JP2003261993A

JP2003261993A - 柱と梁の接合構造

Info

Publication number: JP2003261993A
Application number: JP2002063148A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Takeuchi; 一郎竹内; Nobuyoshi Uno; 暢芳宇野; Masayoshi Nakajima; 正愛中島; Ichiro Inoue; 一朗井上; Keiichiro Fukita; 啓一郎吹田
Original assignee: Nippon Steel Corp; Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-19
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: JP3678709B2

Abstract

(57)【要約】【課題】柱と梁との接合部を設計上ピン仮定とし、低剛
性結合とすることで耐震性能を向上できる接合構造にお
いて、設計上ピン仮定接合構造の弱点である、梁に作用
する梁軸直角方向の力（ねじれ）に対する抵抗力を向上
させる。【解決手段】鋼製梁４の片方もしくは両方のフランジ４
ｂ、４ｃが、主に軸力で抵抗する制振ダンパー（軸力抵
抗接合要素）１６を介して鋼製柱６に接合されており、
梁端部では、鋼製梁４の中心より上フランジ４ｂ側もし
くは下フランジ４ｃ側の一方を、主に鋼製梁４に作用す
るアングル材２９と高力ボルト８（軸力＋せん断力抵抗
接合要素）で鋼製柱６に接合し、前記接合要素を設けた
側と反対のフランジ側は、主に鋼製梁４のねじれに対し
て抵抗する横座屈防止部材１８で鋼製柱６と接合するこ
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、建築物、その他の
各種構造物において、Ｈ型断面や十字断面、閉鎖断面を
有する鋼部材やコンクリート充填鋼管、鉄筋コンクリー
ト部材を柱材とし、この柱材の側部にＨ形鋼、Ｉ形鋼な
どからなる梁材を取付ける柱と梁の接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、耐震性能を向上させるために、柱
材として、閉鎖断面を有する角形鋼管やH形鋼製の鉄骨
柱と、H形鋼製の鉄骨梁を用いてラーメン構造を構築す
ることがあり、この際の柱・梁の接合構造は、種々の改
良を経て現在に至っている。経時的に列挙すると、ダ
イヤフラム方式、スプリットティーやエンドプレート
などの接合金物方式、設計上ピン仮定方式（特願２０
００−６４５９１、既公開）、設計上ピン仮定方式の
改良型（特願２０００−１８０１２５、未公開）があ
る。

【０００３】〜を簡潔に説明する。ダイヤフラム
方式は、ダイヤフラムを柱に溶接し、このダイヤフラム
に梁を溶接するものであるが、このダイヤフラム方式
は、溶接部の多用を含む、熟練、加工作業負担、施工コ
ストの増大や、施工工期の長期化、接合部の剛性の安定
確保の困難性がある。さらに、大地震時等の柱梁部材の
塑性変形を許容する設計により、被災時の補修の困難
性、多大の補修費用の必要性などが挙げられている。

【０００４】スプリットティーなどの接合金物方式
は、の欠点を改良したもので、図１７に示すように、
閉鎖断面の角形鋼管柱１にスプリットティーなどの接合
金物２をワンサイドボルト３で接合し、この接合金物２
を介して鋼製梁４を角形鋼管柱１にボルト５で接合する
ものである。この方式はダイヤフラム方式に比べて加工
工数が少く、溶接負担を軽減する接合構造である。しか
し、この接合金物方式は、鋼製梁４に引張荷重が作用し
たときに、接合金物２を介して角形鋼管柱１の面外変形
で抵抗するが、接合面の変形で抵抗するのは、ダイヤフ
ラム方式に比して接合部剛性が低下し、耐力も低くな
る。さらに、大地震時等の柱梁部材の塑性変形を許容す
る設計により、被災時の補修の困難性、多大の補修費用
の必要性などがある。

【０００５】設計上ピン仮定方式（特願２０００−６
４５９１、既公開）は、、の欠点を改良したもの
で、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するもので
ある。

【０００６】前記設計上ピン仮定による接合構造は、
図１８に示すように、主に軸力に抵抗する要素（軸力抵
抗接合要素）と、せん断力および軸力に抵抗する要素
（軸力＋せん断力抵抗接合要素）組み合わせたもので、
非溶接接合構造である。

【０００７】すなわち、図１８においてＨ形鋼製の鋼製
柱６一側のフランジ６ａに、２組の横断面がＬ字形のア
ングル材７（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８にて接合されてい
る。

【０００８】さらに、Ｈ形鋼製の鋼製梁４の端部を、鋼
製柱６の前記フランジ６ａに近接して配置したうえ、２
組のアングル材７の他辺で鋼製梁４の梁端ウェブ４ａの
両側面を挟み、アングル材７の他辺に開設された複数の
ボルト挿通孔１０に複数の高力ボルト８を挿通しナット
を締結することで、鋼製柱６と鋼製梁４が摩擦接合され
ている。鋼製梁４の梁上フランジ４ｂにはスタッドジベ
ル１１が立設されていて、このスタッドジベル１１を介
してコンクリートの床スラブ１２が打設されていて、鋼
製梁４で床スラブ１２の鉛直荷重を支えている。

【０００９】また、鋼製梁４の下フランジ４ｃと鋼製柱
６との間は、厚鋼板製の軸力抵抗斜材１３の上端の水平
板１４を、鋼製梁４の下フランジの下面にボルト接合
し、軸力抵抗斜材１３の下端の垂直板１５を鋼製柱６の
側面にボルト接合した、制振ダンパー１６で支持されて
いて、この制振ダンパー１６によりエネルギー吸収効率
がアップする。

【００１０】前記の設計上ピン仮定の接合構造では、制
振ダンパー１６が軸力抵抗接合要素となって、鋼製梁４
に作用する軸力に抵抗する。また、アングル材７が軸力
とせん断力抵抗接合要素となって、鋼製梁３に作用する
軸力と、せん断力伝達に抵抗する。

【００１１】さらに、鋼製柱６と鋼製梁４の接合部に作
用する回転力に対しては、鋼製梁４の梁端ウェブ４ａの
中央付近を固定している前記の軸力＋せん断力抵抗接合
要素の部位が回転中心となって、鋼製柱６に対して鋼製
梁４が回転することで、柔軟に対応でき、この点で従来
技術、の欠点が改良されている、つまり、骨組剛性
の低下がなく、しかも、柱梁接合部の耐震性能が向上
し、かつコスト低減、施工工期の短縮などでも有利であ
る。

【００１２】前記の設計上ピン仮定の接合構造は、な
お、改良の余地を残していた。すなわち、設計上ピン仮
定の接合構造が有効に機能するには、アングル材７と高
力ボルト８からなる接合要素の配設位置が、当該柱梁の
接合部の回転中心に位置していることが望ましい。この
回転中心位置は、鋼製梁４の単体でみた場合、梁端の梁
ウェブ４ａの梁せい中心であり、この考察に基づいて、
図１８でも、アングル材７（軸力＋せん断力抵抗接合要
素）は、梁ウェブ４ａのせい中心に設けられている。

【００１３】しかし、実際には、鋼製梁４上には床スラ
ブ１２が設置されて、床スラブ１２と鋼製梁４が一体化
することで合成梁１７が構築されることで、合成梁１７
の中心は、鋼製梁４から見た場合は、梁せい中心より上
部で、上フランジ４ｂ寄りの位置に変位する。

【００１４】このように、合成梁１７から見た場合、柱
・梁接合部の回転中心が梁上フランジ寄りに移行したの
に対し、図１８の接合構造では、柱に対して梁ウェブ４
ａの中央部を固定している軸力＋せん断力抵抗接合要素
が回転に対して抵抗しようとするため、この接合要素が
ある程度モーメントを負担し、接合要素に増幅されたせ
ん断力が作用し破断の可能性が残されていた。

【００１５】設計上設計上ピン仮定方式の改良型（特
願２０００−１８０１２５、未公開）は、の接合方式
における、前記の点が改良されていて、鋼製梁と床スラ
ブが一体化することで構築される合成梁からみた中心、
つまり、鋼製梁から見た場合は、梁上フランジ寄りの位
置に軸力＋せん断力抵抗接合要素を設ける。これによ
り、柱梁の接合部に作用する回転力に対して、前記の接
合要素に増幅されたせん断力が作用せず、柱・梁接合部
の回転角が１／５０ｒａｄを上回るような大変形を生じ
たときも、設計上ピン仮定が有効に機能する接合構成と
することで、破断が生じない柱・梁の接合構造とされて
いる。（これの詳細は、本発明の実施形態の中で説明す
る）

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記設計
上ピン仮定方式および、設計上ピン仮定方式の改良型
のそれぞれに残されている共通の課題を解決するもので
ある。

【００１７】つまり、、の設計上ピン仮定方式や、
その改良型にあっては、柱と梁の接合要素（軸力＋せん
断力抵抗接合要素）がピン接合であり、それ故に、梁端
部には柱に対する自由端が存在しているため、溶接接合
を用いるのダイヤフラム方式や、スプリットティー
などの接合金物方式に比べ、地震時や強風時に梁に作用
する梁軸直角方向水平力（以下、ねじれ又は、横座屈と
略称する）に対し、抵抗力が不足することがある。

【００１８】本発明は、前記、の設計上ピン仮定方
式や、その改良型における横座屈抵抗力の問題を解決し
た柱と梁の接合構造を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は次のように構成する。

【００２０】第１の発明は、梁の片方もしくは両方のフ
ランジを、主に軸力で抵抗する接合要素（軸力抵抗接合
要素）を介して柱に接合し、梁端部では、梁の中心より
上フランジ側もしくは下フランジ側の一方を、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（軸
力＋せん断力抵抗接合要素）で柱に接合し、前記接合要
素を設けた側と反対のフランジ側は、主に梁のねじれに
対して抵抗する接合要素（ねじれ抵抗接合要素）で柱と
接合することを特徴とする。

【００２１】第２の発明は、梁両方のフランジを、主に
軸力で抵抗する接合要素（軸力抵抗接合要素）を介して
柱に接合し、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（軸力＋せん
断力抵抗接合要素）で柱に接合し、梁フランジ側は、主
にねじれに対して抵抗する接合要素（ねじれ抵抗接合要
素）で柱と接合することを特徴とする。

【００２２】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記のねじれ抵抗接合要素は、所定板厚で、所定
幅の鋼板で形成し、柱側面と平行な垂直部と、この垂直
部の上部に連続する前傾斜部と一体でかつ梁フランジと
平行に設けられ、前傾斜部が撓むことにより梁軸方向に
可動な水平部を有し、前記の垂直部を柱にボルト接合
し、前記の水平部を梁に固定して構成したことを特徴と
する。

【００２３】第４の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記のねじれ抵抗接合要素は、所定板厚で、所定
幅の鋼板で形成し、柱側面と平行な垂直部と、垂直部と
一体でかつ梁フランジと平行に設けられ、前記垂直部が
撓むことにより梁軸方向に可動な水平部を有し、前記の
垂直部を柱にスペーサーを介してボルト接合し、前記の
水平部を梁に固定して構成したことを特徴とする。

【００２４】第５の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記のねじれ抵抗接合要素は、柱側面と平行な垂
直部と、梁フランジと平行な水平部を有し、前記水平部
を前記垂直部と一体の第１水平部と、第１水平部と分離
した第２水平部とで構成し、第１水平部と第２水平部
は、梁軸方向は互いに伸縮可能な係合とし、梁軸直角方
向の動きは拘束する摺動係合とし、前記垂直部を柱にボ
ルト接合し、第２水平部を梁にボルト接合して構成した
ことを特徴とする。

【００２５】第６の発明は、第５の発明における、ねじ
れ抵抗接合要素は、所定板厚で、所定幅の鋼板により、
柱側面と平行な垂直平板部と、梁フランジと平行な水平
平板部を有した略L字形に形成し、前記水平平板部を前
記垂直平板部と一体の第１水平平板部と、第１水平平板
部と分離した第２水平平板部とで構成し、第１水平平板
部と第２水平平板部は、梁軸方向は互いに伸縮可能な係
合とし、梁軸直角方向の動きは拘束する凹凸接合として
構成したことを特徴とする。

【００２６】第７の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記のねじれ抵抗接合要素は、梁フランジに固定
した梁側連結プレートと、梁側連結プレートより下の部
位で柱に固定した柱側連結プレートと、前記両連結プレ
ート間を連結する可動連結部材と、各連結プレートと可
動連結部材との当接部を梁軸直角方向に挿通するボルト
接合部で構成したことを特徴とする

【００２７】

【作用】第１の発明によると、軸力抵抗接合要素（制振
ダンパー）と、軸力＋せん断力抵抗接合要素との組合わ
せで、柱・梁の接合部において、鋼製梁に作用する軸力
とせん断力に抵抗し、かつ設計上ピン仮定接合の機能を
発揮することで接合部が破断せず、さらに、梁端をねじ
れ抵抗接合要素を介して柱に接合することで、変形能力
が大きく、かつ梁端部でねじれを生じない柱・梁接合構
造にできる。

【００２８】第２の発明によると、鋼製梁と床スラブが
一体化してなる合成梁の中心、つまり、梁の一方のフラ
ンジに近い側にせん断力＋軸力抵抗接合要素を設け、こ
れと軸力抵抗接合要素と組合わせることで、鋼製梁に作
用する梁に作用する軸力とせん断力に抵抗し、かつ、第
１の発明よりも一層有効に設計上ピン仮定接合の機能を
発揮して接合部が破断せず、さらに、第１の発明と同様
に、梁端をねじれ抵抗接合要素を介して柱に接合するこ
とで、変形能力が大きく、かつ梁端部でねじれを生じな
い柱・梁接合構造にできる。

【００２９】第３〜第７の発明によると、第１、第２発
明の作用に加えて、鋼製梁のねじれに対して抵抗する接
合要素が、梁の正負両方向の曲げに対して十分な変形能
力を確保すると共に、構造が簡潔にして、かつ加工・施
工の容易なボルト接合とすることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態１〜７を
図１〜図１６を参照して順に説明する。

【００３１】まず、図１、２によって実施形態１を説明
する。

【００３２】実施形態１において、下フランジ４ｃとウ
ェブ端部に複数のボルト孔を有する鋼製梁４の先端のウ
ェブ４ｂを、一対のアングル材７を介して鋼製柱６のフ
ランジ６ａに高力ボルト８で接合して、設計上のピン仮
定による接合要素として、軸力＋せん断力抵抗接合要素
を構成する。また、鋼製梁４の先端から所定距離だけ離
れた領域で鋼製梁４の下フランジ４ｃを、制振ダンパー
１６の水平板１４に高力ボルト８で接合し、この制振ダ
ンパー１６の鉛直板１５を、鋼製梁４の下フランジ４ｃ
の下面から所定距離だけ離れた領域で、鋼製柱６のフラ
ンジ６ａに高力ボルト８で接合して、柱梁接合部の軸力
抵抗接合要素を構成する。

【００３３】アングル材７は、図１（Ｃ）に示すよう
に、複数のボルト孔７ａを有する鉛直板７ｂと、複数の
ボルト孔７ａを有する梁取付け板７ｃにより形成されて
いる。

【００３４】制振ダンパー（軸力抵抗要素）１６は、図
１（Ｂ）に示すように、軸力抵抗斜材１３の上下端部に
それぞれ複数のボルト孔１４ａを有する水平板１４と、
ボルト孔１５ａを有する鉛直板１５を接合してなり、厚
鋼板を加工して接合されたものである。この制振ダンパ
ー１６は、鋼製柱６と鋼製梁４に高力ボルト８で接合さ
れた状態では、鋼製柱６の軸に対して、角度α（αは２
０〜７０度）傾斜している。

【００３５】前記の軸力＋せん断力抵抗接合要素（設計
上のピン仮定による接合要素）で構成される柱梁接合部
においては、アングル材７の上下に位置する梁端部は、
鋼製柱６の側面から少し離れている、つまり、梁の上下
フランジ４ｂ、４ｃの近傍では梁端縁と鋼製柱１０とは
接合しない構成（自由端）とされているので、この点
で、剛結合による柱梁の接合部構造に比べ、梁の横座屈
が弱くなり勝ちである。

【００３６】本発明では、前記の弱点を鋼製柱６の一側
フランジ６ａと鋼製梁４の下フランジ４ｃとに渡って配
設する横座屈防止部材（梁のねじれ抵抗接合要素）１８
で解決している。以下この点を説明する。横座屈防止部
材１８は、所定板厚で、所定幅の可撓性を有する鋼板で
形成し、柱側面と平行な垂直平板部１９と、垂直平板部
１９の上端に連続する前傾斜部２１を介して接続される
梁フランジと平行な水平平板部２０からなる。そして、
垂直平板部１９を鋼製柱６にボルト接合したとき、梁の
下フランジ４ｃに固着した水平平板部２０は、前傾斜部
２１の撓みを介して梁軸方向に可動的に設けられる。

【００３７】なお、実施形態１において、鋼製梁３の上
面には梁上フランジ４ｂに立設したスタッドジベル１１
を介して、コンクリートの床スラブ１２が打設され、鋼
製梁４と床スラブ１２が一体化して合成梁１７が構成さ
れる。

【００３８】実施形態１の作用を説明すると、地震など
より柱・梁接合部に作用する曲げにより、鋼製梁４に作
用するせん断力や軸力は、軸力＋せん断力抵抗接合要素
において抵抗する。すなわち、軸力に対しては、梁端の
高力ボルト８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アングル材７の板曲げで
抵抗する。また、梁軸方向に作用する軸力に対しては、
主として制振ダンパー１６の軸力で抵抗する。

【００３９】さらに、地震などにより柱・梁接合部を支
点として鋼製梁４に作用する梁軸直角方向の水平力（以
下、ねじれという）に対しては、ねじれ抵抗接合要素で
ある、横座屈防止部材１８が幅方向で抵抗する。また、
この横座屈防止部材１８は、板厚方向には可撓性（バネ
性）を有していて、鋼製梁４の梁軸方向の動きは許容し
ているので、横座屈防止部材１８を設けることによって
も柱・梁接合部が、耐震性の低下につながる剛結合にな
るおそれがない。このように、実施形態１によると柱・
梁接合部を設計上ピン仮定接合にしたことによる、梁の
ねじれ抵抗耐力の低下の弱点を横座屈防止部材１８によ
って不具合を生じることなく解決している。

【００４０】次に、図３は実施形態２を示す。この実施
形態２では、鋼製梁４の下フランジ４ｃに設けたのと同
じ構成の制振ダンパー１６を、上フランジ４ｂ側にも対
称的に設けた点が実施形態１と相違する。また、図３に
は、梁のねじれ抵抗接合要素である、横座屈防止部材１
８の実施形態１と相違する２つの例を示し、かつ、横座
屈防止部材１８を梁の上下フランジ４ｂ、４ｃに２箇所
設ける例を示している。

【００４１】図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す横座屈防止部材
１８は、所定板厚で、所定幅の可撓性を有する鋼板によ
って、柱側面と平行な垂直平板部２２と、梁の上下フラ
ンジ４ｂ、４ｃと平行な水平平板部２３を有した略L字
形に構成し、梁の上下において、各横座屈防止部材１８
の垂直平板部２２を鋼製柱６のフランジ６ａにそれぞれ
スペーサー２４を介して高力ボルト８で接合し、かつ、
水平平板部２３を鋼製梁４の下フランジ４ｃと上フラン
ジ４ｂにそれぞれ高力ボルト８で固定している。

【００４２】したがって、図３（Ａ）〜（Ｃ）の実施形
態２においても、実施形態１と同様に地震などより柱・
梁接合部に作用する上下方向の曲げによる軸力に対して
は、軸力＋せん断力抵抗接合要素において、梁端の高力
ボルト８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アングル材７の板曲げで抵抗
する。また、梁軸方向に作用する軸力に対しては、軸力
抵抗要素である、主として梁の上下フランジ４ｂ、４ｃ
の２つの制振ダンパー１６の軸力で抵抗する。

【００４３】さらに、地震などより柱・梁接合部を支点
として鋼製梁６に作用する梁軸直角方向の水平力（ねじ
れ）に対しては、上下２つのねじれ抵抗接合要素であ
る、横座屈防止部材１８が幅方向で抵抗する。しかも、
横座屈防止部材１８の垂直平板部２２はスペーサー２４
を介して、鋼製柱６との間に隙間を置いて設けられてい
て、かつ、板厚方向には可撓性を有しているから、水平
平板部２３の鋼製梁４の梁軸方向の動きは許容してお
り、したがって、実施形態２の横座屈防止部材１８を設
けることによっても柱・梁接合部が、耐震性の低下につ
ながる剛結合になることがない。

【００４４】図３（D）、（E）は、実施形態２の変形例
として、横座屈防止部材１８の他の構成例を示す。この
横座屈防止部材１８は、同図に示すように、鋼製柱６と
平行な垂直部２５と、梁の下フランジ４ｃと平行な水平
部２６を有し、水平部２６を前記垂直部２５と一体の第
１水平部２６ａおよび、第１水平部２６ａと分離した第
２水平部２６ｂで構成する。さらに、この第１水平部２
６ａと第２水平部２６ｂは、例えば、図示すように各水
平部に互いに梁軸方向に嵌り合うように設けた凹部２７
凸部２８との嵌り合い構造（或いは櫛歯噛合い構造でも
よい）とすることで、梁軸方向には互いに伸縮可能な係
合とし、梁軸直角水平方向の動きは拘束する摺動係合と
する。そして、垂直部２５を鋼製柱６に高力ボルト８で
接合し、第２水平部２６ｂを鋼製梁４に高力ボルト８で
接合して構成する。

【００４５】この変形例の横座屈防止部材１８によって
も、前記凹部２７と凸部２８との嵌合により、鋼製梁４
の軸方向の動きを許容し、水平方向の動きを拘束するこ
とによって、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示した横座屈防止部
材１８と同様の、横座屈防止の作用効果を奏する。

【００４６】図４〜図６は実施形態３を示す。この実施
形態３では、柱・梁接合部において、梁軸方向の軸力抵
抗接合要素となる制振ダンパー１６の構成は、図１の実
施形態１と同じである。また、梁のねじれに対して抵抗
する接合要素となる横座屈防止部材１８の構成、すなわ
ち、柱側面と平行な垂直平板部１９を鋼製柱６の一側フ
ランジ６ａに高力ボルト８で接合し、梁下フランジ４ｃ
と平行な水平平板部２０を下部フランジ４ｃに高力ボル
ト８で接合してなる構成も実施形態１と同じである。

【００４７】この実施形態３では、鋼製梁４の梁端の上
フランジ４ｂと鋼製柱６のフランジ６ａを、上下一対の
アングル材２９の各片を介してに高力ボルト８で接合し
てなる、設計上のピン仮定による接合要素により、柱・
梁接合部における軸力＋せん断力抵抗接合要素構成する
点が、先の実施形態１、２と相違するのでこの点を説明
する。

【００４８】既述のように、鋼製梁４の上にはスタッド
ジベル１１を介して床スラブ１２が打設され、両部材が
一体化されることで一つの合成梁１７が構築される。こ
の場合、梁上のコンクリートの床スラブ１２で梁端の梁
上フランジ４ｂ近傍の変形が拘束されるため、柱・梁接
合部の回転中心が梁上フランジ４ｂ寄りに移行する。し
たがって、合成梁１７の中立軸Ｏ−Ｏは、単体である鋼
製梁４のウェブ幅方向の中ああ立軸Ｏ₁−Ｏ₁よりも上方
に変位し、特に、梁端の梁上フランジ４ｂの近傍に位置
する。実施形態３では、この上方に変位した合成梁１７
の中立軸Ｏ−Ｏにより近い位置、つまり、梁上フランジ
４ｂに、アングル材２９からなる軸力＋せん断力抵抗接
合要素を配置している。

【００４９】実施形態３をさらに説明すると、図４〜図
６に示すように、柱梁接合部に作用する軸力＋せん断力
抵抗要素が、垂直板３０および水平板３１からなる縦断
面Ｌ字形のアングル材２９を一体に組合わせて構成さ
れ、各アングル材２９の垂直板３０を鋼製柱６の一方の
フランジ６ａに当てがい、高力ボルト８で摩擦接合し、
上下の水平板３１で梁の上フランジ４ｂの上下面を挟持
して、高力ボルト８で摩擦接合し、設計上のピン仮定に
よる接合とし、この接合要素が合成梁１７の中立軸Ｏ−
Ｏの近傍に設けられた例が示されている。

【００５０】なお、梁上フランジ４ｂの下面に当てがう
アングル材２９は、梁ウェブ４ａを避けるため左右部材
に分割されている。鋼製柱６と鋼製梁４には、必要に応
じてスチフナー３２を設けるとよい。また、設計上のピ
ン仮定による接合要素であるアングル材２９より下部の
位置において、梁下部フランジ４ｃの近傍では梁端縁と
鋼製柱６とは接合しない構成とされている。

【００５１】実施形態３において、地震などより柱・梁
接合部に作用する曲げにより、鋼製梁４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４ｂとアングル材２９との高力ボルト８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
合部における上下一対のアングル材２９の板曲げで抵抗
する。

【００５２】また、柱・梁接合部に回転力が作用したと
き、合成梁１７の中立軸Ｏ−Ｏを中心とする回転力が作
用するが、実施形態３では、中立軸Ｏ−Ｏに近い梁端の
上フランジ４ｂに軸力＋せん断力抵抗要素（アングル材
２９）が位置するので、このとき、アングル材２９にせ
ん断力が作用せず、当該アングル材２９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
アングル材２９はせん断されず、十分に機能することが
できる。

【００５３】さらに、前述のように、アングル材２９の
配設位置より下部の位置、つまり、梁下フランジ４ｃの
近傍では、梁端縁と鋼製柱６とは接合しない構成とされ
ているので、アングル材２９によるピン支持機能的挙動
が一層確実に行われる。

【００５４】一方、地震などより柱・梁接合部を支点と
して鋼製梁４に梁軸直角方向の水平力（ねじれ）が作用
した場合において、鋼製梁４の梁端縁の下部と鋼製柱６
は前述のとおり接合しない構成とされていることによ
り、鋼製梁４に水平方向の力（ねじれ）による横座屈の
耐力が弱い。この問題については、実施形態１で説明し
たのと同じ、横座屈防止部材３が幅方向で抵抗すること
で解決されている。しかも、横座屈防止部材３は可撓性
を有する鋼板であるから、鋼製梁４の梁軸方向の動きは
許容しており、したがって、横座屈防止部材３を設ける
ことによっても柱・梁接合部が、耐震性の低下につなが
る剛結合になることがない。

【００５５】図７は実施形態４を示す。この実施形態４
では、鋼製梁４の上にコンクリートの床スラブ１２を打
設し、両者が一体化して構築された合成梁１７の中立軸
Ｏ−Ｏ、つまり、梁上フランジ４ｂにアングル材２９か
らなる軸力＋せん断力抵抗接合要素を設けることは、実
施形態３と同じである。また、鋼製梁４の下フランジ４
ｂに設けたのと同じ構成の制振ダンパー１６を、上フラ
ンジ４ｂ側にも対称的に設けた点は実施形態２と同じで
ある。他方、ねじれ抵抗接合要素である、横座屈防止部
材１８の構成が実施形態１〜３の何れとも相違してい
る。

【００５６】実施形態４の横座屈防止部材１８は、図７
に示すように、梁の下フランジ４ｃに固定した梁側連結
プレート３３と、この梁側連結プレート３３より下の部
位で鋼製柱６に固定した柱側連結プレート３４と、両連
結プレート３３、３４間を連結する、２つの横断面コ字
状の部材を背中合わせに配置してなる可動連結部材３５
と、各連結プレート３３、３４と可動連結部材３５との
当接部を梁軸直角方向に挿通する高力ボルト８で構成さ
れている。

【００５７】したがって、実施形態４においても、実施
形態３と同様に地震などより柱・梁接合部に作用する曲
げによる軸力に対しては、設計上ピン仮定接合としたア
ングル材２９からなる軸力＋せん断力抵抗接合要素にお
いて、梁端の高力ボルト８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アングル材
２９の板曲げで抵抗する。また、梁軸方向に作用する軸
力に対しては、主として梁の上下フランジ４ｂ、４ｃの
２つの制振ダンパー１６の軸力で抵抗する。

【００５８】さらに、地震などより柱・梁接合部を支点
として鋼製梁４に作用する梁軸直角方向の水平力（ねじ
れという）に対しては、横座屈防止部材１８において、
梁軸直角方向に挿通する高力ボルト８で接合された、各
連結プレート３３、３４と可動連結部材３５で抵抗す
る。しかも、横座屈防止部材１８は上下の高力ボルト８
による２つの枢軸部を支点として、可動連結部材３の上
下が逆方向に可動することで、鋼製梁４の梁軸方向の動
きのみを許容している。したがって、横座屈防止部材１
８を設けることによっても柱・梁接合部が、耐震性の低
下につながる剛結合になることがない。

【００５９】図８（Ａ）〜（Ｈ）は、実施形態１〜４に
示した横座屈防止部材１８を単体で示す側面図と斜視図
である。

【００６０】図８（Ａ）、（Ｂ）に示すのは、図1、２
の実施形態１および、図４の実施形態３に示す横座屈防
止部材１８であり、図（Ｃ）、（Ｄ）に示すのは、図３
の実施形態２に示す横座屈防止部材１８である。図
（E）、（F）に示すのは、図３（Ｃ）、（Ｄ）の実施形
態２の変形例に示す横座屈防止部材１８であり、図
（Ｇ）、（Ｈ）に示すのは、図７の実施形態４に示す横
座屈防止部材１８であり、これらの作用効果は、各実施
形態で説明したとおりである。

【００６１】図９〜図１１は実施形態５を示し、図１２
〜図１４は、実施形態６を示す。各実施形態５、６にお
いて、梁の上フランジ４ｂをアングル材２９を用いて鋼
製梁４に固定する点は図４〜図６の実施形態３および、
図７の実施形態４と同じである。また、図９〜図１１に
示す実施形態５の横座屈防止部材１８は、図３（Ａ）〜
（Ｃ）の実施形態２と同じである。さらに、図１２〜図
１４に示す実施形態６の横座屈防止部材１８は、図３の
図３（Ｄ）、（Ｅ）の構成と同じであり、これらによる
作用効果は、前記の各実施形態と同じであるので、その
説明を省略する。

【００６２】図９〜図１４の実施形態５と６では、主と
して鋼製梁４に作用する軸力に抵抗する軸力抵抗接合要
素が実施形態１〜４と相違する。実施形態５において、
制振ダンパー１６ａとして、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５−３４０
２）や粘弾性ダンパー、オイルダンパー等を使用する例
を概要図で示している。図９〜図１１の実施形態５と、
図１２の実施形態６との違いは、前者が鋼製梁４の下部
フランジ４ｃと鋼製柱６との間に制振ダンパー１６ａ設
けてあるのに対し、後者では、下部フランジ４ｃおよび
上フランジ４ｂと鋼製柱６との間に制振ダンパー１６ａ
を設けてある点である。

【００６３】実施形態５、６の制振ダンパー１６ａ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、剛性が小の制振機能を有する軸力抵抗接合要素によ
るエネルギー吸収効率がアップし、かつ、変形追従性が
アップする。

【００６４】次に、図１５、図１６は実施形態７を示
す。この実施形態７において、梁の上フランジ４ｂをア
ングル材２９を用いて鋼製梁４に固定する点は図４の実
施形態３および、図７の実施形態４、図９〜図１４に示
す実施形態５、６と同じである。また、実施形態７の横
座屈防止部材１８は、図７、図８（Ｇ）、（H）に示す
実施形態４の構成と同じであり、これによる作用効果
は、前記の各実施形態と同じであるので、その説明を省
略する。

【００６５】本発明において、各実施形態に示した、軸
力＋せん断力抵抗接合要素と軸力抵抗接合要素と横座屈
防止機構のそれぞれの構成は一例であって、各要素の構
成を設計変更的に変えて実施すること及び、各実施形態
に示した抵抗要素の組み合わせを変えて実施すること
は、当業者が容易に実施でき、本発明の範囲である。

【００６６】

【発明の効果】本発明によると、柱・梁接合部を設計上
ピン仮定接合とし、柱・梁接合部を低剛性とすることで
耐震性能を付与する、つまり、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柱・梁の接合部構造におい
て、梁端部と柱との間に横座屈防止機構を設けたことに
より、設計上ピン仮定接合の長所である低剛性接合機能
を減殺することなく、しかも、設計上ピン仮定接合の弱
点である、梁軸直角方向の力（ねじれ）に対する抵抗性
を向上できたもので、地震時の耐震性能を一層向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）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側面図、（Ｂ）は、制振ダン
パー（軸力抵抗要素）の斜視図、（Ｃ）は、アングル材
（軸力＋せん断力抵抗要素）の斜視図、（Ｄ）は、第１
例に係る横座屈防止部材の斜視図である。

【図２】（Ａ）は、図１（Ａ）の主要部の縦断面図、
（Ｂ）は、図２（Ａ）の側面図、（Ｃ）は、（Ｂ）は、
図２（Ａ）の横断平面図である。

【図３】（Ａ）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側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）
の平面図、（Ｃ）は、第２例に係る横座屈防止部材の斜
視図、（Ｄ）は、第３例に係る横座屈防止部材の側面
図、（Ｅ）は、（Ｄ）に示す横座屈防止部材の分離斜視
図である。

【図４】（Ａ）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側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）
における横座屈防止部材の斜視図である。

【図５】（Ａ）は、図４の要部拡大平面図、（Ｂ）は、
図４（Ａ）のａ−ａ断面図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図４（Ａ）のｂ−
ｂ、ｃ−ｃ、ｂ−ｂ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側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）
における第４例に係る横座屈防止部材斜視図である。

【図８】（Ａ）は、第１例の横座屈防止部材の側面図と
斜視図、（Ｃ）、（Ｄ）は、第２例の横座屈防止部材の
側面図と斜視図、（E）、（F）は、第３例の横座屈防止
部材の側面図と斜視図、（G）、（H）は、第４例の横座
屈防止部材の側面図と斜視図である。

【図９】（Ａ）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側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）
における横座屈防止部材斜視図である。

【図１０】（Ａ）は、図９の要部拡大側面図、（Ｂ）
は、図９のｅ−ｅ断面図である。

【図１１】図１０のｆ−ｆ断面図である。

【図１２】（Ａ）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側面図、（Ｂ）は、横座屈
防止部材斜視図である。

【図１３】（Ａ）は、図１２の要部拡大側面図、（Ｂ）
は、図（Ａ）のｇ−ｇ断面図である。

【図１４】図１３（Ａ）のｋ−ｋ断面図である。

【図１５】（Ａ）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側面図、（Ｂ）は、図
（Ａ）のｊ−ｊ断面図である。

【図１６】図１５（Ａ）のｋ−ｋ断面図である。

【図１７】（Ａ）は、第１従来例として、スプリットテ
ィー方式の鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す側面図、
（Ｂ）は、図（Ａ）における平面図、（Ｃ）は、スプリ
ットティーの斜視図である。

【図１８】（Ａ）は、第２従来例として、設計上ピン仮
定方式の鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す側面図、
（Ｂ）は、図（Ａ）における制振ダンパーの斜視図、
（Ｃ）は、アングル材の斜視図である。

【符号の説明】

１角形鋼管２接合金物３ワンサイドボルト４鋼製梁４ａウェブ４ｂ梁上フランジ４ｃ梁下フランジ５ボルト６鋼製柱７アングル材８高力ボルト１０ボルト孔１１スタッドジベル１２床スラブ１３軸力抵抗斜材１４上端の水平板１５下端の水平板１６制振ダンパー１６ａ制振ダンパー１７合成梁１８横座屈防止部材１９垂直平板部２０水平平板部２１前傾斜部２２垂直平板部２３水平平板部２４スペーサ２５垂直部２６水平部２６ａ第１水平部２６ｂ第２水平部２７凹部２８凸部２９アングル材３０垂直板３１水平板３２スチフナー３３梁側連結プレート３４柱側連結プレート３５可動連結部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)発明者中島正愛宇治市五ヶ庄京都大学防災研究所内 (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)発明者吹田啓一郎宇治市五ヶ庄京都大学防災研究所内Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA14 AA32 AB01 AC15 AG03 AG12 AG32 BA52 BB03 BB05 BB13 BB22 BB28 BC09 BD01 BE08 BF06 BF08 CA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】梁の片方もしくは両方のフランジを、主
に軸力で抵抗する接合要素（軸力抵抗接合要素）を介し
て柱に接合し、梁端部では、梁の中心より上フランジ側
もしくは下フランジ側の一方を、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（軸力＋せん断力
抵抗接合要素）で柱に接合し、前記接合要素を設けた側
と反対のフランジ側は、主に梁のねじれに対して抵抗す
る接合要素（ねじれ抵抗接合要素）で柱と接合すること
を特徴とする柱と梁の接合構造。
【請求項２】梁の両方のフランジを、主に軸力で抵抗
する接合要素（軸力抵抗接合要素）を介して柱に接合
し、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（軸力＋せん断力抵抗
接合要素）で柱に接合し、梁フランジ側は、主にねじれ
に対して抵抗する接合要素（ねじれ抵抗接合要素）で柱
と接合することを特徴とする柱と梁の接合構造。
【請求項３】前記のねじれ抵抗接合要素は、所定板厚
で、所定幅の鋼板で形成し、柱側面と平行な垂直部と、
この垂直部の上部に連続する前傾斜部と一体でかつ梁フ
ランジと平行に設けられ、前傾斜部が撓むことにより梁
軸方向に可動な水平部を有し、前記の垂直部を柱にボル
ト接合し、前記の水平部を梁に固定して構成したことを
特徴とする請求項１または２記載の柱と梁の接合構造。
【請求項４】前記のねじれ抵抗接合要素は、所定板厚
で、所定幅の鋼板で形成し、柱側面と平行な垂直部と、
垂直部と一体でかつ梁フランジと平行に設けられ、前記
垂直部が撓むことにより梁軸方向に可動な水平部を有
し、前記の垂直部を柱にスペーサーを介してボルト接合
し、前記の水平部を梁に固定して構成したことを特徴と
する請求項１または２記載の柱と梁の接合構造。
【請求項５】前記のねじれ抵抗接合要素は、柱側面と
平行な垂直部と、梁フランジと平行な水平部を有し、前
記水平部を前記垂直部と一体の第１水平部と、第１水平
部と分離した第２水平部とで構成し、第１水平部と第２
水平部は、梁軸方向は互いに伸縮可能な係合とし、梁軸
直角方向の動きは拘束する摺動係合とし、前記垂直部を
柱にボルト接合し、第２水平部を梁にボルト接合して構
成したことを特徴とする請求項１または２記載の柱と梁
の接合構造。
【請求項６】請求項５記載のねじれ抵抗接合要素は、
所定板厚で、所定幅の鋼板により、柱側面と平行な垂直
平板部と、梁フランジと平行な水平平板部を有した略L
字形に形成し、前記水平平板部を前記垂直平板部と一体
の第１水平平板部と、第１水平平板部と分離した第２水
平平板部とで構成し、第１水平平板部と第２水平平板部
は、梁軸方向は互いに伸縮可能な係合とし、梁軸直角方
向の動きは拘束する凹凸接合として構成したことを特徴
とする柱と梁の接合構造。
【請求項７】前記のねじれ抵抗接合要素は、梁フラン
ジに固定した梁側連結プレートと、梁側連結プレートよ
り下の部位で柱に固定した柱側連結プレートと、前記両
連結プレート間を連結する可動連結部材と、各連結プレ
ートと可動連結部材との当接部を梁軸直角方向に挿通す
るボルト接合部で構成したことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の柱と梁の接合構造。