JP2010159565A - 柱梁接合部および柱梁接合部の補強金物 - Google Patents

Abstract

【課題】スプリットティー接合による閉断面鉄骨柱とＨ形鋼からなる梁との柱梁接合部を簡単な補強金物で補強することにより、閉断面鉄骨柱のスプリットティー接合を合理的かつ簡便なものとし、結果として工期の短縮化、コスト削減等を可能にした柱梁接合部および柱梁接合部の補強金物を提供する。
【解決手段】角形鋼管からなる柱１とＨ形鋼からなる梁２と梁２の上部フランジ２ａおよび下部フランジ２ｂの端部を柱１の梁接合部にスプリットティー接合するＴ形断面の接合金物３と高力ボルト５とから構成する。柱１の梁接合部の内側に補強金物４を接合金物３に対応して取り付ける。補強金物４は、梁接合部の内側面部に添え付けられたフランジ４ａとフランジ４ａにほぼ水平に突設されたウェブ４ｂとウェブ４ｂの上下両側にフランジ４ａおよびウェブ４ｂとほぼ直角に取り付けられた補強リブ４ｃとから構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、閉断面の柱とＨ形鋼からなる梁と当該梁を前記柱の梁接合部にスプリットティー接合するＴ形断面の接合金物と高力ボルトとからなる柱梁接合部および柱梁接合部に用いられる補強金物に関し、主として角形鋼管からなる柱とＨ形鋼からなる梁との柱梁接合部を補強する。

角形鋼管からなる柱にＨ形鋼からなる梁を接合する方法として、Ｔ形断面の接合金物を用いて接合するスプリットティー接合が一般に知られている。

スプリットティー接合は、溶接が不要で作業工数が低減されると共に、スパンの誤差を吸収しやすく、現場接合が容易な接合構造とされ、接合金物の横幅は最大でも柱幅と同じに形成され、通常柱側には縦横それぞれ複数列に配置された複数の高力ボルトによって接合されている。

接合に際しては、梁側からの集中荷重を梁フランジから柱側に如何に伝達するかが鍵とされ、具体的には、梁フランジからの応力に対して柱フランジが多大な変形を生ずることなく、梁フランジからの応力が柱の全断面に伝達されるようにする必要がある。

その具体的な方法として、柱の梁接合部にダイアフラムと呼ばれる板材を梁のフランジ位置に合せて水平に取り付けて柱のフランジを補強することにより、梁フランジから柱フランジへ応力が伝達されるようにしている。

また、柱フランジの梁接合部分を部分的に増厚したり、柱の梁接合部に補強プレートを添え付けたりする等の方法によって接合部の剛性を高めることも行なわれている。

特許第４０５２４７９号 特開２００１−３２３９６号公報

しかし、ダイアフラムによる補強は、ダイアフラムの軸と直角方向に一定の距離をおいて配置されたティーフランジの引張りボルトを介して応力が伝達されるため、ダイアフラムとボルト間での応力の伝達に問題があった。また、ダイアフラムの製作や取付けなどの作業があることから、梁接合部の加工度と製作コストが共に大きいという課題もあった。

また、柱の梁接合部を増厚したり、柱の梁接合部に補強プレートを添え付けて梁接合部を補強する方法は、共にコストが嵩む割に充分な剛性が得られないという課題があった。

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、スプリットティー接合による閉断面の柱とＨ形鋼からなる梁との柱梁接合部を簡単な補強金物で補強し、これにより閉断面鉄骨柱のスプリットティー接合を合理的かつ簡便なものとし、結果として工期の短縮化、コスト削減等を可能にした柱梁接合部および柱梁接合部の補強金物を提供することを目的とする。

請求項１記載の柱梁接合部は、閉断面の柱とＨ形鋼からなる梁と当該梁を前記柱の梁接合部にスプリットティー接合するＴ形断面の接合金物と高力ボルトとからなる柱梁接合部において、前記柱の梁接合部の内側に補強金物が前記接合金物に対応して取り付けられ、当該補強金物は、前記梁接合部の内側面に添え付けられたフランジと当該フランジにほぼ水平に突設されたウェブと当該ウェブの上下両側に前記フランジとほぼ直角に取り付けられた補強リブとから構成されてなることを特徴とするものである。

本発明は、スプリットティー接合された閉断面の柱とＨ形鋼からなる梁との柱梁接合部を、柱の柱梁接合部の内側に簡単な形状の補強金物を取り付けるだけで柱梁接合部の剛性を高めて強固に補強できるようにしたものであり、特に柱の梁接合部の各面の柱フランジをＴ形断面の接合金物と補強金物とによって両側から強く挟み込み、これらの部材を高力ボルトによって一体化することにより柱梁接合部の剛性を著しく高めることができる。

また、補強金物は、梁接合部の内側に柱のフランジを挟んでＴ形断面の接合金物に対応して取り付けられるが、図１(ｂ)に図示するように梁が接合されない面にも取り付けることにより、柱の梁接合部の剛性を全体にわたって均等に高めることができる。

なお、補強金物は、いわゆるカットＴ断面に補強リブとなるプレートを溶接によって取り付けたり、あるいはフランジ、ウェブおよび補強リブとなる複数のプレートを溶接により一体に形成したり、さらには鋳造によって一体的に形成することができる。

また、補強金物は、例えば図１(ｂ)に図示するように、主として角形鋼管からなる閉断面柱の内側に互いに隣接して取り付けられることから、ウェブは平面台形状に形成するのが望ましい。

請求項２記載の柱梁接合部は、請求項１記載の柱梁接合部において、補強リブは複数取り付けられていることを特徴とするものである(図４参照)。

本発明は特に、柱径の大きい柱梁接合部の補強に適し、この場合の補強リブは、例えば中央に一枚、その両側にそれぞれ一枚ずつ取り付ければよい。

請求項３記載の柱梁接合部は、請求項１または２記載の柱梁接合部において、ウェブは平面ほぼ台形状に形成されていることを特徴とするものである。

通常、柱には梁が直角二方向ないし三方向、さらには四方向に接合されるため、そのような柱梁接合部の内側にはウェブが図１(ｂ)に図示するような平面ほぼ台形状に形成された補強金物を取り付けることにより、金物どうしが互いに干渉しないように取り付けることができる。

なお、補強金物は、柱の梁接合部の内側に柱のフランジを挟んで接合金物に対応して取り付けられているが、図１(ｂ)に図示するように梁が接合されない面にも取り付けることにより、柱の梁接合部の剛性を全体にわたって均等に高めることができる。

請求項４記載の柱梁接合部は、請求項１−３のいずれか１に記載の柱梁接合部において、柱は角形鋼管から形成されてなることを特徴とするものである。本発明は、一般に広く用いられている角形鋼管を柱として利用した場合の柱梁接合部を容易に補強することができる。

請求項５記載の柱梁接合部は、請求項１−４のいずれか１に記載の柱梁接合部において、上下の柱が接合金物と補強金物と高力ボルトによって接合されていることを特徴とするものである(図５，６参照)。

本発明は、柱の梁接合部に梁の端部を接合する接合金物と柱の梁接合部を補強する補強金物を利用して上下の柱どうしを接合することで、柱と梁および上下の柱を共通の金物によって接合することができ、また肉厚調整用のフィラーを併用することにより柱の各面のフランジ(管壁)の肉厚の異なる上下の柱どうしも容易に接合できるようにしたものである。

この場合、上下柱の端部の各面のフランジ(管壁)を接合金物と補強金物とによって挟み込み、これらを貫通する複数の高力ボルトを締め付けることで上下の柱どうしを接合することができる。

また、管壁の肉厚の異なる柱どうしは、柱のフランジと補強金物との間に肉厚調整用のフィラーを介在することにより接合することができる。なお，上下の柱の接合位置は、施工性などを考慮して梁の上側が望ましい。

また特に、柱の梁接合部に仕口金物を設置し、この仕口金物に各梁の端部と上下の柱をそれぞれ接合金物と補強金物によって接合することもできる(図６参照)。この実施形態によれば、上下の柱より肉厚の厚い仕口金物を梁接合部に設置することにより柱の梁接合部も必要な強度に補強することができる。

請求項６記載の柱梁接合部の補強金物は、閉断面の柱とＨ形鋼からなる梁と当該梁の端部を前記柱の梁接合部にスプリットティー接合するＴ形断面の接合金物と高力ボルトとからなる柱梁接合部の内側に取り付けられる柱梁接合部の補強金物であって、前記柱の梁接合部の内側に前記接合金物に対応して取り付けられ、前記梁接合部の内側面部に添え付けられたフランジと当該フランジにほぼ水平に突設されたウェブと当該ウェブの上下両側に前記フランジとほぼ直角に取り付けられた補強リブとから構成されてなることを特徴とするものである。

補強金物は、いわゆるカットＴ断面に補強リブとなるプレートを溶接によって取り付けたり、あるいはフランジ、ウェブおよび補強リブとなる複数のプレートを溶接により一体に形成したり、さらには鋳造によって一体的に形成することができる。

本発明は、スプリットティー接合による閉断面鉄骨柱とＨ形鋼からなる梁との柱梁接合部を、柱の柱梁接合部の内側に簡単な形状の補強金物を取り付けることにより補強することができ、また、補強金物はフランジ、ウェブおよび補強リブとから簡単な形状に形成されていることにより製作が容易なため、閉断面鉄骨柱のスプリットティー接合を合理的かつ簡便なものとすることができる。また、その結果として現場施工の省力化、工期短縮、さらにはコスト削減等を図ることができる。

また、補強金物は、図からも明らかなようにきわめて簡単な形状をしていることにより、溶接や鋳造などによって容易に製作することができる。

角形鋼管からなる柱とＨ形鋼からなる梁がＴ形断面の接合金物によってスプリットティー接合された柱梁接合部を示し、(ａ)は側面図、(ｂ)は横断面図である。 角形鋼管からなる柱とＨ形鋼からなる梁がＴ形断面の接合金物によってスプリットティー接合された柱梁接合部を示す斜視図である。 角形鋼管からなる柱とＨ形鋼からなる梁がＴ形断面の接合金物によってスプリットティー接合され、角形鋼管からなる柱内側の簡単な形状の補強金物によって補強された柱梁接合部を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示し、角形鋼管からなる柱とＨ形鋼からなる梁がＴ形断面の接合金物によってスプリットティー接合された柱梁接合部を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示し、角形鋼管からなる柱とＨ形鋼からなる梁がＴ形断面の接合金物によってスプリットティー接合された柱梁接合部の側面図である。 本発明の他の実施形態を示し、角形鋼管からなる柱とＨ形鋼からなる梁がＴ形断面の接合金物によってスプリットティー接合された柱梁接合部の側面図である。

図１−図３は、本発明の一実施形態を示し、図において、角形鋼管からなる柱１の梁接合部の外側にＨ形鋼からなる梁２の上部フランジ２ａと下部フランジ２ｂの端部がそれぞれＴ形断面の接合金物３を介してスプリットティー接合されている。また、柱１の梁接合部の内側に補強金物４が取り付けられている。

接合金物３は、柱１のフランジ１ａに添え付けられ、フランジ１ａに複数の高力ボルト５によってボルト止めされたフランジ３ａと、フランジ３ａのほぼ中央より梁２の軸方向に水平に突設され、梁２の上部フランジ２ａの上側に複数の高力ボルト６によってボルト止めされたウェブ３ｂと、ウェブ３ｂの上下両側のほぼ中央に、フランジ３ａおよびウェブ３ｂとほぼ直角に取り付けられた補強リブ３ｃおよび補強リブ３ｄとから形成されている。

フランジ３ａには、複数のボルト孔３ｅがウェブ３ｂを挟んでその上下両側にフランジ３ａの縦方向および幅方向に複数列形成されている。

そして、高力ボルト５はボルト孔３ｅとこのボルト孔３ｅに対応して柱１のフランジ１ａに形成されたボルト孔(図省略)に貫通させて締め付けられている。高力ボルト５はウェブ３ｂの上下両側および補強リブ３ｃの左右両側において、それぞれ縦横複数列に配置されている。

ウェブ３ｂには、複数のボルト孔３ｆが補強リブ３ｃを挟んでその左右両側に、それぞれウェブ３ｂの長手方向および幅方向に複数列形成されている。そして、高力ボルト６はこのボルト孔３ｆとこのボルト孔３ｆに対応して梁２のフランジ２ａに形成されたボルト孔(図省略)に貫通させて締め付けられている。

補強リブ３ｃは、ウェブ３ｂとほぼ同等の長さに形成され、かつフランジ３ａとほぼ同等の高さに形成されている。補強リブ３ｃがこのような形状に形成されていることにより、フランジ３ａの剛性が高められて上段側の高力ボルト５も引張りボルトとして有効に活用させることができる。

補強リブ３ｄは、柱１と梁２との間に形成された間隙Ａに設置可能な大きさに形成されている。また、補強リブ３ｄはウェブ３ｂの下側に補強リブ３ｃと対称に配置され、かつウェブ３ｂおよびフランジ３ａにほぼ直角に取り付けられている。

図４は、補強リブ３ｃと補強リブ３ｄがそれぞれ複数取り付けられている例を示し、この場合、補強リブ３ｃはウェブ３ｂの中央に一枚、その両端部にそれぞれ一枚ずつ取り付けられている。また、ウェブ３ｂの下側に各補強リブ３ｃに対応させて複数の補強リブ３ｄが取り付けられている。

なお、梁２の下部フランジ２ｂの端部を柱１の梁接合部の外側に接合している接合金物３は、梁２の上部フランジ２ａの端部を柱１の梁接合部の外側に接合している接合金物３と対称な形状に形成されている。また、梁２の下部フランジ２ｂは、上記した上部フランジ２ａの接合構造と対称な構成によって梁接合部の外側にスプリットティー接合されている。

よって、梁２の下部フランジ２ｂの端部を柱１の梁接合部の外側に接合している接合金物３の構成と下部フランジ２ｂの端部と梁接合部との接合部の構成については、説明を省略する。

補強金物４は、柱１の梁接合部の内側に柱１のフランジ１ａを挟んで各接合金物３とそれぞれ対応して取り付けられている。また、補強金物４は、柱１のフランジ１ａの内側面に添え付けられ、複数の高力ボルト５によってフランジ３ａと共にボルト止めされたフランジ４ａと、フランジ４ａのほぼ中央にほぼ水平に、かつウェブ３ｂと対応して取り付けられたウェブ４ｂと、ウェブ４ｂの上下両側にウェブ４ｂを挟んでその上下両側に対称に、かつフランジ４ａとほぼ直角に取り付けられた補強リブ４ｃとから構成されている。

なお、上下補強リブ４ｃは接合金物３の上下補強リブ３ｃおよび３ｄとそれぞれ対応して取り付けられている。

フランジ４ａは、ウェブ４ｂを挟んでその上下両側に複数のボルト孔４ｄを有し、各高力ボルト５はボルト孔４ｄに貫通させて締め付けられている。

これにより補強金物４のフランジ４ａと接合金物３のフランジ３ａおよび柱１の柱フランジ１ａが複数の高力ボルト５によって一体化され、柱フランジ１ａの剛性が著しく高められている。

ウェブ４ｂは、図１(ｂ)に図示するように、角形鋼管からなる柱１の内側に互いに隣接して取り付けられる際、互いに干渉し合うことのないように、平面台形状に形成されている。

なお、補強金物４は、柱１の梁接合部の内側に柱１のフランジ１ａを挟んで接合金物３に対応して取り付けられているが、図１(ｂ)に図示するように梁２が接合されない面にも取り付けることにより、柱１の梁接合部の剛性を全体にわたって均等に高めることができる。

図５は、本発明の他の実施形態を示し、柱１の梁接合部の外側に梁２の端部が接合金物３を介してスプリットティー接合され、柱１の梁接合部の内側に補強金物４が取り付けられ、さらに柱１のフランジ (管壁) １ａの肉厚の厚い下階の柱１Ａとこの柱１Ａより肉厚の薄い上階の柱１Ｂとから構成され、かつ柱１Ａと柱１Ｂが梁２の上側において接合金物３と補強金物４によって接合されている。

さらに詳述すると、柱１Ａの上端部の外側に梁２のフランジ２ａ，２ｂの端部がそれぞれ接合金物３を介してスプリットティー接合され、柱１Ａの上端部の内側に補強金物４が取り付けられている。

また、柱１Ａの上端部に柱１Ｂの下端部が設置されている。そして、柱１Ａの上端部と柱１Ｂの下端部は、梁２の上部フランジ２ａを柱１Ａに接合している接合金物３と柱１Ａの梁接合部を内側から補強している補強金物４とこれらを貫通する複数の高力ボルト５によって互いに接合されている。

この場合特に、接合金物３と補強金物４は、柱１Ａの上端部と柱１Ｂの下端部の双方に跨るように柱１Ａおよび柱１Ｂのフランジ(管壁)１ａに添え付けられている。また、柱１Ｂのフランジ１ａと補強金物４のフランジ４ａとの間に肉厚調整用のフィラー７が介在されている。

この実施形態によれば、柱と梁および上下の柱を共通の金物によって接合することができ、また肉厚調整用のフィラー７を併用することにより柱の各面のフランジ(管壁)１ａの肉厚の異なる上下の柱どうしも容易に接合することができる。

図６は同じく本発明の他の実施形態を示し、図５の実施形態においてさらに、柱１Ａと柱１Ｂとの間に柱１Ａおよび１Ｂより肉厚の厚い仕口金物８が介在され、柱１Ａは梁２の下側において、柱１Ｂは梁２の上側においてそれぞれ仕口金物８の端部に接合金物３と補強金物４と複数の高力ボルト５によって接合され、各梁２の端部は仕口金物８の外側部に接合金物３によって接合されている。

さらに詳述すると、仕口金物８は、柱１Ａおよび１Ｂとほぼ同径の鋼管から形成され、当該仕口金物８の外側に梁２の上下フランジ２ａ，２ｂの端部がそれぞれ接合金物３を介してスプリットティー接合され、仕口金物８の内側に補強金物４が取り付けられている。また、仕口金物８の下端部と上端部に柱１Ａの上端部と柱１Ｂの下端部がそれぞれ設置されている。

そして、柱１Ａの上端部と仕口金物８の下端部は、梁２の下部フランジ２ｂを仕口金物８に接合している接合金物３と仕口金物８を補強している補強金物４とこれらを貫通する複数の高力ボルト５によって互いに接合されている。

また、柱１Ｂの下端部と仕口金物８の上端部は、梁２の上部フランジ２ａを仕口金物８に接合している接合金物３と仕口金物８を補強している補強金物４とこれらを貫通する複数の高力ボルト５によって互いに接合されている。

この場合特に、接合金物３と補強金物４は、柱１Ａの上端部と仕口金物８の下端部の双方、柱１Ｂの下端部と仕口金物８の上端部の双方にこれらをそれぞれ跨るように添え付けられている。また、柱１Ａおよび柱１Ｂのフランジ(管壁)１ａと仕口金物８のフランジ(管壁)との間に肉厚調整用のフィラー７がそれぞれ介在されている。

この実施形態によれば、上下の柱より肉厚の厚い仕口金物を梁接合部に設置することにより柱の梁接合部も必要な強度に補強することができる。

本発明は、角形鋼管からなる柱にＨ形鋼からなる梁をＴ形断面の接合金物を用いてスプリットティー接合する際、柱と梁との接合部を補強することができる。

１ 角形鋼管からなる柱(閉断面の柱)
１Ａ 下階の柱
１Ｂ 上階の柱
１ａ 柱フランジ
２ Ｈ形鋼からなる梁
２ａ 上部フランジ
２ｂ 下部フランジ
３ Ｔ形断面の接合金物
３ａ フランジ
３ｂ ウェブ
３ｃ 補強リブ
３ｄ 補強リブ
４ 補強金物
４ａ フランジ
４ｂ ウェブ
４ｃ 補強リブ
５ 高力ボルト
６ 高力ボルト
７ フィラー
８ 仕口金物

Claims (6)

1. 閉断面の柱とＨ形鋼からなる梁と当該梁の端部を前記柱の梁接合部にスプリットティー接合するＴ形断面の接合金物と高力ボルトとからなる柱梁接合部において、前記柱の梁接合部の内側に補強金物が前記接合金物に対応して取り付けられ、前記補強金物は、前記梁接合部の内側面部に添え付けられたフランジと当該フランジにほぼ水平に突設されたウェブと当該ウェブの上下両側に前記フランジとほぼ直角に取り付けられた補強リブとから構成されてなることを特徴とする柱梁接合部。
2. 補強リブは複数取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の柱梁接合部。
3. ウェブは平面ほぼ台形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の柱梁接合部。
4. 柱は角形鋼管から形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の柱梁接合部。
5. 上下の柱が接合金物と補強金物と高力ボルトによって接合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の柱梁接合部。
6. 閉断面の柱とＨ形鋼からなる梁と当該梁の端部を前記柱の梁接合部にスプリットティー接合するＴ形断面の接合金物と高力ボルトとからなる柱梁接合部の内側に取り付けられる補強金物であって、前記柱の梁接合部の内側に前記接合金物に対応して取り付けられ、前記梁接合部の内側面部に添え付けられたフランジと当該フランジにほぼ水平に突設されたウェブと当該ウェブの上下両側に前記フランジとほぼ直角に取り付けられた補強リブとから構成されてなることを特徴とする柱梁接合部の補強金物。

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