特許 7108766 荷重支持部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-20

(45)【発行日】2022-07-28

(54)【発明の名称】荷重支持部材

(51)【国際特許分類】

   E04C 3/06 20060101AFI20220721BHJP

   E04C 3/08 20060101ALI20220721BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20220721BHJP

【ＦＩ】

E04C3/06

E04C3/08

E04B1/58 509E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021135400

(22)【出願日】2021-08-23

【審査請求日】2021-08-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000198787

【氏名又は名称】積水ハウス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100168321

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 敦

(72)【発明者】

【氏名】横山 重和

(72)【発明者】

【氏名】東田 豊彦

(72)【発明者】

【氏名】片岡 奈々美

(72)【発明者】

【氏名】西崎 誠

(72)【発明者】

【氏名】高橋 是友

(72)【発明者】

【氏名】宍戸 唯一

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 圭一

【審査官】土屋 保光

(56)【参考文献】

【文献】特許第６３８２３６３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１６－０６９８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７０５８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｃ ３／０６，３／０８

Ｅ０４Ｂ １／３８ － １／６１

Ｅ０４Ｈ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向の一端及び他端が被接合部材に剛接合され、荷重を支持するための荷重支持部材であって、
一対の第１フランジと両第１フランジ同士を連結する第１ウェブとを有する第１のＨ形鋼と、
一対の第２フランジと両第２フランジ同士を連結する第２ウェブとを有する第２のＨ形鋼と、を備え、
前記一対の第１フランジの一方と前記一対の第２フランジの一方とは、外面同士が互いに接触した状態で溶接部により互いに溶接され、
前記溶接部は、前記第１のＨ形鋼及び前記第２のＨ形鋼の軸方向の中心点を含む所定領域において前記一対の第１フランジの一方と前記一対の第２フランジの一方とが非接合となるように、前記所定領域の両側にのみ形成されている、荷重支持部材。

【請求項2】

前記溶接部は、
前記第１のＨ形鋼及び前記第２のＨ形鋼の軸方向の一端部を含んで形成された第１溶接部と、
前記第１のＨ形鋼及び前記第２のＨ形鋼の軸方向の他端部を含んで形成された第２溶接部と、を有する、請求項１に記載の荷重支持部材。

【請求項3】

前記溶接部は、前記所定領域の両側の領域の全体に亘って連続して形成されている、請求項１又は２に記載の荷重支持部材。

【請求項4】

前記溶接部は、前記所定領域の両側において、軸方向に対称となるように形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の荷重支持部材。

【請求項5】

前記第１ウェブには、前記第１ウェブをその厚み方向に貫通する貫通孔が少なくとも前記所定領域の両側に形成され、
前記溶接部は、軸方向と直交する方向から見たときに前記貫通孔の少なくとも半分以上を覆う範囲に形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の荷重支持部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建物構造において荷重を支持するための荷重支持部材に関するものである。

【背景技術】

【0002】

建物に適用されるラーメン構造の建物構造は、柱などの荷重支持部材の軸方向の一端及び他端が被接合部材に剛接合されることにより、地震力などの荷重に抵抗するように設計されている。この種の建物構造に適用可能な荷重支持部材が特許文献１に開示されている。

【0003】

特許文献１に開示される荷重支持部材は、２つのＨ形鋼の互いの内側フランジが接触した状態で溶接された構造を有している。このような構造の荷重支持部材は、単一のＨ形鋼から構成される支持部材と比較して、地震力などの荷重に対して高い剛性及び耐力を確保することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６３８２３６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、建物構造においては、剛性の異なる複数種の荷重支持部材が用いられる場合がある。例えば、特許文献１に開示されるような互いに溶接された２つのＨ形鋼から構成される特定の支持部材と、当該特定の支持部材よりも低い所定の剛性を有する基準の支持部材とを用いて、建物構造の荷重支持部材を構成する場合がある。このような構成の建物構造では、剛性の異なる複数種の支持部材が協働して、地震力などの荷重に抵抗することになる。この場合、各支持部材に分配される荷重は各支持部材の剛性の大きさに応じて異なり、剛性の高い特定の支持部材に分配されて当該特定の支持部材が負担する荷重は基準の支持部材よりも大きくなる。

【0006】

剛性の大きさに応じて荷重が各支持部材に分配されたときに、特定の支持部材が負担する荷重が基準の支持部材に対して過剰に大きくなる場合がある。特定の支持部材が負担する荷重が降伏耐力を超えた場合には、特定の支持部材が基準の支持部材よりも早くに塑性変形に至ることになる。そこで、特定の支持部材において、軸方向の溶接領域を減らして剛性を下げることが考えられるが、溶接領域を減らすと支持部材の耐力が不足する虞がある。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐力を確保しながら剛性を下げることが可能な荷重支持部材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、荷重が荷重支持部材に加わったときに荷重支持部材の軸方向両端部に大きな曲げモーメントが作用する点に着目し、荷重支持部材を構成する２つのＨ形鋼の溶接位置を調整することにより、荷重支持部材の必要部分の耐力を確保しながら荷重支持部材の剛性を下げることが可能となることを見出して、本発明の完成に至った。すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。

【0009】

本発明の一の局面に係る荷重支持部材は、軸方向の一端及び他端が被接合部材に剛接合され、荷重を支持するための支持部材である。この荷重支持部材は、一対の第１フランジと両第１フランジ同士を連結する第１ウェブとを有する第１のＨ形鋼と、一対の第２フランジと両第２フランジ同士を連結する第２ウェブとを有する第２のＨ形鋼と、を備える。そして、前記一対の第１フランジの一方と前記一対の第２フランジの一方とは、外面同士が互いに接触した状態で溶接部により溶接され、前記溶接部は、前記第１のＨ形鋼及び前記第２のＨ形鋼の軸方向の中心点を含む所定領域において前記一対の第１フランジの一方と前記一対の第２フランジの一方とが非接合となるように、前記所定領域の両側にのみ形成されている。

【0010】

この荷重支持部材によれば、第１のＨ形鋼の第１フランジの一方と第２のＨ形鋼の第２フランジの一方とが、外面同士が互いに接触した状態で溶接部により互いに溶接されている。このような荷重支持部材に地震力などの荷重が加わった場合、被接合部材に剛接合される軸方向の一端及び他端に最も大きな曲げモーメントが作用し、軸方向の中心点に近づくに従い曲げモーメントが小さくなる。この点に着目して荷重支持部材では、第１のＨ形鋼における第１フランジと第２のＨ形鋼における第２フランジとは、軸方向の中心点を含む所定領域において非接合となるように、当該所定領域の両側にのみ溶接部が形成されて互いに溶接されている。大きな曲げモーメントが作用する、軸方向の中心点を含む所定領域の両側となる軸方向の一端側及び他端側の両領域に溶接部が形成されることにより、荷重支持部材が荷重に抵抗するために必要な耐力を確保することができる。

【0011】

しかも、荷重支持部材では、作用する曲げモーメントの小さい軸方向の中心点を含む所定領域は、溶接部が形成されていない非溶接領域となる。これにより、荷重支持部材における所定領域の両側での溶接部の形成に応じた剛性及び耐力の上昇率について、耐力よりも剛性の上昇率が過剰に大きくなることを抑制することができる。すなわち、荷重支持部材においては、非溶接領域に応じて耐力よりも剛性の減少率が大きくなる。このため、荷重支持部材は、非溶接領域の両側の耐力を確保しながら剛性を下げることが可能な支持部材となる。

【0012】

上記の荷重支持部材において、前記溶接部は、前記第１のＨ形鋼及び前記第２のＨ形鋼の軸方向の一端部を含んで形成された第１溶接部と、前記第１のＨ形鋼及び前記第２のＨ形鋼の軸方向の他端部を含んで形成された第２溶接部と、を有している。

【0013】

この態様では、荷重支持部材を構成する第１及び第２のＨ形鋼において、最も大きな曲げモーメントが作用する軸方向の一端部を含んで第１溶接部が形成されるとともに、軸方向の他端部を含んで第２溶接部が形成されているので、荷重支持部材が荷重に抵抗するために必要な耐力を、より確実に確保することができる。

【0014】

上記の荷重支持部材において、前記溶接部は、前記所定領域の両側の領域の全体に亘って連続して形成されている。

【0015】

この態様では、荷重支持部材を構成する第１及び第２のＨ形鋼において、大きな曲げモーメントが作用する、軸方向の中心点を含む所定領域の両側となる軸方向の一端側及び他端側の各領域の全体に亘って連続して溶接部が形成されているので、荷重支持部材が荷重に抵抗するために必要な耐力を、より確実に確保することができる。

【0016】

上記の荷重支持部材では、前記溶接部は、前記所定領域の両側において、軸方向に対称となるように形成されている。

【0017】

この態様では、荷重支持部材は、軸方向の一端及び他端のそれぞれにおいて均等に荷重を支持することができる。

【0018】

上記の荷重支持部材において、前記第１ウェブには、前記第１ウェブをその厚み方向に貫通する貫通孔が少なくとも前記所定領域の両側に形成され、前記溶接部は、軸方向と直交する方向から見たときに前記貫通孔の少なくとも半分以上を覆う範囲に形成されている。

【0019】

この態様では、荷重支持部材を構成する第１のＨ形鋼における第１ウェブに貫通孔が形成されている。作業者は、荷重支持部材に対して壁パネルを配置する作業などを行う際に、貫通孔を利用することができる。また、荷重支持部材に荷重が加わった場合には、貫通孔の周辺で塑性変形が生じやすくなる虞がある。そこで、溶接部は、軸方向と直交する方向から見たときに貫通孔の少なくとも半分以上を覆う範囲に形成されている。これにより、貫通孔の周辺で塑性変形が生じるのを抑制することができる。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したように、本発明によれば、耐力を確保しながら剛性を下げることが可能な荷重支持部材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係る荷重支持部材が適用された建物構造を示す斜視図である。

【図2】建物構造を水平方向から見た平面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。

【図5】建物構造に水平荷重が加わったときの支持部材の荷重変位曲線を示すグラフである。

【図6】荷重支持部材の構成を示す平面図である。

【図7】荷重支持部材における溶接部の第１変形例を示す平面図である。

【図8】荷重支持部材における溶接部の第２変形例を示す平面図である。

【図9】荷重支持部材における溶接部の第３変形例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態に係る荷重支持部材について、図面に基づいて説明する。本実施形態に係る荷重支持部材は、建物構造の荷重を支持するための柱や梁などに適用される。以下では、建物構造の柱に荷重支持部材が適用された場合について説明する。

【0023】

図１及び図２に示されるように、建物構造１は、第１被接合部材２と、第２被接合部材３と、荷重支持部材４とを備えている。建物構造１においては、第１被接合部材２及び第２被接合部材３に支持される柱として荷重支持部材４が適用される。

【0024】

第１被接合部材２は、水平方向に延びる梁である。第２被接合部材３は、第１被接合部材２の鉛直下方において水平方向に延びる梁である。なお、第２被接合部材３は、建物基礎であってもよい。第１被接合部材２及び第２被接合部材３は、荷重支持部材４を支持する。第１被接合部材２及び第２被接合部材３は、例えば、Ｈ形鋼から構成されている。この場合、第１被接合部材２は、一対の接合フランジ２１と、両接合フランジ２１同士を連結する接合ウェブ２２とを有している。第１被接合部材２は、一対の接合フランジ２１が鉛直方向に並んだ状態で水平方向に延びるように配設される。同様に、第２被接合部材３は、一対の接合フランジ３１と、両接合フランジ３１同士を連結する接合ウェブ３２とを有している。第２被接合部材３は、一対の接合フランジ３１が鉛直方向に並んだ状態で水平方向に延びるように配設される。

【0025】

荷重支持部材４は、軸方向が鉛直方向と平行になるように、第１被接合部材２及び第２被接合部材３に剛接合される柱に適用され、荷重を支持する柱材である。建物構造１においては、荷重支持部材４に対して壁パネル等が配置される。

【0026】

荷重支持部材４は、第１のＨ形鋼４１と第２のＨ形鋼４２とを備え、第１のＨ形鋼４１と第２のＨ形鋼４２とが互いに溶接されている。このため、荷重支持部材４は、単一のＨ形鋼から構成される支持部材と比較して、軸方向に直交する横断面の面積が大きい支持部材となる。つまり、単一のＨ形鋼の横断面の面積が予め定められた基準断面積に設定されている場合、荷重支持部材４における横断面の面積は、前記基準断面積よりも大きい特定断面積に設定される。

【0027】

第１のＨ形鋼４１は、軸方向に沿って延びる鋼材であり、一対の第１フランジ４１１Ａ，４１１Ｂと、両第１フランジ４１１Ａ，４１１Ｂ同士を連結する第１ウェブ４１２とを有している。第２のＨ形鋼４２は、軸方向に沿って延びる鋼材であり、一対の第２フランジ４２１Ａ，４２１Ｂと、両第２フランジ４２１Ａ，４２１Ｂ同士を連結する第２ウェブ４２２とを有している。

【0028】

第１のＨ形鋼４１と第２のＨ形鋼４２とは、第１ウェブ４１２と第２ウェブ４２２とが同一鉛直面上に並び、且つ、一対の第１フランジ４１１Ａ，４１１Ｂの一方の第１内フランジ４１１Ａと一対の第２フランジ４２１Ａ，４２１Ｂの一方の第２内フランジ４２１Ａとが互いに隣接した状態で配置される。この状態では、一対の第１フランジ４１１Ａ，４１１Ｂの他方の第１外フランジ４１１Ｂと、一対の第２フランジ４２１Ａ，４２１Ｂの他方の第２外フランジ４２１Ｂとが、荷重支持部材４における外側面を構成する。そして、第１のＨ形鋼４１と第２のＨ形鋼４２とにおいては、互いに隣接した第１内フランジ４１１Ａと第２内フランジ４２１Ａとが、外面同士が互いに接触した状態で第１溶接部５Ａ及び第２溶接部５Ｂにより互いに溶接（隅肉溶接）される。第１内フランジ４１１Ａと第２内フランジ４２１Ａとの間の溶接個所の詳細については後述する。

【0029】

第１のＨ形鋼４１の第１ウェブ４１２には、当該第１ウェブ４１２をその厚み方向に貫通する第１貫通孔４１２Ａが複数形成されている。複数の第１貫通孔４１２Ａは、人（作業者）の手の挿通を許容する形状を有しており、第１ウェブ４１２において軸方向に所定の間隔をあけて形成されている。同様に、第２のＨ形鋼４２の第２ウェブ４２２には、当該第２ウェブ４２２をその厚み方向に貫通する第２貫通孔４２２Ａが複数形成されている。複数の第２貫通孔４２２Ａは、人（作業者）の手の挿通を許容する形状を有しており、第２ウェブ４２２において軸方向に所定の間隔をあけて形成されている。作業者は、荷重支持部材４に対して壁パネルを配置する作業などを行う際に、第１貫通孔４１２Ａ及び第２貫通孔４２２Ａを利用することができる。

【0030】

なお、第１貫通孔４１２Ａ及び第２貫通孔４２２Ａは、建物構造１に地震力などの水平荷重Ｐが加わった場合に、荷重支持部材４に伝達される震動エネルギーを吸収し、建物構造１の揺れを減衰させる機能も有している。

【0031】

荷重支持部材４を構成する第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２は、軸方向の一端４Ａ（上端）が第１被接合部材２に剛接合されるとともに、軸方向の他端４Ｂ（下端）が第２被接合部材３に剛接合される。本実施形態では、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２は、一端４Ａが第１ベースプレート６１を介して第１被接合部材２の接合フランジ２１に剛接合され、他端４Ｂが第２ベースプレート６２を介して第２被接合部材３の接合フランジ３１に剛接合される。

【0032】

具体的には、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の一端４Ａは、第１ベースプレート６１に接触した状態で溶接（隅肉溶接）される。これにより、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の一端４Ａと第１ベースプレート６１との境界部分には、一端側溶接部６１Ｅが形成される。そして、第１ベースプレート６１は、ボルト６３によって第１被接合部材２の接合フランジ２１に固定される。これにより、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の一端４Ａが第１被接合部材２に剛接合される。一方、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の他端４Ｂは、第２ベースプレート６２に接触した状態で溶接（隅肉溶接）される。これにより、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の他端４Ｂと第２ベースプレート６２との境界部分には、他端側溶接部６２Ｅが形成される。そして、第２ベースプレート６２は、ボルト６３によって第２被接合部材３の接合フランジ３１に固定される。これにより、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の他端４Ｂが第２被接合部材３に剛接合される。

【0033】

図３に示されるように、第１ベースプレート６１は、第１中央受け部６１Ａと、一対の第１外受け部６１Ｂと、第１中央受け部６１Ａと一対の第１外受け部６１Ｂとを連結する第１連結部６１Ｃとを有する。第１中央受け部６１Ａは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の一端４Ａのうち、第１内フランジ４１１Ａ及び第２内フランジ４２１Ａの一端を受ける。一対の第１外受け部６１Ｂは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の一端４Ａのうち、第１外フランジ４１１Ｂ及び第２外フランジ４２１Ｂの各一端をそれぞれ受ける。第１連結部６１Ｃは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の一端４Ａのうち、第１ウェブ４１２及び第２ウェブ４２２の一端を受ける。第１中央受け部６１Ａ及び一対の第１外受け部６１Ｂには、第１ベースプレート６１を第１被接合部材２の接合フランジ２１に固定するボルト６３を通すためのボルト孔６１Ｄが形成されている。

【0034】

図４に示されるように、第２ベースプレート６２は、第２中央受け部６２Ａと、一対の第２外受け部６２Ｂと、第２中央受け部６２Ａと一対の第２外受け部６２Ｂとを連結する第２連結部６２Ｃとを有する。第２中央受け部６２Ａは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の他端４Ｂのうち、第１内フランジ４１１Ａ及び第２内フランジ４２１Ａの他端を受ける。一対の第２外受け部６２Ｂは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の他端４Ｂのうち、第１外フランジ４１１Ｂ及び第２外フランジ４２１Ｂの各他端をそれぞれ受ける。第２連結部６２Ｃは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の他端４Ｂのうち、第１ウェブ４１２及び第２ウェブ４２２の他端を受ける。第２中央受け部６２Ａ及び一対の第２外受け部６２Ｂには、第２ベースプレート６２を第２被接合部材３の接合フランジ３１に固定するボルト６３を通すためのボルト孔６２Ｄが形成されている。

【0035】

なお、荷重支持部材４を構成する第１のＨ形鋼４１と第２のＨ形鋼４２とにおいては、第１内フランジ４１１Ａ、第１外フランジ４１１Ｂ、第２内フランジ４２１Ａ、及び第２外フランジ４２１Ｂの各々における幅方向（第１ウェブ４１２及び第２ウェブ４２２と直交する方向）の寸法（幅寸法）の設定は、特に限定されない。第１の例では、第１内フランジ４１１Ａ、第１外フランジ４１１Ｂ、第２内フランジ４２１Ａ、及び第２外フランジ４２１Ｂの各々の幅寸法は、全て同じに設定される。第２の例では、第１内フランジ４１１Ａ、第１外フランジ４１１Ｂ、及び第２外フランジ４２１Ｂの各々の幅寸法が同一の第１幅寸法に設定され、且つ、第２内フランジ４２１Ａの幅寸法が前記第１幅寸法よりも小さい第２幅寸法に設定される。第３の例では、第１外フランジ４１１Ｂ及び第２外フランジ４２１Ｂの幅寸法が互いに同一の第３幅寸法に設定され、且つ、第１内フランジ４１１Ａ及び第２内フランジ４２１Ａの幅寸法が互いに同一であって前記第３幅寸法よりも小さい第４幅寸法に設定される。

【0036】

既述の通り、荷重支持部材４を構成する第１のＨ形鋼４１と第２のＨ形鋼４２とにおいては、互いに隣接した第１内フランジ４１１Ａと第２内フランジ４２１Ａとが、外面同士が互いに接触した状態で溶接部５Ａ，５Ｂにより互いに溶接される。具体的には、図２に示されるように、第１内フランジ４１１Ａと第２内フランジ４２１Ａとは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の軸方向の中心点４Ｃを含む所定領域である非溶接領域４Ｃ１において非接合となるように、非溶接領域４Ｃ１の両側にのみ溶接部５Ａ，５Ｂが形成されている。つまり、第１内フランジ４１１Ａと第２内フランジ４２１Ａとにおける、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の軸方向の中心点４Ｃを含む非溶接領域４Ｃ１の一端４Ａ側の第１溶接領域４Ａ１に第１溶接部５Ａが形成されるとともに、非溶接領域４Ｃ１の他端４Ｂ側の第２溶接領域４Ｂ１に第２溶接部５Ｂが形成される。

【0037】

次に、荷重支持部材４の剛性及び耐力について、図５に示す荷重変位曲線のグラフを参照して説明する。図５のグラフでは、荷重支持部材４の荷重変位曲線Ｅ１と、単一のＨ形鋼から構成される基準支持部材の荷重変位曲線Ｅ２と、従来型支持部材の荷重変位曲線Ｅ３とが示されている。なお、従来型支持部材とは、２つのＨ形鋼において互いに隣接する一対の内フランジ同士が軸方向の全長に亘って溶接された従来型の支持部材である。従来型支持部材は、溶接個所が荷重支持部材４と異なること以外は荷重支持部材４と同様に構成されており、横断面の面積が基準支持部材の基準断面積よりも大きい。

【0038】

本実施形態では、荷重支持部材４の軸方向一端４Ａ及び他端４Ｂが第１被接合部材２及び第２被接合部材３に対する剛接合によって固定された状態において、荷重支持部材４の剛性として初期剛性を用いるとともに、荷重支持部材４の耐力として降伏耐力又は最大耐力を用いる。初期剛性は、単位水平変位を生じさせるのに必要な水平荷重で表される水平剛性である。降伏耐力は、支持部材の変形が弾性変形から塑性変形に変わる降伏点を示す水平荷重で表される。最大耐力は、荷重変位曲線における水平荷重の最大値で表される。

【0039】

以下では、荷重変位曲線Ｅ１で示される荷重支持部材４の初期剛性Ａ１、降伏耐力Ｂ１及び最大耐力Ｃ１について、初期剛性Ａ１を「剛性Ａ１」と称し、降伏耐力Ｂ１及び最大耐力Ｃ１については「耐力Ｂ１，Ｃ１」と称する。同様に、荷重変位曲線Ｅ２で示される基準支持部材の初期剛性Ａ２、降伏耐力Ｂ２及び最大耐力Ｃ２について、初期剛性Ａ２を「剛性Ａ２」と称し、降伏耐力Ｂ２及び最大耐力Ｃ２については「耐力Ｂ２，Ｃ２」と称する。また、荷重変位曲線Ｅ３で示される従来型支持部材の初期剛性Ａ３、降伏耐力Ｂ３及び最大耐力Ｃ３について、初期剛性Ａ３を「剛性Ａ３」と称し、降伏耐力Ｂ３及び最大耐力Ｃ３については「耐力Ｂ３，Ｃ３」と称する。

【0040】

基準支持部材に対する荷重支持部材４の断面積の増大に応じて、荷重支持部材４の剛性Ａ１及び耐力Ｂ１，Ｃ１が、基準支持部材の剛性Ａ２及び耐力Ｂ２，Ｃ２よりも上昇して大きくなる。また、基準支持部材に対する従来型支持部材の断面積の増大に応じて、従来型支持部材の剛性Ａ３及び耐力Ｂ３，Ｃ３が、基準支持部材の剛性Ａ２及び耐力Ｂ２，Ｃ２よりも上昇して大きくなる。

【0041】

荷重支持部材４と従来型支持部材とを比較すると、荷重支持部材４の剛性Ａ１は従来型支持部材の剛性Ａ３よりも小さく、荷重支持部材４の耐力Ｂ１，Ｃ１は従来型支持部材の耐力Ｂ３，Ｃ３と略同じである。つまり、基準支持部材に対する断面積の増大に応じた剛性及び耐力の上昇率に着目した場合、基準支持部材の耐力Ｂ２，Ｃ２に対する荷重支持部材４の耐力Ｂ１，Ｃ１の上昇率は、従来型支持部材の耐力Ｂ３，Ｃ３の上昇率と同程度である。一方、基準支持部材の剛性Ａ２に対する荷重支持部材４の剛性Ａ１の上昇率は、従来型支持部材の剛性Ａ３の上昇率よりも小さい。

【0042】

図２に示されるように、建物構造１に地震力などの水平荷重Ｐが加わった場合、荷重支持部材４が水平荷重Ｐに抵抗することになる。この際、剛性の異なる複数種の支持部材が建物構造１の荷重支持部材に適用される場合がある。例えば、荷重支持部材４と、当該荷重支持部材４よりも剛性の低い基準支持部材とが建物構造１に適用される場合がある。この場合、断面積の違いに応じて剛性の異なる荷重支持部材４と基準支持部材とが協働して、水平荷重Ｐに抵抗することになる。建物構造１に加わった水平荷重Ｐは、荷重支持部材４及び基準支持部材の各々の剛性の大きさに応じて各支持部材に分配される。建物構造１に加わった水平荷重Ｐが荷重支持部材４及び基準支持部材の各々に分配されるときには、剛性の高い荷重支持部材４に分配されて当該荷重支持部材４が負担する水平荷重は、基準支持部材が負担する水平荷重よりも大きくなる。

【0043】

ここで、建物構造１に水平荷重Ｐが加わった場合、荷重支持部材４を構成する第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２においては、第１及び第２被接合部材２，３に剛接合される軸方向の一端４Ａ及び他端４Ｂに最も大きな曲げモーメントＭが作用し、軸方向の中心点４Ｃに近づくに従い曲げモーメントＭが小さくなる。この点に着目して荷重支持部材４では、第１のＨ形鋼４１の第１内フランジ４１１Ａと第２のＨ形鋼４２の第２内フランジ４２１Ａとは、軸方向の中心点４Ｃを含む非溶接領域４Ｃ１において非接合となるように、当該非溶接領域４Ｃ１に対して軸方向一端４Ａ側の第１溶接領域４Ａ１に第１溶接部５Ａが形成されるとともに、軸方向他端４Ｂ側の第２溶接領域４Ｂ１に第２溶接部５Ｂが形成されている。大きな曲げモーメントＭが作用する第１溶接領域４Ａ１及び第２溶接領域４Ｂ１内に第１溶接部５Ａ及び第２溶接部５Ｂが形成されることにより、荷重支持部材４が負担する水平荷重に抵抗するために必要な耐力Ｂ１，Ｃ１を確保することができる。

【0044】

しかも、荷重支持部材４では、作用する曲げモーメントＭの小さい軸方向の中心点４Ｃを含む非溶接領域４Ｃ１は、溶接部が形成されていない領域となる。これにより、荷重支持部材４における非溶接領域４Ｃ１の両側での溶接部５Ａ，５Ｂの形成に応じた剛性Ａ１及び耐力Ｂ１，Ｃ１の上昇率について、耐力Ｂ１，Ｃ１よりも剛性Ａ１の上昇率が過剰に大きくなることを抑制することができる。すなわち、荷重支持部材４においては、非溶接領域４Ｃ１に応じて耐力Ｂ１，Ｃ１よりも剛性Ａ１の減少率が大きくなる。このため、荷重支持部材４は、非溶接領域４Ｃ１の両側の耐力Ｂ１，Ｃ１を確保しながら剛性Ａ１を下げることが可能な支持部材となる。この結果、荷重支持部材４及び基準支持部材の各々の剛性の大きさに応じて、建物構造１に加わった水平荷重Ｐが各支持部材に分配されたときに、荷重支持部材４が負担する水平荷重が、基準支持部材が負担する水平荷重に対して過剰に大きくなることを抑制することができる。このため、荷重支持部材４の耐力Ｂ１，Ｃ１と基準支持部材の耐力Ｂ２，Ｃ２との大きさに応じて水平荷重Ｐが分配されることになり、荷重支持部材４が基準支持部材よりも早くに塑性変形に至ることを抑制できる。このため、荷重支持部材４の耐力Ｂ１，Ｃ１と基準支持部材の耐力Ｂ２，Ｃ２とを有効に利用して水平荷重Ｐに抵抗することができるので、建物構造１の耐震性の向上を図ることができる。

【0045】

また、荷重支持部材４の負担する水平荷重が基準支持部材の負担する水平荷重に対して過剰に大きくなることを抑制できるので、第１被接合部材２及び第２被接合部材３においては、荷重支持部材４を支持する領域部分の負担が基準支持部材を支持する領域部分に対して過剰に大きくなることを抑制できる。

【0046】

既述の通り、建物構造１に水平荷重Ｐが加わった場合、荷重支持部材４を構成する第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の一端４Ａ及び他端４Ｂに最も大きな曲げモーメントＭが作用する。このため、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２においては、荷重支持部材４が負担する水平荷重が荷重支持部材４の降伏耐力Ｂ１を超える場合に、一端４Ａ及び他端４Ｂから中心点４Ｃ側に向かって徐々に塑性化が進行する。このような塑性化の進行を抑制するために、塑性化が想定される範囲には、第１溶接部５Ａ及び第２溶接部５Ｂが形成されていることが望ましい。

【0047】

そこで、図６に示されるように、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２において、非溶接領域４Ｃ１に対して一端４Ａ側の第１溶接領域４Ａ１の軸方向における領域長さＬ２１は、第１溶接領域４Ａ１内に第１塑性化想定領域４Ｄ１が含まれるように設定される。第１塑性化想定領域４Ｄ１は、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の一端４Ａの周辺において塑性化が想定される領域である。同様に、非溶接領域４Ｃ１に対して他端４Ｂ側の第２溶接領域４Ｂ１の軸方向における領域長さＬ２２は、第２溶接領域４Ｂ１内に第２塑性化想定領域４Ｄ２が含まれるように設定される。第２塑性化想定領域４Ｄ２は、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の他端４Ｂの周辺において塑性化が想定される領域である。

【0048】

第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２において、第１塑性化想定領域４Ｄ１の軸方向における領域長さＬ３１と、第２塑性化想定領域４Ｄ２の軸方向における領域長さＬ３２とは、一端４Ａから他端４Ｂまでの軸方向における荷重支持部材４の全長Ｌ１、又は、荷重支持部材４の軸方向と直交する幅方向の幅寸法Ｗ１に基づいて算出することができる。第１塑性化想定領域４Ｄ１の領域長さＬ３１及び第２塑性化想定領域４Ｄ２の領域長さＬ３２は、例えば、荷重支持部材４の全長Ｌ１の１０分の１の長さ以上、又は、荷重支持部材４の幅寸法Ｗ１の２倍の長さ以上に設定される。

【0049】

第１溶接領域４Ａ１の領域長さＬ２１は、第１溶接領域４Ａ１内に第１塑性化想定領域４Ｄ１が含まれるように設定されていれば、特に限定されない。第１溶接領域４Ａ１の領域長さＬ２１は、例えば、荷重支持部材４の全長Ｌ１の４分の１の長さに設定される。同様に、第２溶接領域４Ｂ１の領域長さＬ２２は、第２溶接領域４Ｂ１内に第２塑性化想定領域４Ｄ２が含まれるように設定されていれば、特に限定されない。第２溶接領域４Ｂ１の領域長さＬ２２は、例えば、荷重支持部材４の全長Ｌ１の４分の１の長さに設定される。この場合、第１溶接領域４Ａ１と第２溶接領域４Ｂ１との間の非溶接領域４Ｃ１の軸方向における領域長さＬ２３は、荷重支持部材４の全長Ｌ１の２分の１の長さに設定される。

【0050】

本実施形態では、図６に示されるように、第１溶接領域４Ａ１内において第１溶接部５Ａは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の軸方向の一端４Ａを含んで形成されている。つまり、第１溶接領域４Ａ１内において第１溶接部５Ａは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の軸方向の一端４Ａから中心点４Ｃに向かって連続した直線状に延びている。同様に、第２溶接領域４Ｂ１内において第２溶接部５Ｂは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の軸方向の他端４Ｂを含んで形成されている。つまり、第２溶接領域４Ｂ１内において第２溶接部５Ｂは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の軸方向の他端４Ｂから中心点４Ｃに向かって連続した直線状に延びている。このように、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２において、最も大きな曲げモーメントＭが作用する軸方向の一端４Ａ及び他端４Ｂを含んで第１溶接部５Ａ及び第２溶接部５Ｂが形成されることにより、荷重支持部材４が負担する水平荷重に抵抗するために必要な耐力Ｂ１，Ｃ１を、より確実に確保することができる。

【0051】

また、第１溶接領域４Ａ１内において第１溶接部５Ａは、第１溶接領域４Ａ１の軸方向の全体に亘って連続して形成されている。この場合、第１溶接部５Ａの軸方向における溶接長さＬ２１Ａは、第１溶接領域４Ａ１の領域長さＬ２１と同じ値となる。同様に、第２溶接領域４Ｂ１内において第２溶接部５Ｂは、第２溶接領域４Ｂ１の軸方向の全体に亘って連続して形成されている。この場合、第２溶接部５Ｂの軸方向における溶接長さＬ２２Ａは、第２溶接領域４Ｂ１の領域長さＬ２２と同じ値となる。このように、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２において、大きな曲げモーメントＭが作用する軸方向の一端４Ａ側及び他端４Ｂ側の各溶接領域４Ａ１，４Ｂ１の全体に亘って連続して第１溶接部５Ａ及び第２溶接部５Ｂが形成されることにより、荷重支持部材４が負担する水平荷重に抵抗するために必要な耐力Ｂ１，Ｃ１を、より確実に確保することができる。

【0052】

また、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２において、第１溶接領域４Ａ１に形成される第１溶接部５Ａと、第２溶接領域４Ｂ１に形成される第２溶接部５Ｂとは、軸方向に対称となるように形成されている。これにより、荷重支持部材４は、軸方向の一端４Ａ及び他端４Ｂのそれぞれにおいて均等に水平荷重Ｐを支持することができる。

【0053】

また、既述の通り、第１のＨ形鋼４１の第１ウェブ４１２には第１貫通孔４１２Ａが形成され、第２のＨ形鋼４２の第２ウェブ４２２には第２貫通孔４２２Ａが形成されている。第１貫通孔４１２Ａは、第１ウェブ４１２における、少なくとも、非溶接領域４Ｃ１の両側の第１溶接領域４Ａ１及び第２溶接領域４Ｂ１に形成される。つまり、第１貫通孔４１２Ａは、第１ウェブ４１２における、非溶接領域４Ｃ１、第１溶接領域４Ａ１及び第２溶接領域４Ｂ１にそれぞれ形成されてもよいし、第１溶接領域４Ａ１及び第２溶接領域４Ｂ１にのみ形成されてもよい。同様に、第２貫通孔４２２Ａは、第２ウェブ４２２における、少なくとも、非溶接領域４Ｃ１の両側の第１溶接領域４Ａ１及び第２溶接領域４Ｂ１に形成される。

【0054】

建物構造１に水平荷重Ｐが加わった場合、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２においては、第１貫通孔４１２Ａ及び第２貫通孔４２２Ａの周辺で塑性変形が生じやすくなる虞がある。そこで、第１溶接領域４Ａ１内において第１溶接部５Ａは、軸方向と直交する方向から見たときに、第１溶接領域４Ａ１内に配置される第１貫通孔４１２Ａ及び第２貫通孔４２２Ａの少なくとも半分以上（望ましくは全体）を覆う範囲に形成されている。同様に、第２溶接領域４Ｂ１内において第２溶接部５Ｂは、軸方向と直交する方向から見たときに、第２溶接領域４Ｂ１内に配置される第１貫通孔４１２Ａ及び第２貫通孔４２２Ａの少なくとも半分以上（望ましくは全体）を覆う範囲に形成されている。これにより、第１貫通孔４１２Ａ及び第２貫通孔４２２Ａの周辺で塑性変形が生じるのを抑制することができる。

【0055】

以上、本発明の実施形態に係る荷重支持部材４について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。

【0056】

上記の実施形態では、荷重支持部材４を構成する第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２において、軸方向の一端４Ａ側及び他端４Ｂ側の各溶接領域４Ａ１，４Ｂ１の全体に亘って連続して第１溶接部５Ａ及び第２溶接部５Ｂが形成される態様について説明したが、本発明はこれに限定されない。図７に示されるように、第１溶接部５Ａ及び第２溶接部５Ｂは、軸方向において第１溶接領域４Ａ１及び第２溶接領域４Ｂ１の全体に亘って形成されていなくてもよい。この場合、第１溶接部５Ａの溶接長さＬ２１Ａは、第１溶接領域４Ａ１の領域長さＬ２１よりも短く、且つ、第２溶接部５Ｂの溶接長さＬ２２Ａは、第２溶接領域４Ｂ１の領域長さＬ２２よりも短い。

【0057】

また、上記の実施形態では、荷重支持部材４を構成する第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２において、軸方向の一端４Ａ及び他端４Ｂを含んで第１溶接部５Ａ及び第２溶接部５Ｂが形成される態様について説明したが、本発明はこれに限定されない。図８に示されるように、第１溶接部５Ａ及び第２溶接部５Ｂは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の軸方向の一端４Ａ及び他端４Ｂを含んで形成されていなくてもよい。この場合、第１溶接領域４Ａ１内において第１溶接部５Ａは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の軸方向の一端４Ａに対して離れた位置から中心点４Ｃに向かって延びる。同様に、第２溶接領域４Ｂ１内において第２溶接部５Ｂは、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２の軸方向の他端４Ｂに対して離れた位置から中心点４Ｃに向かって延びる。

【0058】

また、上記の実施形態では、荷重支持部材４を構成する第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２において、第１溶接部５Ａが第１溶接領域４Ａ１内で連続した直線状に延びるとともに、第２溶接部５Ｂが第２溶接領域４Ｂ１内で連続した直線状に延びる態様について説明したが、本発明はこれに限定されない。図９に示されるように、第１溶接部５Ａは、第１溶接領域４Ａ１内において軸方向に間隔をあけて形成される複数の溶接部分５Ａ１を有していてもよい。同様に、第２溶接部５Ｂは、第２溶接領域４Ｂ１内において軸方向に間隔をあけて形成される複数の溶接部分５Ｂ１を有していてもよい。

【0059】

また、上記の実施形態では、荷重支持部材４を構成する第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２において、第１ウェブ４１２に第１貫通孔４１２Ａが形成されるとともに、第２ウェブ４２２に第２貫通孔４２２Ａが形成される態様について説明したが、本発明はこれに限定されない。第２ウェブ４２２に貫通孔が形成されていなくてもよい。また、第１ウェブ４１２及び第２ウェブ４２２の各々に貫通孔が形成されていなくてもよい。

【符号の説明】

【0060】

１ 建物構造
２ 第１被接合部材
３ 第２被接合部材
４ 荷重支持部材
４１ 第１のＨ形鋼
４１１Ａ，４１１Ｂ 第１フランジ
４１２ 第１ウェブ
４１２Ａ 第１貫通孔
４２ 第２のＨ形鋼
４２１Ａ，４２１Ｂ 第２フランジ
４２２ 第２ウェブ
４２２Ａ 第２貫通孔
４Ａ１ 第１溶接領域
４Ｂ１ 第２溶接領域
４Ｃ 中心点
４Ｃ１ 非溶接領域（所定領域）
５Ａ 第１溶接部
５Ｂ 第２溶接部

【要約】

【課題】耐力を確保しながら剛性を下げることが可能な荷重支持部材を提供する。
【解決手段】荷重支持部材４は、第１のＨ形鋼４１と第２のＨ形鋼４２とを備えている。荷重支持部材４においては、第１のＨ形鋼４１及び第２のＨ形鋼４２は、軸方向の一端４Ａが第１被接合部材２Ａに剛接合されるとともに、軸方向の他端４Ｂが第２被接合部材２Ｂに剛接合される。そして、第１のＨ形鋼４１における第１内フランジ４１１Ａと第２のＨ形鋼４２における第２内フランジ４２１Ａとは、軸方向の中心点４Ｃを含む所定の非溶接領域４Ｃ１において非接合となるように、非溶接領域４Ｃ１の両側にのみ溶接部５Ａ，５Ｂが形成されている。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】