特開 2022-156365 角形鋼管柱補強構造

(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】P2022156365

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】角形鋼管柱補強構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/24 20060101AFI20221006BHJP

   E04G 23/02 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

E04B1/24 F

E04B1/24 C

E04G23/02 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021060008

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000006839

【氏名又は名称】日鉄建材株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】木下 尭之

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 由悟

【テーマコード（参考）】

2E176

【Ｆターム（参考）】

2E176AA07

2E176BB29

(57)【要約】

【課題】シンプルな構造であり、且つ重量を抑制した構造にて、角形鋼管柱の性能を向上できる角形鋼管柱補強構造を提供する。
【解決手段】角形鋼管柱補強構造１００では、補強する角形鋼管柱１に応じた適切な補強材サイズの選定によって、角形鋼管柱１の局部座屈は許容するが当該座屈変形を適度に拘束することで、局部座屈後の耐力低下を緩やかにし、変形性能を向上させることができる。また、角形鋼管柱１の局部座屈が発生しうる端部に補強を限定することで、工数の大幅な増加を避けることができる。また、補強材２０を角形鋼管柱１の長手方向の端面から一定の間隔をあけて取り付けることで、周辺部材の設計への影響を伴うような、角形鋼管柱１の過度な耐力上昇を防ぐことができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

角形鋼管柱と、
前記角形鋼管柱の側壁部の外面及び内面の少なくとも一方に対して、前記角形鋼管柱の長手方向の端面から離間する位置に設けられた板状の補強材と、を備え、
前記角形鋼管柱の径をＤとし、
前記角形鋼管柱の板厚をｔとし、
前記端面から前記補強材の端部までの補強長さをｈ_ｒとし、
前記補強材の板厚をｔ_ｒとした場合、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．６）の関係、及び式（１）の関係が成り立つ、角形鋼管柱補強構造。

【数1】

【請求項2】

（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．８）の関係が成り立つ、請求項１に記載の角形鋼管柱補強構造。

【請求項3】

（ｔ_ｒ／ｔ ≧ ０．２６）の関係が成り立つ、請求項１又は２に記載の角形鋼管柱補強構造。

【請求項4】

式（２）の関係が成り立つ、請求項１～３の何れか一項に記載の角形鋼管柱補強構造。

【数2】

【請求項5】

角形鋼管柱と、
前記角形鋼管柱の側壁部の外面及び内面の少なくとも一方に対して、前記角形鋼管柱の長手方向の端面から離間する位置に設けられた板状の補強材と、を備え、
前記角形鋼管柱の径をＤとし、
前記端面から前記補強材の端部までの補強長さをｈ_ｒとした場合、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．６）の関係、及び（重量増加率＝（補強材重量）／（角形鋼管柱重量）≦０．０８）の関係が成り立つ、角形鋼管柱補強構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、角形鋼管柱補強構造に関する。

【背景技術】

【0002】

建築物の耐震性能は構成部材の耐力と変形性能で評価される。角形鋼管柱では幅厚比（外径/板厚）が大きい場合、外力を受けて該柱端部に局部座屈が発生すると、早期に耐力を喪失してしまい、変形性能に乏しいことが問題となる。これに対し建築設計では角形鋼管柱の幅厚比に応じて設計外力を割り増すことで安全性の検証を行っている。一方で、角形鋼管柱の耐震性能を向上させるため、該柱の耐力あるいは変形性能を向上させる工法が提案されており、耐力向上を目的とした事例が多くを占めている。

【0003】

ここで、角形鋼管柱の耐力または変形性能を向上させるため、当該柱端部に補強材を配置するような補強構造が採用される場合がある。例えば、角形鋼管柱の耐力向上を意図した補強工法として、リブプレート補強の工法や、カバープレート補強の工法などが採用される場合がある。例えば後者の工法は、『(一財)日本建築センター；２０１８年版冷間成形角形鋼管設計・施工マニュアル補遺「ＳＴＫＲ柱補強設計・施工マニュアル」」に既存建築物の耐震改修手段として設計法がまとめられている。

【0004】

また、角形鋼管柱の変形性能向上を意図した補強工法として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１には、角形鋼管柱端部の外面あるいは内面の少なくとも一方側から間隙を介して補強材を配置し、角形鋼管柱が局部座屈変形した際に補強材が当接して局部座屈変形を規制可能な角形鋼管柱の変形性能を向上させようとする構造が記載されている。あるいは、損傷した角形鋼管柱の耐力回復を意図した補修工法として、『(一財)日本建築防災協会；震災建築物等の被災度区分判定基準および復旧技術指針(２０１５)』などには、地震によって損傷した角形鋼管柱の局部座屈変形が発生した箇所に外側からカバープレートを当てて溶接することで耐力を元の鋼管と同等まで回復させる工法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２－１３６９２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、幅厚比の大きな角形鋼管柱は外力を受けた際、早期に耐力を喪失するため、変形性能に乏しいという問題がある。また、従来の角形鋼管柱の補強工法は、主として耐力を向上させることを目的としたものが多く、過度な耐力の向上は周辺部材の設計への影響が懸念される場合がある。補強にあたって、補強材と壁材との取り合いが問題となる場合がある。複雑な構成の工法は、工数の大幅な増加が問題となる場合がある。

【0007】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、シンプルな構造であり、且つ重量を抑制した構造にて、角形鋼管柱の性能を向上できる角形鋼管柱補強構造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】

【0008】

本発明に係る角形鋼管柱補強構造は、角形鋼管柱と、角形鋼管柱の側壁部の外面及び内面の少なくとも一方に対して、角形鋼管柱の長手方向の端面から離間する位置に設けられた板状の補強材と、を備え、角形鋼管柱の径をＤとし、角形鋼管柱の板厚をｔとし、端面から補強材の端部までの補強長さをｈ_ｒとし、補強材の板厚ｔ_ｒとした場合、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．６）の関係、及び式（１）の関係が成り立つ。

【数1】

【0009】

この角形鋼管柱構造では、補強する角形鋼管柱に応じた適切な補強材サイズの選定によって、角形鋼管柱の局部座屈は許容するが当該座屈変形を適度に拘束することで、局部座屈後の耐力低下を緩やかにし、変形性能を向上させることができる。また、角形鋼管柱の局部座屈が発生しうる端部に補強を限定することで、工数の大幅な増加を避けることができる。また、補強材を角形鋼管柱の長手方向の端面から一定の間隔をあけて取り付けることで、周辺部材の設計への影響を伴うような、角形鋼管柱の過度な耐力上昇を防ぐことができる。補強材は板状の構成を有しているため、角形鋼管柱の表面からの補強材の突出量が小さいため、壁材との取り合いに対する影響を低減できる。また、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．６）の関係を満たすことで、補強長さを十分に確保することで、角形鋼管柱に求められる性能を確保することができる。また、式（１）の関係が成り立つため、重量の過度な増加を抑制できる。以上より、シンプルな構造であり、且つ重量を抑制した構造にて、角形鋼管柱の性能を向上できる。

【0010】

角形鋼管柱補強構造では、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．８）の関係が成り立ってよい。この場合、更に角形鋼管柱に求められる性能を確保することができる。

【0011】

角形鋼管柱補強構造では、（ｔ_ｒ／ｔ ≧ ０．２６）の関係が成り立ってよい。この場合、更に角形鋼管柱に求められる性能を確保することができる。

【0012】

角形鋼管柱補強構造では、式（２）の関係が成り立ってよい。この場合、重量の過度な増加を更に抑制することができる。

【数2】

【0013】

角形鋼管柱補強構造は、角形鋼管柱と、角形鋼管柱の側壁部の外面及び内面の少なくとも一方に対して、角形鋼管柱の長手方向の端面から離間する位置に設けられた板状の補強材と、を備え、角形鋼管柱の径をＤとし、端面から補強材の端部までの補強長さをｈ_ｒとした場合、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．６）の関係、及び（重量増加率＝（補強材重量）／（角形鋼管柱重量）≦０．０８）の関係が成り立つ。

【0014】

この角形鋼管柱では、補強する角形鋼管柱に応じた適切な補強材サイズの選定によって、角形鋼管柱の局部座屈は許容するが当該座屈変形を適度に拘束することで、局部座屈後の耐力低下を緩やかにし、変形性能を向上させることができる。また、角形鋼管柱の局部座屈が発生しうる端部に補強を限定することで、工数の大幅な増加を避けることができる。また、補強材を角形鋼管柱の長手方向の端面から一定の間隔をあけて取り付けることで、周辺部材の設計への影響を伴うような、角形鋼管柱の過度な耐力上昇を防ぐことができる。補強材は板状の構成を有しているため、角形鋼管柱の表面からの補強材の突出量が小さいため、壁材との取り合いに対する影響を低減できる。また、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．６）の関係を満たすことで、補強長さを十分に確保することで、角形鋼管柱に求められる性能を確保することができる。また、（重量増加率＝（補強材重量）／（角形鋼管柱重量）≦０．０８）の関係が成り立つため、重量の過度な増加を抑制できる。以上より、シンプルな構造であり、且つ重量を抑制した構造にて、角形鋼管柱の性能を向上できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、シンプルな構造であり、且つ重量を抑制した構造にて、角形鋼管柱の性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る角形鋼管柱補強構造１００が採用された柱梁接合構造５０を示す斜視図である。

【図2】角形鋼管柱１の全体を示す図である。

【図3】角形鋼管柱補強構造を示す図である。

【図4】試験体を示す図である。

【図5】試験諸元及び試験結果の一覧を示す表である。

【図6】試験結果を示すグラフである。

【図7】解析モデルの概要を示す図である。

【図8】解析結果を示すグラフである。

【図9】解析結果の変形態様を示す図である。

【図10】解析結果を示すグラフである。

【図11】角形鋼管柱補強構造の補強仕様の有効範囲を示す図である。

【図12】変形例に係る角形鋼管柱補強構造の補強材を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0018】

図１は、本発明の実施形態に係る角形鋼管柱補強構造１００が採用された柱梁接合構造５０を示す斜視図である。図２は、角形鋼管柱１の全体を示す図である。図１及び図２に示すように、柱梁接合構造５０は、角形鋼管柱１と、当該角形鋼管柱１に接合された梁２と、接合コア３と、を備える。なお、図１及び図２は、角形鋼管柱補強構造の適用先の一例を示しているに過ぎず、適用先は適宜変更可能である。

【0019】

角形鋼管柱１は、四角形断面を有する鋼管によって構成される。上側の角形鋼管柱１と、下側の角形鋼管柱１とは、接合コア３を介して互いに上下方向に接続される。角形鋼管柱１は、四方の側壁部１０を有する。角形鋼管柱１は、長手方向（上下方向）の下側の端面１ａと、上側の端面１ｂと、を有する。

【0020】

四方の梁２は、接合コア３を介して角形鋼管柱１と接合される。梁２は、断面Ｈ型の形状を有しており、上下のフランジ２ａ，２ｂと、フランジ２ａ，２ｂ同士を接続するウェブ部２ｃと、を備える。

【0021】

接合コア３は、四角形の断面を有する鋼管部３ａと、鋼管部３ａの上側の端面、及び下側の端面に形成されたダイヤフラム３ｂ，３ｃと、を備える。上側の角形鋼管柱１の下側の端面１ａは、接合コア３のダイヤフラム３ｂに接合される。下側の角形鋼管柱１の上側の端面１ｂは、接合コア３のダイヤフラム３ｃに接続される。また、梁２の上下のフランジ２ａ，２ｂも上下のダイヤフラム３ｂ，３ｃの位置にて接合される。

【0022】

角形鋼管柱補強構造１００は、上述の角形鋼管柱１と、複数の補強材２０と、を備える。補強材２０は、角形鋼管柱１の側壁部１０の外面及び内面の少なくとも一方に対して、角形鋼管柱１の端面１ａ，１ｂから離間する位置に設けられた四角形の板状の部材である。本実施形態では、補強材２０は、四角形に形成されており、側壁部１０の外面に固定されている。補強材２０は、角形鋼管柱１の下側の端面１ａ付近において、四方の側壁部１０の全てに対して設けられている。補強材２０は、角形鋼管柱１の上側の端面１ｂ付近において、四方の側壁部１０の全てに対して設けられている。従って、一本の角形鋼管柱１に対して、合計八つの補強材２０が設けられている。

【0023】

次に、図３を参照して、角形鋼管柱補強構造１００の寸法関係について説明する。なお、図３は、角形鋼管柱１の下側の構成を示してるが、上側も同趣旨の構成を有している。図３（ａ）に示すように、角形鋼管柱１の径をＤとする。角形鋼管柱１の板厚をｔとする。図３（ｂ）に示すように、角形鋼管柱１の下側の端面１ａから補強材２０の端面１ａから離間する側の端部２０ａまでの補強長さをｈ_ｒとする。角形鋼管柱１の下側の端面１ａから補強材２０の端面１ａに近い側の端部２０ｂまでの隙間をＳ_ｒとする。なお、端部２０ａ，２０ｂは、角形鋼管柱１の端面１ａと平行をなす。補強材２０の幅をｂ_ｒとする。補強材２０は、幅方向において、側壁部１０の中央位置に配置されている。補強材２０の幅方向の両端部２０ｃ，２０ｄは、側壁部１０の両端部１０ａ，１０ｂから幅方向の内側に離間した位置にて、両端部１０ａ，１０ｂと平行をなす。補強材２０の板厚をｔ_ｒとする。また、角形鋼管柱１の長さをＬとする。具体的には、「角形鋼管柱の径Ｄ×板厚t」については、冷間ロール成形角形鋼管で「□２００×６～□５５０×１９」の範囲としてよく、冷間プレス成形角形鋼管で「□３５０×１２～□１０００×３２」としてよい。また、補強材板厚の範囲は「０．２６≦ｔ_ｒ／ｔ≦１．０」としてよい。補強長さの範囲は「０．６≦ｈ_ｒ／Ｄ≦２．０」としてよい。補強材幅は「０＜ｂ_ｒ／Ｄ≦０．８」としてよい。隙間は「０≦Ｓ_ｒ／Ｄ≦０．２７」としてよい。

【0024】

次に、角形鋼管柱補強構造１００の各部位の好ましい寸法関係の設定について説明を行う。まず、図４～図６を参照して、角形鋼管柱補強構造１００の耐力についての試験について説明する。具体的に、角形鋼管柱補強構造１００の補強効果の確認のため、補強材２０の板厚ｔ_ｒ、補強長さｈ_ｒを変数とした実大３点曲げ試験（単調／繰返し載荷）を実施した。試験体として、図４（ａ）に示すものを準備した。図中の「Ａ」で示す部分の拡大図を図４（ｂ）に示す。角形鋼管柱１の四方に補強材２０を設けた試験体を二つ準備し、各角形鋼管柱１のうち、補強材２０が設けられた側の端部を支持部材３２で支持した。また、各角形鋼管柱１の反対側の端部をそれぞれ支持部材３１で支持した。中央の支持部材３２に荷重を与えて、測定を行い、局部座屈の性状を観察した。なお、補強材２０を設けない「無補強」に係る試験体も準備した。

【0025】

試験は、荷重を単調に与える「単調載荷」と、繰り返し与える「繰返し載荷」の条件にて行った。試験諸元及び試験結果の一覧を図５に示す。また、図６（ａ）に単調載荷における荷重変形関係の試験結果を示す。図６（ｂ）に繰返し載荷における荷重変形関係の試験結果を示す。補強した場合の最大耐力は無補強に対して同等であり、耐力が元の角形鋼管柱と同等となることを確認した。また、「補強２．３×３６０」が最も補強効果が高く、変形性能は無補強に対して単調載荷で１．３６倍、繰返し載荷で１．６０倍となった。今回実施したケースでは補強長さの長い３６０ｍｍの２体の試験体では巻込型、補強長さの短い２４０ｍｍの試験体では非巻込型となり、巻込型とした方が変形性能向上に有効であることを確認した。なお、巻込型とは、角形鋼管柱の局部座屈変形を補強材が拘束しながら変形が進行するような変形態様のことである（例えば、図９（ａ）参照）。非巻込型とは、ダイアフラムと接合される角形鋼管柱の端面から補強材の端部までの補強長さｈ_ｒを超えた無補強部を起点に局部座屈が発生し、変形が進行するような変形態様のことである（例えば、図９（ｂ）参照）。なお、後述の隙間型とは、ダイアフラムと接合される角形鋼管柱の端面から当該端面に近い側の補強材の端部までの隙間Ｓｒ内を起点として局部座屈が発生し、変形が進行するような変形態様のことである（例えば、図９（ｃ）参照）。

【0026】

次に、図７～図１０を参照して、解析試験について説明する。ここでは、角形鋼管柱１の要求性能に対する工法の効果を確認するため、実大試験結果を精緻に再現できるモデルを構築（図７、及び図８（ｂ）（ｃ））の上、補強材２０の板厚と補強長さに関するパラメトリックスタディをＦＥＭ解析にて実施した。図７は、解析モデルの概要を示す図である。図８（ｂ）（ｃ）は、「補強２．３×３６０」の条件にて実大試験と解析結果との比較を行った結果を示すグラフである。図８（ｂ）は単調載荷の結果を示し、図８（ｃ）は繰返し載荷の結果を示す。

【0027】

解析条件の設定内容について説明する。角形鋼管柱の条件として、「幅厚比Ｄ／ｔ＝３３．３」、「使用鋼管：ＢＣＲ２９５」、「せん断スパン比Ｌ／２Ｄ＝５」という条件を設定した。補強材として、矩形でＳＳ４００の鋼材のものを採用した。また、「無次元化板厚ｔ_ｒ／ｔ」のパラメータとして、０．１３、０．２６、０．３６、０．５０、０．６７（例えば、３００×９／ｔ_ｒ／ｔ＝０．５の場合、ｔ_ｒ＝４．５ｍｍ）を設定した。「無次元化補強長さｈ_ｒ／Ｄ」のパラメータとして０．４、０．６、０．８、１．０、１．２（例えば、 ３００×９／ｈ_ｒ／Ｄ＝０．６の場合、ｈ_ｒ＝２４０ｍｍ）を設定した。「幅ｂ_ｒ＝０．５Ｄ」、「隙間Ｓ_ｒ＝０．２Ｄ」は固定とした。また、材料データは実大試験の材料試験結果に基づき設定した。繰返し載荷履歴として、±１δｐを１ループ行ったのち、±２δｐ、±４δｐを各２ループ行った（図８（ａ）参照）。

【0028】

図９は、局部座屈性状（括弧内は補強材の板厚／補強長さの大別がなされている）の解析結果の変形態様を示す図である。図１０（ａ）は、無補強のモデルと補強のモデルとで荷重変形関係を比較した結果を示すグラフである。図１０（ｂ）は、補強板板厚・補強長さと変形性能（累積塑性変形倍率_Ｅη_Ａとの関係（Ｄ／ｔ＝３３．３）を示すグラフである。なお、図１０（ｂ）において、「＊１」に関し、「構造ランクＩ」は『鋼材倶楽部；角形鋼管設計研究会報告書1993』に記載されている柱の必要累積塑性変形倍率を示している。「＊２」に関し、各部材ランク境界となる幅厚比を持つ解析モデルを作成、FEM解析により導出した参考値を示す。

【0029】

図９に示すように、無次元化板厚、補強長さの組み合わせに応じて次の三種類の局部座屈性状が観察された。また、補強長さが短い場合は図９（ｂ）に示す非巻込型の性状となった。また、図１０（ｂ）より、補強長さがある程度長い場合は図９（ａ）に示す巻込型、または図９（ｃ）に示す隙間型の性状となった。補強材の板厚が同じであれば、補強効果（累積塑性変形倍率_Ｅη_Ａ）は、「（ａ）巻込型or（ｃ）隙間型＞（ｂ）非巻込型」という関係が成り立つ。（ｂ）非巻込型から（ａ）巻込型or（ｃ）隙間型に初めて移行する補強長さ以上に補強長さを長くしても、補強効果はほぼ頭打ちとなることが確認された。

【0030】

上述の様な試験や解析から、図１１（ａ）に示すように、「無次元化補強長さｈ_ｒ／Ｄ」と「無次元化板厚ｔ_ｒ／ｔ」との関係を示すマップが得られた。図１１（ｂ）では、「幅厚比Ｄ／ｔ＝３３．３」「せん断スパン比Ｌ／２Ｄ＝５」「補強材幅ｂ_ｒ／Ｄ＝０．５」「隙間Ｓ_ｒ／Ｄ＝０．２」を代表的な値として設定してマッピングを行っている。当該マップは、図１０（ｂ）に示す解析の結果に基づく性能評価と、重量増加率の評価に基づいて作成されている。なお、「重量増加率＝（補強材重量）／（角形鋼管柱重量）」で定義される。補強材が複数枚設けられる場合は、複数の補強材の合計重量となる。具体的に、最も濃いグレースケールの領域Ｅ２は、性能評価が「構造ランクＩ（局部座屈）以上」であり、且つ、重量増加率が６％以下のものに分類される領域である。次に濃いグレースケールの領域Ｅ３は、性能評価が「構造ランクＩ（局部座屈）以上」であり、且つ、重量増加率が８％以下のものに分類される領域である。次に濃いグレースケールの領域Ｅ４は、性能評価が「ＦＡ⇔ＦＢ境界（参考）以上」であり、且つ、重量増加率が８％以下のものに分類される領域である。グレースケールが付されていない領域は、それらの何れの条件も満たしていない領域である。角形鋼管柱補強構造１００のパラメータとしては、領域Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を含む領域Ｅ１内の条件に設定することが好ましい。

【0031】

上述のようなマッピングに基づいて、角形鋼管柱補強構造１００の補強仕様の有効範囲を設定した。前述のマッピングの結果から、領域Ｅ１に入るためには、「無次元化補強長さｈ_ｒ／Ｄ」は、０．６以上であることが必要である。よって、有効範囲は、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．６）という関係が成り立つ。また、領域Ｅ１に入るためには、重量増加率は８％以下であることが必要である。従って、「重量増加率＝（補強材重量）／（角形鋼管柱重量）…（＊）」の関係式を各パラメータで示すと、式（３）のように示される。式（３）を、「幅厚比Ｄ／ｔ＝３３．３」「せん断スパン比Ｌ／２Ｄ＝５」「補強材幅ｂ_ｒ／Ｄ＝０．５」「隙間Ｓ_ｒ／Ｄ＝０．２」を用いて整理すると共に、「重量増加率８％以下」を有効範囲とすることで、式（４）の関係が得られる。なお、角形鋼管の断面積Ａの値はサイズ毎に異なるが、サイズが異なっていてもほぼ相似形であるため、Ｄ、ｔ、Ａの具体値を代入た後は同じ式、すなわち式（４）となる。これを更に整理することで、式（１）が得られる。よって、角形鋼管柱補強構造１００の補強仕様として、式（１）が成り立っていることが好ましい。

【数3】

【数4】

【数5】

【0032】

また、図１１（ａ）に示すように、角形鋼管柱補強構造１００の補強仕様として、領域Ｅ２が最も好ましく、領域Ｅ３が次に好ましく、領域Ｅ４が次に好ましい。従って、領域Ｅ２又は領域Ｅ３の範囲となるように、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．８）の関係が成り立つことが好ましい。また、領域Ｅ２又は領域Ｅ３の範囲となるように、 （ｔ_ｒ／ｔ ≧ ０．２６）の関係が成り立つことが好ましい。また、領域Ｅ２の範囲となるように、式（４）の重量増加率を６％以下とすることで、以下の式（２）が成り立つことが好ましい。

【数6】

【0033】

本実施形態に係る角形鋼管柱補強構造１００の作用・効果について説明する。

【0034】

角形鋼管柱補強構造１００は、角形鋼管柱１と、角形鋼管柱１の側壁部１０の外面及び内面の少なくとも一方に対して、角形鋼管柱１の長手方向の端面１ａ，１ｂから離間する位置に設けられた板状の補強材２０と、を備え、角形鋼管柱１の径をＤとし、角形鋼管柱１の板厚をｔとし、端面から補強材２０の端部２０ａまでの補強長さをｈ_ｒとし、補強材２０の板厚ｔ_ｒとした場合、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．６）の関係、及び式（１）の関係が成り立つ。

【数7】

【0035】

この角形鋼管柱補強構造１００では、補強する角形鋼管柱１に応じた適切な補強材サイズの選定によって、角形鋼管柱１の局部座屈は許容するが当該座屈変形を適度に拘束することで、局部座屈後の耐力低下を緩やかにし、変形性能を向上させることができる。また、角形鋼管柱１の局部座屈が発生しうる端部に補強を限定することで、工数の大幅な増加を避けることができる。また、補強材２０を角形鋼管柱１の長手方向の端面から一定の間隔をあけて取り付けることで、周辺部材の設計への影響を伴うような、角形鋼管柱１の過度な耐力上昇を防ぐことができる。補強材２０は板状の構成を有しているため、角形鋼管柱１の表面からの補強材２０の突出量が小さいため、壁材との取り合いに対する影響を低減できる。また、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．６）の関係を満たすことで、補強長さを十分に確保することで、角形鋼管柱１に求められる性能を確保することができる。また、式（１）の関係が成り立つため、重量の過度な増加を抑制できる。以上より、シンプルな構造であり、且つ重量を抑制した構造にて、角形鋼管柱１の性能を向上できる。

【0036】

角形鋼管柱補強構造１００では、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．８）の関係が成り立ってよい。この場合、更に角形鋼管柱１に求められる性能を確保することができる。

【0037】

角形鋼管柱補強構造１００では、（ｔ_ｒ／ｔ ≧ ０．２６）の関係が成り立ってよい。この場合、更に角形鋼管柱１に求められる性能を確保することができる。

【0038】

角形鋼管柱補強構造１００では、式（２）の関係が成り立ってよい。この場合、重量の過度な増加を更に抑制することができる。

【数8】

【0039】

角形鋼管柱補強構造１００は、角形鋼管柱１と、角形鋼管柱１の側壁部１０の外面及び内面の少なくとも一方に対して、角形鋼管柱１の長手方向の端面から離間する位置に設けられた板状の補強材２０と、を備え、角形鋼管柱１の径をＤとし、端面から補強材２０の端部２０ａまでの補強長さをｈ_ｒとした場合、（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．６）の関係、及び（重量増加率＝（補強材重量）／（角形鋼管柱重量）≦０．０８）の関係が成り立つ。

【0040】

（ｈ_ｒ／Ｄ ≧ ０．６）の関係を満たすことで、補強長さを十分に確保することで、角形鋼管柱１に求められる性能を確保することができる。また、（重量増加率＝（補強材重量）／（角形鋼管柱重量）≦０．０８）の関係が成り立つため、重量の過度な増加を抑制できる。以上より、シンプルな構造であり、且つ重量を抑制した構造にて、角形鋼管柱の性能を向上できる。

【0041】

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態で説明した寸法は一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更してよい。

【0042】

例えば、補強材２０の形状は、上述の実施形態に限定されない。例えば、図１２に示すものが採用されてよい。図１２では、一つの側壁部１０に設けられる補強材２０が二つに分割されている。なお、分割数や分割方法は特に限定されない。

【符号の説明】

【0043】

１…角形鋼管柱、１０…側壁部、２０…補強材、１００…角形鋼管柱補強構造。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】