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JP7616130B2 - Steel beam - Google Patents
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JP7616130B2 - Steel beam - Google Patents

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Description

本発明は、建築物等の構造物に用いられる鉄骨梁に関するものである。 The present invention relates to steel beams used in structures such as buildings.

建築物等の構造物は、地震時に倒壊しないように、柱よりも梁が先行して塑性化するように設計されるのが一般的である。このような構造物の梁は、地震時に入力するエネルギーを十分に吸収できる塑性変形性能を有する必要がある。 To prevent buildings and other structures from collapsing during an earthquake, they are generally designed so that the beams become plastic before the columns. The beams in such structures need to have the plastic deformation capacity to adequately absorb the energy input during an earthquake.

図8に、鉄骨梁の曲げモーメント-変形角関係を模式的に示す。図8に点線で示すように、鉄骨梁では、局部座屈が発生すると耐力が急激に低下して、塑性変形性能を十分に確保できない。そこで、鉄骨梁の設計では、フランジおよびウェブの幅厚比を制限することにより局部座屈を防止して、塑性変形性能が十分に確保されるようにしている。 Figure 8 shows a schematic diagram of the bending moment-deformation angle relationship for a steel beam. As shown by the dotted line in Figure 8, when local buckling occurs in a steel beam, the strength drops sharply and the plastic deformation capacity cannot be sufficiently ensured. Therefore, in the design of steel beams, the width-thickness ratio of the flanges and webs is limited to prevent local buckling and ensure sufficient plastic deformation capacity.

フランジおよびウェブの幅厚比を制限して設計された鉄骨梁では、塑性変形性能が確保される一方で、図8に破線で示すように、鉄骨梁が全塑性耐力Mに到達した後も、材料降伏後の歪硬化により、耐力が上昇し続ける。このため、上述のように柱よりも梁が先行して塑性化するように建築物を設計するには、柱および柱梁接合部の耐力が、鉄骨梁の最大耐力Mmaxを上回るようにする必要がある。このため、鉄骨梁のフランジおよびウェブの幅厚比を制限するのに伴い、柱および柱梁接合部のサイズも大きくする必要が生じ、製作性および経済性が損なわれてしまう。 In a steel beam designed by restricting the width-thickness ratio of the flanges and webs, the plastic deformation performance is ensured, but as shown by the dashed line in Fig. 8, even after the steel beam reaches the full plastic strength Mp , the strength continues to increase due to strain hardening after material yielding. Therefore, in order to design a building so that the beams plasticize before the columns as described above, it is necessary to make the strength of the columns and column-beam joints exceed the maximum strength Mmax of the steel beam. Therefore, when the width-thickness ratio of the flanges and webs of the steel beams is restricted, it becomes necessary to increase the size of the columns and column-beam joints, which impairs manufacturability and economic efficiency.

また、鉄骨梁が全塑性耐力Mに到達した後、歪硬化による耐力上昇を抑制するために、降伏比の小さい鋼材を用いることも考えられる。しかし、このようにすると、鉄骨梁の材軸方向端部に形成される塑性化領域が狭まり、地震時に鉄骨梁が吸収する地震エネルギーの総量が低下してしまう。 In addition, it is also possible to use steel with a small yield ratio in order to suppress the increase in strength due to strain hardening after the steel beam reaches its full plastic strength Mp . However, this narrows the plasticized region formed at the axial end of the steel beam, reducing the total amount of seismic energy absorbed by the steel beam during an earthquake.

ここで、特許文献1には、図9に示すように、鉄骨梁9Aのウェブ93に、鉄骨梁9Aの端面から離れた位置から鉄骨梁9Aの材軸方向中央側に延出するスリット部94を有する鉄骨梁が開示されている。特許文献1の鉄骨梁9Aによれば、スリット部94によりウェブ93の耐力を低下させて、鉄骨梁9Aの端部のフランジ91と柱2またはダイアフラム21との溶接部の破断を抑制できるとともに、鉄骨梁9Aを柱2よりも先行して塑性化させやすい。また、鉄骨梁9Aのウェブ93がフランジ91よりも先行して塑性化しやすくなり、地震時のエネルギー吸収能力が高められる。 Here, Patent Document 1 discloses a steel beam having a slit portion 94 in a web 93 of the steel beam 9A, which extends from a position away from the end face of the steel beam 9A toward the center in the material axis direction of the steel beam 9A, as shown in FIG. 9. According to the steel beam 9A of Patent Document 1, the slit portion 94 reduces the strength of the web 93, suppressing fracture of the welded portion between the flange 91 at the end of the steel beam 9A and the column 2 or diaphragm 21, and also makes it easier for the steel beam 9A to plasticize before the column 2. In addition, the web 93 of the steel beam 9A is easier to plasticize before the flange 91, which increases the energy absorption capacity during an earthquake.

また、特許文献2および特許文献3には、それぞれ図10、図11に示すように、鉄骨梁9B、9Cの端部のフランジ91の両側に補強板92を接合し、さらに切欠部95、96を形成してなる柱梁接合構造が開示されている。特許文献2および特許文献3の鉄骨梁9B、9Cによれば、補強板92を接合した部位に切欠部95、96を形成することにより、鉄骨梁9B、9Cの耐力を低下させることなく、鉄骨梁9B、9Cの端部のフランジ91と柱2との溶接部の破断を抑制できる。 Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose a column-beam joint structure in which reinforcing plates 92 are joined to both sides of flanges 91 at the ends of steel beams 9B and 9C, and notches 95 and 96 are further formed, as shown in Figures 10 and 11, respectively. According to the steel beams 9B and 9C in Patent Document 2 and Patent Document 3, by forming notches 95 and 96 at the sites where the reinforcing plates 92 are joined, it is possible to suppress fracture of the welded portion between the flanges 91 at the ends of the steel beams 9B and 9C and the column 2 without reducing the strength of the steel beams 9B and 9C.

特開2019-78102号公報JP 2019-78102 A 特開2001-207533号公報JP 2001-207533 A 特開2004-353419号公報JP 2004-353419 A

建築物の構造関係技術基準解説書編集委員会編、「2007年版 建築物の構造関係技術基準解説書」、全国官報販売協同組合、2007年8月"2007 Edition: Commentary on Technical Standards for Building Structures," edited by the Editorial Committee for the Commentary on Technical Standards for Building Structures, National Official Gazette Sales Cooperative, August 2007

ここで、発明者らは、鉄骨梁の塑性変形能力を確保しつつ、鉄骨梁が全塑性耐力に到達した後の歪硬化による耐力上昇を抑制するために、鉄骨梁に生じる座屈を利用することに着目した。 Here, the inventors focused on utilizing the buckling that occurs in steel beams to suppress the increase in strength due to strain hardening after the steel beams reach their full plastic strength while ensuring the plastic deformation capacity of the steel beams.

地震力等の水平力が構造物に作用すると、鉄骨梁では、図12および図13にそれぞれ座屈波形Bとして示すように、曲げ座屈またはせん断座屈が生じる。鉄骨梁9では、全塑性耐力に到達した後、座屈が生じるまでは耐力が上昇し続け、座屈が発生すると耐力上昇が停止する。つまり、鉄骨梁が全塑性耐力に到達した後の耐力上昇を、座屈の発生により抑制できる。 When a horizontal force such as an earthquake force acts on a structure, bending buckling or shear buckling occurs in the steel beam, as shown by buckling waveform B in Figures 12 and 13, respectively. In steel beam 9, after reaching full plastic strength, the strength continues to increase until buckling occurs, at which point the increase in strength stops. In other words, the increase in strength after the steel beam reaches full plastic strength can be suppressed by the occurrence of buckling.

ただし、幅厚比の制限を緩和する方法により座屈を発生させると、上述のとおり、低次モードの局部座屈が発生し、図8に点線で示すように、鉄骨梁の耐力が急激に低下して、鉄骨梁に十分な塑性変形性能を確保できない。そこで、発明者らは、鉄骨梁に発生する座屈モードを高次化させることにより、全塑性耐力に到達した後の鉄骨梁の耐力上昇を抑制しつつ、塑性変形性能を確保する方法を着想し、鋭意検討を重ねた結果、本発明に係る鉄骨梁を開発するに至ったものである。 However, if buckling is caused by relaxing the width-thickness ratio restriction, as described above, low-mode local buckling occurs, and as shown by the dotted line in Figure 8, the strength of the steel beam drops sharply, making it impossible to ensure sufficient plastic deformation performance for the steel beam. The inventors therefore came up with the idea of a method to ensure plastic deformation performance while suppressing the increase in strength of the steel beam after it reaches its full plastic strength by increasing the buckling mode that occurs in the steel beam, and after extensive investigations, they have developed the steel beam according to the present invention.

これに対し、特許文献1の鉄骨梁9Aでは、鉄骨梁の座屈モードを高次化させることにより鉄骨梁の局部座屈を抑制することは考慮されていない。また、特許文献1の鉄骨梁9Aでは、スリット部94が鉄骨梁9Aの材軸方向に延出しているので、鉄骨梁9Aに取り付く小梁などの二次部材や、鉄骨梁9Aに設けられる設備配管用の貫通孔等の干渉を受け、スリット部94の長さを必要量確保できないことがある。 In contrast, the steel beam 9A of Patent Document 1 does not take into consideration suppressing local buckling of the steel beam by increasing the buckling mode of the steel beam. Also, in the steel beam 9A of Patent Document 1, the slit portion 94 extends in the material axis direction of the steel beam 9A, and is therefore subject to interference from secondary members such as small beams attached to the steel beam 9A and through holes for equipment piping provided in the steel beam 9A, and it may not be possible to ensure the required length of the slit portion 94.

また、特許文献2および特許文献3の鉄骨梁9B、9Cでも、鉄骨梁の座屈モードを高次化させることにより鉄骨梁の局部座屈を抑制することは考慮されておらず、図12および図13に示したような低次の座屈モードが生じる恐れがある。 Furthermore, in the steel beams 9B and 9C of Patent Documents 2 and 3, no consideration is given to suppressing local buckling of the steel beams by increasing the buckling mode of the steel beams, and there is a risk of low-order buckling modes as shown in Figures 12 and 13 occurring.

上記課題に鑑み、本発明は、鉄骨梁に発生する座屈モードを高次化させることにより、鉄骨梁が全塑性耐力に到達した後の歪硬化による耐力上昇を抑制しつつ、十分な塑性変形性能を確保可能な鉄骨梁を提供することを目的としている。 In view of the above problems, the present invention aims to provide a steel beam that can ensure sufficient plastic deformation performance while suppressing the increase in strength due to strain hardening after the steel beam reaches its full plastic strength by increasing the buckling mode that occurs in the steel beam.

上記課題を解決するため、本発明は以下の特徴を有する。 To solve the above problems, the present invention has the following features:

[1] 上フランジと、下フランジと、前記上フランジと前記下フランジとを連結するウェブとを有する鉄骨梁であって、前記ウェブには、該ウェブの高さ方向に延びるスリットが形成されている鉄骨梁。 [1] A steel beam having an upper flange, a lower flange, and a web connecting the upper flange and the lower flange, the web having a slit formed therein that extends in the height direction of the web.

[2] 前記スリットの前記鉄骨梁の材軸方向の幅は、前記ウェブの板厚以下である、[1]に記載の鉄骨梁。 [2] The width of the slit in the axial direction of the steel beam is equal to or less than the plate thickness of the web. [1] A steel beam.

[3] 前記スリットは、前記鉄骨梁の材軸方向に等間隔で複数列形成され、各列の前記スリットの総延長は、前記ウェブの高さの0.5倍以上である、[1]または[2]に記載の鉄骨梁。 [3] A steel beam according to [1] or [2], in which the slits are formed in multiple rows at equal intervals in the axial direction of the steel beam, and the total length of the slits in each row is 0.5 times or more the height of the web.

[4] 前記スリットの端部の開口の隅部にはアールが設けられている、[1]~[3]のいずれかに記載の鉄骨梁。 [4] A steel beam according to any one of [1] to [3], in which the corners of the openings at the ends of the slits are rounded.

本発明に係る鉄骨梁によれば、鉄骨梁のウェブに、ウェブの高さ方向に延びるスリットが形成されていることにより、鉄骨梁に発生する座屈モードを高次化させつつ、座屈の生じる範囲を拡げることができる。この結果、鉄骨梁が全塑性耐力に到達した後の歪硬化による耐力上昇を抑制しつつ、鉄骨梁に十分な塑性変形性能を確保できる。 According to the steel beam of the present invention, a slit extending in the height direction of the web is formed in the web of the steel beam, which makes it possible to increase the buckling mode that occurs in the steel beam and expand the range in which buckling occurs. As a result, it is possible to ensure sufficient plastic deformation performance for the steel beam while suppressing the increase in strength due to strain hardening after the steel beam reaches its full plastic strength.

また、本発明に係る鉄骨梁では、スリットがウェブの高さ方向に延びるように形成されているので、鉄骨梁に取り付く小梁などの二次部材や、鉄骨梁に設けられる設備配管用の貫通孔等の干渉を受けることなくスリットを配置できる。 In addition, in the steel beam of the present invention, the slits are formed to extend in the height direction of the web, so the slits can be placed without interference from secondary components such as small beams attached to the steel beam, or through holes for equipment piping provided in the steel beam.

図1(a)および図1(b)はそれぞれ、本発明の鉄骨梁の一例を示す側面図および側面図であり、図1(c)は、図1(a)の鉄骨梁に生じる座屈波形を模式的に示す図である。1(a) and 1(b) are a side view and a side view, respectively, showing an example of a steel beam of the present invention, and FIG. 1(c) is a schematic diagram showing a buckling waveform that occurs in the steel beam of FIG. 1(a). 図2(a)および図2(b)はそれぞれ、構造物中における本発明の鉄骨梁の使用位置の例を示す平面図および側面図である。2(a) and 2(b) are respectively a plan view and a side view showing an example of a position where the steel beam of the present invention is used in a structure. 図3(a)は、本発明の鉄骨梁の一例におけるスリットの端部を示す側面図であり、図3(b)は、図3(a)の部分拡大図である。FIG. 3(a) is a side view showing an end of a slit in an example of a steel beam of the present invention, and FIG. 3(b) is a partially enlarged view of FIG. 3(a). 図4(a)は、本発明の鉄骨梁の一例を示す側面図であり、図4(b)は、図4(a)の鉄骨梁の全塑性モーメントおよび終局耐力時の曲げモーメントを模式的に示すグラフである。FIG. 4(a) is a side view showing an example of a steel beam of the present invention, and FIG. 4(b) is a graph showing a schematic diagram of the full plastic moment and the bending moment at ultimate strength of the steel beam of FIG. 4(a). 図5は、本発明の鉄骨梁の他の一例を示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing another example of a steel beam according to the present invention. 図6は、本発明の鉄骨梁の他のさらに他の一例を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing still another example of the steel beam of the present invention. 図7は、本発明の鉄骨梁の他のさらに他の一例を示す側面図である。FIG. 7 is a side view showing still another example of the steel beam of the present invention. 図8は、本発明および従来の鉄骨梁の曲げモーメント-変形角関係を模式的に示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a schematic diagram of the bending moment-deformation angle relationship of the steel beam of the present invention and the conventional steel beam. 図9は、特許文献1の鉄骨梁の側面図である。FIG. 9 is a side view of the steel beam of Patent Document 1. 図10は、特許文献2の鉄骨梁の平面図である。FIG. 10 is a plan view of the steel beam of Patent Document 2. 図11は、特許文献3の鉄骨梁の平面図である。FIG. 11 is a plan view of the steel beam of Patent Document 3. 図12は、従来の鉄骨梁に生じる曲げ座屈の例を示す側面図である。FIG. 12 is a side view showing an example of bending buckling that occurs in a conventional steel beam. 図13は、従来の鉄骨梁に生じるせん断座屈の例を示す側面図である。FIG. 13 is a side view showing an example of shear buckling that occurs in a conventional steel beam.

以下、図面を参照して、本発明の鉄骨梁の実施形態について、詳細に説明する。 Below, an embodiment of the steel beam of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1(a)および図1(b)に、本発明の第1実施形態に係る鉄骨梁の側面図および断面図をそれぞれ示す。 Figures 1(a) and 1(b) show a side view and a cross-sectional view, respectively, of a steel beam according to the first embodiment of the present invention.

図1(a)および図1(b)に示すように、本実施形態の鉄骨梁1Aは、上フランジ11と、下フランジ12と、上フランジ11と下フランジ12とを連結するウェブ13とを有するH形鋼からなる鉄骨梁である。図1(a)に示すように、鉄骨梁1Aの材軸方向端部の上フランジ11および下フランジ12は、鋼管からなる鉄骨柱2に設けられたダイアフラム21に溶接されている。また、鉄骨梁1Aの材軸方向端部のウェブ13は、鉄骨柱2の側面に溶接されるか、鉄骨柱2の側面に設けられたシアプレート(図示せず)に高力ボルト接合されている。 As shown in Fig. 1(a) and Fig. 1(b), the steel beam 1A of this embodiment is a steel beam made of H-shaped steel having an upper flange 11, a lower flange 12, and a web 13 connecting the upper flange 11 and the lower flange 12. As shown in Fig. 1(a), the upper flange 11 and the lower flange 12 at the ends in the axial direction of the steel beam 1A are welded to a diaphragm 21 provided on a steel column 2 made of a steel pipe. In addition, the web 13 at the end in the axial direction of the steel beam 1A is welded to the side of the steel column 2 or is joined by a high-strength bolt to a shear plate (not shown) provided on the side of the steel column 2.

そして、図1(a)に示すように、鉄骨梁1Aの材軸方向端部の塑性化領域のウェブ13には、ウェブ13の高さ方向に延びるスリット14A、14Bが、鉄骨梁1Aの材軸方向に3列形成されている。そして、各列において、ウェブ13の上フランジ11に隣接する部位にはスリット14Aが、下フランジ12に隣接する部位にはスリット14Bが、それぞれ形成されている。 As shown in FIG. 1(a), slits 14A and 14B extending in the height direction of the web 13 are formed in three rows in the axial direction of the steel beam 1A in the web 13 of the plasticized region at the axial end of the steel beam 1A. In each row, slits 14A are formed in the area adjacent to the upper flange 11 of the web 13, and slits 14B are formed in the area adjacent to the lower flange 12.

図1(c)に、本実施形態の鉄骨梁1Aに逆対称曲げが作用したときに、鉄骨梁1Aに生じる座屈波形Bを模式的に示す。図1(c)に示すように、鉄骨梁1Aのウェブ13に、ウェブ13の高さ方向に延びるスリット14A、14Bが形成されていることによって、スリットが形成されていない場合(図12および図13参照)に比べて、鉄骨梁1Aに発生する座屈モードを高次化できる。この結果、図1(c)に示すように、鉄骨梁1Aにおいて座屈が生じる範囲が拡がり、鉄骨梁1Aが全塑性耐力に到達した後の耐力上昇を抑制しつつ、鉄骨梁1Aに十分な塑性変形性能を確保できる。 Figure 1(c) shows a schematic diagram of the buckling waveform B that occurs in the steel beam 1A of this embodiment when antisymmetric bending acts on the steel beam 1A. As shown in Figure 1(c), slits 14A, 14B extending in the height direction of the web 13 are formed in the web 13 of the steel beam 1A, so that the buckling mode that occurs in the steel beam 1A can be made higher order than when no slits are formed (see Figures 12 and 13). As a result, as shown in Figure 1(c), the range in which buckling occurs in the steel beam 1A is expanded, and sufficient plastic deformation performance can be ensured for the steel beam 1A while suppressing the increase in strength after the steel beam 1A reaches its full plastic strength.

図2(a)および図2(b)に、建築物中における本実施形態の鉄骨梁1Aの使用位置の例を、平面図および側面図でそれぞれ示す。図2(a)および図2(b)に示すように、本実施形態の鉄骨梁1Aは、建築物中において、柱2に取り付く大梁として用いられる。本実施形態に係る鉄骨梁1Aのスリット14A、14Bは、ウェブ13の高さ方向に延びるように形成されているので、図2(a)および図2(b)に示すように、鉄骨梁1Aに取り付く小梁3などの二次部材や、鉄骨梁1Aに設けられる設備配管用の貫通孔等の干渉を受けることなく、これらスリット14A、14Bを配置できる。 2(a) and 2(b) show an example of a position where the steel beam 1A of this embodiment is used in a building in plan and side views, respectively. As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), the steel beam 1A of this embodiment is used as a main beam attached to a column 2 in a building. The slits 14A and 14B of the steel beam 1A of this embodiment are formed to extend in the height direction of the web 13, so that these slits 14A and 14B can be arranged without interference from secondary members such as the sub-beam 3 attached to the steel beam 1A or through holes for equipment piping provided in the steel beam 1A, as shown in FIGS. 2(a) and 2(b).

また、図1(a)に示すように、本実施形態の鉄骨梁1Aでは、スリット14A、14Bの鉄骨梁1Aの材軸方向の幅14wが、ウェブ13の板厚13t以下となるように、スリット14A、14Bが形成されている。このようにすると、鉄骨梁1Aのウェブ13にスリット14A、14Bを形成することによる、鉄骨梁1Aの断面性能の低下が抑制できるので好ましい。 As shown in FIG. 1(a), in the steel beam 1A of this embodiment, the slits 14A and 14B are formed so that the width 14w of the slits 14A and 14B in the axial direction of the steel beam 1A is equal to or less than the plate thickness 13t of the web 13. This is preferable because it suppresses the deterioration of the cross-sectional performance of the steel beam 1A caused by forming the slits 14A and 14B in the web 13 of the steel beam 1A.

また、図1(a)に示すように、3列のスリット14A、14Bは、鉄骨梁1Aの材軸方向に等間隔14iで配置されている。鉄骨梁1Aの材軸方向におけるスリット14A、14Bの間隔が不均等である場合は、間隔が狭い部位では座屈が生じにくく、間隔が広い部位では座屈が集中的に進展しやすいため、鉄骨梁1Aに発生する座屈モードを高次化する効果を十分に引き出しにくいことがある。そこで、上記のように、鉄骨梁1Aの材軸方向にスリット14A、14Bを等間隔で配置すると、スリット14A、14Bが設けられる領域内で座屈を均等に進展させ、鉄骨梁1Aに発生する座屈モードを高次化する効果を十分に引き出すことができるので好ましい。 As shown in FIG. 1(a), the three rows of slits 14A, 14B are arranged at equal intervals 14i in the axial direction of the steel beam 1A. If the intervals between slits 14A, 14B in the axial direction of the steel beam 1A are not uniform, buckling is unlikely to occur in areas with narrow intervals, and buckling is likely to progress in a concentrated manner in areas with wide intervals, making it difficult to fully achieve the effect of increasing the buckling mode that occurs in the steel beam 1A. Therefore, arranging slits 14A, 14B at equal intervals in the axial direction of the steel beam 1A as described above is preferable because it allows buckling to progress evenly within the area where slits 14A, 14B are provided, and it is possible to fully achieve the effect of increasing the buckling mode that occurs in the steel beam 1A.

また、各列に配置されるスリット14A、14Bの総延長、すなわちスリット14Aの高さ14haとスリット14Bの高さ14hbとの合計が、ウェブ13の高さ13hの0.5倍以上となるように、スリット14A、14Bが形成されている。このようにすると、鉄骨梁1Aに発生する座屈モードをより確実に高次化でき、鉄骨梁1Aが全塑性耐力に到達した後の耐力上昇を抑制しつつ、十分な塑性変形性能を確保できる効果がより確実に得られるので好ましい。 The slits 14A and 14B are formed so that the total length of the slits 14A and 14B arranged in each row, i.e., the sum of the height 14ha of the slits 14A and the height 14hb of the slits 14B, is 0.5 times or more the height 13h of the web 13. This is preferable because it more reliably increases the buckling mode that occurs in the steel beam 1A, and more reliably suppresses the increase in strength after the steel beam 1A reaches its full plastic strength while ensuring sufficient plastic deformation performance.

さらに、図3(a)および図3(b)に示すように、スリット14Aの下端部の開口の隅部には、アール14rが設けられている。同様に、スリット14Bの上端部の開口の隅部にも、アール(図示せず)が設けられている。このようにすると、スリット14A、14Bの端部周辺のウェブ13における応力集中を緩和できるので好ましい。アール14rの半径は、5mm以上にすると、このような効果が確実に得られるので好ましい。また、スリット14Aの下端部およびスリット14Bの上端部を半円状に形成し、スリット14Aおよびスリット14Bの他の部分を直線状に形成すると、スリット14Aおよびスリット14Bの開口の加工が容易となるので好ましい。 Furthermore, as shown in Figs. 3(a) and 3(b), a radius 14r is provided at the corners of the opening at the lower end of slit 14A. Similarly, a radius (not shown) is provided at the corners of the opening at the upper end of slit 14B. This is preferable because it can alleviate stress concentration in web 13 around the ends of slits 14A and 14B. It is preferable to set the radius of radius 14r to 5 mm or more, as this effect can be reliably obtained. In addition, it is preferable to form the lower end of slit 14A and the upper end of slit 14B in a semicircular shape and form the other parts of slits 14A and 14B in a linear shape, as this makes it easier to process the openings of slits 14A and 14B.

図4(a)および図4(b)に、本実施形態の鉄骨梁1Aの材軸方向各位置における全塑性モーメント、および鉄骨梁1Aの終局耐力時の曲げモーメント分布を模式的に示す。図4(b)に示すように、鉄骨梁1Aのうちスリット14A、14Bが設けられている位置では、鉄骨梁1Aの全塑性モーメントが小さくなる。このため、スリット14A、14Bの位置が鉄骨梁1Aの材軸方向端部に近すぎたり、スリット14A、14Bの高さ14ha、14bが大きすぎたりすると、スリット14A、14Bが設けられている位置で鉄骨梁1Aの全塑性モーメントが小さくなる影響を受けて、鉄骨梁1Aの終局耐力が低下してしまう恐れがある。そこで、スリット14A、14Bが設けられている位置で鉄骨梁1Aの全塑性モーメントが小さくなっても、鉄骨梁1Aの終局耐力が低下しないように、スリット14A、14Bの鉄骨梁1Aの材軸方向端部からの距離や、スリット14A、14Bの高さ14ha、14hbを調整することが好ましい。 Figures 4(a) and 4(b) show schematic diagrams of the total plastic moment at each position in the material axis direction of the steel beam 1A of this embodiment, and the bending moment distribution at the ultimate strength of the steel beam 1A. As shown in Figure 4(b), the total plastic moment of the steel beam 1A is small at the positions of the steel beam 1A where the slits 14A and 14B are provided. Therefore, if the positions of the slits 14A and 14B are too close to the ends of the material axis direction of the steel beam 1A, or if the heights 14ha and 14b of the slits 14A and 14B are too large, the ultimate strength of the steel beam 1A may be reduced due to the influence of the reduction in the total plastic moment of the steel beam 1A at the positions where the slits 14A and 14B are provided. Therefore, it is preferable to adjust the distance of slits 14A and 14B from the axial end of steel beam 1A and the heights 14ha and 14hb of slits 14A and 14B so that the ultimate strength of steel beam 1A does not decrease even if the total plastic moment of steel beam 1A becomes small at the position where slits 14A and 14B are provided.

また、鉄骨梁1Aの上フランジ11、下フランジ12およびウェブ13の幅厚比は、非特許文献1に開示される幅厚比ランクFA相当とすることが好ましい。このようにすると、鉄骨梁に局部座屈が発生して耐力が急激に低下することを防止でき、鉄骨梁1Aの塑性変形性能を確実に確保できる。 In addition, it is preferable that the width-thickness ratio of the upper flange 11, the lower flange 12, and the web 13 of the steel beam 1A is equivalent to the width-thickness ratio rank FA disclosed in Non-Patent Document 1. In this way, it is possible to prevent the occurrence of local buckling in the steel beam and a sudden decrease in strength, and it is possible to reliably ensure the plastic deformation performance of the steel beam 1A.

図5~図7に、本発明の第2実施形態~第4実施形態に係る鉄骨梁1B~1Dの側面図を、それぞれ示す。 Figures 5 to 7 show side views of steel beams 1B to 1D according to the second to fourth embodiments of the present invention, respectively.

図5~図7に示すように、第2実施形態~第4実施形態の鉄骨梁1B~1Dでは、第1実施形態の鉄骨梁1Aに対して、スリットの形状および配置が変更されている。 As shown in Figures 5 to 7, the shape and arrangement of the slits in the steel beams 1B to 1D of the second to fourth embodiments are changed compared to the steel beam 1A of the first embodiment.

具体的には、図5に示すように、第2実施形態の鉄骨梁1Bでは、ウェブ13の高さ方向に延びるスリット14Cが、鉄骨梁1Aの材軸方向に3列、等間隔で形成されている。各列のスリット14Cは、ウェブ13の高さ方向中央部、すなわち上フランジ11および下フランジ12から離れた位置に形成されている。そして、各列に配置されるスリット14Cの総延長、すなわちスリット14Cの高さ14hcが、ウェブ13の高さ13hの0.5倍以上となるように、スリット14Cが形成されている。このようにすると、スリット14Cの開口を、上フランジ11および下フランジ12に近接する位置に加工する必要が無く、スリット14Cの加工が容易となるので好ましい。 Specifically, as shown in FIG. 5, in the steel beam 1B of the second embodiment, slits 14C extending in the height direction of the web 13 are formed in three rows at equal intervals in the material axis direction of the steel beam 1A. The slits 14C in each row are formed in the center of the height direction of the web 13, i.e., at a position away from the upper flange 11 and the lower flange 12. The slits 14C are formed so that the total extension of the slits 14C arranged in each row, i.e., the height 14hc of the slits 14C, is 0.5 times or more the height 13h of the web 13. This is preferable because it is not necessary to process the openings of the slits 14C in a position close to the upper flange 11 and the lower flange 12, making it easier to process the slits 14C.

また、図6に示すように、第3実施形態の鉄骨梁1Cでは、ウェブ13の高さ方向に延びるスリット14A、14B、14Dが、鉄骨梁1Aの材軸方向に3列、等間隔で形成されている。鉄骨梁1Aの材軸方向に3列に配置されるスリット14A、14B、14Dのうち外側の2列では、ウェブ13の上フランジ11に隣接する部位にスリット14Aが、下フランジ12に隣接する部位にスリット14Bが、それぞれ形成されている。また、鉄骨梁1Aの材軸方向に3列に配置されるスリット14A、14B、14Dのうち中央の列では、ウェブ13の高さ方向中央部、すなわち上フランジ11および下フランジ12から離れた位置に、スリット14Dが形成されている。すなわち、第3実施形態の鉄骨梁1Cでは、スリット14A、14B、14Dが千鳥状に配置されている。そして、各列に配置されるスリット14A、14B、14Dの総延長、すなわち、スリット14Aの高さ14haとスリット14Bの高さ14hbとの合計と、スリット14Dの高さ14hdとが、それぞれウェブ13の高さ13hの0.5倍以上となるように、スリット14A、14B、14Dが形成されている。このように、スリット14A、14B、14Dを千鳥状に配置すると、スリット14A、14B、14Dの周辺の領域、すなわち座屈が生じる領域を分散できる。この結果、各領域で発生する座屈波形が合わさって大きな一つの座屈モードになることが抑制され、鉄骨梁1Aに発生する座屈モードを高次化する効果を十分に引き出すことができるので好ましい。 6, in the steel beam 1C of the third embodiment, slits 14A, 14B, and 14D extending in the height direction of the web 13 are formed in three rows at equal intervals in the material axis direction of the steel beam 1A. In the two outer rows of the three rows of slits 14A, 14B, and 14D arranged in the material axis direction of the steel beam 1A, slits 14A are formed in the area adjacent to the upper flange 11 of the web 13, and slits 14B are formed in the area adjacent to the lower flange 12. In addition, in the center row of the three rows of slits 14A, 14B, and 14D arranged in the material axis direction of the steel beam 1A, slits 14D are formed in the center of the height direction of the web 13, that is, at a position away from the upper flange 11 and the lower flange 12. That is, in the steel beam 1C of the third embodiment, the slits 14A, 14B, and 14D are arranged in a staggered pattern. The slits 14A, 14B, and 14D are formed so that the total length of the slits 14A, 14B, and 14D arranged in each row, i.e., the sum of the height 14ha of the slits 14A and the height 14hb of the slits 14B, and the height 14hd of the slits 14D, are each 0.5 times or more the height 13h of the web 13. In this way, by arranging the slits 14A, 14B, and 14D in a staggered manner, the areas around the slits 14A, 14B, and 14D, i.e., the areas where buckling occurs, can be dispersed. As a result, the buckling waveforms generated in each area are prevented from combining to form a single large buckling mode, and the effect of increasing the order of the buckling mode generated in the steel beam 1A can be fully achieved, which is preferable.

また、図7に示すように、第4実施形態の鉄骨梁1Dでは、ウェブ13の高さ方向に延びるスリット1Eが、鉄骨梁1Aの材軸方向に3列、等間隔で形成されている。各列では、スリット14Eが、ウェブ13の高さ方向中央部、すなわち上フランジ11および下フランジ12から離れた位置に、断続的に4か所、直列に形成されている。そして、各列に配置されるスリット14Eの総延長、すなわち各列に配置されるスリット14Eの高さ14heの合計が、ウェブ13の高さ13hの0.5倍以上となるように、スリット14Eが形成されている。 As shown in FIG. 7, in the steel beam 1D of the fourth embodiment, the slits 1E extending in the height direction of the web 13 are formed in three rows at equal intervals in the material axial direction of the steel beam 1A. In each row, the slits 14E are formed in series at four intermittent locations in the center of the height direction of the web 13, i.e., at positions away from the upper flange 11 and the lower flange 12. The slits 14E are formed so that the total extension of the slits 14E arranged in each row, i.e., the sum of the heights 14he of the slits 14E arranged in each row, is 0.5 times or more the height 13h of the web 13.

第2実施形態~第4実施形態の鉄骨梁1B~1Dでは、第1実施形態の鉄骨梁1Aと同様に、スリット14A~14Eの鉄骨梁1Aの材軸方向の幅14wが、ウェブ13の板厚13t以下となるように、スリット14A~14Eが形成されている。 In the steel beams 1B to 1D of the second to fourth embodiments, similar to the steel beam 1A of the first embodiment, the slits 14A to 14E are formed so that the width 14w of the slits 14A to 14E in the material axial direction of the steel beam 1A is equal to or less than the plate thickness 13t of the web 13.

第2実施形態~第4実施形態のように、スリット14A~14Eをウェブ13の高さ方向中央部に配置しても、また鉄骨梁の材軸方向に隣接する列のスリットの形状や位置が同じでなくても、第1実施形態の鉄骨梁1Aと同様の効果が得られる。 As in the second to fourth embodiments, even if the slits 14A to 14E are positioned in the center of the height of the web 13, and even if the shapes and positions of the slits in adjacent rows in the axial direction of the steel beam are not the same, the same effect can be obtained as with the steel beam 1A in the first embodiment.

なお、上記各実施形態では、鉄骨梁がH形鋼から形成されている例について説明したが、ビルトH等の溶接組立材であってもよい。また、上フランジと、下フランジと、前記上フランジと前記下フランジとを連結するウェブとを有する鉄骨梁であれば、例えば溝形状の断面を有する鉄骨梁等、断面形状がH形状でなくても、本発明を同様に適用可能である。 In the above embodiments, examples have been described in which the steel beams are formed from H-shaped steel, but they may also be welded assembly materials such as built-in H steel. In addition, the present invention can be similarly applied to steel beams that have an upper flange, a lower flange, and a web that connects the upper flange and the lower flange, even if the cross-sectional shape is not H-shaped, such as steel beams with a groove-shaped cross section.

1A~1D、9、9A~9C 鉄骨梁
2 鉄骨柱
3 小梁
11 上フランジ
12 下フランジ
13 ウェブ
13h ウェブの高さ
13t ウェブの板厚
14A~14E スリット
14w スリットの幅
14i スリットの間隔
14ha~14he スリットの高さ
14r アール
21 ダイアフラム
91 フランジ
92 補強板
93 ウェブ
94 スリット部
95、96 切欠部
B 座屈波形
Reference Signs List 1A to 1D, 9, 9A to 9C Steel beam 2 Steel column 3 Sub-beam 11 Upper flange 12 Lower flange 13 Web 13h Web height 13t Web thickness 14A to 14E Slit 14w Slit width 14i Slit spacing 14ha to 14he Slit height 14r Radius 21 Diaphragm 91 Flange 92 Reinforcement plate 93 Web 94 Slit portion 95, 96 Notch portion B Buckling waveform

Claims (3)

上フランジと、下フランジと、前記上フランジと前記下フランジとを連結するウェブとを有する鉄骨梁であって、
前記ウェブには、該ウェブの高さ方向に延びるスリットが形成され
前記スリットは、前記鉄骨梁の材軸方向に等間隔で複数列形成され、
各列の前記スリットの総延長は、前記ウェブの高さの0.5倍以上である鉄骨梁。
A steel beam having an upper flange, a lower flange, and a web connecting the upper flange and the lower flange,
The web is formed with a slit extending in a height direction of the web ,
The slits are formed in a plurality of rows at equal intervals in the material axial direction of the steel beam,
A steel beam in which the total length of the slits in each row is equal to or greater than 0.5 times the height of the web .
前記スリットの前記鉄骨梁の材軸方向の幅は、前記ウェブの板厚以下である、請求項1に記載の鉄骨梁。 The steel beam according to claim 1, wherein the width of the slit in the axial direction of the steel beam is equal to or less than the plate thickness of the web. 前記スリットの端部の開口の隅部にはアールが設けられている、請求項1または2に記載の鉄骨梁。 The steel beam according to claim 1 or 2 , wherein the corners of the openings at the ends of the slits are rounded.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0996016A (en) * 1995-09-29 1997-04-08 Kajima Corp Bonding structure of joined materials made of metallic materials
JPH10159251A (en) * 1996-12-02 1998-06-16 Takenaka Komuten Co Ltd Steel frame girder with presettble yield position

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019078102A (en) 2017-10-26 2019-05-23 株式会社竹中工務店 Steel beam

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