JP2000186367A - 柱部材と梁部材との接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 柱部材の切断、再溶接が不要であり、溶接作
業を低減し、生産性および接合部分の品質向上を図るこ
とができる、柱部材と梁部材との接合構造を提供するこ
とにある。 【解決手段】 鋼管柱１１の外周に装着された複数の接
合部材１３の外周に、上下に対向する一対の水平板材１
５が接合され、垂直板材１８は水平板材１５同士を連接
し且つその辺縁部が鋼管柱１１外周に接合されている。
そして、断面Ｈ形の梁部材１２のフランジ１２ｆおよび
ウェブ１２ｗの端面が水平部材１５および垂直部材１８
の端面にボルト接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨構造物を構成
する柱部材と梁部材との接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨構造物の柱部材と梁部材とを接合す
る部分には、従来より、通しダイアフラムを用いた工法
が多く採用されてきた。従来の通しダイアフラム工法で
は、図８に示すように、鋼管柱６０を２ヵ所で切断し、
２つの通しダイアフラム６１，６２を切断部分に配置し
て、再び鋼管柱６０の切断部分とダイアフラム６１，６
２とを溶接接合した後、ダイアフラム６１，６２の外周
に梁部材６３を溶接接合するという工程がとられてい
る。

【０００３】また、特開平５−２５５９７２号公報にお
いては、鉄骨柱に嵌められた２つの環状体に鉄骨梁のフ
ランジを溶接接合することによって、鉄骨柱と鉄骨梁と
を接合する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】鋼材の一接合手段とし
ての溶接は、その技術の進歩に伴い強度的にもかなりの
信頼性を得るようになっているものの、依然として職人
芸的な要素も強く残っている。また、機械化された溶接
においても、溶接時に発生する熱によって母材自体が弱
体化する危険性が残されている。さらに、無垢の鋼材と
比較した場合、溶接部では脆性破壊の危険性が高く、こ
のことが地震時における壊滅的な破壊の要因の一つとな
っていると考えられる。

【０００５】すなわち、溶接部のない連続した無垢鋼材
の場合、例えば、引張力が作用すると、まず鋼材自体の
大きな伸びが発生した後、最終的に延性破壊に至るとい
う過程をとるため、その破壊メカニズムが予測できるの
に対し、溶接接合部のある鋼材は、突然、脆性破壊が発
生することがあるので、破壊メカニズムの予測が困難で
ある。

【０００６】したがって、鉄骨構造物の脆性破壊を防止
するには、柱部材と梁部材とを溶接接合するのを避ける
こと、溶接箇所を減らすこと、溶接部分の品質を高める
ことなどが必要である。

【０００７】ところが、従来の通しダイアフラム工法
は、図８に示したように、柱部材と梁部材との接合部分
に多くの溶接箇所が集中して存在するので、溶接部分の
品質確保のために慎重な作業を必要とし、多大な時間と
労力を費やしている。

【０００８】また、鉄骨構造物の構築中は、梁部材との
接合を行う全ての位置において柱部材を切断して、再溶
接する必要があるため、作業工数が増大し、生産性を低
下させている。

【０００９】さらに、前記特開平５−２５５９７２号公
報に開示されている接合技術においては、鉄骨柱に嵌め
られた環状体と鉄骨梁とが溶接接合されているので、脆
性破壊によって破断するおそれがある。

【００１０】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、柱部材の切断、再溶接が不要であり、溶接作業を低
減し、生産性および接合部分の品質向上を図ることがで
きる、柱部材と梁部材との接合構造を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の柱部材と梁部材
との接合構造は、鋼管柱の外周に装着された複数のリン
グ状接合部材と、それぞれのリング状接合部材の外周に
接合された水平板材と、上下に対向する水平板材同士を
連接し且つ辺縁部が鋼管柱外周に接合された垂直板材
と、フランジおよびウェブの端部が水平板材および垂直
板材の端部にそれぞれボルト接合された断面Ｈ形の梁部
材とで形成されたことを特徴とする。

【００１２】このような構成とすることにより、柱部材
を切断、再溶接することなくリング状接合部材を鋼管柱
の外周に装着できるようになり、溶接作業が低減するの
で、鉄骨構造物の生産性が向上し、接合部分の品質も向
上する。水平板材および垂直板材の端部と、断面Ｈ形梁
部材のフランジおよびウェブの端部とがそれぞれボルト
接合されているため、設計荷重以上の荷重が載荷された
とき、溶接接合部分のように脆性破壊によって突然破断
することがない。

【００１３】水平板材および垂直板材の端部に梁部材の
フランジおよびウェブの端部をボルト接合する際には、
水平板材および垂直板材の端面と梁部材のフランジおよ
びウェブの端面との間に隙間を設け、スプライスプレー
トを介して接合することが望ましい。これによって、地
震などのように繰り返し逆方向の荷重がかかる場合、こ
の隙間で移動量や伸びを吸収し、圧縮力が作用した場合
の座屈を防止することができる。

【００１４】また、リング状接合部材を溶接によって鋼
管柱外周に接合することにより、比較的容易な溶接作業
で強固にリング状接合部材を鋼管柱外周に接合すること
ができ、高強度の接合構造を得ることができる。

【００１５】また、水平板材を溶接によってリング状接
合部材外周に接合することにより、比較的容易な溶接作
業で強固に水平板材をリング状接合部材外周に接合する
ことができ、高強度の接合構造を得ることができる。

【００１６】なお、水平板材をリング状接合部材外周に
溶接する際には、水平板材の辺縁部に開先加工を施し、
完全溶け込み溶接によって接合することが望ましい。完
全溶け込み溶接で接合することにより、力の流れがスム
ーズとなり、水平板材にかかる荷重がリング状接合部材
へ効率よく伝達されるようになるため、溶接部分が応力
集中によって破断するのを防止することができる。

【００１７】さらに、垂直板材の辺縁部を溶接によって
鋼管柱外周に接合することにより、比較的容易な溶接作
業で垂直板材を鋼管柱外周に強固に接合することがで
き、高強度の接合構造を得ることができる。

【００１８】また、リング状接合部材に中心表示部を設
けることにより、リング状接合部材外周に水平板材を接
合する際、中心合わせ作業を正確かつ効率的に行うこと
が可能となり、接合不良を防止することができる。ここ
で、中心表示部とは、リング状接合部材を側面から見た
ときのリング状接合部材の中心軸の位置を表示するもの
であり、リング状接合部材の外周などに形成された凸部
や凹部など、目視確認できるものをいう。

【００１９】さらに、リング状接合部材の外周に、水平
板材の端部と係合する棚状部を形成することにより、リ
ング状接合部材外周の正確な位置に水平板材を接合する
ことが可能となり、接合強度も向上する。特に、溶接接
合する場合の作業性が向上し、溶接欠陥の発生を防止す
ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態である
鋼管柱と梁部材との接合構造を示す斜視図、図２は前記
接合構造において梁部材を接合する前の状態を示す斜視
図、図３は前記接合構造の縦断面図、図４は前記接合構
造の平面図である。

【００２１】図１〜４において、１１は鉄骨構造物を構
成する鋼管柱、１２は梁部材、１２ｆは梁部材１２のフ
ランジ、１２ｗは梁部材１２のウェブ、１３は接合部
材、１４は溶接部である。略四角形リング状をした２つ
の接合部材１３が一定距離だけ隔てて鋼管柱１１の外周
に嵌め込まれ、溶接部１４によって接合部材１３が鋼管
柱１１に固定されている。２つの接合部材１３の間の距
離は、梁部材１２の上下フランジ１２ｆ間の距離と同じ
である。

【００２２】接合部材１３の外周には、それぞれ水平板
材１５の基端部分が溶接部１６によって接合され、上下
に対向状態に配置されている。水平板材１５の先端付近
には複数の接合用ボルト孔１７が形成されている。２つ
の水平板材１３の間には、これらを連接する垂直板材１
８が取り付けられ、その基端側の辺縁部分は溶接部１９
により鋼管柱１１の外周に接合され、先端側には複数の
接合用ボルト孔２０が形成されている。

【００２３】そして、水平板材１５および垂直板材１８
の端面と、断面Ｈ形の梁部材１２のフランジ１２ｆおよ
びウェブ１２ｗの端面とを対向させ、これらの部材の境
界部分に付設したスプライスプレート２２を介し、ボル
ト・ナット２１で締め付けることによって、梁部材１２
が鋼管柱１１に接合されている。

【００２４】このように、接合部材１３は、鋼管柱１１
を切断、再溶接することなく鋼管柱１１の外周に装着可
能であるため、溶接作業が低減して鉄骨構造物の生産性
が向上し、接合部分の品質も向上する。

【００２５】また、水平板材１５および垂直板材１８の
端部と、梁部材１２のフランジ１２ｆおよびウェブ１２
ｗの端部とが、それぞれボルト・ナット２１で接合され
ているため、設計荷重以上の荷重が載荷された場合、こ
の接合部分が徐々に塑性変形しながら破壊に至るという
過程をとり、脆性破壊によって突然破断するようなこと
がない。

【００２６】さらに、水平板材１５および垂直板材１８
の端面と梁部材１２のフランジ１２ｆおよびウェブ１２
ｗの端面との間には隙間２３を設け、スプライスプレー
ト２２を介して接合している。したがって、地震発生時
などのように、繰り返し逆方向の荷重がかかった場合、
この隙間２３で移動量や伸びが吸収され、圧縮力が作用
した場合の座屈を防止できる。

【００２７】接合部材１３は溶接部１４によって鋼管柱
１１の外周に接合されているので、比較的容易な溶接作
業で高強度の接合構造を得られる。

【００２８】水平板材１５は溶接部１６によって接合部
材１３の外周に接合されているので、比較的容易な溶接
作業で高強度の接合構造を得られる。なお、接合部材１
３を側面から見たときの接合部材１３の中心軸の位置を
表す中心表示部１３ｃが、その外周に形成されているの
で、水平板材１５を接合部材１３の外周に接合する場
合、水平板材１５の中心線を中心表示部１３ｃに合わせ
るだけで、位置合わせ作業を正確かつ効率的に行うこと
ができる。

【００２９】なお、水平板材１５を接合部材１３の外周
に溶接する際、水平板材１５の先端部分に開先１５ｇを
形成し、裏当て金１５ａを取り付け、完全溶け込み溶接
によって接合しているため、接合部分の力の流れがスム
ーズであり、水平板材１５にかかる荷重は接合部材１３
へ効率よく伝達される。したがって、溶接部分が応力集
中によって破断することがない。

【００３０】さらに、垂直板材１８の基端側の辺縁部は
溶接部１９で鋼管柱１１の外周に接合されているため、
比較的容易な溶接作業で高強度の接合構造を得ることが
できる。

【００３１】ここで、図５を参照して、接合部材の他の
実施の形態について説明する。同図（ａ）に示す接合部
材１３ａは、その縦断面形状が略Ｔ字状で、その一部を
水平板材１５方向へ延設して水平板材１５と溶接接合し
ている。接合部材１３ａに対する水平板材１５の接合位
置が定まっているので、寸法精度が向上し、接合部分の
品質も一定したものとなる。

【００３２】また、図５（ｂ）に示す接合部材１３ｂ
は、その縦断面形状が半円形であるため剛性が高く、そ
の最も肉厚な部分に水平板材１５が接合されているた
め、水平板材１５によって比較的大きな荷重が加わった
場合でも容易に破断することがない。

【００３３】次に、図６を参照して、鋼管柱と梁部材と
の接合構造の他の実施の形態について説明する。図６に
おいて、５１は鋼管柱、５２は梁部材、５２ｆは梁部材
５２のフランジ、５２ｗは梁部材５２のウェブ、５３は
接合部材である。本実施形態では、略四角形リング状を
した２つの接合部材５３が、梁部材５２の上下フランジ
５２ｆ間の距離分だけ隔てて鋼管柱５１の外周に嵌め込
まれ、溶接部５４によって鋼管柱５１に固定されてい
る。

【００３４】各々の接合部材５３の外周には、９０度間
隔で配置された３つの水平板材５５が溶接部５６によっ
て接合され、それぞれの水平板材５５は上下に対向した
状態となっている。各水平板材５５の先端付近には複数
の接合用ボルト孔５７が形成されている。上下に対向配
置された一対の水平板材５５の間には、これらを連接す
る垂直板材５８がそれぞれ取り付けられ、その基端側の
辺縁部分は溶接部５９によって鋼管柱５１の外周に接合
され、先端側には複数の接合用ボルト孔６０が形成され
ている。

【００３５】接合部材５３の外周に３つの水平板材５５
および垂直板材５８が接合されているので、９０度間隔
で３方向に位置する梁部材５２と鋼管柱５１とを接合す
ることができる。すなわち、水平板材５５および垂直板
材５８の端面に、３つの梁部材５２のフランジ５２ｆお
よびウェブ５２ｗの端面をそれぞれ対向させ、これらを
スプライスプレートを介してボルト・ナットで締め付け
ることによって、３つの梁部材５２を鋼管柱５１に接合
することができる。

【００３６】水平板材５５を接合部材５３に溶接する場
合、接合部材５３の外周に中心表示部５３ｃが設けられ
ているので、各水平板材５５の位置合わせは容易であ
り、正確かつ効率的に溶接接合することができる。これ
ら以外の部分については、図１に示す接合構造と同様の
機能、効果を発揮する。

【００３７】なお、接合部材５３の外周に接合される水
平板材５５および垂直板材５８の個数や配置形態は、本
実施形態に限定するものではないので、鉄骨構造物にお
いて鋼管柱が、中柱、側柱、隅柱のうちのどれに該当す
るかなどの設計条件に応じて、水平板材５５および垂直
板材５８の個数や配置形態などを任意に定めることがで
きる。

【００３８】次に、図７を参照して、接合部材の他の実
施の形態について説明する。図７に示すように、接合部
材７０はリング状で、その外周に、水平板材７１の端部
と係合する棚状部７２が形成されている。棚状部７２
は、水平部材７２ｈと、その両端の垂直部材７２ｂとで
構成され、水平板材７１の端部を、垂直部材７２ｂの間
の水平部材７２ｈ上に載置し、水平板材７１の開先７１
ｇと接合部材７０との間を溶接することによって、水平
板材７１を正確な位置に接合することができ、作業性も
良好である。

【００３９】なお、水平板材７１の端部を、垂直部材７
２ｂの間の水平部材７２ｈ上に載置したとき、水平板材
７１の中心線が接合部材７０の中心軸位置にくるように
棚状部７２が形成されているので、位置合わせ作業を正
確かつ効率的に行うことができる。

【００４０】また、水平板材７１を接合部材７０に溶接
接合する場合、棚状部７２の水平部材７２ｈおよび垂直
部材７２ｂが、それぞれ裏当て金およびエンドタブとし
て機能するので、溶接金属の溶け落ちや溶接欠陥の発生
を防止することができ、優れた接合強度が得られる。

【００４１】

【発明の効果】本発明により、以下に示す効果を奏す
る。

【００４２】（１）鋼管柱の外周に装着された複数のリ
ング状接合部材と、各リング状接合部材の外周に接合さ
れた水平板材と、上下に対向する一対の水平板材同士を
連接し且つ辺縁部が鋼管柱外周に接合された垂直板材
と、フランジおよびウェブの端部が水平板材および垂直
板材の端部にボルト接合された断面Ｈ形梁部材とで形成
されたことにより、柱部材を切断、再溶接することなく
リング状接合部材を鋼管柱の外周に装着可能となるた
め、溶接作業が減少し、鉄骨構造物の生産性が向上し、
接合部分の品質も向上する。水平板材および垂直板材の
端部と、梁部材のフランジおよびウェブの端部とがそれ
ぞれボルト接合されているため、設計荷重以上の荷重が
載荷されたとき、溶接接合部分のように脆性破壊によっ
て突然破断することがない。

【００４３】（２）リング状接合部材を鋼管柱外周に溶
接接合したことにより、比較的容易な溶接作業で強固に
リング状接合部材を鋼管柱外周に接合することができ、
高強度の接合構造が得られる。

【００４４】（３）水平板材をリング状接合部材外周に
溶接接合したことにより、比較的容易な溶接作業で強固
に水平板材をリング状接合部材外周に接合することがで
き、高強度の接合構が得られる。

【００４５】（４）垂直板材の辺縁部を鋼管柱外周に溶
接接合したことにより、比較的容易な溶接作業で強固に
垂直板材を鋼管柱外周に接合することができ、高強度の
接合構造が得られる。

【００４６】（５）リング状接合部材に中心表示部を設
けたことにより、リング状接合部材外周に水平板材を接
合する際、中心合わせ作業を正確かつ効率的に行うこと
が可能となり、接合不良を防止することができる。

【００４７】（６）リング状接合部材の外周に、水平板
材の端部と係合する棚状部を形成したことにより、リン
グ状接合部材外周の正確な位置に水平板材を接合するこ
とが可能となり、接合強度も向上する。また、溶接接合
する場合の作業性が向上し、溶接欠陥の発生を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である鋼管柱と梁部材との
接合構造を示す斜視図である。

【図２】図１に示す鋼管柱と梁部材との接合構造におい
て梁部材を接合する前の状態を示す斜視図である。

【図３】図１に示す鋼管柱と梁部材との接合構造の縦断
面図である。

【図４】図１に示す鋼管柱と梁部材との接合構造の平面
図である。

【図５】接合部材の他の実施の形態を示す縦断面図であ
る。

【図６】他の実施の形態である鋼管柱と梁部材との接合
構造を示す斜視図である。

【図７】接合部材の他の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図８】通しダイアフラムを用いた従来の鋼管柱と梁部
材との接合構造を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１，５１ 鋼管柱 １２，５２ 梁部材 １２ｆ，５２ｆ フランジ １２ｗ，５２ｗ ウェブ １３，１３ａ，１３ｂ，５３，７０ 接合部材 １３ｃ，５３ｃ 中心表示部 １４，１９，５４，５９ 溶接部 １５，５５，７１ 水平板材 １５ｇ，７１ｇ 開先 １５ａ 裏当て金 １６，５６ 溶接部 １７，２０，５７，６０ 接合用ボルト孔 １８，５８ 垂直板材 ２１ ボルト・ナット ２２ スプライスプレート ２３ 隙間 ７２ 棚状部 ７２ｈ 水平部材 ７２ｂ 垂直部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA14 AB01 AB16 AC15 AC16 AG03 AG04 AG45 AG49 AG57 BB02 BB09 BB12 BB16 BB27 BB32 BB37 BC09 BD01 BE03 BF05 CA05 CA14 CA19 EA01 EA33

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼管柱の外周に装着された複数のリング
   状接合部材と、前記リング状接合部材の外周に接合され
   た水平板材と、上下に対向する一対の前記水平板材同士
   を連接し且つ辺縁部が前記鋼管柱外周に接合された垂直
   板材と、フランジおよびウェブの端部が前記水平板材お
   よび垂直板材の端部にボルト接合された断面Ｈ形の梁部
   材とで形成されたことを特徴とする柱部材と梁部材との
   接合構造。
2. 【請求項２】 前記リング状接合部材を溶接によって前
   記鋼管柱外周に接合した請求項１記載の柱部材と梁部材
   との接合構造。
3. 【請求項３】 前記水平板材を溶接によって前記リング
   状接合部材外周に接合した請求項１，２記載の柱部材と
   梁部材との接合構造。
4. 【請求項４】 前記垂直板材の辺縁部を溶接によって前
   記鋼管柱外周に接合した請求項１〜３記載の柱部材と梁
   部材との接合構造。
5. 【請求項５】 前記リング状接合部材に中心表示部を設
   けた請求項１〜４記載の柱部材と梁部材との接合構造。
6. 【請求項６】 前記リング状接合部材の外周に前記水平
   板材の端部と係合する棚状部を形成した請求項１〜５記
   載の柱部材と梁部材との接合構造。