JP2023023809A - 異径柱梁接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】板厚の厚いパネルコアとダイアフラムが溶接接合される異径柱梁接合構造において、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、可及的に溶接量を少なくできる異径柱梁接合構造を提供すること。【解決手段】パネルコア１０の下端１３に下階柱４０が溶接接合され、パネルコア１０の上端１２に通しダイアフラム２０Ａが溶接接合され、通しダイアフラム２０Ａの上面２１に下階柱４０よりも断面寸法の小さな上階柱５０が溶接接合されている、異径柱梁接合構造８０Ａであり、パネル板１１の上端１２には、途中位置までが平坦面１５で、途中位置から外側に亘ってレ型開先１６があり、平坦面１５と通しダイアフラム２０Ａの下面２２の間に裏当て金３０が挟まれ、裏当て金３０の板厚ｔ８がルートギャップを形成し、レ型開先１６とルートギャップと通しダイアフラム２０Ａの下面２２とにより形成される空間Ｇ２に突合せ溶接部７０が設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、異径柱梁接合構造に関する。

鉄骨柱として角形鋼管等が適用され、鉄骨梁としてＨ形鋼等が適用された鉄骨造建築物における柱梁接合部には、平面視矩形（例えば平面視正方形）の角筒状のパネルコア（パネルゾーン）の上下に通しダイアフラムや内ダイアフラムといったダイアフラムが配設され、パネルコアの上端と下端に対して上階柱と下階柱（いずれも鉄骨柱）が溶接接合され、パネルコアの各パネル板に対して鉄骨梁が溶接接合されることにより、柱梁接合構造が形成される。

上階柱と下階柱は、同一寸法の鉄骨柱が適用される形態の他に、下階柱に比べて上階柱の寸法が相対的に小さい形態があり、このように寸法の異なる下階柱と上階柱を備えた柱梁接合構造は、異径柱梁接合構造と称されている。

異径柱梁接合構造においては、角筒状のパネルコアの下端に対して、パネルコアと同形状及び同寸法の下階柱が溶接接合される。一方、下階柱やパネルコアに比べて寸法の小さな上階柱は、パネルコアの上端に通しダイアフラムや内ダイアフラムを溶接接合し、これらのダイアフラムの上面に上階柱の下端を溶接接合することにより異径柱梁接合構造が形成される。

パネルコアは、四枚の鋼板を角筒状に相互に溶接接合することにより形成される形態（四面ボックスや四面パネルボックスと称される）と、角形鋼管を適用する形態があるが、接合される鉄骨梁の端部の剛性と耐力を確保するべく、パネルコアのパネル板の板厚は厚くなり、これに溶接接合される通しダイアフラムや内ダイアフラムの板厚も同様に厚くなることが一般的である。いずれも板厚の厚いパネル板とダイアフラムの溶接接合においては、柱と梁の間において十分な応力伝達がなされるべく、完全溶込み溶接が適用されることが一般的である。そのため、溶接量の多い接合部となり易く、一般の溶接に比べて板厚に応じた溶接部の予熱管理や入熱管理を要し、往々にして製作負荷が高くなるといった課題を有している。

以上のことから、板厚の厚いパネルコアとダイアフラムが溶接接合される異径柱梁接合構造において、可及的に溶接量を少なくできる異径柱梁接合構造が望まれている。

ここで、特許文献１には、柱梁接合コアの上端に内ダイアフラムを溶接接合し、柱梁接合コアの下端に同寸法の下階柱を溶接接合し、下階柱と柱梁接合コアよりも小寸法の上階柱を内ダイアフラムに溶接接合した異径柱接合用柱梁接合構造が提案されている。

特開２０１４－１９００４５号公報

特許文献１に記載の異径柱接合用柱梁接合構造においても、板厚の厚いパネル板と内ダイアフラムが完全溶込み溶接にて溶接接合されていることから、上記する課題、すなわち、溶接量の多い接合部となり易く、一般の溶接に比べて板厚に応じた溶接部の予熱管理や入熱管理を要し、往々にして製作負荷が高くなるといった課題を解消することは難しい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、板厚の厚いパネルコアとダイアフラムが溶接接合される異径柱梁接合構造において、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、可及的に溶接量を少なくできる異径柱梁接合構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による柱梁接合部構造の一態様は、
四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端に平面視矩形の通しダイアフラムが溶接接合され、該通しダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
前記パネル板の上端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘ってレ型開先があり、
前記平坦面と前記通しダイアフラムの下面の間に裏当て金が挟まれ、該裏当て金の板厚がルートギャップを形成し、
前記レ型開先と、前記ルートギャップと、前記通しダイアフラムの下面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする。

本態様によれば、パネルコアの上端に通しダイアフラムが溶接接合されている形態において、パネル板の上端の途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘ってレ型開先があり、平坦面と通しダイアフラムの下面の間に裏当て金が挟まれ、裏当て金の板厚がルートギャップを形成していることにより、従来一般の完全溶込み溶接ではなく、ルートギャップが確保された部分溶込み溶接といった、新規の溶接接合形態（新規の第１溶接接合形態）が形成される。そして、この新規の溶接接合形態を適用することにより、パネル板と通しダイアフラムの板厚が厚い場合でも、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、溶接量を可及的に少なくすることができる。溶接量を少なくすることにより、板厚に応じて高くなる溶接部の予熱管理や入熱管理などの製作負荷も低減することができる。

ここで、「平面視矩形」とは、平面視が正方形と長方形の双方を含む意味であり、その隅角部が湾曲した形状も含んでいる。パネルコアに複数の鉄骨梁が溶接接合される場合においては、成が全て同一の鉄骨梁が適用される形態であってもよいし、異なる成の鉄骨梁を備えた段差梁が適用される形態であってもよい。

また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様において、
四本の裏当て金が矩形枠状をなすように配設されている裏当て金ユニットが、平面視矩形のパネルコアの上端の前記平坦面と、前記通しダイアフラムの下面の間に挟まれていることを特徴とする。

本態様によれば、四本の裏当て金が矩形枠状をなすように配設されている裏当て金ユニットが、平面視矩形のパネルコアの上端の平坦面と通しダイアフラムの下面の間に挟まれていることにより、パネルコアの上端の全周に亘って均等なルートギャップを確保することができる。ここで、裏当て金ユニットは、四本の裏当て金が矩形枠状をなすようにして一体化されていてもよいし、四本の裏当て金を矩形枠状をなすように順次設置することによって形成されてもよいが、前者の場合は、裏当て金ユニットのハンドリング性が良いことから、パネルコアに対して通しダイアフラムを溶接接合する際の製作性が良好になる。

また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様は、
四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端に平面視矩形の通しダイアフラムが溶接接合され、該通しダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
前記パネル板の上端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘って側面視台形状の座掘り開先があり、
前記座掘り開先の座掘り底面の長さがルートギャップを形成し、
前記座掘り開先と、前記通しダイアフラムの下面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする。

本態様によれば、パネルコアの上端に通しダイアフラムが溶接接合されている形態において、パネル板の上端の途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘って側面視台形状の座掘り開先があり、座掘り開先の座掘り底面の長さがルートギャップを形成していることにより、従来一般の完全溶込み溶接ではなく、裏当て金を不要にしながらルートギャップが確保された部分溶込み溶接といった、新規の溶接接合形態（新規の第２溶接接合形態）が形成される。そして、この新規の溶接接合形態を適用することにより、パネル板と通しダイアフラムの板厚が厚い場合でも、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、溶接量を可及的に少なくすることができる。

また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様は、
四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端の内側に平面視矩形の内ダイアフラムが溶接接合され、該内ダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
前記内ダイアフラムの側端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘ってレ型開先があり、
前記平坦面と前記パネル板の内面の間に裏当て金が挟まれ、該裏当て金の板厚がルートギャップを形成し、
前記レ型開先と、前記ルートギャップと、前記パネル板の内面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする。

本態様によれば、パネルコアの上端の内側に内ダイアフラムが溶接接合されている形態において、内ダイアフラムの側端の途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘ってレ型開先があり、平坦面とパネル板の内面の間に裏当て金が挟まれ、裏当て金の板厚がルートギャップを形成していることにより、従来一般の完全溶込み溶接ではなく、ルートギャップが確保された部分溶込み溶接といった、新規の溶接接合形態（新規の第３溶接接合形態）が形成される。そして、この新規の溶接接合形態を適用することにより、パネル板と通しダイアフラムの板厚が厚い場合でも、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、溶接量を可及的に少なくすることができる。

また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様において、
前記パネルコアは、四つのパネル板が相互に溶接接合されることにより形成され、
隣接する前記パネル板の内側隅角部には、該パネル板の軸方向に延びるパネルコア形成用裏当て金が配設されており、
前記パネルコアの各パネル板と、対応する前記内ダイアフラムの前記側端の前記平坦面との間に、直線状の前記裏当て金が挟まれていることを特徴とする。

本態様によれば、四つのパネル板が相互に溶接接合されることによりパネルコアが形成される形態において、隣接するパネル板の内側隅角部に配設されている、パネル板の軸方向に延びるパネルコア形成用裏当て金と干渉しないようにして、各パネル板と対応する内ダイアフラムの側端の平坦面との間に裏当て金が挟まれていることにより、内側隅角部にパネルコア形成用裏当て金を備えた所謂四面ボックスのパネルコアにおいても、内ダイアフラムの側端の全周に亘って均等なルートギャップを確保することができる。

また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様は、
四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端の内側に平面視矩形の内ダイアフラムが溶接接合され、該内ダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
前記内ダイアフラムの側端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘って側面視台形状の座掘り開先があり、
前記座掘り開先の座掘り底面の長さがルートギャップを形成し、
前記座掘り開先と、前記パネル板の内面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする。

本態様によれば、パネルコアの上端の内側に内ダイアフラムが溶接接合されている形態において、内ダイアフラムの側端の途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘って側面視台形状の座掘り開先があり、座掘り開先の座掘り底面の長さがルートギャップを形成していることにより、従来一般の完全溶込み溶接ではなく、裏当て金を不要にしながらルートギャップが確保された部分溶込み溶接といった、新規の溶接接合形態（新規の第４溶接接合形態）が形成される。そして、この新規の溶接接合形態を適用することにより、パネル板と通しダイアフラムの板厚が厚い場合でも、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、溶接量を可及的に少なくすることができる。

また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様において、
前記パネルコアは、四つのパネル板が相互に溶接接合されることにより形成されている、もしくは、角形鋼管により形成されていることを特徴とする。

本態様によれば、パネルコアが、角形鋼管により形成される形態と、所謂四面ボックスにより形成される形態のいずれであっても、パネル板とダイアフラムとの間に新規の溶接接合形態が形成されることにより、パネル板と通しダイアフラムの板厚が厚い場合でも、柱梁間の応力伝達を可能にしながら、溶接量を可及的に少なくすることができる。

また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様において、
前記座掘り開先の座掘り底面が、平坦面以外の歪面であることを特徴とする。

本態様によれば、座掘り開先の座掘り底面が、平坦面以外の歪面であることにより、座掘り開先の加工方法によって座掘り底面が様々な形態の面を形成している場合でも、所望長さのルートギャップが確保されていることを前提として、座掘り底面の形状にバリエーションを持たせることができる（様々な座掘り底面を許容できる）。ここで、歪面には、波打ち面や湾曲面などが挙げられる。

また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様において、
前記座掘り開先の座掘り底面と座掘り傾斜面との境界が曲率を有していることを特徴とする。

本態様によれば、座掘り開先の座掘り底面と座掘り傾斜面との境界が曲率を有していることにより、例えば、座掘り底面と座掘り傾斜面との境界が直線でないこと（二つの面が直線を介して交差しないこと）から、座掘り開先の加工に余裕を持たせることができる。すなわち、座掘り傾斜面から座掘り底面にかけて連続的に切削加工する際に、それらの境界の曲率を許容することで、切削加工方法にバリーションを持たせることができる。

以上の説明から理解できるように、本発明の異径柱梁接合構造によれば、板厚の厚いパネルコアとダイアフラムが溶接接合される異径柱梁接合構造において、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、可及的に溶接量を少なくすることができる。

第１実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例の縦断面図である。 従来のパネル板と通しダイアフラムの溶接接合形態を説明する図である。 図１のIII部の拡大図であって、新規の第１溶接接合形態を説明する図である。 図１のIV方向矢視図である。 第２実施形態に係る異径柱梁接合構造を形成する、新規の第２溶接接合形態を説明する図である。 開先加工機に応じて形成される座掘り開先の側面形状を示す図であって、（ａ）は、標準形態を示す図であり、（ｂ）は、座掘り底面が平坦面以外の歪面を有する形態を示す図であり、（ｃ）は、座掘り開先の座掘り底面と座掘り傾斜面との境界が曲率を有する形態を示す図である。 第３実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例の縦断面図である。 図７のVIII部の拡大図であって、新規の第３溶接接合形態を説明する図である。 図７のIX方向矢視図である。 第４実施形態に係る異径柱梁接合構造を形成する、新規の第４溶接接合形態を説明する図である。

以下、各実施形態に係る異径柱梁接合構造について添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［第１実施形態に係る異径柱梁接合構造］
はじめに、図１乃至図４を参照して、第１実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例を説明する。ここで、図１は、第１実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例の縦断面図であり、図３は、図１のIII部の拡大図であって、新規の第１溶接接合形態を説明する図であり、図４は、図１のIV方向矢視図である。

図１に示す異径柱梁接合構造８０Ａ（８０）は、四つ（四枚）のパネル板１１が相互に完全溶込み溶接にて溶接接合されることにより形成される、平面視正方形（矩形の一例）のパネルコア１０と、パネルコア１０の下端１３に溶接接合されている下階柱４０と、パネルコア１０の上端１２に溶接接合されている通しダイアフラム２０Ａと、通しダイアフラム２０Ａの上面２１に溶接接合されている上階柱５０と、各パネル板１１に溶接接合されている複数の鉄骨梁６０とを有する。ここで、図示例は、四面パネルボックスにより形成されるパネルコア１０であるが、平面視正方形の角形鋼管によりパネルコアが形成されてもよい。

パネルコア１０の幅ｔ１は１５０ｍｍ乃至１０００ｍｍ程度の範囲に設定でき、パネル板１１の板厚ｔ２は６ｍｍ乃至５０ｍｍ程度の範囲に設定できる。

下階柱４０もパネル板１１と同幅ｔ１の幅を有した、平面視正方形の角形鋼管により形成されている。下階柱４０の上端４１には開先が設けられ、下階柱４０の内側に裏当て金３５が配設され、下階柱４０の開先とパネルコア１０の下端１３が完全溶込み溶接部７５により溶接接合される。

ここで、溶接接合における具体的な溶接方法は、アークスポット、アークスタッド、ガスシールドアーク、プラズマ溶接等のアーク溶接の他、エレクトロスラグ溶接、電子ビーム溶接、レーザービーム溶接など、多様な溶接法が適用できる。

パネルコア１０の各パネル板１１には、成がｔ５，ｔ６（ｔ５＜ｔ６）の二種類のＨ形鋼により形成される鉄骨梁６０Ａ，６０Ｂのそれぞれの側端６１，６２が溶接接合されている段差梁となっている。図示例は、鉄骨梁６０のフランジとパネル板１１との溶接接合形態（完全溶込み溶接部７５）のみを示しているが、さらに鉄骨梁６０のウェブとパネル板１１が隅肉溶接により溶接接合されてもよいし、鉄骨梁６０の全周とパネル板１１とが隅肉溶接により溶接接合されてもよい。

通しダイアフラム２０とパネルコア１０との溶接接合形態については、以下で詳説する。通しダイアフラム２０の上面２１に接続される上階柱５０は、パネルコア１０と下階柱４０よりも狭幅である幅ｔ４（ｔ４＜ｔ１）を有した、平面視正方形の角形鋼管により形成されている。上階柱５０の下端５１には開先が設けられ、上階柱５０の内側に裏当て金３５が配設され、上階柱５０の開先と通しダイアフラム２０Ａの上面２１が完全溶込み溶接部７５により溶接接合される。

ここで、図１のIII部の拡大図である図３を参照して通しダイアフラム２０とパネルコア１０との溶接接合形態を説明する前に、図２を参照して、従来のパネル板と通しダイアフラムの溶接接合形態について説明する。ここで、図２は、従来のパネル板と通しダイアフラムの溶接接合形態を説明する図であって、図３に対応する態様で示した図である。

図示するように、通しダイアフラム２０Ａの板厚ｔ３と、パネル板１１の板厚ｔ２はいずれも、パネル板１１に接合される鉄骨梁６０の側端６１，６２（図１参照）の剛性と耐力を確保し、柱梁間の十分な応力伝達を確保するために厚くなっている。

従来のパネル板１１と通しダイアフラム２０Ａの溶接接合形態は、図２に示すように、パネル板１１の上端に板厚の全幅に亘る開先１２'を設け、その背面に裏当て金３５を配設し、通しダイアフラム２０Ａの下面２２とパネル板１１の開先１２'と裏当て金３５とにより形成される大きな空間Ｇ１に完全溶込み溶接部７５が形成される形態である。

ここで、裏当て金３５において完全溶込み溶接部７５に露出する領域の幅ｔ７が、ルートギャップを形成する。

図２からも明らかなように、パネル板１１と通しダイアフラム２０Ａの双方の板厚が厚くなるに従い、溶接用の空間Ｇ１が大きくなって溶接量が多くなり、板厚に応じた溶接部の予熱管理や入熱管理に起因して製作負荷が高くなる。

次に、図２に示す従来の溶接接合形態に代わり、異径柱梁接合構造８０Ａを形成するパネル板１１と通しダイアフラム２０Ａの溶接接合形態の一例（新規の第１溶接接合形態）を、図３を参照して説明する。

パネル板１１の上端１２には、内側から途中位置までが平坦面１５であり、途中位置から外側に亘って開先深さｔ９のレ型開先１６が設けられている。

平坦面１５と通しダイアフラム２０Ａの下面２２の間には裏当て金３０が挟まれ、裏当て金３０の板厚ｔ８がルートギャップを形成している。ここで、ルートギャップを形成する板厚ｔ８は、６ｍｍ乃至９ｍｍ程度に設定できる。

レ型開先１６と、裏当て金３０の板厚ｔ８（ルートギャップ）と、通しダイアフラム２０Ａの下面２２とにより形成される空間Ｇ２に、突合せ溶接部７０が形成される。

図示例の溶接接合形態では、裏当て金３０がパネル板１１の上端１２の途中位置まで挿通されることから、形成される隙間Ｇ２は図２に示す従来の溶接接合形態の隙間Ｇ１に比べて格段に小さくなる。隙間Ｇ２が小さくなりながらも、従来の部分溶込み溶接とは異なり、挿通された裏当て金３０の板厚ｔ８により、ルートギャップが十分に確保される。

従って、従来の完全溶込み溶接でも部分溶込み溶接でもない、新規の溶接形態となり、溶接量を可及的に低減しながら、柱梁間の十分な応力伝達を保証した溶接接合形態となる。

ここで、図４に示すように、四本の裏当て金３０が矩形枠状をなすように一体化された裏当て金ユニット３０Ａを用いて、この裏当て金ユニット３０Ａを、平面視矩形のパネルコア１０の上端１２の平坦面１５に載置し、裏当て金ユニット３０Ａの上に通しダイアフラム２０Ａの下面２２を載置し、裏当て金ユニット３０Ａの外周に沿って突合せ溶接部７０を形成することにより、良好な製作性の下でパネルコア１０と通しダイアフラム２０Ａの溶接接合を行うことが可能になる。

尚、裏当て金ユニット３０Ａを構成する四本の裏当て金３０の寸法は、全てが同一であってもよいし、全てが同一でなくともよいし、例えば二本の寸法が同一で他の二本の寸法が異なるもの等であってもよく、結果として図示例のように矩形枠状を構成できればよい。二本ずつの寸法が異なる形態としては、平行な一対の長尺の裏当て金と、それらに直交する一対の短尺の裏当て金が相互に接続される形態等が挙げられる。

［第２実施形態に係る異径柱梁接合構造］
次に、図５を参照して、第２実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例を説明する。ここで、図５は、第２実施形態に係る異径柱梁接合構造を形成する、新規の第２溶接接合形態を説明する図である。

図示する異径柱梁接合構造８０Ｂは、パネル板１１と通しダイアフラム２０Ａの溶接接合形態以外は図１，３に示す異径柱梁接合構造８０Ａと同様である。

図示するパネル板１１と通しダイアフラム２０Ａの溶接接合形態（新規の第２溶接接合形態）において、パネル板１１の上端１２には、内側から途中位置までが平坦面１５であり、途中位置から外側に亘って側面視台形状で開先深さｔ１１の座掘り開先１７が設けられている。

座掘り開先１７は、座掘り傾斜面１８と座掘り底面１９とを備え、座掘り底面１９の長さｔ１０がルートギャップを形成している。また、座掘り傾斜面１８によって開先角度が保証され、座掘り底面１９までの深さである開先深さｔ１１によって溶込み深さが保証される。

座掘り開先１７と、通しダイアフラム２０Ａの下面２２とにより形成される空間Ｇ３に、突合せ溶接部７０が形成される。

図示例の溶接接合形態では、パネル板１１の上端１２の途中位置から座掘り開先１７が設けられていることから、形成される隙間Ｇ３は図３に示す溶接接合形態の隙間Ｇ２と同様に、従来の隙間Ｇ１に比べて格段に小さくなる。隙間Ｇ３が小さくなりながらも、従来の部分溶込み溶接とは異なり、座掘り開先１７の座掘り底面１９の長さｔ１０により、ルートギャップが十分に確保される。従って、図３に示す溶接接合形態と同様に、従来の完全溶込み溶接でも部分溶込み溶接でもない、新規の溶接形態となり、溶接量を可及的に低減しながら、柱梁間の十分な応力伝達を保証した溶接接合形態となる。

また、図３に示す溶接接合形態と異なり、裏当て金３０を不要にできることから、部品点数を削減でき、製作性もより一層良好になる。

ここで、図６を参照して、座掘り開先の側面形状の変形例について説明する。図６（ａ）は、標準形態を示す図であり、図６（ｂ）は、座掘り底面が平坦面以外の歪面を有する形態を示す図であり、図６（ｃ）は、座掘り開先の座掘り底面と座掘り傾斜面との境界が曲率を有する形態を示す図である。

図６（ａ）に示す座掘り開先１７は、ともに平坦面からなる座掘り傾斜面１８と座掘り底面１９が、境界の直線１７ａを介してすり合っている形状を有する。

一方、図６（ｂ）に示す座掘り開先１７Ａは、平坦面からなる座掘り傾斜面１８と、歪面である座掘り底面１９Ａとからなる形状を有する。ここで、歪面には、図示例のような湾曲面や、不図示の波打ち面等、平坦面以外の様々な面が含まれる。

一方、図６（ｃ）に示す座掘り開先１７Ｂは、ともに平坦面からなる座掘り傾斜面１８と座掘り底面１９が、境界の曲率１７ｂを介してすり合っている形状を有する。

図６（ｂ）に示すように、座掘り開先１７Ａの座掘り底面１９Ａが平坦面以外の歪面であることにより、座掘り開先１７Ａの加工方法によって座掘り底面１９Ａが様々な形態の面を形成している場合でも、所望長さのルートギャップが確保されていることを前提として、座掘り底面１９Ａの形状にバリエーションを持たせることができる。

また、図６（ｃ）に示すように、座掘り開先１７Ｂの座掘り底面１９と座掘り傾斜面１８との境界が曲率１７ｂを有していることにより、例えば、座掘り底面１９と座掘り傾斜面１８との境界が直線でないことから、座掘り開先１７Ｂの加工に余裕を持たせることができ、座掘り傾斜面１８から座掘り底面１９にかけて連続的に切削加工する際に、それらの境界の曲率１７ｂを許容することで、切削加工方法にバリーションを持たせることが可能になる。

［第３実施形態に係る異径柱梁接合構造］
次に、図７乃至図９を参照して、第３実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例を説明する。ここで、図７は、第３実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例の縦断面図であり、図８は、図７のVIII部の拡大図であって、新規の第３溶接接合形態を説明する図であり、図９は、図７のIX方向矢視図である。

図７に示す異径柱梁接合構造８０Ｃ（８０）は、パネルコア１０の上端１２の内面に板厚ｔ３の内ダイアフラム２０Ｂが溶接接合され、内ダイアフラム２０Ｂの上面２１に上階柱５０の下端５１が溶接接合されている点において、通しダイアフラム２０Ａを有する異径柱梁接合構造８０Ａ，８０Ｂと相違する。

まず、図８を参照して、第３実施形態に係る異径柱梁接合構造８０Ｃを形成する、パネル板１１と内ダイアフラム２０Ｂの溶接接合形態の一例（新規の第３溶接接合形態）を説明する。

内ダイアフラム２０Ｂの側端２３には、内側から途中位置までが平坦面２４であり、途中位置から外側に亘って開先深さｔ９のレ型開先２５が設けられている。

平坦面２４とパネル板１１の内面１４の間には裏当て金３０が挟まれ、裏当て金３０の板厚ｔ８がルートギャップを形成している。

レ型開先２５と、裏当て金３０の板厚ｔ８（ルートギャップ）と、パネル板１１の内面１４とにより形成される空間Ｇ２に、突合せ溶接部７０が形成される。

図示例の溶接接合形態では、裏当て金３０が内ダイアフラム２０Ｂの側端２３の途中位置まで挿通されることから、形成される隙間Ｇ２は図３に示す溶接接合形態と同様に小さくなり、挿通された裏当て金３０の板厚ｔ８により、ルートギャップが十分に確保される。

図９に示すように、この溶接接合形態では、四つのパネル板１１が相互に完全溶込み溶接にて溶接接合されることによりパネルコア１０が形成されていることから、隣接するパネル板１１の内側隅角部にはパネル板１１の軸方向に延びるパネルコア形成用裏当て金３８が配設されている。従って、パネルコア１０の内側隅角部にある各パネルコア形成用裏当て金３８と干渉しないようにして、各パネル板１１と対応する内ダイアフラム２０Ｂの側端２３の平坦面２４との間に裏当て金３０が挟まれている。このことにより、内側隅角部にパネルコア形成用裏当て金３８を備えた四面ボックスのパネルコア１０においても、内ダイアフラム２０Ｂの側端２３の全周に亘って均等なルートギャップを確保することができる。

［第４実施形態に係る異径柱梁接合構造］
次に、図１０を参照して、第４実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例を説明する。ここで、図１０は、第４実施形態に係る異径柱梁接合構造を形成する、新規の第４溶接接合形態を説明する図である。

図示する異径柱梁接合構造８０Ｄは、パネル板１１と内ダイアフラム２０Ｂの溶接接合形態以外は図７，８に示す異径柱梁接合構造８０Ｃと同様である。

図示するパネル板１１と内ダイアフラム２０Ｂの溶接接合形態（新規の第４溶接接合形態）において、内ダイアフラム２０Ｂの側端２３には、内側から途中位置までが平坦面２４であり、途中位置から外側に亘って側面視台形状で開先深さｔ１１の座掘り開先２６が設けられている。

座掘り開先２６は、座掘り傾斜面２７と座掘り底面２８とを備え、座掘り底面２８の長さｔ１０がルートギャップを形成している。

座掘り開先２６と、パネル板１１の内面１４とにより形成される空間Ｇ３に、突合せ溶接部７０が形成される。

図示例の溶接接合形態では、内ダイアフラム２０Ｂの側端２３の途中位置から座掘り開先２６が設けられていることから、形成される隙間Ｇ３は図８に示す溶接接合形態の隙間Ｇ２と同様に、従来の隙間Ｇ１に比べて格段に小さくなる。隙間Ｇ３が小さくなりながらも、従来の部分溶込み溶接とは異なり、座掘り開先２６の座掘り底面２８の長さｔ１０により、ルートギャップが十分に確保される。従って、図８に示す溶接接合形態と同様に、従来の完全溶込み溶接でも部分溶込み溶接でもない、新規の溶接形態となり、溶接量を可及的に低減しながら、柱梁間の十分な応力伝達を保証した溶接接合形態となる。

また、図８に示す溶接接合形態と異なり、裏当て金３０を不要にできることから、部品点数を削減でき、製作性もより一層良好になる。

［ダイアフラムの板厚の算定方法］
ダイアフラム（通しダイアフラム、内ダイアフラム）の必要板厚を算定する際には、ダイアフラムの面外曲げ剛性、降伏面外曲げ剛性、全塑性面外曲げ耐力の計算において、降伏線の板厚、降伏線の単位長さ当たりの降伏モーメント、及び全塑性モーメントを、ダイアフラムの板厚とパネル板の板厚と開先深さのうちで最も小さくなる値に基づいて設計する。

ここで、ダイアフラムに形成される降伏線の単位長さ当たりの降伏曲げモーメント_LDM_yは以下の式（１）で表され、パネル板に形成される降伏線の単位長さ当たりの降伏曲げモーメント_LPM_yは以下の式（２）で表され、突合せ溶接部の単位長さ当たりの降伏曲げモーメント_LWM_yは以下の式（３）で表され、式（１）乃至式（３）の中の最小値を用いて、ダイアフラムの板厚を設計することができる。

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０：パネルコア
１１：パネル板
１２：上端
１３：下端
１４：内面
１５：平坦面
１６：レ型開先
１７，１７Ａ，１７Ｂ：座掘り開先
１７ａ：直線
１７ｂ：曲率
１８：座掘り傾斜面
１９：座掘り底面
１９Ａ：座掘り底面（歪面）
２０：ダイアフラム
２０Ａ：通しダイアフラム（ダイアフラム）
２０Ｂ：内ダイアフラム（ダイアフラム）
２１：上面
２２：下面
２３：側端
２４：平坦面
２５：レ型開先
２６：座掘り開先
２７：座掘り傾斜面
２８：座掘り底面
３０：裏当て金
３０Ａ：裏当て金ユニット
３５：裏当て金
３８：パネルコア形成用裏当て金
４０：下階柱（鉄骨柱）
４１：上端
５０：上階柱（鉄骨柱）
５１：下端
６０、６０Ａ，６０Ｂ：鉄骨梁
６１，６２：側端
７０：突合せ溶接部
７５：完全溶込み溶接部（突合せ溶接部の一例）
８０，８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ：異径柱梁接合構造
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３：空間

Claims (9)

1. 四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端に平面視矩形の通しダイアフラムが溶接接合され、該通しダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
   前記パネル板の上端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘ってレ型開先があり、
   前記平坦面と前記通しダイアフラムの下面の間に裏当て金が挟まれ、該裏当て金の板厚がルートギャップを形成し、
   前記レ型開先と、前記ルートギャップと、前記通しダイアフラムの下面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする、異径柱梁接合構造。
2. 四本の裏当て金が矩形枠状をなすように配設されている裏当て金ユニットが、平面視矩形のパネルコアの上端の前記平坦面と、前記通しダイアフラムの下面の間に挟まれていることを特徴とする、請求項１に記載の異径柱梁接合構造。
3. 四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端に平面視矩形の通しダイアフラムが溶接接合され、該通しダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
   前記パネル板の上端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘って側面視台形状の座掘り開先があり、
   前記座掘り開先の座掘り底面の長さがルートギャップを形成し、
   前記座掘り開先と、前記通しダイアフラムの下面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする、異径柱梁接合構造。
4. 四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端の内側に平面視矩形の内ダイアフラムが溶接接合され、該内ダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
   前記内ダイアフラムの側端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘ってレ型開先があり、
   前記平坦面と前記パネル板の内面の間に裏当て金が挟まれ、該裏当て金の板厚がルートギャップを形成し、
   前記レ型開先と、前記ルートギャップと、前記パネル板の内面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする、異径柱梁接合構造。
5. 前記パネルコアは、四つのパネル板が相互に溶接接合されることにより形成され、
   隣接する前記パネル板の内側隅角部には、該パネル板の軸方向に延びるパネルコア形成用裏当て金が配設されており、
   前記パネルコアの各パネル板と、対応する前記内ダイアフラムの前記側端の前記平坦面との間に、直線状の前記裏当て金が挟まれていることを特徴とする、請求項４に記載の異径柱梁接合構造。
6. 四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端の内側に平面視矩形の内ダイアフラムが溶接接合され、該内ダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
   前記内ダイアフラムの側端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘って側面視台形状の座掘り開先があり、
   前記座掘り開先の座掘り底面の長さがルートギャップを形成し、
   前記座掘り開先と、前記パネル板の内面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする、異径柱梁接合構造。
7. 前記パネルコアは、四つのパネル板が相互に溶接接合されることにより形成されている、もしくは、角形鋼管により形成されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の異径柱梁接合構造。
8. 前記座掘り開先の座掘り底面が、平坦面以外の歪面であることを特徴とする、請求項３又は６に記載の異径柱梁接合構造。
9. 前記座掘り開先の座掘り底面と座掘り傾斜面との境界が曲率を有していることを特徴とする、請求項３又は６に記載の異径柱梁接合構造。

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