JP2002371627A - 鋼製柱と鋼製梁との接合構造 - Google Patents

鋼製柱と鋼製梁との接合構造

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JP2002371627A
JP2002371627A JP2001180125A JP2001180125A JP2002371627A JP 2002371627 A JP2002371627 A JP 2002371627A JP 2001180125 A JP2001180125 A JP 2001180125A JP 2001180125 A JP2001180125 A JP 2001180125A JP 2002371627 A JP2002371627 A JP 2002371627A
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Ichiro Takeuchi
一郎 竹内
Tadayoshi Okada
忠義 岡田
Nobuyoshi Uno
暢芳 宇野
Ichiro Inoue
一朗 井上
Keiichiro Fukita
啓一郎 吹田
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Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
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Nippon Steel Corp
Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 柱と、床スラブを支持する梁との接合部に
大変形が要求される場合でも、接合部での接合要素を構
成するボルト等の破断の可能性を解消した 柱・梁接合
構造を提供する。 【解決手段】 鋼柱10に溶接されたガセットプレート
11の上下面とコンクリートの床スラブ7を取付ける鋼
梁13の梁上フランジ13aの上下面を連結プレート1
2で挟持したうえ、その当接部を高力ボルト14で摩擦
接合することで、梁端部における梁せいの中心より上部
での、主に梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗す
る接合要素9とし、梁せいの中心より下部では鋼柱1と
は接合しないことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、床を有する建築
物、その他の各種鋼構造物において、H型断面や十字断
面、閉鎖断面を有する鋼部材を柱材とし、この柱材の側
部にH形鋼、I形鋼、C形鋼などからなる梁材を取付け
る鋼製柱と鋼製梁との接合構造に関する。
【0002】
【従来の技術】各種鋼構造物における、柱・梁接合構造
に関しては接合強度を保持したうえで、さらに、地震対
策の面から耐震接合構造につき種々の提案がなされてい
る。
【0003】前記各種の柱・梁接合構造において、主に
せん断力および軸力に抵抗することを目的とした、図2
4、図25に示すような設計上ピン仮定の接合構造があ
る。各図において、H形鋼製の鋼柱1の一側のフランジ
1aに2組の横断面がL字形のアングル材2(ガセット
プレートも場合もあるが図示せず)の一辺がそれぞれ高
力ボルト高力ボルト5にて接合されている。
【0004】さらに、H形鋼製の鋼梁4の端部を、鋼柱
1の前記フランジ1aに近接して配置したうえ、2組の
アングル材2の他辺で鋼梁4の梁端ウェブ4aの両側面
を挟み、アングル材2の他辺に開設された複数のボルト
挿通孔に複数の高力ボルト5を挿通しナットを締結する
ことで、鋼柱1と鋼梁4が摩擦接合されている。鋼梁4
の梁上フランジ4bにはスタッドジベル6が立設されて
いて、このスタッドジベル6を介してコンクリートの床
スラブ7が打設されていて、鋼梁4で床スラブ7の鉛直
荷重を支えている。
【0005】従来の設計上ピン仮定の接合構造では、図
24、図25に示すように、鋼梁4の梁端ウェブ4aの
中央付近のみをアングル材2を用いて高力ボルト5で摩
擦接合するか、あるいは、図示しないガセットプレート
用いて高力ボルト5で摩擦接合する。何れの場合でも、
高力ボルト5の設置位置は、鋼梁4の梁端ウェブ4aの
梁せい中心である。
【0006】しかるに、床スラブ7を支持する鋼梁4に
あっては、コンクリートの床スラブ7を梁上に打設する
ことで、当該床スラブ7と鋼梁4が一体化した一つの剛
体8となり、この剛体8の中立軸O−Oは、鋼梁4のウ
ェブ幅方向の中立軸O1−O1よりも上方、つまり、梁端
上フランジ4b近傍に位置することになる。このよう
に、建築鋼構造物では、鋼梁4の上にコンクリートの床
スラブ7を取付け、梁端の梁上フランジ4b近傍の変形
が拘束されるため、柱・梁接合部の回転中心(剛体8の
中立軸O−O)が梁上フランジ4b寄りに移行し、梁端
ウェブ4aの中央部を固定している高力ボルト5には、
設計上ピン仮定としているにも拘わらず、ある程度増幅
されたモーメントが作用し、当該高力ボルト5にせん断
力が作用することになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の柱・梁接合構造
では、前述のように床スラブ7と梁4が一体化した剛体
9の中立軸O−Oでの設計上ピン仮定については考慮さ
れず、専ら梁ウェブ中心の中立軸O1−O1での高力ボル
ト5による設計上ピン仮定がなされている。こうして、
柱・梁接合部の回転中心が梁上フランジ寄りに移行した
ことにより、梁ウェブの中央部を固定している高力ボル
ト、接合ピン等の接合要素が回転に対して抵抗しようと
するため、接合要素がある程度モーメントを負担し、接
合要素に増幅されたせん断力が作用する問題が残されて
いた。特に、接合部に大変形が要求される場合、終局状
態としてボルト破断などの接合部での破断の可能性があ
り、その際、被災時に梁が落下するなどの危険性が懸念
される。
【0008】本発明は、前記の問題点を解決したもの
で、梁上にコンクリートの床スラブを有する柱・梁接合
部において、設計上ピン仮定が可能な構成とすること
で、柱・梁接合部の回転角が1/50radを上回る大
変形を生じたときも、破断が生じない柱・梁の接合構造
を提供することを目的とする。
【0009】
【問題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、本発明は、次のように構成する。
【0010】第1の発明は、コンクリート床スラブを取
付ける梁の端部における梁せいの中心より上部を、主に
梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗する接合要素
で柱に接合し、梁せいの中心より下部では柱とは接合し
ないことを特徴とする。
【0011】第1の発明によると、梁せいの中心よりも
上部位置、つまり、梁の中立軸O1−O1よりも上方に偏
位した部位に接合要素を設け、かつ、梁せいの中心より
下部では柱とは接合しないことで、コンクリート床スラ
ブによる梁上フランジの拘束を考慮しても、梁端がほぼ
ピン支持的な挙動を示し、接合要素には相対的に増幅さ
れたせん断力が作用しない。
【0012】第2の発明は、第1の発明において、梁端
部では、梁上フランジを、主に梁に作用するせん断力と
軸力に対して抵抗する接合要素を介して柱に接合するこ
とを特徴とする。
【0013】第2の発明によると、梁に作用する軸力と
せん断力は、梁端上フランジの接合要素で抵抗する。
【0014】第3の発明は、第1の発明において、梁端
部では、梁ウェブを、主に梁に作用するせん断力と軸力
に対して抵抗する接合要素を介して柱に接合することを
特徴とする。
【0015】第3の発明によると、梁に作用する軸力と
せん断力は、梁ウェブの接合要素で抵抗する。
【0016】第4の発明は、第1の発明において、梁端
部では、梁ウェブと梁上フランジ上面に取付けられた鉛
直板を、主に梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗
する接合要素を介して、柱に接合することを特徴とす
る。
【0017】第4の発明によると、梁に作用する軸力と
せん断力は、梁ウェブと梁端上フランジ上面に取付けら
れた鉛直板からなる接合要素で抵抗する。
【0018】第5の発明は、制振ダンパーを取付けた骨
組において、制振ダンパーを取付けた構面の一部もしく
は全ての梁端が第1〜第4発明の接合構造であることを
特徴とする。
【0019】第5の発明によると、第1〜第4の発明の
接合要素と制振ダンパーを組み合わせることで、制振作
用が一層有効に発揮される。
【0020】第6の発明は、第1〜第4の何れかの発明
において、梁の片方もしくは両方のフランジが主に軸力
で抵抗する接合要素を介して柱に接合されており、梁端
が第1〜4発明の接合構造であることを特徴とする。
【0021】第6の発明によると、第5の発明と同様
に、第1〜第4の発明の接合要素と、主に軸力で抵抗す
る接合要素を組み合わせることで、制振作用が一層有効
に発揮される。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態1〜12
を図1〜図23を参照して順に説明する。
【0023】まず、図1、2によって実施形態1を説明
する。実施形態1において、鉄骨柱にはコンクリート充
填又は非充填等の角形鋼管の鋼柱10が用いられてお
り、この鋼柱10に溶接されたガセットプレート11の
上下面を挟持して、設計上のピン仮定による接合要素9
を構成する上下の水平に配設した連結プレート12の一
端部が設けられ、かつ高力ボルト14で摩擦接合されて
いる。連結プレート12の他端部は、H形鋼製の鋼梁1
3の端部の梁上フランジ13aの上下面を挟持したうえ
高力ボルト14にて摩擦接合することで、鋼梁13が鋼
柱10に接合されている。
【0024】ガセットプレート11の両側面には、側面
形状三角形の補強板11aが溶接されており、補強板1
1aの鉛直端縁が鋼柱10の側面に溶接されている。梁
上フランジ13aの下面に当てがう連結プレート12
は、梁ウェブ13bを避けるため左右部材に分割されて
いる。鋼梁13には、必要に応じてスチフナー13eを
設けるとよい。
【0025】また、接合要素9を構成する連結プレート
12を設けた部位より下部の位置、つまり、梁下フラン
ジ13cの近傍では梁端縁13dと鋼柱10とは接合し
ないように構成されている。こうして、梁上フランジ1
3aの近傍で接合要素9により鋼梁13を鋼柱10に接
合した上、梁上フランジ13aに立設したスタッドジベ
ル17を介して、鋼梁13上にコンクリートの床スラブ
15が打設される。
【0026】前記のように、鋼梁13の上に床スラブ1
5が打設され両部材が一体化されることで一つの合成梁
16が構築される。この場合、梁の上にコンクリートの
床スラブ15を取付けたとき、梁端の梁上フランジ近傍
の変形が拘束されるため、柱・梁接合部の回転中心が梁
上フランジ13a寄りに移行し、合成梁16の中立軸O
−Oは、単体である鋼梁13のウェブ幅方向の中立軸O
1−O1よりも上方、特に、梁端の梁上フランジ13aの
近傍に偏位する。
【0027】本発明において重要な要素は、鋼梁13
上に床スラブ15を設けて構成される合成梁16の中立
軸O−Oが、鋼梁13の中立軸O1−O1よりも上部に偏
位することに着目したこと、この知見に基づき、上方
に変位した合成梁16の中立軸O−Oのごく近傍に接合
要素9を設けたこと、接合要素9の位置より下部、特
に、梁下フランジ13cは、鋼柱10に接合しないこと
である。この構成により、接合要素9に設計上のピン仮
定による接合要素として機能させる。つまり、この接合
要素9に地震時など、柱・梁接合部に曲げが作用したと
き、梁上フランジ13aにピン支持機構的な挙動を行わ
せることができる。
【0028】さらに説明すると、地震時などより柱・梁
接合部に作用する曲げにより、鋼梁13にせん断力や軸
力が作用するとき、当該梁に作用する軸力は、梁端の梁
上フランジ13aの高力ボルトによる摩擦接合部で応力
を伝達し、せん断力はボルト摩擦接合部における連結プ
レート12の板曲げで抵抗する。
【0029】また、この場合、合成梁16の中立軸O−
Oを中心とする回転力が作用するが、この回転中心とな
る部位の近傍、つまり、梁端の梁上フランジ13aの位
置に主に鋼梁13に作用するせん断力と軸力に対して抵
抗する接合要素9(連結プレート12)が位置するの
で、柱・梁接合部に回転力が作用したとき、せん断力が
連結プレート12に作用せず、当該連結プレート12が
設計上ピン仮定として十分に機能できる。したがって、
柱・梁接合構造に作用する大変形に対しても、柱・梁接
合要素である連結プレート12はせん断されず、十分に
機能することができる。
【0030】さらに、前述のように、連結プレート12
の配設位置より下部の位置、つまり、梁下フランジ13
cの近傍では、梁端縁13dと鋼柱10とは接合しない
構成とされていることで、連結プレート12によるピン
支持機能的挙動が一層確実に行われる。
【0031】本発明を従来例と比較すると、図24、図
25に示す従来例では、柱・梁接合部の回転中心(合成
梁16の中立軸O−O)よりも下方に離れた位置、つま
り梁ウェブ中心(鋼梁13の中立軸O1−O1)に、接合
要素であるアングル材2を設けた構成では、当該アング
ル材2が柱・梁接合部の回転に対して抵抗しようとする
ため、当該柱・梁接合部が大きなモーメントを負担する
ことになる。このため、設計時の想定よりも大きな引張
力が接合要素であるアングル材2に作用し、柱・梁接合
構造に作用する大変形に対し、十分に機能できない恐れ
があるが、本発明ではこの点が改良されている。
【0032】図3、図4は実施形態2を示す。この実施
形態2では、鋼柱10と鋼梁13は実施形態1と同じ構
造である。この実施形態2では、鋼梁13に作用するせ
ん断力と軸力に対して抵抗する(複数の)接合要素9a
が、鉛直板18および水平板19を縦断面L字形に一体
に組合わせて構成され、この接合要素9aが合成梁16
の中立軸O−Oの近傍、つまり、梁端の梁上フランジ1
3aに設けられた例が示されている。
【0033】さらに具体的には、接合要素9aは、鉛直
板18と水平板19からなるL字形部材が複数組用いら
れ、鉛直板18を鋼柱10の側面に当てがい、その当接
部を挿通する高力ボルト14で両部材を摩擦接合し、ま
た、水平板19をH形鋼製の鋼梁13の上部フランジ1
3aの上面と下面に当てがい、当接部を挿通する高力ボ
ルト14で両部材を摩擦接合することで、接合要素9a
を介して鋼柱10に鋼梁13が接合される。その他の構
成は、実施形態1と同じであるので、同等要素に同一符
号を付して、説明を省略する。
【0034】実施形態2でも、実施形態1と同様に、地
震時など、柱・梁接合部に曲げが作用したとき、梁に作
用する軸力は、梁端の梁上フランジ13aに取り付けた
水平板19にボルト摩擦接合により応力を接合要素9a
に伝達し、さらに鉛直板18を介して鋼柱10に引張接
合により応力を伝達する。またこの場合、回転中心とな
る合成梁16の中立軸O−Oの近傍、つまり梁端の梁上
フランジ13aの近傍に設けられた接合要素9aを介し
て梁上フランジ13aにピン支持機構的な挙動を行わせ
ることができ、確実な耐震機能を発揮させることができ
る。せん断力は接合要素9aの水平板19の曲げで抵抗
する。
【0035】図5、図6は実施形態3を示す。この実施
形態3では、鋼柱10と鋼梁13は実施形態1、2と同
じ構造である。この実施形態3では、接合要素9bが、
鋼梁13に作用するせん断力と軸力に対して抵抗する鉛
直板21および水平板22からなり縦断面T字形であっ
て、かつ、鋼柱10に直角配置される接合要素9b間が
補強金物23で連結されている。
【0036】さらに具体的には、T字形部材からなる接
合要素9bの鉛直板21を鋼柱10の側面に当てがい、
その当接部を挿通する高力ボルト14で両部材を摩擦接
合し、また、水平板19をH形鋼製の鋼梁13の上部フ
ランジ13aの上面に当てがい、その当接部を挿通する
高力ボルト14で両部材を摩擦接合することで、接合要
素9bを介して鋼柱10に鋼梁13が接合される。さら
に、補強金物23の両端部は、直角に配置される接合要
素9bのそれぞれの水平板22の下面に当接され、その
当接部を挿通する高力ボルト14で両部材を摩擦接合す
ることで、直角配置される接合要素9b間が接合され
る。その他の構成は、実施形態1、2と同じであるの
で、同等要素に同一符号を付して、説明を省略する。
【0037】実施形態3でも、実施形態1、2と同様
に、地震時など、柱・梁接合部に曲げが作用したとき、
梁に作用する軸力は、梁端の梁上フランジ13aに取り
付けた接合要素9bの水平板22にボルト摩擦接合によ
り応力を伝達し、さらに鉛直板21および補強金物23
を介して鋼柱10に引張接合により応力を伝達する。ま
たこの場合、回転中心となる合成梁16の中立軸O−O
の近傍、つまり梁端の梁上フランジ13aの近傍に設け
られた接合要素9bを介して梁上フランジ13aにピン
支持機構的な挙動を行わせることができ、確実な耐震機
能を発揮させることができる。せん断力は接合要素9b
の水平板22の曲げで抵抗する。
【0038】図7、図8は実施形態4を示す。この実施
形態4では、鋼柱10と鋼梁13は実施形態1〜3と同
じ構造である。この実施形態4の接合要素9cは、図7
(B)に斜視図で示す複数の接合部材24からなる。接
合部材24は2個で1組をなし、この2個1組の接合部
材24の各組を上下2段に位置をずらし、かつ直角交差
させて配置し、さらに、上段の接合部材24を反転させ
た態様で下段の接合部材24を配置し、このように配置
する2組の接合部材24で角形鋼管の鋼柱10の4側面
に鋼梁13を接合している。複数の接合部材24は、複
数の厚板もしくは形鋼、鋳物等で構成してもよい。
【0039】さらに具体的には、接合部材24は、鉛直
板25と、この鉛直板25の一側面に角鋼管の鋼柱10
を挟むように所定の間隔をあけて設けた補強板26と、
この補強板26と鉛直板25の下端縁に接合した水平板
27とから構成されている。
【0040】上段の接合部材24にあっては、鉛直板2
5を上向きに配置して、両接合部材24を対向させ、両
補強板26で鋼柱10を挟み、鉛直板25と鋼柱10の
当接部に挿通する高力ボルト14で両部材を摩擦接合す
る。さらに、水平板27の下面にH形鋼製の鋼梁13の
上部フランジ13aの上面を当てがい、当接部を挿通す
る高力ボルト14で両部材を摩擦接合することで、接合
要素9cを介して鋼柱10に鋼梁13が接合される。
【0041】下段の接合部材24にあっては、鉛直板2
5を下向きに配置して、両接合部材24を対向させ、両
補強板26で鋼柱10を挟み、鉛直板25と鋼柱10の
当接部に挿通する高力ボルト14で両部材を摩擦接合す
る。さらに、水平板27の上面にH形鋼製の鋼梁13の
上部フランジ13aの下面を当てがい、当接部を挿通す
る高力ボルト14で両部材を摩擦接合することで、接合
要素9cを介して鋼柱10に鋼梁13が接合される。
【0042】実施形態4でも、実施形態1〜3と同様
に、地震時など、柱・梁接合部に曲げが作用したとき、
梁に作用する軸力は、梁端の梁上フランジ13aに取り
付けた接合要素9cの水平板27にボルト摩擦接合によ
り応力を伝達し、さらに鉛直板25を介して鋼柱10に
摩擦接合により応力を伝達する。その結果、実施形態3
における補強金物23がなくても鋼柱10の鋼管の面外
変形の防止が可能である。またこの場合、回転中心とな
る合成梁16の中立軸O−Oの近傍、つまり梁端の梁上
フランジ13aの近傍に設けられた接合要素9cを介し
て梁上フランジ13aにピン支持機構的な挙動を行わせ
ることができ、確実な耐震機能を発揮させることができ
る。せん断力は接合要素9cの水平板27の曲げで抵抗
する。
【0043】図9、図10は実施形態5を示す。この実
施形態5以下では、H形鋼製の鋼柱20である点が、実
施形態1〜4と異なり、鋼梁13がH形鋼製である点
は、全ての実施形態で共通である。
【0044】実施形態5は、鋼柱20を除いて、接合要
素9dを構成する各部材自体の構造は、実施形態2と同
じである。従って、共通要素には、図3、図4で付した
符号と同一符号を付して説明を省略する。
【0045】実施形態5でも、実施形態1〜4と同様
に、地震時など、柱・梁接合部に曲げが作用したとき、
梁に作用する軸力は、梁端の梁上フランジ13aに取り
付けた水平板19にボルト摩擦接合により応力を接合要
素9dに伝達し、さらに鉛直板18を介して鋼柱20に
引張接合により応力を伝達する。またこの場合、回転中
心となる合成梁16の中立軸O−Oの近傍、つまり梁端
の梁上フランジ13aの近傍に設けられた接合要素9d
を介して梁上フランジ13aにピン支持機構的な挙動を
行わせることができ、確実な耐震機能を発揮させること
ができる。せん断力は接合要素9dの水平板19の曲げ
で抵抗する。
【0046】図11、図12は実施形態6を示す。この
実施形態6では、H形鋼製の鋼柱20である点及び補強
金物23を有しない点が、図5、図6の実施形態3と異
なり、接合要素9eがT字断面である点は、実施形態3
と同じである。従って、共通要素には、図5、図6で付
した符号と同一符号を付して説明を省略する。
【0047】実施形態6でも、実施形態1〜5と同様
に、地震時など、柱・梁接合部に曲げが作用したとき、
梁に作用する軸力は、梁端の梁上フランジ13aに取り
付けた接合要素9eの水平板22にボルト摩擦接合によ
り応力を伝達し、さらに鉛直板21を介して鋼柱20に
引張接合により応力を伝達する。またこの場合、回転中
心となる合成梁16の中立軸O−Oの近傍、つまり梁端
の梁上フランジ13aの近傍に設けられた接合要素9e
を介して梁上フランジ13aにピン支持機構的な挙動を
行わせることができ、確実な耐震機能を発揮させること
ができる。せん断力は接合要素9eの水平板22の曲げ
で抵抗する。
【0048】図13、図14は実施形態7を示す。この
実施形態7では、接合要素9fが複数の鉛直配置のプレ
ートで構成されている。
【0049】具体的には、H形鋼製の鋼柱20の一方の
フランジ20aの側面に側端縁が溶接にて固着されたガ
セットプレート28と、鋼梁13の端部の梁上フランジ
13aの上面に固着された上部連結プレート29と、縦
長のガセットプレート28の上半部両側面および、上部
連結プレート29の両側面を挟持して設けられ、その重
なり部を挿通する高力ボルト14で各部材間が摩擦接合
される第1の添接板30と、ガセットプレート28の下
半部両側面および、梁上フランジ13aの下面に近接し
て位置する梁ウェブ13bの両側面を挟持して設けら
れ、その重なり部を挿通する高力ボルト14で各部材間
が摩擦接合される第2の添接板30aとから構成されて
いる。
【0050】第1の添接板30の一端が傾斜面31とさ
れているのは、コンクリートの床スラブ15との接合を
円滑にすることを配慮したためである。また、実施形態
2において、接合要素9fが設けられる部位より下部、
特に、梁下フランジ13cの近傍において、鋼柱20と
梁端ウェブ13dとが接合されていない点は、実施形態
1〜6と同じである。
【0051】実施形態7も、実施形態1〜6と同様に、
地震時など、柱・梁接合部に曲げが作用したとき、梁上
フランジ13aの上部のガセットプレート28と梁ウェ
ブ13bの上部とを高力ボルト14で摩擦接合すること
で、回転中心を梁上フランジ13a近傍とすることで、
鋼梁13に作用する軸力・せん断力ともボルト摩擦接合
部で抵抗する。またこの場合、回転中心となる合成梁1
6の中立軸O−Oの近傍、つまり梁端の梁上フランジ1
3aの近傍に設けられて接合要素9fを介して梁上フラ
ンジ13aにピン支持機構的な挙動を行わせることがで
き、確実な耐震機能を発揮させることができる。
【0052】図15、図16は実施形態8を示す。この
実施形態8では、接合要素9gがH形鋼製の鋼柱20の
一方のフランジ20aの側面に板厚の比較的厚い接合部
材32が溶接され、梁フランジ13aの下面に近接した
部位において、梁ウェブ13bの側面にダプラープレー
ト(ウェブ補強金物)33を溶接し、接合部材32とダ
プラープレート33に渡って添接板34を配設し、各部
材の当接部に高力ボルト14を挿通することにより、鋼
梁13の端部の梁上フランジ13a近傍が鋼柱20に接
合されている。
【0053】実施形態8でも、実施形態1〜7と同様
に、地震時など、柱・梁接合部に曲げが作用したとき、
回転中心となる合成梁16の中立軸O−Oの近傍、つま
り梁端の梁上フランジ13aの近傍に設けられて接合要
素9gを介して梁上フランジ13aにピン支持機構的な
挙動を行わせることができ、確実な耐震機能を発揮させ
ることができる。
【0054】図17、図18は実施形態9を示す。この
実施形態9は、鋼柱20を除いて、接合要素9hを構成
する各部材自体の構造は、補強板11aがない点を除い
て実施形態2と略同じである。すなわち、接合要素9h
は、水平に配設した上下2枚の連結プレート12の両端
部で、鋼柱20のフランジ20aに溶接されたガセット
プレート11の上下面と、鋼梁13端部の梁上フランジ
13aの上下面を挟持させた上、各部材の重合部を高力
ボルト14にて摩擦接合することで構成されており、こ
れにより鋼梁13が鋼柱20に接合されている。実施形
態9では、実施形態1の補強板11aがない点は前述し
たとおりである。
【0055】実施形態9でも、実施形態1〜8と同様
に、地震時など、柱・梁接合部に曲げが作用したとき、
梁に作用する軸力は、梁端の梁上フランジ13aの高力
ボルトによる摩擦接合部で応力を伝達し、せん断力はボ
ルト摩擦接合部における連結プレート12の板曲げで抵
抗する。この接合要素9に地震時など、柱・梁接合部に
曲げが作用したとき、梁上フランジにピン支持機構的な
挙動を行わせることができる。
【0056】図19(A)、(B)は、図20は実施形
態10を示す。この実施形態10は、接合要素9iを構
成する上下の接合部材35の断面形状が実施形態9と相
異し、他の構成は実施形態9と同じである。実施形態9
の接合部材35における上部材は、梁上フランジ13a
の上面にあてがわれる水平板35aと垂直板35bで逆
さT字の断面に構成され、下部材は、梁ウェブ13bの
両側に配置され、かつ梁上フランジ13aの下面にあて
がわれた2つの長方形鋼板で構成される。
【0057】そして、接合部材35の上部材の水平板3
5aと、下部材とで鋼柱20のフランジ20aに溶接さ
れたガセットプレート11の上下面と、鋼梁13端部の
梁上フランジ13aの上下面を挟持させた上、各部材の
重合部を高力ボルト14にて摩擦接合することで構成さ
れており、これにより鋼梁13が鋼柱20に接合されて
いる。なお、図19(C)は、接合要素9iにおける接
合部材35の上部材の変形例を示し、2つのL字形部材
の鉛直部を背中合わせにし、両者間をボルト接合するこ
とで上部接合部材38を構成した例を示す。上部接合部
材38の水平部と上フランジ13aの下面に当てがった
接合部材35とを高力ボルト14で摩擦接合する点は、
同図(A)、(B)と同じである。
【0058】実施形態10でも、実施形態1〜9と同様
に、地震時など、柱・梁接合部に曲げが作用したとき、
梁に作用する軸力は、梁端の梁上フランジ13aの高力
ボルトによる摩擦接合部で応力を伝達し、せん断力はボ
ルト摩擦接合部における接合部材35の板曲げで抵抗す
る。この接合部材35からなる接合要素9iに地震時な
ど、柱・梁接合部に曲げが作用したとき、梁上フランジ
にピン支持機構的な挙動を行わせることができる。
【0059】図21は実施形態11を示し、図22は、
この実施形態11の変形例を示し、いずれも請求項5に
対応する実施形態として示す。この実施形態11では、
図9、図10に示した実施形態5に係る接合要素9dを
用いた柱・梁接合構造を、ブレース型の制振ダンパーを
取付けた構造骨組に組み込んだ場合を例にとって説明す
る。
【0060】実施形態11では、接合要素9dを用いた
鋼柱20と鋼梁13との接合構造については説明を省略
し、制振ダンパーの構造骨組への組み込み例を説明す
る。図21では上階の鋼梁13の中間部と下階の柱・梁
接合部36の間にハの字に配設される筋かいが制振ダン
パー37で構成されるされた例が示されている。図22
では、上下階の柱・梁接合部36の対角線に配設される
筋かいが制振ダンパー37で構成された例が示されてい
る。なお、制振ダンパー37の構成は公知の座屈拘束筋
かい部材(例えば実開昭63−101603)であり、
鋼材で補強された座屈拘束拘束用コンクリート部材に鋼
製中心軸力部材が挿通され、その中心軸力部材の表面と
前記コンクリート部材との間に付着防止皮膜が設けられ
ることで構成されている。
【0061】なお、ブレース型の制振ダンパー37は、
前記の形態に代表される座屈拘束筋かい等の履歴型ダン
パーに限定されるものではなく、一端側と他端側に接続
される複数の鋼板部材が平行間隔をあけて積層され、積
層間に所定厚の板状の粘弾性体が配置され、接着材で各
鋼板部材に固着することで構成された粘弾性ダンパー
や、オイルダンパーなどの、粘性型ダンパーであっても
よい。さらに、実施形態11では、主に軸力に対して抵
抗するブレース型の制振ダンパー37を使用したが、シ
ャパネルや制振壁等でもよい。設置形式も、ブレース型
だけでなく、間柱柱型などでも同様の効果を発揮する。
【0062】実施形態11では、実施形態5の接合要素
9dによる制振作用と、制振ダンパー37の作用が相俟
って、地震時の制振作用が一層有効に発揮される。つま
り、従来は、柱と梁を剛結合しているため、地震等によ
る入力エネルギーの制振ダンパー37による吸収効率が
低い。これに対し、実施形態5の接合要素9dを組み込
むことで、柱・梁接合部の接合剛性を従来に比べ大幅に
低減でき、その結果、主架構(柱+梁)の剛性に比べ剛
性が大の制振ダンパー37によるエネルギー吸収効率が
アップし、さらに、床スラブ付き建物では、従来のピン
接合に比べて、変形追従性がアップする。
【0063】図23(A)は実施形態12を示し、図2
3(B)は、実施形態12の変形例を示し、いずれも請
求項6に対応する実施形態として示す。この実施形態1
2では、図9、図10に示した実施形態5に係る接合要
素9dを用いた柱・梁接合構造を、主に軸力で抵抗する
接合要素を取付けた構造骨組に組み込んだ場合を例にと
って説明する。
【0064】図23(A)では、鋼梁13の梁上フラン
ジ13aおよび梁下フランジ13cと、鋼柱20の柱フ
ランジ20aの側面の間に主に軸力で抵抗する(つま
り、制振機能を有する)接合要素37aを組み込んだ例
が示されている。図23(B)では、鋼梁13の梁上フ
ランジ13aまたは梁下フランジ13cの一方(図で
は、梁下フランジの例を示す)と鋼柱20の柱フランジ
20aの側面の間に主に軸力で抵抗する接合要素37a
を組み込んだ例が示されている。なお、軸力で抵抗する
接合要素37aを制振ダンパーとすると、より一層高い
効果を発揮する。制振ダンパーとしては、実施形態11
と同様に鋼製軸力部材を鋼製部材で座屈拘束した座屈拘
束筋かい部材(実開平5−3402)や粘弾性ダンパ
ー、オイルダンパー等が使用できる。
【0065】実施形態12では、実施形態5の接合要素
9dによる制振作用と、制振機能を有する接合要素37
の作用が相俟って、地震時の制振作用が一層有効に発揮
される。つまり、従来は、柱と梁を剛結合しているた
め、地震等による入力エネルギーの制振機能を有する接
合要素37aによる吸収効率が低い。特に、接合要素3
7aでのエネルギー吸収部位が三角形の斜辺近傍のみと
になるため、ダンパーによる減衰効果が十分得られな
い。これに対し、実施形態5の接合要素9dを組み込む
ことで、柱・梁接合部の接合剛性を従来に比べ大幅に低
減でき、その結果、実施形態11と同様に、主架構(柱
+梁)の剛性に比べ剛性が大の制振機能を有する接合要
素37aによるエネルギー吸収効率がアップし、さら
に、床スラブ付き建物では、従来のピン接合に比べて、
変形追従性がアップする。
【0066】さらに、実施形態12では、地震時など、
梁部材回転角が小さい段階より接合要素37aが制振機
能を発揮し、特に、図23(B)では、梁端の梁上フラ
ンジ13aが回転中心となるため、梁端において、梁せ
いの中央を固定する従来形式と比べ、回転中心と接合要
素37aの距離を大きくすることができる。その結果、
同一サイズの制振機能を有する接合要素37aを使用し
ても、梁材せい中心を固定した場合に比べて、エネルギ
ー吸収効率が大きい。
【0067】なお、実施形態11、12において、実施
形態5の接合要素9dに代えて、他の接合要素を組み込
むことは構わない。また、鋼柱の断面構造は、角鋼また
はH形鋼に限らずH形鋼を交差して組み合わせた十字断
面の鋼柱を使用し、その各フランジに各実施形態に示し
た接合要素9〜9iを組み合わせて鋼梁を接合してもよ
い(但し、図示せず)。
【0068】
【発明の効果】本発明によると、梁上にコンクリートの
床スラブを有する柱・梁接合部において、梁せいの中心
よりも上部にピン接合要素を設け、かつ、梁端の梁せい
より下部は柱に接合しない構成としたので、前記ピン接
合要素にピン支持機構的挙動を行わせることが可能な柱
・梁接合にでき、柱・梁主架構部材の大変形時にもピン
接合要素に破断が生じない接合構造にできる。
【0069】このような柱・梁接合構造を実現すること
は、特に制振部材を有する骨組において、柱・梁接合部
を低剛性とすることで、柱・梁主架構部材に対して制振
部材で地震エネルギーを負担する割合を高め、被災後も
柱・梁部材を健全(弾性範囲)に保つことが可能な骨組
の提供を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)、(B)は、本発明の実施形態1に係る
鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す正面図と側断面図で
ある。
【図2】(A)は、図1(A)のa−a断面図、(B)
は、図1(B)のb−b断面図である。
【図3】(A)、(B)は、本発明の実施形態2に係る
鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す正面図と側断面図で
ある。
【図4】(A)は、図3(A)のc−c断面図、(B)
は、図3(B)のd−d断面図である。
【図5】図6(A)のe−e断面図である。
【図6】(A)、(B)は、本発明の実施形態3に係る
鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す正面図と側断面図で
ある。
【図7】(A)は、本発明の実施形態4に係る鋼製柱と
鋼製梁との接合構造を示す正面断面図、(B)は、接合
要素を示す斜視図である。
【図8】(A)は、図7(A)のf−f断面図、(B)
は、図7(B)のg−g断面図である。
【図9】(A)、(B)は、本発明の実施形態5に係る
鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す正面断面図と側面断
面図である。
【図10】(A)は、図9(A)のh−h断面図、
(B)は、図9(B)のi−i断面図である。
【図11】(A)、(B)は、本発明の実施形態6に係
る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す正面断面図と側面
断面図である。
【図12】図11(A)のj−j断面図である。
【図13】(A)、(B)は、本発明の実施形態7に係
る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す正面断面図と側面
断面図である。
【図14】図13(A)のk−k断面図である。
【図15】(A)、(B)は、本発明の実施形態8に係
る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す正面断面図と側面
断面図である。
【図16】図15(A)のl−l断面図である。
【図17】(A)、(B)は、本発明の実施形態9に係
る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す正面断面図と側面
断面図である。
【図18】図17(A)のm−m断面図である。
【図19】(A)、(B)は、本発明の実施形態10に
係る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す正面断面図と側
面断面図、(C)は、同図(A)における接合要素9i
の変形例の部分図である。
【図20】図19(A)のn−n断面図である。
【図21】(A)は、本発明の実施形態11に係る鋼製
柱と鋼製梁との接合構造を示す概要図、(B)は、図
(A)のP部の拡大断面図である。
【図22】(A)は、本発明の実施形態11の変形例に
係る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す概要図、(B)
は、図(A)のR部の拡大断面図である。
【図23】(A)は、本発明の実施形態12に係る鋼製
柱と鋼製梁との接合構造を示す側面断面図、(B)は、
実施形態12の変形例に係る鋼製柱と鋼製梁との接合構
造を示す側面断面図である。
【図24】(A)、(B)は、従来例に係る鋼製柱と鋼
製梁との接合構造を示す正面断面図と側面断面図であ
る。
【図25】図24(A)のs−s断面図である。
【符号の説明】 1 鋼柱 1a フランジ 2 アングル材 4 鋼梁 4a 梁端ウェブ 4b 梁上フランジ 5 高力ボルト 6 スタッドジベル 7 コンクリート床スラブ 8 剛体 9 接合要素 9a〜9i 接合要素 10 鋼柱 11 ガセットプレート 11a 補強板 12 連結プレート 13 鋼梁 13a 梁上フランジ 13b 梁ウェブ 13c 梁下フランジ 13d 梁端縁 14 高力ボルト 15 コンクリート床スラブ 16 合成梁 17 スタッドジベル 18 鉛直板 19 水平板 20 H形鋼の鋼柱 21 鉛直板 22 水平板 23 補強金物 24 接合部材 25 鉛直板 26 補強板 27 水平板 28 ガセットプレート 29 上部連結プレート 30 第1の添接板 30a 第2の添接板 31 傾斜面 32 接合部材 33 ダプラープレート 34 添接板 35 接合部材 36 柱・梁接合部材 37 制振ダンパー 37a 軸力で抵抗する接合要素 38 上部接合部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 忠義 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 宇野 暢芳 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 井上 一朗 京都市左京区吉田本町 京都大学大学院工 学研究科内 (72)発明者 吹田 啓一郎 京都市左京区吉田本町 京都大学大学院工 学研究科内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 梁端部では、コンクリート床スラブを取
    付ける梁の端部における梁せいの中心より上部を、主に
    梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗する接合要素
    で柱に接合し、梁せいの中心より下部では柱とは接合し
    ないことを特徴とする鋼製柱と鋼製梁との接合構造。
  2. 【請求項2】 梁端部では、梁上フランジを、主に梁に
    作用するせん断力と軸力に対して抵抗する接合要素を介
    して柱に接合することを特徴とする請求項1記載の鋼製
    柱と鋼製梁との接合構造。
  3. 【請求項3】 梁端部では、梁ウェブを、主に梁に作用
    する主に梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗する
    接合要素を介して柱に接合することを特徴とする請求項
    1記載の鋼製柱と鋼製梁との接合構造。
  4. 【請求項4】 梁端部では、梁ウェブと梁上フランジ上
    面に取付けられた鉛直板を、主に梁に作用するせん断力
    と軸力に対して抵抗する接合要素を介して、柱に接合す
    ることを特徴とする請求項1記載の鋼製柱と鋼製梁との
    接合構造。
  5. 【請求項5】 制振ダンパーを取付けた骨組において、
    制振ダンパーを取付けた構面の一部もしくは全ての梁端
    が請求項1〜4の何れか1項に記載の接合構造であるこ
    とを特徴とする鋼製柱と鋼製梁との接合構造。
  6. 【請求項6】 梁の片方もしくは両方のフランジが主に
    軸力で抵抗する接合要素を介して柱に接合されており、
    梁端が請求項1〜4の何れか1項に記載の接合構造であ
    ることを特徴とする鋼製柱と鋼製梁との接合構造。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101748903B (zh) * 2009-12-31 2011-11-23 宝业集团浙江建设产业研究院有限公司 一种工业化低层住宅结构体系
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