鉄骨梁貫通孔の補強効果に関する文献調査
212-011
１．序論

池永岳

信頼性を確認する。結果的に 17 件の論文から 91 体の試種々ある鉄骨梁貫通孔補強方法の中でも補強効果、施験体をデータベースとして格納する。

工性の観点からリング補強が、実設計で多く用いられて文献 1）の耐力評価式を以下に示す。
𝑀ℎ𝑝 = 𝐵𝑒 𝑡𝑓 (ℎ + 𝑡𝑓 )𝐹𝑓
12+ {ℎ2 − 4(𝑅 + 𝑑𝑃𝑅 ) } 𝑡𝑤 𝐹𝑤
4+ 𝑑𝑡𝑑 𝑑𝑃𝑅 (2𝑅 + 𝑑𝑃𝑅 )𝐹𝑠ℎ𝑡𝑤𝑀ℎ𝑓𝑝 = (1 − 𝛽′) 𝑀𝑓𝑝
2𝐵𝑡𝑓
𝑄ℎ𝑝 = 𝛾ℎ3 𝛼′(1 − 2𝑅̅ )𝑄𝑝

いる。しかしながら、構造性能評価方法の妥当性は未だ検証されていない。そこで本論では、既存の有孔梁に関する論文を調査することで、補強方法に関する研究の分類と変遷について調査する。また、調査した論文の中からリング状補強の実験・解析結果をデータベース化し、既往耐力評価式の妥当性を検証する。なお、本論ではリ

（1）

（2）
（3）

ここで、𝑀𝑓𝑝 = 𝐵𝑒 𝑡𝑓 (ℎ + 𝑡𝑓 )𝐹𝑓 ：無孔断面部のフランジの終局
曲げ耐力
1
𝑄𝑃 = ℎ𝑡𝑤 𝐹𝑓 ：無孔断面部のウェブ終局せん断耐力

ング補強として、鍛造製リング状補強材を貫通孔内側にはめ込み、溶接した貫通リング補強,貫通孔の周囲を囲むように円形の鋼板をウェブ側面に溶接したリングプ√3

レート補強の 2 種類を取り扱う。

𝐵𝑒 ：有効梁フランジ幅𝑑𝑑 2
𝛾ℎ3 = 1 + 0.0319 ( ) − 0.489 ( )𝐷𝐷
𝛼 ′ = 𝐴𝐶1 (𝑃𝑡𝑒 − 1) + 𝛼
α = 1 − 0.334(1 − 0.93𝑡̅𝑓 )𝑅̅

２. 有孔梁に関する実験的研究の調査
日本建築学会の構造系論文集、技術報告集、構造工学
論文集、学術講演梗概集、支部研究会梗概、日本鋼構造協会の鋼構造論文集、鋼構造年次論文報告集を中心に、

2− 0.064{(1 − 0.93𝑡̅𝑓 )𝑅̅ }3− 2.336{(1 − 0.93𝑡̅𝑓 )𝑅̅ }𝛽′ = 𝐶2 {(0.59𝑃𝑡𝑒 )(2𝑅̅ )3+ (−0.16𝑃𝑡𝑒 + 0.25)(2𝑅̅)2+ (0.026𝑃𝑡𝑒 + 0.26)2𝑅̅ }1965 年から現在に至る、貫通孔の設けられた H 形断面梁に関する論文を収集する。対象となる文献は 174 件となり、その傾向について分析する。図 1 に分類する補強方法を示す。
これらを年次ごとに見ると、近年の貫通孔は円形が主𝑡
𝑃𝑡 = 𝑚𝑖𝑛 ( 𝑑 𝑑⁄𝑡 , 5.5)流であること、リング状補強の研究が盛んであること,
スチフナ補強の研究は 2003 年以降行われていないこと𝑤（4）（5）
（6）

（7）

（8）

2)-4)を基に展開されたが、文献 1）の評価式は様々なパ（9）𝐴 = 12.98𝑅̅3 − 2.788𝑅̅ 2 + 1.754𝑅̅ − 0.033
𝑃𝑑 𝑅
（10）
𝐶1 = 1.837+ 0.0815
𝑅𝑑𝑃𝑅
（11）
𝐶2 = 3.9𝑅̅ (− 0.5) + 1𝑅𝑡𝐹
(12),(13),(14)𝑅̅ = 𝑅⁄ℎ，𝑡̅𝑓 = 𝑓⁄ℎ，𝑃𝑡𝑒 = 𝑠 𝑃𝑡
𝐹𝑤
文献 1）における耐力評価式は鍛造製リング補強材にラメータや類似した形状の補強方法に対する制度が定対するものであり、リングプレートに関しては考慮されかではない。そこで、データベースを作成し、評価式のていない。そこで、リングプレートの幅をリング幅、リなどが分かった。
３. リング補強法の実験データベース
第 2 章で収集した有孔 H 形断面梁に関する論文から、円形貫通孔に対してリング補強が施されている実験的論文、解析的論文に着目する。文献 1）の評価式は文献(a)無補強(b)貫通リング(c)リングプレート(d)フラットバー(e)スリーブ管(f)角型プレート(g)スチフナ(h)アングル(i)傾斜設置補強(j)混合補強

図 1 補強方法

ングプレートの厚みと梁ウェブ幅を合計した長さをリの値が大きくなると解析値と実験値に差が生じやすいング厚とし、評価式を適用した。この時、合計したリンことが分かる。具体的に、d/h>0.7 となる試験体は 1.2<

グ厚に対して梁ウェブ幅は十分小さいものとなるため、

e p c p

補強材の機械的性質はリングプレートのものに等しい

４. 結論

Q / Q となりやすい傾向がある。

として換算する。また、矩形でない断面をもつリング補得られた結論を以下に示す

強は矩形断面となるよう補完し、リング幅、リング厚を①換算する。

H 形断面有孔梁に対して様々な補強方法が存在するが、特に近年ではリング状補強が注目され研究

全塑性耐力実験値 eQp, 文献 1）の評価式を用いた孔部も盛んであることが確認できた。

全塑性耐力計算値 cQhp1 をそれぞれ梁端部全塑性耐力計算② 既往耐力評価式は d/h の値に大きく左右される可値 cQbp で除した値を縦軸、横軸に設定したグラフ（図 2）能性があるが、おおむね妥当であり、貫通リングと全塑性耐力実験値 eQp, 文献 2)-4)を用いた孔部全塑性補強だけでなく、リングプレート補強に対しても耐力計算値 cQhp2 をそれぞれ梁端部全塑性耐力計算値 cQbp適用が可能であることが分かった。

で除した値を縦軸、横軸に設定したグラフ（図 3）を以

eQp/cQbp1.5

下に示し、計算値 cQhp1 と cQhp2 を比較する。図中の 2 直線は計算上の耐力であり、実験値がそれを上回っていれば1.0計算値が安全側の値を取っていることが分かる。
eQp/cQbp

0.51.5貫通リング
片面プレート
両面プレート0.01.00.00.5

1.01.5ｃQhp1/cQbp

0.5(a) 補強方法による影響
eQp/cQbp
1.50.00.00.5

1.01.5ｃQhp1/cQbp

図21.0

Q /cQbp-cQhp1/cQbp 関係

e p

eQp/cQbp
1.50.51.00.00.7<d/hd/h≦0.7
0.00.50.5

1.01.5ｃQhp1/cQbp(b) ｄ/ｈによる影響

0.00.00.5
図31.01.5

ｃQhp2/cQbp

Q /cQbp-cQhp2/cQbp 関係

図 4 全塑性耐力計算値への影響
参考文献1)

e p

多田元英 ： 鋼構造有孔梁のリング状鋼板補強工法の改良

また、文献１）の評価式を用いた全塑性耐力計算値 cQp1に関する実験的研究 : その 2 考察,日本建築学会大会学術を試験体ごとに全塑性耐力実験値 eQp で除した値の平均

講演梗概集(近畿),pp913-914,2014 年 9 月

は 0.97, 文献 2)-4)の評価式を用いた全塑性耐力計算値
Q を試験体ごとに全塑性耐力実験値 eQp で除した値の平2)

c p2

能 , 日 本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 ( 東値は実験値に近い値をとりやすく、安全側の値をとって海),pp823-824,2012 年 9 月

いることが分かる。
3)

設定したグラフを図 4 に示す。
図 4 より、貫通リング補強、片面リングプレート補強、両面リングプレート補強に関わらず、既往耐力評価式はおおむね妥当であるといえることがわかる。しかし、d/h

大庭秀治,福知保長ら ： 鍛造製補強リングを用いた鉄骨有孔はりの補強 : （その 1,2）,日本建築学会大会学術講演の評価式を用いた孔部全塑性耐力計算値 cQhp1 をそれぞれ梁端部全塑性耐力計算値 cQbp で除した値を縦軸、横軸に近藤雄介,金子洋文,山崎賢二,牛渡ふみ,井戸田秀樹 ： 限界距離に貫通孔を設けた高強度鋼梁の耐力および変形性

均は 0.93 となった。これらより、cQp1 は cQp2 よりも平均

さらに、様々な観点から全塑性耐力実験値 eQp, 文献１）

越智広紀,向出静司,沼田俊之,橋田知幸,石井大吾,犬伏昭,

梗概集(東海),pp609-612,2003 年 7 月
4)

大庭秀治,福知保長ら ： 鍛造製補強リングを用いた鉄骨有孔はりの補強 : （その 3,4）,日本建築学会大会学術講演
梗概集(近畿),pp707-710,2005 年 9 月（向出研究室）