JPH05507133A - 構造梁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 構造梁 発明の分野 この発明は、建築に用いられる構造材料、特に、組立方式の構造梁に係る。

発明の背景 様々な構造梁が非居住建築には使われている。例を挙げると、組立方式の木製梁 や、層状に集成された木製梁、或いは、補強されたコンクリート梁などである。

現在では、“Ｉ”型、°Ｈ”型、“Ｃ″型、“Ｚ″型、溝型などの断面をもつ梁 が最も一般的である。これらの断面をもつ梁は、一般的には熱間或いは冷間圧延 によって製造され、必要とされる積載量を支えることができる梁として、それ自 身は比較的重いものの、広く用いられている。

一方、鋼板から組み立てられた建材が、しばしば建築に用いられる。例えば、組 立式の鋼製間柱は、特に非居住建築に於いて今では常識的に使われている。一般 的に、この種の建材は、めっき加工した鋼板を冷間で圧延して、“Ｃ″型や溝型 の断面に加工して作られる。更に、波型や縦溝を施した鋼板も、床や屋根の材料 として広く用いられている。

既に知られている組立式の建材の中には、次のようなものがある。図１に、鋼板 から組み立てた建材の型を図示した。梁１は、腹部２と、その両端に対置する頭 部３．４より構成される。図から明らかなように、梁１は一枚の鋼板を圧延する か、或いは縦方向に折り曲げることにより容易に作ることができる。ここで特筆 すべき点は、鋼板の先端部５．６は腹部２に向かって折り戻されているが、腹部 に固定されてはいないということである。粱１のような梁は、ごく限定された積 載能力しか持たない。

本発明の目的の一つは、従来の熱間或いは冷間圧延で作られると梁と同程度の積 載能力を持ちながら、比較的軽量である組立式の梁を提供することである。

発明の概要 この本発明による組立式の梁は、少なくとも、一つの腹部と一つの頭部からなる 、一つの縦方向に折られた部材を有する。種々の実施例に於て、複数の縦折り構 造を交互に重ねて積載能力を調整することができる。全ての場合に於て、折り込 まれた頭部は側面開口部を持たない管状とされることによりその強度を高めてい る。これは、折られた材料をその腹部に固定することにより実現される。更に、 本発明は、梁の頭部を数種の縦方向の部材より構成するような実施例も含んでい る。

図面の簡単な説明 図１は既知のものである、組立式の梁の断面図。

図２は本発明の組立式粱の、望ましい構造の全体図。

図３は図２の梁の断面図。

図４ａ１ｂは図２．３の梁を構成するのに用いる部材の図。

図５は本発明の、他の一つの実施例。

図６は図５に示した実施例の修正例。

図７は本発明の、更に他の一つの実施例。

図８は図７に示した実施例の修正例。

図９は本発明の、更に他の一つの実施例。

図１０は本発明の、更に他の一つの実施例。

図１１は本発明の、更に他の一つの実施例。

図１２　ａ　−１，２ｅは本発明の、組立式の頭部をもつ構造の修正例。

発明の詳細な説明 以下の記述では、本発明の適用範囲を限定するものではなく、あくまで読者の徹 底的な理解を助けることを目的として、特定の数、寸法、材料が示されている。

しかしながら、この分野の経験の豊かな者にとっては、本発明を、以下に示す限 定された細部構造の範囲を越えて具現することができるのは明白である。

初めに、本発明の望ましい実施例を図２、図３に示す。

梁１０は、三角形の一組の頭部１２．１４を腹部１６に結合したものから構成さ れる。このため全体の構造としては、粱１０は従来の“ｌ゛型の梁に似ている。

しかしながら、梁１０は従来の梁とは異なり、比較的薄い板材から組み立てられ ている。殆どの応用例で、梁１０は冷間圧延した鋼板から製造される。ここで注 意していただきたいことは、本発明はこのような特定の材料の選択に限定される ものではないということである。例えば、成る種の応用例では、アルミニウムや 、プラスティックの利用が望ましいであろう。

梁１０の構造は、図４８と４ｂを参照することで最もよく理解できる。図４ａと ４ｂは組合せられて梁１０を構成する部材２０．３０を図示したものである。部 材２０は縦方向に折られて腹部２２と三角形の頭部１４、腹部フランジ２４と尾 部フランジ２６を構成する。ここで図示した実施例では、部材３０と部材２０と は同一のものである。しかし、必ずしも部材３０と部材２０とが同一のものであ る必要はない。部材２０と部材３０とは、部材２０の腹部２２が部材３０の腹部 ３２と腹部フランジ３４の間に接するように組合される。同様にして、部材３０ の腹部３２は、部材２０の腹部２２と腹部フランジ２４の間に接する。部材２０ の尾部フランジ２６は、三角形の頭部１２中の内壁１３に接する。同様にして、 部材３０の尾部フランジ３６は、三角形の頭部１４中の内壁１５に接する。

頭部１２．４の断面は、実質上は二等辺三角形であることが望ましい。しかしな がら、本発明は、この点に於て限定されるものではない。

部材２０．３０は、接合手段１８によって互いに接合される。接合手段１８は、 従来の機械的な接合手段、例えばリベットやねじによるものでよい。また、従来 の他の接合手段、例えばスポット溶接や、接着剤を用いてもよい。ここでは、望 ましい実施例としてＰｒｅｓｓｏｔｅｃｈｉｃ。

ＧＭＢＨとのその認可団体が販売するＴＯＸ　（登録商標）と呼ばれる接合手段 を用いる。この方法では、押し型とダイス型を用いて、２枚以上の材料を冷開成 型プロセスで接合する。ＴＯＸプロセスは、時間がかからず、接合部品を消費す ることがなく、腐食防止用のコーティングを破壊しないという点で、本発明の実 用には特に有効である。

梁１０の腹部１６は、２枚の材料からなる。より厚い腹部を必要とするような応 用例では腹部フランジ２４か３４のどちらか或いは両方を延ばして、腹部１６が ３枚、或いは４枚の材料からなるようにしてもよい。

本発明による、梁１０のような梁は、連続的プロセスにより便利よく生産するこ とができる。この連続的プロセスでは、コイル状に巻かれた鋼板が、適当に配置 されたローラを通じて導入され、適当に縦方向に折られ、それと同時に、部材ど うし組合される。次に、組合された梁は、押し型とダイス型の組合せを通過して 、適当な区間ごとに接合される。この方法によれば、完成品の梁の長さは、原理 的には限定されることがなく、実用上どのような長さの梁も容易に生産すること が可能である。更に、梁の横方向の寸法を変えるためにローラの配置を調整する ことは、比較的容易である。この生産プロセスは、各生産ロフトごとに積載荷重 の異なるような梁を生産するために、厚みの異なる鋼板を受け入れられるように することができる。比較的大きな建設プロジェクトに於ては、適当な機械を現場 に配置し、あたかも住居建設の際に排水溝を現場生産するように梁を生産するこ とができる。

図５を１照しながら、この発明の別の実施例を説明する。

こでは、梁４０は部材４２と４４より構成される。これらの部材は図５に示した 地点４５．４６．４７で互いに接合される。ここで、図６に示したように、第三 の部材５０を、部材３２と４４の間に挿入することが望ましい。部材５０には尾 部フランジ５２と５４が付属し、これらは部材４２．４４の三角形の頭部の各々 に接する。部材４２．４４．５０は先に述べた接合手段１８で接合される。これ によってできる粱４０の構造は、腹部に３枚の材料を含むことのほかは、図３に 示した粱１０の構造とよく似ている。この実施例の特に有利な点は、部材５０を 部材４２．４４より厚くすることにより、梁４０の頭部の板厚をより厚くする必 要なしに梁の強度を高めることができるという点である。

ここで特筆すべきことは、部材５０は従来型の“Ｉ°型断面の梁や、その他の実 質的に補強となるような従来型の部品でもよいということである。また、部材５ ０は、粱４０の全長に亙って挿入される必要はなく、特に補強を必要とする縦の 部分のみに挿入してもよい。

本発明のまた別の実施例を図７に示す。梁６０は互いに平行な腹部６２と６４、 頭部６０対置する尾部フランジ６８．７０などの縦折りされた部材群より構成さ れる。この実施例では、図７に示したように腹部６２．６４を地点７２．７４で 固定する。ここで、図８に示したように、第二の縦方向の部材７６を付加えるこ とが望ましい。部材７６には、尾部フランジ７８が付属し、尾部フランジ７８は 頭部６６に接する。今迄に述べた実施例と同様、腹部６２．６４と部材７６は接 合手段１８で接合される。図６に示した実施例と同様、部材７６は梁の他の部分 と同じ厚みの板でも、或いはより厚い板でもよい。

図９では、図２．３での実施例の修正例を示した。この実施例では、部材２０′ 、３０′は波型のうね８０．８２があることを除くと、本質的には部材２０．３ ０と同一のものである。これらの波型のうねは、粱１０′の曲げに対する強度を 高める。

これと似た方法による図２．３の実施例のさらなる変形を図１０に示す。梁１０ ′は、頭部１２’、１４’の側壁に、肋材或いはうね模様８６をエンボス加工し たものである。他のうね模様のパターンや、他の方法による補強もここでの実施 例に応用できるのは明らかある。

図１１には、本発明のまた別の実施例を示す。梁１００は、先に述べた実施例と 基本的に同じ製法で製作される。

しかしながら、このデザインには、以下に述べるような利点かある。

梁１００は、両端に尾部フランジ１０４をもつ腹部１０２と一組の同一の頭部１ ０６とから構成される。二つの頭部１０６は、各々その側面１０７．１０８．１ ０９がほぼ二等辺三角形をなすように折込まれる。側面１０９は腹部フランジ１ １０で末端をなし、側面１０７は腹部フランジ１１１で同様に末端をなす。腹部 １０２の両端のフランジ１０４は接合手段１８により頭部１０６の側面１０８接 合される。また同様に、腹部１０２の尾部フランジ１０４は、接合手段１８によ り頭部１０６の側面１０８に接合される。

先の実施例での議論と同じく、ここで接合手段１８は、他の適当な接合手段でも よい。しかしながら、この実施例の場合ＴＯＸの接合手段ではダイス型を三角形 の頭部の内部に配置することが難しい。このこの実施例でのより適した接合手段 はリベットかスポット溶接である。

梁１００では、剪断力と積載荷重は頭部１０６の側面１０７と１０９及び腹部１ ０２によって支えられる。腹部フランジ１０４を頭部の側面１０８に固定するこ とにより、先に述べた梁より大きい曲げ強度が得られる。更に、この実施例では 腹部１０２をもつことで頭部の座屈応力を高めている。腹部１０２の板材の厚ろ は、必要な強度に応じて変えることができる。ここで特筆すべきことは、この板 材の厚みは頭部１０６の板厚と異なっていてもよいということである。これによ り、梁１００の応用の際、ケースバイケースで最適な特性をもつ梁を設計するこ とが可能となる。

図１２ａ−１２ｅには、この発明の更なる修正例を図示した。まず図１２ａに言 及するが、このデザインの基本的な特性は図１．２　ｂ　−１２ｅに示す修正例 のデザインにも当てはまる。梁１２０は一対の同一の腹部１２２を含む。腹部１ ２２の各々は中央部分１２４と、外側に曲げられた中間部１２６及びフランジ部 １２８より構成される。腹部１２２は互いにそれぞれの中心点１２４で接合手段 １８により接合される。

粱１２０には、頭部１３０も含まれる。この頭部１３０は、接合手段１８により 腹部中の対応するフランジ部に固定される。粱１２０は、その三角形の頭部が１ 枚の板からでなく、個々の部材、即ち腹部１２２の中間部１２６と頭部１３０と で構成されるという点で、今迄に述べた梁とは異なる。これらの中間部１２６と １３０は、これ迄に述べた実施例での、一般的にはその断面が三角形の管状構造 を構成する。

図１２ｂに示した粱１４０は本質的に梁１２０と同一のものであるが、延長され た頭部１４２を有する。図１２ｃに示した粱１５０もまた本質的に粱１２０と同 一のものであるが、溝型の頭部１５２を有する。図１．２　ｅに示した梁１７０ は合成を高めるために縦方向の窪み１７３を含んだ頭部１７２を有する。ここで 示した頭部１７４は、梁１２０の頭部１３０と同一の単純なものである。頭部１ ７４は、頭部１７２と同一のものであってもよいことは明らかであろう。実際に は、どのような頭部組合せも腹部１２２の基本構造と組合せることにより特種目 的に応用することができる。

図１２８−１２６に示した数々の実施例は、フランジ部１２８を有することから 、床や天井などのように水平に並んだ部材をフランジの上に、或いはフランジの 下に固定する用途に特に適している。更に、梁１５０と１６０は、垂直に並んだ 構造例えばパーティション（仕切り壁）や壁板、窓つきの壁などの部材を梁に直 接固定する用途に適し、ている。先に述べた全ての実施例と同様、これらの梁の 個々の部材はどのような厚みでもよく、理論上はどのような構造特性をも満たす ものである。図１２ａ−１２ｅに示した梁は、一つには板材を鋭角に折曲げる必 要がないために、経済的に生産できるという利点を持つ。

これ迄に述べた発明は、この出願の趣旨や、その開示的性格を損なうことなく、 他の形に具現できるものであることは、誰の目にも明らかであろう。建築構造等 のデザインの技術をもつ人なら、容易に数多くの変形を案出できるはずである。

例えば、上に述べた実施例には冷間圧延された鋼材による生産が最も有効である が、用途によっては、熱間圧延材を用いることもできる。特に、図６のような実 施例では、冷間圧延による部材と熱間圧延による部材を組合せることもできる。

更に、この梁が、周りを囲まれていない（オーブンな）構造を持つことから、複 数の梁を組合せることにより、厚い板材を使う必要なしに、単一の梁により大き い荷重積載能力を持たせることができる。

本発明の利点を示すために、図２．３の実施例の試作品と従来型の梁の幾つかの 能力を計算し、この後の表に於て比較する。各々の表で、本発明による梁の寸法 は高さ２０Ｑｍｍ、幅６０ｍｍである。板材の厚みについては、１゜０ｍｍ、１ ．５ｍｍでの結果を示した。全てのデータは、熱間圧延した４３ｅ級（Ａ　Ｓ　 ＴＭＡ　３６にほぼ相当）の銅で、標準断面の試料に対するものである。

後ノ表ノ中テ、（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）コラムは各種断面についての１ｍ当りの 重量、断面積、断面慣性モーメントを示す。コラム（ｄ）は、最大の歪みが３ｍ の梁についてその長さの１／３６０以下であるという設計基準に基いた荷重ＷＤ を示す。コラム（ｅ）は、各種断面についてのＷＤの比を示す。コラム（ｆ）は 、単純支持された梁に、各種断面についてのＷＤに等しい荷重が一点に加える場 合最大のスパンを示す。コラム（ｇ）は、各種断面についての前記最大スパンの 比を示す。

本発明による梁と、１ｍ当りの重量がそれと同等の従来型梁とを比較すると、本 発明による梁の慣性モーメントは、他より著しく大きい。かくして、本発明によ る梁は、従来型のものより高い積載能力をを持つ。同様に、本発明による梁は、 同一の歪みの許容範囲のもとで、従来型の梁よりスパンを長くとることができる 。

ＦＩＧ、３　ＦＩＧ、４ａ　ＦＩＧ、４ｂ　ＦＩＧ、５ＦＩＧ、６　ＦＩＧ、７ 　ＦＩＧ、θ　ＦＩＧ、　９要約書 組立てられた構造梁（１０）は腹部（１６）と頭部（１２，１４）を有する少な くとも一つの縦方向に折られた部材を含む。種々の実施例に於て複数の折られた 部材が互いに一部重なるよう組合わされて種々の荷重担持能力を有する形状を与 えてよい。全ての場合折られた頭部（１２，１４）はそれが全ての側面にて閉じ られた管状に形成されることにより剛固な構造とされる。このことは折られた部 材を腹部（１６）にて固定することにより達成される。

国際調査報告

Claims (38)

【特許請求の範囲】
1. １．第一の腹部と、第一、第二及び第三の部分を有する折られた頭部と、前記第 一の腹部に固定された第二の腹部とを連続した関係に含み、前記頭部が三辺を有 する管状となっている少なくとも一つの縦方向に折られた部材を有する組立梁。
2. ２．請求の範囲第１項の組立梁して、前記頭部の第一、第二及び第三の部分は実 質的に等しい横断面寸法を有し、前記頭部は実質的に等辺三角形である組立梁。
3. ３．請求の範囲第１項の組立梁にして、前記の少なくとも一つの縦方向に折られ た部材は鋼板より冷間圧延により形成されている組立梁。
4. ４．請求の範囲第１項の組立梁にして、互いに実質的に同一の二つの縦方向に折 られた部材を有し、これらは各々の腹部にて互いに固定されている組立梁。
5. ５．請求の範囲第４項の組立梁にして、前記の縦方向に折られた部材の各々の腹 部は他方の縦方向に折られた部材の前記頭部内へ延在し、該他方の頭部に当接す る尾部フランジにて終っている組立梁。
6. ６．請求の範囲第５項の組立梁にして、前記尾部フランジの各々は他方の縦方向 に折られた部材の頭部に固定されている組立梁。
7. ７．請求の範囲第１項の組立梁にして、前記頭部の前記第一、第二及び第三の部 分の少なくとも一つは、複数の補強用リブ部をエンボス加工されている組立梁。
8. ８．請求の範囲第１項の組立梁にして、前記第一及び第二の腹部に固定された縦 方向の補強用の部材を有する組立梁。
9. ９．腹部と三角形断面の折られた頭部とを有し該頭部が前記腹部に実質的に平行 に延在する腹部フランジを有する第一の縦方向に折られた部材と、 前記第一の縦方向に折られた部材と実質的に同一の第二の縦方向に折られた部材 であって各縦方向に折られた部材の前記腹部が他方の縦方向に折られた部材の前 記腹部と前記腹部フランジの間に延在している如き第二の縦方向に折られた部材 とを有し、前記第一及び第二の縦方向に折られた部材は、それぞれの腹部フラン ジにて互いに固定されている組立梁。
10. １０．請求の範囲第９項の組立梁にして、前記第一及び第二の縦方向に折られた 部材の各々はその前記頭部と反対の側の縁に沿って折られて前記腹部に実質的に 垂直に延在する尾部フランジを形成している組立梁。
11. １１．請求の範囲第１０項の組立梁にして、縦方向に折られた部材の各々の前記 尾部フランジは他方の縦方向に折られた部材の前記頭部に当接している組立梁。
12. １２．請求の範囲第１１項の組立梁にして、前記の尾部フランジの各々は他方の 縦方向に折られた部材の前記頭部に固定されている組立梁。
13. １３．請求の範囲第１１項の組立梁にして、前記縦方向に折られた部材の各々の 前記腹部の少なくとも一部は波型を形成されている組立梁。
14. １４．請求の範囲第１３項の組立梁にして、前記縦方向に折られた部材の腹部の 前記波型に形成された部分は他方の縦方向に折られた部材の前記頭部内に配置さ れている組立梁。
15. １５．請求の範囲第９項の組立梁にして、前記縦方向に折られた部材の各々の頭 部の少なくとも一つの面は複数の補強用リブ部をエンボス加工されている組立梁 。
16. １６．第一及び第二の腹部と三角形断面の折られた頭部を有する第一の縦方向に 折られた部材と、前記第一の縦方向に折られた部材と実質的同一の第二の縦方向 に折られた部材であって該第一の縦方向に折られた部材に対し第一の腹部どうし が重なり合う方向に向けられた第二の縦方向に折られた部材とを有し、前記第一 及び第二の縦方向に折られた部材は前記の互いに重なり合う第一の腹部にて互い に固定されている組立梁。
17. １７．請求の範囲第１６項の組立梁にして、前記第一及び第二の縦方向に折られ た部材の前記腹部の間に挿入された中央の縦部材を有する組立梁。
18. １８．請求の範囲第１７項の組立梁にして、前記中央の縦部材はその両縁に沿っ て縦方向に折られて実質的に直角のフランジを形成している組立梁。
19. １９．請求の範囲第１８項の組立梁にして、前記中央縦部材の前記フランジはそ れぞれ前記第一及び第二の縦方向に折られた部材の頭部に当接している組立梁。
20. ２０．請求の範囲第１９項の組立梁にして、前記中央縦部材の前記フランジ部は 前記頭部のそれぞれに固定されている組立梁。
21. ２１．請求の範囲第１７項の組立梁にして、前記中央縦部材は熱間圧延された鋼 材である組立梁。
22. ２２．互いに固定された実質的に平行な一対の腹部と三角形断面の頭部と前記腹 部の各々より延在して実質的に直角方向に曲げられた一対のフランジ部とを有す る縦方向に折られた部材を含む組立梁。
23. ２３．請求の範囲第２２項の組立梁にして、前記縦方向に折られた部材の前記腹 部の間に挿入された中央の縦部材を有する組立梁。
24. ２４．請求の範囲第２３項の組立梁にして、前記の中央縦部材はその一方の縁に 沿って縦方向に折り曲げられて実質的に直角のフランジを形成している組立梁。
25. ２５．請求の範囲第２４項の組立梁にして、前記中央縦部材の前記フランジは前 記縦方向に折られた部材の前記頭部に当接している組立梁。
26. ２６．請求の範囲第２５項の組立梁にして、前記中央縦部材の前記フランジは前 記縦方向に折られた部材の前記頭部に固定されている組立梁。
27. ２７．請求の範囲第２３項の組立梁にして、前記中央縦部材は熱間圧延された鋼 材である組立梁。
28. ２８．基部と該基部の両端より延在する一対の折り曲げ部とからなる実質的に三 角形断面の第一の縦方向に折られた頭部部材にして前記の折り曲げ部の各々より 延在する一対の腹部フランジを有する第一の縦方向に折られた頭部部材と、 前記第一の縦方向に折られた頭部部材と実質的に等しい第二の縦方向に折られた 頭部部材と、 前記第一及び第二の縦方向に折られた頭部部材の各々の前記腹部フランジの間に 挿入された縦方向の腹部部材と、前記第一及び第二の縦方向に折られた頭部部材 を前記腹部フランジにて前記腹部部材に固定する固定手段とを含む組立梁。
29. ２９．請求の範囲第２８項の組立梁にして、前記腹部部材は前記第一及び第二の 頭部部材の前記基部の各々に当接する一対のフランジ部を有する組立梁。
30. ３０．請求の範囲第２９項の組立梁にして、前記フランジ部は前記基部の各々に 固定されている組立梁。
31. ３１．各々が中央部と第一及び第二の外方へ折れ曲った中間部と各中間部と連続 した第一及び第二のフランジ部とを有し前記中央部がそれぞれの中央の位置にて 互いに固定されている一対の腹部部材と、 前記腹部部材の前記第一のフランジ部に固定された第一の頭部部材であって該頭 部部材と前記腹部部材の前記中間部により閉じられた第一の管構造を形成する第 一の頭部部材と、 前記腹部部材の前記フランジ部に固定された第二の頭部部材であって該第二の頭 部部材と前記腹部部材の前記中間部により閉じられた第二の管部を形成する第二 の頭部部材と を有する組立梁。
32. ３２．請求の範囲第３１項の組立梁にして、前記一対の腹部部材は実質的に同一 の形状である組立梁。
33. ３３．請求の範囲第３１項の組立梁にして、前記腹部部材と前記頭部部材とはス ポット溶接により固定されている組立梁。
34. ３４．請求の範囲第３３項の組立梁にして、前記腹部部材と前記頭部部材とは機 械的固定手段により固定されている組立梁。
35. ３５．請求の範囲第３１項の組立梁にして、前記頭部部材の少なくとも一つは平 らな板である組立梁。
36. ３６．請求の範囲第３５項の組立梁にして、前記頭部部材の少なくとも一つは前 記腹部部材の各フランジ部を超えて横方向に延在している組立梁。
37. ３７．請求の範囲第３１項の組立梁にして、前記頭部部材の少なくとも一つは溝 型断面を有する組立梁。
38. ３８．請求の範囲第３１項の組立梁にして、前記頭部部材の少なくとも一つは縦 方向に窪みを有する組立梁。