JP3129682B2

JP3129682B2 - 開放形断面柱と梁の接合装置

Info

Publication number: JP3129682B2
Application number: JP09214555A
Authority: JP
Inventors: 邦昭佐藤; 嘉宏中村
Original assignee: 株式会社アルテス
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2001-01-31
Anticipated expiration: 2017-08-08
Also published as: JPH1161991A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木、建築の鉄骨
構造物において、Ｈ形や十字形などの開放形断面の鉄骨
柱と、上下フランジとウェブを有する鉄骨梁とを接合し
て、ラーメン構造を構成する開放形断面柱と梁の接合装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】開放形断面の鉄骨柱には、図１０に示す
ように、Ｈ形断面、クロス十字形断面、Ｔ字形断面など
が用いられ、必要に応じて、この鉄骨柱のみで、あるい
は鉄骨柱と鉄骨梁とを、あるいは鉄骨柱のみを鉄筋コン
クリートで被覆し、所謂ＳＲＣ造として用いられる。こ
のような開放形断面の鉄骨柱と鉄骨梁の接合における代
表的な従来技術としては、次に示すような、ブラケット
方式とスプリットティを用いた高力ボルト引張接合方式
がある。

【０００３】(1) ブラケット方式このブラケット方式は、図１１(a) に示すように、鉄骨
柱１の柱フランジ１ａに、鉄骨梁２と同形断面のブラケ
ット梁２−１を工場で溶接しておき、別途工場で製作し
た鉄骨梁２−２を現場において左右のブラケット梁２−
１間に吊り込み、梁フランジ２ａ、２ａ同士および梁ウ
ェブ２ｂ、２ｂ同士を継手板５０を用いて高力ボルト接
合し、鉄骨柱１、１間に鉄骨梁２を架け渡す方法であ
る。鉄骨柱１とブラケット梁２−１の工場接合部には、
梁端の曲げモーメントを鉄骨柱に伝達できるように、鉄
骨柱１の内側における上下の梁フランジ位置に水平ダイ
ヤフラム５１等の補強部材を溶接したものを用いてい
る。

【０００４】(2) スプリットティを用いた高力ボルト引
張接合方式この形式は、図１１(b) に示すように、Ｈ形鋼をウェブ
中央で切断して得られるＴ形の金物（スプリットティと
いう）６０、あるいはスプリットティのティフランジの
ティウェブとの付け根部の厚みを厚くした変断面のフラ
ンジを有するＴ形の金物を鋳造法または型鍛造法で予め
工場で製作したもの（商品名ハイスプリットティとい
う、図１２(b) 参照）６０’を用意しておき、鉄骨柱１
の柱フランジ１ａとティフランジ６０ａを高力ボルト接
合し、ティウェブ６０ｂと鉄骨梁２の梁フランジ２ａは
高力ボルト接合または溶接で固定し、鉄骨柱１側はブラ
ケット方式と同様に水平スチフナ６１等を設けて接合部
を構成する方法である。また、柱フランジ１ａの上下の
スプリットティ６０間にはガセットプレート６２を溶接
で固定し、このガセットプレート６２を梁ウェブ２ｂに
高力ボルト接合している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】(1) ブラケット方式の
問題点この工法では、鉄骨柱と鉄骨柱の間に鉄骨梁を架け渡す
ために梁端にブラケットを設け、このブラケット端に中
間の鉄骨梁を取付ける関係で、少なくとも左右のブラケ
ット梁および現場で取り付ける鉄骨梁の３ピースの部材
の接合が必要である。また、鉄骨柱には、上下の梁フラ
ンジ位置に水平ダイヤフラム等の溶接が必要である。従
って、鉄骨柱と鉄骨梁のラーメン構成の目的を達成する
ために、多くの材片と部材とを必要とし、これを溶接や
高力ボルトで結合するため、加工工数が多く、品質管理
上の多大の手間を必要とする。

【０００６】(2) スプリットティ方式の問題点前述のブラケット方式に対して、スプリットティ方式
は、梁端のＴ形の金物を用いて梁フランジを直接鉄骨柱
に固定し、また梁ウェブはガセットプレート等を用いて
鉄骨柱に接合するので、ブラケット方式に比べて少ない
材片の集結作業でラーメンを構成することができるた
め、ブラケット方式に比べて省労力化が進んだ工法であ
る。

【０００７】しかし、柱・梁接合部に加わる応力は、梁
端に曲げ応力Ｍと剪断力Ｑが同時に作用する。Ｈ形断面
の鉄骨梁では、曲げ応力Ｍは主に梁フランジが集中負担
し、剪断力Ｑは梁ウェブが負担することが知られてい
る。一般にラーメン構造が地震を受けるとき、これらの
応力は正負交番荷重となり、終局的には、梁端が降伏し
ても、これらの接合部が破断しないよう１．２〜１．３
倍の安全率が要求されている。梁ウェブの接合耐力はガ
セットプレートの強さおよびこれを接合する溶接あるい
は高力ボルトの本数で容易に対応できるが、スプリット
ティについては、ボルト本数およびスプリットティの断
面形状を増大することによって対応せざるを得ない。従
って、そのためには、多くの材料を必要とし、力学的に
満足させるためには多大のコストを必要とするため、実
用化を阻んできた。この点について、次に詳述する。

【０００８】(2-1) スプリットティの力学的問題点図１２(a) は、スプリットティを用いた場合に、ティウ
ェブに引張力が加わったとき、ボルトが負担する引張抗
力を示す模式図である。（イ）に示すように、柱フラン
ジを剛と仮定し、ティウェブをＢ点で高力ボルト接合
し、引張力Ｔを加えると、ティフランジ上下端Ａを支点
として点線のように変形する傾向がある。

【０００９】このときのティフランジの曲げモーメント
分布を（ロ）に示す。ここで、ＡＢ間をａ、ＢＣ間を
ｂ、ＣＣ間を剛域とし、説明を容易にするため、ティウ
ェブに対して対称とし、ティフランジの厚さは等厚とす
る。（ハ）に、ティフランジに加わる剪断力図を示す。

【００１０】ここに、Ｑ₁＝Ｍ₁／ａＱ₂＝２Ｍ₁／ｂ従って、Ｔなる引張力に対してボルトの必要引張耐力
は、Ｔ＜２（Ｑ₁＋Ｑ₂）でなければならない。

【００１１】ここで、Ｑ₁はＡ点を支点とするテコ反力
によるもので、Ｍ₁がティフランジの板厚とａに依存す
るので、Ｑ₁＝Ｍ₁／ａはボルトに加わる必然的な付加
引張力となって作用する。従って、引張力Ｔに対してＱ
₁に相当する引張力をボルトが余分に持っていなければ
ならない。即ち、ボルトが持つ引張耐力が１００％発揮
できないゆえんである。言い換えれば、ボルトの継手効
率が低下し、一般にボルトの許容引張力の６０％程度に
低減して設計せざるを得ない。

【００１２】(2-2) 変断面スプリットティ（ハイスプリ
ット）の場合図１２(b) に示すように、ティフランジの元端部を厚く
した変断面のスプリットティにおいて、説明をしやすく
するために、ティウェブに対して対称の模式図とした。
（ロ）に示すのは、ティフランジの曲げモーメントの分
布図であり、ティフランジ元端部の板厚を先端部ＡＢ間
より厚くしたため、Ｍ₂≪Ｍ₃となる。

【００１３】因みに、曲げモーメントはティフランジの
板厚の２乗に比例する。（ハ）に、ティフランジに加わ
る剪断力の分布を示す。Ｍ₂≪Ｍ₃のため、Ｑ₁'≪Ｑ₂'
となる。Ｔなる引張力に対してボルトの必要引張耐力
は、一般的なスプリットティと同様に、Ｔ＜２（Ｑ₁'＋Ｑ₂'）でなければならない。また、この場合もボルトに加わる
テコ反力Ｑ₁'に相当する余力を持たなければならない。
しかし、ボルトの継手効率は、実用的には９０％程度に
向上できると報告されている。

【００１４】以上の(2-1) 、(2-2) で述べたように、ス
プリットティ形式ではボルトにテコ作用が加わるため、
継手効率が低下することが力学的問題点である。なお、
このような問題点を解決する方法として、ボルトの継手
効率をカバーすべく、図１３に示すように、ボルトの配
列を多段・多列にした商品があるが、抜本的な解決とは
いえない。むしろ、多段・多列にすることによって、ボ
ルト一本当りの応力負担の分布が変わるので、全体の効
率という点で、低下していくからである。これを解決す
るために、ティフランジの全体の厚さを厚くする方策が
あるが、スプリットティ自体の重量が増大し、コストの
点で実用化は困難である。

【００１５】(2-3) スプリットティ方式のボルト配置スプリットティの引張ボルトは、梁側から締付レンチで
機械的に締め付けている。この場合、引張ボルトに所定
の張力を導入するので、レンチの作業性から十分な締付
スペースが必要である。即ち、図９(a) に示すように、
上下方向には、Ｌ₂＞２ｒ＋ｔ_f、左右方向には、Ｌ₁
＞２ｒ＋ｔ_wの間隔を確保する必要がある。ここで、r
はレンチ挿入の限界寸法、ｔ_f、ｔ_wは、鉄骨梁のフラ
ンジ厚さ、ウェブ厚さである。一般に、ｔ_fとｔ_wはス
プリットティの適用汎用性を持たせるため、余裕が必要
であり、スプリットティのティフランジのボルト配置
は、力学的にはＬ₁、Ｌ₂共に小さくするのが望ましい
が、締付器具の限界寸法から決められるので、コンパク
トにするには限界がある。

【００１６】本発明は、前述のような問題点を解決すべ
くなされたもので、その目的は、開放形断面の鉄骨柱と
鉄骨梁とをスプリットティ方式で接合するに際し、従来
のスプリットティによるテコ反力作用を無くすことがで
き、引張ボルトの継手効率を大きくすることができ、ま
た柱フランジの内側からボルト締付の可能なナット金物
により、コンパクトなボルト配置とすることができ、さ
らに梁フランジに固定される接合金物を梁ウェブの一部
に固定することができ、梁端剪断力を負担するので、柱
フランジと梁ウェブとの接合を省略することも可能な開
放形断面柱と梁の接合装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、開放形断面（Ｈ形断面、クロス
十字形断面、Ｔ字形断面など）の鉄骨柱の柱フランジの
外面に鉄骨梁の端部を接合するための接合装置におい
て、図１(c) の左側に示すように、柱フランジに接合ボ
ルト（高力ボルトなど）が挿通されるボルト穴を梁ウェ
ブを中心として左右対称に梁フランジを中心として上下
対称に位置するように合計４つ穿設し、鉄骨柱側から前
記接合ボルトの先端が螺着される有底の雌ねじ穴が前記
ボルト穴の位置に対応して合計４つ形成され、鉄骨梁側
が平坦面とされたナット金物を用い、前記雌ねじ穴が梁
ウェブを中心として左右対称に梁フランジを中心として
上下対称に位置するように、ナット金物の前記平坦面を
梁フランジおよび梁ウェブに溶接で固定し、柱フランジ
と前記ナット金物の間に前記接合ボルトが挿通される座
金状の支圧座板を介在させ、４本の接合ボルトを柱フラ
ンジの内側からナット金物に螺入して締付けてなること
を特徴とする（請求項１）。

【００１８】あるいは、開放形断面（Ｈ形断面、クロス
十字形断面、Ｔ字形断面など）の鉄骨柱の柱フランジの
外面に鉄骨梁の端部を接合するための接合装置におい
て、図１(c) の右側に示すように、柱フランジに接合ボ
ルトが挿通されるボルト穴を梁ウェブを中心として左右
対称に梁フランジを中心として上下対称に位置するよう
に合計４つ穿設し、鉄骨柱側から前記接合ボルトの先端
が螺着される有底の雌ねじ穴が前記ボルト穴の位置に対
応して合計４つ形成され、鉄骨梁側が平坦面とされたナ
ット金物を用い、前記雌ねじ穴が梁ウェブを中心として
左右対称に梁フランジを中心として上下対称に位置する
ように、ナット金物の前記平坦面に溶接で固定した添接
板を梁フランジに添接してボルト接合または溶接で固定
し、柱フランジと前記ナット金物の間に前記接合ボルト
が挿通される座金状の支圧座板を介在させ、４本の接合
ボルトを柱フランジの内側からナット金物に螺入して締
付けてなることを特徴とする（請求項２）。

【００１９】支圧座板は、単独で製作してもよいし、図
７(a) に示すように、ナット金物と一体成形してもよい
（請求項３）。柱フランジと梁ウェブの接合において
は、ナット金物が梁ウェブに溶接で固定され梁端剪断力
を負担できる場合には、ガセットプレートを省略するこ
ともできるが、梁ウェブは、柱フランジの外面に固定さ
れたガセットプレートに直接ボルト接合し、あるいはス
プライスプレートを介してボルト接合する（請求項
４）。柱フランジの板厚が薄い場合には、図２〜図４に
示すように、柱フランジの外面を補強板で補強する。こ
の補強板は柱フランジの外側と内側あるいは何れかに添
えて高力ボルト接合することもできる（請求項５）。

【００２０】(1) 本発明の支圧座板従来から用いられてきたスプリットティ、あるいは変断
面のスプリットティ（ハイスプリット）は、図１２で示
したように、引張ボルトにＡ点を支点とするテコ反力が
加わり、接合部の継手効率の低下が避けられなかった。
これに対して、本発明では、柱フランジの外面または柱
フランジ外面の補強板の外面と、ナット金物との間に、
リング状の支圧座板を挟み込み、これらにボルトを挿通
して締め付けているので、図８(a) に示すように、ナッ
ト金物が、引張力を受けても、テコ作用の起点となるＡ
点が柱フランジ側に接していないので、応力は接合ボル
トに伝達され、接合部の継手効率が向上する。

【００２１】図８(a) の（イ）は引張力Ｔがボルト位置
のＢ点に達する伝達経路を示す。（ロ）はそのときナッ
ト金物内に生じる曲げモーメントの分布図、（ハ）は同
様の剪断力の分布図で、Ｑ₃＝Ｍ₄／ｂである。（ニ）
は引張力Ｔがボルトに加わる反力を示す図で、Ｔ＝Ｑ₃
＋Ｑ₃である。従って、従来のスプリットティ形金物を
用いる場合に生じるテコ反力相当の付加Ｑ₁あるいはＱ
₁'の付加張力（図１２参照）は、本発明では生じない。
なお、ナット金物に圧縮力が加わったときは、応力の方
向が正負逆になるだけである。

【００２２】支圧座板は、接合ボルトを挿通できる穴を
有し、断面積は接合ボルトの引張強さ以上の圧縮強さが
あればよい。形状に関しては、接合ボルト軸径の２倍相
当の外径を有する平座金を用いればよいが、外形の形状
は問わない。また、厚さは、柱フランジにナット金物の
柱側の面が当たらない程度のクリアランスが得られるよ
うにし、また後述する柱フランジ外面に補強板が必要な
場合には、補強板を固定するための溝溶接の余盛部（２
〜３ｍｍ）とナット金物が当たらない程度のクリアラン
スが得られるような厚さ以上とする。

【００２３】(2) 本発明のナット金物のボルト配置従来のスプリットティ形式の金物を用いた引張ボルトの
接合では、接合ボルトを柱フランジの外側すなわち梁側
から締め付けている。そのため、図９(a) に示すよう
に、ボルト配置は締付器具をセットできる限界寸法２ｒ
を確保する必要があった。従って、ボルト配置はこの制
限から決まり、スプリットティ金物の外形寸法を小さく
することはできず、また図中のｒに基づくスプリットテ
ィフランジ曲げモーメントの大きさから、その厚さも決
められていた。

【００２４】これに対して、本発明では、接合ボルトを
柱フランジの内側から取付け、ナット金物の雌ネジに螺
合させて締め付けを行う。本発明においては、鉄骨柱側
に従来のような水平ダイヤフラム等（図１１参照）がな
く、また平らなナット金物を梁フランジと梁ウェブに固
定し、接合ボルトがナット金物を貫通しないため、接合
ボルトの位置を自由に選定することができる。そのた
め、図９(b) に示すように、接合ボルト位置は、締付用
のラチェットの外径Ｒで決めることができ、ｐ＞ｄ＋Ｒ（ｄ：ボルト頭の外形寸法）ｇ＞２Ｒ＋_Cｔ_W（_Cｔ_W：柱ウェブ１ｂの板厚）が配置上の限界寸法となる。

【００２５】ここに、ｐは一般に標準ピッチとして２．
５ｄが剪断形ボルトに対して用いられているが、本発明
のように引張形ボルトに対してはボルト頭同士が干渉し
ない寸法で、かつ締付けを行える寸法まで、即ちｄ＋Ｒ
まで、ｐの値を小さくすることができる。また、ｇの値
は通常のＨ形鋼のゲージ寸法に準じた値を用いることが
でき、軸径４８ｍｍ程度の太径の高力ボルトを用いても
Ｒの大きさが７０ｍｍ程度なので通常のゲージ寸法プラ
ス１０ｍｍ程度で締付が可能である。以上により、ボル
ト配置をコンパクトなものとすることができ、接合金物
を小型・軽量のものとすることができる。さらに、太径
の高力ボルトを使用できることで、ボルト４本タイプの
接合金物で低層から高層までの鉄骨骨組をラーメン構造
とすることができる。

【００２６】(3) 本発明のナット金物と梁端の接合ナット金物の梁側は平坦であり、梁フランジに対する位
置決めを容易にするために、図６(a) に示すように、中
心線を施しておく。力学的には、図６(a) に示すよう
に、フランジ中心線に対して上下対称に接合ボルトが位
置するように取付けることが望ましい。また、本発明で
は、ナット金物に対する鉄骨梁の上下方向の取付位置
は、前述したように自由に選ぶことができ、その場合の
接合ボルトに加わる応力バランス（分布）は別途考慮す
ることができる。

【００２７】ナット金物の梁側は平坦でボルト先端が突
出しないため、ボルト配置に制約されることなく梁端を
自由に溶接固定できる。梁フランジおよび梁ウェブとの
溶接に際しては、図３、図５に示すように、梁フランジ
端にはレ形開先を施して梁フランジを溶接し、梁ウェブ
はナット金物に面タッチさせ両側を隅肉溶接する。この
梁ウェブの溶接は、溶接作業に当り梁端に対して直角に
上下のナット金物を保持する役割をもつと同時に、鉄骨
梁の剪断の分担にも寄与する。梁端に剪断力が加わった
場合、上梁フランジを固定する接合ボルトが引張により
伸び、摩擦力が失われても、下梁フランジの接合面は上
梁フランジの引張力相当の圧縮力が生じるので、この下
側における接合部の摩擦力で鉄骨柱に伝達することがで
きる。以上のナット金物に梁ウェブの一部が直接固定さ
れ、ナット金物が剪断力を負担することが可能となるこ
とにより、従来のガセットプレートによる柱フランジと
梁ウェブとの接合を省略することも可能となる。

【００２８】(4) 補強板柱フランジの厚さが薄いときは、梁フランジの引張力に
よって柱フランジが面外に曲げられ、所期の耐力が発揮
できないことがある。この場合に、柱フランジの外側に
補強板を固定する。補強板は、図３に示す例のように、
全周を隅肉溶接し、かつ中央のスリットに溝溶接を施
し、図８(b) に示すように、補強板中央部においても柱
フランジと左右の補強板が一体化するようにする。中央
をスリット状に溝溶接する代わりに、図２、図５に示す
ように、２枚の補強板を用いて中央に溝溶接を施すよう
にしてもよい。また、図４(a) に示すように、補強板の
幅を柱フランジの幅と同一にするときは、補強板の幅方
向両端面にレ形開先を形成して溶接する。補強板の幅が
柱フランジより広い場合には、図４(c) に示すように、
柱フランジ端面と補強板を隅肉溶接で固定することがで
きる。このほか、補強板は溶接の代わりに柱フランジに
高力ボルト接合して固定する方法もある。また、外側の
補強板に加えて内側からも柱ウェブの左右に短冊形の補
強板を当てる方法などがある。図４(d) は外側および内
側の補強板を仕口部の範囲に高力ボルト接合した例であ
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施例に
基づいて説明する。図２、図３は、クロス十字形断面の
鉄骨柱にＩ形の鉄骨梁を本発明の接合装置の一例により
接合する場合を示す。この図２、図３において、本発明
の接合装置は、鉄骨柱１の柱フランジ１ａの所定位置に
内側から挿通される高力ボルト３と、必要に応じて柱フ
ランジ１ａの外側に添接され溶接または高力ボルトで柱
フランジ１ａに固定される補強板４と、鉄骨梁２の梁フ
ランジ２ａおよび梁ウェブ２ｂに溶接で固定されるナッ
ト金物５と、補強板４とナット金物５の間に配設され高
力ボルトが挿通される座金状の支圧座板６と、柱フラン
ジ１ａと梁ウェブ２ｂとを接続するガセットプレート７
などから構成されている。

【００３０】柱フランジ１ａおよび補強板４には、高力
ボルト３が挿通されるボルト穴８を穿設しておき、先端
をナット金物５の有底の雌ねじ穴９に螺着させる。ナッ
ト金物５は、図９(b) に示すように、コンパクトなボル
ト配置とすることができるため、高力ボルト３は、ＪＩ
Ｓに定めるボルト径の他、太径のボルトとしてＭ３０、
Ｍ３６、Ｍ４２、Ｍ４８の４種類を対象とすることもで
き、また、図２、図３に示すように、４本の高力ボルト
３を使用することを原則とするが、図５に示すように２
本の高力ボルト３を使用することもできる。ボルト穴８
は、水平方向に関しては、梁ウェブ２ｂを中心として左
右対称に配設し、上下方向に関しては、４本の高力ボル
トを使用する場合には梁フランジ２ａを中心として上下
対称に、２本の場合には梁フランジ２ａの板厚中心線に
一致させて配設するのが望ましいが、本発明ではナット
金物５を用いることで、ボルト穴８の上下方向の位置は
自由に設定することが可能となる。

【００３１】補強板４は、柱フランジ１ａの厚さが薄い
場合に取付けられるものであり、図２(a) 〜(d) に示す
ように、高力ボルト３およびナット金物５が配設される
部分のみ配設してもよいし、図２(e) に示すように、接
合部全体にわたって添設するようにしてもよい。この補
強板４は、図３に示すように、一枚物の全周を溶接１０
で固定すると共に、中央に形成した縦溝に溝溶接１１を
施し、柱フランジ１ａに一体化させる。あるいは、図２
(d) 、(e) に示すように、左右に分割した板を用い、左
右の板間に溝溶接１１を施す。補強板４の左右両側面を
柱フランジ１ａの幅に揃えた場合には、図４(a) 、(b)
に示すように、補強板４の左右両側面にレ形開先を付け
て開先溶接１０を行い、柱フランジ１ａより幅を拡げる
ときは、図４(c) に示すように、隅肉溶接１０で行う。

【００３２】なお、柱フランジ１ａの外側の補強板４に
加えて、柱フランジ１ａの内側にも短冊形の補強板を添
接して溶接で固定してもよい。また、図７(b) に示すよ
うに、鉄骨柱１の外側を全周にわたって補強板４を配設
することもできる。この場合には、八角形を４分割した
ものを溶接で連結すればよい。

【００３３】ナット金物５は、図２〜図５に示すよう
に、柱フランジの内側から高力ボルト３を締付け可能と
してナットを不要とし、ボルト配置をコンバクトなもの
とし、その梁側の平坦面に梁フランジおよび梁ウェブを
自由に溶接固定できるようにしたものであり、厚板鋼板
などに有底の雌ねじ穴９を高力ボルト３の位置に対応さ
せて形成している。雌ねじ穴９のねじ深さは、螺着させ
た高力ボルト３の先端から５ｍｍ以上の余長が得られる
ようにする。また、ナット金物５の形状は、どのような
形状でもよく、例えば図６(a) 、(b) に示すように、ボ
ルト４本用の場合には長方形や扁平八角形など、ボルト
２本用の場合には短冊形や三角形などとする。但し、ナ
ット金物５の外周寸法は、上下方向ではボルト穴８の中
心から縁端までの距離がボルト軸径以上とし、左右方向
の幅は柱フランジ幅と梁フランジ幅のうちの小さい方の
寸法以上とする。

【００３４】このようなナット金物５の表面には、溶接
の際の位置決め用として鉛直方向と水平方向の中心線１
２を罫書いておき、梁フランジ２ａの板厚中心線が水平
の中心線と一致するように、梁ウェブ２ｂの板厚中心線
が鉛直の中心線と一致するように、ナット金物５を鉄骨
梁２の接合端部に溶接で固定する。図３に示すように、
梁フランジ２ａとナット金物５は突合せ溶接１３で、梁
ウェブ２ｂとナット金物５は隅肉溶接１４で固定する。
なお、梁ウェブ２ｂの梁フランジ２ａへの付け根部に
は、スカラップ（切欠き）１５を設けてフランジのレ形
突合せ溶接の裏当てを取付けやすいようにすることがで
きる。このようにナット金物５に梁ウェブ２ｂの一部を
直接固定することで、梁端剪断力を負担することが可能
であり、ガセットプレート７を省略することもできる。
図６(c) に示すのは、ガセットプレート７を省略した例
であり、ナット金物５の梁ウェブ２ｂへの固定部分を長
く形成している。

【００３５】支圧座板６は、図１２における従来のテコ
反力作用を、図８(a) に示すように、解消するものであ
り、高力ボルト３を挿通可能なボルト穴８を有する厚板
リング状の部材であり、ボルト径の２倍相当の外径を有
し厚みのある平座金を用いればよい。この支圧座板６の
厚みは、補強板４の中央の溝溶接１１の余盛が２〜３ｍ
ｍあるため、この余盛部とナット金物５とが当たらない
ようなクリアランスが得られる厚みとする。また、この
支圧座板６は、単独で製作して座金と同様に使用し、あ
るいは予めナット金物５に溶接で固定して使用すること
ができ、また図７(a) に示すように、ナット金物５の雌
ねじ穴９を設ける部分を柱側へ突出させ、ナット金物５
と一体成形で形成することもできる。ここで、ナット金
物５の形状は、変断面スプリットティ（ハイスプリッ
ト）状としている。

【００３６】ガセットプレート７は、その基部を柱フラ
ンジ１ａの外面に上下のナット金物５の間に位置するよ
うに溶接で固定し、先端部を梁ウェブ２ｂに添接して高
力ボルト接合する。また、柱フランジ１ａと梁ウェブ２
ｂの間隔が大きい場合には、ガセットプレート７と梁ウ
ェブ２ｂとにスプライスプレート１６を添接して高力ボ
ルト接合する。

【００３７】以上のような接合装置において、 (1) 工場において、柱フランジ１ａの板厚が薄いときに
は、通し鉄骨柱１の柱フランジ１ａの外面に補強板４を
添接して溶接等で固定し、次いで、柱フランジ１ａ、補
強板４にボルト穴８を穿設する。一方、厚板に切断加工
・ねじ加工を施して製作したナット金物５を鉄骨梁２の
端部に溶接で固定する。

【００３８】(2) 現場において、ガセットプレート７を
用いる場合には、柱フランジ１ａに溶接で固定されてい
るガセットプレート７を梁ウェブ２ｂに仮ボルト接合し
て鉄骨柱１、１間に鉄骨梁２を架け渡す。柱フランジ１
ａまたは補強板４とナット金物５との間に支圧座板６を
挿入し、高力ボルト３を柱フランジ１ａの内側からボル
ト穴８を通して雌ねじ穴９に螺合し、締付けを行って柱
フランジ１ａにナット金物５すなわち鉄骨梁２を緊結す
る。しかる後、ガセットプレート７と梁ウェブ２ｂを仮
止めした高力ボルトを本締めする。

【００３９】なお、図１(c) の右側に示すように、梁フ
ランジ２ａへの固定は、ナット金物５の梁側の面から添
接板１８を一体的に水平に突設し、この添接板１８を梁
フランジ２ａに添接してボルト接合する構造とすること
もできる。この場合、添接板１８は梁フランジ２ａの片
側にのみ設けてもよいし（シングルシャー）、両側に設
けてもよい（ダブルシャー）。

【００４０】なお、本発明は図示例に限らず、本発明の
技術思想の範囲内で種々の態様をとれることはいうまで
もない。

【００４１】

【発明の効果】本発明の開放形断面柱と梁の接合装置
は、以上のような構成からなるので、次のような効果を
得ることができる。

【００４２】(1) 支圧座板を用いることにより、従来の
スプリットティ形式の接合金物に生じるテコ反力作用を
無くすことができ、継手効率を向上させることができ
る。

【００４３】(2) 支圧座板により梁フランジの引張力ま
たは圧縮力を伝達し、ボルトは柱の内側から螺合するの
で、ナット金物の外形寸法を従来のスプリットティに比
べて小さくすることができ、所要材料を低減することが
できる。

【００４４】(3) ナット金物を用いることにより、ボル
トを柱フランジの内側から締付けることが可能となり、
また別にナットを設けることが不要となる。ボルトの配
置が従来のスプリットティ形式における梁側からの締付
けが不要となることにより、コンパクトなボルト配置と
することができ、接合金物の小型・軽量化を図ることが
でき、かつ従来よりも太径の高力ボルト接合が可能とな
り、ボルト４本タイプのボルト形式で、実用的に低層か
ら高層建築の鉄骨骨組をラーメン構造とすることができ
る。

【００４５】(4) ナット金物の梁側の面は平坦であり、
ボルト配置に制約されることなく梁端を自由に溶接固定
でき、またＨ形断面の鉄骨梁の溶接に当り、梁ウェブの
一部を直接固定することができるので、力学的には梁端
剪断力を負担することが可能となり、工場製作上は鉄骨
梁の軸方向に対して上下の金物の直角度と位置決めに有
効である。

【００４６】(5) ナット金物と梁ウェブの溶接におい
て、梁端の剪断力を負担できる溶接長さを確保できるよ
うにナット金物の形状を自由に設計することができるの
で、従来から行われている柱フランジに固定したガセッ
トプレートの梁ウェブへの接合を省略することが可能と
なる。

【００４７】(6) 柱側に水平ダイヤフラムの不要な柱フ
ランジの補強方法により、鉄骨柱をＳＲＣ構造とすると
きコンクリートの充填性が良好となる。

【００４８】(7) ナット金物は厚板から加工することが
でき、また太径の高力ボルトも工場で量産することがで
き、ラーメン構造を構成するための柱・梁接合部の機能
は工場製品に集約することができ、工事現場では最も少
ないボルト本数で組立てられる。従って、接合部の品質
管理が容易であり、工場製作の工程が少なく、工事現場
での能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の開放形断面柱と梁の接合装置の基本的
な種々の例を示す部分断面図である。

【図２】本発明の開放形断面柱と梁の接合装置の一実施
例を示す(a) は平面図、(b) は正面図、(c) は鉄骨梁位
置での側面断面図、(d) は補強板近傍位置での側面断面
図、(e) は補強板の形状が異なる補強板近傍位置での側
面断面図である。

【図３】図２における接合装置の部分拡大図であり、
(a) は側面断面図、(b) は正面図である。

【図４】(a) は図３の部分拡大平面図、(b) は本発明の
接合装置の分解図、(c) は柱フランジと補強板の固定方
法の変形例を示す平面図、(d) は補強板を仕口部の範囲
に高力ボルト接合した例の平面図である。

【図５】本発明のボルト２本タイプのナット金物を用い
た接合装置を示す(a) は側面断面図、(b) は正面図であ
る。

【図６】(a) は本発明のボルト４本タイプのナット金物
の例を示す正面図、(b) 本発明のボルト４本タイプのナ
ット金物の例を示す正面図、(c) はガセットプレートを
省略した接合装置の例を示す正面図および側面断面図で
ある。

【図７】(a) は本発明のナット金物の変形例を示す断面
図および正面図、(b) は本発明の補強板の変形例を示す
平面図である。

【図８】(a)は本発明の応力伝達メカニズムとボルトに
加わる応力を示す線図、(b) は補強板の溶接位置とその
曲げモードを示す概略平面図である。

【図９】(a) は従来のスプリットティ方式におけるボル
ト配置の限界を示す側面断面図、(b) は本発明のナット
金物のボルト配置の限界を示す側面断面図である。

【図１０】開放形断面の鉄骨柱の例を示す平面図であ
る。

【図１１】(a) は従来のブラケット方式による柱梁接合
構造を示す正面図および平面図、(b) は従来のスプリッ
トティ方式による柱梁接合構造を示す正面図および平面
図である。

【図１２】(a) は従来のスプリットティを用いた場合に
ボルトに加わる付加引張力Ｑを説明するための線図、
(b) は従来の変断面のスプリットティを用いた場合にボ
ルトに加わる付加引張力Ｑ’を説明するための線図であ
る。

【図１３】スプリットティの種々のタイプを示す正面図
および側面図である。

【符号の説明】

１…開放形断面の鉄骨柱１ａ…柱フランジ１ｂ…柱ウェブ２…鉄骨梁２ａ…梁フランジ２ｂ…梁ウェブ３…高力ボルト４…補強板５…ナット金物５’…スプリットティ５”…板状のボルト貫通接合金物６…支圧座板７…ガセットプレート８…ボルト穴９…雌ねじ穴１０…溶接１１…溝溶接１２…中心線１３…突合せ溶接１４…隅肉溶接１５…スカラップ１６…スプライスプレート１７…ナット１８…添接板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−250146（ＪＰ，Ａ) 特開平８−158490（ＪＰ，Ａ) 特開平５−331918（ＪＰ，Ａ) 特開平６−57828（ＪＰ，Ａ) 実開平４−8603（ＪＰ，Ｕ) 特公昭57−23052（ＪＰ，Ｂ２) 特公平７−35670（ＪＰ，Ｂ２) 実公昭53−49528（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04B 1/24 E04B 1/58 508

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】開放形断面の鉄骨柱の柱フランジの外面
に鉄骨梁の端部を接合するための接合装置において、柱
フランジに接合ボルトが挿通されるボルト穴を梁ウェブ
を中心として左右対称に梁フランジを中心として上下対
称に位置するように合計４つ穿設し、鉄骨柱側から前記
接合ボルトの先端が螺着される有底の雌ねじ穴が前記ボ
ルト穴の位置に対応して合計４つ形成され、鉄骨梁側が
平坦面とされたナット金物を用い、前記雌ねじ穴が梁ウ
ェブを中心として左右対称に梁フランジを中心として上
下対称に位置するように、ナット金物の前記平坦面を梁
フランジおよび梁ウェブに溶接で固定し、柱フランジと
前記ナット金物の間に前記接合ボルトが挿通される座金
状の支圧座板を介在させ、４本の接合ボルトを柱フラン
ジの内側からナット金物に螺入して締付けてなることを
特徴とする開放形断面柱と梁の接合装置。
【請求項２】開放形断面の鉄骨柱の柱フランジの外面
に鉄骨梁の端部を接合するための接合装置において、柱
フランジに接合ボルトが挿通されるボルト穴を梁ウェブ
を中心として左右対称に梁フランジを中心として上下対
称に位置するように合計４つ穿設し、鉄骨柱側から前記
接合ボルトの先端が螺着される有底の雌ねじ穴が前記ボ
ルト穴の位置に対応して合計４つ形成され、鉄骨梁側が
平坦面とされたナット金物を用い、前記雌ねじ穴が梁ウ
ェブを中心として左右対称に梁フランジを中心として上
下対称に位置するように、ナット金物の前記平坦面に溶
接で固定した添接板を梁フランジに添接してボルト接合
または溶接で固定し、柱フランジと前記ナット金物の間
に前記接合ボルトが挿通される座金状の支圧座板を介在
させ、４本の接合ボルトを柱フランジの内側からナット
金物に螺入して締付けてなることを特徴とする開放形断
面柱と梁の接合装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の接合装
置において、ナット金物と支圧座板とが一体成形されて
いることを特徴とする開放形断面柱と梁の接合装置。
【請求項４】請求項１、請求項２、または請求項３に
記載の接合装置において、梁ウェブが、柱フランジの外
面に固定されたガセットプレートに直接ボルト接合さ
れ、あるいはスプライスプレートを介してボルト接合さ
れていることを特徴とする開放形断面柱と梁の接合装
置。
【請求項５】請求項１、請求項２、請求項３、または
請求項４に記載の接合装置において、柱フランジの外面
が補強板で補強されていることを特徴とする開放形断面
柱と梁の接合装置。