JPH08232400A

JPH08232400A - 鉄骨コンクリート合成梁構造

Info

Publication number: JPH08232400A
Application number: JP7037253A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Matsuzaki; 育弘松崎; Yukihiro Sakuta; 幸弘作田; Keiju Kobayashi; 桂樹小林; Yuji Hirota; 祐史廣田; Yasuharu Maeda; 安治前田; Yuzo Ichijo; 祐三一條; Yoji Hosokawa; 洋治細川; Shinji Kato; 慎司加藤
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1996-09-10
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: JP3685830B2

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的に軽量で、しかも鉄筋コンクリート梁
と同等な強度を備える鉄骨コンクリート合成梁の構造を
提供すること。【構成】箱形断面の鉄骨本体１１の上フランジ板１２
と下フランジ板１３の内壁面にトラス機構を形成すべく
長手方向に所定の間隔をあけて複数の突起部１５、１６
を設け、鉄骨本体１１の外側を外部コンクリート部１７
で包囲すると共に内部にもコンクリート１８を充填し、
上フランジ板１２に内部へのコンクリート充填用及び外
部コンクリート部との一体性確保のための開口部１９を
柱側端部に形成して降伏ヒンジとして兼用し、上フラン
ジ板１２の各突起部１５と下フランジ板１３の各突起部
１６とをそれぞれ相対向して配置したことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄骨コンクリート合成梁
構造に関し、更に詳細には鉄骨とコンクリートで合成梁
を構成する梁部材の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄骨とコンクリートとによって合
成梁を構成する確立した技術は存在していない。一般
に、建造物における梁は、鉄筋コンクリート構造、鉄骨
鉄筋コンクリート造或いは鉄骨構造であった。鉄筋コン
クリート構造の梁は、一般的には長方形断面で形成され
ている。ラーメン構造の鉄筋コンクリート梁は、曲げ作
用によって梁の中央部では下側に、端部では上側に引張
力を生じる。コンクリートは引張力に弱いので、引張力
に生じる部分には必ず鉄筋が配置されるが、主要な梁で
は圧縮力を生じる側にも主筋が配置されている。

【０００３】すなわち、鉄筋コンクリート梁は、その上
部側における各コーナーに沿って主筋（上ば筋）が配置
され、また下部側の各コーナーに沿っては主筋（下ば
筋）が配置され、更に梁の長手方向に所定の間隔でこれ
ら主筋全体を巻き込むようにあばら筋（スターラップ）
が配筋されて剪断力に対抗させるようにして構成されて
いる。

【０００４】他方、鉄骨梁としては、形鋼梁、プレート
梁、或いはトラス梁等が知られている。形鋼梁は曲げ作
用に有利なＩ形断面又はＨ形断面のものが用いられてい
る。また、プレート梁は、山形鋼と鋼板、或いは鋼板と
鋼板を溶接又はリベットで組み立てたもので、断面形状
は、曲げ作用に対して有利なこと、柱との接合に便利な
ことから主にＩ形断面のものが用いられ、時には箱形断
面のものも用いられている。

【０００５】更に、トラス梁はプレート梁のフランジ部
分にあたる弦材とウェブ部分にあたるウェブ材（斜材・
鉛直材）をガセットプレートを用いて組み立てたもの
で、上弦材と下弦材の平行な平行弦トラスである。この
弦材とウェブ材には、普通、山形鋼が用いられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、建造物に
おける従来の梁は、主に鉄筋コンクリート構造或いは鉄
骨構造のものが使用されていた。これに対して、鉄骨と
コンクリートによる、合成梁を製作しようとすると、施
工上、コンクリート充填口を設ける必要があり、その充
填口により上フランジ鋼材に断面欠損を生じる、と言う
問題があった。

【０００７】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、比較的に軽量で、しかも
鉄筋コンクリート梁と同等な強度を備える鉄骨コンクリ
ート合成梁の構造を提供する時、施工上必要なコンクリ
ート打設孔を形成することで剪断耐力上有効な鋼材に断
面欠損させることを防止することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は鉄骨コンクリー
ト合成梁構造であり、前述の技術的課題を解決するため
に以下のように構成されている。すなわち、本発明の鉄
骨コンクリート合成梁構造は、箱形断面の鉄骨本体１１
と、この鉄骨本体１１の上フランジ板１２と下フランジ
板１３の内壁面にトラス機構を形成すべく前記フランジ
板１２、１３の長手方向に所定の間隔をあけて設けられ
た複数の突起部１５、１６と、箱形断面の前記鉄骨本体
１１の外側を包囲する外部コンクリート部１７と、箱形
断面の前記鉄骨本体１１内に充填された内部コンクリー
ト部１８と、前記鉄骨本体１１の上フランジ板１２に形
成され、前記内部コンクリート部１８を形成する際に充
填用として使用する少なくとも１つの開口部１９とを含
み、前記上フランジ板１２の前記各突起部１５が前記下
フランジ板１３の前記各突起部１６にそれぞれ相対向し
て配置され、更に、前記開口部１９が柱側の端部に形成
され、降伏ヒンジとして兼用されていることを特徴とす
る。ここで、本発明の鉄骨コンクリート合成梁構造にお
ける特徴的構成要素について説明する。

【０００９】（鉄骨本体）鉄骨本体１１は箱形断面を呈
している。すなわち、主に鉄板で構成される上フランジ
板１２、下フランジ板１３、および対向する両側板１４
を相互に溶接などで接合して構成されている。上下の各
フランジ板１２、１３は梁に作用する曲げモーメントに
対して引張力に対抗し、両側板１４は剪断補強鋼材とし
て機能する。従って、剪断補強用の両側板１４は上下の
フランジ板１２、１３より薄い鋼板を用いて構成するこ
とが好ましい。

【００１０】（突起部）上フランジ板１２と下フランジ
板１３の内面即ち相対向する面に長手方向に所定の間隔
をあけて設けられた多数の突起部１５、１６は、トラス
機構を形成するためのもので、例えばチャンネル材、ア
ングル材又はスタットボルト等をフランジ板１２、１３
に固定して使用することができる。これらの突起部１
５、１６は、鉄骨本体１１の長手方向に直交する方向に
伸長させて形成することも好ましい。

【００１１】（開口部）鉄骨本体１１の上フランジ板１
２には開口部１９が形成されている。この開口部１９の
存在について説明すると、梁に及ぼされる曲げモーメン
トに対する圧縮力に対抗するため箱形断面の鉄骨本体１
１の外周をコンクリートで包囲し且つ内部にもコンクリ
ートが充填される。その際、前述の開口部１９は、鉄骨
本体１１の外周側の外部コンクリート部１７と内側の内
部コンクリート部１８の一体性を図り、同時に鉄骨本体
１１内部へのコンクリートの充填口として機能する。従
って、この開口部１９は複数であってもよく、またその
形状及び大きさも適宜に設計することができる。

【００１２】ところが、このような開口部１９の任意の
位置での形成は剪断耐力上有効な鋼材である上フランジ
板１２を断面欠損させることになる。そこで、しかし、
梁の柱側端部に形成して降伏ヒンジとして作用させるこ
とにより確実に終局耐力時梁降伏せしめることができ、
これにより格別な断面欠損を生じさせないようにしてい
る。

【００１３】＜本発明における付加的構成＞本発明の鉄
骨コンクリート合成梁構造は、前述した必須の構成要素
からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合
であっても成立する。その付加的構成要素とは、箱形断
面の前記鉄骨本体の外側を包囲する外部コンクリート部
１７の上部を除いた部分がハーフプレキャストコンクリ
ート体１７ａで形成され、前記外部コンクリート部１７
の上部及び前記内部コンクリート部１８は現場打ちコン
クリートで形成されることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の鉄骨コンクリート合成梁構造による
と、箱形断面の鉄骨本体１１における上下のフランジ板
１２、１３がこの梁１０の上部及び下部に作用する引張
力に対して対抗し、また側板１４がこの梁に作用する剪
断力に対して対抗する。

【００１５】そして、上フランジ板１２及び下フランジ
板１３の内面にそれぞれ長手方向に間隔をあけ且つ相対
向して設けられた多数の突起部１５、１６は、斜め方向
に位置する上下一対の突起部がそれぞれその間に介在す
る内部コンクリート部１８に圧縮力を負担させることで
トラス機構を形成する。

【００１６】これにより、この鉄骨コンクリート合成梁
１０構造は、鉄骨とコンクリートとの間で力の伝達を合
理的に行うことができ、鉄筋コンクリート梁に比べて軽
量且つ安価でありながら強度も同等に確保される。

【００１７】更に、箱形断面の鉄骨本体１１内にコンク
リートを充填し且つ外部のコンクリートとの一体化を図
るため上フランジ板１２に形成される開口部１９を柱側
端部に形成して降伏ヒンジとして兼用することにより格
別な断面欠損を生じさせることがなく所定の強度が得ら
れる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の鉄骨コンクリート合成梁構造
を図に示される実施例について更に詳細に説明する。図
１には本発明の一実施例に係る鉄骨コンクリート合成梁
構造が示されている。

【００１９】図１に示される本実施例の鉄骨コンクリー
ト合成梁１０は、箱形断面の鉄骨本体１１を含む。この
鉄骨本体１１は主に鉄板で構成される上フランジ板１
２、下フランジ板１３、および対向する両側板１４を相
互に溶接などで接合して構成されている。

【００２０】上下の各フランジ板１２、１３は梁１０に
作用する曲げモーメントに対して引張力に対抗し、両側
板１４は剪断補強鋼材として機能する。従って、剪断補
強用の両側板１４は上下のフランジ板１２、１３より薄
い鋼板を用いて構成されている。

【００２１】この鉄骨本体１１を構成している上フラン
ジ板１２と下フランジ板１３の内壁面にはフランジ板１
２、１３の幅長方向に伸長し且つ長手方向に所定の間隔
をあけて多数のチャンネル材１５、１６が溶接などの手
段で設けられている。そして、図３に示されるように上
フランジ板１２の各チャンネル材１５は下フランジ板１
３の各チャンネル材１６にそれぞれ相対向して配置され
ている。これらの各チャンネル材１５、１６がトラス機
構を形成するための突起部として機能する。

【００２２】箱形断面の鉄骨本体１１は外部コンクリー
ト部１７で包囲されている。この外部コンクリート部１
７は、その上部を除いた部分がハーフプレキャストコン
クリート体１７ａで形成されている。そして、この上部
の外部コンクリート部１７ｂは後述するように現場打ち
コンクリートで形成される。

【００２３】また、箱形断面の鉄骨本体１１内にもコン
クリートが充填されている。この内部コンクリート部１
８も後述するように現場打ちコンクリートで形成され
る。これに関連して、鉄骨本体１１の上フランジ板１２
には複数の開口部１９が形成されている。

【００２４】これらの開口部１９は鉄骨本体１１の内部
にコンクリートを充填する際の充填口として使用される
と共に外部コンクリート部１７との一体性を確保すため
のものとして利用される。ところで、このような開口部
１９の形成は剪断耐力上有効な鋼材である上フランジ板
１２を断面欠損させることになる。しかし、梁の柱側端
部に降伏ヒンジを形成すると確実に終局耐力時梁降伏せ
しめることができることから、この開口部１９を図１に
示されるように上フランジ板１２における柱側端部に形
成して降伏ヒンジとして兼用することにより格別な断面
欠損を生じさせないようにしている。

【００２５】なお、図２からも明らかなように下フラン
ジ部１３の下面には外部コンクリート部１７との付着性
を高めるために例えばボルト又は種々の形状をした短い
突起物２０を設けておくことも好ましく、更にこれらの
突起物２０の先端部に鉄筋のような棒材２１を固着して
おくことも好ましい。

【００２６】このように構成された鉄骨鉄筋コンクリー
ト合成梁１０は次のようにして形成することができる。
すなわち、最初に前述した鉄骨本体１１を形成した後、
その外側に、外部コンクリート部１７を上部を除いたＵ
字形状に形成する。ここまでは工場などで予め形成する
ことができる。

【００２７】このようにして形成されたハーフプレキャ
ストコンクリート体１７ａとその内部に箱形断面の鉄骨
本体１１を配置一体化した梁半製品は、建築現場に搬送
され図２に示されように梁設置位置であるプレキャスト
コンクリート床板２２の間の間隙部に、ハーフプレキャ
ストコンクリート体１７ａの上部面がプレキャストコン
クリート床板２２の下面に接するように設置し、その両
端部を両サイドの柱（図示せず）に連結する。

【００２８】これにより、ハーフプレキャストコンクリ
ート体１７ａから突出した鉄骨本体１１の上部はプレキ
ャストコンクリート床板２２の表面より上方へ僅かに突
出する。その後、上フランジ板１２に形成されている開
口部１９からコンクリートが充填されて内部コンクリー
ト部１８が形成され、更にプレキャストコンクリート床
板２２上にも床部を形成するためにコンクリートが打設
される。

【００２９】その結果、床部形成のために打設されたコ
ンクリート２３は、鉄骨本体１１の両側板１４とプレキ
ャストコンクリート床板２２の端部との間の隙間に充填
されると共に鉄骨本体１１の上フランジ板１２を埋設し
て外部コンクリート部１７の上部１７ｂが形成され、こ
れにより鉄骨コンクリート合成梁１０が完成する。

【００３０】このような鉄骨コンクリート合成梁１０の
構造によると、箱形断面の鉄骨本体１１における上下の
フランジ部１２、１３がこの梁の上部及び下部に作用す
る引張力に対して対抗し、また両側板１４がこの梁に作
用する剪断力に対して対抗する。

【００３１】そして、上フランジ板１２及び下フランジ
板１３の内面にそれぞれ長手方向に間隔をあけ且つ相対
向して設けられた多数のチャンネル材１５、１６は、図
３に示されるように斜め方向に位置する上下一対のチャ
ンネル材がそれぞれその間に介在する内部コンクリート
部１８の斜め領域部分２４に圧縮力を負担させることで
トラス機構を形成する。

【００３２】このようなチャンネル材１５、１６は、ト
ラス機構が形成されるために必要な最小限の数並びに相
互の間隔で設置すればよく、従ってこれらチャンネル材
１５、１６の数及び間隔は梁１０の長さ、或いは必要強
度等などから適宜設計される。

【００３３】これにより、この鉄骨コンクリート合成梁
１０は、鉄骨とコンクリートとの間で力の伝達を合理的
に行うことができ、鉄筋コンクリート梁に比べて軽量且
つ安価でありながら強度も同等に確保される。

【００３４】なお、前述した実施例の鉄骨コンクリート
合成梁１０では、トラス機構を形成するために上フラン
ジ板１２と下フランジ板１３との内面にチャンネル材１
５、１６を設けた例であったが、このチャンネル材に代
えてアングル材又はスタットボルトなどでもよく、或い
は図４に示されるように上下フランジ板と一体的に突出
部２５、２６を形成してもよい。

【００３５】また、鉄骨本体１１内部へコンクリートを
充填するため及び外部コンクリート部との一体化を図る
ために上フランジ板１２に形成された降伏ヒンジ兼用の
開口部１９が上フランジ板１２の長手方向中心軸線上に
位置する１つの円形開口で構成されていたが、本発明は
これに限定されるものではなく、図５に示されるように
上フランジ板１２の両側縁部を部分的に切り欠いて実質
的な開口部としたものであっても前述の実施例と同様な
効果を奏するものである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
引張力に対抗向するための上フランジ板と下フランジ
板、及び剪断力に対抗するための側板からなる箱形断面
の鉄骨本体の内外にコンクリートを配置し、上下フラン
ジ板に形成した突起部とその間のコンクリート部分でト
ラス機構を構成するようにしたことから、比較的に軽量
で、しかも鉄筋コンクリート梁と同等な強度を備える鉄
骨コンクリート合成梁の構造を提供することができる。

【００３７】しかも、本発明の鉄骨コンクリート合成梁
構造によれば、箱形断面の鉄骨本体内にコンクリートを
充填し且つ外部のコンクリートとの一体化を図るため上
フランジ板に形成される開口部を柱側端部に形成して降
伏ヒンジとして兼用しているため格別な断面欠損を生じ
させることがなく上述した強度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る鉄骨コンクリート合成
梁を部分的に破断して示す斜視図である。

【図２】構造物に設置された状態の本発明における鉄骨
コンクリート合成梁を示す断面図である。

【図３】図２に示される鉄骨コンクリート合成梁をその
長手方向に沿って切断して示す断面図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る鉄骨コンクリート合
成梁を示す図３と同様な断面図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る鉄骨コンクリート合
成梁を部分的に破断して示す図１と同様な斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０鉄骨コンクリート合成梁１１鉄骨本体１２上フランジ板１３下フランジ板１４側板１５チャンネル材１６チャンネル材１７外部コンクリート部１７ａハーフプレキャストコンクリート体１７ｂ外部コンクリート部の上部１８内部コンクリート部１９開口部２０突起部２１棒材２２プレキャストコンクリート床板２３コンクリート床部２４内部コンクリート部の圧縮負担部２５突出部２６突出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林桂樹東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内 (72)発明者廣田祐史東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内 (72)発明者前田安治東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内 (72)発明者一條祐三東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内 (72)発明者細川洋治東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内 (72)発明者加藤慎司東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田建設工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】箱形断面の鉄骨本体と、この鉄骨本体の
上フランジ板と下フランジ板の内壁面にトラス機構を形
成すべく前記フランジ板の長手方向に所定の間隔をあけ
て設けられた複数の突起部と、箱形断面の前記鉄骨本体
の外側を包囲する外部コンクリート部と、箱形断面の前
記鉄骨本体内に充填された内部コンクリート部と、前記
鉄骨本体の上フランジ板に形成され、前記内部コンクリ
ート部を形成する際に充填用として使用する少なくとも
１つの開口部とを含み、前記上フランジ板の前記各突起部が前記下フランジ板の
前記各突起部にそれぞれ相対向して配置され、更に、前記開口部が柱側の端部に形成され、降伏ヒンジ
として兼用されていることを特徴とする鉄骨コンクリー
ト合成梁構造。
【請求項２】箱形断面の前記鉄骨本体の外側を包囲す
る外部コンクリート部の上部を除いた部分がハーフプレ
キャストコンクリート体で形成され、前記外部コンクリ
ート部の上部及び前記内部コンクリート部は現場打ちコ
ンクリートで形成されることを特徴とする請求項１に記
載の鉄骨コンクリート合成梁構造。