鉄骨造で注意したい、外壁による鉄骨梁のねじれについて

構造設計

ども、tyazukeです。

RCに比べて、鉄骨造はねじれの耐性がほとんどありません。いかに、ねじれないよう部材配置するかが鍵です。

こちらの本が参考になります⇒ 鋼構造設計規準―許容応力度設計法

 

それは分かっていながらも、思いがけずねじれを受ける梁になることも。代表例が、外壁を支える大梁が吹抜けになる場合。

今回は、外壁による鉄骨梁のねじれについて考えます。

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外壁が重く、床が無い場合曲げをどうやって伝達するか

外壁にALCや押出しセメント版、石パネルを用いることがあります。ALCの場合、普通大梁に直接留めて支持させます。

普段考えることは無いのですが、ALC版による重量は梁芯と一致していないため、ALC芯と梁芯との偏心距離分、曲げモーメントが発生します。

 

この曲げは、大梁に対してねじりモーメントとなって、柱に伝達されます。

鉄骨造でも床はRCを用いることが多く、仮に上記のねじりモーメントが発生しても、梁と梁上スタッド、RC床が一体化されていれば問題になりません。

 

しかし意匠的な理由で吹き抜けとなる場合(例えばEVシャフト)、鉄骨大梁でねじりモーメントを伝達させる必要があります。

梁断面を大きくする(中幅、広幅など)

では、梁がねじれない(ねじりモーメントに対する抵抗力を高めるために)方法は何が考えられるでしょうか。

1つは梁断面を大きくすることです。梁せいを大きくすることは得策とは言えません。それよりも梁幅を広げるべき。細幅より中幅、あるいは広幅にします。

H型鋼の梁を閉鎖型とする。

大梁はH型鋼が一般的ですが、ねじり耐力を高める意味では閉鎖型断面の方が効果的です。

それだけを考えると角型鋼管が良いですが、納まりが悪いので、H型鋼の側面にプレートを充てて閉鎖型断面にします。

リブプレートを入れる

細かくリブプレートを入れることも考えられます。狙っていることは、上2つと同じでねじり耐力を高めるためです。

スパンが長くねじれを受ける梁は、ねじれを拘束する梁を設けること

 

一番怖いのは、スパンの長い梁がねじれを受ける場合です。スパンが長くなるほど、ねじれに対する抵抗力は小さくなります。

スパンが長く、ねじれを受ける梁には、出来ればねじれを拘束する梁を設ける必要があります。

まとめ

今回は、外壁によりねじれを受ける大梁について特集しました。鉄骨梁がねじれるなんて恐怖ですよね。

しかも思いがけず忘れやすい箇所ですから、注意したいものです。

鋼構造背系基準は、構造屋にとってバイブル。必ず使いますよ⇒ 構造設計規準―許容応力度設計法

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