JP2020176486A - 接合板材 - Google Patents

Abstract

【課題】補強用の部材を設けなくても鋼製の梁を補強できる接合板材を提供する。【解決手段】接合板材２０は、鋼製の梁同士を接合する、又は、鋼製の柱１２と鋼製の梁１４とを接合する板状の接合領域２０Ａと、接合領域２０Ａから梁１４の軸方向に沿って延出され、梁１４を補剛する補剛領域２０Ｂと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、接合板材に関する。

下記特許文献１には、鉄骨製の梁部材の端部を補強するために、梁部材の下部に補強鋼材を固定した接合部構造が開示されている。

特開２００２−２０１７１９号公報

上記特許文献１に示された接合部構造では、梁部材と柱部材との接合部材に加えて、補強鋼材を設ける必要がある。このため構造が複雑になり施工手間がかかる。

本発明は上記事実を考慮して、補強用の部材を設けなくても鋼製の梁を補強できる接合板材を提供することを目的とする。

請求項１の接合板材は、鋼製の梁同士を接合する、又は、鋼製の柱と鋼製の梁とを接合する板状の接合領域と、前記接合領域から前記梁の軸方向に沿って延出され、前記梁を補剛する補剛領域と、を有する。

請求項１に記載の接合板材によると、鋼製の梁同士、又は鋼製の柱と鋼製の梁とが、接合領域で接合される。この接合領域からは、梁の軸方向に沿って補剛領域が延出されている。このため、例えば梁が外力を受けて変形しようとした際には、梁が補剛領域から反力を受ける。これにより、梁の変形が抑制される。このように、請求項１に記載の接合板材を用いることで、接合板材とは別に補強用の部材を設けなくても鋼製の梁を補強できる。

請求項２の接合板材は、請求項１に記載の接合板材において、前記補剛領域は前記梁のウェブを補剛する。

請求項２に記載の接合板材によると、補剛領域が梁のウェブを補剛している。このため、梁の横座屈を抑制できる。

請求項３の接合板材は、請求項１又は請求項２に記載の接合板材において、前記補剛領域は前記梁の端部を補剛する。

請求項３に記載の接合板材によると、応力が集中し易い梁の端部が補剛領域によって補剛されている。このため、梁と柱の接合部が損傷し難くなる。

本発明によると、補強用の部材を設けなくても鋼製の梁を補強できる。

本発明の第１実施形態に係る接合板材を適用した柱と梁との接合部を示す側面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る接合板材を示す断面図であり、（Ｂ）は接合板材を梁のフランジと当接するように形成した変形例を示す断面図であり、（Ｃ）は接合板材にリブを形成した変形例を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る接合板材を適用した梁同士の接合部を示す側面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係る接合板材に加えて、補剛領域を備えた接合板材で梁のフランジ同士を接合した変形例を示す側面図であり、（Ｂ）は本発明の第２実施形態に係る接合板材に代えて、補剛領域を備えた接合板材で梁のフランジ同士を接合した変形例を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態に係る接合板材について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。なお、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。また、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

＜第１実施形態＞
図１には、本発明の第１実施形態に係る接合板材２０を適用した柱１２と梁１４との接合部１０が示されている。柱１２は角型鋼管によって形成されている。柱１２において、Ｈ型鋼の梁１４におけるフランジ１４Ａ、１４Ｂが接合される部分には、それぞれダイヤフラム１２Ａ、１２Ｂが形成されている。フランジ１４Ａは上フランジであり、フランジ１４Ｂは下フランジである。

なお、本発明の柱において、ダイヤフラム１２Ａ、１２Ｂは外ダイヤフラムとされているが、これらは通しダイヤフラムや内ダイヤフラムとしてもよい。また、ダイヤフラム１２Ａ、１２Ｂは適宜省略してもよい。さらに、柱１２を形成する鋼材は角型鋼管に限定されず、丸型鋼管やＨ型鋼等を用いてもよい。

上下に配置されたダイヤフラム１２Ａ、１２Ｂの間には、接合板材２０が配置されている。接合板材２０は、端面が柱１２の側面に溶接されたガセットプレートである。接合板材２０は、梁１４のウェブ１４Ｃとボルト接合されている。

以下の説明では、接合板材２０においてウェブ１４Ｃとボルト接合された部分を「接合領域２０Ａ」と称す。接合領域２０Ａは、高力ボルトであるボルト２２の締結力によって発生する接合板材２０とウェブ１４Ｃとの間の摩擦力を構造耐力上算入する領域である。

これに対して、接合領域２０Ａから梁１４の軸方向に沿って延出された部分を「補剛領域２０Ｂ」と称す。補剛領域２０Ｂにおいては、ボルト２２による摩擦力を構造耐力上算入しない。

本実施形態においては、接合板材２０とウェブ１４Ｃとがボルト２２によって接合されている一方で、その他の接合手段（溶接やせん断ボルト、仮ボルト、接着剤等）によって接合されていない。つまり、接合板材２０は接合領域２０Ａにおいてボルト２２で梁１４に接合されているが、補剛領域２０Ｂは梁１４に非接合とされ、ウェブ１４Ｃに接して配置されている。

接合板材２０の幅Ｄ１（柱１２の側面から梁１４の軸方向に沿って計測した長さ）は特に限定されるものではないが、本実施形態においては梁１４の梁せいＨ以上とされている。接合板材２０は、地震時に梁１４において局部座屈が生じやすい端部領域を覆うように配置することが好ましく、例えば幅Ｄ１≧１．５Ｈ以上とすることがさらに好ましい。

図２（Ａ）に示すように、接合板材２０は梁１４のウェブ１４Ｃにおける上下方向の中央部に接して配置されている。また、接合板材２０は、ウェブ１４Ｃの両側からウェブ１４Ｃを挟み込むようにして配置されている。

（作用・効果）
図１に示すように、本実施形態に係る接合板材２０によれば、鋼製（角型鋼管）の柱１２と鋼製（Ｈ型鋼）の梁１４とが、接合領域２０Ａで接合される。この接合領域２０Ａからは、梁１４の軸方向に沿って補剛領域２０Ｂが延出されている。

このため、例えば梁１４が外力を受けて変形しようとした際には、梁１４が補剛領域２０Ｂから反力を受ける。これにより、梁１４の変形が抑制される。

すなわち、梁１４のウェブ１４Ｃが接合板材２０の補剛領域２０Ｂによって補剛されている。このため、梁１４の横座屈を抑制できる。さらに、応力が集中し易い梁１４の端部が補剛領域２０Ｂによって補剛されている。このため、梁１４と柱１２の接合部１０が損傷し難い。

このように、接合板材２０を用いることで、接合板材２０とは別に補強用の部材（例えばウェブ１４Ｃを補剛するスチフナ等）を設けなくても梁１４を補強できる。

なお、本実施形態においては、図２（Ａ）に示すように、接合板材２０は梁１４のウェブ１４Ｃにおける上下方向の中央部に接して配置され、フランジ１４Ａ、１４Ｂとは離間して配置されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば図２（Ｂ）に示すように、接合板材２０をフランジ１４Ａ及びフランジ１４Ｂに接して配置してもよい。これにより、接合板材２０は梁１４の横座屈だけでなく、梁１４の上下方向の撓み変形を抑制することもできる。

さらに、図２（Ｃ）に示すように、接合板材２０の上下端にはリブ２４Ａ、２４Ｂを設けてもよい。リブ２４Ａ、２４Ｂは、梁１４におけるフランジ１４Ａ、１４Ｂの延設方向に沿って設けられる。これにより、接合板材２０の剛性（梁１４の面外方向の剛性）が高くなるため、梁１４の横座屈抑制効果を高めることができる。

なお、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示した構成は、接合板材２０の全体に適用する必要はなく、少なくとも補剛領域２０Ｂに適用すればよい。また、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示した構成は、後述する第２実施形態における接合板材３０の補剛領域３０Ｂに適用することもできる。

＜第２実施形態＞
図３には、本発明の第２実施形態に係る接合板材３０を適用した梁１６同士の接合部１１が示されている。接合部１１は、梁１６において柱１２に溶接されたブラケット１８と梁本体部１９の継手部である。なお、本実施形態において、第１実施形態と同様の構成については説明を適宜省略する。

ブラケット１８及び梁本体部１９は同断面のＨ型鋼で形成されており、上フランジであるフランジ１８Ａとフランジ１９Ａとが、スプライスプレートである板材４０を介して接合されている。

板材４０は、フランジ１８Ａとフランジ１９Ａとを上下から挟み込むようにして配置され、２枚の板材４０とフランジ１８Ａとがボルト接合されている。また、２枚の板材４０とフランジ１９Ａとがボルト接合されている。同様に、下フランジであるフランジ１８Ｂ及びフランジ１９Ｂも、板材４０を介して接合されている。

ブラケット１８におけるウェブ１８Ｃと梁本体部１９におけるウェブ１９Ｃとは、スプライスプレートである接合板材３０を介して接合されている。接合板材３０は、ウェブ１８Ｃ、１９Ｃとそれぞれボルト接合されている。

以下の説明では、接合板材３０においてウェブ１８Ｃ、１９Ｃとボルト接合された部分を「接合領域３０Ａ」と称す。接合領域３０Ａは、第１実施形態における接合領域２０Ａと同様に、高力ボルトであるボルト３２の締結力によって発生する接合板材３０とウェブ１８Ｃ、１９Ｃとの間の摩擦力を構造耐力上算入する領域である。

これに対して、接合領域３０Ａから梁１６の軸方向に沿って梁１６の端部側へ延出された部分を「補剛領域３０Ｂ」と称す。補剛領域３０Ｂにおいては、ボルト３２による摩擦力を構造耐力上算入しない。

本実施形態においては、接合板材３０とウェブ１８Ｃ、１９Ｃとがボルト３２によって接合されている一方で、その他の接合手段（溶接やせん断ボルト、仮ボルト、接着剤等）によって接合されていない。つまり、接合板材３０は接合領域３０Ａにおいて梁１６に接合されているが、補剛領域３０Ｂは梁１６に非接合とされ、ブラケット１８のウェブ１８Ｃに接して配置されている。

接合板材３０の幅Ｄ２（梁１６の軸方向に沿って計測した長さ）は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、補剛領域３０Ｂの端部３０ＢＥを、柱１２の側面から幅Ｈ（梁１６の軸方向に沿った長さ）以内の領域に配置するものとする。なお、幅Ｈは、梁１６の梁せいと等しい寸法である。

接合板材３０は、地震時に梁１６において局部座屈が生じやすい端部領域を覆うように配置することが好ましく、例えば補剛領域３０Ｂの端部３０ＢＥは、少なくとも柱１２の側面から幅１．５Ｈ以内の領域に配置することが好ましい。

（作用・効果）
本実施形態に係る接合板材２０によれば、鋼製（Ｈ型鋼）のブラケット１８と鋼製（Ｈ型鋼）の梁本体部１９とが、接合領域３０Ａで接合される。この接合領域３０Ａからは、梁１６の軸方向に沿って梁１６の端部側へ補剛領域３０Ｂが延出されている。

このため、例えば梁１６（ブラケット１８）が外力を受けて変形しようとした際には、梁１６が補剛領域３０Ｂから反力を受ける。これにより、梁１６の変形が抑制される。

すなわち、ブラケット１８のウェブ１８Ｃが接合板材３０の補剛領域３０Ｂによって補剛されている。このため、梁１６の横座屈を抑制できる。さらに、応力が集中し易い梁１６の端部が補剛領域３０Ｂによって補剛されている。このため、梁１６と柱１２の接合部周辺が損傷し難い。

このように、接合板材３０を用いることで、接合板材３０とは別に補強用の部材を設けなくても梁１６を補強できる。

なお、本実施形態においては、フランジ１８Ａとフランジ１９Ａとが、板材４０を介して接合され、同様に、フランジ１８Ｂとフランジ１９Ｂとが、板材４０を介して接合されている。

これらの板材４０には、図４（Ａ）に示すように、接合領域４０Ａと補剛領域４０Ｂとを設けることができる。接合領域４０Ａは、板材４０においてフランジ１８Ａ及びフランジ１９Ａにボルト接合された部分である。また、補剛領域４０Ｂは、接合領域４０Ａから梁１６の軸方向に沿って梁１６の端部側へ延出された部分である。

板材４０に補剛領域４０Ｂを設けることで、フランジ１８Ａの剛性を高くすることができる。これにより、梁１６の上下方向の撓み変形を抑制することができる。

なお、板材４０に補剛領域４０Ｂを設ける実施形態においては、図４（Ｂ）に示す接合板５０のように、ウェブ１８Ｃとウェブ１９Ｃとの接合用には、補剛領域を備えない接合板を適用することもできる。このように、本発明における接合板材は、Ｈ型鋼に適用する場合、ウェブ同士の接合だけでなく、フランジ同士の接合に用いる事ができる。

また、上記の実施形態において、補剛領域２０Ｂ、３０Ｂ、４０Ｂは、ウェブ１４Ｃ、１８Ｃ、フランジ１８Ａ、１８Ｂに非接合とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば補剛領域２０Ｂ、３０Ｂ、４０Ｂは、ウェブ１４Ｃ、１８Ｃ、フランジ１８Ａ、１８Ｂに対して、溶接やせん断ボルト、仮ボルト、接着剤等を用いて接合してもよい。すなわち、本発明における補剛領域は、補剛対象と接合する必要はないが、接合してもよい。このように、本発明は様々な態様で実施できる。

１０ 接合部
１２ 柱
１４ 梁
２０ 接合板材
２０Ａ 接合領域
２０Ｂ 補剛領域
３０ 接合板材
３０Ａ 接合領域
３０Ｂ 補剛領域
４０Ａ 接合領域
４０Ｂ 補剛領域

Claims (3)

1. 鋼製の梁同士を接合する、又は、鋼製の柱と鋼製の梁とを接合する板状の接合領域と、
   前記接合領域から前記梁の軸方向に沿って延出され、前記梁を補剛する補剛領域と、
   を有する接合板材。
2. 前記補剛領域は前記梁のウェブを補剛する、請求項１に記載の接合板材。
3. 前記補剛領域は前記梁の端部を補剛する、請求項１又は２に記載の接合板材。