JP2010053956A - 高力ボルト接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦面処理を施すことなく、且つ高力ボルトを高強度化することなく、耐力向上を図ることが可能な高力ボルト接合構造を提供する。
【解決手段】高力ボルト１４の軸部１４ａが挿通する被接合部材１１（１０）のボルト孔１８を、被接合部材１１（１０）の厚さＴ方向内側に向かうに従い漸次縮径して孔面をテーパー状に形成した支圧孔部１８ｂ、１８ｃを備えて形成する。また、添板１２、１３に、ボルト孔１９の径方向外側に位置する同心円状の屈曲部２１で屈曲して支圧孔部１８ｂ、１８ｃに嵌合する支圧部２０を設ける。そして、高力ボルト１４で一対の被接合部材１１（１０）と添板１２、１３とを締め付けるとともに、座金部材１６、１７で添板１２、１３の支圧部２０を押圧させ、この支圧部２０を被接合部材１１（１０）の支圧孔部１８ｂ、１８ｃの孔面に押圧させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、高力ボルトを用いて例えば鋼板や鉄骨などの被接合部材同士を接合する高力ボルト接合構造に関する。

従来、鋼板や鉄骨などの母材（被接合部材）同士を接合する際には、溶接、高力ボルト接合が多用されており、このうち、高力ボルト接合（高力ボルト摩擦接合）においては、高力ボルト１本あたりのすべり耐力がボルト軸力×すべり係数で表され、ボルト軸力とすべり係数のいずれか一方あるいは両方の値を大きくすることですべり耐力を大きくすることができる。

そして、すべり係数を大きく方法としては、一般に、図７（２面せん断型の高力ボルト摩擦接合）や図８（１面せん断型の高力ボルト摩擦接合）に示す母材１、２や添板３、４の摩擦面（接合面）１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、４ａに赤錆処理やブラスト処理を施す方法が多用されている。また、摩擦面１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、４ａに機械的に凹凸を形成してすべり係数を大きくする方法や、鋼棒、ピアノ線、鋼線メッシュ、軟鋼などの接合補助部材を母材１、２と添板３、４の間あるいは母材１、２同士の間に介装し、各部材１、２、３、４の摩擦面１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、４ａに接合補助部材を食い込ませ、支圧抵抗を付加することによってすべり係数を大きくする方法も提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

一方、ボルト軸力を高める方法としては、ボルト５自体の強度を高くした例えば１４Ｔ（１４００Ｎ／ｍｍ^２）級の超高力ボルトを用いる方法が実用化され、１８Ｔ（１８００Ｎ／ｍｍ^２）級の超高力ボルトの開発も進められている。
特開平６−１４６４２７号公報 特開２００４−２９１０９１号公報 特開平６−２２０９２３号公報

しかしながら、高力ボルト摩擦接合においては、すべり係数を大きくする方法を適用した場合、平均的にすべり係数が０．６程度であるとの報告があるが、摩擦はばらつきが大きな現象であるため、通常、摩擦面１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、４ａのすべり係数の設計値（基準値）に０．４５という低い値を設定してすべり耐力を算出している。

また、高力ボルト摩擦接合では、一般に、施工性を考慮して、高力ボルト５の軸部５ａが挿通する母材１、２や添板３、４のボルト孔の孔径が高力ボルト５の軸径よりも例えば２〜３ｍｍ程度大きく形成されている。このように母材１、２や添板３、４のボルト孔が形成されていることにより、図９に示すように、母材１、２に作用する荷重Ｐが徐々に高くなると、はじめに高力ボルト５（母材１、２と添板３、４の摩擦面１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、母材１、２同士の摩擦面１ａ、２ｂ）にすべりが生じ、ボルト軸力が低下して変形が進み、高力ボルト５の軸部５ａと母材１、２（母材１、２のボルト孔の周端部）が当接して支圧状態になった段階から耐力が上昇することになる。このため、高力ボルト５がすべる際に大きなすべり音が発生したり、支圧状態に移行するまでに変形が進むという構造的に好ましくない状況が発生する。

一方、高強度のボルト（超高力ボルト）５を用いてすべり耐力を大きくする場合には、高強度化に伴うコスト増が生じ、さらに、遅れ破壊に対する品質管理なども必要になって、大幅なコスト増が生じるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑み、摩擦面処理を施すことなく、且つ高力ボルトを高強度化することなく、耐力向上を図ることが可能な高力ボルト接合構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の高力ボルト接合構造は、一対の被接合部材の外側に添板を設け、前記一対の被接合部材と前記添板とを高力ボルトで締め付けることにより、前記添板を介して前記被接合部材同士を接合する高力ボルト接合構造であって、前記高力ボルトの頭部及び／又は前記高力ボルトの軸部の先端側に螺合したナットと前記添板との間に介装される座金部材を備えており、前記高力ボルトの軸部が挿通する前記被接合部材のボルト孔が、前記被接合部材の一面及び／又は他面から前記被接合部材の厚さ方向内側に向かうに従い漸次縮径して孔面をテーパー状に形成した支圧孔部を備えて形成され、前記添板には、前記高力ボルトの軸部が挿通する該添板のボルト孔を含み、前記添板のボルト孔の径方向外側に位置する同心円状の屈曲部で屈曲して前記支圧孔部に嵌合する支圧部が設けられ、前記高力ボルトで前記一対の被接合部材と前記添板とを締め付けるとともに、前記座金部材が前記添板の支圧部を押圧し、該支圧部が前記被接合部材の支圧孔部の孔面に押圧されていることを特徴とする。

この発明においては、高力ボルトで一対の被接合部材と添板とを締め付けるとともに、座金部材が添板の支圧部を押圧し、この支圧部が被接合部材の支圧孔部の孔面に押圧されることにより、高力ボルトの締め付けと同時に、被接合部材に作用した荷重が座金部材と添板の支圧部を介して支圧伝達されるように高力ボルトと一対の被接合部材を繋げて、被接合部材同士を接合することが可能になる。

本発明の高力ボルト接合構造は、一対の被接合部材を高力ボルトで締め付けることにより前記被接合部材同士を接合する高力ボルト接合構造であって、前記高力ボルトの頭部と前記被接合部材の間及び前記高力ボルトの軸部の先端側に螺合したナットと前記被接合部材の間にそれぞれ介装される一対の座金部材を備えており、前記高力ボルトの軸部が挿通する前記被接合部材のボルト孔が、前記被接合部材の一面から他面に向かうに従い漸次縮径して孔面をテーパー状に形成した支圧孔部を備えて形成され、前記高力ボルトで前記一対の被接合部材を締め付けるとともに、前記座金部材が前記被接合部材の支圧孔部に嵌合しつつ該支圧孔部の孔面に押圧されていることを特徴とする。

この発明においては、高力ボルトで一対の被接合部材を締め付けるとともに、座金部材が被接合部材の支圧孔部に嵌合しつつこの支圧孔部の孔面に押圧されることにより、高力ボルトの締め付けと同時に、被接合部材に作用した荷重が座金部材を介して支圧伝達されるように高力ボルトと一対の被接合部材を繋げて、被接合部材同士を接合することが可能になる。

また、本発明の高力ボルト接合構造においては、前記座金部材が前記高力ボルトの頭部及び／又は前記ナットと一体に形成されてもよい。

この発明においては、座金部材を高力ボルトの頭部及び／又はナットと一体に形成することによって、座金部材を個別に設ける必要がなく、部材数を少なくすることができる。

本発明の高力ボルト接合構造によれば、高力ボルトの締め付けと同時に、高力ボルトと一対の被接合部材とを、被接合部材に作用した荷重が支圧伝達されるように繋げることができる。これにより、従来の高力ボルト摩擦接合のように被接合部材に作用する荷重が徐々に高くなるとともに高力ボルトにすべりが生じて大きなすべり音が発生したり、支圧状態に移行するまでの間でボルト軸力が低下し変形が進むという不都合を確実に解消することが可能になる。よって、ばらつきの大きい摩擦面処理を施すことなく、且つ高力ボルトを高強度化することなく、耐力向上を図ることが可能になる。

以下、図１及び図２を参照し、本発明の第１実施形態に係る高力ボルト接合構造について説明する。本実施形態は、互いに突き合わせるように配置した一対の接合鋼板（被接合部材、母材）と、これら接合鋼板を挟み込むように配置した一対の添板とを高力ボルトで締め付けることにより、一対の添板を介して接合鋼板同士を接合する２面せん断型の高力ボルト接合構造に関するものである。

本実施形態の高力ボルト接合構造Ａは、図１及び図２に示すように、接合する一対の接合鋼板１０、１１と、一対の添板１２、１３と、高力ボルト１４と、ナット１５と、一対の座金部材１６、１７とを備えて構成されている。

一対の接合鋼板１０、１１は、互いの一端部１０ａ、１１ａ同士を突き合わせるように間隔をあけて平行配置されている。また、これら一対の接合鋼板１０、１１にはそれぞれ、一端部１０ａ、１１ａ側に、一面１０ｂ、１１ｂから他面１０ｃ、１１ｃに貫通し、高力ボルト１４の軸部１４ａが挿通するボルト孔１８が、所定の間隔をあけて２つずつ形成されている。また、各ボルト孔１８は、接合鋼板１０、１１の厚さＴ方向中央部分（厚さＴ方向内側部分）が中央孔部１８ａ、中央孔部１８ａよりも接合鋼板１０、１１の一面１０ｂ、１１ｂ側部分が第１支圧孔部（支圧孔部）１８ｂ、中央孔部１８ａよりも接合鋼板１０、１１の他面１０ｃ、１１ｃ側部分が第２支圧孔部（支圧孔部）１８ｃとされている。

そして、中央孔部１０８ａは、ボルト孔１８の軸線Ｏ１方向（接合鋼板１０、１１の厚さＴ方向）にその径を一定にして形成されており、高力ボルト１４の軸部１４ａの径（軸径ｄ１）よりも例えば２〜３ｍｍ程度大きく形成されている。第１支圧孔部１８ｂは、接合鋼板１０、１１の一面１０ｂ、１１ｂから接合鋼板１０、１１の厚さＴ方向内側に向かうに従い漸次縮径して形成されており、その孔面がテーパー状に形成されている。第２支圧孔部１８ｃは、接合鋼板１０、１１の他面１０ｃ、１１ｃから接合鋼板１０、１１の厚さＴ方向内側に向かうに従い漸次縮径して形成されており、その孔面がテーパー状に形成されている。そして、これら第１支圧孔部１８ｂと第２支圧孔部１８ｃは、断面台形状の同形同大で形成され、中央孔部１８ａと互いの軸線を同軸Ｏ１上に配した状態で連通している。

一対の添板１２、１３は、接合鋼板１０、１１の一端部１０ａ、１１ａ側を挟み込むように、一対の接合鋼板１０、１１のそれぞれの外側に配設されている。また、このとき、一方の添板１２は、一面１２ａを接合鋼板１０、１１の一面１０ｂ、１１ｂに面接触させ、他方の添板１３は、一面１３ａを接合鋼板１０、１１の他面１０ｃ、１１ｃに面接触させて配設されている。各添板１２、１３には、高力ボルト１４の軸部１４ａが挿通する４つのボルト孔１９が所定の間隔をあけて一面１２ａ、１３ａから他面１２ｂ、１３ｂに貫通して形成されている。また、各ボルト孔１９は、接合鋼板１０、１１のボルト孔１８の中央孔部１８ａと同径で形成されている。

また、各添板１２、１３には、各ボルト孔１９を形成した部分に、例えばプレス加工などによって予め支圧部２０が形成されている。この支圧部２０は、ボルト孔１９を含み、このボルト孔１９の径方向外側に設けられた同心円状の屈曲部２１で添板１２、１３を屈曲させ、各接合鋼板１０、１１の一面１０ｂ、１１ｂあるいは他面１０ｃ、１１ｃに面接触する添板１２、１３の一面１２ａ、１３ａから軸線Ｏ１方向外側に突出して形成されている。このとき、支圧部２０の一面１２ａ、１３ａと他面１２ｂ、１３ｂは、互いに平行しつつ屈曲部２１からボルト孔１９の孔面に向かうに従い漸次軸線方向外側に向けて傾斜するテーパー状に形成されている。これにより、支圧部２０の他面１２ｂ、１３ｂ側には、円錐台状（断面台形状）の嵌合凹部２２が形成されている。

そして、一対の添板１２、１３は、一方の添板１２の支圧部２０が接合鋼板１０、１１に形成したボルト孔１８の第１支圧孔部１８ｂに、他方の添板１３の支圧部２０が接合鋼板１０、１１の第２支圧孔部１８ｃにそれぞれ嵌合して配設されている。このとき、各添板１２、１３の支圧部２０は、そのテーパー状の一面１２ａ、１３ａが第１支圧孔部１８ｂ、第２支圧孔部１８ｃのテーパー状の孔面に面接触して嵌合している。また、各支圧部２０のボルト孔１９が、接合鋼板１０、１１のボルト孔１８の中央孔部１８ａと互いの軸線を同軸Ｏ１上に配した状態で連通している。

一方、一対の座金部材１６、１７は、略円錐台状の同形同大で形成され、軸線Ｏ１方向後端側の座金部１６ａ、１７ａと先端側の嵌合部１６ｂ、１７ｂとを備えて形成されている。また、座金部１６ａ、１７ａは、その径が軸線Ｏ１方向後端から嵌合部１６ｂ、１７ｂに繋がる部分まで一定で形成されている。これに対し、嵌合部１６ｂ、１７ｂは、軸線Ｏ１方向後端側から先端に向かうに従い漸次その外径が縮径するように形成され、外面がテーパー状に形成されている。また、この嵌合部１６ｂ、１７ｂは、軸線Ｏ１方向の厚さが添板１２、１３の支圧部２０の嵌合凹部２２の厚さと同等に形成されている。さらに、一対の座金部材１６、１７には、軸線Ｏ１方向先端から後端に貫通するボルト孔２３が形成されており、このボルト孔２３は、接合鋼板１０、１１のボルト孔１８の中央孔部１８ａ及び添板１２、１３のボルト孔１９と同径で形成されている。

これら一対の座金部材１６、１７は、一方の座金部材１６が一方の添板１２の支圧部２０の嵌合凹部２２に、他方の座金部材１７が他方の添板１３の支圧部２０の嵌合凹部２２にそれぞれ嵌合して配設されている。このとき、各座金部材１６、１７は、嵌合部１６ｂ、１７ｂのテーパー状の外面が添板１２、１３の支圧部２０の嵌合凹部２２を形成するテーパー状の他面１２ｂ、１３ｂに面接触して嵌合している。また、各座金部材１６、１７のボルト孔２３が、添板１２、１３のボルト孔１９と互いの軸線を同軸Ｏ１上に配した状態で連通している。

また、互いに連通した接合鋼板１０、１１と添板１２、１３と座金部材１６、１７のボルト孔１８（１８ａ）、１９、２３に他方の座金部材１７側から高力ボルト１４の軸部１４ａが挿通され、一方の座金部材１６のボルト孔２３から外側に突出した高力ボルト１４の軸部１４ａの先端側にナット１５を螺合して締結されている。これにより、一対の座金部材１６、１７は、一方の座金部材１６が一方の添板１２の嵌合凹部２２に嵌合した状態でナット１５と一方の添板１２の間に介装され、他方の座金部材１７が他方の添板１３の嵌合凹部２２に嵌合した状態で高力ボルト１４の頭部１４ｂと他方の添板１３の間に介装されている。

ついで、上記構成からなる高力ボルト接合構造Ａによって接合鋼板１０、１１同士を接合する方法について説明するとともに、本実施形態の高力ボルト接合構造Ａの作用及び効果について説明する。

接合鋼板１０、１１同士を接合する際には、はじめに、一方の接合鋼板１０の一端部１０ａに他方の接合鋼板１１の一端部１１ａを突き合わせるように、一対の接合鋼板１０、１１を所定位置に配置する。ついで、一対の接合鋼板１０、１１を挟み込んで、添板１２、１３を所定位置に設置する。このとき、一方の添板１２と他方の添板１３の支圧部２２をそれぞれ、接合鋼板１０、１１のボルト孔１８の第１支圧孔部１８ｂと第２支圧孔部１８ｃに嵌合させて、一対の添板１２、１３を設置する。

ついで、各添板１２、１３の嵌合凹部２２に嵌合部１６ｂ、１７ｂを嵌合させて、一対の座金部材１６、１７をそれぞれ設置する。そして、接合鋼板１０、１１と一対の添板１２、１３と一対の座金部材１６、１７の互いに連通したボルト孔１８（１８ａ）、１９、２３に、他方の座金部材１７側から高力ボルト１４の軸部１４ａを挿通するとともに、一方の座金部材１６から突出した高力ボルト１４の軸部１４ａの先端側にナット１５を螺合して締結する。

このように高力ボルト１４の軸部１４ａにナット１５を締結して所定の軸力が導入されると、すなわち、高力ボルト１４で一対の接合鋼板１０、１１と一対の添板１２、１３を締め付けると、一方の座金部材１６がナット１５で、他方の座金部材１７が高力ボルト１４の頭部１４ｂでそれぞれ押圧される。また、添板１２、１３の支圧部２０が座金部材１６、１７で押圧されて、各座金部材１６、１７の嵌合部１６ｂ、１７ｂのテーパー状の外面が各添板１２、１３の支圧部２０のテーパー状の他面１２ｂ、１３ｂに密着する。さらに、この添板１２、１３の支圧部２０のテーパー状の一面１２ａ、１３ａが接合鋼板１０、１１のボルト孔１８の第１支圧孔部１８ｂと第２支圧孔部１８ｃの各テーパー状の孔面に密着して、各添板１２、１３の支圧部２０が接合鋼板１０、１１の第１支圧孔部１８ｂと第２支圧孔部１８ｃのそれぞれの孔面に押圧される。これにより、高力ボルト１４の締め付けと同時に、座金部材１６、１７と添板１２、１３の支圧部２０によって高力ボルト１４と一対の接合鋼板１０、１１とが繋がり、接合鋼板１０、１１同士が添板１２、１３を介して接合される。

そして、本実施形態の高力ボルト接合構造Ａにおいては、高力ボルト１４の締め付けとともに、高力ボルト１４と一対の接合鋼板１０、１１とが座金部材１６、１７と添板１２、１３の支圧部２０を介して繋げられているため、一方の接合鋼板１０（他方の接合鋼板１１）に荷重Ｐが作用した際に、はじめからこの荷重Ｐが添板１２、１３、座金部材１６、１７、高力ボルト１４を介して他方の接合鋼板１１（一方の接合鋼板１０）に支圧伝達される。これにより、接合鋼板１０、１１に作用する荷重Ｐが徐々に高くなっても、従来の高力ボルト摩擦接合のように高力ボルト１４にすべりが生じて大きなすべり音が発生したり、支圧状態に移行するまでの間でボルト軸力が低下し変形が進むことがない。

したがって、本実施形態の高力ボルト接合構造Ａにおいては、高力ボルト１４の締め付けと同時に、高力ボルト１４と一対の接合鋼板１０、１１とを、接合鋼板１０、１１に作用した荷重Ｐが支圧伝達されるように繋げることができる。これにより、接合鋼板１０、１１に作用する荷重Ｐが徐々に高くなっても、従来の高力ボルト摩擦接合のように高力ボルト１４にすべりが生じて大きなすべり音が発生したり、支圧状態に移行するまでの間でボルト軸力が低下し変形が進むという不都合を確実に解消することが可能になる。よって、ばらつきの大きい摩擦面処理を施すことなく、且つ高力ボルト１４を高強度化することなく、耐力向上を図ることが可能になる。

また、接合鋼板１０、１１のボルト孔１８の第１支圧孔部１８ｂと第２支圧孔部１８ｃの孔面がそれぞれテーパー状に形成され、これら第１支圧孔部１８ｂと第２支圧孔部１８ｃに添板１２、１３の支圧部２０が軸線Ｏ１方向に対し斜めに接して嵌合しているため、仮に接合鋼板１０、１１と添板１２、１３の間にすべりが生じた場合においても、このすべりによって高力ボルト１４に軸線Ｏ１方向に押し広げる力が作用することになる。このため、接合鋼板１０、１１と添板１２、１３の間にすべりが生じるとともにボルト軸力が高まってこのすべりを防止する効果を発揮させることが可能である。よって、この点からも高力ボルト１４にすべりが生じて大きなすべり音が発生したり、支圧状態に移行するまでの間でボルト軸力が低下し変形が進むという不都合を解消することが可能になり、耐力向上を図ることが可能になる。

以上、本発明に係る高力ボルト接合構造の第１実施形態について説明したが、本発明は上記の第１実施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、本実施形態では、被接合部材が接合鋼板１０、１１であるものとしたが、本発明に係る被接合部材は、例えば鉄骨などの鋼板以外のものであってもよい。

また、本実施形態では、添板１２、１３に、例えばプレス加工などによって予め支圧部２０が形成されているものとしたが、平板状の添板１２、１３を一対の接合鋼板１０、１１の外側に設置し、高力ボルト１４の締め付け時に、座金部材１６、１７で添板１２、１３のボルト孔１９の周囲を押圧させ、ボルト孔１９の周囲を高力ボルト１４の緊張力（軸力）で屈曲させることにより、接合鋼板１０、１１の嵌合孔部２２に嵌合する支圧部２０を形成するようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、座金部材１６、１７が個別に設けられているものとしたが、図３に示すように、座金部材１６、１７が高力ボルト１４の頭部１４ｂやナット１５と一体に形成されていてもよい。例えばテーパー付きボルトやテーパー付きナットを用いるようにしてもよい。そして、このように座金部材１６、１７を高力ボルト１４の頭部１４ｂやナット１５と一体に形成した場合には、部材数を少なくすることができ、施工性の向上を図ることが可能になる。

ついで、図４及び図５を参照し、本発明の第２実施形態に係る高力ボルト接合構造について説明する。本実施形態は、一対の接合鋼板（被接合部材、母材）を重ね合わせた状態で高力ボルトにより締め付けることで、接合鋼板同士を接合する１面せん断型の高力ボルト接合構造に関するものである。

本実施形態の高力ボルト接合構造Ｂは、図４及び図５に示すように、接合する一対の接合鋼板２５、２６と、高力ボルト１４と、ナット１５と、一対の座金部材２７、２８とを備えて構成されている。

一対の接合鋼板２５、２６は、互いの一端部２５ａ、２６ａ側を重ねて平行配置されている。また、これら一対の接合鋼板２５、２６にはそれぞれ、一端部２５ａ、２６ａ側に、一面２５ｂ、２６ｂから他面２５ｃ、２６ｃに貫通し、高力ボルト１４の軸部１４ａが挿通するボルト孔２９が形成されている。また、各接合鋼板２５、２６のボルト孔２９は、一面２５ｂ、２６ｂから他面２５ｃ、２６ｃに向かうに従い漸次縮径して孔面がテーパー状に形成され、他面２５ｃ、２６ｃに開口する部分の径（最小径）が、高力ボルト１４の軸部１４ａの径（軸径ｄ１）よりも例えば２〜３ｍｍ程度大きく形成されている。本実施形態においては、このように形成されたボルト孔２９全体が支圧孔部３０とされている。そして、一対の接合鋼板２５、２６は、他面２５ｃ、２６ｃ同士を面接触させるとともに、ボルト孔２９同士を互いの軸線Ｏ１を同軸上に配し連通させた状態で配設されている。

一方、一対の座金部材２７、２８は、第１実施形態と同様に、座金部２７ａ、２８ａと嵌合部２７ｂ、２８ｂとを備えて略円錐台状に形成され、座金部２７ａ、２８ａは、その径が軸線Ｏ１方向後端から嵌合部２７ｂ、２８ｂに繋がる部分まで一定で形成されている。また、嵌合部２７ｂ、２８ｂは、軸線Ｏ１方向後端側から先端に向かうに従い漸次その外径が縮径するように形成され、外面がテーパー状に形成されている。そして、本実施形態の一対の座金部材２７、２８は、一方の座金部材２７の嵌合部２７ｂが、その軸線Ｏ１方向の厚さを一方の接合鋼板２５（支圧孔部３０）の厚さＴ１と略同等にして、他方の座金部材２８の嵌合部２８ｂが、その軸線Ｏ１方向の厚さを他方の接合鋼板２６（支圧孔部３０）の厚さＴ２と略同等にしてそれぞれ形成されている。また、一対の座金部材２７、２８には、軸線Ｏ１方向先端から後端に貫通するボルト孔３１が形成されており、このボルト孔３１は、接合鋼板２７、２８のボルト孔２９の最小径と同径で形成されている。

これら一対の座金部材２７、２８は、一方の座金部材２７の嵌合部２７ｂが一方の接合鋼板２５の支圧孔部３０に、他方の座金部材２８の嵌合部２８ｂが他方の接合鋼板２６の支圧孔部３０にそれぞれ嵌合して配設されている。このとき、各座金部材２７、２８は、嵌合部２７ｂ、２８ｂのテーパー状の外面が接合鋼板２５、２６のボルト孔２９のテーパー状の孔面に面接触して嵌合している。

また、接合鋼板２５、２６のボルト孔２９に嵌合して互いに連通する一対の座金部材２７、２８のボルト孔３１に他方の座金部材２８側から高力ボルト１４の軸部１４ａが挿通され、一方の座金部材２７のボルト孔３１から外側に突出した高力ボルト１４の軸部１４ａの先端側にナット１５を螺合して締結されている。これにより、一対の座金部材２７、２８は、一方の座金部材２７がナット１５と一方の接合鋼板２５の間に介装され、他方の座金部材２８が高力ボルト１４の頭部１４ｂと他方の接合鋼板２６の間に介装されている。

ついで、上記構成からなる高力ボルト接合構造Ｂによって接合鋼板２５、２６同士を接合する方法について説明するとともに、本実施形態の高力ボルト接合構造Ｂの作用及び効果について説明する。

接合鋼板２５、２６同士を接合する際には、はじめに、一方の接合鋼板２５の一端部２５ａ側に他方の接合鋼板２６の一端部２６ａ側を重ね合わせ、互いのボルト孔２９が連通するように一対の接合鋼板２５、２６を所定位置に配置する。

ついで、各接合鋼板２５、２６のボルト孔２９に嵌合させて、一対の座金部材２７、２８をそれぞれ設置する。そして、一対の座金部材２７、２８の互いに連通したボルト孔３１に、他方の座金部材２８側から高力ボルト１４の軸部１４ａを挿通するとともに、一方の座金部材２７から突出した高力ボルト１４の軸部１４ａの先端側にナット１５を螺合して締結する。

このように高力ボルト１４の軸部１４ａにナット１５を締結して所定の軸力が導入されると、すなわち、高力ボルト１４で一対の接合鋼板２５、２６を締め付けると、一方の座金部材２７がナット１５で、他方の座金部材２８が高力ボルト１４の頭部１４ｂでそれぞれ押圧され、各座金部材２７、２８の嵌合部２７ｂ、２８ｂのテーパー状の外面が接合鋼板２５、２６のボルト孔２９（支圧孔部３０）のテーパー状の孔面に押圧されて密着する。これにより、高力ボルト１４の締め付けと同時に、座金部材２７、２８によって高力ボルト１４と一対の接合鋼板２５、２６とが繋がり、接合鋼板２５、２６同士が接合される。

そして、本実施形態の高力ボルト接合構造Ｂにおいては、高力ボルト１４の締め付けとともに、高力ボルト１４と一対の接合鋼板２５、２６とが座金部材２７、２８を介して繋げられているため、一方の接合鋼板２５（他方の接合鋼板２６）に荷重Ｐが作用した際に、はじめからこの荷重Ｐが座金部材２７、２８、高力ボルト１４を介して他方の接合鋼板２６（一方の接合鋼板２５）に支圧伝達される。これにより、接合鋼板２５、２６に作用する荷重Ｐが徐々に高くなっても、従来の高力ボルト摩擦接合のように高力ボルト１４にすべりが生じて大きなすべり音が発生したり、支圧状態に移行するまでの間でボルト軸力が低下し変形が進むことがない。

したがって、本実施形態の高力ボルト接合構造Ｂにおいては、高力ボルト１４で一対の接合鋼板２５、２６を締め付けるとともに、座金部材２７、２８が接合鋼板２５、２６の支圧孔部３０（ボルト孔２９）に嵌合しつつこの支圧孔部３０の孔面に押圧されることにより、高力ボルト１４の締め付けと同時に、接合鋼板２５、２６に作用した荷重Ｐが座金部材２７、２８を介して支圧伝達されるように高力ボルト１４と一対の接合鋼板２５、２６を繋げて、接合鋼板２５、２６同士を接合することが可能になる。

そして、このように高力ボルト１４の締め付けと同時に荷重Ｐが支圧伝達されるように、高力ボルト１４と一対の接合鋼板２５、２６とを繋げることで、接合鋼板２５、２６に作用する荷重Ｐが徐々に高くなっても、従来の高力ボルト摩擦接合のように高力ボルト１４にすべりが生じて大きなすべり音が発生したり、支圧状態に移行するまでの間でボルト軸力が低下し変形が進むという不都合を確実に解消することが可能になる。よって、ばらつきの大きい摩擦面処理を施すことなく、且つ高力ボルト１４を高強度化することなく、耐力向上を図ることが可能になる。

また、接合鋼板２５、２６の支圧孔部３０の孔面（ボルト孔２９の孔面）がテーパー状に形成され、この支圧孔部３０に座金部材２７、２８の嵌合部２７ｂ、２８ｂが軸線Ｏ１方向に対し斜めに接して嵌合しているため、仮に接合鋼板２５、２６の間にすべりが生じた場合においても、第１実施形態と同様、このすべりによって高力ボルト１４に軸線Ｏ１方向に押し広げる力が作用することになる。このため、接合鋼板２５、２６の間にすべりが生じるとともにボルト軸力が高まってこのすべりを防止する効果を発揮させることが可能である。よって、この点からも高力ボルト１４にすべりが生じて大きなすべり音が発生したり、支圧状態に移行するまでの間でボルト軸力が低下し変形が進むという不都合を解消することが可能になり、耐力向上を図ることが可能になる。

以上、本発明に係る高力ボルト接合構造の第２実施形態について説明したが、本発明は上記の第２実施形態に限定されるものではなく、第１実施形態の変形例を含め、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、本実施形態では、座金部材２７、２８が個別に設けられているものとしたが、第１実施形態と同様、図６に示すように、座金部材２７、２８が高力ボルト１４の頭部１４ｂやナット１５と一体に形成されていてもよい。例えば、テーパー付きボルトやテーパー付きナットを用いるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る高力ボルト接合構造を示す図である。 図１のＳ部を拡大した図であり、本発明の第１実施形態に係る高力ボルト接合構造の分解図である。 本発明の第１実施形態に係る高力ボルト接合構造の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る高力ボルト接合構造を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る高力ボルト接合構造の分解図である。 本発明の第２実施形態に係る高力ボルト接合構造の変形例を示す図である。 従来の２面せん断型の高力ボルト摩擦接合を示す図である。 従来の１面せん断型の高力ボルト摩擦接合を示す図である。 従来の高力ボルト摩擦接合の荷重とすべりの関係を示す図である。

符号の説明

１０ 一方の接合鋼板（一方の被接合部材）
１０ａ 一端部
１０ｂ 一面
１０ｃ 他面
１１ 他方の接合鋼板（他方の被接合部材）
１１ａ 一端部
１１ｂ 一面
１１ｃ 他面
１２ 一方の添板
１３ 他方の添板
１４ 高力ボルト
１４ａ 軸部
１４ｂ 頭部
１５ ナット
１６ 一方の座金部材
１６ａ 座金部
１６ｂ 嵌合部
１７ 他方の座金部材
１７ａ 座金部
１７ｂ 嵌合部
１８ 接合鋼板のボルト孔
１８ａ 中央孔部
１８ｂ 第１支圧孔部
１８ｃ 第２支圧孔部
１９ 添板のボルト孔
２０ 支圧部
２１ 屈曲部
２２ 嵌合凹部
２５ 一方の接合鋼板（一方の被接合部材）
２５ａ 一端部
２５ｂ 一面
２５ｃ 他面
２６ 他方の接合鋼板（他方の被接合部材）
２６ａ 一端部
２６ｂ 一面
２６ｃ 他面
２７ 一方の座金部材
２７ａ 座金部
２７ｂ 嵌合部
２８ 他方の座金部材
２８ａ 座金部
２８ｂ 嵌合部
２９ 接合鋼板のボルト孔
３０ 支圧孔部
３１ 座金部材のボルト孔
Ａ 高力ボルト接合構造
Ｂ 高力ボルト接合構造
ｄ１ 高力ボルトの軸径
Ｏ１ 軸線
Ｐ 荷重
Ｔ 接合鋼板の厚さ
Ｔ１ 一方の接合鋼板の厚さ
Ｔ２ 他方の接合鋼板の厚さ

Claims (3)

1. 一対の被接合部材の外側に添板を設け、前記一対の被接合部材と前記添板とを高力ボルトで締め付けることにより、前記添板を介して前記被接合部材同士を接合する高力ボルト接合構造であって、
   前記高力ボルトの頭部及び／又は前記高力ボルトの軸部の先端側に螺合したナットと前記添板との間に介装される座金部材を備えており、
   前記高力ボルトの軸部が挿通する前記被接合部材のボルト孔が、前記被接合部材の一面及び／又は他面から前記被接合部材の厚さ方向内側に向かうに従い漸次縮径して孔面をテーパー状に形成した支圧孔部を備えて形成され、
   前記添板には、前記高力ボルトの軸部が挿通する該添板のボルト孔を含み、前記添板のボルト孔の径方向外側に位置する同心円状の屈曲部で屈曲して前記支圧孔部に嵌合する支圧部が設けられ、
   前記高力ボルトで前記一対の被接合部材と前記添板とを締め付けるとともに、前記座金部材が前記添板の支圧部を押圧し、該支圧部が前記被接合部材の支圧孔部の孔面に押圧されていることを特徴とする高力ボルト接合構造。
2. 一対の被接合部材を高力ボルトで締め付けることにより前記被接合部材同士を接合する高力ボルト接合構造であって、
   前記高力ボルトの頭部と前記被接合部材の間及び前記高力ボルトの軸部の先端側に螺合したナットと前記被接合部材の間にそれぞれ介装される一対の座金部材を備えており、
   前記高力ボルトの軸部が挿通する前記被接合部材のボルト孔が、前記被接合部材の一面から他面に向かうに従い漸次縮径して孔面をテーパー状に形成した支圧孔部を備えて形成され、
   前記高力ボルトで前記一対の被接合部材を締め付けるとともに、前記座金部材が前記被接合部材の支圧孔部に嵌合しつつ該支圧孔部の孔面に押圧されていることを特徴とする高力ボルト接合構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の高力ボルト接合構造において、
   前記座金部材が前記高力ボルトの頭部及び／又は前記ナットと一体に形成されていることを特徴とする高力ボルト接合構造。

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