JP2014062563A

JP2014062563A - 接合材の中ボルト使用接合構造

Info

Publication number: JP2014062563A
Application number: JP2012206780A
Authority: JP
Inventors: Tamaki Maeda; 珠希前田; Takeshi Nishimura; 健西村; Seiki Matsuda; 誠樹松田; Tadashi Kamibayashi; 正上林
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: JP6087094B2

Abstract

【課題】中ボルトを用いて、滑りによる剛性低下や、スリップ挙動を生じることなく、容易にボルト接合でき、コスト低減が可能な接合材の中ボルト使用接合構造を提供する。
【解決手段】互いに接合面２ａで面接触する２つの接合材２Ａ，２Ｂを、両接合材２Ａ，２Ｂの接合面２ａを押し付け合うように中ボルト３で接合する接合材の中ボルト使用接合構造１である。両接合材２Ａ，２Ｂの接合面２ａに、互いに対向する溝形の凹部６を設け、これら凹部６間に、両凹部６に渡って嵌合する形状のピン状のシアコッター７を介在させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、鉄骨系の戸建住宅等の建物に用いられる接合材の中ボルト使用接合構造に関する。

一般的な建築において、例えば図６（Ａ）のように柱材２０とブレース材２１との接合部Ａでは、同図（Ｂ）のように溶接接合が行われたり、同図（Ｃ）のように高力ボルト２２を使用した高力ボルト摩擦接合が行われる。しかし、溶接接合の場合、現場溶接とする場合でなければ、現場での調整が難しく施工性に難点がある。一方、高力ボルト摩擦接合の場合、高力ボルトが中ボルトに比べて高価であるためコストアップの要因になる。また、高力ボルトを使用する場合、防錆上の理由から溶融亜鉛メッキボルトとする場合が多いが、この場合、有資格者による施工が必要になる。そのため、住宅等の比較的小規模な建物では、基本として有資格者の要らない中ボルトを用いたボルト接合を採用することが多い。

特開２０１０−１４４８２２号公報特開２０１０−２５５２０３号公報

中ボルトをせん断方向に用いた接合では、接合部での滑りにより剛性が低下し、繰り返し時の荷重変位関係において若干のスリップ現象が現れる。例えば、ボルトとボルト挿通孔の内面間のクリアランスでスリップ現象が生じる。また、ボルト引張接合では、相当のプレテンションを加えなければ繰り返し荷重によりボルトが緩むことが懸念される。特に、制震性能を求める場合、履歴に滑りが出ると支障がある。

この発明の目的は、中ボルトを用いて、滑りによる剛性低下や、スリップ挙動を生じることなく、確実にかつ容易にボルト接合でき、コスト低減が可能な接合材の中ボルト使用接合構造を提供することである。

この発明の接合材の中ボルト使用接合構造は、互いに接合面で面接触する２つの接合材を、両接合材の前記接合面を押し付け合うように中ボルトで接合する接合材の中ボルト使用接合構造において、前記両接合材の前記接合面に、互いに対向する溝形の凹部を設け、これら凹部間に、両凹部に渡って嵌合する形状のピン状のシアコッターを介在させたことを特徴とする。なお、この明細書において、中ボルトは、現在のＪＩＳ規格等で「中ボルト」として分類された仕上げ程度や強度を持つボルトである。

この構成によると、中ボルトはせん断方向に用いられるが、両接合材の接合面に溝形の凹部を設け、これら両凹部間に、両凹部に渡って嵌合する形状のピン状のシアコッターを介在させて、両接合材をそれらの接合面を押し付け合うように中ボルトで接合しているので、せん断力が繰り返し加わっても、凹部とシアコッターとの嵌合により、滑りによる剛性低下や、スリップ挙動を生じることがない。例えば、中ボルトとボルト挿通孔の内面との間のクリアランスで滑りを生じることが防止される。シアコッターにはピン状のものを用いるが、中ボルトによる接合面に滑り止め手段として介在させるシアコッターであるため、必要な滑り止め機能が確保でき、かつ楔状等のシアコッターに比べて、形状が簡素で部品コストが易くできる。また、溶接による接合のように現場での調整に困難を伴うことがなく、高力ボルトを用いる場合のように有資格者を必要とすることもないので、施工を容易に行うことができる。さらに、高力ボルトに比べて安価な中ボルトを使用できるので、コスト低減も可能となる。その結果、滑りによる剛性低下や、スリップ挙動を生じることなく、容易にボルト接合でき、コスト低減も可能となる。これにより、戸建住宅程度の小規模の建物において、必要性能とコストがバランスした接合構造となる。

この発明において、前記各凹部が断面半円形の溝形であり、前記シアコッターが円柱形状であっても良い。シアコッターが円柱形状であると、丸鋼の切断片等をシアコッターとして用いることができ、より一層部品コストが低減できる。

この発明において、前記シアコッターは、前記両凹部を合わせた断面形状よりも大きく、前記中ボルトによる締め付けによって前記凹部に対して締まり嵌めとなるものとしても良い。
このように、両凹部を合わせた断面形状よりも、シアコッターの断面形状を大きくした場合、中ボルトによる両接合材の締め付けによって、シアコッターが凹部に対して締まり嵌めとなるので、ボルト接合部での滑りによる剛性低下や、スリップ挙動をより確実に防止できる。

この発明において、前記両接合材のうちの一方が制震ダンパーであり、前記両接合材のうちの他方が前記制震ダンパーを支持する支持部材であっても良い。
この発明の中ボルト使用接合構造は、繰り返し荷重を受けても上記のようにスリップ挙動が生じず、滑りによる剛性低下が生じないため、制震ダンパーとその支持部材との接合に用いた場合、制震ダンパーが持つ本来の制震性能を十分に発揮させることができる。

この発明において、前記２つの接合材が、建築物を構成する部材に設けられた板材であっても良い。建築物を構成する部材とは、例えば柱材、梁材、ブレース材等である。接合材が板材であると、前記シアコッターが嵌合する凹部を加工するにつき、長尺の柱材やブレース材の端面に直接に前記凹部を加工する場合に比べて、加工が簡単に行える。

この発明の接合材の中ボルト使用接合構造は、互いに接合面で面接触する２つの接合材を、両接合材の前記接合面を押し付け合うように中ボルトで接合する接合材の中ボルト使用接合構造において、前記両接合材の前記接合面に、互いに対向する溝形の凹部を設け、これら凹部間に、両凹部に渡って嵌合する形状のピン状のシアコッターを介在させたため、中ボルトを用いながら、滑りによる剛性低下や、スリップ挙動を生じることがない。また、中ボルトを用いるため、容易にボルト接合でき、コスト低減が可能となる。

この発明の一実施形態にかかる接合材の中ボルト使用接合構造を示す説明図である。同中ボルト使用接合構造に用いる接合材に凹部を加工する場合の加工例を示す説明図である。（Ａ）は中ボルトを用いた従来の接合構造の耐力試験結果を示すグラフ、（Ｂ）は実施形態にかかる中ボルト使用接合構造の耐力試験結果を示すグラフである。実施形態にかかる中ボルト使用接合構造を適用した耐力壁の一例の正面図である。実施形態にかかる中ボルト使用接合構造を適用した耐力壁の他の例の正面図である。柱材とブレース材との接合構造の従来例の説明図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この接合材の中ボルト使用接合構造１は、図１（Ａ）に示すように互いに接合面２ａで面接触する２つの接合材２Ａ，２Ｂを、両接合材２Ａ，２Ｂの接合面２ａを互いに押し付け合うように中ボルト３で接合し、シアコッター７を介在させるものである。２つの接合材２Ａ，２Ｂは共に鋼板などの板材からなる。ここでは、一方の接合材２Ａが角形鋼管または形鋼などの鋼材からなる柱１１の側面に、垂直姿勢で溶接により一体に取付けられている。他方の接合材２Ｂは、並設される２本の前記柱１１間に横架される形鋼等の鋼材からなる梁１２の端部に、端板等として、同じく垂直姿勢で溶接により一体に取付けられている。

両接合材２Ａ，２Ｂのうち、一方の接合材２Ｂには前記中ボルト３を挿通させる複数のボルト挿通孔４が上下に分けて設けられ、他方の接合材２Ａには、一方の接合材２Ｂと互いに接合した状態で前記ボルト挿通孔４に整合する位置に、複数のねじ孔５が上下に分けて設けられている。ボルト挿通孔４およびねじ孔５の水平方向の並び個数は、１個であっても、２個またはそれ以上であっても良い。両接合材２Ａ，２Ｂの各接合面２ａには、互いに対向する溝形の凹部６がそれぞれ２つ水平方向に延びて設けられている。ここでは、これらの凹部６が断面半円形とされている。

両接合材２Ａ，２Ｂの凹部６，６間には、それぞれ対応する両凹部６に渡って嵌合する形状の２本のピン状のシアコッター７が介在させられる。ここでは、凹部６の断面形状に合わせて、シアコッター７は円柱形状とされている。シアコッター７は例えば丸鋼からなる。両凹部６間にシアコッター７を介在させて、一方の接合材２Ｂのボルト挿通孔４に挿通させた中ボルト３を他方の接合材２Ａのねじ孔５に螺合させることで、図１（Ｂ）のように両接合材２Ａ，２Ｂが中ボルト３でボルト接合される。ここでは、前記シアコッター７は、前記両凹部６を合わせた断面形状よりも大きくされている。これにより、中ボルト３による締め付けによって、両凹部６に対してシアコッター７が締まり嵌めとなる。

図２には、シアコッター７の断面形状を、前記両凹部６を合わせた断面形状よりも大きくするための加工例を示している。シアコッター７の断面がφ１０ｍｍの円形であるとき、凹部６が未加工の前記両接合材２Ａ，２Ｂで厚み０．５ｍｍのプレート８を挟み付けた状態で、これら両接合材２Ａ，２Ｂの側部から両接合材２Ａ，２Ｂに跨がってφ１０ｍｍの孔９を接合面２ａと平行に切削する。この加工後にプレート８を取り除くと、両接合材２Ａ，２Ｂの接合面２ａに加工された凹部６は、これら両凹部６を合わせた断面形状がシアコッター７の断面形状よりも小さくなる。つまり、加工された両凹部６を合わせた断面形状よりも、シアコッター７の断面形状を大きくできる。

この構成の接合材の中ボルト使用接合構造１によると、両接合材２Ａ，２Ｂの接合面２ａに溝形の凹部６を設け、これら両凹部６間に、両凹部６に渡って嵌合する形状のピン状のシアコッター７を介在させて、両接合材２Ａ，２Ｂをそれらの接合面２ａを押し付け合うように中ボルト３で接合したので、図１（Ｂ）に矢印Ｖで示すようなせん断力が繰り返し加わっても、凹部６とシアコッター７との嵌合により、滑りによる剛性低下や、スリップ挙動を生じることがない。中ボルト３とボルト挿通孔４との間には、若干のクリアランスが設けられるが、このクリアランス内で滑りを乗じることがない。シアコッター７にはピン状のものを用いるが、中ボルト１３による接合面に２ａに滑り止め手段として介在させるシアコッターであるため、必要な滑り止め機能が確保でき、かつ楔状等のシアコッターに比べて、形状が簡素で部品コストが易くできる。

また、溶接による接合のように現場での調整に困難を伴うことがなく、高力ボルトを用いる場合のように有資格者を必要とすることもないので、施工を容易に行うことができる。さらに、高力ボルトに比べて安価な中ボルトを使用できるので、コストを低減することもできる。

図３（Ａ）は、中ボルトを用いた従来の構造の場合の耐力試験結果のグラフを示し、図３（Ｂ）はこの実施形態のボルト接合構造１の場合の耐力試験結果をグラフで示している。従来の接合構造のでは、丸印で囲んだ範囲内でスリップ挙動が生じているが、実施形態の中ボルト使用接合構造１では、同図（Ａ）のようなスリップ挙動が生じていない。これらのグラフの比較からも、この実施形態の中ボルト使用接合構造１で滑りが解消されていることが分かる。

また、この実施形態では、前記両接合材２Ａ，２Ｂの両凹部６を合わせた断面形状よりも、シアコッター７の断面形状を大きくしているので、中ボルト３による両接合材２Ａ，２Ｂの締め付けによって、シアコッター７が凹部６に対して締まり嵌めとなり、ボルト接合部での緩みや滑りの発生をより確実に防止できる。

図４は、上記実施形態の接合材の中ボルト使用接合構造１を、間柱型耐力壁１３への制震ダンパー１０の組み込みに使用した例を正面図で示している。この間柱型耐力壁１３では、その間柱１４を上側柱部１４ａと下側柱部１４ｂに分断して、制震ダンパー１０の一方の支持部材となる上側端部１４ａの下端と制震ダンパー１０の上端とが前記中ボルト使用接合構造１によって接合されると共に、制震ダンパー１０の他方の支持部材となる下側端部１４ｂの上端と制震ダンパー１０の下端とが同じく前記中ボルト使用接合構造１によって接合されている。

このように、制震ダンパー１０をその支持部材に接合するのに、繰り返し荷重を受けても滑りによる剛性低下やスリップ挙動を生じない上記実施形態の中ボルト使用接合構造１を用いた場合、制震ダンパー１０が持つ本来の制震性能を十分に発揮させることができる。その他の制震デバイスを組み込むときにも、上記実施形態の中ボルト使用接合構造１を用いれば同様の効果を上げることができる。

図５は、上記実施形態の接合材の中ボルト使用接合構造１を、間柱型耐力壁１３への制震ダンパー１０の組み込みに使用した他の例を正面図で示している。この間柱型耐力壁１３では、柱１１とブレース１５の下端との接合部に前記制震ダンパー１０を介在させ、この制震ダンパー１０と柱１１との接合に前記中ボルト使用接合構造１を用いている。
この構成の場合も、繰り返し荷重を受けても滑りによる剛性低下やスリップ挙動を生じない上記実施形態の中ボルト使用接合構造１を用いることで、制震ダンパー１０が持つ本来の制震性能を十分に発揮させることができる。

なお、参考例であるが、上記実施形態における一方の接合材２Ａの凹部６を、開口側が長辺となる断面台形状に形成すると共に、前記シアコッター７に代わって前記凹部６に嵌合する断面台形状の凸部を他方の接合材２Ｂの接合面２ａに一体に形成して、中ボルト３により両接合材２Ａ，２Ｂを締め付けるとき、前記凸部が前記凹部６に締まり嵌めとなるように構成しても良い。これにより、ボルト接合部での緩みや滑りの発生を防止できる。この場合、締め付け前の状態で、前記凸部の天面と前記凹部６の底面との間に若干の隙間が生じるようにしておけば、中ボルト３による両接合材２Ａ，２Ｂの締め付けにおいて、前記凹部６に対して前記凸部をより確実に締まり嵌めの状態にすることができる。

また、他の参考例を示すと、前記両接合材２Ａ，２Ｂに凹部６を形成せず、前記シアコッター７に代えて、両面に微細な凸状加工を施した摩擦板を前記両接合材２Ａ，２Ｂで挟み付けて、両接合材２Ａ，２Ｂを中ボルト３で締め付けて接合するように構成しても良い。これにより、ボルト接合部での緩みや滑りの発生を防止できる。この場合、前記摩擦板の一例として、例えば鉄板にプレスで孔加工することで、両面に微細な凸状となるバリを意図的に施したものを用いることができる。

１…中ボルト使用接合構造
２Ａ，２Ｂ…接合材
２ａ天接合面
３…中ボルト
６…凹部
７…シアコッター
１０…制震ダンパー
１１…柱
１２…梁
１３…耐力壁

Claims

互いに接合面で面接触する２つの接合材を、両接合材の前記接合面を押し付け合うように中ボルトで接合する接合材の中ボルト使用接合構造において、
前記両接合材の前記接合面に、互いに対向する溝形の凹部を設け、これら凹部間に、両凹部に渡って嵌合する形状のピン状のシアコッターを介在させたことを特徴とする接合材の中ボルト使用接合構造。
請求項１に記載の接合材の中ボルト使用接合構造において、前記各凹部が断面半円形の溝形であり、前記シアコッターが円柱形状である接合材の中ボルト使用接合構造。
請求項１または請求項２に記載の接合材の中ボルト使用接合構造において、前記シアコッターは、前記両凹部を合わせた断面形状よりも大きく、前記中ボルトによる締め付けによって前記凹部に対して締まり嵌めとなる接合材の中ボルト使用接合構造。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の接合材の中ボルト使用接合構造において、前記両接合材のうちの一方が制震ダンパーであり、前記両接合材のうちの他方が前記制震ダンパーを支持する支持部材である接合材の中ボルト使用接合構造。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の接合材の中ボルト使用接合構造において、前記２つの接合材が、建築物を構成する部材に設けられた板材である接合材の中ボルト使用接合構造。