JPH05331963A

JPH05331963A - 構造部材の横座屈補剛構造

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Publication number: JPH05331963A
Application number: JP13949892A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Suzuki; 敏郎鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】構造部材の塑性域を考慮した安定的な変形性
能を確保しつつ、横剛性を大きくして、つなぎ梁等の横
座屈止めを減らし、構造計画における設計の自由度を増
す【構成】地震荷重等により、Ｈ形鋼梁１の塑性化が想
定される材端近傍の所定区間について、チャンネルから
なる補剛部材１１を添接する。補剛部材１１は梁１の中
立軸に沿って、ウェブ２の両面に配置し、中立軸近傍で
千鳥状に配したボルト５で止め付ける。補剛部材１１の
上下フランジ１１ｂ部分は、梁１の上下フランジ３と離
れており、また中立軸近傍のみボルト接合することで、
補剛部材１１が弾性域における梁１の曲げ強度に実質的
に係わらないようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として梁あるいは曲
げが支配的な柱に用いられるＨ形鋼等、ウェブの両端に
フランジを有する構造部材について、地震荷重等による
構造部材断面の塑性化を考慮した横座屈補剛構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、梁は曲げを受ける主軸まわりの
剛性に比べ、横方向の剛性が小さく、横座屈（横倒れ座
屈）する危険がある。そのため、設計では、主梁に対
し、これと直交するつなぎ梁等で横倒れしないよう拘束
する。

【０００３】また、耐震設計上、部材の塑性化とその後
の変形能力を維持する必要がある場合には、梁が横座屈
して耐力劣化しないよう、相当密につなぎ梁等の横座屈
止めを配置しなければならない。

【０００４】こうして配置されるつなぎ梁や材端部の火
打ち材は、架構を極めて煩雑にし、設計上問題の多いと
ころである。

【０００５】一方、特開昭５９−６１６４５号公報に
は、梁の曲げ耐力を向上させることを目的として、大き
な曲げ剛性を必要とする部分のみ、Ｈ形断面部材等の上
下フランジ間に溝形断面部材を嵌合し、ボルトで合着し
たり、フランジとウェブとの隅角部に山形断面部材を合
着し、構造部材の外形寸法を増すことなく、構造部材の
強度を高めた増強梁の構成方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５９−６１６４
５号公報に記載された発明他、従来の構造部材に対する
補強の考え方は、梁等、構造部材の曲げ耐力を向上させ
るものであり、また補強リブによる座屈補剛も行われる
が、これは補強リブを所要間隔で設け、座屈長さを短く
することで、強度向上を図ったものである。

【０００７】しかし、従来の座屈補剛は、大変形により
一旦座屈が生じると、構造部材としての耐力が急激に劣
化し、構造的に成り立たなくなってしまう場合もあり、
構造部材を安定的に変形させ、その塑性変形能力を積極
的に活用するという考え方によるものではない。

【０００８】例えば、Ｈ形鋼梁についてみた場合、塑性
化が進展する領域では圧縮側フランジの剛性低下が著し
く、圧縮フランジの局部座屈変形が拡大するとともに、
それがウェブに波及し、梁全体として曲げねじれ変形を
伴い、横座屈破壊する。従って、梁が塑性化する領域に
あっては、ウェブに添接した補剛部材により、ウェブが
健全化するとともに、補剛部材が弾性を持続すること
で、それ程大きくない補剛部材でも梁本体の横座屈を防
止するのに十分な剛性が期待でき、さらにはフランジの
局部座屈変形に伴う耐力劣化を補いつつ、安定した変形
性能を確保することができる。

【０００９】本発明は上述のような課題を解決すべく、
構造部材の安定的な変形性能を確保しつつ、横剛性、さ
らにはねじり剛性を大きくして、つなぎ梁等の形での横
座屈止めを減らし、構造計画における設計の自由度を増
すことを目的としたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の構造部材の横座
屈補剛構造は、ウェブの両端にフランジを有する梁また
は柱等の構造部材について、フランジの塑性化域、すな
わちフランジが塑性化する変形領域においても、必要な
横剛性を維持し、横座屈補剛としての機能を発揮しつ
つ、フランジの局部座屈変形に伴う耐力劣化を補い、安
定した変形性能を確保するものであり、フランジの塑性
化が考慮される区間を含む所定区間について、ウェブに
所定の横剛性を与える補剛部材を添接したことを特徴と
する。

【００１１】補剛部材としては、例えばチャンネル、ア
ングル、Ｔ形鋼、ハット形鋼等の形鋼の他、角鋼管、丸
鋼管等の閉断面部材等、必要な横剛性を与える種々の形
態のものが利用でき、ウェブの両側または片側に、フラ
ンジと平行に、フランジと所定間隔をおいて添接する。

【００１２】本発明における補剛部材は、構造部材の主
軸まわりの曲げ強度を上げることを目的としたものでは
なく、フランジとは一体化されないため、通常、弾性域
における強度上昇は少ないが、補剛部材の存在による強
度上昇を必ずしも排除する必要はない。

【００１３】また、補剛部材が構造部材の曲げ強度にあ
まり係わらないようにして、より積極的に構造部材の変
形能力を活用しようとする場合には、補剛部材のウェブ
への止め付けを、ルーズホールに対するボルト接合とす
る等の手段が考えらる。この場合、補剛部材は、前記構
造部材の弾性域における強度、剛性に実質的に関与せ
ず、前記構造部材の曲げ強度にほとんど影響しないた
め、フランジやフランジ近傍のウェブの塑性化が進行し
た場合でも、補剛部材は弾性のまま、横補剛効果を持続
することができる。この他、補剛部材の断面形状、添接
位置等によっては、ウェブの中立軸近傍で、ボルト接合
ないしはスポット溶接等で接合することで、ルーズホー
ルによる場合と、同様の効果が得られる。

【００１４】補剛部材の長手方向の設置区間は、構造部
材全長にわたる場合と、フランジの塑性化を考慮して横
座屈の恐れのある範囲に限定して設ける場合とがある。
最も塑性化が想定される構造部材としての梁材端にあっ
ては、例えば材端接合部から隣接するつなぎ梁位置まで
とすることが考えられるが、弾性剛性に比べ、塑性化し
た部分の剛性が２桁にも及び減少となることから、塑性
化が想定される長さを越えて弾性領域にまである程度食
い込ませることで、十分な補剛効果が得られると考えら
れる。

【００１５】

【実施例】次に、図示した実施例について説明する。

【００１６】図１〜図３は本発明の第１実施例を示した
もので、補剛の対象となる構造部材としてのＨ形鋼梁１
の塑性化が想定される材端近傍の所定区間について、チ
ャンネルからなる補剛部材１１を添接してある。図中、
４は柱である。補剛部材１１は梁１の中立軸に沿って、
ウェブ２の両面に配置し、中立軸近傍で千鳥状に配した
ボルト５で接合している。横剛性に関する寄与が大きい
補剛部材１１の上下フランジ１１ｂ部分は、梁１の上下
フランジ３と離れており、また中立軸近傍のみボルト接
合することで、補剛部材１１が梁１の弾性域における曲
げ剛性に実質的に寄与しないようにしたものである。

【００１７】梁１のフランジ３の局部座屈変形等によ
り、圧縮側のフランジ３における塑性化が進行した状態
においても、梁１のウェブ２中立軸近傍は、両側から補
剛部材１１のウェブ１１ａで面外方向の変形を拘束され
ており、圧縮側のフランジ３の耐力劣化をこの部分で補
いつつ、構造部材としての梁１の安定的な塑性変形を可
能としている。なお、補剛部材１１は必ずしもウェブ２
の両面に添接する必要はなく、片面のみでもよい。

【００１８】図４及び図５は本発明の第２実施例を示し
たもので、梁１の中立軸に沿って、ウェブ２の両面にＴ
形鋼からなる補剛部材２１を、フランジ２１ｂの外面が
ウェブ２表面と接するように、添接したものである。補
剛部材２１は梁１の上下フランジ３に平行して、２本ま
たはそれ以上配置することもできる。また、梁１の上面
にスラブが付く場合等、梁１の状況に応じては、一方の
フランジ３に近づけた配置もあり得る。

【００１９】図６及び図７は本発明の第３実施例を示し
たもので、第１実施例と同様、溝形断面の補剛部材３１
を梁１の材端部に添接したものである。第１実施例で
は、補剛部材１１を梁１の中立軸近傍でボルト接合して
いたのに対し、本実施例では補剛部材３１の上下にルー
ズホール６を設け、このルーズホール６に通したボルト
５により、梁１のウェブ２に止め付けている。この場合
も、補剛部材３１が梁１の曲げ剛性に実質的に寄与しな
いようにしたものである。

【００２０】図８及び図９は本発明の第４実施例を示し
たもので、梁１の中立軸に沿って、ウェブ２の両面に角
パイプからなる補剛部材４１を添接したものである。補
剛部材４１はウェブ２に対し、スポット溶接等で取り付
けることができるが、図９の断面から分かるように、梁
１の曲げ剛性に対する寄与はあまり大きくない。一方、
本実施例では補剛部材４１が閉断面であり、大きなねじ
り剛性が期待できることから、ねじり剛性の向上の面か
らも、横座屈補剛効果が大きい。

【００２１】図１０は本発明の第５実施例を示したもの
で、第４実施例で角パイプを用いていたのに対し、本実
施例では鋼管からなる補剛部材５１を梁１の中立軸に沿
って、添接している。この場合、溶接等で直接、取り付
けるのが難しいため、大小の縦リブ７，８を用いて、補
剛部材５１を梁１のウェブ２に添接している。本実施例
も補剛部材５１によるねじり剛性の向上を、併せて期待
したものである。

【００２２】図１１は本発明の第６実施例を示したもの
で、チャンネルからなる補剛部材６１を第１実施例と逆
向きに、梁１のウェブ２とともに閉断面を形成するよう
に添接したものである。閉断面を形成していることで、
梁１のフランジ３部分から塑性化が進行しても、補剛部
材６１が添接されている区間では、補剛部材６１の拘束
効果により、ウェブ２が健全な状態で横座屈を防止する
とともに、大きなねじり剛性を保つことができる。

【００２３】図１２及び図１３は本発明の第７実施例を
示したもので、アングルからなる補剛部材７１を、梁１
のフランジ３と平行に、ウェブ２の両面、それぞれ上下
２列に配置したものである。補剛部材７１はウェブ２と
ともに、閉断面を形成し、横剛性及びねじり剛性を向上
させている。アングルの代わりに半割り鋼管等を用いて
もよい。

【００２４】以上の実施例は構造部材がＨ形鋼梁の場合
であるが、本発明はＨ形鋼梁に限らず、Ｉ形断面のプレ
ートガーダー、曲げが支配的なＨ形断面柱、その他ウェ
ブの両端にフランジを有する構造部材の横座屈補剛に適
用することができる。

【００２５】

【発明の効果】横補剛効果により、つなぎ梁等の横
座屈止めを減少させることができ、構造計画における制
約が少なくなるため、設計の自由度が増す。

【００２６】補剛部材は、補剛の対象となる構造部
材のフランジが弾性域にある状態では、実質的に構造部
材の曲げ強度、曲げ剛性に係わらないか、あるいは幾ら
か係わる程度であり、構造部材のフランジ等が塑性域に
入った状態で、ウェブにおける横座屈を防ぐことで、構
造部材を安定的に変形させ、その塑性変形能力を生かし
た設計が可能となる。

【００２７】塑性化する区間では、構造部材のフラ
ンジの剛性が極端に低下するが、ウェブに添接した補剛
部材により、ウェブが健全化するとともに、補剛部材が
弾性を持続することで、それ程大きくない補剛部材でも
梁本体の横座屈を防止するのに十分な剛性が期待でき、
さらにはフランジの局部座屈変形に伴う耐力劣化を補い
つつ、安定した変形性能を確保することができる。

【００２８】補剛部材として閉断面部材、または補
剛の対象となる構造部材のウェブとともに、閉断面を形
成する部材を用いることで、構造部材のねじり剛性の向
上にも寄与し、より一層の横座屈補剛効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す梁補剛部分の斜視図
である。

【図２】第１実施例における正面図である。

【図３】第１実施例における断面図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す梁補剛部分の正面図
である。

【図５】第２実施例における断面図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す梁補剛部分の正面図
である。

【図７】第３実施例における断面図である。

【図８】本発明の第４実施例を示す梁補剛部分の正面図
である。

【図９】第４実施例における断面図である。

【図１０】本発明の第５実施例を示す梁補剛部分の斜視
図である。

【図１１】本発明の第６実施例を示す梁補剛部分の斜視
図である。

【図１２】本発明の第７実施例を示す梁補剛部分の正面
図である。

【図１３】第７実施例における断面図である。

【符号の説明】

１…梁、２…ウェブ、３…フランジ、４…柱、５…ボル
ト、６…ルーズホール、７，８…縦リブ、１１，２１，
３１，４１，５１，６１，７１…補剛部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェブの両端にフランジを有する構造部
材の前記フランジの塑性化域を対象とした横座屈補剛構
造であって、前記フランジの塑性化が考慮される区間を
含む所定区間について、前記構造部材のウェブに、前記
フランジと平行に、該フランジと所定間隔をおいて、所
定の横剛性を与える補剛部材を添接したことを特徴とす
る構造部材の横座屈補剛構造。
【請求項２】前記補剛部材は、前記構造部材の弾性域
における強度、剛性に実質的に関与しないよう、前記ウ
ェブに対し、該ウェブの中立軸近傍でのみ止め付けてあ
る請求項１記載の構造部材の横座屈補剛構造。
【請求項３】前記補剛部材は、前記構造部材の弾性域
における強度、剛性に実質的に関与しないよう、前記ウ
ェブに対し、ルーズホールに通したボルトで接合してあ
る請求項１記載の構造部材の横座屈補剛構造。
【請求項４】前記補剛部材は閉断面部材である請求項
１記載の構造部材の横座屈補剛構造。
【請求項５】前記補剛部材は、前記ウェブとともに閉
断面を形成している請求項１記載の構造部材の横座屈補
剛構造。