JP2022098141A - Beam joint structure and performance improving method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼製の柱に接合される鋼製の梁の接合構造及び接合構造の性能向上方法に関する。 The present invention relates to a joining structure of a steel beam joined to a steel column and a method for improving the performance of the joining structure.
特許文献1には、鋼製の柱に接合されるH形鋼材製の梁のウェブ部にスカラップを設けた構成が開示されている。
特許文献1に記載の梁接合構造のように、鋼製の柱に対して梁のフランジ部を連続溶接するために、梁のウェブ部にはフランジ部に向かって切り欠かれた略四分円形状のスカラップが一般的に設けられる。このように梁のウェブ部にスカラップが設けられた構成では、地震等によって梁に鉛直方向荷重や捩じり荷重が作用すると、スカラップ周辺に応力が集中することによって梁のフランジ部に早期に亀裂が生じるおそれがある。
Like the beam joining structure described in
本発明は、スカラップを有する梁接合構造において、梁に早期に亀裂が生じることを抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to prevent early cracking of a beam in a beam joining structure having a scallop.
本発明は、鋼製の柱に接合される鋼製の梁の接合構造であって、前記梁は、一対のフランジ部と前記一対のフランジ部に挟まれたウェブ部とを有するH形鋼材により形成され、強軸方向が鉛直方向に沿うように前記柱に接合され、前記ウェブ部は、前記柱に対向する端面から前記一対のフランジ部のうち鉛直方向下方に配置される下側フランジに向かって切り欠かれた下側スカラップと、前記下側スカラップから所定の範囲にわたって厚さが減少された減厚部と、を有する。 The present invention is a joint structure of a steel beam joined to a steel column, wherein the beam is made of an H-shaped steel material having a pair of flange portions and a web portion sandwiched between the pair of flange portions. It is formed and joined to the pillar so that the strong axis direction is along the vertical direction, and the web portion is directed from the end face facing the pillar toward the lower flange of the pair of flange portions arranged vertically downward. It has a lower scallop cut out and a thickened portion whose thickness is reduced over a predetermined range from the lower scallop.
また、本発明は、鋼製の柱に接合される鋼製の梁の接合構造の性能向上方法であって、前記梁が、一対のフランジ部をウェブ部に溶接接合することにより形成され、その強軸方向が鉛直方向に沿うように前記柱に接合され、前記ウェブ部が、前記柱に対向する端面から前記一対のフランジ部のうち鉛直方向下方に配置される下側フランジに向かって切り欠かれた下側スカラップを有する、梁接合構造の性能を向上する方法において、前記下側スカラップから所定の範囲にわたって厚さが減少された減厚部を前記ウェブ部に形成する工程と、前記下側フランジと前記ウェブ部とを溶接接合する際に設けられた溶接部を前記ウェブ部とともに切削することによって前記下側スカラップを前記梁の材軸方向において拡大する工程と、を有する。 Further, the present invention is a method for improving the performance of a joining structure of a steel beam joined to a steel column, wherein the beam is formed by welding a pair of flange portions to a web portion. The web portion is joined to the beam so that the strong axis direction is along the vertical direction, and the web portion is cut out from the end face facing the column toward the lower flange of the pair of flange portions arranged vertically downward. In a method of improving the performance of a beam-joined structure having a welded lower scallop, a step of forming a thickened portion having a thickness reduced over a predetermined range from the lower scallop on the web portion and the lower side thereof. The present invention includes a step of expanding the lower scallop in the material axial direction of the beam by cutting the welded portion provided when the flange and the web portion are welded together with the web portion.
本発明によれば、スカラップを有する梁接合構造において、梁に早期に亀裂が生じることを抑制することができる。 According to the present invention, in a beam joining structure having scallops, it is possible to prevent early cracking in the beam.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る梁接合構造及び梁接合構造の性能向上方法について説明する。 Hereinafter, the beam joining structure and the method for improving the performance of the beam joining structure according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1~3を参照して、第1実施形態に係る梁接合構造100について説明する。梁接合構造100は、鉄骨造の建築物において、鋼製の柱10に溶接接合される鋼製の梁20の接合部の構造であり、以下では、図1に示すように、鉛直方向に沿って立設された柱10に対して溶接接合される水平方向に沿って配置された梁20の接合部の構造を例に説明する。
<First Embodiment>
The
図1は、第1実施形態に係る梁接合構造100を示す側面図であり、図2は、図1の矢印Aで示される部分を拡大して示した拡大図であり、図3は、図2のB-B線に沿う断面を拡大して示した拡大断面図である。なお、柱10は、厳密に鉛直方向に沿ったものに限定されず、また、梁20は、厳密に水平方向に沿って配置されたものに限定されない。また、柱10と梁20とは互いに直交して接合されるものに限定されない。
1 is a side view showing the
図1に示すように、柱10は、角形鋼管により形成された鋼管部11と、鉛直方向において鋼管部11の間に設けられ、突合せ溶接によって鋼管部11と一体化されるダイアフラム12と、により構成された鋼管柱である。
As shown in FIG. 1, the
ダイアフラム12は、いわゆる通しダイアフラムであり、鋼管部11よりも一辺の長さが大きい略正方形の鋼板により形成される。ダイアフラム12は、後述の梁20の一対のフランジ部21,22の間隔に合わせて、鉛直方向に所定の間隔をあけて一対配置され、その厚さは、フランジ部21,22の板厚よりも所定の大きさだけ厚く設定されている。
The
また、一対のダイアフラム12間に配置される鋼管部11には、図示しない高力ボルトを介して後述の梁20のウェブ部23と接合されるガセットプレート14が鉛直方向に沿って溶接接合されている。
Further, a
なお、柱10の構成は、上述の構成に限定されず、梁20が溶接接合可能であればどのような構成であってもよく、例えば、H形鋼や円形鋼管で構成された鋼製柱や複数の等辺山形鋼を連結することにより構成されたトラス構造柱、鋼管内にコンクリートを流し込むことにより形成されたコンクリート充填鋼管柱であってもよい。また、ダイアフラム12は、通しダイアフラムに限定されず、鋼管部11の内側に溶接された内ダイアフラムであってもよいし、ダイアフラムが設けられない構成であってもよい。
The structure of the
梁20は、一対のフランジ部21,22と、一対のフランジ部21,22に挟まれたウェブ部23と、を有するH形鋼材であって、一対のフランジ部21,22となる一対の鋼板がウェブ部23となる鋼板に溶接接合されることによって形成された、いわゆるビルドH形鋼である。
The
梁20は、ウェブ部23をガセットプレート14に図示しない高力ボルトを介して仮接合した状態で、一対のフランジ部21,22をダイアフラム12にそれぞれ溶接接合することによって柱10に接合される。つまり、梁20は、強軸方向が鉛直方向に沿った状態、すなわち、鉛直方向下方に配置された下側フランジ21と鉛直方向上方に配置された上側フランジ22とに挟まれたウェブ部23が鉛直方向に沿って配置された状態で柱10に接合される。
The
なお、柱10に対するウェブ部23の接合は、高力ボルトによるボルト接合に限定されず、ウェブ部23の端面23aを柱10に直接溶接接合することにより行われてもよい。この場合、ガセットプレート14は柱10に設けられない。
The joining of the
柱10に対する梁20の溶接接合は、具体的には、各フランジ部21,22の下面とダイアフラム12の側面とに対して部分的に溶接固定された裏当て金31を各フランジ部21,22の幅方向に沿って予め設けておき、裏当て金31に沿って各フランジ部21,22とダイアフラム12との対向部分を連続的に溶接する完全溶け込み溶接によって行われる。
In the welded joint of the
溶接が行われることによって、各フランジ部21,22とダイアフラム12と裏当て金31とにより囲まれた領域には、溶接部32が形成されるが、この溶接部32を各フランジ部21,22の幅方向に沿って連続して形成するために、ウェブ部23には下側スカラップ25a及び上側スカラップ25bが予め形成されている。
By performing welding, a
下側スカラップ25aは、下側フランジ21とダイアフラム12とが溶接される部分の近傍において、柱10に対向するウェブ部23の端面23aから下側フランジ21に向かってウェブ部23を略四分円形状に切り欠かくことにより形成された切り欠きである。下側スカラップ25aが設けられることで、下側フランジ21とダイアフラム12との間に溶接部32を裏当て金31に沿って連続的に形成することが可能である。
The
一方、上側スカラップ25bは、上側フランジ22とダイアフラム12とが溶接される部分の近傍において、柱10に対向するウェブ部23の端面23aから上側フランジ22に向かってウェブ部23を略四分円形状に切り欠かくことにより形成された切り欠きである。上側スカラップ25bが設けられることで、上側フランジ22の幅方向に沿って裏当て金31を予め通しておくことが可能である。
On the other hand, the
このようにウェブ部23に下側スカラップ25a及び上側スカラップ25bを設けておくことによって、各フランジ部21,22をダイアフラム12に対してそれぞれ連続溶接することが可能となり、柱10と梁20との接続強度を十分確保することができる。なお、溶接部32の始端及び終端において溶接不良が生じることを防止するために、各フランジ部21,22の幅方向外側にエンドタブを設けてもよい。
By providing the
一方で、下側スカラップ25aがウェブ部23に設けられた構成では、地震等によって梁20に鉛直方向荷重や捩じり荷重が作用すると、ウェブ部23を介して下側フランジ21に荷重が伝達される際に、下側スカラップ25aの下端周辺に応力が集中し、応力集中部分を起点として下側フランジ21に早期に亀裂が生じ、結果として、梁20が早期に破断に至るおそれがある。
On the other hand, in the configuration in which the
特に、図2に示すように、下側フランジ21とウェブ部23とが溶接接合されるビルドH形鋼においては、ウェブ部23の最も端面23a側に形成される端面側溶接部24aの周辺、すなわち、下側フランジ21に下側スカラップ25aの下端部が接合される部分の周辺には、直線状の溶接よりも作業時間が長くなる回し溶接が行われることによって、溶接熱影響部が比較的広い範囲に形成される。溶接熱影響部は溶接時の熱により母材が変質し脆化していることから、溶接熱影響部が形成された下側スカラップ25aの下端周辺に応力が集中すると、この部分を起点として下側フランジ21に亀裂が生じやすくなる。
In particular, as shown in FIG. 2, in the build H-section steel in which the
このような現象が生じることを避けるために、本実施形態では、下側スカラップ25aから所定の範囲にわたって厚さが減少された減厚部26をウェブ部23に設けている。
In order to avoid such a phenomenon, in the present embodiment, the
減厚部26は、図3に示されるように、その厚さt2が、ウェブ部23の他の部分における板厚t1、すなわち、ウェブ部23を形成する鋼板の板厚t1よりも薄くされた部分であり、図2に示されるように、梁20の材軸方向(長手方向)に沿って下側スカラップ25aから所定の範囲にわたって、下側フランジ21の上面21aから所定の高さで設けられる。
As shown in FIG. 3, the thickness t2 of the thickened
具体的には、減厚部26の厚さt2は、例えばウェブ部23の板厚t1の半分以下に設定され、下側フランジ21の上面21aからの鉛直方向における減厚部26の高さH2は、例えば下側スカラップ25aの最大高さであるスカラップ高さH1から5mmを超えない範囲に設定される。
Specifically, the thickness t2 of the thickened
また、減厚部26が設けられる部分のウェブ部23の端面23aからの梁20の材軸方向における長さL2、すなわち、減厚部26が設けられる部分のうち梁20の材軸方向においてウェブ部23の端面23aから最も離れた部分までの端面23aからの長さL2は、例えばウェブ部23の端面23aからの梁20の材軸方向における下側スカラップ25aの最大長さであるスカラップ長さL1の2倍以上に設定される。
Further, the length L2 in the material axis direction of the
なお、上述の減厚部26の厚さt2、高さH2及び長さL2の設定範囲は例示であって、この範囲に限定されるものではなく、減厚部26の厚さt2は、ウェブ部23の元々の厚さよりも薄くなっていればよく、また、減厚部26の高さH2は、ウェブ部23の剛性が極度に低下しなければ、スカラップ高さH1から5mmを超えていてもよいし、スカラップ高さH1と同等かこれよりも低くてもよい。
The setting ranges of the thickness t2, the height H2, and the length L2 of the thickened
また、図2及び図3に示されるように、下側フランジ21とウェブ部23とを梁20の材軸方向に沿って隅肉溶接する際に形成される材軸方向溶接部24b(溶接部)が設けられる場合、減厚部26は、材軸方向溶接部24bに及んで設けられ、その一部を下側フランジ21の上面21aに沿って切削加工等によって除去することにより形成される。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the material axial direction welded
図3に示される例では、減厚部26が設けられる部分のウェブ部23の厚さは、材軸方向溶接部24bが形成される部分においても下側フランジ21に向かって同じ厚さ(t2)に設定されているが、材軸方向溶接部24bが形成される部分では、例えば、図3において一点鎖線(26a)で示されるように、材軸方向溶接部24bの余盛がある程度残るように、下側フランジ21に向かって厚さが徐々に厚くなっていてもよい。なお、材軸方向溶接部24bの一部が除去されることで形成される下側フランジ21側の平面は、下側フランジ21の上面21aと同一平面上に位置することが好ましいが、厳密に面一となっていなくともよい。
In the example shown in FIG. 3, the thickness of the
このように減厚部26は、ウェブ部23やウェブ部23と下側フランジ21と溶接接合する材軸方向溶接部24bの厚さを減少させることによって形成される。
In this way, the thickened
上記形状の減厚部26は、梁20が柱10に溶接接合される前、または、梁20が柱10に溶接接合された後に、エンドミル等の一般的な工具を用いて形成することが可能であり、例えば、既に建築されている建築物の梁20に減厚部26を後から加工することも可能である。
The thickened
このような減厚部26がウェブ部23に設けられることによって、下側フランジ21に対してウェブ部23が接続される部分における断面積は、減厚部26が設けられていない部分よりも減厚部26が設けられる下側スカラップ25aの周辺において小さくなる。
By providing such a thickening
換言すれば、減厚部26が設けられることで、下側スカラップ25aの周辺ではウェブ部23を介して下側フランジ21へと荷重を伝達することが可能な面積が減ることになる。このため、下側スカラップ25aの周辺において下側フランジ21に作用する荷重が減少し、結果として、下側スカラップ25aの下端周辺に応力が集中してしまうことが抑制される。
In other words, by providing the thickening
これにより、下側スカラップ25aの下端部が下側フランジ21に接合された部分の周辺に形成された溶接熱影響部において、早期に亀裂が生じることが抑制され、梁20が早期に破断に至ることを抑制することができる。
As a result, early cracking is suppressed in the weld heat-affected zone formed around the portion where the lower end of the
続いて、図4A及び図4Bを参照し、減厚部26が設けられることによる梁20の変形性能の変化について説明する。図4Aは、減厚部26の厚さt2を変えた場合の変形性能の変化を示すグラフであり、図4Bは、減厚部26の長さL2を変えた場合の破断寿命の変化を示すグラフである。
Subsequently, with reference to FIGS. 4A and 4B, changes in the deformation performance of the
図4Aのグラフは、下側スカラップ25aが形成されたウェブ部23と、ウェブ部23が溶接接合された下側フランジ21と、下側フランジ21が溶接接合されたダイアフラム12と、にそれぞれ相当する部材を少なくとも有する試験片に対して、下側フランジ21に相当する部材とダイアフラム12に相当する部材とを引き離す方向に引張荷重を負荷した際の荷重方向における試験片の変形量を計測した結果を示している。
The graph of FIG. 4A corresponds to the
図4Aのグラフ中の実線Aは、減厚部26が設けられていない、つまり、減厚部26の厚さt2が板厚t1に等しい従来の梁接合構造に相当する試験片の変形量を示し、一点鎖線Bは、減厚部26の厚さt2が板厚t1の2分の1に設定された本実施形態に係る梁接合構造100に相当する試験片の変形量を示し、二点鎖線Cは、減厚部26の厚さt2が板厚t1の3分の1に設定された本実施形態に係る梁接合構造100に相当する試験片の変形量を示している。
The solid line A in the graph of FIG. 4A is not provided with the thickening
各試験片に作用する荷重が塑性範囲において最大荷重の90%に低下したときを終局点とすると、終局点に至ったときの変形量は、図4Aに示されるように、減厚部26が設けられていない場合の変形量δAが最も小さく、減厚部26の厚さt2が板厚t1の2分の1である場合の変形量δBよりも減厚部26の厚さt2が板厚t1の3分の1である場合の変形量δCの方が大きくなっていることがわかる。
Assuming that the final point is when the load acting on each test piece drops to 90% of the maximum load in the plastic range, the amount of deformation when the final point is reached is determined by the thickening
つまり、上述のような減厚部26をウェブ部23に設け、その厚さt2を板厚t1の2分の1から3分の1程度に設定することによって、減厚部26が設けられていない場合に比べて塑性変形性能を向上させることが可能であるといえる。
That is, the thickening
図4Bのグラフは、下側スカラップ25aが形成されたウェブ部23を有する梁20と、梁20が接合された柱10と、を少なくとも有する解析モデルに対して、梁20を所定の塑性率(μ=2.0)で振幅させ、下側フランジ21が破断に至るまでの繰り返し回数をシミュレーションにより求めた結果を示している。
In the graph of FIG. 4B, the
図4Bのグラフにおいて、横軸は、スカラップ長さL1に対する減厚部26の長さL2の比率(L2/L1)を示し、縦軸は、減厚部26が設けられていない場合の破断寿命を1としたときの破断寿命の比率を示している。
In the graph of FIG. 4B, the horizontal axis shows the ratio (L2 / L1) of the length L2 of the thickening
図4Bに示されるように、スカラップ長さL1に対する減厚部26の長さL2の比率(L2/L1)を2よりも大きくするにつれて破断寿命が向上し、比率(L2/L1)が4程度になると、破断寿命の向上が鈍化していることがわかる。
As shown in FIG. 4B, as the ratio (L2 / L1) of the length L2 of the thickened
つまり、スカラップ長さL1に対する減厚部26の長さL2の比率(L2/L1)を2~4程度に設定することによって、減厚部26が設けられていない場合に比べて破断寿命を向上させることが可能であるといえる。
That is, by setting the ratio (L2 / L1) of the length L2 of the thickening
このように、下側スカラップ25aから所定の範囲にわたって所定の厚さの減厚部26を設けることによって、下側フランジ21に早期に亀裂が生じることが抑制され、梁20の塑性変形能力及び破断寿命を向上させることができる。
By providing the thickening
以上の第1実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。 According to the above first embodiment, the following effects are obtained.
上記構成の梁接合構造100では、鋼製の柱10に溶接接合されるH形鋼材により形成された梁20のウェブ部23に、下側スカラップ25aと、下側スカラップ25aから所定の範囲にわたって厚さが減少された減厚部26と、が設けられる。
In the
このように、下側スカラップ25aから所定の範囲にわたって所定の厚さの減厚部26を設けることによって、下側スカラップ25aの周辺ではウェブ部23を介して下側フランジ21へと荷重を伝達することが可能な面積が減少する。このため、下側スカラップ25aの周辺において下側フランジ21に作用する荷重が減少し、結果として、下側スカラップ25aの下端周辺に応力が集中してしまうことが抑制される。これにより、下側フランジ21に早期に亀裂が生じることが抑制され、梁20が早期に破断に至ることを抑制することができる。
In this way, by providing the thickening
また、減厚部26が設けられた部分ではウェブ部23と下側フランジ21との接続面積が減少することから、減厚部26が設けられた部分の周辺では下側フランジ21の塑性変形性能が向上することとなる。これにより、地震力に対する梁20のエネルギー吸収性能が向上し、結果として、上記構成の梁接合構造100が適用された建築物の耐震性を向上させることができる。
Further, since the connection area between the
<第2実施形態>
次に、図5を参照して、本発明の第2実施形態に係る梁接合構造200について説明する。以下では、第1実施形態と異なる点を主に説明し、第1実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、その説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, the
第2実施形態に係る梁接合構造200は、下側スカラップ25aから所定の範囲にわたって所定の厚さの減厚部26が設けられている点においては、上述の第1実施形態に係る梁接合構造100と同じであるが、下側スカラップ25aを梁20の材軸方向において拡大することにより形成された拡大スカラップ125aが設けられている点において、上述の第1実施形態に係る梁接合構造100と異なっている。なお、図5は、図2に相当する部分を示した拡大図である。
The
拡大スカラップ125aは、図5に示されるように、梁20の材軸方向において下側スカラップ25aよりもウェブ部23の端面23aから離れた位置に設けられた切り欠きであり、下側スカラップ25aとほぼ同じ形状に形成される。
As shown in FIG. 5, the
具体的には、拡大スカラップ125aは、下側スカラップ25aが形成されたウェブ部23と下側フランジ21とを溶接接合する際に形成される端面側溶接部24aを下側フランジ21の上面21aに沿うように切削加工等によって除去するとともに、下側スカラップ25aが設けられたウェブ部23の部分を材軸方向に沿って所定の長さだけ切削することによって形成される。
Specifically, in the
また、拡大スカラップ125aが設けられる梁20のウェブ部23には、上記第1実施形態と同様に、ウェブ部23の端面23aから梁20の材軸方向において所定の長さL2を有し、下側フランジ21の上面21aから鉛直方向において所定の高さH2を有する減厚部26が下側スカラップ25aから所定の範囲にわたって設けられる。
Further, the
このため、梁接合構造200は、下側スカラップ25aから所定の範囲にわたって厚さが減少された減厚部26をウェブ部23に形成する工程と、下側フランジ21とウェブ部23とを溶接接合する際に設けられた溶接部である端面側溶接部24aをウェブ部23とともに切削することによって下側スカラップ25aを梁20の材軸方向において拡大し拡大スカラップ125aを形成する工程と、の2つの工程を経て形成される。なお、これら2つの工程は、どちらが先に行われてもよい。
Therefore, in the
上記形状の減厚部26及び拡大スカラップ125aは、梁20が柱10に溶接接合される前、または、梁20が柱10に溶接接合された後に、エンドミル等の一般的な工具を用いて形成することが可能であり、例えば、既に建築されている建築物の梁20に減厚部26及び拡大スカラップ125aを後から加工することも可能である。
The thickened
ここで、下側スカラップ25aの下端に形成される端面側溶接部24aの周辺は、上述のように脆化した溶接熱影響部となっている。このため、ウェブ部23及び端面側溶接部24aを介して下側フランジ21へと荷重が伝達されると、端面側溶接部24aと下側フランジ21とが最も端面23a寄りにおいて融合した部分に生じた端面側熱影響部P1(図5参照)に応力が集中し、この端面側熱影響部P1やその周辺を起点として下側フランジ21に早期に亀裂が生じるおそれがある。
Here, the periphery of the end face side welded
これに対して本実施形態では、上述のように下側スカラップ25aを拡大して拡大スカラップ125aを形成することにより、拡大スカラップ125aの下端位置を、下側スカラップ25aの下端位置よりもウェブ部23の端面23aから離れて位置させている。
On the other hand, in the present embodiment, by expanding the
つまり、ウェブ部23と下側フランジ21とが端面23a側において接続される位置である拡大スカラップ125aの下端位置は、図5に示されるように、梁20の材軸方向において端面側熱影響部P1から所定の第1距離D1だけ離れた場所に位置することになる。なお、第1距離D1の大きさは、例えば、端面側熱影響部P1から下側スカラップ25aの下端位置までの距離である第2距離D2の2倍以上に設定される。
That is, as shown in FIG. 5, the lower end position of the
このため、ウェブ部23を介して下側フランジ21へと伝達される荷重は、端面側熱影響部P1から離れた拡大スカラップ125aの下端位置周辺に作用することとなり、端面側熱影響部P1に応力が集中することが抑制される。これにより、端面側熱影響部P1やその周辺を起点として下側フランジ21に早期に亀裂が生じることを抑制することができる。
Therefore, the load transmitted to the
なお、溶接熱影響部の脆化を改善するために、端面側溶接部24aを除去し拡大スカラップ125aを形成した後、拡大スカラップ125aの下端位置からウェブ部23の端面23aに向かって下側フランジ21の上面21aにピーニング処理を施すことが好ましい。このように端面側溶接部24aが除去された部分を含む範囲にピーニング処理を施すことによって、端面側溶接部24aが除去された部分、端面側熱影響部P1、及び、これらの周辺において早期に亀裂が生じることを抑制することができる。
In order to improve the embrittlement of the weld heat affected zone, after removing the end face side welded
続いて、図4Aを参照し、減厚部26及び拡大スカラップ125aが設けられることによる梁20の変形性能の変化について説明する。図4Aのグラフは、下側スカラップ25aまたは拡大スカラップ125aが形成されたウェブ部23と、ウェブ部23が溶接接合された下側フランジ21と、下側フランジ21が溶接接合されたダイアフラム12と、にそれぞれ相当する部材を少なくとも有する試験片に対して、下側フランジ21に相当する部材とダイアフラム12に相当する部材とを引き離す方向に引張荷重を負荷した際の荷重方向における試験片の変形量を計測した結果を示している。
Subsequently, with reference to FIG. 4A, changes in the deformation performance of the
図4Aのグラフ中の実線Aは、下側スカラップ25aは設けられているが上述のように減厚部26が設けられていない従来の梁接合構造に相当する試験片の変形量を示し、破線Dは、減厚部26の厚さt2が板厚t1の2分の1に設定されるとともに上述の拡大スカラップ125aが形成された本実施形態に係る梁接合構造200に相当する試験片の変形量を示している。
The solid line A in the graph of FIG. 4A shows the amount of deformation of the test piece corresponding to the conventional beam joining structure in which the
各試験片に作用する荷重が塑性範囲において最大荷重の90%に低下したときを終局点とすると、終局点に至ったときの変形量は、図4Aに示されるように、減厚部26及び拡大スカラップ125aが設けられていない場合の変形量δAに比べて、減厚部26及び拡大スカラップ125aが設けられた場合の変形量δDの方が大幅に大きくなっていることがわかる。また、減厚部26及び拡大スカラップ125aが設けられた場合の変形量δDは、減厚部26のみが設けられた上述の第1実施形態に係る梁接合構造100に相当する試験片の変形量δB及びδCよりも大きくなっている。
Assuming that the final point is when the load acting on each test piece drops to 90% of the maximum load in the plastic range, the amount of deformation when the final point is reached is the thickening
つまり、減厚部26を設けるとともに拡大スカラップ125aを設けることによって、減厚部26が設けられていない場合や減厚部26のみが設けられている場合に比べて塑性変形性能を大幅に向上させることが可能であるといえる。
That is, by providing the thickening
以上の第2実施形態によれば、上述の第1実施形態と同様の効果に加えて、以下に示す効果を奏する。 According to the above-mentioned second embodiment, in addition to the same effect as the above-mentioned first embodiment, the following effects are exhibited.
上記構成の梁接合構造200では、鋼製の柱10に溶接接合されるH形鋼材により形成された梁20のウェブ部23に、下側スカラップ25aから所定の範囲にわたって厚さが減少された減厚部26と、下側スカラップ25aを梁20の材軸方向において拡大することにより形成された拡大スカラップ125aと、が設けられる。
In the
このように、下側スカラップ25aを梁20の材軸方向において拡大し拡大スカラップ125aを形成することによって、ウェブ部23を介して下側フランジ21へと伝達される荷重は、端面側熱影響部P1から所定の第1距離D1だけ離れた拡大スカラップ125aの下端位置周辺に作用することとなる。これにより、端面側熱影響部P1に応力が集中することが抑制され、結果として、端面側熱影響部P1やその周辺が起点なって下側フランジ21に早期に亀裂が生じることを抑制することができる。
In this way, by expanding the
なお、次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の各実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。 The following modifications are also within the scope of the present invention, and the configurations shown in the modifications may be combined with the configurations described in the above-described embodiments, or the configurations described in the following different modifications may be combined. It is also possible.
上記各実施形態では、減厚部26の厚さは全域において一定である。減厚部26の厚さは全域で一定でなくともよく、例えば、ウェブ部23の端面23aに向かって徐々に薄くなるようにしてもよいし、下側フランジ21に向かって徐々に薄くなるようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the thickness of the thickened
また、上記各実施形態では、減厚部26は、下側スカラップ25aの周囲のみに設けられている。ウェブ部23を介して鉛直方向下方に向かう荷重が下側フランジ21に作用することによって下側フランジ21に形成された溶接熱影響部において早期に亀裂が生じることを抑制するためには、少なくとも下側スカラップ25aの周囲に減厚部26を設けておけばよいが、溶接熱影響部は、上側スカラップ25bの上端部が上側フランジ22に接合された部分の周囲にも形成されている。このため、減厚部26は、下側スカラップ25aの周囲に加えて、上側スカラップ25bの周囲に設けられていてもよい。このように上側スカラップ25bの周囲にも減厚部26を設けておくことによって、上側フランジ22の溶接熱影響部において早期に亀裂が生じることを抑制することができる。
Further, in each of the above embodiments, the thickening
また、上記各実施形態では、下側スカラップ25a及び拡大スカラップ125aの形状は、略四分円形状である。下側スカラップ25a及び拡大スカラップ125aの形状はこれに限定されず、異なる曲率の円弧が複数組み合わされた形状であってもよく、例えば、下端位置よりもウェブ部23の端面23aから離れている部分を有する形状であってもよい。
Further, in each of the above embodiments, the shape of the
また、上記各実施形態では、梁20は、ビルドH形鋼であるが、梁20は、ウェブ部23と、ウェブ部23と一体化された下側フランジ21と、を有する鋼材であればよく、例えば、圧延により形成されたH形鋼である、いわゆるロールH形鋼であってもよい。
Further, in each of the above embodiments, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments show only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above-described embodiments. do not have.
100,200・・・梁接合構造
10・・・柱
20・・・梁
21・・・下側フランジ
21a・・・下側フランジ21の上面
23・・・ウェブ部
23a・・・ウェブ部23の端面
24a・・・端面側溶接部
24b・・・材軸方向溶接部
25a・・・下側スカラップ
26・・・減厚部
125a・・・拡大スカラップ
H1・・・スカラップ高さ
L1・・・スカラップ長さ
t1・・・ウェブ部23の板厚
t2・・・減厚部26の厚さ
H2・・・減厚部26の高さ
L2・・・減厚部26の長さ
P1・・・端面側熱影響部
D1・・・第1距離
D2・・・第2距離
100, 200 ... Beam welded
Claims (5)
前記梁は、一対のフランジ部と前記一対のフランジ部に挟まれたウェブ部とを有するH形鋼材により形成され、強軸方向が鉛直方向に沿うように前記柱に接合され、
前記ウェブ部は、
前記柱に対向する端面から前記一対のフランジ部のうち鉛直方向下方に配置される下側フランジに向かって切り欠かれた下側スカラップと、
前記下側スカラップから所定の範囲にわたって厚さが減少された減厚部と、を有する、
梁接合構造。 It is a joint structure of steel beams that are joined to steel columns.
The beam is formed of an H-shaped steel material having a pair of flange portions and a web portion sandwiched between the pair of flange portions, and is joined to the column so that the strong axis direction is along the vertical direction.
The web part is
A lower scallop cut out from the end face facing the pillar toward the lower flange arranged vertically downward among the pair of flange portions.
It has a thickened portion, the thickness of which is reduced over a predetermined range from the lower scallop.
Beam joint structure.
請求項1に記載の梁接合構造。 The thickened portion is provided so that the height in the vertical direction from the lower flange does not exceed 5 mm from the maximum height in the vertical direction of the lower scallop.
The beam joining structure according to claim 1.
請求項1または2に記載の梁接合構造。 The length from the end face of the portion of the portion provided with the thickened portion to the portion farthest from the end face of the web portion in the material axis direction of the beam is the length from the end face in the material axis direction of the beam. More than twice the maximum length of the lower scallop,
The beam joining structure according to claim 1 or 2.
前記減厚部は、前記下側フランジと前記ウェブ部とを前記梁の材軸方向に沿って溶接接合する溶接部に及んで設けられる、
請求項1から3の何れか1つに記載の梁接合構造。 The beam is formed by welding and joining the pair of flange portions to the web portion.
The thickened portion is provided over a welded portion where the lower flange and the web portion are welded and joined along the material axis direction of the beam.
The beam joining structure according to any one of claims 1 to 3.
前記梁が、一対のフランジ部をウェブ部に溶接接合することにより形成され、その強軸方向が鉛直方向に沿うように前記柱に接合され、前記ウェブ部が、前記柱に対向する端面から前記一対のフランジ部のうち鉛直方向下方に配置される下側フランジに向かって切り欠かれた下側スカラップを有する、梁接合構造の性能を向上する方法において、
前記下側スカラップから所定の範囲にわたって厚さが減少された減厚部を前記ウェブ部に形成する工程と、
前記下側フランジと前記ウェブ部とを溶接接合する際に設けられた溶接部を前記ウェブ部とともに切削することによって前記下側スカラップを前記梁の材軸方向において拡大する工程と、を有する、
梁接合構造の性能向上方法。 It is a method of improving the performance of the joint structure of steel beams joined to steel columns.
The beam is formed by welding and joining a pair of flange portions to the web portion, and the beam portion is joined to the column so that its strong axis direction is along the vertical direction, and the web portion is formed from an end face facing the column. In a method of improving the performance of a beam joint structure having a lower scallop notched toward a lower flange located vertically downward of a pair of flanges.
A step of forming a thickened portion having a thickness reduced over a predetermined range from the lower scallop on the web portion.
It has a step of expanding the lower scallop in the material axial direction of the beam by cutting the welded portion provided when the lower flange and the web portion are welded together with the web portion.
How to improve the performance of beam joint structure.
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