JP2016191257A - Design method for column joint structure, and column joint structure - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a design method that enables a column joint structure having appropriate yield strength to be designed using a yield line theory and through relatively simple calculation, and a column joint structure.SOLUTION: A design method is for a column joint structure having an edge part steel material 23 and a joint part 20 connected on one of edge parts that face each other of columns arranged in a vertical direction, the edge part steel material being made of a cross H-steel having a flange part 23a provided at each edges at four locations on a cruciform web part 23b, and the joint part having a square end plate 21 fixed on the edge part steel material 23, where the joint part 20 is connected to the joint part on the other side at four corners of the end plate 21 with a bolt-and-nut 5. Lines AB, BC, DE, EF and BE are set as yield lines generating at locations on the end plate 21 where the bolt-and-nut 5 is provided, and yield strength of the end plate is calculated using a yield line theory.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

この発明は、下側の柱部と上側の柱部を相互に連結する柱継手構造およびその設計方法に関する。   The present invention relates to a column joint structure for connecting a lower column portion and an upper column portion to each other and a design method thereof.

下側の柱部と上側の柱部を相互に連結する柱継手構造の設計においては、当該柱継手構造を構成しているエンドプレートの面外曲げ耐力を求め、この面外曲げ耐力が柱部の降伏耐力の例えば１／２以上を満たすようにする設計方法がある。また、特許文献１には、降伏線理論を用い、ダイアフラム形式でかつ直筒状の接合部パネルを用いた上下柱異径の鉄骨柱梁接合部につき、上部通しダイアフラムの接合部の耐力を精度良く予測する耐力予測方法が開示されている。   In the design of a column joint structure in which the lower column and the upper column are connected to each other, the out-of-plane bending strength of the end plate constituting the column coupling structure is obtained, and this out-of-plane bending strength is the column portion. There is a design method that satisfies, for example, 1/2 or more of the yield strength. In addition, Patent Document 1 uses the yield line theory to accurately determine the strength of the joint portion of the upper through-diaphragm with respect to the steel column beam joint portion having different diameters of the upper and lower columns using a diaphragm-type and straight tubular joint panel. A predictive method for predicting yield strength is disclosed.

特開２０１３−２８９９７号公報JP 2013-28997 A

しかしながら、上記従来の柱継手構造の設計方法では、上記エンドプレートの面外曲げ耐力を求めるのに複雑な計算が必要であった。   However, in the conventional method for designing a column joint structure, complicated calculation is required to obtain the out-of-plane bending strength of the end plate.

この発明は、上記の事情に鑑み、降伏線理論を用い、比較的簡単な計算により適切な耐力を有する柱継手構造を設計することを可能にする設計方法および柱継手構造を提供することを課題とする。   In view of the above circumstances, the present invention has an object to provide a design method and a column joint structure capable of designing a column joint structure having an appropriate yield strength by relatively simple calculation using the yield line theory. And

この発明の柱継手構造の設計方法は、上記の課題を解決するために、十字形に設けた第１板部材の４箇所の各端に第２板部材を設けたクロスＨ形の鋼材からなる端部鋼材部と、この端部鋼材部に固定された方形のエンドプレートとを備える継手部が、上下に配置される柱部の互いに向かい合う各端部に接合されており、上記継手部同士が上記エンドプレートの四隅で相互にボルト・ナットによって接合される柱継手構造の設計方法であって、
上記エンドプレートに生じる降伏線として、
隣り合う第２板部材の端部側をそれぞれ通り上記エンドプレートの辺と平行で互いに直角に交差する線であって、この交差する点Ｂから上記エンドプレートの辺に至る互いに等しい長さの線ＡＢおよび線ＢＣと、
上記線ＡＢと平行となる上記ボルト・ナットに近接する線であって、上記点Ｂと上記エンドプレートの角とを結ぶ線と交差する点Ｅから上記エンドプレートの辺に至る長さの線ＤＥと、
上記線ＢＣと平行となる上記ボルト・ナットに近接する線であって、上記点Ｅから上記エンドプレートの辺に至る、上記線ＤＥと等しい長さの線ＥＦと、
上記点Ｂと上記点Ｅとを結ぶ線ＢＥと、を設定し、
降伏線理論を用いて上記エンドプレートの耐力を算出し、上記エンドプレートが上記柱部に対して必要とされる耐力を備えるように設計することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the design method for a column joint structure according to the present invention comprises a cross H-shaped steel material in which a second plate member is provided at each of four ends of a first plate member provided in a cross shape. A joint part including an end steel part and a square end plate fixed to the end steel part is joined to each end part of the column parts arranged on the upper and lower sides, and the joint parts are connected to each other. A method for designing a column joint structure in which the four corners of the end plate are joined together by bolts and nuts,
As the yield line that occurs in the end plate,
Lines passing through the end portions of the adjacent second plate members and parallel to the sides of the end plate and intersecting each other at right angles, the lines having the same length from the intersecting point B to the side of the end plate AB and line BC;
A line DE close to the bolt and nut parallel to the line AB and having a length extending from the point E intersecting the line connecting the point B and the end plate corner to the side of the end plate When,
A line close to the bolt and nut parallel to the line BC, the line EF having a length equal to the line DE extending from the point E to the side of the end plate;
A line BE connecting the point B and the point E is set,
The yield strength of the end plate is calculated using the yield line theory, and the end plate is designed to have the required strength for the column.

上記の構成であれば、降伏線理論を用い、降伏線として線ＡＢ、線ＢＣ、線ＤＥ、線ＥＦおよび線ＢＥの５本の線を設定するので、比較的簡単な計算により適切な耐力を有する柱継手構造を設計することが可能になる。 In the case of the above configuration, the yield line theory is used, and the five lines of line AB, line BC, line DE, line EF and line BE are set as the yield line. It becomes possible to design the column joint structure which has.

上記線ＤＥは、上記ボルト・ナットの六角部の一つの面が上記線ＡＢに平行となるときの当該一つの面に接する位置から、上記ボルト・ナットの円形座金の外周に接する位置の範囲内に存在し、上記線ＥＦは、上記ボルト・ナットの六角部の一つの面が上記線ＢＣに平行となるときの当該一つの面に接する位置から、上記ボルト・ナットの円形座金の外周に接する位置の範囲内に存在するようにしてもよい。 The line DE is within a range from a position where one surface of the hexagonal portion of the bolt / nut is in contact with the one surface when parallel to the line AB to a position where it is in contact with the outer periphery of the circular washer of the bolt / nut. The line EF is in contact with the outer periphery of the circular washer of the bolt / nut from the position where one face of the hexagonal portion of the bolt / nut is parallel to the line BC. You may make it exist in the range of a position.

上記の線ＡＢ、線ＢＣ、線ＤＥ、線ＥＦおよび線ＢＥの各長さである、ＬＡＢ、ＬＢＣ、ＬＤＥ、ＬＥＦおよびＬＢＥを下記の数２の式で与え、
上記エンドプレートの板厚をｅｔとし、また、Ｆ値（基準強度）をｅＦとして、上記エンドプレートの局部耐力Ｐｐを数７の式で与え、
上記局部耐力Ｐｐに基づく上記エンドプレートの面外曲げ耐力が、各柱部の降伏耐力の所定値を越えるように設計するようにしてもよい。 L AB , L BC , L DE , L EF and L BE , which are the lengths of the line AB, line BC, line DE, line EF and line BE, are given by the following equation (2):
The thickness of the end plate is set to et , the F value (reference strength) is set to e F, and the local proof stress P p of the end plate is given by the equation (7).
Plane bending strength of the end plate based on the local yield strength P p may be designed to exceed the predetermined value of the yield strength of the column sections.

また、この発明の柱継手構造は、十字形に設けた第１板部材の４箇所の各端に第２板部材を設けたクロスＨ形の鋼材からなる端部鋼材部と、この端部鋼材部に固定された方形のエンドプレートとを備える継手部が、上下に配置される柱部の互いに向かい合う各端部に接合されており、上記継手部同士が上記エンドプレートの四隅で相互にボルト・ナットによって接合される柱継手構造であって、
上記エンドプレートに生じる降伏線として、
隣り合う第２板部材の端部側をそれぞれ通り上記エンドプレートの辺と平行で互いに直角に交差する線であって、この交差する点Ｂから上記エンドプレートの辺に至る互いに等しい長さの線ＡＢおよび線ＢＣと、
上記線ＡＢと平行となる上記ボルト・ナットに近接する線であって、上記点Ｂと上記エンドプレートの角とを結ぶ線と交差する点Ｅから上記エンドプレートの辺に至る長さの線ＤＥと、
上記線ＢＣと平行となる上記ボルト・ナットに近接する線であって、上記点Ｅから上記エンドプレートの辺に至る、上記線ＤＥと等しい長さの線ＥＦと、
上記点Ｂと上記点Ｅとを結ぶ線ＢＥと、を設定し、
上記の線ＡＢ、線ＢＣ、線ＤＥ、線ＥＦおよび線ＢＥの各長さである、ＬＡＢ、ＬＢＣ、ＬＤＥ、ＬＥＦおよびＬＢＥを数２の式で与え、
上記エンドプレートの板厚をｅｔとし、また、Ｆ値（基準強度）をｅＦとして、上記エンドプレートの局部耐力Ｐｐを数７の式で与え、
上記局部耐力Ｐｐに基づく上記エンドプレートの面外曲げ耐力が、各柱部の降伏耐力の所定値を越えることを特徴とする。 Further, the column joint structure of the present invention includes an end steel part made of a cross H-shaped steel material having a second plate member provided at each of four ends of a first plate member provided in a cross shape, and the end steel material. A joint portion including a square end plate fixed to the portion is joined to each end portion of the column portions arranged on the upper and lower sides, and the joint portions are bolted to each other at the four corners of the end plate. A column joint structure joined by a nut,
As the yield line that occurs in the end plate,
Lines passing through the end portions of the adjacent second plate members and parallel to the sides of the end plate and intersecting each other at right angles, the lines having the same length from the intersecting point B to the side of the end plate AB and line BC;
A line DE close to the bolt and nut parallel to the line AB and having a length extending from the point E intersecting the line connecting the point B and the end plate corner to the side of the end plate When,
A line close to the bolt and nut parallel to the line BC, the line EF having a length equal to the line DE extending from the point E to the side of the end plate;
A line BE connecting the point B and the point E is set,
L AB , L BC , L DE , L EF, and L BE , which are the lengths of the line AB, line BC, line DE, line EF, and line BE, are given by the equation (2).
The thickness of the end plate is set to et , the F value (reference strength) is set to e F, and the local proof stress P p of the end plate is given by the equation (7).
Plane bending strength of the end plate based on the local yield strength P p, characterized in that exceeding a predetermined value of the yield strength of the column sections.

本発明であれば、降伏線理論を用い、上記降伏線として線ＡＢ、線ＢＣ、線ＤＥ、線ＥＦおよび線ＢＥの５本の線を設定するので、適切な耐力を有する柱継手構造を比較的簡単な計算により設計することが可能になるという効果を奏する。   In the present invention, the yield line theory is used, and five lines of line AB, line BC, line DE, line EF and line BE are set as the yield line, so the column joint structures having appropriate proof strength are compared. This makes it possible to design with simple calculations.

図１は本発明の実施形態に係る柱継手構造を示した概略の側面図である。FIG. 1 is a schematic side view showing a column joint structure according to an embodiment of the present invention. 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of FIG. 図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。It is BB arrow sectional drawing of FIG. 図１の柱継手構造に関して設定される降伏線を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the yield line set regarding the column joint structure of FIG.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示しているように、この実施形態にかかる設計の対象となる柱継手構造１は、下側の角鋼管柱部２と上側の角鋼管柱部３とを相互に接合するための継手構造であって、上記角鋼管柱部２の上端面に接合された第１継手部２０と、上記角鋼管柱部３の下端面に接合された第２継手部３０とを備えている。そして、上記第１継手部２０および第２継手部３０は、正方形状のエンドプレート２１、３１をそれぞれ有しており、これらエンドプレート２１、３１が互いに接し合った状態で、ボルト・ナット５によって相互に無溶接で接合される。上記ボルト・ナット５としては、丸頭の高力ボルトと丸座金付き六角ナットを用いることができる。なお、上記ボルトの頭形状は丸頭に限らず、六角頭でもよい。また、上記第１継手部２０と第２継手部３０の長短関係は上下逆にしても構わない。ただし、ナットを長い方の継手の側に位置させるようにするのがよい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, a column joint structure 1 to be designed according to this embodiment is a joint for joining a lower square steel pipe column portion 2 and an upper square steel tube column portion 3 to each other. The structure includes a first joint portion 20 joined to the upper end surface of the square steel pipe column portion 2 and a second joint portion 30 joined to the lower end surface of the square steel tube column portion 3. The first joint portion 20 and the second joint portion 30 have square end plates 21 and 31, respectively. With these end plates 21 and 31 in contact with each other, the bolt and nut 5 They are joined together without welding. As the bolt and nut 5, a round head high strength bolt and a hexagon nut with a round washer can be used. The head shape of the bolt is not limited to a round head, and may be a hexagon head. Further, the length relationship between the first joint portion 20 and the second joint portion 30 may be reversed upside down. However, it is better to position the nut on the longer joint side.

上記第１継手部２０は、上記エンドプレート２１と、上記角鋼管柱部２の上端面に接合された方形のプレート２２と、これらのプレート２１、２２間に位置し、各プレート２１、２２に接合された端部鋼材部２３とからなる。そして、上記エンドプレート２１の４隅には、上記ボルト・ナット５が装着される貫通孔が形成されている。   The first joint portion 20 is located between the end plate 21, the square plate 22 joined to the upper end surface of the square steel pipe column portion 2, and these plates 21, 22. It consists of a joined end steel part 23. The four corners of the end plate 21 are formed with through holes into which the bolts and nuts 5 are mounted.

上記端部鋼材部２３は、図２に示すように、横断面が十字形となるように設けられたウェブ部（第１板部材）２３ｂの４箇所の各端に横断面が長方形板状のフランジ部（第２板部材）２３ａを設けたクロスＨ形の鋼材からなる。また、上記ウェブ部２３ｂは、その端側に位置する上記エンドプレート２１の辺に直角に交差するように配置されており、上記フランジ部２３ａは、その広幅の面が上記エンドプレート２１の辺と平行になるように配置される。そして、上記ウェブ部２３ｂとプレート２１、２２との接合、上記十字形に設けられたウェブ部２３ｂの交差箇所の接合および各ウェブ部２３ｂの端と上記フランジ部２３ａとの接合は、溶接によって行われている。   As shown in FIG. 2, the end steel material portion 23 has a rectangular cross section at each of four ends of a web portion (first plate member) 23b provided so that the cross section has a cross shape. It is made of a cross H-shaped steel material provided with a flange portion (second plate member) 23a. Further, the web portion 23b is arranged so as to intersect the side of the end plate 21 positioned on the end side at a right angle, and the flange portion 23a has a wide surface with the side of the end plate 21. Arranged to be parallel. Then, the joining of the web part 23b and the plates 21, 22 and the joining part of the web part 23b provided in the cross shape and the joining of the end of each web part 23b and the flange part 23a are performed by welding. It has been broken.

また、各フランジ部２３ａの上下端面と上記プレート２１、２２との接合にも溶接が用いられる。さらに、この溶接が適切に行われるように、各フランジ部２３ａの裏面側には、裏当て板２３ｃが設けられる。この裏当て板２３ｃは、柱継手構造１の耐力には特に関係しない。また、この実施形態では、上記フランジ部２３ａは、上記正方形状のエンドプレート２１の各辺と面一となるようには設けられておらず、各辺から内側に入り込ませた状態で固定されており、例えば当該フランジ部２３ａに何らかの部材が装着されるような場合でも、この部材が上記エンドプレート２１の辺から突出しないか或いは突出量が少なくなるようにしている。もちろん、上記フランジ部２３ａは、上記正方形状のエンドプレート２１の各辺と面一となるように設けられてもよい。   In addition, welding is also used for joining the upper and lower end surfaces of each flange portion 23 a and the plates 21 and 22. Further, a backing plate 23c is provided on the back side of each flange portion 23a so that this welding is performed appropriately. The backing plate 23c is not particularly related to the yield strength of the column joint structure 1. Further, in this embodiment, the flange portion 23a is not provided so as to be flush with each side of the square end plate 21, and is fixed in a state of entering inside from each side. For example, even when any member is attached to the flange portion 23a, the member does not protrude from the side of the end plate 21 or the protruding amount is reduced. Of course, the flange portion 23a may be provided so as to be flush with each side of the square end plate 21.

上記第２継手部３０は、上記エンドプレート３１と、上記角鋼管柱部３の上端面に接合された方形のプレート３２と、これらのプレート３１、３２間に位置し、各プレート３１、３２に接合された端部鋼材部３３とからなる。そして、上記エンドプレート３１の４隅には、上記ボルト・ナット５が装着される貫通孔が形成されている。   The second joint portion 30 is positioned between the end plate 31, the square plate 32 joined to the upper end surface of the square steel pipe column portion 3, and the plates 31, 32. It consists of a joined end steel part 33. In the four corners of the end plate 31, through holes to which the bolts and nuts 5 are attached are formed.

上記端部鋼材部３３は、図３に示すように、横断面が十字形となるように設けられたウェブ部３３ｂの４箇所の各端に横断面が長方形板状のフランジ部３３ａを設けたクロスＨ形の鋼材からなる。また、上記ウェブ部３３ｂは、その端側に位置する上記エンドプレート３１の辺に直角に交差するように配置されており、上記フランジ部３３ａは、その広幅の面が上記エンドプレート３１の辺と平行になるように配置される。そして、上記ウェブ部３３ｂとプレート３１、３２との接合、上記十字形に設けられたウェブ部３３ｂの交差箇所の接合および各ウェブ部３３ｂの端と上記フランジ部３３ａとの接合は、溶接によって行われている。   As shown in FIG. 3, the end steel material portion 33 is provided with flange portions 33a having a rectangular plate-like cross section at each of four ends of the web portion 33b provided so as to have a cross-shaped cross section. Made of cross H-shaped steel. Further, the web portion 33b is arranged so as to intersect the side of the end plate 31 positioned on the end side at a right angle, and the flange portion 33a has a wide surface and a side of the end plate 31. Arranged to be parallel. Then, the joining of the web portion 33b and the plates 31, 32, the joining portion of the web portion 33b provided in the cross shape, and the joining of the end of each web portion 33b and the flange portion 33a are performed by welding. It has been broken.

また、各フランジ部３３ａの上下端面と上記プレート３１、３２との接合にも溶接が用いられる。さらに、この溶接が適切に行われるように、各フランジ部３３ａの裏面側には、裏当て板３３ｃが設けられる。この裏当て板３３ｃは、柱継手構造１の耐力には特に関係しない。また、この実施形態では、上記フランジ部３３ａは、上記正方形状のエンドプレート３１の各辺と面一となるようには設けられておらず、各辺から内側に入り込ませた状態で固定されており、例えば当該フランジ部３３ａに何らかの部材が装着されるような場合でも、この部材が上記エンドプレート３１の辺から突出しないか或いは突出量が少なくなるようにしている。もちろん、上記フランジ部３３ａは、上記正方形状のエンドプレート３１の各辺と面一となるように設けられてもよい。   Further, welding is also used for joining the upper and lower end surfaces of each flange portion 33a to the plates 31 and 32. Further, a backing plate 33c is provided on the back surface side of each flange portion 33a so that this welding is appropriately performed. The backing plate 33c is not particularly related to the yield strength of the column joint structure 1. Further, in this embodiment, the flange portion 33a is not provided so as to be flush with each side of the square end plate 31, and is fixed in a state of entering from the sides. For example, even when some member is attached to the flange portion 33a, the member does not protrude from the side of the end plate 31 or the protruding amount is reduced. Of course, the flange portion 33a may be provided so as to be flush with each side of the square end plate 31.

また、上記端部鋼材部３３の高さは、上記ボルト・ナット５の装着ができる高さとされるが、上記端部鋼材部２３の高さは、上記ボルト・ナット５の締結工具の高さを考慮して設定されており、また、上記端部鋼材部２３のフランジ部２３ａの板厚は、上記端部鋼材部３３のフランジ部３３ａよりも厚くされているが、これに限らず、上記端部鋼材部２３のフランジ部２３ａの板厚と上記端部鋼材部３３のフランジ部３３ａの板厚は同じでもよい。 Further, the height of the end steel material portion 33 is set to a height at which the bolt / nut 5 can be mounted, and the height of the end steel material portion 23 is the height of the fastening tool of the bolt / nut 5. In addition, the plate thickness of the flange portion 23a of the end steel portion 23 is thicker than the flange portion 33a of the end steel portion 33, but is not limited thereto. The plate thickness of the flange portion 23a of the end steel portion 23 and the plate thickness of the flange portion 33a of the end steel portion 33 may be the same.

次に、上記柱継手構造１の上記端部鋼材部２３における上記エンドプレート２１の面外曲げ耐力を降伏線理論によって求めることについて説明していく。図４に示すように、上記エンドプレート２１に生じる降伏線として、
隣り合うフランジ部２３ａの端面（端部側）をそれぞれ通り上記エンドプレート２１の辺と平行で互いに直角に交差する線であって、この交差する点Ｂから上記エンドプレート２１の辺に至る互いに等しい長さの線ＡＢおよび線ＢＣと、
上記線ＡＢと平行となる上記ボルト・ナット５に近接する線であって、上記点Ｂと上記エンドプレート２１の角とを結ぶ線と交差する点Ｅから上記エンドプレート２１の辺に至る長さの線ＤＥと、
上記線ＢＣと平行となる上記ボルト・ナット５に近接する線であって、上記点Ｅから上記エンドプレート２１の辺に至る、上記線ＤＥと等しい長さの線ＥＦと、
上記点Ｂと上記点Ｅとを結ぶ線ＢＥと、を設定する。 Next, a description will be given of obtaining the out-of-plane bending strength of the end plate 21 in the end steel part 23 of the column joint structure 1 by the yield line theory. As shown in FIG. 4, as the yield line generated in the end plate 21,
Lines that pass through end surfaces (end portions) of adjacent flange portions 23a and are parallel to the sides of the end plate 21 and intersect each other at right angles, and are equal to each other from the intersecting point B to the side of the end plate 21. A length line AB and a line BC;
A length from the point E intersecting the line connecting the point B and the corner of the end plate 21 to the side of the end plate 21 that is close to the bolt / nut 5 parallel to the line AB. Line DE,
A line close to the bolt / nut 5 that is parallel to the line BC, the line EF having a length equal to the line DE extending from the point E to the side of the end plate 21;
A line BE connecting the point B and the point E is set.

ここで、上記線ＤＥは、上記ボルト・ナット５におけるナットの円形の座金５ａの外周に接する位置に設定しているが、これに限るものではなく、上記ボルト・ナット５における六角ナットの一つの面が上記線ＡＢに平行となるときの当該一つの面に接する位置に設定してもよい。また、上記線ＤＥは、上記座金５ａの外周に接する位置から、上記ボルト・ナット５における六角ナットの一つの面が上記線ＡＢに平行となるときの当該一つの面に接する位置の範囲内のいずれかの位置に設定してもよい。上記線ＥＦについても、上記と同様に設定することができる。 Here, the line DE is set at a position in contact with the outer periphery of the circular washer 5a of the nut in the bolt / nut 5. However, the present invention is not limited to this, and one of the hexagon nuts in the bolt / nut 5 is not limited thereto. You may set to the position which touches the said one surface when a surface becomes parallel to the said line AB. Further, the line DE is within a range of a position in contact with the one surface when one surface of the hexagon nut in the bolt / nut 5 is parallel to the line AB from a position in contact with the outer periphery of the washer 5a. It may be set at any position. The line EF can be set similarly to the above.

上記柱継手構造１にかかる曲げの力に対し、上記ボルト・ナット５に伸びが生じないとして、上記の線ＡＢ、線ＢＣ、線ＤＥ、線ＥＦおよび線ＢＥの回転角θを、以下の数１の式で与える。 Assuming that the bolts and nuts 5 do not stretch with respect to the bending force applied to the column joint structure 1, the rotation angle θ of the lines AB, BC, DE, EF and BE is set to the following number. It is given by the formula of 1.

上記の線ＡＢ、線ＢＣ、線ＤＥ、線ＥＦおよび線ＢＥの長さを以下の数２の式で与える。
The lengths of the lines AB, BC, DE, EF, and BE are given by the following equation (2).

上記エンドプレート２１の板厚をｅｔとし、また、Ｆ値（基準強度）をｅＦとして、各降伏線の単位長さあたりの全塑性モーメントＬＭＰを以下の数３の式で与える。
The thickness of the end plate 21 and e t, also, F value (reference intensity) as e F, giving the full plastic moment L M P per unit length of each yield line in equation (3) below.

各降伏線における内部仕事を以下の数４の式で与える。
The internal work at each yield line is given by the following equation (4).

降伏線における内部仕事の総和Ｅは、以下の数５の式で与えられる。
The total internal work E on the yield line is given by the following equation (5).

上記エンドプレート２１の面外曲げによる局部耐力をＰｐとし、外力による仕事Ｗを以下の数６の式で与える。
The local proof stress due to out-of-plane bending of the end plate 21 is P p, and the work W due to the external force is given by the following equation (6).

内部仕事の総和Ｅと外力による仕事Ｗを等しいとすると、局部耐力Ｐｐは、以下の数７の式が与えられる。
Assuming that the total E of internal work is equal to the work W due to external force, the local proof stress P p is given by the following equation (7).

上記エンドプレート２１の局部降伏耐力Ｐｙを以下の数８の式で与える。
The local yield strength P y of the end plate 21 is given by the following equation (8).

上記エンドプレート２１の面外曲げ耐力ｅＭｙは、応力中心間距離をｌｂとして、以下の数９の式による。
Plane bending strength e M y of the end plate 21, a stress center distance as l b, according to the following equation (9) equation.

上記エンドプレート２１の面外曲げ耐力ｅＭｙが、上記角鋼管柱部２、３の降伏耐力の１／２（所定値）以上となるように、例えば、上記エンドプレート２１の板厚ｅｔを決定することができる。 As plane bending strength e M y of the end plate 21, a 1/2 (predetermined value) or more Yield Strength of the rectangular hollow pillar portions 2 and 3, for example, the thickness e t of the end plate 21 Can be determined.

同様に、上記端部鋼材部３３における上記エンドプレート３１の面外曲げ耐力を降伏線理論によって求め、上記エンドプレート３１の面外曲げ耐力が、上記角鋼管柱部２、３の降伏耐力の１／２（所定値）以上となるように、例えば、上記エンドプレート３１の板厚を決定することができる。なお、上記エンドプレート２１と上記エンドプレート３１とにおいて、一方が上記ボルト・ナット５におけるボルトの丸頭の径を基準に線ＤＥ、線ＥＦを設定し、他方がナットの座金の径を基準に線ＤＥ、線ＥＦを設定する等の相違が生じてもよい。   Similarly, the out-of-plane bending strength of the end plate 31 in the end steel portion 33 is obtained by the yield line theory, and the out-of-plane bending strength of the end plate 31 is 1 of the yield strength of the square steel pipe column portions 2 and 3. For example, the thickness of the end plate 31 can be determined so as to be equal to or greater than / 2 (predetermined value). Of the end plate 21 and the end plate 31, one sets the line DE and the line EF based on the diameter of the bolt head of the bolt / nut 5, and the other sets the diameter of the nut washer as a reference. Differences such as setting the line DE and the line EF may occur.

上記の設計方法によれば、降伏線理論を用い、降伏線として上記５本の線を設定するので、比較的簡単な計算により適切な耐力を有する柱継手構造を設計することが可能になる。また、このような設計で必要とされる耐力を得た柱継手構造は、板厚を過剰に厚くすることなく、軽量化および低コスト化が図れることになる。なお、上記の設計方法は、上記フランジ部２３ａ、３３ａが上記正方形状のエンドプレート２１、３１の各辺と面一となる場合と内側に入り込ませる場合のどちらにも用いることができる。   According to the above design method, since the above five lines are set as the yield lines using the yield line theory, it becomes possible to design a column joint structure having an appropriate yield strength by a relatively simple calculation. In addition, the column joint structure having the proof stress required in such a design can achieve weight reduction and cost reduction without excessively increasing the plate thickness. The design method described above can be used both when the flange portions 23a and 33a are flush with the sides of the square end plates 21 and 31 and when the flange portions 23a and 33a are inward.

なお、上記の例では、上記フランジ部（第２板部材）２３ａの形状を、上記ウェブ部（第１板部材）２３ｂと交差する方向に長い横断面長方形状としたが、これに限らず、上記エンドプレート２１の辺に近い側の辺が長く、上記ウェブ部２３ｂ側の辺が短い横断面台形状とすることもできる。また、このような横断面台形状のフランジ部２３ａとする場合は、「隣り合うフランジ部２３ａの端部側をそれぞれ通り上記エンドプレート２１の辺と平行で互いに直角に交差する線」における端部側は、例えば、上記長い方の辺と短い方の辺の差分の中間位置とする等、端部近傍とすればよい。上記フランジ部（第２板部材）３３ａにおいても同様である。   In the above example, the shape of the flange portion (second plate member) 23a is a rectangular cross section that is long in the direction intersecting the web portion (first plate member) 23b. The side plate close to the side of the end plate 21 may be long, and the side of the web part 23b may be short. Further, when the flange portion 23a having such a trapezoidal cross section is used, the end portion in the “line passing through the end portions of the adjacent flange portions 23a and parallel to the sides of the end plate 21 and perpendicular to each other” The side may be in the vicinity of the end, for example, as an intermediate position of the difference between the longer side and the shorter side. The same applies to the flange portion (second plate member) 33a.

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.

１ 柱継手構造
２ 下側の角鋼管柱部
２０ 第１継手部
２１ エンドプレート
２２ プレート
２３ 端部鋼材部
２３ａ フランジ部（第２板部材）
２３ｂ ウェブ部（第１板部材）
３ 上側の角鋼管柱部
３０ 第２継手部
３１ エンドプレート
３２ プレート
３３ 端部鋼材部
３３ａ フランジ部（第２板部材）
３３ｂ ウェブ部（第１板部材）
５ ボルト・ナット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Column joint structure 2 Lower square steel pipe column part 20 1st joint part 21 End plate 22 Plate 23 End part steel part 23a Flange part (2nd plate member)
23b Web part (first plate member)
3 Upper square steel pipe column portion 30 Second joint portion 31 End plate 32 Plate 33 End steel portion 33a Flange portion (second plate member)
33b Web part (first plate member)
5 Bolts and nuts

Claims (4)

十字形に設けた第１板部材の４箇所の各端に第２板部材を設けたクロスＨ形の鋼材からなる端部鋼材部と、この端部鋼材部に固定された方形のエンドプレートとを備える継手部が、上下に配置される柱部の互いに向かい合う各端部に接合されており、上記継手部同士が上記エンドプレートの四隅で相互にボルト・ナットによって接合される柱継手構造の設計方法であって、
上記エンドプレートに生じる降伏線として、
隣り合う第２板部材の端部側をそれぞれ通り上記エンドプレートの辺と平行で互いに直角に交差する線であって、この交差する点Ｂから上記エンドプレートの辺に至る互いに等しい長さの線ＡＢおよび線ＢＣと、
上記線ＡＢと平行となる上記ボルト・ナットに近接する線であって、上記点Ｂと上記エンドプレートの角とを結ぶ線と交差する点Ｅから上記エンドプレートの辺に至る長さの線ＤＥと、
上記線ＢＣと平行となる上記ボルト・ナットに近接する線であって、上記点Ｅから上記エンドプレートの辺に至る、上記線ＤＥと等しい長さの線ＥＦと、
上記点Ｂと上記点Ｅとを結ぶ線ＢＥと、を設定し、
降伏線理論を用いて上記エンドプレートの耐力を算出し、上記エンドプレートが上記柱部に対して必要とされる耐力を備えるように設計することを特徴とする柱継手構造の設計方法。 An end steel part made of a cross H-shaped steel material provided with a second plate member at each of four ends of the first plate member provided in a cross shape, and a rectangular end plate fixed to the end steel material part; The joint part provided with is joined to each end part of the column parts arranged vertically, and the joint parts are joined to each other by bolts and nuts at the four corners of the end plate. A method,
As the yield line that occurs in the end plate,
Lines passing through the end portions of the adjacent second plate members and parallel to the sides of the end plate and intersecting each other at right angles, the lines having the same length from the intersecting point B to the side of the end plate AB and line BC;
A line DE close to the bolt and nut parallel to the line AB and having a length extending from the point E intersecting the line connecting the point B and the end plate corner to the side of the end plate When,
A line close to the bolt and nut parallel to the line BC, the line EF having a length equal to the line DE extending from the point E to the side of the end plate;
A line BE connecting the point B and the point E is set,
A design method for a column joint structure, wherein the yield strength of the end plate is calculated using a yield line theory, and the end plate is designed to have the required strength for the column portion. 請求項１に記載の柱継手構造の設計方法において、上記線ＤＥは、上記ボルト・ナットの六角部の一つの面が上記線ＡＢに平行となるときの当該一つの面に接する位置から、上記ボルト・ナットの円形座金の外周に接する位置の範囲内に存在し、上記線ＥＦは、上記ボルト・ナットの六角部の一つの面が上記線ＢＣに平行となるときの当該一つの面に接する位置から、上記ボルト・ナットの円形座金の外周に接する位置の範囲内に存在することを特徴とする柱継手構造の設計方法。   The column joint structure design method according to claim 1, wherein the line DE is located from a position where one surface of the hexagonal portion of the bolt / nut is in contact with the one surface when parallel to the line AB. It exists in the range of the position which touches the outer periphery of the circular washer of the bolt and nut, and the line EF touches the one surface when one surface of the hexagonal portion of the bolt and nut is parallel to the line BC. A method for designing a column joint structure, wherein the column joint structure exists within a range of a position in contact with the outer periphery of the circular washer of the bolt / nut from the position. 請求項１または請求項２に記載の柱継手構造の設計方法において、上記の線ＡＢ、線ＢＣ、線ＤＥ、線ＥＦおよび線ＢＥの各長さである、ＬＡＢ、ＬＢＣ、ＬＤＥ、ＬＥＦおよびＬＢＥを数２の式で与え、
上記エンドプレートの板厚をｅｔとし、また、Ｆ値（基準強度）をｅＦとして、上記エンドプレートの局部耐力Ｐｐを数７の式で与え、
上記局部耐力Ｐｐに基づく上記エンドプレートの面外曲げ耐力が、各柱部の降伏耐力の所定値を越えるように設計することを特徴とする柱継手構造の設計方法。 The column joint structure design method according to claim 1 or 2, wherein L AB , L BC , L DE , which are the lengths of the line AB, line BC, line DE, line EF, and line BE, respectively. L EF and L BE are given by the equation of Equation 2,
The thickness of the end plate is set to et , the F value (reference strength) is set to e F, and the local proof stress P p of the end plate is given by the equation (7).
The plane bending strength of the end plate which is based on the local yield strength P p is the design method of the column joint structure characterized by designed to exceed the predetermined value of the yield strength of the column sections. 十字形に設けた第１板部材の４箇所の各端に第２板部材を設けたクロスＨ形の鋼材からなる端部鋼材部と、この端部鋼材部に固定された方形のエンドプレートとを備える継手部が、上下に配置される柱部の互いに向かい合う各端部に接合されており、上記継手部同士が上記エンドプレートの四隅で相互にボルト・ナットによって接合される柱継手構造であって、
上記エンドプレートに生じる降伏線として、
隣り合う第２板部材の端部側をそれぞれ通り上記エンドプレートの辺と平行で互いに直角に交差する線であって、この交差する点Ｂから上記エンドプレートの辺に至る互いに等しい長さの線ＡＢおよび線ＢＣと、
上記線ＡＢと平行となる上記ボルト・ナットに近接する線であって、上記点Ｂと上記エンドプレートの角とを結ぶ線と交差する点Ｅから上記エンドプレートの辺に至る長さの線ＤＥと、
上記線ＢＣと平行となる上記ボルト・ナットに近接する線であって、上記点Ｅから上記エンドプレートの辺に至る、上記線ＤＥと等しい長さの線ＥＦと、
上記点Ｂと上記点Ｅとを結ぶ線ＢＥと、を設定し、
上記の線ＡＢ、線ＢＣ、線ＤＥ、線ＥＦおよび線ＢＥの各長さである、ＬＡＢ、ＬＢＣ、ＬＤＥ、ＬＥＦおよびＬＢＥを数２の式で与え、
上記エンドプレートの板厚をｅｔとし、また、Ｆ値（基準強度）をｅＦとして、上記エンドプレートの局部耐力Ｐｐを数７の式で与え、
上記局部耐力Ｐｐに基づく上記エンドプレートの面外曲げ耐力が、各柱部の降伏耐力の所定値を越えることを特徴とする柱継手構造。 An end steel part made of a cross H-shaped steel material provided with a second plate member at each of four ends of the first plate member provided in a cross shape, and a rectangular end plate fixed to the end steel material part; In the column joint structure, the joint portions including the joint portions are joined to the mutually facing end portions of the column portions arranged vertically, and the joint portions are joined to each other by bolts and nuts at the four corners of the end plate. And
As the yield line that occurs in the end plate,
Lines passing through the end portions of the adjacent second plate members and parallel to the sides of the end plate and intersecting each other at right angles, the lines having the same length from the intersecting point B to the side of the end plate AB and line BC;
A line DE close to the bolt and nut parallel to the line AB and having a length extending from the point E intersecting the line connecting the point B and the end plate corner to the side of the end plate When,
A line close to the bolt and nut parallel to the line BC, the line EF having a length equal to the line DE extending from the point E to the side of the end plate;
A line BE connecting the point B and the point E is set,
L AB , L BC , L DE , L EF, and L BE , which are the lengths of the line AB, line BC, line DE, line EF, and line BE, are given by the equation (2).
The thickness of the end plate is set to et , the F value (reference strength) is set to e F, and the local proof stress P p of the end plate is given by the equation (7).
Column joint structure plane bending strength of the end plate based on the local yield strength P p, characterized in that exceeding a predetermined value of the yield strength of the column sections.
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