JP2019214899A - 柱梁接合部構造 - Google Patents
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Description
角形鋼管柱と、H形鋼により形成される鉄骨梁との柱梁接合部構造であって、
前記角形鋼管柱には、該角形鋼管柱の側面から端部が張り出すようにして上下に第一間隔を隔てて一対の通しダイアフラムが介在しており、
前記角形鋼管柱の有する側面のうち、いずれかの側面には、前記第一間隔の梁成を有する第一鉄骨梁の上下のフランジが前記一対の通しダイアフラムに溶接部を介して接合されており、
前記角形鋼管柱の有する側面のうち、他のいずれかの側面には、前記第一間隔よりも低い梁成を有する第二鉄骨梁の上下のフランジのうちのいずれか一方のフランジが、前記一対の通しダイアフラムのうちのいずれか一方の通しダイアフラムと溶接部を介して接合され、他方のフランジは前記角形鋼管柱の前記側面に溶接部を介して接合されており、
前記第二鉄骨梁の有する前記他方のフランジと他方の通しダイアフラムに対して、鋼製プレートにより形成される方杖材の両端が溶接部を介して接合されており、
前記鉄骨梁のウエブを挟んだ対向位置において、前記方杖材が接合されている前記フランジと前記ウエブに対して溶接部を介して一対の補強リブが接合されており、
前記第二鉄骨梁が、前記角形鋼管柱の前記側面の幅中心を通る中心線に対して、左右いずれか一方の偏心位置に配設されていることを特徴とする。
前記他方のフランジと前記角形鋼管柱の前記側面とを繋ぐ前記溶接部が、前記曲率部を除いた該他方のフランジと該側面との当接箇所に形成されていることを特徴とする。
はじめに、図1乃至図4を参照して、実施形態に係る柱梁接合部構造の一例を説明する。ここで、図1は、実施形態に係る柱梁接合部構造の一例の斜視図であり、図2乃至図4はそれぞれ、図1のII−II矢視図、III−III矢視図、及びIV−IV矢視図である。実施形態に係る柱梁接合部構造100は、コラムコア10Aと上下の角形鋼管10B,10Cにより形成される角形鋼管柱10と、H形鋼により形成され、梁成の異なる2種類の鉄骨梁30,40との柱梁接合部構造である。
次に、図5乃至図10を参照して、本発明者等により行われたFEM(Finite Element Method:有限要素法)解析の概要とその結果について説明する。
本FEM解析では、柱と梁、及びそれらを繋ぐ方杖材をソリッド要素としてモデル化した。このモデル化に際しては、柱に対して梁が偏心していないモデルを比較例とし、柱に対して梁が面一まで偏心しているモデルを実施例とし、双方のモデルに対してFEM解析を実施した。比較例及び実施例のモデルの概要を図5に示す。各モデルにおいて、柱の長さを3m、梁の長さを4mにそれぞれ設定し、双方を十字に繋いで十字架構とした。また、柱の柱脚をピン支持とし、柱頭をピンローラー支持とした。梁は、H−300×150×6.5×9(SN490)の仕様とし、柱は、角形鋼管で300×16(BCR295)の仕様とした。さらに、方杖材は、鋼製プレートで厚みが12mm(SN490)の仕様とし、補強リブは、鋼製プレートで厚みが9mm(SS400)の仕様とし、梁段差を100mmとした。尚、実施例のモデルでは、柱の端部に曲率部(R部)を設定し、梁のフランジと柱のR部は接合しない(溶接しない)ものとしてモデル化している。
図6は、本FEM解析における層間変形角とモーメントの相関グラフであり、図6(a)は比較例の相関グラフを示し、図6(b)は実施例の相関グラフを示す。また、図7は、梁(のフランジ)において、柱との接合部(パネル際)、方杖材との接合部(方杖材際)における梁軸方向応力採取位置を示す図であって、図7(a)は比較例の応力採取位置を示す平面図であり、図7(b)は実施例の応力採取位置を示す平面図である。また、図7(c)は、比較例及び実施例の応力採取位置を示す側面図である。図8、図9、及び図10はそれぞれ、層間変形角1/200、1/100、及び1/50の際の応力分布図であり、いずれも、(a)は比較例の応力分布図を示し、(b)は実施例の応力分布図を示す。図8乃至図10において、横軸は、方杖材(幅150mm)の中心を横軸0としている。また、図8(b)等における柱R部始端は、R部の開始点を示し、それよりも外側では梁(のフランジ)と柱が接合されていないことを意味している。また、以下の表1には、層間変形角が1/200,1/100,及び1/50の各ケースにおける、梁のフランジの軸方向応力分布の平均値を示す。表1において、σyは梁の降伏点であり、325N/mm2とする。
次に、図1乃至図4に示す、第二鉄骨梁30の下方のフランジ32(以下、下フランジと言う)とコラムコア10の側面11の溶接部37(隅肉溶接部)の溶接長さ(有効長さ)の設定方法について説明する。
次に、鉄骨梁の偏心率(偏心なしを0とし、下方のフランジの端部がコラムコアの側面と面一まで偏心した状態を1とする)をパラメータとした、方杖材の必要板厚の算定方法について説明する。方杖材の必要板厚の算定においては、方杖材に作用する軸力が方杖材の曲げ座屈限界耐力以下となることを条件として算定される。方杖材の必要板厚と梁の偏心率との関係は、以下の式(6)を満たすことを要する。そして、方杖材の曲げ座屈限界耐力を鋼構造限界状態設計指針に基づいて以下の式(7)で示す。さらに、曲げ座屈低減係数は以下の式(8)のように示すことができる。
Claims (6)
- 角形鋼管柱と、H形鋼により形成される鉄骨梁との柱梁接合部構造であって、
前記角形鋼管柱には、該角形鋼管柱の側面から端部が張り出すようにして上下に第一間隔を隔てて一対の通しダイアフラムが介在しており、
前記角形鋼管柱の有する側面のうち、いずれかの側面には、前記第一間隔の梁成を有する第一鉄骨梁の上下のフランジが前記一対の通しダイアフラムに溶接部を介して接合されており、
前記角形鋼管柱の有する側面のうち、他のいずれかの側面には、前記第一間隔よりも低い梁成を有する第二鉄骨梁の上下のフランジのうちのいずれか一方のフランジが、前記一対の通しダイアフラムのうちのいずれか一方の通しダイアフラムと溶接部を介して接合され、他方のフランジは前記角形鋼管柱の前記側面に溶接部を介して接合されており、
前記第二鉄骨梁の有する前記他方のフランジと他方の通しダイアフラムに対して、鋼製プレートにより形成される方杖材の両端が溶接部を介して接合されており、
前記鉄骨梁のウエブを挟んだ対向位置において、前記方杖材が接合されている前記フランジと前記ウエブに対して溶接部を介して一対の補強リブが接合されており、
前記第二鉄骨梁が、前記角形鋼管柱の前記側面の幅中心を通る中心線に対して、左右いずれか一方の偏心位置に配設されていることを特徴とする、柱梁接合部構造。 - 前記方杖材の厚みの中心を通る第一平面と、他方の前記フランジの厚みの中心を通る第二平面との交線の直上に、前記一対の補強リブが配設されていることを特徴とする、請求項1に記載の柱梁接合部構造。
- 前記角形鋼管柱の前記側面と、前記他方のフランジと、前記方杖材とにより包囲されている空間が貫通空間であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の柱梁接合部構造。
- 前記角形鋼管柱は四隅が曲率部を有しており、
前記他方のフランジと前記角形鋼管柱の前記側面とを繋ぐ前記溶接部が、前記曲率部を除いた該他方のフランジと該側面との当接箇所に形成されていることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の柱梁接合部構造。
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