专利名称：钢框架梁的开口加强施工方法
技术领域：
本发明是关于一种钢框架梁的开口加强施工方法。
背景技术：
一般情况下，在钢框架梁的梁腹板上多设置有贯通孔用于各种配管和配线，且在该梁腹板的开口部上加以用于弥补其断面缺损的加强装置。作为该梁腹板的开口加强装置，有环形的加强板(例如参照专利文献1)等。即，在专利文献1中揭示了这样一种技术，将在图13所示的环形加强板52的中心孔部突出设置的带外螺纹的筒部52a，插入钢框架梁50的腹板开口51中，且使在另一环形加强板53的中心孔部突出设置的带内螺纹的筒部53a，从另一侧插入腹板开口51中，并与前述带外螺纹的筒部52a进行螺合，使两加强板52、53在钢框架梁50的腹板开口部51的两面拧紧夹持，发挥加强作用。
日本专利早期公开的特开平7-238635号公报但是，专利文献1所记述的加强板52、53形状复杂。而且，加强板52、53和垫圈54的同时安装难以由操作者1人进行，如果在梁的纸面侧和内侧不是2人以上进行操作则无法安装。另外，根据梁腹板的厚度，确定长度的带内螺纹的筒部53a和带外螺纹的筒部52a、垫圈54在加强范围上存在限度，如要加强全部梁腹板，必须准备数种长度的具有带内螺纹的筒部53a和带外螺纹的筒部52a的加强板52、53。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种设计和施工的自由度提高，结构耐力上安全且简单，并可得到更大的加强效果的钢框架梁的开口加强施工方法。
因此，关于钢框架梁的开口加强施工方法的发明的第1项，其特征在于在钢框架梁的梁腹板上所开设的开口中，插入其外面形成有螺丝沟的中央管，并夹持前述梁腹板而分别从外侧使一对加强体的开口边缘部上所形成的螺丝沟与前述中央管的螺丝沟进行螺合，且将前述梁腹板和前述一对加强体进行摩擦接合并固定。
关于钢框架梁的开口加强施工方法的发明的第2项，其特征在于在钢框架梁的梁腹板上所开设的开口中，插入其外面形成有螺丝沟的中央管，并夹持前述梁腹板而分别从外侧使一对加强体的开口边缘部上所形成的螺丝沟与前述中央管的螺丝沟进行螺合，且将前述梁腹板和前述一对加强体进行固定。
关于钢框架梁的开口加强施工方法的发明的第3项，其特征在于在将前述梁腹板和前述一对加强体进行固定以后，藉由将前述梁腹板和前述一对加强体部分地进行焊接，而使前述梁腹板和前述一对加强体部分地熔敷固定。
关于钢框架梁的开口加强施工方法的发明的第4项，其特征在于藉由对前述一对加强体上所开设的轴力导入孔施加进行旋转的力，而将前述梁腹板和前述一对加强体进行固定。
关于钢框架梁的开口加强施工方法的发明的第5项，其特征在于在前述轴力导入孔施加进行旋转的力，而将前述梁腹板和前述一对加强体进行固定后，将前述轴力导入孔焊接填充，使前述加强体和梁腹板进行熔敷固定。
关于钢框架梁的开口加强施工方法的发明的第6项，其特征在于在将前述梁腹板和前述一对加强体进行固定后，利用插通该梁腹板和一对加强体的螺栓和螺母，而再次进行固定。
关于钢框架梁的开口加强施工方法的发明的第7项，其特征在于使造钢框架钢筋混凝土用的套管的内面上所形成的螺丝沟，与前述中央管的螺丝沟进行螺合。
本发明的第8项的特征在于在钢框架梁的梁腹板上所开设的开口中插入中央管，并以将前述梁腹板分别从外侧利用一对加强体进行夹持的状态，使前述梁腹板和前述一对加强体进行固定。
本发明可提供一种设计和施工的自由度提高，结构耐力上安全且简单，并可得到更大的加强效果的钢框架梁的开口加强施工方法。而且，在将安装了一加强体的状态的中央管插入钢框架梁的梁腹板上所开设的开口内，并以夹持该梁腹板的形态从另一侧安装另一加强体的情况下，作业者1人即可进行安装作业。另外，藉由在中央管的外面于设定范围内形成螺丝沟，即使对厚度不同的梁腹板，也没有必要设置多种加强板即可进行对应。
图1为将钢框架梁进行加强的状态的纵断正面图。
图2为将钢框架梁进行加强的状态的侧面图。
图3为在进行了加强的状态的钢框架梁上安装套管的状态的纵断正面图。
图4所示为加强钢板。
图5所示为中央管的纵断面图。
图6为套管的纵断面图。
图7为表示另一实施形态的将钢框架梁进行加强的状态的侧面图。
图8为图7的X-X断面图。
图9为用于说明另一实施形态的动作原理的加强钢板等的侧面图。
图10为进行了耐力试验的加力概要图。
图11为求实验结果的M-R骨格曲线图。
图12为表示另一实施形态的将钢框架梁进行了加强的状态的侧面图。
图13为表示习知例子的侧面图(A)和ア一ア部分的断面图(B)及イ部分的扩大断面图。
1钢框架梁1A梁腹板1B开口 2加强钢板2A螺丝沟 3中央管3A螺丝沟 4套管5轴力导入孔 8摩擦接合面11钢框架梁 11A梁腹板11B开口 12加强钢板12A螺丝沟13中央管13A螺丝沟15轴力导入孔20塞焊 31钢框架梁31A梁腹板31B开口32加强钢板 33中央管35焊接 50钢框架梁51腹板开口 52加强板52a带外螺纹的筒部53加强板53a带内螺纹的筒部具体实施方式
以下，对本发明的第1实施形态根据图1至图6进行说明。首先，在断面形状为H形状的被加强的母材即钢框架梁1的梁腹板1A的中间部，开设圆形的开口1B。接着，加强作业在不使钢框架梁1横倒而保持直立的状态下，将整个外面(从头到尾)形成有螺丝沟3A的中空圆筒形状的中央管3(参照图5)，插入梁腹板1A的开口1B内。
接着，将中央部形成圆形的开口之一对加强钢板2、2(参照图4)，以分别从外侧使其开口边缘部上所形成的螺丝沟2A与前述中央管3的螺丝沟3A螺合，夹持前述梁腹板1A的形态进行安装。
然后，在前述加强钢板2、2上所开设的复数个(例如每90度1个共4个)轴力导入孔5、5中插入夹具等加力辅助器材，在将一加强钢板2进行固定的状态下，对另一加强钢板2沿旋转轴力方向加以负载，并一面使其旋转一面加以更大的力。在这种情况下，施加大力，直至因前述梁腹板1A和前述一对加强钢板2、2间所产生的摩擦力而使应力被传达并摩擦接合。这种情况下的摩擦接合，使前述一对加强钢板2、2以手劲拉紧的程度箍紧在前述梁板1A上的状态是不够的，而为前述那样，利用夹具等更加紧箍的状态。
然后，在结束施加上述那种大力之后，将前述夹具等加力辅助器材从前述轴力导入孔5中拔出，并将前述轴力导入孔5以塞焊填充，使前述加强钢板2、2和梁腹板4利用该塞焊牢牢地固定，还可防止加强钢板2、2的松动、滑动或剥离。
另外，前述加强钢板2、2如预先为了产生更强的摩擦，而对与钢框架梁1的梁腹板1A贴合之一侧，利用喷砂或产生红锈等进行前期处理，则其效果更大。
下面，参照图3对钢框架钢筋混凝土造(SRC)的梁的情况进行说明。在图1及图2中，藉由利用在安装加强钢板2、2时使用的中央管3的外面上所加工形成的螺丝沟3A，使图6所示那样的中空圆筒形状的套管4、4的各末端内面上所形成的螺丝沟4A与前述中央管3的螺丝沟3A进行螺合，从而在前述中央管3的两末端分别安装套管4、4。
前述套管4、4由于是在内侧进行螺丝沟4A的加工，所以安装后容易确保设定的长度。而且，也不必一定在制作工厂进行安装，出于运送上的考虑，也可在建筑现场进行安装。
另外，在该第1实施形态的摩擦接合的情况下，为了提高加强效果，也不必一定要进行塞焊，前述加强钢板2、2和梁腹板1A可牢牢地进行固定。
下面，对本发明的第2(另一)实施形态，根据图7至图9进行说明。首先，在断面形状为H形状的被加强的母材即钢框架梁11的梁腹板11A的中间部，开设圆形的开口11B。接着，加强作业在不使钢框架梁11横倒而保持直立的状态下，将整个外面(从头到尾)形成有螺丝沟13A的中空圆筒形状的中央管13，插入梁腹板11A的开口11B内。接着，将中央部形成圆形的开口之一对加强钢板12、12，以使其开口边缘部上所形成的螺丝沟12A与前述中央管13的螺丝沟13A螺合，夹持前述梁腹板11A的形态进行安装。
然后，在前述加强钢板12、12上所开设的复数个(例如每90度1个共4个)轴力导入孔15、15中插入夹具等加力辅助器材，在将一加强钢板12进行固定的状态下，对另一加强钢板12沿旋转轴力方向加以负载，且作业者一面以手动拉紧的程度使其旋转一面加力。
在这种情况下，也可不利用夹具等，可藉由利用作业者的手直接进行的手动拉紧，使1对加强钢板12、12在前述梁腹板11A上以夹持该梁腹板11A的形态进行固定。在任一种情况下，一对加强钢板12、12和梁腹板11A都以无间隙的状态被固定。
而且，即使利用夹具和拧紧机械，在前述梁腹板11A和前述一对加强钢板12、12进行摩擦接合的前，也停止导入使其旋转的力。然后，在停止导入该旋转的力之后，为了提高加强效果，使前述轴力导入孔15形成塞焊20、21，并利用该焊接使前述加强钢板12、12和梁腹板11A牢牢地进行固定。
图9为用于说明本实施形态的动作原理的侧面图，是关于在钢框架梁11A上施加外力的情况下的作用进行说明，但首先在前述加强钢板12、12的螺丝沟12A和中央管13的螺丝沟13A的螺丝接合部的A部，加强钢板12、12于梁腹板11A的纸面侧和内侧夹入，与中央管13一起将梁腹板11A进行固定。
然后，随着外力的增大，梁腹板11A的面外变形量增大，但由于一对加强钢板12、12固定在梁腹板11A上，所以可抑制梁腹板11A的变形。
另外，由于利用塞焊20(一加强钢板12侧的)及塞焊21(另一加强钢板12侧的)使梁腹板11A也在加强钢板12、12上部分地进行焊接，所以在B部及C部，加强钢板12、12和梁腹板11A被一体化，从而抑制梁腹板11A的变形，使加强效果大。
另外，在前述A部，在加强钢板12、12的螺丝沟12A和中央管13的螺丝沟13A的螺丝接合部的A部，除了加强钢板12、12以外，处于前述开口11B中心的中央管还抑制梁腹板11A的三维扭曲变形，所以使塑性变形能力飞跃式地提高。
当利用图10那种加力实验装置进行耐力试验时，可求图11的M-R骨格曲线图。另外，该图11的F和G为实施本实施形态的加强方法的钢框架梁，为了与本实施形态进行比较而实施的D为不具有开口的钢框架梁，E为具有开口的无加强的钢框架梁。
在这种情况下，加力在梁顶部反复施加水平加重，无开口梁D和有开口无加强梁E进行到+侧极限耐力，而且9mm的加强钢板F和12mm的加强钢板G进行到构件角1/10。
利用根据本实施形态的加强方法的施工方法，耐力出现恢复。特别是可确认最大耐力的效果大，而且呈现最大耐力后的耐力下降缓慢，结果使极限耐力飞跃式提高。
详细地说，可知如该耐力试验结果所呈现的，在实施了本加强方法的情况下，与无开口梁D相比，本实施形态的钢框架梁F及G的变形能力飞跃式地提高。根据现行的基准，最好采用预先进行依据建筑物的韧性的耐震设计，并在大地震时形成梁先行弯曲屈服型的整体屈服结构这样的结构设计。因此，要求梁末端的预计会形成铰接的部分具有足够的韧性，而本加强方法由耐力试验结果可知，具有超过无开口梁(通常的梁的使用状态)D的塑性变形能力，另外与开口无加强梁E的变形能力相比，也进行了大幅的改善。
基于以上的原因，藉由在设计法中也积极地将本加强方法应用于梁末端的塑性铰接形成部而使建筑物的耐震性能提高，所以在能够缩小钢框架梁的尺寸，或能够扩大柱间隔等方面的自由度提高，也可期待一种基于与习知的设计完全不同的构思的钢构造设计法。
另外，在本发明的第2(另一)实施形态中，也可与第1实施形态同样地，藉由使其末端内面所形成的螺丝沟与前述中央管13的螺丝沟13A螺合，而安装造钢框架钢筋混凝土用的套管(未图示)。这样，由于第1及第2实施形态都可利用中央管的多余长度部分的螺丝沟安装前述套管，所以即使不依据建筑方法精度也可对安装时的到套管末端为止的长度(从梁腹板开始的)进行调整，能够消除较混凝土的模框超出或缩短等问题，而且由于不必一定在制作工厂将套管安装在钢框架梁上进行搬运，所以可改善向搬运车的装载率。
象上面那样，是藉由未达到第1实施形态那样的摩擦接合和第2实施形态的摩擦接合的程度的固定，将钢框架梁的梁腹板和加强钢板进行固定，再将加强钢板的轴力导入孔以塞焊进行填充，将前述加强钢板与梁腹板进行固定，但也可取代该塞焊，而在两加强钢板及梁腹板上开设插通孔，并利用在该插通孔中所插通的螺栓及螺母，将两加强钢板及梁腹板进行固定，能够依据作业环境选择固定方法。
在这种情况下，在前述梁腹板及一加强钢板的轴力导入孔(并不限定于此，也可为重新形成的插通孔)所对应的另一加强钢板的位置上开设插通孔，并使前述螺栓插通一加强钢板的轴力导入孔和前述梁腹板及另一加强钢板的插通孔，且利用螺母拧紧固定，但该固定至少在夹持各加强钢板的中心的2处对称位置上进行。因此，前述加强钢板和梁腹板的固定不进行塞焊，或即使进行了也是极少量的，所以很少对梁腹板施加热影响，不会产生或难以产生因焊接热所造成的钢框架梁的变形和歪斜。
另外，并不只限于将一对加强钢板的轴力导入孔利用塞焊填充，而将前述加强钢板和梁腹板进行固定，也可将一对加强钢板外缘部和梁腹板进行角焊。
而且，藉由在中央管的外面使螺丝沟在设定范围内，例如在尽可能宽大的范围内，甚至在整个外面区域上形成，从而即使对厚度不同的梁腹板，也可进行加强，没有必要设置多个加强钢板的种类，只由1种即可进行对应。
另外，既可在将前述中央管插入到梁腹板的开口内的状态下，以夹持梁腹板的形态从两侧安装前述加强钢板，也可将安装了前述一加强钢板的状态的中央管插入前述开口内，并以夹持梁腹板的形态从另一侧安装另一加强钢板，而将梁腹板和一对加强体进行固定。在后者的情况下，作业者只由1人即可进行安装作业。
下面，对本发明的第3实施形态根据图12进行说明。首先，在断面形状为H形状的被加强的母材即钢框架梁31的梁腹板31A的中间部，开设圆形的开口31B。接着，加强作业在不使钢框架梁31横倒而保持直立的状态下，将中空圆筒形状的中央管33插入梁腹板31A的开口31B内。接着，将中央部形成圆形的开口之一对加强钢板32、32，以分别从外侧夹持前述梁腹板31A的形态进行设置。
在这种情况下，以使梁腹板31A的开口31B内所插入的中央管33嵌合到一对加强钢板32、32的开口内的形态，使加强钢板32、32夹持梁腹板31A而设置。
然后，藉由将中央管33外缘部和加强钢板32、32的开口边缘部进行部分地(数个部位)焊接35，而使前述中央管33和加强钢板32、32部分地焊接固定。藉此，可将前述梁腹板31A和前述一对加强钢板32、32牢牢地进行固定。因此，即使利用该第3实施形态，也可得到前述的各种效果。另外，也可取代该焊接35，而以粘着剂等其它物质进行固定。
另外，所有的实施形态中的前述加强钢板，虽然也可为铸铁制、锻造制，但因为在制造过程中存在成本高等问题，所以也可以轧制钢板进行制作。而且，该加强钢板的形状并不限于圆形，也可为多角形等其它形状，另外没有必要为板材。
权利要求
1.一种钢框架梁的开口加强施工方法，其特征在于在钢框架梁的梁腹板上所开设的开口中，插入其外面形成有螺丝沟的中央管，并夹持前述梁腹板而分别从外侧使一对加强体的开口边缘部上所形成的螺丝沟与前述中央管的螺丝沟进行螺合，且将前述梁腹板和前述一对加强体进行摩擦接合并固定。
2.一种钢框架梁的开口加强施工方法，其特征在于在钢框架梁的梁腹板上所开设的开口中，插入其外面形成有螺丝沟的中央管，并夹持前述梁腹板而分别从外侧使一对加强体的开口边缘部上所形成的螺丝沟与前述中央管的螺丝沟进行螺合，且将前述梁腹板和前述一对加强体进行固定。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的钢框架梁的开口加强施工方法，其特征在于在将前述梁腹板和前述一对加强体进行固定以后，藉由将前述梁腹板和前述一对加强体部分地进行焊接，而使前述梁腹板和前述一对加强体部分地熔敷固定。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的钢框架梁的开口加强施工方法，其特征在于藉由对前述一对加强体上所开设的轴力导入孔施加进行旋转的力，而将前述梁腹板和前述一对加强体进行固定。
5.根据权利要求4所述的钢框架梁的开口加强施工方法，其特征在于在前述轴力导入孔施加进行旋转的力，而将前述梁腹板和前述一对加强体进行固定后，将前述轴力导入孔焊接填充，使前述加强体和梁腹板进行熔敷固定。
6.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的钢框架梁的开口加强施工方法，其特征在于在将前述梁腹板和前述一对加强体进行固定后，利用插通该梁腹板和一对加强体的螺栓和螺母，而再次进行固定。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的钢框架梁的开口加强施工方法，其特征在于使造钢框架钢筋混凝土用的套管的内面上所形成的螺丝沟，与前述中央管的螺丝沟进行螺合。
8.一种钢框架梁的开口加强施工方法，其特征在于在钢框架梁的梁腹板上所开设的开口中插入中央管，并以将前述梁腹板分别从外侧利用一对加强体进行夹持的状态，将前述梁腹板和前述一对加强体进行固定。
全文摘要
本发明是有关于一种钢框架梁的开口加强施工方法，可提高设计和施工的自由度，结构耐力上安全且简单并可得到更大的加强效果。该方法在使钢框架梁(1)保持直立的状态下，将中央管(3)插入到梁腹板(1A)的开口(1B)内。然后，将一对加强钢板(2、2)以使其开口边缘部上所形成的螺丝沟(2A)与中央管(3)的螺丝沟(3A)进行螺合，并夹持梁腹板(1A)的形态，安装在中央管(3)上。然后，将夹具等加力辅助器材插入到加强钢板(2、2)的轴力导入孔(5、5)中，并在将一加强钢板(2)进行固定了的状态下，对另一加强钢板(2)沿旋转轴力方向施加负载，一面使其旋转一面导入更大的力，而使前述梁腹板(1A)和前述一对加强钢板(2、2)摩擦接合。然后，将前述加力辅助器材从轴力导入孔(5)中拔出，并将轴力导入孔(5)以塞焊等进行填充，使加强钢板(2、2)和梁腹板(1A)进一步固定。
文档编号E04B1/00GK1673473SQ20051005544
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月17日 优先权日2004年3月22日
发明者石原正己 申请人:株式会社石原