張弦梁
【課題】上弦材と下弦材との接合部の設計を容易にするとともに、張弦梁のコストを低減する。
【解決手段】Ｈ型鋼からなる上弦材１０と、平鋼からなり、上弦材１０の両端部に接合される下弦材２２と、上弦材１０と下弦材２２とを連結する束材２５とを有する張弦梁１において、上弦材１０の端部において、下フランジ１３を上フランジ１２およびウェブ１１よりも短く形成するとともに、ウェブ１１を軸直角方向からの側面視において下弦材２２の材軸方向に沿って斜めに切断し、下弦材２２の端部を上弦材１０のウェブ１１における斜めに切断された部位の下縁に溶接し、下弦材２２との接合端２７ａを中心として下弦材２２の引張方向に対して９０度よりも大きな角度をなす方向に延在するように、斜め補剛材２７を上弦材１０のウェブ１１と下弦材２２とに溶接する。
【解決手段】Ｈ型鋼からなる上弦材１０と、平鋼からなり、上弦材１０の両端部に接合される下弦材２２と、上弦材１０と下弦材２２とを連結する束材２５とを有する張弦梁１において、上弦材１０の端部において、下フランジ１３を上フランジ１２およびウェブ１１よりも短く形成するとともに、ウェブ１１を軸直角方向からの側面視において下弦材２２の材軸方向に沿って斜めに切断し、下弦材２２の端部を上弦材１０のウェブ１１における斜めに切断された部位の下縁に溶接し、下弦材２２との接合端２７ａを中心として下弦材２２の引張方向に対して９０度よりも大きな角度をなす方向に延在するように、斜め補剛材２７を上弦材１０のウェブ１１と下弦材２２とに溶接する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成梁床構造の梁に好適な上弦材と下弦材とを有する張弦梁に関する。
【背景技術】
【０００２】
運動施設やホールなど、大スパンの無柱空間を必要とする建築物では、屋根構造に張弦梁を採用するものが多い。張弦梁は、曲げ剛性と圧縮剛性とを持つ梁を上弦材とし、下弦材に引張材を用い、上弦材と下弦材とを束材を介して結合した混合構造の梁である。
【０００３】
一方、鉄骨梁とコンクリート床スラブとを一体化した合成梁構造において、従来のＨ型鋼の梁に代えて張弦梁を用いた合成梁構造が知られている（特許文献１参照）。特許文献１の張弦梁は、図１０に示すような構成とされている。すなわち、この張弦梁１０１では、上弦材１１０に小断面のＨ型鋼を用い、下弦材１２２に平鋼を用い、上弦材１１０の端部を下弦材１２２の角度に沿って斜めに切断し、上弦材１１０のウェブ１１１と下弦材１２２とが逆Ｔ字状となるように両者を溶接接合することで、使用鋼材量を大幅に削減するとともに、梁にＨ型鋼を用いた従来構造と同様の単純さを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２８６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、物流・商業・生産施設などの大スパンの合成梁構造を構成する張弦梁構造においては、上弦材と下弦材とが接合させる端部に非常に大きな力が作用する。そのため、接合部の剛性や部材同士の接合強度を大きくする必要がある。また、２つの部材を溶接するときの必要溶接長さは、溶接部に生じる応力の大きさと、溶接する部材のうち強度の低い方の母材の強度とに応じて決定される。
【０００６】
ここで、特許文献１の発明においては、図１０に示すように、上弦材１１０のウェブ１１１と下弦材１２２とを溶接接合することに加え、張弦梁１０１の端部に斜め（張弦梁１０１の架け渡し方向（以下、軸方向と称する。）に対して）に配置した補剛用の板状鋼板（以下、斜め補剛材１２７と称する。）を併用することで、上弦材１１０と下弦材１２２との接合部の剛性確保および両部材の接合強度を確保するようにしており、この斜め補剛材１２７が下弦材１２２の引張力の一部を負担することによって下弦材１２２に沿う溶接長を短縮させ得るようにしている。なお、梁端部のガセットプレート１２６は、張弦梁１０１（小梁）とこれに直交する大梁１０２とを接合するための部材であり、張弦梁１０１が受ける鉛直荷重のみを支持し、ガセットプレート１２６と下弦材１２２との図示しない溶接部は下弦材からの引張力の負担に寄与するものではない。
【０００７】
ところが、特許文献１の発明では、白抜き矢印で示す下弦材１２２の引張方向（材軸方向）に対する斜め補剛材１２７の角度αが９０度よりも小さくなっており、斜め補剛材１２７には圧縮抵抗力が生じている。そのため、斜め補剛材１２７の断面設計においては座屈の検討が必要になる。その結果、斜め補剛材１２７の板厚が十分な許容圧縮応力度を有していても、溶接長を確保するために部材長が長くなると、座屈に耐え得るようにより大きな板厚にせざるを得ないことがあり、このような場合にはコストアップを招く。
【０００８】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、上弦材と下弦材との接合部の設計を容易にするとともに、コストを低減することのできる張弦梁を提供することをその主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、鉛直に延在するウェブ（１１）の上下に上フランジ（１２）および下フランジ（１３）が配置された上弦材（１０）と、平坦な上面（２２ｕ）を有し、前記上弦材の両端部に接合される下弦材（２２）と、軸方向の中間位置にて前記上弦材と前記下弦材とを連結する少なくとも１つの束材（２５）とを有する張弦梁（１）であって、前記上弦材の端部において、前記下フランジが軸方向について前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿って斜めに切断され、前記下弦材の端部は、少なくとも前記上弦材のウェブにおける前記斜めに切断された部位の下縁に溶接され、前記上弦材のウェブと前記下弦材とに溶接される補剛材（２７）を更に有し、当該補剛材が、前記下弦材との接合端（２７ａ）を中心として前記下弦材の引張方向に対して９０度よりも大きな角度をなす方向に延在するように構成する。
【００１０】
このような構成とすることにより、斜めに延在する補剛材には引張抵抗力が生じるため、補剛材の断面設計において座屈の検討が不要になる。その結果、補剛材の板厚は、十分な許容引張応力度を有していれば、溶接長を確保するために部材長が長くなっても耐座屈のために大きな板厚にする必要がなく、コストを低減することができる。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明は、同様の張弦梁（１）であって、前記上弦材の端部において、前記下フランジが前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿って斜めに切断され、前記下弦材の端部は、少なくとも前記上弦材のウェブにおける前記斜めに切断された部位の下縁に溶接され、前記上弦材は、第１の強度を有する素材（ＳＳ４００）からなる上弦中央部材（１５）と、前記第１の強度よりも大きな第２の強度を有する素材（ＳＭ４９０）からなり、前記上弦中央部材に接合されるとともに前記下弦材が溶接される一対の上弦端部材（１６）とを有し、前記下弦材は、前記第１の強度よりも大きな第３の強度を有する素材（ＳＭ４９０）からなるように構成する。
【００１２】
このような構成とすることにより、上弦材のウェブと下弦材との必要溶接長さを、上弦中央部材ではなく、より強度の大きい上弦端部材または下弦材の母材強度に応じて決定することができるため、上弦材の端部に補剛材を用いる場合に比べて必要溶接長さを短縮できる。また、上弦材のウェブと下弦材とを溶接するために補剛材を別途設ける必要を無くすこともできる。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明は、同様の張弦梁（１）であって、前記上弦材の端部において、前記下フランジが前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿う斜めの仮想線（Ｌ）よりも下方へ突出してガセットをなす突出部（１７ａ）を有し、前記下弦材の端部は、前記上弦材のウェブを挟むように幅方向に２分されるとともに、少なくとも前記上弦材のウェブを挟む部分の上側および下側にて前記ウェブに溶接されるように構成する。なお、ガセットとはここでは張弦梁の支持に供される板材を云うものである。
【００１４】
このような構成とすることにより、上弦材のウェブと下弦材との溶接ラインを上下２本とすることでき、溶接長を大幅に長くすることができる。そのため、必要溶接長さの決定要因となる上弦端部材の母材強度を低くすることが可能である。
【００１５】
また、本発明の一側面によれば、前記上弦材は、一定断面の上弦中央部材（１５）と、当該上弦中央部材の両端に接合される一対の上弦端部材（１６）とを有する構成とすることができる。
【００１６】
上弦材の断面は、突出部が形成されたことによって当該部位において中央部分と異なることになるが、この構成によれば、断面が一定の部位には汎用品のＩ型鋼（Ｈ型鋼）を用いることができるため、製造手間を少なくし、コストも削減できる。
【００１７】
また、本発明の一側面によれば、前記上弦中央部材（１５）と前記下弦材（１６）とは、継手板（２０）およびボルト・ナット（２１）によるウェブ同士の連結により接合された構成とすることができる。
【００１８】
上弦材が上弦中央部材と上弦端部材とを有する構成とした場合、上弦材と下弦材との必要溶接長さを短縮することができる反面、上弦中央部材と上弦端部材とを接合する必要が生じ、補剛材を用いる場合と比べて加工の手間や、接合検査等の品質管理の対象部が増えることになる。一方、上弦中央部材と上弦端部材との接合部に生じる応力は、圧縮軸力とせん断力が支配的であり、曲げモーメントは小さい。ここで、上弦中央部材と下弦材とを、ウェブのみを溶接して接合することも考えられるが、溶接接合の場合には、溶接開始部分および溶接終了部分に欠陥が生じ易いため、全周溶接とする必要が生じることがある。そこで、このような構成とすることにより、上弦中央部材と上弦端部材との接合を簡単にすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
このように本発明によれば、上弦材と下弦材との接合部の設計を容易にするとともに、部材を薄肉化し、または構成を簡単化することで、コストを低減できる張弦梁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る張弦梁の側面図
【図２】図１中のII断面図
【図３】図１中のIII部拡大図
【図４】第２実施形態に係る張弦梁の側面図
【図５】図３中のＶ部拡大図
【図６】第３実施形態に係る張弦梁の要部側面図
【図７】図６に示す張弦梁の要部下面図
【図８】変形例に係る張弦梁の要部下面図
【図９】第４実施形態に係る張弦梁の要部側面図
【図１０】従来技術に係る張弦梁の要部側面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る張弦梁１のいくつかの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第２実施形態以降においては、第１実施形態と同様の部材には同一の符号を付し、第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００２２】
≪第１実施形態≫
図１および図２に示すように、張弦梁１は、大梁２、２に設けられたスチフナ３に対し、継手板４を介して両端が接合されることで一対の大梁２、２間に架け渡される。以下、張弦梁１の架け渡し方向を軸方向と称する。張弦梁１は、２本以上が大梁２、２間に架け渡され、その上に配置される床版６を支持することで大スパンの合成梁床構造を構成する。なお、床版６が既設である場合に床版６の下方に張弦梁１を設け、張弦梁１を床版６の補強用として用いることも可能である。
【００２３】
張弦梁１は、Ｈ型鋼からなり、鉛直に延在するウェブ１１の上下に上フランジ１２および下フランジ１３が配置されて断面がＩ形状をなす上弦材１０と、平鋼からなり、その上面２２ｕおよび下面２２ｌが断面視で水平な平坦面をなすとともに、その端部が上弦材１０の両端部に接合される下弦材２２と、上弦材１０を軸方向に３等分した位置にて上弦材１０と下弦材２２とを上下方向に連結するＨ型鋼からなる２つの束材２５とを有する。
【００２４】
軸直角方向からの側面視（図１）において、直線状の上弦材１０は、上面が水平面をなすように水平に配置される。一方、下弦材２２は、２つの束材２５の間にて水平に配置された直線状の中央部分２３と、中央部分２３の軸方向両側に一対に配置され、梁端へ向けて上向きに傾斜する直線状の軸端部分２４とにより構成される。
【００２５】
上弦材１０および束材２５に用いるＨ型鋼は、第１の強度を有するＪＩＳ規格の一般構造用熱間圧延鋼材（Ｇ３１０１、ＳＳ４００）からなる。ＳＳ４００の降伏強度（降伏点または耐力）は、２４５Ｎ／ｍｍ２（鋼材の厚さが１６ｍｍ以下の場合）である。一方、下弦材２２に用いる平鋼は、ＳＳ４００よりも大きな第３の強度を有し、溶接にも適するＪＩＳ規格の溶接構造用圧延鋼材（Ｇ３１０６、ＳＭ４９０）からなる。ＳＭ４９０の降伏強度は、３２５Ｎ／ｍｍ２（鋼材の厚さが１６ｍｍ以下の場合）である。
【００２６】
図３にも示すように、上弦材１０の端部において、下フランジ１３が上フランジ１２およびウェブ１１よりも短く形成されるとともに、軸直角方向からの側面視においてウェブ１１が下弦材２２の軸端部分２４の材軸方向に沿って斜めに切断されており、このウェブ１１の斜めに切断された部位の下縁に下弦材２２がＴ継手をなして溶接されている。ウェブ１１と下弦材２２との溶接は、連続溶接によって直線状のビード３０が形成される隅肉溶接によりウェブ１１の両側にて行われている。また、上弦材１０における下フランジ１３の軸方向両端部付近および束材２５（図１）との２箇所の接合部には、上フランジ１２と下フランジ１３とを連結するスチフナ１４が溶接されている。
【００２７】
下弦材２２の両端部の下面には、鉛直方向に延在して張弦梁１の支持に供されるガセットプレート２６がＴ継手をなして溶接されている。ガセットプレート２６と下弦材２２との溶接は、連続溶接や断続溶接によって図示しないビードが形成される隅肉溶接によりガセットプレート２６の両側にて行われている。そして、ガセットプレート２６と大梁２、２のスチフナ３とが継手板４およびボルト・ナット５により接合されることにより、張弦梁１が大梁２に支持される。
【００２８】
上弦材１０における下弦材２２との接合部には更に、斜めに延在し、上弦材１０のウェブ１１および上フランジ１２と、下弦材２２とに溶接される板状の斜め補剛材２７が設けられている。斜め補剛材２７は、上弦材１０と同様に一般構造用熱間圧延鋼材（ＪＩＳ Ｇ３１０１、ＳＳ４００）からなり、下弦材２２との接合端２７ａを中心として白抜き矢印で示す下弦材２２の引張方向に対して９０度よりも大きな角度θをなす方向に延在するように配置されている。つまり、斜め補剛材２７は、下弦材２２の引張力が黒塗り矢印で示す引張抵抗力を生じさせる向きに配置されている。また、斜め補剛材２７とウェブ１１との溶接は、連続溶接によって直線状のビード３１が形成される隅肉溶接により斜め補剛材２７の両側にて行われている。
【００２９】
張弦梁１がこのような構成を有することにより、下弦材２２の引張力は、ウェブ１１との溶接部および斜め補剛材２７を介して上弦材１０に伝達する。つまり、ウェブ１１における斜めに切断された部位の下縁の溶接部（ビード３０）だけでなく、ウェブ１１における斜め補剛材２７との溶接部（ビード３１）もが荷重伝達を行うため、必要な溶接長が確保される。また、斜め補剛材２７には、下弦材２２からの引張力により引張抵抗力が生じるため、斜め補剛材２７の断面設計において座屈の検討が不要になる。その結果、斜め補剛材２７の板厚は、十分な許容引張応力度を有していれば、溶接長を確保するために部材長が長くなっていたとしても耐座屈のために大きな板厚にする必要がなく、コストを低減することができる。
【００３０】
≪第２実施形態≫
次に、図４および図５を参照して本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の張弦梁１も第１実施形態と同様に、鉛直に延在するウェブ１１の上下に上フランジ１２および下フランジ１３が配置されてＩ形断面を呈する上弦材１０と、平鋼からなり、その端部が上弦材１０の両端部に接合される下弦材２２と、上弦材１０を軸方向に３等分した位置にて上弦材１０および下弦材２２を上下方向に連結するＨ型鋼からなる２つの束材２５とを有する。
【００３１】
一方、上弦材１０は、一定断面を有するＨ型鋼からなる上弦中央部材１５と、上弦中央部材１５の軸方向両端に同軸に接合された一対の上弦端部材１６とを有している。上弦端部材１６は、Ｈ型鋼からなり、梁端側において下フランジ１３が上フランジ１２およびウェブ１１よりも短く形成されるとともに、軸直角方向からの側面視においてウェブ１１が下弦材２２の軸端部分２４の材軸方向に沿って斜めに切断されている。なお、上弦中央部材１５と上弦端部材１６とは、全周溶接による突合せ溶接により互いに接合されている。
【００３２】
ここでは、上弦端部材１６が下フランジ１３を有しているが、下フランジ１３を有しない形態、すなわち上弦端部材１６と上弦中央部材１５との境界線が、図５に想像線で示す位置、あるいは、ウェブ１１における斜めに切断された部位が上弦端部材１６に属する限りにおいてこれよりも梁端側の位置となる形態としてもよい。
【００３３】
上弦中央部材１５に用いるＨ型鋼は、第１の強度を有する一般構造用熱間圧延鋼材（ＪＩＳ Ｇ３１０１、ＳＳ４００）からなる。一方、上弦端部材１６に用いるＨ型鋼、および下弦材２２に用いる平鋼は、ＳＳ４００よりも大きな第３（第２）の強度を有し、溶接にも適する溶接構造用圧延鋼材（ＪＩＳ Ｇ３１０６、ＳＭ４９０）からなる。したがって、上弦端部材１６のウェブ１１と下弦材２２とは、ＳＭ４９０同士の溶接となっている。なお、上弦端部材１６に用いるＨ型鋼、および下弦材２２に用いる平鋼は、ＳＳ４００よりも大きな強度を有するものであれば、降伏強度が異なる別の素材からなっていてもよい。
【００３４】
下弦材２２の端部の下面には、鉛直方向に延在するガセットプレート２６が溶接され、このガセットプレート２６と大梁２、２のスチフナ３とが継手板４およびボルト・ナット５により接合されることにより、張弦梁１が大梁２に支持される。
【００３５】
張弦梁１がこのような構成を有することにより、上弦材１０のウェブ１１と下弦材２２との必要溶接長さは、上弦中央部材１５ではなく、より強度が大きく下弦材２２と同じ強度である上弦端部材１６の母材強度に応じて決定されるため、上弦材１０の端部がＳＳ４００からなる第１実施形態に比べて短縮される。そのため、上弦材１０のウェブ１１と下弦材２２とを溶接するために斜め補剛材２７を別途設ける必要が無い。なお、上弦材１０の大部分を示す上弦中央部材１５については、比較的強度が低くより安価なＳＳ４００を用いることにより、コストの低減が図られる。
【００３６】
≪第３実施形態≫
次に、図６〜図８を参照して本発明の第３実施形態およびその変形例について説明する。本実施形態の張弦梁１も第１および第２実施形態と同様に、鉛直に延在するウェブ１１の上下に上フランジ１２および下フランジ１３が配置されてＩ形断面を呈する上弦材１０と、平鋼からなり、その端部が上弦材１０の両端部に接合される下弦材２２と、上弦材１０および下弦材２２を上下方向に連結するＨ型鋼からなる束材２５とを有し、上弦材１０は、一定断面を有するＨ型鋼からなる上弦中央部材１５と、上弦中央部材１５の軸方向両端に同軸に溶接により接合された一対の上弦端部材１６とを有する。
【００３７】
一方、本実施形態の上弦端部材１６は、Ｈ型鋼を切断して形成されるのではなく、上フランジ１２をなす平鋼１８の下面に、ガセットを兼ねたウェブ１１をなす平鋼１７を溶接するとともに、ウェブ１１の下縁に上フランジ１２よりも短い下フランジ１３をなす平鋼１９を溶接して形成されており、軸端側において下フランジ１３（平鋼１９）が上フランジ１２（平鋼１８）およびウェブ１１（平鋼１７）よりも短く形成される点では第２実施形態と同様であるが、図６に示すように、ウェブ１１をなす平鋼１７が軸直角方向からの側面視において下弦材２２の材軸方向に沿う斜めの仮想線Ｌよりも下方へ突出してガセットをなす突出部１７ａを有する点で第２実施形態と相違する。なお、上弦端部材１６が下フランジ１３（平鋼１９）を有していなくてもよい点は、第２実施形態と同様である。
【００３８】
上弦中央部材１５に用いるＨ型鋼は、一般構造用熱間圧延鋼材（ＪＩＳ Ｇ３１０１、ＳＳ４００）からなり、上弦端部材１６および下弦材２２に用いる平鋼１７〜１９は、より降伏強度が大きく、溶接にも適する溶接構造用圧延鋼材（ＪＩＳ Ｇ３１０６、ＳＭ４９０）からなる。なお、上弦端部材１６の素材については、ウェブ１１を構成する平鋼１８のみがＳＭ４９０からなり、他の部位を構成する平鋼１７、１９がＳＳ４００からなるような形態としてもよい。
【００３９】
一方、図７に示すように、下弦材２２をなす平鋼の端部にはスリット２２ａが形成されており、下弦材２２は、上弦端部材１６のウェブ１１（平鋼１８）を挟むように幅方向に２分されるとともに、上弦端部材１６のウェブ１１を挟む部分の上側および下側の隅部に沿って連続隅肉溶接によりウェブ１１に溶接されている。
【００４０】
張弦梁１がこのような構成を有することにより、上弦端部材１６のウェブ１１と下弦材２２との溶接ライン（ビード３０）を上下２本とすることでき、溶接長を大幅に長くすることが可能である。そのため、斜め補剛材２７を無くすこと、あるいは必要溶接長さの決定要因となる上弦端部材１６の母材強度を低くすることが可能である。また、上弦材１０が一定断面の上弦中央部材１５と一対の上弦端部材１６とを有することにより、上弦中央部材１５には汎用品のＩ型鋼（Ｈ型鋼）をそのまま用いることができるため、製造手間が少なくなり、コストも削減される。
【００４１】
＜変形例＞
本変形例に係る張弦張りでは、図８に示すように、下弦材２２が平行配置された２枚の平鋼２２ｂ、２２ｃからなり、上弦端部材１６のウェブ１１（平鋼１７）に溶接した状態で２枚の平鋼２２ｂ、２２ｃの間にスリット２２ａが形成される点において第３実施形態と相違する。なお、上弦端部材１６のウェブ１１との接合部における下弦材２２の全幅を第３実施形態と同一にした場合に下弦材２２の許容引張応力度が不足するのであれば、２枚の平鋼２２ｂ、２２ｃの合計幅が第３実施形態の平鋼の幅を同一となるように下弦材２２の全幅を大きく、或いは平鋼２２ｂ、２２ｃの厚さを大きくすればよい。
【００４２】
下弦材２２がこのように２枚の平鋼２２ｂ、２２ｃからなる構成としても、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。また、下弦材２２にスリット２２ａを形成する手間が省ける。
【００４３】
≪第４実施形態≫
最後に、図９を参照して本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の張弦梁１は、第２実施形態と同様の構成を有しており、上弦中央部材１５と上弦端部材１６との接合方式のみが異なる。つまり、第２実施形態では、溶接により上弦中央部材１５と上弦端部材１６とが接合されているのに対し、本実施形態では、継手板２０およびボルト・ナット２１によりウェブ１１同士が接合されている。
【００４４】
上弦材１０が上弦中央部材１５とより高強度素材からなる上弦端部材１６とを有する構成とした場合、上弦材１０と下弦材２２との必要溶接長さを短縮して斜め補剛材２７を省略できる反面、上弦中央部材１５と上弦端部材１６とを接合する必要が生じ、加工の手間や、接合検査等の品質管理の対象部が増えることになる。これに対し、このような構成により上弦中央部材１５と上弦端部材１６とを連結することにより、上弦中央部材１５と上弦端部材１６との接合を簡単にすることができる。なお、上弦中央部材１５と上弦端部材１６との接合部に作用する力は、圧縮軸力とせん断力が支配的であり、曲げモーメントは小さいため、フランジ同士を連結する必要はない。また、ウェブ１１のみを溶接して上弦中央部材１５と下弦材２２とを接合した場合には、溶接開始部分および溶接終了部分に欠陥が生じ易いため、全周溶接が必要となることがあるが、本実施形態のように継手板２０およびボルト・ナット２１により連結することにより、フランジ同士の接合を省略することが可能となる。
【００４５】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、上弦材１０にＨ型鋼を用いているが、Ｉ型鋼を用いてもよい。また、上記実施形態では、下弦材２２に平鋼を用いているが、平坦な上面を有する他の断面形状の型鋼を用いてもよい。また、上記実施形態では、束材２５が２箇所に配置されているが、１箇所や３箇所以上に配置してもよい。上記第４実施形態では、第２実施形態のように下弦材２２の端部の下面にガセットプレート２６が溶接されているが、第３実施形態のように上弦端部材１６のウェブ１１をなす平鋼１７がガセットとしての突出部１１ａを有していてもよい。この他、各部材の具体的形状や、配置、数量などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した本発明に係る張弦梁１の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 張弦梁
１０ 上弦材
１１ ウェブ
１２ 上フランジ
１３ 下フランジ
１５ 上弦中央部材
１６ 上弦端部材
１７ 平鋼（ウェブ１１）
１７ａ 突出部
２０ 継手板
２１ ボルト・ナット
２２ 下弦材
２２ｕ 上面
２５ 束材
２７ 斜め補剛材
２７ａ 接合端
３０ ビード
３１ ビード
Ｌ 仮想線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成梁床構造の梁に好適な上弦材と下弦材とを有する張弦梁に関する。
【背景技術】
【０００２】
運動施設やホールなど、大スパンの無柱空間を必要とする建築物では、屋根構造に張弦梁を採用するものが多い。張弦梁は、曲げ剛性と圧縮剛性とを持つ梁を上弦材とし、下弦材に引張材を用い、上弦材と下弦材とを束材を介して結合した混合構造の梁である。
【０００３】
一方、鉄骨梁とコンクリート床スラブとを一体化した合成梁構造において、従来のＨ型鋼の梁に代えて張弦梁を用いた合成梁構造が知られている（特許文献１参照）。特許文献１の張弦梁は、図１０に示すような構成とされている。すなわち、この張弦梁１０１では、上弦材１１０に小断面のＨ型鋼を用い、下弦材１２２に平鋼を用い、上弦材１１０の端部を下弦材１２２の角度に沿って斜めに切断し、上弦材１１０のウェブ１１１と下弦材１２２とが逆Ｔ字状となるように両者を溶接接合することで、使用鋼材量を大幅に削減するとともに、梁にＨ型鋼を用いた従来構造と同様の単純さを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２８６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、物流・商業・生産施設などの大スパンの合成梁構造を構成する張弦梁構造においては、上弦材と下弦材とが接合させる端部に非常に大きな力が作用する。そのため、接合部の剛性や部材同士の接合強度を大きくする必要がある。また、２つの部材を溶接するときの必要溶接長さは、溶接部に生じる応力の大きさと、溶接する部材のうち強度の低い方の母材の強度とに応じて決定される。
【０００６】
ここで、特許文献１の発明においては、図１０に示すように、上弦材１１０のウェブ１１１と下弦材１２２とを溶接接合することに加え、張弦梁１０１の端部に斜め（張弦梁１０１の架け渡し方向（以下、軸方向と称する。）に対して）に配置した補剛用の板状鋼板（以下、斜め補剛材１２７と称する。）を併用することで、上弦材１１０と下弦材１２２との接合部の剛性確保および両部材の接合強度を確保するようにしており、この斜め補剛材１２７が下弦材１２２の引張力の一部を負担することによって下弦材１２２に沿う溶接長を短縮させ得るようにしている。なお、梁端部のガセットプレート１２６は、張弦梁１０１（小梁）とこれに直交する大梁１０２とを接合するための部材であり、張弦梁１０１が受ける鉛直荷重のみを支持し、ガセットプレート１２６と下弦材１２２との図示しない溶接部は下弦材からの引張力の負担に寄与するものではない。
【０００７】
ところが、特許文献１の発明では、白抜き矢印で示す下弦材１２２の引張方向（材軸方向）に対する斜め補剛材１２７の角度αが９０度よりも小さくなっており、斜め補剛材１２７には圧縮抵抗力が生じている。そのため、斜め補剛材１２７の断面設計においては座屈の検討が必要になる。その結果、斜め補剛材１２７の板厚が十分な許容圧縮応力度を有していても、溶接長を確保するために部材長が長くなると、座屈に耐え得るようにより大きな板厚にせざるを得ないことがあり、このような場合にはコストアップを招く。
【０００８】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、上弦材と下弦材との接合部の設計を容易にするとともに、コストを低減することのできる張弦梁を提供することをその主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、鉛直に延在するウェブ（１１）の上下に上フランジ（１２）および下フランジ（１３）が配置された上弦材（１０）と、平坦な上面（２２ｕ）を有し、前記上弦材の両端部に接合される下弦材（２２）と、軸方向の中間位置にて前記上弦材と前記下弦材とを連結する少なくとも１つの束材（２５）とを有する張弦梁（１）であって、前記上弦材の端部において、前記下フランジが軸方向について前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿って斜めに切断され、前記下弦材の端部は、少なくとも前記上弦材のウェブにおける前記斜めに切断された部位の下縁に溶接され、前記上弦材のウェブと前記下弦材とに溶接される補剛材（２７）を更に有し、当該補剛材が、前記下弦材との接合端（２７ａ）を中心として前記下弦材の引張方向に対して９０度よりも大きな角度をなす方向に延在するように構成する。
【００１０】
このような構成とすることにより、斜めに延在する補剛材には引張抵抗力が生じるため、補剛材の断面設計において座屈の検討が不要になる。その結果、補剛材の板厚は、十分な許容引張応力度を有していれば、溶接長を確保するために部材長が長くなっても耐座屈のために大きな板厚にする必要がなく、コストを低減することができる。
【００１１】
また、上記課題を解決するために、本発明は、同様の張弦梁（１）であって、前記上弦材の端部において、前記下フランジが前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿って斜めに切断され、前記下弦材の端部は、少なくとも前記上弦材のウェブにおける前記斜めに切断された部位の下縁に溶接され、前記上弦材は、第１の強度を有する素材（ＳＳ４００）からなる上弦中央部材（１５）と、前記第１の強度よりも大きな第２の強度を有する素材（ＳＭ４９０）からなり、前記上弦中央部材に接合されるとともに前記下弦材が溶接される一対の上弦端部材（１６）とを有し、前記下弦材は、前記第１の強度よりも大きな第３の強度を有する素材（ＳＭ４９０）からなるように構成する。
【００１２】
このような構成とすることにより、上弦材のウェブと下弦材との必要溶接長さを、上弦中央部材ではなく、より強度の大きい上弦端部材または下弦材の母材強度に応じて決定することができるため、上弦材の端部に補剛材を用いる場合に比べて必要溶接長さを短縮できる。また、上弦材のウェブと下弦材とを溶接するために補剛材を別途設ける必要を無くすこともできる。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明は、同様の張弦梁（１）であって、前記上弦材の端部において、前記下フランジが前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿う斜めの仮想線（Ｌ）よりも下方へ突出してガセットをなす突出部（１７ａ）を有し、前記下弦材の端部は、前記上弦材のウェブを挟むように幅方向に２分されるとともに、少なくとも前記上弦材のウェブを挟む部分の上側および下側にて前記ウェブに溶接されるように構成する。なお、ガセットとはここでは張弦梁の支持に供される板材を云うものである。
【００１４】
このような構成とすることにより、上弦材のウェブと下弦材との溶接ラインを上下２本とすることでき、溶接長を大幅に長くすることができる。そのため、必要溶接長さの決定要因となる上弦端部材の母材強度を低くすることが可能である。
【００１５】
また、本発明の一側面によれば、前記上弦材は、一定断面の上弦中央部材（１５）と、当該上弦中央部材の両端に接合される一対の上弦端部材（１６）とを有する構成とすることができる。
【００１６】
上弦材の断面は、突出部が形成されたことによって当該部位において中央部分と異なることになるが、この構成によれば、断面が一定の部位には汎用品のＩ型鋼（Ｈ型鋼）を用いることができるため、製造手間を少なくし、コストも削減できる。
【００１７】
また、本発明の一側面によれば、前記上弦中央部材（１５）と前記下弦材（１６）とは、継手板（２０）およびボルト・ナット（２１）によるウェブ同士の連結により接合された構成とすることができる。
【００１８】
上弦材が上弦中央部材と上弦端部材とを有する構成とした場合、上弦材と下弦材との必要溶接長さを短縮することができる反面、上弦中央部材と上弦端部材とを接合する必要が生じ、補剛材を用いる場合と比べて加工の手間や、接合検査等の品質管理の対象部が増えることになる。一方、上弦中央部材と上弦端部材との接合部に生じる応力は、圧縮軸力とせん断力が支配的であり、曲げモーメントは小さい。ここで、上弦中央部材と下弦材とを、ウェブのみを溶接して接合することも考えられるが、溶接接合の場合には、溶接開始部分および溶接終了部分に欠陥が生じ易いため、全周溶接とする必要が生じることがある。そこで、このような構成とすることにより、上弦中央部材と上弦端部材との接合を簡単にすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
このように本発明によれば、上弦材と下弦材との接合部の設計を容易にするとともに、部材を薄肉化し、または構成を簡単化することで、コストを低減できる張弦梁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る張弦梁の側面図
【図２】図１中のII断面図
【図３】図１中のIII部拡大図
【図４】第２実施形態に係る張弦梁の側面図
【図５】図３中のＶ部拡大図
【図６】第３実施形態に係る張弦梁の要部側面図
【図７】図６に示す張弦梁の要部下面図
【図８】変形例に係る張弦梁の要部下面図
【図９】第４実施形態に係る張弦梁の要部側面図
【図１０】従来技術に係る張弦梁の要部側面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る張弦梁１のいくつかの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第２実施形態以降においては、第１実施形態と同様の部材には同一の符号を付し、第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００２２】
≪第１実施形態≫
図１および図２に示すように、張弦梁１は、大梁２、２に設けられたスチフナ３に対し、継手板４を介して両端が接合されることで一対の大梁２、２間に架け渡される。以下、張弦梁１の架け渡し方向を軸方向と称する。張弦梁１は、２本以上が大梁２、２間に架け渡され、その上に配置される床版６を支持することで大スパンの合成梁床構造を構成する。なお、床版６が既設である場合に床版６の下方に張弦梁１を設け、張弦梁１を床版６の補強用として用いることも可能である。
【００２３】
張弦梁１は、Ｈ型鋼からなり、鉛直に延在するウェブ１１の上下に上フランジ１２および下フランジ１３が配置されて断面がＩ形状をなす上弦材１０と、平鋼からなり、その上面２２ｕおよび下面２２ｌが断面視で水平な平坦面をなすとともに、その端部が上弦材１０の両端部に接合される下弦材２２と、上弦材１０を軸方向に３等分した位置にて上弦材１０と下弦材２２とを上下方向に連結するＨ型鋼からなる２つの束材２５とを有する。
【００２４】
軸直角方向からの側面視（図１）において、直線状の上弦材１０は、上面が水平面をなすように水平に配置される。一方、下弦材２２は、２つの束材２５の間にて水平に配置された直線状の中央部分２３と、中央部分２３の軸方向両側に一対に配置され、梁端へ向けて上向きに傾斜する直線状の軸端部分２４とにより構成される。
【００２５】
上弦材１０および束材２５に用いるＨ型鋼は、第１の強度を有するＪＩＳ規格の一般構造用熱間圧延鋼材（Ｇ３１０１、ＳＳ４００）からなる。ＳＳ４００の降伏強度（降伏点または耐力）は、２４５Ｎ／ｍｍ２（鋼材の厚さが１６ｍｍ以下の場合）である。一方、下弦材２２に用いる平鋼は、ＳＳ４００よりも大きな第３の強度を有し、溶接にも適するＪＩＳ規格の溶接構造用圧延鋼材（Ｇ３１０６、ＳＭ４９０）からなる。ＳＭ４９０の降伏強度は、３２５Ｎ／ｍｍ２（鋼材の厚さが１６ｍｍ以下の場合）である。
【００２６】
図３にも示すように、上弦材１０の端部において、下フランジ１３が上フランジ１２およびウェブ１１よりも短く形成されるとともに、軸直角方向からの側面視においてウェブ１１が下弦材２２の軸端部分２４の材軸方向に沿って斜めに切断されており、このウェブ１１の斜めに切断された部位の下縁に下弦材２２がＴ継手をなして溶接されている。ウェブ１１と下弦材２２との溶接は、連続溶接によって直線状のビード３０が形成される隅肉溶接によりウェブ１１の両側にて行われている。また、上弦材１０における下フランジ１３の軸方向両端部付近および束材２５（図１）との２箇所の接合部には、上フランジ１２と下フランジ１３とを連結するスチフナ１４が溶接されている。
【００２７】
下弦材２２の両端部の下面には、鉛直方向に延在して張弦梁１の支持に供されるガセットプレート２６がＴ継手をなして溶接されている。ガセットプレート２６と下弦材２２との溶接は、連続溶接や断続溶接によって図示しないビードが形成される隅肉溶接によりガセットプレート２６の両側にて行われている。そして、ガセットプレート２６と大梁２、２のスチフナ３とが継手板４およびボルト・ナット５により接合されることにより、張弦梁１が大梁２に支持される。
【００２８】
上弦材１０における下弦材２２との接合部には更に、斜めに延在し、上弦材１０のウェブ１１および上フランジ１２と、下弦材２２とに溶接される板状の斜め補剛材２７が設けられている。斜め補剛材２７は、上弦材１０と同様に一般構造用熱間圧延鋼材（ＪＩＳ Ｇ３１０１、ＳＳ４００）からなり、下弦材２２との接合端２７ａを中心として白抜き矢印で示す下弦材２２の引張方向に対して９０度よりも大きな角度θをなす方向に延在するように配置されている。つまり、斜め補剛材２７は、下弦材２２の引張力が黒塗り矢印で示す引張抵抗力を生じさせる向きに配置されている。また、斜め補剛材２７とウェブ１１との溶接は、連続溶接によって直線状のビード３１が形成される隅肉溶接により斜め補剛材２７の両側にて行われている。
【００２９】
張弦梁１がこのような構成を有することにより、下弦材２２の引張力は、ウェブ１１との溶接部および斜め補剛材２７を介して上弦材１０に伝達する。つまり、ウェブ１１における斜めに切断された部位の下縁の溶接部（ビード３０）だけでなく、ウェブ１１における斜め補剛材２７との溶接部（ビード３１）もが荷重伝達を行うため、必要な溶接長が確保される。また、斜め補剛材２７には、下弦材２２からの引張力により引張抵抗力が生じるため、斜め補剛材２７の断面設計において座屈の検討が不要になる。その結果、斜め補剛材２７の板厚は、十分な許容引張応力度を有していれば、溶接長を確保するために部材長が長くなっていたとしても耐座屈のために大きな板厚にする必要がなく、コストを低減することができる。
【００３０】
≪第２実施形態≫
次に、図４および図５を参照して本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の張弦梁１も第１実施形態と同様に、鉛直に延在するウェブ１１の上下に上フランジ１２および下フランジ１３が配置されてＩ形断面を呈する上弦材１０と、平鋼からなり、その端部が上弦材１０の両端部に接合される下弦材２２と、上弦材１０を軸方向に３等分した位置にて上弦材１０および下弦材２２を上下方向に連結するＨ型鋼からなる２つの束材２５とを有する。
【００３１】
一方、上弦材１０は、一定断面を有するＨ型鋼からなる上弦中央部材１５と、上弦中央部材１５の軸方向両端に同軸に接合された一対の上弦端部材１６とを有している。上弦端部材１６は、Ｈ型鋼からなり、梁端側において下フランジ１３が上フランジ１２およびウェブ１１よりも短く形成されるとともに、軸直角方向からの側面視においてウェブ１１が下弦材２２の軸端部分２４の材軸方向に沿って斜めに切断されている。なお、上弦中央部材１５と上弦端部材１６とは、全周溶接による突合せ溶接により互いに接合されている。
【００３２】
ここでは、上弦端部材１６が下フランジ１３を有しているが、下フランジ１３を有しない形態、すなわち上弦端部材１６と上弦中央部材１５との境界線が、図５に想像線で示す位置、あるいは、ウェブ１１における斜めに切断された部位が上弦端部材１６に属する限りにおいてこれよりも梁端側の位置となる形態としてもよい。
【００３３】
上弦中央部材１５に用いるＨ型鋼は、第１の強度を有する一般構造用熱間圧延鋼材（ＪＩＳ Ｇ３１０１、ＳＳ４００）からなる。一方、上弦端部材１６に用いるＨ型鋼、および下弦材２２に用いる平鋼は、ＳＳ４００よりも大きな第３（第２）の強度を有し、溶接にも適する溶接構造用圧延鋼材（ＪＩＳ Ｇ３１０６、ＳＭ４９０）からなる。したがって、上弦端部材１６のウェブ１１と下弦材２２とは、ＳＭ４９０同士の溶接となっている。なお、上弦端部材１６に用いるＨ型鋼、および下弦材２２に用いる平鋼は、ＳＳ４００よりも大きな強度を有するものであれば、降伏強度が異なる別の素材からなっていてもよい。
【００３４】
下弦材２２の端部の下面には、鉛直方向に延在するガセットプレート２６が溶接され、このガセットプレート２６と大梁２、２のスチフナ３とが継手板４およびボルト・ナット５により接合されることにより、張弦梁１が大梁２に支持される。
【００３５】
張弦梁１がこのような構成を有することにより、上弦材１０のウェブ１１と下弦材２２との必要溶接長さは、上弦中央部材１５ではなく、より強度が大きく下弦材２２と同じ強度である上弦端部材１６の母材強度に応じて決定されるため、上弦材１０の端部がＳＳ４００からなる第１実施形態に比べて短縮される。そのため、上弦材１０のウェブ１１と下弦材２２とを溶接するために斜め補剛材２７を別途設ける必要が無い。なお、上弦材１０の大部分を示す上弦中央部材１５については、比較的強度が低くより安価なＳＳ４００を用いることにより、コストの低減が図られる。
【００３６】
≪第３実施形態≫
次に、図６〜図８を参照して本発明の第３実施形態およびその変形例について説明する。本実施形態の張弦梁１も第１および第２実施形態と同様に、鉛直に延在するウェブ１１の上下に上フランジ１２および下フランジ１３が配置されてＩ形断面を呈する上弦材１０と、平鋼からなり、その端部が上弦材１０の両端部に接合される下弦材２２と、上弦材１０および下弦材２２を上下方向に連結するＨ型鋼からなる束材２５とを有し、上弦材１０は、一定断面を有するＨ型鋼からなる上弦中央部材１５と、上弦中央部材１５の軸方向両端に同軸に溶接により接合された一対の上弦端部材１６とを有する。
【００３７】
一方、本実施形態の上弦端部材１６は、Ｈ型鋼を切断して形成されるのではなく、上フランジ１２をなす平鋼１８の下面に、ガセットを兼ねたウェブ１１をなす平鋼１７を溶接するとともに、ウェブ１１の下縁に上フランジ１２よりも短い下フランジ１３をなす平鋼１９を溶接して形成されており、軸端側において下フランジ１３（平鋼１９）が上フランジ１２（平鋼１８）およびウェブ１１（平鋼１７）よりも短く形成される点では第２実施形態と同様であるが、図６に示すように、ウェブ１１をなす平鋼１７が軸直角方向からの側面視において下弦材２２の材軸方向に沿う斜めの仮想線Ｌよりも下方へ突出してガセットをなす突出部１７ａを有する点で第２実施形態と相違する。なお、上弦端部材１６が下フランジ１３（平鋼１９）を有していなくてもよい点は、第２実施形態と同様である。
【００３８】
上弦中央部材１５に用いるＨ型鋼は、一般構造用熱間圧延鋼材（ＪＩＳ Ｇ３１０１、ＳＳ４００）からなり、上弦端部材１６および下弦材２２に用いる平鋼１７〜１９は、より降伏強度が大きく、溶接にも適する溶接構造用圧延鋼材（ＪＩＳ Ｇ３１０６、ＳＭ４９０）からなる。なお、上弦端部材１６の素材については、ウェブ１１を構成する平鋼１８のみがＳＭ４９０からなり、他の部位を構成する平鋼１７、１９がＳＳ４００からなるような形態としてもよい。
【００３９】
一方、図７に示すように、下弦材２２をなす平鋼の端部にはスリット２２ａが形成されており、下弦材２２は、上弦端部材１６のウェブ１１（平鋼１８）を挟むように幅方向に２分されるとともに、上弦端部材１６のウェブ１１を挟む部分の上側および下側の隅部に沿って連続隅肉溶接によりウェブ１１に溶接されている。
【００４０】
張弦梁１がこのような構成を有することにより、上弦端部材１６のウェブ１１と下弦材２２との溶接ライン（ビード３０）を上下２本とすることでき、溶接長を大幅に長くすることが可能である。そのため、斜め補剛材２７を無くすこと、あるいは必要溶接長さの決定要因となる上弦端部材１６の母材強度を低くすることが可能である。また、上弦材１０が一定断面の上弦中央部材１５と一対の上弦端部材１６とを有することにより、上弦中央部材１５には汎用品のＩ型鋼（Ｈ型鋼）をそのまま用いることができるため、製造手間が少なくなり、コストも削減される。
【００４１】
＜変形例＞
本変形例に係る張弦張りでは、図８に示すように、下弦材２２が平行配置された２枚の平鋼２２ｂ、２２ｃからなり、上弦端部材１６のウェブ１１（平鋼１７）に溶接した状態で２枚の平鋼２２ｂ、２２ｃの間にスリット２２ａが形成される点において第３実施形態と相違する。なお、上弦端部材１６のウェブ１１との接合部における下弦材２２の全幅を第３実施形態と同一にした場合に下弦材２２の許容引張応力度が不足するのであれば、２枚の平鋼２２ｂ、２２ｃの合計幅が第３実施形態の平鋼の幅を同一となるように下弦材２２の全幅を大きく、或いは平鋼２２ｂ、２２ｃの厚さを大きくすればよい。
【００４２】
下弦材２２がこのように２枚の平鋼２２ｂ、２２ｃからなる構成としても、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。また、下弦材２２にスリット２２ａを形成する手間が省ける。
【００４３】
≪第４実施形態≫
最後に、図９を参照して本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の張弦梁１は、第２実施形態と同様の構成を有しており、上弦中央部材１５と上弦端部材１６との接合方式のみが異なる。つまり、第２実施形態では、溶接により上弦中央部材１５と上弦端部材１６とが接合されているのに対し、本実施形態では、継手板２０およびボルト・ナット２１によりウェブ１１同士が接合されている。
【００４４】
上弦材１０が上弦中央部材１５とより高強度素材からなる上弦端部材１６とを有する構成とした場合、上弦材１０と下弦材２２との必要溶接長さを短縮して斜め補剛材２７を省略できる反面、上弦中央部材１５と上弦端部材１６とを接合する必要が生じ、加工の手間や、接合検査等の品質管理の対象部が増えることになる。これに対し、このような構成により上弦中央部材１５と上弦端部材１６とを連結することにより、上弦中央部材１５と上弦端部材１６との接合を簡単にすることができる。なお、上弦中央部材１５と上弦端部材１６との接合部に作用する力は、圧縮軸力とせん断力が支配的であり、曲げモーメントは小さいため、フランジ同士を連結する必要はない。また、ウェブ１１のみを溶接して上弦中央部材１５と下弦材２２とを接合した場合には、溶接開始部分および溶接終了部分に欠陥が生じ易いため、全周溶接が必要となることがあるが、本実施形態のように継手板２０およびボルト・ナット２１により連結することにより、フランジ同士の接合を省略することが可能となる。
【００４５】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、上弦材１０にＨ型鋼を用いているが、Ｉ型鋼を用いてもよい。また、上記実施形態では、下弦材２２に平鋼を用いているが、平坦な上面を有する他の断面形状の型鋼を用いてもよい。また、上記実施形態では、束材２５が２箇所に配置されているが、１箇所や３箇所以上に配置してもよい。上記第４実施形態では、第２実施形態のように下弦材２２の端部の下面にガセットプレート２６が溶接されているが、第３実施形態のように上弦端部材１６のウェブ１１をなす平鋼１７がガセットとしての突出部１１ａを有していてもよい。この他、各部材の具体的形状や、配置、数量などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した本発明に係る張弦梁１の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 張弦梁
１０ 上弦材
１１ ウェブ
１２ 上フランジ
１３ 下フランジ
１５ 上弦中央部材
１６ 上弦端部材
１７ 平鋼（ウェブ１１）
１７ａ 突出部
２０ 継手板
２１ ボルト・ナット
２２ 下弦材
２２ｕ 上面
２５ 束材
２７ 斜め補剛材
２７ａ 接合端
３０ ビード
３１ ビード
Ｌ 仮想線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直に延在するウェブの上下に上フランジおよび下フランジが配置された上弦材と、平坦な上面を有し、前記上弦材の両端部に接合される下弦材と、軸方向の中間位置にて前記上弦材と前記下弦材とを連結する少なくとも１つの束材とを有する張弦梁であって、
前記上弦材の端部において、前記下フランジが軸方向について前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿って斜めに切断され、
前記下弦材の端部は、少なくとも前記上弦材のウェブにおける前記斜めに切断された部位の下縁に溶接され、
前記上弦材のウェブと前記下弦材とに溶接される補剛材を更に有し、当該補剛材が、前記下弦材との接合端を中心として前記下弦材の引張方向に対して９０度よりも大きな角度をなす方向に延在することを特徴とする張弦梁。
【請求項２】
鉛直に延在するウェブの上下に上フランジおよび下フランジが配置された上弦材と、平坦な上面を有し、前記上弦材の両端部に接合される下弦材と、軸方向の中間位置にて前記上弦材と前記下弦材とを連結する少なくとも１つの束材とを有する張弦梁であって、
前記上弦材の端部において、前記下フランジが軸方向について前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿って斜めに切断され、
前記下弦材の端部は、少なくとも前記上弦材のウェブにおける前記斜めに切断された部位の下縁に溶接され、
前記上弦材は、第１の強度を有する素材からなる上弦中央部材と、前記第１の強度よりも大きな第２の強度を有する素材からなり、前記上弦中央部材に接合されるとともに前記下弦材が溶接される一対の上弦端部材とを有し、
前記下弦材は、前記第１の強度よりも大きな第３の強度を有する素材からなることを特徴とする張弦梁。
【請求項３】
鉛直に延在するウェブの上下に上フランジおよび下フランジが配置された上弦材と、平坦な上面を有し、前記上弦材の両端部に接合される下弦材と、軸方向の中間位置にて前記上弦材と前記下弦材とを連結する少なくとも１つの束材とを有する張弦梁であって、
前記上弦材の端部において、前記下フランジが軸方向について前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿う斜めの仮想線よりも下方へ突出してガセットをなす突出部を有し、
前記下弦材の端部は、前記上弦材のウェブを挟むように幅方向に２分されるとともに、少なくとも前記上弦材のウェブを挟む部分の上側および下側にて前記ウェブに溶接されたことを特徴とする張弦梁。
【請求項４】
前記上弦材は、一定断面の上弦中央部材と、当該上弦中央部材の両端に接合される一対の上弦端部材とを有することを特徴とする、請求項３に記載の張弦梁。
【請求項５】
前記上弦中央部材と前記下弦材とは、継手板およびボルト・ナットによるウェブ同士の連結により接合されたことを特徴とする、請求項２または請求項４に記載の張弦梁。
【請求項１】
鉛直に延在するウェブの上下に上フランジおよび下フランジが配置された上弦材と、平坦な上面を有し、前記上弦材の両端部に接合される下弦材と、軸方向の中間位置にて前記上弦材と前記下弦材とを連結する少なくとも１つの束材とを有する張弦梁であって、
前記上弦材の端部において、前記下フランジが軸方向について前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿って斜めに切断され、
前記下弦材の端部は、少なくとも前記上弦材のウェブにおける前記斜めに切断された部位の下縁に溶接され、
前記上弦材のウェブと前記下弦材とに溶接される補剛材を更に有し、当該補剛材が、前記下弦材との接合端を中心として前記下弦材の引張方向に対して９０度よりも大きな角度をなす方向に延在することを特徴とする張弦梁。
【請求項２】
鉛直に延在するウェブの上下に上フランジおよび下フランジが配置された上弦材と、平坦な上面を有し、前記上弦材の両端部に接合される下弦材と、軸方向の中間位置にて前記上弦材と前記下弦材とを連結する少なくとも１つの束材とを有する張弦梁であって、
前記上弦材の端部において、前記下フランジが軸方向について前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿って斜めに切断され、
前記下弦材の端部は、少なくとも前記上弦材のウェブにおける前記斜めに切断された部位の下縁に溶接され、
前記上弦材は、第１の強度を有する素材からなる上弦中央部材と、前記第１の強度よりも大きな第２の強度を有する素材からなり、前記上弦中央部材に接合されるとともに前記下弦材が溶接される一対の上弦端部材とを有し、
前記下弦材は、前記第１の強度よりも大きな第３の強度を有する素材からなることを特徴とする張弦梁。
【請求項３】
鉛直に延在するウェブの上下に上フランジおよび下フランジが配置された上弦材と、平坦な上面を有し、前記上弦材の両端部に接合される下弦材と、軸方向の中間位置にて前記上弦材と前記下弦材とを連結する少なくとも１つの束材とを有する張弦梁であって、
前記上弦材の端部において、前記下フランジが軸方向について前記上フランジおよび前記ウェブよりも短く形成されるとともに、前記ウェブが軸直角方向からの側面視において前記下弦材の材軸方向に沿う斜めの仮想線よりも下方へ突出してガセットをなす突出部を有し、
前記下弦材の端部は、前記上弦材のウェブを挟むように幅方向に２分されるとともに、少なくとも前記上弦材のウェブを挟む部分の上側および下側にて前記ウェブに溶接されたことを特徴とする張弦梁。
【請求項４】
前記上弦材は、一定断面の上弦中央部材と、当該上弦中央部材の両端に接合される一対の上弦端部材とを有することを特徴とする、請求項３に記載の張弦梁。
【請求項５】
前記上弦中央部材と前記下弦材とは、継手板およびボルト・ナットによるウェブ同士の連結により接合されたことを特徴とする、請求項２または請求項４に記載の張弦梁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−８３０８７（Ｐ２０１３−８３０８７Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３６２６（Ｐ２０１１−２２３６２６）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００１７４９４３）三井住友建設株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００１７４９４３）三井住友建設株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
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