JP2001065051A - 鋼構造物におけるｈ形鋼の接合構造およびそれに用いられるボルト座金装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 姿勢の異なるＨ形鋼を高張力ボルトによって
接合する場合、接合部におけるフランジの面外曲げ変形
をきたすことのない締結構造を実現すること。 【解決手段】 柱等を形成するＨ形鋼４のフランジ４ａ
とウエブ４ｂとで画成された溝形空間８内にあって梁等
を形成するＨ形鋼１のフランジ１ａの延長をなす位置
に、対面するフランジ４ａ，４ａを橋渡しする板状ステ
ィフナ６が取りつけられる。板状スティフナの直上およ
び直下にフランジ４ａの内面に密着するようにボルト座
金７を配置し、高張力ボルト５により締結する。座金は
板状スティフナ６と柱をなすＨ形鋼のウエブ４ｂに近接
する位置に至る大きさを有してフランジ４ａと密着する
押圧面１０を周縁部に備える。梁から作用した力を分散
して伝達し、フランジに大きな曲げモーメントが発生す
るのを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋼構造物におけるＨ
形鋼の接合構造およびそれに用いられるボルト座金装置
に係り、詳しくは、鉄骨構造を構成するＨ形鋼を高張力
ボルトによって接合する際に、接合のために密着される
Ｈ形鋼におけるフランジの面外変形を効果的に抑止する
ことができるようにした接合部構造、およびそれを可能
にするためのボルト用の座金に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｈ形鋼を用いて鋼構造物を構築する場
合、例えば図２に示すように、柱をなすＨ形鋼４に梁を
形成するＨ形鋼１を接合することが多い。この場合、柱
となるＨ形鋼はフランジ４ａ，４ａが左右に位置するよ
うに立設される一方、梁をなすＨ形鋼はフランジ１ａ，
１ａが水平となる姿勢で配置される。すなわち、梁は上
下方向の曲げ剛性を高めるためにウエブ１ｂが垂直な姿
勢とされる。

【０００３】このような姿勢の異なる二つのＨ形鋼を接
合する構造においては、梁をなすＨ形鋼の端面にエンド
プレート２が溶接され、柱を形成するＨ形鋼のフランジ
４ａの外面にエンドプレートを密着させ、このエンドプ
レート２を介して梁が左右もしくは一方の側に接合され
る。そして、エンドプレートと柱を形成するＨ形鋼のフ
ランジ４ａ，４ａとは、図９に示すように、両者を貫通
する高張力ボルト５によって締結される。

【０００４】この場合、柱を形成するＨ形鋼４には、左
右のフランジ４ａ，４ａとウエブ４ｂとで画成された上
下に連続して延びる溝形空間８が前後に形成されること
になるが、これのみでは梁をボルト接合した場合、それ
を支持するに十分な剛性が得られなかったり、地震等に
より急激に大きな荷重が作用したときには耐え得なくな
ることがある。

【０００５】そこで、溝形空間８内にあって梁を形成す
るＨ形鋼１の各フランジ１ａの延長をなす位置に、左右
のフランジ４ａ，４ａを橋渡しする板状スティフナ６が
溶接によって固定され、梁を形成するＨ形鋼１のフラン
ジ１ａから入ってきた力に対して板状スティフナ６が直
接対抗することができるように配慮される。

【０００６】しかし、柱に梁を接合するとき、その板状
スティフナ６を境にした上下部位がボルト締結される関
係上、ボルト締結部における板状スティフナとは反対側
の位置も補強を施しておき、ボルトに大きい荷重が作用
した場合のフランジの面外変形を予め抑制できるように
する必要がある。そのために、板状スティフナ６の近傍
における溝形空間８内には、板状スティフナとは適宜の
間隔を置いてそれに平行した副スティフナ１５が各フラ
ンジ４ａの内面に取りつけられる。

【０００７】一方、柱をなすＨ形鋼４に密着されるエン
ドプレート２は梁をなすＨ形鋼のフランジ１ａに溶接し
て固定されるが、本来的には継手としての機能を有する
にすぎないものであり、柱をなすＨ形鋼４のフランジ４
ａよりは極めて短いものが採用される。それゆえに、エ
ンドプレート２は柱を形成するＨ形鋼のフランジ４ａよ
りも厚い板材を採用することができ、エンドプレート２
の梁側には上記したような副スティフナを取りつけてお
くに及ばないのが一般的である。

【０００８】高張力ボルト５は、図９の上から二番目に
示すように、例えば鍔付きのヘッドを有したボルトおよ
びナットとからなる。そして、その締結時の作業性を考
慮して、ボルトは柱をなすＨ形鋼のフランジ４ａの内面
側から挿入され、エンドプレート２を貫通して出たボル
ト端にナット９が掛けられる。しかし、厚いエンドプレ
ート２と薄いフランジ４ａとを挟み込むために、梁側か
ら矢印２１の方向へ大きい引張力が導入されると、図の
三番目に仮想線を含んで表したように、一点に集中した
力によって板状スティフナ６と副スティフナ１５との間
に位置するフランジ４ａが変形しやすくなる。

【０００９】フランジが面外に曲がると、構造耐力上の
性能が低下することは言うまでもない。またエンドプレ
ートにも影響が及ぶ場合には、鋼構造物の安定性も大き
く阻害されることになる。これを回避するためにはフラ
ンジの板厚を高張力ボルトの径の１．５ないし２倍程度
にすることが必要となる。しかし、柱を形成するＨ形鋼
として圧延Ｈ形鋼を用いる場合には、柱の全長にわたっ
て厚みの大きいフランジを備える大断面のものとならざ
るを得ず、不経済な設計を余儀なくされる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、柱等を形成す
るＨ形鋼のフランジの補強を高めるために、図１０に示
すように、フランジ４ａの外面に補強板２２，２２を当
てて隅肉溶接２３を施しておき、その固定された補強板
２２にも高張力ボルト５を挿通させ、上記と同様の要領
により接合するということが一般に行われている。これ
によって、薄いフランジ４ａが補強板２２で補強され、
高張力ボルト５を板状スティフナ６と副スティフナ１５
との中間に一本配置しても、フランジのその部分におけ
る変形を抑制することができる。

【００１１】しかしながら、その補強板２２は単純な平
板でよいとはいえども、柱等を形成するＨ形鋼のフラン
ジ４ａとは隅肉溶接２３のみで接合されているので、高
張力ボルト５に引張力が作用しても直接的に補強板２２
に伝達されず、フランジ４ａが面外に変形しはじめてか
ら漸く隅肉溶接２３の部分を介して引張力に抵抗する作
用が発揮されることになるにすぎない。

【００１２】このような補強板と柱等を形成するＨ形鋼
のフランジとの接合は隅肉溶接であることから、補強板
を厚くしても溶接できるサイズには制限があるため、補
強効果を十分に与えておくことができない欠点がある。
それのみならず、溶接が相互に近接した箇所において多
量に施されることになり、熱によるＨ形鋼の材質に影響
を与え、梁を支持するために最も強い支持力の必要とな
る箇所に局部的な強度低下を招くおそれもある。

【００１３】本発明は上記の問題に鑑みなされたもの
で、その目的は、姿勢の異なるＨ形鋼を高張力ボルトに
よって接合するにあたり、その接合部位におけるフラン
ジの強度低下をきたすことのない締結作業や締結構造が
実現されること、溶接作業を可及的に少なくして現場施
工における能率を向上させること、梁から入る荷重を強
度の低いフランジにおいて分散して伝達することができ
ること、その伝達された力をフランジに取りつけられた
スティフナ等の補強部へ直ちに伝達させることにより、
フランジの面剛性の低い部分における変形を可及的に回
避できること、これによって柱を形成するＨ形鋼の大断
面化を抑止して工費の低減を図ること等、を実現する鋼
構造物におけるＨ形鋼の接合構造およびそれに用いられ
るボルト座金装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、フランジを水
平な姿勢にして梁等を形成するＨ形鋼の端面にエンドプ
レートが固定され、柱等を形成するＨ形鋼のフランジ外
面にエンドプレートを密着させた後に、エンドプレート
と柱等を形成するＨ形鋼のフランジとを貫通する高張力
ボルトにより姿勢の異なる二つのＨ形鋼を接合するよう
にした鋼構造物における接合部構造に適用される。その
特徴とするところは、図１を参照して、柱等を形成する
Ｈ形鋼４のフランジ４ａとウエブ４ｂとで画成された溝
形空間８内にあって梁等を形成するＨ形鋼１のフランジ
１ａの延長をなす位置に、左右で対面する両フランジ４
ａ，４ａおよびウエブ４ｂに板状スティフナ６が固定さ
れる。板状スティフナ６の上方および下方において柱等
を形成するＨ形鋼４のフランジ４ａの内面に密着するよ
うにボルト座金７が配置され、その座金を介して柱等を
形成するＨ形鋼４のフランジ４ａとエンドプレート２と
が高張力ボルト５およびナット９により締結される。そ
して、ボルト座金７は各板状スティフナ６および柱等を
形成するＨ形鋼４のウエブ４ｂに近接した位置へ至る大
きさを有し、柱等を形成するＨ形鋼４のフランジ４ａと
密着する押圧面１０が周縁部に形成されていることであ
る。

【００１５】ボルト座金の周縁部に押圧面を形成するこ
とに代えて、図８の（ｂ）に示すように、ボルト座金７
の柱等を形成するＨ形鋼４のフランジ４ａと密着する側
の全体が平坦な押圧面１０Ａとされ、そのボルト座金の
厚みＴが、高張力ボルト５を挿通させるための孔１２か
ら最も遠い位置にある座金周縁までの距離Ｌの略６０な
いし８０％に相当する長さとなるように選定しておくこ
ともできる。

【００１６】図７に示すように、溝形空間８で対面する
フランジ４ａ，４ａの内面に、板状スティフナ６とは適
宜の間隔を置いてそれに平行し一方のフランジ４ａとウ
エブ４ｂに副スティフナ１５を固定しておき、ボルト座
金７が板状スティフナ６，副スティフナ１５およびウエ
ブ４ｂに近接した位置へ至る大きさとなるようにしてお
いてもよい。

【００１７】Ｈ形鋼の接合部用ボルト座金装置の発明
は、図１にあるごとく、ボルト座金７には柱等を形成す
るＨ形鋼４のフランジ４ａの内面と密着する側の周縁部
に押圧面１０が確保され、柱等を形成するＨ形鋼４のフ
ランジ４ａおよびウエブ４ｂに固定した板状スティフナ
６で補強されて面剛性の高くなっている部位、およびそ
のＨ形鋼４のフランジ４ａにおけるウエブ４ｂによって
面剛性の高くなっている部位の近傍に押圧面１０を配置
し、その座金７を貫通する高張力ボルト５によって締結
した後に外力によって作用した大きな応力を、直接的に
面剛性の高い部位に伝達させることができるようになっ
ていることである。

【００１８】ボルト座金７Ａは、図４の（ｂ）に示すよ
うに、その断面形を略アーチ状としておいてもよい。ま
た、図３の（ｃ）のようなボルト座金７Ｃに形成される
押圧面１０を、密着される柱等を形成するＨ形鋼４のフ
ランジ４ａの面剛性の高い部位に対応して設けておく
（図２および図７を参照）ことが好ましい。

【００１９】なお、図８の（ｂ）を参照して、ボルト座
金の押圧面１０Ａが全面に形成される場合には、そのボ
ルト座金７の厚みＴを、高張力ボルト５を挿通させるた
めの孔１２から最も遠い位置にある座金周縁までの距離
Ｌの略６０ないし８０％に相当する長さとなるようにし
ておく。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、柱等を形成するＨ形鋼
のフランジとウエブとで画成された溝形空間内に取りつ
けられた板状スティフナとそれに直角をなす柱等を形成
するＨ形鋼のウエブとで形成される空間におけるフラン
ジに密着するようにボルト座金を配置し、この座金を板
状スティフナとウエブとに近接するような大きさとして
フランジと密着する押圧面を周縁部に形成させるように
しているので、フランジとエンドプレートとを高張力ボ
ルトにより締結した後に外力の作用によってボルトから
入った大きな引張力を、ボルト座金を介して直ちに板状
スティフナおよびウエブに伝達させることができる。し
たがって、フランジの面外曲げが最小限に抑えられ、フ
ランジを厚くしたり手間ひまの要する補強板を現場施工
の際に取りつける必要もなくなる。これによって施工の
簡易化や工事用資材の低廉化を図ることができる。

【００２１】ボルト座金の押圧面が平坦である場合に、
ボルト座金の厚みを、高張力ボルトを挿通させるための
孔から最も遠い位置にある座金周縁までの距離の略６０
ないし８０％に相当する長さに選定しておけば、高張力
ボルトの締結力が円錐状に拡がり押圧面の周縁に直接伝
搬される。その結果、ボルト座金の形状も極めて単純な
もので済み、かつ過剰な資材の消費や重量の増大を回避
することができる。

【００２２】板状スティフナとは適宜の間隔を置いて平
行し一方のフランジとウエブに固定された副スティフナ
を設け、それぞれに近接するように配置しておけば、上
記と同様もしくはそれ以上の面外曲げ抑止効果を発揮さ
せることができる。

【００２３】ボルト座金装置の発明によれば、締結すべ
きフランジと密着する側の周縁部に押圧面が確保されて
おり、柱等を形成するＨ形鋼のウエブおよびフランジが
板状スティフナにより補強されて面剛性の高くなってい
る部位、およびＨ形鋼のフランジにおけるウエブによっ
て面剛性の高くなっている部位の近傍に押圧面を配置す
ることができる。座金を貫通する高張力ボルトによって
締結した後に大きな応力が発生しても、その集中を避け
てフランジに生じる曲げモーメントが大幅に抑制され
る。柱等を形成するＨ形鋼のフランジにおける面剛性の
高い部位に荷重を直接的に伝達させることができるよう
になり、鋼構造物の安定性が一段と向上される。

【００２４】ボルト座金の断面形を略アーチ状としてお
けば、座金の本体部分にアーチ効果やシェル効果に基づ
く大きな締結力を発揮させることができ、しかも使用さ
れる材料も少なくしておくことができる。

【００２５】ボルト座金の押圧面を、密着されるフラン
ジの面剛性の高い部位のみに対応して形成しておけば、
フランジの面外曲がりはより著しく抑制され、上記した
効果が増大する。

【００２６】ボルト座金の押圧面を平坦とし、厚みを上
記した比率に相当する長さに選定するならば、製作が極
めて容易なボルト座金としておくことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る鋼構造物に
おけるＨ形鋼の接合構造およびそれに用いられるボルト
座金装置を、その実施の形態を示した幾つかの図面に基
づいて詳細に説明する。図２は、姿勢の異なる二つのＨ
形鋼を接合するようにした鋼構造物の要部立体構造を示
している。これは、フランジ１ａを水平な姿勢にして梁
を形成するＨ形鋼１の端面にエンドプレート２が溶接部
３ａを介して固定され、柱を形成するＨ形鋼４のフラン
ジ４ａの外面にエンドプレート２を密着させた後に、エ
ンドプレート２とフランジ４ａとを貫通する高張力ボル
ト５により接合するようにしている。

【００２８】その接合部は柱を形成するＨ形鋼４に適数
個の板状スティフナ６が取りつけられており、各板状ス
ティフナの上方および下方にボルト座金７が配置される
構造となっている。詳しく述べると、柱４の左右のフラ
ンジ４ａ，４ａとウエブ４ｂとで画成された溝形空間８
内にあっては、梁を形成するＨ形鋼１の上下のフランジ
１ａ，１ａの延長をなす位置に、左右で対面するフラン
ジ４ａ，４ａを橋渡しするように板状スティフナ６，６
が溶接部３ｂを介して固定される。なお、板状スティフ
ナ６は溶接部３ｃによってウエブ４ｂにも固定される
が、その厚みは、梁から入った力を伝達するにふさわし
くフランジ１ａと同じ厚みが与えられている。

【００２９】このように板状スティフナ６によって仕切
られた各段には、この板状スティフナを上下に挟んだ位
置でフランジ４ａ，４ａの内面に沿ってボルト座金７，
７がそれぞれ配置される（右側のフランジ４ａではボル
ト座金が見えていない）。ボルト締結は柱をなすＨ形鋼
４の各フランジ４ａにおいて梁ごとになされることは言
うまでもないが、ボルト締結の作業性を考慮して、高張
力ボルト５に螺着されるナット９は板状スティフナの存
在しない梁を形成するＨ形鋼１の側、すなわちエンドプ
レート２の背面に配置される。

【００３０】高張力ボルト５はボルト座金７を取りつけ
るためのものであり、したがって板状スティフナ６を挟
んだ位置で上下に配置される。上から二つ目の高張力ボ
ルト５Ａの箇所に着目して述べれば、板状スティフナ６
の直下部でフランジ４ａ，４ａの内面に密着するように
それぞれのボルト座金７，７が配置され、これらの座金
を介してフランジ４ａとエンドプレート２とが高張力ボ
ルトおよびナットにより締結される。

【００３１】このボルト座金７は、各板状スティフナ６
およびウエブ４ｂに近接した位置へ至るような大きさの
サイズと形状を有している。すなわちフランジ４ａの奥
行きほどではないにしても、後述するごとく、それに近
い幅を有する広さが確保されている。そして、フランジ
４ａと密着する側は全面平坦ではなく、図１に示すよう
に周縁部のみが押圧面１０をなすように成形されてい
る。

【００３２】図１は図２における下側の板状スティフナ
６の直上に位置する高張力ボルト５Ｂの存在する部分に
相当する箇所を拡大したもので、ボルト座金７の全体を
見やすくするため、板状スティフナ６やフランジ４ａさ
らにはエンドプレート２のそれぞれの一部を切り欠いて
表している。左のボルト座金７Ｌから分かるようにその
背面は全面が平坦となっているが、右のボルト座金７Ｒ
から把握できるようにフランジ４ａに密着する面は中央
に凹み１１が形成されている。

【００３３】なお、ボルト座金７は図面から分かるよう
に、柱等を形成するＨ形鋼のフランジ４ａの端縁より意
図的に少し奥まった位置からウエブ４ｂの方へずれて配
置されている。というのは、このボルト座金７は梁から
伝達される力を所望する部位へ分散させることを目的と
するので、伝達させる必要のないフランジ４ａの端縁に
まで及ぶサイズにしておく必要性がないこと、および押
圧面間距離を可及的に短くしてボルト座金自体に高い剛
性を与えやすくするといったことの理由によるものであ
る。

【００３４】図３の（ａ）はボルト座金７がフランジ４
ａに密着する面から見た図であり、中央部に高張力ボル
トを挿通させるための孔１２が穿設され、その周囲に凹
み１１が形成され、座金の外周縁に力の伝達面が残され
ている。図４の（ａ）は図３の（ａ）中のIV−IV線矢視
相当の箇所を示すが、これから分かるように、ボルト座
金７には、高張力ボルト５が挿通される中央部位が浅く
広く座ぐられ、凹み１１が形成される。その結果、締結
すべきフランジ４ａと密着する部分は周縁部の押圧面１
０のみとなっている。

【００３５】この例における押圧面１０は連続して形成
されているが、図４の（ａ）中の上に位置する押圧面１
０は柱等を形成するＨ形鋼のウエブ４ｂのフィレット部
４ｆに、下の押圧面は板状スティフナ６の溶接部３ｂに
極めて接近した位置となるように配置される。このよう
な配置とすることによって、梁から高張力ボルト５を介
して大きな引張力Ｆが入った場合にはフランジ４ａの平
坦な面に作用する荷重は分散されることになる。しか
も、その大部分が押圧面１０から直ちに板状スティフナ
６によって補強された箇所やウエブ４ｂに伝達されるこ
とになり、フランジ４ａが面外に曲がるといったことは
可及的に回避される。

【００３６】なお、ボルト座金７は剛性の高いことが要
求されることから上記した凹み１１の深さは浅いほどよ
く、座ぐりは例えば１ミリメートルといった程度で十分
であることが多い。要するに、中間部分がフランジ４ａ
と密接しなければ、それでもって足りる。

【００３７】ちなみに、図４の（ａ）ではボルト座金７
の肉厚部が平板をなす略矩形状断面であり、この部分に
おける曲げ抵抗を利用して力の伝達を図っているが、図
４の（ｂ）のように略アーチ状の座金７Ａとしておいて
もよい。この場合、座金本体がアーチ効果やシェル効果
等に基づくスプリング作用を発揮し、ボルトの弛み止め
作用も併せ持つことができるようになる。また、使用さ
れる材料もより少なくなって都合がよい。なお、ボルト
座金の平面形は矩形に限らないが、直角な配置をなす板
状スティフナ６とウエブ４ｂとにより画成される空間の
形状や大きさに応じて適宜選択することができる。

【００３８】ところで、押圧面１０は上記したごとく連
続したものである必要はなく、図３の（ｂ）のように不
連続に形成された座金７Ｂとしておいてもよい。さらに
は、（ｃ）に示すように、フランジ４ａの端縁側には形
成されない座金７Ｃであってもよい。

【００３９】以上のように構成したボルト座金装置を用
いれば、鋼構造物におけるＨ形鋼の接合構造をより強固
にしかつ効果的な荷重伝達を実現することができ、鋼構
造物の安定性の向上等が図られる。

【００４０】図２のごとく、予め板状スティフナ６を取
りつけたＨ形鋼４を柱として立設する。エンドプレート
２が固定された梁をなすＨ形鋼１は、そのフランジ１ａ
が水平となるように配置される。いずれの部材にも高張
力ボルトを挿通するための孔が予めあけられており、板
状スティフナ６の上方および下方にボルト座金７，７を
配置して、柱を形成するＨ形鋼４の溝形空間８から高張
力ボルト５が挿通される。

【００４１】エンドプレート２から出たいずれのボルト
脚部にもナット９を掛けて増し締めすれば、梁を柱に強
く固定することができる。ボルト座金７を従来技術の項
で述べた副スティフナ１５（図９を参照）や補強板２２
（図１０を参照）のように溶接を施して柱に固定してお
く必要はなく、その取付作業は極めて簡単となる。押圧
面１０は座金の全体から見ればかなり狭いが、補強板の
場合とは異なって締結力が周縁部に分散されることか
ら、低い面圧でもって同等の締結効果が発揮される。そ
の押圧面は密着するフランジ４ａの面剛性の高い部位に
対応した位置にあり、力は最短距離をたどって伝達され
ることになる。

【００４２】すなわち、地震等によって急激に大きい引
張力が梁に作用したとすると、図４の（ａ）に示すよう
に、高張力ボルト５の応力Ｆはボルトヘッドからボルト
座金７に伝わり、それが破線で示すように押圧面１０、
フランジ４ａを経て直ちに板状スティフナ６やウエブ４
ｂに伝達されて受け止められる。その結果、フランジ４
ａの曲げは最小限にとどめられる。

【００４３】図５の（ａ）および（ｂ）は従来技術で述
べた補強板２２を使用している場合を示すが、（ｂ）お
よび（ｃ）中の一点鎖線１３Ａ，１３Ｂはフランジ４ａ
に発生している曲げモーメントを表している。一方、図
６の（ａ）および（ｂ）は本発明に係るボルト座金７を
使用している場合であり、その発生曲げモーメントは
（ｂ）および（ｃ）中の破線１４Ａ，１４Ｂのようにな
る。

【００４４】これらを対比して分かるように、図５の場
合には補強板２２を使用しているとはいえ、板状スティ
フナ６と副スティフナ１５で囲まれたフランジ４ａの中
間部位に高張力ボルト５からの力が集中荷重として働
く。したがってフランジに大きな曲げモーメントを発生
させ、結果としてフランジに大きな応力が生じる。図６
の場合には荷重が面剛性の高い部位に分散されることに
よって局部的に大きな力が作用する箇所は著しく少なく
なり、しかも、荷重の作用する近傍には板状スティフナ
６やウエブ４ｂが存在するため、曲げモーメントは図５
の場合の数分の一と極めて小さく、応力負担の大きな軽
減が図られる。

【００４５】ましてや、図４の（ｂ）のようなアーチ状
としておけば、ボルト座金７Ａに弾性変形を期待するこ
とができ、したがって巨大な荷重が作用した場合にはそ
の変形によっても力の一部を吸収し、押圧面における面
圧の過大な上昇を回避することができるようになる。

【００４６】上記の例においては、板状スティフナのみ
を配置した場合を述べたが、図７のように副スティフナ
１５を設け場合にも同様の効果を発揮させることができ
る。この副スティフナ１５は一方のフランジ４ａの内面
とウエブ４ｂの内面に溶接部３ｄ，３ｅによって固定さ
れるが、二点鎖線で示したように板状スティフナ６と同
様、対面するフランジ４ａ，４ａを橋渡しするような副
スティフナ１５Ａとしてもよい。いずれにしても板状ス
ティフナ６よりは薄い板が使用され、構造物の重量軽減
が図られる。また、図示しないが、板状スティフナ６と
ウエブ４ｂに近接する部分で押圧面の幅を広げて面積を
大きくし、それ以外の箇所では幅を狭くするなどして面
積を小さくしておくこともできる。なお、ボルト座金に
は一本の高張力ボルトを採用する場合に限らず、二本以
上のボルトを一つの座金に対して適用することも差し支
えない。

【００４７】ところで、ボルト座金の周縁部に押圧面１
０（図３を参照）を形成することに代えて、ボルト座金
７の柱等を形成するＨ形鋼のフランジ４ａと密着する側
の全体を図８の（ｂ）に示すように平坦な押圧面１０Ａ
としておいてもよい。この場合には、ボルト座金７の厚
みＴが、高張力ボルト５を挿通させるための孔１２から
最も遠い位置にある座金周縁までの距離Ｌの略６０ない
し８０％に相当する長さに選定される。

【００４８】詳しく述べると、図８の（ａ）に示すよう
にボルト座金７の平面形が正方形であって、高張力ボル
ト５が中央に配置されているときのボルト５から座金周
縁までの距離をＬとすれば、ボルト座金の厚みＴは略
０．６Ｌないし０．８Ｌに選定される。これは、以下に
説明する原理に基づいている。

【００４９】ボルト座金７の一辺を８０ミリメートルと
しＭ２０の高張力ボルト５が採用され、孔１２の直径が
２２ミリメートル、ボルトヘッドに設けた鍔５ａもしく
はワッシャの直径を例えば４６ミリメートルとすると、
鍔またはワッシャの端から座金周縁までの長さは８０／
２−４６／２＝１７ミリメートルとなり、鍔が接触する
孔端からの長さは８０／２−２２／２＝２９ミリメート
ルとなる。

【００５０】一方、図８の（ｂ）に示すように、ボルト
５による締結力の伝搬はボルトに対して約４５°の角度
で破線のごとく円錐状に拡がり、かつ円錐の周囲に近い
ほど伝達力が大きくなることに着目して、ボルト座金７
の厚みＴを上記した１７と２９との中間値の例えば２４
ミリメートルに選定すると、座金の密着側の周縁部にお
いて効果的に力の伝達がなされることになる。

【００５１】ボルト座金７の一辺の長さは柱等を形成す
るＨ形鋼４の大きさに応じて選定されることは述べるま
でもないが、それに基づいて高張力ボルト５の径や鍔径
が決められるので一概に特定することはできないもの
の、上記の例でＴ／Ｌを求めると、２４／（８０／２）
＝０．６となる。

【００５２】ちなみに、ボルト座金７が図８の（ｃ）の
ように例えば８０×１００の長方形の平面形を持つ場合
には、ボルト５から最も遠い位置にある座金周縁までの
距離Ｌは５０ミリメートルとなる。鍔５ａまたはワッシ
ャの端から座金周縁までの長さは５０−２３＝２７ミリ
メートルとなり、鍔が接触する孔端からの長さは５０−
１１＝３９ミリメートルとなる。中間値の例えば３３ミ
リメートルを選定すると、Ｔ／Ｌ≒０．７となる。

【００５３】いずれにしても、ボルト座金７の平面形状
が違ったり、採用される高張力ボルト５の径が異なるこ
ともあり得ることを考慮しても、Ｔ＝（０．６〜０．
８）Ｌの範囲で選定すれば、上記したごとく、ボルトの
締結力が円錐状に拡がり押圧面の周縁に直接伝搬させる
ことができるという原理を略満たすことができる。その
際に、ボルト座金に過剰な厚みを与えるといった不経済
なことも回避される。形状が極めて単純ゆえに製作が容
易となるだけでなく、無用な重量増大も避けることがで
きる。

【００５４】以上の説明から分かるように本発明に係る
ボルト座金装置を採用すれば、柱をなすＨ形鋼のフラン
ジの厚みを特に大きくしたり補強板を取りつける必要も
なくなり、鋼構造物における柱と梁とを形成するＨ形鋼
の接合部の構造として、上記効果を発揮する経済性の高
い鉄骨構造が実現される。もちろん、Ｈ形鋼の使用の態
様は柱と梁という関係に限らず、構築物等におけるその
他の構造メンバーに対しても本思想を適用することがで
きる。いずれにしても、構造物の安定性が向上するだけ
でなく、施工作業も著しく簡易化され、構築工数の大幅
な低減が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るボルト座金装置を適用した鋼構
造物におけるＨ形鋼の接合部を表した拡大斜視部分図。

【図２】 Ｈ形鋼によって柱と梁を形成し、それを接合
した鋼構造物の主要部を表した斜視図。

【図３】 （ａ）は板状スティフナおよびウエブの近傍
に配置されたボルト座金の押圧面側から見た取付配置
図、（ｂ）および（ｃ）は異なる例の取付配置図。

【図４】 （ａ）は図３の（ａ）におけるIV−IV線矢視
断面図、（ｂ）は断面形をアーチ状にした場合における
ボルト座金の断面図。

【図５】 従来技術における補強板を採用した場合であ
って、（ａ）および（ｂ）は溝形空間における立面図お
よび平面図、（ｃ）はフランジに発生する曲げモーメン
ト図。

【図６】 本発明に係るボルト座金を採用した場合であ
って、（ａ）および（ｂ）は溝形空間における立面図お
よび平面図、（ｃ）はフランジに発生する曲げモーメン
ト図。

【図７】 副スティフナを設けてボルト座金を適用した
鋼構造物の主要部を表す斜視図。

【図８】 押圧面が平坦なボルト座金に高張力ボルトが
使用されている例であって、（ａ）は正方形座金の平面
図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は長方形座金の平面図。

【図９】 Ｈ形鋼によって柱と梁を形成した鋼構造物に
おける従来技術を説明する立体図。

【図１０】 柱等を形成するＨ形鋼のフランジ外面に補
強板を取りつけた場合の鋼構造物における従来技術を説
明する立体図。

【符号の説明】

１…梁を形成するＨ形鋼、１ａ…フランジ、２…エンド
プレート、４…柱を形成するＨ形鋼、４ａ…フランジ、
４ｂ…ウエブ、５，５Ａ，５Ｂ…高張力ボルト、６…板
状スティフナ、７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｌ，７Ｒ…ボ
ルト座金、８…溝形空間、９…ナット、１０…押圧面、
１０Ａ…平坦な押圧面、１５，１５Ａ…副スティフナ、
Ｔ…ボルト座金の厚み、Ｌ…高張力ボルトを挿通させる
ための孔から最も遠い位置にある座金周縁までの距離。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 幸三 兵庫県神戸市中央区北本町通１丁目１番28 号 川鉄建材株式会社内 (72)発明者 東 司 兵庫県神戸市中央区北本町通１丁目１番28 号 川鉄建材株式会社内 Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA14 AB01 AC15 AG12 BB09 BB13 BB22 BD01 BE05 BF01 CA05 CA09 CA13 CA14 DA03 EB02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フランジを水平な姿勢にして梁等を形成
   するＨ形鋼の端面にエンドプレートが固定され、柱等を
   形成するＨ形鋼のフランジ外面に前記エンドプレートを
   密着させた後に、該エンドプレートと柱等を形成するＨ
   形鋼のフランジとを貫通する高張力ボルトにより姿勢の
   異なる二つのＨ形鋼を接合するようにした鋼構造物にお
   ける接合部構造において、 前記柱等を形成するＨ形鋼のフランジとウエブとで画成
   された溝形空間内にあって前記梁等を形成するＨ形鋼の
   フランジの延長をなす位置に、左右で対面する両フラン
   ジおよび前記ウエブに板状スティフナが固定され、 該板状スティフナの上方および下方において柱等を形成
   するＨ形鋼のフランジの内面に密着するようにボルト座
   金が配置され、該座金を介して柱等を形成するＨ形鋼の
   フランジと前記エンドプレートとが高張力ボルトおよび
   ナットにより締結され、 前記ボルト座金は各板状スティフナおよび柱等を形成す
   るＨ形鋼のウエブに近接した位置へ至る大きさを有し、
   柱等を形成するＨ形鋼のフランジと密着する押圧面が周
   縁部に形成されていることを特徴とする鋼構造物におけ
   るＨ形鋼の接合構造。
2. 【請求項２】 前記ボルト座金の周縁部に押圧面を形成
   することに代えて、ボルト座金の柱等を形成するＨ形鋼
   のフランジと密着する側の全体が平坦な押圧面とされ、
   該ボルト座金の厚みが、高張力ボルトを挿通させるため
   の孔から最も遠い位置にある座金周縁までの距離の略６
   ０ないし８０％に相当する長さに選定されていることを
   特徴とする請求項１に記載された鋼構造物におけるＨ形
   鋼の接合構造。
3. 【請求項３】 前記溝形空間で対面するフランジの内面
   に、前記板状スティフナとは適宜の間隔を置いてそれに
   平行し一方のフランジとウエブに副スティフナが固定さ
   れ、前記ボルト座金は前記板状スティフナ，副スティフ
   ナおよびウエブに近接した位置へ至る大きさを有してい
   ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載され
   た鋼構造物におけるＨ形鋼の接合構造。
4. 【請求項４】 フランジを水平な姿勢にして梁等を形成
   するＨ形鋼の端面にエンドプレートが固定され、柱等を
   形成するＨ形鋼のフランジ外面に前記エンドプレートを
   密着させた後に、該エンドプレートと柱等を形成するＨ
   形鋼のフランジとを貫通する高張力ボルトにより姿勢の
   異なる二つのＨ形鋼を接合するときボルト締結部に使用
   されるボルト座金において、 該ボルト座金には柱等を形成するＨ形鋼のフランジの内
   面と密着する側の周縁部に押圧面が確保され、柱等を形
   成するＨ形鋼のフランジおよびウエブに固定した板状ス
   ティフナで補強されて面剛性の高くなっている部位、お
   よび該Ｈ形鋼のフランジにおけるウエブによって面剛性
   の高くなっている部位の近傍に前記押圧面を配置し、該
   座金を貫通する高張力ボルトによって締結した後に外力
   によって作用した大きな応力を、直接的に前記面剛性の
   高い部位に伝達させることができるようにした鋼構造物
   におけるＨ形鋼の接合用ボルト座金装置。
5. 【請求項５】 前記ボルト座金は、その断面形が略アー
   チ状となっていることを特徴とする請求項４に記載され
   た鋼構造物におけるＨ形鋼の接合用ボルト座金装置。
6. 【請求項６】 前記ボルト座金の押圧面は、密着される
   柱等を形成するＨ形鋼のフランジの面剛性の高い部位に
   対応して形成されていることを特徴とする請求項４また
   は請求項５に記載された鋼構造物におけるＨ形鋼の接合
   用ボルト座金装置。
7. 【請求項７】 前記ボルト座金には、柱等を形成するＨ
   形鋼のフランジの内面と密着する側の周縁部に押圧面が
   確保されることに代えて、密着する側の全面に押圧面が
   形成され、該ボルト座金の厚みが、高張力ボルトを挿通
   させるための孔から最も遠い位置にある座金周縁までの
   距離の略６０ないし８０％に相当する長さに選定されて
   いることを特徴とする請求項４に記載された鋼構造物に
   おけるＨ形鋼の接合用ボルト座金装置。