JP6936033B2

JP6936033B2 - 床構造の開口幅設定方法および床構造

Info

Publication number: JP6936033B2
Application number: JP2017070137A
Authority: JP
Inventors: 吉田　文久; 文久吉田; 拓馬西; 賢二古海
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP2018172876A

Description

この発明は、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、この床スラブによって上記上フランジを拘束する床構造について、上記床スラブに開口を形成する場合の上記梁の材軸方向の開口幅を設定する方法および床構造に関する。

特許文献１には、スタッドが設けられたフランジの上部および材軸方向に直交する水平方向の一方側に連続して床スラブが配置される鉄骨梁において、スタッドの周辺における床スラブのコンクリートのコーン状破壊を抑制、またはコーン状破壊が発生しても急激な荷重低下を伴わない構造の鉄骨梁が開示されている。具体的には、両端部が柱に剛接合されるとともに、上フランジの上部に材軸方向に沿って複数のスタッドが配列して接合され、上フランジの上部および材軸方向に直交する水平方向の一方側に連続して床スラブが配置された鉄骨梁において、床スラブのコンクリートと定着する補強部材が、上フランジに接合されている。

特開２０１６−２３４４０号公報

ところで、上記従来の床構造では、上記コンクリートの床スラブが上記上フランジを拘束するので、上記梁に対する横補剛材を不要にすることができる。一方、このように、上記床スラブで上記上フランジを拘束するため、この拘束を解くことになる配管用等の開口は極力形成しないようにしていた。

この発明は、上記の事情に鑑み、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、この床スラブによって上記上フランジを拘束する床構造について、上記床スラブに開口を形成する場合の上記梁の材軸方向の開口幅を的確に設定する方法および床構造を提供することを目的とする。

この発明の床構造の開口幅設定方法は、上記の課題を解決するために、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、この床スラブによって上記上フランジを拘束する床構造について、上記床スラブに開口を形成する場合の上記梁の材軸方向の開口幅ｌｂを設定する方法であって、上記開口幅ｌｂを区間とする横座屈細長比_ｏλ_ｂが数１の式を満たすことを条件とすることを特徴とする。

上記の方法であれば、上記床スラブに開口を形成する場合の上記梁の材軸方向の開口幅ｌｂを的確に設定することができる。

また、この発明の床構造は、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、このコンクリートの床スラブで上記上フランジを拘束する床構造において、上記床スラブには上記梁の材軸方向上に幅を有する開口が形成されるとともに、上記開口の幅が上記の開口幅設定方法によって設定されていることを特徴とする。

本発明であれば、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、この床スラブによって上記上フランジを拘束する床構造について、上記床スラブに開口を形成する場合の上記梁の材軸方向の開口幅を、的確に設定することができるという効果を奏する。

同図（Ａ）は本発明の実施形態にかかる開口がＨ形鋼梁の縁に形成される床構造を示した図であって、同図（Ａ）は概略の平面図であり、同図（Ｂ）は概略の断面図である。本発明の実施形態を示す図であって、開口に作用する曲げモーメントの分布を示すとともに、Ｈ形鋼梁の縁側で床スラブに開口を形成する場合の上記Ｈ形鋼梁の材軸方向の開口幅を、補剛部を設ける場合の横座屈区間と考えることを示す説明図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。この実施形態の建物の床構造は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、柱３に接続された大梁となるＨ形鋼梁１の上フランジ１１の上面にコンクリートの床スラブ２が設けられており、このコンクリートの床スラブ２で上記上フランジ１１を拘束して上記Ｈ形鋼梁１に対する横補剛を不要にする床構造である。例えば、上記上フランジ１１の上面には、スタッド４が固定されている。なお、上記床スラブ２は、例えば、鉄筋コンクリート床スラブ或いはデッキ合成床スラブである。また、上記床スラブ２は片側スラブとされている。

そして、上記床スラブ２には上記Ｈ形鋼梁１の材軸方向上の幅がｌｂである開口１０が上記Ｈ形鋼梁１の縁側に形成されている。この開口１０は方形状を有しており、上記材軸方向に直交する２本の互いに平行な辺および上記材軸方向に平行な辺を有している。

上記開口１０が形成される箇所では、上記床スラブ２による上記上フランジ１１の拘束が解かれることになる。上記開口１０は、上記床スラブ２の作製時に形成することもあり、上記床スラブ２の作製後に形成することもある。

上記開口１０の開口幅ｌｂは、当該開口幅ｌｂを区間とする横座屈細長比_ｏλ_ｂが数１の式を満たすことを条件としている。

開口幅ｌｂを横座屈区間とするＨ形鋼梁１の弾性横座屈モーメント_ｏＭ_ｅは数２の式で表される。

ここで、床スラブ２の有効幅の内側に開口を設ける場合において、開口幅内では床スラブ２による上フランジ１１の移動拘束が無いものと考え、この領域で部分的な横座屈による早期の耐力低下や開口周囲の床スラブ２の損傷を防止するために、上記開口の上限を規定することができる。上記開口を無補剛区間とした場合の弾性座屈解析等により、上フランジ１１の圧縮降伏が上フランジ１１の弾性横座屈よりも先行する条件について、Ｈ形鋼梁１の材軸方向の複数の開口幅ｌｂの合計に制限を設けることができる。そして、各箇所の開口幅ｌｂを横座屈区間とするＨ形鋼梁１の弾性横座屈モーメント_ｏＭ_ｅを、日本建築学会「鋼構造限界状態設計指針・同解説」に従って算定する。

また、床スラブ２による上フランジ１１の横移動拘束のないＨ形鋼梁１の塑性限界細長比_ｐλ_ｂは、数３の式で表すことができる。なお、この数３の式では、図２に示すように、Ｈ形鋼梁１の端部側（Ｍ_１、Ｍ_２）の曲げモーメント分布は台形状になるが、安全側の式となるように、Ｍ_２／Ｍ_１＝−１の一様の分布として算出している。ここで、両端の曲げモーメントは複曲率曲げのときを正としており、一様曲げモーメント分布の場合は負となる。

Ｈ形鋼梁１の塑性変形倍率が２以上となる条件を塑性限界細長比_ｐλ_ｂ以下と考えれば、開口幅ｌｂを横座屈区間とするＨ形鋼梁１の横座屈細長比_ｏλ_ｂは、数４で示される式を満足する必要がある。

なお、上記の例では、上記開口１０は方形状であったが、上記開口１０を円形としてもよく、この場合にその直径を開口幅ｌｂとすることができる。また、上記開口１０を三角形としてもよく、この場合には、上記開口１０ＢのＨ形鋼梁１に沿う垂直投影長さとを開口幅１ｂとすることができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１：Ｈ形鋼梁
２：床スラブ
３：柱
４：スタッド
１０：開口
１１：上フランジ
ｌｂ：開口幅

Claims

梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、この床スラブによって上記上フランジを拘束する床構造であって、上記上フランジに設けられるスタッド等の拘束手段を介して、上記上フランジが、上記床スラブのコンクリートによって拘束されており、上記梁に対する横補剛材を不要にした床構造について、上記床スラブに開口を、上記床スラブによる上記上フランジの拘束が解かれるように、上記梁の縁側で形成するにあたり上記梁の材軸方向の開口幅ｌｂを設定する方法であって、上記開口幅ｌｂを区間とする横座屈細長比_oλ_bが数１の式を満たすことを条件とする床構造の開口幅設定方法。