特開 2024-27647 構造材の鋼板及び鋼板の製造方法

(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】P2024027647

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】構造材の鋼板及び鋼板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/58 20060101AFI20240222BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

E04B1/58 D

E04H9/02 311

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022130605

(22)【出願日】2022-08-18

(71)【出願人】

【識別番号】000245852

【氏名又は名称】矢作建設工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】田口 孝

(72)【発明者】

【氏名】清水 啓介

【テーマコード（参考）】

2E125

2E139

【Ｆターム（参考）】

2E125AA33

2E125AB08

2E125AC15

2E125AC23

2E125AG03

2E125AG32

2E125AG41

2E139AC19

2E139BA04

2E139BD13

(57)【要約】

【課題】材料コストを高くすることなく鋼板の破断を抑制できるようにする。
【解決手段】構造材の鋼板５は、構造物に組み込むことが可能な本体１１を備える。本体１１は、木質材料からなる補剛材６によって囲むことが可能とされる。本体１１は、定められた長さ及び幅の中央板１２と、その中央板１２よりも大きい幅の接合板１３と、を備える。接合板１３は、中央板１２の長手方向の両端に対し、それぞれ溶接される。この構成によれば、本体１１を形成する際に切り落とされる箇所が存在しないため、鋼板５を製造する際の材料コストが高くなることはない。また、本体１１における中央板１２の幅方向の両側面が切断面とはならないため、上記両側面に切断に伴う傷などが付くことはない。その結果、鋼板５の長手方向に繰り返し力が作用する際、上記傷が原因となって鋼板５に破断が生じることは抑制される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物に組み込むことが可能な本体を備え、その本体は木質材料からなる補剛材によって囲むことが可能とされる構造材の鋼板において、
前記本体は、定められた長さ及び幅の中央板と、その中央板よりも大きい幅の接合板と、を備え、
前記接合板は、前記中央板の長手方向の両端に対し、それぞれ溶接されるものである構造材の鋼板。

【請求項2】

前記中央板の長手方向の端部と前記接合板との境界をまたぐように延びる端部板を備え、
前記端部板は、前記中央板の長手方向の端部と前記接合板とに対し、垂直に配置されて溶接されるものである請求項１に記載の構造材の鋼板。

【請求項3】

前記中央板の長手方向の端部と前記接合板とによって形成される隅に配置される補強板を備え、
前記補強板は、前記中央板と前記接合板とにそれぞれ溶接されるものである請求項１又は２に記載の構造材の鋼板。

【請求項4】

構造物に組み込むことが可能であり、且つ、木質材料からなる補剛材によって囲むことが可能である本体を備える構造材の鋼板に適用され、
前記鋼板の本体は、定められた長さ及び幅の中央板の長手方向の両端部に対し、前記中央板よりも大きい幅の接合板を溶接することによって形成される鋼板の製造方法。

【請求項5】

前記中央板の長手方向の両端部に前記接合板を溶接した後、前記中央板の長手方向の端部と前記接合板とに対し垂直となるように且つ両者をまたぐように端部板を配置し、その端部板を前記中央板の長手方向の端部及び前記接合板に溶接することによって前記鋼板が形成される請求項４に記載の鋼板の製造方法。

【請求項6】

前記中央板の長手方向の両端部に前記接合板を溶接した後、前記中央板の長手方向の端部と前記接合板とによって形成される隅に補強板を配置し、その補強板を前記中央板と前記接合板とにそれぞれ溶接する補強板溶接工程を行い、
前記補強板溶接工程の後に、前記中央板の長手方向の端部と前記接合板とに対し垂直となるように且つ両者をまたぐように端部板を配置し、その端部板を前記中央板の長手方向の端部及び前記接合板に溶接する端部板溶接工程を行うことによって鋼板が形成される請求項４に記載の鋼板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造材の鋼板及び鋼板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建物等の構造物には、構造材が組み込まれる。構造材には、柱及び梁といった架構材が含まれる。構造材には、構造物を補強するためのブレースも含まれる。ブレースは、架構材の間、すなわち柱梁間に配置される。

【0003】

特許文献１には、上記ブレースの一種として、座屈拘束ブレースが開示されている。この座屈拘束ブレースを建物等の構造物に組み込むことにより、その構造物の強度及び剛性を高めることができる。上記座屈拘束ブレースは、定められた長さを有する鋼板を木質材料からなる補剛材で囲むことによって形成されている。補剛材は、鋼板が長手方向に圧縮されたときの鋼板の座屈を抑制するためのものである。

【0004】

また、特許文献１に記載された上記鋼板は、構造物に組み込むことが可能な本体を備え、その本体が上記補剛材によって囲まれている。上記鋼板の本体は、定められた長さ及び幅の中央板と、その中央板よりも大きい幅の接合板と、を備えている。接合板は、中央板の長手方向の両端に配置されており、その中央板に対し一体となっている。建物等の構造物に上記座屈拘束ブレースを組み込む際には、鋼板における上記接合板が構造物に対し接合される。

【0005】

上記鋼板を製造する際には、所定長さの長方形板状をなす金属製の素材の一部を次のように切り落とすことによって鋼板の本体が形成される。すなわち、上記素材における長手方向両端部以外の箇所の幅が両端部の幅よりも小さくなるよう上記素材の一部を切り落とすことにより、本体の中央板及び接合板が形成される。鋼板の本体における中央板の幅を接合板の幅よりも小さくするのは、鋼板に対しその長手方向に力が作用して鋼板が降伏する際、構造物に接続される接合板ではなく中央板で降伏させるためである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第６９４２２７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

所定長さの長方形板状をなす金属製の素材の一部を上述したように切り落とすことにより、構造材における鋼板の本体を形成する場合、そうした切り落としを可能とするために上記素材を大きくしなければならない。このため、上記素材の材料コストが高くなるとともに、上記素材の運搬に手間がかかるようになる。また、上記素材の一部を切り落とす際に切断面に傷などが付くと、鋼板の長手方向に繰り返し力が作用することにより、鋼板が破断するおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する構造材の鋼板は、構造物に組み込むことが可能な本体を備える。本体は、木質材料からなる補剛材によって囲むことが可能とされる。また、上記本体は、定められた長さ及び幅の中央板と、その中央板よりも大きい幅の接合板と、を備える。接合板は、中央板の長手方向の両端に対し、それぞれ溶接される。

【0009】

上記構成によれば、中央板の長手方向の両端に対しそれぞれ接合板を溶接することにより、中央板よりも大きい幅の接合板を備えた本体が形成される。この場合、鋼板の本体を形成する際に切り落とさなければならない箇所が存在しないため、鋼板を製造する際の材料コストが高くなることはない。また、本体における中央板の幅方向の両側面が切断面とはならないため、上記両側面に切断に伴う傷などが付くことはない。その結果、鋼板の長手方向に繰り返し力が作用する際、上記傷が原因となって鋼板に破断が生じることは抑制される。

【0010】

上記構造材の鋼板は、中央板の長手方向の端部と接合板との境界をまたぐように延びる端部板を備える。端部板は、中央板の長手方向の端部と接合板とに対し、垂直に配置されて溶接されるものとされる。

【0011】

上記構成によれば、本体における中央板と接合板との接合が端部板によって強固なものとされる。
上記構造材の鋼板は、中央板の長手方向の端部と接合板とによって形成される隅に配置される補強板を備える。補強板は、中央板と接合板とにそれぞれ溶接されるものとされる。

【0012】

上記構成によれば、本体における中央板と接合板との接合箇所付近の強度を補強板によって高めることができる。
上記課題を解決する鋼板の製造方法は、構造物に組み込むことが可能であり、且つ、木質材料からなる補剛材によって囲むことが可能である本体を備える構造材の鋼板に適用される。鋼板の本体は、定められた長さ及び幅の中央板の長手方向の両端部に対し、中央板よりも大きい幅の接合板を溶接することによって形成される。

【0013】

上記方法によれば、中央板の長手方向の両端に対しそれぞれ接合板を溶接することにより、中央板よりも大きい幅の接合板を備えた鋼板の本体が形成される。この場合、鋼板の本体を形成する際に切り落とさなければならない箇所が存在しないため、鋼板を製造する際の材料コストが高くなることはない。また、本体における中央板の幅方向の両側面が切断面とはならないため、上記両側面に切断に伴う傷などが付くことはない。その結果、鋼板の長手方向に繰り返し力が作用する際、上記傷が原因となって鋼板に破断が生じることは抑制される。

【0014】

上記鋼板の製造方法において、中央板の長手方向の両端部に接合板を溶接した後、中央板の長手方向の端部と接合板とに対し垂直となるように且つ両者をまたぐように端部板を配置する。そして、その端部板を中央板の長手方向の端部及び接合板に溶接することによって鋼板が形成される。

【0015】

上記方法によれば、鋼材の本体における中央板と接合板との接合が端部板によって強固なものとされる。
上記鋼板の製造方法において、中央板の長手方向の両端部に接合板を溶接した後、中央板の長手方向の端部と接合板とによって形成される隅に補強板を配置し、その補強板を中央板と接合板とにそれぞれ溶接する補強板溶接工程が行われる。そして、補強板溶接工程の後に、中央板の長手方向の端部と接合板とに対し垂直となるように且つ両者をまたぐように端部板を配置し、その端部板を中央板の長手方向の端部及び接合板に溶接する端部板溶接工程を行うことによって鋼板が形成される。

【0016】

上記方法によれば、本体における中央板と接合板との接合箇所付近の強度を補強板によって高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】建物等の構造物に組み込まれた座屈拘束ブレースを示す側面図である。

【図2】上記座屈拘束ブレースを示す分解斜視図である。

【図3】上記座屈拘束ブレースにおける鋼板の本体を示す側面図である。

【図4】上記座屈拘束ブレースにおける鋼板の本体を示す平面図である。

【図5】上記鋼板の本体に対する補強板の取り付け方を示す平面図である。

【図6】上記鋼板の本体に対する端部板の取り付け方を示す平面図である。

【図7】上記鋼板の本体に対する端部板の取り付け方を示す側面図である。

【図8】上記鋼板を示す側面図である。

【図9】上記鋼板を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、構造材の鋼板及び鋼板の製造方法の一実施形態について、図１～図９を参照して説明する。
図１に示すように、建物等の構造物には、柱１及び梁２といった架構材が組み込まれている。構造物の架構材には、複数のガセットプレート３が所定の距離をおいて取り付けられている。ガセットプレート３間には、構造材としての座屈拘束ブレース４が組み込まれている。座屈拘束ブレース４は、構造物の強度及び剛性を高めるためのものである。

【0019】

図２に示すように、座屈拘束ブレース４は、定められた長さを有する鋼板５を木質材料からなる補剛材６で囲むことによって形成されている。補剛材６は、鋼板５が長手方向に圧縮されたときの鋼板５の座屈を抑制するためのものである。補剛材６としては、例えば板材を鋼板５の幅方向に重ねた集成材が用いられる。なお、補剛材６として、直交集成材（クロス・ラミネーティッド・ティンバー：ＣＬＴ）、もしくは単板積層材（ラミネイティッド・ベニア・ランバー：ＬＶＬ）を用いることも可能である。

【0020】

＜鋼板５の詳細な構造＞
鋼板５は、構造物に組み込むことが可能な所定長さの本体１１を備えている。本体１１は、定められた長さ及び幅の中央板１２と、その中央板１２の幅よりも大きい幅の接合板１３と、を備えている。接合板１３は、中央板１２の長手方向の両端面に対し、それぞれ完全溶け込み溶接等によって溶接されている。このときの接合板１３の幅方向の両側面は、中央板１２の幅方向の両側面から幅方向の外側にはみ出している。

【0021】

鋼板５は、上記本体１１の他に、端部板７と補強板１４とを備えている。端部板７は、中央板１２の長手方向の端部と接合板１３との境界をまたぐように延びている。端部板７は、中央板１２の長手方向の端部及び接合板１３の幅方向の中央部に対し、垂直に配置されている。端部板７は、中央板１２の長手方向の端部及び接合板１３の幅方向の中央部に対し、隅肉溶接等によって溶接されている。補強板１４は、直角三角形の板状に形成されている。補強板１４は、中央板１２の長手方向の端部と接合板１３とによって形成される隅に配置されている。補強板１４は、中央板１２と接合板１３とにそれぞれ完全溶け込み溶接等によって溶接されている。

【0022】

＜鋼板５と補剛材６との関係＞
補剛材６は、中央板１２の厚さ方向の両側にそれぞれ配置されている。それら補剛材６同士をボルト等によって互いに締結することにより、鋼板５における本体１１の中央板１２が補剛材６によって囲まれている。このとき、鋼板５における本体１１の中央板１２の長手方向の両端部以外は補剛材６の内部に位置しており、本体１１の接合板１３は補剛材６から露出している。また、鋼板５における端部板７及び補強板１４、並びに、本体１１の中央板１２の長手方向の端部は、それぞれ一部のみが補剛材６から露出している。

【0023】

＜構造物に対する座屈拘束ブレース４の組み込み＞
図１に示すように、鋼板５の端部とガセットプレート３とは添え板１６，１７によって固定されている。詳しくは、添え板１６がガセットプレート３と鋼板５における本体１１の接合板１３とに対しボルト締結される。更に、添え板１７がガセットプレート３と鋼板５の端部板７とに対しボルト締結される。これにより、鋼板５の両端部はそれぞれ、ガセットプレート３に固定されている。その結果、鋼板５が構造物に組み込まれる。

【0024】

次に、鋼板５の製造方法について、図３～図９を参照して説明する。
鋼板５を製造する際には、まず図３及び図４に示すように、中央板１２の長手方向の両端部付近にそれぞれ接合板１３を配置する。その後、接合板１３を図３及び図４の矢印で示すように中央板１２の長手方向の両端部に対し溶接することにより、鋼板５の本体１１が形成される。このように本体１１が形成されてから、以下の補強板溶接工程及び端部板溶接工程が順に行われる。

【0025】

＜補強板溶接工程＞
この工程では、中央板１２の長手方向の両端部に接合板１３を溶接した後、図５に示すように中央板１２の長手方向の端部と接合板１３とによって形成される隅に補強板１４が配置される。そして、図５に矢印で示すように、補強板１４は、中央板１２と接合板１３とにそれぞれ溶接される。

【0026】

＜端部板溶接工程＞
この工程では、上記補強板溶接工程を実行した後、端部板７が図６に矢印で示すように、中央板１２の長手方向の端部と接合板１３とに対し垂直となり、且つ、両者をまたぐように配置される。そして、図７に矢印で示すように、端部板７が中央板１２の長手方向の端部及び接合板１３に溶接される。これにより、図８及び図９に示すように鋼板５が形成される。

【0027】

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）鋼板５の本体１１は、中央板１２の長手方向の両端に対しそれぞれ接合板１３を溶接することにより、中央板１２よりも大きい幅の接合板１３を備えたものとされる。この場合、鋼板５の本体１１を形成する際に切り落とさなければならない箇所が存在しないため、鋼板５を製造する際の材料コストが高くなることはない。また、本体１１における中央板１２の幅方向の両側面が切断面とはならないため、上記両側面に切断に伴う傷などが付くことはない。その結果、鋼板５の長手方向に繰り返し力が作用する際、上記傷が原因となって鋼板５に破断が生じることは抑制される。

【0028】

（２）鋼板５は、中央板１２の長手方向の端部と接合板１３との境界をまたぐように延びる端部板７を備えている。端部板７は、中央板１２の長手方向の端部及び接合板１３に対し、垂直に配置されて溶接される。その結果、鋼板５の本体１１における中央板１２と接合板１３との接合が端部板７によって強固なものとされる。

【0029】

（３）鋼板５は、本体１１における中央板１２の長手方向の端部と接合板１３とによって形成される隅に配置される補強板１４を備えている。補強板１４は、中央板１２と接合板１３とにそれぞれ溶接される。その結果、本体１１における中央板１２と接合板１３との接合箇所付近の強度を補強板１４によって高めることができる。

【0030】

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・鋼板５の補強板１４を省略してもよい。この場合、鋼板５を製造する際の補強板溶接工程が省略される。

【0031】

・鋼板５の端部板７を省略してもよい。この場合、鋼板５を製造する際の端部板溶接工程が省略される。
・鋼板５を備えた構造材として座屈拘束ブレース４を例示したが、上記構造材は柱１及び梁２といった架構材であってもよい。

【符号の説明】

【0032】

１…柱
２…梁
３…ガセットプレート
４…座屈拘束ブレース
５…鋼板
６…補剛材
７…端部板
１１…本体
１２…中央板
１３…接合板
１４…補強板
１６，１７…添え板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】