JP2009121091A

JP2009121091A - 柱継手構造

Info

Publication number: JP2009121091A
Application number: JP2007294405A
Authority: JP
Inventors: Daigo Ishii; 大吾石井
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】溶接作業を容易化するとともに溶接完了後の作業を簡略化し、施工誤差を吸収し、鋼材量が増加を抑えてコストアップを抑えることを目的とする。
【解決手段】下節の柱鋼管１と上節の柱鋼管２とを溶接接合する柱継手構造において、下節の柱鋼管１及び上節の柱鋼管２のうちの何れか一方の柱鋼管１に、ボルト３が螺合可能なボルト孔４が形成されているとともに、一方の柱鋼管１の内周面に、他方の柱鋼管２を仮固定する固定手段５が設けられており、固定手段５は、一方の柱鋼管１の内周面に沿って略水平に配設されたヒンジ１０と、一方の柱鋼管１の端部から他方の柱鋼管２側に向けて突出しているとともにヒンジ１０周りに回転可能な回転部材１１と、が備えられ、回転部材１１には、ヒンジ１０の一方側に、ボルト孔４に対向するボルト受け面１４が形成されているとともに、ヒンジ１０の他方側に、他方の柱鋼管２の内周面に当接する当接面１５が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、上下の柱鋼管同士を溶接接合する柱継手構造に関する。

従来、上下の柱鋼管同士を接合する工法としては、エレクションピースを用いた工法が一般的である。この工法は、まず、上節の柱鋼管の下端部外周面及び下節の柱鋼管の上端部外周面にエレクションピースをそれぞれ溶接しておく。そして、下節の柱鋼管の上に上節の柱鋼管を同軸上かつ互いの端部を突き合わせた状態で配置した後、上下の互いに対応するエレクションピース同士を両側から連結板により挟み込んで高力ボルトで締め付けることによって連結する。これにより、上節の柱鋼管が下節の柱鋼管の上方に固定される。次に、上下の柱鋼管の突き合わせ部を現場溶接し、その後、前記高力ボルトを外して連結板を取り外す。さらに、エレクションピースを切断して、グラインダーがけ等の柱面の仕上げ作業を行う場合が多い。

上記したエレクションピースを用いた工法では、連結板が溶接線上を跨いで配置されるため、溶接作業が行いにくい。また、溶接完了後にエレクションピースを切断して柱面の仕上げを行う場合、その切断作業や仕上げ作業には手間がかかる。そこで、従来、エレクションピースを用いずに上下の柱鋼管同士を溶接接合するノンエレクションピース工法が提案されている。この工法は、柱鋼管の内側に位置決め部材を内蔵した工法である。詳しく説明すると、下節の柱鋼管の上端が頂板で閉塞されており、この頂板の上面に平面視十字状のガイド板が立設されている。また、上節の柱鋼管の下端部の内周面に全周に亘って裏当て金が設けられている。そして、筒状の裏当て金の内側に上記したガイド板を嵌入させて下節の柱鋼管の上に上節の柱鋼管を同軸上に配置するとともに、上節の柱鋼管に貫設された調整用ボルトにより上節の柱鋼管の建て入れ調整を行い、その後、上下の柱鋼管の突き合わせ部を現場溶接する。溶接完了後、上記した調整用ボルトを取り外して柱継手作業が完了となる。この工法によれば、溶接線上に干渉する部材が無いため、溶接作業が行い易くなる。また、溶接完了後は、調整用ボルトを取り外すだけでよいため、エレクションピースを用いる場合に比べて溶接完了後の作業が簡略化される（例えば、特許文献１参照。）。
実開平５−３５９０２号公報

しかしながら、上記した従来の技術では、筒状の裏当て金の内側にガイド板を嵌入させるため、下節の柱鋼管の施工誤差を吸収することが困難であるという問題がある。また、通常、頂板やガイド板等は鋼板からなるため、鋼材量の増加が大きく、大幅なコストアップになるという問題がある。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、溶接作業を容易化するとともに溶接完了後の作業を簡略化することができ、また、施工誤差を吸収することができ、さらに、鋼材量の増加を抑えてコストアップを抑えることができる柱継手構造を提供することを目的としている。

本発明に係る柱継手構造は、下節の柱鋼管の上端と上節の柱鋼管の下端とを溶接接合する柱継手構造において、前記下節の柱鋼管及び前記上節の柱鋼管のうちの何れか一方の柱鋼管に、ボルトが螺合可能なボルト孔が形成されているとともに、前記一方の柱鋼管の内周面に、他方の柱鋼管を仮固定する固定手段が設けられており、該固定手段は、前記一方の柱鋼管の内周面に沿って略水平に配設されたヒンジと、前記一方の柱鋼管の端部から他方の柱鋼管側に向けて突出しているとともに前記ヒンジ周りに回転可能な回転部材と、が備えられ、該回転部材には、前記ヒンジの一方側に、前記ボルト孔に対向するボルト受け面が形成されているとともに、前記ヒンジの他方側に、前記他方の柱鋼管の内周面に当接する当接面が形成されていることを特徴としている。

このような特徴により、下節の柱鋼管と上節の柱鋼管とを継手する際、まず、何れか一方の柱鋼管に設けられた回転部材を内側（柱鋼管の中央側）に傾倒させておく。次に、下節の柱鋼管の上に上節の柱鋼管を配置する。このとき、回転部材が内側に傾倒させてあるので、回転部材が他方の柱鋼管の端部等に干渉せずに他方の柱鋼管内に挿入される。次に、ボルト孔にボルトを螺合させて当該ボルトを締め込んでいき、ボルトの先端で回転部材のボルト受け面を押圧する。これにより、回転部材のヒンジの一方側部分が内側に押し込まれ、回転部材がヒンジ周りに回転する。そして、回転部材の当接面が他方の柱鋼管の内周面に当接して密着し、前記当接面と柱鋼管の内周面との間に生じる摩擦力によって上節の柱鋼管が固定される。このとき、ボルト受け面における軸力のテコ作用によって当接面に軸力が導入されるので、ボルトの締め込み量を調整することにより上記摩擦力は調整可能である。したがって、ボルトを十分に締め込んで摩擦力を増大させることで、上節の柱鋼管が固定される。一方、ボルトを緩めて軸力を解放して摩擦力を低減させることで、上節の柱鋼管が移動可能になり、上節の柱鋼管の位置調整（建て入れ直し）が行われる。そして、上節の柱鋼管を所定位置に固定した後、下節の柱鋼管の上端と上節の柱鋼管の下端との間を溶接接合し、その後、上記ボルトを外して柱鋼管の継手作業が完了する。なお、ボルトが邪魔にならない場合には、ボルトを付けたままにしておくことも可能である。

また、本発明に係る柱継手構造は、前記他方の柱鋼管の内周面に、該他方の柱鋼管の端部から前記一方の柱鋼管側に向けて突出した裏当て金が設けられ、該裏当て金及び前記ヒンジのうちの何れか一方は、他方の上に載置されていることが好ましい。

これにより、下節の柱鋼管の上に上節の柱鋼管を配置するとき、他方の柱鋼管に設けられた裏当て金が一方の柱鋼管の内側に挿入される。このとき、上節の柱鋼管に裏当て金が設けられている場合、裏当て金が下節の柱鋼管の内側に配設されたヒンジの上に載置される。一方、下節の柱鋼管に裏当て金が設けられている場合、上節の柱鋼管の内側に配設されたヒンジが裏当て金の上に載置される。これにより、上節の柱鋼管が所定の高さ位置で仮支持される。

本発明に係る柱継手構造によれば、溶接線上に干渉する部材が無いため、溶接作業を容易に行うことができる。また、溶接完了後はボルトを外すだけであって柱面の仕上げ等が不要であるため、溶接完了後の作業を簡略化することができる。また、ボルトの締め込み量を調整することで、上節の柱鋼管を固定したり或いは固定を解除して位置調整を可能にしたりすることができるので、上節の柱鋼管の位置を適宜変更することができ、下節の柱鋼管の施工誤差を吸収することができる。さらに、一方の柱鋼管の内側に、ヒンジと回転部材とからなる固定手段が設けられているだけなので、鋼材量の増加を抑えることができ、コストアップを抑えることができる。

以下、本発明に係る柱継手構造の実施の形態について、図面に基いて説明する。
図１は、本実施の形態における柱継手構造を表した断面図である。

図１に示すように、本実施の形態における柱継手構造は、下節の柱鋼管１の上端と上節の柱鋼管２の下端とを溶接接合する柱継手構造である。詳しく説明すると、下節の柱鋼管１と上節の柱鋼管２とは、所定の間隔をあけて上下に同軸上に配置されており、これらの柱鋼管１、２の突き合わせ部分を全周に亘って突き合わせ溶接されている。下節の柱鋼管１には、ボルト３が螺合可能なボルト孔４が形成されているとともに、上節の柱鋼管２を仮固定するための固定手段５が設けられている。上節の柱鋼管２には、上記溶接時に用いられる裏当て金６が設けられており、また、上節の柱鋼管２の下端面は、開先処理されている。

裏当て金６は、上節の柱鋼管２の内周面に沿って全周に亘って延在する筒形状の鋼板材であり、上節の柱鋼管２と同軸上に配設されている。この裏当て金６は、その上端部外周面が上節の柱鋼管２の下端部の内周面に溶接接合されており、上節の柱鋼管２の下端から下方に向けて突出されている。

固定手段５は、下節の柱鋼管１の上端部の内周面に設けられており、角筒状の柱鋼管１の四方の各面の中央部分にそれぞれ配設されている。固定手段５は、下節の柱鋼管１の上端部の内周面に沿って略水平に配設されたヒンジ１０と、下節の柱鋼管１の上端から上方に向けて突出しているとともにヒンジ１０周りに回転可能な回転部材１１と、が備えられている。

詳しく説明すると、ヒンジ１０は水平軸周りに回転可能なヒンジであり、その軸線方向に複数（図１では２つ）並べて設けられている。ヒンジ１０の一片は、溶接やビス等で下節の柱鋼管１の内周面に接合されており、ヒンジ１０の他片は、溶接やビス等で回転部材１１に接合されている。また、ヒンジ１０は、下節の柱鋼管１の上端面から若干下がった位置に配設されている。

回転部材１１は、柱鋼管１，２の内周面に間隔をあけて対向配置される矩形板状の本体部１２と、本体部１２の外面の上部（上節の柱鋼管２に対向する面）に重ねて接合された矩形板状の当接部１３と、から構成されている。本体部１２及び当接部１３はそれぞれ鋼板からなる。

本体部１２は、下節の柱鋼管１と上節の柱鋼管２との突き合わせ部分を跨いで、つまり、下節の柱鋼管１の上端部から上節の柱鋼管２の下端部にかけて延設されており、下節の柱鋼管１の内周面に対向する本体部１２の外面にヒンジ１０の他片が接合されている。また、本体部１２の下部の外面には、ボルト３の先端が当接されるボルト受け面１４が形成されている。このボルト受け面１４は、ヒンジ１０よりも下方に配設されており、ボルト孔４に対向して形成されている。

当接部１３は、本体部１２の上端から上方に突出されている。この当接部１３は、裏当て金６の上方に配設されるものであり、当接部１３の外面には、上節の柱鋼管２の内周面に当接する当接面１５が形成されている。この当接面１５は、上節の柱鋼管２の内周面に密着して摩擦接合する摩擦面である。

ボルト孔４は、下節の柱鋼管１の上端部に形成された雌ネジ状の貫通孔であり、角筒状の柱鋼管１の四方の各面の中央部分にそれぞれ複数（図１では３つ）ずつ形成されている。これらボルト孔４は、水平方向に間隔をあけて並べて形成されており、上記したボルト受け面１４に対向する位置にそれぞれ形成されている。

次に、上記した構成からなる柱継手構造の施工方法について説明する。

まず、図２に示すように、下節の柱鋼管１の上端部に設けられた回転部材１１を内側（柱鋼管１の中心側）に傾倒させておく。すなわち、回転部材１１をヒンジ１０周りに回転させ、回転部材１１（本体部１２）の下端を下節の柱鋼管１の内周面に当接させるとともに回転部材１１（本体部１２及び当接部１３）を斜めに延在させる。これにより、当接部１３がヒンジ１０の鉛直上方の位置から内側に移動し、ヒンジ１０の鉛直上方の位置が開けられる。

次に、図２、図３に示すように、上節の柱鋼管２の下端部に設けられた裏当て金６を下節の柱鋼管１の内側に挿入させながら、下節の柱鋼管１の上に上節の柱鋼管２を配置する。このとき、上述したように回転部材１１が内側に傾倒させてあるので、裏当て金６が回転部材１１に干渉せずに下節の柱鋼管１内に挿入される。また、裏当て金６がヒンジ１０の上に載置される。これにより、上節の柱鋼管２が所定の高さ位置で仮支持され、下節の柱鋼管１の上端面と上節の柱鋼管２の下端面との間に所定の開先間隔が形成される。

次に、図４に示すように、ボルト孔４にボルト３を螺合させて当該ボルト３を締め込んでいき、ボルト３の先端で回転部材１１のボルト受け面１４を押圧する。これにより、回転部材１１の下側部分が内側に押し込まれ、回転部材１１がヒンジ１０周りに回転し、回転部材１１の当接面１５が上節の柱鋼管２の内周面に当接して密着する。そして、この当接面１５と上節の柱鋼管２の内周面との間に生じる摩擦力によって上節の柱鋼管２が固定される。

このとき、ボルト３によるボルト受け面１４における軸力のテコ作用によって当接面１５に軸力が導入されるので、ボルト３の締め込み量を調整することにより、上記摩擦力が調整される。具体的に説明すると、上節の柱鋼管２を下節の柱鋼管１の上方に配置した後、上節の柱鋼管２の建て入れ精度を測定し、上節の柱鋼管２の建て入れ位置を調整する。これにより、下節の柱鋼管１の施工誤差が吸収される。そして、上節の柱鋼管２が所定位置に配置されたところで、ボルト３を十分に締め込んで摩擦力を増大させ、上節の柱鋼管２を固定する。また、ボルト３を締め込んだ後、上節の柱鋼管２の建て入れ精度を測定し、ズレがある場合には、ボルト３を緩めて上記軸力を解放し、摩擦力を低減させる。これにより、上節の柱鋼管２が移動可能になり、上節の柱鋼管２の建て入れ直しが可能になる。

上述したように上節の柱鋼管２を所定位置に固定した後、図５に示すように、下節の柱鋼管１の上端と上節の柱鋼管２の下端との間を全周に亘って溶接接合する。そして、溶接完了後に、上記ボルト３を取り外し、柱鋼管の継手作業が完了となる。

上記した構成からなる柱継手構造によれば、回転部材１１が柱鋼管１，２の内側に配設されており、溶接線上に干渉する部材が無いため、溶接作業を容易に行うことができる。これにより、工期の短縮を図ることができる。
また、溶接完了後はボルト３を外すだけであって柱面の仕上げ等が不要であるため、溶接完了後の作業を簡略化することができ、工期を短縮することができる。

ボルト３の締め込み量を調整することで、上節の柱鋼管２を固定したり或いはその固定を解除したりすることが可能であるので、上節の柱鋼管２の位置調整を容易に行うことができ、下節の柱鋼管の施工誤差を吸収することができる。
さらに、下節の柱鋼管１の内側に、ヒンジ１０と回転部材１１とからなる固定手段５が設けられているだけなので、鋼材量の増加を抑えることができ、コストアップを抑えることができる。

また、下節の柱鋼管１の上に上節の柱鋼管２を配置する際、ヒンジ１０の上に裏当て金６が載置され、上節の柱鋼管２が仮支持されるので、所定の開先間隔で上節の柱鋼管２を保持することができ、上節の柱鋼管２の施工精度を向上させることができる。

以上、本発明に係る柱継手構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記した実施の形態では、矩形板状の本体部１２と矩形板状の当接部１３とからなる回転部材１１が備えられているが、本発明は、回転部材の構成は適宜変更可能である。例えば、図６に示すように、矩形板状のボルト受け部１１２と、矩形板状の当接部１１３と、前記ボルト受け部１１２と当接部１１３とを連結する複数の棒状の連結部材１１４と、からなる回転部材１１１であってもよい。連結部材１１４は、間隔をあけて複数並列に設けられており、これら複数の連結部材１１４間に架設されるようにヒンジ１０が設けられている。また、上記したボルト受け部１１２の外面にボルト受け面１４が形成されており、当接部１１３の外面に当接面１５が形成されている。

また、上記した実施の形態では、下節の柱鋼管１の内周面に固定手段５が設けられ、上節の柱鋼管２に裏当て金６の内周面が設けられているが、本発明は、上節の柱鋼管２の内周面に固定手段５を設け、下節の柱鋼管１の内周面に裏当て金６を設けることも可能である。この場合、上節の柱鋼管２にボルト孔４を形成し、固定手段５は、上述した実施の形態における向きと上下反対の向きに配設する。

また、上記した実施の形態では、裏当て金６がヒンジ１０の上に載置され、上節の柱鋼管２が仮支持される構成になっているが、本発明は、他の方法によって上節の柱鋼管２を仮支持する構成になっていてもよい。例えば、下節の柱鋼管１の内周面に仮支持用の台座が突設され、この台座上に裏当て金６を載置させて上節の柱鋼管２を仮支持する構成であってもよい。さらに、上節の柱鋼管２の内周面に脚部が設けられ、この脚部を上記台座に載置させて上節の柱鋼管２を仮支持する構成であってもよい。

また、上記した実施の形態では、上節の柱鋼管２（他方の柱鋼管）の内周面に裏当て金６が設けられているが、本発明は、裏当て金６を省略することも可能である。例えば、固定手段５が設けられた下節の柱鋼管１（一方の柱鋼管）の内周面に裏当て金６が設けることも可能であり、或いは、裏当て金６無しで下節の柱鋼管１の上端と上節の柱鋼管２の下端とを溶接接合することも可能である。

また、上記した実施の形態では、固定手段５は、角筒状の柱鋼管１の四方の各面の中央部分にそれぞれ配設されているが、本発明は、固定手段５の位置や数は適宜変更可能である。例えば、角筒状の柱鋼管１の四方の各面の両側端部分に固定手段５がそれぞれ配設されていてもよい。
また、上記した実施の形態では、角筒形状の柱鋼管１，２の柱継手構造について説明しているが、本発明は、円筒形状の柱鋼管の柱継手構造であってもよい。

その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施の形態を説明するための柱継手構造の断面図である。本発明の実施の形態を説明するための柱継手構造の施工状況を表す断面図である。本発明の実施の形態を説明するための柱継手構造の施工状況を表す断面図である。本発明の実施の形態を説明するための柱継手構造の施工状況を表す断面図である。本発明の実施の形態を説明するための柱継手構造の施工状況を表す断面図である。本発明の他の実施の形態を説明するための回転部材の正面図である。

符号の説明

１下節の柱鋼管
２上節の柱鋼管
３ボルト
４ボルト孔
５固定手段
６裏当て金
１０ヒンジ
１１、１１１回転部材
１４ボルト受け面
１５当接面

Claims

下節の柱鋼管の上端と上節の柱鋼管の下端とを溶接接合する柱継手構造において、
前記下節の柱鋼管及び前記上節の柱鋼管のうちの何れか一方の柱鋼管に、ボルトが螺合可能なボルト孔が形成されているとともに、前記一方の柱鋼管の内周面に、他方の柱鋼管を仮固定する固定手段が設けられており、
該固定手段は、前記一方の柱鋼管の内周面に沿って略水平に配設されたヒンジと、前記一方の柱鋼管の端部から他方の柱鋼管側に向けて突出しているとともに前記ヒンジ周りに回転可能な回転部材と、が備えられ、
該回転部材には、前記ヒンジの一方側に、前記ボルト孔に対向するボルト受け面が形成されているとともに、前記ヒンジの他方側に、前記他方の柱鋼管の内周面に当接する当接面が形成されていることを特徴とする柱継手構造。
請求項１記載の柱継手構造において、
前記他方の柱鋼管の内周面に、該他方の柱鋼管の端部から前記一方の柱鋼管側に向けて突出した裏当て金が設けられ、
該裏当て金及び前記ヒンジのうちの何れか一方は、他方の上に載置されていることを特徴とする柱継手構造。