JP2000008482A - 膨出部を形成したコラムコアによる異径鉄骨柱の継手構造 - Google Patents

膨出部を形成したコラムコアによる異径鉄骨柱の継手構造

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JP2000008482A
JP2000008482A JP10181905A JP18190598A JP2000008482A JP 2000008482 A JP2000008482 A JP 2000008482A JP 10181905 A JP10181905 A JP 10181905A JP 18190598 A JP18190598 A JP 18190598A JP 2000008482 A JP2000008482 A JP 2000008482A
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Masao Sonoda
正雄 園田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄骨造建築物における上下の異径鉄骨柱
を接合する継手構造の技術分野に属し、更にはダイアフ
ラムに相当する膨出部を形成したコラムコアを使用して
行う異径鉄骨柱の継手構造に提供する。 【解決手段】 外径寸法が異なる上下の異径鉄骨柱の接
合部に、ダイアフラムに相当する膨出部を形成したコラ
ムコアを使用すること、前記コラムコアは、その上端部
の膨出部が、同所に接合される小径の上側鉄骨柱に必要
な寸法だけ内側に膨出されており、下端部にも下側鉄骨
柱を接合する膨出部が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、鉄骨造建築物に
おける上下の異径鉄骨柱を接合する継手構造の技術分野
に属し、更にはダイアフラムに相当する膨出部を形成し
たコラムコアを使用して行う異径鉄骨柱の継手構造に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、鉄骨造建築物においては、鉄骨重
量を軽減する経済設計の手法として、上下の柱の外径寸
法を大小に変えることは往々行われている。こうした上
下の異径鉄骨柱を接合する継手構造に関する従来技術と
しては、例えば、 実開昭60−117907号公報に記載されたよう
に、上端側を小径端とし、下端側を大径端とした断面ラ
ッパ形状で、鋳造された中空構造の接合金物を用いる継
手構造。 特開昭61−225438号公報に記載されたよう
に、上下の異径鉄骨柱を接合できるだけの大きな肉厚を
有する中空構造の仕口材を使用する継手構造。 実開昭62−71201号公報に記載されたように、
短鋼管の上端に上側の小径鉄骨柱の接合を可能にする蓋
板を溶接し、同短鋼管の下端には下側の大径鉄骨柱の接
合が可能な大径の蓋板を溶接した仕口材を使用する継手
構造。 特開昭63−11740号公報に記載されたように、
連結管の上下の端部に、別途鋳造等されたダイヤフラム
を溶接し、更に上側の小径鉄骨柱を接合するために、下
端から上端に向かって外径寸法が縮小する中空構造の仕
口を溶接して成る継手材を使用する継手構造。 などが種々公知である。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】図6に代表例を示し
たように、上下の異径鉄骨柱aとbを接合する場合、パ
ネルゾーン部のコラムコアcは、上下の異径鉄骨柱a、
bそれぞれの外径寸法に合わせるため、高さ方向に外径
が漸変するテーパー状乃至台形状に製作するのが一般的
である。このコラムコアcの水平断面が角形である場合
は、4枚の平鋼板eを組み合わせて溶接し、更に、上下
の端部にダイアフラムdを溶接して製作される。しか
し、図6に例示したコラムコアcのようなパネルゾーン
部を製作することの技術的困難さは、上記の〜にそ
れぞれ各種各様の継手構造が開示されていることからも
容易に推考されるであろう。
【0004】一般論として、図6のコラムコアcを鋼板
の溶接組み立ての方法により製作する場合について述べ
ると、4枚の鋼板を台形状に組み立てるべく成形加工
し、これらを溶接して組み立てるのであるが、鋼板の切
断(4枚分)、及びそれぞれの板についての全周開先加
工と裏当て金の取付け、及び溶接の工程を経ることにな
る。従って、鋼板の板取りと成形加工が複雑で多くの工
数がかかるし、溶接管理が難しい。
【0005】また、鋼板の加工が難しいが故に、通例は
専門業者の既製品を使用することも多い。しかし、既製
品は、(a)プレスで曲げたC字形状のパネルを2枚組
み合わせるもの、(b)コラムそのものを台形状に絞っ
たもの、(c)1枚のパネルを順次プレスによって曲げ
て台形状に成形加工したもの、の3種類があるにすぎな
い。これら3種類の既製品もまた、パネルが傾斜してい
るため上下のダイアフラムdと取り合う溶接において特
殊な裏当て金が必要となるなど、多くの手間が掛かり、
しかも溶接の品質管理も難しい。
【0006】従って、本発明の目的は、既往の慣用的技
術によって製作が容易な、ダイアフラムに相当する膨出
部を形成したコラムコアを使用する上下の異径鉄骨柱の
継手構造を提供することである。本発明の次の目的は、
コラムコアの上下の端部の膨出部は小径の上側鉄骨柱及
び大径の下側鉄骨柱の接合に適するように内側、外側又
は内側と外側の双方に膨出させ、もって各鉄骨柱の鉛直
荷重の支持機能に適正な接合を達成できる、コラムコア
を使用した異径鉄骨柱の継手構造を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、請求項1に記載した発明に係る、膨出部を形成
したコラムコアによる異径鉄骨柱の継手構造は、外径寸
法が異なる上下の異径鉄骨柱の接合部に、ダイアフラム
に相当する膨出部を形成したコラムコアを使用するこ
と、前記コラムコアは、その上端部の膨出部が、同所に
接合される小径の上側鉄骨柱に必要な寸法だけ内側に膨
出されており、下端部にも下側鉄骨柱を接合する膨出部
が形成されていることを特徴とする。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1に記載し
た膨出部を形成したコラムコアによる異径鉄骨柱の継手
構造において、コラムコアのコラム本体部分の直径は大
径の下側鉄骨柱の外径寸法と略等しいものとされ、上端
部の膨出部の厚さ、及び内側への膨出寸法は、鉛直荷重
の支持角度θが45°以上の大きさとなるように形成さ
れていることを特徴とする。
【0009】請求項3記載の発明に係る膨出部を形成し
たコラムコアによる異径鉄骨柱の継手構造は、外径寸法
が異なる上下の異径鉄骨柱の接合部に、ダイアフラムに
相当する膨出部を形成したコラムコアを使用すること、
前記コラムコアは、その下端部の膨出部が、同所に接合
される大径の下側鉄骨柱に必要な寸法だけ外側に膨出さ
れており、上端部にも上側鉄骨柱を接合する膨出部が形
成されていることを特徴とする。
【0010】請求項4記載の発明は、請求項3に記載し
た膨出部を形成したコラムコアによる異径鉄骨柱の継手
構造において、コラムコアのコラム本体部分の直径は小
径の上側鉄骨柱の外径寸法と略等しいものとされ、下端
部の膨出部の厚さ、及び外側への膨出寸法は、鉛直荷重
の支持角度θが45°以上の大きさとなるように形成さ
れていることを特徴とする。
【0011】請求項5記載の発明に係る膨出部を形成し
たコラムコアによる異径鉄骨柱の継手構造は、外径寸法
が異なる上下の異径鉄骨柱の接合部に、ダイアフラムに
相当する膨出部を形成したコラムコアを使用すること、
前記コラムコアは、その上下の端部の膨出部が、各々に
接合される小径の上側鉄骨柱及び大径の下側鉄骨柱の接
合に必要な寸法だけ内側及び外側の両方に膨出されてい
ることを特徴とする。
【0012】請求項6記載に発明は、請求項5に記載し
た膨出部を形成したコラムコアによる異径鉄骨柱の継手
構造において、コラムコアのコラム本体部分の直径は、
小径の上側鉄骨柱の外径寸法と大径の下側鉄骨柱の外径
寸法との中間の大きさとされ、上下の端部の膨出部の厚
さ、及び内側、外側への膨出寸法は、鉛直荷重の支持角
度θが45°以上の大きさとなるように形成されている
ことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施形態及び実施例】次に、請求項1及び2記
載の発明を、図1と図2に示した実施形態と実施例によ
り説明する。図1は、外径寸法が大小に異なる上下の異
径鉄骨柱2と3の接合部(パネルゾーン部)に、ダイア
フラムに相当する膨出部11と12を形成したコラムコ
ア1を使用した継手構造の全体図を示している。
【0014】このコラムコア1の管状をなすコラム本体
部分10の直径D0 は、大径の下側鉄骨柱3の外径寸法
2 と略等しくされ、且つ同等な肉厚で形成されてい
る。一方、コラムコア1の上端に接合される小径の上側
鉄骨柱2の外径寸法D1 は、コラム本体部分10の直径
0 よりもかなり小さい。因みに、上下の異径鉄骨柱
2、3の外径寸法D1 とD2 は、現状では250mmと3
00mm位の差異を限度に実施されている図1の実施例の
場合は、前記コラムコア1の上端部と下端部に、ダイア
フラムに相当する膨出部11と12が形成されている。
上端部の膨出部11は、同所に接合される上側鉄骨柱2
に必要な寸法Aだけ内側に大きく膨出させた内側膨出部
11aと共に、鉄骨梁の接合に必要な外側膨出部11b
を一連にほぼ水平に形成した構成とされている。
【0015】上記上端部の膨出部11において、内側膨
出部11aが上側鉄骨柱2の接合に必要とする厚さtと
内側への膨出寸法Aは、図2に詳示したように、上側鉄
骨柱2からコラムコア1の本体部分10へ至る鉛直荷重
の流れ線(点線図示を参照)が形成する支持角度θが4
5°以上の大きさとなるように形成されている(請求項
2記載の発明)。荷重をスムーズに伝達させるためであ
る。
【0016】図1のように下側鉄骨柱3の外径寸法がD
2 、上側鉄骨柱2の外径寸法をD1とし、且つ上側鉄骨
柱2とコラムコア1、及び下側鉄骨柱3の左側の垂直壁
を鉛直方向に一致させる場合に、この時発生する上側鉄
骨柱2とコラムコア1の右側の垂直壁の偏位量をeとす
るとき、前記した内側膨出部11aの膨出寸法Aは、A
≧D2 −D1 =eであること、及び厚さtに関しては、
t≧Aであることを条件として、前記の支持角度θを、
θ=t/eを45°以上の大きさに設計、製作する。
【0017】更に、コラムコア1の下端部の膨出部12
は、下側鉄骨柱3を接合し、且つ鉄骨梁の接合にも供す
るために内側のみならず外側にも膨出する水平なリング
状に形成されている。但し、上端部及び下端部の膨出部
11、12は、図1に示したような内外への膨出を必ず
しも必要とはしない。図3に示したように、内側膨出部
11aのみによる構成であっても、同様な作用効果を期
待できる。
【0018】次に、請求項3、4記載の発明に係る膨出
部を形成したコラムコアによる異径鉄骨柱の継手構造の
実施形態及び実施例を、図4により説明する。本発明の
場合にも、外径寸法が異なる上下の異径鉄骨柱2、3の
接合部に、ダイアフラムに相当する膨出部11、12を
形成したコラムコア1を使用することに変わりはない。
【0019】但し、コラムコアの下端部の膨出部12
は、同所に接合される大径の下側鉄骨柱3の接合に必要
な寸法Bだけ外側に膨出されている。上端部にも上側鉄
骨柱2を接合する膨出部11が形成されている。本発明
の場合、前記コラムコア1のコラム本体部分10の直径
3 は、小径の上側鉄骨柱2の外径寸法D1 と略等しい
ものとされ(D1 =D3 <D2 )、下側鉄骨柱3が接合
される下端部の膨出部12の厚さt、及び外側への膨出
寸法Bは、コラムコアコア1から下側鉄骨柱3へ伝わる
鉛直荷重の支持角度θが45°以上の大きさとなるよう
に形成されている。
【0020】更に、請求項5、6記載の発明に係る膨出
部を形成したコラムコアによる異径鉄骨柱の継手構造
を、図5に示した実施形態、実施例により説明する。本
発明の場合にも、外径寸法が異なる上下の異径鉄骨柱
2、3の接合部に、ダイアフラムに相当する膨出部1
1、12を形成したコラムコアを使用する。そして、前
記コラムコア1の上下の端部の膨出部11、12は、各
々に接合される小径の上側鉄骨柱2及び大径の下側鉄骨
柱3の接合に必要な寸法A、及びBだけ内側及び外側の
両方に膨出されている。
【0021】更に言えば、コラムコア1のコラム本体部
分10の直径D4 は、小径の上側鉄骨柱の外径寸法D1
と大径の下側鉄骨柱の外径寸法D2 との中間の大きさ
(D1<D4 <D2 )とされ、上下の端部の膨出部1
1、12の厚さt、及び内側、外側への膨出寸法A,B
は、上側鉄骨柱2からコラムコアコア1へ、及びコラム
コアコア1から下側鉄骨柱3へ伝わる鉛直荷重の支持角
度θがそれぞれ45°以上の大きさとなるように形成さ
れている。
【0022】因みに、上記各発明の実施例、実施形態に
おけるコラムコア1の上端部の膨出部11、及び下端部
の膨出部12の成形方法は、既に述べたように既往の汎
用技術である鋳造法又は鍛造法等により、コラム本体部
分10と合一に上下の端部に膨出部11、12を成形す
る方法の実施が可能である。或いはコラムコアとして製
作すべく用意した鋼管の上下の端部の全周部分を所謂高
周波誘導加熱法により赤熱状態まで加熱し、同時に同鋼
管を軸方向へ圧縮する所謂アプセット法により、所謂
「据込み」の原理により一部分のみを膨らませるアプセ
ット成形法(例えば特開平2−75438号公報、及び
特開平4−179754号公報に記載の技術を参照)を
実施して膨出部11、12を形成することもできる。前
記アプセット成形法により上下端部の膨出部11、12
を成形する場合に、アプセット用金型を使用すると、内
側膨出部11a、12aのみの成形、外側膨出部11
b,12bのみの成形、或いは内側と外側双方の膨出部
の成形を精度よく確実に行える。
【0023】上下の異径鉄骨柱2,3は、上記構成のコ
ラムコア1を介在させて上下に配置し膨出部11、12
と溶接接合する。更には図示を省略した鉄骨梁も、前記
上下の膨出部11、12を利用して接合することにな
る。なお、図示した上下の異径鉄骨柱2、3及びコラム
コアの水平断面は、円形、角形、多角形の如何を問わず
実施される。
【0024】
【本発明が奏する効果】この発明に係る、膨出部を形成
したコラムコアによる異径鉄骨柱の継手構造によれば、
コラムコアに一体的に成形したダイアフラムに相当する
上下端部の膨出部を利用して、確実に効率よく溶接で
き、溶接の品質管理も高度にできる。しかもコラムコア
及び膨出部の成形は、既往の技術である鋳造法、鍛造
法、或いはアプセット法等の応用によって、少ない加工
工数で容易に安価に実施でき、コラムコア製品のコスト
ダウン、ひいてはコラムコアによる継手構造のコストダ
ウンと工期の短縮を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1、2記載の発明に係る継手構造の実施
例を示した断面図である。
【図2】図1のY部分の拡大断面図である。
【図3】図1のY部分に相当する異なる実施形態を示し
た拡大断面図である。
【図4】請求項3、4記載の発明に係る継手構造の実施
例を示した断面図である。
【図5】請求項5、6記載の発明に係る継手構造の実施
例を示した断面図である。
【図6】従来の継手構造の説明図である。
【符号の説明】
1 コラムコア 11 上端部の膨出部 12 下端部の膨出部 2 上側鉄骨柱 3 下側鉄骨柱 A 内側膨出寸法 t 上端部の膨出部の厚さ θ 支持角度

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外径寸法が異なる上下の異径鉄骨柱の接合
    部に、ダイアフラムに相当する膨出部を形成したコラム
    コアを使用すること、 前記コラムコアは、その上端部の膨出部が、同所に接合
    される小径の上側鉄骨柱に必要な寸法だけ内側に膨出さ
    れており、下端部にも下側鉄骨柱を接合する膨出部が形
    成されていることを特徴とする、膨出部を形成したコラ
    ムコアによる異径鉄骨柱の継手構造。
  2. 【請求項2】コラムコアのコラム本体部分の直径は大径
    の下側鉄骨柱の外径寸法と略等しいものとされ、上端部
    の膨出部の厚さ、及び内側への膨出寸法は、鉛直荷重の
    支持角度θが45°以上の大きさとなるように形成され
    ていることを特徴とする、請求項1に記載した膨出部を
    形成したコラムコアによる異径鉄骨柱の継手構造。
  3. 【請求項3】外径寸法が異なる上下の異径鉄骨柱の接合
    部に、ダイアフラムに相当する膨出部を形成したコラム
    コアを使用すること、 前記コラムコアは、その下端部の膨出部が、同所に接合
    される大径の下側鉄骨柱に必要な寸法だけ外側に膨出さ
    れており、上端部にも上側鉄骨柱を接合する膨出部が形
    成されていることを特徴とする、膨出部を形成したコラ
    ムコアによる異径鉄骨柱の継手構造。
  4. 【請求項4】コラムコアのコラム本体部分の直径は小径
    の上側鉄骨柱の外径寸法と略等しいものとされ、下端部
    の膨出部の厚さ、及び外側への膨出寸法は、鉛直荷重の
    支持角度θが45°以上の大きさとなるように形成され
    ていることを特徴とする、請求項3に記載した膨出部を
    形成したコラムコアによる異径鉄骨柱の継手構造。
  5. 【請求項5】外径寸法が異なる上下の異径鉄骨柱の接合
    部に、ダイアフラムに相当する膨出部を形成したコラム
    コアを使用すること、 前記コラムコアは、その上下の端部の膨出部が、各々に
    接合される小径の上側鉄骨柱及び大径の下側鉄骨柱の接
    合に必要な寸法だけ内側及び外側の両方に膨出されてい
    ることを特徴とする、膨出部を形成したコラムコアによ
    る異径鉄骨柱の継手構造。
  6. 【請求項6】コラムコアのコラム本体部分の直径は、小
    径の上側鉄骨柱の外径寸法と大径の下側鉄骨柱の外径寸
    法との中間の大きさとされ、上下の端部の膨出部の厚
    さ、及び内側、外側への膨出寸法は、鉛直荷重の支持角
    度θが45°以上の大きさとなるように形成されている
    ことを特徴とする、請求項5に記載した膨出部を形成し
    たコラムコアによる異径鉄骨柱の継手構造。
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