鋼框架梁的開口加強施工方法
2023-05-31 14:29:46
專利名稱：鋼框架梁的開口加強施工方法
技術領域：
本發明是關於一種鋼框架梁的開口加強施工方法。
背景技術：
一般情況下，在鋼框架梁的梁腹板上多設置有貫通孔用於各種配管和配線，且在該梁腹板的開口部上加以用於彌補其斷面缺損的加強裝置。作為該梁腹板的開口加強裝置，有環形的加強板(例如參照專利文獻1)等。即，在專利文獻1中揭示了這樣一種技術，將在圖13所示的環形加強板52的中心孔部突出設置的帶外螺紋的筒部52a，插入鋼框架梁50的腹板開口51中，且使在另一環形加強板53的中心孔部突出設置的帶內螺紋的筒部53a，從另一側插入腹板開口51中，並與前述帶外螺紋的筒部52a進行螺合，使兩加強板52、53在鋼框架梁50的腹板開口部51的兩面擰緊夾持，發揮加強作用。
日本專利早期公開的特開平7-238635號公報但是，專利文獻1所記述的加強板52、53形狀複雜。而且，加強板52、53和墊圈54的同時安裝難以由操作者1人進行，如果在梁的紙面側和內側不是2人以上進行操作則無法安裝。另外，根據梁腹板的厚度，確定長度的帶內螺紋的筒部53a和帶外螺紋的筒部52a、墊圈54在加強範圍上存在限度，如要加強全部梁腹板，必須準備數種長度的具有帶內螺紋的筒部53a和帶外螺紋的筒部52a的加強板52、53。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種設計和施工的自由度提高，結構耐力上安全且簡單，並可得到更大的加強效果的鋼框架梁的開口加強施工方法。
因此，關於鋼框架梁的開口加強施工方法的發明的第1項，其特徵在於在鋼框架梁的梁腹板上所開設的開口中，插入其外面形成有螺絲溝的中央管，並夾持前述梁腹板而分別從外側使一對加強體的開口邊緣部上所形成的螺絲溝與前述中央管的螺絲溝進行螺合，且將前述梁腹板和前述一對加強體進行摩擦接合併固定。
關於鋼框架梁的開口加強施工方法的發明的第2項，其特徵在於在鋼框架梁的梁腹板上所開設的開口中，插入其外面形成有螺絲溝的中央管，並夾持前述梁腹板而分別從外側使一對加強體的開口邊緣部上所形成的螺絲溝與前述中央管的螺絲溝進行螺合，且將前述梁腹板和前述一對加強體進行固定。
關於鋼框架梁的開口加強施工方法的發明的第3項，其特徵在於在將前述梁腹板和前述一對加強體進行固定以後，藉由將前述梁腹板和前述一對加強體部分地進行焊接，而使前述梁腹板和前述一對加強體部分地熔敷固定。
關於鋼框架梁的開口加強施工方法的發明的第4項，其特徵在於藉由對前述一對加強體上所開設的軸力導入孔施加進行旋轉的力，而將前述梁腹板和前述一對加強體進行固定。
關於鋼框架梁的開口加強施工方法的發明的第5項，其特徵在於在前述軸力導入孔施加進行旋轉的力，而將前述梁腹板和前述一對加強體進行固定後，將前述軸力導入孔焊接填充，使前述加強體和梁腹板進行熔敷固定。
關於鋼框架梁的開口加強施工方法的發明的第6項，其特徵在於在將前述梁腹板和前述一對加強體進行固定後，利用插通該梁腹板和一對加強體的螺栓和螺母，而再次進行固定。
關於鋼框架梁的開口加強施工方法的發明的第7項，其特徵在於使造鋼框架鋼筋混凝土用的套管的內面上所形成的螺絲溝，與前述中央管的螺絲溝進行螺合。
本發明的第8項的特徵在於在鋼框架梁的梁腹板上所開設的開口中插入中央管，並以將前述梁腹板分別從外側利用一對加強體進行夾持的狀態，使前述梁腹板和前述一對加強體進行固定。
本發明可提供一種設計和施工的自由度提高，結構耐力上安全且簡單，並可得到更大的加強效果的鋼框架梁的開口加強施工方法。而且，在將安裝了一加強體的狀態的中央管插入鋼框架梁的梁腹板上所開設的開口內，並以夾持該梁腹板的形態從另一側安裝另一加強體的情況下，作業者1人即可進行安裝作業。另外，藉由在中央管的外面於設定範圍內形成螺絲溝，即使對厚度不同的梁腹板，也沒有必要設置多種加強板即可進行對應。
圖1為將鋼框架梁進行加強的狀態的縱斷正面圖。
圖2為將鋼框架梁進行加強的狀態的側面圖。
圖3為在進行了加強的狀態的鋼框架梁上安裝套管的狀態的縱斷正面圖。
圖4所示為加強鋼板。
圖5所示為中央管的縱斷面圖。
圖6為套管的縱斷面圖。
圖7為表示另一實施形態的將鋼框架梁進行加強的狀態的側面圖。
圖8為圖7的X-X斷面圖。
圖9為用於說明另一實施形態的動作原理的加強鋼板等的側面圖。
圖10為進行了耐力試驗的加力概要圖。
圖11為求實驗結果的M-R骨格曲線圖。
圖12為表示另一實施形態的將鋼框架梁進行了加強的狀態的側面圖。
圖13為表示習知例子的側面圖(A)和ア一ア部分的斷面圖(B)及イ部分的擴大斷面圖。
1鋼框架梁1A梁腹板1B開口 2加強鋼板2A螺絲溝 3中央管3A螺絲溝 4套管5軸力導入孔 8摩擦接合面11鋼框架梁 11A梁腹板11B開口 12加強鋼板12A螺絲溝13中央管13A螺絲溝15軸力導入孔20塞焊 31鋼框架梁31A梁腹板31B開口32加強鋼板 33中央管35焊接 50鋼框架梁51腹板開口 52加強板52a帶外螺紋的筒部53加強板53a帶內螺紋的筒部具體實施方式
以下，對本發明的第1實施形態根據圖1至圖6進行說明。首先，在斷面形狀為H形狀的被加強的母材即鋼框架梁1的梁腹板1A的中間部，開設圓形的開口1B。接著，加強作業在不使鋼框架梁1橫倒而保持直立的狀態下，將整個外面(從頭到尾)形成有螺絲溝3A的中空圓筒形狀的中央管3(參照圖5)，插入梁腹板1A的開口1B內。
接著，將中央部形成圓形的開口之一對加強鋼板2、2(參照圖4)，以分別從外側使其開口邊緣部上所形成的螺絲溝2A與前述中央管3的螺絲溝3A螺合，夾持前述梁腹板1A的形態進行安裝。
然後，在前述加強鋼板2、2上所開設的複數個(例如每90度1個共4個)軸力導入孔5、5中插入夾具等加力輔助器材，在將一加強鋼板2進行固定的狀態下，對另一加強鋼板2沿旋轉軸力方向加以負載，並一面使其旋轉一面加以更大的力。在這種情況下，施加大力，直至因前述梁腹板1A和前述一對加強鋼板2、2間所產生的摩擦力而使應力被傳達並摩擦接合。這種情況下的摩擦接合，使前述一對加強鋼板2、2以手勁拉緊的程度箍緊在前述梁板1A上的狀態是不夠的，而為前述那樣，利用夾具等更加緊箍的狀態。
然後，在結束施加上述那種大力之後，將前述夾具等加力輔助器材從前述軸力導入孔5中拔出，並將前述軸力導入孔5以塞焊填充，使前述加強鋼板2、2和梁腹板4利用該塞焊牢牢地固定，還可防止加強鋼板2、2的鬆動、滑動或剝離。
另外，前述加強鋼板2、2如預先為了產生更強的摩擦，而對與鋼框架梁1的梁腹板1A貼合之一側，利用噴砂或產生紅鏽等進行前期處理，則其效果更大。
下面，參照圖3對鋼框架鋼筋混凝土造(SRC)的梁的情況進行說明。在圖1及圖2中，藉由利用在安裝加強鋼板2、2時使用的中央管3的外面上所加工形成的螺絲溝3A，使圖6所示那樣的中空圓筒形狀的套管4、4的各末端內面上所形成的螺絲溝4A與前述中央管3的螺絲溝3A進行螺合，從而在前述中央管3的兩末端分別安裝套管4、4。
前述套管4、4由於是在內側進行螺絲溝4A的加工，所以安裝後容易確保設定的長度。而且，也不必一定在製作工廠進行安裝，出於運送上的考慮，也可在建築現場進行安裝。
另外，在該第1實施形態的摩擦接合的情況下，為了提高加強效果，也不必一定要進行塞焊，前述加強鋼板2、2和梁腹板1A可牢牢地進行固定。
下面，對本發明的第2(另一)實施形態，根據圖7至圖9進行說明。首先，在斷面形狀為H形狀的被加強的母材即鋼框架梁11的梁腹板11A的中間部，開設圓形的開口11B。接著，加強作業在不使鋼框架梁11橫倒而保持直立的狀態下，將整個外面(從頭到尾)形成有螺絲溝13A的中空圓筒形狀的中央管13，插入梁腹板11A的開口11B內。接著，將中央部形成圓形的開口之一對加強鋼板12、12，以使其開口邊緣部上所形成的螺絲溝12A與前述中央管13的螺絲溝13A螺合，夾持前述梁腹板11A的形態進行安裝。
然後，在前述加強鋼板12、12上所開設的複數個(例如每90度1個共4個)軸力導入孔15、15中插入夾具等加力輔助器材，在將一加強鋼板12進行固定的狀態下，對另一加強鋼板12沿旋轉軸力方向加以負載，且作業者一面以手動拉緊的程度使其旋轉一面加力。
在這種情況下，也可不利用夾具等，可藉由利用作業者的手直接進行的手動拉緊，使1對加強鋼板12、12在前述梁腹板11A上以夾持該梁腹板11A的形態進行固定。在任一種情況下，一對加強鋼板12、12和梁腹板11A都以無間隙的狀態被固定。
而且，即使利用夾具和擰緊機械，在前述梁腹板11A和前述一對加強鋼板12、12進行摩擦接合的前，也停止導入使其旋轉的力。然後，在停止導入該旋轉的力之後，為了提高加強效果，使前述軸力導入孔15形成塞焊20、21，並利用該焊接使前述加強鋼板12、12和梁腹板11A牢牢地進行固定。
圖9為用於說明本實施形態的動作原理的側面圖，是關於在鋼框架梁11A上施加外力的情況下的作用進行說明，但首先在前述加強鋼板12、12的螺絲溝12A和中央管13的螺絲溝13A的螺絲接合部的A部，加強鋼板12、12於梁腹板11A的紙面側和內側夾入，與中央管13一起將梁腹板11A進行固定。
然後，隨著外力的增大，梁腹板11A的面外變形量增大，但由於一對加強鋼板12、12固定在梁腹板11A上，所以可抑制梁腹板11A的變形。
另外，由於利用塞焊20(一加強鋼板12側的)及塞焊21(另一加強鋼板12側的)使梁腹板11A也在加強鋼板12、12上部分地進行焊接，所以在B部及C部，加強鋼板12、12和梁腹板11A被一體化，從而抑制梁腹板11A的變形，使加強效果大。
另外，在前述A部，在加強鋼板12、12的螺絲溝12A和中央管13的螺絲溝13A的螺絲接合部的A部，除了加強鋼板12、12以外，處於前述開口11B中心的中央管還抑制梁腹板11A的三維扭曲變形，所以使塑性變形能力飛躍式地提高。
當利用圖10那種加力實驗裝置進行耐力試驗時，可求圖11的M-R骨格曲線圖。另外，該圖11的F和G為實施本實施形態的加強方法的鋼框架梁，為了與本實施形態進行比較而實施的D為不具有開口的鋼框架梁，E為具有開口的無加強的鋼框架梁。
在這種情況下，加力在梁頂部反覆施加水平加重，無開口梁D和有開口無加強梁E進行到+側極限耐力，而且9mm的加強鋼板F和12mm的加強鋼板G進行到構件角1/10。
利用根據本實施形態的加強方法的施工方法，耐力出現恢復。特別是可確認最大耐力的效果大，而且呈現最大耐力後的耐力下降緩慢，結果使極限耐力飛躍式提高。
詳細地說，可知如該耐力試驗結果所呈現的，在實施了本加強方法的情況下，與無開口梁D相比，本實施形態的鋼框架梁F及G的變形能力飛躍式地提高。根據現行的基準，最好採用預先進行依據建築物的韌性的耐震設計，並在大地震時形成梁先行彎曲屈服型的整體屈服結構這樣的結構設計。因此，要求梁末端的預計會形成鉸接的部分具有足夠的韌性，而本加強方法由耐力試驗結果可知，具有超過無開口梁(通常的梁的使用狀態)D的塑性變形能力，另外與開口無加強梁E的變形能力相比，也進行了大幅的改善。
基於以上的原因，藉由在設計法中也積極地將本加強方法應用於梁末端的塑性鉸接形成部而使建築物的耐震性能提高，所以在能夠縮小鋼框架梁的尺寸，或能夠擴大柱間隔等方面的自由度提高，也可期待一種基於與習知的設計完全不同的構思的鋼構造設計法。
另外，在本發明的第2(另一)實施形態中，也可與第1實施形態同樣地，藉由使其末端內面所形成的螺絲溝與前述中央管13的螺絲溝13A螺合，而安裝造鋼框架鋼筋混凝土用的套管(未圖示)。這樣，由於第1及第2實施形態都可利用中央管的多餘長度部分的螺絲溝安裝前述套管，所以即使不依據建築方法精度也可對安裝時的到套管末端為止的長度(從梁腹板開始的)進行調整，能夠消除較混凝土的模框超出或縮短等問題，而且由於不必一定在製作工廠將套管安裝在鋼框架梁上進行搬運，所以可改善向搬運車的裝載率。
象上面那樣，是藉由未達到第1實施形態那樣的摩擦接合和第2實施形態的摩擦接合的程度的固定，將鋼框架梁的梁腹板和加強鋼板進行固定，再將加強鋼板的軸力導入孔以塞焊進行填充，將前述加強鋼板與梁腹板進行固定，但也可取代該塞焊，而在兩加強鋼板及梁腹板上開設插通孔，並利用在該插通孔中所插通的螺栓及螺母，將兩加強鋼板及梁腹板進行固定，能夠依據作業環境選擇固定方法。
在這種情況下，在前述梁腹板及一加強鋼板的軸力導入孔(並不限定於此，也可為重新形成的插通孔)所對應的另一加強鋼板的位置上開設插通孔，並使前述螺栓插通一加強鋼板的軸力導入孔和前述梁腹板及另一加強鋼板的插通孔，且利用螺母擰緊固定，但該固定至少在夾持各加強鋼板的中心的2處對稱位置上進行。因此，前述加強鋼板和梁腹板的固定不進行塞焊，或即使進行了也是極少量的，所以很少對梁腹板施加熱影響，不會產生或難以產生因焊接熱所造成的鋼框架梁的變形和歪斜。
另外，並不只限於將一對加強鋼板的軸力導入孔利用塞焊填充，而將前述加強鋼板和梁腹板進行固定，也可將一對加強鋼板外緣部和梁腹板進行角焊。
而且，藉由在中央管的外面使螺絲溝在設定範圍內，例如在儘可能寬大的範圍內，甚至在整個外面區域上形成，從而即使對厚度不同的梁腹板，也可進行加強，沒有必要設置多個加強鋼板的種類，只由1種即可進行對應。
另外，既可在將前述中央管插入到梁腹板的開口內的狀態下，以夾持梁腹板的形態從兩側安裝前述加強鋼板，也可將安裝了前述一加強鋼板的狀態的中央管插入前述開口內，並以夾持梁腹板的形態從另一側安裝另一加強鋼板，而將梁腹板和一對加強體進行固定。在後者的情況下，作業者只由1人即可進行安裝作業。
下面，對本發明的第3實施形態根據圖12進行說明。首先，在斷面形狀為H形狀的被加強的母材即鋼框架梁31的梁腹板31A的中間部，開設圓形的開口31B。接著，加強作業在不使鋼框架梁31橫倒而保持直立的狀態下，將中空圓筒形狀的中央管33插入梁腹板31A的開口31B內。接著，將中央部形成圓形的開口之一對加強鋼板32、32，以分別從外側夾持前述梁腹板31A的形態進行設置。
在這種情況下，以使梁腹板31A的開口31B內所插入的中央管33嵌合到一對加強鋼板32、32的開口內的形態，使加強鋼板32、32夾持梁腹板31A而設置。
然後，藉由將中央管33外緣部和加強鋼板32、32的開口邊緣部進行部分地(數個部位)焊接35，而使前述中央管33和加強鋼板32、32部分地焊接固定。藉此，可將前述梁腹板31A和前述一對加強鋼板32、32牢牢地進行固定。因此，即使利用該第3實施形態，也可得到前述的各種效果。另外，也可取代該焊接35，而以粘著劑等其它物質進行固定。
另外，所有的實施形態中的前述加強鋼板，雖然也可為鑄鐵製、鍛造制，但因為在製造過程中存在成本高等問題，所以也可以軋制鋼板進行製作。而且，該加強鋼板的形狀並不限於圓形，也可為多角形等其它形狀，另外沒有必要為板材。
權利要求
1.一種鋼框架梁的開口加強施工方法，其特徵在於在鋼框架梁的梁腹板上所開設的開口中，插入其外面形成有螺絲溝的中央管，並夾持前述梁腹板而分別從外側使一對加強體的開口邊緣部上所形成的螺絲溝與前述中央管的螺絲溝進行螺合，且將前述梁腹板和前述一對加強體進行摩擦接合併固定。
2.一種鋼框架梁的開口加強施工方法，其特徵在於在鋼框架梁的梁腹板上所開設的開口中，插入其外面形成有螺絲溝的中央管，並夾持前述梁腹板而分別從外側使一對加強體的開口邊緣部上所形成的螺絲溝與前述中央管的螺絲溝進行螺合，且將前述梁腹板和前述一對加強體進行固定。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的鋼框架梁的開口加強施工方法，其特徵在於在將前述梁腹板和前述一對加強體進行固定以後，藉由將前述梁腹板和前述一對加強體部分地進行焊接，而使前述梁腹板和前述一對加強體部分地熔敷固定。
4.根據權利要求1或權利要求2所述的鋼框架梁的開口加強施工方法，其特徵在於藉由對前述一對加強體上所開設的軸力導入孔施加進行旋轉的力，而將前述梁腹板和前述一對加強體進行固定。
5.根據權利要求4所述的鋼框架梁的開口加強施工方法，其特徵在於在前述軸力導入孔施加進行旋轉的力，而將前述梁腹板和前述一對加強體進行固定後，將前述軸力導入孔焊接填充，使前述加強體和梁腹板進行熔敷固定。
6.根據權利要求1、權利要求2或權利要求3所述的鋼框架梁的開口加強施工方法，其特徵在於在將前述梁腹板和前述一對加強體進行固定後，利用插通該梁腹板和一對加強體的螺栓和螺母，而再次進行固定。
7.根據權利要求1或權利要求2所述的鋼框架梁的開口加強施工方法，其特徵在於使造鋼框架鋼筋混凝土用的套管的內面上所形成的螺絲溝，與前述中央管的螺絲溝進行螺合。
8.一種鋼框架梁的開口加強施工方法，其特徵在於在鋼框架梁的梁腹板上所開設的開口中插入中央管，並以將前述梁腹板分別從外側利用一對加強體進行夾持的狀態，將前述梁腹板和前述一對加強體進行固定。
全文摘要
本發明是有關於一種鋼框架梁的開口加強施工方法，可提高設計和施工的自由度，結構耐力上安全且簡單並可得到更大的加強效果。該方法在使鋼框架梁(1)保持直立的狀態下，將中央管(3)插入到梁腹板(1A)的開口(1B)內。然後，將一對加強鋼板(2、2)以使其開口邊緣部上所形成的螺絲溝(2A)與中央管(3)的螺絲溝(3A)進行螺合，並夾持梁腹板(1A)的形態，安裝在中央管(3)上。然後，將夾具等加力輔助器材插入到加強鋼板(2、2)的軸力導入孔(5、5)中，並在將一加強鋼板(2)進行固定了的狀態下，對另一加強鋼板(2)沿旋轉軸力方向施加負載，一面使其旋轉一面導入更大的力，而使前述梁腹板(1A)和前述一對加強鋼板(2、2)摩擦接合。然後，將前述加力輔助器材從軸力導入孔(5)中拔出，並將軸力導入孔(5)以塞焊等進行填充，使加強鋼板(2、2)和梁腹板(1A)進一步固定。
文檔編號E04B1/00GK1673473SQ20051005544
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月17日 優先權日2004年3月22日
發明者石原正己 申請人:株式會社石原