(57)【要約】【課題】鉄骨梁の強度を補強する上でその補強機能を十分に生かしきることができる鉄骨梁補強金具を提供する。【解決手段】鉄骨梁に形成された貫通孔に溶接により固定されることにより当該鉄骨梁を補強する鉄骨梁補強金具２０であって、略環状に形成され、軸方向一端側が貫通孔に嵌入して固定される本体部４と、本体部４の軸方向他端側かつ半径方向外側に一体的に形成されて、本体部４が貫通孔に嵌入する側から鉄骨梁の貫通孔の周縁部に当接され外周の径が本体部４の最大径より大きなフランジ部６とを有し、フランジ部６の本体部４側の付け根からフランジ部６の外周面までの半径方向の長さ寸法Ｌが、フランジ部６の軸方向の長さ寸法Ｔよりも短く形成されるようにした。【効果】鉄骨梁の強度を補強する上でその補強機能を十分に生かしきることができる。【選択図】図１
2008248617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨梁に形成された貫通孔に溶接により固定されることにより当該鉄骨梁を補強する鉄骨梁補強金具であって、
略環状に形成され、軸方向一端側が前記貫通孔に嵌入して固定される本体部と、
前記本体部の軸方向他端側かつ半径方向外側に一体的に形成されて、前記本体部が前記貫通孔に嵌入する側から前記鉄骨梁の貫通孔の周縁部に当接され外周の径が前記本体部の最大径より大きなフランジ部とを有し、
前記フランジ部の前記本体部側の付け根から前記フランジ部の外周面までの半径方向の長さ寸法が、前記フランジ部の軸方向の長さ寸法よりも短く形成されている
ことを特徴とする鉄骨梁補強金具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物の鉄骨梁に形成された貫通孔の周縁部に溶接により固定されることにより、当該鉄骨梁を補強し、環状の自身が有する軸孔に配線や配管等を通すことができる鉄骨梁補強金具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６，７は、特許文献１の鉄骨梁補強金具２を示す正面図及び側面断面図である。この鉄骨梁補強金具２は、環状に形成された本体部４と、この本体部４の軸方向一端側かつ半径方向外側に一体的に形成された鍔状のフランジ部６とを有している。
【０００３】
フランジ部６は、その厚さ寸法Ｔ（図７中、軸方向の長さ寸法）が本体部４の高さ寸法Ｗ（図７中、軸方向の長さ寸法）よりも薄く形成されている。また、本体部４は、その外周面が傾斜して形成されており、軸線方向に、フランジ部６の付け根から、このフランジ部６とは反対側の端部に向かって、その直径が小さくなっていくように形成されている。
【０００４】
このような鉄骨梁補強金具２は、例えば、図８に示すように、建築構造物におけるＨ形鋼の鉄骨梁８のウェブ１０に形成された貫通孔１２に固定される。すなわち、鉄骨梁補強金具２は、その本体部４の傾斜した外周面が、鉄骨梁８のウェブ１０における貫通孔１２内に嵌入した状態で、この本体部４の傾斜した外周面と鉄骨梁ウェブ１０の貫通孔１２の内周面との間に溶接部１４が形成されるように、溶接により固定されるようになっていた。
【０００５】
これにより鉄骨梁補強金具２は、この貫通孔１２が形成されたことにより低下した分の鉄骨梁８の強度を補強すると共に、鉄骨梁補強金具２の軸孔の中空部分に配線や配管等を通すことができるようになっていた。
【０００６】
また、鉄骨梁補強金具２は、鉄骨梁８のウェブ１０の貫通孔１２への固定作業時において、本体部４を貫通孔１２内に嵌入する際に、鉄骨梁８のウェブ１０の貫通孔１２の周縁部に対して、本体部４が貫通孔１２に嵌入する側から、フランジ部６が当接して停止するようになっているので、鉄骨梁補強金具２の軸線方向（図８中、横方向）の固定位置が、ウェブ１０に対して容易かつ確実に定まるようになっていた。
【０００７】
また、鉄骨梁補強金具２は、その本体部４の軸孔の中空部分等を除く実際の体積が、貫通孔１２の中空部分の容積の１〜３倍となるように形成されることにより、自身が重量過大にならないようにしつつ、鉄骨梁８の強度を十分に補強できるようになっていた。
【０００８】
また、鉄骨梁補強金具２は、その半径方向の長さであって、本体部４の傾斜して形成された外周面上における最小外径の位置から、フランジ部６の外周面までの長さ（図７中、寸法Ｃ）が、本体部４の最小外径（図７中、寸法ｄ）の長さの半分以下となるように形成されることにより、鉄骨梁８の強度を十分に補強できるようになっていた。
【０００９】
また、この従来の鉄骨梁補強金具２は、図７において、そのフランジ部６における本体部４側の付け根からフランジ部６の外周面までの半径方向の長さ寸法Ｌが、フランジ部６の軸方向の長さ寸法Ｔよりも長く形成されている。
【特許文献１】特開２００３−２３２１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に係る鉄骨梁補強金具２においては、図８に示すように、フランジ部６は、本体部４を鉄骨梁８のウェブ１０の貫通孔１２内に嵌入する際に、貫通孔１２の周縁部にその面が当接することにより、鉄骨梁補強金具２自身の軸線方向の位置決め機能及び溶接のための裏当て金としての機能のために用いられていた。
【００１１】
すなわち、フランジ部６は、鉄骨梁補強金具２の一部でありながら、鉄骨梁８の強度を補強するように機能するものとしては考慮されていなかったので、前述のように、そのフランジ部６における本体部４側の付け根からその外周面までの半径方向の長さ（図７中、寸法Ｌ）が、その厚さ（図７中、軸方向の長さ寸法Ｔ）よりも長く形成されていても問題とされることはなかった。このため、鉄骨梁補強金具２の鉄骨梁８に対する補強機能を十分に生かしきれていないという問題があった。
【００１２】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、鉄骨梁の強度を補強する上でその補強機能を十分に生かしきることができる鉄骨梁補強金具を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、
鉄骨梁に形成された貫通孔に溶接により固定されることにより当該鉄骨梁を補強する鉄骨梁補強金具であって、
略環状に形成され、軸方向一端側が前記貫通孔に嵌入して固定される本体部と、
前記本体部の軸方向他端側かつ半径方向外側に一体的に形成されて、前記本体部が前記貫通孔に嵌入する側から前記鉄骨梁の貫通孔の周縁部に当接され外周の径が前記本体部の最大径より大きなフランジ部とを有し、
前記フランジ部の前記本体部側の付け根から前記フランジ部の外周面までの半径方向の長さ寸法が、前記フランジ部の軸方向の長さ寸法よりも短く形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
このような本発明の鉄骨梁補強金具によれば、
鉄骨梁に形成された貫通孔に溶接により固定されることにより当該鉄骨梁を補強する鉄骨梁補強金具であって、
略環状に形成され、軸方向一端側が前記貫通孔に嵌入して固定される本体部と、
前記本体部の軸方向他端側かつ半径方向外側に一体的に形成されて、前記本体部が前記貫通孔に嵌入する側から前記鉄骨梁の貫通孔の周縁部に当接され外周の径が前記本体部の最大径より大きなフランジ部とを有し、
前記フランジ部の前記本体部側の付け根から前記フランジ部の外周面までの半径方向の長さ寸法が、前記フランジ部の軸方向の長さ寸法よりも短く形成されていることにより、
鉄骨梁の強度を補強する上でその補強機能を十分に生かしきることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る鉄骨梁補強金具を実施するための最良の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１から図５は、本発明の一実施の形態に係る鉄骨梁補強金具２０について説明するために参照する図である。従来と同様の部分には同じ符号を用いて説明し、従来と同様の構成についての重複する説明は省略するものとする。
【００１６】
前記従来の鉄骨梁補強金具２においては、前記図７（前記特許文献１の図５に相当）に示すように、そのフランジ部６における本体部４側の付け根からその外周面までの半径方向の長さ寸法Ｌが、その厚さ寸法Ｔ（軸線方向の長さ寸法）よりも長く形成されていたのに対し、本実施の形態に係る鉄骨梁補強金具２０は、図１に示すように、そのフランジ部６における本体部４側の付け根からその外周面までの半径方向の長さ寸法Ｌが、その厚さ寸法Ｔ（軸線方向の長さ寸法）よりも短く形成されている。
【００１７】
このような本実施の形態に係る、鉄骨梁補強金具２０のフランジ部６の形状は、以下に説明するような有限要素法による構造解析に基づいて定められたものである。
【００１８】
まず、構造解析の前提条件として、図２，３に示すように、柱間に架けられる大梁の端部における柱との接合部近傍を片持ち梁にモデル化したもので、基端部が柱２５に固定されたＨ形鋼の大梁２４（鉄骨梁）における、ウェブ２６の長さ途中位置に貫通孔２８が形成されて、この貫通孔２８に鉄骨梁補強金具２０が固定されているものと想定し、大梁２４の長さ方向の先端部（図２中左端部）に下側から荷重Ｐが加えられる場合を想定した。図４は、有限要素法による構造解析を行なう際に作成した大梁２４の力学的モデルの斜視図である。同図には、図面の複雑化を防止するため、符号は付していない。
【００１９】
このような前提条件の下で、図１に示す鉄骨梁補強金具２０における、フランジ部６の本体部４側の付け根からフランジ部６の外周面までの半径方向の長さ寸法Ｌと、フランジ部６の厚さ方向（軸線方向）の長さ寸法Ｔとの長さ比（Ｌ／Ｔ）を異ならせる場合について、この長さ比（Ｌ／Ｔ）と、本体部４からフランジ部６内に応力が伝達される効率の程度を示す応力比との間の相関を検証した。
【００２０】
本体部４からフランジ部６内に応力が伝達される効率の程度を示す応力比の指標としては、図２に示すような円環形状であるフランジ部６内の不定位置に発生する応力のうちの最小応力σを、σ０で除した数値（σ／σ０）を採用することとした。
【００２１】
ここで、σ０は、フランジ部６における本体部４側の付け根からフランジ部６の外周面までの半径方向の長さ（図１中、寸法Ｌ）が０である場合、つまり、フランジ部６における本体部４側の付け根位置に発生する最小応力である。
【００２２】
図５は、構造解析による検証結果を示す線図である。この線図中において、黒丸のドットは、図１に示す鉄骨梁補強金具２０のフランジ部６の厚さ寸法Ｔを、図３に示すＨ形鋼の大梁２４におけるウェブ２６の厚さ寸法ｔｗと同じ厚さにして検証した結果を示すものである。また、白丸のドットは、鉄骨梁補強金具２０のフランジ部６の厚さ寸法Ｔを、Ｈ形鋼の大梁２４におけるウェブ２６の厚さ寸法ｔｗの半分の厚さにして検証した結果を示すものである。
【００２３】
図５に示す検証結果の線図からは、横軸の長さ比（Ｌ／Ｔ）の値が小さいほど、縦軸の応力比（σ／σ０）の値が高くなっていく傾向にあることが読取れる。つまり、図１に示す鉄骨梁補強金具２０における、フランジ部６の本体部４側の付け根からフランジ部６の外周面までの半径方向の長さ寸法Ｌと、その厚さ方向の長さ寸法Ｔとの比率が小さいほど、本体部４からフランジ部６内に応力が効率良く伝達されていることが読取れる。
【００２４】
本体部４からフランジ部６内に応力が効率良く伝達されているということは、フランジ部６内に応力が良好に分散し、フランジ部６が、図２に示す大梁２４の強度を補強する鉄骨梁補強金具２０の一部として、良好に機能していることを意味する。図５に示す検証結果の線図において、このような傾向は、特にＬ／Ｔの値がおよそ１以下である場合に顕著になっている。
【００２５】
したがって以上の検証結果から、本実施の形態に係る鉄骨梁補強金具２０によれば、そのフランジ部６における本体部４側の付け根からフランジ部６の外周面までの半径方向の長さＬが、その厚さ方向の長さＴよりも短く形成されることにより、本体部４の溶接部からフランジ部６の外周面までの距離を小さくできる。このため、本体部４からフランジ部６への応力の伝達効率を向上できるため、鉄骨梁補強金具２０が建築構造物の鉄骨梁の強度を補強する上で、フランジ部６の貢献度を向上させて鉄骨梁補強金具２０の補強機能を十分に生かしきることができる。
【００２６】
また、本実施の形態に係る鉄骨梁補強金具２０によれば、フランジ部６における本体部４側の付け根からフランジ部６の外周面までの半径方向の長さを従来より短かくして、フランジ部６の厚さ方向の長さを従来より長くすることにより、フランジ部６が建築構造物の鉄骨梁の強度を補強するように機能する分だけ、鉄骨梁補強金具２０の断面積を小型化することもできるので、鉄骨梁補強金具２０を軽量化することができると共に、その製造コストを低減することができる。
【００２７】
なお、上記実施の形態においては、鉄骨梁補強金具２０を、大梁２４のウェブ２６に形成された貫通孔２８に設けた場合について説明したが、梁同士の間に架渡される小梁のウェブに形成した貫通孔に鉄骨梁補強金具２０を設けてもよく、この場合も本発明の効果を有することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鉄骨梁補強金具２０を示す側面断面図である。
【図２】図１に示す鉄骨梁補強金具２０を、大梁２４のウェブ２６の貫通孔２８に固定した状態を示す正面図である。
【図３】図２中における鉄骨梁補強金具２０及び大梁２４のＡ−Ａ線矢視の断面図である。
【図４】有限要素法による構造解析を行なう際に作成した、鉄骨梁補強金具及び大梁の力学的モデルの概念斜視図である。
【図５】構造解析による検証結果を示す線図である。
【図６】従来の鉄骨梁補強金具２を示す正面図である。
【図７】図６に示す鉄骨梁補強金具２の側面断面図である。
【図８】従来の鉄骨梁補強金具２を鉄骨梁８のウェブ１０に形成された貫通孔１２に固定した状態を示す鉄骨梁８及び鉄骨梁補強金具２の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
２  鉄骨梁補強金具
４  本体部
６  フランジ部
８  鉄骨梁
１０  ウェブ
１２  貫通孔
１４  溶接部
２０  鉄骨梁補強金具
２４  大梁
２５  柱
２６  ウェブ
２８  貫通孔
【図１】
2008248617.tif 000003
【図２】
2008248617.tif 000004
【図３】
2008248617.tif 000005
【図４】
2008248617.tif 000006
【図５】
2008248617.tif 000007
【図６】
2008248617.tif 000008
【図７】
2008248617.tif 000009
【図８】
2008248617.tif 000010