JP2023114486A - 柱梁接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】仕口部の各角部と外ダイヤフラムの各角部との間での目違いを防止するために成形方法を限定した外ダイヤフラムを用いることなく、仕口部に対する外ダイヤフラムの外篏を行うことが可能な柱梁接合構造を提供する。【解決手段】柱梁接合構造１０は、角形鋼管によって構成されるシャフト２１と、シャフト２１と接合される梁３１と、角形リング状に成形され、シャフト２１に対する梁３１の接合位置である仕口部２２に外嵌される外ダイヤフラム４１と、仕口部２２の角部２３の外周面２２ａと、仕口部２２に外嵌された外ダイヤフラム４１の角部４２の内周面４１ｂと、の間に形成される角部隙間Ｓ２に嵌合される裏当て金５１と、を備えるものである。【選択図】図２

Description

本発明は、柱に梁を接合させるための柱梁接合構造に関するものである。

従来、柱に梁を接合させるための柱梁接合構造としては、例えば、特許文献１に示すような柱梁接合構造がある。特許文献１に示す柱梁接合構造では、角形鋼管柱に対する梁の接合位置（仕口部）であって、当該角形鋼管柱の長さ方向の複数箇所に、角形リング状の外ダイヤフラムを外篏して溶接結合することで梁の接合位置を補強する。

特許文献１のような従来の柱梁接合構造では、角形鋼管柱（仕口部）と梁との接合部における強度を確保するために、外ダイヤフラムの板厚が、所定の厚さで制御されている。例えば、特許文献１の柱梁接合構造では、外ダイヤフラムの板厚が、角形鋼管柱の板厚以上の板厚で制御されている。

特開２００６－１６８５９号公報

しかしながら、特許文献１の柱梁接合構造のように、角形鋼管柱（仕口部）と梁との結合部における強度を確保するために、角形鋼管柱の板厚以上の板厚を有する外ダイヤフラムを用いると、外ダイヤフラムの各角部の内面曲率半径が、角形鋼管柱（仕口部）の各角部の外面曲率半径よりも小さく成形される。このため、角形鋼管柱（仕口部）に対して外ダイヤフラムを外篏した際に、角形鋼管柱（仕口部）の各角部と外ダイヤフラムの各角部との間で目違いが生じるという問題があった。

ここで、特許文献１の柱梁接合構造では、外ダイヤフラムを熱間成形によって成形して、外ダイヤフラムの各角部の内面曲率半径を、角形鋼管柱（仕口部）の各角部の外面曲率半径に応じて自由に変更することで上記目違いを防止している。

このように、特許文献１のような従来の柱梁接合構造では、上記目違いを防止するために、外ダイヤフラムを熱間成形よって製造する等、外ダイヤフラムの成形方法が限定的であった。

そこで、本発明は、仕口部の各角部と外ダイヤフラムの各角部との間での目違いを防止するために成形方法を限定した外ダイヤフラムを用いることなく、仕口部に対する外ダイヤフラムの外篏を行うことが可能な柱梁接合構造を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上であり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明の柱梁接合構造は、角形鋼管によって構成される柱部材と、前記柱部材と接合される梁部材と、角形リング状に成形され、前記柱部材に対する前記梁部材の接合位置である仕口部に外嵌される外ダイヤフラムと、前記仕口部の角部の外周面と、前記仕口部に外嵌された前記外ダイヤフラムの角部の内周面と、の間に形成される隙間に嵌合される裏当て金と、を備えるものである。
上記構成では、仕口部の角部の外周面と、仕口部に外嵌された外ダイヤフラムの角部の内周面と、の間に形成される隙間が、裏当て金によって埋められる。

また、本発明の柱梁接合構造では、前記裏当て金は、前記外ダイヤフラムと同質の部材によって構成されるものである。
上記構成では、仕口部の角部の外周面と、仕口部に外嵌された外ダイヤフラムの角部の内周面と、の間に形成される隙間が、外ダイヤフラムと同質の裏当て金によって埋められる。

本発明の柱梁接合構造によれば、仕口部の角部の外周面と、仕口部に外嵌された外ダイヤフラムの角部の内周面と、の間に形成される隙間に裏当て金が嵌合されることで、仕口部に対して外ダイヤフラムを外篏した際に、仕口部の各角部と外ダイヤフラムの各角部との間で目違いが生じる場合であっても、上記隙間を裏当て金によって埋めることができる。そのため、上記目違いを防止するために成形方法を限定した外ダイヤフラムを用いることなく、仕口部に対する外ダイヤフラムの外篏を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る柱梁接合構造の斜視図である。 同柱梁接合構造における要部の一部切り欠き平面図である。 同柱梁接合構造における要部の縦断正面図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施の形態に係る柱梁接合構造における裏当て金の斜視図である。

本発明の柱梁接合構造１０について説明する。なお、本発明は、以下に説明する柱梁接合構造１０に限定されるものではない。

図１に示すように、柱梁接合構造１０は、角形鋼管によって構成されるシャフト２１（「柱部材」の一例）と、シャフト２１と接合される梁３１（「梁部材」の一例）と、角形リング状に成形され、シャフト２１に対する梁３１の接合位置である仕口部２２に外嵌される外ダイヤフラム４１と、から主に構成されている。

柱梁接合構造１０においては、外ダイヤフラム４１が外篏されて所望の長さに加工されたシャフト２１が、所定本数、建築現場等に搬送される。そして、シャフト２１の下端が図示しない座板等に溶接結合されることによって所定位置に立設される。さらに、シャフト２１の仕口部２２の外周面２２ａ及び外ダイヤフラム４１の外周面４１ａに梁３１の端部を溶接結合によって連結することで、柱梁接合構造１０が構成される。

図２に示すように、シャフト２１は、冷間成形よって断面視四角形状に成形される中空状の角形鋼管である。シャフト２１は、所定の板厚ｔｃであり、各角部２３が所定の外面曲率半径ｒであり、且つ、所定の外寸ｄとなるように冷間成形されている。なお、本実施の形態では、シャフト２１を冷間成形によって成形しているが、これに限定されるものではなく、シャフト２１を熱間成形によって成形しても構わない。

図１及び図２に示すように、梁３１は、Ｈ形鋼によって形成されている。梁３１は、対向する２枚の平板状のフランジ３２と、対向するフランジ３２の間に形成されるウェブ３３と、から構成される。梁３１は、シャフト２１の仕口部２２の四方に向く外周面２２ａのそれぞれから水平方向に延びて設けられる。梁３１は、フランジ３２が上下方向に対向した位置となり、且つウェブ３３の一端面がシャフト２１の仕口部２２における一方の外周面２２ａに沿って当接するように、シャフト２１の仕口部２２に固着される。

図１に示すように、外ダイヤフラム４１は、シャフト２１の仕口部２２の長さ方向における複数箇所（図１においては２箇所）にそれぞれ外篏され、溶接接合される。仕口部２２に溶接接合された外ダイヤフラム４１の四方に向く外周面４１ａには、梁３１のフランジ３２の一端部が固定される。これによって、梁３１がシャフト２１（仕口部２２）から水平方向に延びて設けられる。

外ダイヤフラム４１は、外ダイヤフラム４１用に成形した断面視四角形状に成形される中空状の角形鋼管を、図示しない定寸切断装置によって切断することで製造される。外ダイヤフラム４１用の角形鋼管は、シャフト２１の仕口部２２と梁３１との接合部における強度を確保するために、板厚Ｗがシャフト２１（仕口部２２）の板厚ｔｃ以上（Ｗ≧ｔｃ）である鋼板を冷間プレス成形することで成形される。具体的には、外ダイヤフラム４１用の角形鋼管は、板厚Ｗが４０ｍｍ以上の極厚鋼板によって成形される。外ダイヤフラム４１用の角形鋼管は、シャフト２１（仕口部２２）の外寸ｄよりも大きい内寸Ｄ１に成形されるとともに、所定の外寸Ｄ２で成形されている。外ダイヤフラム４１用の角形鋼管は、外ダイヤフラム４１の高さＨが板厚Ｗの２倍以上（Ｈ≧２Ｗ）になるように、図示しない定寸切断装置によって切断される。ここで、外ダイヤフラム４１の高さＨとは、図３に示すように、外ダイヤフラム４１をシャフト２１の仕口部２２に外篏した際の外ダイヤフラム４１の上下方向における長さをいう。

このような外ダイヤフラム４１用の角形鋼管から外ダイヤフラム４１を製造することで、図２及び図３に示すように、外ダイヤフラム４１は、シャフト２１（仕口部２２）の外寸ｄよりも大きい内寸Ｄ１、所定の外寸Ｄ２、シャフト２１（仕口部２２）の板厚ｔｃ以上の板厚Ｗ、板厚Ｗの２倍以上の高さＨである角形リング状の部材に成形される。また、外ダイヤフラム４１は、その各角部４２が、シャフト２１（仕口部２２）の外面曲率半径ｒよりも小さい内面曲率半径Ｒ１で成形されるとともに、所定の外面曲率半径Ｒ２で成形されている。外ダイヤフラム４１の内周面４１ｂにおける上下端の全周には、開先部４３が形成されている。

このような寸法関係によってシャフト２１（仕口部２２）及び外ダイヤフラム４１を成形することで、シャフト２１（仕口部２２）の外周面２２ａと、外ダイヤフラム４１の内周面４１ｂとの間には側部隙間Ｓ１が生じる。柱梁接合構造１０においては、この側部隙間Ｓ１を利用することで、シャフト２１（仕口部２２）に対する外ダイヤフラム４１の外篏を行う。

一方で、外ダイヤフラム４１が、板厚Ｗがシャフト２１（仕口部２２）の板厚ｔｃ以上（Ｗ≧ｔｃ）である鋼板を冷間プレス成形することで製造されるため、シャフト２１（仕口部２２）に対して外ダイヤフラム４１を外篏した際に、シャフト２１（仕口部２２）の各角部２３の外周面２２ａと、仕口部２２に外嵌された外ダイヤフラム４１の各角部４２の内周面４１ｂと、の間に、側部隙間Ｓ１より間隔の大きい角部隙間Ｓ２（「隙間」の一例）が生じる。すなわち、仕口部２２の各角部２３と外ダイヤフラム４１の各角部４２との間で目違いが生じる。そのため、柱梁接合構造１０においては、当該目違いを防止するために、各角部４２の内周面４１ｂに裏当て金５１を接合した外ダイヤフラム４１をシャフト２１の仕口部２２に外嵌する。

図２、図４及び図５に示すように、裏当て金５１は、平面断面視略三日月形状の湾曲部材である。裏当て金５１は、外ダイヤフラム４１と同質の部材によって構成されている。裏当て金５１を外ダイヤフラム４１と同質の部材によって構成することで、裏当て金５１と外ダイヤフラム４１との溶接部の強度を増加させることができる。

裏当て金５１は、その一端面５２がシャフト２１の各角部２３の外面曲率半径ｒよりも若干大きい内面曲率半径で湾曲している。裏当て金５１の一端面５２は、外ダイヤフラム４１がシャフト２１の仕口部２２に対して外嵌される際に、シャフト２１の仕口部２２の各角部２３の外周面２２ａと対向する。裏当て金５１は、その一端面５２の上下端に開先部５４が形成されている。

裏当て金５１は、その他端面５３が外ダイヤフラム４１の各角部４２の内面曲率半径Ｒ１よりも若干小さい外面曲率半径で湾曲している。裏当て金５１の他端面５３は、外ダイヤフラム４１がシャフト２１の仕口部２２に対して外嵌される際に、外ダイヤフラム４１の各角部４２の内周面４１ｂと対向する。

裏当て金５１は、その高さＨ２が外ダイヤフラム４１の高さＨと略同様の高さである。ここで、裏当て金５１の高さＨ２とは、外ダイヤフラム４１をシャフト２１の仕口部２２に外篏した際の裏当て金５１の上下方向における長さをいう。

裏当て金５１は、その厚さＷ１が、角部隙間Ｓ２の大きさに応じて変更される。具体的には、裏当て金５１の厚さＷ１は、シャフト２１の各角部２３の外面曲率半径ｒに影響するシャフト２１の板厚ｔｃ及び外寸ｄと、外ダイヤフラム４１の各角部４２の内面曲率半径Ｒ１に影響する外ダイヤフラム４１の板厚Ｗ及び内寸Ｄ１と、に応じて変更される。

次に、シャフト２１の仕口部２２に対して外ダイヤフラム４１を外嵌する方法について説明する。

柱梁接合構造１０においては、外ダイヤフラム４１をシャフト２１に外嵌する前に、外ダイヤフラム４１の各角部４２の内周面４１ｂに裏当て金５１が溶接接合される。

図２及び図４に示すように、裏当て金５１は、他端面５３が外ダイヤフラム４１の角部４２の内周面４１ｂと接触するように配置される。外ダイヤフラム４１の角部４２に配置された裏当て金５１は、外ダイヤフラム４１の角部４２の内周面４１ｂの上下端に形成される開先部４３を利用して外ダイヤフラム４１の角部４２の内周面４１ｂに溶接接合される。具体的には、裏当て金５１が外ダイヤフラム４１の角部４２に配置された状態で、外ダイヤフラム４１の開先部４３と、裏当て金５１の他端面５３の上下端部と、を溶接することで、裏当て金５１が外ダイヤフラム４１の角部４２の内周面４１ｂに接合される。

外ダイヤフラム４１は、各角部４２の内周面４１ｂに裏当て金５１が溶接接合された状態で、シャフト２１の仕口部２２の所定位置に外嵌される。外ダイヤフラム４１は、シャフト２１の仕口部２２に外嵌されると、外ダイヤフラム４１に形成される開先部４３及び裏当て金５１に形成される開先部５４を利用してシャフト２１の仕口部２２に溶接接合される。具体的には、シャフト２１の仕口部２２の外周面２２ａにおいては、外ダイヤフラム４１の内周面４１ｂの上下端に形成される開先部４３と、シャフト２１の仕口部２２の外周面２２ａと、を溶接する。シャフト２１の仕口部２２の角部２３においては、裏当て金５１の一端面５２の上下端に形成される開先部５４と、シャフト２１の仕口部２２の角部２３の外周面２２ａと、を溶接する。

以上のように、上記柱梁接合構造１０によれば、仕口部２２の角部２３の外周面２２ａと、仕口部２２に外嵌された外ダイヤフラム４１の角部４２の内周面４１ｂと、の間に形成される角部隙間Ｓ２に裏当て金５１が嵌合されることで、仕口部２２に対して外ダイヤフラム４１を外篏した際に、仕口部２２の各角部２３と外ダイヤフラム４１の各角部４２との間で目違いが生じる場合であっても、角部隙間Ｓ２を裏当て金５１によって埋めることができる。そのため、上記目違いを防止するために成形方法が限定された外ダイヤフラムを用いることなく、仕口部２２に対する外ダイヤフラムの外篏を行うことができる。

１０ 梁接合構造
２１ シャフト（柱部材）
２２ 仕口部
２２ａ 仕口部の角部の外周面
２３ 仕口部の角部
３１ 梁（梁部材）
４１ 外ダイヤフラム
４１ｂ 外ダイヤフラムの角部の内周面
４２ 外ダイヤフラムの角部
５１ 裏当て金
Ｓ２ 角部隙間（隙間）

Claims (2)

1. 角形鋼管によって構成される柱部材と、
   前記柱部材と接合される梁部材と、
   角形リング状に成形され、前記柱部材に対する前記梁部材の接合位置である仕口部に外嵌される外ダイヤフラムと、
   前記仕口部の角部の外周面と、前記仕口部に外嵌された前記外ダイヤフラムの角部の内周面と、の間に形成される隙間に嵌合される裏当て金と、
   を備えること
   を特徴とする柱梁接合構造。
2. 前記裏当て金は、前記外ダイヤフラムと同質の部材によって構成されること
   を特徴とする請求項１に記載の柱梁接合構造。

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