JP2002138575A - Ｈ形鋼組柱およびその梁との接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 Ｈ形鋼柱材の弱軸方向の断面性能を高めると
ともに、柱脚部分の施工を容易にしたＨ形鋼組柱ならび
にこのＨ形鋼組柱と梁との接合構造を実現する。 【解決手段】 柱脚部が露出形式で基礎に接合される柱
材に用いられるＨ形鋼組柱１であって、第1のＨ形鋼柱
材１１の片側のウェブ面１１２に、前記第1のＨ形鋼柱
材よりも短い第2のＨ形鋼柱材１２の片側のフランジ面
１２１が接合されてなり、組柱の柱脚側には前記第1の
Ｈ形鋼柱材と前記第２のＨ形鋼柱材との段差部３０が設
けられ、前記第1のＨ形鋼材の柱脚側端部にベースプレ
ート１４が接合されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨造の建築物等
において使用するＨ形鋼組柱ならびにＨ形鋼組柱と梁と
の接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場、倉庫等の用途に供する鉄骨構造等
の建築物においては、柱材にＨ形鋼が用いられることが
多い。Ｈ形鋼にはその断面形状により、フランジに平行
な強軸、ウェブに平行な弱軸の２つの中立軸がある。こ
こで、強軸に対して直交する方向を強軸方向、弱軸に対
して直交する方向を弱軸方向と呼ぶことにする。弱軸回
りの断面２次モーメントは強軸回りのそれより小さいた
め、弱軸方向に地震や風等の水平力が作用した際の建築
物の水平変形量は強軸方向に水平力が作用した場合に比
べて大きくなってしまう。

【０００３】この水平変形量には、法規制に基づく上限
値が規定されており、建築物の設計を行うに当たって
は、この規定値以下に水平変形量を抑えるように柱、梁
部材を選定しなければならない。しかし、弱軸方向の場
合、柱、梁部材のみでこの水平変形量の規定値を満足さ
せようとすると、特に柱部材の断面寸法が過大になるこ
とが予想され、経済性を考慮すると、とても現実的は言
い難い。弱軸方向の水平変形量を規定値以下に抑える現
実的な方法としては、ブレース材を取り付ける方法が一
般的である。このように、Ｈ形鋼材を柱材として用いる
場合には、一般的に弱軸方向にブレース材が必要である
ことから、柱構造の設計の自由度が小さいという問題が
ある。

【０００４】Ｈ形鋼の柱材におけるこのような問題点を
解決する一つの方法として、特開平9-41563号公報に2本
のＨ形鋼を組み合わせてＨ形鋼組柱とすることが提案さ
れている。この提案では、図9に示すように、Ｈ形鋼組
柱1は、第1のＨ形鋼柱材11の片側のウェブ112と、第2の
Ｈ形鋼柱材12の片側のフランジ121とをボルト13で接合
して構成される。このように2本のＨ形鋼を互いに90°
向きを変えて組み合わせることにより、Ｈ形鋼柱材にお
ける弱軸側の断面性能は大幅に改善される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図9からもわ
かるように、柱脚部分で第1のＨ形鋼柱材11および第2の
Ｈ形鋼柱材12にベースプレート14を溶接しようとする
と、第1のＨ形鋼材のウェブ112の片側の面と第2のＨ形
鋼柱材のフランジ121の片側の面とが重なるので、この
部分およびその周辺の溶接作業が極めて困難であり、か
つ2本のＨ形鋼の端面の目違いを極力小さくする必要が
ある等、脚柱部分のベースプレート取り付け作業におい
て溶接施工ならびに寸法管理が困難であるという新たな
問題点がある。

【０００６】本発明は、上記のような従来の技術におけ
る問題点を解消し、Ｈ形鋼柱材の弱軸方向の断面性能を
高めるとともに、柱脚部分の施工を容易にしたＨ形鋼組
柱ならびにこのＨ形鋼組柱と梁との接合構造を実現する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、柱脚部が露出
形式で基礎に接合される柱材に用いられるＨ形鋼組柱で
あって、第1のＨ形鋼柱材の片側のウェブ面に、前記第1
のＨ形鋼柱材よりも短い第2のＨ形鋼柱材の片側のフラ
ンジ面が接合されてなり、組柱の柱脚側には前記第1の
Ｈ形鋼柱材と前記第２のＨ形鋼柱材との段差部が設けら
れ、前記第1のＨ形鋼材の柱脚側端部にベースプレート
が接合されてなるものである。

【０００８】また、本発明のＨ形鋼組柱と梁との接合構
造は、上記Ｈ形鋼組柱と梁との接合構造であって、前記
第1のＨ形鋼柱材の両側のフランジ面、前記第2のＨ形鋼
柱材のフランジ面のうち前記第1のＨ形鋼柱材のウェブ
との非接合面、前記第1のＨ形鋼柱材のウェブ面のうち
の前記第2のＨ形鋼鋼柱材との非接合面のうちの少なく
とも一つの面に、Ｔ形鋼を介してＨ形鋼よりなる梁部材
が接合されてなるものである。

【０００９】上記発明では、2本のＨ形鋼を90°向きを
変えて組み合わせ、第1のＨ形鋼柱材の片側のウェブ面
と、第2のＨ形鋼柱材の片側のフランジ面とをボルト接
合してＨ形鋼組柱とするので、単一のＨ形鋼の柱と比較
して断面性能をコラム柱並に向上させることができるほ
か、さらに前記第1のＨ形鋼柱材に対して前記第2のＨ形
鋼柱材を短くし、Ｈ形鋼組柱の柱脚側に第1のＨ形鋼柱
材と第2のＨ形鋼柱材との段差部を設け、前記第1のＨ形
鋼柱材のみをベースプレートの接合するようになってい
るから、溶接作業は極めて容易で確実に行えるようにな
り、かつ第1のＨ形鋼と第2のＨ形鋼との長さ揃えの問題
も解消される。ちなみに本発明のＨ形鋼組柱の材料費＋
加工費は、同じ断面性能のコラム柱の2/3以下となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の1実施例であるＨ
形鋼組柱を基礎上に接合した状態を示す柱脚付近の部分
正面図、図2は同じく部分側面図、図3はＨ形鋼組柱のみ
の部分斜視図である。

【００１１】図1〜3に示すように、本発明では、第1の
Ｈ形鋼柱材11の片側のウェブ面と、第2のＨ形鋼柱材12
の片側のフランジ面とを接合してＨ形鋼組柱とする。こ
の点では、図9に示した従来公知のものと同様である。
しかし、第1のＨ形鋼柱材11の全長にわたって第2のＨ形
鋼柱材12が接合されているのではなく、第2のＨ形鋼柱
材12は、前記Ｈ形鋼組柱の柱脚側において前記第1のＨ
形鋼柱材に対して図1におけるCだけ短くなっており、す
なわち、高さCの段差部30が設けられている。これによ
り、柱脚部においてベースプレート14は第1のＨ形鋼柱
材11のみに接合されることになる。

【００１２】本発明のＨ形鋼組柱は、柱脚部が露出形式
で基礎に接合される柱材に適用されるものであり、すな
わち柱材が基礎に貫通する構造となっていないため、基
礎4に対して剛接合とはなり得ず、半剛接合、あるいは
ピン接合となる。図3から明らかなように、本発明にお
いては、第2のＨ形鋼柱材12とベースプレート14との間
には隙間Cがあるので、ベースプレート14の溶接作業を
Ｈ形鋼組柱との接合部全周にわたって容易に行うことが
できる。さらに、組柱を構成する第1のＨ形鋼と第2のＨ
形鋼の寸法合わせの問題も発生しない。

【００１３】第1のＨ形鋼柱材11に対して第2のＨ形鋼柱
材12をどの程度短くするか、すなわち、隙間Cは以下に
示すように、二つの観点から定められる。一つは脚柱部
においてベースプレート14をＨ形鋼組柱に取り付けた
り、アンカーボルト3を締めつけたりする作業が容易で
あるに十分な寸法とすべきである。この観点からは、少
なくとも100mm以上とすることが望ましい。他の一つ
は、柱脚部で第1のＨ形鋼組柱に発生する曲げモーメン
トが、 降伏曲げモーメント＞発生曲げモーメント の関係を維持できるようにすべきである。

【００１４】図7は、柱材に発生する曲げモーメントの
分布図の例である。図7において、(a)は柱材と基礎が剛
接合の場合、(b)は半剛接合の場合、(c)はピン接合の場
合である。M1〜M6を上記各接合の場合に柱材の上下端に
発生する曲げモーメントの大きさとすると、以下の各式
が成立する。 M1＋M2＝M3＋M4＝M5＋M6 であって、かつ M2＞M4＞M6＝0 である。本発明の組柱においては、脚柱部が露出形式で
基礎に接合されるので、剛接合とはなり得ず、半剛接合
あるいはピン接合となる。したがって、組柱の柱脚部
側、すなわち基礎との接合部近傍においては、曲げモー
メントが小さいため、第1のＨ形鋼柱材11のみで 降伏曲げモーメント＞発生曲げモーメント を達成できるのである。

【００１５】図8は本発明にかかる組柱のプロフィルお
よび降伏曲げモーメントの分布図である。図8では組柱
と基礎とが半剛接合の場合（以下脚注半剛接合という）
および組柱と基礎とがピン接合の場合（以下脚注ピン接
合という）についてそれぞれ好適な例を(a)、(b)に示し
ており、y1からy4は各接合における組柱の上下端におけ
る降伏曲げモーメントの大きさを示す。

【００１６】ここに示すように、第1のＨ形鋼柱材11に
これよりも長さの短い第2のＨ形鋼柱材12a、12bが取り
付けられるのであるが、柱脚半剛接合の場合には、柱脚
ピン接合の場合よりも第2のＨ形鋼柱材12の長さを短
く、すなわち、段差部30の高さCを大きくできる。これ
は、図7に示すように、柱脚半剛接合の場合には発生曲
げモーメントの大きさが、下端における発生曲げモーメ
ントの大きさM4よりも小さくなる柱材（組柱）部分が長
くなるためである。

【００１７】さらに柱脚半剛接合の場合の方が、柱脚ピ
ン接合の場合よりも第2のＨ形鋼柱材12の断面を小さく
できる。これは柱脚半剛接合の方が、柱脚ピン接合に比
較して、柱材の上端における発生曲げモーメントが小さ
く（M3＜M5）、したがって発生曲げモーメントの最大値
が小さいためである。

【００１８】柱材内においては、常に、 降伏曲げモーメント＞発生曲げモーメント の関係を維持することが必要である。したがって、図7
に破線で示したように、柱脚半剛接合、柱脚ピン接合の
いずれの場合であっても、それぞれ組柱の全長にわたっ
て発生曲げモーメントが降伏曲げモーメントを上回らな
いように各柱材の断面、長さを決定する。

【００１９】上記の関係を満たすようにして設計された
Ｈ形鋼組柱を組み立てるに当たっては、それぞれ所定の
長さに切断された第1および第2のＨ形鋼を図1に示すよ
うに組み合わせて接合する。その手段については、公知
の手段がすべて利用しうるが、ここの部材をばらばらに
して運搬して現地で接合する場合には、図1から図3に示
すようにボルト13によって第1、第2のＨ形鋼を接合する
のが望ましい。一方、工場において予め接合するのであ
れば溶接接合が望ましい。

【００２０】組み立てられたＨ形鋼は組柱は、基礎4に
対してアンカーボルト3、ベースプレート14を介して接
合されるが、接合が第1のＨ形鋼柱材11によってのみ行
われることは前述のとおりである。

【００２１】このようにして組み立てられたＨ形鋼組柱
には、必要に応じて梁部材を取り付け、建築物の骨組み
とすることができる。その際、梁の取り付け手段は特に
問うところではないが、図4〜図6に示すように、Ｈ形鋼
組柱の各フランジに、あるいはウェブにＴ形鋼からなる
仕口部材を取り付け、これを介してＨ形鋼よりなる梁部
材をボルト接合のが便利である。

【００２２】図4は、本発明のＨ形鋼組柱の各フランジ
の所定位置にＴ形鋼をボルト接合した状態を示す斜視
図、図5はこのＴ形鋼を介してＨ形鋼梁部材を接合した
状態を示す正面図、図6は同じく平面図である。

【００２３】図4に示す例では、第1のＨ形鋼柱材11の両
側フランジ111と、第2のＨ形鋼柱材12のフランジ面のう
ち第1のＨ形鋼柱材のウェブとの非接合面とに、Ｔ形鋼
の仕口部材21を介してＨ形鋼よりなる梁部材22が接合さ
れる。すなわち、前記本発明のＨ形鋼組柱を構成する第
1のＨ形鋼柱材の両側フランジ面と、前記第2のＨ形鋼柱
材のフランジ121との表面の所定位置にＴ形鋼21をボル
ト23により接合し、さらに図5に示すように、このＴ形
鋼21を介してＨ形鋼梁部材22をボルト23により接合す
る。したがって、この場合は、本発明にかかるＨ形鋼組
柱から3方向に梁が接合されることになる。

【００２４】一方、図6に示す例では、第1のＨ形鋼柱材
11の両側フランジ面と、第2のＨ形鋼柱材12のフランジ
面のうち前記第1のＨ形鋼柱材のウェブとの非接合面な
らびに第1のＨ形鋼柱材のウェブ面のうち前記第2のＨ形
鋼柱材との非接合面に、Ｔ形鋼12を介してＨ形鋼よりな
る梁部材22をボルト23により接合している。したがっ
て、この場合は、本発明にかかるＨ形鋼組柱から4方向
に梁が接合されることになる。

【００２５】なお、上記説明において仕口部材として使
用するＴ形鋼としては、Ｈ形鋼をウェブ中央で切断して
2本のＴ形鋼としたいわゆるＣＴ形鋼を用いるのが経済
的であるが、特にそれに限定する必要はなく、圧延ある
いは組み立てられたＴ形鋼を利用できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、2本のＨ形鋼のウェブ
とフランジを接合してＨ形鋼組柱を構成することによ
り、1本のＨ形鋼柱に比べて断面性能をコラム柱並に向
上できるとともに、柱脚部分においては1本のＨ形鋼を
短くして段差部を設け、長い方のＨ形鋼のみをベースプ
レート接合するようにしたので、鉄骨構造の加工費が大
幅に節減されるという、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の1実施例であるＨ形鋼組柱を基礎上
に接合した状態を示す脚注付近の部分正面図である。

【図２】 本発明の1実施例であるＨ形鋼組柱を基礎上
に接合した状態を示す脚注付近の部分側面図である。

【図３】 本発明の1実施例であるＨ形鋼組柱を基礎上
に接合した状態の柱脚付近の部分斜視図である。

【図４】 本発明のＨ形鋼組柱の各フランジの所定位置
にＴ形鋼をボルト接合した状態を示す斜視図である。

【図５】 本発明のＨ形鋼組柱の各フランジの所定位置
にＴ形鋼をボルト接合した状態を示す正面図である。

【図６】 本発明のＨ形鋼組柱の各フランジの所定位置
にＴ形鋼をボルト接合した状態を示す平面図である。

【図７】 本発明に係る柱材に発生する曲げモーメント
の分布図である。

【図８】 本発明に係る組柱のプロフィルおよび降伏曲
げモーメントの分布図である。

【図９】 従来のＨ形鋼組柱の柱脚付近の部分斜視図で
ある。

【符号の説明】

1：Ｈ形鋼組柱 2：Ｈ形鋼 3：アンカーボルト 4：基礎 11：第1のＨ形鋼柱材 12：第2のＨ形鋼柱材 13：ボルト 14：ベースプレート 21：Ｔ形鋼 22：梁部材 30：段差部 111、121：フランジ 112、122：ウェブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 染矢 友英 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社東京本社内 Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA14 AA45 AB01 AC15 AG03 AG04 AG12 AG57 BB02 BB12 BC05 BC06 BD01 BE02 BE06 BF06 BF08 CA05 CA14 CA90 2E163 DA00 FA02 FA12 FB02 FB22 FB42 FB50

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱脚部が露出形式で基礎に接合される柱
   材に用いられるＨ形鋼組柱であって、第1のＨ形鋼柱材
   の片側のウェブ面に、前記第1のＨ形鋼柱材よりも短い
   第2のＨ形鋼柱材の片側のフランジ面が接合されてな
   り、組柱の柱脚側には前記第1のＨ形鋼柱材と前記第2の
   Ｈ形鋼柱材との段差部が設けられ、前記第1のＨ形鋼材
   の柱脚側端部にベースプレートが接合されてなることを
   特徴とするＨ形鋼組柱。
2. 【請求項２】 請求項１記載のＨ形鋼組柱と梁との接合
   構造であって、前記第1のＨ形鋼柱材の両側のフランジ
   面、前記第2のＨ形鋼柱材のフランジ面のうち前記第1の
   Ｈ形鋼柱材のウェブとの非接合面、前記第1のＨ形鋼柱
   材のウェブ面のうちの前記第2のＨ形鋼鋼柱材との非接
   合面のうちの少なくとも一つの面に、Ｔ形鋼を介してＨ
   形鋼よりなる梁部材が接合されてなることを特徴とする
   Ｈ形鋼組柱と梁との接合構造。