JP2006002505A

JP2006002505A - 柱梁接合構造の製造方法及び柱梁接合構造

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Publication number: JP2006002505A
Application number: JP2004181826A
Authority: JP
Inventors: Toshio Fujioka; 敏雄藤岡
Original assignee: TF SEKKEI KK
Current assignee: TF SEKKEI KK
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2024-06-18
Also published as: JP4576899B2

Abstract

【課題】梁のフランジを大きく切欠く必要をなくして梁の曲げ耐力を有効に利用することができると共に、地震等による外力に起因して柱梁接合部で延性破断や脆性破壊が生じることを防止することができ、梁の所望の曲げ耐力を維持することのできる安価な柱梁接合構造の製造方法及び柱梁接合構造を提供すること。
【解決手段】柱梁接合構造１は、梁フランジプレート５が柱面に接合され、他端を柱面と対向する梁フランジプレート５ａに接合され、梁フランジプレート５と梁フランジプレート５ａとウェブプレート４とは梁２を形成し、梁フランジプレート５は柱面から離れた位置に切欠き７を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、柱梁接合部から離れた梁の部位に降伏点を設定する柱及び梁を有する鋼構造物の柱梁接合構造の製造方法及び柱梁接合構造に関する。

特開２００２−８８９１２号公報特開２００１−２０７５３３号公報藤岡敏雄，「耐力強化型ＲＢＳ工法に関する研究」，日本建築学会大会学術講演梗概集（東海），日本建築学会大会，２００３年９月，Ｎｏ．２２４８７，ｐ．９７３，９７４

柱梁接合部から離れた部位に降伏点を設定するいわゆるＲＢＳ工法（ＲｅｄｕｃｅｄＢｅａｍＳｅｃｔｉｏｎＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ）が適用される柱梁接合構造としては、例えば、図１２に示すように、柱梁接合部２ｂから離れた梁２のフランジ３及び補強プレート２３、２４に続き連なった切欠き部（切欠き）２５が形成された柱梁接合構造６０が非特許文献１で提案されている。また、例えば、図１３に示すように縦方向のリブプレート２６に切欠き部（切欠き）２７を形成した柱梁接合構造７０が特許文献１で提案されている。また、例えば、図１４に示すようにカバープレート２８に切欠き部（切欠き）２９を形成した柱梁接合構造８０が特許文献２で提案されている。斯かる柱梁接合構造６０、７０及び８０の夫々は、地震等による大きな外力が与えられた際に、当該外力に起因して柱梁接合部２ｂで延性破断や脆性破壊が生じることを防止するようになっている。

しかしながら、非特許文献１における柱梁接合構造６０では、梁に補強プレートを取り付けるのに多くの溶接を必要とし手間がかかる。切欠き部２５の端面は、破断の起点なるノッチを除去するため、グラインダ仕上げを行う必要があり、また、梁の中央部に比して、設計応力の大きい梁端部に対し、より高強度の材質の鋼材を用いたり、フランジプレートの厚さを増して梁端部の強度を増加させる経済設計が困難となる。

また、特許文献１における柱梁接合構造７０では、梁に溶接するリブプレートが比較的大きなものとなり、これに伴って必要とされる溶接線も長くなる。

また、特許文献２における柱梁接合構造８０では、梁に溶接するカバープレート２８が比較的大きなものとなり、これに伴って必要とされる溶接線も長くなる。さらに、切欠き２９の降伏部分には、カバープレート２８と梁のフランジ３の溶接部分があり、この溶接部分に欠陥等があった場合には切欠き２９に損傷を生じてしまう虞がある。

本発明は、前期諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、梁のフランジを大きく切欠く必要をなくして梁の曲げ耐力を有効に利用することができると共に、地震等による外力に起因して柱梁接合部で延性破断や脆性破壊が生じることを防止することができ、梁の所望の耐力を維持することのできる柱梁接合構造の安価な製造方法及び柱梁接合構造を提供することにある。

請求項１に記載の柱梁接合構造は、柱と梁とを接合した鋼構造物の柱梁接合部において、略水平面をなして一端を柱面に接合されると共に、他端を柱面と対向する第二の梁フランジプレートに接合される少なくとも一つの第一の梁フランジプレートを有し、第一の梁フランジプレートと第二の梁フランジプレートとは略鉛直面をなしてウェブプレートに接合され、第一の梁フランジプレートは柱面から離れた位置に切欠きを有することを特徴とする。

請求項１に記載の柱梁接合構造によれば、第一の梁フランジプレートは、切欠きを形成した１枚のプレートから製造されるので、柱梁接合構造６０のように補強プレート２３、２４を溶接する必要がない。また、第一の梁フランジプレートは溶接により第二の梁フランジプレートと接合されるため、第一の梁フランジプレートに対し、より高強度の材質の鋼材を用いたり、フランジプレートの厚さを増して梁端部の強度を増加させる経済設計が容易となる。ここで、第一及び第二の梁フランジプレートとウェブプレートとは鋼板等の金属材料で構成され、工場での溶接により梁に形成され、鉄骨建方時に柱に溶接される。

また、請求項１に記載の柱梁接合構造によれば、梁部材はビルトアップメンバーとなり、高層ビル等のより大きな部材断面に適応できる。また、切欠き部（切欠き）をより安価に製造することができると共に、梁の端部と中央部で部材の材質と断面を変化させることができ経済設計が可能となる。

請求項２に記載の柱梁接合構造の製造方法では、少なくとも一つの第一のプレートを、柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに接合すると共に、少なくとも一つの第二のプレートを、第一のプレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位にそれぞれ接合し、夫々接合した第一及び第二のプレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のプレート間における梁のフランジの側端面とによって構成される少なくとも一つの凹み形状を形成する。

請求項２に記載の柱梁接合構造の製造方法によれば、凹み形状には切欠きを作る必要がない。これに伴って切欠き部の端面をグラインダ仕上げする必要がない。

請求項３に記載の柱梁接合構造の製造方法では、少なくとも一つの第一のリブプレートを、柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに略鉛直面をなして接合すると共に、少なくとも一つの第二のリブプレートを、第一のリブプレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位に略鉛直面をなしてそれぞれ接合し、夫々接合した第一及び第二のリブプレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のリブプレート間における梁のフランジの外面とによって構成される少なくとも一つの凹み形状を形成する。

請求項３に記載の柱梁接合構造の製造方法によれば、凹み形状部分には切欠きを作る必要がない。これに伴って切欠き部の端面をグラインダ仕上げする必要がない。また、梁に溶接するリブプレートがより小さなものとなり、これに伴って必要とされる溶接線の長さも短くてすむ。

請求項４に記載の柱梁接合構造の製造方法では、少なくとも一つの第一のカバープレートを、柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに略水平面をなして接合すると共に、少なくとも一つの第二のカバープレートを、第一のカバープレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位に略水平面をなしてそれぞれ接合し、夫々接合した第一及び第二のカバープレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のカバープレート間における梁のフランジの外面とによって構成される少なくとも一つの断面欠損部位を形成する。

請求項４に記載の柱梁接合構造の製造方法によれば、断面欠損部位には切欠きを作る必要がない。これに伴って切欠き部の端面をグラインダ仕上げする必要がない。また、梁に溶接するカバープレートがより小さなものとなり、これに伴って必要とされる溶接線の長さも短くてすむ。さらに、断面欠損部位には、溶接部分がないため、溶接部分に欠陥等あった場合による損傷の恐れがない。

請求項５に記載の柱梁接合構造は、柱と梁とを接合した鋼構造物の柱梁接合部において、一端で柱面に接合されていると共に柱面から離れた位置に切欠きを有している少なくとも一つの第一の梁フランジプレートと、一端で第一の梁フランジプレートの他端に接合されている少なくとも一つの第二の梁フランジプレートと、第一及び第二の梁フランジプレートが接合されているウェブプレートとを具備している。斯かる柱梁接合構造によれば、請求項１に記載の柱梁接合構造と同様に効果を奏し得る。

請求項６に記載の柱梁接合構造は、柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに接合されている少なくとも一つの第一のプレートと、第一のプレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位にそれぞれ接合されている少なくとも一つの第二のプレートと、第一及び第二のプレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のプレート間における梁のフランジの側端面とによって構成される少なくとも一つの凹みとを具備している。

請求項６に記載の柱梁接合構造によれば、凹みには切欠きを作る必要がない。これに伴って切欠き部の端面をグラインダ仕上げする必要がない。

請求項７に記載の柱梁接合構造は、柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに接合されている少なくとも一つの第一のリブプレートと、第一のリブプレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位に接合されている少なくとも一つの第二のリブプレートと、第一及び第二のリブプレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のリブプレート間における梁のフランジの外面とによって構成される少なくとも一つの凹みとを具備している。

請求項７に記載の柱梁接合構造によれば、凹み部分には切欠きを作る必要がない。これに伴って切欠き部の端面をグラインダ仕上げする必要がない。また、梁に溶接するリブプレートがより小さなものとなり、これに伴って必要とされる溶接線の長さも短くてすむ。

請求項８に記載の柱梁接合構造は、柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに接合されている少なくとも一つの第一のカバープレートと、第一のカバープレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位に接合される少なくとも一つの第二のカバープレートと、第一及び第二のカバープレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のカバープレート間における梁のフランジの外面とによって構成される少なくとも一つの断面欠損部位とを具備している。

請求項８に記載の柱梁接合構造によれば、断面欠損部位には切欠きを作る必要がない。これに伴って切欠き部の端面をグラインダ仕上げする必要がない。また、梁に溶接するカバープレートがより小さなものとなり、これに伴って必要とされる溶接線の長さも短くてすむ。さらに、断面欠損部位には、溶接部分がないため、溶接部分に欠陥等あった場合による損傷の恐れがない。

本発明によれば、梁のフランジを大きく切欠く必要をなくして梁の曲げ耐力を有効に利用することができると共に、地震等による外力に起因して柱梁接合部で延性破断や脆性破壊が生じることを防止することができ、梁の所望の曲げ耐力維持することのできる柱梁接合構造の安価な製造方法及び柱梁接合構造を提供し得る。

次に、本発明の実施の形態の例を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。尚、本発明はこれら例に何等限定されず、本発明の主旨を超えない範囲において、種々の改良並びに設計の変更が行われ得る。

（第１の実施の形態）
図１から図５において、本例の柱梁接合構造１は、柱２ａと梁２が接合されている。第一の梁フランジプレート５の一端は、略水平面をなして柱梁接合部２ｂにおいて溶接により柱２ａの柱面に接合されている。また、梁２のウェブ（ウェブプレート）４は、ガセットプレート１１を介してボルト１２により柱２ａと接合されている。梁２は、溶接組み立てされたビルトアップＨ形梁である。梁端部の第一の梁フランジプレート５の他端は、梁中央部の第二の梁フランジプレート５ａの一端と溶接部６により突合せ溶接されている。梁２は、第一及び第二の梁フランジプレート５及び５ａが略鉛直面をなして隅肉溶接６ａによりウェブ４に接合されることでビルトアップＨ形梁を形成している。第一及び第二の梁フランジプレート５及び５ａとウェブ４とは、好ましくは、工場での溶接により梁２が構成されるように夫々互いに接合され、このようにして構成された梁２は鉄骨建方時に柱２ａに接合される。

地震時に梁２に生じる外力が本例の柱梁接合構造１に加えられた場合には、梁２に生じる曲げ応力は、柱梁接合部２ｂで大きく生じると共に、柱梁接合部２ｂから離れるに従い漸次小さくなる。柱梁接合部２ｂには、当該柱梁接合部２ｂから離反した位置よりも大きな曲げ応力が加えられるが、本例の柱梁接合構造１では、柱梁接合部２ｂでは第一の梁フランジプレート５の幅が広く補強されている一方、第一の梁フランジプレート５の柱面から離反した位置には切欠き（切欠き部）７が形成されているので、柱梁接合部２ｂで延性破断や脆性破壊が生じうる程度の大きな外力が加えられたとしても、柱梁接合部２ｂで延性破断や脆性破壊が生じるよりも先に切欠き部７で塑性変形を生じさせて降伏ヒンジが形成されるようになっている。

第一の梁フランジプレート５は、鋼板から切欠き７を付けた状態で切断されるため、補強プレートを梁２に溶接する必要がない。また、応力の大きい梁端部に対応する第一の梁フランジプレート５に高強度の材質の鋼板を用い、応力の小さい梁中央部に対応する第二の梁フランジプレート５ａに通常の材質の鋼板を使用して鋼材量の低減を行うことができる。更に、切欠き部７を構成する第一の梁フランジプレート５の切欠き量や柱梁接合部２ｂでのフランジの拡大幅を自由に変化させることができるので、設計の自由度が広がる。

（第２の実施の形態）
図６及び図７において、本例の柱梁接合構造３０は、柱２ａと梁２の柱梁接合部２ｂを補強するように当該柱２ａ及び梁２のフランジ３の夫々に接合される一対の第一のプレート１５と、一対の第一のプレート１５よりも柱梁接合部２ｂから離れた梁２のフランジ３の部位に接合される一対の第二のプレート１６と、プレート１５及び１６のそれぞれ互いに対向する端部とプレート１５及び１６間における梁２のフランジ３の側端面とによって構成される凹み形状の凹み８とを具備している。プレート１５及び１６は、好ましくは、工場での溶接により梁２に接合され、鉄骨建方時に柱２ａに接合される。プレート１５及び１６の終端部は、回し溶接１４により滑らかに仕上げることは勿論のこと、溶接時のタブ等はグラインダ仕上げにより除去して滑らかに仕上げることができる。

柱梁接合構造３０によれば、第１の実施形態と同様に、柱梁接合部２ｂで延性破断や脆性破壊が生じるよりも先に凹み８で塑性変形を生じさせて降伏ヒンジを形成させることが可能になる。凹み８では、切欠き部を形成する必要（切欠き加工を行う）がなく、またこれに伴う端面のグラインダ仕上げの必要もない。

（第３の実施の形態）
図８及び図９において、本例の柱梁接合構造４０は、柱２ａと梁２の柱梁接合部２ｂを補強するように当該柱２ａ及び梁２のフランジ３の夫々に略鉛直面をなして接合される一対の第一のリブプレート１７と、一対の第一のリブプレート１７よりも柱梁接合部２ｂから離れた梁２のフランジ３の部位に略鉛直面をなして接合される一対の第二のリブプレート１８と、リブプレート１７及び１８のそれぞれ互いに対向する端部とリブプレート１７及び１８間における梁２のフランジ３の外面３ａとによって構成される凹み形状の凹み９とを具備している。リブプレート１７及び１８は、好ましくは、工場での溶接により梁２に接合され、鉄骨建方時に柱２ａに接合される。リブプレート１７及び１８の終端部は、回し溶接１４により滑らかに仕上げられている。凹み９のフランジ３には、降伏ヒンジ誘発用の切欠き１９が設けられていてもよい。

柱梁接合構造４０によれば、第１の実施形態と同様に、柱梁接合部２ｂで延性破断や脆性破壊が生じるよりも先に凹み９で塑性変形を生じさせて降伏ヒンジを形成させることが可能になる。凹み９では、切欠き部を形成する必要（切欠き加工をする必要）がなく、またこれに伴う端面のグラインダ仕上げの必要もない。また、梁２に溶接するリブプレート１７及び１８がより小さなものとなり、これに伴って必要とされる溶接線の長さも短くてすむ。

（第４の実施の形態）
図１０及び図１１において、本例の柱梁接合構造５０は、柱２ａと梁２の柱梁接合部２ｂを補強するように当該柱２ａ及び梁２のフランジ３の夫々に略水平面をなして接合される第一のカバープレート２０と、第一のカバープレート２０よりも柱梁接合部２ｂから離れた梁２のフランジ３の部位に略水平面をなして接合される第二のカバープレート２１と、カバープレート２０及び２１の夫々互いに対向する端部とカバープレート２０及び２１間における梁２のフランジ３の外面３ａとによって構成される断面欠損部位１０とを具備している。カバープレート２０及び２１は、好ましくは、工場での溶接により梁２に接合され、鉄骨建方時に柱２ａに接合される。カバープレート２０及び２１の終端部は、回し溶接１４により滑らかに仕上げられている。断面欠損部位１０のフランジ３には、降伏ヒンジ誘発用の切欠き２２が設けられていてもよい。

これによれば、第１の実施形態と同様に、柱梁接合部２ｂで延性破断や脆性破壊が生じるよりも先に断面欠損部位１０で塑性変形を生じさせて降伏ヒンジを形成させることが可能になる。断面欠損部位１０では、切欠き部を形成する必要（切欠き加工をする必要）がなく、またこれに伴う端面のグラインダ仕上げの必要もない。また、梁２に溶接するカバープレート２０及び２１がより小さなものとなり、これに伴って必要とされる溶接線の長さも短くてすむ。

本発明の実施の形態の例の平断面説明図である。（実施例１）図１に示す例の縦側面説明図である。（実施例１）図１に示す例のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面矢視説明図である。（実施例１）図１に示す例のＩＶ−ＩＶ線断面矢視説明図である。（実施例１）図１に示す例のＶ−Ｖ線断面矢視説明図である。（実施例１）本発明の実施の形態の他の例の平断面説明図である。（実施例２）図６に示す例の縦側面説明図である。（実施例２）本発明の実施の形態の他の例の縦側面説明図である。（実施例３）図８に示す例の平断面説明図である。（実施例３）本発明の実施の形態の他の例の平断面説明図である。（実施例４）図１０に示す例の縦側面説明図である。（実施例４）従来における柱梁接合構造の例の平断面説明図である。従来における柱梁接合構造の他の例の縦側面説明図である。従来における柱梁接合構造の他の例の平断面説明図である。

符号の説明

１柱梁接合構造
２梁
２ａ柱
２ｂ柱梁接合部
３フランジ
４ウェブプレート
５第一の梁フランジプレート
５ａ第二の梁フランジプレート
７切欠き
８、９凹み
１０断面欠損部位

Claims

柱と梁とを接合した鋼構造物の柱梁接合部において、略水平面をなして一端を柱面に接合されると共に、他端を柱面と対向する第二の梁フランジプレートに接合される少なくとも一つの第一の梁フランジプレートを有し、第一の梁フランジプレートと第二の梁フランジプレートとは略鉛直面をなしてウェブプレートに接合され、第一の梁フランジプレートは柱面から離れた位置に切欠きを有することを特徴とする柱梁接合構造。
少なくとも一つの第一のプレートを、柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに接合すると共に、少なくとも一つの第二のプレートを、第一のプレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位にそれぞれ接合し、夫々接合した第一及び第二のプレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のプレート間における梁のフランジの側端面とによって構成される少なくとも一つの凹み形状を形成する柱梁接合構造の製造方法。
少なくとも一つの第一のリブプレートを、柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに略鉛直面をなして接合すると共に、少なくとも一つの第二のリブプレートを、第一のリブプレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位に略鉛直面をなしてそれぞれ接合し、夫々接合した第一及び第二のリブプレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のリブプレート間における梁のフランジの外面とによって構成される少なくとも一つの凹み形状を形成する柱梁接合構造の製造方法。
少なくとも一つの第一のカバープレートを、柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに略水平面をなして接合すると共に、少なくとも一つの第二のカバープレートを、第一のカバープレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位に略水平面をなしてそれぞれ接合し、夫々接合した第一及び第二のカバープレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のカバープレート間における梁のフランジの外面とによって構成される少なくとも一つの断面欠損部位を形成する柱梁接合構造の製造方法。
柱と梁とを接合した鋼構造物の柱梁接合部において、一端で柱面に接合されていると共に柱面から離れた位置に切欠きを有している少なくとも一つの第一の梁フランジプレートと、一端で第一の梁フランジプレートの他端に接合されている少なくとも一つの第二の梁フランジプレートと、第一及び第二の梁フランジプレートが接合されているウェブプレートとを具備している柱梁接合構造。
柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに接合されている少なくとも一つの第一のプレートと、第一のプレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位にそれぞれ接合されている少なくとも一つの第二のプレートと、第一及び第二のプレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のプレート間における梁のフランジの側端面とによって構成される少なくとも一つの凹みとを具備している柱梁接合構造。
柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに接合されている少なくとも一つの第一のリブプレートと、第一のリブプレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位に接合されている少なくとも一つの第二のリブプレートと、第一及び第二のリブプレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のリブプレート間における梁のフランジの外面とによって構成される少なくとも一つの凹みとを具備している柱梁接合構造。
柱及び梁の柱梁接合部を補強するように当該柱及び梁のフランジのそれぞれに接合されている少なくとも一つの第一のカバープレートと、第一のカバープレートよりも柱梁接合部から離れた梁のフランジの部位に接合される少なくとも一つの第二のカバープレートと、第一及び第二のカバープレートのそれぞれ互いに対向する端部と第一及び第二のカバープレート間における梁のフランジの外面とによって構成される少なくとも一つの断面欠損部位とを具備している柱梁接合構造。