JP2009263949A - サイドプレートおよび柱と梁との接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 梁のフランジに取り付けられる際に、溶接の熱影響により変形することがなく、このため柱との取り付け部にねじれ等が発生せず、また、梁との溶接の際に裏当て材を別途必要としないため、溶接作業が容易なサイドプレートおよびこれを用いた柱と梁との接合構造を提供する。
【解決手段】 本体部３の梁との接合部の裏側には、裏当て部５が設けられる。裏当て部５は、本体部３から一部が張り出しており、梁との接合部に沿って設けられる。本体部３の裏面には、裏当て部５をまたぐように、リブ７ａ、７ｂが設けられる。リブ７ａ、７ｂの端部は、裏当て部５の本体部３から張り出した部位の上面とほぼ同一の面を有する。リブ７ａ、７ｂは、梁のフランジ裏面との接合部位となる。なお、リブ７ａは、サイドプレート１の柱との接合部（本体部３の長辺側の側面）近傍に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄骨構造の柱と梁との接合部に用いられ、柱と梁との溶接部の破断等を抑制するサイドプレートおよびこれを用いた柱と梁との接合構造に関するものである。

従来、鉄骨構造の柱と梁との接合部には、サイドプレートと呼ばれる部材が用いられる。図６は、柱と梁とが接合された状態を示す図である。柱３３の２辺には、それぞれ梁３１が接合されている。梁３１は例えばＨ鋼である。梁３１は、フランジ３７とウェブ３９とから構成され、フランジ３７の端部近傍の両側には、それぞれサイドプレート３０が接合されている。

柱３３の梁３１との接合部近傍には、ダイアフラム３５が設けられる。梁３１及び梁３１に設けられたサイドプレート３０は、ダイアフラム３５を介して柱３３と接合される。なお、柱３３と梁３１との接合は、図６に示すような形態に限られず、柱３３の四方に梁３１が設けられる場合もある。

柱３３と梁３１との接合部には、地震等の際には非常に大きな力がかかる。また、柱３３と梁３１との接合は、通常溶接で行われるため、溶接部が最も力のかかる部位となる。サイドプレート３０は、柱３３と梁３１との接合領域を大きくして、接合部位にかかる力を分散させるとともに、柱３３と梁３１との接合部にかかる力を梁３１へ伝達させて、梁３１の変形能を利用することにより、柱３３と梁３１との破断等を防ぐ部材である。

サイドプレート３０は、通常、あらかじめ梁３１のフランジ３７へ溶接される。図７は、サイドプレート３０と梁３１との接合部の断面拡大図である。サイドプレート３０の梁３１との接合部には、両面に開先４１ａ、４１ｂが設けられる。従って、サイドプレート３０はフランジ３７へ、サイドプレート３０の両面から溶接され、溶接部４３ａ、４３ｂが形成される。

このようにして用いられるサイドプレートとしては、梁との溶接面の中央に溶接残しを設けてＫ開先加工を施し、溶接残しの厚みを梁にかかるモーメントに応じて変化させることを特徴とする水平リブプレートがある（特許文献１）。

また、柱との接合部に向けて幅が拡大するハンチ部を有し、梁のフランジと略同一幅の平行部を有するハンチプレートがある（特許文献２）。
特開２００４−４４１００号公報 特開平１１−１５８９９９号公報

しかし、特許文献１のような水平リブプレートでは、溶接部位を減らすことはできるが、溶接熱による熱影響で、水平リブプレートの変形が生じ易く、このため、柱との接合部に反りやねじれが発生する恐れがあるという問題がある。

また、特許文献２によるハンチプレートでは、梁側の加工が困難であり、また、特許文献１記載の水平リブプレートと同様に、梁との溶接による熱影響でハンチプレートが変形する恐れがあるという問題がある。

また、特許文献１、特許文献２のいずれのプレートであっても、梁との溶接部の溶接面の裏側には、裏当て金等を設ける必要があるが、裏当て金の設置および固定に工数を要するという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、サイドプレートが梁のフランジに取り付けられる際に、溶接の熱影響による変形が抑制され、このため柱との取り付け部にねじれ等が発生せず、また、梁との溶接の際に裏当て材を別途必要としないため、溶接作業が容易なサイドプレートおよびこれを用いた柱と梁との接合構造を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、梁のフランジ部に接合され、前記梁と柱との接合部に設けられるサイドプレートであって、本体部と、前記本体部の第１の側面に沿って設けられ、前記本体部の下面側から前記第１の側面方向に突出して形成された裏当て部と、を具備することを特徴とするサイドプレートである。

前記第１の側面と略垂直に交わる前記本体部の第２の側面は、前記裏当て部の端部よりも張り出しており、前記本体部の下面において、前記第２の側面端部から前記裏当て部にかけて段差が形成されることが望ましい。

前記サイドプレートは、前記裏当て部から突出して形成されたリブを更に具備してもよく、この場合、前記リブは、複数設けられ、前記リブの一つは、前記第２の側面の近傍に設けられることが望ましい。

前記本体部の幅は、前記第２の側面近傍が最も広く、前記第２の側面から離れるにつれて狭くなることが望ましく、また、前記本体部は、前記第１の側面と上面との間と、前記第２の側面と上面との間にそれぞれ開先部を具備してもよい。

第１の発明によれば、サイドプレートの端部に裏当て部が一体に設けられ、裏当て部の反対面側から溶接が行われるため、サイドプレートと梁（フランジ）との溶接の際に、裏当て部が裏当て金の役割を果たし、別途裏当て金を設置する必要がない。

また、裏当て部がサイドプレートと柱との接合面近傍には設けられずに、すなわち、サイドプレートと柱との接合面が裏当て部よりも張り出しており、サイドプレートの本体部下面側に裏当て部による段差が形成されれば、サイドプレートと柱との接合時には、別途裏当て金を段差に挿入することができ、このため、サイドプレートと柱とを容易に溶接することができる。

また、サイドプレートに本体部とフランジ部とに掛け渡されるリブが設けられれば、サイドプレートと梁との溶接の際のサイドプレートの変形を抑えることができ、サイドプレートと柱との溶接部にねじれやそりが生じにくい。リブが、サイドプレートと柱との接合部近傍に設けられれば、サイドプレートの変形抑制の効果は更に高まる。

また、サイドプレートの本体部は、最も力が加わる柱との接合部近傍が最も幅が広く、柱との接合部から離れるにつれて幅が狭くなり、サイドプレートに及ぶ力に応じて効率の良い補強効果を得ることができる。また、溶接部には開先が設けられることで、溶接作業が容易なサイドプレートを得ることができる。

第２の発明は柱と、前記柱に設けられるダイアフラムと、前記柱と、前記ダイアフラムを介して接合される梁と、を具備し、前記梁のフランジ部の両側には、第1の発明にかかるサイドプレートが設けられることを特徴とする柱と梁との接合構造である。

第２の発明によれば、柱（ダイアフラム）と梁との接合部に第１の発明にかかるサイドプレートが用いられ、サイドプレートと柱との接合部には反りなどの変形がないため、柱と梁とを確実に溶接することができる。

本発明によれば、梁のフランジに取り付けられる際に、溶接の熱影響により変形することがなく、このため柱との取り付け部にねじれ等が発生せず、また、梁との溶接の際に裏当て材を別途必要としないため、溶接作業が容易なサイドプレートおよびこれを用いた柱と梁との接合構造を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態にかかるサイドプレート１について説明する。図１は、サイドプレート１を示す斜視図であり、図１（ａ）はサイドプレートの上面側（表面側）、図１（ｂ）はサイドプレートの下面側（裏面側）から見た図である。

サイドプレート１は主に、本体部３、裏当て部５、リブ７ａ、７ｂ等から構成される。本体部３は板状部材である。本体部３は略台形形状を有しており、互いに平行な辺の内の長辺側の側面（以後単に「長辺側の側面」と称する）が柱との接合部、互いに平行な辺の短辺側の側面（以後単に「短辺側の側面」と称する）と長辺側の側面とをほぼ垂直につなぐ側面が梁との接合部となる。

柱との接合部近傍（長辺側の側面と本体部３の上面との交差部近傍）には、開先９ａが設けられる。また、梁との接合部近傍（短辺側の側面と長辺側の側面とをほぼ垂直につなぐ側面と本体部３の上面との交差部近傍）には、それぞれ開先９ｂが設けられる。開先９ａ、９ｂは柱や梁との溶接の際に溶接金属が溶け込む部位である。なお、本体部３の厚みは、本体部３と接合される後述する梁のフランジの厚さと略同等である。

梁との接合部の裏側には、裏当て部５が設けられる。裏当て部５は板状部材である。裏当て部５は、本体部３の下面側から一部が張り出しており、本体部３の短辺側の側面から長辺側の側面に向かって延伸され、梁との接合部に沿って設けられる。裏当て部５の一方の端部は短辺側の側面と略一致する。一方、裏当て部５の他方の端部は、本体部３の長辺側の側面の手前に位置する。すなわち、本体部３の長辺側の側面は、裏当て部５よりも張り出しており、本体部３の下面側には、裏当て部５により段差８が設けられる。段差８は、後述する裏当て金の挿入部位となる。

本体部３の下面側には、裏当て部５をまたぐように、リブ７ａ、７ｂが設けられる。リブ７ａ、７ｂは板状部材である。リブ７ａ、７ｂの一方の端部は、本体部３の下面側に設けられる。リブ７ａ、７ｂの他方の端部は、裏当て部５の本体部３から張り出した部位の上面とほぼ同一の面を有する。裏当て部５をまたいで、リブ７ａ、７ｂの裏当て部５の上面と略同一の面は、梁のフランジ裏面との接合部位となる。なお、リブ７ａは、サイドプレート１の柱との接合部（本体部３の長辺側）近傍に設けられる。

サイドプレート１は、例えば鋼製であり、本体部３、裏当て部５、リブ７ａ、７ｂは別々で構成しても良く、一体であってもよい。別々で構成する場合には、溶接等により各構成部材が接合されれば良く、一体の場合には、鋳造、鍛造、切出し等により製造することができる。

次に、サイドプレート１と梁１３との接合構造について説明する。図２は、梁１３にサイドプレート１ａ、１ｂが接合された状態を示す図である。柱と接合される梁１３の端部の両側には、サイドプレート１（１ａ、１ｂ）が一対設けられる。梁１３は例えばＨ鋼材である。この場合、梁１３は、一対のフランジ１５が略平行にウェブ１７によって接合された形状を有する。なお、サイドプレート１ｂはサイドプレート１ａと左右対称の形状である。従って、以下の説明においては、主にサイドプレート１ａについて説明する。

サイドプレート１ａは、本体部３と梁１３との接合部に設けられた開先９ｂで、梁１３のフランジ１５と溶接される。すなわち、開先９ｂが溶接部１１ａとなる。同様に、サイドプレート１ｂはフランジ１５の反対側に接合される。サイドプレート１ａ、１ｂとで挟まれる梁１３の端部には開先９ｃが設けられる。したがって、開先９ａおよび開先９ｃが柱との溶接部となる。

図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。サイドプレート１ａ、１ｂは梁１３のフランジ１５の両側に接合される。前述の通り、開先９ｂはフランジ１５と本体部３との溶接部であり、溶接部１１ａで溶接される。溶接部１１ａに対してサイドプレート１ａの裏面には裏当て部５が設けられる。したがって、サイドプレート１ａをフランジ１５へ溶接する際には、裏当て部５は溶接の裏当て金の機能を果たし、別途裏当て金などを用いる必要がない。

なお、サイドプレート１は、図示を省略した他方のフランジ１５の両側にも同様に接合される。したがって、１本の梁１３の柱との接合部には、合計４つのサイドプレート１（１ａ、１ｂ）が設けられる。

リブ７ｂは、本体部３の裏面において、フランジ１５の裏面に接する。リブ７ｂとフランジ１５との接触部は、図示を省略した溶接部が設けられる。したがって、サイドプレート１ａは、開先９ｂでフランジ１５と接合されるとともに、リブ７ｂによりフランジ１５と接合される。なお、リブ７ａも同様にフランジ１５の裏面に接合される。

サイドプレート１ａをフランジ１５へ接合する際には、まず、リブ７ａ、７ｂがフランジ１５の裏面に接合される。なお、リブ７ａ、７ｂとフランジ１５との接合は、隅肉溶接が施されるが、点溶接であっても良い。

次いで、開先９ｂとフランジ１５とをつき合わせて溶接部１１ａで溶接される。溶接の際、本体部３は溶接の熱の影響を受け、本体部３が上方へ反るような変形や、本体部３がフランジ１５に対してねじれようするが、リブ７ａ、７ｂがフランジ１５に接合されているため、本体部３の変形が抑制される。なお、梁１３へのサイドプレート１の接合は、予め工場等で行われても良く、または、柱との接合現場で行われても良い。

次に、梁１３と柱１９との接合構造について説明する。図４は、柱１９に梁１３が接合された状態を示す図である。柱１９は角形の中空部材である。柱１９と梁１３との接合部にはダイアフラム２１が設けられる。ダイアフラム２１は中空部材である角形鋼管の剛性を高めるために設けられるものであり、ダイアフラム２１と柱１９とは溶接接合される。梁１３ａ、１３ｂは、柱１９の両側にダイアフラム２１を介して接合される。なお、柱１９への梁１３の接合は、図４に示すような２方向のみに限られず、例えば、柱１９の各面に４本の梁１３を接合しても良く、１方向のみであっても良い。

予めサイドプレート１ａ、１ｂが設けられた梁１３ａは、柱１９の所定の位置に設けられたダイアフラム２１とつき合わされ、開先９ａ、９ｃの溶接部１１ｂにて溶接される。なお、前述の通り、図示を省略した梁１３ａの反対側のフランジ１５においても同様にサイドプレート１ａ、１ｂが設けられており、同様にダイアフラム２１を介して柱１９と接合される。

サイドプレート１ａの本体部３は、略台形形状であり、柱１９との接合部の幅が最も広く、柱１９から離れるにつれて幅が狭くなる。柱１９との接合部近傍は、最も大きな力がかかるため、より広い溶接面積を得て力を分散させるとともに、地震時等において、梁１３へ大きな力が作用した場合に、梁１３の変形によって、力を吸収し、梁１３と柱１９との接合部の破断等を抑えるためである。

次に、サイドプレート１が設けられた梁１３を柱１９へ接合する方法について説明する。図５は、梁１３ａと柱１９との接合方法を示す側面図である。梁１３ａを柱１９へ接合する際には、まず、図５（ａ）に示すように、開先９ａ（９ｃ）とダイアフラム２１とを突合せる。この際、開先９ａの下方には、裏当て部５は設けられていないため、本体部３の裏面には段差８が形成される。また、段差８に該当する部位のウェブ１７には予め切り欠き２３が設けられる。

次いで、図５（ｂ）に示すように、開先９ａの裏面の段差８および切り欠き２３に裏当て金２５を挿入する。裏当て金２５は溶接金属の抜け落ちや底部の溶け込み不足を防止するために設けられるものであり、溶接部位の裏側に仮付けする小金属片である。裏当て金２５を固定後、開先９ａ側から溶接部１１ｂにて溶接し、梁１３およびサイドプレート１が柱１９（ダイアフラム２１）へ接合される。溶接後、裏当て金２５が撤去される。

以上説明したように、本実施の形態にかかるサイドプレート１によれば、梁１３と柱１９との接合部にサイドプレート１が設けられるため、サイドプレート１により、梁１３と柱１９とが確実に接合される。また、サイドプレート１の梁１３との接合部に沿って裏当て部５が設けられ、裏当て部５の反対面側に設けられた開先９ｂにおいて溶接が行われるため、サイドプレート１と梁１３（フランジ１５）との溶接の際に、裏当て部５が、溶接の際に使用される裏当て金の役割を果たし、別途裏当て金を設置する必要がない。

また、サイドプレート１の本体部３とフランジ部１５とに掛け渡されるリブ７ａ、７ｂが設けられるため、サイドプレート１と梁１３との溶接の際のサイドプレート１の変形を抑えることができ、サイドプレート１と柱１９との溶接部にねじれやそりが生じにくい。このため、梁１３（サイドプレート１）と柱１９との接合が容易である。

特に、リブ７ａが、サイドプレート１と柱１９との接合部近傍に設けられるため、サイドプレート１と柱１９との接合部近傍の変形を効率よく抑制することができる。また、リブ７ａ、７ｂによる変形防止効果により、サイドプレート１は片側からの溶接でも変形量が少なく、このため、溶接作業は、一方向からのみ行えば良いことから、溶接作業に優れる。

また、裏当て部５はサイドプレート１と柱１９との接合部近傍には設けられずに、サイドプレート１の本体部３には裏当て部５による段差８が形成し、さらに、段差８に該当する部位のウェブ１７に切り欠き２３が設けられるため、梁１３（サイドプレート１）と柱１９とを接合する際に、段差８および切り欠き２３に裏当て金２５を挿入することができる。このため、サイドプレート１と柱１９とを容易に溶接することができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、サイドプレート１は、リブ７ａ、７ｂが設けられるが、リブの個数は、これに限られず、一つのみであってもよく、さらに多くのリブを設けることもできる。

サイドプレート１の構成を示す斜視図で、（ａ）は表側を示す図、（ｂ）は裏側を示す図。 サイドプレート１ａ、１ｂが梁１３へ接合された状態を示す平面図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 サイドプレート１ａ、１ｂが設けられた梁１３ａ、１３ｂが柱１９へ接合された状態を示す図。 サイドプレート１ａ、１ｂが設けられた梁１３ａを柱１９へ接合する方法を示す図で、（ａ）は梁１３をダイアフラム２１へ付き合わせた状態を示す図、（ｂ）は段差８および切り欠き２３へ裏当て金２５を挿入した状態を示す図。 従来のサイドプレート３０が設けられた梁３１と柱３３との接合状態を示す図。 サイドプレート３０とフランジ３７との接合部を示す拡大図。

符号の説明

１………サイドプレート
３………本体部
５………裏当て部
７ａ、７ｂ………リブ
８………段差
９ａ、９ｂ、９ｃ………開先
１１ａ、１１ｂ………溶接部
１３………梁
１５……フランジ
１７………ウェブ
１９………柱
２１………ダイアフラム
２３………切り欠き
２５………裏当て金
３０………サイドプレート
３１………梁
３３………柱
３５………ダイアフラム
３７………フランジ
３９………ウェブ
４１ａ、４１ｂ………開先
４３ａ、４３ｂ………溶接部

Claims (7)

1. 梁のフランジ部に接合され、前記梁と柱との接合部に設けられるサイドプレートであって、
   本体部と、
   前記本体部の第１の側面に沿って設けられ、前記本体部の下面側から前記第１の側面方向に突出して形成された裏当て部と、
   を具備することを特徴とするサイドプレート。
2. 前記第１の側面と略垂直に交わる前記本体部の第２の側面は、前記裏当て部の端部よりも張り出しており、
   前記本体部の下面において、前記第２の側面端部から前記裏当て部にかけて段差が形成されることを特徴とする請求項１記載のサイドプレート。
3. 前記サイドプレートは、
   前記裏当て部から突出して形成されたリブを更に具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載のサイドプレート。
4. 前記リブは、複数設けられ、
   前記リブの一つは、前記第２の側面の近傍に設けられることを特徴とする請求項３記載のサイドプレート。
5. 前記本体部の幅は、
   前記第２の側面近傍が最も広く、前記第２の側面から離れるにつれて狭くなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のサイドプレート。
6. 前記本体部は、
   前記第１の側面と上面との間と、前記第２の側面と上面との間にそれぞれ開先部を具備することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のサイドプレート。
7. 柱と、
   前記柱に設けられるダイアフラムと、
   前記柱と、前記ダイアフラムを介して接合される梁と、
   を具備し、
   前記梁のフランジ部の両側には、請求項１から請求項６のいずれかに記載のサイドプレートが設けられることを特徴とする柱と梁との接合構造。

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