JP2019143419A - 柱接合用部材、柱接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 上下の柱のサイズが異なる場合において、柱の接合位置が異なる場合であっても、柱の接合位置を容易に把握することが可能な柱接合用部材および柱接合構造を提供する。【解決手段】 接合部材３は、略矩形の平板状である。接合部材３の下面１７側は、略全面が平坦部１３となる。平坦部１３は、接合部材３の底面側の柱との接合部となる。また、接合部材３の上面１５には、複数の溝１１が形成される。なお、接合部材３は、溝１１及び孔９を除き、略一定の肉厚であり、溝１１は、部位によらす同一の深さに形成される。溝１１は、接合部材３の上面側の柱との接合部となる。溝１１は、中柱２９、側柱３１、隅柱３３の柱のそれぞれの位置に対応した位置の溝が重ねられた形態である。【選択図】図２

Description

本発明は、構造物の柱の接合部に用いられる柱接合用部材およびこれを用いた柱接合構造に関するものである。

従来、例えば、鋼管柱等の柱を用いた構造物において、上下方向に柱を接合する部位がある。このような柱の接合部においては、上下に接合する柱のサイズが異なる場合がある。たとえば、下方の柱に対して、上方の柱のサイズが小さい場合である。このような場合には、接合する柱の間に、テーパ形状の接合部材を用いる方法がある。

しかし、このようなテーパ状部材は、その製造が困難である。また、テーパ状部材とこれと接合される上下の水平面とは斜めに接触するため、テーパ状部材と水平面との接合部に設けられる裏当金の端面とテーパ状部材とが面接触ではなく、線接触となる。このため、この部位での溶接が困難であり、溶接不良の原因ともなる。

一方、上下に接合される柱は、必ずしも同一軸心上に設置されるわけではない。例えば、構造物における柱の位置によって、中柱、側柱、隅柱に分類され、それぞれの柱構造において、上下の柱の接合位置が同一ではない。しかし、柱の接合位置ごとに別の接合部材を用いたのでは、部材の管理や設置ミス等の原因等なり望ましくない。

このような柱の接合構造としては、例えば、中柱、側柱、隅柱のそれぞれの接合位置を示した柱接合部材がある（特許文献１）。

特開２０１２ー１７２３７１号公報

しかし、特許文献１の柱接合部材を用いても、柱を柱接合部材のマーク位置と合わせて配置するのは必ずしも容易ではない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、上下の柱のサイズが異なる場合において、柱の接合位置が異なる場合であっても、柱の接合位置を容易に把握することが可能な柱接合用部材および柱接合構造を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、上面および下面に柱が接合される柱接合用部材であって、柱接合用部材の少なくとも一方の面に複数の溝が形成され、第１の前記溝の配置の中心は、前記柱接合用部材の中心と一致し、第２の前記溝の配置の中心は、前記柱接合用部材の中心に対して、一方向に偏心し、第３の前記溝の配置の中心は、前記柱接合用部材の中心に対して、前記一方向と、前記一方向に直交する方向との二方向に偏心することを特徴とする柱接合用部材である。

前記柱接合用部材の前記一方の面には、縁部に行くにつれて肉厚が薄くなるテーパ部または段部が形成され、前記溝の少なくとも一部が前記テーパ部または前記段部に形成され、前記柱接合用部材の他方の面の柱接合部を基準とした、全ての前記溝の底面の深さ位置が、略同一であることが望ましい。

第１の発明によれば、一方の面の柱接合部に溝が形成されるため、柱の接合位置を容易に把握することができる。また、柱が中柱、側柱、隅柱のいずれの場合でも、それぞれに対応する溝に柱の下端を挿入することで、全ての柱の位置に対しても同一の柱接合用部材を用いて容易に柱の位置を把握することができる。

また、柱接合用部材の上面の縁部近傍にテーパ形状又は段部を形成することで、柱接合用部材の強度を確保しつつ、軽量化を達成することができる。また、この場合でも、他面の柱接合部に対する溝の深さ位置を一定とすることで、いずれの位置の柱に対しても、同一の高さに接合することができる。

第２の発明は、第１の発明にかかる柱接合用部材と、前記柱接合用部材の上下面にそれぞれ接合される柱と、を具備し、前記溝は、前記柱接合用部材の上面に形成され、前記柱接合用部材の上面に接合される柱の下端が前記溝に挿入されて接合され、前記柱接合用部材の下面に接合された柱が、前記柱接合用部材の上面に接合される柱よりもサイズが大きいことを特徴とする柱接合構造である。

第２の発明によれば、いずれの位置の柱に対しても、柱の接合位置が正確な柱接合構造を得ることができる。

本発明によれば、上下の柱のサイズが異なる場合において、柱の接合位置が異なる場合であっても、柱の接合位置を容易に把握することが可能な柱接合用部材および柱接合構造を提供することができる。

接合部材３を用いた、柱の接合構造１を示す斜視図。 接合部材３を示す斜視図であり、（ａ）は上面斜視図、（ｂ）は底面斜視図。 柱の接合構造１における柱の配置を示す模式図。 接合部材３を用いた中柱２９の接合位置を示す平面図。 柱の接合構造１の一部を示す断面図であり、（ａ）は、図４のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は、図４のＤ−Ｄ線断面図。 接合部材３を用いた側柱３１の接合位置を示す平面図。 柱の接合構造１の一部を示す断面図であり、（ａ）は、図６のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は、図６のＤ−Ｄ線断面図。 接合部材３を用いた隅柱３３の接合位置を示す平面図。 柱の接合構造１の一部を示す断面図であり、（ａ）は、図８のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は、図８のＤ−Ｄ線断面図。 （ａ）は、接合部材３ｂを用いた柱の接合構造１ａの一部を示す断面図、（ｂ）は、接合部材３ｃを用いた柱の接合構造１ｂの一部を示す断面図。 接合部材３ｄの平面図。 接合部材３ｅの平面図。

以下、本発明の実施の形態にかかる柱の接合構造１について説明する。図１は、柱の接合構造１の一部（中柱）を示す斜視図である。柱の接合構造１は、下方から柱５ａ、５ｂ、５ｃが鉛直方向に配置され、それぞれの柱間には柱接合用部材である接合部材３ａ、３が設けられる。下方の接合部材３ａの下面には柱５ａの上端が接合され、上面には柱５ｂの下端が接合される。また、柱５ｂの上端は接合部材３の下面と接合され、接合部材３の上面には柱５ｃの下端が接合される。なお、接合部材３ａは、通常の平板形状の接合部材でよい。

柱５ａ、５ｂは同一サイズの中空の角形鋼管である。柱５ｃは、柱５ａ、５ｂよりもサイズの小さな中空の角形鋼管である。接合部材３、３ａは、柱５ｂのサイズよりもわずかに大きなサイズの矩形形状の平板状部材である。なお、接合部材３、３ａは例えば鋼製であり、概ね３００〜１０００ｍｍ角程度の大きさであるが、接合される柱のサイズにより任意に設定することができる。また、柱５ａ、５ｂ、５ｃは、円鋼管やＨ鋼など他の形状であってもよい。

接合部材３、３ａで挟まれた範囲の柱５ｂには、水平方向に梁７が接合される。したがって、梁７のフランジ部の端部は、接合部材３、３ａの側面に接合され、梁７のウェブ部の端部が柱５ｂの側面と接合される。すなわち、上下の接合部材３、３ａの設置間隔（柱５ｂの長さ）は、梁７の高さとほぼ一致する。なお、梁７のウェブ部の上下端部（フランジ部近傍）は、接合部材３、３ａとの干渉を避けるため、切欠きが設けられる。また、柱５ａ、５ｂ、５ｃと接合部材３、３ａとの接合部において、柱５ａ、５ｂ、５ｃの内面側には、図示を省略した裏当金が配置される。

次に、接合部材３について詳細を説明する。図２（ａ）は、接合部材３を示す上面斜視図、図２（ｂ）は接合部材３を示す下面斜視図である。接合部材３は、略矩形の平板状である。

接合部材３の略中央には、孔９が形成される。孔９は、接合部材３を貫通する円形の貫通孔である。このように孔９を形成することで、軽量化が達成され、また、めっき処理などを行う際のガス抜き孔としても利用することができる。なお、孔９は、必要に応じて形成すればよく、必ずしも必要ではない。

接合部材３の下面１７側は、略全面が平坦部１３となる。平坦部１３は、接合部材３の底面側の柱５ｂとの接合部となる。また、接合部材３の上面１５には、複数の溝１１が形成される。なお、本実施形態では、接合部材３は、溝１１及び孔９を除き、略一定の肉厚であり、溝１１は、部位によらす同一の深さに形成される。溝１１は、接合部材３の上面側の柱５ｃとの接合部となる。なお、溝１１の形態については、詳細を後述する。

次に、接合部材３を使用する構造体２５について説明する。図３は、構造体２５を示す平面模式図であり、周囲を外壁２７で覆われ、所定間隔で柱５ｂ（５ａ）が設置される。柱５ｂ（５ａ）同士は梁７によって接続されている。なお、図３においては簡単のため接合部材３等は図示を省略する。下方に設置された柱５ｂ（５ａ）上には、柱５ｂ（５ａ）よりも外径の小さな柱５ｃが設置される。

ここで、四方向に梁７が接合される部位の柱を中柱２９と称する。また、一方の側に外壁２７が形成される部位の柱を側柱３１と称する。また、構造体２５の隅に形成され、２方向に外壁２７が形成される部位の柱を隅柱３３と称する。

中柱２９は、水平方向の縦横両方に梁７が接合されており、柱５ｂ（５ａ）に対して、柱５ｃは同心に配置される。すなわち、下方の柱５ｂ（５ａ）の中心と、より外径の小さな柱５ｃの中心位置が一致する。

これに対し、側柱３１は、下方の柱５ｂ（５ａ）の中心と、より外径の小さな柱５ｃの中心位置が一致せず、柱５ｂ（５ａ）に対して、柱５ｃは一方向に偏心して配置される（例えば図中上方向）。柱５ｃは、外壁２７側に偏心し、柱５ｂ（５ａ）の外壁２７側の側面と柱５ｃの外壁２７側の側面とが同一の位置となるように配置される。すなわち、柱５ｃは、柱５ｂ（５ａ）の一方向側（外壁２７側）に偏心し、偏心方向とは垂直な方向（例えば図中左右方向）には偏心しない。

一方、隅柱３３は、２方向に接する外壁２７方向それぞれの方向に偏心する。柱５ｃは、それぞれの外壁２７側に偏心し、柱５ｂ（５ａ）のそれぞれの外壁２７側の側面と柱５ｃの対応する外壁２７側の側面とが同一の位置となるように配置される。すなわち、柱５ｃは、柱５ｂ（５ａ）の一方向側（例えば図中上側の外壁２７側）に偏心するとともにこれと垂直な方向（例えば図中右側の外壁２７側）にも同量だけ偏心する。

図４は、中柱２９の位置における柱５ｂに対する柱５ｃの配置を示す平面断面図であり、図５（ａ）は、図４のＣ−Ｃ線断面図、図５（ｂ）は、図４のＤ−Ｄ線断面図である。なお、以下の図において、梁７の図示を省略する。

前述したように、中柱２９は、下方の柱５ｂと上方の柱５ｃの中心が一致する。ここで、下方の柱５ｂの中心位置は、接合部材３の中心と一致する。すなわち、柱５ｃの各辺を二分する互いに直交する中心線は、接合部材３の各辺を二分する互いに直交する中心線Ａ、Ｂと略一致する。

ここで、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、柱５ｂの上端は、接合部材３の下面１７における平坦部１３に接合される。一方、柱５ｃの下端は、接合部材３の上面１５において、溝１１に挿入されて接合される。すなわち、少なくとも、中柱２９における柱５ｃの位置に、溝１１（第１の溝）が形成される。図示した例では、接合部材３の中心線Ａ、Ｂと、柱５ｃ（第１の溝）の中心線が一致するように、角形鋼管の形状に溝１１が形成される。

同様に、図６は、側柱３１の位置における柱５ｂに対する柱５ｃの配置を示す平面断面図であり、図７（ａ）は、図６のＣ−Ｃ線断面図、図７（ｂ）は、図６のＤ−Ｄ線断面図である。

前述したように、側柱３１では、接合部材３を挟んで、下方の柱５ｂの一方の側面（図６の上方）と、上方の柱５ｃの一方の側面（図６の上方）とが一致するように設置される。したがって、接合部材３の中心線Ｂと、柱５ｃの中心線Ｅとが偏心する。なお、側面が一致する側に対して垂直な方向（図６の左右方向）は、接合部材３の中心線Ａと柱５ｃの中心線とが一致する。

また、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、柱５ｂの上端は、接合部材３の下面１７における平坦部１３に接合され、柱５ｃの下端は、接合部材３の上面１５において、溝１１に挿入されて接合される。すなわち、少なくとも、側柱３１における柱５ｃの位置に、溝１１（第２の溝）が形成される。図示した例では、接合部材３の中心線Ａ、Ｂに対して、柱５ｃ（第２の溝）の中心が一方向に偏心するように、角形鋼管の形状に溝１１が形成される。

同様に、図８は、隅柱３３の位置における柱５ｂに対する柱５ｃの配置を示す平面断面図であり、図９（ａ）は、図８のＣ−Ｃ線断面図、図９（ｂ）は、図８のＤ−Ｄ線断面図である。

前述したように、隅柱３３では、接合部材３を挟んで、下方の柱５ｂの一方の側面（図６の上方）と、上方の柱５ｃの一方の側面（図６の上方）とが一致するように設置され、さらに、これと垂直な方向（図６の右側）に対しても柱５ｂの側面（図６中右側）と、上方の柱５ｃの側面（図６の右側）とが一致するように設置される。したがって、接合部材３の中心線Ａと柱５ｃの中心線Ｆとが偏心し、かつ、中心線Ａと直交する接合部材３の中心線Ｂと、柱５ｃの中心線Ｅとが偏心する。

また、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、柱５ｂの上端は、接合部材３の下面１７における平坦部１３に接合され、柱５ｃの下端は、接合部材３の上面１５において、溝１１に挿入されて接合される。すなわち、少なくとも、隅柱３３における柱５ｃの位置に、溝１１（第３の溝）のが形成される。図示した例では、接合部材３の中心線Ａ、Ｂに対して、柱５ｃ（第３の溝）の中心が二方向に偏心するように、角形鋼管の形状に溝１１が形成される。なお、二方向のそれぞれに対する、接合部材３の中心からの偏心量はほぼ同一である。

本実施の形態にかかる接合部材３によれば、中柱２９、側柱３１、隅柱３３の柱５ｃのそれぞれの位置に対応した位置に溝１１が重ねて形成されている。すなわち、溝１１は、中柱２９の柱５ｃに対応した第１の溝と、側柱３１の柱５ｃに対応した第２の溝と、隅柱３３の柱５ｃに対応した第３の溝のそれぞれの溝が重ねられた形態である。このため、一種類の接合部材３を用いて、中柱２９、側柱３１、隅柱３３のいずれの位置においても、柱５ｃの位置合わせが容易である。

次に、第２の実施形態について説明する。図１０（ａ）は、第２の実施形態にかかる柱の接合構造１ａを示す図である。なお、図は中柱の位置を示すが、他の位置も同様である。また、以下の図において、第１の実施形態と同様の機能を奏する構成については、図１〜図９と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

柱の接合構造１ａは、柱の接合構造１とほぼ同様の構造であるが、接合部材３ｂが用いられる点で異なる。接合部材３ｂは、接合部材３と同様に、孔９を有する略平板状の部材であり、接合部材３ｂの上面１５において、溝１１が形成される。

接合部材３ｂの上面１５においては、外縁部近傍にテーパ部１９が形成される。テーパ部１９は、接合部材３ａの外周に向かって肉厚が薄くなるテーパ形状に形成される。接合部材３ｂの上面１５においては、溝１１の一部が、テーパ部１９に形成される。例えば、前述したように、側柱３１や隅柱３３に対応する溝の一部が、テーパ部１９に形成される。

このようにテーパ部１９を形成することで、接合部材３ｂを軽量化することができる。特に、上部に接合される柱５ｃのサイズが小さい場合、接合部材３ａの上面における外縁部近傍は、強度に対する寄与率が小さいため、この部位を除肉しても、強度低下は小さい。

ここで、接合部材３ｂの上面１５の縁部に、テーパ部１９を形成した場合にも、接合部材３ｂの下面１７の平坦部１３（柱接合部）を基準として、全ての溝１１の底面の深さ位置（図中Ｇ）が、略同一である。すなわち、接合部材３ｂの上面に接合される柱５ｃの下端位置は、溝１１のいずれの位置（中柱２９、側柱３１、隅柱３３）においても、全て同一高さとなる。このため、テーパ部１９を設けても、柱５ｂに対する柱５ｃの高さが変わることがない。

なお、このような接合部材３ａに代えて、図１０（ｂ）に示す柱の接合構造１ｂのように、接合部材３ｃを用いてもよい。接合部材３ｃは、接合部材３ｂのテーパ部１９に代えて、段部２１が形成される。また、接合部材３ｃの上面１５においては、溝１１の一部が、段部２１に形成される。例えば、前述したように、側柱３１や隅柱３３に対応する溝の一部が、段部２１に形成される。

この場合にも、接合部材３ｃの下面１７の面（柱接合部）を基準として、全ての溝１１の底面の深さ位置（図中Ｇ）が、略同一である。したがって、段部２１を設けても、柱５ｂに対する柱５ｃの高さが変わることがない。

第２の実施の形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、接合部材３ｂ、３ｃの上面１５に、縁部近傍が薄肉となるようなテーパ部１９や段部２１を形成することで、接合部材３ｂ、３ｃの強度を維持しつつ、軽量化を達成することができる。

次に、第３の実施形態について説明する。図１１は、第３の実施形態にかかる接合部材３ｄを示す平面図である。接合部材３ｄは、接合部材３等と略同一であるが、溝１１の形態が異なる。

前述した接合部材３の溝１１は、中柱２９、側柱３１、隅柱３３のそれぞれに対応した溝を重ねた形態であるが、側柱３１および隅柱３３については、それぞれ所定の一方向にのみ偏心した溝が形成された。したがって、側柱３１および隅柱３３に用いる場合には、接合部材３の向きを考慮する必要がある。

これに対し、接合部材３ｄは、側柱３１および隅柱３３として、それぞれ４方向に偏心した溝が形成される。すなわち、接合部材３ｄは、いずれの中心線に対しても線対称に形成され、方向性はない。したがって、接合部材３ｄの向きを考慮することなく使用することができる。

第３の実施の形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、接合部材３ｄの溝１１が、１カ所の中柱２９と、それぞれ４か所の側柱３１および隅柱３３の全てが重ね合わせられて形成されるため、接合部材３ｄをいずれの向きでも使用することができる。なお、接合部材３ｄに対しても、縁部にテーパ部１９または段部２１を形成してもよい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、柱の形状は実施例のような略正方形の角形柱に限られず、略長方形や円断面、Ｈ形など柱の形状によらず、本発明は適用可能である。すなわち、柱５ｃの形状に対応する溝１１を形成すればよい。この場合でも、中柱２９、側柱３１、隅柱３３の柱５ｃのそれぞれの位置に対応した位置に溝１１を重ねて形成することで、同様の効果を得ることができる。

例えば、図１２に示す接合部材３ｅのように、円形の柱５ｃを接合する場合には、中柱２９、側柱３１、隅柱３３に対応した位置に形成した円形の溝を重ねて溝１１を形成すればよい。この場合にも、縁部にテーパ部１９または段部２１を形成してもよく、また、全ての方向に側柱３１および隅柱３３用の溝を重ねてもよい。また、上面にのみ溝１１を形成したが、下面１７においても、柱の接合部位に溝を形成してもよい。

１、１ａ、１ｂ………柱の接合構造
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ………接合部材
５ａ、５ｂ、５ｃ………柱
７………梁
９………孔
１１………溝
１３………平坦部
１５………上面
１７………下面
１９………テーパ部
２１………段部
２５………構造体
２７………外壁
２９………中柱
３１………側柱
３３………隅柱

Claims (3)

1. 上面および下面に柱が接合される柱接合用部材であって、
   柱接合用部材の少なくとも一方の面に溝が形成され、
   第１の前記溝の配置の中心は、前記柱接合用部材の中心と一致し、
   第２の前記溝の配置の中心は、前記柱接合用部材の中心に対して、一方向に偏心し、
   第３の前記溝の配置の中心は、前記柱接合用部材の中心に対して、前記一方向と、前記一方向に直交する方向との二方向に偏心することを特徴とする柱接合用部材。
2. 前記柱接合用部材の前記一方の面には、縁部に行くにつれて肉厚が薄くなるテーパ部または段部が形成され、前記溝の少なくとも一部が前記テーパ部または前記段部に形成され、前記柱接合用部材の他方の面の柱接合部を基準とした、全ての前記溝の底面の深さ位置が、略同一であることを特徴とする請求項１記載の柱接合用部材。
3. 請求項１または請求項２に記載の柱接合用部材と、
   前記柱接合用部材の上下面にそれぞれ接合される柱と、
   を具備し、
   前記溝は、前記柱接合用部材の上面に形成され、前記柱接合用部材の上面に接合される柱の下端が前記溝に挿入されて接合され、
   前記柱接合用部材の下面に接合された柱が、前記柱接合用部材の上面に接合される柱よりもサイズが大きいことを特徴とする柱接合構造。
   

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