ども、T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。
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
