JP2000291138A - 鉄骨構造物の接合構造および接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 柱体と梁部材との接合において、良好な施工
性を維持しつつ、梁部材端部の下フランジ側の脆性破壊
による破断を防止することに有効な接合構造を提供す
る。 【解決手段】 梁部材１５の上フランジ１５ｆａを、柱
体１１に取り付けた通しダイアフラム１２の張り出し部
１２ａを上フランジ１５ｆａの所定の寸法に合わせて切
り欠いた切欠部１２ｂの内周端面と上フランジ１５ｆａ
の端部の外周端面とを溶接することにより柱体１１に接
合し、梁部材１５の下フランジ１５ｆｂを、下フランジ
１５ｆｂの端部の下面とブラケット１３の上面を当接し
て重ねすみ肉溶接し且つこのブラケット１３を柱体１１
に溶接することにより柱体１１に接合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、柱体にＨ形鋼から
なる梁部材を接合する鉄骨構造物の接合構造および接合
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨構造物における柱体と梁部材との接
合には、通しダイアフラムや外ダイアフラムを用いた工
法が多く採用されている。図５は従来の通しダイアフラ
ム工法を示す図で、中空の柱体５１を２ヵ所で切断し、
２つの通しダイアフラム５２，５３を切断部分に配置し
て、再び柱体５１の切断部分とダイアフラム５２，５３
とを溶接接合した後、ダイアフラム５２，５３の外周に
梁部材５４を突き合わせ溶接により接合する。なお、外
ダイアフラム工法の場合も、梁部材の溶接接合方法は基
本的に同じである。

【０００３】鋼材の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。しかしながら、図５に示すような接合構造の
場合、スカラップ部５５における応力集中に起因する脆
性破壊の危険性が指摘されている。このスカラップ部５
５は、梁部材５４の上下のフランジ５４ａ，５４ｂの端
面をそれぞれ上下のダイアフラム５２，５３の外周に完
全溶け込み溶接するために、ウエブ５４ｃの端部の上下
を一部切り欠いたものである。

【０００４】ところで、先の阪神大震災で被害を受けた
鉄骨構造物の破壊状況の調査結果によると、柱体と梁部
材の接合箇所の被害は、そのほとんどが梁部材端部の下
フランジ側において溶接部の破断や脆性破壊を生じてお
り、なかでもスカラップに起因する脆性破壊が多いこと
が明らかになっている。

【０００５】上記のスカラップによる応力集中の問題を
なくすための接合構造として、特開平６−３１３３３４
号公報や特開平６−３４４１３５号公報に記載の接合構
造がある。特開平６−３１３３３４号公報に記載の接合
構造は、梁部材にフランジ接合プレートをあらかじめ先
付けしておき、施工現場にて柱体に先付けされたウエブ
接合プレートを締め付け、その後上下フランジ接合プレ
ートを柱体に現場溶接する接合構造である。また、特開
平６−３４４１３５号公報に記載の接合構造は、梁部材
のフランジおよびウエブの接合端面に開先を設け、接合
端面のフランジとウエブのフィレット部がノンスカラッ
プ部となるようにした接合構造である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記公開公報に記載の
接合構造によれば、柱体と梁部材のフランジの接合にお
いてスカラップ部を設ける必要がないので、従来のスカ
ラップによる応力集中の問題をなくすことができる。し
かしながら、上記公開公報に記載の接合構造において
は、梁部材のフランジの柱体への溶接は従来法と同じ突
き合わせ溶接であり、接合部の耐力、とくに偏芯応力に
対する耐力が低く、地震時などにおいて梁端部の溶接部
が破壊しやすいという前述の問題点は解決されない。ま
た、従来法によるフランジの柱体への突き合わせ溶接で
は、応力伝達が不足していることから、溶接部の応力集
中に対して耐力が低く、溶接部に偏芯応力が集中した場
合、応力集中部に脆性破壊が発生していた。

【０００７】本発明は、柱体と梁部材との接合におい
て、良好な施工性を維持しつつ、梁部材端部の下フラン
ジ側の脆性破壊による破断を防止することに有効な接合
構造を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、柱体にＨ形鋼
からなる梁部材を接合する鉄骨構造物の接合構造であっ
て、前記梁部材の上フランジを、前記柱体に取り付けた
ダイアフラムの張り出し部を前記上フランジの所定の寸
法に合わせて切り欠いた切欠部の内周端面と前記上フラ
ンジの端部の外周端面とを溶接することにより前記柱体
に接合し、前記梁部材の下フランジを、同下フランジの
端部の下面と補強材の上面を当接してボルト接合または
重ねすみ肉溶接し且つこの補強材を前記柱体に溶接する
ことにより前記柱体に接合したことを特徴とする。

【０００９】このような接合構造とすることにより、梁
部材の上フランジ側の接合部は、柱体に取り付けたダイ
アフラムの張り出し部を上フランジの所定の寸法に合わ
せて切り欠いた切欠部の内周端面と上フランジの端部の
外周端面とを溶接したものであるので、梁部材の長手方
向に直角な方向の荷重や左右の振れが加わった場合で
も、突き合わせ溶接部の応力負担が軽減され、偏芯応力
集中が発生しても、溶接不良がない限り破断が発生する
ことはない。また、梁部材の下フランジ側の接合部は、
補強材で下フランジが補強されていることからモーメン
ト応力が向上し、在来工法に比して耐力が大きく、脆性
破壊による破断が生じにくくなる。

【００１０】前記梁部材の上フランジと接合するダイア
フラムの形状寸法、とくに張り出し部の形状寸法はとく
に限定されるものではなく、要はフランジ端部をはめ込
むための５０〜２００ｍｍの深さの切欠部を形成するこ
とができる大きさを有しておればよい。この張り出し部
は、柱体に接合する梁部材の数だけ、たとえば四方向梁
用のダイアフラムであれば四辺のうちの必要な辺に形成
する。

【００１１】前記梁部材の下フランジに溶接する補強材
の断面形状もとくに限定されるものではなく、鋼板や形
鋼を用いることができる。形鋼の場合は、たとえば断面
形状がＴ字型の形鋼を用いると、補強材を柱体に取り付
ける際の姿勢の安定性がよいという利点がある。このＴ
字型断面を有する形鋼としては、Ｈ形鋼のウエブを切断
したいわゆるカットティー（ＣＴ）形鋼を利用すること
ができる。仕口部の許容応力度に対して、この補強材の
板厚など断面寸法を大きくすることにより耐力を高める
ことができる。

【００１２】補強材と下フランジの重ねすみ肉溶接およ
び柱体への取り付けは、あらかじめ柱体に補強材を溶接
により取り付けておき、この補強材に下フランジの端部
を載置して重ねすみ肉溶接する方法を採用することもで
きるが、工場溶接によりあらかじめ下フランジに補強材
を溶接し、施工現場において柱体に補強材を溶接により
取り付ける方法を採用するほうが好ましい。

【００１３】ここで、補強材を取り付ける位置の柱体内
部に内ダイアフラムを取り付けることができる。これに
より、補強材取り付け位置の剛性がさらに補強される。
内ダイアフラムの取り付けは、梁部材の上フランジを接
合するダイアフラムを通しダイアフラムとすることによ
り、通しダイアフラムの取り付け前に溶接により柱体内
部に取り付けることができる。また、内ダイアフラムと
通しダイアフラムの間の柱体内に、溶接により十字状に
形成した内部補強材を取り付けることもできる。このよ
うな内ダイアフラム、通しダイアフラム、補強材は工場
溶接により取り付けることができるので、施工現場にお
ける作業性が向上するとともに、接合部の剛性が大きく
なる。

【００１４】また、前記の補強材の上面の両側縁部に、
梁部材のフランジの側縁と一定の間隔をおいて重ねすみ
肉溶接時の溶融金属の流れを阻止する堰板を設けること
ができる。すみ肉溶接において、溶着金属の“のど厚”
や“脚長”は溶接部の品質を左右する重要な要件であ
る。とくに施工現場における溶接においては、溶接姿勢
が不安定であるとともに、本発明の接合構造の場合のよ
うに、梁部材のフランジの側縁と補強材の側縁との間が
狭く、かつ補強材の側縁の下方に何もない条件のもとで
は、溶融金属が補強材の側縁から流れ落ちて、正常な溶
着金属の形状が得られにくい。そこで、溶融金属の流れ
を阻止する堰板を設けることにより、不安定な条件下で
も安定して良好な溶接部を得ることができる。

【００１５】本発明の接合構造において梁部材のウエブ
は、柱体に取り付けたガゼットプレートにボルト接合に
より接合することが望ましい。これにより、施工性を高
めるとともに、さらに高強度の接合構造を得ることがで
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態である接
合構造を示す斜視図、図２は図１の接合構造の断面構造
を示す図、図３は梁部材の上フランジと柱体の接合構造
を示す平面図、図４は梁部材の下フランジと柱体の接合
構造を示す平面図である。

【００１７】本実施形態は断面が正方形の柱体の一辺に
梁を接合する場合の例である。図において、１１は中空
の柱体、１２は通しダイアフラム、１３は補強材として
のブラケット、１４はガゼットプレート、１５は梁部
材、１６は内ダイアフラムであり、これら通しダイアフ
ラム１２、ブラケット１３、ガゼットプレート１４およ
び内ダイアフラム１６は溶接により柱体１１に固定され
ている。

【００１８】通しダイアフラム１２は、柱体１１の外形
寸法より大きい正方形の一辺に張り出し部１２ａを設け
た通しダイアフラムである。この通しダイアフラム１２
の一辺に張り出し部１２ａを設け、張り出し部１２ａに
は、梁部材１５の上フランジ１５ｆａの端部をはめ込む
ための切欠部１２ｂを形成している。

【００１９】切欠部１２ｂの形状寸法は、図３に示すよ
うに、梁部材１５の上フランジ１５ｆａの端部がはめ込
まれる形状で、切欠部１２ｂの内周端面と上フランジ１
５ｆａの端部の外周端面との間に５〜７ｍｍ程度の隙間
ができる程度の大きさである。

【００２０】ブラケット１３は、板状の接合部材であ
り、このブラケット１３の上面に梁部材１５の下フラン
ジ１５ｆｂの端部を載置して、図２および図４に示すよ
うに、ブラケット１３と下フランジ１５ｆｂとを重ねす
み肉溶接する。この下フランジ１５ｆｂの端部とブラケ
ット１３の溶接は、あらかじめ工場において行う。この
溶接の際に、ブラケット１３の上面の両側縁部に、梁部
材１５の下フランジ１５ｆｂの側縁と一定の間隔（下フ
ランジ１５ｆｂの厚さと同じ）をおいて重ねすみ肉溶接
時の溶融金属の流れを阻止する堰板（図示せず）を設け
て、溶接時に溶融金属がブラケット１３の側縁から流れ
落ちることがないようにしている。また、ブラケット１
３には図４に破線で示すように切欠部を形成しておき、
この切欠部の周縁も下フランジ１５ｆｂと重ねすみ肉溶
接することにより溶接部の長さを長くして溶接部の耐力
を高めている。

【００２１】本実施形態においては、ブラケット１３を
取り付けた位置の柱体１１内部に内ダイアフラム１６を
取り付けた構造としている。内ダイアフラム１６を取り
付けることにより、ブラケット１３の取り付け位置の剛
性が補強される。内ダイアフラム１６は、通しダイアフ
ラム１２の取り付け前に溶接により柱体１１内部に取り
付ける。

【００２２】さらに本実施形態においては、梁部材１５
の下フランジ１５ｆｂ側の接合部の耐力をより高めるた
めに、下フランジ１５ｆｂのブラケット１３との重ね合
わせ面に炭素繊維（図示せず）を張り付けて補強してい
る。

【００２３】ガゼットプレート１４は１枚の板材にボル
ト孔を形成した接合部材であり、あらかじめ柱体１１に
溶接接合しておき、梁部材１５のウエブ１５ｗの端部を
ガゼットプレート１４にボルト接合した後、梁部材１５
の上フランジ１５ｆａと通しダイアフラム１２との接合
およびブラケット１３と柱体１１の溶接接合を行う。た
だし、構造体によってはガゼットプレート１４を取り付
けない場合もある。なお、図中符号Ｗ１は突き合わせ溶
接部を示し、Ｗ２はすみ肉溶接部を示す。

【００２４】以下、上記各構成部材による接合手順につ
いて説明する。まず、工場側においてブラケット１３を
梁部材１５の下フランジ１５ｆｂの端部に溶接して取り
付け、ガゼットプレート１４を柱体１１に溶接接合した
柱体１１を施工現場に搬入する。柱体１１には通しダイ
アフラム１２、内ダイアフラム１６が取り付けられてお
り、クレーンで吊り上げた梁部材１５の下フランジ１５
ｆｂの端部が通しダイアフラム１２の張り出し部１２ａ
に形成された切欠部１２ｂに一致するように位置合わせ
する。

【００２５】つぎに、クレーンで吊り上げた梁部材１５
をゆっくりと降ろしながら、下フランジ１５ｆｂの端部
とウエブ１５ｗの端部を、切欠部１２ｂ内を通過させ、
上フランジ１５ｆａの上面と通しダイアフラム１２の張
り出し部１２ａの上面とが一致したところで梁部材１５
を停止させる。

【００２６】この状態で、梁部材１５のウエブ１５ｗの
端部とガゼットプレート１４をボルト接合し、その後、
切欠部１２ｂの内周端面と上フランジ１５ｆａの端部の
外周端面とを突き合わせ溶接とすみ肉溶接で併用溶接
し、下フランジ１５ｆｂの端部に取り付けたブラケット
１３の端面を柱体１１の外面と突き合わせ溶接して、上
フランジ１５ｆａと下フランジ１５ｆｂを柱体１１に接
合して、接合作業を終了する。

【００２７】本実施形態の接合構造は以上のごとく構成
されており、接合部に設計荷重以上の荷重が載荷された
とき、梁部材１５の上フランジ１５ｆａ側の接合部は、
通しダイアフラム１２の張り出し部１２ａの切欠部１２
ｂの内周端面と上フランジ１５ｆａの端部の外周端面と
を溶接したものであるので、梁部材１５の長手方向に直
角な方向の荷重や左右の偏芯応力が加わった場合でも、
突き合わせ溶接部の応力負担が軽減され、応力集中が発
生しても、溶接不良がない限り破断が発生することはな
い。また、下フランジ１５ｆｂ側の接合部は、ブラケッ
ト１３と下フランジ１５ｆｂとを重ねすみ肉溶接した接
合であることから、従来の梁端部のみの突き合わせ溶接
に比して耐力が大きく、脆性破壊による破断が生じにく
い構造となっている。

【００２８】なお本発明の接合構造は上記の実施形態に
限定されるものではなく、梁部材の配置形態は、鉄骨構
造物において柱体が中柱、側柱、隅柱のいずれに該当す
るかなどの設計条件に応じて、任意に定めることができ
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明により、以下に示す効果を奏す
る。

【００３０】（１）柱体に取り付けたダイアフラムの張
り出し部に形成した切欠部の内周端面と梁部材の上フラ
ンジの端部の外周端面とを溶接することにより上フラン
ジを柱体に接合することによって、梁端部の長手方向に
直角な方向の荷重や左右の振れが加わった場合でも、曲
げモーメント応力が伝達され、変形能力を高めることが
できる。また、偏芯応力集中発生においても従来工法に
比して溶接断面が高くなり耐力が向上するため、接合部
に設計荷重以上の荷重が載荷されたときでも上フランジ
側の脆性破壊を回避させる接合部を形成することができ
る。

【００３１】（２）また下フランジ側の接合部について
も、下フランジの端部の下面と補強材の上面を当接して
ボルト接合または重ねすみ肉溶接し、この補強材を柱体
に溶接により取り付けることにより下フランジを柱体に
接合することによって、在来工法に比して溶接断面が大
きくなることで耐力が大きく、脆性破壊による破断が生
じにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態である接合構造を示す斜視
図である。

【図２】 図１の接合構造の断面構造を示す図である。

【図３】 梁部材の上フランジと柱体の接合構造を示す
平面図である。

【図４】 梁部材の下フランジと柱体の接合構造を示す
平面図である。

【図５】 従来の接合構造の例を示す図である。

【符号の説明】

１１ 柱体 １２ 通しダイアフラム １２ａ 張り出し部 １２ｂ 切欠部 １３ ブラケット １４ ガゼットプレート １５ 梁部材 １５ｆａ 上フランジ １５ｆｂ 下フランジ １５ｗ ウエブ １６ 内ダイアフラム Ｗ１ 突き合わせ溶接部 Ｗ２ すみ肉溶接部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA14 AB01 AB16 AC15 AC16 AG57 BB01 BB02 BC05 BD01 BE01 BF05 CA90 4E081 BA02 BA39 BA40 BA47 BB17 DA01 DA11 FA14 YB02 YB03 YB05 YX02 YX08 YY12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱体にＨ形鋼からなる梁部材を接合する
   鉄骨構造物の接合構造であって、前記梁部材の上フラン
   ジを、前記柱体に取り付けたダイアフラムの張り出し部
   を前記上フランジの所定の寸法に合わせて切り欠いた切
   欠部の内周端面と前記上フランジの端部の外周端面とを
   溶接することにより前記柱体に接合し、前記梁部材の下
   フランジを、同下フランジの端部の下面と補強材の上面
   を当接してボルト接合または重ねすみ肉溶接し且つこの
   補強材を前記柱体に溶接することにより前記柱体に接合
   したことを特徴とする鉄骨構造物の接合構造。
2. 【請求項２】 柱体にＨ形鋼からなる梁部材を接合する
   鉄骨構造物の接合方法であって、通しダイアフラムの張
   り出し部に接合すべき梁部材の上フランジの所定の寸法
   に合わせて切り欠いた切欠部を形成したダイアフラムを
   前記柱体に取り付け、接合すべき梁部材の下フランジの
   端部の下面に補強材の上面を当接してボルト接合または
   重ねすみ肉溶接した梁部材の、上フランジの端部の端面
   を前記ダイアフラムの切欠部の端面に溶接し、下フラン
   ジの端部に溶接した前記補強材を前記柱体に溶接するこ
   とにより前記梁部材を前記柱体に接合することを特徴と
   する鉄骨構造物の接合方法。