JP2001164651A - サイズの異なる部材の高力ボルトによる摩擦接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボルトによる摩擦接合構造において、突き合
わせた部材間で厚み段差がある場合に、フィラープレー
トを用いることなく、施工性を向上させ、材料コストや
加工コストの節減、施工工期の短縮等を可能とするサイ
ズの異なる部材の高力ボルトによる鋼材の摩擦接合構造
を提供する。 【解決手段】 断面サイズが異なり、突き合わされたと
き外法面または内法面が一致し内法面または外法面で厚
み段差を生じる部材を、添板を用い高力ボルトにより接
合する摩擦接合構造において、添板を一致させた外法面
または内法面にのみ当接したことを特徴とすサイズの異
なる部材の高力ボルトによる摩擦接合構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼構造建築物を構
築する際に、断面サイズの異なる各種の部材、例えば厚
板、梁材または柱材あるいはブレース材としてのＨ形鋼
（フランジ、ウエブ）、角形鋼管などの部材を突き合わ
せ、添板を当接して高力ボルトにより摩擦接合する場合
に適用するサイズの異なる部材の高力ボルトによる摩擦
接合構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、断面サイズの異なる部材、例えば
厚みサイズが異なり、突き合わせたとき外法面側に厚み
段差を生じる厚板を接合対象し添板を当接してボルト・
ナットで締結する、ボルトによる厚板の摩擦接合構造に
おいては、一般には、図５に示すように、厚みの大きい
厚板１と厚みの小さい厚板２の両面に添板３、４が当接
されるが、添板４と厚板２との間に、厚み段差ａを生じ
て安定した摩擦接合構造が得られない。そのため、厚み
段差ａを考慮した厚みのフィラープレート６を厚板２と
添板４との間に挿入し、厚板１、２と添板３、４をボル
ト・ナット５で締結することが行われている。

【０００３】また、断面サイズが異なり、フランジの外
法面が一致しフランジ内法面側に厚み段差があるＨ形鋼
を接合対象としフランジに添板を当接してボルト・ナッ
トで締結する、ボルトによるＨ形鋼の摩擦接合構造にお
いては、一般には、図６に示すように、突き合わせたＨ
形鋼７とＨ形鋼８のフランジ７ｆ、８ｆの両面に添板
３、４が当接されるが、内法面側に厚み段差ａを生じて
安定した摩擦接合構造が得られないことから、厚み段差
ａを考慮した厚みのフィラープレート６を厚みの小さい
フランジ８と添板４との間に挿入し、フランジ７ｆ、８
ｆと添板３、４をボルト・ナット５で締結することが行
われている。図中９は、Ｈ形鋼７とＨ形鋼８のウエブ部
の両面に当接されたスプライスプレートでボルト・ナッ
ト５ａにより締結される。フランジの外法面の添板は、
分割型にしてフランジの両側（左右）にそれぞれ当接す
ることもあり、一体型にして両側（左右）に跨がるよう
に当接することもある。

【０００４】また、断面サイズが異なり、フランジの内
法面が一致しフランジ外法面側に厚み段差ａがあるＨ形
鋼を接合対象としフランジに添板を当接してボルト・ナ
ットで締結する、ボルトによる柱材やブレース材として
のＨ形鋼の摩擦接合構造においては、一般には、図７に
示すように、突き合わせたＨ形鋼７とＨ形鋼１０のフラ
ンジ７ｆ、１０ｆの両面に添板３、４が当接されるが、
外法面側に厚み段差ａを生じて安定した摩擦接合構造が
得られないことから、厚み段差ａを考慮した厚みのフィ
ラープレート６を厚みの小さいフランジ１０ｆと添板４
との間に挿入し、フランジ７ｆ、１０ｆと添板３、４を
ボルト・ナット５で締結することが行われている。（参
考文献 特開平１０−１８４２３号公報、特開平６−３
３０５６７号公報他）。

【０００５】しかし、上記のように、例えば添板３、４
を厚板１と厚板２、Ｈ形鋼７とＨ形鋼８またはＨ形鋼７
とＨ形鋼１０のフランジ７ｆと８ｆまたは７ｆと１０ｆ
の両面に当接して摩擦接合する場合には、添板３、４を
多数用意する必要があり、素材・加工コストが増大する
だけではなく、厚み段差ａを考慮した厚みのフィラープ
レート６を多数用意して選択使用する必要があり、フィ
ラープレートの素材・加工コスト増に加え、その挿入・
調整作業（施工）負担も大きくなるという問題点があ
る。

【０００６】このような観点から、本出願人は、例え
ば、突き合わせた厚み段差のある厚板の両面に添板を当
接して、厚板と添板とをボルト・ナットで締結して摩擦
接合する、ボルトによる厚板の摩擦接合構造として、特
開平８−２９１５６４号公報に記載の発明において図８
に示すように、厚みの大きい厚板１と厚みの小さい厚板
２を厚み中心を一致させて両面側に厚み段差ａａを形成
するように突き合わせ、この突き合わせ部を含む厚板の
接合面に添板３ａ、４ｂを突き合わせ部付近で内側に曲
げた状態にして当接することにより、フィラープレート
を用いることなく厚板１、２と添板３ｂ、４ｂ間での接
触圧を得るようにした高力ボルト５による摩擦接合構造
を提案している。

【０００７】しかし、この摩擦接合構造においては、断
面サイズの大きい添板３ａ、４ｂを使用した場合や厚み
段差ａａが大きい場合、「はしあき」ｃを大きくとる必
要があり、「はしあき」ｃによる接合耐力低下を防止し
て接合耐力を確保するために、添板３ａ、４ｂのサイズ
をかなり大きくする必要があり、材料コスト負担が大き
くなるという問題点があり、場合によっては、最内縁と
ボルト間距離が大きくなり過ぎて接合部に圧縮荷重が作
用したときに、添板が座屈してしまうことがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
ボルトによる摩擦接合構造の問題点を有利に解消し、突
き合わせた部材間で厚み段差がある場合に、フィラープ
レートを用いることなく、施工性を向上させ、材料コス
トや加工コストの節減、施工工期の短縮等を可能とする
サイズの異なる部材の高力ボルトによる鋼材の摩擦接合
構造を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の（１）の発明
は、断面サイズが異なり、突き合わされたとき外法面が
一致し内法面で厚み段差を生じる部材を、添板を用い高
力ボルトにより接合する摩擦接合構造において、添板を
外法面側にのみ当接したことを特徴とすサイズの異なる
部材の高力ボルトによる摩擦接合構造であり、（２）の
発明は、断面サイズが異なり、突き合わされたとき内法
面が一致し外法面で段差を生じる部材を、添板を用い高
力ボルトにより接合する摩擦接合構造において、添板を
内法面側にのみ当接したことを特徴とするサイズの異な
る部材の高力ボルトによる摩擦接合構造である。

【００１０】また、（３）の発明は、（１）の発明にお
いて、部材が外法一定の圧延もしくは溶接組み立てによ
るＨ形鋼であることを特徴とするサイズの異なる部材の
高力ボルトによる摩擦接合構造であり、（４）の発明
は、（２）の発明において、部材が内法一定の圧延もし
くは溶接組み立てによるＨ形鋼であることを特徴とする
サイズの異なる部材の高力ボルトによる摩擦接合構造で
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、複数のボルト孔を有す
る部材を突き合わせ、部材のボルト孔に対応する複数の
ボルト孔を有する添板を、一致させた外法面または内法
面のいずれか一方にのみ当接し、フィラープレートを用
いないで高力ボルトにより摩擦接合する高力ボルトによ
る摩擦接合構造であり、前記従来の問題を有利に解消す
るものである。

【００１２】本発明でいう断面サイズの異なる部材と
は、主として、厚みサイズの異なる厚板、断面サイズの
異なる梁材または柱材あるいはブレース材としてのＨ形
鋼（フランジ部やウエブ部）や角形鋼管などであり、Ｈ
形鋼や角形鋼管などの部材は、圧延もしくは溶接組み立
てによって得られるものである。従来、断面サイズの異
なる部材を、添板とボルトを用いて摩擦接合する場合、
ボルト接合部をコンパクトにして接合強度を安定確保す
るために、当然のこととして、両面に添板を当接する２
面摩擦を採用し厚み段差を考慮した厚みのフィラープレ
ートを挿入することが行われてきており、一方の面に添
板を当接する一面摩擦は実用されていないのが現状であ
る。

【００１３】本発明者等は、近年、高耐力接合部材の開
発が進んでいることから、高耐力接合部材を用いること
により、添板数量を削減するとともにフィラープレート
を用いないコンパクトな接合部を発想し、その実現のた
めの検討を行った。例えば、Ｈ形鋼の場合には、一般
に、フランジの外法面もしくはフランジの内法面を一致
させられるように形状設計されていることから、突き合
わされたＨ形鋼のフランジ厚みが異なる場合でも、いず
れかの法面で一致させることができ、この一致法面にの
み簡易な平板状の添板を配置することにより、フィラー
プレートの挿入を不要とするボルト接合が可能であるこ
とに着眼した。

【００１４】一面摩擦の摩擦接合構造においては、ボル
トの強度、添板の強度、摩擦接合面の摩擦力が問題にな
るが、この問題については、 添板の厚みを大きくし、当接面積を広くして高力ボル
ト本数を増やす 添板とボルトの強度を強化する 添板と部材の摩擦接合面に例えば突起を形成して摩擦
力を強化する などの接合部強化対策を単独または組み合わせることに
より、容易に解決することができることを確認した。こ
れらの対策を講じた場合には、一面単位で見れば材料コ
ストおよび加工コスト増、施工工数増があるが、一面摩
擦接合にしてフィラープレートを使用しないことによ
り、接合部全体としては、材料コストや加工コスト、施
工工数を大幅に削減することができる。

【００１５】本発明は、上記の知見に基づいてなされた
ものである。本発明では、断面サイズの異なる部材を突
き合わせたとき一致させた法面にのみ添板を当接し、添
板と各部材とを高力ボルトで接合する、フィラープレー
トを用いない一面摩擦による摩擦接合構造であり、基本
的には、突き合わせた部材に厚み段差ａがあり、外法面
または内法面のいずれかを一致させて、この一致させた
法面側に添板を当接して高力ボルトにより摩擦接合する
場合に適用して顕著な効果を奏するものであるが、外法
面および内法面に厚み段差がない場合にも適用が可能で
ある。ただし、外法面および内法面に厚み段差がない場
合での適用については、効果は顕著ではない。したがっ
て、本発明は、主として突き合わせた部材に厚み段差が
あり、外法面または内法面のいずれかを一致させて、こ
の一致させた法面側にのみ添板を当接する高力ボルトに
よる一面摩擦の摩擦接合構造として適用するものであ
る。

【００１６】

【実施例】以下に本発明に係る摩擦接合構造の実施例に
ついて、図面に基づいて説明する。 （実施例１）この実施例は、厚みサイズの異なる厚板
（部材）を、厚板からなる添板を用いて高力ボルトによ
り摩擦接合する場合のものである。この実施例の摩擦接
合構造は、図１に示すように、接合部領域に複数のボル
ト孔ｈｏを穿孔した厚みの大きい厚板１と厚みの小さい
厚板２を、外法面を一致させて突き合わせ、接合部領域
において厚板１と厚板２のボルト孔ｈｏに対応する複数
のボルト孔ｈｐを穿孔した厚板からなる添板３を、ボル
ト孔ｈｐとｈｏが一致するように当接し、高力ボルト１
１を厚板１、２側から挿通して、添板３側でナット１２
を締め付けることにより摩擦接合して得られるものであ
る。添板３は、外法面側にのみ当接しているが、ここで
は、添板３のサイズをやや大きくし、高力ボルト１１
（およびナット１２）を用いており、問題のない接合強
度を確保することができる。

【００１７】この実施例１では、添板３を厚板１と厚板
２の一致させた法面にのみに当接した１面摩擦接合を採
用しており、フィラープレートを使用しないので、フィ
ラープレートの材料コスト・加工コスト・施工コストが
不要になるとともに、添板３の使用枚数を大幅に削減す
ることができ、添板３の材料コスト、加工コスト、施工
コストを大幅に節減し、施工工期を大幅に短縮して接合
の生産性を大幅に向上させ、全体の接合コストを大幅に
向上させることができる。

【００１８】なお、この実施例１では、高力ボルト１１
を厚板１、２側から挿通して、添板３側でナット１２を
締め付けるようにしているが、高力ボルト１１を添板３
側から挿通して、厚板１、２側でナット１２を締め付け
るようにしてもほぼ同様の結果が得られる。

【００１９】（実施例２）この実施例は、厚みの異なる
厚板と厚板を、高張力の厚鋼板からなる添板を用いて高
力ボルトにより摩擦接合する場合のものである。この実
施例の摩擦接合構造は、図２に示すように、接合部領域
に複数のボルト孔９を穿孔した厚みの大きい厚鋼板１と
厚みの小さい厚鋼板２を、内法面を一致させて突き合わ
せ、接合部領域において厚鋼板１と厚鋼板２のボルト孔
ｈｏに対応する複数のボルト孔ｈｐを穿孔した厚板から
なる添板３を、ボルト孔ｈｏとｈｐが一致するように内
法面に当接し、高力ボルト１１を添板３側から挿通し
て、厚板１、厚板２側でナット１２を締め付けることに
より摩擦接合して得られるものである。添板３は片面側
にのみ当接しているが、ここでは、添板３のサイズをや
や大きくし、高力ボルト１１（およびナット１２）を用
いて、問題のない接合強度を確保するようにしている。
この実施例２においても、実施例１と同様の効果が得ら
れる。

【００２０】なお、この実施例では、高力ボルト１１を
厚鋼板１、２側から挿通して、添板３側でナット１２を
締め付けるようにしているが、高力ボルト１１を添板３
側から挿通して、厚鋼板１、２側でナット１２を締め付
けるようにしてもほぼ同様の結果が得られる。

【００２１】（実施例３）この実施例は、断面サイズの
異なり、突き合わせたときに内法面が一致し外法面で厚
み段差を生じるフランジを有する柱材やブレース材とし
てのＨ形鋼とＨ形鋼を、厚板からなる添板を用いて高力
ボルトにより摩擦接合する場合のものである。Ｈ形鋼を
接合対象とする場合には、添板を上下フランジに当接し
て高力ボルトにより接合するが、ここでは、上フランジ
側で代表説明する。

【００２２】この実施例の摩擦接合構造は、図３に示す
ように、接合部領域に複数のボルト孔ｈｏを穿孔した断
面サイズの異なるＨ形鋼７、１０のフランジ７ｆと１０
ｆを突き合わせ、このフランジの内法面の接合部領域の
両側に、フランジ７ｆと１０ｆのボルト孔ｈｏに対応す
る複数のボルト孔ｈｐを穿孔した添板３₁ 、３₂ をボル
ト孔ｈｏとｈｐが一致するように当接し、ボルト孔ｈｏ
とボルト孔ｈｐに、添板３₁ 、３₂ 側から高力ボルト１
１を挿通して、フランジ７ｆと１０ｆ側でナット１２を
締め付けることにより摩擦接合して得られるものであ
る。図３中９は、Ｈ形鋼７とＨ形鋼１０のウエブ部の両
面に当接されたスプライスプレートでボルト・ナット５
ａにより締結される。

【００２３】この実施例３においては、添板３₁ 、３₂
をＨ形鋼７、１０のフランジ７ｆと１０ｆの内法面にの
みに当接した一面摩擦による摩擦接合を採用しており、
フィラープレートを使用しないので、フィラープレート
の材料コスト・加工コスト・施工コストが不要になると
ともに、添板３の使用枚数を大幅に削減することがで
き、添板３の材料コスト、加工コスト、施工コストを大
幅に節減し、施工工期を大幅に短縮して接合の生産性を
大幅に向上させ、全体の接合コストを大幅に向上させる
ことができる。添板３₁ 、３₂ は、内法面にのみ当接し
ているが、ここでは、この添板のサイズをやや大きく
し、高力ボルト１１（およびナット１２）を用いて、問
題のない接合強度を確保するようにしている。

【００２４】なお、この実施例では、添板３₁ 、３₂ を
フランジ７ｆと１０ｆの内法面にのみに当接し、高力ボ
ルト１１を添板側から挿通して、フランジ７ｆと１０ｆ
側でナット１２を締め付けるようにし、外法面からの高
力ボルト１１の突出高さを小さくするようにしている
が、フランジ７ｆと１０ｆ側から挿通して、添板３₁ 、
３₂ 側でナット１２を締め付けるようにしてもよい。

【００２５】（実施例４）この実施例は、断面サイズの
異なり、突き合わせたときに外法面が一致し内法面で厚
み段差を生じるフランジを有するＨ形鋼とＨ形鋼を、厚
板からなる添板を用いて高力ボルトにより摩擦接合する
場合のものである。Ｈ形鋼を接合対象とする場合には、
添板を上下フランジに当接して高力ボルトにより接合す
るが、ここでは、上フランジ側で代表説明する。

【００２６】この実施例４の摩擦接合構造は、図４に示
すように、接合部領域に複数のボルト孔ｈｏを穿孔した
断面サイズの異なるＨ形鋼７、１３のフランジ７ｆと１
３ｆを突き合わせ、このフランジの外法面の接合部領域
の両側に、フランジ７ｆと１３ｆのボルト孔ｈｏに対応
する複数のボルト孔ｈｐを穿孔した一体型の添板３をボ
ルト孔ｈｏとｈｐが一致するように当接し、ボルト孔ｈ
ｏとボルト孔ｈｐに、添板３側から高力ボルト１１を挿
通して、フランジ７ｆと１３ｆ側でナット１２を締め付
けることにより摩擦接合して得られるものである。

【００２７】この実施例４においては、添板３をＨ形鋼
７、１３のフランジ７ｆと１３ｆの外法面にのみに当接
した一面摩擦による摩擦接合を採用しており、フィラー
プレートを使用しないので、フィラープレートの材料コ
スト・加工コスト・施工コストが不要になるとともに、
添板３の使用枚数を大幅に削減することができ、添板３
の材料コスト、加工コスト、施工コストを大幅に節減
し、施工工期を大幅に短縮して接合の生産性を大幅に向
上させ、全体の接合コストを大幅に向上させることがで
きる。添板３は、外法面にのみ当接しているが、ここで
は、この添板のサイズをやや大きくし、高力ボルト１１
（およびナット１２）を用いて、問題のない接合強度を
確保するようにしている。

【００２８】なお、この実施例では、添板３をフランジ
７ｆと１３ｆの外法面にのみに当接し、高力ボルト１１
をフランジ７ｆと１３ｆ側から挿通して、添板３側でナ
ット１２を締め付けるようにしているが、添板３側から
挿通して、フランジ７ｆと１３ｆ側でナット１２を締め
付けるようにしてもよい。

【００２９】なお、この実施例４では、一体型の添板３
を用い、これをＨ形鋼７、１３のフランジ７ｆ、１３ｆ
の外法面に当接して、添板３の使用枚数をより少なくし
ているが、この添板３を２分割してＨ形鋼７、１３のフ
ランジ７ｆ、１３ｆの外法面の両側にそれぞれ当接して
もよい。

【００３０】本発明は、上記の各実施例に限定されるも
のではない、例えば、接合対象は上記の実施例では、厚
板やＨ形鋼のフランジ部としているが、Ｈ形鋼のウエブ
部、角形鋼管にも適用が可能である。また、添板のボル
ト孔の数、配置、添板の形状条件は、接合対象条件、ボ
ルト条件、荷重条件、要求される摩擦接合面強度、施工
環境等に応じて、本発明の請求項を満足する範囲内で変
更のあるものである。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、部材を突き合わせ添板を当接
して高力ボルトで摩擦接合する場合、フィラープレート
を不要とするとともに、添板の使用枚数を大幅に減ら
し、その材料・加工コストの節減、施工性の向上を可能
にし、施工工期の短縮、施工コスト節減等を可能にす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）図は、本発明の実施例１における断面サ
イズ（厚みサイズ）の異なる厚板を接合対象とした摩擦
接合構造例を示す正面説明図、（ｂ）図は、（ａ）図の
平面説明図。

【図２】本発明の実施例２における断面サイズ（厚みサ
イズ）の異なる厚板を接合対象とした摩擦接合構造例を
示す正面説明図。

【図３】（ａ）図は、本発明の実施例３における断面サ
イズの異なるＨ形鋼を接合対象とした摩擦接合構造例を
示す正面説明図、（ｂ）図は、（ａ）図の側面説明図、
（ｃ）図は、（ａ）図の平面説明図。

【図４】本発明の実施例４における断面サイズの異なる
Ｈ形鋼を接合対象とした摩擦接合構造例を示す正面説明
図。

【図５】従来の断面サイズ（厚みサイズ）の異なる厚鋼
板を接合対象とした摩擦接合構造例を示す正面説明図。

【図６】従来の断面サイズの異なるＨ形鋼を接合対象と
した摩擦接合構造例を示す正面説明図。

【図７】従来の断面サイズ（厚みサイズ）の異なる柱材
やブレース材としてのＨ形鋼を接合対象とした他の摩擦
接合構造例を示す正面説明図。

【図８】従来の断面サイズ（厚みサイズ）の異なる厚鋼
板を接合対象とした他の摩擦接合構造例を示す正面説明
図。

【符号の説明】

１、２ 厚板 ３、３ａ、３ｂ、 添板 ３₁ 、３₂ （Ｈ形鋼の内法面用）添板 ４、４ａ 添板 ５、５ａ ボルト・ナット ６ フィラープレート ７、８、１０、１３ Ｈ形鋼 ７ｆ、８ｆ、１０ｆ、１３ｆ フランジ ９ スプライスプレート ｈｏ、ｈｐ ボルト孔 １１ 高力ボルト １２ ナット

フロントページの続き (72)発明者 宇野 暢芳 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA14 AA33 AA51 AB01 AB16 AC15 AC16 AE13 AG03 AG12 BB03 BB22 BD01 BE02 BF01 CA06 EB01 3J001 AA01 BA01 DB04 3J039 AA02 AA04 BB02 GA04 GA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面サイズが異なり、突き合わされたと
   き外法面が一致し内法面で厚み段差を生じる部材と部材
   を、添板を用い高力ボルトにより接合する摩擦接合構造
   において、添板を外法面側にのみ当接したことを特徴と
   するサイズの異なる部材の高力ボルトによる摩擦接合構
   造。
2. 【請求項２】 断面サイズが異なり、突き合わされたと
   き内法面が一致し外法面で段差を生じる部材と部材を、
   添板を用い高力ボルトにより接合する摩擦接合構造にお
   いて、添板を内法面側にのみ当接したことを特徴とする
   サイズの異なる部材の高力ボルトによる摩擦接合構造。
3. 【請求項３】 部材が外法一定の圧延もしくは溶接組み
   立てによるＨ形鋼であることを特徴とする請求項１記載
   のサイズの異なる部材の高力ボルトによる摩擦接合構
   造。
4. 【請求項４】 部材が内法一定の圧延もしくは溶接組み
   立てによるＨ形鋼であることを特徴とする請求項１記載
   のサイズの異なる部材の高力ボルトによる摩擦接合構
   造。