JP2016023417A - 部材端部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】柱や梁が曲げモーメントを受けても、塑性変形領域の部材端部への集中を抑制できる部材端部構造を提供する。
【解決手段】部材端部構造は、接合部１２Ｓが設けられた第１鋼材１２と、第１鋼材１２の接合部１２Ｓに第１鋼材側端部１４Ｅが接合された第２鋼材１４と、第２鋼材１４に複数枚設けられ、第１端部１８Ｅ、２０Ｅが接合部１２Ｓに接合され、長手方向の第２端部１８Ｓ、２０Ｓが第２鋼材１４の側面に接合された補強鋼材１８、２０と、を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、部材端部構造に関する。

地震時の建物の損傷を抑制し、建物の安全性を向上させるには、地震時に柱や梁に作用する曲げモーメントを梁から柱へ伝達させ、柱から地盤へ伝達させる技術が要求される。
地震時に、梁に作用する曲げモーメントを梁から柱へ伝達させる技術には、例えば特許文献１がある。

特許文献１には、梁に作用する曲げモーメントのうち、フランジが負担する曲げモーメントを柱へ伝達するのみでなく、ウェブが負担する曲げモーメントも、柱へ伝達させる構成が記載されている。
具体的には、箱型断面の柱の仕口部にダイアフラムを介装し、梁の上下フランジの端部を、それぞれ上下のダイアフラムに接合する。また、柱内部の、上下のダイアフラムの中間位置には中間ダイアフラムを設け、ウェブの上下フランジの中央部には、中間ダイアフラムの位置と対応させて中間補強プレートを設け、中間補強プレートの端面を柱に接合させている。

特開平１１−１８１８８２号公報

しかし、特許文献１は、中間補強プレートを、ウェブの高さ方向中央部に接合する構成のため、梁が曲げモーメントを受けたとき、中間補強プレートがモーメントの中立軸と重なり、中間補強プレートを梁の曲げ耐力の向上に寄与させることができない。この結果、曲げモーメントによる梁の塑性変形領域が梁の端部に集中し、梁の端部の損傷を抑制することができない。

本発明は、上記事実に鑑み、柱や梁が曲げモーメントを受けても、塑性変形領域の部材端部への集中を抑制できる部材端部構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る部材端部構造は、接合部が設けられた第１鋼材と、前記第１鋼材の前記接合部に第１鋼材側端部が接合された第２鋼材と、前記第２鋼材に複数枚設けられ、前記接合部に短手方向の第１端部が接合され、前記第２鋼材の側面に長手方向の第２端部が接合された補強鋼材と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、第２鋼材が曲げモーメントを受けたとき、複数枚設けられた補強鋼材の一部が引張力に抵抗するよう作用し、残りの補強鋼材が圧縮力に抵抗するよう作用する。これにより、第２鋼材の曲げ耐力を向上させることができる。
また、補強鋼材の第１端部が第１鋼材の接合部に接合され、第２端部が第２鋼材の側面に接合されているため、第２鋼材に作用する曲げモーメントによる塑性変形領域を、第２鋼材の第１鋼材側端部から中央部方向へ広げ、第２鋼材の部材端部の塑性ひずみを小さくすることができる。
この結果、第２鋼材の第１鋼材側端部への塑性変形領域の集中が抑制され、第２鋼材の端部の損傷を抑制することができる。また、第２鋼材の二次剛性、及び終局耐力を高めることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の部材端部構造において、前記第１鋼材は鉄骨製の柱であり、前記第２鋼材はＨ形鋼製の梁であり、前記補強鋼材の前記第１端部は前記柱の前記接合部に接合され、前記第２端部は前記梁のウェブに接合されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、梁のフランジのみでなく、ウェブに接合された補強鋼材にも、梁の軸方向応力を負担させることができる。
これにより、梁の曲げ耐力を向上させることができる。また、梁の塑性変形領域を、梁の柱側端部から中央部方向へ広げることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の部材端部構造において、前記補強鋼材は、前記ウェブの両面にフランジと平行に設けられた平行リブ、前記梁の中央部へ向けて間隔が狭められた中央側接近リブ、前記梁の中央部へ向けて間隔が広げられた中央側離間リブ、前記梁と異なる材質の鋼材で形成された異材質リブ、前記梁の中央部へ向けて幅が狭められた幅縮小リブ、長手方向の中間部に周囲より幅が狭い部分が形成されたドッグボーンリブ、長手方向の中間部に貫通孔が形成された孔あきリブ、前記ウェブの片面にのみ設けられた片面リブ、前記ウェブの片面に一枚ずつ設けられた面違いリブ、又は、放物線に沿って曲げられ、両端部が前記柱の前記接合部に接合された放物線状リブ、のいずれか１つであることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、補強鋼材として、下記のいずれか１つを用いることができる。即ち、
梁のウェブの両面にフランジと平行に設けられた平行リブを用いることにより、梁の端部に作用する曲げモーメントによる塑性変形領域を、梁の中央部方向へ広げ、梁の端部の塑性ひずみを小さくすることができる。
また、梁の中央部へ向けてリブ間の間隔が狭められた中央側接近リブを用いることにより、梁の曲げ耐力を、柱に近い部位ほど大きく、中央部へ向けて小さくすることができる。この結果、梁の端部に集中する塑性変形を、効率良く梁の中央方向へ広げ、梁の端部の塑性ひずみを小さくすることができる。
また、梁の中央部へ向けてリブ間の間隔が広げられた中央側離間リブを用いることにより、梁の塑性変形領域を梁の端部へ限定し、梁中央部は再利用することができる。
また、梁と異なる材質の鋼材で形成された異材質リブを用いることにより、梁端部の設計の自由度を高めることができる。
また、梁の中央部へ向けて幅が狭められた幅縮小リブを用いることにより、効率的に、塑性変形領域を分散させることができる。
また、長手方向の中間部に周囲より幅が狭い部分が成されたドッグボーンリブを用いることにより、ドッグボーンの位置で梁の曲げ耐力を小さくできる。これにより、塑性変形領域を任意の位置に形成させることができる。
また、長手方向の中間部に貫通孔が形成された孔あきリブを用いることにより、貫通孔の位置で梁の曲げ耐力を小さくできる。これにより、塑性変形領域を任意の位置に形成させることができる。
また、梁のウェブの片面にのみリブが設けられた片面リブを用いることにより、例えば、梁が偏心して柱と接合されている場合に、偏心の度合いを低減させることができる。
また、梁のウェブの片面に一枚ずつリブが設けられた面違いリブを用いることにより、リブの数量を減らすことができ、リブの溶接接合スペースの確保が容易となる。
また、放物線に沿って曲げられ、両端部を柱の接合部に接合させた放物線状リブを用いることにより、効率的に、塑性変形領域を梁の中央部側へ分散させることができる。

本発明は、上記構成としてあるので、柱や梁が曲げモーメントを受けても、部材端部への塑性変形領域の集中を抑制できる部材端部構造を提供することができる。

（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る部材端部構造の基本構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ１−Ｘ１線位置における断面図であり、（Ｃ）は部材端モーメントの特性図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係る部材端部構造の基本構成を示す正面図であり、（Ｂ）は展開例を示す正面図である。 （Ａ）は本発明の第３実施形態に係る部材端部構造の基本構成を示す水平断面図であり、（Ｂ）は梁の曲げ耐力を説明するための模式図である。 （Ａ）は本発明の第４実施形態に係る部材端部構造の基本構成を示す水平断面図であり、（Ｂ）は梁の曲げ耐力を説明するための模式図である。 （Ａ）は本発明の第５実施形態に係る部材端部構造の基本構成を示す水平断面図であり、（Ｂ）は本発明の第６実施形態に係る部材端部構造の基本構成を示す水平断面図である。 （Ａ）は本発明の第７実施形態に係る部材端部構造の基本構成を示す正面図であり、（Ｂ）はその梁端部の斜視図である。 （Ａ）は本発明の第８実施形態に係る部材端部構造の基本構成を示す正面図であり、（Ｂ）は部材端モーメントの特性図である。 （Ａ）は本発明の第９実施形態に係る部材端部構造の基本構成を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＺ１−Ｚ１線位置における断面図であり、（Ｃ）は展開例を示す（Ａ）のＺ１−Ｚ１線位置における断面図である。

（第１実施形態）
図１（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、第１実施形態に係る部材端部構造について説明する。
ここに、図１（Ａ）は第１実施形態に係る部材端部構造の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図、（Ｃ）は部材端モーメントの大きさを示す特性図である。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る部材端部構造は、柱（第１鋼材）１２、梁（第２鋼材）１４、及び複数のリブ（補強鋼材）１８、２０を有する柱梁接合部１０の接合構造である。柱１２は接合部１２Ｓを有し、接合部１２Ｓには、梁１４とリブ１８、２０が接合されている。

柱１２は、断面形状が矩形状の角形鋼管柱である。柱１２の側壁には接合部１２Ｓが設けられ、柱１２の内部の接合部１２Ｓの位置には、補強用のダイアフラム（補強鋼材）１６が設けられている。ダイアフラム１６は、梁１４のフランジ１４Ｆが接合される位置に、横方向に設けられている。また、ダイアフラム１６は、必要に応じて、後述するリブ１８、２０が接合される位置にも設けられている。

梁１４は、Ｈ形鋼製の梁であり、柱１２側の梁端部（第１鋼材側端部）１４Ｅが、柱１２の接合部１２Ｓに接合（溶接接合）されている。梁１４のウェブ１４Ｗには、リブ１８、２０が接合されている。リブ１８、２０は、ウェブ１４Ｗの片面に２本ずつ、両面で４本が接合されている。なお、リブ１８、２０は、ウェブ１４Ｗを挟んで対称に配置されているので、片面のみについて以後説明する。

リブ１８、２０は、例えば梁１４と同じ材質の鋼材で平板状に形成されている。リブ１８、２０の幅Ｗ１や長さＬ１は、いずれも同じ寸法とされ、これらの値は、柱梁接合部１０に要求される曲げ耐力により決定される。
２枚のリブ１８、２０は、梁１４に曲げモーメントが作用したときのモーメントの中立軸ＭＣを挟んで、フランジ１４Ｆと並行に１枚ずつ取付けられている。中立軸ＭＣからリブ１８、２０までの距離ｈ１、ｈ２は、等距離が望ましいが、異なっていても良い。

リブ１８、２０の柱１２側の短手方向の端部１８Ｅ、２０Ｅは、柱１２の接合部１２Ｓに接合（例えば溶接接合）されている。また、梁１４側の長手方向の端部１８Ｓ、２０Ｓは、梁１４のウェブ１４Ｗの側面に接合されている。
これにより、リブ１８、２０にも、梁１４の軸方向の応力を負担させることができる。

本構成とすることにより、例えば、梁１４が、図１（Ａ）に示す曲げモーメントＭを受けたとき、リブ１８は引張力に抵抗するよう作用し、リブ２０は圧縮力に抵抗するよう作用する。これにより、梁１４の曲げ耐力を向上させることができる。
なお、曲げモーメントＭの方向が図１（Ａ）に示す方向と反対方向の場合には、リブ１８、２０に作用する引張力と圧縮力は、それぞれ入れ替わる。

また、リブ１８、２０の端部１８Ｅ、２０Ｅが柱１２の接合部１２Ｓに接合されているため、梁１４に作用する曲げモーメントＭによる塑性変形領域を、梁１４の端部１４Ｅから、梁１４の中央部方向へ広げることがでる。
これにより、梁１４の端部１４Ｅへの塑性変形の集中が抑制され、梁１４の端部１４Ｅの損傷を抑制することができる。

次に、柱梁接合部１０に作用する部材端モーメントについて説明する。
図１（Ｃ）に部材端モーメントの特性を示す。横軸は部材回転角、縦軸は部材端モーメントである。破線で示す特性２２がリブ１８、２０を有しない通常の柱梁接合部の計算結果であり、実線で示す特性２４が本実施形態の柱梁接合部１０の計算結果である。

図１（Ｃ）において、部材回転角を増大させると、部材回転角に比例して部材端モーメントは、徐々に増大する。部材端モーメントの大きさは、部材回転角の増大開始から丸印で示す初期降伏点Ａ１までの範囲においては、特性２２と特性２４は殆ど差がない。

一方、部材回転角が初期降伏点Ａ１より大きい範囲においては、特性２４が特性２２を上回っている。即ち、範囲ＡＲ１で示す二次剛性、及び範囲ＡＲ２で示す終局耐力は、いずれも特性２４が特性２２より高くなっている。
即ち、本実施形態では、梁１４の初期降伏点をほとんど変えることなく、二次剛性及び終局耐力を高め、梁１４の端部の損傷を抑制することができるといえる。

以上説明したように、本実施形態によれば、リブ１８、２０の端部１８Ｅ、２０Ｅは柱１２の接合部１２Ｓに接合され、端部１８Ｓ、２０Ｓは梁１４のウェブ１４Ｗに接合されている。これにより、梁１４のフランジ１４Ｆのみでなく、ウェブ１４Ｗに接合されたリブ１８、２０にも、梁１４の軸方向の応力を負担させることができる。
即ち、梁１４が地震力等で曲げモーメントＭを受けたとき、モーメントの中立軸ＭＣを挟んで設けられたリブ１８、２０の一方は、引張力に抵抗するよう作用し、他方は、圧縮力に抵抗するよう作用し、梁１４の曲げ耐力を向上させる。

更に、モーメントの中立軸ＭＣに沿って、梁１４のウェブ１４Ｗの両面に設けられたリブ１８、２０を、モーメントの中立軸ＭＣと平行に設けることにより、梁１４に作用する曲げモーメントＭによる塑性変形領域を、梁１４の中央部方向へ広げ、梁１４の部材端部１４Ｅの塑性ひずみを小さくすることができる。これにより、梁１４を破断や疲労に強くすることができる。
また、梁１４のウェブ１４Ｗにリブ１８、２０を接合する構成なので、新築建物への適用のみならず、既築建物の改修にも容易に適用できる。

なお、本実施形態では、２枚のリブ１８、２０を採用した場合について説明した。しかし、これに限定されることはなく、３枚以上の枚数のリブを採用しても良い。しかし、ウェブ１４Ｗへの接合場所の制約がある。このため、リブ１８、２０の板厚を変更して補強強度の調節を行ってもよい。即ち、板厚を厚くすることで補強強度を高くし、板厚を薄くすることで補強強度を低くすることができる。

また、リブ１８、２０を、梁１４と異なる材質で形成してもよい（異材質リブ）。例えば、リブ１８、２０の部材強度を、梁１４より高い材質とすることにより、リブ１８、２０の形状を大きくすることなく必要な強度を持たせることができる。また、使用目的によっては、リブ１８、２０の強度を、梁１４より低い材質としてもよい。
これにより、設計の自由度を増すことができる。

また、本実施形態では、柱１２は角形鋼管柱を例にとり説明した。しかし、これに限定されることはなく、例えばＨ形鋼等、他の断面形状の部材であってもよい。
また、梁１４はＨ形鋼を例にとり説明した。しかし、これに限定されることはなく、例えばＩ形鋼等、他の断面形状の部材であってもよい。
また、ダイアフラム１６については内ダイアフラムを例にとり説明したが、これに限定されることはなく、外ダイアフラム、通しダイアフラム等であってもよい。

（第２実施形態）
図２（Ａ）を用いて、第２実施形態に係る部材端部構造について説明する。
ここに、図２（Ａ）は、第２実施形態に係る部材端部構造の正面図を示している。
図２（Ａ）に示すように、第２実施形態に係る部材端部構造は、柱１２、梁１４、及びリブ３２、３３を有する柱梁接合部３０の接合構造である。柱梁接合部３０は、リブ３２とリブ３３の間の間隔が、梁１４の端部から中央部へ向けて狭められている点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。

リブ（中央側接近リブ）３２、３３は、鋼材で平板状に形成され、梁１４に曲げモーメントが作用したときのモーメントの中立軸ＭＣを挟んで、中立軸ＭＣの両側に１枚ずつ設けられている。また、リブ３２、３３の端部３２Ｅ、３３Ｅは、いずれも柱１２の接合部１２Ｓに接合されている。また、リブ３２、３３の長手方向の端部３２Ｓ、３３Ｓは、いずれも、梁１４のウェブ１４Ｗの側面に接合されている。

リブ３２、３３は、梁１４の端部１４Ｅから中央部へ向けて、リブ間の上下方向の間隔が狭められている。即ち、リブ３２、３３の上下方向の間隔は、柱１２の接合部１２Ｓでは距離Ｄ１であるが、梁の中央側の端部では距離Ｄ２に狭くされている（距離Ｄ１＞距離Ｄ２）。
このように、梁１４の端部１４Ｅから中央部へ向けて、リブ間の上下方向の間隔が狭められたリブ３２、３３を設けることにより、梁１４の曲げ耐力を、柱１２に近い端部ほど大きくすると共に、中央部へ向けて小さくすることができる。

この結果、梁１４の端部１４Ｅに集中する塑性変形を、リブ３２、３３で効率よく、梁１４の中央方向へ広げ（分散させ）、梁１４の端部１４Ｅの塑性ひずみを小さくすることができる。即ち、梁１４の端部１４Ｅへの塑性変形の集中が抑制される。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

次に、他の展開例である、柱梁接合部３６について説明する。
図２（Ｂ）の正面図に示ように、柱梁接合部３６は、柱１２、梁１４、及びリブ３４、３５を有している。リブ（中央側離間リブ）３４、３５は、梁１４の端部１４Ｅから中央部へ向けて、リブ間の間隔が上下方向に広げられている点において、リブ３２、３３と相違する。即ち、リブ３４、３５の上下方向の間隔は、柱１２の接合部１２Ｓでは距離Ｄ３であるが、梁の中央側の端部では距離Ｄ４に広くされている（距離Ｄ３＜距離Ｄ４）。

このように、梁１４の端部１４Ｅから中央部へ向けて、リブ間の間隔が広げられたリブ３４、３５を設けることにより、梁１４の塑性変形領域を、梁１４の端部１４Ｅに限定することができる。この結果、梁１４の中央部を梁材として再利用することができる。他の構成は、リブ３２、３３と同じであり説明は省略する。

（第３実施形態）
図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて、第３実施形態に係る部材端部構造について説明する。
ここに、図３（Ａ）は、第３実施形態に係る部材端部構造の水平断面図であり、（Ｂ）は梁の曲げ耐力を説明するための模式図である。
図３（Ａ）に示すように、第３実施形態に係る部材端部構造は、柱１２、梁１４、及びリブ４２、４４を有する柱梁接合部４０の接合構造である。柱梁接合部４０は、リブ４２、４４の幅が、梁１４の端部から中央部へ向けて狭められている点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。

リブ（幅縮小リブ）４２、４４は、鋼材で平板状に形成され、梁１４に曲げモーメントが作用したときのモーメントの中立軸ＭＣを挟んで両側に１枚ずつ、合計４枚設けられている。リブ４２、４４はウェブ１４Ｗに上下方向に配置されている。端部４２Ｅ、４４Ｅが柱１２の接合部１２Ｓに接合され、長手方向の端部４２Ｓ、４４Ｓが、梁１４のウェブ１４Ｗの側面に接合されている。

リブ４２、４４は、平面視において、柱１２側の端部リブ４２Ｅ、４４Ｅから中央部へ向けて幅Ｗが狭められている。即ち、柱１２との接合部の幅Ｗ２より、梁１４の中央側の幅Ｗ３が狭くされている（幅Ｗ２＞幅Ｗ３）。
これにより、梁１４の曲げ耐力を、柱１２に近い端部ほど大きくすると共に、中央部へ向けて小さくすることができる。

次に、図３（Ｂ）を用いて、柱梁接合部４０の曲げ耐力について説明する。横軸は梁１４の長さであり、縦軸は梁１４の曲げ耐力である。

実線で示す特性Ｔ１〜Ｔ３は、地震力を受けたときの梁１４に生じる曲げモーメントである。地震力が小さい場合には、曲げモーメントＴ１は小さく、非地震時の基準線Ｔ０に対して若干の傾斜を持った直線となる。このとき、曲げモーメントＴ１は梁１４の中央部がゼロとなり、両端部に向けて直線的に増大する。特性Ｔ０と特性Ｔ１の間にのみ、ハッチングを記載している。地震力が増大するに伴い、梁１４に生じる曲げモーメントＴ２、Ｔ３は、傾斜が大きくなる。

一方、梁１４の曲げ耐力Ｓ１は、梁１４の長さ方向に関係なく破線で示すように一定である。このため、例えば、曲げモーメントＴ３が作用しようとしても、梁１４の端部１４Ｅは曲げ耐力Ｓ１を超える曲げモーメントＰ１を負担できないので、塑性変形が端部１４Ｅで生じ、かつそこに集中する。
しかし、図３（Ｂ）に示すように、梁１４の両端部にリブ４２、４４を設けることで、リブ４２、４４が負担する曲げ耐力Ｓ２を、梁１４の曲げ耐力Ｓ１に加算することができる。

この結果、梁１４の両端部の曲げ耐力Ｓ１＋Ｓ２は、破線で示す傾斜した特性となる。これにより、曲げモーメントＴ３が作用しても、曲げ耐力Ｓ１＋Ｓ２が曲げモーメントＴ３より大きいため、梁１４の端部１４Ｅの塑性変形を抑制できる。
このとき、リブ４２、４４が負担する曲げ耐力Ｓ２の傾きは、リブ４２、４４の幅を調整することで、曲げモーメントＴ３の傾きに一致させることができる。これにより、Ｔ３より大きな曲げモーメントが作用しようとした時、塑性変形は、梁中央方向に長さＬ２の範囲に渡ってほぼ一様に分散するため、端部１４Ｅへの集中を避けることができる。

以上説明したように、本構成とすることにより、柱梁接合部４０の曲げ耐力を、曲げモーメントの大きさに対応させて、柱１２に近い部位ほど大きく、中央部へ向けて小さくすることができる。この結果、梁１４の端部１４Ｅに集中する塑性変形を、リブ４２、４４で効率良く、塑性変形領域を分散させ、梁１４の中央方向へ広げることで、梁１４の端部１４Ｅの塑性ひずみを小さくすることができる。
なお、リブ４２、４４は中央に向かって連続的に幅が縮小する補強鋼材を例にとって説明したが、これに限定されることはなく、段階的に幅が縮小する補強鋼材等でもよい。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

（第４実施形態）
図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて、第４実施形態に係る部材端部構造について説明する。
ここに、図４（Ａ）は、第４実施形態に係る部材端部構造の水平断面図であり、（Ｂ）は梁の曲げ耐力を説明するための模式図である。
図４（Ａ）に示すように、第４実施形態に係る部材端部構造は、柱１２、梁１４及びリブ５２、５４を有する柱梁接合部５０の接合構造である。柱梁接合部５０は、リブ５２、５４の長手方向の中央部に貫通孔５６が設けられている点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。

リブ（孔あきリブ）５２、５４は、鋼材で平板状に形成され、梁１４に曲げモーメントが作用したときのモーメントの中立軸ＭＣを挟んで、ウェブ１４Ｗの上下方向に配置されている。リブ５２、５４の端部５２Ｅ、５４Ｅは、柱１２の接合部１２Ｓに接合され、リブ５２、５４の長手方向の端部５２Ｓ、５４Ｓは、梁１４のウェブ１４Ｗの側面に接合されている。

また、リブ５２、５４の長手方向の中央部には、貫通孔５６が開けられている。貫通孔５６を設けることにより、簡単な構成で、貫通孔５６の位置で梁１４の曲げ耐力を小さくすることができ、塑性変形領域を任意の位置に形成させることができる。

次に、図４（Ｂ）を用いて、柱梁接合部５０の曲げ耐力について説明する。横軸は梁１４の長さであり、縦軸は梁１４の曲げ耐力である。

実線で示す特性Ｔ１〜Ｔ３は、第３実施形態と同じであり説明は省略する。
一方、梁１４の曲げ耐力Ｓ１は、梁１４の長さ方向に関係なく破線で示すように一定である。このため、例えば、曲げモーメントＴ３が作用しようとしても、梁１４の端部１４Ｅは曲げ耐力Ｓ１を超える曲げモーメントＰ２を負担できないので、塑性変形が端部１４Ｅで生じ、かつそこに集中する。
しかし、図４（Ｂ）に示すように、梁１４の両端部にリブ５２、５４を設けることで、リブ４２、４４による曲げ耐力Ｓ３を梁１４の曲げ耐力Ｓ１に加算することができる。ここに、Ｓ３は、貫通孔５６の位置で凹部を形成している。

この結果、梁１４の両端部の曲げ耐力Ｓ１＋Ｓ３は、破線で示す凹凸部を備えた特性となる。これにより、梁１４の端部１４Ｅの曲げ耐力Ｓ１＋Ｓ３を曲げモーメントＴ３より大きくすることで、曲げモーメントＴ３が作用しても、梁１４の端部１４Ｅの塑性変形を抑制できる。
このとき、曲げ耐力Ｓ２の凹凸部の位置を、リブ５２、５４に設ける貫通孔の位置と大きさで調整することにより、曲げモーメントＴ３が梁の曲げ耐力Ｓ１＋Ｓ３に最初に到達する位置をＬ３の範囲内で任意に設定することができる。

以上説明したように、本構成とすることにより、梁１４の曲げ耐力を、曲げモーメントの大きさに対応させて、柱１２に近い部位ほど大きくすることができる。また、梁１４の曲げ耐力を、Ｓ１以上ではあるが、Ｓ１に近い値まで小さい部位を作ることができる。
この結果、梁１４の端部１４Ｅに集中する塑性変形を、リブ５２、５４で効率良く、塑性変形領域を分散させ、梁１４の中央方向へ広げることができ、梁１４の端部１４Ｅの塑性ひずみを小さくすることができる。さらに、塑性変形が集中する位置を、溶接接合部である端部１４Ｅではなく、貫通孔５６が設けられる位置にすることができる。これにより、溶接部の破断を回避することができる。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

（第５実施形態）
図５（Ａ）を用いて、第５実施形態に係る部材端部構造について説明する。
ここに、図５（Ａ）は、第５実施形態に係る部材端部構造の水平断面図である。
図５（Ａ）に示すように、第５実施形態に係る部材端部構造は、柱１２、梁１４、及びリブ６２、６４を有する柱梁接合部６０の接合構造である。柱梁接合部６０は、リブ６２、６４に、ドッグボーンと呼ばれる切欠き部６６が開けられている点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。

リブ（ドッグボーンリブ）６２、６４は、鋼材で平板状に形成され、梁１４に曲げモーメントが作用したときのモーメントの中立軸ＭＣ（不図示）を挟んで、ウェブ１４Ｗの上下方向に配置されている。リブ６２、６４の端部６２Ｅ、６４Ｅは柱１２の接合部１２Ｓに接合され、長手方向の端部６２Ｓ、６４Ｓは、梁１４のウェブ１４Ｗの側面に接合されている。

リブ６２、６４は、平面視において、長手方向の中間部に周囲より幅が狭いドッグボーンと呼ばれる切欠き部６６が設けられている。これにより、切欠き部６６の位置で梁１４の曲げ耐力を小さくでき、塑性変形領域を任意の位置に形成させることができる。

この結果、梁１４の端部１４Ｅに集中する塑性変形を、リブ６２、６４で効率良く、効率的に、塑性変形領域を分散させることができる。即ち、塑性変形領域を梁１４の中央方向へ広げ、溶接接合部である端部１４Ｅではなく、切欠き部６６の位置に集中させることができる。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

（第６実施形態）
図５（Ｂ）を用いて、第６実施形態に係る部材端部構造について説明する。
ここに、図５（Ｂ）は、第６実施形態に係る部材端部構造の水平断面図である。
図５（Ａ）に示すように、第６実施形態に係る部材端部構造は、柱１２、梁７８、及びリブ７２、７４を有する柱梁接合部７０の接合構造である。柱梁接合部７０は、リブ７２、７４が、ウェブ１４Ｗの片面にのみ設けられている点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。

リブ（片面リブ）７２、７４は、鋼材で平板状に形成され、梁７８のウェブ７８Ｗの片面にのみ、上下方向に２枚設けられている。
リブ７２、７４は、梁７８に曲げモーメントが作用したときのモーメントの中立軸ＭＣ（不図示）を挟んで、上下に設けられている。リブ７２、７４の端部７２Ｅは柱１２の接合部１２Ｓに接合され、リブ６２Ａ、６２Ｂの長手方向の端部７２Ｓ、７４Ｓは、梁１４のウェブ１４Ｗの側面に接合されている。

本構成とすることにより、梁７８が偏心して柱１２と接合されている場合に、リブ７２、７４で、柱１２と梁７８の偏心の度合いを低減することができる。
この結果、梁７８の端部７８Ｅに集中する塑性変形領域を、リブ７２、７４で効率良く、効率的に分散させることができる。即ち、塑性変形領域を梁の中央方向へ広げ、梁７８の端部７８Ｅの塑性ひずみを小さくすることができる。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

（第７実施形態）
図６（Ａ）、（Ｂ）を用いて、第７実施形態に係る部材端部構造について説明する。
ここに、図６（Ａ）は、第７実施形態に係る部材端部構造の正面図であり、（Ｂ）は斜視図である。
図６（Ａ）に示すように、第７実施形態に係る部材端部構造は、柱１２、梁１４及びリブ８２、８４を有する柱梁接合部８０の接合構造である。柱梁接合部８０は、リブ８２、８４が、ウェブ１４Ｗの片面にそれぞれ１枚ずつ設けられている点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。

リブ（面違いリブ）８２、８４は、鋼材で平板状に形成され、梁１４のウェブ１４Ｗの片面に１枚ずつ設けられている。リブ８２、８４は、梁１４に曲げモーメントが作用したときのモーメントの中立軸ＭＣを挟んで、上下に設けられている。
また、リブ８２、８４の端部８２Ｅ、８４Ｅは、柱１２の接合部１２Ｓに接合され、リブ８２、８４の長手方向の端部８２Ｓ、８４Ｓは、梁１４のウェブ１４Ｗの側面に接合されている。

モーメントの中立軸ＭＣを挟んで、ウェブ１４Ｗの片面にのみ設けられたリブ８２、８４を用いることにより、リブ８２、８４の総数量を減らすことができる。また、リブ８２、８４のウェブ１４Ｗへの溶接接合スペースを広くすることができる。

この結果、梁１４の端部１４Ｅに集中する塑性変形を、リブ８２、８４で効率良く、効率的に分散させることができる。即ち、塑性変形領域を梁１４の中央方向へ広げ、梁１４の端部１４Ｅの塑性ひずみを小さくすることができる。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

（第８実施形態）
図７（Ａ）、（Ｂ）を用いて、第８実施形態に係る部材端部構造について説明する。
ここに、図７（Ａ）は、第７実施形態に係る部材端部構造の正面図であり、（Ｂ）は部材端モーメントの特性図である。
図７（Ａ）に示すように、第８実施形態に係る部材端部構造は、柱１２、梁１４及びリブ９２の柱梁接合部９０の接合構造である。柱梁接合部９０は、リブ９２が、放物線状に曲げられている点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。

リブ（放物線状リブ）９２は、鋼材で、梁１４の中央側に凸の放物線状に曲げられ、放物線の中心線をモーメントの中立軸ＭＣと一致させている。
リブ９２は、片面に１枚、両面で２枚が、梁１４のウェブ１４Ｗに接合されている。リブ９２の両端部９２Ｅは、柱１２の接合部１２Ｓに接合され、長手方向の端部９２Ｓは、ウェブ１４Ｗに接合されている。

これにより、梁１４が地震力等で曲げモーメントを受けたとき、モーメントの中立軸ＭＣを挟んで設けられたリブ９２の一方は、引張力に抵抗するよう作用し、他方は圧縮力に抵抗するよう作用し、梁１４の曲げ耐力を向上させることができる。
更に、リブ９２の両端部は、梁１４に接合され、リブ９２の中央部は、梁１４の中央側でありモーメントの中立軸ＭＣと交差する位置で折り曲げられている。これにより、梁１４に作用する曲げモーメントによる塑性変形領域を、梁１４の中央部方向へ広げ、梁１４の部材端部１４Ｅの塑性ひずみを小さくすることができる。

次に、柱梁接合部９０の部材端モーメントについて説明する。
図７（Ｂ）に部材端モーメントを示す。横軸は部材回転角で、縦軸は部材端モーメントである。破線で示す特性７４が、リブ９２を備えていない通常の柱梁接合部の場合の特性であり、実線で示す特性７６が、本実施形態の柱梁接合部９０の特性である。

部材回転角の増大に伴い部材端モーメントは増大し、丸印で示す領域Ａ１では、両者の部材端モーメントはほぼ等しく直線状に増大している。また、領域Ａ２における降伏点までの範囲も両者はほぼ等しい。一方、降伏点を超えた領域Ａ３における二次剛性、及び領域Ａ４における終局耐力は、本実施形態の柱梁接合部９０の方が高くなっている。
この結果、本実施形態の柱梁接合部９０は、梁１４の二次剛性、及び終局耐力を高め、最大塑性ひずみを小さく抑えることができるといえる。即ち、梁１４を破断や疲労に強くしている。これにより、梁１４の端部の損傷を抑制することができる。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

（第９実施形態）
図８（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、第９実施形態に係る部材端部構造について説明する。
ここに、図８（Ａ）は第９実施形態に係る部材端部構造の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＺ１−Ｚ１線断面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の展開例である。
第９実施形態に係る部材端部構造は、柱１０６、床１０４及びリブ１０２を備えた柱床接合部１００の接合構造である点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。

図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、柱床接合部１００は柱１０６を有し、柱１０６は、ベースプレート１０８を介して、床１０４に固定されている。ベースプレート１０８は、アンカーボルト９４で床１０４に固定されている。

柱１０６は、断面形状が矩形状の鋼管柱である。柱１０６の内部には、リブ（補強鋼材）１０２が複数設けられている。
リブ１０２は、鋼材で平板状に、いずれも同一形状に形成されている。リブ１０２は、２枚１組で、柱１０６の同一平面状の壁面に固定されている。このとき、リブ１０２は、柱１０６に曲げモーメントが作用したときのモーメントの中立軸ＭＣＸを挟んで２枚ずつ、モーメントの中立軸ＭＣＹを挟んで２枚ずつ、合計８枚が取付けられている。

リブ１０２は、下端部１０２Ｅがベースプレート１０８に接合され、長手方向の端部１０２Ｓが、柱１０６の内壁に接合されている。
また、リブ１０２の幅Ｗ１は、柱１０６の対向する壁面間の距離Ｄ１の半分より小さくされており、柱１０６の内部では、対向するリブ１０２は中央部で重複せず、中立軸ＭＣＸを挟むリブ１０２と、中立軸ＭＣＹを挟むリブ１０２は中央部で交差しない。

本構成とすることにより、柱１０６に作用する曲げモーメントによる塑性変形領域を、柱１０６の中央部方向へ広げ、柱１０６の部材端部１０６Ｅの塑性ひずみを小さくすることができる。この結果、柱１０６の損傷を抑制することができる。

図８（Ｃ）に柱床接合部１００の展開例を示す。
図８（Ｃ）に示すように、リブ１１０は、鋼材で平板状に形成され、柱１０６の対向する壁面間の距離Ｄ１と等しい長さに形成されている。

リブ１１０を、柱１０６に曲げモーメントが作用したときのモーメントの中立軸ＭＣＸを挟んで、対向する壁面の間に２枚設け、モーメントの中立軸ＭＣＹを挟んで、対向する壁面の間に２枚設け、合計４枚のリブ１１０を平面視が格子状に配置している。
リブ１１０は、下端部１１０Ｅがベースプレート１０８に接合され、長手方向の端面１１０Ｓが、柱１０６の内壁面に接合されている。

本構成とすることにより、柱１０６に作用する曲げモーメントによる塑性変形領域を、柱１０６の中央部方向へ広げ、柱１０６の部材端部１０６Ｅの塑性ひずみを小さくすることができる。この結果、柱１０６の部材端部１０６Ｅの損傷を抑制することができる。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

１０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００ 柱梁接合部
１２ 柱（第１鋼材）
１２Ｓ 接合部
１４、７８ 梁（第２鋼材）
１４Ｅ、７８Ｅ 端部（第１鋼材側端部）
１４Ｗ ウェブ
１８、２０ リブ（補強鋼材、平行リブ）
１８Ｅ、２０Ｅ 端部（第１端部）
１８Ｓ、２０Ｓ 端部（第２端部）
３２、３３ リブ（補強鋼材、中央側接近リブ）
３２、３３ リブ（補強鋼材、中央側接近リブ）
３４、３５ リブ（補強鋼材、中央側離間リブ）
４２、４４ リブ（補強鋼材、幅縮小リブ）
５２、５４ リブ（補強鋼材、穴あきリブ）
６２、６４ リブ（補強鋼材、ドックボーンリブ）
７２、７４ リブ（補強鋼材、片面リブ）
８２、８４ リブ（補強鋼材、面違いリブ）
９２ リブ（補強鋼材、放物線状リブ）
１０６ 柱（第２鋼材）
１０８ ベースプレート（第１鋼材）
１１０ リブ（補強鋼材）

Claims (3)

1. 接合部が設けられた第１鋼材と、
   前記第１鋼材の前記接合部に第１鋼材側端部が接合された第２鋼材と、
   前記第２鋼材に複数枚設けられ、前記接合部に短手方向の第１端部が接合され、前記第２鋼材の側面に長手方向の第２端部が接合された補強鋼材と、
   を有する部材端部構造。
2. 前記第１鋼材は鉄骨製の柱であり、
   前記第２鋼材はＨ形鋼製の梁であり、
   前記補強鋼材の前記第１端部は、前記柱の前記接合部に接合され、前記第２端部は前記梁のウェブに接合されている
   請求項１に記載の部材端部構造。
3. 前記補強鋼材は、
   前記ウェブの両面にフランジと平行に設けられた平行リブ、
   前記梁の中央部へ向けて間隔が狭められた中央側接近リブ、
   前記梁の中央部へ向けて間隔が広げられた中央側離間リブ、
   前記梁と異なる材質の鋼材で形成された異材質リブ、
   前記梁の中央部へ向けて幅が狭められた幅縮小リブ、
   長手方向の中間部に周囲より幅が狭い部分が形成されたドッグボーンリブ、
   長手方向の中間部に貫通孔が形成された孔あきリブ、
   前記ウェブの片面にのみ設けられた片面リブ、
   前記ウェブの片面に一枚ずつ設けられた面違いリブ、
   又は、放物線に沿って曲げられ、両端部が前記柱の前記接合部に接合された放物線状リブ、
   のいずれか１つである請求項２に記載の部材端部構造。

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