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

柱梁接合構造及びその柱梁接合構造を備えた建物 Download PDF

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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、2B H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 (13)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
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