JP2731352B2

JP2731352B2 - ワンサイドボルト使用柱・梁接合構造

Info

Publication number: JP2731352B2
Application number: JP6156740A
Authority: JP
Inventors: 章福田; 賢二古海; 隆司森田; 智文野村; 義昭堀園; 正和辻; 建造宇佐見
Original assignee: DAIWA HAUSU KOGYO KK
Current assignee: DAIWA HAUSU KOGYO KK
Priority date: 1994-06-14
Filing date: 1994-06-14
Publication date: 1998-03-25
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: JPH07331744A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、角形鋼管柱等の鋼管
柱とＨ形鋼等の鉄骨梁とを無溶接で接合するワンサイド
ボルト使用柱・梁接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、角形鋼管柱にＨ形鋼等の鉄骨梁を
接合する場合、図６または図７に示す接合構造が一般に
採られている。すなわち、柱１０１を梁１０２のフラン
ジ高さで切断し、この切断部にダイヤフラム１０３を溶
接する。このダイヤフラム１０３に梁１０２の一部をブ
ラケット１０４として溶接しておく。現場では、ブラケ
ット１０４と梁１０２とを、溶接により、または図１９
のように添え板１０５と共にボルトによって接合する。
この他に、図８に示すようにダイヤフラム１０６を柱１
０１の内部に溶接し、梁１０２の端部を直接に柱１０１
に溶接するものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】溶接作業は高度な技術
を要し、品質管理が容易でない。また、年々、技能労働
者は減少高齢化の傾向にあり、溶接の自動化あるいは無
溶接化が要求されている。そこで、品質の安定した接合
部を容易に得るための構成として、柱と梁とを特殊な接
合装置を用いてボルト接合するものが種々提案されてい
る。しかし、角形鋼管柱は閉鎖断面形であり、通常の高
力ボルトを使用するためにはボルト締め機構に工夫を要
する。例えば、角形鋼管柱内に予めナットを仕込んでお
いたり、ねじを切っておかなければならない等、施工上
で不利な点がある。

【０００４】この発明の目的は、無溶接の接合構造とで
き、かつ柱が閉鎖断面の鋼管柱であるにかかわらずに梁
を容易に接合することができ、また柱の梁接合部の耐力
を向上させることのできる柱・梁接合構造を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明のワンサイドボ
ルト使用柱・梁接合構造は、鋼管柱の管壁に、補強金物
と、鉄骨梁の端部に設けられた仕口金物とを重ね、これ
ら鋼管柱の管壁，補強金物，および仕口金物を、これら
３部材にわたって貫通するワンサイドボルトで締結した
ものである。鋼管柱は角形鋼管柱とし、前記補強金物
は、鋼管柱の外周の４面に各々重ねた平板とする。これ
ら４枚の平板は、隣合う角部を相互に溶接して角筒状に
組む。この明細書で言う「ワンサイドボルト」とは、一
端側からの操作で他端に頭部が拡径状態に塑性変形で形
成されて締め付けが行える軸状締め付け金具の総称であ
り、ブラインドボルト等とも呼ばれている。鉄骨梁はＨ
形鋼等からなる。前記仕口金物としては、スプリットテ
ィーやエンドプレート等が使用される。

【０００６】

【作用】この構成によると、ワンサイドボルトを用いる
ので、閉鎖断面の鋼管柱に対して外側からボルト接合が
行え、接合部の品質が安定した無溶接の接合構造とな
る。また、鋼管柱が閉鎖断面柱にかかわらず、柱にはワ
ンサイドボルト挿通用の孔明加工を施しておくだけで良
く、構成が簡単で施工も容易である。さらに、鋼管柱に
は補強金物を重ね、補強金物と共に梁の仕口金物を接合
するので、鋼管柱の梁接合部の耐力が高められる。補強
金物は、鋼管柱に重ねられるものであって、例えば板材
やアングル材からなるため、上下幅を広くでき、そのた
め柱の各方向に取り付く梁の寸法が異なっても、ボルト
孔位置を変えるだけで接合が行える。補強金物を鋼管柱
の内面に重ね、補強金物の材質を鋼管柱よりも硬質の金
属材とした場合は、ワンサイドボルトのボルト頭が小さ
くても、補強金物に設けられるワンサイドボルトの挿通
孔が開口縁で潰れることが防止され、堅固な固定が行え
る。

【０００７】また、補強金物を鋼管柱の外周の４面に各
々重なる平板とし、これら４枚の平板を相互に溶接して
角筒状に組むため、単独の補強板等を各面に設ける場合
等に比べて堅固な補強が行える。平板を角部で溶接する
ので、直角度も出し易く、精度良く梁の接合が行え、ま
た４個のアングル材を角筒状に接合するものと異なり、
各面の中央に溶接継ぎ目が生じることがなく、溶接継ぎ
目が梁の仕口金物の接合の邪魔となったり、孔加工の邪
魔となったりすることがない。

【０００８】

【実施例】この発明の実施例の説明の基礎となる提案例
を図１および図２に基づいて説明する。柱２１は角形鋼
管柱からなり、梁接合位置において、補強金物となる平
板の補強板２３を管壁内面の４側面に各々重ねる。補強
板２３は、上下端で各１本のワンサイドボルト１Ｂによ
り固定しておく。この補強板２３に、外側から、梁２２
の仕口金物となるスプリットティー２４の頭片を重ね、
ワンサイドボルト１Ａを用いて柱２１に接合する。梁２
２はＨ形鋼からなり、スプリットティー２４は梁２２の
上フランジ２２ａの上面および下フランジ２２ｂの下面
に各々脚片部を重ねてボルト２５で接合する。ボルト２
５には、高力ボルトまたはワンサイドボルトが使用され
る。梁２は、４本を柱２１の各側面に接合しているが、
１本ないし３本としても良い。

【０００９】補強板３は、上下のスプリットティー２
４，２４の重なり範囲よりも上下に延びる延長部分２３
ａを有する長さとし、この延長部分２３ａで前記の固定
用のワンサイドボルト１Ｂによる固定を行う。ワンサイ
ドボルト１Ｂは、補強板３および柱２１の管壁に設けた
ボルト挿通孔に貫通させる。スプリットティー２４を柱
２１に接合するワンサイドボルト１Ａは、スプリットテ
ィー２４，柱２１の管壁，および補強板２３に設けたボ
ルト挿通孔に渡って挿通させる。ボルト２５は、スプリ
ットティー２４および梁２２のフランジ２２ａ，２２ｂ
に設けた孔に渡って挿通させる。

【００１０】この構成の柱・梁接合構造によると、溶接
作業をなくし、また補強板３を重ねることで、柱２１の
梁接合部の耐力を高めることができる。しかも、ワンサ
イドボルト１Ａを用いるので、閉鎖断面の角形鋼管柱２
１に対して外側からボルト接合が行える。また、鋼管柱
２１が閉鎖断面柱にかかわらず、柱２１や補強板２３に
はワンサイドボルト挿通用の孔明加工を施しておくだけ
で良く、構成が簡単で施工も容易である。しかも、柱２
１を補強手段の加工のために切断する必要がない。従来
構造の場合、４方から取り付く梁寸法が異なれば、ダイ
ヤフラム１０３（図２０）を増やさなければならない
が、この構造ではワンサイドボルト１Ａの挿通孔の位置
を変えるだけで済む。

【００１１】補強板２３は、上下端のワンサイドボルト
１Ｂで予め取付けておくことができるので、現場での梁
２２の接合作業が行い易い。このワンサイドボルト１Ｂ
は、スプリットティー２４よりも上下に延びた延長部２
３ａで行うため、接合の邪魔になることがない。補強板
２３は、柱２１の内面に設けるので、ワンサイドボルト
１Ａのボルト頭は補強板２３に係合することになる。そ
のため堅固な接合が行える。また、補強板２３の挿通孔
の周辺部を硬質に熱処理しておくことによっても、ワン
サイドボルトによる固定を堅固に行える。なお、以下の
各実施例においても、補強板ないし補強金物を柱の内面
に設けるものでは、このようなワンサイドボルトによる
堅固な固定が行える。

【００１２】図２は前記提案例に使用するワンサイドボ
ルト１の一例を示す。このワンサイドボルト１は、ピン
２と、このピン２の外周にピン頭部２ａ側から順に並ん
で被さったバルブスリーブ３、グリップスリーブ４、シ
ェア座金５、受け座金１５、およびナット６を有するも
のとする。ピン２は、丸軸部２ｅに続くねじ部２ｂの中
間に破断溝２ｄを有し、かつ先端にピン径よりも若干大
径のピン頭部２ａを有する。また、ねじ部２ｂに続いて
短いピンテール２ｃが設けられる。ピンテール２ｃは、
外径面を滑り止め用の凹凸面に形成してあり、例えば軸
方向に並ぶ歯の列を円周方向に多数形成した凹凸面とし
てある。バルブスリーブ３は、グリップスリーブ４より
も軟質の材料で形成されて軸方向力の負荷で外側へ鍔状
に塑性変形可能なものとする。例えば、グリップスリー
ブ３は硬質の鋼合金とし、バルブスリーブ４は軟質の鋼
合金とする。受け座金１５は、グリップスリーブ４の進
入可能な内径に形成し、ピン頭部側の側面にシェア座金
５の外周部が嵌合する環状溝１５ａを設ける。シェア座
金５は内周部がグリップスリーブ４の端面に係合して所
定軸力で剪断するものとする。また、この例ではピン２
の丸軸部２ｅの先端側部分２ｅ₁を基端側部分２ｅ₂よ
りも段差部２ｆを介して僅かに大径とし、グリップスリ
ーブ４の内径を前記先端側部分２ｅ₁よりも小径として
ある。なお、丸軸部２ｅは全長に渡って同径としても良
い。

【００１３】このワンサイドボルト１の締結作業は、回
転式の電動締付工具（図示せず）を用いて行うことがで
きる。すなわち、締付工具でピンテール２ｃを把持した
状態で、同工具のボックス状のナット係合部でナット６
を締め付ける。これにより、ピン頭部２ａとシェア座金
５の間に圧縮力が作用してグリップスリーブ４，および
バルブスリーブ３が挟み付けられ、まず先端のバルブス
リーブ３が外側へ鍔状に塑性変形し始める。すなわちバ
ルビングを生じる。ピン２の丸軸部２ｅが段付きである
場合は、その段差部２ｆにグリップスリーブ４が係合す
るまで前記のバルビングが生じる。さらにナット６の締
め付けを行うと、シェア座金５が剪断し、グリップスリ
ーブ４が受け座金１５内に進入する。これによりバルブ
スリーブ３の鍔状変形部分３ａが補強板２３の内面に係
合すると、ナット６と鍔状塑性変形部分３ａとの間で、
補強板２３と角形鋼管柱２１の管壁とスプリットティー
２４等に締付軸力が導入される。ナット６をさらに締め
付け回転させると、所定の軸力が導入された状態で、ピ
ンテール２ｃが破断溝２ｄで破断する（図２（Ｂ））。

【００１４】このワンサイドボルト１を使用した場合、
強固な接合が行える。すなわち、シェア座金５の剪断の
ため、ナット６とバルブスリーブ３の鍔状変形部分３ａ
との間の締め付け力が、そのまま角形鋼管柱２１と梁接
合金物２３とを挟む締め付け力となり、強固な締め付け
力が得られる。また、このワンサイドボルト１の場合
は、次の各利点が得られる。まず、ボルト頭部となるバ
ルブスリーブ３の鍔状変形部分３ａが大きく広がるの
で、角形鋼管柱２１との接触圧が小さくなり、またボル
ト孔径にも比較的許容幅が得られる。例えば、ボルト孔
の縁が接触圧で変形してボルト頭が嵌まり込むような問
題が生じ難い。それに伴い、鍔状変形部分３ａからなる
ボルト頭部の耐荷力が向上し、ワンサイドボルト１の締
め付け力が向上して効率が良くなる。しかも、ナット６
を回して締め付ける形式であるため、二度締めや、締め
直しが行える。また、締め付けに電動器具が用いられて
現場での取扱いが容易である。図３と共に後述する引っ
張り動作で締め付けるワンサイドボルト１′では、建築
物の剛接合に必要な十分な軸力を得るためには、例え
ば、約２０キログラムの油圧式締付工具が必要になる
が、前記の回転式の電動器具では、１０キログラム余り
の軽いもので済む。しかも重い油圧配管が不要で、電気
コードだけで済み、これらのため作業性が飛躍的に向上
する。また、油圧ユニットの準備も不要となり、高い階
での締め付けも容易に行える。また、このワンサイドボ
ルト１は、締め付け後に廃棄するピンテール２ｃが短く
て済み、材料の無駄が少ない。さらに、ボルトを構成す
る部品数も少なく、コストダウンになる。なお、図２の
ワンサイドボルト１において、シェア座金５および受け
座金１５に代えて、これらシェア座金５と受け座金１５
とを互いに一体化させた形状の図１９のシェア座金５′
を用いても良い。すなわち、この鍔付きシェア座金５′
は、グリップスリーブ４の進入可能な内径に形成されか
つ内径面に前記グリップスリーブ４の端面に係合して所
定軸力で剪断する鍔部５ａ′を有するものとする。この
構成のワンサイドボルト１の場合も、図２の例と同様に
締め付けを行うことができる。

【００１５】図３は図１の柱・梁接合構造に用いるワン
サイドボルトの他の例を示す。このワンサイドボルト
１′は、ピン７と、このピン７の外周にピン頭部７ａ側
から順次並んで被さった第１スリーブ８、第２スリーブ
９、グリップアジャスタ１０、座金１１、およびカラー
１２を有するものとする。ピン７は、中間にねじ溝状の
凹凸周面部７ｃおよび破断溝７ｂを有しかつ凹凸周面部
７ｃ側の先端にピン径よりも若干大径のピン頭部７ａを
有する。また、ピン７の他端は、後述する締結工具１３
のチャック１３ｂで把持される凹凸周面のピンテール７
ｄとしてある。この凹凸周面は、多数並んだ環状溝等か
らなる。第２スリーブ９は、一端部の外径面が、第１ス
リーブ８内に進入して第１スリーブ８を押し広げる先細
りのテーパ面に形成される。グリップアジャスタ１０
は、互いに内外に嵌合可能な径の大径筒部１０ａと小径
筒部１０ｂとを段部１０ｃで連続させたものであり、所
定軸方向荷重で段部１０ｃが剪断するものとする。カラ
ー１２は、短筒状に形成されて、ピンテール７ｄ側に先
開きのテーパ筒部１２ｂを有し、外径の絞りにより内径
面がピン７の凹凸周面部７ｃに食い込み状態に塑性変形
するものとする。

【００１６】上記ワンサイドボルト１′の締結作業は、
図３（Ａ）のように締結工具１３を用いて行う。締結工
具１３は、ワンサイドボルト１′のカラー１２の端面に
係合する筒状の絞りガイド部１３ａと、ピンテール７ｄ
を把持するチャック１３ｂとを有し、チャック１３ｂを
絞りガイド１３ａに対して軸方向に引く油圧アクチュエ
ータ（図示せず）を内蔵している。絞りガイド１３ａを
カラー１２に当てた状態で、チャック１３ｂでピンテー
ル７ｄを引くことにより、カラー１２とピン頭部７ａの
間に、座金１１，グリップアジャスタ１０，第２スリー
ブ９，および第１スリーブ８を挟み付ける圧縮力が作用
する。この圧縮力で、まず第２スリーブ９のテーパ面部
が第１スリーブ８内に進入して第１スリーブ８を押し広
げる。第１スリーブ８の変形が完了すると、グリップア
ジャスタ１０が段部１０ｃで剪断してその小径筒部１０
ｂが大径筒部１０ａ内に進入する。これにより、第１ス
リーブ８が角形鋼管柱２１に係合すると、工具１３の絞
りガイド部１３ａによるカラー１２の絞りが始まり、非
締付け体である角形鋼管柱２１の管壁やスプリットティ
ー２４への軸力の導入が開始される。さらにチャック１
３ｂを引くことにより、カラー１２の絞りが完了してカ
ラー１２の内径面がピン７の凹凸周面部７ｃに食い込み
状態に固定され、軸力が所定力だけ導入されてピンテー
ル７ｄが破断溝７ｃから破断する（図３（Ｂ））。この
ようにして、拡径状態の第１スリーブ８とカラー１２と
の間で、角形鋼管柱２１，スプリットティー２４，およ
び補強板２３が挟持される。このようにワンサイドボル
ト１′を使用して上記のように締結しても、強固に接合
することができる。すなわち、このワンサイドボルト
１′は、グリップアジャスタ１０が剪断することによ
り、第１スリーブ８とカラー１２の間の締め付け力が、
そのまま角形鋼管柱２１とスプリットティー２４とを挟
む締め付け力となるため、強固な締め付け力が得られ
る。なお、後述の各実施例におけるワンサイドボルトに
も、図２、図３のワンサイドボルト１，１′が用いら
れ、上記と同様な効果が得られる。

【００１７】この発明の実施例を図４と共に説明する。
この例は、補強金物４２を、角形鋼管柱２１の外周の四
面に各々重ねた平板４３，４４とし、これら４枚の平板
４３，４４を相互に溶接して角筒状に組んだものであ
る。一対の対向する平板４３は、他の一対の平板４４よ
りも板厚分だけ幅広のものとし、幅広側の平板４３，４
３間に幅狭側の平板４４，４４を挟み込んで、その突き
合わせ面を溶接部４５（図４（Ｃ））で溶接する。幅狭
側の平板４３の端面には溶接のための開先４３ａを加工
しておく。このように重ねた補強金物４２に、Ｈ形鋼か
らなる梁２２の仕口金物であるエンドプレート４６を重
ね、これらエンドプレート４６、補強金物４２、および
柱２１の管壁に形成したボルト挿通孔間に渡り、ワンサ
イドボルト１を挿通して締め付ける。エンドプレート４
６は梁２２の梁成よりも上下に延びるものとしてある。
なお、エンドプレート４６は、納まり上、梁２２の梁成
よりも上下に延びないものとする場合もある。また、エ
ンドプレート４６の代わりに、図５の例のように一対の
スプリットティー２４を用いても良い。スプリットティ
ー２４は、図１の例と同様に、梁２１の上下フランジ２
２ａ，２２ｂにボルト２５で接合したものである。

【００１８】この構成の場合、補強金物にアングル材を
用いたものに比べて、接合部の外面精度（平坦度）が良
くなり、そのためエンドプレート４６やスプリットティ
ー２４との接触も密に行え、直角度も出し易い。また、
柱２１の中央部に溶接継目が生じないため、柱中心線上
にボルト孔を明け易く、図４に鎖線で示すように柱中心
線上にもワンサイドボルト１を設け、ボルト本数を増や
して接合の確実を図ることもできる。平板４３，４４の
溶接のために開先４３ａの加工が必要であるが、アング
ル材の刃落し加工よりは行い易い。

【００１９】

【発明の効果】この発明のワンサイドボルト使用柱・梁
接合構造は、ワンサイドボルトを用いるので、閉鎖断面
の鋼管柱に対して外側からボルト接合が行え、品質の安
定した無溶接の接合構造とできる。また、柱が閉鎖断面
の鋼管柱であるにかかわらずに、複雑な加工を施すこと
なく、梁を容易に接合することができる。さらに、鋼管
柱には補強金物を重ねるので、鋼管柱の梁接合部の耐力
が高められる。前記補強金物は鋼管柱の４面に各々重な
る平板とし、これら４枚の平板を相互に溶接して角筒状
に組むため、補強効果が高く得られ、しかも直角度が得
易くて精度の良い接合が行える。また、補強金物の表面
に柱芯で溶接継ぎ目が生じず、溶接継ぎ目で梁の接合が
阻害されることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の実施例の説明に用いた提案
例にかかる柱・梁接合構造の水平断面図、（Ｂ）はその
正面図である。

【図２】（Ａ），（Ｂ）は各々同柱・梁接合構造におけ
るワンサイドボルトによる接合部の締め付け前および締
め付け後の状態を示す断面図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ）は各々同柱・梁接合構造におけ
る他のワンサイドボルトによる接合部の締め付け前およ
び締め付け後の状態を示す断面図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、各々この発明の一実施例に
かかる柱・梁接合構造の正面図、水平断面図、および部
分拡大水平断面図である。

【図５】（Ａ），（Ｂ）は、各々この発明の他の実施例
にかかる柱・梁接合構造の正面図および水平断面図であ
る。

【図６】従来例の分解斜視図である。

【図７】他の従来例の正面図である。

【図８】さらに他の従来例の正面図および水平断面図で
ある。

【符号の説明】

１，１′，１Ａ…ワンサイドボルト、２１…角形鋼管
柱、２２…鉄骨梁、２２ａ，２２ｂ…フランジ、２４…
スプリットティー（仕口金物）、４２…補強金物、４
３，４４…平板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野村智文大阪府大阪市西区阿波座１丁目５番16号大和ハウス工業株式会社内 (72)発明者堀園義昭大阪府大阪市西区阿波座１丁目５番16号大和ハウス工業株式会社内 (72)発明者辻正和大阪府大阪市西区阿波座１丁目５番16号大和ハウス工業株式会社内 (72)発明者宇佐見建造大阪府大阪市西区阿波座１丁目５番16号大和ハウス工業株式会社内 (56)参考文献特開昭62−189230（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−82812（ＪＰ，Ａ) 特開平４−34151（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−170402（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼管柱の管壁に、補強金物と、鉄骨梁の
端部の仕口金物とを重ね、これら鋼管柱の管壁，補強金
物，および仕口金物を、これら３部材に渡って貫通した
ワンサイドボルトで締結し、前記鋼管柱を角形鋼管柱と
し、前記補強金物を、鋼管柱の外周の４面に各々重ねた
平板とし、これら４枚の平板は、隣合う角部を相互に溶
接して角筒状に組んだワンサイドボルト使用柱・梁接合
構造。