JP2009057745A - 異径鋼管柱の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管で成る下位の柱の梁接合位置の上に、同下位の柱よりも外径が小さい鋼管で成る上位の柱を建て食い違い応力が発生しないように接合する異径鋼管柱の接合構造を提供する。
【解決手段】前記梁接合位置における上位のダイアフラム３の上面に建てられた上位の柱２の脚部に、鋼管を分割して成る継手金物５が同上位の柱２の外周面に沿ってほぼ全周に当てがわれ、同継手金物５と上位のダイアフラム３及び上位の柱２が食い違い応力が発生しないように溶接で一体的に接合されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、鋼管で成る下位の柱の梁接合位置の上に、同下位の柱よりも外径が小さい鋼管で成る上位の柱を建て、食い違い応力が発生しないように接合する、異径鋼管柱の接合構造に関する。

従来から、鋼管柱は荷重負担の大小変化にしたがい、経済性の観点からその外径寸法及び板厚を下から上へ順次小さく設計、施工することが行われている。そのためには上位の鋼管柱の軸力を径の大きい下位の鋼管柱へ効率よく合理的に伝達し、接合部に生じる食い違い応力を可及的に防ぐ構造が肝要であり、それらを考慮した接合構造が種々開示され、実施されている。ここで云う食い違い応力とは、応力の流れの急激な変化を指す。

例えば、図３に示すように、上位の柱３１を設置する上位のダイアフラム３２を厚く設計することや、図４に示すように、接合すべき上下の柱４０、４１の異なる径差に合わせて適合する勾配を形成したテーパー鋼管４３（又はレジューサ）を上下のダイアフラム４２、４２の間に介在させて接合する構造が知られている。また、図５Ａ、Ｂに示すように、コラムコア５０内に十字形状の補強プレート５１を溶接して設け、上位の柱５２の外周面とダイアフラム５３とをリブプレート５４により溶接接合して軸力を伝達可能とし、食い違い応力の発生を防止する構造も実施されている。

その他、下記の特許文献１には、外周面にネジを切られたつば付き継手金具と段付き継手金具で成る接合金物を、上下の鋼管柱の各端部へねじ込んで接合する構造も開示されている。

特開平７−４５７２号公報

図３に示した接合技術は、単にダイアフラムを分厚くするという簡易な構造であるが、スムーズに応力を伝達するのに必要とされるダイアフラムの厚さは、柱の食い違い寸法の４〜６倍程度が必要である。しかし、ダイアフラムの製造可能な厚さは、約４０〜１００ｍｍ程度が限度であるため、設計応力が大きくなる場合は実施することができず、設計の自由度が制限される。

また、図４に示したテーパー鋼管は、鋳造など特殊加工法により製作する必要があり、製作効率が著しく悪く、コストが嵩むという問題点がある。

図５に示した接合技術は、補強プレートとリブプレートを該当箇所へ接合する必要があるため溶接箇所が多くなり作業効率が悪い上に、狭いコラムコア内での溶接作業は非常に困難で面倒という問題点がある。

上記特許文献１に記載されたつば付き継手金具と段付き継手金具で成る接合金物も、特殊加工により製作する必要があり、作業性、経済性が悪い。

本発明の目的は、上位の鋼管柱から下位の柱への軸力の伝達を効率よく合理的にして、食い違い応力の発生を可及的に防止できる接合構造であって、簡易に実施でき、経済性が良く、作業効率、設計の自由度を向上できる、異径鋼管柱の接合構造を提供することにある。

上記した背景技術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
異径鋼管柱の接合構造は、
鋼管で成る下位の柱１の梁接合位置の上に、同下位の柱１よりも外径が小さい鋼管で成る上位の柱２を接合する構造であって、
前記梁接合位置における上位のダイアフラム３の上面に建てられた上位の柱２の脚部に、鋼管を分割して成る継手金物５が同上位の柱２の外周面に沿ってほぼ全周に当てがわれ、同継手金物５と上位のダイアフラム３及び上位の柱２が食い違い応力が発生しないように溶接で一体的に接合されていることを特徴とする。

請求項１に記載した発明に係る異径鋼管柱の接合構造は、上位のダイアフラム３の上面に建てられた上位の柱２の脚部に、鋼管を分割して成る継手金物５を同上位の柱２の外周面に沿ってほぼ全周に当てがい、同継手金物５と上位のダイアフラム３及び上位の柱２を溶接で一体的に接合したので、非常に簡易な構造であり、しかも上位の柱２から伝わる軸力は前記継手金物５及びダイアフラム３を介して下位の鋼管柱１の全断面へ効率よく伝わる応力流れを形成し、所謂食い違い応力の発生を防止できる。
また、前記継手金物５には鋼管を単に分割しただけの材料を用いるので、例えば図５のような十字形補強プレート用いる場合、又は図４のような鋳物製のテーパー鋼管を使用する場合に比して飛躍的に経済性が向上する。

鋼管で成る下位の柱１の梁接合位置の上に、同下位の柱１よりも外径が小さい鋼管で成る上位の柱２を接合する構造である。
前記梁接合位置における上位のダイアフラム３の上面に建てられた上位の柱２の脚部に、鋼管を分割して成る継手金物５が同上位の柱２の外周面に沿ってほぼ全周に当てがわれ、同継手金物５とダイアフラム３及び上位の柱２が溶接で一体的に接合されていることを特徴とする。

本発明に係る異径鋼管柱の接合構造の実施例を図１、図２に基づいて説明する。
本発明の接合構造は、図１に示すように、鋼管で成る大径の下位の柱１の上端の梁接合位置に、同下位の柱１と同径同大のコラムコア６を挟み込んだ上下のダイアフラム３、３をそれぞれ一体的に溶接した梁接合部を構成し、前記上下のダイアフラム３、３に梁４の上下のフランジ４ａ、４ａが接合され、更に前記上位のダイアフラム３の上に、前記下位の柱１よりも外径が小さい鋼管で成る上位の柱２を接合する構造として好適に実施される。

前記上位の柱２は、上記梁接合部における上位のダイアフラム３の上面に建てられ、突き合わせ溶接により接合するか、又は溶接接合はせずに単に上位の柱２をダイアフラム３の上面に当接状態に載置しておいて、この上位の柱２の脚部の外周面に沿ってほぼ全周に、鋼管を分割して加工した継手金物５が必要数（図１Ｂでは４個）当てがわれ、同継手金物５を仲介とする溶接により上位の柱２とダイアフラム３の接合が行われている。前記継手金物５には、上位の柱２の外径と同じ内径を有し、下位の柱１と同じ外径寸法となる厚さを有する鋼管の加工品が好適に使用される。
継手金物５の厚さは、上位の柱２が下位の柱１に比して相当に小径である場合には、図２に示すように、上位の柱２の軸力は、継手金物５の内側下縁５ａからコラムコア６の内側上縁６ａへ引いた線が水平線に対して４５度以内となるように選択し加工した材料を使用すると構造力学上食い違い応力の発生を防げることが知られている。（例えば実開昭６２−７１２０１号公報）
また、継ぎ手金物５は、図１Ｂでは鋼管を４分割して加工した４個を使用する一例を示したが、この限りではない。上位の柱２の外径の大きさ等々によって分割数を適宜変更することが好ましい。

上記構成の継手金物５は、前記上位のダイアフラム３の上面と突き合わせ溶接され、同上位の柱２の外周面とも隅肉溶接されてそれぞれ三者が一体的に接合され、もって食い違い応力が発生しない接合構造とされる。
上位の柱２からの軸力を上位の柱から伝わる軸力は、図１Ａの矢印が示すように、上位の柱２に密着した前記継手金物５が上位のダイアフラム３へ伝え、コラムコア６及び下位のダイアフラム３を介して下位の柱１の全断面へ効率よく伝わる応力の流れを形成して、食い違い応力の発生を防止するのである。

図示例では、特に中柱を建方する場合について示したが、もちろん図示することは省略したが、側柱や隅柱を建方する場合にも好適に実施できる。

以上に本発明の実施例を説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。

Ａは、本発明に係る異径鋼管柱の接合構造の概念を示す立面図であり、Ｂは、Ａのａ−ａ’線矢視端面図である。 図１Ａの部分拡大図である。 従来例を示す参考図である。 従来例を示す参考図である。 Ａは、従来例を示す参考図であり、Ｂは、Ａに係るコラムコアの内部構造を示した平面図である。

符号の説明

１ 下位の柱
２ 上位の柱
３ ダイアフラム
４ 梁
４ａ フランジ
５ 継手金物
６ コラムコア

Claims (1)

1. 鋼管で成る下位の柱の梁接合位置の上に、同下位の柱よりも外径が小さい鋼管で成る上位の柱を接合する構造であって、
   前記梁接合位置における上位のダイアフラムの上面に建てられた上位の柱の脚部に、鋼管を分割して成る継手金物が同上位の柱の外周面に沿ってほぼ全周に当てがわれ、同継手金物と上位のダイアフラム及び上位の柱が食い違い応力が発生しないように溶接で一体的に接合されていることを特徴とする、異径鋼管柱の接合構造。

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