JP7256035B2 - 梁補強金具を用いた梁補強構造および梁補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、建築構造物を構成し、貫通孔を有する梁を補強するための梁補強金具を用いた梁補強構造、梁補強方法および梁補強金具の製造方法に関するものである。

従来、建築構造物の梁には配管や配線を通すために貫通孔が形成されることがある。この場合、貫通孔により、梁の曲げ耐力が低下する。この梁の曲げ耐力低下を防ぐため梁に梁補強金具を接合し、梁の補強を行っている。

このような梁補強金具としては、例えば、リング状の部材であって、梁に形成された貫通孔に接合する梁補強金具がある（例えば特許文献１）。

特開２００９－１６７６１５号公報

しかし、特許文献１のようなリング状の梁補強金具のみで梁の曲げ耐力を確保しようとすると、大型の梁補強金具が必要となる場合がある。梁補強金具が大型化すると、重量増をまねくため、取扱い性が悪くなる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、効率よく梁を補強することが可能な梁補強構造、梁補強方法および梁補強金具の製造方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、梁補強金具を用いた梁補強構造であって、ウェブに貫通孔が形成された梁と、前記貫通孔の周囲または縁部であって、梁の長手方向に垂直な上下方向に対向して固定される一対の第１の梁補強金具と、前記第１の梁補強金具の上下のそれぞれの梁のフランジ近傍に固定される一対の第２の梁補強金具と、を具備し、前記第１の梁補強金具と前記第２の梁補強金具は、筒状の梁補強金具素材が周方向に分断されて形成されることを特徴とする梁補強構造である。

前記第２の梁補強金具の長さは、前記第１の梁補強金具の長さ以下であることが望ましい。

第１の発明によれば、貫通孔によって最も強度の低くなる部位を効率良く補強するため、大型の梁補強金具が不要である。より詳細には、梁の長手方向に垂直な断面の断面積が最も小さくなる貫通孔の中心の上下に第１の梁補強金具と第２の梁補強金具とを併用して補強するため、従来のリング状梁補強金具のみによる補強と比較して効率よく補強することができ、梁補強金具の総重量を軽量化することができる。また、第１の梁補強金具と第２の梁補強金具とは、筒状の梁補強金具素材が周方向に分断されて形成されるため、製造性が良い。

なお、第１の発明の梁補強構造では、貫通孔の周囲または縁部の梁補強金具によって補強されない部位（筒状の梁補強金具素材から第２の梁補強金具を切り出した欠損部に対応する部位）が弱部となり得るが、第２の梁補強金具の長さと第１の梁補強金具の長さとを適切に設定することで、梁にかかる曲げ応力をこれらの弱部にバランス良く分散させることができる。例えば、第２の梁補強金具の長さを第１の梁補強金具の長さ以下とすることで、補強効果と応力の分散効果を効率良く両立させることができる。

第２の発明は、梁補強金具を用いた梁補強方法であって、筒状の梁補強金具素材を周方向に分断して、少なくとも一対の第１の梁補強金具と一対の第２の梁補強金具を形成し、梁のウェブに形成された貫通孔の周囲または縁部であって、梁の長手方向に垂直な上下方向に対向して一対の前記第１の梁補強金具を固定するとともに、前記第１の梁補強金具の上下のそれぞれの梁のフランジ近傍に一対の前記第２の梁補強金具を固定することを特徴とする梁補強方法である。

第２の発明によれば、筒状の梁補強金具素材を周方向に分断して第１の梁補強金具および第２の梁補強金具を形成することで、梁補強金具の製造性を向上させることができる。また、貫通孔の周囲または縁部のうち最も補強が必要な部位を、第１の梁補強金具と第２の梁補強金具とを併用して効率良く補強することができる。

本発明によれば、効率よく梁を補強することが可能な梁補強構造、梁補強方法および梁補強金具の製造方法を提供することができる。

梁補強金具１を示す斜視図。 梁補強金具素材７の平面図。 梁補強構造１０を示す斜視図であり、（ａ）は背面側を示す図、（ｂ）は正面側を示す図。 （ａ）は梁補強構造１０を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線断面図。 梁補強金具１の他の固定構造を示す図。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる梁補強金具１を示す斜視図である。梁補強金具１は、例えば鋼材やステンレス鋼などの金属製の部材であり、一対の梁補強金具１ａ（第１の梁補強金具）、一対の梁補強金具１ｂ（第２の梁補強金具）からなる。梁補強金具１は、ウェブに貫通孔が形成された梁を補強するための部材である。

梁補強金具１ａは、円弧状の本体部３ａおよびフランジ部５ａから構成される。梁補強金具１ｂは、円弧状の本体部３ｂおよびフランジ部５ｂから構成される。フランジ部５ａ、５ｂは、本体部３ａ、３ｂの軸方向の一方の側に配置される。本体部３ａ、３ｂ及びフランジ部５ａ、５ｂの内径は略同一であり、内周面には凹凸は形成されない。フランジ部５ａ、５ｂは本体部３ａ、３ｂに対して外径が大きい。

次に、梁補強金具１の製造方法について説明する。図２は、梁補強金具素材７の平面図である。梁補強金具素材７は筒状の部材であり、図１に示す本体部３ａ、３ｂとフランジ部５ａ、５ｂとが一体で製造される。梁補強金具素材７の内径は、配管等が貫通する配管孔の外径と略同一とする。

梁補強金具１は、梁補強金具素材７を周方向に分断することにより製造される。梁補強金具素材７は周方向に４つに分断され、うち２つが梁補強金具１ａ、残り２つが梁補強金具１ｂとなる。すなわち、梁補強金具素材７を周方向に分断して、一対の梁補強金具１ａと一対の梁補強金具１ｂとが形成される。

このとき、梁補強金具１ｂの円弧部の長さが、梁補強金具１ａの円弧部の長さ以下であることが望ましい。特に、一対の梁補強金具１ｂの円弧部の長さＸの和が、梁補強金具素材７の全周の長さの１／１０～１／２であることが望ましい。

次に、梁補強金具１を用いた梁補強構造１０について説明する。図３（ａ）は、梁補強構造１０をウェブ１５の背面１５ｂ側から見た斜視図であり、図３（ｂ）は、梁補強構造１０をウェブ１５の正面１５ａ側から見た斜視図である。また、図４（ａ）は、梁補強構造１０の正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

梁１１は、ウェブ１５の上下にフランジ１３を有するＨ鋼である。ウェブ１５には、配管等を通すための貫通孔１７が形成される。貫通孔１７が形成されると、貫通孔１７の周囲または縁部であって、梁１１の長手方向に垂直な上下方向の部位の曲げ耐力が最も低下する。梁補強構造１０は、梁補強金具１を用いてこの部分を補強するものである。

梁補強金具１のうち一対の梁補強金具１ａは、貫通孔１７の周囲または縁部であって、梁１１の長手方向に垂直な上下方向に対向して固定される。梁補強金具１ａは、本体部３ａが貫通孔１７に挿入され、フランジ部５ａが貫通孔１７の縁部近傍のウェブ１５の正面１５ａ側に接触する。これにより、貫通孔１７の縁にバリがある場合にも、梁補強金具１ａで隠すことができる。

梁補強金具１ａは、ウェブ１５に対して溶接によって接合される。本実施形態では、フランジ部５ａの外周側の円弧部が、ウェブ１５に対して全長にわたって溶接される。すなわち、溶接部１９ａは、フランジ部５ａの外周側の円弧部とウェブ１５の正面１５ａとの間に形成される。

梁補強金具１のうち一対の梁補強金具１ｂは、上側の梁補強金具１ａの上方のフランジ１３の近傍と、下側の梁補強金具１ａの下方のフランジ１３の近傍に固定される。梁補強金具１ｂは、貫通孔１７側が円弧の凹側となるように配置される。梁補強金具１ｂは、フランジ部５ｂがウェブ１５の正面１５ａに接触し、本体部３ｂが貫通孔１７と反対方向に突出する。すなわち梁補強金具１ａの本体部３ａと梁補強金具１ｂの本体部３ｂが逆向きに配置される。

梁補強金具１ｂは、ウェブ１５に対して溶接によって接合される。本実施形態では、フランジ部５ｂの内周側の円弧部と両側部が、ウェブ１５に対して全長にわたって溶接される。すなわち、溶接部１９ｂは、フランジ部５ｂの内周側の円弧部および両側部とウェブ１５の正面１５ａとの間に形成される。なお、フランジ部５ｂとフランジ１３の間も溶接してもよい。

次に、梁補強金具１を用いた梁補強方法（梁補強構造１０の施工方法）について説明する。まず、図２に示す筒状の梁補強金具素材７を周方向に分断して、一対の梁補強金具１ａ、一対の梁補強金具１ｂを形成する。

次に、梁１１をウェブ１５の正面１５ａ側が上になるように地面に仮置きし、梁補強金具１ａの本体部３ａを、梁１１のウェブ１５の正面１５ａ側から貫通孔１７に挿入する。この際、梁補強金具１ａのフランジ部５ａは、梁１１に設けられた貫通孔１７よりも大きな外径を有している。また、本体部３ａは、梁１１に設けられた貫通孔１７の径よりも小さい外径を有している。このため、本体部３ａの外周を貫通孔１７に沿わせて挿入すると、フランジ部５ａをウェブ１５に接触させることができる。すなわち、フランジ部５ａは梁補強金具１ａを貫通孔１７に挿入する際、軸方向の位置決めに使われる。

梁補強金具１ａの位置が決まった後、図示しないクランプによって梁補強金具１ａをウェブ１５に仮固定する。そして、ウェブ１５の正面１５ａ側からフランジ部５ａの外周側の円弧部とウェブ１５の正面１５ａとの間に溶接部１９ａを形成して、梁補強金具１ａをウェブ１５に固定する。溶接は例えば被覆アーク溶接で行われる。

次に、梁補強金具１ｂのフランジ部５ｂを、梁補強金具１ａの上下のフランジ１３の近傍のウェブ１５の正面１５ａ側に接触させて位置決めをし、ウェブ１５の正面１５ａ側からフランジ部５ｂの内周側の円弧部および両側部とウェブ１５の正面１５ａとの間に溶接部１９ｂを形成して、梁補強金具１ｂをウェブ１５に固定する。

なお、梁補強金具１ａは、ウェブ１５の正面１５ａ側からではなく、背面１５ｂ側から溶接してもよい。図５は、梁補強金具１の他の固定構造を示す図である。この場合には、まず、梁１１をウェブ１５の背面１５ｂが上になるように地面に仮置きし、梁１１のウェブ１５の背面１５ｂ側から貫通孔に梁補強金具１ａを挿入し、フランジ部５ａをウェブ１５に接触させて位置決めする。そして、ウェブ１５の背面１５ｂ側から本体部３ａの外周側の円弧部とウェブ１５との間に溶接部１９ａを形成して、梁補強金具１ａをウェブ１５に固定する。

また、梁補強金具１ｂのフランジ部５ｂを、梁補強金具１ａの上下のフランジ１３の近傍のウェブ１５の背面１５ｂ側に接触させて位置決めをする。そして、ウェブ１５の背面１５ｂ側からフランジ部５ｂの内周側の円弧部および両側部とウェブ１５の背面１５ｂとの間に溶接部１９ｂを形成して、梁補強金具１ｂをウェブ１５に固定する。

梁補強金具１ａは、図５に示すように本体部３ａの外周面をテーパ形状としてもよい。例えば、本体部３ａの外周部に、フランジ部５ａ側から先端側に向かって徐々に外径が小さくなるようにテーパ形状を形成することで、溶接の際の開先として使用することができる。この場合、溶接部１９ａは、本体部３ａと貫通孔１７の内面との間に形成される。

なお、図４、図５に示す例では、梁補強金具１ａ、１ｂをウェブ１５の同じ側から溶接したが、一方をウェブ１５の正面１５ａ側から溶接し他方を背面１５ｂ側から溶接してもよい。但し、同じ側から溶接すれば、梁１１を反転させずに梁補強金具１を溶接できるので作業しやすい。図４、図５に示す例では、梁補強金具１ｂのフランジ部５ｂをウェブ１５に接触させたが、本体部３ｂをウェブ１５に接触させてもよい。

以上により、梁補強構造１０を得ることができる。梁補強金具１によって、梁１１の貫通孔１７の近傍における曲げ耐力を向上させることができる。

以上、本実施の形態によれば、梁補強金具１ａおよび梁補強金具１ｂを、筒状の梁補強金具素材７を周方向に分断して形成するため、製造性が良い。また、貫通孔１７を設けたことにより最も補強が必要となる部位を梁補強金具１ａと梁補強金具１ｂとを併用して補強するため、従来のリング状梁補強金具のみによる補強と比較して、効率よく補強することができ、梁補強金具１の総重量を軽量化することができる。

本実施の形態によれば、貫通孔１７の周囲または縁部のうち梁補強金具素材７から梁補強金具１ｂを切り出した欠損部に対応する部位が弱部になり得るが、梁補強金具１ｂの長さを梁補強金具１ａに対して適切に設定することにより、梁にかかる曲げ応力をこれらの弱部にバランス良く分散させることができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本実施形態では第１、第２の梁補強金具を本体部とフランジ部とで構成したが、フランジ部を設けなくてもよい。すなわち第１、第２の梁補強金具を本体部のみで構成してもよい。この場合、筒状の梁補強金具素材を周方向に分断するとともに軸方向にも分断することにより、１つの梁補強金具素材から一対以上の第１の梁補強金具および一対以上の第２の梁補強金具を製造できる。

また、梁補強金具素材は円筒状に限らない。貫通孔が角形である場合、角筒状の梁補強金具素材を分割して一対の第１の梁補強金具と一対の第２の梁補強金具を形成してもよい。

１、１ａ、１ｂ………梁補強金具
３ａ、３ｂ………本体部
５ａ、５ｂ………フランジ部
７………梁補強金具素材
９………切断部
１０………梁補強構造
１１………梁
１３………フランジ
１５………ウェブ
１５ａ………正面
１５ｂ………背面
１７………貫通孔
１９ａ、１９ｂ………溶接部

Claims (3)

1. 梁補強金具を用いた梁補強構造であって、
   ウェブに貫通孔が形成された梁と、
   前記貫通孔の周囲または縁部であって、梁の長手方向に垂直な上下方向に対向して固定される一対の第１の梁補強金具と、
   前記第１の梁補強金具の上下のそれぞれの梁のフランジ近傍に固定される一対の第２の梁補強金具と、
   を具備し、
   前記第１の梁補強金具と前記第２の梁補強金具は、筒状の梁補強金具素材が周方向に分断されて形成されることを特徴とする梁補強構造。
2. 前記第２の梁補強金具の長さは、前記第１の梁補強金具の長さ以下であることを特徴とする請求項１記載の梁補強構造。
3. 梁補強金具を用いた梁補強方法であって、
   筒状の梁補強金具素材を周方向に分断して、少なくとも一対の第１の梁補強金具と一対の第２の梁補強金具を形成し、
   梁のウェブに形成された貫通孔の周囲または縁部であって、梁の長手方向に垂直な上下方向に対向して一対の前記第１の梁補強金具を固定するとともに、前記第１の梁補強金具の上下のそれぞれの梁のフランジ近傍に一対の前記第２の梁補強金具を固定することを特徴とする梁補強方法。

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