JP2018145717A - 継手構造および建築用構造体 - Google Patents

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Abstract

【課題】主に、構造材の接続に使用する部品の点数を少なくすると共に、構造材(のフランジ部)からの突出がなく、施工が容易な継手を提供する。【解決手段】2本の構造材1,2が接続された継手構造に関する。各構造材1,2が、片側の側部(A側またはB側)から突出する突出部32,42を一体に有している。2本の構造材1,2が互いに近接され、各突出部32,42が互いに反対側に位置するように相手方の構造材2,1の側部(A側またはB側)に重ね合わされる。そして、各突出部32,42と相手方の構造材2,1の側部(A側またはB側)との間が、それぞれボルト接合によって固定されるようにしている。【選択図】図3

Description

この発明は、継手構造および建築用構造体に関するものである。
例えば、ビルなどの建築物ではその骨組に、鉄骨などの構造材が使われている。このような構造材は、建築物に合わせて組まれることで上記した骨組(建築用構造体)となる。
そして、構造材を組む際に、構造材どうしの接続は、構造材どうしの接続部分に添え板を当ててボルトで固定するようにしていた(例えば、特許文献1〜特許文献5参照)。
特開2012−57450号公報 特開2012−127165号公報 特開平6−173340号公報 特開昭51−32006号公報 特開昭62−175107号公報
しかしながら、上記各特許文献のように添え板を用いて構造材の接続を行う場合、構造材とは別に多数枚の添え板が必要となるので、使用する部品の点数が多くなっていた。また、多数の添え板を固定するのに多数本のボルトが必要になっていた。そして、ボルトを固定するのに多大な手間がかかっていた。
そこで、本発明は、主に、上記した問題点を解決することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明は、2本の構造材が接続された継手構造において、前記各構造材が、片側の側部から突出する突出部をそれぞれ一体に有しており、2本の前記構造材が互いに近接され、前記各突出部が互いに反対側に位置するように相手方の前記構造材の側部に重ね合わされると共に、前記各突出部と相手方の前記構造材の側部との間が、それぞれボルト接合によって固定されていることを特徴とする。
本発明によれば、上記構成によって、構造材の接続に使用する部品の点数を少なくすると共に、構造材(のフランジ部)からの突出をなくし、施工が容易な継手を提供することができる。
本実施の形態にかかる継手構造の分解斜視図である。 図1の継手構造の縦断面図である。 図1の継手構造の側面図である。 図1の継手構造を上下方向の中間部で切断して下方に見た水平断面図である。 継手構造の第1の変形例を示す図3と同様の側面図である。 継手構造の第2の変形例を示す図3と同様の側面図である。 継手構造の第3の変形例を示す図3と同様の側面図である。 継手構造の第4の変形例を示す図3と同様の側面図である。 図6Aの継手構造を上下方向の中間部で切断して下方に見た水平断面図である。 図6Aの継手構造の縦断面図である。 継手構造の第5の変形例を示す図3と同様の側面図である。 図7Aの継手構造を上下方向の中間部で切断して下方に見た水平断面図である。 図7Aの継手構造の縦断面図である。 本実施の形態にかかる継手構造の原理図である。 図8Aの場合のモーメント図である。 図8Bのモーメント図に本実施の形態にかかる継手構造を組み合わせて示した図である。 各ボルト接合部分におけるボルトを複数化した場合の図8Bと同様のモーメント図である。 図10Aの部分拡大図である。 比較例にかかる継手構造の斜視図である。
以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図1〜図11は、この実施の形態を説明するためのものである。
<構成>以下、構成について説明する。
例えば、ビルなどの建築物の骨組に鉄骨(鋼材)などの構造材を用いる。この構造材を、建築物に合わせて組むことで建築物の骨組(建築用構造体)を構築する。構造材を組む際には、構造材どうしを接続する(または、継手構造を設ける)必要がある。
そして、以上のような基本的な構成に対し、この実施例は、以下のような構成を備えている。
(1)まず、構造材どうしの継手構造について説明する。
この実施例の継手構造は、例えば、図1に示すように(図2〜図4も併せて参照)、2本の構造材1,2を接続したものである。
継手構造は、各構造材1,2が、片側の側部(A側またはB側)から突出する突出部32,42を一体に有している。
そして、2本の構造材1,2が互いに近接され、各突出部32,42が互いに反対側に位置するように相手方の構造材2,1の側部(A側またはB側)に重ね合わされる。
そして、各突出部32,42と相手方の構造材2,1の側部との間が、それぞれボルト接合によって固定される。
ここで、2本の構造材1,2には、それぞれほぼ同じ断面形状を有するものが使われる。構造材1,2は、主に鉄骨(鋼材)やアルミ材などの各種の金属材を想定しているが、状況によっては、木材や、樹脂や、その他の素材や、これらのいずれかを用いた複合材などとすることが可能である。図では構造材1,2は、ほぼ水平方向へ直線状に延びるものとされている。この場合、図中、構造材1,2の左右の面が、構造材1,2の側部(A側またはB側)となっている。これに対し、図中、構造材1,2の上下の面を、構造材1,2の縁部(または縁面)とする。
突出部32,42は、構造材1,2と強度的に一体と見做せる程度に構造材1,2に対して強固に固定されたものとする。突出部32,42は、構造材1,2の(図中上下の)縁部(縁面)を(図中上下方向に)越えない範囲内で(即ち、広がらないように、曲がらないように)突出したものとするのが好ましい。
構造材1,2を近接配置する際には、突出部32,42が互いに平行になるようにする。
ボルト接合は、主に、ボルトおよびナットなどの締結具51を用いた接合(またはリベット結合)などのことである。ボルト接合部分には、締結具51を取付けるためのボルト孔52(またはリベット穴)が設けられる。ボルト接合については後述する。
図1の実施例では、第1の構造材1の右側の側部(A側)に第1の突出部32が一体に設けられ、第2の構造材2の左側の側部(B側)に第2の突出部42が一体に設けられた場合を示している。但し、第1の構造材1の左側の側部(B側)に第1の突出部32を取付け、第2の構造材2の右側の側部(A側)に第2の突出部42を取付けるようにしても良い。
(2)この際、各突出部32,42と相手方の構造材2,1の側部との間のボルト接合は、少なくとも、各突出部32,42の互いに離れた2箇所の先端部の位置で行うようにするのが好ましい。
ここで、一方の突出部32の先端部(におけるボルト接合部分)と、他方の突出部42の先端部(におけるボルト接合部分)とは、構造材1,2の長手方向55に対して接続強度が得られる所要の距離e(先端部間の離隔距離:図3参照)だけ離間させるようにする。
そして、一方の突出部32の先端部に対するボルト接合部分、および、他方の突出部42の先端部に対するボルト接合部分(即ち、離間した2箇所のボルト接合部分)は、構造材1,2の長手方向55と直交する方向(図3の上下方向)については、それぞれ単数または複数設けることができる。例えば、図3のように上下部と中央部の3箇所(左右合計6箇所)の位置に設けても良いし、図5Aの例のように上下方向の中央部の1箇所(左右合計2箇所)の位置のみに設けても良いし、図5Bの例のように上下部の2箇所(左右合計4箇所)の位置に設けても良い。または、図6A(〜図6C)の例のように上下方向の4箇所以上(例えば、片側7箇所)の位置に設けても良い。
更に、上記したような離間した2箇所のボルト接合部分を有していれば、ボルト接合部分は更に増やすことができる。例えば、構造材2,1の長手方向55と直交する方向に対してスペース上の限度いっぱいまでボルト接合部分を設けている場合には、更に、図5Cに示すように、構造材2,1の長手方向55に沿って追加のボルト接合部分を設けても良い。例えば、図5Cでは、図3のものに対し、構造材1,2の上下の縁部に沿って(U字状となるように)ボルト接合部分を上下に1箇所ずつ追加している(図6Aも同様)。
(3)具体的には、突出部32,42が、構造材1,2の端部1a,2aにおける片側の側部(A側またはB側)に基部31,41を固定され、先端側部分が構造材1,2の端部1a,2aから長手方向55へ突出された接続部材3,4によって構成されるようにしても良い。
そして、2本の構造材1,2が、端部1a,2aどうしを向かい合わせにして近接配置される。
更に、各突出部32,42が互いに反対側に位置するように相手方の構造材2,1の端部2a,1aの側部(A側またはB側)に重ねられた状態で、2本の構造材1,2が、直線状に接続されるようにしても良い。
ここで、接続部材3,4は、長手方向55のほぼ半部を基部31,41として構造材1,2に固定すると共に、残りのほぼ半部(先端側部分)を、突出部32,42とするのが好ましい。このようにすることにより、構造材1,2の端部1a,2aをほぼ突き合わせ状態にした時に、図2の縦断面図に示すように、接続部材3,4の基部31,41と、構造材1,2の側部と相手側の接続部材4,3の突出部42,32とを3重に重ねて通しボルトで一度にボルト接合(共締め)することが可能となる(3重接合)。これにより、接続部材3,4の基部31,41と、構造材1,2の側部とがボルト接合される。
これに対し、構造的には、例えば、図7A(〜図7C)に示すように、基部31,41を接続部材3,4の半分よりも小さくすることが可能である。このようにした場合、構造材1,2の側部と相手側の接続部材4,3の突出部42,32とが2重に重なった状態でのボルト接合となる(2重接合)。そのため、接続部材3,4の基部31,41と、構造材1,2の側部との間はボルト接合(共締め)されないので、剪断接合のために、例えば、後述するような溶接部75a〜75cなどが必要になる。更に必要に応じて、栓溶接やスポット溶接などの溶接部75dを設けたりしても良い。
なお、上記したような2本の構造材1,2による直線状の接続は、梁と梁との間の接続や、柱と柱との間の接続などに利用することができる。
端部1a,2aどうしを向かい合わせにして近接配置とは、構造材1,2の端部1a,2aどうしを、芯をズラすことなくほぼ突き合わせにした状態のことである。
2本の構造材1,2の端部1a,2a間は、溶接部75cを設けるなどのために長手方向55の隙間s(図3参照)を設けることとなるが、所要の接続強度を確保するためには、隙間sは可能な限り小さくするのが好ましい。よって、この隙間sは、溶接部75cの大きさに、精度誤差による逃げ代を加えた程度にすると良い。
(4)図2に示すように、突出部32,42(または、接続部材3,4)は、構造材1,2よりも断面が小さいものとするのが好ましい。
ここで、突出部32,42は、構造材1,2のほぼ半分程度にまで断面を小さくしても、構造材1,2どうしの接続強度を確保することが可能である。
(5)更に、図3(〜図7C)に示すように、突出部32,42(または、接続部材3,4)は、構造材1,2の側部に対し溶接接合によって一体に固定されるようにしても良い(例えば、溶接部75a〜75dなど)。
ここで、溶接部75a〜75dは、構造材1,2と接続部材3,4の基部31,41とを隅肉溶接や栓溶接やスポット溶接などで溶接したものとすることができる。具体的な溶接については後述する。
なお、構造材1,2や突出部32,42(または、接続部材3,4)は、それぞれ、例えば、平板状のものや角筒状のものなどとすることができるが、好ましくは、以下のようにする。
(6)図2に示すように、構造材1,2は、ウェブ部61の両側縁部に面直方向の両側へ張出す一対のフランジ部62(両フランジ)を有するH形鋼とするのが好ましい。
また、突出部32,42(または、接続部材3,4)は、ウェブ部65の両側縁部に面直方向の片側へ張出す一対のフランジ部66(片フランジ)を有する(C字断面の)軽溝形鋼などとするのが好ましい。
そして、突出部32,42(または、接続部材3,4)は、構造材1,2の側部(A側またはB側)内に収容可能とするのが好ましい。
ここで、H形鋼とされた2本の構造材1,2は、少なくとも、フランジ部62の外表面どうしが互いに面一に連なった状態で接続されるものとなる。水平方向へ延びる構造材1,2や接続部材3,4の場合、ウェブ部61,65は、上下方向へ向いた面となり、ウェブ部61,65の両側縁部は、上下の縁部となる。また、フランジ部62,66は、水平方向へ延びる面となる。そして、このような構造材1,2を接続すると、構造材1,2の上下面(フランジ部62の外表面)が平坦に連なった面となる。
そして、接続部材3,4は、H形鋼とされた構造材1,2の両側にできる凹状空間の内部に収容可能な大きさとされる。接続部材3,4は、H形鋼とされた構造材1,2の両側の凹状空間の内部と同じかそれよりも小さいものとされる。なお、接続部材3,4については軽溝形鋼にしなくても、H形鋼とされた構造材1,2の側部内へ収容することは可能である。
そして、構造材1,2をH形鋼とし、接続部材3,4を軽溝形鋼などとした場合、上記した接続部材3,4の基部31,41と構造材1,2の側部(A側またはB側)との間の隅肉溶接などによる溶接部75a〜75cは、以下のようなものとなる。
即ち、図3に示すように、先ず、フランジ部62,66どうしを縁部に沿って長手方向55に溶接した第一の溶接部75aが設けられる。次に、必要に応じて、ウェブ部61,65どうしをウェブ部65の縁部に沿って(ウェブ部61,65の)幅方向(図中上下方向)に溶接した第ニの溶接部75bを設けるようにする。更に必要な場合には、フランジ部62,66どうしをフランジ部66の端縁部に沿って(フランジ部62,66の)幅方向(紙面と垂直な方向)に溶接した第三の溶接部75cを設けるようにする。
第一の溶接部75aおよび第三の溶接部75cは、主にモーメントの伝達に有効である。また、第ニの溶接部75bもモーメントの伝達に利用することができる。そして、上記した接続部材3,4の基部31,41と、構造材1,2のウェブ部61と相手側の接続部材4,3の突出部42,32とを3重に重ねて通しボルトで一度にボルト接合(共締め)する場合、ボルト接合によって剪断力を伝達することになる。なお、第一の溶接部75a、第ニの溶接部75b、第三の溶接部75cについては、強度上の優先順位を有しており、第一の溶接部75aは必須であるが、第ニの溶接部75b、第三の溶接部75cは、必要に応じて設ければ良い。
また、図7A(〜図7C)のように構造材1,2のウェブ部61と相手側の接続部材4,3の突出部42,32とを2重に重ねてボルト接合する場合、更に必要に応じて上記したような栓溶接やスポット溶接などによる溶接部75dを施すようにする。なお、栓溶接やスポット溶接などの溶接部75dは、隅肉溶接などによる溶接部75a〜75cに替えて行うようにすることも可能である。
なお、溶接接合による溶接部75a〜75cを、接続部材3,4の基部31,41におけるウェブ部65の縁部やフランジ部66の縁部などに沿った隅肉溶接部などとする場合、隅肉溶接は、ウェブ部65の縁部とウェブ部61との間に生じるウェブ部65の板厚分程度の段差や、フランジ部66の縁部とフランジ部62との間に生じるフランジ部66の板厚分程度の段差などを利用して行うようにするのが好ましい。この際、接続部材3,4のフランジ部66は、隅肉溶接のビードが構造材1,2の凹状空間から外へはみ出さないように、少なくとも、ビードの幅程度分以上に構造材1,2のフランジ部62よりも短くするのが好ましい。このように隅肉溶接の溶接部75a〜75cを、ウェブ部65やフランジ部66の板厚と等しくなるようにすることにより、溶接部75a〜75cを最大化すると共に、フランジ部62に対するフランジ部66の引き寸法も短くすることができるので、構造的に有利である。また、部分溶け込み溶接などを行う場合には、ウェブ部61,65の縁部間や、フランジ部62,66の縁部間などに開先を加工して行うようにする。
(7)ボルト接合には、(締結具51として)高力ボルト77(またはリベット)を用いるようにしても良い。
そして、高力ボルト77(またはリベット)は、少なくとも、構造材1,2の側部(A側またはB側)内で、構造材1,2のウェブ部61と、相手方の突出部42,32の先端部との間を、ウェブ部61の面直方向に貫通するように設置しても良い。
または、高力ボルト77(またはリベット)は、構造材1,2の側部(A側またはB側)内で、構造材1,2のウェブ部61と、突出部32,42(または、接続部材3,4)の基部31,41と、相手方の突出部42,32の先端部との間を、ウェブ部61の面直方向に貫通するように設置しても良い。
ここで、高力ボルト77は、高い強度を持って高い引張力に耐えることができると共に、締付力を均一にできるように製造された締結具51のことである。また、リベットも高力ボルト77と同様の目的で使用することができる。高力ボルト77やリベットを用いることで、フランジ部62,66どうしの間については、強度的に締結具51による締結を行う必要をなくすことが可能となる。
また、高力ボルト77やリベットを用いることにより、ウェブ部61,65どうしのボルト接合部分についても、通常のボルトを用いる場合よりも締結具51の使用本数を減らすことが期待できる。
例えば、図3では、接続部材3,4の各ウェブ部65に対して片側3本ずつ、合計6本の高力ボルト77など(以下、「高力ボルト77など」にはリベットも含まれるものとする)を用いるようにしているが、例えば、図5Aに示すように、片側1本ずつ、合計2本の高力ボルト77などを用いるようにしたり、図5Bに示すように、片側2本ずつ、合計4本の高力ボルト77などを用いるようにしたりすることで、高力ボルト77などの使用本数を減らすようにしても良い。
この際、高力ボルト77などは、大径化することによって使用本数を減らすことができる。即ち、小径の高力ボルト77などを多数使用しているものを、大径の高力ボルト77などを使用することでボルト接合部分の箇所を少なくできる。なお、各場合で使用する高力ボルト77などは、1種類の大きさで統一するのが好ましい。
そして、例えば、図3や図5Bなどに示すように、各側について高力ボルト77などを複数化する場合には、高力ボルト77などは、ウェブ部61,65の幅方向(図中、上下方向)に対しできるだけ大きく離して設置するのが好ましい。このように、高力ボルト77などの間の(図中上下方向に対する)間隔を大きくすることで、接合部に発生するモーメントMb(図10B参照)に対してより大きな耐力を得ることが可能になる。
ちなみに、構造材1,2に作用するモーメントF1や剪断力F2に有効なのは、突出部32,42の先端部間(接合部間)の離隔距離(距離e)を広く取ることであり、高力ボルト77などの締結具51は、接合部間の剪断力Qbと、接合部のモーメントMbに対抗できるものにする必要がある。そして、高力ボルト77などをウェブ部61,65の幅方向(図中、上下方向)に対し大きく離して設置することで接合部のモーメントMbに対抗する偶力を大きく取ることができる。そして、上下方向または縦並びの高力ボルト77などの配置だけでは偶力が不足する場合に、図5Cや図6Aなどに示すように、ウェブ部61,65の上下の位置に沿って高力ボルト77などを追加することで、偶力を補強することができる。また、上下方向または縦並びの高力ボルト77などの本数によって、接合部間の剪断力Qbに対抗することができる。
(8)H形鋼とされた構造材1,2のウェブ部61の側部(A側またはB側)に対し、軽溝形鋼などとされた接続部材3,4は、ウェブ部61,65どうしおよびフランジ部62,66どうしがそれぞれ面接触するように嵌め込まれる(または差し込まれる)ようにしても良い。
ここで、軽溝形鋼などとされた接続部材3,4は、H形鋼とされた構造材1,2の両側部の凹状空間の内部とほぼ等しい(または若干小さい)大きさおよび形状とされる。このようにすることで、寸法誤差に対する逃げ代を確保しつつ、H形鋼とされた構造材1,2のウェブ部61の側部(A側またはB側)に対して、軽溝形鋼などとされた接続部材3,4の突出部32,42を差し込むようにして嵌合することが可能となる。そして、この嵌合により、接続部材3,4の外形面と、構造材1,2の側部における凹状空間の内形面との間のウェブ部61,65どうしをはじめ、ほぼ全体が接触部となり、構造材1,2どうしの接続精度の良いガイド機能になる。なお、このウェブ部61,65どうしの接触面は、特に、高力ボルト77を用いた3重接合の場合に、構造材1,2のウェブ部61の面と接続部材3,4の基部31,41および突出部32,42のボルト締め付け面に摩擦力が発生する摩擦面となる(なお、リベット接合など支圧接合の場合は、このような摩擦面は不要となる)。
なお、H形鋼とされた構造材1,2のウェブ部61の側部(A側またはB側)に対して、軽溝形鋼などとされた接続部材3,4の突出部32,42を差し込み易くするために、突出部32,42の角部などには、適宜、呼び込み用のアール部などを設けるようにしても良い。
(9)そして、構造材1,2を上記した継手構造で接続して建築用構造体を構築するようにしても良い。
ここで、上記した継手構造は、少なくとも1箇所以上備えていれば良い。建築用構造体は、建築物の骨組となるものである。
<作用>この実施例の作用は、以下の通りである。
この実施例の継手構造は、図8Aに示すように、2本の棒81,82を、先端部を長手方向に重複させた状態で、互いに距離eだけ離れた2箇所の先端部の位置を接合して(接合部83,84)、曲げモーメントF1と剪断力F2を相互に伝達させるようにした繋ぎ方と、基本的に同じ接続構造を有することができるようになっている。
そして、この2本の棒81,82に単純曲げを与えた時に2本の棒81,82に発生する曲げモーメントは、図8Bのモーメント図に示すようなものとなる。この図によれば、繋いだ棒81,82の両端部を下から支持して2本の棒81,82の中間部に上から力Pを加え、接合部83,84にモーメントが発生しないピン接合と仮定すると、図のような曲げモーメントが発生する。この際、2箇所の接合部83,84間の距離eの区間では、各棒81,82に発生する曲げモーメントが先端側へ向けて徐々に小さくなって行き、距離eの区間の中央部では、曲げモーメントが半分になる。そのため、上記距離eの区間では、棒81,82の断面を徐々に小さくして行っても必要な接続強度が確保できることになる。または、上記距離eの区間の中央部から先で、棒81,82の断面を半分にしても必要な接続強度が確保できることになる。
そこで、図9に示すように、上記した2本の棒81,82の繋ぎ方を構造材1,2どうしの接続部にうまく適用するために、先ず、上記距離eの区間の中央部で構造材1,2の端部1a,2aどうしをほぼ突き合わせに近い状態に配置する。そして、構造材1,2の端部1a,2aの片側の側面から断面の小さい突出部32,42を延ばして、突出部32,42の互いに離れた2箇所の先端部の位置でボルト接合する構造にする。このように、2本の棒81,82の繋ぎ方を単純に構造材1,2の接続に適用すると図1(〜図4)の例になる。
この際、構造材1,2の端部1a,2aどうしの間には、隙間sを設けても良いことになる。但し、この隙間sは、上記したように、できるだけ小さくするのが好ましい。
更に、図3や図5Bに示すように、突出部32,42の互いに離れた2箇所の先端部における締結具51(高力ボルト77)の使用本数を複数化して図中上下方向に間隔を大きくする。すると、図10A(図10B)に示すように、複数本の締結具51によって接合部83,84に発生するモーメントMbの伝達ができるようになるため、図に距離eで示す区間に発生する破線mで示す曲げモーメントF1の勾配が実線nで示すように小さくなって、剪断力Qbが低下するので、突出部32,42にかかる剪断力を小さくすることができ、構造的に有利となる。
<効果>この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。
(効果1)各構造材1,2が、片側の側部(A側またはB側)から突出する突出部32,42を一体に有するものとした。
また、2本の構造材1,2が互いに近接され、各突出部32,42が互いに反対側に位置するように相手方の構造材2,1の側部(A側またはB側)に重ね合わされるように配置した。
そして、各突出部32,42と相手方の構造材2,1の側部(A側またはB側)との間が、それぞれボルト接合によって固定されるようにした。
これにより、構造材1,2に予め突出部32,42(2枚の接続部材3,4)を設けておくだけで、2本の構造材1,2を直接的に接続することが可能となる。よって、図11の比較例のように、構造材100,200の接続に、構造材100,200とは別体の添え板300を多数枚(図9では8枚)用いる必要をなくすことができる。その結果、全体として少ない接続部材3,4や少ない締結具51で構造材1,2の接続を確実に行うことができるようになり、その分、部品コストの削減や施工時間の短縮を図ることができる。
この際、構造材1,2の片側の側部(A側またはB側)に対して突出部32,42(接続部材3,4)を予め一体に固定する構造を採用することで、芯ズレや段差のない状態で構造材1,2を接続することが可能になる。
また、構造材1,2に予め突出部32,42(接続部材3,4)取付けておくことで、構造材1,2と接続部材3,4とが一部品化されるので、現場で図11のような添え板300を取り扱う必要がなくなり、現場での施工を容易化して、施工時間の短縮を図ることができる。更に、構造材1,2の側部(A側またはB側)に接続部材3,4を突出状態で取付けておくだけのシンプルな構造であるため、構造材1,2の端部1a,2aを加工したり特別な形状にしたりする必要がなく、現場などでの加工の手間などもかからない。
また、突出部32,42(接続部材3,4)を構造材1,2の片側の側部(A側またはB側)に対して固定するようにしているので、接続部材3,4やボルトなどの締結具51が、構造材1,2の表面側(縁部側)へ突出しない構造とすることができる。よって、構造材1,2間の継手構造は、フランジ部62の外表面に、図11のようなボルト(締結具51)や添え板300などによる凹凸や突起のない平坦で面一なものとなり、見栄えが良い。
そのため、構造材1,2をこの継手構造を用いて組んで建築用構造体を構築した場合には、例えば、構造材1,2の周辺に設置される床材や壁材などと、接続部材3,4やボルトなどの締結具51との干渉をなくすことができる。また、接続部材3,4やボルトなどの締結具51が構造材1,2の表面側へ飛び出さないので、その分、床材や壁材などをスペース効率良く設置することができ、室内空間などを広く確保することなどができる。
(効果2)各突出部32,42と相手方の構造材2,1の側部との間のボルト接合を、少なくとも、各突出部32,42の互いに離れた2箇所の先端部の位置で行うようにしても良い。これにより、少ないボルト接合でも、構造材1,2を効率良く高強度で接続することができる。
(効果3)突出部32,42を、構造材1,2の端部1a,2aにおける片側の側部(A側またはB側)に基部31,41を固定され、先端側部分が構造材1,2の端部1a,2aから長手方向55へ突出された接続部材3,4によって構成した。これにより、構造材1,2に確実に突出部32,42を設けることができる。
また、2本の構造材1,2を、互いに端部1a,2aを向かい合わせにして近接させると共に、各突出部42,32が互いに反対側に位置するように相手方の構造材2,1の端部2a,1aの側部に重ねた状態で、2本の構造材1,2を、直線状に接続するようにしても良い。これにより、2本の構造材1,2を、容易且つ確実に、芯ズレや段差を生じることなく直線状に接続することができる。
(効果4)接続部材3,4を、構造材1,2よりも断面が小さいものとしても良い。このように接続部材3,4の断面を小さくしても、必要な接続強度を確保しつつ、接続部分の形状が大きくならない状態で構造材1,2どうしを接続することができる。
(効果5)突出部32,42を、構造材1,2の側部(A側またはB側)に対し溶接接合によって一体に固定するようにした(例えば、溶接部75a〜75dなど)。具体的には、接続部材3,4の基部31,41を、構造材1,2の側部(A側またはB側)内に収容した状態で、フランジ部62,66どうしを縁部に沿って長手方向55に溶接した第一の溶接部75aや、ウェブ部61,65どうしをウェブ部65の縁部に沿って(ウェブ部61,65の)幅方向に溶接した第ニの溶接部75bや、フランジ部62,66どうしをフランジ部66の縁部に沿って(フランジ部62,66の)幅方向に溶接した第三の溶接部75cなどを設けるようにした。
この際、図3に示すように、構造材1,2に発生した曲げモーメントF1を、溶接部75a,75a,75cが受け(接続部材3,4を介し)て相手側の構造材2,1へ伝達し、また、構造材1,2に発生した剪断力F2を、主に溶接部75bが受けて、または、接続部材3,4の基部31,41がボルト接合によって構造材1,2と接合される場合には、そのボル接合部が受け(接続部材3,4を介し)て相手側の構造材1,2へ伝達するように機能することで、構造材1,2どうしを曲げモーメントF1や剪断力F2などに対して強い構造にすることができる。
また、接続部材3,4の基部31,41を、構造材1,2の側部(A側またはB側)の凹状空間内に収容して溶接接合することにより、接続部材3,4の基部31,41を構造材1,2の表面側への飛び出しがない状態で確実に固定することができる。
更に、構造材1,2に対する接続部材3,4の溶接接合部分の溶接歪を予め矯正しておくことで、この継手構造を用いて構築される建築用構造体の躯体精度を、図9の比較例の場合よりも向上することができる。
(効果6)構造材1,2をH形鋼とし、接続部材3,4を軽溝形鋼などとして、突出部42,32(または、接続部材3,4)を、構造材1,2の側部(A側またはB側)内へ収容配置し得るようにしても良い。これにより、接続部材3,4を、H形鋼である構造材1,2の側部(A側またはB側)の内側に入れ子のように収容した状態で設置できると共に、接続部材3,4や締結具51などが構造材1,2から突出しないように構造材1,2の側部内に収めることができる。そして、接続部材3,4を軽溝形鋼などとすることにより、H形鋼とされた構造材1,2の側部(A側またはB側)内へ設置するのに最適な形状とすることができる。特に、軽溝形鋼などをH形鋼の内部に外側に開いた状態にして設置することで、軽溝形鋼などの内側に締結具51を収めることができる。
(効果7)ボルト接合には、高力ボルト77(またはリベット)を用いるようにしても良い。これにより、構造材1,2どうしを強固にボルト接合することができる。
また、高力ボルト77などを、少なくとも、構造材1,2のウェブ部61と、相手側の突出部42,32の少なくとも先端部との間、または、構造材1,2のウェブ部61と、接続部材3,4の基部31,41と、相手側の突出部42,32の少なくとも先端部との間に貫通させることで、必要な接続強度を得ることができるので、構造材1,2や接続部材3,4のフランジ部62,66についてはボルト固定する必要がなくなり、以って、構造材1,2のフランジ部62の表面側(縁部側)への高力ボルト77などの飛び出しのない接続構造にすることが可能となる。そして、構造材1,2や接続部材3,4のフランジ部62,66をボルト固定しないので、構造材1,2の側部(A側またはB側)内に収まる範囲内で、より大きな高力ボルト77などを使用することが可能になる。
更に、高力ボルト77を用いて摩擦接合することにより、ボルト孔52と高力ボルト77とのクリアランスを大きく取ることが可能となると共に、ボルト締結後のガタ付きをなくすことができる。そして、高力ボルト77の締め付けにより、H形鋼とされた構造材1,2と軽溝形鋼などとされた接続部材3,4とを互いに引き寄せて更に強く密着させることが可能となる。
(効果8)H形鋼とされた構造材1,2の側部(A側またはB側)に軽溝形鋼などとされた接続部材3,4を入れ込んだ状態で、ウェブ部61,65どうしおよびフランジ部62,66どうしが面接触するようにしても良い。これにより、接続部材3,4の断面を(構造材1,2の側部いっぱいまで)大きくすることができる。よって、接続部材3,4は、構造材1,2の接続に必要な大きさの断面を確保し易くすることができる。
更に、構造材1,2と接続部材3,4とが面接触することにより、構造材1,2に対して接続部材3,4を取付け易く(ボルト接合や溶接接合をし易くしたり、溶接接合に十分な溶接長を確保したり)することができる。よって、構造材1,2と接続部材3,4との接合強度を高めることができる。更に、上記したような嵌合状態とすることにより、接続された構造材1,2の間に段差が生じ難くすることができる。
(効果9)この実施例の建築用構造体によれば、上記継手構造と同様の作用効果を得ることができる。
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、実施の形態はこの発明の例示にしか過ぎないものである。よって、この発明は実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施の形態に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、実施の形態に複数の実施例や変形例がこの発明のものとして開示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。
1 構造材
1a 端部
2 構造材
2a 端部
3 接続部材
4 接続部材
31 基部
41 基部
32 先端側部分
42 先端側部分
55 長手方向
61 ウェブ部
62 フランジ部
65 ウェブ部
66 フランジ部
77 高力ボルト
e 距離
s 隙間

Claims (9)

  1. 2本の構造材が接続された継手構造において、
    前記各構造材が、片側の側部から突出する突出部をそれぞれ一体に有しており、
    2本の前記構造材が互いに近接され、前記各突出部が互いに反対側に位置するように相手方の前記構造材の側部に重ね合わされると共に、
    前記各突出部と相手方の前記構造材の側部との間が、それぞれボルト接合によって固定されていることを特徴とする継手構造。
  2. 請求項1に記載の継手構造において、
    前記各突出部と相手方の前記構造材の側部との間のボルト接合は、
    少なくとも、前記各突出部の互いに離れた2箇所の先端部の位置で行われていることを特徴とする継手構造。
  3. 請求項1または請求項2に記載の継手構造において、
    前記突出部が、前記構造材の端部における片側の側部に基部を固定され、先端側部分が前記構造材の端部から長手方向へ突出する接続部材によって構成され、
    前記2本の構造材が、前記端部どうしを向かい合わせにして近接配置されると共に、前記各突出部が互いに反対側に位置するように相手方の前記構造材の端部の側部に重ねられた状態で、前記2本の構造材が、直線状に接続されていることを特徴とする継手構造。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の継手構造において、
    前記突出部は、前記構造材よりも断面が小さいものとされていることを特徴とする継手構造。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の継手構造において、
    前記突出部は、前記構造材の前記側部に対し溶接接合によって一体に固定されていることを特徴とする継手構造。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の継手構造において、
    前記構造材が、ウェブ部の両側縁部に面直方向の両側へ張出す一対のフランジ部を有するH形鋼とされると共に、
    前記突出部が、ウェブ部の両側縁部に面直方向の片側へ張出す一対のフランジ部を有する軽溝形鋼とされて、
    前記突出部は、前記構造材の前記側部内に収容可能とされていることを特徴とする継手構造。
  7. 請求項6に記載の継手構造において、
    前記ボルト接合には、高力ボルトが用いられると共に、
    該高力ボルトは、少なくとも、前記構造材の前記側部内で、該構造材の前記ウェブ部と、相手方の前記突出部の先端部との間を、前記ウェブ部の面直方向に貫通していることを特徴とする継手構造。
  8. 請求項6または請求項7に記載の継手構造において、
    前記H形鋼とされた前記構造材の前記ウェブ部の前記側部に対し、前記軽溝形鋼とされた前記接続部材は、前記ウェブ部どうしおよび前記フランジ部どうしがそれぞれ面接触するように嵌め込まれていることを特徴とする継手構造。
  9. 請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の継手構造によって接続された構造材を有することを特徴とする建築用構造体。
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