JP2018172875A - Floor structure - Google Patents
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Description
この発明は、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられた床構造に関する。 The present invention relates to a floor structure in which a concrete floor slab is provided on an upper surface of an upper flange of a beam.
特許文献１には、スタッドが設けられたフランジの上部および材軸方向に直交する水平方向の一方側に連続して床スラブが配置される鉄骨梁において、スタッドの周辺における床スラブのコンクリートのコーン状破壊を抑制、またはコーン状破壊が発生しても急激な荷重低下を伴わない構造の鉄骨梁が開示されている。具体的には、両端部が柱に剛接合されるとともに、上フランジの上部に材軸方向に沿って複数のスタッドが配列して接合され、上フランジの上部および材軸方向に直交する水平方向の一方側に連続して床スラブが配置された鉄骨梁において、床スラブのコンクリートと定着する補強部材が、上フランジに接合されている。 Patent Document 1 discloses a concrete beam of a floor slab around a stud in a steel beam in which a floor slab is continuously arranged on an upper portion of a flange provided with a stud and on one side in a horizontal direction perpendicular to the material axis direction. A steel beam having a structure that does not cause a sudden load drop even when cone-like fracture occurs or a cone-like fracture occurs is disclosed. Specifically, both ends are rigidly joined to the column, and a plurality of studs are arranged and joined to the upper part of the upper flange along the material axis direction, and the horizontal direction perpendicular to the upper part of the upper flange and the material axis direction In the steel beam in which the floor slab is continuously arranged on one side of the steel plate, the reinforcing member fixed to the concrete of the floor slab is joined to the upper flange.
ところで、上記従来の床構造では、上記コンクリートの床スラブが上記上フランジを拘束するので、上記梁に対する横補剛材を不要にすることができる。一方、このように、上記床スラブで上記上フランジを拘束するため、この拘束を解くことになる配管用等の開口として大きな開口は極力形成しないようにしていた。 By the way, in the said conventional floor structure, since the said concrete floor slab restrains the said upper flange, the side stiffener with respect to the said beam can be made unnecessary. On the other hand, since the upper flange is restrained by the floor slab in this way, a large opening is not formed as much as possible as an opening for piping or the like that will release this restriction.
この発明は、上記の事情に鑑み、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、このコンクリートの床スラブで上記上フランジを拘束する床構造において、上記拘束を解くことになる開口として比較的大きな開口を形成することができる床構造を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, in the floor structure in which a concrete floor slab is provided on the upper surface of the upper flange of the beam and the upper flange is restrained by the concrete floor slab, the restriction is released. An object of the present invention is to provide a floor structure capable of forming a relatively large opening as the opening.
この発明の床構造は、上記の課題を解決するために、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、このコンクリートの床スラブで上記上フランジを拘束する床構造であって、上記床スラブには上記梁の材軸方向上に幅を有する開口が形成されるとともに、当該開口が形成された箇所には上記梁の上記上フランジの移動を拘束する上フランジ拘束材が上記梁の下フランジには接合されずに上記上フランジに接合されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the floor structure of the present invention is a floor structure in which a concrete floor slab is provided on the upper surface of the upper flange of the beam, and the upper flange is restrained by the concrete floor slab. The floor slab is formed with an opening having a width in the direction of the material axis of the beam, and an upper flange restraining material for restraining the movement of the upper flange of the beam is formed at the position where the opening is formed. It is characterized by being joined to the upper flange without being joined to the lower flange of the beam.
上記の構成であれば、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、このコンクリートの床スラブで上記上フランジを拘束する床構造において、上記開口の形成で無くされる上記床スラブに代わって上記梁の上記上フランジの移動を拘束する上フランジ拘束材を備えるので、上記拘束を解くことになる開口として比較的大きな開口を形成することができる。また、上フランジ拘束材は下フランジには接合されず、当該上フランジ拘束材の上記梁に接合される部位の材料を節約できるので低コスト化も図れる。 In the above structure, a concrete floor slab is provided on the upper surface of the upper flange of the beam, and the floor slab is eliminated by the formation of the opening in the floor structure in which the upper flange is restrained by the concrete floor slab. Since the upper flange restraining material that restrains the movement of the upper flange of the beam is provided instead, a relatively large opening can be formed as an opening that releases the restraint. In addition, the upper flange restraining material is not joined to the lower flange, and the material of the portion of the upper flange restraining material joined to the beam can be saved, so that the cost can be reduced.
上記上フランジ拘束材は上記上フランジに溶接固定されてもよい。 The upper flange restraining material may be fixed to the upper flange by welding.
上記上フランジ拘束材は上記上フランジに溶接固定された接続板に締結部材によって固定されてもよい。 The upper flange restraining material may be fixed by a fastening member to a connection plate fixed to the upper flange by welding.
上記上フランジ拘束材は上記上フランジとウェブに溶接固定されたシャープレートに締結部材によって固定されてもよい。 The upper flange restraining material may be fixed by a fastening member to a shear plate fixed to the upper flange and the web by welding.
上記上フランジ拘束材は、上記開口の縁に沿って設けられていてもよい。これによれば、開口を有効に利用できるとともに、開口縁の欠け等の防止も図りやすくなる。 The upper flange restraining material may be provided along an edge of the opening. According to this, the opening can be used effectively, and it is easy to prevent the opening edge from being chipped.
上記上フランジ拘束材は、上記梁の材軸方向に直交して設けられ、一端側が上記梁の上フランジに接合され、他端側が上記梁から離間して配置されている他の梁に接合されていてもよい。 The upper flange restraining material is provided orthogonal to the beam axial direction of the beam, one end side is joined to the upper flange of the beam, and the other end side is joined to another beam arranged away from the beam. It may be.
或いは、上記上フランジ拘束材は、交差配置された２本の梁に斜めに架け渡されて設けられていてもよい。 Alternatively, the upper flange restraining material may be provided so as to be bridged obliquely between two crossed beams.
上記上フランジ拘束材の耐力ＲＰｔが数１で示される条件を備えてもよい。
本発明であれば、梁の上フランジの上面にコンクリートの床スラブが設けられており、このコンクリートの床スラブで上記上フランジを拘束する床構造において、上記開口の形成で無くされる上記床スラブに代わって上記梁の上記上フランジの移動を拘束する上フランジ拘束材を備えるので、上記拘束を解くことになる開口として比較的大きな開口を形成することができるという効果を奏する。 According to the present invention, a concrete floor slab is provided on the upper surface of the upper flange of the beam. In the floor structure in which the upper flange is restrained by the concrete floor slab, the floor slab that is eliminated by the formation of the opening is provided. Instead, since the upper flange restraining material for restraining the movement of the upper flange of the beam is provided, there is an effect that a relatively large opening can be formed as an opening for releasing the restraint.
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。この実施形態の建物の床構造は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、柱３に接続された大梁となるＨ形鋼梁１の上フランジ１１の上面にコンクリートの床スラブ２が設けられており、このコンクリートの床スラブ２で上記上フランジ１１を拘束して上記Ｈ形鋼梁１に対する横補剛を不要にする床構造である。例えば、上記上フランジ１１の上面には、スタッド４が固定されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. As shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), the floor structure of the building of this embodiment is a concrete floor on the upper surface of the upper flange 11 of the H-shaped steel beam 1 which is a large beam connected to the column 3. A slab 2 is provided, and the upper flange 11 is constrained by the concrete floor slab 2 to eliminate the need for lateral stiffening of the H-shaped steel beam 1. For example, the stud 4 is fixed to the upper surface of the upper flange 11.
そして、上記床スラブ２には上記Ｈ形鋼梁１の材軸方向上の幅がｌｂである開口１０Ａが上記Ｈ形鋼梁１の縁側に形成されている。この開口１０Ａは方形状を有しており、上記材軸方向に直交する２本の互いに平行な辺および上記材軸方向に平行な辺を有している。 In the floor slab 2, an opening 10 </ b> A having a width lb in the material axis direction of the H-shaped steel beam 1 is formed on the edge side of the H-shaped steel beam 1. The opening 10 </ b> A has a square shape, and has two parallel sides perpendicular to the material axis direction and sides parallel to the material axis direction.
上記開口１０Ａが形成される箇所では、上記床スラブ２による上記上フランジ１１の拘束が解かれる。上記開口１０Ａは、上記床スラブ２の作製時に形成することもあり、上記床スラブ２の作製後に形成することもある。 At the location where the opening 10A is formed, the upper flange 11 is unconstrained by the floor slab 2. The opening 10A may be formed when the floor slab 2 is manufactured, or may be formed after the floor slab 2 is manufactured.
上記開口１０Ａが形成された箇所には、上記Ｈ形鋼梁１の上フランジ１１の移動を拘束するべく、２本の上フランジ拘束材５Ａが、上記開口１０Ａの互いに平行な上記２本の辺に沿って設けられる。上記上フランジ拘束材５Ａは、上記Ｈ形鋼梁１の下フランジ１２には接合されずに上記上フランジ１１に接合される。また、上記開口１０Ａにおける上記Ｈ形鋼梁１の材軸方向に平行な上記辺に沿って配置された連結部材６によって、上記２本の上フランジ拘束材５Ａが互いに連結されている。 At the place where the opening 10A is formed, the two upper flange restraining members 5A are arranged in parallel to the two sides of the opening 10A so as to restrain the movement of the upper flange 11 of the H-shaped steel beam 1. It is provided along. The upper flange restraining material 5A is joined to the upper flange 11 without being joined to the lower flange 12 of the H-shaped steel beam 1. Further, the two upper flange restraining members 5A are connected to each other by the connecting member 6 arranged along the side parallel to the material axis direction of the H-shaped steel beam 1 in the opening 10A.
また、図１（Ｂ）に示した例では、上記上フランジ拘束材５Ａの本体部５１は、溝形鋼や山形鋼等からなる。また、上フランジ拘束材５Ａを上記Ｈ形鋼梁１に接合する部位には、主面が上記Ｈ形鋼梁１の材軸方向に直交するシャープレート５２が設けられている。このシャープレート５２の基端部は、例えば、上記上フランジ１１の下面(下面には限らない)とウェブ１３に溶接固定されている。そして、上記本体部５１は、締結部材であるボルト・ナット５３によって上記シャープレート５２に固定されている。図示はしていないが、上記上フランジ拘束材５Ａの反対側の端部も上記シャープレート５２などを用いて上記Ｈ形鋼梁１と平行に配置される他の大梁或いは小梁に接合されている。 In the example shown in FIG. 1 (B), the main body 51 of the upper flange restraining material 5A is made of channel steel, angle steel, or the like. Further, a shear plate 52 whose main surface is orthogonal to the material axis direction of the H-shaped steel beam 1 is provided at a portion where the upper flange restraining material 5A is joined to the H-shaped steel beam 1. For example, the base end portion of the shear plate 52 is fixed to the lower surface (not limited to the lower surface) of the upper flange 11 and the web 13 by welding. The main body 51 is fixed to the shear plate 52 by bolts and nuts 53 that are fastening members. Although not shown, the opposite end of the upper flange restraining member 5A is also joined to another large beam or small beam arranged in parallel with the H-shaped steel beam 1 using the shear plate 52 or the like. Yes.
上記の構成であれば、Ｈ形鋼梁１の上フランジ１１の上面にコンクリートの床スラブ２が設けられており、このコンクリートの床スラブ２で上記上フランジ１１を拘束する床構造において、上記開口１０Ａの形成で無くされる上記床スラブ２に代わって上記Ｈ形鋼梁１の上記上フランジ１１の移動を拘束する上フランジ拘束材５Ａを備えるので、上記拘束を解くことになる開口１０Ａとして比較的大きな開口を形成することができる。また、上フランジ拘束材５Ａが上記Ｈ形鋼梁１の下フランジ１２には接合されないので、当該上フランジ拘束材５Ａを上記Ｈ形鋼梁１に接合する部位の材料を節約して低コスト化も図れる。また、上記上フランジ拘束材５Ａが上記開口１０Ａの縁(辺)に沿って設けられていると、この開口１０Ａを有効に利用できるとともに、開口縁の欠け等の防止も図りやすくなる。 In the above structure, the floor slab 2 made of concrete is provided on the upper surface of the upper flange 11 of the H-shaped steel beam 1. In the floor structure in which the upper flange 11 is restrained by the floor slab 2 of concrete, the opening In place of the floor slab 2 that is not formed by the formation of 10A, the upper flange restraining material 5A that restrains the movement of the upper flange 11 of the H-shaped steel beam 1 is provided. Large openings can be formed. Further, since the upper flange restraining material 5A is not joined to the lower flange 12 of the H-shaped steel beam 1, the material of the portion where the upper flange restraining material 5A is joined to the H-shaped steel beam 1 can be saved and the cost can be reduced. Can also be planned. Further, when the upper flange restraining material 5A is provided along the edge (side) of the opening 10A, the opening 10A can be used effectively and the opening edge can be easily prevented from being chipped.
次に、他の実施形態について説明していく。図２に示す床構造例では、上記上フランジ拘束材５Ａの本体部５１は例えば棒状部材（鉄筋等）から成る。そして、この本体部５１は、溶接部５４によって上記上フランジ１１の下面に固定されている。固定箇所は下面に限らず、上フランジ１１の上面或いは縁面としてもよい。 Next, other embodiments will be described. In the floor structure example shown in FIG. 2, the main body 51 of the upper flange restraining material 5 </ b> A is made of, for example, a rod-shaped member (rebar etc.). The main body 51 is fixed to the lower surface of the upper flange 11 by a weld 54. The fixing location is not limited to the lower surface, and may be the upper surface or the edge surface of the upper flange 11.
また、図３に示す床構造例では、上記上フランジ拘束材５Ａの本体部５１は例えば板状部材から成る。また、上記Ｈ形鋼梁１の上記上フランジ１１の下面には、接合板５５が溶接部５６によって固定されている。固定箇所は下面に限らず、上フランジ１１の上面或いは縁面としてもよい。そして、上記本体部５１は、上記接合板５５に締結部材であるボルト・ナット５７によって固定されている。 In the floor structure example shown in FIG. 3, the main body 51 of the upper flange restraining material 5A is made of, for example, a plate-like member. A joining plate 55 is fixed to the lower surface of the upper flange 11 of the H-shaped steel beam 1 by a welded portion 56. The fixing location is not limited to the lower surface, and may be the upper surface or the edge surface of the upper flange 11. The main body 51 is fixed to the joining plate 55 with bolts and nuts 57 as fastening members.
また、図４に示す床構造例では、柱３を挟んで交差配置された２本のＨ形鋼梁１，１に渡って例えば直角二等辺三角形状に開口１０Ｂが形成されている。そして、上記柱３側を頂角として底辺に相当する縁部に、上フランジ拘束材５Ｂを設けている。すなわち、上記上フランジ拘束材５Ｂは、柱３を挟んで交差配置された２本のＨ形鋼梁１，１に斜めに架け渡されている。上記上フランジ拘束材５Ｂと上記Ｈ形鋼梁１，１との接合には上述したシャープレート５２等を用いることができる。この場合、上記シャープレート５２はＨ形鋼梁１の材軸方向に対して所定角度（例えば、４５度）傾いて存在することになる。 Further, in the floor structure example shown in FIG. 4, the opening 10 </ b> B is formed in, for example, a right-angled isosceles triangle shape over the two H-shaped steel beams 1 and 1 that are arranged to intersect each other with the pillar 3 interposed therebetween. And the upper flange restraint material 5B is provided in the edge part equivalent to a base with the said pillar 3 side as an apex angle. That is, the upper flange restraining material 5B is bridged obliquely between the two H-shaped steel beams 1 and 1 that are arranged so as to cross each other with the column 3 interposed therebetween. The above-described shear plate 52 or the like can be used for joining the upper flange restraining material 5B and the H-shaped steel beams 1, 1. In this case, the shear plate 52 is inclined with respect to the material axis direction of the H-shaped steel beam 1 by a predetermined angle (for example, 45 degrees).
図４の構造において、上記開口１０Ｂにおける上記Ｈ形鋼梁１の材軸方向上の幅ｌｂについては、上記開口１０ＢのＨ形鋼梁１に沿う垂直投影長さとすることができる。 In the structure of FIG. 4, the width lb in the material axis direction of the H-shaped steel beam 1 in the opening 10B can be a vertical projection length along the H-shaped steel beam 1 of the opening 10B.
これらの床構造においては、上フランジ拘束材５Ａ、５Ｂの耐力ＲＰｔが数１で示される条件を備えるのが望ましい。この条件は、補剛材の必要補剛力についての規定に沿うものである。また、数１の角度θは、図１（Ａ）に示した方形状の開口１０Ａであれば、９０度となり、図４に示した直角二等辺三角形状の開口１０Ｂであれば、４５度となる。安全率βは、例えば、３．０とすることができる。
なお、上フランジ拘束材５Ａ、５Ｂを設けない場合においては、１つの開口における開口幅ｌｂを区間とする横座屈細長比ｏλｂは、数２で示される式を満足するものとする。
ここで、床スラブ２の有効幅の内側に開口を設ける場合において、開口幅内では床スラブ２による上フランジ１１の移動拘束が無いものと考え、この領域で部分的な横座屈による早期の耐力低下や開口周囲の床スラブ２の損傷を防止するために、上記開口の上限を規定することができる。上記開口を無補剛区間とした場合の弾性座屈解析等により、上フランジ１１の圧縮降伏が上フランジ１１の弾性横座屈よりも先行する条件について、Ｈ形鋼梁１の材軸方向の複数の開口幅ｌｂの合計に制限を設けることができる。そして、各箇所の開口幅ｌｂを横座屈区間とするＨ形鋼梁１の弾性横座屈モーメントｏＭｅ（数３の式参照）を、日本建築学会「鋼構造限界状態設計指針・同解説」に従って算定する。 Here, in the case where an opening is provided inside the effective width of the floor slab 2, it is considered that there is no movement restriction of the upper flange 11 by the floor slab 2 within the opening width, and an early strength due to partial lateral buckling in this region. In order to prevent a drop and damage to the floor slab 2 around the opening, the upper limit of the opening can be defined. By the elastic buckling analysis or the like in the case where the opening is a non-stiffening section, a plurality of conditions in the material axis direction of the H-shaped steel beam 1 with respect to the condition that the compression yielding of the upper flange 11 precedes the elastic lateral buckling of the upper flange 11 are described. A restriction can be placed on the total opening width lb. And, the elastic lateral buckling moment o M e (refer to the formula 3) of the H-shaped steel beam 1 with the opening width lb of each part as the lateral buckling section is referred to as “Design guideline for steel structure limit state / same explanation” by the Architectural Institute of Japan. Calculate according to
ここで、床スラブ２による上フランジ１１の横移動拘束のないＨ形鋼梁１の塑性限界細長比ｐλｂは、数４の式で表される。なお、この数４の式では、図５に示すように、Ｈ形鋼梁１の端部側（Ｍ１、Ｍ２）の曲げモーメント分布は台形状になるが、安全側の式となるように、Ｍ２／Ｍ１＝−１の一様の分布として算出している。ここで、両端の曲げモーメントは複曲率曲げのときを正としており、一様曲げモーメント分布の場合は負となる。 Here, the plastic limit slenderness ratio p λ b of the H-shaped steel beam 1 in which the upper flange 11 is not restrained from lateral movement by the floor slab 2 is expressed by the following equation (4). In the equation ( 4 ), the bending moment distribution on the end side (M 1 , M 2 ) of the H-shaped steel beam 1 is trapezoidal as shown in FIG. In addition, it is calculated as a uniform distribution of M 2 / M 1 = −1. Here, the bending moments at both ends are positive when bicurvature bending, and are negative in the case of uniform bending moment distribution.
Ｈ形鋼梁１の塑性変形倍率が２以上となる条件を塑性限界細長比ｐλｂ以下と考えれば、開口幅ｌｂを横座屈区間とするＨ形鋼梁１の横座屈細長比ｏλｂは、数５で示される式を満足する必要がある。 If the condition that the plastic deformation magnification of the H-shaped steel beam 1 is 2 or more is considered to be the plastic limit slenderness ratio p λ b or less, the lateral buckling slenderness ratio o λ b of the H-shaped steel beam 1 having the opening width lb as the lateral buckling section. Needs to satisfy the equation shown in Equation 5.
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
１ ：Ｈ形鋼梁
２ ：床スラブ
３ ：柱
４ ：スタッド
５Ａ ：上フランジ拘束材
５Ｂ ：上フランジ拘束材
６ ：連結部材
１０Ａ ：開口
１０Ｂ ：開口
１１ ：上フランジ
１２ ：下フランジ
１３ ：ウェブ
５１ ：本体部
５２ ：シャープレート
５３ ：ナット
５４ ：溶接部
５５ ：接合板
５６ ：溶接部
５７ ：ナット
1: H-shaped steel beam 2: Floor slab 3: Column 4: Stud 5A: Upper flange restraint material 5B: Upper flange restraint material 6: Connecting member 10A: Opening 10B: Opening 11: Upper flange 12: Lower flange 13: Web 51 : Main body 52: Shear plate 53: Nut 54: Welded portion 55: Joining plate 56: Welded portion 57: Nut
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