(57)【要約】【課題】本発明は、鉄骨部材に対する補強プレートの接合作業の作業性を向上することを目的とする。【解決手段】鉄骨有孔部材の補強構造１０は、鉄骨梁１２と、一対の傾斜プレート２０とを備えている。鉄骨梁１２は、貫通孔１６が形成されたウェブ部１２Ａと、ウェブ部１２Ａの端部に設けられたフランジ部１２Ｂ，１２Ｃとを有している。一方の傾斜プレート２０は、貫通孔１６よりもフランジ部１２Ｃ側でウェブ部１２Ａとフランジ部１２Ｃとに亘って配置され、ウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃにそれぞれ接合されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が形成されたウェブ部と、前記ウェブ部の端部に設けられたフランジ部と、を有する鉄骨部材と、
前記貫通孔よりも前記フランジ部側で前記ウェブ部と前記フランジ部とに亘って配置され、前記ウェブ部及び前記フランジ部にそれぞれ接合された補強プレートと、
を備えた鉄骨有孔部材の補強構造。
【請求項２】
前記補強プレートが、長手方向を前記鉄骨部材の材軸方向として配置されると共に、長手方向に沿った両端部が前記ウェブ部及び前記フランジ部にそれぞれ溶接された、
請求項１に記載の鉄骨有孔部材の補強構造。
【請求項３】
前記補強プレートは、前記ウェブ部に対して傾斜し、前記両端部と前記ウェブ部及び前記フランジ部の少なくとも一方との間に溶接用の開先を形成する傾斜プレートである、
請求項２に記載の鉄骨有孔部材の補強構造。
【請求項４】
前記補強プレートは、前記両端部の端面が前記ウェブ部及び前記フランジ部にそれぞれ突き当てられたＬ型プレートである、
請求項２に記載の鉄骨有孔部材の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨有孔部材の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェブ部に貫通孔が形成された鉄骨有孔梁の補強構造としては、貫通孔の上下に補強プレートをそれぞれ配置し、各補強プレートの上下の端部をウェブ部に接合したものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０１４９５６号公報
【特許文献２】特開２０１３−０１４９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、鉄骨部材のウェブ部に形成される貫通孔が大きくなると、貫通孔とフランジ部との間の補強プレートの設置スペースが狭くなり、補強プレートの端部がフランジ部に近接する。この場合、フランジ部が障害となって補強プレートの端部をウェブ部に接合し難くなる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記の事実を考慮し、鉄骨部材に対する補強プレートの接合作業の作業性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の鉄骨有孔部材の補強構造は、貫通孔が形成されたウェブ部と、前記ウェブ部の端部に設けられたフランジ部と、を有する鉄骨部材と、前記貫通孔よりも前記フランジ部側で前記ウェブ部と前記フランジ部とに亘って配置され、前記ウェブ部及び前記フランジ部にそれぞれ接合された補強プレートと、を備えている。
【０００７】
請求項１に係る鉄骨有孔部材の補強構造によれば、補強プレートは、貫通孔よりもフランジ部側でウェブ部とフランジ部とに亘って配置され、ウェブ部及びフランジ部にそれぞれ接合される。したがって、補強プレートの上下の端部をウェブ部に接合する従来技術（例えば、特許文献１，２参照）のように、フランジ部が障害とならないため、補強プレートを鉄骨部材に容易に接合することができる。
【０００８】
請求項２に記載の鉄骨有孔部材の補強構造は、請求項１に記載の鉄骨有孔部材の補強構造において、前記補強プレートが、長手方向を前記鉄骨部材の材軸方向として配置されると共に、長手方向に沿った両端部が前記ウェブ部及び前記フランジ部にそれぞれ溶接されている。
【０００９】
請求項２に係る鉄骨有孔部材の補強構造によれば、補強プレートの長手方向に沿った両端部をウェブ部及びフランジ部にそれぞれ溶接することにより、ウェブ部に作用するせん断力に対して補強プレートが全断面で抵抗可能になる。したがって、ウェブ部に対するせん断補強効果が向上する。
【００１０】
請求項３に記載の鉄骨有孔部材の補強構造は、請求項２に記載の鉄骨有孔部材の補強構造において、前記補強プレートは、前記ウェブ部に対して傾斜し、前記両端部と前記ウェブ部及び前記フランジ部の少なくとも一方との間に溶接用の開先を形成する傾斜プレートである。
【００１１】
請求項３に係る鉄骨有孔部材の補強構造によれば、ウェブ部に対して傾斜プレートを傾斜させることにより、傾斜プレートの端部を加工せずに、当該端部とウェブ部またはフランジ部との間に溶接用の開先を形成することができる。したがって、傾斜プレートの加工コストを削減しつつ、溶接強度を高めることができる。
【００１２】
また、ウェブ部、フランジ部、及び傾斜プレートによって閉断面が形成される。したがって、傾斜プレートによる補強部近傍のフランジ部の曲げ耐力が向上する。
【００１３】
請求項４に記載の鉄骨有孔部材の補強構造は、請求項２に記載の鉄骨有孔部材の補強構造において、前記補強プレートは、前記両端部の端面が前記ウェブ部及び前記フランジ部にそれぞれ突き当てられたＬ型プレートである。
【００１４】
請求項４に係る鉄骨有孔部材の補強構造によれば、Ｌ型プレートは、その両端部の端面がウェブ部及びフランジ部にそれぞれ突き当てられた状態で配置される。これにより、例えば、Ｌ型プレートの両端部をウェブ部及びフランジ部に隅肉溶接等により容易に接合することができる。
【００１５】
また、ウェブ部、フランジ部、及びＬ型プレートによって閉断面が形成される。したがって、Ｌ型プレートによる補強部近傍のフランジ部の曲げ耐力が向上する。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明に係る鉄骨有孔部材の補強構造によれば、鉄骨部材に対する補強プレートの接合作業の作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る鉄骨有孔部材の補強構造が適用された鉄骨梁を示す側面図（立面図）である。
【図２】図１の２−２線に沿って切断した断面図である。
【図３】図２の一部拡大断面図である。
【図４】比較例に係る補強プレートを示す図３に対応する一部拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施形態における補強プレートの変形例を示す図３に対応する一部拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態における補強プレートの変形例を示す図３に対応する一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る鉄骨有孔部材の補強構造について説明する。
【００１９】
図１には、本実施形態に係る鉄骨有孔部材の補強構造１０が適用された鉄骨梁１２が示されている。鉄骨梁１２は、柱１４と図示しない他の柱との間に架設されている。なお、柱１４は、角形鋼管、円形鋼管、Ｈ形鋼等の鉄骨部材で形成されているが、ＲＣやＣＦＴ等で形成しても良い。
【００２０】
鉄骨梁１２はＨ形鋼で形成されており、ウェブ部１２Ａと、ウェブ部１２Ａの上下の端部に設けられた一対のフランジ部１２Ｂ，１２Ｃとを有している。一対のフランジ部１２Ｂ，１２Ｃは、上下方向に対向すると共にウェブ部１２Ａを介して互いに接続されている。なお、ウェブ部１２Ａとフランジ部１２Ｂ，１２Ｃとは、互いに略直交している。
【００２１】
ウェブ部１２Ａには、円形状の貫通孔１６が形成されている。この貫通孔１６は、例えば、設備配管や設備配線が敷設される設備用の孔とされており、鉄骨梁１２の材軸方向（矢印Ｘ方向）の端部に形成されている。なお、貫通孔１６は、円形状に限らず、楕円形状や多角形状でも良い。また、貫通孔１６は、鉄骨梁１２の材軸方向の中間部等に形成しても良い。さらに、貫通孔１６は、上下に偏心していても良い。
【００２２】
貫通孔１６の上下には、一対の傾斜プレート２０が配置されている。なお、一対の傾斜プレート２０は同じ構成であるため、以下、貫通孔１６の下側に配置された傾斜プレート２０について説明する。
【００２３】
補強プレートの一例としての傾斜プレート２０は、断面積が全長に亘って略一定とされたフラットバー（平鋼板）で形成されており、長手方向を鉄骨梁１２の材軸方向（以下、「梁材軸方向」ともいう）として配置されている。また、傾斜プレート２０の長手方向の両端部２０Ａは、貫通孔１６よりも梁材軸方向の両側へそれぞれ延出している。
【００２４】
図２に示されるように、傾斜プレート２０は、ウェブ部１２Ａの厚さ方向の両側に設けられている。下側の傾斜プレート２０は、貫通孔１６よりもフランジ部１２Ｃ側で、ウェブ部１２Ａとフランジ部１２Ｃとに亘って配置されている。換言すると、図３に示されるように、傾斜プレート２０は、ウェブ部１２Ａとフランジ部１２Ｃとの隅部１８を跨ぎ、ウェブ部１２Ａとフランジ部１２Ｃとに架け渡されている。
【００２５】
傾斜プレート２０は、ウェブ部１２Ａに対して傾斜した状態で配置されており、傾斜プレート２０の長手方向に沿った上下の端部２０Ｕ，２０Ｌがウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃにそれぞれ溶接されている。
【００２６】
より具体的には、傾斜プレート２０の長手方向に沿った上端部（一端部）２０Ｕの端面とウェブ部１２Ａとの間には、溶接用の開先２２が形成されている。これと同様に、傾斜プレート２０の長手方向に沿った下端部（他端部）２０Ｌの端面とフランジ部１２Ｃとの間には、溶接用の開先２４が形成されている。これらの開先２２，２４を用いて、傾斜プレート２０の上端部２０Ｕ及び下端部２０Ｌがウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃに連続または断続溶接されている。
【００２７】
なお、ウェブ部１２Ａに対する傾斜プレート２０の傾斜角度θは、開先２２，２４を形成する観点からは４５度付近が望ましい。一方、ウェブ部１２Ａを補強する観点からは、傾斜角度θは４５度以下が望ましい。
【００２８】
次に、本実施形態に係る鉄骨有孔部材の補強構造の作用について説明する。
【００２９】
先ず、本実施形態に作用をより明確にするために、比較例に係る補強プレート１００について説明する。図４に示されるように、比較例に係る補強プレート１００は、ウェブ部１２Ａに重ね合わされた状態でその上端部１００Ｕ及び下端部１００Ｌがウェブ部１２Ａに溶接される。
【００３０】
ここで、ウェブ部１２Ａに形成される貫通孔１６が大きくなると、貫通孔１６とフランジ部１２Ｃとの間の補強プレート１００の設置スペースが狭くなり、補強プレート１００の下端部１００Ｌがフランジ部１２Ｃに近接する。この場合、例えば、溶接トーチ（溶接ガン）１０２によって補強プレート１００の下端部１００Ｌをウェブ部１２Ａに溶接する際に、フランジ部１２Ｃが障害となって溶接トーチ１０２を補強プレート１００の下端部１００Ｌに突き当てることが難しく、溶接作業に手間がかかる。
【００３１】
これに対して本実施形態では、図３に示されるように、傾斜プレート２０は、貫通孔１６よりもフランジ部１２Ｃ側でウェブ部１２Ａとフランジ部１２Ｃとに亘って配置されており、その上端部２０Ｕがウェブ部１２Ａに溶接される一方で、その下端部２０Ｌがフランジ部１２Ｃに溶接される。そのため、前述した比較例に係る補強プレート１００のように、フランジ部１２Ｃが溶接トーチ１０２（図４参照）の障害となることがない。したがって、傾斜プレート２０を鉄骨梁１２に容易に接合することができる。
【００３２】
また、傾斜プレート２０をウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃにそれぞれ接合することにより、地震時にウェブ部１２Ａに作用するせん断力に対して傾斜プレート２０が抵抗可能なる。したがって、比較例に係る補強プレート１００と同様の補強効果を得ることができる。
【００３３】
このように本実施形態に係る鉄骨有孔部材の補強構造１０によれば、貫通孔１６によって断面欠損されたウェブ部１２Ａを補強しつつ、鉄骨梁１２に対する傾斜プレート２０の接合作業の作業性を向上することができる。なお、説明を省略するが、貫通孔１６の上側に配置された傾斜プレート２０についても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また、傾斜プレート２０をその上端部２０Ｕ及び下端部２０Ｌに沿ってウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃにそれぞれ溶接することにより、ウェブ部１２Ａに作用するせん断力に対して傾斜プレート２０が全断面で抵抗可能になる。したがって、ウェブ部１２Ａに対するせん断補強効果が向上する。
【００３５】
さらに、ウェブ部１２Ａに対して傾斜プレート２０を傾斜させることにより、傾斜プレートの上端部２０Ｕ及び下端部２０Ｌを加工せずに、上端部２０Ｕとウェブ部１２Ａとの間、及び下端部２０Ｌとフランジ部１２Ｃとの間に溶接用の開先２２，２４をそれぞれ形成することができる。したがって、傾斜プレート２０の加工コストを削減しつつ、溶接強度を高めることができる。
【００３６】
しかも、本実施形態では、ウェブ部１２Ａ、フランジ部１２Ｃ、及び傾斜プレート２０によって閉断面が形成される。したがって、傾斜プレート２０による補強部近傍のフランジ部１２Ｃ（または梁断面全体）の曲げ耐力が向上する。
【００３７】
なお、本実施形態では、傾斜プレート２０の上端部２０Ｕ及び下端部２０Ｌとウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃとの間に溶接用の開先２２，２４をそれぞれ形成した例を示したが、これに限らない。例えば、傾斜プレート２０の上端部２０Ｕ及び下端部２０Ｌの少なくとも一方を斜めに切り取り、その端面をウェブ部１２Ａまたはフランジ部１２Ｃに突き当てて隅肉溶接等により接合しても良い。
【００３８】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【００３９】
上記実施形態では、傾斜プレート２０によって鉄骨梁１２を補強した例を示したが、これに限らない。補強プレートとしては、例えば、図５に示されるように、Ｌ型プレート３０を用いても良い。具体的には、Ｌ型プレート３０は、断面Ｌ字状の鋼板で形成されており、ウェブ部１２Ａとフランジ部１２Ｃとに亘るように配置されている。このＬ型プレート３０の長手方向に沿った両端部３０Ｕ，３０Ｌの端面は、ウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃにそれぞれ突き当てられており、隅肉溶接等によってウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃにそれぞれ溶接されている。
【００４０】
このようにＬ型プレート３０をウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃにそれぞれ接合することにより、上記実施形態と比較して、ウェブ部１２Ａとフランジ部１２Ｃとがより一体化されるため、Ｌ型プレート３０による補強部近傍のフランジ部１２Ｃ（または梁断面全体）の曲げ耐力が向上する。
したがって、Ｌ型プレート３０の設置数等を減らすことができる。
【００４１】
また、図６に示されるように、補強プレートとしては、湾曲プレート４０を用いても良い。湾曲プレート４０は、例えば、円筒管（丸形鋼管）を４つに分割したものであり、断面円弧状に形成されている。この湾曲プレート４０の長手方向に沿った両端部４０Ｕ，４０Ｌの端面は、ウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃにそれぞれ突き当てられており、隅肉溶接等によってウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃにそれぞれ溶接されている。このような湾曲プレート４０によっても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、傾斜プレート２０をウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃにそれぞれ溶接した例を示したが、これに限らない。傾斜プレート２０は、例えば、エポキシ樹脂系の接着剤等でウェブ部１２Ａ及びフランジ部１２Ｃにそれぞれ接着しても良い。
【００４３】
また、上記実施形態では、貫通孔１６の上下方向の両側に傾斜プレート２０を設けた例を示したが、これに限らない。傾斜プレート２０は、貫通孔１６の上下方向の少なくとも一方側に設けることができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、ウェブ部１２Ａの厚さ方向の両側に傾斜プレート２０を設けた例を示したが、これに限らない。傾斜プレート２０は、ウェブ部１２Ａの厚さ方向の少なくとも一方側に設けることができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、鉄骨梁１２の端部に形成された貫通孔１６を傾斜プレート２０で補強した例を示したが、これに限らない。例えば、鉄骨梁１２の材軸方向の中間部に形成された貫通孔を傾斜プレート２０等で補強しても良い。また、ブラケット工法におけるブラケットのウェブ部に形成された貫通孔を傾斜プレート２０等で補強しても良い。
【００４６】
さらに、上記実施形態では、鉄骨梁１２をＨ形鋼で形成した例を示したが、これに限らない。鉄骨梁は、ウェブ部と、ウェブ部の端部に設けられた少なくとも一つのフランジ部とを有していれば良く、例えば、Ｉ形鋼やＣ形鋼、Ｔ形鋼、Ｌ形鋼等で形成しても良い。また、鉄骨梁は、上下のフランジ部を互いに対向する２枚のウェブ部で接続したダブルウェブ型の形鋼や、断面箱状のボックス形鋼等で形成しても良い。
【００４７】
さらにまた、上記実施形態に係る鉄骨有孔部材の補強構造１０は、鉄骨梁１２に限らず、鉄骨部材としての鉄骨柱にも適用可能である。この場合、例えば、図２を鉄骨柱の断面と捉えれば良い。なお、鉄骨柱では、材軸方向が上下方向となる。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    鉄骨有孔部材の補強構造
１２    鉄骨梁
１２Ａ  ウェブ部
１２Ｂ  フランジ部
１２Ｃ  フランジ部
１６    貫通孔
２０    傾斜プレート（補強プレート）
２０Ｕ  上端部（長手方向に沿った端部）
２０Ｌ  下端部（長手方向に沿った端部）
２２    開先
２４    開先
３０    Ｌ型プレート（補強プレート）
３０Ｕ  端部（長手方向に沿った端部）
３０Ｌ  端部（長手方向に沿った端部）
４０    湾曲プレート（補強プレート）
４０Ｕ  端部（長手方向に沿った端部）
４０Ｌ  端部（長手方向に沿った端部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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