JP2009249990A - 柱梁接合構造および柱梁接合方法 - Google Patents

柱梁接合構造および柱梁接合方法 Download PDF

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Abstract

【課題】剛接を実現するとともに、生産性および構造性能に優れた乾式接合による柱梁接合構造および柱梁接合方法を提供する。
【解決手段】角形鋼管柱10とH形鋼梁12の接合構造であって、角形鋼管柱10の上下に設けられ、外周全周から外側に突出する通しダイアフラム14と、上下の通しダイアフラム14間に設けられるガセットプレート16とを備え、上下の通しダイアフラム14とH形鋼梁12端部の上下のフランジ18とをそれぞれ第1スプライスプレート20を介してボルト接合し、ガセットプレート16とH形鋼梁12端部のウェブ24とを第2スプライスプレート26を介してボルト接合して構成されるようにする。
【選択図】図1

Description

本発明は、鉄骨建物の柱梁接合構造および柱梁接合構法に関し、とくに、角形鋼管柱とH形鋼梁の柱梁接合構造および柱梁接合方法に関するものである。
従来、鉄骨建物の柱梁接合部の乾式接合構法または構造として、図10の概略斜視図に示すように、スプリット・ティなどを用いて高力ボルト接合する構法または構造が知られている(例えば、特許文献1および2参照)。また、図11の概略斜視図に示すように、柱に一体化したブラケットに梁を高力ボルト接合する梁継手構法または構造が知られている(例えば、特許文献3および4参照)。
一方、ブラケットなどの梁継手部を拡幅してボルト孔の断面欠損分を補い、梁全断面耐力を確保する構法または構造が知られている(例えば、特許文献5参照)。
特開平5−44258号公報 特開2001−32369号公報 特開平7−310369号公報 特開平8−291558号公報 特開2003−82763号公報
ところで、上記の従来のスプリット・ティによる構法および構造は、図10に示すように、半剛接となることから接合部の剛性が一般に低い。また、上記の従来の梁継手構法および構造は、図11に示すように、剛接とするために例えば1m程度のブラケット長が必要である。しかし、このような柱−ブラケットのピースは、搬送や建込み作業に対して効率が悪くなる。反面、ブラケット長を短くすると、継手部で耐力が決定してしまい、梁全断面耐力が発揮されなくなるなど柱梁接合部の性能低下を招く。
また、上記の従来の梁継手部を拡幅する構法および構造は、例えば2倍以上の拡幅が必要となるので鋼材量が増加し、材料費の上昇を招く。また、接合部への過度な応力集中を避けるため、梁幅は梁長さ方向に緩やかに変化させる必要があり、この拡幅加工に手間を要する。このような柱梁接合部に塑性ヒンジが形成された場合には、塑性域が拡幅継手部に及び、ボルトの滑りが発生し易くなる。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、剛接を実現するとともに、生産性および構造性能に優れた乾式接合による柱梁接合構造および柱梁接合方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の請求項1に係る柱梁接合構造は、角形鋼管柱とH形鋼梁の接合構造であって、前記角形鋼管柱の上下に設けられ、外周全周から外側に突出する通しダイアフラムと、前記上下の通しダイアフラム間に設けられるガセットプレートとを備え、前記上下の通しダイアフラムと前記H形鋼梁端部の上下のフランジとをそれぞれ第1スプライスプレートを介してボルト接合し、前記ガセットプレートと前記H形鋼梁端部のウェブとを第2スプライスプレートを介してボルト接合して構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項2に係る柱梁接合構造は、角形鋼管柱とH形鋼梁の接合構造であって、前記角形鋼管柱は、十字形接合プレートが下端に形成され、該プレート上端に柱の外周全周から外側に突出する通しダイアフラムが設けられた上節柱と、十字形接合プレートが上端に形成され、該プレート下端に通しダイアフラムが設けられた下節柱とを備え、前記上下柱の端部の前記十字形接合プレート同士を柱建方兼用スプライスプレートを介して互いにボルト接合し、前記上下の通しダイアフラムと前記H形鋼梁端部の上下のフランジとをそれぞれ第1スプライスプレートを介してボルト接合し、前記十字形接合プレートと前記H形鋼梁端部のウェブとを第2スプライスプレートを介してボルト接合して構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項3に係る柱梁接合構造は、角形鋼管柱とH形鋼梁の接合構造であって、前記角形鋼管柱は、エンドプレートが端部にそれぞれ形成された上節柱および下節柱を備え、前記上節柱または前記下節柱の少なくとも一方は、柱の外周全周から外側に突出する通しダイアフラムと、該通しダイアフラムと前記エンドプレートとの間に設けられるガセットプレートとを有し、前記上下柱の端部の前記エンドプレート同士と前記H形鋼梁端部の上下いずれか一方のフランジおよび前記通しダイアフラムと前記H形鋼梁端部の上下いずれか他方のフランジをそれぞれ第1スプライスプレートを介してボルト接合し、前記ガセットプレートと前記H形鋼梁端部のウェブとを第2スプライスプレートを介してボルト接合して構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項4に係る柱梁接合構造は、上述した請求項1から請求項3のいずれか一つにおいて、前記角形鋼管柱とボルト接合される前記H形鋼梁端部の継手位置のうち少なくともフランジは、前記梁母材の強度よりも高強度に構成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項5に係る柱梁接合構造は、上述した請求項1から請求項4のいずれか一つにおいて、前記角形鋼管柱とボルト接合される前記H形鋼梁端部の継手位置のうち少なくともフランジは、溶接された高強度鋼材を有することを特徴とする。
また、本発明の請求項6に係る柱梁接合方法は、上述した請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の柱梁接合構造を組み立てる柱梁接合方法である。
本発明によれば、柱梁を剛接合することができ、スプリット・ティ型のような半剛接合状態にならない。また、柱の上下の外周全周に設けられる通しダイアフラムと、上下の通しダイアフラム間に設けられるガセットプレートを備える構成であることから、長いブラケットを有しないので、柱ピースの搬送や建込みに際して施工作業性が良い。さらに、梁幅の拡幅加工が不要であることから、鋼材量の増加を最小限に留めることができる。また、終局状態においても梁継手部は弾性範囲に収まるので、ボルトの滑りは発生しない。また、終局状態におけるヒンジ形成位置が梁継手の内側になることから、大地震が発生して梁材が損傷した場合に、柱はそのままで梁材を取り替えることもできる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る柱梁接合構造および柱梁接合方法の好適な実施の形態(実施例1〜3)を詳細に説明する。図1は、本発明の実施例1に係る柱梁接合構造の概略正面断面図であり、図2は分解正面断面図、図3は分解平面断面図である。
(実施例1)
図1、図2および図3に示すように、本発明の実施例1に係る柱梁接合構造100は、角形鋼管柱10と、H形鋼梁12とを有する。柱10の上下には、外周全周から外側に突出する通しダイアフラム14が設けられる。上下の通しダイアフラム14間にはガセットプレート16が上下に延設される。通しダイアフラム14と梁12端部の上下フランジ18とは互いの端部が突き合わされ、第1スプライスプレート20、21を介してボルト22でそれぞれ接合される。一方、ガセットプレート16と梁12端部のウェブ24とは互いの端部が突き合わされ、第2スプライスプレート26を介してボルト22で接合される。
なお、プレート20は、フランジ18の外面側に配置され、半割りのプレート21はウェブ24の両側のフランジ18の内面側に配置され、プレート20、21でフランジ18を挟み込むようにしてある。プレート26も、ガセットプレート16を両側面から挟み込むように配置されてある。
梁12端部の継手30は、梁母材よりも高強度の鋼材32を溶接して製作されてある。高強度鋼材32を溶接する範囲は、梁フランジ18のみ、または梁12全断面とし、継手30に対応する長さ分とすることができる。
一方、ダイアフラム14およびスプライスシート20、26も高強度鋼材を使用することで板厚を薄く構成されてある。また、ボルト22として、SHTBなどの超高力ボルトを使用することでボルト本数を極力削減し、ダイアフラム14の出寸法をボルト1列分としてある。
このように、本発明の柱梁接合構造100および柱梁接合方法では、梁12端部のフランジ18に高強度鋼材32を予め溶接接合しておくことで、現場ではボルト接合のみで柱梁を接合することができる。
また、梁12端部の継手30の位置に高強度鋼材32を用いることで、ボルト孔の断面欠損による耐力低下分を補うことができる。梁幅を拡幅する必要もなく、鋼材量は従来構法と比べてもほとんど増加しない。高強度鋼材32が設けられる範囲は全て弾性範囲に収まるため、ボルトの滑りは生じない。梁12のヒンジは梁継手30よりも内側に形成される。大地震が発生し、梁材が損傷した場合に、柱はそのままで梁材を取り替えることも可能である。
(実施例2)
次に、実施例2について図4〜図6を用いて説明する。実施例2は、梁12の接合のみでなく、柱10の接合も同時に行うものであり、さらに施工省力化を図ることができる。図4は、本発明の実施例2に係る柱梁接合構造の概略正面断面図であり、図5は分解正面断面図、図6は分解平面断面図である。上記で説明した同様の部材には同一符号を付すこととし詳細な説明を省略する。
図4、図5および図6に示すように、本発明の実施例2に係る柱梁接合構造200は、角形鋼管柱10と、H形鋼梁12とを有する。柱10は、十字形接合プレート40aが下端に形成され、プレート40a上端に通しダイアフラム14aが設けられた上節柱10aと、十字形接合プレート40bが上端に形成され、プレート40b下端に通しダイアフラム14bが設けられた下節柱10bとからなる。
上下柱10a、10b端部の十字形接合プレート40a、40b同士は、柱10軸寄りに配置される柱建方兼用スプライスプレート44を介して互いにボルト22で接合されてある。一方、上側の通しダイアフラム14aと梁12端部の上フランジ18a、下側の通しダイアフラム14bと梁12端部の下フランジ18bとはそれぞれ第1スプライスプレート20、21を介してボルト22で接合されてある。十字形接合プレート40a、40bと梁12端部のウェブ24とは柱10外周寄りに配置される第2スプライスプレート26を介してボルト22で接合されてある。
上記の実施例2の柱梁接合構造200を施工する場合には、まず上下柱端部の十字型接合プレート40a、40bを柱建方兼用スプライスプレート44でボルト接合し、次いで梁12をボルト接合して完了する。このようにすることで、梁12の接合と柱10の接合を同時に行い、さらに施工省力化を図ることができる。
(実施例3)
次に、実施例3について図7〜図9を用いて説明する。図7は、本発明の実施例3に係る柱梁接合構造の概略正面断面図であり、図8は分解正面断面図、図9は分解平面断面図である。上記で説明した同様の部材には同一符号を付すこととし詳細な説明を省略する。
図7、図8および図9に示すように、本発明の実施例3に係る柱梁接合構造300は、角形鋼管柱10と、H形鋼梁12とを有する。柱10は、エンドプレート50a、50bが端部にそれぞれ形成された上節柱10aおよび下節柱10bを備え、下節柱10bの下側には通しダイアフラム14が設けられる。通しダイアフラム14とエンドプレート50bとの間にはガセットプレート16が設けられる。
エンドプレート50a、50b同士は、ボルト22で接合される。このボルト22は、梁12端部の上フランジ18aとの接合も兼ねており、エンドプレート50a、50bと上フランジ18aとは、第1スプライスプレート20、21、23を介して接合されてある。通しダイアフラム14と梁12端部の下フランジ18bとは、第1スプライスプレート20、21を介してボルト接合されてある。ガセットプレート16と梁12端部のウェブ24とは、第2スプライスプレート26を介してボルト接合されてある。
上記の実施例3の柱梁接合構造300を施工する場合には、まず上下柱10a、10bのエンドプレート50a、50b同士をボルト接合する。そのボルトは梁12の上フランジ18aの接合も兼ね、ボルト本数の削減を図っている。次いで、梁12の下フランジ18bを下節柱10bの通しダイアフラム14に、梁ウェブ24をガセットプレート16にそれぞれ接合する。
以上説明したように、本発明によれば、柱梁を剛接合することができ、スプリット・ティ型のような半剛接合状態にならない。また、ブラケットを有しないので、柱ピースの搬送や建込みに際して施工作業性が良い。さらに、梁幅の拡幅加工が不要であることから、鋼材量の増加を最小限に留めることができる。また、終局状態においても梁継手部は弾性範囲に収まるので、ボルトの滑りは発生しない。また、終局状態におけるヒンジ形成位置が梁継手の内側になることから、大地震が発生して梁材が損傷した場合に、柱はそのままで梁材を取り替えることもできる。
本発明の実施例1の柱梁接合構造の一例を示す概略正面断面図である。 本発明の実施例1の柱梁接合構造の一例を示す分解正面断面図である。 本発明の実施例1の柱梁接合構造の一例を示す分解平面断面図である。 本発明の実施例2の柱梁接合構造の一例を示す概略正面断面図である。 本発明の実施例2の柱梁接合構造の一例を示す分解正面断面図である。 本発明の実施例2の柱梁接合構造の一例を示す分解平面断面図である。 本発明の実施例3の柱梁接合構造の一例を示す概略正面断面図である。 本発明の実施例3の柱梁接合構造の一例を示す分解正面断面図である。 本発明の実施例3の柱梁接合構造の一例を示す分解平面断面図である。 従来のスプリット・ティ型の柱梁接合構造を示す概略斜視図である。 従来のブラケット型の柱梁接合構造を示す概略斜視図である。
符号の説明
10 角形鋼管柱
12 H形鋼梁
14 通しダイアフラム
16 ガセットプレート
18 フランジ
20 第1スプライスプレート
22 ボルト
24 ウェブ
26 第2スプライスプレート
30 継手
32 高強度鋼材
40a,40b 十字形接合プレート
44 柱建方兼用スプライスプレート
50a,50b エンドプレート
100 柱梁接合構造

Claims (6)

  1. 角形鋼管柱とH形鋼梁の接合構造であって、
    前記角形鋼管柱の上下に設けられ、外周全周から外側に突出する通しダイアフラムと、
    前記上下の通しダイアフラム間に設けられるガセットプレートとを備え、
    前記上下の通しダイアフラムと前記H形鋼梁端部の上下のフランジとをそれぞれ第1スプライスプレートを介してボルト接合し、
    前記ガセットプレートと前記H形鋼梁端部のウェブとを第2スプライスプレートを介してボルト接合して構成されることを特徴とする柱梁接合構造。
  2. 角形鋼管柱とH形鋼梁の接合構造であって、
    前記角形鋼管柱は、十字形接合プレートが下端に形成され、該プレート上端に柱の外周全周から外側に突出する通しダイアフラムが設けられた上節柱と、十字形接合プレートが上端に形成され、該プレート下端に通しダイアフラムが設けられた下節柱とを備え、
    前記上下柱の端部の前記十字形接合プレート同士を柱建方兼用スプライスプレートを介して互いにボルト接合し、
    前記上下の通しダイアフラムと前記H形鋼梁端部の上下のフランジとをそれぞれ第1スプライスプレートを介してボルト接合し、
    前記十字形接合プレートと前記H形鋼梁端部のウェブとを第2スプライスプレートを介してボルト接合して構成されることを特徴とする柱梁接合構造。
  3. 角形鋼管柱とH形鋼梁の接合構造であって、
    前記角形鋼管柱は、エンドプレートが端部にそれぞれ形成された上節柱および下節柱を備え、前記上節柱または前記下節柱の少なくとも一方は、柱の外周全周から外側に突出する通しダイアフラムと、該通しダイアフラムと前記エンドプレートとの間に設けられるガセットプレートとを有し、
    前記上下柱の端部の前記エンドプレート同士と前記H形鋼梁端部の上下いずれか一方のフランジおよび前記通しダイアフラムと前記H形鋼梁端部の上下いずれか他方のフランジをそれぞれ第1スプライスプレートを介してボルト接合し、
    前記ガセットプレートと前記H形鋼梁端部のウェブとを第2スプライスプレートを介してボルト接合して構成されることを特徴とする柱梁接合構造。
  4. 前記角形鋼管柱とボルト接合される前記H形鋼梁端部の継手位置のうち少なくともフランジは、前記梁母材の強度よりも高強度に構成されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の柱梁接合構造。
  5. 前記角形鋼管柱とボルト接合される前記H形鋼梁端部の継手位置のうち少なくともフランジは、溶接された高強度鋼材を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一つに記載の柱梁接合構造。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか一つに記載の柱梁接合構造を組み立てる柱梁接合方法。
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