JP2018127825A - 柱と梁の接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外ダイアフラムについて施工期間の短縮化を図ることができ、地震時における応力伝達性能にも優れた柱と梁の接合方法を提供する。
【解決手段】柱にＨ形鋼梁を外ダイアフラムにより接合する柱と梁の接合方法において、柱に予め溶接固定された固定ダイアフラム７２に、Ｈ形鋼梁３の下フランジ３３を取り付け、Ｈ形鋼梁３の上フランジ３１に設けられる外ダイアフラム１を複数に分割した分割ダイアフラム２の梁プレート２２の端部に設けられている柱プレート２３を鋼管柱５に当接させ、分割ダイアフラム２間の接合面を鋼管柱５のコーナー部近傍に配置させ、各分割ダイアフラム２間を、柱プレート２３から鋼管柱５の柱面へ接触圧が作用するようにボルト２５及びナット２６を介して互いに締め付け固定することを特徴とする。
【選択図】図１１

Description

本発明は、柱にＨ形鋼梁を外ダイアフラムにより接合する柱と梁の接合方法に関するものである。

従来より、建築構造物を構成する鋼管柱には、随所に補強および変形防止のためにダイアフラム工法が適用される場合が多い。このようなダイアフラム工法の一つである通しダイアフラム工法は、鋼管柱をＨ形鋼梁の上下フランジ位置で切断した上で、ダイアフラムを挿入して鋼管柱に溶接することでこれを組み立てる。Ｈ形鋼梁は、鋼管柱に接合する部分について梁ブラケットとして予め切り出しておき、その上下フランジを通しダイアフラムに溶接接合するとともに、そのウェブを鋼管柱のスキンプレートに溶接接合することにより取り付ける。ダイアフラムに取り付けられた梁ブラケットとＨ形鋼梁とは、高力ボルト摩擦接合により互いに接合される。

このような通しダイアフラム工法では、鋼管柱の切断工程に加え、ダイアフラムを鋼管柱に溶接接合する工程が加わる。特にこの溶接接合の工程では、鋼管全周に亘り完全溶け込みの溶接が必要となる。このため、これら切断、溶接の各工程に加え、溶接部の検査が必要となり、製作に伴う作業労力の負担が増大してしまうという問題点があった。これに加えて、溶接部における品質を確保するためには、熟練の溶接技術者が必要となる。また、溶接部の非破壊検査において不合格となった場合には、再度手直しが必要となり、製作コストが過大となり、ひいては製作工期も長期化してしまうという問題点があった。また溶接や切断工程が入ることで、各種機器を使用する機会も多くなり、ひいては製作に伴うエネルギーの消費量の増大も招き、環境へ悪影響を与えてしまうことにもなっていた。

また、従来のダイアフラム工法として、ハイブレード工法（登録商標）も実用化されている。このハイブレード工法（登録商標）では、上フランジ用と下フランジ用の２組の鋳鋼製一体型外ダイアフラム（ハイブレード）を鋼管柱に挿入する。そして、Ｈ形鋼梁の上下フランジを、各外ダイアフラムに溶接接合で固定する。Ｈ形鋼梁は、鋼管柱に接合するための梁ブラケットが切り出される。梁ブラケットの上下フランジは、ハイブレードに溶接接合され、梁ブラケットのウェブは、柱スキンプレートに取り付けられたリブプレートに溶接接合される。梁ブラケットとＨ形鋼梁とは互いに高力ボルト摩擦接合により接合される。このようなハイブレードでは、応力伝達性に優れた形状等が各種検討されている。

しかしながら、このハイブレード工法では、ハイブレードを鋼管柱へ挿入する作業は多くの工程を要し、作業そのものも困難性を有するものが多い。このため、ハイブレードを鋼管柱へ挿入するための特別な挿入装置も必要となる場合があった。また、このハイブレード工法では、ハイブレードをＨ形鋼梁の上下フランジに溶接接合する必要があり、上述したように製作労力、製作コストの増大を招き、施工期間が長期化してしまうという問題点もあった。

更に従来の柱梁接合工法としては、高力ボルト引張接合工法も実用化されている。かかる工法では、鋼管柱とＨ形鋼梁とをスプリットティ、又はＨ形鋼梁の端面に溶接接合されたエンドプレートを介して高力ボルト引張接合により連結する。ちなみにスプリットティを利用する場合には、そのフランジと鋼管柱のスキンプレートとを高力ボルト引張接合し、スプリットティのウェブとＨ形鋼梁のフランジとを高力ボルト摩擦接合する。Ｈ形鋼梁のウェブは、必要に応じて鋼管柱に取り付けられたリブプレートと高力ボルト摩擦接合する。

しかしながら、このスプリットティ或いはエンドプレートと、鋼管柱との高力ボルト接合では、鋼管柱が閉鎖断面であることから、高力ボルトの挿入と締め付け施工に多くの作業労力を要することとなっていた。

また外ダイアフラムを複数の分割ダイアフラムで構成する技術も開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この特許文献１の開示技術においても分割ダイアフラムは、鋼管柱に対して溶接により接合させる構成を採用していることから、上述したように製作労力、製作コストの増大を招き、施工期間が長期化してしまうという問題点も生じる。

また特許文献２には、同様に外ダイアフラムとして、分割ダイアフラムの如き柱梁接合金物を組み合わせて構成する例が開示されている。この特許文献２の開示技術によれば、柱梁接合金物を鋼管柱に対して溶接することなく、ボルトにより接合する方法を採用している。また柱梁接合金物の内部には、例えばモルタル樹脂等の充填物を充填することにより、その充填物の付着力及びボルトのせん断耐力によって応力伝達を行うものである。この特許文献２の開示技術では、鋼管柱への取り付け時に溶接作業が不要となることで、製作労力の増大等を防止できる利点がある。

特開２００１−２６２６９９号公報 特開平７−３２４３８０号公報

しかしながら、上述した特許文献２の開示技術では、あくまでモルタル樹脂等の充填物を充填する工程が入ることから、その分製作労力が増大し、またその充填物の材料コストを要してしまう等の問題点があった。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、柱にＨ形鋼梁を外ダイアフラムにより接合する柱と梁の接合方法において、外ダイアフラムについて施工期間の短縮化を図ることができ、地震時における応力伝達性能にも優れた柱と梁の接合方法を提供することにある。

第１発明に係る柱と梁の接合方法は、柱にＨ形鋼梁を外ダイアフラムにより接合する柱と梁の接合方法において、柱に予め溶接固定された固定ダイアフラムに、Ｈ形鋼梁の下フランジを取り付け、上記Ｈ形鋼梁の上フランジに設けられる上記外ダイアフラムを複数に分割した分割ダイアフラムの梁プレートの端部に設けられている柱プレートを上記柱に当接させ、上記分割ダイアフラム間の接合面を上記柱のコーナー部近傍に配置させ、上記各分割ダイアフラム間を、上記柱プレートから上記柱の柱面へ接触圧が作用するように接合部材を介して互いに締め付け固定することを特徴とする。

第２発明に係る柱と梁の接合方法は、第１発明において、上記固定ダイアフラムに、上記Ｈ形鋼梁の上記下フランジを取り付け、上記梁プレートを上記Ｈ形鋼梁の上フランジに取り付けるとともに、上記柱プレートを上記柱に当接させることを特徴とする。

第３発明に係る柱と梁の接合方法は、第１発明において、上記固定ダイアフラムに、上記梁プレートが予め上記上フランジに取り付けられた上記Ｈ形鋼梁の上記下フランジを取り付けることを特徴とする。

第４発明に係る柱と梁の接合方法は、柱にＨ形鋼梁を外ダイアフラムにより接合する柱と梁の接合方法において、柱に予め溶接固定された固定ダイアフラムに、Ｈ形鋼梁の上フランジを取り付け、上記Ｈ形鋼梁の下フランジに設けられる上記外ダイアフラムを複数に分割した分割ダイアフラムの上記梁プレートの端部に設けられている柱プレートを上記柱に当接させ、上記分割ダイアフラム間の接合面を上記柱のコーナー部近傍に配置させ、上記各分割ダイアフラム間を、上記柱プレートから上記柱の柱面へ接触圧が作用するように接合部材を介して互いに締め付け固定することを特徴とする。

第５発明に係る柱と梁の接合方法は、第４発明において、上記固定ダイアフラムに、上記Ｈ形鋼梁の上記上フランジを取り付け、上記梁プレートを上記Ｈ形鋼梁の下フランジに取り付けるとともに、上記柱プレートを上記柱に当接させることを特徴とする。

第６発明に係る柱と梁の接合方法は、第４発明において、上記固定ダイアフラムに、上記梁プレートが予め上記下フランジに取り付けられた上記Ｈ形鋼梁の上記上フランジを取り付けることを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、外ダイアフラムは、柱プレートと鋼管柱との間で互いに接触圧が作用していることにより、互いの接触面間で強い摩擦力を発揮させることができる。外ダイアフラムは、その重力により下方に落下しようとする力が作用するが、柱プレートと鋼管柱間の互いの接触面に強い接触圧が作用していることから、当該接触面間において重力に対する摩擦力を発揮させることが可能となる。その結果、外ダイアフラムは、重力等に基づいて落下するのを防止することが可能となる。特に、外ダイアフラムについて溶接を使用することなく鋼管柱に固定することができることから、固定ダイアフラムのみを鋼管柱に溶接するだけでよく、製作に伴う作業労力を軽減させることができる。また溶接部の品質維持に必要な人件費や検査装置等の各種機器のコストを低減でき、製作工期も短縮化できる。このため、消費エネルギーを低減させた施工を行うことができ、環境にやさしい接合方法とすることが可能となる。また、モルタル樹脂等の充填物を充填する工程も省略することもでき、製作労力、製作コストを低減することも可能となる。

また、本発明によれば、従来のダイアフラム工法のように、上フランジからの引張力と、下フランジからの引張力とが鋼管柱に作用するのではなく、鋼管柱に下フランジからの引張力のみが作用する。そして、接合構造は、上フランジ側において、鋼管柱と柱プレートとを単に当接させるのみに構成にすることで、引張力がこの梁プレート及び柱プレートを介して直接鋼管柱に作用させないようにし、一方でその分の引張力は他へと伝播することとなり、最終的に対面する分割ダイアフラムにおいて圧縮力へと変換可能とされている。このため、鋼管柱に作用する引張力の負担分を軽減させることが可能となり、その結果、鋼管柱に対して引張力が負荷されることによる塑性化を防止することが可能となる。

また、本発明によれば、柱プレートに対して引張力が作用することで、柱プレートから鋼管柱に対して元々負荷されていた接触圧が弱められることから、地震動により外ダイアフラムが上方や下方へずれようとするものの、固定ダイアフラムが鋼管柱に溶接部で溶接されるため、固定ダイアフラムが上方や下方へのずれを防止するずれ止めとして機能することとなる。即ち、鋼管柱に対して元々負荷されていた接触圧が弱められた場合であっても、外ダイアフラムが上方や下方にずれるのを防止することが可能となり、特に、Ｈ形鋼梁が脱落を防止することが可能となる。

更に本発明によれば、固定ダイアフラムが溶接固定された鋼管柱を現場に搬入して施工を行うため、現場施工の効率化を図ることも可能となる。さらに、予め工場等で鋼管柱に溶接固定された固定ダイアフラムにＨ形鋼梁を取り付けることで、Ｈ形鋼梁の取り付け高さを現場で調整する作業を省略することが可能となる。

また、本発明によれば、固定ダイアフラムに下フランジを取り付ける場合、固定ダイアフラムを予め鋼管柱に溶接しておくことで、Ｈ形鋼梁を固定ダイアフラムに載置した状態で、ボルト及びナットを介してこれらを取り付けることができるため、施工性を向上させることが可能となる。本発明によれば、現場で溶接作業を一切行うことなく施工を行うことが可能となり、その結果、短時間で施工を行うことが可能となる。そして、Ｈ形鋼梁の上方側から分割ダイアフラムを鋼管柱に取り付けることとなり、作業員がＨ形鋼梁の下方側で作業を行う必要がないため、安全に施工を行うことが可能となる。

本発明によれば、固定ダイアフラムに上フランジを取り付ける場合、鋼管柱の上フランジ側の周囲に分割ダイアフラムが設けられることなく、平板状の鋼板で構成される固定ダイアフラムが設けられるため、上フランジの上方側に床スラブに用いられるコンクリートを打設するとき、鋼管柱近傍での型枠設置作業を容易に行うことが可能となり、床スラブの収まりが容易となる。その結果、短時間で施工を行うことが可能となる。さらに、通常、柱とＨ形鋼梁とを接合する場合には、上フランジ側でその取り付け高さを決めることで、床スラブの高さを設計通りの高さに合わせることになる。本発明によれば、予め所定の高さに固定された固定ダイアフラムに上フランジを取り付けるため、上フランジの取り付け高さが設計通りに収まりやすくなり、その結果、床スラブの高さを設計通りの高さに合わせることが容易となる。

第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の斜視図である。 第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の側面図である。 （ａ）は、第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の底面図であり、（ｂ）は、その側面図である。 （ａ）は、第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の変形例の底面図であり、（ｂ）は、その側面図である。 第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の平断面図である。 一の分割ダイアフラムの平面図である。 一の分割ダイアフラムの斜視図である。 分割ダイアフラムを組み合わせて一の外ダイアフラムを構成する例を示す図である。 本発明を適用した接合構造において、地震力が作用した場合にＨ形鋼梁に対して作用する曲げモーメントＭを示す図である。 第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の側断面図であって、固定ダイアフラムにＨ形鋼梁を取り付ける図である。 第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の側断面図であって、鋼管柱に分割ダイアフラムを取り付ける図である。 第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の側断面図であって、上フランジに予め分割ダイアフラムが取り付けられるＨ形鋼梁を固定ダイアフラムに取り付ける図である。 第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の斜視図であって、鋼管柱と柱プレートとの間に介装用フィラーが介装される例を示す図である。 第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の側断面図であって、鋼管柱と柱プレートとの間に介装用フィラーが介装される例を示す図である。 鋼管柱と梁の接合構造の側断面図であって、固定ダイアフラムに下フランジを取り付ける図である。 鋼管柱と梁の接合構造の側断面図であって、分割ダイアフラムと鋼管柱との間に介装用フィラーを介装させる図である。 第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の一部を分解した斜視図である。 第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の側断面図であって、固定ダイアフラムに下フランジを取り付ける図である。 第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の側断面図であって、分割ダイアフラムを鋼管柱に取り付ける図である。 第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の一部を分解した斜視図である。 第２実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の斜視図である。 第２実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の側面図である。 第２実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の側断面図であって、固定ダイアフラムにＨ形鋼梁を取り付ける図である。 第２実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の側断面図であって、鋼管柱に分割ダイアフラムを取り付ける図である。 第２実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造の側断面図であって、下フランジに予め分割ダイアフラムが取り付けられるＨ形鋼梁を固定ダイアフラムに取り付ける図である。

以下、本発明を適用した鋼管柱と梁の接合構造について、図面を参照しながら詳細に説明をする。

第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造１０の斜視図であり、図２は、その側面図を示している。

本発明を適用した鋼管柱と梁の接合構造１０では、外ダイアフラム１により、鋼管柱５における柱面へＨ形鋼梁３を直交させて配置するものである。但し、これに限定されるものではなく、鋼管柱５における柱面に対して上下方向又は左右方向に向けてＨ形鋼梁３を傾斜させて配置するようにしてもよい。

鋼管柱５は、断面矩形状で所定の板厚からなる鋼管を、建築構造物用の柱体として適用したものである。この鋼管柱５は、大地震による大きな揺れにおいても建築構造物自体の自重を支えつつ、その倒壊や崩落を防ぐ役割を担う。なお、以下の実施の形態では、この鋼管柱５として断面正方形、断面長方形等のような矩形断面である場合を例にとり説明する。鋼管柱５におけるコーナー部５ａは、円弧状とされていてもよいし、ほぼ直角でもよい。

鋼管柱５は、ガス切断等により下側の鋼管柱５−１と、上側の鋼管柱５−２とに切断され、下側の鋼管柱５−１と、上側の鋼管柱５−２との間に固定ダイアフラム７２が介在される。

なお、図１において、鋼管柱５は、下側の鋼管柱５−１と、上側の鋼管柱５−２とが同一径に形成される形態を図示しているが、下側の鋼管柱５−１と、上側の鋼管柱５−２とが異なる径を有するものであってもよい。このとき、下側の鋼管柱５−１の径が、上側の鋼管柱５−２の径よりも大きくてもよいし、下側の鋼管柱５−１の径が、上側の鋼管柱５−２の径よりも小さくてもよい。

Ｈ形鋼梁３は、鋼管柱５とともに、建築構造物の骨組を形造るものであって、ウェブ３２の上端に設けられた上フランジ３１と、ウェブ３２の下端に設けられた下フランジ３３とを有するＨ形鋼からなる。Ｈ形鋼梁３は、鋼管柱５の柱面に対して直交するようにして外ダイアフラム１を介して取り付けられる。図１の例では、あくまで鋼管柱５に対して４本のＨ形鋼梁を互いに９０°間隔で配設する場合について示しているがこれに限定されるものでは無い。なお、このＨ形鋼梁３は、後述するように大地震等の大応力作用時においても鋼管柱５よりも先に降伏させることで塑性化させ、ひいては鋼管柱５の塑性化を防止し、又は低減させることで、建築構造物の倒壊を防ぐように作用する。また、Ｈ形鋼梁３は、上フランジ３１の上方側にコンクリート等が打設されることで図示しない床スラブが設けられることとなる。

図３（ａ）は、第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造１０の底面図を示し、図３（ｂ）は、その側断面図を示す。固定ダイアフラム７２は、外形が十字状に形成された１枚の鋼板が用いられる、いわゆる通しダイアフラムである。固定ダイアフラム７２は、下側の鋼管柱５−１と上側の鋼管柱５−２との間に介在され、鋼管柱５の内部に貫通された状態となっている。固定ダイアフラム７２は、図３（ｂ）に示すように、下面に下側の鋼管柱５−１の柱面の全周に亘って溶接された溶接部７２ａが形成されるとともに、上面に上側の鋼管柱５−２の柱面の全周に亘って溶接された溶接部７２ａが形成される。固定ダイアフラム７２は、下フランジ３３にボルト４１及びナット４２を介して取り付けられる。

図４（ａ）は、第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造１０の変形例の底面図を示し、図４（ｂ）は、その側断面図を示す。固定ダイアフラム７２は、４枚の鋼板が組み合わせられ、鋼管柱５を囲むようにして配置されてもよい。固定ダイアフラム７２は、切断されていない１本の鋼管柱５を囲むように配置される。この固定ダイアフラム７２は、内側に鋼管柱５の柱面に沿って溶接された溶接部７２ａが形成される。固定ダイアフラム７２は、下フランジ３３にボルト４１及びナット４２を介して取り付けられ、隣接する下フランジ３３同士を連結するものとなる。

図５は、第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造１０の平断面図を示す。外ダイアフラム１は、上フランジ３１の上方側から取り付けられ、複数の分割ダイアフラム２を組み合わせることにより構成される。即ち平面視において、この外ダイアフラム１は、分割ダイアフラム２により鋼管柱５の周囲を囲むようにして配置される。この外ダイアフラム１は、鋼、ステンレス鋼、鋳鋼、球状黒鉛鋳鉄等を使用する場合を前提としているが、これに限定されるものではなく、鋼以外にアルミニウム合金等、他のいかなる金属を使用するようにしてもよい。
また、分割ダイアフラムは、厳密な溶接品質管理がなされた工場溶接組立製品とすることが可能である。

分割ダイアフラム２は、互いに組み合わせることで一つの外ダイアフラム１としての機能を奏するものである。本実施の形態において、この分割ダイアフラム２は、外ダイアフラム１を均等に４分割した構成とされているが、これに限定されるものではなく、複数であればいかなる数で分割されるものであってもよい。また互いに均等に分割された形状に限定されるものではなく、複数であれば不均等に分割された形状を組み合わせることで一つの外ダイアフラム１を構成するものであってもよい。

図６は、一の分割ダイアフラム２の平面図であり、図７はその斜視図である。分割ダイアフラム２は、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１に添接される梁プレート２２と、鋼管柱に当接される柱プレート２３とを有している。

梁プレート２２は、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１とボルト接合をするためのボルト孔１２７が予め穿設されている。この梁プレート２２は、Ｈ形鋼梁３の長手方向をＣとしたときに、ボルト孔１２７は、長手方向Ｃや幅方向に沿って複数個に亘り設けられている。

梁プレート２２は、直線状の前端部２２ａと、この前端部２２ａから円弧状に拡径された側端部２２ｂとを有している。この側端部２２ｂには、上方及び／又は下方に向けて凸状に形成された図示しないリブが形成されていてもよい。梁プレート２２における前端部２２ａのＷ方向の幅は、Ｈ形鋼梁３の上フランジ３１又は下フランジ３３のＷ方向の幅と略同一とされていてもよい。いずれの場合においても、一枚の梁プレート２２は、Ｈ形鋼梁３における一の上フランジ３１のみと接合可能なサイズとされている。換言すれば、一の上フランジ３１に対して互いに隣接する２以上の分割ダイアフラム２における梁プレートが接合されることは無い。なお、梁プレート２２における側端部２２ｂは、前端部２２ａから円弧状に拡径されている場合に限定されるものではなく、他のいかなる拡径形状とされていてもよい。

また梁プレート２２における上フランジ３１との添接面は、必要に応じて高摩擦係数化処理が施される。この高摩擦係数化処理では、ブラスト処理、無機ジンクリッチ塗装処理等の塗装処理、金属溶射処理、ローレット或いは切削等による凹凸加工処理等が適宜選択される。或いは、梁プレート２２と上フランジ３１との間に高摩擦係数化処理された薄板金属板を挿入するようにしてもよい。

このような梁プレート２２は、平面視で互いに９０°の間隔で配置される各Ｈ形鋼梁３毎に取り付けられるものである。

柱プレート２３は、梁プレート２２におけるＣ方向端部に設けられている。柱プレート２３のＷ方向の幅は、梁プレート２２の前端部２２ａにおけるＷ方向の幅よりも広く構成されている。換言すれば、梁プレート２２は、前端部２２ａから徐々に拡径されて柱プレート２３に到達することとなる。柱プレート２３のプレート面は、梁プレート２２のプレート面に対して互いに垂直となる方向に延設されている。柱プレート２３のＷ方向の幅は、鋼管柱５における各柱面の幅とほぼ同一、又は鋼管柱５における各柱面の幅より広く構成されている。また、この柱プレート２３は、図７に示すように梁プレート２２の端部から上方に延設された上部柱プレート部２３ａと、梁プレート２２の端部から下方に延設された下部柱プレート部２３ｂとを有するものとされていてもよい。柱プレート２３は、鋼管柱５の表面に添わせて当接させて固定可能とされている。柱プレート２３は、上部柱プレート部２３ａと、下部柱プレート部２３ｂとの何れか一方のみで構成されていてもよい。

また柱プレート２３は、鋼管柱５への当接面において、必要に応じて高摩擦係数化処理が施されていてもよい。この高摩擦係数化処理は、ブラスト処理、無機ジンクリッチ塗装処理等の塗装処理、金属溶射処理、ローレット或いは切削等による凹凸加工処理等が適宜選択される。

柱プレート２３の両端部には、引張接合部２１が設けられている。鋼板を使用して分割ダイアフラム２を形成する場合は、この柱プレート２３と引張接合部２１は互いに一体化されている鋼板を折り曲げ加工することにより形成されていてもよいし、互いに別個の鋼板を溶接等を介してに接合するようにしてもよい。この引張接合部２１は、平面視で柱プレート２３の延長方向（Ｗ方向）から平面視で略４５°方向に折り曲げた方向へ延長されている。この引張接合部２１には、前端部２２ａから徐々に拡径されてきた梁プレート２２が下側から連続することとなる。この引張接合部２１は、梁プレート２２から上方に延設された上部引張接合部２１ａと、梁プレート２２から下方に延設された下部引張接合部２１ｂとを有するものとされていてもよい。これら引張接合部２１は、貫通したボルト孔１２６が設けられている。このボルト孔１２６は、引張接合部２１を上部引張接合部２１ａ及び下部引張接合部２１ｂとにより構成する場合において、それぞれの上部引張接合部２１ａ及び下部引張接合部２１ｂ毎に設けられていてもよい。

なお、引張接合部２１は、柱プレート２３とその板厚が異なるものであってもよいし、また上方向、下方向への延長長さが異なるものであってもよい。

ちなみに、この柱プレート２３の面は、梁プレート２２の面に対してほぼ垂直とされている。このとき柱プレート２３と梁プレート２２との接合部分における隅部が略垂直となっている場合には、当該隅部に応力が集中してしまう。この隅部における応力集中を避ける観点から、当該隅部にＲを設けるようにしてもよい。

上述の如き構成からなる分割ダイアフラム２を組み合わせて一の外ダイアフラム１を構成する場合、例えば図８に示すように、鋼管柱５の周囲に４枚の分割ダイアフラム２を配置させる。このとき、鋼管柱５の柱面に、分割ダイアフラム２の柱プレート２３を当接させる。上述したように、柱プレート２３のＷ方向の幅は、鋼管柱５における各柱面の幅とほぼ同一とされているため、ちょうど鋼管柱５の各柱面には、一の分割ダイアフラム２における柱プレート２３のみが当接される状態となる。その結果、鋼管柱５の一の柱面に２以上の分割ダイアフラム２の柱プレート２３が当接されることはなくなる。

また隣接する分割ダイアフラム２間の接合面としての引張接合部２１が、鋼管柱５のコーナー部５ａ近傍に位置するよう構成されている。

引張接合部２１は、上述したように柱プレート２３のＷ方向の両端に形成されている。柱プレート２３のＷ方向の幅は、鋼管柱５における各柱面の幅とほぼ同一とされているため、柱プレート２３のＷ方向の両端に位置する引張接合部２１は、鋼管柱５のコーナー部５ａ近傍に位置することとなる。

また各引張接合部２１は、平面視で柱プレート２３の延長方向（Ｗ方向）から平面視で略４５°方向に折り曲げた方向へ延長されているため、隣接する分割ダイアフラム２間の引張接合部２１は、互いにほぼ平行となる。

この当接段階においては、互いに隣接する分割ダイアフラム２における引張接合部２１間は、互いに間隔が形成される状態にある。本発明においては、少なくとも間隔ｅ（ｅ₁、ｅ₂、ｅ₃、ｅ₄）がｅ≧０を満たすように設計される。

隣接する分割ダイアフラム２間の接合は、互いに平行に位置する引張接合部２１に形成されたボルト孔１２６にボルト２５を挿通させ、ボルト２５のネジ部分をナット２６により締め付け固定する。このボルト２５、ナット２６による締め付けを行うことにより、隣接する分割ダイアフラム２は、引張接合部２１を介して徐々に近接していくこととなる。そして、ボルト２５、ナット２６間で完全に締め付けが終わる段階で、隣接する分割ダイアフラム２における互いの引張接合部２１が接触又は近接することとなり、上述したｅが縮減することとなる。このとき、ｅが縮減するものであれば、ｅは０であることは勿論であるが、ｅ＞０とされていることで、分割ダイアフラム２が互いに非接触とされていてもよい。

外ダイアフラム１とＨ形鋼梁３とを取り付ける際には、分割ダイアフラム２における梁プレート２２に穿設されたボルト孔１２７にボルト４１を挿通させる。このとき、この梁プレート２２と添設すべき上フランジ３１において図示しないボルト孔が予め形成されており、これらとボルト孔１２７とを合わせ込んでボルト４１を挿通させる。また、上フランジ３１から突出されたボルト４１のねじ部分にナット４２を螺着させ締め付ける。これにより、梁プレート２２と、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１とは互いに強固に取り付け固定される。また、分割ダイアフラム２とＨ形鋼梁３とをこのようなボルト接合で行う場合以外に、梁プレート２２の端部と、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１の端部とを突き合わせて溶接することで固定するようにしてもよい。また、梁プレート２２と上フランジ３１とを互いに重ね合わせて隅肉溶接により固着させるようにしてもよいし、他のいかなる接合手段により代替させるようにしてもよい。

このように柱と梁の接合構造１０は、分割ダイアフラム２間の接合を、すべてボルトを始めとした、いわゆる機械的な接合部材のみに基づいて行う。ちなみに、このボルト２５、４１による接合の代替としては、他のいかなる接合部材を用いるようにしてもよい。

このようにして分割ダイアフラム２間の間隔ｅを減らすようにし、最終的にｅが略０となるように接合を行うことにより、分割ダイアフラム２を構成する外ダイアフラム１から鋼管柱５に向けた押し込み力が作用することとなる。この押し込み力は、分割ダイアフラム２における柱プレート２３から鋼管柱５における柱面へと伝達されることとなる。その結果、この柱プレート２３と鋼管柱５との間で互いに接触圧が作用していることにより、互いの接触面間で強い摩擦力を発揮させることができる。外ダイアフラム１は、その重力により下方に落下しようとする力が作用するが、柱プレート２３と鋼管柱５間の互いの接触面に強い接触圧が作用していることから、当該接触面間において重力に対する摩擦力を発揮させることが可能となる。その結果、外ダイアフラム１は、重力等に基づいて落下するのを防止することが可能となる。特に、上フランジ３１に取り付けられる外ダイアフラム１について溶接を使用することなく鋼管柱５に固定することができることから、下フランジ３３に取り付けられる固定ダイアフラム７２のみを鋼管柱５に溶接するだけでよく、製作に伴う作業労力を軽減させることができる。また溶接部の品質維持に必要な人件費や検査装置等の各種機器のコストを低減でき、製作工期も短縮化できる。このため、消費エネルギーを低減させた施工を行うことができ、環境にやさしい接合方法とすることが可能となる。

また、本実施例によれば、従来の通しダイアフラム工法のようにＨ形鋼梁の上フランジ側と下フランジ側との２か所で鋼管柱を切断することなく、下フランジ３３側の１箇所のみ鋼管柱を切断するだけでよいため、切断作業を軽減することが可能となる。その結果、切断作業の軽減に基づく施工コストの低減を図ることができ、施工工期も短縮することが可能となる。また、溶接を削減した構成としているため、接合構造１０の安定した品質を確保することが容易となる。

上述の如き構成からなる柱と梁の接合構造１０において、地震力が作用した場合、図９に示すようにＨ形鋼梁３に対して曲げモーメントＭが作用する。このような曲げモーメントＭがＨ形鋼梁３に作用した場合には、これがフランジ３１、３３の軸力に変換され、この軸力がフランジ３１、３３中を伝搬していく。フランジ３１、３３中を伝搬する軸力は、曲げモーメントの向きに応じて、接合構造１０において引張力Ｔと圧縮力Ｐとが作用することとなる。

上述のような曲げモーメントＭが作用して、上フランジ３１に引張力が作用している場合には、下フランジ３３には圧縮力が作用することになる。また上フランジ３１に圧縮力が作用している場合には、下フランジ３３には引張力が作用することとなる。

接合構造１０において軸力に基づく引張力Ｔが下フランジ３３に作用する場合には、下フランジ３３からの引張力Ｔが固定ダイアフラム７２に伝達される。固定ダイアフラム７２が溶接部７２ａで鋼管柱５に溶接されていることから、固定ダイアフラム７２が引張力Ｔの方向に引っ張られることで、鋼管柱５も当該方向に引っ張られる。

一方、接合構造１０において軸力に基づく引張力Ｔが上フランジ３１に作用する場合には、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１を介して分割ダイアフラム２における梁プレート２２に伝達される。上フランジ３１からの引張力Ｔは、梁プレート２２が引張力Ｔの方向に引っ張られる結果、これに連結されている柱プレート２３も当該方向に引っ張られる。その結果、柱プレート２３から鋼管柱５に対して元々負荷されていた接触圧Ｆが弱められることとなる。

また、分割ダイアフラム２における梁プレート２２に伝達された引張力Ｔは、柱プレート２３及び引張接合部２１を介して隣接する他の分割ダイアフラム２へ伝達される。そして、当初の引張力Ｔが伝達されてきた梁プレート２２に設けられている柱プレート２３と鋼管柱５を介して対面する他の柱プレート２３を有する分割ダイアフラム２までこれを伝達させる。即ち、分割ダイアフラム２における梁プレート２２に伝達された引張力Ｔは、鋼管柱５を迂回するように伝達される。

このとき、梁プレート２２は、前端部２２ａから徐々に拡径されてＲが設けられて柱プレート２３に到達する形状とされている。特に平面視で確認しても、鋼管柱５の周囲に展開される梁プレート２２の幅が広くなり、鋼管柱５を迂回する引張力Ｔの伝達経路をより広くすることが可能となり、スムーズな応力伝達が可能となる。その結果、鋼管柱５を迂回する引張力Ｔが伝達する経路が局所的に狭くなったり急激に折れ曲がることもなくなることから、応力集中を小さく抑えられる。その結果、接合構造１０自体の構造的な安定性を確保することが可能となる。

当初の引張力Ｔが伝達されてきた梁プレート２２に設けられている柱プレート２３と鋼管柱５を介して対面する柱プレート２３は、この伝達されてきた応力に基づいて圧縮力Ｃ_cが鋼管柱５に向けて作用することとなる。この圧縮力Ｃ_cは、梁プレート２２から伝達されてきた引張力Ｔと同一方向であり、受けた柱プレート２３から鋼管柱５に向けて作用することとなる。即ち、引張力Ｔは、対面する柱プレート２３から鋼管柱５へ作用する圧縮力Ｃ_cへと変換されることとなる。対面する柱プレート２３から鋼管柱５に対しては、上述した接合部材による締め付けに基づく接触圧が元々作用しているが、これに加えて更に圧縮力Ｃ_cが加わることとなる。

このように接合構造１０は、従来のダイアフラム工法のように、上フランジからの引張力と、下フランジからの引張力とが鋼管柱に作用するのではなく、鋼管柱５に下フランジ３３からの引張力Ｔのみが作用する。そして、接合構造１０は、上フランジ３１側において、鋼管柱５と柱プレート２３とを単に当接させるのみに構成にすることで、引張力Ｔがこの梁プレート２２及び柱プレート２３を介して直接鋼管柱５に作用させないようにし、一方でその分の引張力Ｔは他へと伝播することとなり、最終的に対面する分割ダイアフラム２において圧縮力Ｃ_cへと変換可能とされている。このため、鋼管柱５に作用する引張力Ｔの負担分を軽減させることが可能となり、その結果、鋼管柱５に対して引張力が負荷されることによる塑性化を防止することが可能となる。

また鋼管柱５の塑性変形を防止する一方で、引張力が負荷されるＨ形鋼梁３を先に塑性化させることで、建築構造物の倒壊を防止することが可能となる。このため、鋼管柱５の塑性変形を防止するために、鋼管柱５の板厚を厚くする必要も無くなり、鋼材の材料コストの低減にもつながる。

本実施例では、図９に示すように柱プレート２３に対して引張力Ｔが作用することで、柱プレート２３から鋼管柱５に対して元々負荷されていた接触圧Ｆが弱められることから、地震動により外ダイアフラム１が上方や下方へずれようとするものの、固定ダイアフラム７２が鋼管柱５に溶接部７２ａで溶接されるため、固定ダイアフラム７２が上方や下方へのずれを防止するずれ止めとして機能することとなる。即ち、鋼管柱５に対して元々負荷されていた接触圧Ｆが弱められた場合であっても、外ダイアフラム１が上方や下方にずれるのを防止することが可能となり、特に、Ｈ形鋼梁３が脱落を防止することが可能となる。

また、接合構造１０において軸力に基づく圧縮力Ｐが下フランジ３３に作用する場合には、下フランジ３３からの圧縮力Ｐが固定ダイアフラム７２に伝達される。固定ダイアフラム７２が溶接部７２ａで鋼管柱５に溶接されていることから、固定ダイアフラム７２が図中の圧縮力Ｐのベクトル方向に押圧される結果、これに溶接固定されている鋼管柱５が当該方向に押圧される。

一方、接合構造１０において軸力に基づく圧縮力Ｐが上フランジ３１作用する場合には、先ずＨ形鋼梁３における上フランジ３１を介して分割ダイアフラム２における梁プレート２２に伝達される。上フランジ３１からの圧縮力Ｐは、梁プレート２２が図中の圧縮力Ｐのベクトル方向に押圧される結果、これに連結されている柱プレート２３も当該方向に押圧される。柱プレート２３から鋼管柱５に対しては、上述した接合部材による締め付けに基づく接触圧Ｆが元々作用しているが、これに加えて更に圧縮力Ｐが加わることとなる。

このように接合構造１０は、下フランジ３３側及び上フランジ３１側に圧縮力Ｐが作用した場合において、鋼管柱５に対して引張力として伝達するのではなく、圧縮力としてこれを伝達することが可能となる。このため、Ｈ形鋼梁３が地震力に基づいて何れの方向の曲げモーメントＭが負荷された軸力に基づく圧縮力Ｐが作用した場合において、鋼管柱５に対してこれを圧縮力として伝達することができる。

本実施例においては鋼管柱５に対して圧縮力を作用させる場合、圧縮力が負荷される鋼管柱５は、特に接合部において大きな面外変形することなく略弾性変形域内に留まるものとなる。

更に本実施例によれば、引張接合部２１について、平面視で柱プレート２３の延長方向（Ｗ方向）から平面視で略４５°方向に折り曲げた方向へ延長されている。このため、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１の端部を鋼管柱５に近接させた場合においても、上フランジ３１は引張接合部２１に対して離間しており、互いに干渉することが無くなる。同様に、互いに当接させた引張接合部２１間を締結するボルト２５及びナット２６等の接合部材も鋼管柱５に近接させた上フランジ３１に対して離間しており、互いに干渉することが無くなる。

このため、本実施例によれば、Ｈ形鋼梁３を鋼管柱５の柱面に対してより近接させることが可能となる。このＨ形鋼梁３を鋼管柱５の柱面に対してより近くまで近接させることにより、図９に示すＨ形鋼梁３の曲げモーメントに基づいて外ダイアフラム１に作用する荷重を低減することができる。その結果、外ダイアフラム１を構成する各プレートの板厚を薄肉化することができるため設計の自由度が増大し、ひいては外ダイアフラム１の部材としての製作コストを低く抑えることが可能となる。

これに加えて、Ｈ形鋼梁３を鋼管柱５の柱面に対してより近接させることにより、図５に示すような鋼管柱５から最も離間しているボルト４１ａ（いわゆる第１ボルト）を、より鋼管柱５に近接させる設計をすることも可能となり、ひいては梁プレート２２の設計の自由度を向上させることが可能となる。

更に本発明によれば、ボルト２５、ナット２６間において、いわゆる高力ボルト引張接合を行うようにしてもよい。これにより、上述した引張力Ｔが負荷された結果、このボルト２５、ナット２６に引張力が負荷された場合においても、これらを吸収することができ、分割ダイアフラム２が変位してしまうのを防止することが可能となる。

このように本発明によれば、溶接接合の箇所を削減してボルト接合により組み立てを行うことが可能となることで、高力ボルト接合を組み合わせ、各所に発生する力を吸収させることができ、ひいては地震等に対する接合構造１０全体の耐力を向上させることが可能となる。

また、第１実施形態に係る接合構造１０は、角形鋼管からなる鋼管柱５に対して外ダイアフラム１を取り付ける場合を例にとり説明したが、これに限定されるものではなく、鉄筋コンクリート造の柱に対しても同様に適用可能であることは勿論である。かかる場合においても、分割ダイアフラム２における柱プレート２３を柱に対して同様に当接させ、その柱プレート２３から柱に対して接触圧を負荷することで同様の機能を奏することとなる。

さらに本発明は、鋼管柱５の代替として、コンクリート充填鋼管造（ＣＦＴ）にも適用可能である。

次に、第１実施形態に係る柱と梁の接合方法について説明する。

先ず、図１０に示すように、１本の鋼管柱５を下側の鋼管柱５−１と上側の鋼管柱５−２とにガス切断等で切断し、下側の鋼管柱５−１と上側の鋼管柱５−２との間に介在させた固定ダイアフラム７２を工場等で溶接固定する。そして、固定ダイアフラム７２が溶接固定された鋼管柱５を現場に搬入し、鋼管柱５を間隔を空けてそれぞれ立設する。鋼管柱５を立設したとき、それぞれの鋼管柱５に溶接固定された固定ダイアフラム７２の取り付け高さが略同一とされている。

次に、固定ダイアフラム７２にＨ形鋼梁３における下フランジ３３を載置し、これらを取り付ける。このとき、固定ダイアフラム７２のボルト孔１７２と下フランジ３３のボルト孔１３３とを位置合わせした上で、ボルト４１を挿通し、ナット４２を締結することにより、固定ダイアフラム７２に下フランジ３３を取り付ける。固定ダイアフラム７２に下フランジ３３を取り付けたとき、鋼管柱５の柱面と、Ｈ形鋼梁３との間には、隙間Ｓが形成される。

次に、図１１に示すように、分割ダイアフラム２における梁プレート２２をＨ形鋼梁３の上フランジ３１に取り付けるとともに、柱プレート２３を鋼管柱５に当接させる。このとき、柱プレート２３の下方側を隙間Ｓに滑り込ませ、梁プレート２２を上フランジ３１に載置する。その後、梁プレート２２のボルト孔１２７と上フランジ３１のボルト孔１３３とを位置合わせした上で、ボルト４１を挿通し、ナット４２を締結することにより、梁プレート２２を上フランジ３１に取り付ける。そして、分割ダイアフラム２間のそれぞれの引張接合部２１を鋼管柱５のコーナー部近傍に配置させ、分割ダイアフラム２間を、柱プレート２３から鋼管柱５の柱面へ接触圧が作用するようにボルト２５及びナット２６を介して互いに締め付け固定して、鋼管柱５とＨ形鋼梁３の接合が完了する。

このような柱と梁の接合方法によれば、固定ダイアフラム７２が溶接固定された鋼管柱５を現場に搬入して施工を行うため、現場施工の効率化を図ることも可能となる。このような柱と梁の接合方法によれば、予め工場等で鋼管柱５に溶接固定された固定ダイアフラム７２にＨ形鋼梁３を取り付けることで、Ｈ形鋼梁３の取り付け高さを現場で調整する作業を省略することが可能となる。また、このような柱と梁の接合方法によれば、固定ダイアフラム７２を予め鋼管柱５に溶接しておくことで、Ｈ形鋼梁３を固定ダイアフラム７２に載置した状態で、ボルト４１及びナット４２を介してこれらを取り付けることができるため、施工性を向上させることが可能となる。このような柱と梁の接合方法によれば、現場で溶接作業を一切行うことなく施工を行うことが可能となり、その結果、短時間で施工を行うことが可能となる。さらに、このような柱と梁の接合方法によれば、下フランジ３３側を鋼管柱５に取り付けた後に、上フランジ３１側を鋼管柱５に取り付けることとなる。即ち、Ｈ形鋼梁３の上方側から分割ダイアフラム２を鋼管柱５に取り付けることとなり、作業員がＨ形鋼梁３の下方側で作業を行う必要がないため、安全に施工を行うことが可能となる。

なお、上述した柱と梁の接合方法では、固定ダイアフラム７２に下フランジ３３を取り付けた後に、上フランジ３１に分割ダイアフラム２における梁プレート２２を取り付ける例を説明したが、図１２に示すように、Ｈ形鋼梁３の上フランジ３１に予め分割ダイアフラム２における梁プレート２２を取り付けておき、このＨ形鋼梁３の下フランジ３３を、固定ダイアフラム７２に取り付けてもよい。その後、この柱と梁の接合方法では、鋼管柱５に分割ダイアフラム２を取り付ける。この柱と梁の接合方法によれば、予めＨ形鋼梁３に分割ダイアフラム２が取り付けられているため、鋼管柱５に固定された状態のＨ形鋼梁３に分割ダイアフラム２を取り付ける作業を行う必要がなく、作業の効率化を図ることができるとともに、分割ダイアフラム２がＨ形鋼梁３から落下する虞もなくなり、より安全に作業を行うことが可能となる。

図１３は、第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造１０´の斜視図であって、鋼管柱５と柱プレートとの間に介装用フィラー８１が介装される例を示す図である。

この接合構造１０´では、柱プレート２３と、鋼管柱５との間に介装用フィラー８１を介装させる。その結果、柱プレート２３は鋼管柱５と直接的に当接するのではなく、あくまでこの柱プレート２３が鋼管柱５と対面する状態となる。そして、この柱プレート２３は、この介装される介装用フィラー８１を介して鋼管柱５に連続することとなる。

この接合構造１０´では、断面略矩形状の鋼管柱５を構成する４面について、柱プレート２３との間に介装用フィラー８１を介装させる例である。各介装用フィラー８１は、互いに板厚が異なるものであってもよい。但し、接合構造１０´において、鋼管柱５を構成する４面全てについて柱プレート２３との間に介装用フィラー８１を介装させる場合に限定されるものではなく、断面略矩形状の鋼管柱５を構成する４面の何れか１以上において柱プレート２３との間に介装用フィラー８１を介装させるものであればよい。即ち、鋼管柱５と柱プレート２３との間に介装用フィラー８１が介装されているものと、鋼管柱５に対して柱プレート２３が直接的に当接されているものが混在してもよい。鋼管柱５と柱プレート２３との間でいかなる面間にて介装用フィラー８１を介装させ、いかなる面間にてこれらを互いに当接させるかは、事前に鋼管柱５と柱プレート２３との間で隙間が空いている箇所を判別し、その判別結果に基づいてその都度決定するようにしてもよい。

図１４は、この第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造１０´の側断面図を示している。図１４（ａ）は、介装用フィラー８１を板厚が均一化された平板で構成する例を示している。図１４（ｂ）は、介装用フィラー８１を上下方向に向けて板厚が徐々に薄くなるように形成した例を示している。即ち、この介装用フィラー８１において斜めに傾斜した第１傾斜面８１ａを形成した例である。この介装用フィラー８１において鋼管柱５に接触する面ではなく、むしろ柱プレート２３が接触する面がテーパー状とされた第１傾斜面８１ａとされていることが望ましい。このような上から下に向けて板厚が徐々に薄くなるテーパー面を形成させた介装用フィラー８１を鋼管柱５と柱プレート２３との隙間に介装させることにより、これを楔状に打ち込んで固定することができる。このため、介装用フィラー８１が鋼管柱５と柱プレート２３との間をすり抜けて落下してしまうのを防止することができる。しかも、介装用フィラー８１の落下を防止できることで、鋼管柱５と柱プレート２３との間に必ず介装用フィラー８１が介装されている状態を作り出すことができ、鋼管柱５と柱プレート２３との間に隙間が形成されたままになるのを防止でき、後述する効果を確実に奏する構成とすることが可能となる。

図１４（ｃ）は、介装用フィラー８１の上端において、係止片８２を設けた例である。この係止片８２は、介装用フィラー８１の面内方向に対して外側に向けて突出された突出片として構成されていてもよい。この係止片８２を柱プレート２３の上端に係止させることで、介装用フィラー８１が鋼管柱５と柱プレート２３との間をすり抜けて落下してしまうのを防止することができる。しかも、介装用フィラー８１の落下を防止できることで、鋼管柱５と柱プレート２３との間に必ず介装用フィラー８１が介装されている状態を作り出すことができ、鋼管柱５と柱プレート２３との間に隙間が形成されたままになるのを防止できる。

次に、上述した形態に係る接合方法について説明する。

図１５は、鋼管柱と梁の接合構造１０´の側断面図であって、固定ダイアフラム７１に下フランジ３３を取り付ける図である。図１６は、鋼管柱と梁の接合構造１０´の側断面図であって、分割ダイアフラム２と鋼管柱５との間に介装用フィラー８１を介装させる図である。

先ず、固定ダイアフラム７２に、Ｈ形鋼梁３における下フランジ３３を取り付ける。このとき、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１に予め分割ダイアフラム２における梁プレート２２を取り付けておいてもよいし、固定ダイアフラム７２と、下フランジ３３との取り付けの後に、梁プレート２２と上フランジ３１とを取り付けてもよい。また、鋼管柱５の柱面と、上フランジ３１に取り付けられた分割ダイアフラム２の柱プレート２３との間には、隙間Ｓ´が形成される。

次に、図１６に示すように、柱プレート２３と鋼管柱５との隙間Ｓ´に介装用フィラー８１を介装する。そして、隣接する分割ダイアフラム２間のそれぞれの引張接合部２１を鋼管柱５のコーナー部近傍に配置することにより、鋼管柱５の各柱面には、柱プレート２３が介装用フィラー８１を介して対面するようにし、各分割ダイアフラム２間を、柱プレート２３から鋼管柱５の柱面へ接触圧が介装用フィラー８１を介して作用するようにボルト２５及びナット２６とを介して互いに締め付け固定して、鋼管柱５とＨ形鋼梁３との接合が完了する。

このような柱と梁の接合方法によれば、柱プレート２３と鋼管柱５との隙間Ｓ´に介装用フィラー８１を介装することで、隙間Ｓ´が埋められることとなり、分割ダイアフラム２の製作時の寸法誤差が生じた場合においても、外ダイアフラム１が鋼管柱５に対して落下することなく、所期の作用効果を奏するものとなる。また、固定ダイアフラム７２に下フランジ３３を取り付ける前に、上フランジ３１に予め分割ダイアフラム２がボルト孔１３１に挿通されたボルト４１により取り付けられていた場合には、鋼管柱５とＨ形鋼梁３との接合の際に分割ダイアフラム２が落下するのを防止することが可能となる。また、特に、上フランジ３１に予め分割ダイアフラム２が取り付けられていた場合であっても、鋼管柱５と柱プレート２３との隙間Ｓ´が形成されることで、この隙間Ｓ´がいわば施工上のクリアランスとして機能するものとなり、Ｈ形鋼梁３に取り付けられた分割ダイアフラム２が２本の鋼管柱５に接触することなく、確実に２本の鋼管柱５間にＨ形鋼梁３を設置することが可能となる。

図１７は、第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造１０´の一部を分解した斜視図である。

この接合構造１０´では、梁プレート２２に、円形のボルト孔１２７ａと、Ｈ形鋼梁３の長手方向に向けて伸びる長孔とされるボルト孔１２７ｂとを有する。この長孔とされるボルト孔１２７ｂには、Ｈ形鋼梁３におけるボルト孔１３３が位置合わせされ、これら位置合わせされたボルト孔１２７ｂとボルト孔１３３とにボルト４１が挿通され、ナット４２が締結されている。これにより、分割ダイアフラム２は、Ｈ形鋼梁３の長手方向に向けてスライド可能にＨ形鋼梁３における上フランジ３１に取り付けられるものとなる。

この接合構造１０´では、梁プレート２２のボルト孔１２７ｂに挿通されたボルト４１が鋼管柱５の柱面から遠い側に挿通され、上フランジ３１に取り付けられている。このとき、上フランジ３１のボルト孔１３３と梁プレート２２のボルト孔１２７ａとは、位置がずれておりボルト４１を挿通できないものとされ、また柱プレート２３と鋼管柱５の柱面との間には隙間が設けられている。そして、Ｈ形鋼梁３の長手方向に向けてスライド可能に取り付けられた分割ダイアフラム２の梁プレート２２をＨ形鋼梁３の長手方向に向けてスライドさせ、鋼管柱５の柱面に、柱プレート２３を当接させる。隣接する分割ダイアフラム２間の接合は、上述した分割ダイアフラム間の接合と同様、互いに平行に位置する引張接合部２１にボルト２５を挿通し、ナット２６により締め付け固定する。ボルト４１が挿通されていない梁プレート２２のボルト孔１２７ａは、鋼管柱５の柱面に向けてスライドさせることによって、上フランジ３３のボルト孔１３１に位置合わせされることとなり、これら位置合わせされたボルト孔１３１と梁プレート２２のボルト孔１２７ａとに、ボルト４１を挿通し、ナット４２を締結する。

この接合構造１０´によれば、分割ダイアフラム２がＨ形鋼梁３の長手方向に向けてスライド可能にＨ形鋼梁３における上フランジ３１に取り付けられることによって、柱プレート２３と鋼管柱５の柱面との間に隙間を設けることが可能となり、その結果、Ｈ形鋼梁３が固定ダイアフラム７２に固定された状態で分割ダイアフラム２を鋼管柱５に固定することが可能となる。

次に、上述した形態に係る柱と梁の接合方法について説明する。

図１８は、第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造１０´の側断面図であって、固定ダイアフラム７２に下フランジ３３を取り付ける図である。図１９は、第１実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造１０´の側断面図であって、分割ダイアフラム２を鋼管柱５に取り付ける図である。

先ず、固定ダイアフラム７２に、Ｈ形鋼梁３における下フランジ３３を取り付ける。このとき、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１に予め分割ダイアフラム２における梁プレート２２を取り付けておいてもよいし、固定ダイアフラム７２と、下フランジ３３との取り付けの後に、梁プレート２２と上フランジ３１とを取り付けてもよい。いずれにせよ、梁プレート２２のボルト孔１２７ｂと、上フランジ３１のボルト孔１３１とにボルト４１を挿通し、ナット４２を締結することで、上フランジ３１に梁プレート２２を取り付ける。これにより、Ｈ形鋼梁３の上フランジ３１に梁プレート２２が仮止めされた状態となり、分割ダイアフラム２は、Ｈ形鋼梁３の長手方向に向けてスライド可能にＨ形鋼梁３における上フランジ３１に取り付けられていることとなる。このとき、鋼管柱５の柱面と、上フランジ３１に仮止めした状態で取り付けられた分割ダイアフラム２の柱プレート２３との間には、隙間Ｓ´が形成される。

次に、図１９に示すように、Ｈ形鋼梁３の長手方向に向けてスライド可能に取り付けられた分割ダイアフラム２の梁プレート２２をＨ形鋼梁３の長手方向に向けてスライドさせ、鋼管柱５の柱面に、柱プレート２３を当接させる。柱プレート２３を鋼管柱５の柱面に当節させる際には、梁プレート２２と上フランジ３１とを仮止めしていたボルト４１を若干緩め、ラチェットレンチ等の取手部分をてこにして、分割ダイアフラム２における梁プレート２２をスライドさせる。そして、隣接する分割ダイアフラム２間のそれぞれの引張接合部２１を鋼管柱５のコーナー部近傍に配置することにより、鋼管柱５の各柱面には、柱プレート２３のみが当接するようにし、各分割ダイアフラム２間を、柱プレート２３から鋼管柱５の柱面へ接触圧が作用するようにボルト２５及びナット２６とを介して互いに締め付け固定する。このとき、梁プレート２２をスライドさせることにより、梁プレート２２のボルト孔１２７ａが上フランジ３１のボルト孔１３１に位置合わせされることとなり、これらにボルト４１を挿通し、ナット４２を締結して、鋼管柱５とＨ形鋼梁３との接合が完了する。

このような柱と梁の接合方法によれば、上フランジ３１と分割ダイアフラム２との仮止めに用いたボルト４１、即ち、長孔とされるボルト孔１２７ｂに挿通されたボルト４１を外す手間が生じることなく、所定の位置に外ダイアフラム１を設置することが可能となり、その結果、短時間で施工を行うことが可能となる。また、上フランジ３１と分割ダイアフラム２とがボルト孔１２７ｂに挿通されたボルト４１によりいわば仮止めされて取り付けられているため、施工の際に分割ダイアフラム２が落下するのを防止することが可能となる。また、特に、上フランジ３１に予め分割ダイアフラム２が取り付けられていた場合であっても、鋼管柱５と柱プレート２３との隙間Ｓ´が形成されることで、この隙間Ｓ´がいわば施工上のクリアランスとして機能するものとなり、Ｈ形鋼梁３に取り付けられた分割ダイアフラム２が２本の鋼管柱５に接触することなく、確実に２本の鋼管柱５間にＨ形鋼梁３を設置することが可能となる。

なお、Ｈ形鋼梁３の長手方向に向けて延びる長孔が、分割ダイアフラム２における梁プレート２２に形成されるのではなく、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１に形成されてもよい。つまり、図２０に示すように、上フランジ３１は、円形のボルト孔１３１ａと、Ｈ形鋼梁３の長手方向に向けて伸びる長孔とされるボルト孔１３１ｂとを有するものであってもよい。このとき、分割ダイアフラム２の梁プレート２２におけるボルト孔１２７は、円形とされる。図示の形態における柱と梁の接合構造１０´では、上フランジ３１におけるボルト孔１３１ｂと、梁プレート２２のボルト孔１２７とにボルト４１を挿通し、ナット４２を締結する。これにより、Ｈ形鋼梁３の上フランジ３１に予め梁プレート２２が仮止めされた状態となり、分割ダイアフラム２は、Ｈ形鋼梁３の長手方向に向けてスライド可能にＨ形鋼梁３における上フランジ３１に取り付けられていることとなる。そして、Ｈ形鋼梁３の長手方向に向けてスライド可能に取り付けられた分割ダイアフラム２の梁プレート２２をＨ形鋼梁３の長手方向に向けてスライドさせ、鋼管柱５の柱面に、柱プレート２３を当接する。かかる形態においても、上述した効果を奏するのは明らかである。

第２実施形態
以下、第２実施形態に係る柱と梁の接合構造１０について説明をする。この第２実施形態において、上述した第１実施形態と同一の構成要素、部材に関しては、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。

図２１は、第２実施形態に係る鋼管柱と梁の接合構造１０の斜視図であり、図２２は、その側面図を示している。

第２実施形態に係る接合構造１０は、上フランジ３１に固定ダイアフラム７２が取り付けられ、下フランジ３３に分割ダイアフラム２が取り付けられる。

固定ダイアフラム７２は、図２１に示すように、十字状に形成される１枚の鋼板が用いられ、鋼管柱５に溶接固定される、いわゆる通しダイアフラムである。なお、固定ダイアフラム７２は、図示は省略するが、４枚に分割される鋼板が用いられ、各固定ダイアフラム７２が隣接する上フランジ３１同士を連結するものであってもよい。

第２実施形態に係る接合構造１０は、柱プレート２３と鋼管柱５との間で互いに接触圧が作用していることにより、互いの接触面間で強い摩擦力を発揮させることができる。外ダイアフラム１は、その重力により下方に落下しようとする力が作用するが、柱プレート２３と鋼管柱５間の互いの接触面に強い接触圧が作用していることから、当該接触面間において重力に対する摩擦力を発揮させることが可能となる。その結果、外ダイアフラム１は、重力等に基づいて落下するのを防止することが可能となる。特に、下フランジ３３に取り付けられる外ダイアフラム１について溶接を使用することなく鋼管柱５に固定することができることから、上フランジ３１に取り付けられる固定ダイアフラム７２のみを鋼管柱５に溶接するだけでよく、製作に伴う作業労力を軽減させることができる。また溶接部の品質維持に必要な人件費や検査装置等の各種機器のコストを低減でき、製作工期も短縮化できる。このため、消費エネルギーを低減させた施工を行うことができ、環境にやさしい接合方法とすることが可能となる。

また、本実施例によれば、従来の通しダイアフラム工法のようにＨ形鋼梁の上フランジ側と下フランジ側との２か所で鋼管柱を切断することなく、上フランジ３１側の１箇所のみ鋼管柱を切断するだけでよいため、切断作業を軽減することが可能となる。その結果、切断作業の軽減に基づく施工コストの低減を図ることができ、施工工期も短縮することが可能となる。また、溶接を削減した構成としているため、接合構造１０の安定した品質を確保することが容易となる。

第２実施形態に係る接合構造１０は、地震動が作用したとき、従来のダイアフラム工法のように、上フランジからの引張力と、下フランジからの引張力とが鋼管柱に作用するのではなく、鋼管柱５に上フランジ３１からの引張力Ｔのみが作用する。そして、接合構造１０は、下フランジ３３側において、鋼管柱５と柱プレート２３とを単に当接させるのみに構成にすることで、引張力Ｔがこの梁プレート２２及び柱プレート２３を介して直接鋼管柱５に作用させないようにし、一方でその分の引張力Ｔは他へと伝播することとなり、最終的に対面する分割ダイアフラム２において圧縮力Ｃ_cへと変換可能とされている。このため、鋼管柱５に作用する引張力Ｔの負担分を軽減させることが可能となり、その結果、鋼管柱５に対して引張力が負荷されることによる塑性化を防止することが可能となる。

また鋼管柱５の塑性変形を防止する一方で、引張力が負荷されるＨ形鋼梁３を先に塑性化させることで、建築構造物の倒壊を防止することが可能となる。このため、鋼管柱５の塑性変形を防止するために、鋼管柱５の板厚を厚くする必要も無くなり、鋼材の材料コストの低減にもつながる。

本実施例では、柱プレート２３に対して引張力Ｔが作用することで、柱プレート２３から鋼管柱５に対して元々負荷されていた接触圧Ｆが弱められることから、地震動により外ダイアフラム１が上方や下方へずれようとするものの、固定ダイアフラム７２が鋼管柱５に溶接部７２ａで溶接されるため、固定ダイアフラム７２が上方や下方へのずれを防止するずれ止めとして機能することとなる。即ち、鋼管柱５に対して元々負荷されていた接触圧Ｆが弱められた場合であっても、外ダイアフラム１が上方や下方にずれるのを防止することが可能となり、特に、Ｈ形鋼梁３が脱落を防止することが可能となる。

次に、第２実施形態に係る柱と梁の接合方法について説明する。

先ず、図２３に示すように、１本の鋼管柱５を下側の鋼管柱５−１と上側の鋼管柱５−２とにガス切断等で切断し、下側の鋼管柱５−１と上側の鋼管柱５−２との間に介在させた固定ダイアフラム７２を工場等で溶接固定する。そして、固定ダイアフラム７２が溶接固定された鋼管柱５を現場に搬入し、鋼管柱５を間隔を空けてそれぞれ立設する。鋼管柱５を立設したとき、それぞれの鋼管柱５に溶接固定された固定ダイアフラム７２の取り付け高さが略同一とされている。

次に、固定ダイアフラム７２にＨ形鋼梁３における上フランジ３１を取り付ける。このとき、固定ダイアフラム７２のボルト孔１７２と上フランジ３１のボルト孔１３１とを位置合わせした上で、ボルト４１を挿通し、ナット４２を締結することにより、固定ダイアフラム７２に上フランジ３１を取り付ける。固定ダイアフラム７２に上フランジ３１を取り付けたとき、鋼管柱５の柱面と、Ｈ形鋼梁３との間には、隙間Ｓが形成される。

次に、図２４に示すように、分割ダイアフラム２における梁プレート２２をＨ形鋼梁３の下フランジ３３に取り付けるとともに、柱プレート２３を鋼管柱５に当接させる。このとき、柱プレート２３の上方側を隙間Ｓに滑り込ませ、梁プレート２２を下フランジ３３に当接する。その後、梁プレート２２のボルト孔１２７と上フランジ３１のボルト孔１３３とを位置合わせした上で、ボルト４１を挿通し、ナット４２を締結することにより、梁プレート２２を下フランジ３３に取り付ける。そして、分割ダイアフラム２間のそれぞれの引張接合部２１を鋼管柱５のコーナー部近傍に配置させ、分割ダイアフラム２間を、柱プレート２３から鋼管柱５の柱面へ接触圧が作用するようにボルト２５及びナット２６を介して互いに締め付け固定して、鋼管柱５とＨ形鋼梁３の接合が完了する。

このような柱と梁の接合方法によれば、固定ダイアフラム７２が溶接固定された鋼管柱５を現場に搬入して施工を行うため、現場施工の効率化を図ることも可能となる。このような柱と梁の接合方法によれば、予め工場等で鋼管柱５に溶接固定された固定ダイアフラム７２にＨ形鋼梁３を取り付けることで、Ｈ形鋼梁３の取り付け高さを現場で調整する作業を省略することが可能となる。また、このような柱と梁の接合方法によれば、第１実施形態とは異なって、鋼管柱５の上フランジ３１側の周囲に分割ダイアフラム２が設けられることなく、平板状の鋼板で構成される固定ダイアフラム７２が設けられるため、上フランジ３１の上方側に床スラブに用いられるコンクリートを打設するとき、鋼管柱５近傍での型枠設置作業を容易に行うことが可能となり、床スラブの収まりが容易となる。その結果、短時間で施工を行うことが可能となる。

通常、柱とＨ形鋼梁とを接合する場合には、上フランジ側でその取り付け高さを決めることで、床スラブの高さを設計通りの高さに合わせることになる。このような柱と梁の接合方法によれば、第１実施形態とは異なって、予め所定の高さに固定された固定ダイアフラム７２に上フランジ３１を取り付けるため、上フランジ３１の取り付け高さが設計通りに収まりやすくなり、その結果、床スラブの高さを設計通りの高さに合わせることが容易となる。

なお、上述した柱と梁の接合方法では、固定ダイアフラム７２に上フランジ３１を取り付けた後に、下フランジ３３に分割ダイアフラム２における梁プレート２２を取り付ける例を説明したが、図２５に示すように、Ｈ形鋼梁３の下フランジ３３に予め分割ダイアフラム２における梁プレート２２を取り付けておき、このＨ形鋼梁３の上フランジ３１を、固定ダイアフラム７２に取り付けてもよい。その後、この柱と梁の接合方法では、鋼管柱５に分割ダイアフラム２を取り付ける。この柱と梁の接合方法によれば、予めＨ形鋼梁３に分割ダイアフラム２が取り付けられているため、鋼管柱５に固定された状態のＨ形鋼梁３に分割ダイアフラム２を取り付ける作業を行う必要がなく、作業の効率化を図ることができるとともに、分割ダイアフラム２がＨ形鋼梁３から落下する虞もなくなり、より安全に作業を行うことが可能となる。

また、第２実施形態に係る柱と梁の接合方法では、鋼管柱５と、柱プレート２３との間に、介装用フィラー８１を介装させてもよい。即ち、図１３〜図１６で示したような介装用フィラー８１を適用し、柱プレート２３と鋼管柱５との隙間Ｓ´に介装用フィラー８１を介装することで、隙間Ｓ´が埋められることとなり、上述した作用効果を奏するものとなる。

また、第２実施形態に係る柱と梁の接合方法では、梁プレート２２がＨ形鋼梁３の長手方向に向けてスライド可能に下フランジ３３に取り付けるものであってもよい。即ち、図１７〜図２０で示したようなＨ形鋼梁３の長手方向にスライド可能に取り付けられた梁プレート２２を適用し、梁プレート２２をスライドさせて柱プレート２３を鋼管柱５に当接させることで、上述した作用効果を奏することとなる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した実施形態を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

１ 外ダイアフラム
２ 分割ダイアフラム
３ Ｈ形鋼梁
５ 鋼管柱
１０、１０´ 接合構造
２１ 引張接合部
２２ 梁プレート
２３ 柱プレート
２５、４１ ボルト
２６、４２ ナット
３１ 上フランジ
３２ ウェブ
３３ 下フランジ
７２ 固定ダイアフラム
８１ 介装用フィラー
１２６ ボルト孔
１２７ ボルト孔
１３１ ボルト孔
１３３ ボルト孔
１７２ ボルト孔

Claims (6)

1. 柱にＨ形鋼梁を外ダイアフラムにより接合する柱と梁の接合方法において、
   柱に予め溶接固定された固定ダイアフラムに、Ｈ形鋼梁の下フランジを取り付け、
   上記Ｈ形鋼梁の上フランジに設けられる上記外ダイアフラムを複数に分割した分割ダイアフラムの梁プレートの端部に設けられている柱プレートを上記柱に当接させ、
   上記分割ダイアフラム間の接合面を上記柱のコーナー部近傍に配置させ、
   上記各分割ダイアフラム間を、上記柱プレートから上記柱の柱面へ接触圧が作用するように接合部材を介して互いに締め付け固定すること
   を特徴とする柱と梁の接合方法。
2. 上記固定ダイアフラムに、上記Ｈ形鋼梁の上記下フランジを取り付け、
   上記梁プレートを上記Ｈ形鋼梁の上フランジに取り付けるとともに、上記柱プレートを上記柱に当接させること
   を特徴とする請求項１記載の柱と梁の接合方法。
3. 上記固定ダイアフラムに、上記梁プレートが予め上記上フランジに取り付けられた上記Ｈ形鋼梁の上記下フランジを取り付けること
   を特徴とする請求項１記載の柱と梁の接合方法。
4. 柱にＨ形鋼梁を外ダイアフラムにより接合する柱と梁の接合方法において、
   柱に予め溶接固定された固定ダイアフラムに、Ｈ形鋼梁の上フランジを取り付け、
   上記Ｈ形鋼梁の下フランジに設けられる上記外ダイアフラムを複数に分割した分割ダイアフラムの上記梁プレートの端部に設けられている柱プレートを上記柱に当接させ、
   上記分割ダイアフラム間の接合面を上記柱のコーナー部近傍に配置させ、
   上記各分割ダイアフラム間を、上記柱プレートから上記柱の柱面へ接触圧が作用するように接合部材を介して互いに締め付け固定すること
   を特徴とする柱と梁の接合方法。
5. 上記固定ダイアフラムに、上記Ｈ形鋼梁の上記上フランジを取り付け、
   上記梁プレートを上記Ｈ形鋼梁の下フランジに取り付けるとともに、上記柱プレートを上記柱に当接させること
   を特徴とする請求項４記載の柱と梁の接合方法。
6. 上記固定ダイアフラムに、上記梁プレートが予め上記下フランジに取り付けられた上記Ｈ形鋼梁の上記上フランジを取り付けること
   を特徴とする請求項４記載の柱と梁の接合方法。

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