JP2013174107A - 柱と梁との接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる高さの梁を柱に接合する場合において、柱内部にダイアフラム等の部材を接合することなく、また、特殊な構造の柱梁接合金物を用いることなく、簡易な構造で柱の外部のみで作業が可能な柱と梁との接合構造を提供する。
【解決手段】梁接合部材１３は、略直方体である本体部１５と、凸部１７とから構成される。本体部１５の幅方向の両端部には、本体部１５の厚み方向に沿って、幅方向に垂直な方向の一方に突出する一対の凸部１７が設けられる。凸部１７の内面側であって、凸部１７の基部近傍には、円弧状である凹曲面部が形成される。梁接合部材１３は、側面が梁９ｂのフランジ部１１ｂの先端と接触して、溶接部で溶接される。また、梁接合部材１３は、凸部１７の上部が柱５に溶接部で接合される。さらに、梁接合部材１３の凸部１７の下部が、ダイアフラム３ｂと溶接部で溶接される。
【選択図】図４

Description

本発明は、鋼管柱に対して、異なる高さの梁を接合するための柱と梁との接合構造に関するものである。

従来、鋼管柱を用いた構造物において、Ｈ形鋼からなる梁を接合する場合がある。柱と梁とを接合する場合には、接合部において、梁からの応力を柱に効率良く伝達させるために、梁のフランジ部の高さに応じた通しダイアフラムが設けられる。通しダイアフラムは、柱と柱の間に溶接等で接合される板状部材である。通常、梁のフランジ部は、通しダイアフラムの側面で突きあわされて溶接される。

しかし、柱に接合される梁のサイズ（高さ）が全ての方向で同じではない場合がある。例えば、一方向の梁のみ、高さが低い梁を接合する場合がある。このような場合には、当該梁の上下のフランジ部のうち、少なくとも一方は他の梁が接合される通しダイアフラムと接合することができない。

したがって、このような高さの異なる梁を接合するためには柱内部に内ダイアフラムを接合する等の必要がある。

また、このような高さの異なる梁を接合するための柱梁接合構造として、角形断面管と、該角形断面管の並行する２辺を支持する十字プレートと、該角形断面管の角部を挟む２辺を支持する斜めプレートとが鋳造により一体的に成形され、且つ外周面の少なくとも梁が取り付けられる範囲が平坦に形成された柱梁接合金物の端部が角形断面管からなる柱に溶接接合され、Ｈ形鋼からなる梁が前記柱梁接合金物の外周面にノンスカラップ溶接により接合される柱梁接合構造がある（特許文献１）。

特開２００１−３２９６１３号公報

しかし、柱内部に内ダイアフラムを設ける作業は、溶接量が多く、作業性が悪いという問題がある。また、特許文献１に記載の構造では、柱梁接合部を一体成型する必要があり、金物の質量が大きくなるとともに高価なものとなる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、異なる高さの梁を柱に接合する場合において、柱内部にダイアフラム等の部材を接合することなく、また、特殊な構造の柱梁接合金物を用いることなく、簡易な構造で柱の外部のみで作業が可能な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、本発明は、柱と梁との接合構造であって、柱に形成される一対のダイアフラムと、上下の前記ダイアフラムにそれぞれのフランジ部が接合される第１の梁と、前記第１の梁と高さが異なり、前記第１の梁とは異なる方向に前記柱と接合される第２の梁と、前記柱の外面からの前記ダイアフラムの突出量と略同一の厚みであって、前記ダイアフラムと略同一幅の本体部と、前記本体部の少なくとも一方の端部において、前記突出量と略同一幅であって、前記本体部の厚み方向に形成される凸部とを有する接合部材と、を具備し、前記第２の梁の一方のフランジ部は一方の前記ダイアフラムと接合され、前記接合部材の前記本体部および前記凸部は、前記柱と他方の前記ダイアフラムに接合され、前記第２の梁の他方のフランジ部が前記接合部材に接合され、前記接合部材を介して、前記第２の梁の他方のフランジ部と他方の前記ダイアフラムとの間の応力伝達が行われることを特徴とする柱と梁との接合構造である。

前記凸部は、前記接合部材の一方の端部に形成され、前記第２の梁は、前記柱に対して幅方向に偏心して接合され、前記凸部は、前記第２の梁が接合される前記柱の面とは垂直な面であって、前記第２の梁の偏心方向の、前記柱および他方の前記ダイアフラムに接合されてもよい。

前記凸部は、前記接合部材の両端に形成され、両側の前記凸部は、前記第２の梁が接合される前記柱の面とは垂直な方向の、柱および他方の前記ダイアフラムにそれぞれ接合されてもよい。

前記凸部の長さは、前記柱の幅の１／２以下であることが望ましい。

前記柱は、断面外形が略矩形であり、角部が曲面部で構成され、前記凸部の内面形状は、前記曲面部の形状に略対応した凹曲面部を有し、前記凹曲面部の曲率半径は、前記曲面部の曲率半径よりも小さいことが望ましい。

本発明によれば、柱と梁との接合部が、柱の外部に設けられる梁接合部材によって行われるため、柱の外部のみで作業を行うことが可能である。したがって、柱への梁の接合作業性に優れる。特に、梁接合部材の本体部が、柱からのダイアフラムの突出量と略同厚みであり、凸部の幅が突出量と略同幅とすることで、ダイアフラムに対して容易に接合可能である。また、本体部の高さは、梁のフランジ部とダイアフラムとの距離に応じて適宜設定できるため、フランジ部とダイアフラムとの距離が短い場合であっても容易に適用が可能である。

また、梁を柱に対して偏心させて接合する場合には、本体部に対して、凸部を一方の端部にのみ形成すればよい。このようにすることで、簡易な構造で確実に梁からの応力を柱に伝達することができる。また、凸部を両端に形成することで、梁を柱の幅方向の中央付近に接合する場合にも、確実に梁からの応力を柱に伝達することができる。

また、凸部の長さが、柱の幅の１／２以下であれば、柱の対向する側面に、それぞれ梁接合部材を配置しても、互いの凸部が干渉することがない。また、凸部の内面の凹曲面部の曲率半径を、柱の角部の曲面部の曲率半径よりも小さくすることで、凸部先端部と柱との間に隙間が形成されることがない。

本発明によれば、異なる高さの梁を柱に接合する場合において、柱内部にダイアフラム等の部材を接合することなく、また、特殊な構造の柱梁接合金物を用いることなく、簡易な構造で柱の外部のみで作業が可能な柱と梁との接合構造を提供することができる。

柱と梁の接合構造１を示す斜視図。 梁接合部材１３を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図。 柱と梁の接合構造１を示す立面図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図。 柱と梁の接合構造１を示す立面図であり、図３（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、 梁接合部材１３ａを示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図。 梁接合部材１３ａを用いた状態の柱と梁の接合構造１ａ断面図。

以下、本発明の実施の形態にかかる柱と梁の接合構造１について説明する。図１は、柱と梁の接合構造１を示す斜視図である。柱と梁の接合構造１は、柱５に複数の梁９ａ、９ｂが接合された構造である。

柱５は中空の角形鋼管柱であり、梁９ａ、９ｂはＨ形鋼である。梁９ａと梁９ｂとは、梁の高さが異なる。なお、図１の例では、梁９ａが柱５の一方向に形成され、梁９ｂがこれと隣り合う一方向に形成される例を示すが、本発明ではこれに限られず、梁９ｂを複数方向に設けてもよい。

柱５には、一対のダイアフラム３ａ、３ｂが接合される。なお、ダイアフラム３ａ、３ｂは、柱５の外方に突出する通しダイアフラムである。ダイアフラム３ａ、３ｂは、柱５に所定の間隔をあけて上下に設けられる。

梁９ａの上下のフランジ部の端部は、それぞれダイアフラム３ａ、３ｂと溶接によって接合される。すなわち、ダイアフラム３ａ、３ｂの設置間隔は梁９ａのフランジ部間隔と一致する。したがって、梁９ａからの応力を柱に確実に伝達することができる。

梁９ｂの上方のフランジ部１１ａの端部は、上方のダイアフラム３ａと溶接によって接合される。梁９ｂは梁９ａよりも高さが低いため、梁９ｂの下方のフランジ部１１ｂとダイアフラム３ｂとの間には隙間が生じる。

ダイアフラム３ｂと梁９ｂのフランジ部１１ｂとの間には、梁接合部材１３が接合される。すなわち、梁接合部材１３を介して梁９ｂのフランジ部１１ｂとダイアフラム３ｂおよび柱５とが接合される。したがって、梁９ｂからの応力を柱に確実に伝達することができる。

図２は、梁接合部材１３を示す図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は平面図である。梁接合部材１３は、略直方体である本体部１５と、凸部１７とから構成される。梁接合部材１３は、例えば溶接性に優れる鋼材である。なお、図では、本体部１５を直方体で示すが、後述する溶接部に対して開先や溶接余盛を避けるための切欠き形状を形成してもよい。

本体部１５の幅方向（図２（ｂ）の左右方向）の両端部には、本体部１５の高さ方向（図２（ａ）の上下方向）に沿って、幅方向に垂直な方向（厚み方向）の一方に突出する一対の凸部１７が設けられる。凸部１７の内面側であって、凸部１７の基部近傍には、円弧状である凹曲面部１６が形成される。

図３（ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。図３（ａ）に示すように、梁接合部材１３は、側面が梁９ｂのフランジ部１１ｂの先端と接触して、溶接部１９で溶接される。また、梁接合部材１３は、凸部１７の上部および本体部１５の上部が柱５に溶接部１９で接合される。さらに、梁接合部材１３の凸部１７の下部および本体部１５の下部が、ダイアフラム３ｂと溶接部１９で溶接される。

なお、図３（ａ）に示すように、梁接合部材１３が接合される部位に対応する梁９ｂには、あらかじめ切欠き部が形成される。このため、梁接合部材１３と梁９ｂとが干渉することがない。また、図３（ｂ）に示すように、梁接合部材１３の全幅は、ダイアフラム３ｂの全幅と略一致する。

図４は、図３（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。梁接合部材１３の本体部１５の厚みＴ（図２（ｂ））は、柱５に対してダイアフラム３ｂの突出代と略一致する。また、凸部１７の幅Ｗ（図２（ｂ））は、柱５に対してダイアフラム３ｂの突出代と略一致する。したがって、ダイアフラム３ｂ上に梁接合部材１３を配置すると、本体部１５および凸部１７の外面は、ダイアフラム３ｂからはみ出すことがない。したがって、溶接等が容易である。なお、各溶接部においては、必要に応じて図示を省略した裏当金が用いられる。

また、凸部１７の内面の凹曲面部１６は、曲面部７に沿って配置される。ここで、凸部１７の内面側の凹曲面部１６は、曲面部７に対応する形状であり、その曲率半径Ｒ１（図２（ｂ））は、柱５の曲面部７の曲率半径Ｒ２（図４）よりも僅かに小さく設定される。Ｒ１がＲ２よりも大きくなると、凸部１７の先端部や、本体部１５の内面が、柱５と接触しなくなるためである。

なお、凹曲面部１６と曲面部７との間には、多少の隙間が形成されてもよい。また、柱５、梁９ｂとの適切な溶接代を示すため、本体部１５および凸部１７に、溶接部を示すテーパ部等を形成してもよい。

凸部１７の長さＬ（図２（ｂ））は、柱５の全幅の１／２以下である。なお、凸部１７の長さＬとは、本体部の内面からの突出代を指す。このようにすることで、一対の梁接合部材１３を柱に対して対向して接合することができる。

例えば、図４において、柱５の左側の梁９ａが、梁９ｂと同様の態様である場合（この場合には、他の方向に梁９ａが接合される）、梁接合部材１３は、柱５を左右から挟み込むように一対対向して接合する必要がある。この場合、梁接合部材１３の凸部１７の長さＬが柱５の全幅の１／２以下であれば、凸部１７同士が干渉することがない。

このように、ダイアフラム３ｂと梁９ｂとの間に梁接合部材１３を設けることで、梁９ｂからの下方に向かう応力や、ダイアフラム３ａとの接合部を起点としたモーメント等を確実に柱５に伝達することができる。また、梁接合部材１３の厚みは、梁９ｂとダイアフラム３ｂとの距離に応じて適宜設定することができる。したがって、梁９ｂとダイアフラム３ｂとの距離が狭い場合であっても、梁９ｂからの柱５への応力伝達手段として適用することができる。

また、梁接合部材１３は、両端部に凸部１７を有するため、柱５の３辺方向に対して接合することができる。すなわち、梁９ｂが接合される側のみではなく、これと垂直な方向の柱５、ダイアフラム３ｂとも接合される。したがって、ダイアフラム３ｂの変形が抑制され、梁９ｂからの応力を効率良く柱５に伝達することができる。

なお、本実施の形態では、梁９ｂが梁９ａよりも高さが低い例を示したが、梁９ｂが梁９ａよりも高い場合でも本発明は適用可能である。この場合には、梁９ｂのウェブを所定範囲切欠いて、梁接合部材１３を柱５およびダイアフラム３ｂ下面等に接合すればよい。

また、梁接合部材１３は、梁９ｂの下部に設置する必要はなく、上部に設けてもよい。この場合には、図３の上下が反転した状態で、梁９ｂと梁接合部材１３とを接合すればよい。

次に、柱と梁との接合構造１の変形例を示す。なお、以下の説明において、柱と梁との接合構造１と同様の機能を奏する構成については図１〜図４と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図５は、梁接合部材１３ａを示す図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は平面図である。梁接合部材１３ａは、梁接合部材１３と略同様の構成であるが、凸部１７が、本体部１５の一方の端部側にのみ形成される点で異なる。すなわち、梁接合部材１３が略コの字状であるのに対し、梁接合部材１３ａは略Ｌの字状部材である。なお、本体部の幅、厚み、凸部１７の長さや凸部内面の曲率半径等は、梁接合部材１３と同様である。

図６は、梁接合部材１３に代えて梁接合部材１３ａを用いた柱と梁の接合構造１ａを示す図（図４に対応する）である。梁接合部材１３ａは、梁接合部材１３と略同様にして、ダイアフラム３ｂ、柱５、梁９ｂと接合されるが、梁９ｂの接合位置が、柱と梁の接合構造１とは異なる。

柱と梁の接合構造１ａでは、梁９ｂが柱５の幅方向に偏心して配置される。すなわち、柱５の一方の側面（図中下側）と、梁９ｂ（フランジ部１１ｂ）の一方の側面（図中下側）とを一致させるように、梁９ｂが柱５に対して偏心した位置に配置される。

梁接合部材１３ａに形成される凸部１７は、梁９ｂの偏心方向側に配置される。したがって、ダイアフラム３ｂの変形が抑制され、梁９ｂからの応力を効率良く柱５に伝達することができる。

なお、梁９ｂの偏心方向とは逆側（図中上方）には、凸部１７が形成されず、本体部１５のみがダイアフラム３ｂに接合される。したがって、凸部１７が形成されていない側においては、凸部１７が形成されている側と比較して、梁接合部材１３ａを介した梁９ｂから柱５への応力伝達が劣る。しかし、凸部１７の形成されていない側は、梁９ｂの接合部から遠いため、その影響は小さい。したがって、梁９ｂが接合される側に凸部１７を配置することで、効率良く梁９ｂから柱５への応力を伝達することができる。

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、補強部材１３においては、凸部１７の内面を凹曲面部１６としたが、当該部位は、必ずしも曲面でなくてもよい。たとえば、凸部１７の内面を複数の直線を結んで形成してもよく、またはテーパ形状としてもよい。この場合にも、補強部材を柱５に接合した際に、凸部１７の内面が曲面部７と干渉しなければよい。

１、１ａ………柱と梁の接合構造
３ａ、３ｂ………ダイアフラム
５………柱
９ａ、９ｂ………梁
１１ａ、１１ｂ………フランジ部
９、９ａ、９ｂ………梁接合部材
１３、１３ａ………梁接合部材
１５………本体部
１６………凹曲面部
１７………凸部
１９………溶接部

Claims (5)

1. 柱と梁との接合構造であって、
   柱に形成される一対のダイアフラムと、
   上下の前記ダイアフラムにそれぞれのフランジ部が接合される第１の梁と、
   前記第１の梁と高さが異なり、前記第１の梁とは異なる方向に前記柱と接合される第２の梁と、
   前記柱の外面からの前記ダイアフラムの突出量と略同一の厚みであって、前記ダイアフラムと略同一幅の本体部と、前記本体部の少なくとも一方の端部において、前記突出量と略同一幅であって、前記本体部の厚み方向に形成される凸部とを有する接合部材と、を具備し、
   前記第２の梁の一方のフランジ部は一方の前記ダイアフラムと接合され、前記接合部材の前記本体部および前記凸部は、前記柱と他方の前記ダイアフラムに接合され、前記第２の梁の他方のフランジ部が前記接合部材に接合され、
   前記接合部材を介して、前記第２の梁の他方のフランジ部と他方の前記ダイアフラムとの間の応力伝達が行われることを特徴とする柱と梁との接合構造。
2. 前記凸部は、前記接合部材の一方の端部に形成され、
   前記第２の梁は、前記柱に対して幅方向に偏心して接合され、
   前記凸部は、前記第２の梁が接合される前記柱の面とは垂直な面であって、前記第２の梁の偏心方向の、前記柱および他方の前記ダイアフラムに接合されることを特徴とする請求項１記載の柱と梁との接合構造。
3. 前記凸部は、前記接合部材の両端に形成され、
   両側の前記凸部は、前記第２の梁が接合される前記柱の面とは垂直な方向の、柱および他方の前記ダイアフラムにそれぞれ接合されることを特徴とする請求項１記載の柱と梁との接合構造。
4. 前記凸部の長さは、前記柱の幅の１／２以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の柱と梁との接合構造。
5. 前記柱は、断面外形が略矩形であり、角部が曲面部で構成され、前記凸部の内面形状は、前記曲面部の形状に略対応した凹曲面部を有し、前記凹曲面部の曲率半径は、前記曲面部の曲率半径よりも小さい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柱と梁との接合構造。
   
   
   

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