JP2004211451A - 鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法 - Google Patents
鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】比較的小型で鉄骨造の柱と梁を、ほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法を提供する。
【解決手段】上下に結合する柱１，２の端面部に軸線方向のほぞ孔５を設け、前記ほぞ孔と直交する方向に貫通する込み栓用孔６を設ける。梁３，４に柱のほぞ孔と中心が一致するほぞ孔８，９を複合偏心リング１１，１２の外径とほぼ等しい口径で設ける。下位の柱のほぞ孔へほぞ７の下端部を嵌め込んで立て、込み栓１０によりほぞを固定する。ほぞ７へ梁のほぞ孔８，９を通し、柱の芯芯間寸法の建方等の誤差を吸収するように予め寸法を調整した複合偏心リングの外径部１１及びほぞの外径とほぼ等しい口径の内径部１２を組み合せ、ほぞとほぞ孔の隙間に嵌め込む。ほぞ７の上端部へ上位の柱のほぞ孔を嵌め込み、込み栓１０によりほぞを固定する。
【選択図】図５
【解決手段】上下に結合する柱１，２の端面部に軸線方向のほぞ孔５を設け、前記ほぞ孔と直交する方向に貫通する込み栓用孔６を設ける。梁３，４に柱のほぞ孔と中心が一致するほぞ孔８，９を複合偏心リング１１，１２の外径とほぼ等しい口径で設ける。下位の柱のほぞ孔へほぞ７の下端部を嵌め込んで立て、込み栓１０によりほぞを固定する。ほぞ７へ梁のほぞ孔８，９を通し、柱の芯芯間寸法の建方等の誤差を吸収するように予め寸法を調整した複合偏心リングの外径部１１及びほぞの外径とほぼ等しい口径の内径部１２を組み合せ、ほぞとほぞ孔の隙間に嵌め込む。ほぞ７の上端部へ上位の柱のほぞ孔を嵌め込み、込み栓１０によりほぞを固定する。
【選択図】図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、比較的小型で鉄骨造の柱と梁を、ほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄骨造の柱と梁を結合する手段としては、ボルト止めや溶接が一般的である。
【０００３】
しかし、外観意匠の良好性が要求される場合に、柱と梁の結合にボルト止めを実施すると、ボルトの頭や軸、或いはナットが露出するので好ましくない。
【０００４】
鉄骨造の柱と梁の結合に溶接を実施する場合は、溶接金属の収縮により柱の芯芯間寸法、或いは梁梁間寸法が狂いやすい。その防止策として、予め溶接金属の収縮を予測した寸法の柱、梁部材を製作するが、前記寸法変化の予測は難しく、寸法精度の高い柱梁結合の実現は困難とされている。
【０００５】
また、溶接には必ず溶接ビードが発生し、外観意匠上好ましくないので、後加工としてグラインダー等で研削、研磨を行うが、これがなかなか大変な労力と時間を必要とするほか、騒音の問題も発生する。
【０００６】
しかも溶接は降雨時や強風時には作業ができないので、建設現場では敬遠される。
【０００７】
従来、主には木造軸組み構造として、柱と梁を、ほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法が公知である。
例えば特許文献１、２には、木造軸組み構造の通し柱と、これに架ける梁材（横架材）との結合を、梁材間へ水平方向に架け渡す「ほぞ」と、前記ほぞと各梁材とを結合する込み栓とによる機械式継手で結合する方法が開示されている。
【０００８】
次に、特許文献３、４には、カーテンウオールに使用する板ガラスを、複数個の偏心リングを組み合わせて成る複合偏心リングを位置ずれ調節機構に採用した連結方法が開示されている。
【０００９】
また、特許文献５には、ガラス窓のガラス板の如き建物の垂直板と、これを支持する構造物との連結に、２個の偏心リングを組み合わせて成る複合偏心リングを位置調節機構に採用した連結装置が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特公平４−２３９３３号公報
【特許文献２】
特公平４−２３９３４号公報
【特許文献３】
特開２０００−３０９９９４号公報
【特許文献４】
特開２００２−２１３０３６号公報
【特許文献５】
特許第３２７０５０７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
比較的小型で鉄骨造の柱と梁の結合を、ほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法は、上述したボルト止めの意匠性の悪さを改善できるし、また、溶接の上記問題点も回避できる。
【００１２】
上述したように、木造軸組み構造においては、柱と梁の結合を、ほぞと込み栓による機械式継手で行うことが広く知られている。しかし、上記特許文献１、２の機械式継手方法にも見られるように、木材は加工が容易であるため、梁や柱の加工度が高く、鉄骨造の柱や梁の場合には到底至難の加工であることが多く、転用はできないのが普通である。また、上記特許文献１、２の構成では、柱の断面欠損が大きすぎて強度上の信頼性を確保しがたい構造である。寸法精度の向上もあまり期待できない構造である。
【００１３】
次に、特許文献３〜５に開示された技術は、複合偏心リングの応用に注目点もあるが、板の取付構造に関する技術であり、柱梁接合への応用に見るべき点はない。
【００１４】
本発明の目的は、比較的小型で鉄骨造の柱と梁の結合を、上記した問題のあるボルト止めや溶接を採用しないで、ほぞと込み栓による機械式継手による方法で行うことである。
【００１５】
本発明の次の目的は、強度、剛性の面で構造上の安定性に優れ、寸法上の精度も十分に高く、加工が比較的簡単で実施が容易であり、特に柱芯芯間寸法の調整が容易に出来る、鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法は、
鉄骨造の柱と梁をほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法において、
上下に結合する柱の端面部に軸線方向のほぞ孔を設け、前記ほぞ孔と直交する方向に貫通する込み栓用孔を設けること、
前記上下の柱の端面間に挟み込む梁に、前記柱のほぞ孔と中心が一致するほぞ孔を複合偏心リングの外径とほぼ等しい口径で設けること、
下位の柱のほぞ孔へほぞの下端部を嵌め込んで立て、同下位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定すること、
前記ほぞへ梁のほぞ孔を通すと共に、同ほぞ孔へ、柱の芯芯間寸法の建方等の誤差を吸収するように予め寸法を調整した複合偏心リングの外径部及びほぞの外径とほぼ等しい口径の内径部を組み合せ、ほぞとほぞ孔の隙間に嵌め込むこと、
前記ほぞの上端部へ上位の柱のほぞ孔を嵌め込み、同上位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定することを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載した発明に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法は、
鉄骨造の柱と梁をほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法において、
上下に結合する柱の端面部に軸線方向のほぞ孔を設け、前記ほぞ孔と直交する方向に貫通する込み栓用孔を設けること、
上下の柱の端面間へ挟み込み突き合わせ接合する梁は、各々の突き合わせ端部に、上下方向の厚さを二分する程度に切り欠いた相欠け継手部を形成し、同継手部に、上下方向に貫通するほぞ孔を共通な中心線上に設けると共に、一方のほぞ孔は複合偏心リングの外径とほぼ等しい口径で設け、他方のほぞ孔はほぞの外径とほぼ等しい口径で設けること、
下位の柱のほぞ孔へほぞの下端部を嵌め込んで立て、同下位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定すること、
前記ほぞへ梁の端部のほぞ孔を通して相欠け継手を形成すると共に、前記一方のほぞ孔へ、柱の芯芯間寸法の建方等の誤差を吸収するように予め寸法を調整した複合偏心リングの外径部及びほぞの外径とほぼ等しい口径の内径部を組み合せ、ほぞとほぞ孔の隙間に嵌め込むこと、
前記ほぞの上端部へ上位の柱のほぞ孔を嵌め込み、同上位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定することを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法において、
上下の柱の端面と、梁の上下面との間に、両者を非接触に保つ隙間を形成したことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載した発明は、請求項２又は３に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法において、
上下の柱の端面間へ挟み込み相欠け継手で突き合わせ接合する梁の端部の前記相欠け継手部を形成する段部間に、柱の芯芯間寸法を調整可能にする隙間を設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法において、
ほぞは、梁のほぞ孔に嵌る部分を円柱状に形成し、上下の柱のほぞ孔へ嵌る部分は柱の断面欠損を可及的に低減する平板状の平ほぞに形成し、上下の柱のほぞ孔も前記平ほぞが嵌る平角孔に形成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法において、
上下の柱の込み栓用孔へ差した込み栓は、その両端部を止め輪にて固定したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施形態】
以下に、図面に示した本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
図１〜図４は、請求項２〜６の発明の方法に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手の構造を示し、図５は前記継手の各構成要素を分解して示す。
【００２４】
図５が分かりやすいように、図示した上下の柱１、２は、一辺の長さが１２０ｍｍ程度のむくの鋼製角柱である。前記柱１、２の位置で突き合わせ接合する梁３、４は、厚さが１２０ｍｍ、幅が１８０ｍｍ程度の鋼製角材から成る。このように柱、梁はともに比較的小型の鉄骨造である。図示した梁３、４は、上下の柱１、２の端面間へ挟み込み相欠け継手で突き合わせ接合する構成であり、各々の突き合わせ端部に、上下方向の厚さを二分する程度に切り欠いた相欠け継手部３ａ、４ａを形成している。
【００２５】
これらの柱１、２と梁３、４を、ほぞ７と込み栓１０による機械式継手で結合する方法として、上下に結合する柱１、２の端面部に軸線方向のほぞ孔５を設け、前記ほぞ孔５と直交する方向に貫通する込み栓用孔６を設けている。一例として、前記ほぞ孔５の大きさ、形状は、深さが１５５ｍｍで、平面方向に見た形状は、縦×横が１００ｍｍ×６０ｍｍの平角孔とされている。柱１、２の断面欠損を可及的に低減するためである。込み栓用孔６は、直径６０ｍｍの込み栓１０がきっちり嵌る丸孔として設けられている。それぞれ機械加工で精密に仕上げられている。
【００２６】
前記上下の柱１、２の端面間に挟み込む梁３、４の上記相欠け継手部３ａ、４ａには、上記柱１、２のほぞ孔５と中心が一致するほぞ孔８、９を設けている。これも機械加工で精密に仕上げられている。
【００２７】
ほぞ７は、鋳鋼等で製作しており、上下方向の高さを４５０ｍｍ、円柱部の外径を１００ｍｍ程度に機械加工で精密に仕上げられている。上記梁３、４のほぞ孔８、９に嵌る部分を円柱状に形成し、上下の柱１、２のほぞ孔５へ嵌る部分は平板状の平ほぞ７ａとして形成している。平ほぞ７ａには、その平面と直角方向に、上下の柱１、２の込み栓用孔６と中心が一致する同径の込み栓用孔７ｂ、７ｂを設けている。平ほぞ７ａの端部は半円形状に丸く加工されている。柱１、２のほぞ孔５への嵌め込みを円滑にするためである。込み栓１０も鋳鋼等で製作し、機械加工で精密に仕上げられている。
【００２８】
なお、上記梁３、４のほぞ孔８、９のうち、上側の相欠け継手部４ａのほぞ孔８の口径は、後述する偏心リング１１の外径とほぼ等しい大きさで設け、下側の相欠け継手部３ａのほぞ孔９は、ほぞ７の円柱部外径とほぼ等しい口径に精密に仕上げて設けている。要するに、下側の相欠け継手部３ａを有する図中左側の梁３は、ほぞ７の円柱部とほぞ孔９とをきっちり高精度に嵌め合わせることにより、柱１、２との結合部にがたつきをなくして寸法精度の高い結合を行う。一方、上側の相欠け継手部４ａを有する図中右側の梁４のほぞ孔８へは、後述の複合偏心リング１１、１２を設置して、柱の芯芯間寸法を調整可能とするためである。
【００２９】
ところで、複合偏心リング１１、１２は、例えば上述した特許文献５の図４にも記載されているなど公知のものであり、がたつきのない構成で柱の芯芯間寸法を調整可能であり、機械加工で精密に仕上げられている。図６と図７に構成と寸法調整機能を詳示したように、外側の偏心リング１１は、外径と内径を偏位量約２ｍｍの偏心円として形成したもので、その外径を、上記上側の相欠け継手部４ａのほぞ孔８の口径とほぼ等しく形成しており、高い嵌め合い公差でほぞ孔８へ嵌め込まれる。内側の偏心リング１２も、外径と内径を偏位量約２ｍｍの偏心円として形成したもので、その外径を前記外側の偏心リング１１の内径とほぼ等しく形成しており、高い嵌め合い公差で外側の偏心リング１１の内側へ嵌め込んで組み合わされている。内側の偏心リング１２の内径は、上記ほぞ７の円柱部外径とほぼ等しく形成されており、高い嵌め合い公差でほぞ７の円柱部が密接に嵌め込まれる。
【００３０】
したがって、この複合偏心リング１１、１２を図７ａ〜ｄのように相対的に回転することにより、上下の柱１、２の中心位置に固定されているほぞ７に対して、梁４の柱芯芯間寸法を、がたつきのない状態で最大約±４ｍｍの範囲で調整できるのである。
【００３１】
次に、請求項２に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法の手順を説明する。
先ず、下から立ち上がった下位の柱２の上端面のほぞ孔５へ、ほぞ７の下端部の平ほぞ７ａを嵌め込んで立てる。更に同下位の柱２の込み栓用孔６を通じて前記平ほぞ７ａの込み栓用孔７ｂを突き通すように込み栓１０を打ち込んで貫通させ、もって前記ほぞ７を上向きに固定して柱２と結合する。その結果、ほぞ７の円柱部下端面と柱２の上端面との間には約５ｍｍの隙間Ｓが、込み栓１０によるほぞ７の位置決め効果として正確に確保される（図１を参照）。
【００３２】
次に、上記のように柱２の上端に上向きに立つほぞ７の円柱部へ、相欠け継手部３ａを有する下側の梁３のほぞ孔９を通して密接に嵌める。続いて相欠け継手部４ａを有する上側の梁４のほぞ孔８を同じくほぞ７へ嵌めて、図１のように相欠け継手による接合を行う。次に、前記上側の梁４のほぞ孔８の内径面とほぞ７の外径面との隙間へ、上記複合偏心リング１１、１２を、予め図７ａ〜ｄの要領で同梁４に関する柱の芯芯間寸法の建方等の誤差を吸収するようにきっちり寸法調整した状態に組合わせたものを嵌め込み、内側の偏心リング１２の内径部に前記ほぞ７の円柱部を密接に通す。このとき梁３、４の先端部と前記相欠け継手部３ａ、４ａを形成する段部との間には、前述した柱の芯芯間寸法の調整を可能にする隙間Ｔを設けている（図１を参照）。よって、前記柱の芯芯間調整は無理なく許容される。
【００３３】
最後に、前記ほぞ７の上端部の平ほぞ７ａへ上位の柱１のほぞ孔５を嵌め込んで立て、更に同上位の柱１の込み栓用孔６を通じて前記平ほぞ７ａの込み栓用孔７ｂを突き通すように込み栓１０を打ち込み貫通させて梁との結合を行う。なお、込み栓１０は、その両端部へ止め輪１５を図４のように嵌め込んで抜け止め処理をおこなう。
【００３４】
その結果、上位の柱１の下端面と、梁４の上面との間にも、両者を非接触に保つ隙間Ｓが形成される（図１を参照）。これら上下の隙間Ｓによって、上下の柱１、２の微小回転時に、摩擦による拘束力やきしみ音を発生させないで済む。
【００３５】
上記の方法は、全天候型として実施できるし、機械加工部品の組み立てに等しいので、高い寸法精度で実施することが出来る。そして、完成した鉄骨構造柱梁仕口部の外観は、柱１、２の端部に込み栓１０の端面が見える程度のシンプルなもので、意匠的に良好なものである。
【００３６】
なお、請求項１に記載した発明に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法は、実施形態を図示することは省略したが、柱が間柱のように梁の中間位置において結合される場合の継手方法に関する。即ち、梁は一本物として連続し、同梁に貫通して設けるほぞ孔は、基本的に上記複合偏心リング１１、１２の外径と略等しい口径に形成する。その他は上記請求項２の発明と同じである。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１及び２〜６に記載した発明に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法は、上記したようにボルト止めや溶接の手段は一切採用せず、ほぞと込み栓による機械式継手による方法であるから、外観意匠を良好にできるし、溶接のような後加工も必要としない。基本的に機械加工で精密に仕上げた製品の組み立てによる方法であり、高い寸法精度の柱梁結合を行え、がたつきのない柱と梁の結合を実現できる。
【００３８】
更に、本発明に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法は、強度、剛性の面で構造上の安定性に優れ、全天候型で比較的簡単に実施でき、意匠的な外観の良好性が得られるほか、特に柱芯芯間寸法の調整が容易に出来る等々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施した機械式継手の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視の断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視の断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線矢視の断面図である。
【図５】上記機械式継手の構成要素を分解状態で示す斜視図である。
【図６】複合偏心リングの平面図である。
【図７】ａ〜ｄは複合偏心リングの寸法調整の要領を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 柱
２ 柱
３ 梁
４ 梁
５ ほぞ孔
６ 込み栓用孔
７ ほぞ
８、９ ほぞ孔
１０ 込み栓
１１ 外側の偏心リング
１２ 内側の偏心リング
３ａ 梁の相欠け継手部
４ａ 梁の相欠け継手部
Ｓ 隙間
Ｔ 隙間
７ａ 平ほぞ
１５ 止め輪
【発明の属する技術分野】
この発明は、比較的小型で鉄骨造の柱と梁を、ほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄骨造の柱と梁を結合する手段としては、ボルト止めや溶接が一般的である。
【０００３】
しかし、外観意匠の良好性が要求される場合に、柱と梁の結合にボルト止めを実施すると、ボルトの頭や軸、或いはナットが露出するので好ましくない。
【０００４】
鉄骨造の柱と梁の結合に溶接を実施する場合は、溶接金属の収縮により柱の芯芯間寸法、或いは梁梁間寸法が狂いやすい。その防止策として、予め溶接金属の収縮を予測した寸法の柱、梁部材を製作するが、前記寸法変化の予測は難しく、寸法精度の高い柱梁結合の実現は困難とされている。
【０００５】
また、溶接には必ず溶接ビードが発生し、外観意匠上好ましくないので、後加工としてグラインダー等で研削、研磨を行うが、これがなかなか大変な労力と時間を必要とするほか、騒音の問題も発生する。
【０００６】
しかも溶接は降雨時や強風時には作業ができないので、建設現場では敬遠される。
【０００７】
従来、主には木造軸組み構造として、柱と梁を、ほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法が公知である。
例えば特許文献１、２には、木造軸組み構造の通し柱と、これに架ける梁材（横架材）との結合を、梁材間へ水平方向に架け渡す「ほぞ」と、前記ほぞと各梁材とを結合する込み栓とによる機械式継手で結合する方法が開示されている。
【０００８】
次に、特許文献３、４には、カーテンウオールに使用する板ガラスを、複数個の偏心リングを組み合わせて成る複合偏心リングを位置ずれ調節機構に採用した連結方法が開示されている。
【０００９】
また、特許文献５には、ガラス窓のガラス板の如き建物の垂直板と、これを支持する構造物との連結に、２個の偏心リングを組み合わせて成る複合偏心リングを位置調節機構に採用した連結装置が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特公平４−２３９３３号公報
【特許文献２】
特公平４−２３９３４号公報
【特許文献３】
特開２０００−３０９９９４号公報
【特許文献４】
特開２００２−２１３０３６号公報
【特許文献５】
特許第３２７０５０７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
比較的小型で鉄骨造の柱と梁の結合を、ほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法は、上述したボルト止めの意匠性の悪さを改善できるし、また、溶接の上記問題点も回避できる。
【００１２】
上述したように、木造軸組み構造においては、柱と梁の結合を、ほぞと込み栓による機械式継手で行うことが広く知られている。しかし、上記特許文献１、２の機械式継手方法にも見られるように、木材は加工が容易であるため、梁や柱の加工度が高く、鉄骨造の柱や梁の場合には到底至難の加工であることが多く、転用はできないのが普通である。また、上記特許文献１、２の構成では、柱の断面欠損が大きすぎて強度上の信頼性を確保しがたい構造である。寸法精度の向上もあまり期待できない構造である。
【００１３】
次に、特許文献３〜５に開示された技術は、複合偏心リングの応用に注目点もあるが、板の取付構造に関する技術であり、柱梁接合への応用に見るべき点はない。
【００１４】
本発明の目的は、比較的小型で鉄骨造の柱と梁の結合を、上記した問題のあるボルト止めや溶接を採用しないで、ほぞと込み栓による機械式継手による方法で行うことである。
【００１５】
本発明の次の目的は、強度、剛性の面で構造上の安定性に優れ、寸法上の精度も十分に高く、加工が比較的簡単で実施が容易であり、特に柱芯芯間寸法の調整が容易に出来る、鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法は、
鉄骨造の柱と梁をほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法において、
上下に結合する柱の端面部に軸線方向のほぞ孔を設け、前記ほぞ孔と直交する方向に貫通する込み栓用孔を設けること、
前記上下の柱の端面間に挟み込む梁に、前記柱のほぞ孔と中心が一致するほぞ孔を複合偏心リングの外径とほぼ等しい口径で設けること、
下位の柱のほぞ孔へほぞの下端部を嵌め込んで立て、同下位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定すること、
前記ほぞへ梁のほぞ孔を通すと共に、同ほぞ孔へ、柱の芯芯間寸法の建方等の誤差を吸収するように予め寸法を調整した複合偏心リングの外径部及びほぞの外径とほぼ等しい口径の内径部を組み合せ、ほぞとほぞ孔の隙間に嵌め込むこと、
前記ほぞの上端部へ上位の柱のほぞ孔を嵌め込み、同上位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定することを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載した発明に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法は、
鉄骨造の柱と梁をほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法において、
上下に結合する柱の端面部に軸線方向のほぞ孔を設け、前記ほぞ孔と直交する方向に貫通する込み栓用孔を設けること、
上下の柱の端面間へ挟み込み突き合わせ接合する梁は、各々の突き合わせ端部に、上下方向の厚さを二分する程度に切り欠いた相欠け継手部を形成し、同継手部に、上下方向に貫通するほぞ孔を共通な中心線上に設けると共に、一方のほぞ孔は複合偏心リングの外径とほぼ等しい口径で設け、他方のほぞ孔はほぞの外径とほぼ等しい口径で設けること、
下位の柱のほぞ孔へほぞの下端部を嵌め込んで立て、同下位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定すること、
前記ほぞへ梁の端部のほぞ孔を通して相欠け継手を形成すると共に、前記一方のほぞ孔へ、柱の芯芯間寸法の建方等の誤差を吸収するように予め寸法を調整した複合偏心リングの外径部及びほぞの外径とほぼ等しい口径の内径部を組み合せ、ほぞとほぞ孔の隙間に嵌め込むこと、
前記ほぞの上端部へ上位の柱のほぞ孔を嵌め込み、同上位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定することを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法において、
上下の柱の端面と、梁の上下面との間に、両者を非接触に保つ隙間を形成したことを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載した発明は、請求項２又は３に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法において、
上下の柱の端面間へ挟み込み相欠け継手で突き合わせ接合する梁の端部の前記相欠け継手部を形成する段部間に、柱の芯芯間寸法を調整可能にする隙間を設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法において、
ほぞは、梁のほぞ孔に嵌る部分を円柱状に形成し、上下の柱のほぞ孔へ嵌る部分は柱の断面欠損を可及的に低減する平板状の平ほぞに形成し、上下の柱のほぞ孔も前記平ほぞが嵌る平角孔に形成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法において、
上下の柱の込み栓用孔へ差した込み栓は、その両端部を止め輪にて固定したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施形態】
以下に、図面に示した本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
図１〜図４は、請求項２〜６の発明の方法に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手の構造を示し、図５は前記継手の各構成要素を分解して示す。
【００２４】
図５が分かりやすいように、図示した上下の柱１、２は、一辺の長さが１２０ｍｍ程度のむくの鋼製角柱である。前記柱１、２の位置で突き合わせ接合する梁３、４は、厚さが１２０ｍｍ、幅が１８０ｍｍ程度の鋼製角材から成る。このように柱、梁はともに比較的小型の鉄骨造である。図示した梁３、４は、上下の柱１、２の端面間へ挟み込み相欠け継手で突き合わせ接合する構成であり、各々の突き合わせ端部に、上下方向の厚さを二分する程度に切り欠いた相欠け継手部３ａ、４ａを形成している。
【００２５】
これらの柱１、２と梁３、４を、ほぞ７と込み栓１０による機械式継手で結合する方法として、上下に結合する柱１、２の端面部に軸線方向のほぞ孔５を設け、前記ほぞ孔５と直交する方向に貫通する込み栓用孔６を設けている。一例として、前記ほぞ孔５の大きさ、形状は、深さが１５５ｍｍで、平面方向に見た形状は、縦×横が１００ｍｍ×６０ｍｍの平角孔とされている。柱１、２の断面欠損を可及的に低減するためである。込み栓用孔６は、直径６０ｍｍの込み栓１０がきっちり嵌る丸孔として設けられている。それぞれ機械加工で精密に仕上げられている。
【００２６】
前記上下の柱１、２の端面間に挟み込む梁３、４の上記相欠け継手部３ａ、４ａには、上記柱１、２のほぞ孔５と中心が一致するほぞ孔８、９を設けている。これも機械加工で精密に仕上げられている。
【００２７】
ほぞ７は、鋳鋼等で製作しており、上下方向の高さを４５０ｍｍ、円柱部の外径を１００ｍｍ程度に機械加工で精密に仕上げられている。上記梁３、４のほぞ孔８、９に嵌る部分を円柱状に形成し、上下の柱１、２のほぞ孔５へ嵌る部分は平板状の平ほぞ７ａとして形成している。平ほぞ７ａには、その平面と直角方向に、上下の柱１、２の込み栓用孔６と中心が一致する同径の込み栓用孔７ｂ、７ｂを設けている。平ほぞ７ａの端部は半円形状に丸く加工されている。柱１、２のほぞ孔５への嵌め込みを円滑にするためである。込み栓１０も鋳鋼等で製作し、機械加工で精密に仕上げられている。
【００２８】
なお、上記梁３、４のほぞ孔８、９のうち、上側の相欠け継手部４ａのほぞ孔８の口径は、後述する偏心リング１１の外径とほぼ等しい大きさで設け、下側の相欠け継手部３ａのほぞ孔９は、ほぞ７の円柱部外径とほぼ等しい口径に精密に仕上げて設けている。要するに、下側の相欠け継手部３ａを有する図中左側の梁３は、ほぞ７の円柱部とほぞ孔９とをきっちり高精度に嵌め合わせることにより、柱１、２との結合部にがたつきをなくして寸法精度の高い結合を行う。一方、上側の相欠け継手部４ａを有する図中右側の梁４のほぞ孔８へは、後述の複合偏心リング１１、１２を設置して、柱の芯芯間寸法を調整可能とするためである。
【００２９】
ところで、複合偏心リング１１、１２は、例えば上述した特許文献５の図４にも記載されているなど公知のものであり、がたつきのない構成で柱の芯芯間寸法を調整可能であり、機械加工で精密に仕上げられている。図６と図７に構成と寸法調整機能を詳示したように、外側の偏心リング１１は、外径と内径を偏位量約２ｍｍの偏心円として形成したもので、その外径を、上記上側の相欠け継手部４ａのほぞ孔８の口径とほぼ等しく形成しており、高い嵌め合い公差でほぞ孔８へ嵌め込まれる。内側の偏心リング１２も、外径と内径を偏位量約２ｍｍの偏心円として形成したもので、その外径を前記外側の偏心リング１１の内径とほぼ等しく形成しており、高い嵌め合い公差で外側の偏心リング１１の内側へ嵌め込んで組み合わされている。内側の偏心リング１２の内径は、上記ほぞ７の円柱部外径とほぼ等しく形成されており、高い嵌め合い公差でほぞ７の円柱部が密接に嵌め込まれる。
【００３０】
したがって、この複合偏心リング１１、１２を図７ａ〜ｄのように相対的に回転することにより、上下の柱１、２の中心位置に固定されているほぞ７に対して、梁４の柱芯芯間寸法を、がたつきのない状態で最大約±４ｍｍの範囲で調整できるのである。
【００３１】
次に、請求項２に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法の手順を説明する。
先ず、下から立ち上がった下位の柱２の上端面のほぞ孔５へ、ほぞ７の下端部の平ほぞ７ａを嵌め込んで立てる。更に同下位の柱２の込み栓用孔６を通じて前記平ほぞ７ａの込み栓用孔７ｂを突き通すように込み栓１０を打ち込んで貫通させ、もって前記ほぞ７を上向きに固定して柱２と結合する。その結果、ほぞ７の円柱部下端面と柱２の上端面との間には約５ｍｍの隙間Ｓが、込み栓１０によるほぞ７の位置決め効果として正確に確保される（図１を参照）。
【００３２】
次に、上記のように柱２の上端に上向きに立つほぞ７の円柱部へ、相欠け継手部３ａを有する下側の梁３のほぞ孔９を通して密接に嵌める。続いて相欠け継手部４ａを有する上側の梁４のほぞ孔８を同じくほぞ７へ嵌めて、図１のように相欠け継手による接合を行う。次に、前記上側の梁４のほぞ孔８の内径面とほぞ７の外径面との隙間へ、上記複合偏心リング１１、１２を、予め図７ａ〜ｄの要領で同梁４に関する柱の芯芯間寸法の建方等の誤差を吸収するようにきっちり寸法調整した状態に組合わせたものを嵌め込み、内側の偏心リング１２の内径部に前記ほぞ７の円柱部を密接に通す。このとき梁３、４の先端部と前記相欠け継手部３ａ、４ａを形成する段部との間には、前述した柱の芯芯間寸法の調整を可能にする隙間Ｔを設けている（図１を参照）。よって、前記柱の芯芯間調整は無理なく許容される。
【００３３】
最後に、前記ほぞ７の上端部の平ほぞ７ａへ上位の柱１のほぞ孔５を嵌め込んで立て、更に同上位の柱１の込み栓用孔６を通じて前記平ほぞ７ａの込み栓用孔７ｂを突き通すように込み栓１０を打ち込み貫通させて梁との結合を行う。なお、込み栓１０は、その両端部へ止め輪１５を図４のように嵌め込んで抜け止め処理をおこなう。
【００３４】
その結果、上位の柱１の下端面と、梁４の上面との間にも、両者を非接触に保つ隙間Ｓが形成される（図１を参照）。これら上下の隙間Ｓによって、上下の柱１、２の微小回転時に、摩擦による拘束力やきしみ音を発生させないで済む。
【００３５】
上記の方法は、全天候型として実施できるし、機械加工部品の組み立てに等しいので、高い寸法精度で実施することが出来る。そして、完成した鉄骨構造柱梁仕口部の外観は、柱１、２の端部に込み栓１０の端面が見える程度のシンプルなもので、意匠的に良好なものである。
【００３６】
なお、請求項１に記載した発明に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法は、実施形態を図示することは省略したが、柱が間柱のように梁の中間位置において結合される場合の継手方法に関する。即ち、梁は一本物として連続し、同梁に貫通して設けるほぞ孔は、基本的に上記複合偏心リング１１、１２の外径と略等しい口径に形成する。その他は上記請求項２の発明と同じである。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１及び２〜６に記載した発明に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法は、上記したようにボルト止めや溶接の手段は一切採用せず、ほぞと込み栓による機械式継手による方法であるから、外観意匠を良好にできるし、溶接のような後加工も必要としない。基本的に機械加工で精密に仕上げた製品の組み立てによる方法であり、高い寸法精度の柱梁結合を行え、がたつきのない柱と梁の結合を実現できる。
【００３８】
更に、本発明に係る鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法は、強度、剛性の面で構造上の安定性に優れ、全天候型で比較的簡単に実施でき、意匠的な外観の良好性が得られるほか、特に柱芯芯間寸法の調整が容易に出来る等々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施した機械式継手の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視の断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視の断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線矢視の断面図である。
【図５】上記機械式継手の構成要素を分解状態で示す斜視図である。
【図６】複合偏心リングの平面図である。
【図７】ａ〜ｄは複合偏心リングの寸法調整の要領を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 柱
２ 柱
３ 梁
４ 梁
５ ほぞ孔
６ 込み栓用孔
７ ほぞ
８、９ ほぞ孔
１０ 込み栓
１１ 外側の偏心リング
１２ 内側の偏心リング
３ａ 梁の相欠け継手部
４ａ 梁の相欠け継手部
Ｓ 隙間
Ｔ 隙間
７ａ 平ほぞ
１５ 止め輪
Claims (6)
- 鉄骨造の柱と梁をほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法において、
上下に結合する柱の端面部に軸線方向のほぞ孔を設け、前記ほぞ孔と直交する方向に貫通する込み栓用孔を設けること、
前記上下の柱の端面間に挟み込む梁に、前記柱のほぞ孔と中心が一致するほぞ孔を複合偏心リングの外径とほぼ等しい口径で設けること、
下位の柱のほぞ孔へほぞの下端部を嵌め込んで立て、同下位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定すること、
前記ほぞへ梁のほぞ孔を通すと共に、同ほぞ孔へ、柱の芯芯間寸法の建方等の誤差を吸収するように予め寸法を調整した複合偏心リングの外径部及びほぞの外径とほぼ等しい口径の内径部を組み合せ、ほぞとほぞ孔の隙間に嵌め込むこと、
前記ほぞの上端部へ上位の柱のほぞ孔を嵌め込み、同上位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定することを特徴とする、鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法。 - 鉄骨造の柱と梁をほぞと込み栓による機械式継手で結合する方法において、
上下に結合する柱の端面部に軸線方向のほぞ孔を設け、前記ほぞ孔と直交する方向に貫通する込み栓用孔を設けること、
上下の柱の端面間へ挟み込み突き合わせ接合する梁は、各々の突き合わせ端部に、上下方向の厚さを二分する程度に切り欠いた相欠け継手部を形成し、同継手部に、上下方向に貫通するほぞ孔を共通な中心線上に設けると共に、一方のほぞ孔は複合偏心リングの外径とほぼ等しい口径で設け、他方のほぞ孔はほぞの外径とほぼ等しい口径で設けること、
下位の柱のほぞ孔へほぞの下端部を嵌め込んで立て、同下位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定すること、
前記ほぞへ梁の端部のほぞ孔を通して相欠け継手を形成すると共に、前記一方のほぞ孔へ、柱の芯芯間寸法の建方等の誤差を吸収するように予め寸法を調整した複合偏心リングの外径部及びほぞの外径とほぼ等しい口径の内径部を組み合せ、ほぞとほぞ孔の隙間に嵌め込むこと、
前記ほぞの上端部へ上位の柱のほぞ孔を嵌め込み、同上位の柱の込み栓用孔へ差した込み栓により前記ほぞを固定することを特徴とする、鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法。 - 上下の柱の端面と、梁の上下面との間に、両者を非接触に保つ隙間を形成したことを特徴とする、請求項１又は２に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法。
- 上下の柱の端面間へ挟み込み相欠け継手で突き合わせ接合する梁の端部の前記相欠け継手部を形成する段部間に、柱の芯芯間寸法を調整可能にする隙間を設けたことを特徴とする、請求項２又は３に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法。
- ほぞは、梁のほぞ孔に嵌る部分を円柱状に形成し、上下の柱のほぞ孔へ嵌る部分は柱の断面欠損を可及的に低減する平板状の平ほぞに形成し、上下の柱のほぞ孔も前記平ほぞが嵌る平角孔に形成したことを特徴とする、請求項１又は２に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法。
- 上下の柱の込み栓用孔へ差した込み栓は、その両端部を止め輪にて固定したことを特徴とする、請求項１又は２に記載した鉄骨構造柱梁仕口部の機械式継手方法。
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