JP2005133336A - 鋼管柱とｈ形鋼梁の接合構造とその接合施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管柱とＨ形鋼梁の高力ボルト接合構造において、上下階で柱サイズの使い分けによる柱材の軽量化、低コスト化を可能にするとともに、特殊ボルトや難易度の高い施工技術を用いることなく、例えばトルシア型高力ボルトと簡易な施工技術を用いて、安価に実現可能な鋼管柱とＨ形鋼梁の高力ボルト接合構造とその接合施工方法を提供する。
【解決手段】上下の鋼管柱を梁接合部を有する通しダイアフラム２を介して接合してなり、Ｈ形鋼梁５の一方のフランジを、通しダイアフラム２の梁接合部に高力ボルト６接合し、他方のフランジをＴ形金物３を介して鋼管柱に高力ボルト６接合したことを特徴とする鋼管柱とＨ形鋼梁５の高力ボルト接合構造と、鋼管柱とＴ形金物３を高力ボルト接合する場合、Ｔ形金物３を接合する鋼管柱の内側で、ボルトの挿入や、ナット７の螺合・仮締め作業を鋼管柱１の開口端（接合端）からの手作業で容易に行える施工方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼構造建築物を構築する際の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造およびその施工方法に関するものである。

近年、柱材として、例えば中空断面を有する角形鋼管柱（板材や形材を溶接加工して得られるものを含む）を用い、梁材としてＨ形鋼梁（板材や形材を溶接加工して得られたものを含む）を用いた両方向ラーメン構造が多用されており、例えば、両方向ラーメン構造を得るための鋼管柱とＨ形鋼梁との接合構造としては、
（１）角形鋼管柱をＨ形鋼の上下フランジレベルで切断し、そこにダイアフラムプレートを挟み込んで再接合し、現場で梁をボルト接合するためのＨ形鋼ブラケットをダイアフラムおよび柱に溶接し、このＨ形鋼ブラケットにＨ形鋼梁を添板を介してボルト接合する、ダイアフラム形式の接合構造が一般に知られている。
このような通しダイアフラム形式の接合構造においては、ダイアフラムとＨ形鋼ブラケットの梁フランジ溶接部は最も大きな応力が作用する部分であり、ここに溶接部がある場合、形状的な不連続性や溶接品質に起因して鉄骨が破壊する可能性がある。また、ダイアフラム、ブラケット形成のための切断加工や溶接作業負担が大きいという問題がある。

（２）また、上下ダイアフラムプレートに梁フランジ接合用の突出部を設け、上下の突出部間に梁ウエブ接合用のウエブプレートを設けた一体型のブラケットを形成し、このブラケットにＨ形鋼梁を溶接するダイアフラム形式の接合構造も発案されている。このダイアフラム形式の接合構造においては、ダイアフラムとＨ形鋼ブラケットの梁フランジ溶接部がなくなった点において、この部分での耐破断性能は向上する。
しかし、ブラケット部が溶接組み立てされるため、その組み立て精度やこのブラケットに接合されるＨ形鋼梁の形状精度によっては、両者の接合面にずれが生じる可能性があり、その場合、安定した接合部形成が困難という問題がある。また、ダイアフラム、ブラケット形成のため切断加工や溶接作業に加え、ブラケットと梁の溶接作業負担が大きいという問題もある。
（３）また、図１２、図１３に示すように、ダイアフラムやブラケットを用いず、角形鋼管柱１にＴ形金物３を、高力ボルト４で接合し、このＴ形金物３にＨ形鋼梁５を高力ボルト４で接合して溶接負担を軽減する、溶接レスの接合構造も実用化されている。
ただし、柱の内部に手が入らないため、柱１とＴ形金物３との接合にはワンサイドボルトのような特殊なボルトを用いるか、事前に特殊な方法で柱内部にボルトやナットを設置しておく必要がある。
また、一般に柱は上階側になるほど地震時の作用力が小さくなるので、径を小さくしたり板厚を薄くすることができるが、柱を切断しない接合構造であるため上下階の柱の断面を同じとせざるを得ず、柱の重量を軽減できないという問題もある。
特開２００２−２６６８３０号公報 （頭締め高力ボルトの構造例を記載）

本発明は、鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造において、従来のボルト接合構造での問題点を有利に解消するものであり、より具体的には、鋼管柱とＴ形金物の接合に難易度の高い施工技術を用いることなく、例えば、トルシア型高力ボルトと簡易な施工技術を用いて安価に実現可能であり、また、上下階で柱サイズの使い分けによる柱材の軽量化、低コスト化も可能にする鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造と接合施工方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するために、以下の（１）〜（８）を要旨とするものである。
（１） 鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造において、Ｈ形鋼梁の一方のフランジを、梁接合部を有する通しダイアフラムに高力ボルト接合し、Ｈ形鋼梁の他方のフランジを、Ｔ形金物を介して鋼管柱に高力ボルト接合したことを特徴とする鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造。
（２） （１）において、鋼管柱とＴ形金物側のいずれか一方または双方のボルト孔が、梁せい方向の孔径をボルト軸径より（１０〜５０％程度）過大径にした長孔もしくは過大孔とし、Ｔ形金物の位置を梁せい方向で調整可能としたことを特徴とする鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造。
（３） （１）または（２）の接合構造を構成する鋼管柱であって、通しダイアフラムを溶接する前に、鋼管柱の開口端からの手作業で、内部に高力ボルトを挿入し、ボルト孔からその先端部を鋼管柱の外側に当接したＴ形金物のボルト孔から外部に突出させてナットを仮締めしてから通しダイアフラムおよびそれにつながる柱を溶接接合したことを特徴とする鋼管柱。
（４） （１）または（２）の接合構造を得るための接合施工方法であって、現場で、（３）の鋼管柱の通しダイアフラムの梁接合部とＴ形金物の間に、Ｈ形鋼梁を挿入して、Ｈ形鋼梁の一方のフランジを通しダイアフラムの梁接合部に高力ボルト接合してから、Ｈ形鋼梁の他方のフランジをＴ形金物に高力ボルトで接合し、同時に、仮締めしておいた鋼管柱とＴ形金物を本締めして締結することを特徴とする鋼管柱とＨ形鋼梁の接合施工方法。

（５） （１）または２の接合構造を構成する鋼管柱であって、通しダイアフラムを溶接する前に、鋼管柱の開口端からの手作業で、ナット（座金）をボルト孔位置に共回り防止策を講じて固定してから通しダイアフラムおよびそれにつながる柱を溶接接合したことを特徴とするナット内設鋼管柱。
（６） （１）または（２）の接合構造を得るための接合施工方法であって、（５）のナット内設鋼管柱の通しダイアフラムの梁接合部に、他方のフランジにＴ形金物を高力ボルトで仮締めしたＨ形鋼梁の一方のフランジを高力ボルト接合し、同時に、鋼管柱に梁の他方のフランジのＴ形金物を当接して、その外部側からボルト孔に挿入した頭締め高力ボルトと鋼管柱の内部に固定したナットを螺合して締結し、仮締めしておいたＨ形鋼梁の他方のフランジとＴ形金物を本締めして締結することを特徴とする鋼管柱とＨ形鋼梁の接合施工方法。

（７） 複数の（３）の鋼管柱または複数の（５）のナット内設鋼管柱を、通しダイヤフラムを介して溶接して一方の鋼管柱ユニットとし、これを施工現場に搬送して他方の鋼管柱ユニットと高力ボルト接合する鋼管柱の接合施工方法において、一方の鋼管柱ユニットの上端部側の鋼管柱の通しダイアフラムに、他方の鋼管柱ユニットの下端部側の鋼管柱と同じ製造ロットの短寸の鋼管柱を溶接しておき、施工現場で、短寸の鋼管柱と他方の鋼管柱ユニットの下端部側の鋼管柱を、添板を介して高力ボルト接合することを特徴とする鋼管柱の現場接合工法。
（８） （４）または（６）において、高力ボルトとして締め付けトルクを管理可能なトルシア型高力ボルトを使用する場合において、Ｔ形金物と鋼管柱を接合する高力ボルトセット（ボルト・ナット・座金）の全てもしくはいずれかに対して、鋼管柱とＴ形金物を本締めするまでの過程で、トルク係数値が変化しないように、防錆（潤滑）処理することを特徴とする鋼管柱とＨ形鋼梁の接合施工方法。

本発明による鋼管柱とＨ形鋼梁の高力ボルト接合構造においては、接合する上下の鋼管柱を、通しダイアフラムを介して接合するものであり、鋼管柱を接合する前に、Ｔ形金物を接合する側の鋼管柱の開口端からＴ形金物に容易に手が届くため、鋼管柱の内側でのボルトの挿入や、ナットの螺合などを手作業で容易にできることから、ボルトの選択幅を拡大して、鋼管柱とＴ形金物の接合が容易にできる。
また、上下の鋼管柱のいずれかの側にＴ形金物を高力ボルト接合して、Ｈ形鋼梁を通しダイアフラムとＴ形金物との間に高力ボルト接合するものであり、上下の柱の板厚の変更が容易であり、柱材の効率的な使用ができ接合部材の加工度を最小限に抑え、材料および加工コストを節減可能である。
また、Ｔ形金物のボルト孔径を梁せい方向で過大径にすることにより、通しダイアフラムとＴ形金物との間にＨ形鋼梁を挿入する場合に挿入しやすいようにＴ形金物の位置を調整しながら安定で円滑な締結ができ、接合強度を安定確保できるとともに、施工工期の短縮も可能である。

本発明は、中空角形断面を有する角形鋼管（板材や形材を溶接加工して得られるものを含むみ、以下「鋼管柱」という。）を柱材とし、この鋼管柱の一側面〜四側面に、梁材としてＨ形鋼梁（板材や形材を溶接加工して得られたものを含む、以下「Ｈ形鋼梁」という。）を接合する鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造において適用されるものである。
本発明の接合構造例を、鋼管柱の相対する二側面にＨ形鋼梁を接合する場合の例を、その側断面図に基づいて説明する。
本発明の接合構造は、基本的には、図１に示すように、例えば下階用の柱となる下側の鋼管柱１ａと上階用の柱となる上側の鋼管柱１ｂを、梁接合部２ａを有する通しダイアフラム２を介して溶接ｗ接合し、Ｈ形鋼梁５の上フランジ５ａを、通しダイアフラム２の梁接合部２ａに高力ボルト６で接合し、下フランジ５ｂを、下側の鋼管柱１ａに高力ボルト４で接合したＴ形金物３を介して高力ボルト６で接合するものである。
また、下側の鋼管柱１ａにＴ形金物３を高力ボルト４接合する場合、通しダイアフラム２を下側の鋼管柱１ａに溶接ｗする前に、この接合側の開口端からの手作業で、内部側に高力ボルト４（またはナット）のセットを可能にすることによって、下側の鋼管柱１ａにＴ形金物３を高力ボルト４で接合する際に、高力ボルト４として、ナット７締めのトルシア型高力ボルト４、または頭締めのトルシア型高力ボルト４ａ（図２の接合構造参照）を用いることが容易であり、特殊ボルトや難易度の高い施工技術を用いることなくナット締め、あるいは頭締めのトルシア型高力ボルトを用い、簡易な施工技術で安価な鋼管柱とＨ形鋼梁の高力ボルト接合構造を実現可能にする。（請求項１に相当）。

本発明の接合構造では、Ｔ形金物３を接合した下側の鋼管柱１ａに、通しダイアフラム２を工場で溶接ｗした後に、施工現場で通しダイアフラム２の梁接合部２ａとＴ形金物３間にＨ形鋼梁５を高力ボルト６で接合するが、この場合、Ｔ形金物３を下側の鋼管柱１ａに高力ボルト４で接合した状態では、通しダイアフラム２の梁接合部２ａとＴ形金物３との間隔が固定されることになり、梁接合部２ａとＴ形金物３間への形鋼梁５のセット作業が難しくなる。
また、例えば各部材やボルト孔に寸法誤差がある場合には、通しダイアフラム２の梁接合部２ａとＴ形金物３間にＨ形鋼梁のフランジ５ａおよび５ｂをセット不能になったり、通しダイアフラム２の梁接合部２ａおよびＴ形金物３とＨ形鋼梁５のフランジ５ａおよび５ｂ間に過度の隙間を生じて安定した接合ができなくなることがある。

そこで、本発明においては、通しダイアフラム２の梁接合部２ａとＴ形金物３間にＨ形鋼梁５を挿入不能になったり、通しダイアフラム２の梁接合部２ａおよびＴ形金物３とＨ形鋼梁５のフランジ５ａおよび５ｂ間に隙間を生じないように、Ｔ形金物３を鋼管柱１ａに高力ボルト４で接合する場合に、Ｔ形金物３の位置をＨ形鋼梁５の梁せい方向に調整可能に仮締めすることを考慮する。
例えば、鋼管柱１ａ、Ｔ形金物３のいずれか一方または双方のボルト孔を、Ｈ形鋼梁５の梁せい方向の孔径を高力ボルト４の軸径より（１０〜５０％程度）過大径にした長孔もしくは過大孔とし、Ｔ形金物３の位置を梁せい方向でボルト孔の過大分の範囲において調整可能にする。ボルト軸径に対してボルト孔径が過大になると座面面積の減少などによる悪影響が懸念されるので、座金を大きく厚めにするなどの措置を講じることが好ましい。
過大径が高力ボルト４の軸径の１０％未満である場合には、位置調整幅が充分ではなく、充分な効果が得られない。また、過大径が高力ボルト４の軸径の５０％超である場合には、鋼管柱１ａ自体またはＴ形金物３自体の強度低下に加え、ナット（座金）の座面面積を充分に確保できなくなり、接合強度を安定確保が困難になる。（請求項２に相当）

本発明の接合構造を得る接合施工方法としては、上記のようにＴ形金物３の位置をＨ形鋼梁５の梁せい方向に調整可能にするため、例えば、図１のように、鋼管柱１ａとＴ形金物３をナット締め高力ボルト４で締結する接合構造の場合では、下側の鋼管柱１ａに通しダイアフラム２を接合する前に、下側の鋼管柱１ａとＴ形金物３を高力ボルト４で仮締め状態にしておき、通しダイアフラム２の梁接合部２ａとＴ形金物３間にＨ形鋼梁５をセットして高力ボルト６で接合する過程で、Ｔ形金物３の位置を確定してから下側の鋼管柱１ａとＴ形金物３を本締めして接合を完了することを考慮するものである。
基本的には、例えば、下側の鋼管柱１ａに通しダイアフラム２を溶接する前に、鋼管柱１ａの開口端からの手作業で、高力ボルト４を内部側からボルト孔１ｏに挿入し、その先端部を鋼管柱１ａの外側に当接したＴ形金物３のボルト孔３ｏから外部に突出させてナット７を螺合して仮締めしてから、通しダイアフラム２を溶接するようにし、施工現場で、通しダイアフラム２の梁接合部２ａとＴ形金物３間にＨ形鋼梁５を挿入し、通しダイアフラム２の梁接合部２ａにフランジ５ａを、Ｔ形金物３にフランジ５ｂを高力ボルト６で接合してから、仮締めしておいたナット７を本締めして鋼管柱１ａとＴ形金物３の接合を完了することが有効である。（請求項３および４に相当）。

また、例えば、図２のように、下側の鋼管柱１ａとＴ形金物３を頭締め高力ボルト４ａ（頭部座金１０を使用）で接合する接合構造の場合では、通しダイアフラム２を溶接接合する前に、下側の鋼管柱１ａの開口端からの手作業でナット７（座金）を内部側のボルト孔１ｏ位置に共回り防止策を講じて固定してから通しダイアフラム２を溶接ｗしてナット１２を内設した鋼管柱１ａとする。
施工現場で、通しダイアフラム２の梁接合部２ａに、下フランジ５ｂにＴ形金物３を高力ボルト６で仮締めしたＨ形鋼梁３の上フランジ５ａを当接して高力ボルト６で接合し、同時に、下側の鋼管柱１ａにＴ形金物３を当接して、外部側からボルト孔３ｏ、１ｏに頭締め高力ボルト４ａを挿入し、下側の鋼管柱１ａに内設したナット７に螺合して頭締めすることにより下側の鋼管柱１ａとＴ形金物３とを接合する。同時に、仮締めしておいたＨ形鋼梁５の下のフランジ５ｂとＴ形金物３を本締めして接合を完了することが有効である。（請求項５および６に相当）。

上記の図１と図２に示す接合構造の施工方法例での施工手順例を、図３に基づき概要説明する。
（１）図１の接合構造（ナット締め高力ボルト使用の場合）
ａ．上側の鋼管柱１ｂと下側の鋼管柱１ａの上端に、それぞれ、通しダイアフラム２を溶接ｗする前に、Ｔ形金物３を接合する上部側の開口端からの手作業で、高力ボルト４を鋼管柱の内部に挿入して内部側からボルト孔１ｏに挿入し、鋼管柱の外側に当接したＴ形金物３のボルト孔３ｏ（長孔もしくは過大孔）から外部に突出させ、ナット７を仮締めして、上端部に通しダイアフラム２を溶接する。ここで用いる高力ボルト４としては、ナット締め付け側にピンテールを有しトルク管理ができる従来のトルシア型高力ボルトを用いることができる。
ｂ．上部側の開口端に通しダイアフラム２を溶接した下側の鋼管柱１ａ、上側の鋼管柱１ｂを、搬送の際の長さ制限内で、数階分溶接し１本に組み立てた柱ユニットとして施工現場まで搬送し、ユニット間の接合は現場で溶接する。なお一階分づつで搬送し、現場で溶接接合してもよい。

ｃ．施工現場では通しダイアフラム２の梁接合部２ａとＴ形金物３間にＨ形鋼梁５を挿入する。この場合、Ｔ形金物３の位置を、ボルト孔３ｏの過大分の範囲で通しダイアフラム２の梁接合部２ａより最も遠い位置に調整して置く。
ｄ．通しダイアフラム２の梁接合部２ａにＨ形鋼梁５の上フランジ５ａを当接して高力ボルト６で接合するとともに、Ｔ形金物３にＨ形鋼梁５の下フランジ５ｂを当接して高力ボルト６で接合する。
ｅ．ａで仮締めしてある鋼管柱１とＴ形金物３を本締めして接合する。

（２）図２の接合構造（頭締め高力ボルト使用の場合）
ａ．上側の鋼管柱１ｂと下側の鋼管柱１ａの上端に、それぞれ、通しダイアフラム２を溶接ｗする前に、Ｔ形金物３を接合する上部側の開口端からの手作業でナット１２をボルト孔１ｏ位置に共回り防止策（接着、溶接、あるいはナット保持具使用など）を講じて固定してから通しダイアフラム２を溶接してナット１２を内設した鋼管柱１ａとする。
ｂ．上部側の開口端に通しダイアフラム２を溶接した下側の鋼管柱１ａ、上側の鋼管柱１ｂを、搬送の際の長さ制限内で、数階分溶接し１本に組み立てた柱ユニットとして施工現場まで搬送し、ユニット間の接合は現場で溶接する。一階分づつで搬送し、現場で溶接接合してもよい。

ｃ．通しダイアフラム２の梁接合部２ａに、下フランジ５ｂにＴ形金物３を高力ボルト６で仮締めしたＨ形鋼梁５の上フランジ５ａを当接して高力ボルト６で接合する。
ｄ．同時に、下側の鋼管柱１ａにＴ形金物３を当接して位置合わせし、外部側かボルト孔３ｏ、１ｏに頭締め高力ボルト４ａを挿入して、下側の鋼管柱１ａに内設したナット１２に螺合して接合する。ここで用いる頭締め高力ボルト４ａとしては、特許文献１に示すような頭部にピンテール４ｐを有し締め付けトルク管理ができる頭締めトルシア型高力ボルト４ａを、頭部座金１０とともに用いることができる。
ｅ．ａで仮締めしておいたＨ形鋼梁５の下フランジ５ｂとＴ形金物３を本締めして接合する。

なお、上記の図１、図２の接合構造例では、Ｈ形鋼梁５の上フランジ５ａ側を通しダイアフラム２に接合し、Ｈ形鋼梁５の下フランジ５ｂをＴ形金物３に接合するようにしているが、Ｈ形鋼梁５の上フランジ５ａ側をＴ形金物３に接合し、Ｈ形鋼梁５の下フランジ５ｂを通しダイアフラム２に接合するようにしてもよい。

図３では、鋼管柱間の接合は全て溶接接合にしたが、図４に示すように、鋼管柱ユニット１１ａと他方の鋼管柱ユニット１１ｂ、鋼管柱ユニット１１ａと鋼管柱ユニット１１ｘとを、それぞれ高力ボルト接合することが有効になる場合がある。この場合、鋼管柱ユニット１１ａの上端部側の鋼管柱１ｂの通しダイアフラム２に、鋼管柱ユニット１１ｂの下端部側の鋼管柱１ａと同じ製造ロットの短寸の鋼管柱１ｓを溶接し、また、鋼管柱ユニット１１ｘの上端部側の鋼管柱１ｂの通しダイアフラム２に、鋼管柱ユニット１１ａの下端部側の鋼管柱１ｃと同じ製造ロットの短寸の鋼管柱１ｓを溶接しておき、施工現場で、鋼管柱ユニット１１ｂの下端部側の鋼管柱１ａと鋼管柱ユニット１１ａの短寸の鋼管柱１ｓ、および鋼管柱ユニット１１ａの下端部側の鋼管柱１ｃと鋼管ユニット１１ｘの上端部側の短寸の鋼管柱１ｓを、それぞれ、ボルト孔１４ｏを有する添板１４を介して高力ボルト接合することが有効である。
ここで、鋼管柱ユニット１１ａの短寸の鋼管柱１ｓと鋼管柱ユニット１１ｂの下端部側の鋼管柱１ａ、および鋼管柱ユニット１１ａの下端部側の鋼管柱１ｃと鋼管ユニット１１ｘの上端部側の短寸の鋼管柱１ｓを同じ製造ロットにするのは、添板１２を介して高力ボルト接合するために突き合わせた場合に、断面形状、寸法に食い違いを生じないようにするためである。製造ロットが異なる場合には、断面形状、寸法に食い違いが生じる場合があり、その場合、食い違いを調整するためにフィラープレートが必要になり接合施工負担が増えるという問題がある。

上記のような施工方法例のいずれの場合でも、高力ボルトとして締め付けトルクを管理可能なナット締め高力ボルト４、あるいは頭締めトルシア形高力ボルト４ａを使用する場合においては、これらの高力ボルトセット（ボルト・ナット・座金）の全てもしくはいずれかに対して、工場での高力ボルトやナット挿入から、施工現場で、本締めするまでの過程で、締め付けのトルク係数値が変化する懸念を解消するために、防錆（潤滑）処理することを考慮することが好ましい。（請求項８の実施形態例に相当）。

本発明による鋼管柱とＨ形鋼梁の高力ボルト接合構造の実施例１を図５〜図７に基づいて説明する。
この実施例１は、図５、図６に示すように、鋼管柱１は、厚みの異なる上下の鋼管柱１ｂと１ａを、三方に梁接合部２ａを有する通しダイアフラム２を介して溶接接合してなり、下側の鋼管柱１ａの３面にＴ形金物３を高力ボルト４で接合し、この各Ｔ形金物３と通しダイアフラム２の各梁接合部２ａ間に、それぞれＨ形鋼梁５を高力ボルト６で接合する鋼管柱とＨ形鋼梁の高力ボルト接合構造の例を示している。ここでは、鋼管柱１の三側面にＨ形鋼梁５を高力ボルト６で順次接合する場合の例を示しているが、鋼管柱の二側面を示す側断面図に基づいて一側面で代表説明し、他の側面については説明を省略する。

上側の鋼管柱１ｂは、ここでは負荷が小さいので下側の鋼管柱ａの板厚９ｍｍより薄い６ｍｍの板厚を有し、接合端に通しダイアフラム２を溶接ｗする開先を有するものである。また、下側の鋼管柱１ａは、ここでは９ｍｍの板厚を有し、上部の接合端には通しダイアフラム２を溶接ｗする開先を有し、その直下にＴ形金物３と接合するためのボルト孔１ｏを有するものである。
通しダイアフラム２は、板体であり、ここでは三方にＨ形鋼梁５の上フランジ５ａを高力ボルト６で接合するボルト孔２ｏを有する梁接合部２ａを形成したものであり、ボルト孔１ｏを有する下側の鋼管柱１ａとボルト孔を有しない上側の鋼管柱１ｂの開口端間に、開口を閉塞するように介挿して上下鋼管柱１ａ、１ｂの開先部に溶接ｗして接合するものである。

Ｔ形金物３は、ボルト孔３ｏを有する垂直フランジ３ａと水平ウエブ３ｂからなるもので、垂直フランジ３ａを下側の鋼管柱１ａに当接して高力ボルト４で接合し、水平ウエブ３ｂをＨ形鋼梁５の下フランジ５ｂと高力ボルト６で接合するものである。
ただし、垂直フランジ３ａのボルト孔３ｏは、鋼管柱１ａの軸方向の孔径がボルト軸径に対して１０〜５０％の範囲で過大径になっている長孔もしくは過大孔であり、Ｈ形鋼梁５を通しダイアフラム２の梁接合部２ａとＴ形金物３間に高力ボルト６で接合する際に、Ｔ形金物３の位置を過大径の過大分の範囲内でＨ形鋼梁５の梁せい方向に調整して、Ｈ形鋼梁５の挿入を容易にするとともに、鋼管柱１ａとの締結位置を調整可能にして施工性、接合強度の安定確保を可能にしている。
下側の鋼管柱１ａにＴ形金物３の垂直フランジ３ａを接合する高力ボルト４は、下側の鋼管柱１ａの内側から挿入され、下側の鋼管柱１ａに当接のＴ形金物３の垂直フランジ３ａの外側に突出させ座金８を挿通しナット７を螺合して締め付け締結するものであり、この高力ボルト４を先端側にトルク導入構造（ピンテール）を有する従来型のトルシア形の高力ボルトにすれば、締め付けトルクを管理した締結ができ、接合部強度をより安定的に確保可能である。

実施例１の鋼管柱とＨ形鋼梁の高力ボルト接合構造を得るための施工方法（手順）例について図７に基づいて説明する。
ａ．図７（ａ）に示すように、所定の長さに採尺し整端した上側の鋼管柱１ｂの開口端（下端）に、溶接開先を形成し、図７（ｂ）に示すように、下側の鋼管柱１ａとの接合部側にボルト孔１ｏを設け、接合端（上端）に溶接開先を形成する。
ｂ．図７（ｂ）に示すように、下側の鋼管柱１ａに、梁接合部２ａを有する通しダイアフラム２を溶接ｗする前に、この下側の鋼管柱１ａの開口端（上端）から手作業で高力ボルト４を挿入して、この鋼管柱１ａの内側からボルト孔１ｏに挿入し、下側の鋼管柱１ａの外側に当接したＴ形金物３のボルト孔３ｏから外側に突出させ、ナット７を螺合し仮締めする。
ｃ．通しダイアフラム２を、図７（ｂ）に示すように、下側の鋼管柱１ａの開口端（上端）に溶接ｗし、上側の鋼管柱１ｂを通しダイアフラム２に溶接し、鋼管柱ユニットを製作する。

ｄ．施工現場ではｃ項の鋼管柱ユニットを建方後、通しダイアフラム２の梁接合部２ａとＴ形金物３の水平ウエブ３ｂ間にＨ形鋼梁５を挿入する。この場合、鋼管柱１ａのボルト孔１ｏの過大径の過大分の範囲内でＴ形金物３の位置を通しダイアフラム２の梁接合部２ａの下面から最も遠い位置に調整して隙間ｘを形成しＨ形鋼梁５の挿入を容易にして置く。
ｅ．通しダイアフラム２の梁接合部２ａの下面にＨ形鋼梁５の上フランジ５ａの上面を当接して高力ボルト６で接合し、Ｔ形金物３の位置を調整して、水平ウエブ３ｂの上面をＨ形鋼梁５の下フランジ５ｂの下面に当接して高力ボルト６で接合する。または、Ｈ形鋼梁５の下フランジ５ｂの下面をＴ形金物３の水平ウエブ３ｂの上面に当接して高力ボルト６で接合した後に、Ｔ形金物３の位置を調整して、通しダイアフラム２の梁接合部２ａの下面にＨ形鋼梁５の上フランジ５ａの上面を当接して高力ボルト６で接合する。
ｆ．仮締めしてある下側の鋼管柱１ａとＴ形金物３を、ナット７を本締めして接合を完了する。
ｇ．上記の梁の接合と前後して、柱ユニット間の接合を現場溶接にておこなう。
上記のようにして図５に示すような鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造を得ることができる。

本発明による鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造の実施例２を図８〜図９に基づいて説明する。
この実施例２は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、鋼管柱１は、厚みの同じ上下の鋼管柱１ａと１ｂを、三方に梁接合部２ａを有する通しダイアフラム２を介して接合してなり、上側の鋼管柱１ｂの三側面にＴ形金物３を従来のトルシア型高力ボルト４で接合し、このＴ形金物３と、その下方に位置する通しダイアフラム２の各梁接合部２ａ間にそれぞれＨ形鋼梁５を高力ボルト６で接合する場合の例を示している。ここでは、鋼管柱１の三側面にＨ形鋼梁５を順次接合する場合の例を示しているが、鋼管柱１の二側面を側断面図に基づいて一側面で代表説明し、他の側面については説明を省略する。また、実施例１と共通するものは、詳細説明は省略する。
この実施例２での下側の鋼管柱１ａは、図９（ｂ）に示すように、上部接合端に通しダイアフラム２の梁接合部２ａを溶接ｗする開先を有するものである。また、上側の鋼管柱１ｂは、図９（ａ）に示すように、下部側でＴ形金物３と接合するためのボルト孔１ｏを有し、接合端には通しダイアフラム２の梁接合部２ａを溶接ｗする開先を有するものである。

この実施例２の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造を得るための施工方法（手順）例について図９に基づいて説明する。
ａ．図９（ａ）に示すように、所定の長さに採尺し整端した上側の鋼管柱１ｂの接合端（下端）に溶接開先を形成し、下側の鋼管柱１ａとの接合部側に、ボルト孔１ｏを設け、図９（ｂ）に示すように、下側の鋼管柱１ａの接合端（上端）に溶接開先を形成する。
ｂ．上下の鋼管柱１ａと１ｂを通しダイアフラム２を介して溶接接合する前に、図９（ａ）に示すように、Ｔ形金物３を接合する上側の鋼管柱１ｂの開口端（下端）から手作業で高力ボルト４を挿入して、この鋼管柱１ｂの内側からボルト孔１ｏに挿入し、上側の鋼管柱１ｂの外側に当接したＴ形金物３の垂直フランジ３ａのボルト孔３ｏから外側に突出させ、ナット７を螺合し仮締めする。
ｃ．通しダイアフラム２を、図９（ｂ）に示すように下側の鋼管柱１ｂの開口端（上端）に溶接ｗし、上側の鋼管柱１ｂを通しダイアフラム２に溶接ｗして鋼管ユニットを製作する。

ｄ．施工現場ではｃ項の鋼管柱ユニットを建方後、通しダイアフラム２の梁接合部２ａとＴ形金物３の水平ウエブ３ｂ間にＨ形鋼梁５を挿入する。この場合、鋼管柱１ａのボルト孔１ｏの過大径の過大分の範囲内でＴ形金物３の位置を通しダイアフラム２の梁接合部２ａの下面から最も遠い位置に調整して隙間ｘを形成しＨ形鋼梁５の挿入を容易にして置く。
ｅ．図１１に示すように、通しダイアフラム２の梁接合部２ａの上面に、Ｈ形鋼梁５の下フランジ５ｂの下面を当接して高力ボルト６で接合し、Ｔ形金物３の位置を調整して、水平ウエブ３ｂの下面をＨ形鋼梁５の上フランジ５ａの上面に当接して高力ボルト６で接合する。または、通しダイアフラム２でＨ形鋼梁５の下フランジ５ｂを支持した状態で、Ｈ形鋼梁５の上フランジ５ａの上面に、Ｔ形金物３の位置を合わせて水平ウエブ３ｂの下面を当接して高力ボルト６で接合した後に、通しダイアフラム２の梁接合部２ａとＨ形鋼梁５の下ランジ５ｂを高力ボルト６で接合する。
ｆ．仮締めしてある上側の鋼管柱１ｂとＴ形金物３を、ナット７を本締めして接合を完了する。
ｇ．上記の梁の接合と前後して、柱ユニット間の接合を現場溶接にておこなう。
上記のようにして図８に示すような鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造を得ることができる。

本発明による鋼管柱とＨ形鋼梁の高力ボルト接合構造の実施例３を図１０〜１１に基づいて説明する。
この実施例３は、図１０に示すように、厚みの異なる上下の鋼管柱１ｂと１ａを、実施例１、２と同様、三方に梁接合部２ａを有する通しダイアフラム２を介して接合してなり、上側の鋼管柱１ｂの３面にＴ形金物３を、特許文献１に記載されるような頭部にピンテール４ｐを有する頭締めトルシア形高力ボルト（以下「頭締め高力ボルト」という。）４ａで接合し、このＴ形金物３と、その下方に位置する通しダイアフラム２の各梁接合部２ａ間にそれぞれＨ形鋼梁５を高力ボルト６で接合する場合の例を示している。
この実施例３は、実施例１とは、高力ボルトとして、頭部座金１０を挿通した頭締めトルシア型高力ボルト４ａを使用し、この高力ボルト４ａを鋼管柱１ａの外側に当接したＴ形金物３の外部側からボルト孔３ｏ、１ｏに挿入して、下側の鋼管柱１ａに座金１３とともに内設したナット１２を螺合して締め付ける点において異なるものである。ここでは、実施例１と同様、鋼管柱１の三側面にＴ形金物３を介してＨ形鋼梁５を高力ボルト６で順次接合する場合の例を示しているが、鋼管柱１の二側面の側断面図に基づいて一側面で代表説明し、他の側面については説明を省略する。また、実施例１、２と共通するものは、詳細説明は省略する。

実施例３の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造を得るための施工方法（手順）例について図１１に基づいて説明する。
ａ．図１１（ａ）に示すように、所定の長さに採尺し整端した上側の鋼管柱１ｂの接合端（下端）に溶接開先を形成し、下側の鋼管柱１ａの上部の接合端に溶接開先を形成し、その直下にボルト孔１ｏを設ける。
ｂ．下側の鋼管柱１ａの上端に通しダイアフラム２を溶接ｗする前に、図１１（ｂ）に示すように、開口端（上端）からの手作業で座金１３を固定したナット１２を挿入し、頭締め高力ボルト４ａを頭締めして締め付ける時に、このボルトと共回りしないように下側の鋼管柱１ａの内部側のボルト孔１ｏ位置に内設（接着、溶接、保持具の使用などで固定）する。
ｃ．図１１（ｂ）に示すように、通しダイアフラム２を、下側の鋼管柱１ａの開口端（上端）に溶接ｗし、上側の鋼管柱１ｂを通しダイアフラム２に溶接ｗし、ナット内設鋼管柱ユニットを製作する。

ｄ．Ｈ形鋼梁５の下フランジ５ｂにＴ型金物３の水平ウエブ３ｂを高力ボルト６で仮締めしておく。この作業は、工場で行ってもよいし施工現場で行ってもよい。
ｅ．施工現場でｃ項のナット内設鋼管柱ユニットを建方後、通しダイアフラム２の梁接合部２ａの下面にＨ形鋼梁５の上フランジ５ａを当接して、高力ボルト６で接合する。
ｆ．図１１（ｄ）に示すように、Ｔ形金物３を下側の鋼管柱１ａに当接して位置を合わせ、Ｔ形金物３の外部側からボルト孔３ｏ、１ｏに頭締め高力ボルト４ａを挿入して、下側の鋼管柱１ａに内設したナット１２に螺合してＴ形金物３を下側の鋼管柱１ａに接合する。
ｇ．仮締めしておいたＨ形鋼梁５の下フランジ５ｂとＴ型金物３の水平ウエブ３ｂを本締めして接合を完了する。
ｈ．上記の梁の接合と前後して、柱ユニット間の接合を現場溶接にておこなう。
上記のようにして図１０に示すような鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造を得ることができる。

なお、本発明は、上記の実施例の内容のみに限定されるものではない。上記の実施例では、梁の上下フランジのいずれか一方をダイアフラム、他方をＴ金物として柱梁接合部のみで骨組を構築しているが、従来技術（１）〜（３）との併用も可能である。
上記各実施例では、鋼管柱の三側面（三方向）にＨ形鋼梁を接合する角形鋼管柱とＨ形鋼梁の高力ボルト接合構造に適用する場合を例にして説明しているが、この接合構造に使用が限定されるものではなく、柱材として円形鋼管柱を使用する場合も含み、一側面〜四側面にＨ形鋼梁を接合する場合にも適用可能である。円形鋼管柱の場合では、Ｔ形金物、座金における円形鋼管柱の曲面との当接面を曲面に形成したり、特殊形状の当金の使用などを考慮する。
また、本発明で使用する鋼管柱のサイズおよび長さ、Ｔ金形物条件、高力ボルト条件、ナットおよび座金の固定手段、潤滑・防錆処理部位及び処理条件、施工手順（工場と施工現場での施工分担を含む）などについては、接合対象物、接合部位、材料強度、設計強度などに応じて、上記請求項を満足する範囲内で変更のあるものである。

本発明の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造の基本構造例で、上下の鋼管を通しダイアフラムを介して溶接し、この通しダイアフラムとその直下に高力ボルト接合したＴ形金物間に、Ｈ形鋼梁を高力ボルト接合した状態を一側面で示した部分側断面説明図。 本発明の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造の他の基本構造例で、上下の鋼管を通しダイアフラムを介して溶接し、この通しダイアフラムとその直下に頭締め高力ボルト接合したＴ形金物間に、Ｈ形鋼梁を高力ボルト接合した状態を一側面で示した部分側断面説明図。 図１、図２に示す本発明の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造の基本構造例を得るための施工方法例（手順例）での搬送単位例と現場施工範囲例を示す側面概念説明図。 本発明の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造の他の基本構造例での他の搬送単位例と現場接合例を示す側面概念説明図。 本発明の実施例１での鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造例を示す部分側断面説明図。 図５の平面説明図。 実施例１の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造例を得るための手順例を示す部分側断面説明図で、（ａ）図は、実施例１での上側の鋼管柱の下端部構造を示す側断面説明図、（ｂ）図は、通しダイアフラムを溶接した下側の鋼管柱１ｂの構造例を示す部分側断面説明図、（ｃ）図は、上下の鋼管柱間に溶接した通しダイアフラムとその直下に接合したＴ形金物間へのＨ形鋼梁の高力ボルト接合手順例を示す部分側断面説明図。 （ａ）図は、本発明の実施例２での鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造例を示す部分側断面説明図、（ｂ）図は、（ａ）図の平面説明図。 実施例２の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造例を得るための手順例を示す部分側断面説明図で、（ａ）図は、実施例２での上側の鋼管柱の下端部構造を示す側断面説明図、（ｂ）図は、通しダイアフラムを溶接した下側の鋼管柱１ｂの構造例を示す部分側断面説明図、（ｃ）図は、上下の鋼管柱間に溶接した通しダイアフラムとその直下に接合したＴ形金物間へのＨ形鋼梁の高力ボルト接合手順例を示す部分側断面説明図。 本発明の実施例３での鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造例を示す部分側断面説明図。 実施例３の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造例を得るための手順例を示す部分側断面説明図で、（ａ）図は、上側の鋼管柱の下端部構造を示す側断面説明図、（ｂ）図は、通しダイアフラムを溶接した下側の鋼管柱１ｂの構造例を示す部分側断面説明図、（ｃ）図は、上下の鋼管柱間に溶接した通しダイアフラムとその直下に接合したＴ形金物間へＨ形鋼梁を挿入した状態を示す部分側断面説明図。 （ｄ）図は、通しダイアフラムとＴ形金物間へＨ形鋼梁の接合手順例を示す部分側断面説明図。 従来公知の角形鋼管柱とＨ形鋼梁の高力ボルト接合構造例で、高力ボルトによる締め付けが完了した状態を示す部分立体説明図。 （ａ）図は、従来公知の他の角形鋼管柱とＨ形鋼梁の高力ボルト接合構造例で、高力ボルトによる締め付けが完了した状態を示す部分側断面説明図、（ｂ）図は、（ａ）図の平面説明図。

符号の説明

１ 鋼管柱（角形鋼管柱） １ａ 下側の鋼管柱
１ｃ 下端部側の鋼管柱 １ｂ 上側の鋼管柱
１ｏ ボルト孔 ２ 通しダイアフラム
２ａ 梁接合部 ２ｏ ボルト孔
３ Ｔ形金物 ３ａ 垂直フランジ
３ｂ 水平ウエブ ３ｏ ボルト孔
４ 高力ボルト ４ａ 頭締め高力ボルト
４ｐ ピンテール ５ Ｈ形鋼梁
５ａ 上フランジ ５ｂ 下フランジ
５ｏ ボルト孔 ６ 高力ボルト
７ ナット ８ 座金
９ 床スラブ １０ 頭部座金
１１ａ、１１ｂ、１１ｘ 鋼管柱ユニット
１２ ナット １３ 座金
１４ 添板 １４ ボルト孔

Claims (8)

1. 鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造において、Ｈ形鋼梁の一方のフランジを、梁接合部を有する通しダイアフラムに高力ボルト接合し、Ｈ形鋼梁の他方のフランジを、Ｔ形金物を介して鋼管柱に高力ボルト接合したことを特徴とする鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造。
2. 鋼管柱とＴ形金物側のいずれか一方または双方のボルト孔が、梁せい方向の孔径をボルト軸径より（１０〜５０％程度）過大径にした長孔もしくは過大孔とし、Ｔ形金物の位置を梁せい方向で調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合構造。
3. 請求項１または２の接合構造を構成する鋼管柱であって、通しダイアフラムを溶接する前に、鋼管柱の開口端からの手作業で、内部に高力ボルトを挿入し、ボルト孔からその先端部を鋼管柱の外側に当接したＴ形金物のボルト孔から外部に突出させてナットを仮締めしてから通しダイアフラムおよびそれにつながる柱を溶接接合したことを特徴とする鋼管柱。
4. 請求項１または２の接合構造を得るための接合施工方法であって、現場で、請求項３の鋼管柱の通しダイアフラムの梁接合部とＴ形金物の間に、Ｈ形鋼梁を挿入して、Ｈ形鋼梁の一方のフランジを通しダイアフラムの梁接合部に高力ボルト接合してから、Ｈ形鋼梁の他方のフランジをＴ形金物に高力ボルトで接合し、同時に、仮締めしておいた鋼管柱とＴ形金物を本締めして締結することを特徴とする鋼管柱とＨ形鋼梁の接合施工方法。
5. 請求項１または２の接合構造を構成する鋼管柱であって、通しダイアフラムを溶接する前に、鋼管柱の開口端からの手作業で、ナット（座金）をボルト孔位置に共回り防止策を講じて固定してから通しダイアフラムおよびそれにつながる柱を溶接接合したことを特徴とするナット内設鋼管柱。
6. 請求項１の接合構造を得るための接合施工方法であって、請求項５のナット内設鋼管柱の通しダイアフラムの梁接合部に、他方のフランジにＴ形金物を高力ボルトで仮締めしたＨ形鋼梁の一方のフランジを高力ボルト接合し、同時に、鋼管柱に梁の他方のフランジのＴ形金物を当接して、その外部側からボルト孔に挿入した頭締め高力ボルトと鋼管柱の内部に固定したナットを螺合して締結し、仮締めしておいたＨ形鋼梁の他方のフランジとＴ形金物を本締めして締結することを特徴とする鋼管柱とＨ形鋼梁の接合施工方法。
7. 複数の請求項３の鋼管柱または複数の請求項５のナット内設鋼管柱を、通しダイヤフラムを介して溶接して一方の鋼管柱ユニットとし、これを施工現場に搬送して他方の鋼管柱ユニットと高力ボルト接合する鋼管柱の接合施工方法において、一方の鋼管柱ユニットの上端部側の鋼管柱の通しダイアフラムに、他方の鋼管柱ユニットの下端部側の鋼管柱と同じ製造ロットの短寸の鋼管柱を溶接しておき、施工現場で、短寸の鋼管柱と他方の鋼管柱ユニットの下端部側の鋼管柱を、添板を介して高力ボルト接合することを特徴とする鋼管柱の現場接合工法。
8. 高力ボルトとして締め付けトルクを管理可能なトルシア型高力ボルトを使用する場合において、Ｔ形金物と鋼管柱を接合する高力ボルトセット（ボルト・ナット・座金）の全てもしくはいずれかに対して、鋼管柱とＴ形金物を本締めするまでの過程で、トルク係数値が変化しないように、防錆（潤滑）処理することを特徴とする請求項４または６に記載の鋼管柱とＨ形鋼梁の接合施工方法。

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