JP7787402B2 - Panel material and method for manufacturing panel material - Google Patents
Panel material and method for manufacturing panel materialInfo
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Description
本開示は、パネル材及びパネル材の製造方法に関する。 This disclosure relates to panel materials and methods for manufacturing panel materials.
従来、外壁や床材等のパネル材に用いられるフレーム材としての低伝熱形鋼が知られている。低伝熱形鋼は、例えば外壁において熱橋となるスタッドの溝形鋼のウェブに、1個以上の孔を空けることによって作製できる。 Low heat-transfer steel has been known as a framing material used in panel materials such as exterior walls and flooring. Low heat-transfer steel can be produced, for example, by drilling one or more holes in the web of a channel steel stud, which acts as a thermal bridge in an exterior wall.
開けられた孔によって、一対のフランジの間に位置するウェブを経由する熱の移動経路の長さが延長されると共に、移動経路の断面積が縮小する。結果、ウェブの熱伝導率が小さくなるので、有孔のウェブを有する溝形鋼が用いられた低伝熱形鋼の断熱性能が高まる。有孔のウェブを有する溝形鋼が用いられた低伝熱形鋼の断熱性能は、例えば同形状及び同寸法の溝形鋼で比較すると、無孔のウェブを有する溝形鋼が用いられた場合より向上する。 The holes extend the length of the heat transfer path through the web located between the pair of flanges and reduce the cross-sectional area of the transfer path. As a result, the thermal conductivity of the web decreases, improving the insulating performance of low-heat-transfer steel sections that use channel steel with perforated webs. When comparing channel steel sections of the same shape and dimensions, for example, the insulating performance of low-heat-transfer steel sections that use channel steel with perforated webs is better than that of channel steel sections with non-perforated webs.
なお、本明細書では、以下、説明の便宜上、有孔のウェブを有するリップ溝形鋼を「低伝熱形鋼」と称すると共に、無孔のウェブを有するリップ溝形鋼を「通常形鋼」とも称する。 In this specification, for the sake of convenience, lip channel steel with a perforated web will be referred to as "low heat transfer steel," and lip channel steel with a non-perforated web will be referred to as "normal steel."
低伝熱形鋼に関する技術として、例えば特許文献1には、建物の壁材等のパネル材に用いられる、フレーム材としてのリップ溝形鋼が開示されている。特許文献1のリップ溝形鋼では、材軸方向に直交する面で切断した場合のウェブの断面積に関し、ウェブ高さ方向の中央位置の断面積を両端のフランジ近傍位置の断面積より小さくすることによって、ウェブの熱伝導率が低下する。特許文献1では、断面積を小さくする方法の例として、ウェブの板面に孔を空ける技術が開示されている。 As an example of technology related to low heat transfer steel, Patent Document 1 discloses lip channel steel as a frame material used in panel materials such as building wall materials. In the lip channel steel of Patent Document 1, the cross-sectional area of the web when cut at a plane perpendicular to the material axis is reduced by making the cross-sectional area at the center in the web height direction smaller than the cross-sectional area near the flanges at both ends, thereby reducing the thermal conductivity of the web. Patent Document 1 discloses a technique of drilling holes in the plate surface of the web as an example of a method for reducing the cross-sectional area.
また、特許文献2には、建築用金属板である溝形鋼のウェブの板面を側傍として切り起こすことによって、熱伝導率を小さくするための切れ目がウェブに形成された低伝熱形鋼が開示されている。 Patent Document 2 also discloses low-heat-conductivity steel sections in which the web of a channel steel structural metal plate is cut and raised at the sides, creating slits in the web to reduce thermal conductivity.
ここで、低伝熱形鋼の溝形鋼では、ウェブに開けられた孔が、ウェブの断面欠損として作用する。このため、パネル材の断熱性能が高められる。一方、構造性能の面では、有孔のウェブを有する溝形鋼の曲げ耐力は、無孔のウェブを有する溝形鋼の曲げ耐力より低くなる。リップ溝形鋼の低伝熱形鋼では、風圧等による曲げ荷重が、フランジに接合された面材からフランジに加わった際、低伝熱形鋼特有の歪み座屈、すなわち、ウェブの局所変形が発生し易いことが分かった。 Here, in low-heat-conductivity channel steel, the holes drilled in the web act as cross-sectional defects in the web. This improves the insulating performance of the panel material. However, in terms of structural performance, the bending strength of channel steel with perforated webs is lower than that of channel steel with non-perforated webs. It has been found that in low-heat-conductivity lip channel steel, when bending loads due to wind pressure or the like are applied to the flanges through the face material joined to the flanges, distortional buckling, a phenomenon unique to low-heat-conductivity steel, i.e., localized deformation of the web, is likely to occur.
この点、特許文献1には、溝形鋼に曲げ荷重が加えられた際、低伝熱形鋼に特有の座屈を抑制し、強度を向上させる技術に関して何ら開示されていない。このため、特許文献1の技術だけでは、リップ溝形鋼の低伝熱形鋼に特有の座屈に起因する強度低下の問題を解決できない。 In this regard, Patent Document 1 does not disclose any technology for suppressing buckling, which is specific to low-heat-transfer steel, and improving strength when a bending load is applied to channel steel. Therefore, the technology in Patent Document 1 alone cannot solve the problem of reduced strength caused by buckling, which is specific to low-heat-transfer steel in lip channel steel.
また、特許文献2は、低伝熱形鋼に関する技術ではあるが、本発明者らが検討した結果、側傍が設けられた場合であっても、低伝熱形鋼のリップ溝形鋼に特有の座屈に起因する強度低下の問題を必ずしも十分に解決できない場合があることが分かった。このため、低伝熱形鋼のリップ溝形鋼において、座屈による耐力の低下を抑制可能な新規な技術が求められている。 Furthermore, while Patent Document 2 is a technology related to low heat transfer steel sections, the inventors' investigations have revealed that even when side walls are provided, it may not necessarily be possible to fully resolve the problem of reduced strength due to buckling, which is unique to lip channel steel sections made of low heat transfer steel sections. Therefore, there is a need for new technology that can suppress the reduction in strength due to buckling in lip channel steel sections made of low heat transfer steel sections.
本開示は、上記の問題に鑑み、低伝熱形鋼として有孔のウェブを有するリップ溝形鋼が用いられることによって断熱性能が高められたパネル材あって、低伝熱形鋼特有の座屈による耐力の低下を抑制できるパネル材及びパネル材の製造方法を提供することを目的とする。 In light of the above-mentioned problems, the present disclosure aims to provide a panel material with improved thermal insulation performance due to the use of lip channel steel with perforated webs as low heat transfer steel, which can suppress the reduction in strength due to buckling that is unique to low heat transfer steel, and a method for manufacturing the panel material.
本開示の一態様に係るパネル材は、ウェブと一対のフランジと一対のリップとを有し、溝形鋼の断熱性能を向上させる孔がウェブに設けられたリップ溝形鋼と、面材と、少なくとも一方のフランジと面材とを接合する複数の接合部材であって、面材の板面を正面から見て、千鳥配置された、又は、リップ溝形鋼の材軸方向に沿って直線状に複数配置された2つの列がフランジ幅方向に間を空けて並列配置された複数の接合部材と、を有する。 A panel material according to one aspect of the present disclosure comprises a lip channel steel having a web, a pair of flanges, and a pair of lips, with holes in the web that improve the thermal insulation performance of the channel steel; a face material; and a plurality of joining members that join at least one of the flanges to the face material, wherein, when the plate surface of the face material is viewed from the front, the joining members are arranged in a staggered pattern, or in two linear rows arranged parallel to each other with a space between them in the flange width direction, with multiple joining members arranged in a linear pattern along the axial direction of the lip channel steel.
本発明者らの検討の結果、リップ溝形鋼を用いた低伝熱形鋼では、フランジと面材とを接合する複数の接合部材が千鳥配置された場合、接合部材が1列配置された場合と比べ、接合部材の個数が同じであっても、リップ溝形鋼の曲げ耐力が上昇することが分かった。 As a result of the inventors' research, it was found that in low-heat-transfer steel sections using lip channel steel, when multiple joining members joining the flange and face plate are arranged in a staggered pattern, the bending strength of the lip channel steel increases compared to when the joining members are arranged in a single row, even if the number of joining members is the same.
また、複数の接合部材が、リップ溝形鋼の材軸方向に沿って直線状に複数配置された2つの列がフランジ幅方向に間を空けて並列配置された場合、接合部材が1列配置された場合と比べ、リップ溝形鋼の曲げ耐力が上昇することが分かった。 In addition, it was found that when multiple connecting members are arranged in two rows in a straight line along the axial direction of the lip channel steel, with a gap between them in the flange width direction, the bending strength of the lip channel steel increases compared to when the connecting members are arranged in a single row.
このため、本開示の一態様に係るパネル材では、断熱性能が高められた低伝熱形鋼のリップ溝形鋼における、低伝熱形鋼特有の座屈による耐力の低下を抑制できる。 For this reason, the panel material according to one embodiment of the present disclosure can suppress the reduction in strength due to buckling, which is unique to low heat transfer steel, in lip channel steel made of low heat transfer steel with improved thermal insulation performance.
本開示の別の一態様に係るパネル材の製造方法は、ウェブと一対のフランジと一対のリップとを有し、溝形鋼の断熱性能を向上させる孔がウェブに設けられたリップ溝形鋼の少なくとも一方のフランジと、少なくとも一方のフランジの上に重ねられた面材とを、面材の板面を正面から見て、複数の接合部材が、千鳥配置された状態で、又は、リップ溝形鋼の材軸方向に沿って直線状に複数配置された2つの列がフランジ幅方向に間を空けて並列配置された状態で接合する。 A method for manufacturing a panel material according to another aspect of the present disclosure joins at least one flange of a lip channel steel, which has a web, a pair of flanges, and a pair of lips and has holes in the web that improve the thermal insulation performance of the channel steel, to a face material layered on at least one of the flanges, with multiple joining members arranged in a staggered pattern when viewing the plate surface of the face material from the front, or with two rows of multiple joining members arranged linearly along the axial direction of the lip channel steel and arranged parallel to each other with a space between them in the flange width direction.
本開示の別の一態様によれば、上記一態様に係るパネル材を製造できる。 According to another aspect of the present disclosure, the panel material according to the above aspect can be manufactured.
よって、本開示によれば、低伝熱形鋼として有孔のウェブを有するリップ溝形鋼が用いられることによって断熱性能が高められたパネル材であって、低伝熱形鋼特有の座屈による耐力の低下を抑制できるパネル材及びパネル材の製造方法を提供できる。 Accordingly, this disclosure provides a panel material and a method for manufacturing the panel material, which has improved thermal insulation performance due to the use of lip channel steel with perforated webs as low heat transfer steel, and which can suppress the reduction in strength due to buckling that is unique to low heat transfer steel.
以下に本開示の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。ただし、図面における厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。 Embodiments of the present disclosure are described below. In the following drawings, identical or similar parts are designated by the same or similar reference numerals. However, the relationship between thickness and planar dimensions in the drawings, and the thickness ratios of each device and component, may differ from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined with reference to the following description. Furthermore, there are parts in which the dimensional relationships and ratios differ between the drawings.
<パネル材>
まず、本実施形態に係るパネル材10を、図1~図6を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係るパネル材10は、リップ溝形鋼12と、上側のフランジ12Bに接合された面材14と、下側のフランジ12Bに接合された面材22と、を有する。上側の面材14と下側の面材22との間には、充填部材24が配置されている。なお、図1中では、リップ溝形鋼12の見易さのため、面材14,22の一部が例示的に分断されている。
<Panel material>
First, a panel material 10 according to this embodiment will be described with reference to Figures 1 to 6. As shown in Figure 1, the panel material 10 according to this embodiment includes a lip channel steel 12, a face material 14 joined to the upper flange 12B, and a face material 22 joined to the lower flange 12B. A filler member 24 is disposed between the upper face material 14 and the lower face material 22. Note that in Figure 1, portions of the face materials 14 and 22 are illustratively cut away to make the lip channel steel 12 easier to see.
(リップ溝形鋼)
リップ溝形鋼12は、ウェブ12Aと一対のフランジ12Bと一対のリップ12Cとを有する。リップ溝形鋼12は、一枚の鋼板から、例えば折り曲げ成形によって作製できる。本開示では、鋼板の板厚は、2.3mm以下である。
(Lip channel steel)
The lip channel steel 12 has a web 12A, a pair of flanges 12B, and a pair of lips 12C. The lip channel steel 12 can be made from a single steel plate by, for example, bending. In the present disclosure, the steel plate has a thickness of 2.3 mm or less.
本実施形態では、リップ溝形鋼12は、500MPa以上の高強度鋼板を用いて形成されてもよい。本明細書では、「高強度鋼板」とは、強度としてのF値が、500MPa以上、1000MPa以下である鋼板(鋼材)を意味する。また、「高強度鋼板」との対比において、F値が500MPa未満の鋼板を「通常鋼板」と称する場合がある。本実施形態では、例えば、通常鋼板としての400材のF値は、280MPaである鋼材を使用しても良いし、高強度鋼板のF値が、500MPaの鋼材を使用しても良い。 In this embodiment, the lip channel steel 12 may be formed using a high-strength steel plate of 500 MPa or more. In this specification, "high-strength steel plate" refers to a steel plate (steel material) having an F-value, as a strength, of 500 MPa or more and 1000 MPa or less. In addition, in contrast to "high-strength steel plate," a steel plate having an F-value of less than 500 MPa may be referred to as "normal steel plate." In this embodiment, for example, a steel material having an F-value of 280 MPa for 400 material as a normal steel plate may be used, or a steel material having an F-value of 500 MPa as a high-strength steel plate may be used.
鋼板の強度としてのF値が1000MPaを超える場合、強度が高くなり過ぎるため、例えばロールフォーミング成形等、鋼板をリップ溝形鋼12へ成形する際の加工性が低下する。このため、本実施形態では、高強度鋼板の強度が1000MPa以下に特定されている。なお、本開示では、高強度鋼板の強度は、これに限定されず、適宜変更できる。 If the F-value, which indicates the strength of the steel plate, exceeds 1000 MPa, the strength becomes too high, resulting in reduced workability when forming the steel plate into lip channel steel 12, for example, by roll forming. For this reason, in this embodiment, the strength of the high-strength steel plate is specified to be 1000 MPa or less. However, in this disclosure, the strength of the high-strength steel plate is not limited to this and can be changed as appropriate.
(リップ)
本実施形態では、一対のリップ12Cのリップ長さLは、互いに等しいが、本開示では、一対のリップのリップ長さが、互いに異なってもよい。「リップ長さL」は、図4(B)に示すように、リップ溝形鋼12の材軸方向Dに直交する断面中で測ったリップ12Cの最大長さである。また、図4(B)中の上下に位置する一対のフランジ12Bのフランジ幅についても、互いに異なってもよい。
(lip)
In this embodiment, the lip lengths L of the pair of lips 12C are equal to each other, but in the present disclosure, the lip lengths of the pair of lips may be different from each other. The "lip length L" is the maximum length of the lip 12C measured in a cross section perpendicular to the material axis direction D of the lip channel steel 12, as shown in Figure 4(B) . In addition, the flange widths of the pair of flanges 12B located above and below in Figure 4(B) may also be different from each other.
ここで、本実施形態では、面材14と接合するフランジ12Bが、外部から、面材14の面外方向に沿った圧縮力、すなわち曲げを受けるものと仮定する。 Here, in this embodiment, it is assumed that the flange 12B, which is joined to the face material 14, is subjected to an external compressive force, i.e., bending, in the out-of-plane direction of the face material 14.
(面材)
図2(A)に示すように、面材14は、板面を正面から見て、矩形状の建築部材である。面材14は、例えば、板状の下地部材や石膏ボード等である。本実施形態では、面材14は、外壁材であるが、本開示では、これに限定されず、例えば床材等の他のパネル材であってよい。また、本実施形態では、面材は、一対のフランジ12Bの両方に接合された場合が例示されたが、本開示では、これに限定されず、図1中の上側のフランジ12Bのみに接合されてもよいし、下側のフランジ12Bのみに接合されてもよい。
(Surface material)
As shown in FIG. 2A , the face material 14 is a rectangular building component when viewed from the front. The face material 14 is, for example, a plate-shaped base material or gypsum board. In this embodiment, the face material 14 is an exterior wall material, but the present disclosure is not limited thereto and may be, for example, another panel material such as a flooring material. Furthermore, while the present embodiment illustrates a case in which the face material is joined to both of the pair of flanges 12B, the present disclosure is not limited thereto and may instead be joined to only the upper flange 12B or only the lower flange 12B in FIG. 1 .
また、図1中の上側の面材14と下側の面材22とは、同様の機能を有する部材であってもよいし、異なる機能を有する部材であってもよい。面材14は、接合部材20によって、少なくとも一方の圧縮力が生じる側のフランジ12Bの板面に接合されればよい。 Furthermore, the upper face material 14 and the lower face material 22 in Figure 1 may be members having similar functions, or may be members having different functions. The face material 14 simply needs to be joined by the joining member 20 to the plate surface of the flange 12B on at least one side where a compressive force is generated.
(充填部材)
本実施形態では、充填部材24は、例えばグラスウールやセルロースファイバー等の断熱材であるが、本開示では、これに限定されず、適宜変更できる。また、本開示では、充填部材は、必須ではない。
(Filling member)
In the present embodiment, the filler member 24 is a heat insulating material such as glass wool or cellulose fiber, but the present disclosure is not limited to this and can be changed as appropriate. Also, the filler member is not essential in the present disclosure.
(接合部材)
接合部材20は、例えばビス等であって、フランジ12Bと面材14とを接合する建築部材である。図2(A)中には、面材14の板面を正面から見て、複数の接合部材20がリップ溝形鋼12の材軸方向(図2(A)中の上下方向に延びるZ方向)に沿って直線状に複数配置された2つの列がフランジ幅方向に間を空けて並列配置された状態が例示されている。なお、本開示では、列の個数は、2つ以上、任意に設定できる。
(Joining member)
The joining members 20 are, for example, screws or the like, and are architectural components that join the flange 12B and the face material 14. Fig. 2(A) illustrates, when viewed from the front of the plate surface of the face material 14, two rows of multiple joining members 20 arranged linearly along the material axis direction of the lip channel steel 12 (the Z direction extending vertically in Fig. 2(A)), arranged in parallel with a space in the flange width direction. Note that in the present disclosure, the number of rows can be set to any number greater than two.
以下の説明では、説明の便宜上、材軸方向Dに沿って直線状に複数配置された2つの列がフランジ幅方向に間を空けて並列配置された状態を、単に「2列並列配置」とも称する。接合部材の配置パターンについては、後で具体的に説明する。 In the following explanation, for the sake of convenience, the state in which two rows arranged linearly along the material axis direction D are arranged parallel to each other with a gap in the flange width direction will be referred to simply as a "two-row parallel arrangement." The arrangement pattern of the joining members will be explained in detail later.
(ウェブ)
図4(A)に示すように、本実施形態では、ウェブ12Aに、材軸方向Dに沿ってほぼ等しい間隔Gで直線状に配置された複数のスリット16が含まれる列が設けられる。複数のスリット16は、溝形鋼の断熱性能を向上させる孔である。複数のスリット16が含まれる列は、図4(A)中の上下方向に沿ってほぼ等しい間隔Gで3列形成される。なお、「材軸方向D」は、リップ溝形鋼12のウェブ12Aとフランジ12Bとが、図4(A)中の左右方向に沿って延びる方向である。すなわち、材軸方向Dは、長手方向と等しい。
(web)
As shown in FIG. 4(A), in this embodiment, the web 12A is provided with a row of slits 16 arranged linearly at approximately equal intervals G along the material axis direction D. The slits 16 are holes that improve the thermal insulation performance of the channel steel. Three rows of slits 16 are formed at approximately equal intervals G along the vertical direction in FIG. 4(A). The "material axis direction D" is the direction in which the web 12A and flange 12B of the lip channel steel 12 extend along the left-right direction in FIG. 4(A). In other words, the material axis direction D is equal to the longitudinal direction.
図4(B)に示すように、「ウェブ高さHW」は、一方のフランジ12B側の端部から他方のフランジ12B側の端部までの間の上下方向の直線距離である。また、「フランジ幅WF」は、図4(B)中で、ウェブ12A側の端部からリップ12C側の端部までの間の左右方向の直線距離である。また、「リップ長さL」は、図4(B)中のリップ12Cにおける一方のフランジ12B側の端部から他方のリップ12Cの端部までの間の上下方向の直線距離である。例えば、図4(B)中の上側のリップ12Cのリップ長さLは、上側のフランジ12Bの上面と同じ高さに位置する上端部の上面と、この上側のリップ12Cの下端部の下面との間の直線距離である。 As shown in Figure 4(B), "web height HW" is the linear distance in the vertical direction from the end of one flange 12B to the end of the other flange 12B. Furthermore, "flange width WF" is the linear distance in the horizontal direction from the end of the web 12A to the end of the lip 12C in Figure 4(B). Furthermore, "lip length L" is the linear distance in the vertical direction from the end of one flange 12B of the lip 12C to the end of the other lip 12C in Figure 4(B). For example, the lip length L of the upper lip 12C in Figure 4(B) is the linear distance between the upper surface of the upper end, which is located at the same height as the upper surface of the upper flange 12B, and the lower surface of the lower end of this upper lip 12C.
また、本開示では、スリット16が含まれる列の個数は、3列に限定されず、1列であってもよいし、或いは5列等、2列以上の任意の複数列であってよい。なお、断熱性能の向上の観点から、3つ以上のスリット16の列が形成されることが望ましい。 Furthermore, in the present disclosure, the number of rows containing slits 16 is not limited to three rows, but may be one row, or any number of rows of two or more, such as five rows. From the perspective of improving thermal insulation performance, it is desirable to form three or more rows of slits 16.
また、本開示では、1つの列中で隣接するスリット16同士の材軸方向Dの間隔Gが等しい場合に限定されず、それぞれ異なってよい。また、ウェブ高さ方向で隣接する列と列との間隔Gも、等しい場合に限定されず、それぞれ異なってよい。また、スリット16の長手方向の端部の形状は、応力集中を避けるため、図1中に例示したように、円弧状が好ましい。 In addition, in the present disclosure, the spacing G in the material axis direction D between adjacent slits 16 in one row is not limited to being equal, but may be different. Furthermore, the spacing G between adjacent rows in the web height direction is also not limited to being equal, but may be different. Furthermore, in order to avoid stress concentration, it is preferable that the shape of the longitudinal end of the slit 16 be arc-shaped, as shown in Figure 1.
(結合部)
本実施形態では、ウェブ12Aにおいて、1つの列中で隣接する、一定の長さMを有する直線状のスリット16同士の材軸方向Dの間隔Gが形成される部分に、ウェブ12Aの板部材を高さ方向に結合する結合部18が構成される。
(joint part)
In this embodiment, a connecting portion 18 is formed in the web 12A at a portion where a gap G in the material axis direction D is formed between adjacent linear slits 16 having a constant length M in a row of the web 12A, connecting the plate members of the web 12A in the height direction.
本開示では、ウェブ12Aに開けられる孔の形状及び寸法は、スリットに限定されず、適宜変更できる。また、本開示では、1つの列に含まれるスリットの個数は、2つ以上であれば任意である。本開示では、部材としての必要な強度が確保できる限り、少なくとも1つの結合部が形成されればよい。 In the present disclosure, the shape and dimensions of the holes drilled in the web 12A are not limited to slits and can be changed as appropriate. Furthermore, in the present disclosure, the number of slits included in one row can be any number as long as it is two or more. In the present disclosure, it is sufficient that at least one connecting portion is formed, as long as the necessary strength as a component is ensured.
本実施形態では、ウェブ12Aの板面を正面から見た平面視で、3つのスリット16の列に含まれる複数の結合部18の配置パターンは、千鳥配置である。具体的には、3つの列にそれぞれ含まれるスリット16は、ウェブ高さ方向に沿った直線上で重ならないようにずれて配置される。 In this embodiment, in a plan view of the front surface of the web 12A, the arrangement pattern of the multiple connecting portions 18 included in the three rows of slits 16 is staggered. Specifically, the slits 16 included in each of the three rows are offset so as not to overlap on a straight line along the web height direction.
換言すると、スリット16が千鳥配置である場合、ウェブ12Aの板面を正面から見て、一方のフランジ12B側から他方のフランジ12B側に向かって熱が移動する経路が、ウェブ高さHWと同じ最短距離である状態の形成が阻害される。なお、「スリット16が千鳥配置である」場合には、「結合部18が千鳥配置である」場合が生じ得る。 In other words, if the slits 16 are staggered, when the plate surface of the web 12A is viewed from the front, the path along which heat moves from one flange 12B side to the other flange 12B side is prevented from being the shortest distance equal to the web height HW. Furthermore, when the slits 16 are staggered, it is possible that the connecting portions 18 will also be staggered.
また、本開示では「スリットが千鳥配置である状態」とは、ウェブ12Aに形成されたスリット16の列のすべてにおいて、スリットが千鳥配置である場合に限定されない。本開示では、スリットが千鳥配置である状態が、材軸方向D及びウェブ高さ方向の少なくとも一方において部分的に形成された場合も「スリットが千鳥配置である状態」に含まれ得る。 In addition, in this disclosure, "a state in which the slits are staggered" is not limited to a state in which the slits are staggered in all rows of slits 16 formed in the web 12A. In this disclosure, "a state in which the slits are staggered" can also include a state in which the slits are staggered partially in at least one of the material axis direction D and the web height direction.
なお、本開示では、複数のスリットの配置パターンは、千鳥配置に限定されない。図5に示すように、スリット16同士が、ウェブ高さ方向(図5中の上下方向)に沿った直線上で重なるように配置された直列配置であってもよい。 Note that in the present disclosure, the arrangement pattern of the multiple slits is not limited to a staggered arrangement. As shown in Figure 5, the slits 16 may also be arranged in series so that they overlap on a straight line along the web height direction (the up-down direction in Figure 5).
(スリット率)
本開示では、スリット率は、ウェブ12Aにおける材軸方向Dで隣接するスリット16の間隔Gの和をスリット16の長さMの和で除して定義される。なお、本開示では、「スリットの間隔」には、2つのスリットに挟まれた位置に形成される間隔と、材軸方向のウェブの端部で1つのスリットと端部との間に形成される間隔との両方が含まれる。
(Slit ratio)
In the present disclosure, the slit ratio is defined as the sum of the spacings G between adjacent slits 16 in the material axis direction D of the web 12A divided by the sum of the lengths M of the slits 16. Note that in the present disclosure, the "slit spacing" includes both a spacing formed between two slits and a spacing formed between one slit and the other end of the web in the material axis direction.
(熱貫流率低下率の解析試験)
図6中には、有限要素数値解析(FEM)を用いて異なるスリット率を有するリップ溝形鋼12の低伝熱形鋼を用いたパネル材の熱貫流率を解析した結果から算出された熱貫流率低下率が例示されている。具体的には、結合部18の配置パターンが直列配置であるリップ溝形鋼12の解析モデルの熱貫流率低下率と、結合部18の配置パターンが千鳥配置であるリップ溝形鋼12の解析モデルの熱貫流率低下率とが、それぞれ例示されている。
(Analysis test of heat transmission coefficient reduction rate)
6 illustrates the heat transmission coefficient reduction rate calculated from the results of analyzing the heat transmission coefficient of panel materials using low heat conduction steel of lip channel steel 12 with different slit ratios using finite element numerical analysis (FEM). Specifically, the heat transmission coefficient reduction rate of an analytical model of lip channel steel 12 in which the joints 18 are arranged in a series pattern and the heat transmission coefficient reduction rate of an analytical model of lip channel steel 12 in which the joints 18 are arranged in a staggered pattern are illustrated.
図6中の2つの解析モデルで用いられたリップ溝形鋼12は、結合部18の配置パターン以外は、互いに同形状及び同寸法である。また、図6中では、結合部18の配置パターンが千鳥配置である場合のデータ点が、5つの黒丸で例示されると共に、結合部18の配置パターンが直列配置である場合のデータ点が、7つの白丸で例示されている。 The lip channel steel 12 used in the two analysis models in Figure 6 have the same shape and dimensions, except for the arrangement pattern of the joints 18. Also, in Figure 6, data points for when the arrangement pattern of the joints 18 is a staggered arrangement are illustrated by five black circles, and data points for when the arrangement pattern of the joints 18 is a serial arrangement are illustrated by seven white circles.
解析試験では、解析用モデルとして、スタッド材であるリップ溝形鋼12の低伝熱形鋼に、構造用の一方側の面材14、充填部材24としての断熱材、及び他方側の面材22としての石膏ボードが取り付けられた外壁部材を、スリット率を異ならせて5つ設定した。具体的には、図4(A)中に例示された3列のスリット16の列を有するリップ溝形鋼12の形状において、スリット16の長さMと間隔Gとを変更することによって、それぞれのスリット率を異ならせた。設定された5つの結合部18の配置パターンは、いずれも千鳥配置である。そして、設定された解析用モデルを対象として解析を実行することによって、それぞれの熱貫流率を解析した。 In the analysis test, five exterior wall components with different slit ratios were created as analysis models. Each component was made of low-heat-conductivity steel lip channel steel 12 (a stud material), with one structural face plate 14, insulation as a filler member 24, and gypsum board as a face plate 22 attached to the other. Specifically, in the shape of the lip channel steel 12 with three rows of slits 16 shown in Figure 4(A), the length M and spacing G of the slits 16 were changed to create different slit ratios. The five joints 18 were all arranged in a staggered pattern. An analysis was then performed using the created analysis models to analyze the respective thermal transmittances.
また、対比用の基準モデルとして、解析用モデルと同形状及び同寸法であって、無孔のウェブを有するリップ溝形鋼を設定した。そして、設定された基準モデルを対象として解析を実行することによって、基準モデルの熱貫流率を解析した。 In addition, a lip channel steel with a non-perforated web and the same shape and dimensions as the analytical model was set as a reference model for comparison. An analysis was then performed on the set reference model to analyze the thermal conductivity of the reference model.
図6中のグラフの縦軸の「熱貫流率低下率」は、スリット16を有する解析モデルの熱貫流率を、基準モデルの熱貫流率で除して得た値である。熱貫流率低下率の値が大きい、すなわち、熱貫流率低下率の値が1に近い程、低下の度合いが小さいため、断熱性能が改善されないことを意味する。一方、熱貫流率低下率の値が小さい程、低下の度合いが大きいため、断熱性能が改善されることを意味する。 The "Decrease in Heat Transmission Coefficient" on the vertical axis of the graph in Figure 6 is the value obtained by dividing the heat transmission coefficient of the analytical model with slits 16 by the heat transmission coefficient of the reference model. A larger decrease in heat transmission coefficient, i.e., the closer the decrease in heat transmission coefficient is to 1, means that the degree of decrease is small and therefore the thermal insulation performance is not improved. On the other hand, a smaller decrease in heat transmission coefficient means that the degree of decrease is large and therefore the thermal insulation performance is improved.
図6中の黒丸のデータ点から分かるように、結合部18が千鳥配置であると、スリット率が20%以下の場合、熱貫流率低下率が85%以下になる。換言すると、断熱性能を15%以上改善できる。一方、スリット率が20%を超える場合、断熱性能の改善率が15%未満になる。 As can be seen from the data points marked with black circles in Figure 6, when the joints 18 are arranged in a staggered pattern, the reduction in heat transmission coefficient is 85% or less when the slit ratio is 20% or less. In other words, the thermal insulation performance can be improved by 15% or more. On the other hand, when the slit ratio exceeds 20%, the improvement in thermal insulation performance is less than 15%.
また、断熱性能の観点では、スリット率は小さい方が好ましいものの、スリット率が小さ過ぎると、リップ溝形鋼12の構造部材としての強度、すなわち、構造性能が不安定になる。このため、本実施形態では、構造性能と断熱性能とをバランスよく両立可能な範囲として、スリット率は、5%以上、20%以下の範囲で設定される。なお、本開示では、スリット率の範囲は、これに限定されず、リップ溝形鋼12の所望の仕様に応じて適宜変更できる。 Furthermore, from the perspective of thermal insulation performance, a smaller slit ratio is preferable, but if the slit ratio is too small, the strength of the lip channel steel 12 as a structural member, i.e., its structural performance, becomes unstable. For this reason, in this embodiment, the slit ratio is set in the range of 5% or more and 20% or less, which is a range that achieves a good balance between structural performance and thermal insulation performance. Note that in the present disclosure, the slit ratio range is not limited to this and can be changed as appropriate depending on the desired specifications of the lip channel steel 12.
また、図6中の白丸のデータ点から分かるように、結合部18が直列配置であっても、スリット率が、5%以上、20%以下の範囲内で設定される場合、断熱性能を有効に改善できる。ただし、同じスリット率であっても、結合部18が千鳥配置であるリップ溝形鋼12の解析モデルの方が、結合部18が直列配置であるリップ溝形鋼12の解析モデルより、熱貫流率低下率が小さいため、断熱性能がより改善される。 Furthermore, as can be seen from the data points marked with white circles in Figure 6, even when the joints 18 are arranged in series, thermal insulation performance can be effectively improved if the slit ratio is set within the range of 5% or more and 20% or less. However, even with the same slit ratio, the analytical model of lip channel steel 12 with staggered joints 18 has a smaller rate of decrease in thermal transmittance than the analytical model of lip channel steel 12 with serial joints 18, resulting in a greater improvement in thermal insulation performance.
(接合部材の配置パターン)
次に、本実施形態に係る接合部材20の配置パターンについて具体的に説明する。図2(B)中には、フランジ幅方向の中心を通って垂直に伸びる中心線Cが例示されている。図2(B)に示すように、本実施形態では、2列並列配置された接合部材20は、フランジ幅方向の中心を挟み、中心には配置されない。なお、本開示では、接合部材20は、フランジ幅方向の中心に配置されてもよい。
(Arrangement pattern of joining members)
Next, the arrangement pattern of the joining members 20 according to this embodiment will be specifically described. Fig. 2(B) illustrates a center line C that extends vertically through the center of the flange in the width direction. As shown in Fig. 2(B), in this embodiment, the joining members 20 arranged in parallel in two rows sandwich the center of the flange in the width direction, but are not arranged in the center. Note that in the present disclosure, the joining members 20 may also be arranged at the center of the flange in the width direction.
ここで、2列並列配置とは、1つの列の中で材軸方向Dに沿って連続的に配置された接合部材20が、フランジ幅方向において隣接する列の中で材軸方向Dに沿って連続的に配置された接合部材20と、フランジ幅方向において重なる配置パターンである。 Here, a two-row parallel arrangement refers to an arrangement pattern in which joining members 20 arranged continuously in one row along the material axis direction D overlap with joining members 20 arranged continuously in the flange width direction along the material axis direction D in an adjacent row in the flange width direction.
また、本開示では、複数の接合部材20の配置パターンは、2列並列配置に限定されない。例えば、図3(A)に示すように、面材14の板面を正面から見て、複数の接合部材20が千鳥配置されてもよい。図3(B)中には、千鳥配置された接合部材20は、フランジ幅方向の中心を挟み、中心には配置されない状態が例示されている。なお、本開示では、千鳥配置された接合部材は、フランジ幅方向の中心に配置されてもよい。 Furthermore, in the present disclosure, the arrangement pattern of the multiple joining members 20 is not limited to two parallel rows. For example, as shown in FIG. 3(A), when the plate surface of the face material 14 is viewed from the front, the multiple joining members 20 may be arranged in a staggered pattern. In FIG. 3(B), an example is shown in which the staggered joining members 20 are arranged on either side of the center of the flange width direction, but are not arranged in the center. Note that in the present disclosure, the staggered joining members may also be arranged in the center of the flange width direction.
接合部材20の千鳥配置は、上記のスリット16間の結合部18の千鳥配置と同様に定義される。すなわち、1つの列の中で材軸方向Dに沿って連続的に配置された接合部材20が、フランジ幅方向において隣接する列の中で材軸方向Dに沿って連続的に配置された接合部材20と、フランジ幅方向に沿った直線上で重ならないようにずれて配置される。 The staggered arrangement of the joining members 20 is defined in the same way as the staggered arrangement of the joints 18 between the slits 16 described above. In other words, joining members 20 arranged continuously in one row along the material axis direction D are offset from joining members 20 arranged continuously in the material axis direction D in an adjacent row in the flange width direction so as not to overlap on a straight line along the flange width direction.
換言すると、千鳥配置は、材軸方向Dに沿って連続的に配置された接合部材20によってそれぞれ形成された2つの列の中にも構成され得る。一方、千鳥配置は、例えば、材軸方向Dに沿って連続的に配置された2つの接合部材20によって形成された第1の列と、列を構成しない単独の1つの接合部材20とによっても構成され得る。単独の1つの接合部材20は、第1の列とフランジ幅方向に間隔を空けかつ第1の列の2つの接合部材20のいずれともフランジ幅方向において重ならないようにずれて配置される。 In other words, the staggered arrangement can also be configured in two rows each formed by connecting members 20 arranged continuously along the material axis direction D. On the other hand, the staggered arrangement can also be configured, for example, by a first row formed by two connecting members 20 arranged continuously along the material axis direction D, and a single connecting member 20 that does not form a row. The single connecting member 20 is spaced apart from the first row in the flange width direction and is offset so as not to overlap either of the two connecting members 20 in the first row in the flange width direction.
また、本開示では「接合部材20が千鳥配置である状態」とは、接合部材20の列のすべてにおいて、結合部が千鳥配置である場合に限定されない。本開示では、接合部材20が千鳥配置である状態が、接合部材20のすべての列の中で、部分的に形成された場合も「接合部材20が千鳥配置である状態」に含まれ得る。このため、本開示では、複数の接合部材20によって構成された2つの列の中には、例えば、部分的に千鳥配置である状態と部分的に2列並列配置である状態とが混在することも生じ得る。 In addition, in this disclosure, "a state in which the joining members 20 are staggered" does not necessarily mean that the joints are staggered in all rows of the joining members 20. In this disclosure, a state in which the joining members 20 are staggered in only a portion of all rows of the joining members 20 can also be included in "a state in which the joining members 20 are staggered." For this reason, in this disclosure, two rows formed by a plurality of joining members 20 may, for example, include a mixture of a partially staggered state and a partially parallel two-row arrangement.
(パネル材の製造方法)
本実施形態に係る接合部材20の配置パターンが形成されたパネル材の製造方法としては、リップ溝形鋼のフランジと、フランジの上に重ねられた面材14とを、面材14の板面を正面から見て、複数の接合部材20が、千鳥配置された状態で接合すればよい。或いは、複数の接合部材20が、リップ溝形鋼の材軸方向に沿って直線状に複数配置された2つの列がフランジ幅方向に間を空けて並列配置された状態で接合しても、本実施形態に係る接合部材20の配置パターンが形成されたパネル材を製造できる。
(Manufacturing method of panel material)
A method for manufacturing a panel material having an arrangement pattern of joining members 20 according to this embodiment can be achieved by joining the flange of a lip channel steel and a face material 14 placed on the flange with a plurality of joining members 20 arranged in a staggered pattern when viewing the plate surface of the face material 14 from the front. Alternatively, a panel material having an arrangement pattern of joining members 20 according to this embodiment can be manufactured by joining two rows of joining members 20 arranged linearly along the material axis direction of the lip channel steel in parallel with a gap in the flange width direction.
次に、本実施形態に係るパネル材10のリップ溝形鋼12について行われた実施例を、図7~図19を参照して説明する。 Next, examples of the lip channel steel 12 of the panel material 10 according to this embodiment will be described with reference to Figures 7 to 19.
<実施例1:荷重と変位との関係>
実施例1では、FEMを用いて、リップ溝形鋼12の面外方向に沿って加えられた圧縮力を模擬するため強制変位を生じさせた解析を実行した。
Example 1: Relationship between load and displacement
In Example 1, an analysis was performed using FEM to generate a forced displacement in order to simulate a compressive force applied along the out-of-plane direction of the lip channel steel 12 .
具体的には、図7に示すように、解析モデルを設定した。解析モデルの材軸方向Dの長さは、3900mmであり、ウェブ高さHWは、100mmであり、フランジ幅WFは、50mmであり、リップ長さLは、20mmであり、板厚tは、1.6mmである。また、実施例1では、接合部材20の配置パターンは、2列並列配置である。 Specifically, an analytical model was set up as shown in Figure 7. The length of the analytical model in the material axis direction D was 3900 mm, the web height HW was 100 mm, the flange width WF was 50 mm, the lip length L was 20 mm, and the plate thickness t was 1.6 mm. In Example 1, the arrangement pattern of the joining members 20 was a two-row parallel arrangement.
解析では、図7中の解析モデルのリップ溝形鋼の上フランジ側に面材14が接合されると仮定した。また、リップ溝形鋼を材軸方向Dに4等分し、両端側の2点の位置に、図7中で上側から下側に向かう鉛直方向の強制変位を設定することによって、中央側の2点間に挟まれた中央部に力を加える4点曲げ試験を実行した。また、横座屈が生じないように、中央部のフランジ幅方向の変位は拘束した。また、境界条件として、リップ溝形鋼の材軸方向Dの一端はピン支持であり、かつ、他端はローラー支持であるように設定した。 In the analysis, it was assumed that the face plate 14 was joined to the upper flange side of the lip channel steel of the analytical model in Figure 7. Furthermore, the lip channel steel was divided into four equal parts in the material axis direction D, and a four-point bending test was performed in which a forced vertical displacement from top to bottom in Figure 7 was set at two points on both ends, applying force to the central part sandwiched between the two central points. Furthermore, displacement of the central part in the flange width direction was restrained to prevent lateral buckling. Furthermore, as a boundary condition, one end of the lip channel steel in the material axis direction D was set to be pin-supported, and the other end was set to be roller-supported.
そして、設定された解析モデルのそれぞれに対して荷重を負荷し、材軸方向Dの中央部の変形状態を解析した。また、解析結果から、それぞれの曲げ耐力を解析した。以下、接合部材20が2列並列配置であるリップ溝形鋼12の解析結果を実施例1として説明する。解析では、実施例1の状態を表現するため、中央部のフランジ幅方向の回転および変位を拘束した。また、図8(A)に示すように、接合部材20が1列配置であるパネル材10Zのリップ溝形鋼12の解析結果を第1比較例として説明する。 A load was then applied to each of the set analysis models, and the deformation state of the center in the material axis direction D was analyzed. Furthermore, the bending strength of each model was analyzed from the analysis results. Below, the analysis results of a lip channel steel 12 in which the connecting members 20 are arranged in two parallel rows will be described as Example 1. In the analysis, rotation and displacement in the flange width direction of the center were constrained to represent the state of Example 1. Furthermore, as shown in Figure 8 (A), the analysis results of a lip channel steel 12 of a panel material 10Z in which the connecting members 20 are arranged in a single row will be described as Comparative Example 1.
解析では、第1比較例の状態を表現するため、中央部フランジ幅方向の回転は拘束せず、変位のみを拘束した。図8(B)に示すように、第1比較例では、1列配置された接合部材20は、フランジ幅方向の中心を通って垂直に伸びる中心線Cと重なる。第1比較例に係るパネル材10Zにおけるフレーム材の解析条件は、接合部材20の配置パターン以外、実施例1と同様である。 In the analysis, to represent the state of the first comparative example, rotation in the width direction of the central flange was not constrained, and only displacement was constrained. As shown in Figure 8 (B), in the first comparative example, the connecting members 20 arranged in a single row overlap with the center line C, which extends vertically through the center of the flange in the width direction. The analysis conditions for the frame material in the panel material 10Z of the first comparative example are the same as those in Example 1, except for the arrangement pattern of the connecting members 20.
また、第2比較例として、無孔のウェブを有するリップ溝形鋼の通常形鋼の解析モデルを設定し、実施例1及び第1比較例と同様の解析を行った。なお、第2比較例は、接合部材20の配置パターンが1列配置である解析モデルと、接合部材20の配置パターンが2列並列配置である解析モデルとの2種類を用意した。配置パターンが1列配置である第2比較例の解析モデルの、孔以外の条件は、第1比較例と同様である。また、配置パターンが2列並列配置である第2比較例の解析モデルの、孔以外の条件は、実施例1と同様である。 As a second comparative example, an analytical model of a regular lip channel steel section with a web without holes was created, and an analysis similar to that of Example 1 and the first comparative example was performed. For the second comparative example, two types of analytical models were prepared: one in which the joining members 20 were arranged in a single row, and one in which the joining members 20 were arranged in a two-row parallel row. The conditions other than the holes for the analytical model of the second comparative example with a single row arrangement pattern were the same as those for the first comparative example. The conditions other than the holes for the analytical model of the second comparative example with a two-row parallel arrangement pattern were the same as those for Example 1.
図9(A)及び図9(B)中には、上側から圧縮力が作用する前のそれぞれのリップ溝形鋼における材軸方向Dの中央部の断面形状が破線で例示されている。また、図9(A)及び図9(B)中には、上側から圧縮力が作用した後の最大耐力時に、下側にたわみ、かつ、変形した中央部の断面形状の状態が、実線で例示されている。図9(A)中には実施例1に係る解析モデルの断面形状が、また、図9(B)中には第1比較例に係る解析モデルの断面形状が、それぞれ例示されている。 In Figures 9(A) and 9(B), the dashed lines illustrate the cross-sectional shape of the center of each lip channel steel in the material axis direction D before a compressive force is applied from above. Also, in Figures 9(A) and 9(B), the solid lines illustrate the state of the cross-sectional shape of the center, which has bent downward and deformed at maximum strength after a compressive force is applied from above. Figure 9(A) illustrates the cross-sectional shape of the analysis model for Example 1, and Figure 9(B) illustrates the cross-sectional shape of the analysis model for Comparative Example 1.
図9(A)及び図9(B)に示すように、実施例1の座屈変形は、第1比較例の場合より抑制された。なお、図示を省略するが、第2比較例に係る2種類の解析モデルでは、いずれも、材軸方向Dの中央部は下側にたわんでいるものの、全体の断面形状は大きく変形せず、結果、座屈変形は、ほとんど生じなかった。 As shown in Figures 9(A) and 9(B), buckling deformation in Example 1 was suppressed more than in the case of the first comparative example. Although not shown, in both of the two analytical models for the second comparative example, although the central portion in the material axis direction D was bent downward, the overall cross-sectional shape was not significantly deformed, and as a result, buckling deformation was almost nonexistent.
また、図10中には、実施例1と、第1比較例と、第2比較例の2種類とのそれぞれの解析モデルについて、中央部の鉛直方向の変位δyと荷重Pとの関係を示すそれぞれの軌跡が例示されている。図10中の実施例1の軌跡は実線によって、第1比較例の軌跡は一点鎖線によって、1列配置の第2比較例の軌跡は破線によって、2列並列配置の第2比較例の軌跡は点線によって、それぞれ表示されている。 Figure 10 also illustrates trajectories showing the relationship between the vertical displacement δy of the central portion and the load P for each of two analytical models: Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. In Figure 10, the trajectory for Example 1 is shown by a solid line, the trajectory for Comparative Example 1 by a dashed-dotted line, the trajectory for Comparative Example 2 with a single-row arrangement by a dashed line, and the trajectory for Comparative Example 2 with a two-row parallel arrangement by a dotted line.
図10に示すように、第1比較例では、低伝熱形鋼特有の座屈が発生し、耐力低下に至っていることが分かる。第1比較例の最大耐力は、第2比較例と比較して、最大耐力が低い。一方、低伝熱形鋼であって2列並列配置の実施例1では、通常形鋼である2種類の第2比較例と同等の耐力を発揮することができることが分かった。実施例1は、低伝熱形鋼特有の座屈の発生を抑制し、ウェブの断面欠損による耐力低下を防止できることが分かった。 As shown in Figure 10, in the first comparative example, buckling, which is unique to low heat transfer steel, occurred, leading to a decrease in strength. The maximum strength of the first comparative example is lower than that of the second comparative example. On the other hand, it was found that Example 1, which uses low heat transfer steel and is arranged in two parallel rows, can exhibit strength equivalent to that of the two types of second comparative example, which uses normal steel. It was found that Example 1 can suppress the occurrence of buckling, which is unique to low heat transfer steel, and prevent a decrease in strength due to cross-sectional loss in the web.
また、図示を省略するが、実施例1の接合部材20の異なる配置パターンとして、千鳥配置である解析モデルを設定した。千鳥配置の解析モデルでは、接合部材20の個数は、1列配置の第1比較例で用いられた接合部材の個数と同じである。接合部材20の配置パターン及び接合部材20の個数以外の解析条件は、2列並列配置である場合の解析条件と同様である。結果、千鳥配置の実施例1であっても、通常形鋼である2種類の第2比較例と同等の耐力を発揮することができることが分かった。 In addition, although not shown in the figures, an analytical model was set up with a staggered arrangement as a different arrangement pattern for the connecting members 20 of Example 1. In the staggered arrangement analytical model, the number of connecting members 20 is the same as the number of connecting members used in the first comparative example with a single row arrangement. The analysis conditions other than the arrangement pattern of the connecting members 20 and the number of connecting members 20 are the same as the analysis conditions for the two-row parallel arrangement. As a result, it was found that Example 1 with a staggered arrangement can exhibit a strength equivalent to that of the two types of second comparative example, which are ordinary steel sections.
<実施例2:接合間隔と最大曲げ耐力上昇率との関係(2列並列配置)>
次に、実施例2では、接合部材20の材軸方向Dの接合間隔を変化させた場合のリップ溝形鋼12の最大曲げ耐力について、FEMを用いて解析した。
Example 2: Relationship between joint spacing and rate of increase in maximum bending strength (two-row parallel arrangement)
Next, in Example 2, the maximum bending strength of the lip channel steel 12 when the joining interval in the material axis direction D of the joining member 20 is changed is analyzed using FEM.
実施例2の解析モデルは、実施例1の場合と同様に、4点曲げのモデルとして設定した。実施例2では、図11(A)に示すように接合部材20が2列並列配置である場合と、図11(B)に示すように接合部材20が千鳥配置である場合との、2種類について設定した。 The analysis model for Example 2 was set as a four-point bending model, as in Example 1. In Example 2, two types of analysis were set: one where the joining members 20 are arranged in two parallel rows as shown in Figure 11(A), and one where the joining members 20 are arranged in a staggered pattern as shown in Figure 11(B).
また、図12(A)に示すように、実施例2の解析モデルの断面形状については、ウェブ高さHWを100mm、フランジ幅WFを50mm、リップ長さLを12mm、板厚tを1.6mmと、それぞれ設定した。ウェブ12Aの断面欠損の形状、すなわち、スリットの形状は、実施例1の場合と同様である。また、2列の接合部材20のフランジ幅方向のそれぞれの位置の、フランジ幅方向の中心からの変位δxは、10mmに設定した。すなわち、2列の接合部材20の場合のフランジ幅方向の列間隔は、20mmである。 As shown in Figure 12(A), the cross-sectional shape of the analytical model for Example 2 was set to a web height HW of 100 mm, a flange width WF of 50 mm, a lip length L of 12 mm, and a plate thickness t of 1.6 mm. The shape of the cross-sectional defect in the web 12A, i.e., the shape of the slit, was the same as in Example 1. Furthermore, the displacement δx from the center of the flange width direction at each position in the flange width direction of the two rows of connecting members 20 was set to 10 mm. In other words, the row spacing in the flange width direction for the two rows of connecting members 20 was 20 mm.
一方、図12(B)に示すように、最大曲げ耐力を対比するための基準モデルを設定した。基準モデルの断面形状については、実施例2と同様である。ただし、基準モデルの接合部材20の配置パターンは、1列配置であると共に、接合部材20は、フランジ幅方向の中心線Cに沿って配置された。 On the other hand, as shown in Figure 12 (B), a reference model was set up to compare the maximum bending strength. The cross-sectional shape of the reference model was the same as in Example 2. However, the arrangement pattern of the connecting members 20 in the reference model was a single row, and the connecting members 20 were arranged along the center line C in the flange width direction.
また、図示を省略するが、接合部材20が2列並列配置である場合の通常形鋼のリップ溝形鋼の解析モデルを、第3比較例として設定した。第3比較例の解析条件は、スリットを有さない条件と、フランジ幅方向中央部の拘束条件以外、2列並列配置である実施例2の場合と同様である。 Although not shown in the figures, an analytical model of a lip channel steel of a normal steel section in which the connecting members 20 are arranged in two parallel rows was set as the third comparative example. The analytical conditions for the third comparative example are the same as those for Example 2 in which the connecting members 20 are arranged in two parallel rows, except for the condition of not having a slit and the constraint condition at the center of the flange width direction.
そして、2種類の低伝熱形鋼の実施例2と基準モデルとのそれぞれについて、接合部材20の材軸方向Dに沿った接合間隔Dxを変化させて座屈耐力を測定した。そして、基準モデルの最大曲げ耐力に対する実施例2の最大曲げ耐力の比を、最大曲げ耐力上昇率として算出した。また、同様に、通常形鋼の第3比較例についても、接合部材20が1列配置である基準モデルを設定し、設定された通常形鋼の基準モデルを用いて、最大曲げ耐力上昇率を算出した。 Then, for each of the two types of low heat transfer steel, Example 2 and the reference model, the buckling strength was measured by changing the joint spacing Dx along the material axis direction D of the joint members 20. The ratio of the maximum bending strength of Example 2 to the maximum bending strength of the reference model was calculated as the rate of increase in maximum bending strength. Similarly, for the third comparative example of ordinary steel, a reference model was set in which the joint members 20 were arranged in a single row, and the rate of increase in maximum bending strength was calculated using the set reference model of ordinary steel.
図13に示すように、実線で描かれた2列並列配置である実施例2では、接合部材20の間隔が約530mm以下である場合、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できた。すなわち、破線で描かれた通常形鋼の第3比較例の最大曲げ耐力上昇率の最大値より大きな最大曲げ耐力上昇率を得ることができた。また、一点鎖線で描かれた千鳥配置である実施例2では、接合部材20の間隔が約200mm以下である場合、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できた。すなわち、接合部材20が千鳥配置である場合、接合部材20の個数が1列配置である場合の接合部材20と同じであっても、耐力が上昇した。 As shown in Figure 13, in Example 2, which is a two-row parallel arrangement depicted by a solid line, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more was achieved when the spacing between the connecting members 20 was approximately 530 mm or less. In other words, a maximum bending strength increase rate greater than the maximum value of the maximum bending strength increase rate of the third comparative example of ordinary steel, depicted by a dashed line, was achieved. Furthermore, in Example 2, which is a staggered arrangement depicted by a dot-dash line, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more was achieved when the spacing between the connecting members 20 was approximately 200 mm or less. In other words, when the connecting members 20 are arranged in a staggered manner, the strength increased even though the number of connecting members 20 is the same as when the connecting members 20 are arranged in a single row.
<実施例3:列間隔と最大曲げ耐力上昇率との関係(2列並列配置)>
実施例3では、接合部材20が2列並列配置である場合における、フランジ幅方向の列間隔をパラメータとした解析を行った。実施例3の解析モデルの断面形状は、実施例2と同様である。実施例3の材軸方向Dの接合間隔Dxは、150mmに設定した。なお、実施例3の材軸方向Dの接合間隔Dxは、図11中に例示した接合間隔Dxと同様に定義される。
Example 3: Relationship between row spacing and rate of increase in maximum bending strength (two-row parallel arrangement)
In Example 3, an analysis was performed using the row spacing in the flange width direction as a parameter when the joining members 20 were arranged in two parallel rows. The cross-sectional shape of the analysis model in Example 3 was the same as in Example 2. The joining spacing Dx in the material axis direction D in Example 3 was set to 150 mm. Note that the joining spacing Dx in the material axis direction D in Example 3 is defined in the same way as the joining spacing Dx exemplified in FIG. 11 .
実施例3では、接合部材20のフランジ幅方向の変位δxを変化させることによって、列間隔を変化させた。実施例3のフランジ幅方向の変位δxは、図11中に例示した変位δxと同様に定義される。また、実施例3では、実施例2の場合と同様に、接合部材20が材軸方向Dに沿って1列配置である基準モデルを設定し、設定された基準モデルを用いて、最大曲げ耐力上昇率を算出した。 In Example 3, the row spacing was changed by changing the flange width direction displacement δx of the connecting members 20. The flange width direction displacement δx in Example 3 is defined in the same way as the displacement δx illustrated in Figure 11. Also, in Example 3, as in Example 2, a reference model was set in which the connecting members 20 were arranged in a single row along the material axis direction D, and the maximum bending strength increase rate was calculated using the set reference model.
図14に示すように、列間隔が30mmの場合、最大曲げ耐力上昇率は、ピーク値として約1.28であった。ただし、30mm以外の他の列間隔の場合であっても、最大曲げ耐力上昇率として約1.24以上を確保できた。このため、2列並列配置の場合、列間隔は、20mm以上、40mmであることが好ましいことが分かった。 As shown in Figure 14, when the row spacing was 30 mm, the peak value of the maximum bending strength increase rate was approximately 1.28. However, even when the row spacing was other than 30 mm, a maximum bending strength increase rate of approximately 1.24 or more could be ensured. Therefore, when arranging two rows in parallel, it was found that the row spacing should be 20 mm or more, preferably 40 mm.
また、図示を省略するが、接合部材20が千鳥配置である場合についても同様に解析を行い、結果、列間隔は、20mm以上、40mmであることが好ましいことが分かった。ただし、本開示では、列間隔は、これに限定されず、少なくとも、設計上の観点から接合に必要な最小値以上であればよい。 Although not shown in the figures, a similar analysis was also performed for cases where the joining members 20 are arranged in a staggered pattern, and the results showed that a row spacing of 20 mm or more, preferably 40 mm, is preferable. However, in this disclosure, the row spacing is not limited to this, and it is sufficient that it is at least equal to or greater than the minimum value required for joining from a design perspective.
<実施例4:板厚と最大曲げ耐力上昇率との関係(2列並列配置)>
実施例4では、板厚tの影響を確認するため、板厚tをパラメータとしたFEAを実施した。具体的には、接合部材20が2列並列配置である実施例2と同様の解析モデルを設定し、板厚tを、1.2mm、1.6mm、2.3mmの場合の3種類を用意した。そして、実施例2と同様の基準モデルを用いて、それぞれの最大曲げ耐力上昇率を算出した。
<Example 4: Relationship between plate thickness and maximum bending strength increase rate (two-row parallel arrangement)>
In Example 4, in order to confirm the influence of the plate thickness t, FEA was performed using the plate thickness t as a parameter. Specifically, an analytical model similar to that in Example 2, in which the joining members 20 are arranged in two parallel rows, was set up, and three plate thicknesses t of 1.2 mm, 1.6 mm, and 2.3 mm were prepared. Then, using the same reference model as in Example 2, the increase rate of the maximum bending strength for each was calculated.
図15に示すように、2列並列配置では、3種類の板厚tのいずれの場合でも、接合間隔が小さくなる程、最大曲げ耐力が上昇する傾向であることが分かる。ただし、破線で描かれた板厚tが2.3mmの最大曲げ耐力上昇率は、接合間隔を小さくしても、実線で描かれた板厚tが1.6mmの場合と、一点鎖線で描かれた1.2mmの場合より、同じ接合間隔では、低くなる。 As shown in Figure 15, in the two-row parallel arrangement, the maximum bending strength tends to increase as the joint spacing decreases, regardless of the three plate thicknesses t. However, even if the joint spacing is reduced, the rate of increase in maximum bending strength when the plate thickness t is 2.3 mm, depicted by the dashed line, is lower than when the plate thickness t is 1.6 mm, depicted by the solid line, and when it is 1.2 mm, depicted by the dashed line, at the same joint spacing.
板厚tが2.3mmの場合、他の板厚tの場合より最大曲げ耐力上昇率が低くなる結果は、板厚tの大きさによって、より小さい板厚tの場合より、ウェブ12Aの局所変形が生じ難くなることに起因する。換言すると、実施例4によれば、板厚tが1.2mm及び1.6mmのように比較的小さくても、接合部材20の接合間隔を調整することによって、リップ溝形鋼12の曲げ耐力を効果的に上昇させることが可能である。 When the plate thickness t is 2.3 mm, the rate of increase in maximum bending strength is lower than when the plate thickness t is other than 2.3 mm. This is because the larger the plate thickness t, the less likely local deformation of the web 12A occurs than when the plate thickness t is smaller. In other words, according to Example 4, even when the plate thickness t is relatively small, such as 1.2 mm and 1.6 mm, it is possible to effectively increase the bending strength of the lip channel steel 12 by adjusting the joining spacing of the joining members 20.
また、図15に示すように、板厚tが1.6mmの場合、接合間隔が650mm以下であれば、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できた。また、板厚tが1.2mmの場合、接合間隔が490mm以下であれば、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できた。すなわち、実施例4では、板厚tが1.6mm以下の場合、接合間隔が490mm以下であれば、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できることが分かった。 Furthermore, as shown in Figure 15, when the plate thickness t was 1.6 mm and the joint spacing was 650 mm or less, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more could be achieved. Furthermore, when the plate thickness t was 1.2 mm and the joint spacing was 490 mm or less, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more could be achieved. In other words, in Example 4, it was found that when the plate thickness t was 1.6 mm or less and the joint spacing was 490 mm or less, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more could be achieved.
<実施例5:接合間隔と最大曲げ耐力上昇率との関係(千鳥配置)>
実施例5では、接合部材20の配置パターンが千鳥配置である場合の接合間隔と最大曲げ耐力上昇率との関係の解析を、板厚tを変化させて行った。具体的には、接合部材20が千鳥配置である実施例2と同様の解析モデルを設定し、板厚tを、1.2mm、1.6mm、2.3mmの場合の3種類を用意した。そして、実施例2と同様の基準モデルを用いて、それぞれの最大曲げ耐力上昇率を算出した。
Example 5: Relationship between joint spacing and rate of increase in maximum bending strength (staggered arrangement)
In Example 5, an analysis of the relationship between the joint spacing and the rate of increase in maximum bending strength when the arrangement pattern of the joint members 20 is a staggered arrangement was performed by changing the plate thickness t. Specifically, an analytical model similar to that in Example 2 in which the joint members 20 are arranged in a staggered arrangement was set up, and three types of plate thicknesses t were prepared: 1.2 mm, 1.6 mm, and 2.3 mm. Then, using the same reference model as in Example 2, the rate of increase in maximum bending strength for each was calculated.
図16に示すように、千鳥配置では、実施例4の2列並列配置と同様に、3種類の板厚tのいずれの場合でも最大曲げ耐力が上昇する傾向であることが分かる。また、板厚tが2.3mmの場合、他の板厚tの場合より最大曲げ耐力上昇率が低くなる結果についても、実施例4の場合と同様である。 As shown in Figure 16, with the staggered arrangement, similar to the two-row parallel arrangement in Example 4, it can be seen that the maximum bending strength tends to increase for all three plate thicknesses t. Furthermore, when the plate thickness t is 2.3 mm, the rate of increase in maximum bending strength is lower than for the other plate thicknesses t, which is also the same as in Example 4.
また、図16に示すように、板厚tが1.6mmの場合、接合間隔が250mm以下であれば、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できた。また、板厚tが1.2mmの場合、接合間隔が200mm以下であれば、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できた。すなわち、実施例5では、板厚tが1.6mm以下の場合、接合間隔が200mm以下であれば、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できることが分かった。 Furthermore, as shown in Figure 16, when the plate thickness t was 1.6 mm and the joint spacing was 250 mm or less, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more could be achieved. Furthermore, when the plate thickness t was 1.2 mm and the joint spacing was 200 mm or less, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more could be achieved. In other words, in Example 5, it was found that when the plate thickness t was 1.6 mm or less and the joint spacing was 200 mm or less, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more could be achieved.
<実施例6:リップ長さと最大曲げ耐力上昇率との関係(2列並列配置及び千鳥配置)>
実施例6では、リップ溝形鋼12のリップ長さLが、必要リップ長さである場合と、有効リップ長さである場合とに分けて、それぞれの最大曲げ耐力上昇率を比較した。具体的には、実施例2と同様に、接合部材20が2列並列配置である場合と千鳥配置である場合との2種類の解析モデルとを設定した。そして、それぞれの種類において、リップ長さLが必要リップ長さである解析モデルと、有効リップ長さである解析モデルとを用意した。そして、実施例2と同様の基準モデルを用いて、それぞれの最大曲げ耐力上昇率を算出した。
Example 6: Relationship between lip length and maximum bending strength increase rate (two-row parallel arrangement and staggered arrangement)
In Example 6, the lip length L of the lip channel steel 12 was divided into cases where it was the required lip length and where it was the effective lip length, and the respective rates of increase in maximum bending strength were compared. Specifically, similar to Example 2, two types of analysis models were set up: one where the connecting members 20 were arranged in two parallel rows and one where they were arranged in a staggered pattern. Then, for each type, an analysis model where the lip length L was the required lip length and an analysis model where it was the effective lip length were prepared. Then, using the same reference model as in Example 2, the respective rates of increase in maximum bending strength were calculated.
(必要リップ長さ)
ここで、必要リップ長さは、「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き 第2版」(一般社団法人 日本鉄鋼連盟)P.83の記載に基づき、以下の計算式によって定義される。
Cmin:必要リップ長さ[mm]
b:リップ溝形鋼等のフランジの板要素の幅[mm]
F: リップ溝形鋼のF値[N/mm2]
t:リップ溝形鋼の板厚[mm]
(required lip length)
Here, the required lip length is defined by the following calculation formula based on the description on page 83 of "Guidelines for the Design of Thin-Plate Lightweight Steel Buildings, Second Edition" (Japan Iron and Steel Federation).
C min : Required lip length [mm]
b: Width of flange plate element of lip channel steel etc. [mm]
F: F value of lip channel steel [N/mm 2 ]
t: thickness of lip channel steel [mm]
(有効リップ長さ)
また、有効リップ長さは、「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き 第2版」(一般社団法人 日本鉄鋼連盟)P.56の表3.4.4.中に記載の「リップの有効幅」と同じである。具体的には、下記の計算式によって定義される。
有効リップ長さ[mm]=(240/√F)×t
(effective lip length)
The effective lip length is the same as the "effective lip width" described in Table 3.4.4 on page 56 of the "Guidelines for the Design of Lightweight Steel Buildings, Second Edition" (Japan Iron and Steel Federation). Specifically, it is defined by the following formula:
Effective lip length [mm] = (240/√F) × t
なお、板厚tは、「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き 第2版」P.52の有効断面の構造計算に関する「(1)鋼材の板厚」に記載された設計板厚に従って設定される。すなわち、原則として、公称板厚90%の板厚が用いられる。 The plate thickness t is set in accordance with the design plate thickness described in "(1) Steel Plate Thickness" in the "Guidelines for the Design of Lightweight Steel Buildings, Second Edition," section on page 52, regarding the structural calculation of effective sections. In other words, as a general rule, a plate thickness of 90% of the nominal plate thickness is used.
また、曲げ材の有効断面の配置は、「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き 第2版」P.55の図5.4.5.中に記載の配置、及び、P.56の「(6)曲げ材の有効断面係数Ze」の記載に従って設定される。すなわち、曲げ材の許容応力度の算出では、強軸曲げを受けるリップ溝形鋼の圧縮側のフランジについて、圧縮側と同等の無効部分を設けて評価する場合と、板要素全体を有効とみなす場合とに応じて、曲げ材の有効断面の配置は異なる。 The arrangement of the effective cross section of the bending member is set in accordance with the arrangement shown in Figure 5.4.5 on page 55 of the "Guidelines for the Design of Lightweight Steel Buildings, Second Edition," and in "(6) Effective Section Modulus Ze of Bending Members" on page 56. In other words, when calculating the allowable stress of bending members, the arrangement of the effective cross section of the bending member differs depending on whether the compression side flange of a lip channel steel subjected to strong axis bending is evaluated with an ineffective portion equivalent to the compression side, or whether the entire plate element is considered effective.
図17中には、接合部材20が2列並列配置である場合の解析モデルの結果が例示されている。図17に示すように、2列並列配置では、リップ長さLが必要リップ長さと有効リップ長さとのいずれの場合でも、接合間隔が小さくなる程、最大曲げ耐力が上昇する傾向であることが分かる。ただし、破線で描かれた有効リップ長さの場合の最大曲げ耐力上昇率は、接合間隔を小さくしても、実線で描かれた必要リップ長さの場合より、同じ接合間隔では、低くなる。 Figure 17 illustrates the results of an analysis model when the connecting members 20 are arranged in two parallel rows. As shown in Figure 17, with a two-row parallel arrangement, the maximum bending strength tends to increase as the joint spacing decreases, regardless of whether the lip length L is the required lip length or the effective lip length. However, the rate of increase in maximum bending strength for the effective lip length depicted by the dashed line is lower than for the required lip length depicted by the solid line, at the same joint spacing, even when the joint spacing is reduced.
リップ長さLが有効リップ長さである場合、必要リップ長さである場合より最大曲げ耐力上昇率が低くなる結果は、リップ長さLの延長に伴ってリップ溝形鋼の断面積が大きくなることからウェブ12Aの局所変形が生じ難くなることに起因する。換言すると、実施例6によれば、リップ長さLが有効リップ長さ程の長さでなく、必要リップ長さ以上であれば、接合部材20の接合間隔を調整することによって、リップ溝形鋼12の曲げ耐力を効果的に上昇させることが可能である。 When the lip length L is the effective lip length, the rate of increase in maximum bending strength is lower than when it is the required lip length. This is because the cross-sectional area of the lip channel steel increases as the lip length L is extended, making it less likely for local deformation of the web 12A to occur. In other words, according to Example 6, if the lip length L is not as long as the effective lip length but is equal to or greater than the required lip length, it is possible to effectively increase the bending strength of the lip channel steel 12 by adjusting the joining spacing of the joining members 20.
また、接合部材20が2列並列配置である場合、図17に示すように、リップの長さLが必要リップ長さ以上であり、かつ、接合部材20の接合間隔が約650mm以下であると、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できた。 Furthermore, when the connecting members 20 are arranged in two parallel rows, as shown in Figure 17, if the lip length L is equal to or greater than the required lip length and the joining spacing of the connecting members 20 is approximately 650 mm or less, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more can be achieved.
また、図示を省略するが、接合部材20が千鳥配置の場合であっても、2列並列配置の場合と同様に、リップ長さLが必要リップ長さ以上であれば、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できた。 Furthermore, although not shown in the figures, even when the joining members 20 are arranged in a staggered pattern, as in the case of a two-row parallel arrangement, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more can be achieved, as long as the lip length L is equal to or greater than the required lip length.
<変形例:補助位置に配置された接合部材(2列並列配置)>
図18に示すように、本実施形態の変形例に係るパネル材のリップ溝形鋼では、2列並列配置された接合部材20の2つの列の間に設定される補助位置に、接合部材20が、材軸方向Dに沿って複数配置されてもよい。補助位置は、フランジ幅方向(図18中の上下方向)の列間隔を2等分し、かつ、材軸方向D(図18中の左右方向)の接合間隔Dxを2等分する。
<Modification: Joining members arranged at auxiliary positions (arranged in two parallel rows)>
As shown in Figure 18, in a lip channel steel for a panel material according to a modified example of this embodiment, a plurality of joining members 20 may be arranged along the material axis direction D at auxiliary positions set between two rows of joining members 20 arranged in parallel. The auxiliary positions halve the row spacing in the flange width direction (vertical direction in Figure 18) and also halve the joint spacing Dx in the material axis direction D (horizontal direction in Figure 18).
本開示では、設定される補助位置の個数は、1個であってもよいし、或いは、2個以上の任意の個数であってよい。また、補助位置は、3列以上で並列配置された接合部材20の列の間に設定されてよい。 In the present disclosure, the number of auxiliary positions that are set may be one, or any number greater than or equal to two. Furthermore, auxiliary positions may be set between three or more rows of joining members 20 that are arranged in parallel.
<実施例7:補助位置の接合部材と最大曲げ耐力上昇率との関係>
実施例7では、図18中に例示された変形例に係るリップ溝形鋼の最大曲げ耐力上昇率について解析を行った。具体的には、実施例7の解析モデルでは、図11(A)中に例示された2列並列配置である実施例2の解析モデルと同様の解析モデルにおいて、並列配置された接合部材20の2列の間でフランジ12Bのフランジ幅方向の中央位置に、補助位置が追加で設定された。
Example 7: Relationship between connecting members at auxiliary positions and rate of increase in maximum bending strength
In Example 7, an analysis was performed on the rate of increase in maximum bending strength of lip channel steel according to the modified example illustrated in Fig. 18. Specifically, in the analysis model of Example 7, an auxiliary position was additionally set at the center position in the flange width direction of the flange 12B between the two rows of connecting members 20 arranged in parallel in an analysis model similar to the analysis model of Example 2 which is arranged in two rows in parallel as illustrated in Fig. 11(A).
実施例2及び実施例7の解析モデルにおける2つの列のフランジ幅方向の列間隔は、20mmである。また、実施例7では、フランジ幅方向に並列配置されたそれぞれの列における接合部材20の材軸方向Dの接合間隔を、600mmに設定した。そして、実施例2と同様に基準モデルを用いて、最大曲げ耐力上昇率を算出した。 In the analytical models of Examples 2 and 7, the row spacing in the flange width direction between the two rows was 20 mm. In Example 7, the joining spacing in the material axis direction D of the joining members 20 in each row arranged in parallel in the flange width direction was set to 600 mm. Then, as in Example 2, the maximum bending strength increase rate was calculated using the reference model.
図19に示すように、補助位置に接合部材20が配置された実施例7の場合、補助位置に接合部材20が配置されない実施例2の場合と比べ、最大曲げ耐力上昇率が大きくなることが分かった。 As shown in Figure 19, in Example 7, in which the joining member 20 was placed in the auxiliary position, the increase rate of the maximum bending strength was found to be greater than in Example 2, in which the joining member 20 was not placed in the auxiliary position.
(作用効果)
本実施形態では、図10に示したように、複数の接合部材20が、2列並列配置である場合、接合部材20が1列配置された場合と比べ、リップ溝形鋼12の曲げ耐力が上昇することが分かった。また、複数の接合部材20が千鳥配置された場合、接合部材20が1列配置された場合と比べ、接合部材20の個数が同じであっても、リップ溝形鋼12の曲げ耐力が上昇することが分かった。
(Action and effect)
In this embodiment, as shown in Figure 10, it has been found that when the multiple connecting members 20 are arranged in two parallel rows, the bending strength of the lip channel steel 12 is increased compared to when the connecting members 20 are arranged in a single row. Also, it has been found that when the multiple connecting members 20 are arranged in a staggered pattern, the bending strength of the lip channel steel 12 is increased compared to when the connecting members 20 are arranged in a single row, even if the number of connecting members 20 is the same.
すなわち、接合部材20を2列並列配置又は千鳥配置とした場合、面材14による拘束効果を、接合部材20を1列配置する場合と比較して、高めることができるので、接合部の接合位置でのリップ溝形鋼12の回転を抑制できる。結果、低伝熱形鋼の座屈の発生を遅らせることができる。このため、本実施形態では、スタッドとして使用されるリップ溝形鋼12が、断熱性能が高められた有孔の低伝熱形鋼であっても、座屈による耐力の低下を抑制できる。 In other words, when the connecting members 20 are arranged in two parallel rows or a staggered pattern, the restraining effect of the face plates 14 can be increased compared to when the connecting members 20 are arranged in a single row, thereby suppressing rotation of the lip channel steel 12 at the joining position of the joint. As a result, the occurrence of buckling of the low heat transfer steel can be delayed. Therefore, in this embodiment, even if the lip channel steel 12 used as a stud is perforated low heat transfer steel with improved thermal insulation performance, a decrease in strength due to buckling can be suppressed.
よって、本実施形態に係るパネル材10では、断熱性能が高められた低伝熱形鋼のリップ溝形鋼12における、低伝熱形鋼特有の座屈による耐力の低下を抑制できる。 Therefore, the panel material 10 according to this embodiment can suppress the reduction in strength due to buckling, which is unique to low heat transfer steel, in the lip channel steel 12 made of low heat transfer steel with improved thermal insulation performance.
また、本実施形態では、図15に示したように、板厚tが1.6mm以下であり、接合部材20が2列並列配置であり、接合間隔が490mm以下である場合、接合部材20が1列配置であるリップ溝形鋼と比べ、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できる。 Furthermore, in this embodiment, as shown in Figure 15, when the plate thickness t is 1.6 mm or less, the connecting members 20 are arranged in two parallel rows, and the connecting spacing is 490 mm or less, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more can be achieved compared to a lip channel steel with connecting members 20 arranged in a single row.
また、本実施形態では、図17に示したように、接合部材20が2列並列配置である場合、接合部材20の接合間隔が650mm以下であり、リップ長さLが必要リップ長さ以上であれば、1列配置の場合と比べ、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できる。 Furthermore, in this embodiment, as shown in Figure 17, when the joining members 20 are arranged in two parallel rows, if the joining spacing between the joining members 20 is 650 mm or less and the lip length L is equal to or greater than the required lip length, a maximum bending strength increase rate of 1.10 or more can be achieved compared to when the joining members 20 are arranged in a single row.
また、本実施形態では、図19に示したように、リップ溝形鋼12のフランジ12Bにおけるフランジ幅方向の中央位置に設定された補助位置に接合部材20が配置される。このため、補助位置に接合部材20が配置されない場合と比べ、大きな最大曲げ耐力上昇率を実現できる。 In addition, in this embodiment, as shown in Figure 19, the connecting member 20 is placed at an auxiliary position set at the center position in the flange width direction of the flange 12B of the lip channel steel 12. Therefore, a larger increase in maximum bending strength can be achieved compared to when the connecting member 20 is not placed at the auxiliary position.
また、図16に示したように、リップ溝形鋼12の板厚tが、1.6mm以下であり、接合部材20が千鳥配置であり、接合間隔が200mm以下である場合、接合部材20が1列配置である場合と比べ、最大曲げ耐力上昇率を1.10以上に実現できる。 Furthermore, as shown in Figure 16, when the plate thickness t of the lip channel steel 12 is 1.6 mm or less, the connecting members 20 are arranged in a staggered pattern, and the connecting spacing is 200 mm or less, the maximum bending strength increase rate can be achieved to 1.10 or more compared to when the connecting members 20 are arranged in a single row.
また、本実施形態では、図6に示したように、ウェブ12Aの材軸方向におけるスリットの間隔の和をスリットの長さの和で除して定義されるスリット率が、5%以上、20%以下である場合、断熱性能が確保された低伝熱形鋼を実現できる。 Furthermore, in this embodiment, as shown in Figure 6, if the slit ratio, defined by dividing the sum of the slit spacings in the material axis direction of the web 12A by the sum of the slit lengths, is 5% or more and 20% or less, low heat transfer steel with ensured thermal insulation performance can be achieved.
また、本実施形態に係るパネル材の製造方法によれば、断熱性能が高められた低伝熱形鋼のリップ溝形鋼12における、低伝熱形鋼特有の座屈による耐力の低下を抑制できるパネル材10を提供できる。 Furthermore, the manufacturing method for the panel material according to this embodiment can provide a panel material 10 that can suppress the reduction in strength due to buckling, which is unique to low heat transfer steel, in the lip channel steel 12 made of low heat transfer steel with improved thermal insulation performance.
<その他の実施形態>
本開示は、上記の実施形態によって説明されたが、この説明は、本開示を限定するものではない。本開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。
<Other embodiments>
Although the present disclosure has been described by the above embodiments, this description does not limit the present disclosure, and it should be understood that various alternative embodiments, examples, and operating techniques will become apparent to those skilled in the art from the present disclosure.
例えば、本実施形態では、一方のフランジ12Bの板面上に1枚の面材14が接合された場合が例示されたが、本開示では、これに限定されない。例えば、一方のフランジ12Bの板面上に、フランジ幅方向に沿って2枚の面材14が、それぞれの端部の端面同士が接触又は近接した状態で接合されてもよい。2枚の面材14の端面同士の接触部分、又は、端面同士の隙間によって、リップ溝形鋼12の材軸方向Dに沿って延びる線状の継ぎ目部分が形成される。 For example, while the present embodiment illustrates a case in which one face plate 14 is joined to the plate surface of one flange 12B, the present disclosure is not limited to this. For example, two face plates 14 may be joined to the plate surface of one flange 12B along the flange width direction with the end faces of each end in contact or close to each other. The contact area between the end faces of the two face plates 14 or the gap between the end faces forms a linear joint extending along the material axis direction D of the lip channel steel 12.
そして、フランジ12Bの板面を正面から見て、面材14と面材14との継ぎ目部分を挟んで、複数の接合部材20が、2列並列配置又は千鳥配置されればよい。継ぎ目部分が形成された場合であっても、本実施形態と同様に、2枚の面材14によって拘束効果を高めることができるので、接合部の接合位置でのリップ溝形鋼12の回転を抑制できる効果が得られる。 When viewing the plate surface of the flange 12B from the front, multiple joining members 20 can be arranged in two parallel rows or in a staggered pattern, sandwiching the joint between the face plates 14. Even when a joint is formed, as in this embodiment, the two face plates 14 can enhance the restraining effect, thereby suppressing rotation of the lip channel steel 12 at the joining position of the joint.
また、本開示では、フランジ12Bの板面上における面材14との接合範囲は、材軸方向Dの全体に亘る必要はなく、接合範囲は、部分的であってもよい。また、本開示では、リップ溝形鋼12の材軸方向Dに沿って、1枚の面材14が接合された部分と、2枚の面材がフランジ幅方向に沿って接合された部分との両方が、パネル材に含まれてもよい。 In addition, in the present disclosure, the joining area between the flange 12B and the face material 14 on the plate surface does not need to extend over the entire length of the material axis direction D, and the joining area may be partial. In addition, in the present disclosure, the panel material may include both a portion where one face material 14 is joined along the material axis direction D of the lip channel steel 12, and a portion where two face materials are joined along the flange width direction.
その他、図1~図19中に示された構成を部分的に組み合わせて、本開示を構成することもできる。本開示は、上記に記載していない様々な実施の形態等を含むと共に、本開示の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ定められるものである。 In addition, the present disclosure can be constructed by partially combining the configurations shown in Figures 1 to 19. The present disclosure includes various embodiments not described above, and the technical scope of the present disclosure is defined only by the invention-specific matters of the claims that are appropriate from the above description.
10 パネル材
10Z パネル材
12 リップ溝形鋼(フレーム材)
12A ウェブ
12B フランジ
12C リップ
14 面材
16 スリット
18 結合部
20 接合部材
22 面材
24 充填部材
C 中心線
Dx 接合間隔
D 材軸方向
G 間隔
HW ウェブ高さ
L リップ長さ
M スリットの長さ
WF フランジ幅
t 板厚
δx 変位
δy 変位
10 Panel material 10Z Panel material 12 Lip channel steel (frame material)
12A Web 12B Flange 12C Lip 14 Face material 16 Slit 18 Joint 20 Joint member 22 Face material 24 Filler member C Center line Dx Joint spacing D Material axis direction G Spacing HW Web height L Lip length M Slit length WF Flange width t Plate thickness δx Displacement δy Displacement
Claims (4)
面材と、
少なくとも一方の前記フランジの外面と前記面材とを接合する複数の接合部材であって、前記面材の板面を正面から見て、千鳥配置された複数の接合部材と、
を有するパネル材。 a lip channel steel having a web, a pair of flanges, and a pair of lips, which improves the heat insulating performance of the channel steel and has holes in the web that cause local deformation of the web in response to a bending load applied to the flanges ;
The surface material and
a plurality of joining members for joining an outer surface of at least one of the flanges and the face material, the joining members being arranged in a staggered pattern when the plate surface of the face material is viewed from the front;
A panel material having the above structure.
千鳥配置された前記複数の接合部材において、前記リップ溝形鋼の材軸方向に沿って隣接する前記接合部材の間隔は、200mm以下である、
請求項1に記載のパネル材。 The plate thickness of the lip channel steel is 1.6 mm or less,
In the plurality of staggered joining members , the interval between adjacent joining members along the material axis direction of the lip channel steel is 200 mm or less.
The panel material of claim 1.
前記リップ溝形鋼の材軸方向における前記スリットの間隔の和を前記スリットの長さの和で除して定義されるスリット率は、5%以上、20%以下である、
請求項1又は2に記載のパネル材。 the hole is a slit,
A slit ratio defined by dividing the sum of the slit intervals in the material axis direction of the lip channel steel by the sum of the slit lengths is 5% or more and 20% or less.
The panel material according to claim 1 or 2 .
パネル材の製造方法。 At least one flange of a lip channel steel having a web, a pair of flanges, and a pair of lips, which improves the heat insulating performance of the channel steel and has holes in the web that cause local deformation of the web in response to a bending load applied to the flange, is joined to a face material layered on the outer surface of at least one of the flanges by a plurality of joining members arranged in a staggered pattern when the plate surface of the face material is viewed from the front.
Manufacturing method of panel material.
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