JP2742395B2 - 増肉補強鋼管継手および鋼管柱 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、建築物の鉄骨架構に
応用される増肉補強鋼管継手および鋼管柱に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、角形鋼管柱の上下相互を剛接合する場合には、一般
に図２１のように上下の鋼管柱５０，５１の端部同士を
現場で溶接５２により接合している。しかし、このよう
に現場溶接するのでは、作業環境が悪く天候に左右され
るばかりか、接合の仕上がりも溶接作業者の技量に依存
する度合いが高くて品質が不安定となり、溶接後の品質
検査に労力をかけるなど多大の問題点がある。

【０００３】このため、溶接に代えて、連結板を添えて
ボルト接合する継手も各種提案されているが、堅固な接
合を行うことが難しい。すなわち、ボルト接合とする場
合、多数のボルト孔が鋼管柱に明けられるため、鋼管柱
の断面積がボルト孔分だけ小さくなり、いわゆるボルト
孔欠損が生じ、この部分の強度が鋼管柱の他の部分より
も低くなる。また、ボルト接合とする場合、鋼管柱が閉
鎖断面であるため、内部に予めナットを仕込んでおいた
り、ねじを切っておく等の複雑な工夫を要し、接合作業
や前処理作業に手間がかかる。上記の各問題は、鋼管柱
に限らず、鋼管の継手一般に生じる。

【０００４】この発明の目的は、一対の鋼管の対向端部
を、無溶接で簡単かつ堅固に接合できる増肉補強鋼管継
手および鋼管柱を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の増肉補強鋼管
継手は、建築物の鉄骨架構における鋼管継手であって、
互いに略突き合わせ状態に配置される一対の鋼管の対向
端部を、各々加熱圧縮により管壁の肉厚を厚くした厚肉
部とし、前記両鋼管の厚肉部間にわたって重なる連結材
を設け、この連結材と前記厚肉部とを、これら連結材と
厚肉部とに形成した孔間に挿通されたボルトで締結した
ものである。厚肉部の形成時の加熱には誘導加熱やレー
ザ光による加熱方法が採用できる。前記ボルトとしてワ
ンサイドボルトを使用するか、または、一対の鋼管のう
ちの片方の鋼管と前記連結材との締結に用いるボルトを
高力ボルトとし、もう片方の鋼管と前記連結材との締結
に用いるボルトをワンサイドボルトとしても良い。ここ
で、「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。 このワンサイドボルトとして、
この発明では、ピンと、このピンの先端に設けられて拡
径状態に塑性変形可能な頭部形成部材と、前記ピンに軸
方向移動自在に外嵌し前記頭部形成部材を軸方向に加圧
して塑性変形させる加圧力伝達用のスリーブと、このス
リーブの後端に係合して所定の軸方向力で剪断する剪断
部材と、前記ピンの後部に設けられて拡径状態の頭部形
成部材との間で被締結部材を挟み付けるナットとを有す
るものを用いる。 また、前記厚肉部を少なくとも外径側
に膨らむものとし、前記厚肉部の非厚肉部に対する増肉
倍率を、一対の鋼管の対向端部の厚肉部の間で互いに異
ならせ、増肉倍率の低い方の厚肉部と前記連結材との間
に、両側の鋼管の厚肉部の外径差を埋めるライナを介在
させても良い。この発明の鋼管柱は、上記構成の増肉補
強鋼管継手を用い、かつそのボルトにワンサイドボルト
を使用したものである。

【０００６】

【作用】この構成によると、連結材と共にボルト接合す
る鋼管の端部が厚肉部からなるため、多数のボルト孔が
形成されても、断面の強度が確保され、堅固な接合が行
える。ワンサイドボルトを用いた場合、閉鎖断面の鋼管
の内部に裏ナット溶接や、ねじ加工等を施すことが不要
であり、接合作業が簡単となる。このワンサイドボルト
として、上記構成のものを用いると、強固な締め付け力
が得られ、しかも、ナット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。片方の鋼管に対
して高力ボルトを使用する場合は、その鋼管に高力ボル
トによる連結材の取付けを行った後に、他方の鋼管と連
結材とのワンサイドボルトによる締結を行う。鋼管の厚
肉部は、鋼管の端部を誘導加熱すると共にこの加熱部分
を長手方向に圧縮する方法で容易に形成できる。そのた
め、例えば遠心鋳造等で厚肉部を形成する場合に比べて
安価に形成できる。

【０００７】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図１４に基
づいて説明する。この増肉補強鋼管継手は、図１（Ｂ）
のように互いに略突き合わせ状態に配置される上下一対
の角形鋼管１１，１１の対向端部を、図１（Ｃ）のよう
に各々管壁の肉厚を一体に厚くした厚肉部１１ａとし、
両鋼管１１，１１の厚肉部１１ａ，１１ａ間にわたって
重ねた連結材１２を、ワンサイドボルト１３によって前
記各厚肉部１１ａ，１１ａにボルト締めしたものであ
る。厚肉部１１ａは、図示の例では鋼管１１の内外両面
に膨らませてあるが、図１９（Ａ）の例のように内面側
のみに膨らむものとしても、また図１９（Ｂ）の例のよ
うに外面側のみに膨らむものとしてもよい。連結材１２
は平板状の鋼板であり、角形鋼管１１の四側面に各々重
ねてある。連結材１２と両角形鋼管１１，１１の厚肉部
１１ａ，１１ａとには、各々複数のボルト挿通孔１４，
１５が形成され、ワンサイドボルト１３は各ボルト挿通
孔１４，１５に挿通されて締め付けられる。このように
接合した鋼管１１，１１は、例えば鉄骨造建物の鋼管柱
として使用される。その場合、ワンサイドボルト１３に
よる接合作業は、現場で行われる。また、連結材１２
は、図１６の例に示すように、厚肉部１１ａの内外両面
に重ねて設けても良い。

【０００８】図２は、上記増肉補強鋼管継手の製造方法
を示す工程図である。すなわち、図２（Ａ）に示す角形
鋼管１に、誘導加熱および圧縮による増肉加工を施して
図２（Ｂ）に示すように端部に局部的な厚肉部１１ａを
有する角形鋼管１１を形成し、このように厚肉部１１ａ
を形成した一対の角形鋼管１１，１１の厚肉の端部を図
２（Ｃ）のように互いに略突き合わせ状態に配置し、両
鋼管１１，１１の厚肉部１１ａ，１１ａ間にわたって重
なる連結材１２を添え、この連結材１２と前記厚肉部１
１ａとを、連結材１２と厚肉部１１ａとに形成されたボ
ルト挿通孔１４，１５間に挿通されたワンサイドボルト
１３で図２（Ｄ）のように締結する。

【０００９】この構成の増肉補強鋼管継手によると、鋼
管１１の接合端部が一体の厚肉部１１ａからなるため、
ボルト挿通孔１５が多数形成されても、そのボルト孔欠
損にかかわらず、非増肉部分（増肉加工前の母材のまま
の部分）と同等以上の断面の強度が確保でき、堅固な接
合が行える。また、ワンサイドボルト１３を使用するた
め、鋼管１１の内部にナットの仕込みやねじ加工を施す
ことも不要であり、鋼管柱として使用する場合にも現場
で簡単かつ迅速に接合することができる。ワンサイドボ
ルト１３には後述のように高力ボルトと同程度の締め付
け力が得られるものも開発されており、そのような種類
のワンサイドボルトを使用するとにより、剛接合するこ
ともできる。このように、鋼管１１の厚肉部１１ａの形
成とワンサイドボルト１３との組み合わせにより、簡単
な構成で、かつ簡単な接合作業で堅固な接合が行える。
厚肉部１１ａの形成は、例えば次のような方法で容易に
実現できる。

【００１０】図３は、前記誘導加熱および圧縮による増
肉加工を行うのに用いる加工装置の一例を概略的に示す
断面図である。図３において、増肉加工すべき鋼管１の
うち、加熱部２の進行方向に関して加熱部２よりも後ろ
側に位置する増肉後の鋼管部分１ａの端部は、ストッパ
３で定位置に固定・保持される。鋼管１のうち、前側に
位置する未増肉の鋼管部分１ｂの端部は、圧縮装置４で
圧縮送りされる。圧縮装置４は、鋼管１の一端を把持す
るクランプ５，そのクランプ５を移動させる油圧シリン
ダ６，油圧装置７，クランプ５の移動位置を検出する圧
縮量検出器８等を備えている。油圧装置７は、油圧シリ
ンダ６に供給される圧油の流量を制御するサーボ弁とそ
の制御装置とを備えており、そのサーボ弁の制御によ
り、クランプ５の位置およびその移動速度を任意に調整
可能である。加熱装置９は、鋼管１の長手方向の小領域
を局部的に塑性変形可能温度に誘導加熱して加熱部２と
することのできる環状体であり、ここでは高周波加熱コ
イルが用いられている。この加熱装置９は、内部に冷却
水等の冷却媒体１０の通路を備えると共に、冷却媒体１
０を加熱部２の移動方向に関して後端となる部分に吹き
付ける吐出孔を備えている。移動装置３０は、前記加熱
装置９を鋼管１の長手方向に移動させるためのものであ
り、加熱装置９を保持して移動する移動台３１，その移
動台３１を移動させるボールねじ３２，そのボールねじ
３２を回転駆動する駆動モータ３３，その駆動モータ３
３の回転位置から移動台３１の位置つまり鋼管１の長手
方向に対する加熱装置９の位置を検出する加熱装置位置
検出器３４等を備えている。ここで使用される駆動モー
タ３３は、その回転速度を自在に制御可能なモータであ
る。したがって、駆動モータ３３の回転速度を変化させ
ることにより、加熱装置９の移動速度を自在に変化させ
ることができる。移動台３１には加熱装置９に通電する
ための電源装置（図示せず）が装備されている。ここで
使用される電源装置は、加熱装置９が鋼管１の加熱部２
に供給する単位時間当たりの有効供給量を制御可能な構
成のものである。図３の加工装置は制御装置３５によっ
て制御される。この制御装置３５は、圧縮装置４による
鋼管１の圧縮送り速度すなわち圧縮速度Ｖ、および移動
装置３０による加熱装置９の移動速度すなわち加熱部２
の後ろ側に位置する鋼管部分１ａに対する加熱部２の相
対的な移動速度Ｗを、予め設定した所定の特性曲線に一
致して変化するようにプログラム制御する機能を備えて
いる。

【００１１】次に、上記構成の加工装置を用いて行う増
肉加工の方法を説明する。いま、増肉加工前の鋼管１に
対して、位置Ｐ₁ から増肉を開始して徐々に肉厚を増加
させ、位置Ｐ₂ から位置Ｐ₃ までは一定の肉厚になるよ
うに増肉し、その後、位置Ｐ₄ まで徐々に肉厚を減少さ
せ、その位置Ｐ₄ で厚肉加工を終了するものとする。先
ず、増肉加工に先立って制御装置３５に、圧縮速度Ｖと
加熱部２の移動速度Ｗの鋼管長手方向位置に対する所望
の特性曲線、例えば図５に示す特性曲線２０，２１をセ
ットする。また、同時に制御装置３５に、加熱装置９に
よって加熱部２に供給する単位時間当たりの有効供給熱
量と、加熱部２よりも前側に位置する鋼管部分１ｂに対
する加熱部２の相対的な移動速度Ｓ（＝Ｖ＋Ｗ）との比
が一定になるように、有効供給熱量の特性曲線をセット
する。次に、加熱装置９を鋼管１の位置Ｐ₁ にセットし
て通電を開始し、鋼管１の加熱を開始する。すなわち、
圧縮装置４が鋼管１の一端を押すことにより、加熱部２
に鋼管１を押し込んで増肉させる。同時に駆動モータ３
３が加熱装置９を鋼管１の長手方向に移動させて加熱部
２を徐々に鋼管１の長手方向に移動させ、増肉位置を徐
々に移動させる。また、同時に加熱装置９が増肉直後の
部分に冷却媒体１０を吹き付けて冷却し、その部分がさ
らに増肉するのを停止させる。このようにして、鋼管１
の長手方向に連続的に増肉加工が行われる。

【００１２】この増肉加工中、制御装置３５は圧縮装置
４および駆動モータ３３を制御して、圧縮速度Ｖと加熱
部２の移動速度Ｗとが予めセットした特性曲線（図４の
特性曲線２０，２１）に一致するように変化させる。こ
のため、両者の比Ｖ／Ｗである増肉率Ｔは特性曲線２２
で示すように、加工初めの領域（位置Ｐ₁ 〜位置Ｐ
₂間）では徐々に増加し、定常加工領域（位置Ｐ₂ 〜位
置Ｐ₃ 間）では一定となり、加工終わりの領域（位置Ｐ
₃ 〜位置Ｐ₄ 間）では徐々に低下する。また、この加工
中、制御装置３５は、加熱装置９によって加熱部２に供
給する単位時間当たりの有効供給熱量と加熱部２の相対
的な移動速度Ｓとの比が一定となるように、加熱装置９
の有効供給熱量を制御するので、加熱部２は常にほぼ一
定温度に保持される。

【００１３】このようにして、加工初めの領域では増肉
率Ｔが徐々に増加し、定常加工領域では増肉率Ｔが一定
に保たれ、加工終わりの領域では増肉率Ｔが徐々に低下
し、図４に示すように、鋼管１の厚肉部１ａのうち、増
肉初めの領域１ａ₁ には肉厚が徐々に増加した滑らかな
勾配が形成され、その後ろに一定肉厚の定常厚肉領域１
ａ₀ が形成され、その後ろの増肉終わりの領域１ａ₂ に
増肉率が徐々に減少した滑らかな勾配が形成される。こ
のように、この増肉加工では加工中、増肉率に急激な変
化が生じないように制御することができる。また、増肉
加工の初めの領域においては、図７に誇張して示すよう
に、冷却媒体１０を滑らかな勾配面に吹き付けているの
で、冷却媒体１０が円滑に流れて冷却効果が安定してお
り、安定した増肉加工を行うことができ、１００％を越
える高増肉率の増肉加工も可能である。また、この増肉
加工により得られた局部的に厚肉部を有する鋼管は、厚
肉部の両端に滑らかな勾配α₁ ，α₂ （図４）が形成さ
れているので、応力集中する部分がなく、良好な補強効
果を発揮することができる。

【００１４】なお、前記増肉加工において、厚肉部１ａ
の端部に形成する勾配部分１１ａ₁，１１ａ₂ の傾斜は
必ずしも、直線状の傾斜に限らず、凸状あるいは凹状に
湾曲したものでもよい。そのため、増肉加工の初めの領
域あるいは終わりにおいて増肉率Ｔを図４に曲線２２の
ものから２２ａ，２２ｂのように変化させる構成として
もよい。さらに、増肉率を変化させるためには、図４に
示すように圧縮速度Ｖのみを変化させる方法のほか、図
５に示すように加熱部２の移動速度Ｗのみを変化させて
もよいし、さらには図６に示すように両者を共に変化さ
せて所望の増肉率を変化させる構成としてもよい。図３
では鋼管１の外面側に加熱装置９を配置して外面側から
加熱および冷却を行う構成としているが、この加熱およ
び冷却は鋼管１の内面側から行ってもよく、また加熱と
冷却とを内外面に分けて行ってもよい。

【００１５】図８は前記増肉加工により得られた局部的
に厚肉部を有する鋼管の一例を示す。図示の鋼管柱１１
は角形鋼管に前記増肉加工を施し、建物の通し柱として
使用可能な構成したものである。この鋼管１１は、その
長手方向の中間位置と両端とにそれぞれ厚肉部１１ａが
形成されている。その中間位置の厚肉部１１ａの両端に
は前記した勾配部分１１ａ₁ ，１１ａ₂ が形成されてお
り、鋼管両端の厚肉部１１ａでは、鋼管端部から増肉率
が一定の定常厚肉領域１１ａ₀ が始まる形状とされてい
る。このような鋼管両端の厚肉部は、図３の加工装置を
用いて以下のように形成することができる。すなわち、
鋼管左端に厚肉部を形成する場合は、図３において増肉
加工をストッパ３側の鋼管端部から始め、増肉開始から
定常厚肉領域１ａ₀が形成され、増肉終わりの部分が勾
配部分１ａ₂ となるように、加熱部２の有効供給熱量お
よび加熱部２の相対的な移動速度Ｓを設定する。また、
鋼管右端に厚肉部を形成する場合は、図３において、ク
ランプ５のやや手前から増肉加工を開始すると共に、増
肉初めの領域が勾配部分１ａ₁ となり、その後、鋼管終
端まで定常厚肉領域１ａ₀ が続くように、加熱部２の有
効供給熱量および加熱部２の相対的な移動速度Ｓを設定
する。上記した方法とは別に、鋼管１の両端近傍におい
て、両端に勾配部分１ａ₁ ，１ａ₂ を有する厚肉部１ａ
を前記加工装置を用いて形成した後、それら厚肉部１ａ
の定常厚肉領域１ａ₀ の中間を切断して、鋼管両端の一
部を切除することにより、同様に鋼管両端に上記した厚
肉部１１ａを形成するようにしてもよい。

【００１６】図９は前記鋼管１１を図１の増肉補強鋼管
継手で連結した鋼管柱１１Ａを建物の複数階にわたる通
し柱として使用した状態を示す概略側面図である。この
鋼管柱１１Ａの上端の厚肉部１１ａおよび中間位置の継
手部以外の厚肉部１１ａは、各階の梁１６の取付位置に
対応する位置に形成され、Ｈ形鋼等からなる梁１６を接
合するために使用される。鋼管柱１１Ａの下端の厚肉部
１１ａは固定具２４によって基礎２３に固定される。こ
のように、上記鋼管柱１１Ａは複数階にわたる通し柱と
して使用することができ、しかもその際、梁接合作業、
基礎２３への固定作業を容易に行うことができるので、
工数を削減できるという効果が有る。

【００１７】図１０，図１１はこの鋼管柱１１Ａに対す
る梁１６の取付構造を示すものである。角形鋼管柱１１
Ａの厚肉部１１ａに対して、Ｈ形鋼からなる梁１６の端
部がスプリットティー１７を介してワンサイドボルト１
３を用いてボルト接合される。厚肉部１１ａは、梁１６
およびスプリットティー１７を設ける高さ範囲よりも若
干上下に延びる高さ範囲に形成されており、かつボルト
挿通孔１８が形成されている。梁１６は、その上下フラ
ンジ１６ａにスプリットティー１７の横片部１７ａを高
力ボルト１９およびナットで接合している。また、スプ
リットティー１７の立片部１７ｂは鋼管柱１１Ａの厚肉
部１１ａに形成したボルト挿通孔１８にワンサイドボル
ト１３で接合している。

【００１８】この構成によると、鋼管柱１１Ａの梁１６
と接合される部分が厚肉部１１ａとなっていて十分な強
度を備えているため、この部分にボルト挿通孔１８を形
成し、スプリットティー１７をワンサイドボルト１３に
よって固定することが可能である。

【００１９】図１２は前記構築構造において、鋼管継手
や梁接合に使用するワンサイドボルト１３の一例を示
す。このワンサイドボルト１３は、ピン３７と、このピ
ン３７の外周にピン頭部３７ａ側から順に並んで被さっ
たバルブスリーブ３８，グリップスリーブ３９，シェア
座金４０，受け座金４１，およびナット４２を有するも
のとする。ピン３７は、丸軸部３７ｅに続くねじ部３７
ｂの中間に破断溝３７ｄを有し、かつ先端にピン径より
も若干大径のピン頭部３７ａを有する。また、ねじ部３
７ｂに続いて短いピンテール３７ｃが設けられる。ピン
テール３７ｃ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３８は、グリ
ップスリーブ３９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３９は硬質の鋼合金とし、バル
ブスリーブ３８は軟質の鋼合金とする。受け座金４１
は、グリップスリーブ３９の進入可能な内径に形成し、
かつピン頭部側の側面にシェア座金４０の外周部が嵌合
する環状溝４１ａを設ける。シェア座金４０は内周部が
グリップスリーブ３９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３７の丸軸部３
７ｅの先端側部分３７ｅ₁ を基端側部分３７ｅ₂ よりも
段差部３７ｆを介して僅かに大径とし、グリップスリー
ブ３９の内径を前記先端側部分３７ｅ₁ よりも小径とし
てある。なお、丸軸部３７ｅは全長にわたって同径とし
てもよい。

【００２０】このワンサイドボルト１３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３７ｃ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４２を締め付ける。これにより、ピン頭部３７ａとシ
ェア座金４０の間に圧縮力が作用してグリップスリーブ
３９およびバルブスリーブ３８が挟み付けられ、まず先
端のバルブスリーブ３８が外側へ鍔状に塑性変形し始め
る。すなわちバルビングが生じる。ピン３７の丸軸部３
７ｅが段付きである場合は、その段差部３７ｆにグリッ
プスリーブ３９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４２の締め付けを行うと、シェア座金
４０が剪断し、グリップスリーブ３９がシェア座金４０
内に進入する。これによりバルブスリーブ３８の鍔状変
形部分３８ａが鋼管柱１１Ａの管壁内面に係合すると、
ナット４２と鍔状変形部分３８ａとの間で、鋼管柱１１
Ａの管壁と連結材１２（あるいはスプリットティー１
７）に締付軸力が導入される。ナット４２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３７ｃが破断溝３７ｄで破断する（図１２
（Ｂ））。図中、２７はスプリットティー１７の立片部
１７ｂに設けたボルト挿通孔である。

【００２１】このワンサイドボルト１３を使用した場
合、次のように強固な接合が行える。すなわち、シェア
座金４０の剪断のため、ナット４２とバルブスリーブ３
８の鍔状変形部分３８ａとの間の締め付け力が、そのま
ま鋼管柱１１Ａと連結材１２（あるいはスプリットティ
ー１７）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１３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３８の鍔状変形部分３８ａが大きく拡がる
ので、鋼管柱１１Ａとの接触圧が小さくなり、ボルト孔
径にも比較的許容幅が得られる。例えば、ボルト挿通孔
１８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３８ａ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
３６の締め付け力が向上して効率がよくなる。しかも、
ナット４２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１４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
３Ａでは、建築物の剛接合に必要な十分な軸力を得るた
めに、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３６は、締め付け後に廃棄するピンテー
ル３７ｃ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点数も少なく、コストダウンにな
る。

【００２２】なお、図１２のワンサイドボルト１３にお
いて、シェア座金４０および受け座金４１に代えて、こ
れらシェア座金４０と受け座金４１とを互いに一体化さ
せた形状の図１３の鍔付きシェア座金４０Ａを用いても
よい。すなわち、この鍔付きシェア座金４０Ａは、グリ
ップスリーブ３９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３９の端面に係合して所定
軸力で剪断する鍔部４０Ａａを有するものとする。この
構成のワンサイドボルト１３の場合も、図１２の例と同
様に締め付けを行うことができる。

【００２３】図１４は他のワンサイドボルト１３Ａの例
を示す。このワンサイドボルト１３Ａは、ピン４３と、
このピン４３の外周にピン頭部４３ａ側から順次並んで
被さった第１スリーブ４４，第２スリーブ４５，グリッ
プアジャスタ４６，座金４７，およびカラー４８を有す
るものとする。ピン４３は、中間にねじ溝状の凹凸周面
部４３ｃおよび破断溝４３ｂを有しかつ凹凸周面部４３
ｃ側の先端にピン径よりも若干大径のピン頭部４３ａを
有する。また、ピン４３の他端は、後述する締付工具４
９のチャック４９ｂで把持される凹凸周面のピンテール
４３ｄ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４５は、一端部の外径面が、
第１スリーブ４４内に進入して第１スリーブ４４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４６は、互いに内外に嵌合可能な径の大径筒部４６
ａと小径筒部４６ｂとを段部４６ｃで連続させたもので
あり、所定軸方向荷重で段部４６ｃが剪断するものとす
る。カラー４８は、短筒状に形成されて、ピンテール４
３ｄ側に先開きのテーパ筒部４８ｂを有し、外径の絞り
により内径面がピン４３の凹凸周面部４３ｃに食い込み
状態に塑性変形するものとする。

【００２４】上記ワンサイドボルト１３Ａの締結作業
は、図１４（Ａ）のように締結工具４９を用いて行う。
締結工具４９は、ワンサイドボルト３６Ａのカラー４８
も端面に係合する筒状の絞りガイド部４９ａと、ピンテ
ール４３ｄを把持するチャック４９ｂとを有し、チャッ
ク４９ｂを絞りガイド部４９ａ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
イド部４９ａをカラー４８に当てた状態で、チャック４
９ｂでピンテール４３ｄを引くことにより、カラー４８
とピン頭部４３ａの間に、座金４７，グリップアジャス
タ４６，第２スリーブ４５，および第１スリーブ４４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４５のテーパ面部が第１スリーブ４４内に進入
して第１スリーブ４４を押し広げる。第１スリーブ４４
の変形が完了すると、グリップアジャスタ４６が段部４
６ｃで剪断してその小径筒部４６ｂが大径筒部４６ａ内
に進入する。これにより、第１スリーブ４４が鋼管柱１
１Ａに係合すると、工具４９の絞りガイド部４９ａによ
るカラー４８の絞りが始まり、非締付け体である鋼管柱
１１Ａの管壁やスプリットティー１３への軸力の導入が
開始される。さらにチャック４９ｂを引くことにより、
カラー４８の絞りが完了してカラー４８の内径面がピン
４３の凹凸周面部４３ｃ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４３ｄが破断溝４
３ｂから破断する（図１４（Ｂ））。このようにして、
拡径状態の第１スリーブ４４とカラー４８との間で、鋼
管柱１１Ａと連結材１４（あるいはスプリットティー１
７）が挟持される。このようにワンサイドボルト１３Ａ
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１３Ａ
は、グリップアジャスタ４６が剪断することにより、第
１スリーブ４４とカラー４８の間の締め付け力が、その
まま鋼管柱１１Ａと連結材１４（あるいはスプリットテ
ィー１７）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。

【００２５】これら図１２〜１４のワンサイドボルト
は、いずれも、ピン（３７，４３）と、このピン（３
７，４３）の先端に設けられて拡径状態に塑性変形可能
な頭部形成部材（３８，４４）と、前記ピン（３７，４
３）に軸方向移動自在に外嵌し前記頭部形成部材（３
８，４４）を軸方向に加圧して塑性変形させる加圧力伝
達用のスリーブ（３９，４５）と、このスリーブ（３
９，４５）の後端に係合して所定の軸方向力で剪断する
剪断部材（４０，４０Ａ，４６）と、前記ピン（３７，
４３）の後部に設けられて拡径状態の頭部形成部材（３
８，４４）との間で被締結部材を挟み付けるナット（４
２，４８）とを有する構成のものとなっており、この構
成により強固な締め付け力が得られる。

【００２６】図１５は、この発明の他の実施例を示す。
この増肉補強管継手は、アングル材からなる連結材１２
Ａを、角形鋼管１１，１１の厚肉部１１ａ，１１ａの表
面の各角部に配置して、連結材１２Ａをワンサイドボル
ト１３により前記各厚肉部１１ａ，１１ａに締め付けた
ものである。その他の構成は先の実施例と同様である。
図１５の例において、図１８に示すように、鋼管１１の
内面にも連結材１２を設けても良い。この連結材１２に
は、図１６の例と同様に平板状の鉄板等を使用し、上下
の鋼管１１，１１にわたって重ねる。

【００２７】なお、前記各実施例は、角形鋼管１１を連
結する場合について示したが、この発明は丸形鋼管の継
手にも適用できる。本願発明とは異なるが、高力ボルト
を使用する場合、例えば図２０に示すように、鋼管１１
の厚肉部１１ａにボルト挿通孔に代えてねじ孔１５Ａを
形成し、そのねじ孔１５Ａに高力ボルト６０を螺合させ
ても良い。また、図１７（Ａ）に示すように、片方（こ
の例では下方）の鋼管１１に対しては連結材１２を高力
ボルト６０とナット６１で接合し、もう片方の鋼管１１
に対してワンサイドボルト１３で接合しても良い。先に
連結材１２を取付ける方の鋼管１１に対しては、作業者
の手が鋼管１１内に入るので、このように高力ボルト６
０を使用することができ、これにより高価なワンサイド
ボルト１３の使用本数が削減できる。さらに、図１７
（Ｂ）に示すように、上下の鋼管１１，１１は、厚肉部
１１ａの増肉倍率が互いに異なるものとしても良い。例
えば、上階側の鋼管１１を増肉倍率が小さなものとす
る。その場合、厚肉部１１ａが外面側に膨らむものであ
ると、厚肉部１１ａの厚みが異なることから連結材１２
との間に隙間が生じることになるが、この隙間は同図の
ように鉄板等のライナ６３を介在させることで埋めるこ
とができる。このようにして、上階の鋼管１１に増肉倍
率が小さなものを使用することにより、各部の必要荷重
に応じた厚みとでき、鋼管１１の材料使用量の節減が図
れる。

【００２８】

【発明の効果】この発明の増肉補強管継手および鋼管柱
は、互いに略突き合わせ状態に配置される一対の鋼管の
対向端部を、各々管壁の肉厚を加熱圧縮により一体に厚
くした厚肉部とし、前記両鋼管の厚肉部間にわたって重
なる連結材を設け、この連結材と前記角厚肉部とを、こ
れら連結材と厚肉部とに形成した孔間に挿通されたボル
トで締結したため、無溶接で簡単に接合でき、また接合
用ボルト孔が鋼管に明けられていても、その断面欠損を
前記厚肉部の増肉で補うことができ、ボルト孔のない母
材部分と同等以上の断面性能を得ることもでき、堅固な
接合が行える。しかも厚肉部は加熱圧縮によるものであ
るため、安価な接合構造とできる。また、ワンサイドボ
ルトを使用した場合は、閉鎖断面の鋼管に対して、内部
にナットの仕込みやねじ溝加工等を施さずに、簡単な構
成で接合が行える。この場合に、ワンサイドボルトとし
て、ピンと、このピンの先端に設けられて拡径状態に塑
性変形可能な頭部形成部材と、前記ピンに軸方向移動自
在に外嵌し前記頭部形成部材を軸方向に加圧して塑性変
形させる加圧力伝達用のスリーブと、このスリーブの後
端に係合して所定の軸方向力で剪断する剪断部材と、前
記ピンの後部に設けられて拡径状態の頭部形成部材との
間で被締結部材を挟み付けるナットとを有するものを使
用するため、強固な締め付けが行え、しかも二度締めや
締め直しを行うことができる。特に、鋼管柱の継手とす
る場合は、高所の現場作業となるため、前記のような厚
肉部とワンサイドボルトとの併用により、簡単な作業で
堅固な接合が行えることの実用的効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の増肉補強鋼管継手を用いた
鋼管柱の一実施例を示す水平断面図、（Ｂ）は同鋼管柱
の正面図、（Ｃ）は同鋼管柱の半部断面図である。

【図２】同増肉補強鋼管継手の製造方法を示す工程図で
ある。

【図３】同工程に使用する加工装置の断面図である。

【図４】同加工装置による増肉加工を示す説明図であ
る。

【図５】同増肉加工における他の圧縮速度Ｖ，加熱部移
動速度Ｗ，および両者の比Ｖ／Ｗの変化特性グラフであ
る。

【図６】同増肉加工におけるさらに他の圧縮速度Ｖ，加
熱部移動速度Ｗ，および両者の比Ｖ／Ｗの変化特性グラ
フである。

【図７】加工装置により増肉加工される鋼管の部分拡大
断面図である。

【図８】同鋼管の部分破断平面図である。

【図９】実施例の鋼管柱を通し柱として使用した状態を
示す側面図である。

【図１０】同鋼管柱への梁の接合構造を示す斜視図であ
る。

【図１１】同鋼管柱の断面図である。

【図１２】同実施例に用いるワンサイドボルトの使用例
を示す断面図である。

【図１３】他のワンサイドボルトの使用例を示す断面図
である。

【図１４】さらに他のワンサイドボルトの使用例を示す
断面図である。

【図１５】（Ａ）はこの発明の増肉補強管継手を用いた
鋼管柱の他の実施例を示す水平断面図、（Ｂ）は同鋼管
柱の正面図である。

【図１６】（Ａ）はこの発明の増肉補強管継手を用いた
鋼管柱のさらに他の実施例を示す水平断面図、（Ｂ）は
同鋼管柱の部分破断正面図である。

【図１７】（Ａ），（Ｂ）は各々この発明の増肉補強管
継手を用いた鋼管柱のさらに他の実施例を示す部分破断
正面図である。

【図１８】この発明の増肉補強管継手を用いた鋼管柱の
さらに他の実施例を示す水平断面図である。

【図１９】（Ａ），（Ｂ）は各々この発明の増肉補強管
継手を用いた鋼管柱のさらに他の実施例を示す部分破断
正面図である。

【図２０】この発明の増肉補強管継手を用いた鋼管柱の
さらに他の実施例を示す部分破断正面図である。

【図２１】従来例の要部を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１１…鋼管、１１ａ…厚肉部、１２，１２Ａ…連結材、
１３，１３Ａ…ワンサイドボルト、１４，１５…ボルト
挿通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｂ 35/04 Ｆ１６Ｂ 35/04 Ｚ (72)発明者 半揚 進 東京都中央区築地１丁目13番10号 第一 高周波工業株式会社 本社内 (72)発明者 渡辺 康男 神奈川県川崎市川崎区殿町２丁目17番８ 号 第一高周波工業株式会社 技術部内 (56)参考文献 特開 昭59−87943（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−4937（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−26098（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−76950（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−209608（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−34358（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−143408（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築物の鉄骨架構における鋼管継手であ
   って、互いに略突き合わせ状態に配置される一対の鋼管
   の対向端部を、各々加熱圧縮により管壁の肉厚を厚くし
   た厚肉部とし、前記両鋼管の厚肉部間にわたって重なる
   連結材を設け、この連結材と前記厚肉部とを、これら連
   結材と厚肉部とに形成した孔間に挿通されたワンサイド
   ボルトで締結し、このワンサイドボルトは、ピンと、こ
   のピンの先端に設けられて拡径状態に塑性変形可能な頭
   部形成部材と、前記ピンに軸方向移動自在に外嵌し前記
   頭部形成部材を軸方向に加圧して塑性変形させる加圧力
   伝達用のスリーブと、このスリーブの後端に係合して所
   定の軸方向力で剪断する剪断部材と、前記ピンの後部に
   設けられて拡径状態の頭部形成部材との間で被締結部材
   を挟み付けるナットとを有するものとした増肉補強鋼管
   継手。
2. 【請求項２】 建築物の鉄骨架構における鋼管継手であ
   って、互いに略突き合わせ状態に配置される一対の鋼管
   の対向端部を、各々加熱圧縮により管壁の肉厚を厚くし
   た厚肉部とし、前記両鋼管の厚肉部間にわたって重なる
   連結材を設け、この連結材と前記厚肉部とを、これら連
   結材と厚肉部とに形成した孔間に挿通されたボルトで締
   結し、一対の鋼管のうちの片方の鋼管と前記連結材との
   締結に用いるボルトを高力ボルトとし、もう片方の鋼管
   と前記連結材との締結に用いるボルトをワンサイドボル
   トとし、このワンサイドボルトは、ピンと、このピンの
   先端に設けられて拡径状態に塑性変形可能な頭部形成部
   材と、前記ピンに軸方向移動自在に外嵌し前記頭部形成
   部材を軸方向に加圧して塑性変形させる加圧力伝達用の
   スリーブと、このスリーブの後端に係合して所定の軸方
   向力で剪断する剪断部材と、前記ピンの後部に設けられ
   て拡径状態の頭部形成部材との間で被締結部材を挟み付
   けるナットとを有するものとした増肉補強鋼管継手。
3. 【請求項３】 前記厚肉部は少なくとも外径側に膨らむ
   ものであり、前記厚肉部の非厚肉部に対する増肉倍率
   を、一対の鋼管の対向端部の厚肉部の間で互いに異なら
   せ、増肉倍率の低い方の厚肉部と前記連結材との間に、
   両側の鋼管の厚肉部の外径差を埋めるライナを介在させ
   た請求項１または請求項２記載の増肉補強鋼管継手。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２または請求項３
   記載の増肉補強鋼管継手を有する鋼管柱。