JP2001200587A - 丸鋼管柱の柱梁仕口構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼材の梁２５の小口面に対応させて、ダイア
フラム４を丸鋼管柱７の外側面外方に突出させて設け、
該ダイアフラム４に前記小口面を固定する丸鋼管柱７の
柱梁仕口構造において、丸鋼管７の引張り強度、仕口の
剛性、現場での施工性に優れる、丸鋼管柱の柱梁仕口構
造を提供する。 【解決手段】 前記ダイアフラム４は、前記丸鋼管７に
挿通される円孔４ｃが中心に形成されるとともに、該挿
通状態で前記丸鋼管７と固設される平面視正方形の外ダ
イアフラム４ａと、該外ダイアフラム４ａの前記固設位
置の丸鋼管７内側面に固設されて、該丸鋼管７の横断面
を塞ぐ平面視円形の内ダイアフラム４ｂと、からなる。
前記丸鋼管７の内径は５００mm以上が望ましい。また、
前記内ダイアフラム４ｂに孔４ｇを設けると鋼管コンク
リート柱にも適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、横断面が円形の丸
鋼管柱の柱梁仕口構造に関するもので、特に、丸鋼管柱
と鋼材の梁とをダイアフラムを介して接合する柱梁仕口
構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、丸鋼管柱に、Ｈ形鋼などの鋼
材の梁を接合する柱梁仕口構造として、通しダイアフ
ラム方式、外ダイアフラム方式、内ダイアフラム方
式が使用されている。しかし、いずれの方式も以下に示
すように一長一短がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通しダイアフラム方
式 図５（ａ）に示すように、柱としての丸鋼管３を、この
丸鋼管３とＨ形鋼の梁２５の上下フランジ２１ａ，２１
ｂとが対向する位置にて分断し、この２つの分断位置に
ダイアフラム５を各々挿入後、分断した丸鋼管３ａ，３
ｂ，３ｃをダイアフラム５に突合わせて溶接し、丸鋼管
３に一対のダイアフラム部５を形成する。そして、この
一対のダイアフラム部５の各端面に、前記上下フランジ
２１ａ，２１ｂの小口面を各々突合わせて溶接し、丸鋼
管３と梁２５とを接続する。このような通しダイアグラ
ム方式は、構造物の柱をなす丸鋼管３自身を分断し、ダ
イアフラム５を挟んで溶接により接合するので、丸鋼管
３の軸方向引張り強度が低いという短所がある。

【０００４】外ダイアフラム方式 図５（ｂ）に示すように、一対のダイアフラム９の各々
に形成された円孔９ａに丸鋼管７を挿通する。そして、
梁２５の上下フランジ２１ａ，２１ｂと対向する位置に
前記一対のダイアフラム９を位置させて、このダイアフ
ラム９と丸鋼管７とを溶接し、丸鋼管７に一対のダイア
フラム部９を形成する。この一対のダイアフラム部９の
端面に、前記上下フランジ２１ａ，２１ｂの小口面を各
々突合わせて溶接し、丸鋼管７と梁２５とを接続する。
このような外ダイアフラム方式は丸鋼管７を分断しない
ので、丸鋼管７の引張り強度は高い。しかし、梁２５か
らダイアフラム９を介して伝達された曲げモーメントに
よる応力が、丸鋼管７の円周方向位置の内、前記梁２５
を溶接した側の部分７ａに局所的に作用する。このた
め、この部分７ａに局所的な変形を来たし易く柱梁仕口
の剛性が低くなる、すなわち柱と梁との境界近傍で上下
に曲げ変形し易いという短所がある。これを抑えるため
に、通常は外ダイアフラムの板厚を厚くして、外ダイア
フラムの上下撓みを小さくしているが、外ダイアフラム
の厚みが厚くなる分、鉄骨量が増大し柱梁が重くなって
しまう。

【０００５】内ダイアフラム方式 図５（ｃ）に示すように、梁２６の上下フランジ２２
ａ，２２ｂを接続する位置１１ａの丸鋼管１１の内側面
に一対のダイアフラム１３を溶接するとともに、丸鋼管
１１の外側面に直接前記上下フランジ２２ａ，２２ｂの
小口面を突き合わせて溶接し、丸鋼管１１と梁２６とを
接続する。このような内ダイアフラム方式は丸鋼管１１
を分断しないので、外ダイアフラム方式と同様、丸鋼管
１１の引張り強度は高い。しかし、梁２６の上下フラン
ジ２２ａ，２２ｂを丸鋼管１１に直接接続するため、丸
鋼管１１の外形曲率に合せて上下フランジ２２ａ，２２
ｂの小口面を円弧状に加工して、建築現場にて、この上
下フランジ２２ａ，２２ｂを丸鋼管１１に突合わせて溶
接しなければならず、上下フランジ２２ａ，２２ｂの加
工に手間がかかるだけでなく、建築現場で円弧状の難し
い溶接作業を伴うという短所がある。

【０００６】本発明はかかる従来の課題に鑑みて成され
たもので、丸鋼管の引張り強度を高くできるとともに、
丸鋼管の局所変形を小さく抑えて仕口の剛性も高くで
き、しかも現場での施工性にも優れる、丸鋼管柱の柱梁
仕口構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１に示す発明は、鋼材の梁の小口面に対応さ
せて、ダイアフラムを丸鋼管柱の外側面外方に突出させ
て設け、該ダイアフラムに前記小口面を固定する丸鋼管
柱の柱梁仕口構造において、前記ダイアフラムは、前記
丸鋼管に挿通される円孔が中心に形成されるとともに、
該挿通状態で前記丸鋼管と固設される平面視略正方形の
外ダイアフラムと、該外ダイアフラムの前記固設位置の
丸鋼管内側面に固設されて、該丸鋼管の横断面を塞ぐ平
面視円形の内ダイアフラムと、からなることを特徴とす
る。

【０００８】上記発明によれば、丸鋼管を分断しないの
でその丸鋼管の軸方向引張り強度を高く維持することが
できる。

【０００９】また、前記内ダイアフラムによって、丸鋼
管内の横断面を塞ぎ、丸鋼管の全内周側面を一体化して
補強している。このため、梁から外ダイアフラムを介し
て伝達された曲げモーメントによる応力を、丸鋼管の円
周方向位置の内、梁が接続された側だけで局所的に受け
るのではなく、前記内ダイアフラムを介して丸鋼管の全
周で受けることができる。したがい、丸鋼管の局所的な
変形を小さくできて柱梁の仕口の剛性が高くなる。

【００１０】更には、あらかじめ工場などで内・外ダイ
アフラムを丸鋼管に溶接できるので、柱たる前記丸鋼管
と梁との現場接合は、前記外ダイアフラムと梁の小口面
との溶接によっておこなえ、当該現場での溶接形状は事
前に簡易な直線状などに任意に設定することができる。
このため、建築現場にて複雑な円弧状の溶接作業を伴う
ことはない。

【００１１】請求項２に示す発明は、前記内ダイアフラ
ムにコンクリート充填用の孔を設けたことを特徴とす
る。上記発明によれば、内ダイアフラムにコンクリート
充填用の孔を設けたので、当該丸鋼管柱の内部にコンク
リートを充填して、当該丸鋼管柱を鋼管コンクリート柱
にすることができる。そして、内部に充填されたコンク
リート、内ダイアフラム、丸鋼管の三者が一体化され
て、前記曲げモーメントによる応力を、丸鋼管の全周で
受けることができ、前記柱梁の仕口剛性を更に高くでき
る。

【００１２】請求項３に示す発明は、請求項１若しくは
２のいずれかに記載の丸鋼管柱の柱梁仕口構造におい
て、前記丸鋼管の内径が５００mm以上であることを特徴
とする。上記発明によれば、丸鋼管の内径を５００mm以
上にしたので、丸鋼管に内ダイアフラムを溶接する際、
溶接トーチなどの溶接器具を丸鋼管内に容易に収めるこ
とができて溶接作業をおこない易い。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を添
付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１
実施形態の全体構成を示す斜視図であり、図２は、図１
におけるII−II線矢視の縦断面図である。尚、図１にあ
っては丸鋼管７の一部を切り欠いて示すとともに溶接部
は図示していない。

【００１４】図１および図２に示すように、第１実施形
態の柱梁仕口構造は、梁２５としてのＨ形鋼と、柱とし
ての丸鋼管７との接合に使用され、この図示例では、２
つの梁２５が丸鋼管７を挟むように丸鋼管７に接合さ
れ、これら２つの梁２５が平面視で一直線状になってい
る。

【００１５】この丸鋼管７には、その軸方向に上下一対
のダイアフラム部４が設けられている。この一対のダイ
アフラム部４の互いの間は、前記梁２５の梁成ぶん隔て
られており、この各ダイアフラム部４と、梁２５の上下
フランジ２１ａ，２１ｂとが各々接合されることで、丸
鋼管７と梁２５とが接合される。

【００１６】このダイアフラム部４は、前記丸鋼管７の
外側面に設けられた外ダイアフラム４ａと、同丸鋼管７
の内側面に設けられた内ダイアフラム４ｂとからなる。
外ダイアフラム４ａは、前記丸鋼管７の横断面より大き
い平面視正方形の鋼板であり、その中心には前記丸鋼管
７の外径より若干大径な円孔４ｃが形成されている。そ
して、この円孔４ｃに丸鋼管７が挿通された状態で、両
者の間の円形状境界部４ｄには、その全周に亘って隅肉
溶接６ａがされて、丸鋼管７と外ダイアフラム４ａとが
固設される。また、内ダイアフラム４ｂは、外径が丸鋼
管７の内径よりも若干小径の平面視円形の鋼板であり、
この内ダイアフラム４ｂは、前記外ダイアフラム４ａが
固設された位置の丸鋼管７の内側面にはめ込まれる。そ
して、この両者の間の円形状境界部４ｅには、その全周
に亘ってＶ形グルーブ溶接６ｂがされて、丸鋼管７と内
ダイアフラム４ｂとが固設される。

【００１７】そして、これら一対のダイアフラム部４の
各外ダイアフラム４ａの端面４ｆに、梁２５の上下フラ
ンジ２１ａ，２１ｂの小口面を各々対応させて突合わせ
てＶ形グルーブ溶接６ｃがおこなわれ、丸鋼管柱７と梁
２５とが接合される。尚、この丸鋼管柱７と梁２５との
接合をより強固なものとするために、梁２５のウエッブ
２３は、これらフランジ２１ａ，２１ｂよりも前記外ダ
イアフラム４ａ分、丸鋼管７外側面に向けて突出してお
り、この突出したウエッブ２３の小口面２３ａを丸鋼管
７側面に突合わせて図示なしの隅肉溶接にて固設してい
る。更には、前記突出したウエッブ２３の上下両縁２３
ｂは上下の外ダイアフラム４ａに図示なしの隅肉溶接に
て固設されている。

【００１８】かような構成の第１実施形態の柱梁仕口構
造にあっては、仕口近傍の丸鋼管７には分断された部分
がなく、丸鋼管７の軸方向引張り強度が高く維持されて
いる。また、前記内ダイアフラム４ｂによって、丸鋼管
７内の横断面を塞ぎ、丸鋼管７の全内周側面を一体化し
て補強している。このため、梁２５から外ダイアフラム
４ａを介して伝達された曲げモーメントなどによる応力
を、丸鋼管７の全周で受けることができる。したがい、
丸鋼管７の局所変形を防止できて柱梁の仕口の剛性を高
くできる。更に、この内ダイアフラム４ｂは、その内部
に孔、凹部などの断面欠損を設けておらずそれ自身の強
度が高いので、前記補強作用を更に向上している。

【００１９】ここで、この仕口構造の施工手順を説明す
る。

【００２０】あらかじめ工場などで、以下の手順によっ
て丸鋼管７にダイアフラム部４が取り付けられる。図２
に示すように、適度の大きさに分割された丸鋼管７の両
管端から、その内部に２枚の内ダイアフラム４ｂを、互
いの間に前記梁成ぶんの面間をもってはめ込む。このと
き、内ダイアフラム４ａ，４ｂの位置決めがし易いよう
に、あらかじめ係止小片８を丸鋼管内周面に固設してお
いても良い。次いで、丸鋼管７の外側面の、前記内ダイ
アフラム４ｂのはめ込み位置に対応する位置に外ダイア
フラム４ａをはめ込み、全ての内・外ダイアフラム４
ａ，４ｂを点づけ溶接し仮固定する。そして、管端から
丸鋼管７内に溶接トーチを入れて、Ｖ形グルーブ溶接６
ｂによって内ダイアフラム４ｂを全周溶接する。このよ
うにして、前記２枚の内ダイアフラム４ｂの固定ができ
たら、次に前記２枚の外ダイアフラム４ｂを丸鋼管柱７
に隅肉溶接６ａにて固定する。尚、これらの溶接作業は
工場内での作業であるので、溶接作業をおこない易いよ
うに丸鋼管７の姿勢を調節するなど作業環境を整えるこ
とができて容易に施工できる。

【００２１】このようにしてダイアフラム部４が取り付
けられた丸鋼管７を建築現場に搬入し、建物の躯体の一
部として既に立設された丸鋼管柱の上端に前記丸鋼管７
の管端を突合わせて溶接固定する。そして、前記丸鋼管
７に取りつけられたダイアフラム部４の端面４ｆに、梁
２５の上下フランジ２１ａ，２１ｂの小口面を突合わせ
てＶ形グルーブ溶接６ｃをするとともに、ウエッブ２３
の小口面２３ａを丸鋼管７の側面に突合わせて隅肉溶接
をする。このときの溶接は、円形などの複雑形状の溶接
線ではなく直線状であるとともに、広い場所での作業で
あるため、容易に確実におこなうことができる。

【００２２】図３、４に、本発明の第２実施形態を示
す。尚、本第２実施形態の基本的な構成は前記第１実施
形態と同じである。したがい、同図中、第１実施形態と
同一の部材には同一の符号を付すとともに、以下ではそ
の相違のみを説明しその詳細な説明は省略する。図３は
本発明に係る第２実施形態の柱梁仕口構造の斜視図であ
り、図４は図３におけるIV−IV線矢視の縦断面図であ
る。尚、図３の表記は図１と同じである。

【００２３】図３および図４に示すように、この第２実
施形態と前記第１実施形態とは、内ダイアフラム４ｂの
中心にコンクリート充填用の円孔４ｇが１つ形成されて
いる点で相違する。そして、この相違によって、第２実
施形態では、図示なしのトレミー管の先端を、前記円孔
４ｇを通して内ダイアフラム４ｂの下方に位置させて、
この先端からコンクリートを送出することで、丸鋼管７
の全長に亘りコンクリートを充填することができる。す
なわち、前記丸鋼管７を鋼管コンクリート（ＣＦＴ）に
することができる。このＣＦＴは、内部に充填されたコ
ンクリート、内ダイアフラム４ｂ、丸鋼管７の三者が一
体化されているので、前記曲げモーメントによる応力
を、丸鋼管７の全周で確実に受けることができ、前記柱
梁の仕口剛性が更に高くなるという効果を奏する。

【００２４】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形
が可能である。 （ａ）本実施形態においては、溶接方式として隅肉溶接
やＶ形グルーブ溶接を使用したが、これに限るものでは
なくその溶接方式はその溶接継手の引張り強度などの要
求仕様に応じて適宜設定される。 （ｂ）本実施形態においては、梁に使用する鋼材として
Ｈ形鋼を例示したが、これに限るものではなく、鋼材と
して角パイプであっても良い。この場合、角パイプの小
口面の上下の水平片と、外ダイアフラムの端面とが突き
合わされることはいうまでもない。 （ｃ）本実施形態においては、外ダイアフラムとして、
平面視正方形の鋼板を使用したが、Ｈ形鋼梁の上下フラ
ンジの小口面を突き合わせるに十分な端面面積を有して
いればこれに限るものではなく、ダイアフラムの四隅の
角部を面取りして、略八角形状にしても良い。 （ｄ）本第２実施形態においては、コンクリート充填用
の孔として内ダイアフラムに円孔を１つ設けたが、この
孔形状は三角形、四角形など適宜選択できるとともに、
その個数は複数でも良い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に示す発
明によれば、丸鋼管の軸方向引張り強度を高く維持でき
るので構造物の健全性を向上できる。また、内ダイアフ
ラムによる補強により仕口の剛性が高くなるので、外ダ
イアフラムの板厚を薄くできて鉄骨量およびその重量を
軽減できる。更には、丸鋼管と梁との現場接合は、前記
外ダイアフラムと梁の小口面とを溶接することによって
容易におこなえるので、作業能率を向上できて工期を短
縮できる。また、簡易な溶接であるため確実に溶接作業
をおこなえて、溶接部の品質を高水準に維持できてその
健全性を向上できる。

【００２６】請求項２に示す発明によれば、当該丸鋼管
柱を鋼管コンクリート柱にして、柱梁の仕口剛性を高く
することができるので、建物躯体の健全性を向上でき
る。

【００２７】請求項３に示す発明によれば、丸鋼管に内
ダイアフラムを溶接する作業を容易におこなえるので、
作業能率を向上できてコスト削減が図れる。また、溶接
作業が容易なため、この溶接を確実におこなえて、溶接
部の品質を高水準に維持できてその健全性を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る柱梁仕口構造の第１実施形態を一
部切り欠いて示す斜視図である。

【図２】図１におけるII−II線矢視の縦断面図である。

【図３】本発明に係る柱梁仕口構造の第２実施形態を一
部切り欠いて示す斜視図である。

【図４】図３におけるIV−IV線矢視の縦断面図である。

【図５】従来の柱梁仕口構造を一部切り欠いて示す斜視
図であり、（ａ）は通しダイアグラム方式、（ｂ）は外
ダイアフラム方式、（ｃ）は内ダイアフラム方式を各々
示す。

【符号の説明】

４ ダイアフラム部（ダイアフラム） ４ａ 外ダイアフラム ４ｂ 内ダイアフラム ４ｃ 円孔 ４ｇ 円孔（孔） ７ 丸鋼管、丸鋼管柱 ２１ａ 上フランジ ２１ｂ 下フランジ ２３ ウエッブ ２５ 梁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼材の梁の小口面に対応させて、ダイア
   フラムを丸鋼管柱の外側面外方に突出させて設け、該ダ
   イアフラムに前記小口面を固定する丸鋼管柱の柱梁仕口
   構造において、 前記ダイアフラムは、 前記丸鋼管に挿通される円孔が中心に形成されるととも
   に、該挿通状態で前記丸鋼管と固設される平面視略正方
   形の外ダイアフラムと、 該外ダイアフラムの前記固設位置の丸鋼管内側面に固設
   されて、該丸鋼管の横断面を塞ぐ平面視円形の内ダイア
   フラムと、 からなることを特徴とする丸鋼管柱の柱梁仕口構造。
2. 【請求項２】 前記内ダイアフラムにコンクリート充填
   用の孔を設けたことを特徴とする請求項１記載の丸鋼管
   柱の柱梁仕口構造。
3. 【請求項３】 前記丸鋼管の内径が５００mm以上である
   ことを特徴とする請求項１若しくは２のいずれかに記載
   の丸鋼管柱の柱梁仕口構造。