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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-183782(P2021-183782A)
(43)【公開日】2021年12月2日
(54)【発明の名称】鉄骨梁の設計方法
(51)【国際特許分類】
E04C 3/08 20060101AFI20211105BHJP
E04B 1/24 20060101ALI20211105BHJP
【ＦＩ】
E04C3/08
E04B1/24 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2020-89631(P2020-89631)
(22)【出願日】2020年5月22日
(71)【出願人】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】仁田脇 雅史
(72)【発明者】
【氏名】石井 大吾
(72)【発明者】
【氏名】久保山 寛之
(72)【発明者】
【氏名】牛坂 伸也
(72)【発明者】
【氏名】小澤 祐周
(72)【発明者】
【氏名】松下 卓矢
(72)【発明者】
【氏名】豊田 真士
【テーマコード（参考）】
2E163
【Ｆターム（参考）】
2E163FA12
2E163FB02
2E163FB23
(57)【要約】
【課題】貫通孔が鉄骨梁端補強部材（第１補強部材）と干渉しないとともに、貫通孔のサイズが制限されない鉄骨梁の設計方法を提供する。【解決手段】ウェブ４におけるスチフナ５１，５２（第１補強部材）の上側の等価幅厚比およびスチフナ５１，５２の下側の等価幅厚比それぞれが、必要となるウェブ４の幅厚比の条件を満たし、鉄骨梁１におけるスチフナ５１，５２が設けられる部分の設計用モーメントが、鉄骨梁１におけるスチフナ５１，５２が設けられない部分の局部座屈限界耐力よりも大きくなるようにスチフナ５１，５２の長さ寸法およびスチフナ５１，５２を設置する範囲を設定し、ウェブ４におけるスチフナ５１，５２が設けられない部分のせん断余裕度が１．２９以上となるように設計する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ウェブの長さ方向の端部近傍に、前記ウェブを厚さ方向に貫通する貫通孔が形成され、
前記ウェブの座屈を防止する第１補強部材と、
前記貫通孔による前記ウェブの耐力低下を防止する第２補強部材と、が設けられ、
前記第１補強部材は、前記ウェブの長さ方向に延び、前記ウェブの長さ方向の端部近傍かつ前記貫通孔よりも前記ウェブの長さ方向の端部側における前記ウェブの高さ方向の中間部に接合され、
前記第２補強部材は、リング状に形成され、前記貫通孔の縁部に沿って接合された鉄骨梁の設計方法において、
前記ウェブにおける前記第１補強部材の上側の等価幅厚比および前記第１補強部材の下側の等価幅厚比それぞれが、必要となる前記ウェブの幅厚比の条件を満たし、
前記鉄骨梁における前記第１補強部材が設けられる部分の設計用モーメントが、前記鉄骨梁における前記第１補強部材が設けられない部分の局部座屈限界耐力よりも大きくなるように前記第１補強部材の長さ寸法および前記第１補強部材を設置する範囲を設定し、
前記ウェブにおける前記第１補強部材が設けられない部分のせん断余裕度が１．２９以上となるように設計し、
前記貫通孔の芯から前記ウェブの長さ方向の端部側に向かう前記第２補強部材の内径寸法の１．５倍の長さ範囲において、前記第１補強部材の設置を部分的に省略可能に構成されていることを特徴とする鉄骨梁の設計方法。
前記ウェブの座屈を防止する第１補強部材と、
前記貫通孔による前記ウェブの耐力低下を防止する第２補強部材と、が設けられ、
前記第１補強部材は、前記ウェブの長さ方向に延び、前記ウェブの長さ方向の端部近傍かつ前記貫通孔よりも前記ウェブの長さ方向の端部側における前記ウェブの高さ方向の中間部に接合され、
前記第２補強部材は、リング状に形成され、前記貫通孔の縁部に沿って接合された鉄骨梁の設計方法において、
前記ウェブにおける前記第１補強部材の上側の等価幅厚比および前記第１補強部材の下側の等価幅厚比それぞれが、必要となる前記ウェブの幅厚比の条件を満たし、
前記鉄骨梁における前記第１補強部材が設けられる部分の設計用モーメントが、前記鉄骨梁における前記第１補強部材が設けられない部分の局部座屈限界耐力よりも大きくなるように前記第１補強部材の長さ寸法および前記第１補強部材を設置する範囲を設定し、
前記ウェブにおける前記第１補強部材が設けられない部分のせん断余裕度が１．２９以上となるように設計し、
前記貫通孔の芯から前記ウェブの長さ方向の端部側に向かう前記第２補強部材の内径寸法の１．５倍の長さ範囲において、前記第１補強部材の設置を部分的に省略可能に構成されていることを特徴とする鉄骨梁の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄骨梁の設計方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄骨造建物における鉄骨梁の鋼材量削減を目的として、鉄骨梁端ウェブ補強工法が各種提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。この工法では、設計上の発生応力が低いスパン中央部に合せて梁断面サイズを決定し、鉄骨梁端部のヒンジ形成位置近傍のウェブにはスチフナ等の補強部材を溶接して補強する。このように、必要箇所のみ補強することで鉄骨梁全体の必要塑性変形能力を確保しながら、架構全体の鋼材量を削減することができる。基本的には、鉄骨梁のウェブの座屈に対してスチフナなどの補強部材を設けて補強する工法は一般的であり、鋼構造設計規準（ＡＩＪ）の付録にも設計法が示されている。
【0003】
一方、鉄骨梁には設備配管等の配置のため、貫通孔を設けることが多い。この場合、貫通孔設置による鉄骨梁の耐力低下を防止するため、貫通孔まわりに補強部材を設けて補強する工法（鉄骨梁貫通孔補強工法）がある。こちらも一般的な工法であり、在来工法では、例えば、補強板およびスリーブ管による補強部材を設けている。また、貫通孔まわりを補強するリング状の補強部材も各種販売されている。これらの鉄骨梁端のウェブを補強する補強部材（鉄骨梁端補強部材とする）を設ける鉄骨梁端ウェブ補強工法と、貫通孔回りを補強する補強部材（貫通孔補強部材とする）を設ける鉄骨梁貫通孔補強工法とは、それぞれ独立して設計される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６１０５８７８号公報
【特許文献2】特開２０１４−４３７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、鉄骨梁端補強部材を設置する領域にウェブを貫通する貫通孔を設ける場合、貫通孔補強部材が鉄骨梁端補強部材と干渉し、貫通孔補強部材および鉄骨梁端補強部材それぞれの加工や溶接が難しくなることがある。また、貫通孔補強部材が鉄骨梁端補強部材と干渉しないようにするには、貫通孔のサイズが制限されてしまい、設計自由度が低くなる。
【0006】
そこで本発明は、貫通孔が鉄骨梁端補強部材（第１補強部材）と干渉しないとともに、貫通孔のサイズが制限されない鉄骨梁の設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明に係る鉄骨梁の設計方法は、ウェブの長さ方向の端部近傍に、前記ウェブを厚さ方向に貫通する貫通孔が形成され、前記ウェブの座屈を防止する第１補強部材と、前記貫通孔による前記ウェブの耐力低下を防止する第２補強部材と、が設けられ、前記第１補強部材は、前記ウェブの長さ方向に延び、前記ウェブの長さ方向の端部近傍かつ前記貫通孔よりも前記ウェブの長さ方向の端部側における前記ウェブの高さ方向の中間部に接合され、前記第２補強部材は、リング状に形成され、前記貫通孔の縁部に沿って接合された鉄骨梁の設計方法において、前記ウェブにおける前記第１補強部材の上側の等価幅厚比および前記第１補強部材の下側の等価幅厚比それぞれが、必要となる前記ウェブの幅厚比の条件を満たし、前記鉄骨梁における前記第１補強部材が設けられる部分の設計用モーメントが、前記鉄骨梁における前記第１補強部材が設けられない部分の局部座屈限界耐力よりも大きくなるように前記第１補強部材の長さ寸法および前記第１補強部材を設置する範囲を設定し、前記ウェブにおける前記第１補強部材が設けられない部分のせん断余裕度が１．２９以上となるように設計し、前記貫通孔の芯から前記ウェブの長さ方向の端部側に向かう前記第２補強部材の内径寸法の１．５倍の長さ範囲において、前記第１補強部材の設置を部分的に省略可能に構成されていることを特徴とする。
【0008】
本発明では、貫通孔の芯からウェブの長さ方向の端部側に向かう第２補強部材の内径寸法の１．５倍の長さ範囲において、第１補強部材の設置を部分的に省略可能に構成されている。これにより、設計された第１補強部材の設置位置に貫通孔が干渉する場合には、第１補強部材を部分的に省略することで、貫通孔を第１補強部材と干渉しないように設置することができる。また、貫通孔のサイズが制限されず、設計の自由度を高めることができる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、貫通孔が第１補強部材と干渉しないとともに、貫通孔のサイズが制限されず、設計の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図2】鉄骨梁の側面図である。
【図3】（ａ）は鋼構造設計基準に示された圧縮応力度分布係数を示す図、（ｂ）は、本実施形態の圧縮応力度分布係数を示す図である。
【図4】設計用モーメント分布を示す図である。
【図5】せん断余裕度、塑性変形倍率および補剛長さの関係を示すグラフである。
【図6】スチフナの省略範囲を示す図である。
【図7】終局状態の鉄骨梁を示す図である。
【図8】無次元化した荷重変形関係を示すグラフである。
【図9】最大耐力の９０％時、最大耐力時それぞれの塑性変形倍率および累積塑性変形倍率を示す表である。
【図10】試験体の一覧を示す表である。
【図11】（ａ）は試験体Ｎｏ．Ｃ−１の側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はスチフナ設置部分の断面図である。
【図12】（ａ）は試験体Ｎｏ．Ｃ−３の側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はスチフナ設置部分の断面図である。
【図13】（ａ）は試験体Ｎｏ．Ｄ−１の側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はスチフナ設置部分の断面図である。
【図14】（ａ）は試験体Ｎｏ．Ｄ−２の側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はスチフナ設置部分の断面図である。
【図15】載荷振幅を示すグラフである。
【図16】試験体Ｎｏ．Ｃ−１およびＣ−３の加力装置を示す図である。
【図17】試験体Ｎｏ．Ｄ−１およびＤ−２の加力装置を示す図である。
【図18】変位測定位置を示す図である。
【図19】塑性変形能力の評価手法を示すグラフである。
【図20】（ａ）は試験体ごとの最大耐力時の塑性変形倍率の実験結果、（ｂ）は試験体ごとの最大耐力の９０％時の塑性変形倍率の実験結果、（ｃ）は試験体ごとの累積塑性変形倍率の実験結果である。
【図21】実験結果の一覧である。
【図22】試験体Ｎｏ．Ｃ−１の各サイクルの変形性状を示す写真である。
【図23】試験体Ｎｏ．Ｃ−１の無次元化した荷重と部材角との関係を示すグラフである。
【図24】試験体Ｎｏ．Ｃ−１の骨格曲線を示す図である。
【図25】試験体Ｎｏ．Ｃ−１の実験結果を示す表である。
【図26】試験体Ｎｏ．Ｃ−３の各サイクルの変形性状を示す写真である。
【図27】試験体Ｎｏ．Ｃ−３の無次元化した荷重と部材角との関係を示すグラフである。
【図28】試験体Ｎｏ．Ｃ−３の骨格曲線を示す図である。
【図29】試験体Ｎｏ．Ｃ−３の実験結果を示す表である。
【図30】試験体Ｎｏ．Ｄ−１の各サイクルの変形性状を示す写真である。
【図31】試験体Ｎｏ．Ｄ−１の無次元化した荷重と部材角との関係を示すグラフである。
【図32】試験体Ｎｏ．Ｄ−１の骨格曲線を示す図である。
【図33】試験体Ｎｏ．Ｄ−１の実験結果を示す表である。
【図34】試験体Ｎｏ．Ｄ−２の各サイクルの変形性状を示す写真である。
【図35】試験体Ｎｏ．Ｄ−２の無次元化した荷重と部材角との関係を示すグラフである。
【図36】試験体Ｎｏ．Ｄ−２の骨格曲線を示す図である。
【図37】試験体Ｎｏ．Ｄ−２の実験結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態による鉄骨梁の設計方法について、図１−図９に基づいて説明する。図１および図２に示すように、本実施形態による鉄骨梁１は、Ｈ型鋼で、上フランジ２、下フランジ３およびウェブ４を有している。図１では、鉄骨梁１の長さ方向の一方の端部近傍１１（鉄骨梁１における長さ方向の一方の端部１ａから中央に向かった所定の範囲）を示している。鉄骨梁１の端部１ａは、柱１２に接合されている。鉄骨梁１の端部１ａ近傍には、ハンチ１３が形成されている。
【0012】
ウェブ４の長さ方向の端部近傍４１（ウェブ４における鉄骨梁１の長さ方向の端部近傍１１に対応する部分、長さ方向の一方の端部４ａから中央に向かった所定の範囲）には、ウェブ４の座屈を防止するためのスチフナ５１，５２（第１補強部材）が設けられている。本実施形態では、ウェブ４の片側（厚さ方向の一方側）に上下方向に間隔をあけて２つずつスチフナ５１，５２が設けられている。上側のスチフナ５１（以下、上側スチフナ５１とする）は、上フランジ２の下側に間隔をあけて設けられ、下側のスチフナ５２（以下、下側スチフナ５２とする）は下フランジ３の上側に間隔をあけて設けられている。スチフナ５１，５２は、上フランジ２および下フランジ３と平行に設けられている。上側スチフナ５１と下側スチフナ５２とは、略同じ形状に形成されている。上側スチフナ５１および下側スチフナ５２は、ウェブ４の長さ方向の両側の端部近傍４１にそれぞれ設けられている。
【0013】
ウェブ４の長さ方向の端部近傍４１には、例えば、設備配管を通すための貫通孔４３が形成されている。貫通孔４３は、ウェブ４を厚さ方向に貫通し、ウェブ４の長さ方向の端部４ａよりも中央に向かった位置で、スチフナ５１，５２の長さ方向の他方側に設けられている。貫通孔４３は、ウェブ４の長さ方向の端部近傍４１におけるスチフナ５１，５２が設けられていない区間に設けられている。ウェブ４の片側（厚さ方向の一方側）には、貫通孔４３の縁部に沿ってリング状の貫通孔補強部材６（第２補強部材）が設けられている。
【0014】
本実施形態による鉄骨梁の設計方法では、ウェブの等価幅厚比、スチフナの長さ寸法（補剛長さｌｅ、図１および図２参照）および設置位置、スチフナの必要剛性、ウェブのせん断余裕度、貫通孔の位置について検討する。
【0015】
（ウェブの等価幅厚比の検討）ウェブの等価幅厚比の検討では、図２に示すウェブ４における上側スチフナ５１の上側の領域４５（外側サブパネル４５とする）、ウェブ４における下側スチフナ５２の下側の領域４６（外側サブパネル４６とする）、およびウェブ４における上側スチフナ５１と下側スチフナ５２との間の領域４７（内側サブパネル４７とする）それぞれの等価幅厚比を検討する。本実施形態では、外側サブパネル４５のせいｄ、外側サブパネル４６のせいｄ、内側サブパネル４７のせいｄの比率は、１：２：１としている。
等価幅厚比は、等価幅厚比の算定方法（星川努、原田幸博：ウェブを軸方向スチフナで補強したＨ形鋼梁の塑性変形能力、鋼構造論文集、第２０巻、第８０号、ｐ.１９−３２、２０１３．１２）を準用し、下式（１）−（４）を用いて算定する。算定した等価幅厚比が鉄骨梁として必要な幅厚比制限を満足するように設計する。図３（ａ）に（鋼構造設計基準に示された圧縮応力度分布係数を示し、図３（ｂ）に本実施形態の圧縮応力度分布係数を示す。
【0016】
【数1】
【0017】
算定された外側サブパネル４５の等価幅厚比、外側サブパネル４６の等価幅厚比、および内側サブパネル４７の等価幅厚比のうちの値の大きい等価幅厚比を採用してウェブ４の等価幅厚比の検討を行う。なお、スチフナがウェブの片側に対して１つのみ設けられている場合は、ウェブにおけるスチフナの上側の領域、およびウェブにおけるスチフナの下側の領域のそれぞれの等価幅厚比を検討し、大きい等価幅厚比を採用して幅厚比制限の照査を行う。また、スチフナがウェブの片側に対して３つ以上設けられている場合は、ウェブにおける一番上のスチフナの上側の領域、およびウェブにおける一番下のスチフナの下側の領域、ウェブにおける上下に並んだスチフナの間の領域のそれぞれの等価幅厚比を検討し、大きい等価幅厚比を採用して幅厚比制限の照査を行う。
【0018】
（スチフナの長さ寸法および設置位置の検討）スチフナ５１，５２を設ける長さ寸法（補剛長さｌｅ、図１参照）および設置位置は、鉄骨梁の設計用モーメント分布に応じて設定する。図４に示すように、鉄骨梁１におけるスチフナ５１，５２が設けられている部分の端部７１（補剛端部）の設計用モーメントＭ´Ｄに対して、鉄骨梁１におけるスチフナ５１，５２が設けられていない部分の梁断面の局部座屈限界耐力Ｍｃが上回ることを確認する。ここで、局部座屈限界耐力は、「日本建築学会：鋼構造限界状態設計指針」に基づき算定する。薄肉化したウェブ４について着目すると、局部座屈限界耐力は、下式（５）−（７）を用いて算定する。
【0019】
【数2】
【0020】
（スチフナの必要剛性の検討）スチフナの必要剛性は、「日本建築学会：鋼構造設計規準」に基づき検討する。スチフナの断面２次半径ｉ（ウェブ面を主軸として算定）が、下式（８）−（１２）を用いて算定した値以上であることを確認する。
【0021】
【数3】
【0022】
（ウェブのせん断余裕度の検討）ウェブにおけるスチフナが設けられていない区間（以下、無補剛区間とする）におけるせん断座屈による崩壊についてせん断余裕度に着目して検討を行う。ここで、せん断余裕度とは、ウェブのせん断耐力Ｑｗと鉄骨梁の端部が全塑性モーメントに達するときの鉄骨梁に作用するせん断力Ｑｐの比であるＱｗ／Ｑｐとして表現できる。鉄骨梁の耐力上昇の影響を考慮し、ウェブの無補剛区間においてせん断余裕度が１．２９以上を確保できるように設計する。ウェブのせん断耐力Ｑｗは、下式（１３）を用いて算定する。図５に、せん断余裕度、塑性変形倍率および補剛長さの関係を示すグラフを示す。
【0023】
【数4】
【0024】
（スチフナと貫通孔の位置の検討）上記のように設計されたスチフナは、貫通孔（貫通孔補強部材）と干渉しない場合には、上記のスチフナの補剛長さおよび設置位置を採用する。スチフナと貫通孔とが干渉する場合は、貫通孔の芯からウェブの長さ方向の一方側に向かう貫通孔補強部材の内径φの１．５倍の（１．５φ）長さ範囲でスチフナを省略することが可能である。図６に、スチフナ５１，５２の省略可能範囲５３、スチフナ５１，５２の省略された部分５１１，５２１を示す。
【0025】
図７の終局状態の鉄骨梁を示す図、図８の無次元化した荷重変形関係を示すグラフ、図９のＦＥＭ解析結果から最大耐力の９０％時の塑性変形倍率μ９０％が４以上（ＦＡランク相当）を確保できており、十分な塑性変形能力を有すると考えられる。ηは、累積塑性変形倍率を示している。
【0026】
次に、上記の本実施形態による鉄骨梁の設計方法の作用・効果について説明する。上記の本実施形態による鉄骨梁の設計方法では、スチフナ５１，５２と貫通孔４３とが干渉する場合は、貫通孔４３の芯からウェブ４の長さ方向の一方側に向かう貫通孔補強部材６の内径φの１．５倍の（１．５φ）長さ範囲でスチフナ５１，５２を省略することが可能である。これにより、貫通孔４３をスチフナ５１，５２と干渉しないように設けることができるとともに、貫通孔４３のサイズの制限が限定されず設計の自由度を高めることができる。
【0027】
本実施形態による鉄骨梁の設計方法の効果を確認する実験を行った。実験では、図１０に示す試験体Ｎｏ．Ｃ−１、試験体Ｎｏ．Ｃ−３、試験体Ｎｏ．Ｄ−１、試験体Ｎｏ．Ｄ−２の計４体の試験体を用いた。図１１−１４に示すように、４つの試験体は、それぞれ同じＨ形鋼を使用しており、ウェブ４の片側に上下２つのスチフナ５１，５２が接合され、それぞれ貫通孔４３が形成されている。試験体Ｎｏ．Ｃ−１および試験体Ｎｏ．Ｃ−３には、鉄骨梁の長さ方向に間隔をあけて３つの貫通孔４３が形成され。試験体Ｎｏ．Ｄ−１および試験体Ｎｏ．Ｄ−２には、鉄骨梁の長さ方向に間隔をあけて２つの貫通孔４３が形成されている。４つの試験体は、それぞれ貫通孔４３の縁部に貫通孔補強部材６が設けられている。
【0028】
図１１に示す試験体Ｎｏ．Ｃ−１と図１２に示す試験体Ｎｏ．Ｃ−３とは、梁長さ、貫通孔４３の設置位置が互いに同じで、貫通孔補強部材６が異なっている。試験体Ｎｏ．Ｃ−１では、貫通孔補強部材６として日本ファブテック株式会社のＥＧリング（登録商標）を採用し、試験体Ｎｏ．Ｃ−２では、貫通孔補強部材６としてセンクシア株式会社のハイリング（登録商標）を採用している。試験体Ｎｏ．Ｃ−１および試験体Ｎｏ．Ｃ−３は、いずれも梁長さが２１１２ｍｍで、貫通孔補強部材６の内径が１９２ｍｍである。
【0029】
図１３に示す試験体Ｎｏ．Ｄ−１と図１４に示す試験体Ｎｏ．Ｄ−２とは、梁長さ、貫通孔補強部材６が互いに同じで、２つの貫通孔４３の設置間隔が異なっている。試験体Ｎｏ．Ｄ−１および試験体Ｎｏ．Ｄ−２は、いずれも貫通孔補強部材６として日本ファブテック株式会社のＥＧリング（登録商標）を採用している。試験体Ｎｏ．Ｄ−１よりも試験体Ｎｏ．Ｄ−２の方が２つの貫通孔４３の貫通孔の設置間隔が広く設定されている。貫通孔４３の貫通孔の設置間隔は、試験体Ｎｏ．Ｄ１では７２０ｍｍ、試験体Ｎｏ．Ｄ−２では８６４ｍｍである。試験体Ｎｏ．Ｄ−１および試験体Ｎｏ．Ｄ−２は、いずれも梁長さが３３１２ｍｍで、貫通孔補強部材６の内径が２８８ｍｍである。
【0030】
試験体への載荷は、図１５に示すような漸増変位振幅繰り返し載荷とする。漸増変位振幅繰り返し載荷では既往の文献（建築研究所、日本鉄鋼連盟：鋼構造建築物の構造性能評価試験法に関する研究委員会報告書、２００２．０４）に示される載荷履歴を用い、θpを基準として増分変位を２θp、各振幅を２回繰り返すものとした。実験の制御では、θpの値を試験体パラメータごとに算定し実験に用いた。図１６に試験体Ｎｏ．Ｃ−１および試験体Ｎｏ．Ｃ−３の加力装置図８１を示し、図１７に試験体Ｎｏ．Ｄ−１および試験体Ｎｏ．Ｄ−２の加力装置図８２を示す。加力は、２０００ｋＮ串型ジャッキを用いて静的載荷を行う。荷重の計測は、ジャッキに取り付けたロードセルを用いる。４つの試験体それぞれの変形は、図１８に示す試験体における位置の変位を変位計により計測する。試験体軸心の加力点における水平変位（ｄ１、ｄ２）、エンドプレートの水平変位（ｄ３〜ｄ６）および鉛直変位（ｄ７〜ｄ１０）を計測する。
図１９には、塑性変形能力の評価手法を示す。
【0031】
図２０および図２１に実験結果における最大耐力、最大耐力時の塑性変形倍率、最大耐力の９０％時の塑性変形倍率および累積塑性変形倍率をに示す。実験を行ったすべての試験体においてμ９０％は、ＦＡランク相当の鉄骨梁に求められる塑性変形倍率４以上を確保していることが確認できる。今回の実験結果から本実施形態による鉄骨梁の施工方法を用いることによる塑性変形能力の向上に対する有効性を示すことができた。
【0032】
試験体ごとの実験結果について説明する。（試験体Ｎｏ．Ｃ−１）
図２２−図２５に示すように、試験体Ｎｏ．Ｃ−１は、４θｐまでは安定した履歴性状を示す。＋６θｐの１サイクル目で鉄骨梁端部のフランジおよび、ウェブにおけるスチフナが設けられている区間（以下、スチフナ補剛区間）の局部座屈が顕著に確認され、耐力は低下した。終局時の変形性状は、ハンチ拡幅開始部におけるフランジの局部座屈およびウェブのスチフナ補剛区間のせん断型の局部座屈が確認された。
【0033】
（試験体Ｎｏ．Ｃ−３）図２６−図２９に示すように、試験体Ｎｏ．Ｃ−３は、−４θｐの１サイクル目にスチフナ間でウェブの局部座屈が発生した。＋４θｐの２サイクル目にスチフナ間のウェブの局部座屈の影響を受けて耐力低下が確認された。＋６θｐの１サイクル目の載荷途中に局部座屈が進展し、耐力上昇が期待できないため+６θｐの１サイクル目の途中で載荷を終了した。
【0034】
（試験体Ｎｏ．Ｄ−１）図３０−図３３に示すように、試験体Ｎｏ．Ｄ−１は、＋４θｐの２サイクル目で鉄骨梁端部のフランジの局部座屈に伴う耐力低下が発生した。このとき、全体座屈モードの影響による鉄骨梁のねじれも確認された。＋６θｐの１サイクル目の２θｐを超えたところで全体座屈モードが顕著に表れ、貫通孔補強付近のフランジの変形が急速に進展したため＋６θｐの１サイクル目の途中で載荷を終了した。
【0035】
（試験体Ｎｏ．Ｄ−２）図３４−図３７に示すように、試験体Ｎｏ．Ｄ−２は、４θｐの１サイクル目で鉄骨梁端側の貫通孔補強部材付近のフランジに局部座屈が発生した。４θｐの２サイクル目で鉄骨梁端側の貫通孔補強部材付近のフランジの局部座屈に伴う耐力低下が発生した。＋６θｐの１サイクル目の載荷途中に鉄骨梁端側の貫通孔補強部材付近のフランジとスチフナ補剛区間のウェブの局部座屈が急速に進展し、耐力上昇も期待できないため＋６θｐの１サイクル目の途中で載荷を終了した。
【0036】
以上、本発明による鉄骨梁の設計方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、ウェブ４の片側のみにスチフナ５１，５２が設けられているが、ウェブ４の両側にスチフナ５１，５２が設けられていてもよい。また、スチフナ５１，５２が設けられる位置や向き、スチフナ５１，５２の数は適宜設定されてよい。
上記の実施形態では、ウェブ４の片側のみに貫通孔補強部材６が設けられているが、ウェブ４の両側に貫通孔補強部材６が設けられていてもよい。
【0037】
上記の実施形態では、ウェブ４の座屈を防止するための第１補強部材としてスチフナ５１，５２が設けられているが、スチフナ５１，５２以外の部材が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【0038】
１ 鉄骨梁１ａ 端部
４ ウェブ
５ 貫通孔補強部材（第２補強部材）
４ａ 端部
４１ 端部近傍
４３ 貫通孔
５１，５２ スチフナ（第１補強部材）