特許 7072773 鉄骨梁の横補剛構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-13

(45)【発行日】2022-05-23

(54)【発明の名称】鉄骨梁の横補剛構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/24 20060101AFI20220516BHJP

   E04B 1/48 20060101ALI20220516BHJP

【ＦＩ】

E04B1/24 F

E04B1/48 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018083227

(22)【出願日】2018-04-24

(65)【公開番号】P2019190109

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-02-03

(73)【特許権者】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000174943

【氏名又は名称】三井住友建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】特許業務法人 大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉敷 祥一

(72)【発明者】

【氏名】江頭 寛

(72)【発明者】

【氏名】原田 浩之

【審査官】兼丸 弘道

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－００８３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０７０２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２１８３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２３４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６８００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／０８０６７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－０１３４９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／２４，１／３０

Ｅ０４Ｂ １／４８

Ｅ０４Ｂ ５／００－５／４８

Ｅ０４Ｃ ３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上フランジ、下フランジ、及び前記上フランジと前記下フランジとを連結するウェブを有する鉄骨梁と、
前記鉄骨梁の上に設けられた鉄筋コンクリート製のスラブと、
前記鉄骨梁の軸方向に直交する方向に延在するように前記上フランジの上面に接合されて前記スラブに埋設された複数の平板状の孔あき鋼板ジベルと、
前記鉄骨梁の上面に接合されて前記スラブに埋設された複数の頭付きスタッドとを備え、
前記鉄骨梁のスパンを均等な４つの区間に分割し、中央側に位置する２／４の区間を中央区間とし、両端部に位置するそれぞれ１／４の区間を端部区間としたときに、前記鉄骨梁の前記中央区間に対応する部分に前記孔あき鋼板ジベルが設けられ、前記鉄骨梁の前記端部区間に対応する両部分に前記頭付きスタッドが設けられていることを特徴とする鉄骨梁横補剛構造。

【請求項2】

前記孔あき鋼板ジベルの孔を貫通するように前記鉄骨梁の軸方向に沿って設けられ、前記スラブに埋設された第１補強鉄筋を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨梁横補剛構造。

【請求項3】

前記頭付きスタッドに沿って設けられ、前記スラブに埋設された第２補強鉄筋を更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鉄骨梁横補剛構造。

【請求項4】

前記鉄骨梁が、前記ウェブの左右の両側に設けられて前記上フランジと前記下フランジとを連結する少なくとも１対のスチフナを更に有し、
前記孔あき鋼板ジベルが、前記鉄骨梁の軸方向において前記スチフナに整合する位置に配置されていることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の鉄骨梁横補剛構造。

【請求項5】

前記孔あき鋼板ジベルが開先溶接により前記上フランジに接合されていることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の鉄骨梁横補剛構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、鉄骨梁の横補剛構造に関する。

【背景技術】

【0002】

国交省監修の「２０１５年度建築物の構造関係技術基準解説書」（以下、技術基準解説書と呼ぶ）では、鉄骨造の大梁に対して保有耐力横補剛の必要性が示されている。保有耐力横補剛とは、梁材の両端が全塑性状態に至った後、十分な回転能力を発揮する材の両端部はもちろん、それ以外の弾塑性領域の部分においても横座屈を生じないような剛性を補完することをいう。

【0003】

鉄骨梁とその上方の鉄筋コンクリート製のスラブとは、通常、頭付きスタッドにより緊結される。スタッドは鉄骨梁の上フランジの上面に溶接され、スラブから伝わる水平力はスタッドを介して鉄骨梁に伝達される。鉄骨梁が強軸回りに曲げを受け、圧縮側が面外へはらみだす現象が横座屈である。技術基準解説書では、横座屈を抑制する方法として、小梁や方杖による補剛方法が奨励されている。

【0004】

小梁や方杖などの横座屈補剛材は、鉄骨梁を横補剛することができる一方、鉄骨量の増大や鉄骨梁の加工手間の増大を招く。特許文献１には、横座屈補剛材を取り付けることなく鉄骨梁の横座屈を抑制できる構造として、鉄骨梁に設けられた鉄筋コンクリート製のスラブが、鉄骨梁の横移動を拘束するのに必要とされる本数以上のスタッドによりフランジと接合され、鉄骨梁の回転変形を拘束する捩り剛性を備える合成梁構造が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－１２７８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願発明者らは、スタッドによってスラブが鉄骨梁に接合された合成梁の横補剛効果を確認するため、図１２に示されるように、複数の頭付きスタッド１１５を鉄骨梁１０３の上フランジの上面に設けてスラブ１０４に埋設した合成梁の試験体１００を製作した。なお、この試験体１００では、鉄骨梁１０３の両端が剛結合される１対の柱１０２の下端及び上端がベース部材１２０や加力部材１３０に対してピン結合されている。そして、合成梁の保有耐力を確認するために試験体１００に材軸方向のせん断力Ｑを交番的に加える合成梁の加力実験を行った。その結果、スラブ１０４による相応の横補剛効果が確認されたものの、加力によって一部の頭付きスタッド１１５が破断し、その後、残りの頭付きスタッド１１５を拘束するスラブ１０４の部分がコーン状破壊を起こし、合成梁としての機能が喪失されることがわかった。そして、合成梁としての機能が喪失されることにより、鉄骨梁１０３には大きな横座屈が生じた。

【0007】

一部の頭付きスタッド１１５が破断しなければ、スラブ１０４による横補剛性能は改善される。一部の頭付きスタッド１１５が破断を防止するために頭付きスタッド１１５の本数を、鉄骨梁１０３の横移動を拘束するのに必要とされる本数よりもかなり多くすることが考えられる。しかしながら、そのようにすると、頭付きスタッド１１５の鉄骨梁１０３への取付手間が増える。

【0008】

本発明は、このような背景に鑑み、鉄骨量の増大及び鉄骨梁の加工手間の増大を抑制できる鉄骨梁横補剛構造を提供することを課題とする。

【0009】

図１３は、加力実験後の合成鉄骨梁の試験体１００の損傷状況を示す平面図である。図中、丸印は、破断した頭付きスタッド１１５を示し、三角印は、スラブ１０４がコーン状破壊を起こした頭付きスタッド１１５を示している。図示されるように、本願発明者らは、加力実験によって破断する頭付きスタッド１１５が鉄骨梁１０３の長さＬのスパンの中央部（スパンを４等分したときの中央２／４区間）に集中していることから、頭付きスタッド１１５の破断がスラブ１０４に対する鉄骨梁１０３の軸方向の変位に起因することを見出し、本発明を想到するに至った。

【0010】

図１４は、図１２に示される試験体１００のスラブ１０４と鉄骨梁１０３の上フランジとの間の材軸方向の相対ずれ変位δ_ｓを横軸に、せん断力Ｑを縦軸に示したグラフである。図１４中、実線は鉄骨梁１０３の中央部の相対ずれ変位δ_ｓを、破線及び一点鎖線は鉄骨梁１０３の東側及び西側の端部の相対ずれ変位δ_ｓをそれぞれ示している。グラフより、鉄骨梁中央部の相対ずれ変位δ_ｓは、鉄骨梁端部の相対ずれ変位δ_ｓよりも大きいことがわかる。このことから、スラブ１０４に対する鉄骨梁１０３の軸方向の相対ずれに起因して頭付きスタッド１１５が破断すると考えられる。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、鉄骨梁横補剛構造であって、上フランジ（６）、下フランジ（７）、及び前記上フランジと前記下フランジとを連結するウェブ（８）を有する鉄骨梁（３）と、前記鉄骨梁の上に設けられた鉄筋コンクリート製のスラブ（４）と、前記鉄骨梁の軸方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に延在するように前記上フランジの上面に接合されて前記スラブに埋設された複数の孔あき鋼板ジベル（１０）とを備えることを特徴とする。

【0012】

鉄骨梁の軸方向に直交する方向、即ち鉄骨梁の面外方向に延在するように上フランジの上面に接合された孔あき鋼板ジベルは、その面内方向（鉄骨梁の面外方向）について高い剛性を有する一方、その面外方向（鉄骨梁の面内方向）について低い剛性を有する。従って、この構成によれば、鉄骨梁が、その面外方向については孔あき鋼板ジベルによって高い拘束力をもってスラブに接合され、その面内方向については相対ずれを許容するようにスラブに接合される。これにより、孔あき鋼板ジベルの破断が防止され、スラブによる横補剛性能が改善される。また、鉄骨量の増大及び鉄骨梁の加工手間の増大を抑制することができる。

【0013】

また、上記構成において、前記鉄骨梁（３）のスパン（Ｌ）を均等な４つの区間に分割し、中央側に位置する２／４の区間を中央区間としたときに、前記鉄骨梁の前記中央区間に対応する部分（３ａ）に複数の前記孔あき鋼板ジベル（１０）が設けられているとよい。

【0014】

この構成によれば、スラブに対する軸方向変位が大きい鉄骨梁の中央区間に対応する部分が、低い拘束力をもってスラブに接合される。これにより、スラブによる横補剛性能が、ジベルの破断防止によって効果的に改善される。

【0015】

また、上記構成において、前記鉄骨梁（３）のスパン（Ｌ）を均等な４つの区間に分割し、両端部に位置するそれぞれ１／４の区間を端部区間としたときに、前前記鉄骨梁の前記端部区間に対応する両部分（３ｂ）の上面に接合されて前記スラブ（４）に埋設された複数の頭付きスタッド（１５）を更に備えるとよい。

【0016】

孔あき鋼板ジベルに比べ、頭付きスタッドは容易に鉄骨梁に接合できる。また、鉄骨梁の端部区間に対応する部分では、スラブに対する鉄骨梁の軸方向の変位が小さい。そのため、この構成によれば、鉄骨梁の端部区間には頭付きスタッドを設けることで、必要な孔あき鋼板ジベルの数を減らすことができ、鉄骨梁の加工手間を軽減できる。

【0017】

また、上記構成において、前記孔あき鋼板ジベル（１０）の孔（１１）を貫通するように前記鉄骨梁（３）の軸方向（Ｙ方向）に沿って設けられ、前記スラブ（４）に埋設された第１補強鉄筋（１２）を更に備えるとよい。

【0018】

この構成によれば、スラブによる、孔あき鋼板ジベルの面内方向（鉄骨梁の面外方向）の拘束力を簡単な構成で向上させることができる。

【0019】

また、上記構成において、前記頭付きスタッド（１５）に沿って設けられ、前記スラブ（４）に埋設された第２補強鉄筋（１９）を更に備えるとよい。

【0020】

この構成によれば、スラブによる、鉄骨梁の面外方向における頭付きスタッドの拘束力を簡単な構成で向上させることができる。また、スラブの頭付きスタッドが埋設された部分のコーン状破壊を抑制することができる。

【0021】

また、上記構成において、前記鉄骨梁（３）が、前記ウェブ（８）の左右の両側に設けられて前記上フランジ（６）と前記下フランジ（７）とを連結する少なくとも１対のスチフナ（９）を更に有し、前記孔あき鋼板ジベル（１０）が、前記鉄骨梁の軸方向（Ｙ方向）において前記スチフナに整合する位置に配置されているとよい。

【0022】

この構成によれば、孔あき鋼板ジベルが設けられた位置で鉄骨梁が局所的に変形して鉄骨梁が横座屈することが抑制される。

【0023】

また、上記構成において、前記孔あき鋼板ジベル（１０）が開先溶接により前記上フランジ（６）に接合されているとよい。

【0024】

この構成によれば、孔あき鋼板ジベルの面外方向（鉄骨梁の面内方向）の剛性が溶接によって向上することが抑制される。これにより、孔あき鋼板ジベルの破断が防止される。

【発明の効果】

【0025】

このように本発明によれば、鉄骨量の増大及び鉄骨梁の加工手間の増大を抑制でき、且つ施工が容易な鉄骨梁の横補剛構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】第１実施形態に係る横補剛構造が適用された建物の概略平面図

【図2】図１中のII－II断面図

【図3】図２中のIII－III断面図

【図4】図２中のIV－IV断面図

【図5】図３中のＶ－Ｖ断面図

【図6】第１変形例に係る横補剛構造の図３に対応する断面図

【図7】第２変形例に係る横補剛構造の図３に対応する断面図

【図8】第３変形例に係る横補剛構造の図３に対応する断面図

【図9】第４変形例に係る横補剛構造の図４に対応する断面図

【図10】第５変形例に係る横補剛構造の図４に対応する断面図

【図11】第６変形例に係る横補剛構造の図４に対応する断面図

【図12】合成鉄骨梁の試験体の加力実験設備の側面図

【図13】加力実験後の合成鉄骨梁の試験体の損傷状況を示す平面図

【図14】合成鉄骨梁のスラブと鉄骨梁の上フランジとの間の材軸方向の相対ずれ変位を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0028】

図１は、本発明に係る横補剛構造が適用された建物１の概略平面図である。図１に示されるように、建物１は、平面視で互いに直交するＸ方向及びＹ方向に並べられた複数の柱２を有している。柱２は、鉄骨造であってもよく、鉄骨鉄筋コンクリート造であってもよい。Ｘ方向及びＹ方向に互いに隣接する各対の柱２間には、両端が１対の柱２に接合される鉄骨梁３が階層ごとに架け渡されている。柱２の間隔は、Ｘ方向に比べてＹ方向において長くなっており、Ｙ方向に延在する鉄骨梁３はＸ方向に延在する鉄骨梁３よりも長くなっている。

【0029】

図２は、図１中のII－II断面図であり、鉄骨梁３をその面内方向に沿って示す縦断面図である。図２に示されるように、各階の鉄骨梁３の上には鉄筋コンクリート製のスラブ４が構築されている。スラブ４は、場所打ちのコンクリート５によって形成される鉄筋コンクリート製であり、Ｘ方向に延在する複数の主筋及びＹ方向に延在する複数の配力筋からなる鉄筋を備えている。スラブ４は、主筋及び配力筋からそれぞれなる下端筋及び上端筋を備えるダブル配筋とされてもよく、シングル配筋とされてもよい。

【0030】

なお、図２では、スラブ４の鉄筋は図示省略されている。また、図２では、コンクリート５にハッチングが付されているが、断面に現れない部材もコンクリート５を透視した如く示されている。以下で説明する図３～図５においても同様である。

【0031】

図示例のスラブ４は、撤去された図示外の型枠を用いて構築されており、コンクリート５が下面に露出している。他の例では、デッキプレートを用いてスラブ４のコンクリート５を打設し、スラブ４がデッキプレートと一体に構築されたデッキプレートを含むものであってもよい。

【0032】

鉄骨梁３は、Ｙ方向に長さＬのピッチ（芯間距離）をもって配置された１対の柱２間に架け渡されており、長さＬのスパンを有している。ここで、鉄骨梁３のスパンを均等な４つの区間に分割し、両端部に位置するそれぞれ１／４の区間を端部区間とし、中央側に位置する２／４の区間を中央区間とする。以下、鉄骨梁３の中央区間に対応する部分を鉄骨梁中央部３ａと呼び、鉄骨梁３の端部区間に対応する部分を鉄骨梁端部３ｂと呼ぶ。

【0033】

図３は、図２中のIII－III断面図であり、鉄骨梁中央部３ａをその面外方向に沿って示す横断面図である。図４は、図２中のIV－IV断面図であり、鉄骨梁端部３ｂをその面外方向に沿って示す横断面図である。図２～図４に示されるように、鉄骨梁３は、Ｉ形鋼から形成され、上フランジ６、下フランジ７、及び上フランジ６と下フランジ７とを連結するウェブ８を有している。鉄骨梁３の軸方向における所定の位置には、ウェブ８の左右の両側に対に設けられて上フランジ６と下フランジ７とウェブ８とを互いに連結するスチフナ９が設けられている。左右のスチフナ９は、互いに同一形状とされており、それぞれウェブ８の対応する側の側面、上フランジ６の下面、及び下フランジ７の上面に溶接されている。

【0034】

図２及び図３に示されるように、鉄骨梁中央部３ａの上フランジ６の上面には、複数の孔あき鋼板ジベル１０が鉄骨梁３の面外方向に延在するように接合されている。複数の孔あき鋼板ジベル１０は、鉄骨梁中央部３ａのみに鉄骨梁３の材軸方向に間隔を空けて設けられている。本実施形態では、鉄骨梁３のスパンの中央と、その材軸方向の両側との３箇所に３枚の孔あき鋼板ジベル１０が設けられている。左右のスチフナ９は、鉄骨梁３の軸方向において孔あき鋼板ジベル１０に整合する位置に配置されている。

【0035】

孔あき鋼板ジベル１０は、少なくとも１つの貫通孔１１が形成された鋼板（平鋼）からなる。本実施形態では、孔あき鋼板ジベル１０は、高さに比べて長さ（鉄骨梁３の面外方向の長さであり、孔あき鋼板ジベル１０の面内方向の長さ）を有する矩形の鋼板からなり、長さ方向に間隔を空けて形成された２つの円形断面の貫通孔１１を備えている。孔あき鋼板ジベル１０は、スラブ４の厚さよりも小さい高さを有しており、露出しないようにスラブ４のコンクリート５に埋設されている。

【0036】

図５は、図３中のＶ－Ｖ断面図であり、図２の部分拡大図に相当する図である。図３及び図５に示されるように、孔あき鋼板ジベル１０の各貫通孔１１には、孔あき鋼板ジベル１０の面外方向（鉄骨梁３の軸方向）に延在する第１補強鉄筋１２が貫通孔１１を貫通するように設けられ、コンクリート５に埋設されている。第１補強鉄筋１２は、スラブ４の鉄筋に加えて配置されるものであり、丸鋼であってもよく、異径棒鋼であってもよい。図５の例では、比較的短い第１補強鉄筋１２が孔あき鋼板ジベル１０ごとに設けられているが、比較的長い第１補強鉄筋１２が互いに隣接する孔あき鋼板ジベル１０間に架け渡されるように設けられてもよい。このような形態とすることにより、互いに隣接する孔あき鋼板ジベル１０の間隔が短い場合に第１補強鉄筋１２の配置が容易になる。

【0037】

図５に示されるように、孔あき鋼板ジベル１０は、下縁に開先（グルーブ）を形成されており、開先溶接によって鉄骨梁３の上フランジ６の上面に接合されている。図示例では、孔あき鋼板ジベル１０下縁にＫ形の開先が形成され、面外方向の両面側からの溶接（黒塗り部）によって孔あき鋼板ジベル１０が上フランジ６に接合されている。他の例では、孔あき鋼板ジベル１０下縁にレ形の開先が形成され、面外方向の一面側からの溶接によって孔あき鋼板ジベル１０が上フランジ６に接合されてもよい。或いは、孔あき鋼板ジベル１０下縁にＪ形や両面Ｊ形の開先が形成されてもよい。

【0038】

図２及び図４に示されるように、鉄骨梁端部３ｂの上フランジ６の上面には、複数の頭付きスタッド１５が植設されている。複数の頭付きスタッド１５は、鉄骨梁端部３ｂのみに鉄骨梁３の材軸方向に間隔を空けて設けられている。本実施形態では、各鉄骨梁端部３ｂにつき６本、合計で１２本の頭付きスタッド１５が、上フランジ６の左右方向の中央、即ちウェブ８の真上に鉄骨梁３の材軸方向に均等間隔をもって１列に設けられている。

【0039】

頭付きスタッド１５は、上フランジ６の上面から上方へ突出する軸部１６と、軸部１６の先端にて拡径する頭部１７とを有している。頭付きスタッド１５は、軸部１６の基端が上フランジ６の上面にスタッド溶接されることによって上フランジ６に固定されており、露出しないようにスラブ４のコンクリート５に埋設されている。軸部１６は上フランジ６に直交するように鉛直に延在しており、頭部１７は軸部１６と同軸に円板或いは円柱状に形成されている。頭部１７の下面は軸部１６の周囲に環状に且つ水平に形成されており、頭部１７の下面の周縁から外方へ４５度の角度で広がる破線で示される円錐面がコーン状破壊面１８となる。

【0040】

頭付きスタッド１５の左右の側方、且つ頭付きスタッド１５のコーン破壊面に交差する位置には、頭付きスタッド１５に沿って鉄骨梁３の軸方向に延在する２本の第２補強鉄筋１９が設けられている。第２補強鉄筋１９は、スラブ４の鉄筋に加えて配置されるものであり、丸鋼であってもよく、異径棒鋼であってもよい。第２補強鉄筋１９は、頭部１７の真下（軸部１６に接する位置）に配置されてもよく、頭部１７に対して側方にオフセットした位置に配置されてもよい。また、第２補強鉄筋１９は、頭部１７の直下（頭部１７に接する位置）に配置されてもよく、頭部１７よりも低い位置に配置されてもよい。

【0041】

スラブ４は、孔あき鋼板ジベル１０、第１補強鉄筋１２、頭付きスタッド１５及び第２補強鉄筋１９を埋設するように上フランジ６の上にコンクリート５が打設されることにより、孔あき鋼板ジベル１０及び頭付きスタッド１５を介して鉄骨梁３に一体化されている。

【0042】

このようにスラブ４と鉄骨梁３とが結合していることにより、鉄骨梁３の横力に対する剛性が増し、鉄骨梁３の横座屈に対する耐力が向上している。即ち、地震時には、鉄骨梁３の両端が全塑性状態に至る前の弾塑性領域の部分において、鉄骨梁３の両端が弾塑性変形することで鉄骨梁３が横座屈を生じ易い。鉄骨梁３の横座屈は、鉄骨梁３のスラブ４に対する接合強度が高いほど生じ難い。

【0043】

頭付きスタッド１５の引張強度が十分に高い場合、この接合強度は頭付きスタッド１５の引張によってコンクリート５がコーン状破壊を生ずる荷重によって決まる。本実施形態では、鉄骨梁端部３ｂに、スラブ４に対して十分な接合強度を確保できる本数以上の頭付きスタッド１５が設けられていることにより、鉄骨梁端部３ｂの回転変形を拘束する捩り剛性が与えられている。

【0044】

一方、鉄骨梁中央部３ａには、孔あき鋼板ジベル１０が設けられており、孔あき鋼板ジベル１０は、面内方向（上下方向及び鉄骨梁３の面外方向（左右方向））について頭付きスタッド１５に比べて数倍大きな接合強度を有する。そのため、頭付きスタッド１５を設ける場合に比べて少ない数の孔あき鋼板ジベル１０により、鉄骨梁中央部３ａの回転変形を拘束する捩り剛性が与えられている。

【0045】

また、スラブ４が鉄骨梁３に取り付いた合成梁においては、地震時の加力によって鉄骨梁３とスラブ４との間に鉄骨梁３の材軸方向に相対ずれが生じる。この相対ずれ変位δ_ｓは、図１４を参照して説明したように、鉄骨梁中央部３ａにおいて鉄骨梁端部３ｂに比べて大きい。そのため、スラブ４に対する接合強度が十分であったとしても、鉄骨梁中央部３ａに頭付きスタッド１５が設けられている場合には、この相対ずれを引き起こすせん断力Ｑによって頭付きスタッド１５が破断する。

【0046】

これに対し、本実施形態の鉄骨梁横補剛構造では、次のような作用効果が奏される。

【0047】

鉄骨梁中央部３ａに頭付きスタッド１５が設けられず、代わりに孔あき鋼板ジベル１０が設けられている。そして、孔あき鋼板ジベル１０は、面内方向の剛性が高い一方、面外方向の剛性が低い特性を有する。即ち、孔あき鋼板ジベル１０は、鉄骨梁３の面外方向の拘束力を損なうことなく、鉄骨梁３の面内方向（材軸方向）の相対ずれ変位δ_ｓを変形によって吸収する。このように、本実施形態では、鉄骨梁中央部３ａが、その面外方向については孔あき鋼板ジベル１０によって高い拘束力をもってスラブ４に接合され、その面内方向については相対ずれを許容するようにスラブ４に接合されている。これにより、孔あき鋼板ジベル１０の破断が防止され、スラブ４による横補剛性能が改善される。また、小梁や方杖などの横座屈補剛材を設ける必要がないため、鉄骨量の増大及び鉄骨梁３の加工手間の増大が抑制される。

【0048】

鉄骨梁３の中央区間に対応する鉄骨梁中央部３ａに複数の孔あき鋼板ジベル１０が設けられているため、スラブ４に対する軸方向変位が大きい鉄骨梁３の中央区間に対応する部分が、低い拘束力をもってスラブ４に接合される。これにより、スラブ４による横補剛性能が、ジベルの破断防止によって効果的に改善される。

【0049】

鉄骨梁３の端部区間に対応する両鉄骨梁端部３ｂの上面には、スラブ４に埋設された複数の頭付きスタッド１５が接合されている。頭付きスタッド１５は孔あき鋼板ジベル１０に比べて容易に鉄骨梁３に接合できる。また、鉄骨梁３の端部区間に対応する部分では、スラブ４に対する鉄骨梁３の軸方向の変位が小さい。そのため、必要な孔あき鋼板ジベル１０の数が減り、鉄骨梁３の加工手間が軽減される。

【0050】

第１補強鉄筋１２が孔あき鋼板ジベル１０の孔を貫通するように鉄骨梁３の軸方向に沿って設けられ、スラブ４に埋設されるため、スラブ４による、孔あき鋼板ジベル１０の面内方向（鉄骨梁３の面外方向）の拘束力が簡単な構成によって向上する。

【0051】

第２補強鉄筋１９が頭付きスタッド１５に沿って設けられ、スラブ４に埋設されるため、スラブ４による、鉄骨梁３の面外方向における頭付きスタッド１５の拘束力が簡単な構成によって向上する。また、スラブ４の頭付きスタッド１５が埋設された部分のコーン状破壊が抑制される。

【0052】

孔あき鋼板ジベル１０がウェブ８の左右の両側に設けられた１対のスチフナ９に対して鉄骨梁３の軸方向において整合する位置に配置されているため、孔あき鋼板ジベル１０が設けられた位置で鉄骨梁３が局所的に変形して鉄骨梁３が横座屈することが抑制される。

【0053】

孔あき鋼板ジベル１０が開先溶接により上フランジ６に接合されているため、孔あき鋼板ジベル１０の面外方向（鉄骨梁３の面内方向）の剛性が溶接によって向上することが抑制される。これにより、孔あき鋼板ジベル１０の破断が防止される。

【0054】

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。

【0055】

例えば、上記実施形態では、図３及び図５に示されるように、孔あき鋼板ジベル１０の孔を貫通するように鉄骨梁３の軸方向に沿って第１補強鉄筋１２が設けられているが、図６に示されるように、第１補強鉄筋１２が設けられていなくてもよい。また、上記実施形態では孔あき鋼板ジベル１０の下縁に開先が形成されているが、図７に示されるように、孔あき鋼板ジベル１０に開先が形成されず、孔あき鋼板ジベル１０の下縁が隅肉溶接によって鉄骨梁３の上フランジ６に接合されてもよい。

【0056】

上記実施形態では、孔あき鋼板ジベル１０が平鋼からなるが、図８に示されるように、孔あき鋼板ジベル１０が山形鋼２０（Ｌ字鋼、アングル）から形成されてもよい。図８の例では、孔あき鋼板ジベル１０が等辺山形鋼から形成されている。他の例では、孔あき鋼板ジベル１０が不等辺山形鋼から形成されてもよい。山形鋼２０は、鉄骨梁３の上フランジ６に沿って延在する第１の辺２０ａと、上フランジ６に対して垂直に延在する第２の辺２０ｂとを有している。山形鋼２０は、鉄骨梁３の面外方向に延在する状態で第１の辺２０ａの前縁及び後縁（４隅など）を上フランジ６の上面に隅肉溶接されることによって鉄骨梁３に接合される。山形鋼２０の第２の辺２０ｂに貫通孔１１が形成されており、第２の辺２０ｂによって鋼板ジベル１０が形成される。

【0057】

或いは、図９に示されるように、孔あき鋼板ジベル１０がＣＴ形鋼２１から形成されていてもよい。ＣＴ形鋼２１は、鉄骨梁３の上フランジ６に沿って延在するフランジ部をなす第１の辺２１ａと、第１の辺２１ａの中央から垂直に延出するウェブ部をなす第２の辺２１ｂとを有している。ＣＴ形鋼２１は、鉄骨梁３の面外方向に延在する状態で第１の辺２０ａの前縁及び後縁（４隅など）を上フランジ６の上面に隅肉溶接されることによって鉄骨梁３に接合される。ＣＴ形鋼２１の第２の辺２１ｂに貫通孔１１が形成されており、第２の辺２１ｂによって鋼板ジベル１０が形成される。

【0058】

上記実施形態では、いずれの孔あき鋼板ジベル１０も鉄骨梁３の幅Ｂよりも短い長さ（鉄骨梁３の面外方向寸法）に形成されている。一方、図１０に示されるように、孔あき鋼板ジベル１０やこれを形成する鋼材（山形鋼２０やＣＴ形鋼２１等）が鉄骨梁３の幅Ｂよりも長い長さＬに形成されてもよい。この場合、孔あき鋼板ジベル１０の長さＬは、鉄骨梁３の幅Ｂの１倍～３倍程度が好ましい。またこの場合には、上記実施形態よりも多くの貫通孔１１が孔あき鋼板ジベル１０に形成されるとよい。これにより、鉄骨梁３がその面外方向について孔あき鋼板ジベル１０によって一層高い拘束力をもってスラブ４に接合される。

【0059】

また、上記実施形態では、図４に示されるように、上フランジ６の左右方向の中央に１列に複数の頭付きスタッド１５が配置されているが、図１１に示されるように、複数の頭付きスタッド１５が、上フランジ６のウェブ８を挟む左右の両側に２列に設けられてもよい。この場合、第２補強鉄筋１９は、図示されるように各列の頭付きスタッド１５の左右両側に設けられてもよく、２列の頭付きスタッド１５の外側だけなどに設けられてもよい。或いは、頭付きスタッド１５が１列に配置された場合であっても２列に配置された場合であっても第２補強鉄筋１９が設けられなくてもよい。また、第１補強鉄筋１２と第２補強鉄筋１９とが共通の或いは互いに継ぎ合わされた鉄筋であってもよい。

【0060】

この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。また、上記実施形態の構成の一部を適宜組み合わせたり、適宜取捨したりしてもよい。更に、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。

【符号の説明】

【0061】

１ 建物
２ 柱
３ 鉄骨梁
４ スラブ
５ コンクリート
６ 上フランジ
７ 下フランジ
８ ウェブ
９ スチフナ
１０ 孔あき鋼板ジベル
１１ 貫通孔
１２ 第１補強鉄筋
１５ 頭付きスタッド
１９ 第２補強鉄筋

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】