JP7613937B2 - 背合わせ梁取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、背合わせ梁取付構造に関する。

一対の上弦梁と、一対の下弦梁と、複数のせん断抵抗ブレースとを備えるトラス梁が知られている（例えば、特許文献１参照）。一対の上弦梁は、柱を挟んで梁幅方向に互いに対向して配置されている。これと同様に、一対の下弦梁は、柱を挟んで梁幅方向に互いに対向して配置されている。また、せん断抵抗ブレースは、上下方向に互いに対向する上弦梁と下弦梁とを連結している。

また、柱の両側に、梁幅方向に互いに対向して配置される一対の背合わせ梁（ダブルビーム）が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１７－５０３９４２号公報 実開平４－１３４３０３号公報

ところで、一対の背合わせ梁に、ブレースやダンパー、間柱等の取付部材を取り付けることが考えられる。

しかしながら、例えば、一対の背合わせ梁のうち、一方の背合わせ梁にブレース等の取付部材を取り付けると、地震時に、一方の背合わせ梁に応力が集中し、当該背合わせ梁が変形する可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、一対の背合わせ梁に取付部材を取り付けつつ、地震時における一対の背合わせ梁の変形を抑制することを目的とする。

第１態様に係る背合わせ梁取付構造は、柱を挟んで梁幅方向に互いに対向する一対の背合わせ梁と、一対の前記背合わせ梁のウェブ部間に嵌め込まれ、一対の前記背合わせ梁を連結する角筒状部を有する連結部材と、前記連結部材に取り付けられる取付部材と、を備える。

第１態様に係る背合わせ梁取付構造によれば、一対の背合わせ梁は、柱を挟んで梁幅方向に互いに対向する。この一対の背合わせ梁のウェブ部間には、連結部材の角筒状部が嵌め込まれる。この角筒状部によって一対の背合わせ梁が連結される。また、連結部材には、取付部材が取り付けられる。

ここで、本発明では、前述したように、角筒状部によって一対の背合わせ梁を連結することにより、一対の背合わせ梁が補強される。これにより、地震時に、取付部材から一対の背合わせ梁に応力が集中した場合に、一対の背合わせ梁の変形が抑制される。

第２態様に係る背合わせ梁取付構造は、第１態様に係る背合わせ梁取付構造において、前記連結部材は、前記角筒状部に設けられ、平面視にて、一対の前記背合わせ梁の梁芯に沿って配置されるガセットプレート部を有し、前記取付部材は、前記ガセットプレート部に取り付けられる。

第２態様に係る背合わせ梁取付構造によれば、連結部材は、ガセットプレート部を有する。ガセットプレート部は、連結部材の角筒状部に設けられ、平面視にて、一対の背合わせ梁の梁芯に沿って配置される。このガセットプレート部に取付部材が取り付けられる。

これにより、地震時には、取付部材からガセットプレート部を介して一対の背合わせ梁の梁芯に向けて荷重が入力される。この結果、地震時に、一対の背合わせ梁に発生する偏心曲げが低減される。したがって、地震時における一対の背合わせ梁の変形がさらに抑制される。

第３態様に係る背合わせ梁取付構造は、第１態様に係る背合わせ梁取付構造において、前記連結部材は、前記角筒状部の下端部又は上端部から前記背合わせ梁の側方へ延出する横フランジ部を有し、前記取付部材は、前記横フランジ部に取り付けられる。

第３態様に係る背合わせ梁取付構造によれば、連結部材は、横フランジ部を有する。横フランジ部は、角筒状部の下端部又は上端部から背合わせ梁の側方へ延出する。この横フランジ部に、取付部材が取り付けられる。

このように連結部材に横フランジ部を設けることにより、地震時における一対の背合わせ梁の変形を抑制しつつ、一対の背合わせ梁の側方に水平ブレース等を容易に取り付けることができる。

以上説明したように、本発明に係る背合わせ梁取付構造によれば、一対の背合わせ梁に取付部材を取り付けつつ、地震時における一対の背合わせ梁の変形を抑制することができる。

第一実施形態に係る背合わせ梁取付構造が適用された架構を示す立面図である。 図１に示される連結部材を示す斜視図である。 図２に示される連結部材を背合わせ梁の梁幅方向から見た側面図である。 図３の４－４線断面図である。 図３の５－５線断面図である。 第二実施形態に係る背合わせ梁取付構造が適用された架構を示す平面図である。 図６に示される連結部材を示す図６の一部拡大平面図である。 図７の８－８線断面図である。

（第一実施形態）
先ず、第一実施形態について説明する。

（既存架構）
図１には、本実施形態に係る背合わせ梁取付構造が適用された一対の背合わせ梁２０を備える既存架構１０が示されている。既存架構１０は、鉄骨造とされている。この既存架構１０は、一対の柱１２と、一対の柱１２に架設された一対の背合わせ梁２０とを備えている。なお、既存架構１０は、架構の一例である。

一対の柱（鉄骨柱）１２は、例えば、角形鋼管によって形成される。この一対の柱１２の柱脚部は、基礎１４に支持されている。基礎１４は、例えば、フーチングとされており、地盤Ｇに埋設されている。この地盤Ｇ上には、土間コンクリート１６が敷設されている。

図２に示されるように、一対の背合わせ梁２０は、Ｃ形鋼によって形成されている。各背合わせ梁２０は、上下方向に互いに対向する上側フランジ部２２及び下側フランジ部２４と、上側フランジ部２２及び下側フランジ部２４を接続するウェブ部２６とを有している。

一対の背合わせ梁２０は、柱１２（図１参照）を挟んで、梁幅方向（矢印Ｗ方向）に互いに対向して配置されている。また、一対の背合わせ梁２０は、各々のウェブ部２６を内側（柱１２側）にするとともに、Ｃ形鋼の開口を外側にした状態で配置されている。この一対の背合わせ梁２０は、各々のウェブ部２６によって柱１２を挟み込んだ状態で、溶接や図示しないボルト等の接合手段によって柱１２に接合されている。

（既存架構の補強構造）
図１に示されるように、既存架構１０は、補強間柱３０及び一対の補強ブレース５０，５２によって補強されている。なお、補強間柱３０及び補強ブレース５２は、取付部材の一例である。

（補強間柱）
図２及び図３に示されるように、補強間柱３０は、Ｃ形鋼によって形成されている。この補強間柱３０は、一対のフランジ部３２と、一対のフランジ部３２を接続するウェブ部３４とを有している。なお、補強間柱３０は、Ｃ形鋼に限らず、例えば、Ｈ形鋼や鋼管鋼によって形成されても良い。

図１に示されるように、補強間柱３０は、一対の柱１２の間に配置されており、その柱脚部が基礎３６に支持されている。基礎３６は、例えば、フーチングとされており、地盤Ｇに埋設されている。この補強間柱３０の柱頭部は、後述する連結部材６０を介して一対の背合わせ梁２０に取り付けられている。

（補強ブレース）
一対の補強ブレース５０，５２は、一方の柱１２（図１の左側の柱１２）、補強間柱３０、及び一対の背合わせ梁２０によって形成された架構４０の構面に設けられている。この一対の補強ブレース５０，５２は、例えば、Ｘ型のターンバックルブレースとされており、架構４０の対角上に沿って配置されている。

一方の補強ブレース５０は、その下端部が補強間柱３０の柱脚部に接合され、その上端部が一方の柱１２の柱頭部に接合されている。また、他方の補強ブレース５２は、その下端部が一方の柱１２の柱脚部に接合され、その上端部が後述する連結部材６０を介して一対の背合わせ梁２０に接合されている。

なお、他方の柱１２（図１の右側の柱１２）、補強間柱３０、及び一対の背合わせ梁２０によって囲まれた架構４２には、通路等の開口４４が形成されている。

（連結部材）
図２及び図４に示されるように、連結部材６０は、角筒状部６２と、横フランジ部６４と、ガセットプレート部６６とを有している。角筒状部６２は、例えば、角形鋼管によって形成されている。この角筒状部６２は、軸方向を背合わせ梁２０の梁成方向（上下方向）として、一対の背合わせ梁２０のウェブ部２６間に嵌め込まれている。

図４に示されるように、角筒状部６２の高さ（軸方向の長さ）は、一対の背合わせ梁２０の梁成と同様とされている。そして、角筒状部６２の上端部は、一対の背合わせ梁２０の上側フランジ部２２と同じ高さに配置されている。また、角筒状部６２の下端部は、一対の背合わせ梁２０の下側フランジ部２４と同じ高さに配置されている。

なお、角筒状部６２の形状や大きさは、適宜変更可能である。したがって、例えば、角筒状部６２の上端部は、一対の背合わせ梁２０の上側フランジ部２２よりも上側へ突出しても良い。

図５に示されるように、角筒状部６２の断面形状は、背合わせ梁２０の材軸方向を長手方向とした長方形状とされている。この角筒状部６２は、背合わせ梁２０の梁幅方向に互いに対向する一対の側壁部６２Ａと、背合わせ梁２０の材軸方向に互いに対向する一対の側壁部６２Ｂとを有している。一対の側壁部６２Ａの外面は、一対の背合わせ梁２０のウェブ部２６の内面にそれぞれ接触（面接触）されている。

角筒状部６２の一対の側壁部６２Ａには、当該側壁部６２Ａを厚み方向に貫通する複数の貫通孔６２Ｈが形成されている。また、一対の背合わせ梁２０のウェブ部２６には、当該ウェブ部２６を厚み方向に貫通する複数の貫通孔２６Ｈが形成されている。

複数の貫通孔２６Ｈは、角筒状部６２の一対の側壁部６２Ａに形成された複数の貫通孔６２Ｈにそれぞれ通じている。これらの貫通孔２６Ｈ，６２Ｈに挿入されたボルト７０及びナット７２によって、一対の背合わせ梁２０のウェブ部２６及び角筒状部６２が一体に連結されている。

図４に示されるように、角筒状部６２の下端部には、横フランジ部６４が設けられている。横フランジ部６４は、平面視にて矩形状の鋼板等によって形成されており、角筒状部６２の下端部に溶接等によって接合されている。

横フランジ部６４は、角筒状部６２の下端部から側方へそれぞれ延出されており、一対の背合わせ梁２０の下側フランジ部２４の下面に重ねられている。また、横フランジ部６４は、一対の背合わせ梁２０の下側フランジ部２４に溶接（隅肉溶接）等によって接合されている。この横フランジ部６４によって、一対の背合わせ梁２０が補強されている。

図３に示されるように、横フランジ部６４の下面には、ガセットプレート部６６が設けられている。ガセットプレート部６６は、背合わせ梁２０の梁幅方向から見て、矩形状の鋼板等によって形成されている。また、図５に示されるように、ガセットプレート部６６は、厚み方向を背合わせ梁２０の梁幅方向として配置されている。このガセットプレート部６６は、平面視にて、一対の背合わせ梁２０の梁芯２０Ｃに沿って配置されている。

図４に示されるように、ガセットプレート部６６には、複数の貫通孔６６Ｈが形成されている。複数の貫通孔６６Ｈは、ガセットプレート部６６を厚み方向に貫通している。また、複数の貫通孔６６Ｈは、上下方向に間隔を空けて配置されている。このガセットプレート部６６には、補強間柱３０の柱頭部のウェブ部３４が重ねられている。

補強間柱３０の柱頭部のウェブ部３４には、複数の貫通孔３４Ｈが形成されている。複数の貫通孔３４Ｈは、ウェブ部３４を厚み方向に貫通している。また、複数の貫通孔３４Ｈは、ガセットプレート部６６に形成された複数の貫通孔６６Ｈにそれぞれ通じている。これらの貫通孔３４Ｈ，６６Ｈに挿入されたボルト３８及びナット３９によって、ガセットプレート部６６及び補強間柱３０の柱頭部が一体に接合されている。

図２に示されるように、ガセットプレート部６６には、補強ブレース５２の上端部に設けられたブラケット５４が重ねられている。このブラケット５４及びガセットプレート部６６には、図示しない貫通孔がそれぞれ形成されている。これらの貫通孔に挿入されたボルト５６及びナット５８によって、ブラケット５４及びガセットプレート部６６が一体に接合されている。なお、ブラケット５４には、例えば、羽子板プレートが用いられる。

（作用）
次に、第一実施形態の作用について説明する。

図２に示されるように、本実施形態に係る背合わせ梁取付構造によれば、一対の背合わせ梁２０のウェブ部２６間には、連結部材６０の角筒状部６２が嵌め込まれている。この角筒状部６２、及び一対の背合わせ梁２０のウェブ部２６は、複数のボルト７０及びナット７２によって一体に連結されている。

このように一対の背合わせ梁２０のウェブ部２６を、角筒状部６２を介して連結することにより、一対の背合わせ梁２０における補強間柱３０及び補強ブレース５２との接合部（取付部）が補強される。これにより、地震時に、補強間柱３０及び補強ブレース５２から一対の背合わせ梁２０に応力が集中した場合に、一対の背合わせ梁２０の変形が抑制される。

また、補強間柱３０及び補強ブレース５２は、連結部材６０のガセットプレート部６６に接合されている。ガセットプレート部６６は、平面視にて、一対の背合わせ梁２０の梁芯２０Ｃ（図５参照）に沿って配置されている。

これにより、地震時には、補強間柱３０及び補強ブレース５２の荷重が、ガセットプレート部６６を介して一対の背合わせ梁２０の梁芯２０Ｃに向けて入力される。この結果、地震時に、一対の背合わせ梁２０に発生する偏心曲げが低減される。したがって、地震時における一対の背合わせ梁２０の変形がさらに抑制される。

さらに、図４に示されるように、連結部材６０には、横フランジ部６４が設けられている。この横フランジ部６４は、一対の背合わせ梁２０の下側フランジ部２４の下面に沿って配置されており、これらの下側フランジ部２４に溶接等によって接合されている。この横フランジ部６４によって、一対の背合わせ梁２０における補強間柱３０及び補強ブレース５２との接合部を補強することにより、地震時における一対の背合わせ梁２０の変形がさらに抑制される。

また、図１に示されるように、本実施形態では、既存架構１０に補強間柱３０を設けることにより、一対の補強ブレース５０，５２によって既存架構１０を補強しつつ、補強間柱３０の一方側に、通路等の開口４４を確保することができる。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同じ構成の部材等には、同符号を付して説明を適宜省略する。

（既存架構）
図６には、第二実施形態に係る背合わせ梁取付構造が適用された一対の背合わせ梁２０を備える既存架構８０を示されている。既存架構８０は、鉄骨造の平面架構とされている。この既存架構８０は、一対の背合わせ梁２０を２組、及び一対の背合わせ梁８２を２組備えている。

既存架構８０の各角部には、柱１２が配置されている。図７に示されるように、各柱１２の周囲には、一対の背合わせ梁２０と一対の背合わせ梁８２とが平面視にて井桁状（格子状）に配置されている。これらの背合わせ梁２０は、溶接や図示しないボルト等の接合手段によって柱１２に接合されている。

（既存架構の補強構造）
図６に示されるように、既存架構８０は、一対の補強水平ブレース９０によって補強されている。一対の補強水平ブレース９０は、例えば、Ｘ型のターンバックルブレースとされており、既存架構８０の対角上に沿って配置されている。

図７に示されるように、各補強水平ブレース９０は、その一端部が連結部材１００を介して一対の背合わせ梁２０の一端側に取り付けられ、その他端部が連結部材１００を介して一対の背合わせ梁２０の他端側に取り付けられている。なお、補強水平ブレース９０は、取付部材の一例である。

（連結部材）
図８に示されるように、連結部材１００は、角筒状部１０２と、横フランジ部１０４とを有している。角筒状部１０２は、例えば、角形鋼管によって形成されている。この角筒状部１０２は、軸方向を背合わせ梁２０の材軸方向として、一対の背合わせ梁２０のウェブ部２６間に嵌め込まれている。

角筒状部１０２は、背合わせ梁２０の梁幅方向に互いに対向する一対の側壁部１０２Ａと、背合わせ梁２０の梁成方向（上下方向）に互いに対向する一対の側壁部１０２Ｂとを有している。一対の側壁部１０２Ａの外面は、一対の背合わせ梁２０のウェブ部２６の内面にそれぞれ接触（面接触）されている。

角筒状部１０２の一対の側壁部１０２Ａには、当該側壁部１０２Ａを厚み方向に貫通する複数の貫通孔１０２Ｈが形成されている。複数の貫通孔１０２Ｈは、一対の背合わせ梁２０のウェブ部２６に形成された複数の貫通孔２６Ｈにそれぞれ通じている。これらの貫通孔２６Ｈ，１０２Ｈに挿入されたボルト１１０及びナット１１２によって、一対の背合わせ梁２０のウェブ部２６及び角筒状部１０２が一体に連結されている。

横フランジ部１０４は、角筒状部１０２の下端部に設けられている。この横フランジ部１０４は、平面視にて矩形状の鋼板等によって形成されており、角筒状部１０２の下端部に溶接等によって接合されている。

横フランジ部１０４は、角筒状部１０２の下端部から側方へそれぞれ延出されており、一対の背合わせ梁２０の下側フランジ部２４の下面に重ねられている。また、横フランジ部１０４は、一対の背合わせ梁２０の下側フランジ部２４に溶接（隅肉溶接）等によって接合されている。この横フランジ部１０４によって、一対の背合わせ梁２０が補強されている。

横フランジ部１０４は、一方の背合わせ梁２０の下側を通過し、当該背合わせ梁２０の側方へ延出されている。この横フランジ部１０４には、補強水平ブレース９０の一端部に設けられたブラケット９２が重ねられている。また、横フランジ部１０４及びブラケット９２には、図示しない貫通孔がそれぞれ形成されている。これらの貫通孔に挿入されたボルト９４及びナット９６によって、補強水平ブレース９０の一端部が一対の背合わせ梁２０に取り付けられている。

ここで、図７に示されるように、補強水平ブレース９０は、平面視にて、そのブレース芯９０Ｃの延長線が、柱１２に設定された狙い点Ｐを通るように配置される。これにより、地震時に、補強水平ブレース９０の応力が、連結部材１００、及び一対の背合わせ梁２０を介して柱１２に効率的に伝達される。

なお、本実施形態では、狙い点Ｐが柱１２の側面に設定されている。しかし、狙い点Ｐの配置は、適宜変更可能であり、例えば、平面視にて、柱１２の中心（材軸）に設定されても良い。

（作用）
次に、第二実施形態の作用について説明する。

図８に示されるように、本実施形態に係る背合わせ梁取付構造によれば、連結部材１００は、横フランジ部１０４を有している。横フランジ部１０４は、角筒状部１０２の下端部から両側の背合わせ梁２０の下側を通過し、これらの背合わせ梁２０の側方へそれぞれ延出している。この横フランジ部１０４の延出部に、補強水平ブレース９０の一端部が取り付けられている。

このように連結部材１００に横フランジ部１０４を設けることにより、地震時における一対の背合わせ梁２０の変形を抑制しつつ、一対の背合わせ梁２０の側方に補強水平ブレース９０を容易に取り付けることができる。

また、図７に示されるように、横フランジ部１０４の形状や大きさを変更することにより、一対の背合わせ梁２０に対する補強水平ブレース９０の取り付け角度を容易に調整することができる。これにより、平面視にて、補強水平ブレース９０のブレース芯９０Ｃが、柱１２の狙い点Ｐを通るように、補強水平ブレース９０を一対の背合わせ梁２０に取り付けることができる。

なお、本実施形態では、横フランジ部１０４が角筒状部１０２の下端部に設けられている。しかし、横フランジ部１０４は、角筒状部１０２の上端部に設けられても良い。

（変形例）
次に、上記第一実施形態及び第二実施形態の変形例について説明する。なお、以下では、上記第一実施形態を例に各種の変形例について説明するが、これらの変形例は、上記第二実施形態にも適宜適用可能である。

上記第一実施形態では、連結部材６０のガセットプレート部６６が、平面視にて、一対の背合わせ梁２０の梁芯２０Ｃに沿って配置されている。しかし、ガセットプレート部６６は、例えば、平面視にて、一対の背合わせ梁２０の梁芯２０Ｃから外れた位置に配置されても良い。

また、上記第一実施形態では、連結部材６０のガセットプレート部６６に、補強間柱３０及び補強ブレース５２が取り付けられている。しかし、補強間柱３０及び補強ブレース５２は、ガセットプレート部６６に限らず、例えば、角筒状部６２の下端部に設けられた鉄骨部材等に取り付けられても良いし、横フランジ部６４に取り付けられても良い。さらに、例えば、連結部材６０から横フランジ部６４及びガセットプレート部６６を省略し、角筒状部６２に補強間柱３０及び補強ブレース５２を取り付けても良い。

また、上記第一実施形態では、取付部材としての補強ブレース５２がターンバックルブレースとされている。しかし、取付部材としての補強ブレースは、ターンバックルブレースに限らず、例えば、鉄骨ブレース等であっても良い。

また、上記第一実施形態では、取付部材が補強間柱３０及び補強ブレース５２とされている。しかし、取付部材は、補強間柱３０及び補強ブレース５２に限らず、例えば、ダンパー等であっても良い。

また、上記第一実施形態では、連結部材６０の角筒状部６２が、軸方向を背合わせ梁２０の梁成方向（上下方向）として配置されている。しかし、連結部材６０の角筒状部６２の設置向きは、状況に応じて適宜変更可能である。例えば、背合わせ梁２０の梁成が低い場合には、角筒状部６２の軸方向を背合わせ梁２０の材軸方向として配置しても良い。

また、上記第一実施形態では、一対の背合わせ梁２０がＣ形鋼によって形成されている。しかし、一対の背合わせ梁２０は、Ｃ形鋼に限らず、例えば、角形鋼管等によって形成されても良い。また、一対の背合わせ梁２０は、鉄骨造（鉄骨梁）に限らず、例えば、木造（木質梁）であっても良い。

また、上記第一実施形態では、既存架構１０が構造物の一階に設けられ、基礎１４に支持されている。しかし、既存架構１０は、構造物の二階以上に設けられても良い。

さらに、上記第一実施形態では、一対の背合わせ梁２０が既存とされているが、一対の背合わせ梁２０は、新設であっても良い。また、上記第一実施形態では、架構が既存架構１０とされているが、架構は、新設架構であっても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１２ 柱
２０ 一対の背合わせ梁
２０Ｃ 梁芯（一対の背合わせ梁の梁芯）
２６ ウェブ部（背合わせ梁のウェブ部）
３０ 補強間柱（取付部材）
５２ 補強ブレース（取付部材）
６０ 連結部材
６２ 角筒状部（連結部材の角筒状部）
６６ ガセットプレート部
９０ 補強水平ブレース（取付部材）
１００ 連結部材
１０２ 角筒状部（連結部材の角筒状部）
１０４ 横フランジ部（連結部材の横フランジ部）
Ｗ 一対の背合わせ梁の梁幅方向

Claims (3)

1. 柱を挟んで梁幅方向に互いに対向する一対の背合わせ梁と、
   一対の前記背合わせ梁のウェブ部間に嵌め込まれるとともに前記ウェブ部にボルト接合されて一対の前記背合わせ梁を連結する角筒状部を有する連結部材と、
   前記連結部材に取り付けられる取付部材と、
   を備える背合わせ梁取付構造。
2. 柱を挟んで梁幅方向に互いに対向する一対の背合わせ梁と、
   一対の前記背合わせ梁のウェブ部間に嵌め込まれ、一対の前記背合わせ梁を連結する角筒状部を有する連結部材と、
   前記連結部材に取り付けられる取付部材と、
   を備え、
   前記連結部材は、前記角筒状部に設けられ、平面視にて、一対の前記背合わせ梁の梁芯に沿って配置されるガセットプレート部を有し、
   前記取付部材は、前記ガセットプレート部に取り付けられる、
   背合わせ梁取付構造。
3. 柱を挟んで梁幅方向に互いに対向する一対の背合わせ梁と、
   一対の前記背合わせ梁のウェブ部間に嵌め込まれ、一対の前記背合わせ梁を連結する角筒状部を有する連結部材と、
   前記連結部材に取り付けられる取付部材と、
   を備え、
   前記連結部材は、前記角筒状部の下端部又は上端部から前記背合わせ梁の側方へ延出する横フランジ部を有し、
   前記取付部材は、前記横フランジ部に取り付けられる、
   背合わせ梁取付構造。