JP2020037774A

JP2020037774A - 柱梁接合構造及びその柱梁接合構造を備えた建物

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Publication number: JP2020037774A
Application number: JP2018164144A
Authority: JP
Inventors: 植木　卓也; Takuya Ueki; 卓也植木
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2038-09-03
Also published as: JP6904318B2

Abstract

【課題】施工現場での溶接作業を省略して接合作業の作業性を高めることができる、柱梁接合構造及びその柱梁接合構造を備えた建物を提供する。【解決手段】柱梁接合構造は、鋼管柱とＨ型鋼梁とを柱梁接合部材を用いて接合してなる。鋼管柱は、Ｈ型鋼梁の一方のフランジ部に接合される第１ダイアフラムを有する第１柱部材と、Ｈ型鋼梁の他方のフランジ部に接合される第２ダイアフラムを有する第２柱部材と、を有している。柱梁接合部材は、鋼管柱の外径よりも大きい内径を有する鋼管で構成されている。第１柱部材の一端と第２柱部材の一端とが、柱梁接合部材の管内部に挿入され、第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムがＨ型鋼梁の上下のフランジ部に締結部材で締結された構成である。【選択図】図２

Description

本発明は、鋼管柱とＨ型鋼梁とを柱梁接合部材を用いて接合してなる柱梁接合構造及びその柱梁接合構造を備えた建物に関する。

従来、鋼管柱とＨ型鋼梁とを接合してなる柱梁接合構造として、鋼管柱に設けたダイアフラムとＨ型鋼梁のフランジ部とを溶接すると共に、鋼管柱とＨ型鋼梁のウェブ部とを溶接する構成が知られている。なお、鋼管柱とＨ型鋼梁のウェブ部とは、鋼管柱に設けたシアプレートを介してボルト接合する場合がある。また、柱梁接合構造は、上下に隣接する鋼管柱同士を、曲げモーメントが小さい階高中央近傍で溶接接合する必要がある。従来の柱梁接合構造のように、施工現場で溶接作業を行うには高度な技術が求められ、工期が長期化する虞があった。更に、近年、熟練した技術を要する溶接作業員が不足していることも、工期が長期化する要因となる。そのため、柱梁接合構造では、施工現場での溶接作業をできるだけ省略した構造が望まれている。

例えば特許文献１には、２枚の外ダイアフラムを、Ｈ型鋼梁の梁せいとほぼ同一の間隔をあけて鋼管柱に通した構成である。外ダイアフラムは、該外ダイアフラムの貫通孔とＨ型鋼梁との隙間に打ち込まれた楔によって固定されている。Ｈ型鋼梁は、端部が上下の外ダイアフラムに間に配置され、上下のフランジ部をそれぞれ対応する外ダイアフラムにボルト接合されている。

特開平９−２０９４４９号公報

特許文献１に開示された柱梁接合構造では、外ダイアフラムの貫通孔とＨ型鋼梁との隙間に楔を打ち込む作業が必要なので、作業工数が増えて工期が長期化する。また、外ダイアフラムを目標の位置で保持した状態で楔を打ち込むので、打ち込んだ楔によって外ダイアフラムが微妙な位置ずれを起こす虞があり、信頼性の高い柱梁接合構造の実現が困難となる場合がある。更に、この柱梁接合構造では、地震時においてＨ型鋼梁に生じる曲げモーメントで該Ｈ型鋼梁のフランジ部に引っ張り力が生じたり、変動軸力で鋼管柱に引っ張り力が生じたりすると、楔が外れる虞がある。そのため、この柱梁接合構造では、外ダイアフラムの貫通孔とＨ型鋼梁との隙間に打ち込んだ楔を溶接して固定するなどの処置が必要となる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、施工現場での溶接作業を省略して接合作業の作業性を高めることができる、柱梁接合構造及びその柱梁接合構造を備えた建物を提供することを目的とする。

上記従来技術の課題を解決するための手段として、（１）本発明に係る柱梁接合構造は、鋼管柱とＨ型鋼梁とを柱梁接合部材を用いて接合してなる柱梁接合構造であって、前記鋼管柱は、前記Ｈ型鋼梁の一方のフランジ部に接合される第１ダイアフラムを有する第１柱部材と、前記Ｈ型鋼梁の他方のフランジ部に接合される第２ダイアフラムを有する第２柱部材と、を有し、前記柱梁接合部材は、前記鋼管柱の外径よりも大きい内径を有する鋼管で構成されており、前記第１柱部材の一端と前記第２柱部材の一端とが、前記柱梁接合部材の管内部に挿入され、前記第１ダイアフラム及び前記第２ダイアフラムが前記Ｈ型鋼梁の上下のフランジ部に締結部材で締結された構成であることを特徴とする。

（２）また、（１）の柱梁接合構造において、前記柱梁接合部材は、前記第１柱部材又は前記第２柱部材のうち一方に固定されて一体化された構成であることを特徴とする。

（３）また、本発明に係る柱梁接合構造は、鋼管柱とＨ型鋼梁とを柱梁接合部材を用いて接合してなる柱梁接合構造であって、前記鋼管柱は、前記Ｈ型鋼梁の一方のフランジ部に接合される第１ダイアフラムを有する第１柱部材と、前記Ｈ型鋼梁の他方のフランジ部に接合される第２ダイアフラムを有する第２柱部材と、を有し、前記柱梁接合部材は、前記鋼管柱の外径よりも大きい内径を有する鋼管で構成され、一端部が前記第１ダイアフラム又は前記第２ダイアフラムに固定されており、前記第１柱部材の一端又は前記第２柱部材の一端が、前記柱梁接合部材の管内部に挿入され、前記第１ダイアフラム及び前記第２ダイアフラムが前記Ｈ型鋼梁の上下のフランジ部に締結部材で締結された構成であることを特徴とする。

（４）また、（１）〜（３）の柱梁接合構造において、前記柱梁接合部材には、前記Ｈ型鋼梁のウェブ部と締結部材で締結するための接合部材が設けられていることを特徴とする。

（５）また、（１）〜（４）の柱梁接合構造において、前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムのうち少なくとも一方は、前記鋼管柱との接合端部から前記Ｈ型鋼梁の長手方向に向かうにつれて狭幅となるように構成されていることを特徴とする。

（６）また、（１）〜（５）の柱梁接合構造において、前記第１柱部材と前記第２柱部材には、突き合わせる端部にプレートがそれぞれ設けられていることを特徴とする。

（７）また、（６）の柱梁接合構造において、突き合わせた前記プレート間には、せん断力を伝達する伝達部材が設けられていることを特徴とする。

（８）また、（６）又は（７）の柱梁接合構造において、前記プレートには、該プレート同士を突き合わせる表面に摩擦処理が施されていることを特徴とする。

（９）また、（６）〜（８）の柱梁接合構造において、前記プレートには、該プレート同士を突き合わせる表面に接着剤が塗布されていることを特徴とする。

（１０）また、（１）〜（９）の柱梁接合構造において、前記Ｈ型鋼梁は、梁せいが異なる複数で構成されており、前記柱梁接合部材には、梁せいが小さい前記Ｈ型鋼梁の少なくとも一方のフランジ部と締結部材で締結される第３ダイアフラムが設けられていることを特徴とする。

（１１）また、（１）〜（１０）の柱梁接合構造において、前記鋼管柱の外面と前記柱梁接合部材の内面との間には、充填材が充填されていることを特徴とする。

（１２）また、（１１）の柱梁接合構造において、前記柱梁接合部材に挿入される前記鋼管柱の外面、又は前記柱梁接合部材の内面には、リブが設けられていることを特徴とする。

（１３）また、本発明に係る建物は、（１）〜（１２）のいずれかに記載の柱梁接合構造を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、第１柱部材の一端と、第２柱部材の一端とが柱梁接合部材の管内部に挿入され、第１ダイアフラム及び第２ダイアフラムがＨ型鋼梁の上下のフランジ部に締結部材で締結された構成なので、施工現場での溶接作業を省略して接合作業の作業性を高めることができ、短工期で施工できる。

本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造を分解して示した立面図である。本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造を示した立断面図である。本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造のダイアフラムの形状を示した説明図である。本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造の応力伝達を示した説明図である。本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造の応力伝達を示した説明図である。本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造の異なる形態を分解して示した立面図である。本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造を建物の一部として見た場合の立面図である。本発明の実施の形態２に係る柱梁接合構造を分解して示した立面図である。本発明の実施の形態２に係る柱梁接合構造を示した立断面図である。本発明の実施の形態３に係る柱梁接合構造を分解して示した立面図である。本発明の実施の形態３に係る柱梁接合構造を示した立断面図である。本発明の実施の形態４に係る柱梁接合構造を示した立面図である。本発明の実施の形態４に係る柱梁接合構造を分解して示した立断面図である。本発明の実施の形態５に係る柱梁接合構造を分解して示した立面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ、及び配置等は、本発明の範囲内で適宜変更することができる。

実施の形態１．
先ず、実施の形態１に係る柱梁接合構造１０１を図１〜図７に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造を分解して示した立面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造を示した立断面図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造のダイアフラムの形状を示した説明図である。実施の形態１に係る柱梁接合構造１０１は、図１及び図２に示すように、鋼管柱１とＨ型鋼梁２とを柱梁接合部材３を用いて接合した構成である。

鋼管柱１は、建物の骨組を構成するものである。鋼管柱１は、Ｈ型鋼梁２の上フランジ部２１に接合される第１ダイアフラム１２を有する第１柱部材１０と、Ｈ型鋼梁２の下フランジ部２２に接合される第２ダイアフラム１３を有する第２柱部材１１と、を有している。図１及び図２に示す柱梁接合構造１０１では、第１柱部材１０が上位に位置し、第２柱部材１１が下位に位置している。この第１柱部材１０及び第２柱部材１１は、一例として角形鋼管で構成されている。

第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３は、通しダイアフラム又は外ダイアフラムであり、予め工場で溶接されている。第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３は、第１柱部材１０の下端部と第２柱部材１１の上端部とを突き合わせた際に、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１３との間隔がＨ型鋼梁２の梁せいと略同じ寸法となる位置で溶接されている。第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３をＨ型鋼梁２の上下のフランジ部２１及び２２に接合するためである。なお、第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３は、一般的には鋼材が用いられるが、これに限定されず、例えばステンレス鋼、鋳鋼、アルミニウム合金などの材質でもよい。

第１ダイアフラム１２には、Ｈ型鋼梁２の上フランジ部２１とボルト接合するためのボルト挿通孔１２ａが複数形成されている。また、第２ダイアフラム１３には、Ｈ型鋼梁２の下フランジ部２２とボルト接合するためのボルト挿通孔１３ａが複数形成されている。

第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３は、十字形状とした構成でもよいが、図３に示すように、鋼管柱１の接合端部からＨ型鋼梁２の長手方向に向かうにつれて狭幅となるように構成することが望ましい。図３に示した第１ダイアフラム１２は、一例として平面的に見て八角形状で構成されている。地震時にＨ型鋼梁２に生じる曲げモーメントは、鋼管柱１に近づくほど大きくなる。そのため、鋼管柱１の近傍で拡幅しない十字形状等のダイアフラムの場合では、鋼管柱１に最も近いボルト位置の欠損断面で応力が最も大きくなる。図３に示した第１ダイアフラム１２では、鋼管柱１の近傍で拡幅しているため、十分な曲げ耐力を有しており、鋼管柱１から最も遠い狭幅の位置において応力が最も大きくなる。よって、図３に示した第１ダイアフラム１２は、ボルト接合部を鋼管柱１の近傍に近づけることができるため、鋼管柱１の近傍で拡幅しないダイアフラムと比較して、サイズを小さくすることができる。

また、第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３は、平面的に見て八角形状とすることで、無駄な部分を省略して軽量化を図ることができる他に、施工の邪魔にならないようにすることができる。なお、第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３は、軽量化及び施工性を考慮して八角形状としているが、八角形状を外装する四角形状としても構わない。また、第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３は、いずれか一方が鋼管柱１の接合端部からＨ型鋼梁２の長手方向に向かうにつれて狭幅となるように構成してもよい。更に、第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３は、図示した八角形状に限定されず、鋼管柱１の接合端部からＨ型鋼梁２の長手方向に向かうにつれて狭幅となるような構成であれば他の形状でもよい。

Ｈ型鋼梁２は、鋼管柱１とともに、建物の骨組を構成するものである。Ｈ型鋼梁２は、ウェブ部２０の上端に設けられた上フランジ部２１と、ウェブ部２０の下端に設けられた下フランジ部２２とを有している。Ｈ型鋼梁２は、鋼管柱１の柱面に対して直交するように配置され、第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３を介して鋼管柱１に取り付けられている。

Ｈ型鋼梁２の上フランジ部２１には、第１ダイアフラム１２とボルト接合するためのボルト挿通孔２１ａが複数形成されている。また、Ｈ型鋼梁２の下フランジ部２２には、第２ダイアフラム１３とボルト接合するためのボルト挿通孔２２ａが複数形成されている。また、Ｈ型鋼梁２のウェブ部２０には、柱梁接合部材３にボルト接合するためのボルト挿通孔２０ａが複数形成されている。

柱梁接合部材３は、鋼管柱１の外径よりも大きい内径を有する角形鋼管で構成されている。柱梁接合部材３の高さ方向の寸法は、Ｈ型鋼梁２の梁せいと同じか、梁せいよりも小さい。柱梁接合部材３の高さ方向の寸法が、Ｈ型鋼梁２の梁せいよりも大きいと、第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３と、Ｈ型鋼梁２とを接合できなくなるからである。柱梁接合部材３には、Ｈ型鋼梁２のウェブ部２０と締結部材８ｂで締結するための接合部材４が設けられている。接合部材４は、一例としてシアプレートであり、柱梁接合部材３の外面に溶接されて設けられている。接合部材４には、Ｈ型鋼梁２のウェブ部２０とボルト接合するためのボルト挿通孔４ａが複数形成されている。なお、接合部材４は、シアプレートに限定されず、他の部材で構成してもよい。

なお、柱梁接合部材３は、高さ方向の寸法を、Ｈ型鋼梁２の梁せいとほぼ同一寸法として、柱梁接合部材３の両端部と第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３とのクリアランスを極力小さくすることが望ましい。より好ましくは、クリアランスを小さくすると共に、柱梁接合部材３の板厚を厚くする。鋼管柱１に生じる曲げモーメントを軸力として柱梁接合部材３に伝達でき、地震に耐えること及び建物を支える上で効果的となるからである。

次に、鋼管柱１とＨ型鋼梁２とを柱梁接合部材３を用いて接合する手順について説明する。先ず、第２柱部材１１を立設させた状態で、該第２柱部材１１の上端部を柱梁接合部材３の管内部に挿入する。柱梁接合部材３は、第２柱部材１１の第２ダイアフラム１３の上面で支持される。

次に、Ｈ型鋼梁２を第２柱部材１１の第２ダイアフラム１３の上面に載置させて、一端面を柱梁接合部材３の外面に突き当てる。このとき、Ｈ型鋼梁２は、柱梁接合部材３の接合部材４と干渉しないように、水平方向に移動させて柱梁接合部材３の外面に突き当てることが望ましい。そして、第２ダイアフラム１３のボルト挿通孔１３ａと、Ｈ型鋼梁２の下フランジ部２２のボルト挿通孔２２ａとに、締結部材８ａであるボルトを共通に通して仮締めし、第２ダイアフラム１３とＨ型鋼梁２とを仮固定する。また、接合部材４のボルト挿通孔４ａと、Ｈ型鋼梁２のウェブ部２０のボルト挿通孔２０ａとに、締結部材８ｂであるボルトを共通に通して仮締めし、接合部材４とＨ型鋼梁２とを仮固定する。

次に、第１柱部材１０の下端部を柱梁接合部材３の上端から管内部に挿入する。このとき、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１３との距離は、取り付く梁せいと一致するように調整されている。つまり、第１柱部材１０の下端部と第２柱部材１１の上端部とが、梁せいと同じか短い長さで成る柱梁接合部材３の鋼管内に挿入されることによりメタルタッチとなる。なお、図示することは省略したが、第１柱部材１０及び第２柱部材１１の端部に位置調整用の金物を取り付けるなどして、挿入した第１柱部材１０と第２柱部材１１を突き合わせてもよい。そして、第１ダイアフラム１２のボルト挿通孔１２ａと、Ｈ型鋼梁２の上フランジ部２１のボルト挿通孔２１ａとに、締結部材８ｃであるボルトを共通に通して仮締めし、第１ダイアフラム１２とＨ型鋼梁２とを仮固定する。最後に、締結部材８ａ、８ｂ、８ｃを本締めして鋼管柱１とＨ型鋼梁２との接合が完了する。

次に、実施の形態１に係る柱梁接合構造１０１の応力伝達を、図４及び図５に基づいて説明する。図４及び図５は、本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造の応力伝達を示した説明図である。なお、説明を簡易にするため、図４では柱梁接合部材３を省略した状態を示し、図５ではＨ型鋼梁２を省略した状態を示している。

先ず、図４に示すように、Ｈ型鋼梁２に生じる曲げモーメントＭ１は、Ｈ型鋼梁２の上フランジ部２１及び下フランジ部２２のせん断力として、摩擦面及び締結部材８ｃを介して、第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３に確実に伝達される。また、鋼管柱１に生じる軸力は、第１柱部材１０と第２柱部材１１とのメタルタッチによって、確実に伝達される。

次に、図５に示すように、鋼管柱１に生じる曲げモーメントＭ２は、鋼管柱１の変動軸力として伝わる。また、第１柱部材１０及び第２柱部材１１が曲げモーメントＭ２によって曲げ変形を生じる場合、第１柱部材１０及び第２柱部材１１が変動軸力によって一部が離間して回転を生じる場合、或いは、第１柱部材１０及び第２柱部材１１がせん断力によってずれを生じる場合などは、第１柱部材１０及び第２柱部材１１が柱梁接合部材３の内面に接触することにより、面外力として柱梁接合部材３に伝達される。なお、柱梁接合部材３の鋼管板厚は、面外力に対して局部座屈を起こさない程度の板厚としておく必要がある。

次に、実施の形態１に係る柱梁接合構造の異なる形態を図６に基づいて説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造の異なる形態を分解して示した立面図である。図６に示した柱梁接合構造１０１Ａでは、第２柱部材１１を管内部に通した柱梁接合部材３の下端部を第２ダイアフラム１３に溶接して、柱梁接合部材３と第２柱部材１１とを一体化した構成である。柱梁接合部材３は、予め工場で第２ダイアフラム１３に溶接された状態で施工現場に運ばれる。このように、柱梁接合部材３と第２柱部材１１とを一体化することで、第２ダイアフラム１３と柱梁接合部材３の下端部との間に生じるクリアランスによるガタつきを防止できる。また、現場での施工が容易となり、短工期で施工することができる。なお、柱梁接合部材３は、上端部を第１柱部材１０の第１ダイアフラム１２に溶接して一体化してもよい。

次に、実施の形態１に係る柱梁接合構造を備えた建物を図７に基づいて説明する。図７は、本発明の実施の形態１に係る柱梁接合構造を建物の一部として見た場合の立面図である。図７に示すように、鋼管柱１における第１柱部材１０と第２柱部材１１との接合は、柱梁接合部材３による嵌合接合のみとなっている。つまり、一般的に最も応力が小さい階高中間位置において柱継手が不要となる。なお、図７の場合では、全ての階層において、実施の形態１に係る柱梁接合構造１０１を実施した構成を示しているが、例えば３層ごとに柱梁接合構造１０１とした構成でもよい。この場合では、その他の階層を従来の柱梁接合構造としたり、図６に示す構造としたりしてもよい。

実施の形態１の柱梁接合構造１０１では、第１柱部材１０の一端と、第２柱部材１１の一端とが柱梁接合部材３の管内部に挿入されて突き合わさり、第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３がＨ型鋼梁２の上下のフランジ部２１及び２２に締結部材８ａ、８ｃで締結された構成である。よって、鋼管柱１とＨ型鋼梁２とを接合するに際し、施工現場での溶接作業を省略して接合作業の作業性を高めることができ、短工期で施工することができる。

また、図４に示すように、Ｈ型鋼梁２に生じる曲げモーメントＭ１は、Ｈ型鋼梁２の上フランジ部２１及び下フランジ部２２のせん断力として、摩擦面及びボルトを介して、第１ダイアフラム１２及び第２ダイアフラム１３に確実に伝達される。鋼管柱１に生じる軸力は、第１柱部材１０と第２柱部材１１とのメタルタッチによって、確実に伝達される。また、第１ダイアフラム１２と第２ダイアフラム１３が、Ｈ型鋼梁２の上下のフランジ部２１及び２２に締結部材８ａ、８ｃで締結されているので、変動軸力等によって鋼管柱１に引張力が作用しても、第１柱部材１０の下端部と第２柱部材１１の上端部とが離間することなく接触した状態を維持できる。また、図５に示すように、鋼管柱１に生じる曲げモーメントＭ２は、鋼管柱１の変動軸力として伝わる。また、第１柱部材１０及び第２柱部材１１が曲げモーメントＭ２によって曲げ変形を生じる場合、第１柱部材１０及び第２柱部材１１が変動軸力によって一部が離間して回転を生じる場合、或いは、第１柱部材１０及び第２柱部材１１がせん断力によってずれを生じる場合などは、第１柱部材１０及び第２柱部材１１が柱梁接合部材３の内面に接触することにより、面外力として柱梁接合部材３に伝達される。よって、実施の形態１の柱梁接合構造１０１では、地震等に対する耐力を向上させることができ、信頼性の高い柱梁接合構造を実現することができる。

なお、図示することは省略したが、実施の形態１の柱梁接合構造１０１は、Ｈ型鋼梁２の上フランジ部２１の内側に相当する位置に、ボルト孔を設けた当て板を予め柱梁接合部材３に溶接しておき、第１ダイアフラム１２と当て板とで上フランジ部２１を挟んでボルト接合することで２面摩擦とした構成としてもよい。この場合、ボルト本数を減らすことができるので、第１ダイアフラム１２の形状を小さくすることができる。Ｈ型鋼梁２の下フランジ部２２においても同様である。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る柱梁接合構造１０２を図８及び図９に基づいて説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る柱梁接合構造を分解して示した立面図である。図９は、本発明の実施の形態２に係る柱梁接合構造を示した立断面図である。なお、実施の形態１で説明した柱梁接合構造１０１と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

実施の形態２に係る柱梁接合構造１０２の第１柱部材１０と第２柱部材１１には、図８及び図９に示すように、突き合わせる端部にプレート１４、１５がそれぞれ設けられている。そして、突き合わせたプレート１４、１５間には、せん断力を伝達する伝達部材５としてシアピンが設けられている。

シアピン５は、ダイヤ型とした構成であり、各プレート１４、１５に形成された先細り形状の孔部に嵌め込まれている。図８では、第２柱部材１１に設けたプレート１５の孔部にシアピン５を嵌め込んだ状態で、第１柱部材１０の下端部と、第２柱部材１１の上端部とを突き合わせる構成を示している。なお、第１柱部材１０に設けたプレート１４の孔部にシアピン５を嵌め込んだ状態で、第１柱部材１０の下端部と、第２柱部材１１の上端部とを突き合わせてもよい。また、シアピン５は、工場等において、予めプレート１４又は１５の孔部に嵌め込み溶接してもよい。

実施の形態２に係る柱梁接合構造１０２では、プレート１４、１５とシアピン５とによって、第１柱部材１０と第２柱部材１１との間に生じるせん断力を互いに確実に伝達することができるので、より信頼性の高い柱梁接合構造を実現することができる。また、この柱梁接合構造１０２では、プレート１４、１５の孔部にシアピン５を嵌め込むだけで、第１柱部材１０と第２柱部材１１との位置決めを容易に行うことができるから、接合作業の作業性を高めることができる。なお、図示したように、シアピン５にテーパを設けることで孔部に嵌りやすくなり、位置決め作業を容易に行うことができる。

なお、シアピン５は、図示したダイヤ型に限定されず、他の形状でもよい。つまり、伝達部材５は、突き合わせたプレート１４、１５間に設けられて、せん断力を伝達することができれば、どのような形状及び大きさでもよい。

また、実施の形態２に係る柱梁接合構造１０２は、プレート１４、１５同士が突き合わさるプレート１４、１５の表面に、摩擦処理を施してせん断力の伝達を増加させた構成としてもよい。摩擦処理とは、例えばショットブラスト加工を施したり、錆び促進剤を塗布したりすることである。なお、柱梁接合構造１０２は、シアピン５を設けることなく摩擦処理を施したプレート１４、１５を突き合わせた構成としてもよい。

また、実施の形態２に係る柱梁接合構造１０２は、プレート１４、１５同士が突き合わさるプレート１４、１５の表面に、接着剤を塗布した構成としてもよい。これにより、曲げモーメント又は変動軸力によって第１柱部材１０及び第２柱部材１１が管軸方向に引き抜かれる力に耐えることができ、第１柱部材１０と第２柱部材１１との離間を抑制することができる。接着剤は、摩擦処理を施したプレート１４、１５に塗布してもよいし、摩擦処理を施すことなく塗布してもよい。また、柱梁接合構造１０２では、シアピン５を設けることなく、接着剤を施したプレート１４、１５を突き合わせた構成としてもよい。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る柱梁接合構造１０３を図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０は、本発明の実施の形態３に係る柱梁接合構造を分解して示した立面図である。図１１は、本発明の実施の形態３に係る柱梁接合構造を示した立断面図である。なお、実施の形態１で説明した柱梁接合構造１０１と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

図１０及び図１１に示すように、実施の形態３に係る柱梁接合構造１０３は、Ｈ型鋼梁２が梁せいの異なるＨ型鋼梁２ＡとＨ型鋼梁２Ｂとで構成されている。柱梁接合部材３には、梁せいが小さいＨ型鋼梁２Ａの下フランジ部２２に接合される第３ダイアフラム１６が設けられている。実施の形態３における第２ダイアフラム１３は、梁せいが大きいＨ型鋼梁２Ｂにのみ接合されるため、Ｈ型鋼梁２Ｂ側にのみ突き出す形状である。

第３ダイアフラム１６は、予め工場等で柱梁接合部材３に溶接されて設けられている。第３ダイアフラム１６には、Ｈ型鋼梁２Ａにボルト接合するためのボルト挿通孔１６ａが複数形成されている。つまり、Ｈ型鋼梁２Ａと第３ダイアフラム１６とは、第３ダイアフラム１６のボルト挿通孔１６ａと、Ｈ型鋼梁２Ａの下フランジ部２２のボルト挿通孔２２ａとに、締結部材８ａであるボルトを共通に通して仮締めした後、本締めして接合される。

実施の形態３に係る柱梁接合構造１０３では、Ｈ型鋼梁２が梁せいの異なる複数で構成されても、第３ダイアフラム１６を介して、梁せいが小さいＨ型鋼梁２Ａを柱梁接合部材３に接合することができる。なお、図示することは省略したが、梁せいがそれぞれ異なる３つ以上のＨ型鋼梁２を柱梁接合部材３に接合する場合には、柱梁接合部材３における各Ｈ型鋼梁２に対応する位置に、それぞれ第３ダイアフラム１６が設けられる。また、実施の形態３に係る柱梁接合構造１０３は、上記実施の形態２で説明した特徴を組み合わせて構成してもよい。

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４に係る柱梁接合構造１０４を図１２及び図１３に基づいて説明する。図１２は、本発明の実施の形態４に係る柱梁接合構造を示した立面図である。図１３は、本発明の実施の形態４に係る柱梁接合構造を分解して示した立断面図である。なお、実施の形態１で説明した柱梁接合構造１０１と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

本発明の実施の形態４に係る柱梁接合構造１０４では、第１柱部材１０及び第２柱部材１１の柱面に、鋼管柱１と柱梁接合部材３の上下方向のせん断力伝達を増加させるリブ６が設けられている。リブ６は、図示例の場合、鋼管柱１の管軸方向に沿って複数設けられている。なお、柱梁接合部材３の内径は、リブ６を有する第１柱部材１０及び第２柱部材１１の外径よりも若干大きな径で構成されている。そして、鋼管柱１の外面と柱梁接合部材３の柱面との間には、モルタル又は接着剤等の充填材７が充填されている。接着剤とは、例えばエポキシ樹脂等である。充填材７は、柱梁接合部材３の内部に第１柱部材１０及び第２柱部材１１を挿入した後に、柱梁接合部材３の上端部にある隙間を利用して注入される。なお、柱梁接合部材３の上端部にある隙間がない場合には、柱梁接合部材３に注入孔を形成し、該注入孔から充填材７を注入してもよいし、他の方法でもよい。

実施の形態４に係る柱梁接合構造１０４では、曲げモーメント及び変動軸力による引き抜き力に対してリブ６及び充填材７で抵抗するができるので、曲げモーメント及び変動軸力によるせん断力の伝達を増加させることができる。よって、柱梁接合構造１０４は、地震等に対する耐力を向上させることができ、信頼性の高い柱梁接合構造を実現することができる。

なお、リブ６は、第１柱部材１０と第２柱部材１１のうち一方に設けてもよい。また、リブ６は、柱梁接合部材３の内面に設けてもよい。また、実施の形態４に係る柱梁接合構造１０４は、鋼管柱１又は柱梁接合部材３にリブ６を設けることなく、鋼管柱１の柱面と柱梁接合部材３の内面との間に、モルタル又は接着剤等の充填材７を充填してもよい。この場合であっても、曲げモーメント及び変動軸力によるせん断力の伝達を増加させることができるので、地震等に対する耐力を向上させることができ、信頼性の高い柱梁接合構造を実現することができる。更に、図示することは省略したが、実施の形態４に係る柱梁接合構造１０４は、上記実施の形態２で説明した特徴を組み合わせた構成としてもよいし、上記実施の形態３で説明した特徴を組み合わせた構成としてもよい。

実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５に係る柱梁接合構造１０５を図１４に基づいて説明する。図１４は、本発明の実施の形態５に係る柱梁接合構造を分解して示した立面図である。実施の形態１で説明した柱梁接合構造１０１と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

実施の形態５に係る柱梁接合構造１０５は、図１４に示すように、第２柱部材１１の上端部に第２ダイアフラム１３が設けられており、柱梁接合部材３の下端部が第２ダイアフラム１３に溶接されて、柱梁接合部材３と第２柱部材１１とを一体化した構成である。柱梁接合部材３は、予め工場で溶接された状態で第２柱部材１１とともに施工現場に運ばれる。第１柱部材１０は、下端部からＨ型鋼梁２の梁せいの高さ分の位置に第１ダイアフラム１２が設けられている。このように、柱梁接合部材３と第２柱部材１１とを一体化することで、第２ダイアフラム１３と柱梁接合部材３の下端部との間に生じるクリアランスによるガタつきを防止できる。また、現場での施工が容易となり、短工期で施工することができる。

なお、図示することは省略したが、実施の形態５に係る柱梁接合構造１０５は、上記実施の形態２〜４で説明した特徴を組み合わせた構成としてもよい。

以上に本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば第１柱部材１０及び第２柱部材１１は、円形鋼管又はその他の鋼管でもよい。また、本実施の形態の柱梁接合構造は、接合部材４を省略した構成でもよい。また、Ｈ型鋼梁２は、図示した２方向に限定されず、１方向又は３方向以上でもよい。要するに、いわゆる当業者が必要に応じてなす種々なる変更、応用、利用の範囲をも本発明の要旨（技術的範囲）に含むことを念のため申し添える。

１鋼管柱、２、２Ａ、２ＢＨ型鋼梁、３柱梁接合部材、４接合部材、４ａボルト挿通孔、５伝達部材（シアピン）、６リブ、７充填材、８ａ、８ｂ、８ｃ締結部材、１０第１柱部材、１１第２柱部材、１２第１ダイアフラム、１２ａボルト挿通孔、１３第２ダイアフラム、１３ａボルト挿通孔、１４、１５プレート、１６第３ダイアフラム、１６ａボルト挿通孔、２０ウェブ部、２０ａボルト挿通孔、２１上フランジ部、２１ａボルト挿通孔、２２下フランジ部、２２ａボルト挿通孔、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５柱梁接合構造。

Claims

鋼管柱とＨ型鋼梁とを柱梁接合部材を用いて接合してなる柱梁接合構造であって、
前記鋼管柱は、前記Ｈ型鋼梁の一方のフランジ部に接合される第１ダイアフラムを有する第１柱部材と、前記Ｈ型鋼梁の他方のフランジ部に接合される第２ダイアフラムを有する第２柱部材と、を有し、
前記柱梁接合部材は、前記鋼管柱の外径よりも大きい内径を有する鋼管で構成されており、
前記第１柱部材の一端と前記第２柱部材の一端とが、前記柱梁接合部材の管内部に挿入され、前記第１ダイアフラム及び前記第２ダイアフラムが前記Ｈ型鋼梁の上下のフランジ部に締結部材で締結された構成であることを特徴とする、柱梁接合構造。
前記柱梁接合部材は、前記第１柱部材又は前記第２柱部材のうち一方に固定されて一体化された構成であることを特徴とする、請求項１に記載の柱梁接合構造。
鋼管柱とＨ型鋼梁とを柱梁接合部材を用いて接合してなる柱梁接合構造であって、
前記鋼管柱は、前記Ｈ型鋼梁の一方のフランジ部に接合される第１ダイアフラムを有する第１柱部材と、前記Ｈ型鋼梁の他方のフランジ部に接合される第２ダイアフラムを有する第２柱部材と、を有し、
前記柱梁接合部材は、前記鋼管柱の外径よりも大きい内径を有する鋼管で構成され、一端部が前記第１ダイアフラム又は前記第２ダイアフラムに固定されており、
前記第１柱部材の一端又は前記第２柱部材の一端が、前記柱梁接合部材の管内部に挿入され、前記第１ダイアフラム及び前記第２ダイアフラムが前記Ｈ型鋼梁の上下のフランジ部に締結部材で締結された構成であることを特徴とする、柱梁接合構造。
前記柱梁接合部材には、前記Ｈ型鋼梁のウェブ部と締結部材で締結するための接合部材が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の柱梁接合構造。
前記第１ダイアフラムと前記第２ダイアフラムのうち少なくとも一方は、前記鋼管柱との接合端部から前記Ｈ型鋼梁の長手方向に向かうにつれて狭幅となるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の柱梁接合構造。
前記第１柱部材と前記第２柱部材には、突き合わせる端部にプレートがそれぞれ設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の柱梁接合構造。
突き合わせた前記プレート間には、せん断力を伝達する伝達部材が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の柱梁接合構造。
前記プレートには、該プレート同士を突き合わせる表面に摩擦処理が施されていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の柱梁接合構造。
前記プレートには、該プレート同士を突き合わせる表面に接着剤が塗布されていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の柱梁接合構造。
前記Ｈ型鋼梁は、梁せいが異なる複数で構成されており、
前記柱梁接合部材には、梁せいが小さい前記Ｈ型鋼梁の少なくとも一方のフランジ部と締結部材で締結される第３ダイアフラムが設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の柱梁接合構造。
前記鋼管柱の外面と前記柱梁接合部材の内面との間には、充填材が充填されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の柱梁接合構造。
前記柱梁接合部材に挿入される前記鋼管柱の外面、又は前記柱梁接合部材の内面には、リブが設けられていることを特徴とする、請求項１１に記載の柱梁接合構造。
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の柱梁接合構造を備えていることを特徴とする、建物。