JP2001342682A - 柱の接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接合金物に接合される柱の大きさが異なる場合
の適応範囲を拡大すると共に蓋部の厚さを薄くして取り
扱い性を向上させる。 【解決手段】柱Ｂを接合する接合金物Ａは、周壁１ａを
持った角形断面管の一端に上面２ａが平坦な蓋体２を設
けて構成される。この接合金物Ａの蓋体２の内面２ｂと
周壁１の内面１ｂを曲面７又は勾配面によって接続し、
蓋体２の外面２ａに接合される柱Ｂの外側端面14ａが、
周壁１の内面１ｂよりも内側で、蓋体２の内面２ｂと曲
面７とが接続する起点８から蓋体２の外面２ａ方向で且
つ接合金物Ａの中心方向に向けた４５度の線分（作用線
９）が蓋体２の上面２ａと交差する交点10よりも外側に
位置するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨建築構造物を
構成する柱を縦方向に接合する際に、角形断面管からな
る接合金物に該接合金物よりも小さい外形寸法を持った
角形断面管からなる柱を接合するのに有利な柱の接合構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】角形断面を持った柱とＨ形鋼によって構
成された梁を用いて構築する鉄骨建築では、柱と柱及び
梁との接合部に於ける力の伝達構造、或いは力の支持構
造や施工上の観点から様々な工夫がなされている。特
に、縦方向に接合される柱の寸法が異なる場合（一般的
には下階に対応する柱は太く、上階特に最上階に対応す
る柱は細い）、異なる寸法を持つ柱の接合部位では上階
の柱に作用する力を合理的且つ円滑に下階の柱に伝達す
ることが必要となる。

【０００３】ここで、断面寸法の異なる柱を接合する接
合部の構造例について説明する。図５は通しダイヤフラ
ムを有する接合部の構造（第１公知例）を説明する図で
ある。同図（ａ）に示すように、太さの大きい下階の柱
51の上部には下部ダイヤフラム53を介して柱51と同一の
寸法仕様を持った角筒状の接合部材54が接合され、該接
合部材54の上部にダイヤフラム55が接合され、更に、ダ
イヤフラム55に下階の柱51よりも細い上階の柱52が接合
されている。この場合、ダイヤフラム55の下面と接合部
材54の内面との接続部位の角度は９０度となる。

【０００４】上記構成に於いて、上階の柱52に作用する
力はダイヤフラム55を介して接合部材54（実質的に下階
の柱51）に伝達される。この場合、同図（ｂ）に示すよ
うに、ダイヤフラム55に、該ダイヤフラム55の下面と接
合部材54の内面との接続部を起点とする４５度の線56を
設定し、この線56とダイヤフラム55の表面との交点を基
準として上階の柱52の接合し得る位置が設定される。即
ち、ダイヤフラム55に対する上階の柱52の内周壁面との
当接部位55ａは、前記交点よりも外側に設定される。従
って、上階の柱52の接合位置は柱51，52の肉厚及びダイ
ヤフラム55の肉厚に応じて設定される。

【０００５】図６は下階の柱51と上階の柱52の寸法差に
対応させて絞り形成された接合部材57を有する接合部の
構造（第２公知例）を説明する図である。接合部材57
は、柱51の太さと対応する寸法，形状を持ったダイヤフ
ラム53と、柱52の太さと対応する寸法，形状を持ったダ
イヤフラム58との間に形成され、両柱51，52の寸法差に
応じて傾斜させて斜面57ａを有する筒状に形成されてい
る。

【０００６】同図では、上階の柱52の一方の面が下階の
柱51の一方の面と同一面として形成されるため、接合部
材57の少なくとも一面は垂直面として形成される。しか
し、両柱51，52が軸心を一致させて接合されるような場
合、接合部材57は四面が全て傾斜面として形成されるこ
とになる。

【０００７】図７は実開昭60-120107号公報に開示され
た異径柱接合金物（第３公知例）を説明する図である。
この接合金物60は筒状の壁部60ａの上端に形成された蓋
部60ｂを有して構成されており、蓋部60ｂは上階の柱52
が如何なる寸法であっても、且つ如何なる位置であって
も接合し得るように、上階の柱52の肉厚に比べて充分に
厚い肉を持って形成されている。

【０００８】図８は特開平10-219823号公報に開示され
た接合部材（第４公知例）を説明する図である。この接
合部材61は、上部の如何なる位置にも上階の柱52を接合
し得るように構成したものであり、壁部61ａの上部に蓋
部61ｂを設け、且つ蓋部61ｂの内面側に補強桟61ｃが設
けられている。特に、蓋部61ｂの厚さを壁部61ａ，補強
桟61ｃと略等しい厚さとし、且つ上階の柱52の肉厚に比
べて充分に厚く形成している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記第１公知例の技術
では、上階の柱のダイヤフラムに対する取付位置は、該
柱の太さと肉厚と接合部材（下階の柱）の太さと肉厚、
及びダイヤフラムの板厚によって規制され、上階の柱を
ダイヤフラムの任意の位置に接合することは出来ない。
このため、適用範囲が限定されるという問題がある。

【００１０】また第２公知例では、斜面を持った接合部
材を加工することは困難であり、且つ製作された接合部
材には汎用性がなく、従って、製作する上での工程管理
や、製作された接合部材の在庫管理等が煩雑になるとい
う問題がある。

【００１１】また第３公知例及び第４公知例では、蓋部
の肉厚が厚くなり且つ複数の補強桟が必要になるため、
接合部材の重量が増加し、工場や建築現場に於ける取り
扱いが大変であるという問題がある。

【００１２】ダイヤフラム或いは蓋部に曲げ力を作用さ
せることなく上階の柱に作用する力を伝えるためには、
ダイヤフラム，蓋部の肉厚が上階の柱の肉厚と同等以上
であることが必要である。特に、上階の柱の接合位置の
自由度を向上させ、或いは寸法差を大きくするような場
合、ダイヤフラム，蓋部の肉厚を上階の柱の肉厚よりも
厚くする必要がある。このため、接合部材の重量が大き
くなってしまうという問題が生じる。

【００１３】本発明の目的は、接合金物に接合される柱
の大きさが異なる場合の適応範囲を拡大すると共に蓋部
の厚さを薄くして取り扱い性を向上させることが出来る
柱の接合構造を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る柱の接合構造（以下単に「接合構造」と
いう）は、角形断面管の一端に外面が平坦な蓋体を設け
た接合金物に該接合金物よりも小さい外形寸法を持った
角形断面管からなる柱を接合する接合構造であって、接
合金物の蓋体の内面と角形断面管の内面を曲面又は勾配
面によって接続し、且つ蓋体の外面に接合される柱の外
周端面が、角形断面管の内面よりも内側で、前記蓋体の
内面と曲面又は勾配面との接続部位から蓋体の外面方向
で且つ接合金物の中心方向に向けた４５度の線分が蓋体
の外面と交差する部位よりも外側に位置するように構成
したものである。

【００１５】上記接合構造では、蓋体の内面と角形断面
管を構成する周壁の内面とを曲面或いは勾配面によって
接続したので、周壁の厚さに関わらず、力の伝達を考慮
する際に想定する４５度の線（以下「作用線」という）
の起点を蓋体の内面に於ける曲面或いは勾配面との接続
部位（以下、単に「起点」という）とし、作用線の方向
をこの起点から接合金物の中心で且つ蓋体の外面の方向
に設定することが出来る。

【００１６】即ち、曲面を形成する半径に応じて、或い
は勾配面の仕様に応じて上記起点を周壁の内側に離隔し
た部位に設定することが可能となる。また蓋体の外面と
作用線との交点は起点の位置と蓋体の厚さとによって決
定されるため、曲面の半径或いは勾配面の仕様を適宜設
定することで、蓋体の厚さを大きくすることなく接合金
物の中心側に設定することが出来る。

【００１７】そして、蓋体の外面（蓋体は接合金物の上
部になるように配置されるため、以下蓋体の外面を「上
面」という）に接合される角形断面管からなる柱の外周
端面を、周壁の内面よりも内側で蓋体に於ける作用線と
の交点よりも外側の範囲に位置させることで、該柱に作
用する荷重を蓋体を介して角形断面管に合理的に且つ円
滑に伝達することが出来る。

【００１８】このため、蓋体に対する柱の取付位置の適
応範囲を大きくすることが出来、且つ柱を構成する角形
断面管と接合金物を構成する角形断面管との寸法差の適
応範囲を大きくすることが出来る。

【００１９】上記接合金物は、必ずしも下階の柱と上階
の柱とを接合する部位に配置されるものではなく、基礎
部分に配置されて該基礎に取り付けられる柱を接合する
こともある。即ち、本発明に係る柱の接合構造は、接合
金物とこの接合金物の上部に柱を接合する際の構造とな
る。

【００２０】上記構成に於いて、曲面を形成する半径Ｒ
は５mm〜30mmの範囲であることが好ましく、特に、５mm
〜25mmの範囲であることが望ましい。

【００２１】また他の接合構造は、角形断面管の一端に
外面が平坦な蓋体を設けた接合金物に該接合金物よりも
小さい外形寸法を持った角形断面管からなる柱を接合す
る接合構造であって、接合金物の蓋体の内面と角形断面
管の内面を曲面又は勾配面によって接続し、且つ蓋体の
上面に接合される柱の外周端面が、前記蓋体の内面と曲
面又は勾配面との接続部位よりも外側に位置するように
構成したものである。

【００２２】上記接合構造では、接合される柱に於ける
外周端面の蓋体の上面との当接部位が起点よりも外側に
位置するため、少なくとも柱に於ける外周端面を含む周
壁の一部は、実質的に接合金物の周壁に一致して配置さ
れる。このため、柱に作用する荷重を接合金物を構成す
る角形断面管によって支持することが出来る。

【００２３】更に他の接合構造は、角形断面管の一端に
外面が平坦な蓋体を設けた接合金物に該接合金物のより
も小さい外形寸法を持った角形断面管からなる柱を接合
する接合構造であって、接合金物の蓋体の内面と角形断
面管の内面を曲面又は勾配面によって接続し、且つ蓋体
の外面に接合される柱の内周端面が、前記蓋体の起点か
ら作用線が蓋体の上面と交差する部位よりも外側に位置
するように構成したものである。

【００２４】上記接合構造では、接合される柱の内周端
面が蓋体に於ける交点よりも外側に位置するため、該柱
に作用する荷重を蓋体を介して角形断面管に伝達するこ
とが出来る。

【００２５】上記各接合構造に於いて、接合金物が、蓋
体に於ける作用線の交点よりも内側に開口部を形成する
ことが好ましい。接合金物をこのように構成することに
よって、接合金物の重量を軽減することが可能となり、
製造工場に於ける或いは建築現場に於ける取り扱いを容
易とすることが出来る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、上記接合構造の好ましい実
施形態について図を用いて説明する。図１は接合金物の
構成を説明する斜視図である。図２は接合金物と柱との
接合構造を説明する図である。図３は接合金物と柱との
接合構造のパターンを説明する図である。図４は接合金
物の他の例を説明する図である。

【００２７】先ず、接合金物Ａの全体構成について図１
により概略的に説明する。接合金物Ａは、周壁１を有す
る角形断面管からなり、該周壁１の一端に蓋体２を設け
ると共に該蓋体２の上面２ａに角形断面管からなる柱Ｂ
（図２参照）を接続し、更に、周壁１の外側面１ａにＨ
形鋼からなる図示しない梁を接合する機能を有するもの
である。特に、本発明に係る接合構造では、接合金物Ａ
を構成する角形断面管の外形寸法は、蓋体２に接合され
る柱Ｂを構成する角形断面管の外形寸法よりも大きく形
成されている。

【００２８】接合金物Ａは、周壁１の外側面１ａにＨ形
鋼からなる梁の上下フランジとウエブが溶接されるた
め、周壁１は外側面１ａが平坦面に形成され、且つ接合
される梁の各フランジに対応する部分（上下端の近傍）
がウエブに対応する部分（長さ方向の中央部分）よりも
厚く形成されている。また蓋体２の上面２ａは、柱Ｂが
接合されるため、平坦面に形成されている。

【００２９】接合金物Ａの下端側にはスチフナ３と斜め
スチフナ４が形成され、これらのスチフナ３，４によっ
て接合金物Ａに作用する水平力を支持し得るように構成
されている。また接合金物Ａの上端部に設けた蓋２に
は、仕切部材５によって仕切られた複数の開口部６が形
成されている。尚、仕切部材５は縦方向に所定の長さを
有しており、これにより、スチフナとしての機能をも有
している。

【００３０】周壁1の内面１ｂと蓋体２の内面２ｂは曲
面７によって接続されており、この曲面によって蓋体２
に作用する力を合理的に且つ円滑に周壁１（角形断面
管）に伝達することが可能である。

【００３１】曲面７の半径は接合金物Ａを構成する角形
断面管の外形寸法と肉厚寸法、及び柱Ｂを構成する角形
断面管の外形寸法と肉厚寸法を考慮して適宜設定するこ
とが可能である。そして曲面７と蓋体２の内面２ｂとの
接合部位が起点８として設定される。この起点８から
は、接合金物Ａの中心方向で且つ蓋体２の上面２ａ方向
に向けて４５度の角度を持った作用線９が形成され、ま
た作用線９と蓋体２の上面２ａとが交差する部位が交点
10として設定される。

【００３２】従って、起点８の位置は、曲面７の半径の
大きさに対応して周壁１の内面１ｂから離隔することと
なる。周壁１の内面１ｂから起点８までの距離が変化す
ることに伴って、交点10の位置も接合金物Ａの中心方向
に移動し、これにより、見掛け上、蓋体２の厚さが大き
く、或いは周壁１の厚さが大きくなる。

【００３３】このため、柱Ｂを蓋体２に接合する際に、
該蓋体２の厚さを大きくすることなく、周壁１からの離
隔距離を大きくすることが可能となる。即ち、蓋体２に
接合する柱Ｂの接合位置の自由度を向上させることが可
能となる。

【００３４】本実施例に係る接合構造を一般的な中低層
住宅を目的とした鉄骨建築構造物に適用する場合、曲面
７の半径は５mm〜30mmの範囲であれば良く、特に、５mm
〜25mmの範囲であることが好ましい。

【００３５】また起点８から蓋体２の上面２ａまで垂直
に延長させた線が、該上面と交差する位置に点11が設定
されている。更に、周壁１の内面１ｂの延長線と蓋体１
の上面２ａとが交差する位置に点12が設定されている。

【００３６】周壁１の内面１ｂと蓋体２の内面２ｂは、
図４に示すように、勾配面13によって接続しても良い。
この場合、勾配面13と周壁１の内面１ｂとのなす角θは
８０度〜３０度の範囲であることが好ましく、６０度〜
３０度の範囲であることがより好ましい。このように、
周壁１の内面１ｂと蓋体２の内面２ｂとを勾配面13によ
って接続することで、蓋体２に作用する力を周壁１（角
形断面管）に合理的に伝達することが可能である。

【００３７】上記の如く、周壁１の内面１ｂと蓋体２の
内面２ｂとを曲面７によって接続した場合であっても、
また勾配面12によって接続した場合であっても、蓋体２
に作用する力を合理的に且つ円滑に周壁１に伝達するこ
とが可能である。

【００３８】以下、曲面７を有する接合金具Ａを用いた
接合構造について説明する。

【００３９】図２に示すように、蓋体２の上面２ａに柱
Ｂが接合される。この柱Ｂは角形断面管によって構成さ
れており、予め設定された厚さを持った周壁14を有して
いる。

【００４０】柱Ｂを接合金物Ａの蓋体２に接合する場
合、周壁14の外周端面14ａが蓋体２に設定された作用線
９の上部、即ち、作用線９と蓋体２の上面との交点10よ
りも外側（接合金物Ａの中心よりも周壁１に接近する
側）に位置することが必要である。例えば、周壁14の外
周端面14ａが交点10よりも接合金物Ａの中心側に位置す
る場合、蓋体２には柱Ｂに作用する荷重に起因する曲げ
モーメントが作用することとなり好ましくはない。また
周壁14の内面14ｂの蓋体２に対する当接位置は、交点10
よりも外側であることが好ましいものの、絶対的な条件
ではない。

【００４１】次に本実施例に係る接合構造に於ける柱Ｂ
と接合金物Ａとの接合パターンについて図３により説明
する。

【００４２】同図（ａ）は、柱Ｂの外周端面14ａが接合
金物Ａの蓋体２の上面２ａと交差する位置が、接合部材
Ａの周壁１の内面１ｂの延長線との交差する点12よりも
内側（接合部材Ａの周壁１よりも中心側）で、作用線９
との交点10よりも外側に設定されたものである。

【００４３】上記接合構造では、柱Ｂの周壁14が接合金
物Ａの周壁から最も離隔した場合、該周壁14は作用線９
と蓋体２の上面２ａとの交点10に位置することとなる。
この場合、柱Ｂに作用する荷重は、蓋体２の作用線９に
沿って周壁１に伝達されて支持される。従って、蓋体２
に作用する力は単純圧縮となり、合理的に支持すること
が可能となる。この接合構造に於いて、内周端面14ｂが
交点10に対し如何なる位置にあるかは問題ではない。

【００４４】同図（ｂ）は、柱Ｂの外周端面14ａが蓋体
２の上面２ａと交差する位置が、起点８の延長線と蓋体
２の上面２ａとの交差する点11よりも外側に設定された
ものである。この場合、柱Ｂの周壁14に作用する荷重
は、実質的に接合金物Ａの周壁１に直接伝達されること
となり、蓋２に作用する力を合理的に支持することが可
能である。

【００４５】同図（ｃ）は、柱Ｂを構成する周壁14の内
周端面14ｂが蓋体２の上面２ａと交差する位置が、作用
線９と上面２ａとの交点10よりも外側に設定されたもの
である。この場合、柱Ｂの周壁14は確実に作用線９の上
部にあり、柱Ｂの周壁14に作用する荷重は、接合金物Ａ
の周壁１に実質的に直接伝達されることとなり、蓋体２
に作用する力を合理的に支持することが可能である。

【００４６】上記の如く、接合金物Ａの蓋体２に柱Ｂを
接合するに際し、該柱Ｂを構成する周壁14の位置を、蓋
体２に形成される起点８，作用線９，交点10の位置を基
準として設定し、該周壁14が接合金物Ａを構成する周壁
１から最も離隔した場合であっても、外周端面14ａを交
点10よりも外側に限定することで、蓋体２に曲げ力を作
用させることなく、荷重を伝達することが可能である。

【００４７】このため、蓋体２の厚さを大きくすること
なく、該蓋体２に作用する力を合理的に支持することが
可能である。

【００４８】蓋体２の開口部６は、作用線９の蓋体２の
上面２ａとの交点10よりもさらに内側、即ち、接合金物
Ａの中心側に形成されている。この開口部６の寸法は特
に限定するものではなく、接合金物Ａの軽量化と、仕切
部材５のスチフナとして機能し得る寸法とを考慮して設
定されている。

【００４９】接合金物Ａには、スチフナ３，４或いは仕
切部材５，開口部６等が形成され、且つ柱Ｂが接合さ
れ、更に、図示しない梁が接合される。このように複雑
な形状を合理的に成形するには鋳造法によることが好ま
しく、且つ夫々角形断面鋼管からなる柱Ｂ，Ｈ形鋼から
なる梁を接合する場合、溶接法によることが好ましい。

【００５０】このため、接合金物Ａは、溶接が可能で且
つ適度な強度を発揮し得る材料によって構成されてい
る。このような材料としては鋳鋼がある。

【００５１】また前述した実施例では特に説明していな
いが、接合部材Ａは、基礎部分に配置されることもある
ものの、下階を構成する柱の上部に接合されるのが一般
的である。この場合、下階の柱は角形断面管によって構
成され、外形寸法は接合金物Ａの外形寸法と略同一に形
成されている。

【００５２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
柱の接合構造では、接合金物の周壁の内面と蓋体の内面
とを曲面或いは勾配面によって接続することで、接合金
物と柱を接合するに際し、接合金物を構成する蓋体の厚
さを大きくすることなく、接合する柱の位置を接合金物
の周壁から離隔させることが出来る。このため、接合す
る柱の外形寸法を小さくすることが出来ると共に、接合
部位の自由度を向上することが出来る。

【００５３】特に、接合金物の周壁の内面と蓋体の内面
を曲面，勾配面によって接続することで、蓋体の厚さ方
向に形成される４５度の作用線の起点の位置を周壁の内
面から離隔させることが出来る。このため、見掛け上、
周壁，蓋体を厚くしたのと同様の効果を発揮することが
出来、これにより、蓋体を薄くすることが出来る。この
ため、軽量化を実現でき、工場及び建築現場に於ける取
り扱いを容易にすることが出来る。

【００５４】また蓋体の中央部位に開口部を形成した場
合には、より軽量化をはかることが出来、且つ接合すべ
き柱の外形寸法に対する適応範囲を広くとっても、荷重
の流れが合理的であり問題なく出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】接合金物の構成を説明する斜視図である。

【図２】接合金物と柱との接合構造を説明する図であ
る。

【図３】接合金物と柱との接合構造のパターンを説明す
る図である。

【図４】接合金物の他の例を説明する図である。

【図５】第１公知例を説明する図である。

【図６】第２公知例を説明する図である。

【図７】第３公知例を説明する図である。

【図８】第４公知例を説明する図である。

【符号の説明】

Ａ 接合金物 Ｂ 柱 １ 周壁 １ａ 外側面 １ｂ，２ｂ 内面 ２ 蓋体 ２ａ 上面 ３ スチフナ ４ 斜めスチフナ ５ 仕切部材 ６ 開口部 ７ 曲面 ８ 起点 ９ 作用線 10 交点 11，12 点 13 勾配面 14 周壁 14ａ 外周端面 14ｂ 内周端面

フロントページの続き (72)発明者 與山 直樹 静岡県静岡市中野新田324−８ (72)発明者 尾形 素臣 千葉県松戸市上矢切1413−２ Ｆターム(参考） 2E125 AA03 AB16 AC16 AG20 BB09 BB22 BC08 BD01 BE08 BF01 CA90 EA33

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角形断面管の一端に外面が平坦な蓋体を
   設けた接合金物に該接合金物よりも小さい外形寸法を持
   った角形断面管からなる柱を接合する接合構造であっ
   て、接合金物の蓋体の内面と角形断面管の内面を曲面又
   は勾配面によって接続し、且つ蓋体の外面に接合される
   柱の外周端面が、角形断面管の内面よりも内側で、前記
   蓋体の内面と曲面又は勾配面との接続部位から蓋体の外
   面方向で且つ接合金物の中心方向に向けた４５度の線分
   が蓋体の外面と交差する部位よりも外側に位置するよう
   に構成したことを特徴とする柱の接合構造。
2. 【請求項２】 角形断面管の一端に外面が平坦な蓋体を
   設けた接合金物に該接合金物よりも小さい外形寸法を持
   った角形断面管からなる柱を接合する接合構造であっ
   て、接合金物の蓋体の内面と角形断面管の内面を曲面又
   は勾配面によって接続し、且つ蓋体の外面に接合される
   柱の外周端面が、前記蓋体の内面と曲面又は勾配面との
   接続部位よりも外側に位置するように構成したことを特
   徴とする柱の接合構造。
3. 【請求項３】 角形断面管の一端に外面が平坦な蓋体を
   設けた接合金物に該接合金物よりも小さい外形寸法を持
   った角形断面管からなる柱を接合する接合構造であっ
   て、接合金物の蓋体の内面と角形断面管の内面を曲面又
   は勾配面によって接続し、且つ蓋体の外面に接合される
   柱の内周端面が、前記蓋体の内面と曲面又は勾配面との
   接続部位から蓋体の外面方向で且つ柱梁接合部材の中心
   方向に向けた４５度の線分が蓋体の外面と交差する部位
   よりも外側に位置するように構成したことを特徴とする
   柱の接合構造。
4. 【請求項４】 前記接合金物が、蓋体の内面と曲面又は
   勾配面との接続部位から蓋体の外面方向で且つ接合金物
   の中心方向に向けた４５度の線分が蓋体の外面と交差す
   る部位よりも内側に開口部を形成したものであることを
   特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載した柱
   の接合構造。