JP2017020257A - 鉄骨柱とｈ形梁又はｉ形梁の接合構造及びその接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】梁ウェブの曲げ耐力の低下を防止、さらに施工性に優れる鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合構造及びその接合方法を提供する。
【解決手段】本発明は、鉄骨柱３と、梁フランジ５ａと梁ウェブ５ｂを有すると共に梁ウェブ５ｂにおける梁フランジ５ａ側に梁せい方向のウェブ中央部５ｂ_１よりも増厚されたウェブ増厚部５ｂ_２を有するＨ形梁又はＩ形梁の接合構造１であって、ウェブ中央部５ｂ_１よりも高さが低い２枚のガセットプレート７を、ウェブ中央部５ｂ_１の板厚と同じ隙間が生ずるように鉄骨柱３に前記Ｈ形梁又はＩ形梁が取り付く側に突出させて設け、２枚のガセットプレート７の隙間に前記Ｈ形梁又はＩ形梁のウェブ中央部５ｂ_１を挿入した状態で、前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁フランジ５ａの端部と鉄骨柱３の柱面を突合せ溶接すると共に、鉄骨柱３に設けた２枚ガセットプレート７の上下両縁と前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁ウェブ面を溶接接合したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄骨造建築物を構築する際の鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合構造及びその接合方法に関する。
鉄骨柱には、例えば角形鋼管からなる鋼管柱、形鋼からなる鉄骨柱を含み、水平断面が角形やＨ形に鋼板を溶接した鉄骨柱を含む。
また、Ｈ形梁又はＩ形梁には、形鋼からなる梁の他、梁ウェブとなる鋼板の両端に梁フランジとなる鋼板を溶接してＨ形又はＩ形にした梁を含む。

以下の説明は、Ｈ形梁を例に挙げて説明するが、Ｉ形梁についても適用できる。
鉄骨造建築物における鉄骨柱とＨ形梁の接合方法は、図１０、図１１に示すブラケット形式の接合と、例えば特許文献１に記載のある溶接とボルト接合を混用する梁端混用接合（ノンブラケット形式）（図１２、図１３参照）に大別される。
ブラケット形式接合構造４１は、図１０、図１１に示すように、鉄骨柱４３にＨ形梁（図示なし）と同形式のブラケット４５を工場で溶接して、ブラケット４５とＨ形梁を建設現場で接合する。
梁端混用接合構造４７は、図１２、図１３に示すように、鉄骨柱４３にガセットプレート４９を工場で溶接し、建設現場においてＨ形梁５１の梁ウェブ５１ｂとガセットプレート４９を高力ボルト５３による摩擦接合すると共にＨ形梁５１の上下梁フランジ５１ａの端部を鉄骨柱４３に突合せ溶接により接続する。

ブラケット形式接合構造４１の場合、Ｈ形梁と同形式のＨ形鋼からなるブラケット４５を工場溶接しているため、ブラケット４５の嵩が高く現場への輸送や取り回しが煩雑であるという問題がある。
また、建設現場におけるＨ形梁とブラケット４５との接合は、梁フランジ部及び梁ウェブのいずれもボルト接合となるため接合部数が多いとう問題もある。

この点、梁端混用接合構造４７は、梁端部付近での収まりがよいこと、また梁の接合部数が少なくできることなどから現在、国内で建設されている中高層鉄骨建築物の接合部に数多く適用されている。

特開平９−１９５３８４号公報

吹田啓一郎、田中剛：角形鋼管柱に接合される梁ウェブ接合部の曲げ耐力、鋼構造論文集第7巻、第26号、pp51-58、2000.6 日本建築学会：鉄骨工事技術指針工事現場施工編、pp.354-355、2007 増田浩志、田中淳夫、銭鋼：鋼構造梁端混用接合部の力学性能に関する実験的研究、日本建築学会構造系論文集、No.509、pp.151-158、1998.7

しかし、梁端混用接合構造４７は、梁フランジ５１ａを溶接接合し梁ウェブ５１ｂをボルト接合するというように梁フランジ５１ａと梁ウェブ５１ｂの接合方法が異なっているため、以下のような問題点が指摘されている。
(1)ブラケット形式の接合に比べて、鉄骨柱に梁ウェブ５１ｂが接合される鉄骨柱４３部分の面外曲げ変形に起因する梁ウェブ５１ｂの曲げ耐力の低下が生じる（非特許文献１）。
(2)通常、梁ウェブ５１ｂを接合するボルトを本締めした後に梁フランジ５１ａを溶接接合する施工手順となるが、梁フランジ溶接時の熱応力によりボルト接合面にずれが生じ、溶接後のボルト軸力が所定の値を確保できず、梁ウェブ５１ｂの曲げ応力伝達能力が十分に期待できない。非特許文献２において、本締めされた高力ボルト５３に対する梁フランジ溶接における熱の影響によりボルト張力が低下するという研究例が示されている。

(3)梁ウェブ５１ｂの曲げ応力伝達能力の低下は、梁フランジ５１ａのスカラップ底、鋼製エンドタブのスリット底の歪集中点の歪を増加させ、Ｈ形梁５１の塑性変形能力の低下につながる可能性がある。
そこで、梁ウェブ５１ｂの曲げ応力伝達能力改善のため、梁端接合部の設計においては、この部分でも曲げ負担をできるよう、梁ウェブ５１ｂのボルト本数を数多く配置する必要がある。非特許文献３によれば、梁ウェブ接合部分の曲げ負担を考慮した（梁ウェブ５１ｂに配置するボルト本数を増やした）梁端混用接合部は、最大曲げ耐力が改善され、塑性変形能力の確保の面でも有効とされている。

(4)先の手順とは逆に梁フランジ５１ａを溶接した後に梁ウェブ５１ｂのボルトを本締めする施工手順があるが、この場合、梁フランジ５１ａの溶接によりボルト孔の位置がずれて、ボルト孔に高力ボルト５３を挿入できなくなるという不具合が生じる場合がある。
工程の効率化や不具合の発生を少なくするためには、施工上、上記の梁ウェブ５１ｂのボルトを本締めした後に梁フランジ５１ａを溶接する施工手順を選択する傾向がある。

上記の理由により、梁端混用接合構造４７は、ボルト接合部分のすべりによって梁ウェブ５１ｂの曲げ応力伝達能力が十分に期待できないことやＨ形梁５１の上下梁フランジ５１ａに歪が集中することなどから、大きな地震力や繰返し曲げ変形を受けると鉄骨梁が容易に破壊し易くなる。
現に1995年の兵庫県南部地震において、上記従来技術による接合部において、変形能力に乏しい脆性的な破壊が多数報告されている。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、上述した梁端混用接合構造４７の利点を生かしつつ、梁ウェブの曲げ耐力の低下を防止、さらに施工性に優れる鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合構造及びその接合方法を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合構造は、鉄骨柱と、梁フランジと梁ウェブを有すると共に前記梁ウェブにおける梁フランジ側に梁せい方向のウェブ中央部よりも増厚されたウェブ増厚部を有するＨ形梁又はＩ形梁の接合構造であって、
前記ウェブ中央部よりも高さが低い２枚のガセットプレートを、前記ウェブ中央部の板厚と同じ隙間が生ずるように前記鉄骨柱にＨ形梁又はＩ形梁が取り付く側に突出させて設け、前記２枚のガセットプレートの隙間に前記Ｈ形梁又はＩ形梁の前記ウェブ中央部を挿入した状態で、前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁フランジ端部と前記鉄骨柱の柱面を突合せ溶接すると共に、前記鉄骨柱に設けた２枚ガセットプレートの上下両縁と前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁ウェブ面を溶接接合したことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記２枚のガセットプレートの上下両縁と前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁ウェブ面の溶接接合は、前記ガセットプレートの上下両縁と前記ウェブ増厚部とに跨るように溶接されていることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記２枚のガセットプレートが前記柱面に溶接接合されていることを特徴とするものである。

（４）本発明に係る鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合方法は、鉄骨柱と、梁フランジと梁ウェブを有するＨ形梁又はＩ形梁の接合方法であって、
梁フランジと梁ウェブを有すると共に前記梁ウェブにおける梁フランジ側に梁せい方向のウェブ中央部よりも増厚されたウェブ増厚部を有するＨ形梁又はＩ形梁であって、前記ウェブ中央部にボルト孔が形成されたＨ形梁又はＩ形梁と、前記ウェブ中央部よりも高さが低くボルト孔が形成された２枚のガセットプレートを、前記ウェブ中央部の板厚と同じ隙間が生ずるように柱面に取り付けた鉄骨柱を準備する準備工程と、
前記２枚のガセットプレートの隙間に前記Ｈ形梁又はＩ形梁の前記ウェブ中央部を挿入した状態で、ガセットプレートと梁ウェブのボルト孔にボルトを挿入して、該ボルトを仮締めすることで前記鉄骨柱と前記Ｈ形梁又はＩ形梁を仮接合する仮接合工程と、
前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁フランジ端部と前記鉄骨柱の柱面を突合せ溶接する第１溶接工程と、
前記２枚のガセットプレートの上下両縁と前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁ウェブ面を溶接接合する第２溶接工程とを備えたことを特徴とするものである。

（５）また、上記（４）に記載のものにおいて、前記第２溶接工程は、ガセットプレートの上下両縁と前記ウェブ増厚部とに跨るように溶接することを特徴とするものである。

（６）また、上記（４）又は（５）に記載のものにおいて、前記ガセットプレートと前記梁ウェブに形成されたボルト孔のいずれか一方または双方のボルト孔の孔径を、ボルト軸径より過大径にすることによって、仮接合工程での位置調整を可能にしたことを特徴とするものである。

（７）また、上記（４）乃至（６）のいずれかに記載のものにおいて、前記ガセットプレートと前記梁ウェブに設けるボルト孔数を２以上としたことを特徴とするものである。

本発明に係る鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合構造おいては、鉄骨柱と、梁ウェブにおける梁フランジ側に梁せい方向のウェブ中央部よりも増厚されたウェブ増厚部を有するＨ形梁又はＩ形梁を接合するに際して、前記ウェブ中央部よりも高さが低い２枚のガセットプレートを、前記ウェブ中央部の板厚と同じ隙間が生ずるように前記鉄骨柱にＨ形梁又はＩ形梁が取り付く側に突出させて設け、前記２枚のガセットプレートの隙間に前記Ｈ形梁又はＩ形梁の前記ウェブ中央部を挿入した状態で、前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁フランジ端部と前記鉄骨柱の柱面を突合せ溶接すると共に、前記鉄骨柱に設けた２枚ガセットプレートの上下両縁と前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁ウェブ面を溶接接合したことにより、梁ウェブの耐力の低下を防止でき、鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合構造に大地震などによる強い曲げモーメントが作用しても梁フランジの破断を防止することができる。

実施の形態１に係る鉄骨柱とＨ形梁の接合構造の説明図である。 図１の矢視Ａ−Ａ断面図（図２（ａ））及び、図１の矢視Ｂ−Ｂ断面図（図２（ｂ））である。 図２の破線部Ａを拡大した図である。 実施の形態２に係る鉄骨柱とＨ形梁の接合方法の説明図である（その１）。 実施の形態２に係る鉄骨柱とＨ形梁の接合方法の説明図である（その２）。 実施の形態２に係る鉄骨柱とＨ形梁の接合方法の説明図である（その３）。 実施例において用いた試験体及び試験方法の説明図である。 実施例において用いた発明例試験体（図８（ａ））及び比較例試験体（図８（ｂ））の説明図である。 実施例の試験結果を示すグラフである。 従来例のブラケット形式による鉄骨柱とＨ形梁の接合構造の説明図である。 図１０の矢視Ｅ−Ｅ断面図である。 従来例の梁端混用接合による鉄骨柱とＨ形梁の接合構造の説明図である。 図１２の矢視Ｆ−Ｆ断面図である。

［実施の形態１］
図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る鉄骨柱とＨ形梁の接合構造１は、鉄骨柱３と、梁フランジ５ａと梁ウェブ５ｂを有するＨ形梁５の接合構造であって、鉄骨柱３にＨ形梁５が取り付く側に突出させて２枚のガセットプレート７を設け、２枚のガセットプレート７の隙間にＨ形梁５の梁ウェブ５ｂを挿入した状態で、Ｈ形梁５の梁フランジ５ａの端部と鉄骨柱３に設けた通しダイアフラム９を突合せ溶接（鉄骨柱・梁フランジ溶接接合部１１）すると共に、２枚のガセットプレート７の上下両縁とＨ形梁５の梁ウェブ面を溶接接合（ガセットプレート・梁ウェブ溶接接合部１３）したものである。
以下、詳細に説明する。

＜鉄骨柱＞
本実施の形態の鉄骨柱３は、角形鋼管柱からなり、通しダイアフラム９が設けられている。
なお、本発明の鉄骨柱３は、角形鋼管柱に限るものではなく、鋼管柱の形状は限定されず、また例えばＨ形鋼等からなる形鋼柱であってもよい。
また、本実施の形態では通しダイアフラム９が設けられているため、梁フランジ５ａと接合される柱面が通しダイアフラム９となっているが、内ダイアフラムの場合には、梁フランジ５ａは角形鋼管柱のスキンプレートと接合されることになり、この場合はスキンプレートが柱面となる。

＜Ｈ形梁＞
Ｈ形梁５は、梁フランジ５ａと梁ウェブ５ｂを有すると共に梁ウェブ５ｂにおける梁フランジ５ａ側に梁せい方向のウェブ中央部５ｂ_１よりも増厚されたウェブ増厚部５ｂ_２を有している。
なお、Ｈ形梁５は、Ｈ形鋼からなるものでも、鋼板を溶接してＨ形にしたものであってもよい。
Ｈ形梁５の鉄骨柱３に接合される梁フランジ５ａの端部には、斜めに直線状に加工されたレ形の開先１５が形成され、また梁ウェブ５ｂにはスカラップ１７が形成されている。

＜ガセットプレート＞
ガセットプレート７は、矩形状の板材からなり、鉄骨柱３における柱面にＨ形梁５が取り付く側に突出させて２枚設けられている。
各ガセットプレート７は、その高さがＨ形梁５の梁ウェブ５ｂのウェブ中央部５ｂ_１の高さよりも低くなるように設定されている。また、２枚のガセットプレート７は、Ｈ形梁５の梁ウェブ５ｂのウェブ中央部５ｂ_１の厚みと同じ距離だけ離した状態で、鉄骨柱３に予め工場で溶接接合されている（図２参照）。
なお、ガセットプレート７は、溶接接合されたものに限られず、例えば断面がＬ字状の部材で形成し、Ｌ字の横辺部分を柱面にボルト接合したものでもよい。
いずれの場合も、ガセットプレート７は、鉄骨柱３とＨ形梁５を接合する前に鉄骨柱３に一体化されている。

＜鉄骨柱・梁フランジ溶接接合部＞
鉄骨柱・梁フランジ溶接接合部１１は、通しダイアフラム９側を直角に、梁フランジ５ａをレ形の開先１５とし、裏当て金１９を用いて完全溶け込みによる突き合わせ溶接されている部位である。

＜ガセットプレート・梁ウェブ溶接接合部＞
ガセットプレート・梁ウェブ溶接接合部１３は、柱面から突出した２枚のガセットプレート７の隙間に梁ウェブ５ｂにおけるウェブ中央部５ｂ_１を挿入した状態で、各ガセットプレート７の上下両縁を梁ウェブ５ｂにすみ肉溶接で接合した部位である。
なお、ガセットプレート・梁ウェブ溶接接合部１３は、各ガセットプレート７の上下両縁と梁ウェブ５ｂのウェブ増厚部５ｂ_２とに跨るように溶接接合されているのが望ましい。
これにより、ガセットプレート７と梁ウェブ５ｂの一体化がより強まり、梁ウェブ５ｂの耐力向上効果がより高まる。

ガセットプレート７と梁ウェブ５ｂとの間には高力ボルト２１が取り付けられているが、この高力ボルト２１は接合の途中の段階での位置決めに用いた仮接合用のものであり、溶接接合が完了した後に取り外してもよい。

以上のように、本実施の形態の鉄骨柱とＨ形梁の接合構造１は、従来例として上げたブラケット４５が不要であり、ガセットプレート７を用いているので、従来例で説明した梁端混用接合４７と同様に、梁端部付近での収まりがよく、接合部数が少なくできるという利点を有しており、かつ２枚のガセットプレート７と梁ウェブ５ｂをボルト接合ではなく、溶接接合しているので、梁ウェブ５ｂの耐力を向上でき、従来の梁端混用接合４７で生じた種々の問題が生ずることがない。

［実施の形態２］
次に、上記の鉄骨柱とＨ形梁の接合構造１を施工する方法について、図４〜図６に基づいて説明する。
本実施の形態の鉄骨柱３とＨ形梁５の接合方法は、準備工程と、仮接合工程と、第１溶接工程と、第２溶接工程を備えている。
以下、各工程を図４〜図６に基づいて詳細に説明する。なお、図４〜図６において図１〜図３と同一部分には同一の符号を付してある。

＜準備工程＞
準備工程は、ボルト孔２３の形成された２枚のガセットプレート７が柱面に取り付けられた鉄骨柱３と、梁ウェブ５ｂにウェブ中央部５ｂ_１とウェブ増厚部５ｂ_２を有すると共にウェブ中央部５ｂ_１にボルト孔２４が形成されたＨ形梁５を準備する工程である（図４参照）。なお、図４（ａ―２）は図４（ａ―１）の矢視Ｃ―Ｃ断面図、図４（ａ―３）は図４（ａ―１）の矢視Ｄ―Ｄ断面図である。
各ガセットプレート７は、その高さがＨ形梁５の梁ウェブ５ｂのウェブ中央部５ｂ_１の高さよりも低くなるように設定されている。また、２枚のガセットプレート７は、Ｈ形梁５の梁ウェブ５ｂのウェブ中央部５ｂ_１の厚みと同じ距離だけ離した状態で、鉄骨柱３に予め工場で溶接接合されている。
ガセットプレート７は、実施の形態１で述べたように、柱面にボルト接合されていてもよい。

ウェブ中央部５ｂ_１及びガセットプレート７に設けるボルト孔２３、２４は、Ｈ形梁５の軸線方向に長い長孔（図４（ａ-１）参照）のようにボルト軸径より過大径にするのが好ましい。ボルト孔２３を長孔にすることで、Ｈ形梁５の軸線方向に誤差があっても位置決めすることができる。
なお、ボルト孔２３、２４は、長孔に限らず、丸孔であってもよいが、ボルト軸径の10%以上大きな過大孔にするのが望ましい。
また、本実施の形態では、ボルト孔２３、２４を縦方向に一列で所定の間隔を離して２個設けているが、その数は特に限定されない。もっとも、ボルト孔２３、２４の数を２個以上にすることで、仮接合工程での位置決めを行い易いという効果がある。
また、Ｈ形梁５の梁フランジ５ａの端部には、斜めに直線状に加工されたレ形の開先１５を形成し、また梁ウェブ５ｂにはスカラップ１７を形成する。

＜仮接合工程＞
仮接合工程は、２枚のガセットプレート７の隙間にＨ形梁５のウェブ中央部５ｂ_１を挿入した状態で、ガセットプレート７と梁ウェブ５ｂのボルト孔２３、２４の位置を合わせ、ボルト孔２３、２４に高力ボルト２１を挿入して、高力ボルト２１を仮締めすることで鉄骨柱３とＨ形梁５を仮接合する工程である（図５（ｂ）参照）。
前述したように、ボルト孔２３、２４をボルト軸径より過大にすることで、寸法誤差が有った場合でも仮接合工程を行うことができる。

＜第１溶接工程＞
第１溶接工程は、Ｈ形梁５の梁フランジ５ａの端部と鉄骨柱３の柱面を突合せ溶接して前述した鉄骨柱・梁フランジ溶接接合部１１を形成する工程である（図５（ｃ）参照）。
第１溶接工程では、梁フランジ５ａの開先１５と通しダイアフラム９との当接部の下部に裏当て金１９を配置して、当該部位を完全溶け込みによる突き合わせ溶接する。

第１溶接工程において、梁フランジ５ａの溶接時の熱応力によりボルト接合面にずれが生じたり、熱の影響でボルト張力が低下したりしても、高力ボルト２１は仮接合のためのものであり、応力伝達を期待していないので、問題がない。

＜第２溶接工程＞
第２溶接工程は、ガセットプレート７の上下両縁とＨ形梁５の梁ウェブ面をすみ肉溶接により接合する工程である（図６（ｄ）参照）。
第２溶接工程によって、梁ウェブ５ｂとガセットプレート７が一体となり、梁ウェブ５ｂの曲げ耐力を向上させることができる。
なお、ガセットプレート・梁ウェブ溶接接合部１３は、ガセットプレート７の上下両縁と梁ウェブ面のウェブ増厚部５ｂ_２との間に形成される溝状部をすみ肉溶接することで、ガセットプレート７の上下両縁とウェブ増厚部５ｂ_２に跨るように溶接接合されているのが望ましい。
これにより、ガセットプレート７と梁ウェブ５ｂの一体化がより強まり、梁ウェブ５ｂの耐力向上効果がより高まる。

以上のように、本実施の形態によれば、ガセットプレート７と梁ウェブ５ｂに設けるボルト孔２３、２４の径をボルト軸径よりも過大にしているので、寸法誤差が有った場合でも施工が可能であり、施工性に優れている。また、ガセットプレート７を梁ウェブ５ｂに溶接接合しているので、梁ウェブ５ｂの耐力を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る鉄骨柱とＨ形梁の接合構造１の性能を確認するための試験を行ったので、これについて以下説明する。
本試験に用いた試験体２５（柱梁部分架構）の概要は、図７に示すように、通しダイアフラム９を有する角形鋼管柱２７に圧延によって製造されたＨ形鋼梁２９を接合したものである。
試験方法は、Ｈ形鋼梁２９の先端に取り付けたアクチュエーターを、平面内を図中の矢印のように繰返し稼動し、これによってＨ形鋼梁２９の端部に、曲げとせん断力を作用させた。

また、試験体２５の具体的な構造として、図８（ａ）に示す本発明例に相当する発明例試験体２５Ａと、図８（ｂ）に示す従来例に相当する比較例試験体２５Ｂを作成した。
なお、図８において、以下に特記する部品以外については、図１と同一部分には同一の符号を付してある。

発明例試験体２５Ａは、角形鋼管柱２７が、辺の長さが４００ｍｍ×４００ｍｍ、板厚１６ｍｍ、長さ２５００ｍｍのＢＣＲ２９５角形鋼管であり、Ｈ形鋼梁２９が、呼称寸法の高さ５００ｍｍ、辺２００ｍｍ、ウェブ中央部板厚８ｍｍ、ウェブ増厚部厚さ１４ｍｍ、フランジ板厚２５ｍｍ、長さ２５００ｍｍ、ＳＮ４９０Ｂの圧延Ｈ形鋼である。Ｈ形鋼梁２９におけるウェブにおけるウェブ中央部５ｂ_１の板厚が８ｍｍ、ウェブ増厚部５ｂ_２の板厚が１４ｍｍである。
また、通しダイアフラム９はＳＮ４９０Ｃで、幅４５０ｍｍ、長さ４５０ｍｍ、厚さ２８ｍｍである。
角形鋼管柱２７にすみ肉溶接されている２枚のガセットプレート３１Ａに関し、各ガセットプレート３１Ａは、厚さ９ｍｍのＳＮ４９０Ｂで、幅１５０ｍｍ、高さ３４５ｍｍとした。

比較例試験体２５Ｂは、Ｈ形鋼梁２９が、呼称寸法の高さ５００ｍｍ、辺２００ｍｍ、ウェブ板厚１２ｍｍ、フランジ板厚２５ｍｍ、長さ２５００ｍｍ、ＳＮ４９０Ｂの圧延Ｈ形鋼である。
ガセットプレート３１Ｂは、厚さ１６ｍｍのＳＮ４９０Ｂで、幅２００ｍｍ、高さ３４５ｍｍとした。
角形鋼管柱２７及び通しダイアフラム９は発明例試験体２５Ａと同様とした。

発明例試験体２５Ａのガセットプレート３１Ａは、仮ボルト３３を挿入するためのボルト孔２３を２つ設けた。孔径は２２ｍｍであるが、梁長さ方向に孔径が梁高さ方向よりも２ｍｍ長い長孔としている。
また、ガセットプレート３１Ａは、ガセットプレート３１Ａと梁ウェブ５ｂのウェブ増厚部５ｂ_２との間に形成された溝状部分をすみ肉溶接によって溶接接合した。
なお、ガセットプレート３１Ａと梁ウェブ５ｂが重ね合わさる部分にはショットブラストなどの摩擦面処理は施していない。

比較例試験体２５Ｂの梁ウェブ５ｂとガセットプレート３１Ｂは高力ボルト３５による摩擦接合としている。そのためガセットプレート３１Ｂおよび梁ウェブ５ｂの摩擦面にはショットブラスト処理を施している。ガセットプレート３１Ｂ部分には、高力ボルトF10T-M20を１２本使用しており、梁フランジ５ａの溶接に先立ち、高力ボルト３５に標準ボルト張力を導入し、梁ウェブ５ｂと一体化した。ボルト孔径は２２ｍｍである。

試験方法は、図７に示すように、Ｈ形鋼梁２９の先端に取り付けたアクチュエーターを、平面内を図中の矢印のように繰返し稼動し、これによってＨ形鋼梁２９の端部に、曲げとせん断力を作用させるというものである。

図９は、試験結果を示す荷重−変形線図であって、図９（ａ）は発明例試験体２５Ａについての試験結果であり、図９（ｂ）は比較例試験体２５Ｂについての試験結果である。
図９は、図７におけるＨ形鋼梁２９の先端に取り付けたアクチュエーターが水平方向（実物では垂直方向に相当）に所定の距離だけ移動し、その後、反対方向に所定の距離だけ移動して、Ｈ形鋼梁２９の先端に変位を加えていく場合を示している。
図９において、横軸はアクチュエーターが取り付けられたＨ形鋼梁２９の先端の水平方向変位量（垂直方向からの回転角）であり、縦軸はアクチュエーターからＨ形鋼梁２９に加わる載荷荷重であって、図７における右矢印方向をプラス方向（右方向）としている。

発明例試験体２５Ａの試験結果である図９（ａ）を見ると、図７における右矢印方向の載荷によって、Ｈ形鋼梁２９は原点から弾性変形を開始し、降伏した後、極僅かに加工硬化しながら塑性変形が進み、所定変位Ｃに到達している。所定変位Ｃに到達した後、図７における左矢印方向に向かって載荷されることで、所定変位Ｄに到達し、さらに図７における右方向に向かって載荷されて、所定変位Ｃに向かって戻っている。

さらに、図７における右矢印方向に載荷するため、Ｈ形鋼梁２９の塑性変形が進んでおり、やがて、所定変位Ｅに到達したところで、図７における左矢印側に向かって載荷し、所定変位Ｆに向かって戻る。
このように、アクチュエーターが図７における右矢印方向と左矢印方向の載荷を繰返すため、図９（ａ）に図示するようなヒステリシス曲線が描かれている。
そして、発明例試験体２５Ａは梁端変位が６／１００を超え、十分な変形能力を発揮している。最終的には、梁フランジ５ａの局部座屈により耐力低下を生じて破壊に至っている。

一方、比較例試験体２５Ｂは、図９（ｂ）に示すように、初期においては発明例試験体２５Ａと同様の挙動を示すものの、梁端変位が２／１００未満で梁フランジ５ａが脆性的に破壊しており、変形能力が低いことを示している。

以上の試験結果より、発明例試験体２５Ａは比較例試験体２５Ｂよりも繰り返し載荷回数が多く、十分なエネルギを吸収できており、本発明の鉄骨柱とＨ形梁の接合構造１が梁ウェブ５ｂの曲げ耐力の低下を防止できるものであることが実証された。

１ 鉄骨柱とＨ形梁の接合構造
３ 鉄骨柱
５ Ｈ形梁
５ａ 梁フランジ
５ｂ 梁ウェブ
５ｂ_１ ウェブ中央部
５ｂ_２ ウェブ増厚部
７ ガセットプレート
９ 通しダイアフラム
１１ 鉄骨柱・梁フランジ溶接接合部
１３ ガセットプレート・梁ウェブ溶接接合部
１５ 開先
１７ スカラップ
１９ 裏当て金
２１ 高力ボルト
２３ ボルト孔
２４ ボルト孔
２５ 試験体
２５Ａ 発明例試験体
２５Ｂ 比較例試験体
２７ 角形鋼管柱
２９ Ｈ形鋼梁
３１Ａ ガセットプレート（発明例試験体）
３１Ｂ ガセットプレート（比較例試験体）
３３ 仮ボルト
３５ 高力ボルト
４１ ブラケット形式接合構造
４３ 鉄骨柱
４５ ブラケット
４７ 梁端混用接合構造
４９ ガセットプレート
５１ Ｈ形梁
５１ｂ 梁ウェブ
５３ 高力ボルト

Claims (7)

1. 鉄骨柱と、梁フランジと梁ウェブを有すると共に前記梁ウェブにおける梁フランジ側に梁せい方向のウェブ中央部よりも増厚されたウェブ増厚部を有するＨ形梁又はＩ形梁の接合構造であって、
   前記ウェブ中央部よりも高さが低い２枚のガセットプレートを、前記ウェブ中央部の板厚と同じ隙間が生ずるように前記鉄骨柱にＨ形梁又はＩ形梁が取り付く側に突出させて設け、
   前記２枚のガセットプレートの隙間に前記Ｈ形梁又はＩ形梁の前記ウェブ中央部を挿入した状態で、前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁フランジ端部と前記鉄骨柱の柱面を突合せ溶接すると共に、前記鉄骨柱に設けた２枚ガセットプレートの上下両縁と前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁ウェブ面を溶接接合したことを特徴とする鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合構造。
2. 前記２枚のガセットプレートの上下両縁と前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁ウェブ面の溶接接合は、前記ガセットプレートの上下両縁と前記ウェブ増厚部とに跨るように溶接されていることを特徴とする請求項１記載の鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合構造。
3. 前記２枚のガセットプレートが前記柱面に溶接接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合構造。
4. 鉄骨柱と、梁フランジと梁ウェブを有するＨ形梁又はＩ形梁の接合方法であって、
   梁フランジと梁ウェブを有すると共に前記梁ウェブにおける梁フランジ側に梁せい方向のウェブ中央部よりも増厚されたウェブ増厚部を有するＨ形梁又はＩ形梁であって、前記ウェブ中央部にボルト孔が形成されたＨ形梁又はＩ形梁と、前記ウェブ中央部よりも高さが低くボルト孔が形成された２枚のガセットプレートを、前記ウェブ中央部の板厚と同じ隙間が生ずるように柱面に取り付けた鉄骨柱を準備する準備工程と、
   前記２枚のガセットプレートの隙間に前記Ｈ形梁又はＩ形梁の前記ウェブ中央部を挿入した状態で、ガセットプレートと梁ウェブのボルト孔にボルトを挿入して、該ボルトを仮締めすることで前記鉄骨柱と前記Ｈ形梁又はＩ形梁を仮接合する仮接合工程と、
   前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁フランジ端部と前記鉄骨柱の柱面を突合せ溶接する第１溶接工程と、
   前記２枚のガセットプレートの上下両縁と前記Ｈ形梁又はＩ形梁の梁ウェブ面を溶接接合する第２溶接工程とを備えたことを特徴とする鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合方法。
5. 前記第２溶接工程は、ガセットプレートの上下両縁と前記ウェブ増厚部とに跨るように溶接することを特徴とする請求項４記載の鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合方法。
6. 前記ガセットプレートと前記梁ウェブに形成されたボルト孔のいずれか一方または双方のボルト孔の孔径を、ボルト軸径より過大径にすることによって、仮接合工程での位置調整を可能にしたことを特徴とする請求項４又は５に記載の鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合方法。
7. 前記ガセットプレートと前記梁ウェブに設けるボルト孔数を２以上としたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の鉄骨柱とＨ形梁又はＩ形梁の接合方法。