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技術 梁接合構造、梁接合構造の設計方法、及び梁接合構造の製造方法

出願人 新日鐵住金株式会社
発明者 有田政樹北岡聡鈴木悠介木村慧半谷公司
出願日 2018年3月9日 (1年2ヶ月経過) 出願番号 2018-540899
公開日 2019年3月14日 (2ヶ月経過) 公開番号 WO2018-164271
状態 特許登録済
技術分野 建築構造一般 橋または陸橋
主要キーワード 平面視十字状 反曲点 プレストレス鋼材 シアプレート 同一荷重 接合形式 各構造部材 適合条件
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年3月14日)のものです。
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図面 (15)

課題・解決手段

この梁接合構造は、互いに対をなす第一支持部材及び第二支持部材と、前記第一支持部材と前記第二支持部材との間に掛け渡された梁と、前記第一支持部材から前記第二支持部材に向かう方向に突出するように配置される補強部材と、を備え、前記梁の材軸方向に垂直であるとともに第一接合部を含む仮想平面からの、前記補強部材の突出長さxが第一距離以上、第二距離以下であり、前記第一距離は、前記梁に2点集中荷重が作用した場合において、前記梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離であり、前記第二距離は、基準梁に2点集中荷重が作用した場合において、前記基準梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離である。

概要

背景

従来から、例えば下記特許文献1、2に記載の連続桁が知られている。
特許文献1に記載の連続桁は、プレストレス鋼材補強された連続桁であって、桁の両端部から支点に向かって伸びるプレストレス鋼材が、支点を挟んで反対側に位置する、負曲げと正曲げとの境界付近に至るまで配置されている。
特許文献2に記載の連続桁では、負曲げ区間鋼製床板により形成し、正曲げ区間をコンクリート床板により形成している。
特許文献1、2いずれの連続桁であっても、剛接合前提としている負曲げ領域を、プレストレス鋼材や鋼製床板によって補強している。これにより、プレストレス鋼材や鋼製床板が、負曲げ領域に発生する引張応力を負担している。

ところで、一般に、鉄筋コンクリート造の梁の負曲げ補強筋は、下記非特許文献1を参照すると、梁端部から「(梁スパンの1/4)+(鉄筋の径の15倍)」の長さに設けるよう定められている。この補強筋は、正曲げに対する曲げ剛性(以下、「正曲げ剛性」という。)と負曲げに対する曲げ剛性(以下、「負曲げ剛性」という。)とが等しく、かつ梁端部の接合を剛接合とみなした場合の梁において、梁端部から梁の長さ方向に沿って存在する負曲げ領域の長さに、鉄筋とコンクリート定着長さを加えた範囲に配置されている。

概要

この梁接合構造は、互いに対をなす第一支持部材及び第二支持部材と、前記第一支持部材と前記第二支持部材との間に掛け渡された梁と、前記第一支持部材から前記第二支持部材に向かう方向に突出するように配置される補強部材と、を備え、前記梁の材軸方向に垂直であるとともに第一接合部を含む仮想平面からの、前記補強部材の突出長さxが第一距離以上、第二距離以下であり、前記第一距離は、前記梁に2点集中荷重が作用した場合において、前記梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離であり、前記第二距離は、基準梁に2点集中荷重が作用した場合において、前記基準梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離である。

目的

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、梁の両端が一対の支持部材に半剛接合又は剛接合されている梁接合構造において、補強部材の配置の適正化を図ることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

互いに対をなす第一支持部材及び第二支持部材と、両端部に、前記第一支持部材及び前記第二支持部材がそれぞれ接合される第一接合部及び第二接合部を有し、前記第一接合部及び前記第二接合部を介して半剛接合又は剛接合されることで、前記第一支持部材と前記第二支持部材との間に掛け渡された梁と、前記第一支持部材から前記第二支持部材に向かう方向に突出するように配置され、前記梁の負曲げにより前記梁に生じる引張応力の少なくとも一部を負担することにより前記梁を補強する補強部材と、を備え、前記梁の材軸方向に垂直であるとともに前記第一接合部を含む仮想平面からの、前記補強部材の突出長さxが第一距離以上、第二距離以下であり、前記第一距離は、前記梁に2点集中荷重が作用した場合において前記梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離であり、前記第二距離は、前記梁として、両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とに剛接合され、かつ、負曲げに対する曲げ剛性と正曲げに対する曲げ剛性とが互いに同等とされた基準梁を用いることを仮定し、前記基準梁に2点集中荷重が作用した場合において、前記基準梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離であることを特徴とする梁接合構造

請求項2

前記梁は、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合されることを特徴とする請求項1に記載の梁接合構造。

請求項3

前記梁は、前記正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが異なった状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合され、前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たすことを特徴とする請求項2に記載の梁接合構造。 ただし、xhは下記(2A)式により求められる。 ここで、上記各変数は以下の通りである。EIh:前記梁の負曲げに対する曲げ剛性(kNm2)EIs:前記梁の正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)l:前記梁の長さ(m)K:前記梁の前記端部の前記第一接合部の回転剛性(kNm/rad)

請求項4

前記梁は、前記正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが等しい状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合され、前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たすことを特徴とする請求項2に記載の梁接合構造。 ただし、xhは下記(2B)式により求められる。 ここで、上記各変数は以下の通りである。EI:前記梁の負曲げ又は正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)l:前記梁の長さ(m)K:前記梁の前記端部の前記第一接合部の回転剛性(kNm/rad)

請求項5

前記梁は、正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが異なった状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ剛接合されることを特徴とする請求項1に記載の梁接合構造。

請求項6

前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たすことを特徴とする請求項5に記載の梁接合構造。 ただし、xhは下記(2A’)式により求められる。 ここで、上記各変数は以下の通りである。EIh:前記梁の負曲げに対する曲げ剛性(kNm2)EIs:前記梁の正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)l:前記梁の長さ(m)

請求項7

互いに対をなす第一支持部材及び第二支持部材と、両端部に前記第一支持部材及び前記第二支持部材がそれぞれ接合される第一接合部及び第二接合部を有し、前記第一接合部及び前記第二接合部を介して半剛接合又は剛接合されることで、前記第一支持部材と前記第二支持部材との間に掛け渡された梁と、前記第一支持部材から前記第二支持部材に向かう方向に突出するように配置され、前記梁の負曲げにより前記梁に生じる引張応力の少なくとも一部を負担することにより前記梁を補強する補強部材と、を備える梁接合構造の設計方法であって、前記梁に2点集中荷重が作用した場合において前記梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離である第一距離を算出する第一距離算出工程と、前記梁として、両端部が前記第一支持部材及び前記第二支持部材に剛接合され、かつ、負曲げに対する曲げ剛性と正曲げに対する曲げ剛性とが互いに同等とされた基準梁を用いることを仮定し、前記基準梁に2点集中荷重が作用した場合において、前記基準梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離である第二距離を算出する第二距離算出工程と、前記梁の材軸方向に垂直であるとともに前記第一接合部を含む仮想平面からの、前記補強部材の突出長さxを、前記第一距離以上、前記第二距離以下に設定する補強部材設計工程と、を備えることを特徴とする梁接合構造の設計方法。

請求項8

前記梁は、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合されることを特徴とする請求項7に記載の梁接合構造の設計方法。

請求項9

前記梁は、前記正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが異なった状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合され、前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たすことを特徴とする請求項8に記載の梁接合構造の設計方法。 ただし、xhは下記(2A)式により求められる。 ここで、上記各変数は以下の通りである。EIh:前記梁の負曲げに対する曲げ剛性(kNm2)EIs:前記梁の正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)l:前記梁の長さ(m)K:前記梁の前記端部の前記第一接合部の回転剛性(kNm/rad)

請求項10

前記梁は、前記正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが等しい状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合され、前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たすことを特徴とする請求項8に記載の梁接合構造の設計方法。 ただし、xhは下記(2B)式により求められる。 ここで、上記各変数は以下の通りである。EI:前記梁の負曲げ又は正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)l:前記梁の長さ(m)K:前記梁の前記端部の前記第一接合部の回転剛性(kNm/rad)

請求項11

前記梁は、正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが異なった状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ剛接合されることを特徴とする請求項7に記載の梁接合構造の設計方法。

請求項12

前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たすことを特徴とする請求項11に記載の梁接合構造の設計方法。 ただし、xhは下記(2A’)式により求められる。 ここで、上記各変数は以下の通りである。EIh:前記梁の負曲げに対する曲げ剛性(kNm2)EIs:前記梁の正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)l:前記梁の長さ(m)

請求項13

請求項7〜12のいずれか一項に記載の梁接合構造の設計方法に基づいて設計された梁接合構造の製造方法において、前記第一支持部材及び前記第二支持部材と前記梁とを接合する接合工程と、設定された前記突出長さxとなるように前記補強部材を配設する配設工程とを備えることを特徴とする、梁接合構造の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、梁接合構造、梁接合構造の設計方法、及び梁接合構造の製造方法に関する。
本願は、2017年3月10日に、日本に出願された特願2017−046780号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

0002

従来から、例えば下記特許文献1、2に記載の連続桁が知られている。
特許文献1に記載の連続桁は、プレストレス鋼材補強された連続桁であって、桁の両端部から支点に向かって伸びるプレストレス鋼材が、支点を挟んで反対側に位置する、負曲げと正曲げとの境界付近に至るまで配置されている。
特許文献2に記載の連続桁では、負曲げ区間鋼製床板により形成し、正曲げ区間をコンクリート床板により形成している。
特許文献1、2いずれの連続桁であっても、剛接合前提としている負曲げ領域を、プレストレス鋼材や鋼製床板によって補強している。これにより、プレストレス鋼材や鋼製床板が、負曲げ領域に発生する引張応力を負担している。

0003

ところで、一般に、鉄筋コンクリート造の梁の負曲げ補強筋は、下記非特許文献1を参照すると、梁端部から「(梁スパンの1/4)+(鉄筋の径の15倍)」の長さに設けるよう定められている。この補強筋は、正曲げに対する曲げ剛性(以下、「正曲げ剛性」という。)と負曲げに対する曲げ剛性(以下、「負曲げ剛性」という。)とが等しく、かつ梁端部の接合を剛接合とみなした場合の梁において、梁端部から梁の長さ方向に沿って存在する負曲げ領域の長さに、鉄筋とコンクリート定着長さを加えた範囲に配置されている。

0004

日本国特開2003−293323号公報
日本国特開平11−222817号公報

先行技術

0005

日本建築学会、鉄筋コンクリート造配筋指針・同解説、第二版、日本、日本建築学会、1986年9月、p.28、33、42

0006

従来は、梁が、その曲げ剛性によらず支持部材半剛接合されている場合や、正曲げ剛性と負曲げ剛性とが異なる梁が支持部材に剛接合されている場合においても、正曲げ剛性と負曲げ剛性とが等しい梁が支持部材に剛接合されているとみなした場合の負曲げ領域を超えて補強部材を配置している。このため、補強部材の配置の適正化が図られていない。

0007

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、梁の両端が一対の支持部材に半剛接合又は剛接合されている梁接合構造において、補強部材の配置の適正化を図ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明の概要は下記の通りである。
(1)本発明の第一の態様は、互いに対をなす第一支持部材及び第二支持部材と、両端部に、前記第一支持部材及び前記第二支持部材がそれぞれ接合される第一接合部及び第二接合部を有し、前記第一接合部及び前記第二接合部を介して半剛接合又は剛接合されることで、前記第一支持部材と前記第二支持部材との間に掛け渡された梁と、前記第一支持部材から前記第二支持部材に向かう方向に突出するように配置され、前記梁の負曲げにより前記梁に生じる引張応力の少なくとも一部を負担することにより前記梁を補強する補強部材と、を備える梁接合構造である。
前記梁の材軸方向に垂直であるとともに前記第一接合部を含む仮想平面からの前記補強部材の突出長さxが第一距離以上、第二距離以下であり、前記第一距離は、前記梁に2点集中荷重が作用した場合において前記梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離であり、前記第二距離は、前記梁として、両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とに剛接合され、かつ、負曲げに対する曲げ剛性と正曲げに対する曲げ剛性とが互いに同等とされた基準梁を用いることを仮定し、前記基準梁に2点集中荷重が作用した場合において、前記基準梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離である。

0009

(2)上記(1)に記載の梁接合構造では、前記梁は、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合されてもよい。
(3)上記(2)に記載の梁接合構造では、前記梁は、前記正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが異なった状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合され、前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たしてもよい。




ただし、xhは下記(2A)式により求められる。




ここで、上記各変数は以下の通りである。
EIh:前記梁の負曲げに対する曲げ剛性(kNm2)
EIs:前記梁の正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)
l:前記梁の長さ(m)
K:前記梁の前記端部の前記第一接合部の回転剛性(kNm/rad)
(4)上記(2)に記載の梁接合構造では、前記梁は、前記正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが等しい状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合され、前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たしてもよい。




ただし、xhは下記(2B)式により求められる。




ここで、上記各変数は以下の通りである。
EI:前記梁の負曲げ又は正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)
l:前記梁の長さ(m)
K:前記梁の前記端部の前記第一接合部の回転剛性(kNm/rad)

0010

(5)上記(1)に記載の梁接合構造では、前記梁は、正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが異なった状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ剛接合されてもよい。
(6)上記(5)に記載の梁接合構造では、前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たしてもよい。




ただし、xhは下記(2A’)式により求められる。




ここで、上記各変数は以下の通りである。
EIh:前記梁の負曲げに対する曲げ剛性(kNm2)
EIs:前記梁の正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)
l:前記梁の長さ(m)

0011

(7)本発明の第二の態様は、互いに対をなす第一支持部材及び第二支持部材と、両端部に前記第一支持部材及び前記第二支持部材がそれぞれ接合される第一接合部及び第二接合部を有し、前記第一接合部及び前記第二接合部を介して半剛接合又は剛接合されることで、前記第一支持部材と前記第二支持部材との間に掛け渡された梁と、前記第一支持部材から前記第二支持部材に向かう方向に突出するように配置され、前記梁の負曲げにより前記梁に生じる引張応力の少なくとも一部を負担することにより前記梁を補強する補強部材と、を備える梁接合構造の設計方法である。
この設計方法は、前記梁に2点集中荷重が作用した場合において前記梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離である第一距離を算出する第一距離算出工程と、前記梁として、両端部が前記第一支持部材及び前記第二支持部材に剛接合され、かつ、負曲げに対する曲げ剛性と正曲げに対する曲げ剛性とが互いに同等とされた基準梁を用いることを仮定し、前記基準梁に2点集中荷重が作用した場合において、前記基準梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、前記第一接合部からの距離である第二距離を算出する第二距離算出工程と、前記梁の材軸方向に垂直であるとともに前記第一接合部を含む仮想平面からの、前記補強部材の突出長さxを、前記第一距離以上、前記第二距離以下に設定する補強部材設計工程と、を有する。

0012

(8)上記(7)に記載の梁接合構造の設計方法では、前記梁は、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合されてもよい。
(9)上記(8)に記載の梁接合構造の設計方法では、前記梁は、前記正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが異なった状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合され、前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たしてもよい。




ただし、xhは下記(2A)式により求められる。




ここで、上記各変数は以下の通りである。
EIh:前記梁の負曲げに対する曲げ剛性(kNm2)
EIs:前記梁の正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)
l:前記梁の長さ(m)
K:前記梁の前記端部の前記第一接合部の回転剛性(kNm/rad)
(10)上記(8)に記載の梁接合構造の設計方法では、前記梁は、前記正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが等しい状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ半剛接合され、前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たしてもよい。




ただし、xhは下記(2B)式により求められる。




ここで、上記各変数は以下の通りである。
EI:前記梁の負曲げ又は正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)
l:前記梁の長さ(m)
K:前記梁の前記端部の前記第一接合部の回転剛性(kNm/rad)

0013

(11)上記(7)に記載の梁接合構造の設計方法では、前記梁は、正曲げに対する曲げ剛性と負曲げに対する曲げ剛性とが異なった状態で、前記両端部が前記第一支持部材と前記第二支持部材とにそれぞれ剛接合されてもよい。
(12)上記(11)に記載の梁接合構造の設計方法では、前記補強部材の突出長さxが、mを単位として、下記(1)式を満たしてもよい。




ただし、xhは下記(2A’)式により求められる。




ここで、上記各変数は以下の通りである。
EIh:前記梁の負曲げに対する曲げ剛性(kNm2)
EIs:前記梁の正曲げに対する曲げ剛性(kNm2)
l:前記梁の長さ(m)

0014

(13)本発明の第三の態様は、上記(7)〜(12)のいずれか一項に記載の梁接合構造の設計方法に基づいて設計された梁接合構造の製造方法であって、前記第一支持部材及び前記第二支持部材と前記梁とを接合する接合工程と、設定された前記突出長さxとなるように前記補強部材を配設する配設工程とを有する。

発明の効果

0015

上記発明によれば、梁の両端が一対の支持部材に半剛接合又は剛接合されている梁接合構造において、補強部材の配置の適正化を図ることができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の実施形態に係る梁接合構造が用いられる建築物の一部を示す平面図である。
図1のAで囲む部位に対応する構造の斜視図である。
図1のAで囲む部位に対応する構造の平面図である。
図3に示すIV−IV矢視断面図である。
図1に示す建築物に適用される梁接合構造をモデル化した図であって、半剛接合された梁に等分布荷重が作用した場合を示す図である。
図1に示す建築物に適用される梁接合構造をモデル化した図であって、半剛接合された梁に2点集中荷重が作用した場合を示す図である。
図4に示す構造において、剛域が異なる場合における接合部の違いを説明する図である。
図6に示すモデルにおいて、梁として基準梁を採用した場合を示す図である。
図1に示す建築物に適用される梁接合構造をモデル化した図であって、剛接合された梁に等分布荷重が作用した場合を示す図である。
図1に示す建築物に適用される梁接合構造をモデル化した図であって、剛接合された梁に2点集中荷重が作用した場合を示す図である。
図1のBで囲む部位に対応する構造の平面図である。
図11に示すVI−VI矢視断面図である。
本発明の第二実施形態に係る梁接合構造の設計方法を説明するためのフローチャートである。
本発明に係る梁接合構造が用いられる建築物を構成する柱の変形例を示す図である。

実施例

0017

(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態に係る梁接合構造を説明する。
図1に、本実施形態に係る梁接合構造が適用される建築物の一例を示す。建築物としては、例えば、住宅、学校、事務所又は病院施設等が挙げられる。
図2図4は、図1のAで囲む部位に対応する、梁接合構造60としての第一構造61を示す。
図1図4に示すように、建築物1は、鉛直方向に沿って延びる複数本の柱11と、一対の柱11間に掛け渡された大梁21と、一対の大梁21間に掛け渡された小梁31と、大梁21及び小梁31の上方に接合された床スラブ41と、を備えている。大梁21、小梁31および床スラブ41は、合成梁を構成する。

0018

図2に示すように、柱11は、鉄骨鉄筋コンクリート(SRC)造とされている。柱11は、断面略矩形状に形成されたコンクリート12と、コンクリート12の内部に配設された鉄骨材13および鉄筋14と、を備えている。図示の例では、鉄骨材13が、H形鋼により形成されている。また鉄筋14として、上下方向に延びる複数の主筋14aと、上下方向に複数段にわたって、複数の主筋14aを取り囲むように配置された帯筋14bと、が設けられている。

0019

大梁21は、1本の柱11から、平面視十字状をなすように4本延びている。なお大梁21は、一対の柱11間に掛け渡された他の形態に適宜変更することが可能である。例えば、大梁21が、1本の柱11から、平面視T字状をなすように3本延びていてもよい。さらに例えば、大梁21が、1本の柱11から、平面視I字状をなすように2本延びていてもよい。

0020

大梁21は、ウェブと、ウェブの上方および下方にそれぞれ配置されたフランジと、を備えるH形鋼により形成されている。大梁21の端部は、柱11に第一シアプレート22を介して固定されている。第一シアプレート22は、柱11(図示の例では鉄骨材13)に溶接等により固定されている。第一シアプレート22は、大梁21のウェブと平行に延びている。大梁21と第一シアプレート22とは、複数の第一ボルト23により接合されている。複数の第一ボルト23は、大梁21のウェブと第一シアプレート22とを上下方向の複数箇所において接合している。

0021

図1に示される建築物1では、小梁31が、一対の大梁21間に、前記材軸方向に同等の間隔をあけて2つ設けられている。従って、一対の柱11間に掛け渡された1つの大梁21には、2つの小梁31から2点集中荷重が作用すると仮定できる。なお、ここでの仮定は、本発明の適用範囲を限定するものではない。小梁31は、互いに並行に延びる一対の大梁21間に、両大梁21の材軸方向に任意の間隔をあけて1つ以上、大梁21と交差する方向に掛け渡されていればよい。

0022

また、小梁31は、大梁21と同様にH形鋼により形成され、その端部が大梁21に接合されている。

0023

図2および図4に示すように、床スラブ41は、大梁21上および小梁31上に配置された図示しないデッキプレートと、デッキプレート上に打設されたコンクリート42と、を備えている。なお、図4においては、図面の見易さのため、コンクリート42のハッチングの表示を省略している。
大梁21および小梁31には、上方に向けて突出してコンクリート42に埋設されるスタッド51(引張応力伝達部材)が設けられている。スタッド51は、大梁21または小梁31の材軸方向に間隔をあけて複数設けられている。スタッド51は、大梁21または小梁31に作用する引張力を床スラブ41に伝達する。

0024

本実施形態に係る梁接合構造60は、一対の支持部材71(互いに対をなす第一支持部材及び第二支持部材)と、一対の支持部材71に接合される梁72と、梁72を補強する補強部材73と、を備えている。
梁72は、その両端部が一対の支持部材71にそれぞれ半剛接合されることで、一対の支持部材71間に掛け渡される。
補強部材73は、一方の支持部材71から他方の支持部材に向かう方向に突出するように配置され、梁72の負曲げにより梁72に生じる引張応力の少なくとも一部を負担する。

0025

剛接合では、接合部の回転剛性が無限大であり、ピン接合では、接合部の回転剛性が0であるのに対し、半剛接合では、接合部の回転剛性が有限となっている。半剛接合とは、支持部材71と梁72との間で伝達される曲げモーメントが小さく、支持部材71に対する梁72の回転移動がある程度拘束された接合形式をいう。また、ピン接合とは、支持部材71と梁72との間で伝達される曲げモーメントが皆無または極小で、支持部材71に対する梁72の回転移動が拘束されない接合形式をいう。
半剛接合、ピン接合および剛接合は、例えば、欧州設計基準(Eurocode3 Part1−8)に準拠して定義することができる。

0026

図2図4に示すように、第一構造61では、支持部材71としての柱11に、梁72としての大梁21が接合され、補強部材73としての第一補強部材73aが大梁21を補強している。

0027

具体的には、第一構造61は、一対の柱11と、一対の柱11間に掛け渡された大梁21と、大梁21を補強する第一補強部材73aと、を備えている。
大梁21の両端部は、一対の柱11にそれぞれ半剛接合されている。本実施形態では、大梁21の両端部は、柱11に第一シアプレート22を介して固定されることにより、柱11に半剛接合されている。

0028

第一補強部材73aは、大梁21の負曲げにより大梁21に生じる引張応力の少なくとも一部を負担する。第一補強部材73aは、鉄筋により形成され、床スラブ41に埋設されている。第一補強部材73aは、床スラブ41内において、大梁21に設けられたスタッド51よりも上方に位置するように埋設されている。第一補強部材73aは、補強の対象とする大梁21の材軸方向に沿って延びている。

0029

本実施形態では、第一補強部材73aは、1本の柱11から延びる4つの大梁21のうち、柱11を間に挟んで反対側に向けて延びる2つの大梁21を補強している。第一補強部材73aは、前記2つの大梁21の材軸方向(以下、「第一材軸方向X1」という。)に沿って延びている。第一補強部材73aは、柱11を回避するように配置されている。

0030

第一補強部材73aは、水平方向のうち、第一材軸方向X1に直交する方向に間隔をあけて複数配置されている。そして、柱11は、前記直交する方向に隣り合う第一補強部材73aの間に配置されている。大梁21の第一材軸方向X1に沿う第一補強部材73aの大きさ(長さ)は、大梁21の第一材軸方向X1に沿う柱11の大きさ(幅)よりも大きく、第一補強部材73aは、柱11よりも、第一材軸方向X1の両側に向けて延びている。
なお、図2および図3では、第一構造61が適用されていない2つの大梁21を2点鎖線で示している。

0031

第一構造61では、大梁21に上方から荷重が付加されたときに、大梁21の端部に曲げモーメントが作用する。そして、大梁21の上フランジに対する引張力と、大梁21の下フランジに対する圧縮力とが、各々の端部で同時に作用する。前記引張力は、スタッド51および床スラブ41を介して第一補強部材73aに伝達される。これにより、前記引張力の少なくとも一部が、第一補強部材73aにより負担される。なお前記圧縮力は、大梁21のウェブおよび第一シアプレート22を介して柱11に伝達される。

0032

第一構造61では、図5および図6に示すように、X軸が梁72(第一構造61における大梁21)の材軸方向X(第一構造61における第一材軸方向X1)に沿う座標系を定義することができる。この座標系では、一対の支持部材71(第一構造61における柱11)のうちの任意の第一支持部材71aと梁72の端部との接合部OをX座標原点とすることができる。さらにこの座標系では、第一支持部材71aから第二支持部材71bに向かう方向をX軸の正の方向X+とすることができる。このとき、補強部材73(第一構造61における第一補強部材73a)は、前記原点(第一支持部材71aと梁72の端部との接合部O)から正の方向X+に向かう方向に沿って平行に延びている。
換言すると、梁72の材軸方向Xに垂直であり、且つ、接合部Oを含む仮想平面から、補強部材73は、梁72の材軸方向Xと平行に突出している。

0033

なお、一対の支持部材71のうち、任意の支持部材71を第一支持部材71a(又は、第二支持部材71b)とすればよい。また、図4に示すように、第一支持部材71aまたは第二支持部材71bと梁72の端部との接合部Oは、支持部材71における材軸方向Xの中央とすることができる。ただし、支持部材71の一部または全部を剛域とする場合には、第一支持部材71aまたは第二支持部材71bと梁72の端部との接合部Oは、材軸方向Xに沿う剛域の端縁とすることができる。つまり、剛域を適宜設定することで、例えば図7に示すように、第一構造61において、支持部材71における材軸方向Xの中央を接合部Oとすることも可能であり、第一ボルト23の配置位置を接合部Oとすることも可能である。

0034

そして本実施形態では、一方の支持部材71における梁72の端部との接合部Oからの、補強部材73の突出長さxの上限と下限が次のように設定される。

0035

(下限の設定)梁72に2点集中荷重が作用した場合において梁72の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、接合部Oからの距離を突出長さxの下限とする。

0036

(上限の設定)梁72として、両端部が一対の支持部材71に剛接合され、かつ、負曲げに対する曲げ剛性および正曲げに対する曲げ剛性が同等とされた基準梁72Aを用いることを仮定し、基準梁72Aに2点集中荷重が作用した場合において、基準梁72Aの曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、接合部Oからの距離を突出長さxの上限とする。

0037

換言すると、本実施形態では、補強部材73における正の方向X+の端部のX座標(以下、「補強部材73の端部X座標」という。)が、以下に示す下限X座標以上であり、かつ上限X座標以下となっている。

0038

(下限X座標)
下限X座標は、図6に示すように、梁72に2点集中荷重が作用した場合において梁72の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点のX座標である。なお2点集中荷重とは、梁72を材軸方向Xに3等分する2点のみに同一荷重が作用する状況である。

0039

補強部材73の端部X座標が下限X座標以上であることにより、梁72に2点集中荷重が作用する場合には、例えば、梁72に等分布荷重が作用する場合などに比べて、負曲げ領域が材軸方向に長くなる。したがって、梁72に2点集中荷重が作用するときの負曲げ領域だけでなく、梁72に等分布荷重が作用するときの負曲げ領域にも補強部材73を位置させることができる。その結果、補強部材73によって梁72を確実に補強することができる。つまり、等分布荷重など、重力による積載荷重が主な外力である他の任意の荷重条件に対しても、ここで定義した下限X座標を適用することができる。

0040

上限X座標は、図8に示すような基準梁72Aに2点集中荷重が作用した場合において基準梁72Aの曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点のX座標である。基準梁72Aは、端部が一対の支持部材71に半剛接合に代えて剛接合され、かつ、負曲げに対する曲げ剛性(以下、「負曲げ剛性」という。)および正曲げに対する曲げ剛性(以下、「正曲げ剛性」という。)が同等とされたと仮定された梁である。ここで同等とは、例えば|(負曲げ剛性−正曲げ剛性)/負曲げ剛性|の値が±5%以内であることが好ましく、±2%以内であることがより好ましい。

0041

上述の基準梁72Aのように、端部が支持部材71に剛接合されている場合(回転剛性が無限大の場合)には、端部が支持部材71に半剛接合されている場合(回転剛性が有限の場合)に比べて、負曲げ領域が材軸方向に長くなる。しかも、基準梁72Aのように、端部が支持部材71に剛接合されている場合で、かつ、負曲げに対する曲げ剛性(以下、「負曲げ剛性」という。)および正曲げに対する曲げ剛性(以下、「正曲げ剛性」という。)が同等である場合には、例えば、負曲げ剛性が正曲げ剛性より小さい場合に比べて、やはり負曲げ領域が材軸方向に長くなる。つまり、一般に負曲げ剛性は、正曲げ剛性と同等か正曲げ剛性より小さいことを考慮すると、基準梁72Aに基づいて設定された前記上限X座標は、負曲げ領域が材軸方向に最も長くなる場合を想定して算出されていると言える。したがって、補強部材73の端部X座標が上限X座標以下であることで、補強部材73が過剰に長くなることを防止することができる。

0042

以上から、補強部材73の端部X座標が、下限X座標以上でかつ上限X座標以下であることで、補強部材73の過剰な配置を防止しつつ、補強部材73によって梁を確実に補強することが可能になり、補強部材73の配置の適正化を図ることができる。従来は、梁72の正曲げ剛性と負曲げ剛性とが異なる場合や、梁72の端部の接合部の回転剛性が有限(半剛接合)である場合でも、基準梁72Aに基づいて設定された負曲げ領域全体に補強部材73を配置していた。このため、補強部材が重くなり、施工時に作業者の負担が大きく、また材料を多く必要とするため非効率となっていた。本発明によれば、梁72の正曲げ剛性と負曲げ剛性とが異なる場合や、梁72の端部の接合部の回転剛性が有限(半剛接合)である場合には、これらを適切に考慮して負曲げ領域の長さを算出することができ、補強部材73の量を削減することができる。従って、軽量化による作業者の負担の軽減や、使用材料の削減をすることができる。

0043

より具体的には、補強部材73の端部X座標x(すなわち、突出長さx(m))は下記(1)式を満たす。

0044

ここで、補強部材73の端部X座標xの下限値を示すxhは、梁72の正曲げ剛性と梁72の負曲げ剛性とが異なる場合(EIs≠EIh)には下記(2A)式で求められ、梁72の正曲げ剛性と梁72の負曲げ剛性とが等しい場合(EIs=EIh=EI)には下記(2B)式により求められる。








ここで、上記各変数は以下の通りである。
EIh:梁72の負曲げ剛性(kNm2)
EIs:梁72の正曲げ剛性(kNm2)
l:梁72の長さ(m)
K:梁72の端部の接合部の回転剛性(kNm/rad)

0045

また(1)式中において、補強部材73の端部X座標xの上限値を示す(2l/9)は、(2B)式において、Kを無限大としたとき、つまり、梁の端部が支持部材71に剛接合されているときの値である。

0046

以上から、補強部材73の端部X座標xが、前記(1)式を満たすことで、補強部材73の端部X座標xを、確実に、下限X座標以上でかつ上限X座標以下とすることができる。

0047

なお、梁72の長さlは、図7に示すように、例えば、第一支持部材71aと梁72の端部との第一接合部Oaと第二支持部材71bと梁72の端部との第二接合部Obとの材軸方向Xの距離(スパン)とすることができる。

0048

(剛接合への応用)
上記梁接合構造60では、梁72が支持部材71に半剛接合されているが、本発明の技術思想は、正曲げ剛性と負曲げ剛性とが異なる梁72が支持部材71に剛接合された梁接合構造にも応用することができる。
この場合、図9図10に示すように、X軸が梁72(第一構造61における大梁21)の材軸方向X(第一構造61における第一材軸方向X1)に沿う座標系を定義することができる。
このような剛接合型の梁接合構造では、xhは、上記(2A)式における回転剛性Kを無限大にすること(つまり、梁72が支持部材71に剛接合されていると仮定すること)で求められる。すなわち、下記(2A’)式により求められる。

0049

上記の説明では、梁接合構造60として、図2図4に示す第一構造61を例に取った。
しかしながら、梁接合構造60は、図11および図12に示すように、支持部材71としての大梁21に、梁72としての小梁31が接合され、補強部材73としての第二補強部材73bが小梁31を補強した第二構造62であってもよい。
図11および図12は、図1のBで囲む部位に対応する梁接合構造60としての第二構造62を示す。図11および図12に示すように、第二構造62は、一対の大梁21と、一対の大梁21間に掛け渡された小梁31と、小梁31を補強する第二補強部材73bと、を備えている。
小梁31の端部は、一対の大梁21にそれぞれ半剛接合されている。本実施形態では、小梁31の端部は、大梁21に第二シアプレート32を介して固定されることにより、大梁21に半剛接合されている。
具体的には、小梁31の端部は、一対の大梁21に第二シアプレート32を介して固定されている。第二シアプレート32は、大梁21に溶接等により固定されている。第二シアプレート32は、小梁31のウェブと平行に延びている。小梁31と第二シアプレート32とは、複数の第二ボルト33により接合されている。複数の第二ボルト33は、小梁31のウェブと第二シアプレート32とを上下方向の複数箇所において接合している。

0050

第二補強部材73bは、小梁31の負曲げにより小梁31に生じる引張応力の少なくとも一部を負担する。第二補強部材73bは、鉄筋により形成され、床スラブ41に埋設されている。第二補強部材73bは、床スラブ41内において、小梁31に設けられたスタッド51よりも上方に位置するように埋設されている。第二補強部材73bは、補強の対象とする小梁31の材軸方向に沿って延びている。

0051

本実施形態では、第二補強部材73bは、1本の大梁21を間に挟んで反対側に向けて延びる2つの小梁31を補強している。第二補強部材73bは、前記2つの小梁31の材軸方向(以下、「第二材軸方向X2」という。)に沿って延びている。第二補強部材73bは、水平方向のうち、第二材軸方向X2に直交する方向に間隔をあけて複数配置されている。小梁31の第二材軸方向X2に沿う第二補強部材73bの大きさ(長さ)は、小梁31の第二材軸方向X2に沿う大梁21の大きさ(幅)よりも大きく、第二補強部材73bは、大梁21よりも、第二材軸方向X2の両側に向けて延びている。

0052

第二構造62では、小梁31に上方から荷重が付加されたときに、小梁31の端部に曲げモーメントが作用する。そして、小梁31の上フランジに対する引張力と、小梁31の下フランジに対する圧縮力とが、各々の端部で同時に作用する。前記引張力は、スタッド51および床スラブ41を介して第二補強部材73bに伝達される。これにより、前記引張力の少なくとも一部が、第二補強部材73bにより負担される。なお前記圧縮力は、小梁31のウェブおよび第二シアプレート32を介して大梁21に伝達される。

0053

(式の導出過程1:下限X座標の導出
以下では、上記(1)式、(2A)式、及び(2B)式の導出過程を説明する。
この過程では、梁72に作用する代表的な荷重条件として、(i)等分布荷重、(ii)2点集中荷重の2つの条件を想定し、2つの荷重条件それぞれにおいて梁72の曲げモーメントが0となる点のX座標xhを求める。このxhの位置が、各荷重条件における負曲げ領域R1と正曲げ領域R2との境界である。

0054

なお、xhは、梁72の両端それぞれに位置しており、2か所存在する。以下では、2つのxhのうち、値が小さい方をxh1とし、値が大きい方をxh2とする。つまり、0≦x≦xh1、xh2≦x≦lの両範囲が負曲げ領域R1となる。本実施形態では、2つのxhのうち、xh1を導出する。xh1は、梁72に2点集中荷重が作用した場合において梁72の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点のX座標である。xh2は、梁72に2点集中荷重が作用した場合において梁72の曲げモーメント分布が正曲げから負曲げに変わる反曲点のX座標である。xh1は、xh2よりも小さい。
そして(i)等分布荷重、(ii)2点集中荷重の2つの条件における各xh1について、値が大きくなる方を下限X座標とする。

0055

なお、第一支持部材71aが左側、第二支持部材71bが右側に位置するように見た梁72の正面視において、第一支持部材71aにおける梁72の端部の接合部Oにおける回転角を、時計回りを正としてθa(rad)とすると、梁72の端部における曲げモーメントの絶対値Ma(Nmm)は、荷重条件によらず下記(11)式で表される。

0056

(i)等分布荷重の場合
この場合、図5に示すように、梁72に、X軸方向(材軸方向X)の全長にわたって均等に荷重w(Nmm2)が作用しているとする。
梁72のX軸方向の曲げモーメント分布は、下フランジが引張のときを正とすると、力の釣り合い条件から下記(12)式で表される。

0057

梁72の曲率φ(rad/m)は、曲げモーメントMaと、梁72の負曲げ剛性EIh、正曲げ剛性EIsを用いて、正曲げ領域R2の場合(xh1≦x≦xh2)と、負曲げ領域R1の場合(0≦x≦xh1、xh2≦x≦l)と、に分けてそれぞれ、下記(13)式、(14)式で表される。なお下記各式において、並列して記載した括弧内の数式は、当該式を適用する変数xの範囲を表す。

0058

ここで、曲げモーメントM(x)の値が0となるときのX座標の値は、負曲げ領域R1と正曲げ領域R2の境界xh1、xh2である。つまり、上記(12)式において、x=xh1のとき、およびx=xh2のときは、いずれもM(x)=0となる。したがって、上記(12)式から、下記(15)式、(16)式が求められる。

0059

次に、梁72の回転角θ(rad)の分布θ(x)は、上記(13)式、(14)式の曲率φをxで積分して、x=0における境界条件θ(0)=θaを考慮すると、X座標の位置に応じて、下記(17)式から下記(19)式で表される。

0060

ただし、上記(17)式から(19)式中のA(x)は、下記(20)式で表される。

0061

(i−i)負曲げ剛性EIh≠正曲げ剛性EIsの場合
x=(l/2)における変形の適合条件、つまり梁72のX軸方向の中央では回転角が0になること(θ(l/2)=0)を用いると、上記(11)式、(18)式、(20)式から、回転剛性Kと回転角θaとの関係が下記(21)式で表される。

0062

上記(21)式の両辺にKを掛け、0≦x≦(l/2)の範囲ではθ(x)≧0であることを考慮して、上記(21)式に(11)式を代入すると、下記(22)式が求まる。

0063

上記(22)式からMaが求められ、その値を上記(15)式に代入することで、Xhが求められる。

0064

(i−ii)負曲げ剛性EIh=正曲げ剛性EIs(=EI)の場合
上記(17)式に、(20)式およびEIh=EIs=EIを代入し、0≦x≦(l/2)の範囲ではθ(x)≧0であることを考慮して、上記(11)式を更に代入すると、下記(23)式が求められる。

0065

ここで、x=(l/2)における変形の適合条件(θ(l/2)=0)を用いて、上記(23)式をθaについて解くと、下記(24)式が求められる。

0066

0≦x≦(l/2)の範囲ではθ(x)≧0であることを考慮して、上記(12)式に、上記(11)式、(24)式を代入すると、下記(25)式が求められる。

0067

上記(25)式において曲げモーメントM(x)の値が0になる場合のxがxhであるから、上記(25)式に基づいて下記(26)式が求められる。

0068

ここでxh1≦xh2であるので、xh1は下記(27)式となる。

0069

(i−iii)等分布荷重の場合の小括
等分布荷重を前提とした場合、xhは下記(28)式(EIs≠EIhであるとき)または下記(30)式(EIs=EIh=EIであるとき)で求められる。

0070

(EIs≠EIhであるとき)




ただし、Maは下記(29)式を満たす。

0071

(EIs=EIh=EIであるとき)

0072

(ii)2点集中荷重の場合
この場合、図6に示すように、梁72を、X軸方向(材軸方向X)に3等分する2点のみに同一荷重P(N)が作用しているとする。
梁72のX軸方向の曲げモーメント分布は、下フランジが引張のときを正とすると、力の釣り合い条件から下記(31)式から(33)式で表される。

0073

梁72の曲率φ(rad/m)は、曲げモーメントMaと、梁72の負曲げ剛性EIh、正曲げ剛性EIsを用いて、正曲げ領域R2の場合(xh1≦x≦xh2)と、負曲げ領域R1の場合(0≦x≦xh1、xh2≦x≦l)と、曲げモーメント分布の不連続な領域と、を基準に場合分けしてそれぞれ、下記(34)式から(38)式で表される。

0074

ここで、曲げモーメントM(x)の値が0となるときのX座標の値は、負曲げ領域R1と正曲げ領域R2の境界xh1、xh2である。つまり、上記(31)式においてx=xh1のとき、および上記(33)式においてx=xh2のときは、いずれもM(x)=0となる。したがって、上記(31)式および上記(33)式から、下記(39)式、(40)式が求められる。

0075

次に、梁72の回転角θ(rad)の分布θ(x)は、上記(34)式から(38)式の曲率φをxで積分して、x=0における境界条件θ(0)=θaを考慮すると、X座標の位置に応じて、下記(41)式から下記(45)式で表される。

0076

ただし、上記(41)式から(45)式中のA(x)、B(x)は、下記(46)式、(47)式で表される。

0077

(ii−i)負曲げ剛性EIh≠正曲げ剛性EIsの場合
x=(l/2)における変形の適合条件、つまり梁72のX軸方向の中央では回転角が0になること(θ(l/2)=0)を用いると、上記(11)式、(43)式から、回転剛性Kと回転角θaとの関係が下記(48)式で表される。

0078

上記(48)式の両辺にKを掛け、0≦x≦(l/2)の範囲ではθ(x)≧0であることを考慮して、上記(48)式に(11)式を代入すると、下記(49)式が求まる。

0079

上記(49)式を(39)式に代入すると、xhが下記(50)式で求められる。

0080

(ii−ii)負曲げ剛性EIh=正曲げ剛性EIs(=EI)の場合
上記(43)式に、EIh=EIs=EIを代入し、0≦x≦(l/3)の範囲ではθ(x)≧0であることを考慮して、上記(11)式を更に代入すると、下記(51)式が求められる。

0081

ここで、x=(l/2)における変形の適合条件(θ(l/2)=0)を用いて、上記(51)式をθaについて解くと、下記(52)式が求められる。

0082

0≦x≦(l/3)の範囲ではθ(x)≧0であることを考慮して、上記(31)式に、上記(11)式、(52)式を代入すると、下記(53)式が求められる。

0083

上記(53)式において曲げモーメントM(x)の値が0になる場合のxがxhであるから、下記(54)式が求められる。

0084

なお、対称条件からxh2は下記(55)式として求められる。

0085

(ii−iii)2点集中荷重の場合の小括
2点集中荷重を前提とした場合、xhは下記(56)式(EIs≠EIhであるとき)または下記(57)式(EIs=EIh=EIであるとき)で求められる。

0086

(EIs≠EIhであるとき)

0087

(EIs=EIh=EIであるとき)

0088

上記(28)式、(29)式、(30)式、(56)式、(57)式を整理すると以下に示す表1となる。

0089

ここで、梁72に2点集中荷重が作用する場合には、例えば、梁72に等分布荷重が作用する場合などに比べて、負曲げ領域R1が材軸方向Xに長くなる。したがって、補強部材73の端部X座標が下限X座標以上であることで、梁72に2点集中荷重が作用するときの負曲げ領域R1だけでなく、梁72に等分布荷重が作用するときの負曲げ領域R1にも補強部材73を位置させることができる。その結果、補強部材73によって梁72を確実に補強することができる。
したがって、本実施形態では、下限X座標として、梁72に2点集中荷重が作用した場合において梁72の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点のX座標を採用し、そのX座標を上記(2A)式または上記(2B)式により求める。

0090

(式の導出過程2:上限X座標の導出)
基準梁72Aのように、端部が支持部材71に剛接合されている場合(回転剛性が無限大の場合)には、端部が支持部材71に半剛接合されている場合(回転剛性が有限の場合)に比べて、負曲げ領域R1が材軸方向Xに長くなる。しかも、基準梁72Aのように、端部が支持部材71に剛接合されている場合で、かつ、負曲げ剛性および正曲げ剛性が同等である場合には、例えば、負曲げ剛性が正曲げ剛性より小さい場合に比べて、やはり負曲げ領域R1が材軸方向Xに長くなる。つまり、一般に負曲げ剛性は、正曲げ剛性と同等か正曲げ剛性より小さいことを考慮すると、基準梁72Aに基づいて設定された前記上限X座標は、負曲げ領域R1が材軸方向Xに最も長くなる場合を想定して算出されていると言える。したがって、補強部材73の端部X座標が上限X座標以下であることで、補強部材73が過剰に長くなることを防止することができる。
ここで、基準梁72Aに2点集中荷重が作用したときにおける負曲げ領域R1の長さは、負曲げ剛性EIh=正曲げ剛性EIs=EIとなるから、上記(57)式により求められ、この式においてKを無限大とすると、右辺が(2l/9)となる。これにより、上記(1)式に示すように、上限X座標を(2l/9)とすることができる。

0091

(第二実施形態)
以下、本発明の第二実施形態に係る梁接合構造の設計方法(以下、本実施形態に係る設計方法と呼ぶ)を説明する。

0092

本実施形態に係る設計方法は、一時的ではない有形記録媒体(図示なし)に記録されたプログラムをCPU(図示なし)により実行するコンピュータ装置(図示なし)によって実現されることが好ましい。この場合、コンピュータ装置は、作業者により操作される入力装置をからの指令に応じて、下記設計方法を実行するとともに、設計結果を、出力装置を介して視認可能に出力することが好ましい。
以下に、図13のフローチャートを参照して、本実施形態に係る設計方法について詳細に説明する。尚、第一実施形態で説明した梁接合構造に関する説明は省略する。

0093

本実施形態に係る設計方法は、構造計画工程S1、耐力算出工程S2、耐力検討工程S3、第一距離算出工程S4a、第二距離算出工程S4b、及び、補強部材設計工程S5を含む。

0094

構造計画工程S1では、構造物の用途、積載荷重、外力要因地震、風、火災)に基づき、各構造部材(柱、梁、壁、床、ブレース等)の配置と、各構造部材、補強部材、床スラブの断面寸法、材料強度などを仮決めする構造計画を行う。

0095

耐力算出工程S2では、構造計画工程S1により仮決めされた構造計画に基づき、各構造部材に必要とされる耐力(必要耐力)と、各構造部材が保有する耐力(保有耐力)を算出する。

0096

耐力検討工程S3では、耐力算出工程S2により算出された耐力の妥当性を検討する。すなわち、各構造部材の保有耐力が、各構造部材の必要耐力以上であるか否か検討する。保有耐力が、必要耐力よりも小さい場合には、構造計画工程S1に戻り、各構造部材(柱、梁、壁、床、ブレース等)の配置と、各構造部材、補強部材、床スラブの断面寸法、材料強度などを修正し、再度、耐力算出工程S2及び耐力検討工程S3を実施する。保有耐力が、必要耐力以上である場合には、第一距離算出工程S4a及び第二距離算出工程S4bに進む。

0097

第一距離算出工程S4aでは、梁に2点集中荷重が作用した場合において、梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、第一支持部材における梁の端部の接合部からの距離である第一距離を算出する。

0098

第二距離算出工程S4bでは、梁として、両端部が一対の支持部材に剛接合され、かつ、負曲げに対する曲げ剛性および正曲げに対する曲げ剛性が同等とされた基準梁を用いることを仮定し、基準梁に2点集中荷重が作用した場合において、基準梁の曲げモーメント分布が負曲げから正曲げに変わる反曲点の、接合部からの距離である第二距離を算出する。

0099

尚、第一距離算出工程S4a及び第二距離算出工程S4bでは、第一実施形態で説明した(1)式、(2A)式、(2B)式、及び(2A’)式を用いればよい。

0100

補強部材設計工程S5では、補強部材の突出長さxを、第一距離算出工程S4aで算出した第一距離以上、第二距離算出工程S4bで算出した第二距離以下に設定する。

0101

本実施形態に係る設計方法によれば、支持部材に半剛接合又は剛接合されている梁接合構造において、補強部材の配置を適正化することが可能である。

0102

上記設計方法を実行することで最終出力された値が設計値となり、梁接合構造の製造方法ではこの設計値が用いられる。例えば、上記工程を行うことで、柱、梁及び床スラブの大きさ及び配置位置、補強部材の長さや配置位置が設計結果として出力される。梁構造を製造する際、設計結果に応じた柱、梁、補強部材を用いて柱、大梁、及び小梁配置工程、補強部材配設工程を含む床スラブ打設工程を進めることで、上述の梁接合構造60が製造される。これにより、補強部材の配置が適正化された梁接合構造を製造することが可能となる。すなわち、上記の梁接合構造の設計方法に基づいて設計された梁接合構造の製造方法は、第一支持部材及び第二支持部材と梁とを接合する接合工程と、設定された突出長さxとなるように補強部材を配設する配設工程とを有する。

0103

(実施例)
上記導出結果の各式に基づいて、梁72の長さ、正曲げ剛性、負曲げ剛性および回転剛性をそれぞれ下記表2に示す実施例1から実施例4の値にし、等分布荷重の場合または2点集中荷重の場合それぞれにおける負曲げ領域R1の長さxhを求めると、下記表2に示すようになる。なお表中の比較例1では、前記基準梁72Aを前提とした等分布荷重の場合、2点集中荷重の場合それぞれにおける負曲げ領域R1の長さxhである。また表中の実施例2では、梁72が支持部材71に剛接合されている場合を前提としており、回転剛性を無限大としている。

0104

以上から、実施例1から実施例4では、比較例1に比べて負曲げ領域R1の長さxhが短くなっていることが確認された。

0105

以上説明したように、本実施形態に係る梁接合構造60によれば、補強部材73の端部X座標が、下限X座標以上でかつ上限X座標以下であることで、補強部材73の過剰な配置を防止しつつ、補強部材73によって梁72を確実に補強することが可能になり、補強部材73の配置の適正化を図ることができる。

0106

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

0107

例えば、接合部を含む床スラブ41全域ひび割れ防止筋を配するなど、今回規定した範囲の補強部材73(補強筋)に加え、その他の鉄筋(補強筋、補強部材)を任意の位置に配してもよい。

0108

前記実施形態では、1本の柱11から延びる4つの大梁21のうち、柱11を間に挟んで反対側に向けて延びる2つの大梁21に第一構造61が適用されているが、本発明はこれに限られない。例えば、4つの大梁21全てに第一構造61が適用されてもよく、1つの大梁21のみに第一構造61が適用されてもよい。4つの大梁21全てに第一構造61が適用される場合、例えば、第一補強部材73aを格子状に配置する構成を採用することができる。

0109

柱11は、コンクリートの内部に鉄骨材が配設されていない鉄筋コンクリート(RC)造であってもよい。さらに図14に示すように、柱11が、鋼管にコンクリートが充填されてなるCFT造であってもよい。

0110

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

0111

本発明によれば、梁が支持部材に半剛接合又は剛接合されている梁接合構造において、補強部材の配置の適正化を図ることができる。

0112

60梁接合構造
71支持部材
71a 第一支持部材
71b 第二支持部材
72 梁
72A 基準梁
73補強部材
O接合部
R1 負曲げ領域
X+ 正の方向
X 材軸方向

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