箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造的制作方法

专利名称：箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造。例如，涉及适合 于钢结构房屋、住宅、工厂厂房等使用的、作为由薄板轻量形钢构成的纵 框架构件和横框架构件等杆状部件的、箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加 劲构造。
背景技术：
已往的钢结构住宅中的构架构造，通常是图23所示的形式。该图中， 组装在条形基础上的柱、梁、托梁或其它的竖框架构件和横框架构件，主 要都是采用把厚度0.8 1.6mm的一块薄钢板，为了增加其强度，用轧 制成形的方法，弯折加工成槽形而形成的构件(筒称为槽钢)。
图23中，从用基础螺栓固定在条形基础(图未示)上的下街材(下枠 ，y于一)l上，立设构成房屋第一层的若千个柱2、角柱3、立柱4，在 该构成房屋第一层的柱2、角柱3、立柱4的上端，设有顶板、上桁材5 等。另外，为了形成一层用的窗开口部6，还设有窗楣7、窗楣支承件8。 在上軒材5上，通过顶板IO、防滚动件(二6"止&) 11、制动钩环、加 固板12、臂杆9，安装着屋顶椅架13。从屋顶衔架13的下弦杆(即顶棚 托梁)14上，立设山墙立柱15,在屋顶桁架13的上弦杆上，设有加强椽 13a、装饰椽(汁b3t3含)16、顶部防滚动件17等。
已往，以钢结构房屋为首的薄板轻量形钢构建筑物中，已经实用化了以 如图24(A)、图24(B)所示的带突缘的槽钢18为主的断面构造。另夕卜， 上述那样的带突缘的槽钢18，作为竖框架构件使用时，多采用图24(B) 所示那样的、H形断面构造的组合H形钢19。图24(B)中，将2个带突缘的槽钢18的腹板21背靠背地相接，将钻 孔螺栓22穿过两腹板21，将两槽钢18结合起来。这样，作为图23中的 包含柱2、或角柱3、或竖框架构件等的竖部件、或者包含梁、或街架部件 等倾斜部件、或横框架构件的横部件，可提高槽钢的纵弯曲强度。
图23所示那样的钢结构房屋等的一层或二层以上的薄板轻量形钢构建 筑物23中使用的竖框架构件(及竖构件)、或横框架部件(及横构件)， 日渐地被开发，随着这些构件的开发，图24 (B)所示断面构造的缺点显 现出来，即，要用多个钻孔螺栓22把带突缘的槽钢18相互组装起来，比 较麻烦；而且，被组装成的组合H形钢部件19的外侧槽或钻孔螺栓22等 露出，导致部件的外观不好看。因此，对图25 (A)所示那样的方形闭合 断面部件24的需求增多，逐渐实用化。
图25 (A)所示的闭合断面部件24，是用轧制成形法，将带状薄钢板 弯曲成为由4个边25和直角角部26构成的、闭合环状断面的箱形断面形 状，用敛缝部27，将被弯折的带状薄钢板的两端敛缝接合(接缝)，构成 了包含柱部件(方形钢)2的竖框架构件、或包含屋顶街架13等的倾斜梁 的横框架构件等的、杆状的箱形断面型薄板部件28。
但是，图25 (A)的箱形断面形态的部件(方形钢)28中，各角部26 的圆弧状部，其曲率半径小，仅为薄板厚度t的2倍以下，所以，角部对 各边的外形宽度尺寸b的影响小。如图24 (B)所示，用2个带突缘的槽 钢18，制作成具有与上述同样外形宽度尺寸b的组合H形钢部件19时， 如图24 ( B )所示，将2个带突缘的槽钢18组合而构成的组合H形钢部 件19中，每个带突缘的槽钢18的法兰部29的宽度b/2全宽，是有效的宽 度，而图25 (A)的箱形断面形态，其尺寸b是带突缘的槽钢18的法兰部 29宽度的2倍，在该图25 (A)的形态中，由于具有上下各边25的箱形 断面形态中的各边25的朝面外的板弯曲刚性低，所以，考虑到局部纵弯曲， 在设计时，往往不能把整个宽度尺寸作为有效尺寸进行设计。
如前所述，将一块薄板部件弯折形成的箱形断面型薄板部件28中，计 算箱形断面部件的弯曲刚性时，由于有效尺寸宽度比其外形宽度尺寸b小，所以，板厚t与外形宽度尺寸b的比(宽厚比)，作为一大要素增加。(图
24 (B)的组合H形钢部件19的腹板部21、和与其对应的图25 (A)中 的箱形断面型薄板部件28的左右的上下方向部分，是约相同的有效尺寸宽 度。)
因此，在组合H形钢部件19中，各法兰部29的宽度b/2的合计宽度尺 寸是b,而边尺寸大的箱形断面型薄板部件28中，由于比上述尺寸b小， 所以，宽厚比(t/b)这一大要素增加，因此，有效断面积(Ae)对箱形断 面型薄板部件28的全断面积(A)的比率(断面有效率p-Ae/A)减小， 产生了部件的每单位重量的强度降低这一新问题。另外， 一般的钢材中， 由于可将板厚尺寸适当地设定得大一些，所以不会引起上述问题，该问题 是厚度t为0.8mm~ 1.6mm的薄板部件构成的箱形断面型薄板部件28特 有的问题。
为了解决上述有效断面积(Ae)减小的问题，提出了图25 (B)所示那 样的、在构成各边25的板要素30的中间部，设置了加劲肋31 (例如见日 本特开2001-152607号公报、日本特开2001-329656号公净艮)，或者如图 25(C)所示那样、对板30实施波紋加工，提高有效断面率p的方法。另 外，上述图25(B)、图25(C)的构造中，虽然具有(1)在穿设钻孔螺 栓时，加劲肋、波形板碍事的缺点，或具有(2)因成形加劲肋31、波紋 板20而使制造成本提高等的缺点，但是，做成上述构造，可以提高各边 25的板要素30的刚性，从而提高箱形断面型薄板部件28的整体刚性，可 作为抗纵弯曲的加劲构造。

发明内容
在使用上述那样的箱形断面型薄板部件28的薄板轻量形钢结构领域， 图25 (A)、图25 (B)、图25 (C)所示的方形断面形态的箱形断面型 薄板部件28中，角部26的圆弧状部32的半径尺寸R，被规定为薄板部件 的板厚t的2倍(R=2t)。其理由之一是，如果把箱形断面型薄板部件28 的角部26，弯曲成超过2倍板厚2t的圆弧状的半圆状弯曲部，则半圆状弯曲部(圆弧状部32)离部件中心的距离近，部件整体的断面惯性矩降低， 所以，作为抗纵弯曲加劲构造，不考虑采用角部。
如前所述，由于存在着部件整体的断面惯性矩降低这一基本设计思想， 所以，在薄板轻量形钢结构领域中，对箱形断面型薄板部件28中的角部 26，不考虑在箱形断面型薄板部件28的角部形成大圆弧状加劲部的方案， 对于角部的圆弧状加劲部的尺寸，也不作深入的技术探究。
本发明者，着眼于角部的圓弧状或直线状的加劲部加大时，部件整体的 受弯纵弯曲强度、即断面惯性矩减小这一倾向、以及着眼于使圆弧状或直 线状加劲部的宽度尺寸变化时的有效断面积Ae的变化特性，并且，从角 部的加劲部的尺寸、容许压缩应力度Fcr( N/mm2 )、有效断面积Ae( mm2 ) 之间的关系，着眼于最终的部件的强度，对于最终的部件容许压缩耐力 (Ae Fcr)、即(有效断面积Ae) x (容许压缩应力度Fcr)的值，利 用角部的加劲部的尺寸，画出峰值(山形)曲线图，发现把上述角部的加 劲部的尺寸设定在预定的范围内，可有效地提高箱形断面型薄板部件的受 弯纵弯曲刚性，完成了本发明。
本发明的目的是，提供能有效解决上述已往课题的、箱形断面型薄板部 件的抗纵弯曲加劲构造。
另夕卜，本发明的目的是，提供也能适用于已往的箱形断面型薄板部件的、 箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造。
这里，所说的箱型断面薄板部件，是厚0.8mm~1.6mm的薄板部件， 适用于钢结构房屋、住宅、工厂厂房的柱部件等，另外，也适用于以办公 桌的桌脚为首的、住宅以外的薄板构成的相同构造物。
为了有效地解决上述i果题，第l发明的箱断面型薄板部件的抗纵弯曲加 劲构造，其特征在于，板厚0.4mm 1.6mm的箱形断面型薄板部件，是将 薄钢板弯曲成箱形断面形状而形成的，形成有各边和将相邻边彼此连接的 角部的角部加劲部，并且，箱形断面型薄板部件的外形宽度尺寸b，满足 下式(l)地设定；上述各角部加劲部中的至少一个角部加劲部的、与和其 连接的边平行的方向的宽度尺寸D，超过薄板部件板厚的2倍，并且，是在角部连接着的2边的外形宽度尺寸b的1/3以下、或者是在角部连接着 的2边之中的、短的一边的外形宽度尺寸的1/3以下； b〉740t/ ( ^TF)……(1)
式中，F:设计标准强度(N/mm2 )
t:箱形断面型薄板部件的板厚尺寸(mm)。
第2发明，是在第l发明的箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造中， 其特征在于，外形宽度尺寸b,满足与薄板部件的板厚尺寸t (mm)的下 述关系式(1)，并且，与上述边平行的方向的角部加劲部的宽度尺寸D， 满足下述关系式(2)和(3)双方的条件，把上限值小的值作为上述宽度 尺寸D;
b>740t/ ( ^fF)……(1)
式中，F:设计标准强度(N/mm2)
2t<D<2.0 ([b/2]画[370t/ (^F) 1)……(2) 2t<D<b/( ( ^2) +2))……(3)。
第3发明，是在第l发明或第2发明的箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲 加劲构造中，其特征在于，箱形断面型薄板部件的角部加劲部，设为直线 状、或者是朝部件外侧的圆弧状或者是朝部件内侧的圆孤状的断面形状。
第4发明，是在第1~第3任一项发明的箱形断面型薄板部件的抗纵弯 曲加劲构造中，其特征在于，箱形断面型薄板部件，在箱形断面型薄板部 件的除了角部加劲部的4边中的3边上，*没有U字形断面或V字形断面的 中间加劲肋，其余的一边，用敛缝部接合着。
第5发明，是第4发明的箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造中， 其特征在于，上述敛缝部，具有板厚尺寸的2倍以上且6倍以下的重叠厚 度，并且具有板厚尺寸的5倍以上且15倍以下的重叠宽度。
第6发明，是在第1~第5任一项发明的箱形断面型薄板部件的抗纵弯 曲加劲构造中，其特征在于，箱形断面型薄板部件，设为闭合的或局部开 放的、整体是5 8边形的断面形状。
第7发明，是在第1~第6任一项发明的箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造中，其特征在于，箱形断面型薄板部件，是将若干个薄钢板部 件组合而成的。
另外，这些箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造中，上述至少一个 角部加劲部的、与和其连接的各边平行的方向上的宽度尺寸，可以是相同
的宽度尺寸。
另外，箱形断面型薄板部件，可以是闭合箱形断面部件，或者也可是边 的局部开放的箱形断面部件。
另夕卜，由箱形断面型薄板部件构成的柱部件的形成时，除了敛缝方法外， 也可以采用焊接、钻孔螺栓、铆接、粘接等方法。
另外，上述各箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造中，箱形断面型
薄才反部件中的、隔开间隔相邻的角部加劲部间的尺寸bo,也可以满足与角 部加劲部的上述宽度尺寸D、箱形断面型薄板部件的外形宽度尺寸b的下 述关系式(4)和式(5)地设定。
b=b0+2D……(4)
b0<740t/ ( ^TF)...…(5)
式中，F:设计标准强度(N/mm2)。


图l是本发明第l实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件的 抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图2是本发明第2实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件的 抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图3 (A)是本发明第3实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板 部件的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图3 (B)是表示本发明第3实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型 薄板部件的抗纵弯曲加劲构造的变形形态的端面图。
图4是表示图1所示形态中的板状部件的板厚为1.6mm时的、角部加 劲部的宽度尺寸D与除去了安全系数的容许压缩应力度Fcr之间关系的曲线图。
图5是表示图1所示形态中的板状部件的板厚为1.6mm时的、角部加 劲部的尺寸D与箱形断面型薄板部件的端面的有效断面积Ae之间关系的 曲线图。
图6是表示图1所示形态中的板状部件的板厚为1.6mm时的、角部加 劲部的宽度尺寸D与容许压缩耐力之间的关系、在第2发明中满足(2) 和(3)式且(2)式的最大值小时的曲线图。
图7是表示图1所示形态中的板状部件的板厚为1.2mm时的、角部加 劲部的宽度尺寸D与除去了安全系数的容许压缩应力度Fcr之间关系的曲 线图。
图8是表示图1所示形态中的板状部件的板厚为1.2mm时的、角部加 劲部的尺寸D与箱形断面型薄板部件的端面中的有孔断面积Ae之间关系 的曲线图。
图9是表示图1所示形态中的板状部件的板厚为1.2mm时的、角部加 劲部的宽度尺寸D与容许压缩耐力之间的关系、在第2发明中满足(2) 和(3)式、(3)式的最大值小时的曲线图。
图IO是表示图1所示形态中的板状部件的板厚为0.8mm时的、角部加 劲部的宽度尺寸D与容许压缩耐力之间关系、在第2发明中满足(2)和 (3)式、(3)式的最大值小时的曲线图。
图11是本发明第4实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件 的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图12是本发明第5实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件 的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图13 (A)是用于说明敛缝固定时的位置的、本发明第6实施形态的备 有角部加劲部的箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图13 (B)是将本发明第6实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型部 件的敛缝固定部放大表示的纵断正面图。
图14是本发明第7实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件
10的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图15是本发明第8实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件 的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图16是本发明第9实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件 的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图17 (A)是本发明第10实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄 板部件的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图17 (B)是本发明第11实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄 板部件的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图18是本发明第12实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件 的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图19是本发明第13实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件 的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图20是本发明第14实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件 的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图21是本发明第15实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件 的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图22是本发明第16实施形态的备有角部加劲部的箱形断面型薄板部件 的抗纵弯曲加劲构造的端面图。
图23是已往的钢结构房屋的构架的立体图。
图24 (A)是表示已往的柱部件的一例的端面图。
图24 (B)是表示已往的柱部件的另一例的端面图。
图25 (A)是表示已往的柱部件的一例的端面图。
图25 (B)是表示已往的柱部件的另一例的端面图。
图25 (C)是表示已往的柱部件的另一例的端面图。
图25 (D)是将敛缝部放大表示的纵断正面图。
具体实施方式
下面，参照图示的实施形态，详细说明本发明。
图l表示本发明箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造的第1实施形
态。该第l实施形态中，在箱形断面型薄板部件33上，采用本发明的抗纵 弯曲加劲构造。上述箱形断面型薄板部件33,适用于钢结构房屋、住宅、 工厂厂房等所使用的作为由薄板轻量形钢构成的竖框架构件和横框架构件 等的杆状部件。
上述的箱形断面型薄板部件，是用轧制成形的方法，把板厚为0.8~ 1.6mm的薄钢板，弯曲成箱形断面形状，将两端敛缝连接，形成为40mm~ 120mm的外形(4个边)。另外，在该箱形断面型薄板部件33的4边的 各角部26，设置角部加劲部34，形成了抗纵弯曲加劲构造。图中，是表示 在4边的各角部26形成抗纵弯曲加劲构造的例子，但也可以最少在一个角 部26， ^殳置角部加劲部34。
本发明各实施形态的箱形断面型薄板部件33的断面形态，是基于以下 2个观点设定的。
(a) 在构成箱形断面型薄板部件33的各边25的板要素30上，为了 不产生不能作为设计上有效断面积考虑的无效的部分，在方形断面形态的 四角，轧制成形时， 一体地弯折形成倾斜面板或弯曲面板，使得方形断面 形态的4角部，成为倒角的那样被切掉的形态，将略八边形断面形态作为 基本形态。作为应用形态，可以是在方形断面形态的4角之中至少一个角 部，i殳置了角部加劲部34而形成的5边形 7边形的变形形态、以及将方 形断面形态的一边25，在部件长度方向连续地局部开放而形成的、整体上 约5~8边的进一步的变形形态。
(b) 如前所述，将八边形断面作为基本形态，将箱形断面型薄板部件 33形成为设置了角部加劲部34的5边形~8边形的断面形态，这样，箱形 断面型薄板部件33的断面惯性矩、即整体的受弯纵弯曲强度有减少的倾 向，所以，着眼于最终的部件强度(即，有效断面积Ae和容许压缩应力 度Fcr的积，也就是部件容许压缩耐力Ae Fer)，以该最终的部件强 度最大的八边形等的断面形态为中心，即，决定图1中的角部加劲部34的与边25平行的方向上的宽度尺寸D。
箱形断面型薄板部件33中的板要素30的有效断面积(Ae),根据薄板 轻量形钢结构通告(日本国土交通省H13第1641号)发布的、规定有效 宽度Be的下述公式决定，但也可以用海外标准揭示的公式计算。
有效宽度Be是，Be=740t/((F)。式中，t是箱形断面型薄板部件33 的板厚(mm) ， F是材料屈服点或设计标准强度。
下面，参照图1,探讨本发明中作为对象的箱形断面型薄板部件33的 外形宽度尺寸b、和角部加劲部34、和板厚t的关系。本发明中作为对象 的箱形断面型薄板部件33的外形宽度尺寸b，其条件是满足下述(l)式。
<formula>formula see original document page 13</formula> ……(1)
式中，F:设计标准强度(N/mm2 )
t:箱形断面型薄板部件的板厚尺寸(mm) 因此，除了两侧的角部加劲部34的宽度尺寸D以外的、边25的长度 尺寸b。，要满足下述条件。
<formula>formula see original document page 13</formula> ……(6)
因此，
<formula>formula see original document page 13</formula> ...... (7)
<formula>formula see original document page 13</formula> ……(8) 用上述(8)式，决定与边25平行的方向的角部加劲部34的宽度尺寸 D的下限值。
另夕卜，如果宽度尺寸D不超过薄板部件的板厚t(mm)的2倍，则箱形断 面型薄板部件33的刚性，不有效地比已往提高，所以，角部加劲部34的 宽度尺寸D设定在下述范围内。
<formula>formula see original document page 13</formula> …...(9 )
另外，在使箱形断面型薄板部件33的容许压缩耐力(Ae'Fcr)成为 最大的条件下的角部宽度尺寸D (DJ为D产b/2- (370t) / ( ^TF)，考虑
到这一点，如果是D (DJ的2.0倍范围，则可有效提高箱形断面型薄板 部件33的容许压缩耐力(Ae'Fcr)，所以，i殳定在<formula>formula see original document page 14</formula>
的范围。
另外，角部加劲部34的平板部的宽度Do，如果比角部加劲部间的尺寸 bo的宽度大，则平板部的宽度Do部分的板的朝外(面外)弯曲刚性，比角 部加劲部间的尺寸bn部分的板的朝外弯曲刚性小，从而部件强度降低，所 以，与箱形断面型薄板部件的外形宽度尺寸b的关系，必须满足(3)式。 D<b/ ( (2) +2)……(3)
上述(3 )式，角部26是直角，在D < b0/ ( (2 )中，代入b0=b-2D 的值可得到。
如前所述，角部加劲部34的宽度尺寸D,要满足上述式(2)和式(3) 地设定。即，角部宽度尺寸D的最大值，最好是上述(2)式和(3)式二 者的上P艮值中的较小一方的值以下。
下面，说明图1所示八边形断面的箱形断面型薄板部件33的性能。在 4角部具有角部加劲部34的断面形态的箱形断面型薄板部件33,:没想例如 作为住宅结构的竖框架(柱)使用时(部件长度L=2400mm， 口卯mmx 90mm， t=L6mm)的、图1所示箱形断面型薄板部件33中的四角的角部 加劲部34的宽度尺寸D(mm)、和除去了安全系数的(不考虑安全系数) 容许压缩应力度Fcr (N/mm2)、和有效断面积Ae ( mm )以及部件容许 压缩耐力Ae . Fcr (kN)各个之间的关系，在图4-图6中示出。另外， 容许压缩应力度Fcr、有效断面积Ae，是按照前述的通告计算的。另外， 图4~图6中，上述F是参照日本平成13年国土交通省第1639号通告、 以280N/mir^作为设计标准强度计算的，但是，也可以根据钢材的屈服点 适当地计算设定。
图4表示角部加劲部34的宽度尺寸D、与除去了安全系数(不考虑安 全系数)的容许压缩应力度Fcr (N/mm2)的关系。从图中可见，上述角 部加劲部34的宽度尺寸D加大时，容许压缩应力度Fcr降低。这是因为 角部加劲部34的宽度尺寸D的加大，使得箱形断面型薄板部件33的断面 惯性矩I (mm4)减小的缘故。如前所述，已往的看法中，这样计算出的上述Fcr容许压缩应力度减小，所以，不采用如本发明这样将角部加劲部 34的宽度尺寸D加大的断面形态。
图5表示角部加劲部34的宽度尺寸D与有效断面积Ae的关系。从图 中可见，角部加劲部34的宽度尺寸D加大时，有效断面积Ae—度增大， 到达最大值后，逐渐减小。在此，当D40mm时，有效断面积Ae最大。 本发明，关注有效断面积Ae的该增减倾向，得到既"^某求部件的容许耐力
(容许压缩耐力)的最大化且部件性能好的箱形断面型薄板部件33。 图6表示角部加劲部34的宽度尺寸D、与箱形断面型薄板部件33的容 许压缩耐力(Ae'Fcr)的关系。箱形断面型薄板部件33的容许压缩耐力
(Ae.Fcr)，受有效断面积Ae的影响，比受容许压缩应力度Fcr的影响 大。D=10mm时，容许压缩耐力(Ae . Fcr)达到最大值。与图25 (A) 所示的普通方形钢相比，箱形断面型薄板部件的强度能提高约16%程度。 另外，这时的容许压缩耐力(Ae ■ Fcr),与图24 ( B )所示的已往的组合 H形钢19相比，性能大致相同，所以，可以作为组合H形钢的替代部件 使用。
用与上述同样的方法，评价板厚t=1.2mm的、相同形状的箱形断面型 薄板部件33，该评价结果如图7~图9所示。这时，角部加劲部34的宽度 尺寸D=20mm时，可以使箱形断面型薄板部件33的容许压缩耐力 (Ae-Fcr)最大化。这时，与图25(A)所示的、相同板厚t^.2mm的 方形钢相比，箱形断面型薄板部件33的部件强度能提高约40°/。程度。另 外，这时的容许压缩耐力(Ae'Fcr)，也与图24 ( B )所示的已往的组合 H形钢19相比，性能大致相同，所以，可以作为组合H形钢19的替代部 件使用。
用与上述同样的方法，评价板厚t=0.8mm的、相同形状的箱形断面型 薄板部件33，该评价结果如图10所示。这时，角部加劲部34的宽度尺寸 D=25mm时，可以4吏箱形断面型薄板部件33的容许压缩耐力(Ae . Fcr ) 最大化。这时，与图25 (A)所示的、相同板厚ti.8mm的方形钢相比， 箱形断面型薄板部件33的部件强度能提高约90%程度。另外，这时的容许压缩耐力Ae Fcr，也与图24 ( B )所示的已往的组合H形钢19相比， 性能大致相同，所以，可以作为组合H形钢19的替代部件使用。
无论哪种情形，角部加劲部34的宽度尺寸D加大时，各自的断面积A 就减小，由此可知，通过设计角部加劲部34的宽度尺寸D,每单位重量的 性能也大大提高。另外，图4~图9中，宽度尺寸D为0时，就成为图25
(A)所示的形态。本发明中，从图6和图9也可得知，使角部加劲部34 的宽度尺寸D,大于上述宽度尺寸D为0时(左侧纵轴的位置)、即图25
(A)所示的形态，并将该角部加劲部34的宽度尺寸D限制在预定的范围 内，可以更加提高容许压缩耐力。
另夕卜，箱形断面型薄板部件33的外形宽度尺寸b例如为85mm ~ 90mm 时，上述角部加劲部34尺寸D可以是3mm~30mm，实用的角部加劲部 34的宽度尺寸D，例如可以是3mm ~ 10mm。
上述角部加劲部34的断面形状是平坦的板状时，该角部加劲部34的尺 寸D，如果超过了外形宽度尺寸b的b/3，则除去角部加劲部34的中间部 的边25的宽度尺寸减小，中间部的边25部分的刚性，相对地比角部加劲 部34的刚性减小，所以，上述角部加劲部34的尺寸D，最好在外形宽度 尺寸b的b/3以下。但是，通过设计薄板部件的板厚和角部加劲部34的断 面形状(圆弧状断面或波浪形断面形状)，角部加劲部34的刚性可以更高， 也可以使上述角部加劲部34的尺寸D稍超过外形宽度尺寸b的b/3，但是， 本发明中，是作为可期待比图25 (A)所示形态更高的容许压缩耐力的范 围的上限设定的。
本发明中，虽然是钢制的箱形断面型薄板部件33，但由于有角部加劲 部34，所以，与木制部件中的倒角同样地消除了角部，即使人碰撞到箱形 断面型薄板部件33，也不会受伤。另外，提高了箱形断面型薄板部件33 的外观性，使钢制部件具有高级感，所以，箱形断面型薄板部件33也可以 暴露在室内空间内使用。另外，如果需要，可以贴附装饰用表面材。 (箱形断面型薄板部件的变形例)
上述实施形态中，是在矩形断面形状的4角部设置了与各边25交叉的、直线状的角部加劲部34,但是，实施本发明时，可以至少在闭合断面形状 的箱形断面型薄板部件33、或者局部开放的开放断面形状的箱形断面型薄 板部件33上，使用角部加劲部34，来提高刚性。用下面的实施形态具体 说明。另外，角部加劲部34及其宽度尺寸D等，与前述实施形态相同， 所以，注以相同的标记，其说明从略。
图2所示形态中，角部加劲部34具有圆弧状部35，该圆弧状部35的 中心，位于箱形断面型薄板部件33的各边25的延长线交叉点附近，圆弧 状部35朝着部件中心接近，并与上述各边25交叉地相连。因此，角部加 劲部34不仅可以是直线状，也可以是圓弧状的角部加劲部34。若设为该 朝内弯的圓弧状角部加劲部34，则外形形状是特殊的形状，所以可提高钢 制部件的包含有设计性的外观性，从而即便是钢制部件也能够作为配置在 室内的部件使用。另外，如果需要可以贴附装饰用表面材。
图3 (A)所示形态中，在角部26形成了角部加劲部34，该角部加劲 部34具有与各边25相连的圆孤状部35，圆弧状部35的半径尺寸r不小 于2t，与连接于角部26的各边25平滑地连接。上述圆弧状部35的半径尺 寸r，也可以超过2t，例如^故成与前述实施形态同样的尺寸D。
图3(B)所示形态中，在角部26形成了角部加劲部34，该角部加劲部 34具有与各边25相连的圆弧状部35，圆弧状部35的半径尺寸R比图3 (A)所示形态大，在角部加劲部34的宽度尺寸D的范围内，与连接于角 部26的各边25交叉地相连。上述圆弧状部35的半径尺寸R超过2t、例 如比上述宽度尺寸D大即可。将上述半径尺寸R加大，就成为近似图1所 示的形态。
除了图1~图3所示的形态外，具有本发明的角部加劲部34的箱形断 面型薄板部件33的形态，还可以有各种形态。参照图11~图22说明这些 形态。另外，对同样的构成要素，注以相同标记，其说明从略。
图11中，表示将右侧一边25的中间部开放的、开放断面形状的箱形断 面型薄板部件33。其它的构造与前述实施形态相同。可以像这样，使箱形 断面型薄板部件33的一边25的中间部形成开》文部36。该形态中，由于不必设置敛缝部，所以制作容易。另外，可适用于把箱形断面型薄板部件33 作为柱材使用、将其它梁部件等从上述开放部36插入而接合的情况。
图12中，箱形断面型薄板部件33的横方向外形宽度尺寸是b/2，纵方 向外形宽度尺寸是b。该长方形的形态中，由于横方向外形宽度尺寸小， 是b/2，所以，角部加劲部34的宽度尺寸D虽然可以接近该部分的短边25 的尺寸bo，但是，角部加劲部34的宽度尺寸D最好是D《(b/2)/3=b/6。
另外，如图13 (A)所示，箱形断面型薄板部件33是上述闭合断面形 态时，为了将断面闭合，要设置敛缝部27,该敛缝部27的设置位置，可 以设在外形宽度尺寸b的适当的中间部位置。作为敛缝固定构造，可以采 用已往公知的构造。例如，如图13(B)所示，将一方端部朝内呈倒U字 形地弯折，将另一方端部朝外呈对称的倒U字形地弯折，将U字形前端部 彼此巻入(咬合)地重合，敛缝固定。
另外，敛缝部的位置，可以根据施工上的原因等适当变更。即，并不限 定在外形宽度尺寸b的中间部。另外，也可以在若干个位置敛缝接合。
实施本发明时，也可以如图14所示那样，在边25的中间部， 一体地连 设沿部件长度方向延伸的、U字形断面的中间加劲肋31。这样，不但备有 本发明的角部加劲部34，同时在各边25的中央部还备有加劲肋31,所以， 可更加提高箱形断面型薄板部件33的抗纵弯曲刚性。
另外，这时，也可以如图18所示那样，既有U字形断面的中间加劲肋 31又有敛缝27。
即，如图18所示，箱形断面型薄板部件中，在除了角部加劲部的4边 中的3边上，设有U字形或V字形断面的中间加劲肋31,在其余的一边 上，形成了敛缝部27，敛缝接合。
这样，箱形断面型薄板部件中，在除了角部加劲部的4边中的3边上， 设置中间加劲肋，将其余的一边敛缝接合。因此，不需要焊接接合时所需 的对焊接部的电镀修补作业，可提高生产性。
另外，敛缝部27的形状没有特别限定，例如可以采用图13 (B)所示 的形状。这时，敛缝部27的重叠厚度Ct (mm)，最好是板要素(薄板)30的 板厚尺寸t ( mm )的2倍以上，并且，重叠宽度Cw最好是板要素(薄板) 30的板厚尺寸t (mm)的5倍以上。通过设置成这样的形状，该敛缝部 27，可以发挥与设在上述3边上的中间加劲肋31约相同的加劲性能，对于 提高整体的加劲性能是极有利的。
另一方面，如果敛缝部27的重叠厚度Ct (mm)，超过板要素(薄板) 30的板厚尺寸t的6倍、并且重叠宽度Cw超过板要素30的板厚尺寸t的 15倍，则钢材(薄板)单位重量的加劲性能降低。因此，敛缝部的重叠厚 度Ct ( mm )，最好是板要素(薄板)的板厚尺寸t ( mm )的2倍以上且 6倍以下(2t~6t)、并且重叠宽度Cw (mm)最好是板要素(薄板)的 板厚尺寸t (mm)的5倍以上且15倍以下(5t~15t)。
这样，把敛缝部的重叠厚度和重叠部的宽度，设定在上述范围内，可以 使敛缝部本身发挥与中间加劲肋31约同等的加劲性能，形成为结构性能、 生产性、及经济性好的箱形断面型薄板构造部件。
另外，该敛缝部，如上所述，形成在箱形断面型薄板构造部件的、除了 角部加劲部的4个边中未设置中间加劲肋的一边上。虽然该敛缝部可以在 该边上的任何位置，但是，最好形成在与其它3边中间部上形成的中间加 劲肋的位置对应的位置。
另外，本发明，基于传统的技术思想，决定由薄钢板形成的箱形断面型 薄板部件33的断面形状，不是用来限定为了形成箱形断面型薄板部件33 的断面形状而采用的接合方法、接合位置、或接合部位的数目。因此，图 19、图20或图21所示的形态，都包含在本发明范围内。图19中，是将薄 钢板的一部分(图中是薄板的两端部)重叠，用焊接、钻孔螺栓、铆接、 粘接等接合方式进行接合，形成接合部37。图20或图21中，箱形断面型 薄板部件33,是用若干个薄钢板部件制成的，该若干个薄钢板部件，是薄 钢板形成的、具有角部加劲部34的带角部加劲部的槽钢38等，另外，该 箱形断面型薄板部件33有若干个接合部37。这样，用若干个薄钢板部件 制作箱形断面型薄板部件33,与用一块薄钢板制造时相比，虽然部件数目增加，但制作容易。
图20所示形态中，把带角部加劲部的槽钢38的法兰(flange) 42的前 端重叠(将位于内侧的法兰42的前端部弯折使其朝内侧位移)，用上述接 合方式，形成接合部37，制成了箱形断面型薄板部件33。图21所示形态 中，把备有角部加劲部的、带突缘(lip)的槽钢39的突缘40重叠，用上 述接合方式形成接合部37,制成了箱形断面型薄板部件33。备有角部加劲 部的槽钢38或备有角部加劲部的带突缘的槽钢39中的、角部加劲部34， 与制作上述具有角部加劲部34的箱形断面型薄板部件33时同样。
另外，也可以把由薄钢板形成的部件的两端部对接焊或角焊，形成箱形 断面型薄板部件33 (图未示)。
另外，也可以如图22所示那样，把聚氨酯泡沫等的发泡树脂或其它树 脂，作为填充料41,充填到箱形断面型薄板部件33的内部，提高箱形断 面型薄板部件33的刚性或绝热性。
另外，实施本发明时，根据对箱形断面型薄板部件33性能要求和使用 场所，也可以如图15所示那样，在箱形断面型薄板部件33的3个角部上， 设置本发明的角部加劲部34。这时，弯折部位减少，可相应地降低轧制成 形设备的成本。另外，设有角部加劲部34的一侧，可以配置在室内侧，或 者配置在露出侧。基于该观点，图16所示的形态中，在箱形断面型薄板部 件33的对角方向的2个部位，i殳置了角部加劲部34。图17(A)中，在 箱形断面型薄板部件33的一个角部26，设置了本发明的角部加劲部34。 图17(B)中，将角部加劲部34的宽度尺寸D加大，形成了8边形的箱 形断面型薄板部件33。
如前所述，角部加劲部34的断面形态，例如有图2和图3所示的形态。 图2所示的角部加劲部34，是朝部件中心部接近的圆弧状断面，圆弧的中 心在部件的外侧，与各边25弯折地相连。反之，图3所示的圆弧状角部加 劲部34，是朝部件中心部的相反方向(凸)的圆孤状断面，圆孤的中心在 部件内側，与各边25弯折地或平滑地相连。另外，也可以将这些形态组合 起来(图未示)，也可以将角部加劲部34做成波浪状(图未示)。上述实施形态中，是以正方形或长方形构成的方形状的箱形作为基础，
将其4个角部作为角部加劲部，但是，也适用于各种方形状的箱形断面部件。
上述实施形态中，角部加劲部34的尺寸是，与角部26连接着的各边 25方向的角部加劲部34的宽度尺寸D都相同，但是，实施本发明时，与 角部26连接着的各边25方向的角部加劲部34的宽度尺寸D也可以不相 同(图未示)。因此，可以做成图示以外的多种实施形态。
如前所述，即使把箱形断面型薄板部件中的角部加劲部的宽度尺寸D， 设定得比已往大，只要将上述角部加劲部的宽度尺寸D设定在预定范围内， 就可以提高有效断面积，提高箱形断面型薄板部件的受弯纵弯曲刚性。
另外，通过把角部加劲部的宽度尺寸D设定在预定值的范围内，可以 管理箱形断面型薄板部件的受弯纵弯曲刚性。 工业实用性
根据本发明，即使把箱形断面型薄板部件中的角部加劲部的宽度尺寸 D，设定得比已往大，只要将上述角部加劲部的宽度尺寸D设定在预定范 围内，就可以提高有效断面积，提高箱形断面型薄板部件的部件强度。
另外，通过把角部加劲部的宽度尺寸D设定为预定值，可以管理箱形 断面型薄板部件的部件强度。另外，本发明虽然可适用于板厚0.4mm~ 1.6mm的范围，但板厚最好为0.8mm ~ 1.6mm。
权利要求
1. 一种箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造，其特征在于，所述的板厚0.4mm～1.6mm的箱形断面型薄板部件，是将薄钢板弯曲成箱形断面形状而形成的，形成了各边和将相邻边彼此连接的角部的角部加劲部，并且，箱形断面型薄板部件的外形宽度尺寸b被设定为满足下式(1)；上述各角部加劲部中的至少一个角部加劲部的、平行于和其连接的边的方向上的宽度尺寸D，超过薄板部件板厚的2倍，并且，是在角部连接着的2边的外形宽度尺寸b的1/3以下、或者是在角部连接着的2边之中的、短的一边的外形宽度尺寸的1/3以下；式中，F设计标准强度(N/mm2)(日本建筑标准法定的值或钢材的屈伏点)t箱形断面型薄板部件的板厚尺寸(mm)。
2. 如权利要求1所述的箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造，其 特征在于，外形宽度尺寸b，满足与薄板部件的板厚尺寸t (mm)的下述 关系式(l)，并且，与上述边平行的方向上的角部加劲部的宽度尺寸D， 满足下述关系式(2)和(3)双方的条件，把上限值小的值设定为上述宽 度尺寸D;<formula>formula see original document page 2</formula> ……(1)式中，F:设计标准强度(N/mm2);<formula>formula see original document page 2</formula> ……(3)。
3. 如权利要求1或2所述的箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造， 其特征在于，箱形断面型薄板部件中的角部加劲部的断面形状，是直线状、 或者是朝部件外侧的圆弧状、或者是朝部件内侧的圆弧状。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲 加劲构造，其特征在于，箱形断面型薄板部件，在箱形断面型薄板部件的除了角部加劲部的4边中的3边上，具有断面为U字形或V字形的中间加 劲肋，其余的一边通过敛缝部接合。
5. 如权利要求4所述的箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造，其特 征在于，上述敛缝部，具有板厚尺寸的2倍以上且6倍以下的重叠厚度， 并且具有板厚尺寸的5倍以上且15倍以下的重叠宽度。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲 加劲构造，其特征在于，箱形断面型薄板部件的剖面形状，是闭合的或局 部开放的、整体上是5~8边形。
7.如权利要求l至6中任一项所述的箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲 加劲构造，其特征在于，箱形断面型薄板部件，是将若千个薄钢板部件组 合而成的。
全文摘要
本发明的目的是提供箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造。该箱形断面型薄板部件的抗纵弯曲加劲构造中，上述板厚0.4mm～1.6mm的箱形断面型薄板部件(33)，是将薄钢板弯折成箱形断面形状而形成的，形成有各边(25)和将相邻边相互连接的角部(26)的角部加劲部(34)，并且，箱形断面型薄板部件(33)的外形宽度尺寸(b)，满足下述(1)式地设定；上述各角部加劲部(34)中的至少一个角部加劲部(34)的、与和其连接的边平行的方向上的宽度尺寸(D)，超过薄板部件板厚(t)的2倍，并且，是在角部连接着的2边的宽度尺寸(b)的1/3以下、或者是2边之中的短的一边的宽度尺寸(b)的1/3以下；b＞740t/(√ F)……(1)；式中，F设计标准强度(280N/mm²) t箱形断面型薄板部件的板厚尺寸(mm)。
文档编号E04C3/32GK101426987SQ200780014508
公开日2009年5月6日 申请日期2007年4月24日 优先权日2006年4月26日
发明者半谷公司, 村桥喜满 申请人:新日本制铁株式会社