JP2005350992A

JP2005350992A - 鋼管とｈ型鋼との締結方法

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Publication number: JP2005350992A
Application number: JP2004173993A
Authority: JP
Inventors: Takanori Sato; 孝典佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2005-12-22
Also published as: CN1641126A

Abstract

【課題】本発明は、鋼管とＨ型鋼との締結方法に関し、鋼管に雌ネジを形成しておき、アングルによって少ない数のボルトで締結し、手間を省いてコストダウンさせるようにすることが課題である。
【解決手段】鉄骨構造物における、交叉して組み立てられる鋼管９とＨ型鋼１０との締結において、前記鋼管の管壁に雌ネジを形成し、スチフナ４，５で補強された所定角アングル１を介して前記両部材を、前記鋼管の外側からボルト１２で締めるようにした鋼管柱とＨ型鋼との締結方法とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、鉄骨構造物における、例えば、柱と梁との接合やブレース材における接合等の、鋼管とＨ型鋼との締結方法に関する。

従来、例えば、鉄骨構造物における柱と梁との締結方法は、工場にて鋼管柱にダイヤフラムを予め溶接して固着し、それに長さ約１ｍ程度のＨ型ブラケットを溶接して、この鋼管柱を作業現場に輸送して運び込み、現場にて前記Ｈ型ブラケットとＨ型鋼とを高力ボルト等で接合するものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−１７３９７８号公報

しかし、従来の鋼管とＨ型鋼との締結方法では、鋼管柱の内部から作業ができないので、溶接による接合が主となっているが、溶接工の熟練度に溶接の信頼性が左右され、熟練工の不足により品質が安定しないおそれもある。また、鋼板間の摩擦係数が小さいことから、接合に使用するボルトの本数が増え、接合金物も大きくなってコストアップとなってしまう。更に、交叉して組み立てられる部材同士の締結においては、スプリットＴで接合する場合もあるが、その場合、引張剛性は高いが、１面せん断となり、ボルトの本数が増え、それに関連して接合金物も大きくなってコストアップとなってしまう。
本発明の鋼管柱とＨ型鋼との締結方法は、そのような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る鋼管とＨ型鋼との締結方法の要旨は、鉄骨構造物における、交叉して組み立てられる鋼管とＨ型鋼との締結において、前記鋼管の管壁に雌ネジを形成するか、若しくはボルトを前記管壁の内側から外側へ突出させて、スチフナで補強された所定角アングルを介して前記両部材を、前記鋼管の外側からボルト締めできるようにしたことである。
更に、鉄骨構造物における、交叉して組み立てられる側柱の鋼管とＨ型鋼との締結において、前記側柱の管壁に雌ネジを形成するか、若しくはボルトを前記管壁の内側から外側へ突出させて、
前記側柱の壁面に締結されるスチフナで補強された所定角アングルを介して前記両部材を、前記鋼管の外側からボルト締めできるようにしたことである。

また、ナットを板に固着してなる雌ネジ板の所定箇所に仮固定用孔を設け、これに対応して、鋼管の管壁にも仮固定用孔を設け、前記雌ネジ板を棒状のもので前記鋼管の横から押して当該鋼管内を移動させ、前記仮固定用孔と仮固定用孔との孔位置が一致したなら、アンカーボルトを外側からこれらの孔に挿通させ、挿入ボルトを前記アンカーボルトにねじ込むと、当該アンカーボルトの先端部が横方向に拡張して止まり、前記鋼管の内壁に雌ネジ板が位置固定されること、；
ボルトを固定しそのボルトのネジ部を板の片面側に突出させてあるボルト付板を差込用棒体の上に載置して、前記ネジ部を鋼管内壁面から浮かせて前記ボルト付き板を横移動させ、前記ボルトが鋼管壁面に設けてあるボルト用の孔の位置に一致すると、足を基盤に植設した持上げ治具により、鋼管の壁面に設けてある持上げ用孔に外側の下から上に前記足を差し込んで前記ボルト付板を持ち上げ、前記差込用棒体から前記ボルト付板を浮かせ、前記差込用棒体を鋼管の開口部側へ引き抜いて前記足を下ろし、前記ボルトのネジ部を前記ボルト用の孔に挿通させ鋼管の外に突出させて、そのネジ部にナットを裸着させて仮留めすること、；
摩擦係数を上げるために、ボルト締めされる鋼板間に、防食処理したアルミニウム板または硬度比が鋼板よりも２．５倍以上で且つ凹凸面を形成した板を挟んで、ボルト締めしたこと、；
ボルト締めされる鋼板の少なくとも１枚に前記ボルト挿通用の長孔を開け摺動可能にして、皿バネ若しくは鋼管で拘束されたゴム板を、締結面の外側から貫通してボルト締めし、振動エネルギーを吸収させること、；
を含むものである。

本発明の鋼管とＨ型鋼との締結方法によれば、鋼管の管壁には予め雌ネジが設けられているので、作業現場での溶接作業が不要となる。よって、溶接による欠陥の心配が解消されるとともに、火花などの飛散が無く火災のおそれもない。
前記所定角アングルは、その両サイドにスチフナがあるので、せん断力を伝達することができて、Ｈ型梁のウェブを締結する必要もない。また、この所定角アングルは、従来のＬアングルに比べて鉛直下向き力よりも水平引張力・圧縮力に対する抵抗力が大きいので、鋼管柱−Ｈ型梁の締結だけでなく、Ｈ型柱−Ｈ型梁の締結、斜めブレースの締結に使用でき、更にはＨ型梁の座屈防止スチフナの代用品ともなる。
摩擦係数を増大させる板を挟むことで、ボルトの使用本数を低減させることができる。また、ゴム板により安定した摩擦接合力を得ることができる。
鋼板にボルト挿通用の長孔を設けて、ゴム板を締結面の外側から貫通してボルト締めすることで、当接面で摺動して振動エネルギーを吸収することができて、制振構造となる。
雌ネジを鋼管の管壁に形成したり、ボルトを鋼管の外に突出させたりすることで、コストの低減となる。

本発明に係る鋼管とＨ型鋼との締結方法の第１実施例においては、図１に示すように、所定角アングル１が使用される。この所定角アングルは、締結対象に連結される底板２とこれに所定角（実施例では略９０°）で交わり他の連結対象に締結される起立板３と、これらを所定角に維持して補強するスチフナ４，５と、から構成されている。

前記底板２，起立板３，スチフナ４，５は、それぞれの当接部において、溶接手段により固定されている。また、前記底板２と起立板３には、ボルト挿通用の貫通孔２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが穿設されている。

前記所定角アングル１は、図２に示すように、底板と起立板とを一体曲げにして、外側曲面を有するアングル６に、側板としたスチフナ４，５を溶接により固定して同様に形成できる。また、ボルト挿通用の貫通孔６ａ〜６ｄが設けられている。このようにすると、締結角部にアールが付いているときにでもフィットする。

次に、杭若しくは柱となる鋼管９の管壁に、雌ネジを形成する方法について説明する。図３（Ａ）に示すように、例えば、工場で横倒しにした角形鋼管９の雌ネジ用孔９ａに、同図（Ｂ），（Ｃ）に示す雌ネジ７を、同図（Ｄ）に示す裸合用雄ネジ８ａを有して十字状のバー８ｂで前記孔９ａに架設される仮留めバー８で支持する。そして、図４に示すように、図中の１，２と手順が進んだところで、前記バー８ｂの邪魔にならないところで溶接し、雌ネジ７が落下しないようにする。そして、手順３で示すように仮留めバー８を前記雌ネジ７から脱着させる。残りの雌ネジ７の溶接箇所を全周に亘り溶接する。これで、手順４に示す状態となる。

こうして、鋼管９の管壁に、所望の雌ネジ７が所定の位置に形成される。これにより、図５乃至図６に示すように、前記鋼管９を現場に建て入れし、前記所定角アングル１を介してＨ型鋼１０をボルト締めして固定する。このＨ型鋼１０のフランジ１０ａの端部には、前記所定角アングル１の貫通孔（２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，６ａ〜６ｄ）に対応する所定の位置にボルト挿通孔が所定の位置に設けられている。

よって、前記Ｈ型鋼１０のフランジ１０ａは、上下の所定角アングル１，１で挟装される。鋼管９と所定角アングル１とは、当該鋼管９の外側からボルト１２で前記管壁の雌ネジ７のネジ部７ａに裸着させることで締結できる。このようにすることで、図２３に示すように、従来のダイヤフラムを設けた例と同様の剛性を発揮する。

本発明に係る鋼管とＨ型鋼との締結の第２実施例は、図７に示すように、所定角アングル１と、前記鋼管９またはＨ型鋼１０との当接面の間に、摩擦係数を上げるために、粘着材を周囲に塗布して防食処理したアルミニウム板または硬度比が鋼板よりも２．５倍以上で且つ凹凸面を形成した板である摩擦板１３を挟んで、ボルト締めをする実施例である。図８に示す摩擦板１３は、アルミニウム板であり、図９に示す摩擦板１３は、当接面に凹凸を形成したものである。このような摩擦板１３を間に介在させることで、抵抗力が増大して、所定角アングル１を固定するボルトの本数を削減、例えば、半分程度にすることができる。

図１０（Ａ），（Ｂ）に示す他の実施例は、他の実施例に係る所定角アングル１ａを使用したものである。鋼管９が前記Ｈ型鋼１０を２方または３方に接続する側柱である場合に、その側柱９の壁面にボルト等で締結されるスチフナ１ｂとした所定角アングル１ａである。これにより、側柱の場合の締結にもＨ型鋼１０を締結し対応できるようになる。

本発明の第３実施例は、図１１に示すように、Ｈ型鋼１０に、前記ボルト挿通用の長孔１０ｂを開け摺動可能にして、皿バネ若しくは鋼管で拘束されたゴム板１４を、締結面の外側から貫通してボルト締めする実施例である。ボルトの締付け力はゴム面だけに掛かるようにする。鋼管で拘束されたゴム板１４は、図１２に示すように、円筒形のゴム１４ａを鋼管１４ｂに嵌装して、一体にしたものである。図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示すゴム板１４は、ゴム１４ａを積層する実施例である。これにより、振動エネルギーを吸収させる制震構造にすることができる。

本発明の第４実施例は、図１４（Ａ）に示すように、雌ネジ７を個別に鋼管９の孔に溶接するのではなく、一枚の板にネジ孔１５ａを例えば４箇所に設けた雌ネジ板１５を形成する。この雌ネジ板１５に、仮留めバー８を前記ネジ孔１５ａに裸着させ、その雌ネジ板１５を大きな孔の開いた鋼管９に、仮留めバー８によって載置し、鋼管９と雌ネジ板１５との間において、適宜箇所を溶接して仮留めして、前記仮留めバー８を撤去した後に、当該雌ネジ板１５の全周に亘り溶接する。このように、纏めて雌ネジを鋼管９に形成することができる。そして、図１４（Ｂ）に示すように、ボルト１２で所定角アングル１を締結し、Ｈ型鋼１０を取り付けるものである。

本発明の第５実施例として、図１５に示すように、板１６ａにナット１６ｂを所定位置に溶接により固着してなる雌ネジ板１６を、鋼管９に溶接するようにしたものである。また、同図（Ｃ）に示すように、板１６ａにボルト１２・仮留めナット１２ａを予め孔に取り付けておいて、それを鋼管９の孔に前記板１６ａを溶接して固着するようにしても良い。これによれば、前記ナット１６ｂの板１６ａへの溶接の手間も省けるようになる。

本発明の第６実施例は、図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記ナット１６ｂを板１６ａに所定の位置に溶接により固着し、その雌ネジ板１６を鋼管９の内壁面に例えば４箇所で溶接して固定する。鋼管９のボルト挿通孔と板１６ａのボルト挿通孔の位置を合わせるようにする。こうすれば、板１６ａの全周に亘り溶接する必要が無く、手間が省けるものである。なお、同図（Ｃ）に示すように、板１６ａにボルト１２を挿通させて溶接して固定し、それを更に鋼管９の孔にも挿通させて、仮留めナット１２ａで留めておいても良い。鋼管９と板１６ａとの溶接は必要なく、手間が省けるものである。

前記ナット１６ｂ付きの雌ネジ板１６を鋼管９の内壁に固定する方法としては、図１７（Ａ）に示すように、板１６の所定箇所に仮固定用孔１６ｃを、例えば、４箇所に設ける。これに対応して、鋼管９の管壁にも仮固定用孔９ｂを設ける。そして、手が届かないので前記板１６を棒状のもので横から押して移動させる。移動手段としては、他に電磁石の力を利用することが出来る。

同図（Ｂ）に示すように、前記仮固定用孔１６ｃと仮固定用孔９ｂとの孔位置が一致したなら、アンカーボルト１７をこれらの孔に挿入する。そして、ボルト１８を前記アンカーボルト１７にねじ込むと、先端部が横方向に拡張して止まり、鋼管９の内壁に板１６が位置固定される。

図１６（Ｃ）で示したように、ボルト１２を固定した板１６ａを仮留めナット１２ａで鋼管９の配壁に取り付けるには、図１８（Ａ）に示すように、板１６ａにボルト１２を４箇所に組移して溶接で固着したものを、前記ボルト１２の間に例えば矩形状断面の差込用棒体１９を差し込んで、全体を浮かせる。鋼管９の横開口部から所定の孔位置まで横移動させる。鋼管９には、ボルト用の孔９ｃと、持上げ用孔９ｄとが設けられている。

次に、図１８（Ｂ）に示すように、ボルト１２が孔９ｃの位置に一致すると、鋼管９の下から、４本足２０を基盤に植設した持上げ治具により、前記足２０を持上げ用孔９ｄに外側から差し込んで板１６ａを持上げる。そして前記差込用棒体１９から前記板１６ａを浮かせる。前記差込用棒体１９を鋼管９の開口部側へ引き抜く。そして、前記４本の足２０をゆっくりとおろして、ボルト１２を孔９ｃに挿通させる。そして、鋼管９の外に突出したボルト１２の先端部にナット１２ａを裸着させて、仮留めする。

このほか、図１９に示すように、雌ネジ板１６を鋼管９内で治具を使用し横移動させて、ボルト挿通用の孔位置を位置合わせした後に、スポット溶接により鋼管内壁に固着するようにしても良い。

このほか、図２０に示すように、板２１に雌ネジ部２１ａを所用数設けて、それを鋼管９の孔に溶接するようにしても良い。また、図２１に示すように、鋼管９の管壁に直接に、雌ネジ部９ｅを形成したり、図２２に示すように、管壁の内面にナット９ｆを可能であれば点溶接して固着したりしても良い。いずれも、手間が省けて格好コストが低減されるものである。

本発明に係る鋼管とＨ型鋼との締結方法における、所定角アングル１の正面図（Ａ），平面図（Ｂ），Ａ−Ａ線に沿った断面図（Ｃ）である。同所定角アングル１の他の実施例に係る正面図（Ａ），平面図（Ｂ），Ａ−Ａ線に沿った断面図（Ｃ）である。同本発明の第１実施例における雌ネジ７の固着方法を示す説明図（Ａ）と断面図（Ｂ），平面図（Ｃ），仮留めバー８を付けた状態の平面図（Ｄ）である。同本発明の第１実施例を説明する説明図である。同本発明の第１実施例の説明図である。同本発明の第１実施例の一部の平面図である。本発明の第２実施例における一部を断面にして示す正面図である。同本発明の第２実施例における摩擦板１３の正面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。同本発明の第２実施例における摩擦板１３の他の実施例の正面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。同本発明の他の実施例に係る正面図（Ａ）と平面図（Ｂ）とである。同本発明の第３実施例における一部を断面にして示す正面図である。同第３実施例におけるゴム板１４の断面図（Ａ）と、平面図（Ｂ）とである。同第３実施例におけるゴム板１４の他の実施例に係る断面図（Ａ）と、底面図（Ｂ）と、更に他の実施例に係る断面図（Ｃ）と、平面図（Ｄ）とである。同本発明の第４実施例に係る断面図（Ａ），（Ｂ）である。同本発明の第５実施例に係る正面図（Ａ），側面図（Ｂ）と、他の実施例に係る側面図（Ｃ）である。同本発明の第６実施例に係る正面図（Ａ），側面図（Ｂ）と、他の実施例に係る側面図（Ｃ）である。鋼管９の管壁に雌ネジ板１６を固着する方法を説明する説明図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。鋼管９の管壁に雌ネジ板１６を固着する方法を説明する説明図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。鋼管９の管壁に雌ネジ板１６をスポット溶接により固着する方法を説明する説明図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。鋼管９に雌ネジを設ける方法を示す他の実施例の正面図（Ａ），側面図（Ｂ）である。同鋼管９に雌ネジを設ける方法を示す他の実施例の正面図（Ａ），側面図（Ｂ）である。鋼管９に雌ネジを設ける方法を示す他の実施例の正面図（Ａ），側面図（Ｂ）である。従来のダイヤフラムによる接合（Ａ）と、本発明による方法（Ｂ）とを比較した実験例である。

符号の説明

１所定角アングル、１ａ所定角アングル、１ｂスチフナ、
２底板、２ａ，２ｂ貫通孔、
３起立板、３ａ，３ｂ貫通孔、
４スチフナ、５スチフナ、
６アングル、６ａ〜６ｄ貫通孔、
７雌ネジ、７ａネジ部、
８仮留めバー、８ａ裸合用雄ネジ、８ｂバー、
９鋼管、９ａ孔、
９ｂ仮固定用孔、９ｃ孔、
９ｄ持上げ用孔、９ｅ雌ネジ部、９ｆナット、
１０Ｈ型鋼、１０ａフランジ、１０ｂ長孔、
１２ボルト、１２ａ仮留めナット、
１３摩擦板、
１４ゴム板、１４ａゴム、１４ｂ鋼管、
１５雌ネジ板、１５ａネジ孔、
１６雌ネジ板、１６ａ板、
１６ｂナット、１６ｃ仮固定用孔、
１７アンカーボルト、
１８ボルト、１９差込用棒体、
２０足、
２１板、２１ａ雌ネジ部。

Claims

鉄骨構造物における、交叉して組み立てられる鋼管とＨ型鋼との締結において、
前記鋼管の管壁に雌ネジを形成するか、若しくはボルトを前記管壁の内側から外側へ突出させて、スチフナで補強された所定角アングルを介して前記両部材を、前記鋼管の外側からボルト締めできるようにしたこと、
を特徴とする鋼管柱とＨ型鋼との締結方法。
鉄骨構造物における、交叉して組み立てられる側柱の鋼管とＨ型鋼との締結において、
前記側柱の管壁に雌ネジを形成するか、若しくはボルトを前記管壁の内側から外側へ突出させて、
前記側柱の壁面に締結されるスチフナで補強された所定角アングルを介して前記両部材を、前記鋼管の外側からボルト締めできるようにしたこと、
を特徴とする鋼管柱とＨ型鋼との締結方法。
ナットを板に固着してなる雌ネジ板の所定箇所に仮固定用孔を設け、これに対応して、鋼管の管壁にも仮固定用孔を設け、前記雌ネジ板を棒状のもので前記鋼管の横から押して当該鋼管内を移動させ、前記仮固定用孔と仮固定用孔との孔位置が一致したなら、アンカーボルトを外側からこれらの孔に挿通させ、挿入ボルトを前記アンカーボルトにねじ込むと、当該アンカーボルトの先端部が横方向に拡張して止まり、前記鋼管の内壁に雌ネジ板が位置固定されること、
を特徴とする請求項１または２に記載の鋼管柱とＨ型鋼との締結方法。
ボルトを固定しそのボルトのネジ部を板の片面側に突出させてあるボルト付板を差込用棒体の上に載置して、前記ネジ部を鋼管内壁面から浮かせて前記ボルト付き板を横移動させ、前記ボルトが鋼管壁面に設けてあるボルト用の孔の位置に一致すると、足を基盤に植設した持上げ治具により、鋼管の壁面に設けてある持上げ用孔に外側の下から上に前記足を差し込んで前記ボルト付板を持ち上げ、前記差込用棒体から前記ボルト付板を浮かせ、前記差込用棒体を鋼管の開口部側へ引き抜いて前記足を下ろし、前記ボルトのネジ部を前記ボルト用の孔に挿通させ鋼管の外に突出させて、そのネジ部にナットを裸着させて仮留めすること、
を特徴とする請求項１または２に記載の鋼管柱とＨ型鋼との締結方法。
摩擦係数を上げるために、ボルト締めされる鋼板間に、防食処理したアルミニウム板または硬度比が鋼板よりも２．５倍以上で且つ凹凸面を形成した板を挟んで、ボルト締めしたこと、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の鋼管とＨ型鋼との締結方法。
ボルト締めされる鋼板の少なくとも１枚に前記ボルト挿通用の長孔を開け摺動可能にして、皿バネ若しくは鋼管で拘束されたゴム板を、締結面の外側から貫通してボルト締めし、振動エネルギーを吸収させること、
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼管とＨ型鋼との締結方法。