JP2007170168A

JP2007170168A - 鉄骨構造物

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Publication number: JP2007170168A
Application number: JP2006315302A
Authority: JP
Inventors: Takanori Sato; 孝典佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】本発明は、鉄骨構造物に関し、角型若しくは丸型の鋼管柱とＨ型鋼梁とのボルト接合を、低コストにて実現することが課題である。
【解決手段】鋼管柱２とＨ型鋼梁３との接合部において、前記Ｈ型鋼梁のフランジ３ａ，３ｂが鋼板を介して隣接するＨ型鋼梁３のフランジ３ａ，３ｂとボルト接合されるとともに、前記鋼管柱２の内面にナットキャップによって包含設置されたナット８が所要箇所に設けられていて、前記Ｈ型鋼梁３のフランジが前記鋼板４の垂直板及び前記ナット８を介して当該鋼管柱２の側面にボルト接合されてなる柱梁接合を有する鉄骨構造物１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、柱梁接合を有する鉄骨構造物に関するものである。

従来、鉄骨構造物における、柱と梁との接合には、内ダイヤフラムや通しダイヤフラムが使用されて、前記ダイヤフラムを梁位置にて切断した箱形柱に溶接し、そこに、梁端継手を溶接するものである。また、例えば箱形断面の柱の側面に鉄骨梁の端部が接合される接合部における鉄骨柱の各隅部にそれぞれ補鋼材を設けたものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００１−２４１１０２号公報

しかし、従来のダイヤフラムによる柱梁接合方法では、鉄骨工場において柱を切断し、ダイヤフラムを溶接し、更に、梁材を溶接して現場へ運び込まれるという複雑な工程がある。これにより、溶接部の品質管理や、現場へ納入されるまでの工程が長いという課題がある。また、スプリットＴ接合では角型鋼管柱に固定する引張ボルト周りの応力が厳しくなる。その結果、ボルト本数が増え、それに関連して接合金物も大きくなりコストが嵩むことになる。また、角型鋼管柱の内部に手が入らないので、外部の複雑な金物で接合されることになり、デザイン上障害になったり、金物自体がコストアップになったりしている。同時に、ボルト本数が増えてコスト高となる。

角型若しくは丸型の鋼管柱にＨ型梁の締結法に関しても同様で、前記柱の内部に手が入らないので、工場にてダイヤフラムを溶接して、それにＨ型ブラケットを溶接し、現場にてボルト接合されることになり、デザイン上の障害になったり、溶接加工自体がコストアップとなったりする。本発明に係る柱梁接合方法は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る柱梁接合方法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、鋼管柱とＨ型鋼梁との接合部において、前記Ｈ型鋼梁のフランジが鋼板を介して隣接するＨ型鋼梁のフランジとボルト接合されるとともに、前記鋼管柱の内面にナットキャップによって包含設置されたナットが所要箇所に設けられていて、前記Ｈ型鋼梁のフランジが前記鋼板の垂直板及び前記ナットを介して当該鋼管柱の側面にボルト接合されてなる柱梁接合を有することである。

前記Ｈ型鋼梁のフランジと鋼板とをボルト接合する際に、非鉄金属板をその間に介在させてボルト接合したこと、；
前記Ｈ型鋼梁のフランジと鋼板とをボルト接合する際に、ゴムワッシャーをその間に介在させてボルト接合したこと、；
鋼板は、鋼管柱の側壁面に、隣接するＨ型鋼梁の上下フランジのそれぞれの間に係合して当該Ｈ型鋼梁を支持するように配設され、予め工場若しくはサイトにおいて溶接されること、；
鋼板は、平板状で角型鋼管柱の隣接する側壁に内側の縁部が当接される形状でなる基板と、該基板の前記縁部に、前記角型鋼管柱の隣接する両側壁に取り付けるＲ形状の連結部を有する垂直板を溶接して固着してなること、；
を含むものである。

本発明の鉄骨構造物によれば、鋼管柱への溶接の必要が全くなくなる。鉄骨工場における複雑な工程が短縮され、品質が向上する。接合部の組立・解体が自在となってリユースシステムに適する。また、アルミニウム等の非鉄金属を接合部に介在させて挟むと、摩擦係数が大きくなり、ボルトの使用本数が削減される。更に、梁端部で摩擦滑りさせてエネルギーを吸収させた制震構造を実現することができる。
鋼板を鋼管柱に予め溶接で取り付けて現場にて建方することで、作業工数を低減させることができる。
鋼板において柱の隣接する両側面に当接する垂直板を、連結部を介して一体に形成することで、梁の力が柱の側面にその大部分が流れるようになり、応力の流れがスムーズになる。

本発明に係る鉄骨構造物１は、図１乃至図２に示すように、例えば、角型鋼管柱２とＨ型鋼梁３との接合部において、前記Ｈ型鋼梁３のフランジ３ａ，３ｂが繋ぎ鋼板４，基板４ａを介して隣接するＨ型鋼梁のフランジ３ａ，３ｂとボルト接合された、若しくは、繋ぎ鋼板４，基板４ａを介して角型鋼管柱２の側面にボルト接合された柱梁接合を有するものである。

前記角型鋼管柱２の内部壁面には、ボルト接合のためのナット８が予め所定の位置に所要数で設けられている。それには、図３に示すように、金属製のセット用添板６に、金属製のナットキャップ７によってナット８を被せて所定の位置に載置し、そのナットキャップを前記添板６にスポット溶接する。これによって、板ナット５が完成する。

この板ナット５を、同図３に示すように、角型鋼管柱２を水平に載置した工場の中で、当該角型鋼管柱２の内部空間２ａに挿入する。そして、例えば、８箇所のナット８が所定の位置に到達したならば、その内の２箇所に、上下方向にした場合の上側と下側の対角線上の位置の２箇所に仮ボルトを裸着しておく。これによって、この角型鋼管柱２が起立されても、前記板ナット５が落下等することがない。

そして、図４（Ａ）に示すように、この角型鋼管柱２における梁取付箇所の一番下位置に、前記板ナット５を利用して前記繋ぎ鋼板４をボルト１０にて４方に取り付けて固定する。次に、図４（Ｂ）に示すように、鉄骨構造物の現場に前記角型鋼管柱２を搬入して建て方をする。その後、前記繋ぎ鋼板４の上にＨ型鋼梁３を吊り込む。このＨ型鋼梁３と前記繋ぎ鋼板４を仮ボルトで固定する。

その後、図４（Ｃ）に示すように、上側の取付位置に前記板ナット５を利用して繋ぎ鋼板４を柱ボルトで固定する。その後、図４（Ｄ）及び図５に示すように、下位置の前記仮ボルトを外して、基板４ａを載置して梁ボルトを当該基板４ａ，梁３のフランジ，繋ぎ鋼板４の孔を貫通させてナットで固定する。また、上位置の繋ぎ鋼板４においても、梁３のフランジと基板４ａとの各孔に梁ボルトを貫通させてナットで固定する。このように、高力ボルトで締め付けされる鋼板の少なくとも１枚に、ナット若しくはタップ付金具を溶接して、例えば角型鋼管柱２であってその中に作業者の手が届かないような場合でも、当該柱２の外側から片側施工できるようにするものである。

前記繋ぎ鋼板４は、図１および図２（Ａ）に示すように、平板状で前記角型鋼管柱２の隣接する側壁に内側の縁部が当接される形状でなる基板４ａの前記縁部に、角型鋼管柱２の側壁に取り付ける垂直板４ｂ，４ｃを、溶接して固着してなるものである。前記垂直板４ｂ，４ｃには、一例として矩形状の平板体であり、ボルト用の貫通孔４ｄが設けられている。また、図２（Ｂ）に示すように、基板４ａの所定の位置に梁ボルト用の貫通孔４ｅが、所要数設けられている。

このように、角型鋼管柱２にＨ型鋼梁３を接合するのに、前記繋ぎ鋼板４，基板４ａを使用し、且つ、前記角型鋼管柱２の内面に、前記板ナット５が設けられていることで、現場にてボルト接合が可能となる。また、この板ナット５は、この鉄骨構造物が回収される際に、ボルトを外して撤去することで、角型鋼管柱２から撤去することが出来て、リユース可能となる。

図６乃至図７に示すように、Ｈ型鋼梁３を角型鋼管柱２に、Ｔ字型にして接合する場合がある。この場合には、直交して隣接するＨ型鋼梁３，３の片側のフランジ同士３ａ，３ｂが繋ぎ鋼板４及び基板４ａを介してボルト接合され、その繋ぎ鋼板４に設けられた垂直板４ｂ，４ｃを介して、Ｈ型鋼梁３が角型鋼管柱２に緊結される。そして、一直線状になっている前記鋼梁３における片側のフランジ３ａ，３ｂが、図７に示すように、角型鋼管柱２の側面に緊結された鋼板９によりボルト接合される。

なお、この鋼板９は、図８に示すように、細長い台形状の平板に２枚の垂直板をＴ字型に溶接して形成したものである。また、柱接合のボルト用の貫通孔９ａ，９ｂが設けられ、梁ボルト用の貫通孔９ｃが設けられている。

この場合にも、角型鋼管柱２の内部に作業者の手が届かなくても、予め板ナット５が角型鋼管柱２の内面に仮ボルトで取着固着されているので、現場でボルト取付ができるものである。

図９乃至図１０は、隅部の角型鋼管柱２にＨ型鋼梁３を直交させて取り付ける場合を示している。前記繋ぎ鋼板４および基板４ａと、前記鋼板９を使用して、組み立てるものである。

このほか、本発明の他の実施例として、前記Ｈ型鋼梁３のフランジ３ａと、繋ぎ鋼板４とをボルト接合する際に、非鉄金属板である、例えば、アルミニウム板をその間に介在させてボルト接合するものである。この非鉄金属の介在により、前記鋼板との摺接の摩擦係数が増大して（μ＝０．４５→μ＝０．９）、例えば、地震時において、その摺接の際に、大きなエネルギー減衰作用を発揮して、鉄骨構造物を制震構造にするとともに、使用するボルト１０（図９参照）の本数を略半分に減少させることができる。

更に、他の実施例として、Ｈ型鋼梁３のフランジ３ａと繋ぎ鋼板４とをボルト接合する際に、ゴムワッシャーをその間に介在させてボルト接合するものである。このような構造によっても、振動のエネルギー減衰装置として作用する。

図１１乃至図１２に示す他の実施例は、前記基板４ａを使用して、Ｈ型鋼梁３を角型鋼管柱２に取り付ける場合である。図１１（Ａ）に示すように、角型鋼管柱２に、基板４ａを所定の位置に溶接して固着する。この溶接作業は、工場かもしくは現場のサイトにて行われる。そして、前記基板４ａを固着した角型鋼管柱２を現場にて建て方する。

図１１（Ｂ）に示すように、前記基板４ａに架設してＨ型鋼梁３を載せた状態にする。上下にある基板４ａのうち、下側の各基板４ａと前記Ｈ型鋼梁３の下フランジとを、仮ボルト１０ａとナットで固定する。

図１２（Ａ）に示すように、Ｈ型鋼梁３の上側のフランジ端部において、別の基板４ａを、柱に固着してある基板４ａとで上側のフランジ３ａ，３ｂを挟むようにして前記角型鋼管柱２の周囲に配設し、当該挟装する基板４ａ，４ａとフランジとにボルト１０を貫通させてナットで緊結する。

次に、図１２（Ｂ）に示すように、Ｈ型鋼梁３の下側のフランジ端部において、前記仮ボルト１０ａを撤去する。そして、当該下側のフランジ３ａ，３ｂを前記固着した基板４ａとで挟装するように別の基板４ａを配設し、ボルト１０・ナットで緊結する。その後、前記角型鋼管柱２に溶接していない上側と下側の基板４ａを、それぞれ溶接する。このようにしても、梁から柱へと応力がスムーズに伝達される。
なお、上記各実施例において鋼管柱２を角型で説明したが、丸型鋼管柱である場合も同様である。

図１３乃至図１４に示す他の実施例は、垂直板４ｂ，４ｃを鋼製でＲ状の連結部４ｆで連結した繋ぎ鋼板４ｇによる、角型鋼管柱２とＨ型鋼梁３とを組み立てる例である。この繋ぎ鋼板４ｇは、図１４に示すように、平板状で前記角型鋼管柱２の隣接する側壁に内側の縁部が当接される形状でなる基板４ａの前記縁部に、角型鋼管柱２の側壁に取り付ける一体となった垂直板４ｂ，４ｃ，連結部４ｆを、溶接して固着してなるものである。
前記垂直板４ｂ，４ｃは、一例として矩形状の平板体であり、ボルト用の貫通孔４ｄが設けられている。この両者を前記Ｒ状の連結部で連結して一体にし、あたかも、１／４角型鋼管のように形成するものである。また、基板４ａの所定の位置に梁ボルト用の貫通孔４ｅが、所要数設けられている。この繋ぎ鋼板４ｇを使用して、図１３に示すように、角型鋼管２とＨ型鋼梁３とを組み立てることで、前記梁３の力が前記連結部４ｆで角型鋼管柱２の側面にスムーズに流れる（実験では、力が、側面に約９５％流れることが判明した）。そして、基板４ａの単独の使用が無くなり、使用する鋼板の種類も一つ減らすことができる。この繋ぎ鋼板４ｇは、一体になった垂直板４ｂ，４ｃ，連結部４ｆと基板４ａとの溶接だけなので、容易に形成することができる。

本発明に係る鉄骨構造物１の一部を示す平面図である。同本発明に係る鉄骨構造物１の一部を示す正面図である。板ナット５の斜視図とその組立の様子を示す説明図である。角型鋼管柱２にＨ型鋼梁３を繋ぎ鋼板４と基板４ａとで、十字状に取り付ける手順を示す説明図（Ａ）〜（Ｄ）である。側柱の角型鋼管柱２にＨ型鋼梁３を十字状に組み立てた状態の斜視図である。側柱の角型鋼管柱２にＨ型鋼梁３を繋ぎ鋼板４，基板４ａ，鋼板９によりＴ字型に組み立てた状態の正面図である。同側柱の角型鋼管柱２にＨ型鋼梁３を組み立てた状態の斜視図である。鋼板９の斜視図である。同隅柱の角型鋼管柱２にＨ型鋼梁３を、繋ぎ鋼板４，基板４，鋼板９により組み立てた状態の正面図である。同隅柱の角型鋼管柱２にＨ型鋼梁３を組み立てた状態の背後から見た斜視図である。基板４ａによりＨ型鋼梁３を組み立てるようにした、他の実施例の説明図（Ａ），（Ｂ）である。同基板４ａによりＨ型鋼梁３を組み立てるようにした、他の実施例の説明図（Ａ），（Ｂ）である。繋ぎ鋼板４ｇによりＨ型鋼梁３を組み立てるようにした、他の実施例の説明図である。繋ぎ鋼板４ｇの斜視図である。

符号の説明

１鉄骨構造物、
２角型鋼管柱、
３Ｈ型鋼梁、３ａ，３ｂフランジ、
４繋ぎ鋼板、４ａ基板、
４ｂ，４ｃ垂直板、４ｄ貫通孔、
４ｅ貫通孔、４ｆ連結部、
４ｇ繋ぎ鋼板、
５板ナット、
６添板、
７ナイトキャップ、
８ナット、
９鋼板、９ａ貫通孔、
９ｂ貫通孔、９ｃ貫通孔、
１０ボルト、１０ａ仮ボルト。

Claims

鋼管柱とＨ型鋼梁との接合部において、前記Ｈ型鋼梁のフランジが鋼板を介して隣接するＨ型鋼梁のフランジとボルト接合されるとともに、前記鋼管柱の内面にナットキャップによって包含設置されたナットが所要箇所に設けられていて、前記Ｈ型鋼梁のフランジが前記鋼板の垂直板及び前記ナットを介して当該鋼管柱の側面にボルト接合されてなる柱梁接合を有すること、
を特徴とする鉄骨構造物。
Ｈ型鋼梁のフランジと鋼板とをボルト接合する際に、非鉄金属板をその間に介在させてボルト接合したこと、
を特徴とする請求項１に記載の鉄骨構造物。
Ｈ型鋼梁のフランジと鋼板とをボルト接合する際に、ゴムワッシャーをその間に介在させてボルト接合したこと、
を特徴とする請求項１に記載の鉄骨構造物。
鋼板は、鋼管柱の側壁面に、隣接するＨ型鋼梁の上下フランジのそれぞれの間に係合して当該Ｈ型鋼梁を支持するように配設され、予め工場若しくはサイトにおいて溶接されること、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鉄骨構造物。
鋼板は、平板状で角型鋼管柱の隣接する側壁に内側の縁部が当接される形状でなる基板と、該基板の前記縁部に、前記角型鋼管柱の隣接する両側壁に取り付けるＲ形状の連結部を有する垂直板を溶接して固着してなること、
を特徴とする請求項１に記載の鉄骨構造物。