JP3605756B2 - 鋼管柱と鉄骨梁の接合構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼管柱と鉄骨梁の接合構造に関し、詳しくはビル構築物や各種構造物における角形鋼管柱や円形鋼管柱の柱面に溶接した外ダイアフラムと鉄骨梁とを溶接や高力ボルト等により接合してなる鋼管柱と鉄骨梁の接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビル構築物や各種構造物等の鉄骨建造物における角形鋼管柱や円形鋼管柱（以下、鋼管柱と称する）と鉄骨梁の接合方法としては、鋼管柱と鉄骨梁フランジ部とを連結するダイアフラムが柱を横断しかつ柱の外側に所定長だけ突出した通しダイアフラム方式と、ダイアフラムが柱を貫通しない外ダイアフラム方式が知られている。前者の通しダイアフラム方式は、ダイアフラムの外側突出長が比較的短くてすむので、工場から現場への輸送がしやすく、施工上もダイアフラムが邪魔にならないなどの利点を有するが、ダイアフラムを柱に貫通させるために柱を一旦切断してダイアフラムを入れた後、再び柱の小口端を溶接しなければならないという煩わしさがある上、柱の最も応力的に厳しい個所に溶接部が位置する関係で、溶接や構造設計に厳しい条件が求められる。
【０００３】
一方、後者の外ダイアフラム方式は、ダイアフラムの外側突出長が通しダイアフラム方式よりも長くなる関係で、工場から現場への輸送性に難点があり、施工上もダイアフラムが邪魔になるという問題はあるが、柱を切断せずにダイアフラムを柱面に溶接すればよいので、柱の強度維持が容易であり、耐震性とコスト的有利性のために広く採用される傾向にある。
【０００４】
この外ダイアフラム方式は、例えば角形鋼管柱の場合を例に説明すると、図１０（Ａ）に示すように角形鋼管柱１の周りのダイアフラム２を一枚物ダイアフラムで構成し、ダイアフラム２中央に形成した挿入孔２ａに柱１を通す一枚ダイアフラムタイプと、ダイアフラム２を小片４枚で構成して隣接する小片相互を角形鋼管柱1の角部近傍の溶接部Ｗ（図１０（A）中に点線で示す）で溶接する分割ダ
イアフラムタイプとがある。いずれのタイプでも、図１０（Ｂ）に示すように、通常は上下ダイアフラム２が鉛直スチフナー４で溶接連結されるとともに、この鉛直スチフナー４が角形鋼管柱１の柱面１ａに垂直に溶接されてダイアフラム２が補強される。そしてＨ形鋼の鉄骨梁３のフランジ部３ｂとダイアフラム２、および、梁ウェブ部３ａと鉛直スチフナー４とが、連結板５とボルト６にてそれぞれ連結される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のダイアフラム方式では、図１０（Ｂ）のように鉄骨梁３に上下方向の曲げモーメントＭが作用した場合に、この曲げモーメントＭがダイアフラム２を介して柱面に対して引張力あるいは圧縮力として作用し、分割外ダイアフラム方式では、ダイアフラム２を小片４枚よりなる分割ダイアフラムで構成して隣接する小片相互を角形鋼管柱１における角部近傍の応力集中部の溶接部Ｗで溶接しているため、溶接熱影響等により強度および靭性が低下することが確認されている。また、ダイアフラム２と角形鋼管柱１との溶接は、角形鋼管柱１の角部で行われることにより、分割ダイアフラム同士の溶接と角形鋼管柱１および分割ダイアフラムの溶接とが重なることにより、さらに強度および靭性が低下し、この応力集中部で破断することがある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ダイアフラムの応力集中部に溶接することを止めることにより、強度および靭性を確保し、施工性の高い分割型外ダイアフラム形式の鋼管柱と鉄骨梁の接合構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、鋼管柱の柱面に直交させて溶接された外ダイヤフラム形式の鋼管柱と鉄骨梁の接合構造において、上記鋼管柱は、角形鋼管柱であり、角形鋼管柱の任意の１柱面に直交する外ダイヤフラムは、前記１柱面に接続される鉄骨梁の位置で、一定の間隔のスリットが設けられることによって複数に分割され、各々の分割された外ダイヤフラムは、平板状の分割ダイヤフラムを構成し、前記分割ダイヤフラムは、前記１柱面に溶接される部分と、前記１柱面に隣接する隣接柱面に溶接される部分の、２つの部分が一体製作されたものであり、前記スリットに、鉄骨梁のウェブの応力を伝達するための鉛直スチフナーを挿入して、この鉛直スチフナーの角形鋼管柱側端面を角形鋼管柱の柱面に隅肉溶接するとともに、鉛直スチフナーの上下端部をこれと直交する分割ダイヤフラムの分割面部分に隅肉溶接し、この分割ダイヤフラムの先端部に鉄骨梁のフランジを接合したことを特徴とする。
【０００８】
つまり、角形鋼管柱の隣接する２柱面に２本の鉄骨梁を同一高さで接合する場合において、隣接する２柱面のコーナー部に取り付けられる２枚の分割ダイアフラムを別体とするのではなく、初めから一体化しておくものである。このように、一体化された分割ダイアフラムを採用することにより、分割ダイアフラムの数を低減することができる。
【０００９】
このように、１本の鉄骨梁を接合するダイアフラムを２分割した２枚の分割ダイアフラムは、その各々の先端部で１本の鉄骨梁のフランジ端部の半分ずつに接合される。鉄骨梁の上下方向の曲げモーメントは各分割ダイアフラムに水平方向の圧縮力あるいは引張力として作用するが、この圧縮力あるいは引張力は鋼管柱のフランジ面（前面）の鋼管間壁の面外抵抗力と鋼管ウェブ面（側面）に取り付けられるダイアフラムの引張りあるいは圧縮抵抗力により負担される。そして、応力集中部に溶接部が存在しないので、フランジの耐震性が向上する。
【００１０】
また、このように、一対の分割ダイアフラムの分割面部分を一定のスリット間隔で対向させると、このスリット間隔に鉄骨梁のウェブ部を連結する連結板や鉛直スチフナー等を挿入することが可能となって、鉄骨梁のより多様な接合形態が選択できる。
【００１１】
さらに、このように、一対の分割ダイアフラムの分割面部分を一定のスリット間隔で対向させ、このスリット間隔に鉄骨梁のウェブを連結する鉛直スチフナーを挿入して、分割ダイアフラムと鋼管柱とに隅肉溶接することにより、鉛直スチフナーによる応力伝達も期待できる。この場合、鉄骨梁から作用する圧縮力あるいは引張力は鋼管柱のウェブ面に伝達されるため、分割ダイアフラムのスリット部に接合された鉛直スチフナーのスカーラップ部の応力集中が緩和され、破断の起点となることが少ない。また、分割ダイアフラムと鋼管柱の溶接部において、伝達される圧縮力あるいは引張力に応じて、必要な溶接の脚長を設計することができるため、適切な設計が可能である。鉄骨梁の曲げあるいは剪断に対する耐震性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各種の実施形態について、図１ないし図９を参照して説明する。
【００１３】
図１（Ａ），（Ｂ）に示される第１の具体的実施形態の角形鋼管柱と鉄骨梁の
接合構造は、１本の角形鋼管柱１に４本の鉄骨梁３，…を直交状に接合する具体的構造を示し、角形鋼管柱１に溶接されて４本の鉄骨梁３，…を接合する上下一対の分割型外ダイアフラム（以下、ダイアフラムと称する）２２，２２を特徴とする。図２（Ａ）（Ｂ）は、ダイアフラム２２，２２の形状を理解容易なように
、ダイアフラム２２を一部分解して示す。上下一対のダイアフラム２２，２２は、同一形状で、各ダイアフラム２２，２２は角形鋼管柱１の柱面１ａと直交する水平鋼板で、ある柱面１ａの外周方向で幅方向の約１／２とその柱面１ａに隣接する柱面１ａの幅方向の約１／２の範囲に亘って取り付けられる４枚の分割ダイアフラム２３，…で構成され、角形鋼管柱１の各柱面１ａごとに左右一対の各分割ダイアフラム２３，…の先端部で各１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂの端部が溶接で、あるいは、後述するように高力ボルト等の別部材を介して接合される。
【００１４】
前記４枚の各分割ダイアフラム２３，…は、角形鋼管柱１の柱面１ａの外周方向左右に等分割された線対称の略蝶々形状で、ある柱面１ａの幅方向の略中心から隣接する柱面１ａの略中心までの外周方向約９０度の範囲に延在し嵌着される略Ｌ字形の取付座部２３ａ，２３ａと、この取付座部２３ａ，２３ａから直交する鉄骨梁３，…の方向に延在する梁接合部２３ｂ，２３ｂとを有する。これらの分割ダイアフラム２３，…は、その取付座部２３ａ，２３ａを柱面１ａに溶接される。なお、溶接はＩ形溶接でも、Ｋ形溶接でもよく、これらの形態に限定されない。
【００１５】
以上のように、４枚の分割ダイアフラム２３，…を角形鋼管柱１に同一高さで水平に溶接したとき、隣り合う２枚の分割ダイアフラム２３，２３の互いに対向する分割面部分２３ｃ，２３ｃの間に所定のスリット間隔ｇを形成して、各分割２３，２３同士を直接には溶接接合しない。
【００１６】
前記分割ダイアフラム２３，２３間に形成されたスリットには、そのスリット間隔ｇに略等しい厚さの鉛直スチフナー３０を挿入して、その角形鋼管柱１側端面を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を分割ダイアフラム２３，２３に隅肉溶接する。
【００１７】
前記鉛直スチフナー３０は、図１（Ｂ）および図２（Ｂ）に示すように、その高さ寸法が上側のダイアフラム２２の上面と下側のダイアフラム２２の下面間の寸法よりも若干大きく、かつ、その幅寸法が分割スチフナー２３，２３の梁接合部２３ｂの長さ寸法と略同等に設定されている。したがって、鉛直スチフナー３０の上下端部は上下のダイアフラム２２，２２の上下面から若干突出するとともに、角形鋼管柱１と反対側端面はダイアフラム２２の端面と略一致している。したがって、上下のダイアフラム２２，２２と鉛直スチフナー３０とを隅肉溶接する際に、鉛直スチフナー３０の上下の突出端部を利用して、両者の隅肉溶接が容易に行える。なお、鉛直スチフナー３０における角形鋼管柱１の柱面１ａ側の上下端部には、円弧状の切り欠き部３１を有する。このような切り欠き部３１を形しておくと、角形鋼管柱１の柱面１ａに対する分割ダイアフラム２３，２３の隅肉溶接部と鉛直スチフナー３０の隅肉溶接部とが交差しないので、隅肉溶接を容易に行うことができる。
【００１８】
そして、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、角形鋼管柱１の各柱面１ａに接合
された、左右一対の分割ダイアフラム２３，２３の先端部にＨ形鋼の鉄骨梁３のフランジ部３ｂを突き合わせるとともに、鉛直スチフナー３０の角形鋼管柱１の柱面１ａと反対側端面にＨ形鋼の鉄骨梁３のウェブ部３ａを突き合わせる。さらに、上記のようにして突き合わせた分割ダイアフラム２３，２３と鉄骨梁３のフランジ部３ｂとの上下両面にそれぞれカバープレート４１，４２を当てて、高力ボルト５１で接合する。また、鉛直スチフナー３０の両面と鉄骨梁３のウェブ部３ａの両面にそれぞれウェブ継手板６１を当てて、高力ボルト５２で接合する。このとき、鉛直スチフナー３０の上下面を上下ダイアフラム２２，２２の上下面から若干突出するようにしているから、カバープレート４１,４２の上面はスチ
フナー３０の上面と略同一高さになる。
【００１９】
上記実施形態の角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造によれば、上下一対のダイアフラム２２，２２に４本の鉄骨梁３，…を接合したとき、各鉄骨梁３から分割ダイアフラム２３，２３に加わる梁荷重の曲げモーメント、剪断力が取付座部２３ａ，２３ａを介して荷重方向とほぼ平行な角形鋼管柱１の柱面１ａに加わる。この梁荷重方向と平行な柱面１ａに加わる剪断力に対する強度、耐荷重性は、取付座部２３ａ，２３ａを柱面１ａに隅肉溶接することで高度に安定して、常に高耐荷重性が確保される。また、取付座部２３ａ，２３ａを梁荷重方向とほぼ平行な方向の柱面１ａに隅肉溶接することで、十分な高耐荷重性が確保される。しかも、各ダイアフラム２２，２２の応力集中部である角形鋼管柱の角部近傍位置に溶接部が存在しないので、鉄骨梁に作用する曲げあるいは剪断に対する耐震性が大きい角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造が提供できる。
【００２０】
図３（Ａ），（Ｂ）は、他の具体的実施形態の平面図および側面図を示す。こ
の実施形態は、角形鋼管柱１の最上階端部に上下一対のダイアフラム２２，２２を隅肉溶接して取り付けたもので、図１（Ａ），（Ｂ）および図２（Ａ），（Ｂ）と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。なお、このように角形鋼管柱１の最上階端部に上下一対のダイアフラム２２，２２を隅肉溶接して取り付ける場合は、角形鋼管柱１の内部における上方のダイアフラム２２と同一高さ位置に、内ダイアフラム７０を隅肉溶接している。
【００２１】
図４は角形鋼管柱１の柱面１ａに大きさの異なる鉄骨梁３，３’を接合する場合の具体的実施形態を示す。即ち，角形鋼管柱１の上方には、図１〜図３と同様のダイアフラム２２を隅肉溶接し、その下方には角形鋼管柱１の４柱面１ａの例えば２柱面１ａに大きな間隔で下方側のダイアフラム２２を隅肉溶接するとともに、例えば残りの１柱面１ａとその両隣の柱面１ａに、小さな間隔で第２の下側ダイアフラム２２を隅肉溶接したものである。それに伴なって、前記大きな間隔の上下ダイアフラム２２，２２における分割ダイアフラム２３，２３の分割面部分２３ｃ，２３ｃ間のスリット部分には、大きな鉛直スチフナー３０が挿入されて、角形鋼管柱１の柱面１ａおよび分割ダイアフラム２３，２３に隅肉溶接されている。また、前記小さな間隔の上下ダイアフラム２２，２２における分割ダイアフラム２３，２３の分割面部分２３ｃ，２３ｃ間のスリット部分には、小さな鉛直スチフナー３０’が挿入されて、角形鋼管柱１の柱面１ａおよび分割ダイアフラム２３，２３に隅肉溶接されている。そして、大きな間隔の上下ダイアフラム２２，２２には、大きな鉄骨梁３を突き合わせるとともに、小さな間隔の上下ダイアフラム２２，２２には、小さな鉄骨梁３’を突き合わせている。また、大きな鉛直スチフナー３０と大きな鉄骨梁３のウェブ部３ａとに跨って大きなウェブ継手板６１を当てて高力ボルト５２で接合し、小さな鉛直スチフナー３０’と小さな鉄骨梁３’のウェブ部３ａとに跨って小さなウェブ継手板６２を当てて高力ボルト５３で接合している。
【００２２】
図５（Ａ），（Ｂ）は角形鋼管柱１の３柱面１ａに対して同一高さで３本の鉄骨梁３，…を接合する具体的実施形態を示す。図５（Ａ），（Ｂ）において、上下一対のダイアフラム２２，２２は、一対の分割ダイアフラム２３，２３と、一対の分割ダイアフラム２４，２５とで構成されている。前者の分割ダイアフラム２３，２３は、図１〜図４の分割ダイアフラム２３と同一形状であり、後者の分割ダイアフラム２４，２５は、前記分割ダイアフラム２３を長さ方向の中心線で略分割したものである。より詳細に説明すると、後者の分割ダイアフラム２４，２５は、角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接される幅狭の取付座部２４ａ，２５ａと、これらの取付座部２４ａ，２５ａから延在する梁接合部２４ｂ，２５ｂとを有する。前記２枚の分割ダイアフラム２３，２３が角形鋼管柱１の柱面１ａの約１８０°範囲に水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接され、角形鋼管柱１の柱面１ａの残りの約１８０°範囲に２枚の分割ダイアフラム２４，２５が水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接される。各分割ダイアフラム２３，２３の互いに対向する分割面部分２３ｃ，２３ｃの間にはスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２３同士を直接には溶接接合しない。また、各分割ダイアフラム２３，２４の互いに対向する分割面部分の間および分割ダイアフラム２３，２５の互いに対向する分割面部分の間にも，それぞれスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２４相互および２３，２５相互を直接には溶接接合しない。そして、前記各スリットには、鉛直スチフナー３０を挿入して、その鉛直端面部を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を各分割ダイアフラム２３，２３，２４，２５に隅肉溶接している。さらに、２枚の分割ダイアフラム２３，２３の対峙する先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。また、２枚の分割ダイアフラム２４，２５の先端とこの各先端部に対峙する２枚の分割ダイアフラム２３，２３の残りの先端部に２本の鉄骨梁３，３の各フランジ部３ｂが突き合わされるとともに、各鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面には鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。そして、各分割ダイアフラム２３，２３，２４，２５と鉄骨梁３，…のフランジ部３ｂとに跨ってカバープレート４１，４２を取り付けて、高力ボルト５１で接合される。また、各鉛直スチフナー３０と鉄骨梁３，…のウェブ部３ａとに跨ってウェブ継手板６１を取り付けて、高力ボルト５２で接合されている。
【００２３】
以上の左右一対の分割ダイアフラム２４，２５を角形鋼管柱１の柱面１ａに溶接してダイアフラム２２を形成すると、角形鋼管柱１の外面における約半分の領域はダイアフラム等の張り出し部材の無い空スペースを確保した柱面となるため、この角形鋼管柱１にダイアフラム２２を工場溶接して運搬する際に、前記空スペースを利用することでダイアフラム２２があまり邪魔をせず、角形鋼管柱１の運搬効率が良くなる。また、ダイアフラム２２の板厚を大きくしてサイズの小型化を図れば、さらに運搬効率が良くなる。また、１本の鉄骨梁３を接合するためのダイアフラム２２が角形鋼管柱１の外周の半周部分だけ形成されることになって、その全体サイズの縮小と材料の低減が可能になる。さらに、２分割された分割ダイアフラム２４，２５を所定のスリット間隔ｇで対向するようにして角形鋼管柱１に嵌着するようにすることで、分割ダイアフラム２４，２５の内周と角形鋼管柱１の外周の多少の相対寸法誤差がスリット間隔ｇで吸収されて、角形鋼管柱１の外周に分割ダイアフラム２３，２４，２５をがた付きなく嵌着し溶接することが容易になる。なお、鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、各鉛直スチフナー３０の上下端部を各分割２３，２３，２４，２５に隅肉溶接して、これらの鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａ側と反対側の鉛直端面に鉄骨梁３，…のウェブ部３ａを接合することにより、鉄骨梁３，…の重力方向の荷重を鉛直スチフナー３０と柱面１ａとの余裕のある剪断力にて安定的に支持することができる。
【００２４】
図６（Ａ），（Ｂ）は角形鋼管柱１の３柱面１ａに対して同一高さで３本の鉄骨梁３，…を接合する別の具体的実施形態を示す。 図６（Ａ），（Ｂ）において、上下一対のダイアフラム２２，２２は、一対の分割ダイアフラム２３，２３と、一対の分割ダイアフラム２４’，２５’とで構成されている。前者の分割ダイアフラム２３，２３は、図１〜図５の分割ダイアフラム２３と同一形状であり、後者の分割ダイアフラム２４’，２５’は、前記図５（Ａ），（Ｂ）における分割ダイアフラム２４，２５の取付座部２４ａ，２５ａを除去した矩形状を呈する両者同一形状のものである。前記２枚の分割ダイアフラム２３，２３が角形鋼管柱１の柱面１ａの約１８０°範囲に水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接され、角形鋼管柱１の柱面１ａにおける残りの約１８０°範囲に２枚の分割ダイアフラム２４’，２５’が水平に隅肉溶接される。各分割ダイアフラム２３，２３の互いに対向する分割面部分の間にはスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２３同士を直接には溶接接合しない。また、各分割ダイアフラム２３，２４’の互いに対向する分割面部分の間および分割ダイアフラム２３，２５’の互いに対向する分割面部分の間にも，それぞれスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２４’相互および２３，２５’相互を直接には溶接接合しない。そして、前記各スリットには、鉛直スチフナー３０の上下端部を挿入して、鉛直端面部を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を各分割ダイアフラム２３，２３，２４’，２５’に隅肉溶接している。さらに、前記２枚の分割ダイアフラム２４’，２５’の外側端面と角型鋼管柱１の柱面１ａの約中心との間に跨って補強板２６，２６が溶接接合されている。そして、図５（Ａ），（Ｂ）と同様に２枚の分割ダイアフラム２３，２３の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。また、２枚の分割ダイアフラム２４’，２５’の先端とこの各先端部に対峙する２枚の分割ダイアフラム２３，２３の先端部に２本の鉄骨梁３，３の各フランジ部３ｂが突き合わされるとともに、各鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。そして、各分割ダイアフラム２３，２３，２４’，２５’と鉄骨梁３，…のフランジ部３ｂとに跨ってカバープレート４１，４２を取り付けて、高力ボルト５１で接合される。また、各鉛直スチフナー３０と鉄骨梁３，…のウェブ部３ａとに跨ってウェブ継手板６１を取り付けて、高力ボルト５２で接合されている。
【００２５】
以上の左右一対の分割ダイアフラム２４’，２５’を角形鋼管柱１の柱面１ａに溶接してダイアフラム２２を形成すると、角形鋼管柱１の柱面１ａの外面における約半分の領域はダイアフラム等の張り出し部材の無い空スペースを確保した柱面となるため、この角形鋼管柱１にダイアフラム２２を工場溶接して運搬する際に、前記空スペースを利用することでダイアフラム２２があまり邪魔をせず、角形鋼管柱１の運搬効率が良くなる。また、ダイアフラム２２の板厚を大きくしてサイズの小型化を図れば、さらに運搬効率が良くなる。また、１本の鉄骨梁３を接合するためのダイアフラム２２が角形鋼管柱１の外周の半周部分だけ形成されることになって、その全体サイズの縮小と材料の低減が可能になる。さらに、２分割された分割ダイアフラム２３，２３同士と、２分割された分割ダイアフラム２４’，２５’と分割ダイアフラム２３，２３とを所定のスリット間隔ｇで対向するようにして角形鋼管柱１に隅肉溶接することで、一対の分割ダイアフラム２３，２３と一対の分割ダイアフラム２４’，２５’とを角形鋼管柱１の外周にがた付きなく溶接することが容易になる。なお、鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、各鉛直スチフナー３０の上下端部を各分割ダイアフラム２３，２３，２４’，２５’に隅肉溶接して、これら鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａ側と反対側の鉛直端面に鉄骨梁３，…のウェブ部３ａを突き合わせることにより、鉄骨梁３，…の重力方向の荷重を鉛直スチフナー３０と柱面１ａとの余裕のある剪断力にて安定的に支持することができる。
【００２６】
図７（Ａ），（Ｂ）は角形鋼管柱１の隣接する２柱面１ａに対して同一高さで２本の鉄骨梁３，３を接合する具体的実施形態を示す。 図７（Ａ），（Ｂ）において、上下一対のダイアフラム２２，２２は、１枚の分割ダイアフラム２３と一対の分割ダイアフラム２４，２５とで構成されている。前者の分割ダイアフラム２３は、図１〜図６の分割ダイアフラム２３と同一形状であり、後者の分割ダイアフラム２４，２５は、図５の分割ダイアフラム２４，２５と同一形状である。前記１枚の分割ダイアフラム２３が角形鋼管柱１の柱面１ａの約９０°範囲に水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接され、角形鋼管柱１の隣接する柱面１ａの約１／２範囲に２枚の分割ダイアフラム２４，２５が水平に隅肉溶接される。各分割ダイアフラム２３，２４の互いに対向する分割面部分の間および各分割２３，２５の互いに対向する分割面部分の間にはそれぞれスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２４相互および分割ダイアフラム２３，２５相互を直接には溶接接合しない。そして、前記各スリットには、鉛直スチフナー３０を挿入して、その鉛直端面部を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を各分割ダイアフラム２３，２４，２５に隅肉溶接している。さらに、１枚の分割ダイアフラム２３とこの先端部に対峙する分割ダイアフラム２４の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。また、１枚の分割ダイアフラム２３の先端部とこの先端部に対峙する１枚の分割ダイアフラム２５の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。そして、各分割ダイアフラム２３，２４，２５と鉄骨梁３，３のフランジ部３ｂとに跨ってカバープレート４１，４２を取り付けて、高力ボルト５１で接合される。また、各鉛直スチフナー３０と鉄骨梁３，３のウェブ部３ａとに跨ってウェブ継手板６１を取り付けて、高力ボルト５２で接合されている。
【００２７】
以上の左右一対の分割ダイアフラム２４，２５を角形鋼管柱１の柱面１ａに溶接してダイアフラム２２を形成すると、角形鋼管柱１の外面における約３／４の領域はダイアフラム等の張り出し部材の無い空スペースを確保した柱面となるため、この角形鋼管柱１にダイアフラム２２を工場溶接して運搬する際に、前記空スペースを利用することでダイアフラム２２があまり邪魔をせず、角形鋼管柱１の運搬効率が良くなる。また、ダイアフラム２２の板厚を大きくしてサイズの小型化を図れば、さらに運搬効率が良くなる。また、１本の鉄骨梁３を接合するためのダイアフラム２２が角形鋼管柱１の外周の約１／４周部分だけ形成されることになって、その全体サイズの縮小と材料の低減が可能になる。さらに、分割ダイアフラム２４，２５を分割ダイアフラム２３に対して所定のスリット間隔ｇで対向するようにして角形鋼管柱１に嵌着するようにすることで、分割ダイアフラム２４，２５の内周と角形鋼管柱１の外周との多少の相対寸法誤差がスリット間隔ｇで吸収されて、角形鋼管柱１の外周に一対の分割ダイアフラム２４，２５をがた付きなく嵌着し溶接することが容易になる。なお、鉛直スチフナー３０を角型鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、各鉛直スチフナー３０の上下端部を各分割ダイアフラム２３，２４，２５に隅肉溶接して、これらの鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａ側と反対側の鉛直端面に鉄骨梁３，３のウェブ部３ａを突き合わせることにより、鉄骨梁３，３の重力方向の荷重を鉛直スチフナー３０と柱面１ａとの余裕のある剪断力にて安定的に支持することができる。
【００２８】
図８（Ａ），（Ｂ）は角形鋼管柱１の隣接する２柱面１ａに対して同一高さで２本の鉄骨梁３，３を接合する別の具体的実施形態を示す。 図８（Ａ），（Ｂ）において、上下一対のダイアフラム２２，２２は、１枚の分割ダイアフラム２３と、一対の分割ダイアフラム２４’，２５’で構成されている。前者の分割ダイアフラム２３は、図１〜図７の分割ダイアフラム２３と同一形状であり、後者の分割ダイアフラム２４’，２５’は、図６（Ａ），（Ｂ）における分割ダイアフラム２４’，２５’と同一形状のものである。前記１枚の分割ダイアフラム２３が角形鋼管柱１の柱面１ａの約９０°範囲に水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接され、角形鋼管柱１の柱面１ａの残りの約９０°範囲に２枚の分割ダイアフラム２４’，２５’が水平に隅肉溶接される。各分割ダイアフラム２３，２４’の互いに対向する分割面部分の間および分割ダイアフラム２３，２５’の互いに対向する分割面部分の間にはそれぞれスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２４’相互および分割ダイアフラム２３，２５’相互を直接には溶接接合しない。そして、前記各スリットには、鉛直スチフナー３０を挿入して、その鉛直端面部を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を各分割ダイアフラム２３，２４’，２５’に隅肉溶接している。さらに、前記２枚の分割ダイアフラム２４’，２５’の外側端面と角型鋼管柱１の柱面１ａの約中心との間に跨って補強板２６，２６が溶接接合されている。そして、図７（Ａ），（Ｂ）と同様に１枚の分割ダイアフラム２３とこの先端部に対峙する分割ダイアフラム２４’の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。また、１枚の分割ダイアフラム２３の先端部とこの先端部に対峙する１枚の分割ダイアフラム２５’の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、各鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。そして、各分割ダイアフラム２３，２４’，２５’と鉄骨梁３，３のフランジ部３ｂとに跨ってカバープレート４１，４２を取り付けて、高力ボルト５１で接合される。また、各鉛直スチフナー３０と鉄骨梁３，３のウェブ部３ａとに跨ってウェブ継手板６１を取り付けて、高力ボルト５２で接合されている。
【００２９】
以上の左右一対の分割ダイアフラム２４’，２５’を角形鋼管柱１の柱面１ａに溶接してダイアフラム２２を形成すると、角形鋼管柱１の外面における約３／４の領域はダイアフラム等の張り出し部材の無い空スペースを確保した柱面となるため、この角形鋼管柱１にダイアフラム２２を工場溶接して運搬する際に前記空スペースを利用することでダイアフラム２２があまり邪魔をせず、角形鋼管柱１の運搬効率が良くなる。また、ダイアフラム２２の板厚を大きくしてサイズの小型化を図れば、さらに運搬効率が良くなる。また、１本の鉄骨梁３を接合するためのダイアフラム２２が角形鋼管柱１の外周の約１／４周部分だけ形成されることになって、その全体サイズの縮小と材料の低減が可能になる。さらに、分割ダイアフラム２４’，２５’を分割ダイアフラム２３と所定のスリット間隔ｇで対向するようにして角形鋼管柱１に隅肉溶接することで、１枚の分割ダイアフラム２３および一対の分割ダイアフラム２４’，２５’を角形鋼管柱１の外周にがた付きなく溶接することが容易になる。なお、鉛直スチフナー３０を角型鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、各鉛直スチフナー３０の上下端部を各分割ダイアフラム２３，２４’，２５’に隅肉溶接して、これら鉛直スチフナー３０の角形鋼管柱１の柱面１ａ側と反対側の鉛直端面に鉄骨梁３，３のウェブ部３ａを突き合わせることにより、鉄骨梁３，３の重力方向の荷重を鉛直スチフナー３０と柱面１ａとの余裕のある剪断力にて安定的に支持することができる。
【００３０】
図９（Ａ），（Ｂ）は角形鋼管柱１の１柱面１ａに対して１本の鉄骨梁３を接合する具体的実施形態を示す。 図９（Ａ），（Ｂ）において、上下一対のダイアフラム２２，２２は、２枚の分割ダイアフラム２４，２５で構成されている。これらの分割ダイアフラム２４，２５は、図５、図７の分割ダイアフラム２４，２５と同一形状である。前記２枚の分割ダイアフラム２４，２５が角形鋼管柱１の１柱面１ａとその両隣の柱面１ａとに水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接される。各分割ダイアフラム２４，２５の互いに対向する分割面部分の間にはスリット間隔ｇを形成して、分割ダイアフラム２４，２５相互を直接には溶接接合しない。そして、前記スリットには、鉛直スチフナー３０を挿入して、その鉛直端面部を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を各分割ダイアフラム２４，２５に隅肉溶接している。さらに、２枚の分割ダイアフラム２４，２５の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。そして、各分割ダイアフラム２４，２５と鉄骨梁３のフランジ部３ｂとに跨ってカバープレート４１，４２を取り付けて、高力ボルト５１で接合される。また、各鉛直スチフナー３０と鉄骨梁３のウェブ部３ａとに跨ってウェブ継手板６１を取り付けて、高力ボルト５２で接合されている。
【００３１】
以上の左右一対の分割ダイアフラム２４，２５を角形鋼管柱１の柱面１ａに溶接してダイアフラム２２を形成すると、角形鋼管柱１の外面における１柱面１ａ部分以外の領域はダイアフラム等の張り出し部材の無い空スペースを確保した柱面となるため、この角形鋼管柱１にダイアフラム２２を工場溶接して運搬する際に、前記空スペースを利用することでダイアフラム２２がほとんど邪魔をせず、角形鋼管柱１の運搬効率が良くなる。また、ダイアフラム２２の板厚を大きくしてサイズの小型化を図れば、さらに運搬効率が良くなる。また、１本の鉄骨梁３を接合するためのダイアフラム２２が角形鋼管柱１の外周の一部分だけに形成されることになって、その全体サイズの縮小と材料の低減が可能になる。さらに、分割ダイアフラム２４，２５を所定のスリット間隔ｇで対向するようにして角形鋼管柱１に嵌着するようにすることで、分割ダイアフラム２４，２５の内周と角形鋼管柱１の外周との多少の相対寸法誤差がスリット間隔ｇで吸収されて、角形鋼管柱１の外周に一対の分割ダイアフラム２４，２５をがた付きなく嵌着し溶接することが容易になる。なお、鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、各鉛直スチフナー３０の上下端部を各分割ダイアフラム２４，２５に隅肉溶接して、これら鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａ側と反対側の鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａを突き合わせることにより、鉄骨梁３の重力方向の荷重を鉛直スチフナー３０と柱面１ａとの余裕のある剪断力にて安定的に支持することができる。
【００３２】
なお、角形鋼管柱１に複数の鉄骨梁３を互いに段差を付けて接合する場合は、例えば図９（Ｂ）に一点鎖線で示すように１本の角形鋼管柱１に前記ダイアフラム２２と、これと同じダイアフラム２２’を互いに段差を付けて溶接して、各一対のダイアフラム２２，２２’に鉄骨梁３，３’を接合することが可能である。この場合、角形鋼管柱１の外面のダイアフラム２２と反対側、および、他のダイアフラム２２’の反対側が張り出し部材のない空スペースであるので、各ダイアフラム２２，２２’が相互に邪魔になることがなくて、両者共に角形鋼管柱１に容易に取り付けることができ、これにより段差のある角形鋼管柱と鉄骨梁との接合構造の設計が容易になる。
【００３３】
なお、図示は省略するが、図９（Ａ），（Ｂ）の変形例として、図６（Ａ），（Ｂ）および図８（Ａ），（Ｂ）に示すような分割ダイアフラム２４’，２５’と補強板２６，２６とを用いてもよい。
【００３４】
上記実施形態は特定の構造について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく各種の変形が可能である。例えば、上記実施形態はいずれも、角形鋼管柱１の柱面１ａの幅方向の中心に鉄骨梁３を接合する場合，即ち、角形鋼管柱１の柱面１ａの幅方向の中心に鉛直スチフナー３０を隅肉溶接する場合について説明したが、鉄骨梁３を偏心させて接合することもできる。この場合、偏心させる方向に応じて、分割ダイアフラム２３，２４，２４’，２５，２５’の大きさを適宜変更すれば良い。
【００３５】
また、上記実施形態に示すように、鉛直スチフナー３０の上下端部をダイアフラム２２の上面および下面から若干突出させれば、鉛直スチフナー３０と分割ダイアフラム２３，２４，２４’，２５，２５’とを隅肉溶接する際に前記突出部分を利用して隅肉溶接が容易に行えるが、鉛直スチフナー３０の上下端部をダイアフラム２２の上面および下面から突出させないようにすることもできる。そのような場合は、図１〜図９に示す２枚ずつのカバープレート４１，４２に代えて、それらを合わせた大きさのカバープレートを１枚の幅広鋼板で構成しても良い。
【００３６】
さらに、以上の各実施形態においては、１本の鉄骨梁に対するダイアフラムと鉄骨梁との接合に、カバープレートやウェブ継手板等の別部品を使用したが、これら別部品を使用することなく、ダイアフラムと鉄骨梁のフランジ部および鉄骨梁のウェブ部と鉛直スチフナーとを直接に溶接接合してもよい。また、鉄骨梁はＨ形鋼の単一梁構造で説明したが、複梁や組立梁であってもよい。
【００３７】
また、鉛直スチフナー３０の角形鋼管柱１側上下角部には図示するように円弧状の切り欠き部３１を設けているが、このようにすることにより前述のように鉛直スチフナー３０と角形鋼管柱１との隅肉溶接部と、ダイアフラム２２と角形鋼管柱１との隅肉溶接部との交差を避けることができ、溶接の作業性を向上できる。ただし、このように円弧状の切り欠き部３１を設けないようにしても良い。
【００３８】
また、カバープレート４１，４２は、図１〜図９に示すように、各分割ダイアフラム２３，２４，２５，２４’，２５’の対峙する分割面部分から離隔させても良いが、分割面部分と一致させるようにしても良い。この場合、鉛直スチフナー３０の上下端部をダイアフラム２２，２２の上面および下面から突出させて、この鉛直スチフナー３０の上下端部をこれらのカバープレート４１，４２に溶接接合するようにしても良い。
【００３９】
さらに、角形鋼管柱に２本の鉄骨梁を接合する場合、図７（Ａ），（Ｂ）および図８（Ａ），（Ｂ）に示すように角形鋼管柱の隣接する２柱面に各１本の鉄骨梁を互いに９０°になるように接合する代わりに、角形鋼管柱の対向する２柱面に各１本の鉄骨梁を互いに１８０°になるように接合するようにしても良い。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼管柱の柱面に直交させて溶接された外ダイアフラム形式の鋼管柱と鉄骨梁の接合構造において、上記鋼管柱は角形鋼管柱であり、角形鋼管柱の任意の柱面に直交する外ダイアフラムが、前記１柱面に接合される鉄骨梁の位置で２分割された平板状の分割ダイアフラムで構成され、分割ダイアフラムが前記１柱面からこの１柱面の隣りの柱面に対して延在して各柱面にその端面で水平状に溶接される２枚の平板状の分割ダイアフラムと、前記１柱面に隣接する別の１柱面に溶接される２枚の平板状の分割ダイアフラムの内、隣接する２柱面のコーナー部側に在って相互に隣接する２つの分割ダイアフラムが一体製作された１枚の分割ダイアフラムであり、上記分割ダイアフラムにおける角形鋼管柱の柱面と直交する方向の分割面部分を、一定のスリット間隔で分離対向させ、このスリットに、鉄骨梁のウェブの応力を伝達するための鉛直スチフナーを挿入して、この鉛直スチフナーの角形鋼管柱側端面を角形鋼管柱の柱面に隅肉溶接するとともに、鉛直スチフナーの上下端部をこれと直交する分割ダイアフラムの分割面部分に隅肉溶接し、この分割ダイアフラムの先端部に鉄骨梁のフランジを接合したことを特徴とする鋼管柱と鉄骨梁の接合構造であるから、従来の角形鋼管柱の角部で分割するとともに、その角部で溶接した分割型外ダイアフラムに比較し、応力集中部分である角形鋼管柱の角部近傍位置に溶接部をなくしたので、鉄骨梁の垂直方向に作用する曲げモーメントを外ダイアフラムの圧縮力あるいは引張力として鋼管柱のウェブ面（側面）に効果的に伝達することができ、鋼管柱のフランジ面（前面）の鋼管管壁の面外抵抗力と合わせて鉄骨梁曲げを確実に支持することができる。
【００４１】
また、本発明は鋼管柱と分割型外ダイアフラムとの間の剪断抵抗にて鉄骨梁曲げモーメントを支持するため、鋼管柱に対する分割型外ダイアフラムの溶接強度条件を緩和でき、従来の高強度溶接である完全溶込溶接に代えて例えば隅肉溶接など施工期間と施工コストの面で有利な溶接方法を採用することが可能となる。
【００４２】
さらに、分割型外ダイアフラムの各分割ダイアフラムの間にスリット間隔を積極的に形成することで、このスリット間隔に鉄骨梁のウェブ部を連結する連結板や鉛直スチフナーを挿入して溶接接合することにより、耐震性に優れた鋼管柱と鉄骨梁の接合構造が提供できる。
【００４３】
さらにまた、各分割ダイアフラムが前記１柱面からこの１柱面の隣りの柱面に対して延在して各柱面にその端面で水平状に溶接される２枚の平板状の分割ダイアフラムと、前記１柱面に隣接する別の１柱面に溶接される２枚の平板状の分割ダイアフラムの内、隣接する２柱面のコーナー部側に在って相互に隣接する２つの分割ダイアフラムが一体製作された１枚の分割ダイアフラムであるので、分割ダイアフラムの数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図２】（Ａ）は図１の実施形態の接合構造における分割型外ダイアフラムの構造を理解しやすいように一部を分解した平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の第２の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図４】本発明の第３の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における側面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第４の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第５の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図７】（Ａ）は本発明の第６の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図８】（Ａ）は本発明の第７の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図９】（Ａ）は本発明の第８の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図１０】（Ａ）は従来の角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造を示す平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【符号の説明】
１ 鋼管柱（角形鋼管柱）
１ａ 柱面
３，３’ 鉄骨梁
３ａ ウェブ部
３ｂ フランジ部
２２，２２’ 分割型外ダイアフラム
２３，２４，２４’，２５，２５’ 分割ダイアフラム
２３ａ，２４ａ，２５ａ 取付座部
２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ 梁接合部
２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ 分割面部分
３０ 鉛直スチフナー
４１，４２ カバープレート
５０，５１，５２ 高力ボルト
６１，６２ ウェブ継手板
７０ 内ダイアフラム
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼管柱と鉄骨梁の接合構造に関し、詳しくはビル構築物や各種構造物における角形鋼管柱や円形鋼管柱の柱面に溶接した外ダイアフラムと鉄骨梁とを溶接や高力ボルト等により接合してなる鋼管柱と鉄骨梁の接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビル構築物や各種構造物等の鉄骨建造物における角形鋼管柱や円形鋼管柱（以下、鋼管柱と称する）と鉄骨梁の接合方法としては、鋼管柱と鉄骨梁フランジ部とを連結するダイアフラムが柱を横断しかつ柱の外側に所定長だけ突出した通しダイアフラム方式と、ダイアフラムが柱を貫通しない外ダイアフラム方式が知られている。前者の通しダイアフラム方式は、ダイアフラムの外側突出長が比較的短くてすむので、工場から現場への輸送がしやすく、施工上もダイアフラムが邪魔にならないなどの利点を有するが、ダイアフラムを柱に貫通させるために柱を一旦切断してダイアフラムを入れた後、再び柱の小口端を溶接しなければならないという煩わしさがある上、柱の最も応力的に厳しい個所に溶接部が位置する関係で、溶接や構造設計に厳しい条件が求められる。
【０００３】
一方、後者の外ダイアフラム方式は、ダイアフラムの外側突出長が通しダイアフラム方式よりも長くなる関係で、工場から現場への輸送性に難点があり、施工上もダイアフラムが邪魔になるという問題はあるが、柱を切断せずにダイアフラムを柱面に溶接すればよいので、柱の強度維持が容易であり、耐震性とコスト的有利性のために広く採用される傾向にある。
【０００４】
この外ダイアフラム方式は、例えば角形鋼管柱の場合を例に説明すると、図１０（Ａ）に示すように角形鋼管柱１の周りのダイアフラム２を一枚物ダイアフラムで構成し、ダイアフラム２中央に形成した挿入孔２ａに柱１を通す一枚ダイアフラムタイプと、ダイアフラム２を小片４枚で構成して隣接する小片相互を角形鋼管柱1の角部近傍の溶接部Ｗ（図１０（A）中に点線で示す）で溶接する分割ダ
イアフラムタイプとがある。いずれのタイプでも、図１０（Ｂ）に示すように、通常は上下ダイアフラム２が鉛直スチフナー４で溶接連結されるとともに、この鉛直スチフナー４が角形鋼管柱１の柱面１ａに垂直に溶接されてダイアフラム２が補強される。そしてＨ形鋼の鉄骨梁３のフランジ部３ｂとダイアフラム２、および、梁ウェブ部３ａと鉛直スチフナー４とが、連結板５とボルト６にてそれぞれ連結される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のダイアフラム方式では、図１０（Ｂ）のように鉄骨梁３に上下方向の曲げモーメントＭが作用した場合に、この曲げモーメントＭがダイアフラム２を介して柱面に対して引張力あるいは圧縮力として作用し、分割外ダイアフラム方式では、ダイアフラム２を小片４枚よりなる分割ダイアフラムで構成して隣接する小片相互を角形鋼管柱１における角部近傍の応力集中部の溶接部Ｗで溶接しているため、溶接熱影響等により強度および靭性が低下することが確認されている。また、ダイアフラム２と角形鋼管柱１との溶接は、角形鋼管柱１の角部で行われることにより、分割ダイアフラム同士の溶接と角形鋼管柱１および分割ダイアフラムの溶接とが重なることにより、さらに強度および靭性が低下し、この応力集中部で破断することがある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ダイアフラムの応力集中部に溶接することを止めることにより、強度および靭性を確保し、施工性の高い分割型外ダイアフラム形式の鋼管柱と鉄骨梁の接合構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、鋼管柱の柱面に直交させて溶接された外ダイヤフラム形式の鋼管柱と鉄骨梁の接合構造において、上記鋼管柱は、角形鋼管柱であり、角形鋼管柱の任意の１柱面に直交する外ダイヤフラムは、前記１柱面に接続される鉄骨梁の位置で、一定の間隔のスリットが設けられることによって複数に分割され、各々の分割された外ダイヤフラムは、平板状の分割ダイヤフラムを構成し、前記分割ダイヤフラムは、前記１柱面に溶接される部分と、前記１柱面に隣接する隣接柱面に溶接される部分の、２つの部分が一体製作されたものであり、前記スリットに、鉄骨梁のウェブの応力を伝達するための鉛直スチフナーを挿入して、この鉛直スチフナーの角形鋼管柱側端面を角形鋼管柱の柱面に隅肉溶接するとともに、鉛直スチフナーの上下端部をこれと直交する分割ダイヤフラムの分割面部分に隅肉溶接し、この分割ダイヤフラムの先端部に鉄骨梁のフランジを接合したことを特徴とする。
【０００８】
つまり、角形鋼管柱の隣接する２柱面に２本の鉄骨梁を同一高さで接合する場合において、隣接する２柱面のコーナー部に取り付けられる２枚の分割ダイアフラムを別体とするのではなく、初めから一体化しておくものである。このように、一体化された分割ダイアフラムを採用することにより、分割ダイアフラムの数を低減することができる。
【０００９】
このように、１本の鉄骨梁を接合するダイアフラムを２分割した２枚の分割ダイアフラムは、その各々の先端部で１本の鉄骨梁のフランジ端部の半分ずつに接合される。鉄骨梁の上下方向の曲げモーメントは各分割ダイアフラムに水平方向の圧縮力あるいは引張力として作用するが、この圧縮力あるいは引張力は鋼管柱のフランジ面（前面）の鋼管間壁の面外抵抗力と鋼管ウェブ面（側面）に取り付けられるダイアフラムの引張りあるいは圧縮抵抗力により負担される。そして、応力集中部に溶接部が存在しないので、フランジの耐震性が向上する。
【００１０】
また、このように、一対の分割ダイアフラムの分割面部分を一定のスリット間隔で対向させると、このスリット間隔に鉄骨梁のウェブ部を連結する連結板や鉛直スチフナー等を挿入することが可能となって、鉄骨梁のより多様な接合形態が選択できる。
【００１１】
さらに、このように、一対の分割ダイアフラムの分割面部分を一定のスリット間隔で対向させ、このスリット間隔に鉄骨梁のウェブを連結する鉛直スチフナーを挿入して、分割ダイアフラムと鋼管柱とに隅肉溶接することにより、鉛直スチフナーによる応力伝達も期待できる。この場合、鉄骨梁から作用する圧縮力あるいは引張力は鋼管柱のウェブ面に伝達されるため、分割ダイアフラムのスリット部に接合された鉛直スチフナーのスカーラップ部の応力集中が緩和され、破断の起点となることが少ない。また、分割ダイアフラムと鋼管柱の溶接部において、伝達される圧縮力あるいは引張力に応じて、必要な溶接の脚長を設計することができるため、適切な設計が可能である。鉄骨梁の曲げあるいは剪断に対する耐震性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各種の実施形態について、図１ないし図９を参照して説明する。
【００１３】
図１（Ａ），（Ｂ）に示される第１の具体的実施形態の角形鋼管柱と鉄骨梁の
接合構造は、１本の角形鋼管柱１に４本の鉄骨梁３，…を直交状に接合する具体的構造を示し、角形鋼管柱１に溶接されて４本の鉄骨梁３，…を接合する上下一対の分割型外ダイアフラム（以下、ダイアフラムと称する）２２，２２を特徴とする。図２（Ａ）（Ｂ）は、ダイアフラム２２，２２の形状を理解容易なように
、ダイアフラム２２を一部分解して示す。上下一対のダイアフラム２２，２２は、同一形状で、各ダイアフラム２２，２２は角形鋼管柱１の柱面１ａと直交する水平鋼板で、ある柱面１ａの外周方向で幅方向の約１／２とその柱面１ａに隣接する柱面１ａの幅方向の約１／２の範囲に亘って取り付けられる４枚の分割ダイアフラム２３，…で構成され、角形鋼管柱１の各柱面１ａごとに左右一対の各分割ダイアフラム２３，…の先端部で各１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂの端部が溶接で、あるいは、後述するように高力ボルト等の別部材を介して接合される。
【００１４】
前記４枚の各分割ダイアフラム２３，…は、角形鋼管柱１の柱面１ａの外周方向左右に等分割された線対称の略蝶々形状で、ある柱面１ａの幅方向の略中心から隣接する柱面１ａの略中心までの外周方向約９０度の範囲に延在し嵌着される略Ｌ字形の取付座部２３ａ，２３ａと、この取付座部２３ａ，２３ａから直交する鉄骨梁３，…の方向に延在する梁接合部２３ｂ，２３ｂとを有する。これらの分割ダイアフラム２３，…は、その取付座部２３ａ，２３ａを柱面１ａに溶接される。なお、溶接はＩ形溶接でも、Ｋ形溶接でもよく、これらの形態に限定されない。
【００１５】
以上のように、４枚の分割ダイアフラム２３，…を角形鋼管柱１に同一高さで水平に溶接したとき、隣り合う２枚の分割ダイアフラム２３，２３の互いに対向する分割面部分２３ｃ，２３ｃの間に所定のスリット間隔ｇを形成して、各分割２３，２３同士を直接には溶接接合しない。
【００１６】
前記分割ダイアフラム２３，２３間に形成されたスリットには、そのスリット間隔ｇに略等しい厚さの鉛直スチフナー３０を挿入して、その角形鋼管柱１側端面を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を分割ダイアフラム２３，２３に隅肉溶接する。
【００１７】
前記鉛直スチフナー３０は、図１（Ｂ）および図２（Ｂ）に示すように、その高さ寸法が上側のダイアフラム２２の上面と下側のダイアフラム２２の下面間の寸法よりも若干大きく、かつ、その幅寸法が分割スチフナー２３，２３の梁接合部２３ｂの長さ寸法と略同等に設定されている。したがって、鉛直スチフナー３０の上下端部は上下のダイアフラム２２，２２の上下面から若干突出するとともに、角形鋼管柱１と反対側端面はダイアフラム２２の端面と略一致している。したがって、上下のダイアフラム２２，２２と鉛直スチフナー３０とを隅肉溶接する際に、鉛直スチフナー３０の上下の突出端部を利用して、両者の隅肉溶接が容易に行える。なお、鉛直スチフナー３０における角形鋼管柱１の柱面１ａ側の上下端部には、円弧状の切り欠き部３１を有する。このような切り欠き部３１を形しておくと、角形鋼管柱１の柱面１ａに対する分割ダイアフラム２３，２３の隅肉溶接部と鉛直スチフナー３０の隅肉溶接部とが交差しないので、隅肉溶接を容易に行うことができる。
【００１８】
そして、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、角形鋼管柱１の各柱面１ａに接合
された、左右一対の分割ダイアフラム２３，２３の先端部にＨ形鋼の鉄骨梁３のフランジ部３ｂを突き合わせるとともに、鉛直スチフナー３０の角形鋼管柱１の柱面１ａと反対側端面にＨ形鋼の鉄骨梁３のウェブ部３ａを突き合わせる。さらに、上記のようにして突き合わせた分割ダイアフラム２３，２３と鉄骨梁３のフランジ部３ｂとの上下両面にそれぞれカバープレート４１，４２を当てて、高力ボルト５１で接合する。また、鉛直スチフナー３０の両面と鉄骨梁３のウェブ部３ａの両面にそれぞれウェブ継手板６１を当てて、高力ボルト５２で接合する。このとき、鉛直スチフナー３０の上下面を上下ダイアフラム２２，２２の上下面から若干突出するようにしているから、カバープレート４１,４２の上面はスチ
フナー３０の上面と略同一高さになる。
【００１９】
上記実施形態の角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造によれば、上下一対のダイアフラム２２，２２に４本の鉄骨梁３，…を接合したとき、各鉄骨梁３から分割ダイアフラム２３，２３に加わる梁荷重の曲げモーメント、剪断力が取付座部２３ａ，２３ａを介して荷重方向とほぼ平行な角形鋼管柱１の柱面１ａに加わる。この梁荷重方向と平行な柱面１ａに加わる剪断力に対する強度、耐荷重性は、取付座部２３ａ，２３ａを柱面１ａに隅肉溶接することで高度に安定して、常に高耐荷重性が確保される。また、取付座部２３ａ，２３ａを梁荷重方向とほぼ平行な方向の柱面１ａに隅肉溶接することで、十分な高耐荷重性が確保される。しかも、各ダイアフラム２２，２２の応力集中部である角形鋼管柱の角部近傍位置に溶接部が存在しないので、鉄骨梁に作用する曲げあるいは剪断に対する耐震性が大きい角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造が提供できる。
【００２０】
図３（Ａ），（Ｂ）は、他の具体的実施形態の平面図および側面図を示す。こ
の実施形態は、角形鋼管柱１の最上階端部に上下一対のダイアフラム２２，２２を隅肉溶接して取り付けたもので、図１（Ａ），（Ｂ）および図２（Ａ），（Ｂ）と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。なお、このように角形鋼管柱１の最上階端部に上下一対のダイアフラム２２，２２を隅肉溶接して取り付ける場合は、角形鋼管柱１の内部における上方のダイアフラム２２と同一高さ位置に、内ダイアフラム７０を隅肉溶接している。
【００２１】
図４は角形鋼管柱１の柱面１ａに大きさの異なる鉄骨梁３，３’を接合する場合の具体的実施形態を示す。即ち，角形鋼管柱１の上方には、図１〜図３と同様のダイアフラム２２を隅肉溶接し、その下方には角形鋼管柱１の４柱面１ａの例えば２柱面１ａに大きな間隔で下方側のダイアフラム２２を隅肉溶接するとともに、例えば残りの１柱面１ａとその両隣の柱面１ａに、小さな間隔で第２の下側ダイアフラム２２を隅肉溶接したものである。それに伴なって、前記大きな間隔の上下ダイアフラム２２，２２における分割ダイアフラム２３，２３の分割面部分２３ｃ，２３ｃ間のスリット部分には、大きな鉛直スチフナー３０が挿入されて、角形鋼管柱１の柱面１ａおよび分割ダイアフラム２３，２３に隅肉溶接されている。また、前記小さな間隔の上下ダイアフラム２２，２２における分割ダイアフラム２３，２３の分割面部分２３ｃ，２３ｃ間のスリット部分には、小さな鉛直スチフナー３０’が挿入されて、角形鋼管柱１の柱面１ａおよび分割ダイアフラム２３，２３に隅肉溶接されている。そして、大きな間隔の上下ダイアフラム２２，２２には、大きな鉄骨梁３を突き合わせるとともに、小さな間隔の上下ダイアフラム２２，２２には、小さな鉄骨梁３’を突き合わせている。また、大きな鉛直スチフナー３０と大きな鉄骨梁３のウェブ部３ａとに跨って大きなウェブ継手板６１を当てて高力ボルト５２で接合し、小さな鉛直スチフナー３０’と小さな鉄骨梁３’のウェブ部３ａとに跨って小さなウェブ継手板６２を当てて高力ボルト５３で接合している。
【００２２】
図５（Ａ），（Ｂ）は角形鋼管柱１の３柱面１ａに対して同一高さで３本の鉄骨梁３，…を接合する具体的実施形態を示す。図５（Ａ），（Ｂ）において、上下一対のダイアフラム２２，２２は、一対の分割ダイアフラム２３，２３と、一対の分割ダイアフラム２４，２５とで構成されている。前者の分割ダイアフラム２３，２３は、図１〜図４の分割ダイアフラム２３と同一形状であり、後者の分割ダイアフラム２４，２５は、前記分割ダイアフラム２３を長さ方向の中心線で略分割したものである。より詳細に説明すると、後者の分割ダイアフラム２４，２５は、角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接される幅狭の取付座部２４ａ，２５ａと、これらの取付座部２４ａ，２５ａから延在する梁接合部２４ｂ，２５ｂとを有する。前記２枚の分割ダイアフラム２３，２３が角形鋼管柱１の柱面１ａの約１８０°範囲に水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接され、角形鋼管柱１の柱面１ａの残りの約１８０°範囲に２枚の分割ダイアフラム２４，２５が水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接される。各分割ダイアフラム２３，２３の互いに対向する分割面部分２３ｃ，２３ｃの間にはスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２３同士を直接には溶接接合しない。また、各分割ダイアフラム２３，２４の互いに対向する分割面部分の間および分割ダイアフラム２３，２５の互いに対向する分割面部分の間にも，それぞれスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２４相互および２３，２５相互を直接には溶接接合しない。そして、前記各スリットには、鉛直スチフナー３０を挿入して、その鉛直端面部を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を各分割ダイアフラム２３，２３，２４，２５に隅肉溶接している。さらに、２枚の分割ダイアフラム２３，２３の対峙する先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。また、２枚の分割ダイアフラム２４，２５の先端とこの各先端部に対峙する２枚の分割ダイアフラム２３，２３の残りの先端部に２本の鉄骨梁３，３の各フランジ部３ｂが突き合わされるとともに、各鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面には鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。そして、各分割ダイアフラム２３，２３，２４，２５と鉄骨梁３，…のフランジ部３ｂとに跨ってカバープレート４１，４２を取り付けて、高力ボルト５１で接合される。また、各鉛直スチフナー３０と鉄骨梁３，…のウェブ部３ａとに跨ってウェブ継手板６１を取り付けて、高力ボルト５２で接合されている。
【００２３】
以上の左右一対の分割ダイアフラム２４，２５を角形鋼管柱１の柱面１ａに溶接してダイアフラム２２を形成すると、角形鋼管柱１の外面における約半分の領域はダイアフラム等の張り出し部材の無い空スペースを確保した柱面となるため、この角形鋼管柱１にダイアフラム２２を工場溶接して運搬する際に、前記空スペースを利用することでダイアフラム２２があまり邪魔をせず、角形鋼管柱１の運搬効率が良くなる。また、ダイアフラム２２の板厚を大きくしてサイズの小型化を図れば、さらに運搬効率が良くなる。また、１本の鉄骨梁３を接合するためのダイアフラム２２が角形鋼管柱１の外周の半周部分だけ形成されることになって、その全体サイズの縮小と材料の低減が可能になる。さらに、２分割された分割ダイアフラム２４，２５を所定のスリット間隔ｇで対向するようにして角形鋼管柱１に嵌着するようにすることで、分割ダイアフラム２４，２５の内周と角形鋼管柱１の外周の多少の相対寸法誤差がスリット間隔ｇで吸収されて、角形鋼管柱１の外周に分割ダイアフラム２３，２４，２５をがた付きなく嵌着し溶接することが容易になる。なお、鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、各鉛直スチフナー３０の上下端部を各分割２３，２３，２４，２５に隅肉溶接して、これらの鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａ側と反対側の鉛直端面に鉄骨梁３，…のウェブ部３ａを接合することにより、鉄骨梁３，…の重力方向の荷重を鉛直スチフナー３０と柱面１ａとの余裕のある剪断力にて安定的に支持することができる。
【００２４】
図６（Ａ），（Ｂ）は角形鋼管柱１の３柱面１ａに対して同一高さで３本の鉄骨梁３，…を接合する別の具体的実施形態を示す。 図６（Ａ），（Ｂ）において、上下一対のダイアフラム２２，２２は、一対の分割ダイアフラム２３，２３と、一対の分割ダイアフラム２４’，２５’とで構成されている。前者の分割ダイアフラム２３，２３は、図１〜図５の分割ダイアフラム２３と同一形状であり、後者の分割ダイアフラム２４’，２５’は、前記図５（Ａ），（Ｂ）における分割ダイアフラム２４，２５の取付座部２４ａ，２５ａを除去した矩形状を呈する両者同一形状のものである。前記２枚の分割ダイアフラム２３，２３が角形鋼管柱１の柱面１ａの約１８０°範囲に水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接され、角形鋼管柱１の柱面１ａにおける残りの約１８０°範囲に２枚の分割ダイアフラム２４’，２５’が水平に隅肉溶接される。各分割ダイアフラム２３，２３の互いに対向する分割面部分の間にはスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２３同士を直接には溶接接合しない。また、各分割ダイアフラム２３，２４’の互いに対向する分割面部分の間および分割ダイアフラム２３，２５’の互いに対向する分割面部分の間にも，それぞれスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２４’相互および２３，２５’相互を直接には溶接接合しない。そして、前記各スリットには、鉛直スチフナー３０の上下端部を挿入して、鉛直端面部を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を各分割ダイアフラム２３，２３，２４’，２５’に隅肉溶接している。さらに、前記２枚の分割ダイアフラム２４’，２５’の外側端面と角型鋼管柱１の柱面１ａの約中心との間に跨って補強板２６，２６が溶接接合されている。そして、図５（Ａ），（Ｂ）と同様に２枚の分割ダイアフラム２３，２３の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。また、２枚の分割ダイアフラム２４’，２５’の先端とこの各先端部に対峙する２枚の分割ダイアフラム２３，２３の先端部に２本の鉄骨梁３，３の各フランジ部３ｂが突き合わされるとともに、各鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。そして、各分割ダイアフラム２３，２３，２４’，２５’と鉄骨梁３，…のフランジ部３ｂとに跨ってカバープレート４１，４２を取り付けて、高力ボルト５１で接合される。また、各鉛直スチフナー３０と鉄骨梁３，…のウェブ部３ａとに跨ってウェブ継手板６１を取り付けて、高力ボルト５２で接合されている。
【００２５】
以上の左右一対の分割ダイアフラム２４’，２５’を角形鋼管柱１の柱面１ａに溶接してダイアフラム２２を形成すると、角形鋼管柱１の柱面１ａの外面における約半分の領域はダイアフラム等の張り出し部材の無い空スペースを確保した柱面となるため、この角形鋼管柱１にダイアフラム２２を工場溶接して運搬する際に、前記空スペースを利用することでダイアフラム２２があまり邪魔をせず、角形鋼管柱１の運搬効率が良くなる。また、ダイアフラム２２の板厚を大きくしてサイズの小型化を図れば、さらに運搬効率が良くなる。また、１本の鉄骨梁３を接合するためのダイアフラム２２が角形鋼管柱１の外周の半周部分だけ形成されることになって、その全体サイズの縮小と材料の低減が可能になる。さらに、２分割された分割ダイアフラム２３，２３同士と、２分割された分割ダイアフラム２４’，２５’と分割ダイアフラム２３，２３とを所定のスリット間隔ｇで対向するようにして角形鋼管柱１に隅肉溶接することで、一対の分割ダイアフラム２３，２３と一対の分割ダイアフラム２４’，２５’とを角形鋼管柱１の外周にがた付きなく溶接することが容易になる。なお、鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、各鉛直スチフナー３０の上下端部を各分割ダイアフラム２３，２３，２４’，２５’に隅肉溶接して、これら鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａ側と反対側の鉛直端面に鉄骨梁３，…のウェブ部３ａを突き合わせることにより、鉄骨梁３，…の重力方向の荷重を鉛直スチフナー３０と柱面１ａとの余裕のある剪断力にて安定的に支持することができる。
【００２６】
図７（Ａ），（Ｂ）は角形鋼管柱１の隣接する２柱面１ａに対して同一高さで２本の鉄骨梁３，３を接合する具体的実施形態を示す。 図７（Ａ），（Ｂ）において、上下一対のダイアフラム２２，２２は、１枚の分割ダイアフラム２３と一対の分割ダイアフラム２４，２５とで構成されている。前者の分割ダイアフラム２３は、図１〜図６の分割ダイアフラム２３と同一形状であり、後者の分割ダイアフラム２４，２５は、図５の分割ダイアフラム２４，２５と同一形状である。前記１枚の分割ダイアフラム２３が角形鋼管柱１の柱面１ａの約９０°範囲に水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接され、角形鋼管柱１の隣接する柱面１ａの約１／２範囲に２枚の分割ダイアフラム２４，２５が水平に隅肉溶接される。各分割ダイアフラム２３，２４の互いに対向する分割面部分の間および各分割２３，２５の互いに対向する分割面部分の間にはそれぞれスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２４相互および分割ダイアフラム２３，２５相互を直接には溶接接合しない。そして、前記各スリットには、鉛直スチフナー３０を挿入して、その鉛直端面部を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を各分割ダイアフラム２３，２４，２５に隅肉溶接している。さらに、１枚の分割ダイアフラム２３とこの先端部に対峙する分割ダイアフラム２４の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。また、１枚の分割ダイアフラム２３の先端部とこの先端部に対峙する１枚の分割ダイアフラム２５の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。そして、各分割ダイアフラム２３，２４，２５と鉄骨梁３，３のフランジ部３ｂとに跨ってカバープレート４１，４２を取り付けて、高力ボルト５１で接合される。また、各鉛直スチフナー３０と鉄骨梁３，３のウェブ部３ａとに跨ってウェブ継手板６１を取り付けて、高力ボルト５２で接合されている。
【００２７】
以上の左右一対の分割ダイアフラム２４，２５を角形鋼管柱１の柱面１ａに溶接してダイアフラム２２を形成すると、角形鋼管柱１の外面における約３／４の領域はダイアフラム等の張り出し部材の無い空スペースを確保した柱面となるため、この角形鋼管柱１にダイアフラム２２を工場溶接して運搬する際に、前記空スペースを利用することでダイアフラム２２があまり邪魔をせず、角形鋼管柱１の運搬効率が良くなる。また、ダイアフラム２２の板厚を大きくしてサイズの小型化を図れば、さらに運搬効率が良くなる。また、１本の鉄骨梁３を接合するためのダイアフラム２２が角形鋼管柱１の外周の約１／４周部分だけ形成されることになって、その全体サイズの縮小と材料の低減が可能になる。さらに、分割ダイアフラム２４，２５を分割ダイアフラム２３に対して所定のスリット間隔ｇで対向するようにして角形鋼管柱１に嵌着するようにすることで、分割ダイアフラム２４，２５の内周と角形鋼管柱１の外周との多少の相対寸法誤差がスリット間隔ｇで吸収されて、角形鋼管柱１の外周に一対の分割ダイアフラム２４，２５をがた付きなく嵌着し溶接することが容易になる。なお、鉛直スチフナー３０を角型鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、各鉛直スチフナー３０の上下端部を各分割ダイアフラム２３，２４，２５に隅肉溶接して、これらの鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａ側と反対側の鉛直端面に鉄骨梁３，３のウェブ部３ａを突き合わせることにより、鉄骨梁３，３の重力方向の荷重を鉛直スチフナー３０と柱面１ａとの余裕のある剪断力にて安定的に支持することができる。
【００２８】
図８（Ａ），（Ｂ）は角形鋼管柱１の隣接する２柱面１ａに対して同一高さで２本の鉄骨梁３，３を接合する別の具体的実施形態を示す。 図８（Ａ），（Ｂ）において、上下一対のダイアフラム２２，２２は、１枚の分割ダイアフラム２３と、一対の分割ダイアフラム２４’，２５’で構成されている。前者の分割ダイアフラム２３は、図１〜図７の分割ダイアフラム２３と同一形状であり、後者の分割ダイアフラム２４’，２５’は、図６（Ａ），（Ｂ）における分割ダイアフラム２４’，２５’と同一形状のものである。前記１枚の分割ダイアフラム２３が角形鋼管柱１の柱面１ａの約９０°範囲に水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接され、角形鋼管柱１の柱面１ａの残りの約９０°範囲に２枚の分割ダイアフラム２４’，２５’が水平に隅肉溶接される。各分割ダイアフラム２３，２４’の互いに対向する分割面部分の間および分割ダイアフラム２３，２５’の互いに対向する分割面部分の間にはそれぞれスリット間隔ｇを形成して、各分割ダイアフラム２３，２４’相互および分割ダイアフラム２３，２５’相互を直接には溶接接合しない。そして、前記各スリットには、鉛直スチフナー３０を挿入して、その鉛直端面部を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を各分割ダイアフラム２３，２４’，２５’に隅肉溶接している。さらに、前記２枚の分割ダイアフラム２４’，２５’の外側端面と角型鋼管柱１の柱面１ａの約中心との間に跨って補強板２６，２６が溶接接合されている。そして、図７（Ａ），（Ｂ）と同様に１枚の分割ダイアフラム２３とこの先端部に対峙する分割ダイアフラム２４’の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。また、１枚の分割ダイアフラム２３の先端部とこの先端部に対峙する１枚の分割ダイアフラム２５’の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、各鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。そして、各分割ダイアフラム２３，２４’，２５’と鉄骨梁３，３のフランジ部３ｂとに跨ってカバープレート４１，４２を取り付けて、高力ボルト５１で接合される。また、各鉛直スチフナー３０と鉄骨梁３，３のウェブ部３ａとに跨ってウェブ継手板６１を取り付けて、高力ボルト５２で接合されている。
【００２９】
以上の左右一対の分割ダイアフラム２４’，２５’を角形鋼管柱１の柱面１ａに溶接してダイアフラム２２を形成すると、角形鋼管柱１の外面における約３／４の領域はダイアフラム等の張り出し部材の無い空スペースを確保した柱面となるため、この角形鋼管柱１にダイアフラム２２を工場溶接して運搬する際に前記空スペースを利用することでダイアフラム２２があまり邪魔をせず、角形鋼管柱１の運搬効率が良くなる。また、ダイアフラム２２の板厚を大きくしてサイズの小型化を図れば、さらに運搬効率が良くなる。また、１本の鉄骨梁３を接合するためのダイアフラム２２が角形鋼管柱１の外周の約１／４周部分だけ形成されることになって、その全体サイズの縮小と材料の低減が可能になる。さらに、分割ダイアフラム２４’，２５’を分割ダイアフラム２３と所定のスリット間隔ｇで対向するようにして角形鋼管柱１に隅肉溶接することで、１枚の分割ダイアフラム２３および一対の分割ダイアフラム２４’，２５’を角形鋼管柱１の外周にがた付きなく溶接することが容易になる。なお、鉛直スチフナー３０を角型鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、各鉛直スチフナー３０の上下端部を各分割ダイアフラム２３，２４’，２５’に隅肉溶接して、これら鉛直スチフナー３０の角形鋼管柱１の柱面１ａ側と反対側の鉛直端面に鉄骨梁３，３のウェブ部３ａを突き合わせることにより、鉄骨梁３，３の重力方向の荷重を鉛直スチフナー３０と柱面１ａとの余裕のある剪断力にて安定的に支持することができる。
【００３０】
図９（Ａ），（Ｂ）は角形鋼管柱１の１柱面１ａに対して１本の鉄骨梁３を接合する具体的実施形態を示す。 図９（Ａ），（Ｂ）において、上下一対のダイアフラム２２，２２は、２枚の分割ダイアフラム２４，２５で構成されている。これらの分割ダイアフラム２４，２５は、図５、図７の分割ダイアフラム２４，２５と同一形状である。前記２枚の分割ダイアフラム２４，２５が角形鋼管柱１の１柱面１ａとその両隣の柱面１ａとに水平に嵌着されて部分的に隅肉溶接される。各分割ダイアフラム２４，２５の互いに対向する分割面部分の間にはスリット間隔ｇを形成して、分割ダイアフラム２４，２５相互を直接には溶接接合しない。そして、前記スリットには、鉛直スチフナー３０を挿入して、その鉛直端面部を角形鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、その上下端部を各分割ダイアフラム２４，２５に隅肉溶接している。さらに、２枚の分割ダイアフラム２４，２５の先端部に１本の鉄骨梁３のフランジ部３ｂが突き合わされるとともに、鉛直スチフナー３０の柱面１ａ側と反対側鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａが突き合わされる。そして、各分割ダイアフラム２４，２５と鉄骨梁３のフランジ部３ｂとに跨ってカバープレート４１，４２を取り付けて、高力ボルト５１で接合される。また、各鉛直スチフナー３０と鉄骨梁３のウェブ部３ａとに跨ってウェブ継手板６１を取り付けて、高力ボルト５２で接合されている。
【００３１】
以上の左右一対の分割ダイアフラム２４，２５を角形鋼管柱１の柱面１ａに溶接してダイアフラム２２を形成すると、角形鋼管柱１の外面における１柱面１ａ部分以外の領域はダイアフラム等の張り出し部材の無い空スペースを確保した柱面となるため、この角形鋼管柱１にダイアフラム２２を工場溶接して運搬する際に、前記空スペースを利用することでダイアフラム２２がほとんど邪魔をせず、角形鋼管柱１の運搬効率が良くなる。また、ダイアフラム２２の板厚を大きくしてサイズの小型化を図れば、さらに運搬効率が良くなる。また、１本の鉄骨梁３を接合するためのダイアフラム２２が角形鋼管柱１の外周の一部分だけに形成されることになって、その全体サイズの縮小と材料の低減が可能になる。さらに、分割ダイアフラム２４，２５を所定のスリット間隔ｇで対向するようにして角形鋼管柱１に嵌着するようにすることで、分割ダイアフラム２４，２５の内周と角形鋼管柱１の外周との多少の相対寸法誤差がスリット間隔ｇで吸収されて、角形鋼管柱１の外周に一対の分割ダイアフラム２４，２５をがた付きなく嵌着し溶接することが容易になる。なお、鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａに隅肉溶接するとともに、各鉛直スチフナー３０の上下端部を各分割ダイアフラム２４，２５に隅肉溶接して、これら鉛直スチフナー３０の角型鋼管柱１の柱面１ａ側と反対側の鉛直端面に鉄骨梁３のウェブ部３ａを突き合わせることにより、鉄骨梁３の重力方向の荷重を鉛直スチフナー３０と柱面１ａとの余裕のある剪断力にて安定的に支持することができる。
【００３２】
なお、角形鋼管柱１に複数の鉄骨梁３を互いに段差を付けて接合する場合は、例えば図９（Ｂ）に一点鎖線で示すように１本の角形鋼管柱１に前記ダイアフラム２２と、これと同じダイアフラム２２’を互いに段差を付けて溶接して、各一対のダイアフラム２２，２２’に鉄骨梁３，３’を接合することが可能である。この場合、角形鋼管柱１の外面のダイアフラム２２と反対側、および、他のダイアフラム２２’の反対側が張り出し部材のない空スペースであるので、各ダイアフラム２２，２２’が相互に邪魔になることがなくて、両者共に角形鋼管柱１に容易に取り付けることができ、これにより段差のある角形鋼管柱と鉄骨梁との接合構造の設計が容易になる。
【００３３】
なお、図示は省略するが、図９（Ａ），（Ｂ）の変形例として、図６（Ａ），（Ｂ）および図８（Ａ），（Ｂ）に示すような分割ダイアフラム２４’，２５’と補強板２６，２６とを用いてもよい。
【００３４】
上記実施形態は特定の構造について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく各種の変形が可能である。例えば、上記実施形態はいずれも、角形鋼管柱１の柱面１ａの幅方向の中心に鉄骨梁３を接合する場合，即ち、角形鋼管柱１の柱面１ａの幅方向の中心に鉛直スチフナー３０を隅肉溶接する場合について説明したが、鉄骨梁３を偏心させて接合することもできる。この場合、偏心させる方向に応じて、分割ダイアフラム２３，２４，２４’，２５，２５’の大きさを適宜変更すれば良い。
【００３５】
また、上記実施形態に示すように、鉛直スチフナー３０の上下端部をダイアフラム２２の上面および下面から若干突出させれば、鉛直スチフナー３０と分割ダイアフラム２３，２４，２４’，２５，２５’とを隅肉溶接する際に前記突出部分を利用して隅肉溶接が容易に行えるが、鉛直スチフナー３０の上下端部をダイアフラム２２の上面および下面から突出させないようにすることもできる。そのような場合は、図１〜図９に示す２枚ずつのカバープレート４１，４２に代えて、それらを合わせた大きさのカバープレートを１枚の幅広鋼板で構成しても良い。
【００３６】
さらに、以上の各実施形態においては、１本の鉄骨梁に対するダイアフラムと鉄骨梁との接合に、カバープレートやウェブ継手板等の別部品を使用したが、これら別部品を使用することなく、ダイアフラムと鉄骨梁のフランジ部および鉄骨梁のウェブ部と鉛直スチフナーとを直接に溶接接合してもよい。また、鉄骨梁はＨ形鋼の単一梁構造で説明したが、複梁や組立梁であってもよい。
【００３７】
また、鉛直スチフナー３０の角形鋼管柱１側上下角部には図示するように円弧状の切り欠き部３１を設けているが、このようにすることにより前述のように鉛直スチフナー３０と角形鋼管柱１との隅肉溶接部と、ダイアフラム２２と角形鋼管柱１との隅肉溶接部との交差を避けることができ、溶接の作業性を向上できる。ただし、このように円弧状の切り欠き部３１を設けないようにしても良い。
【００３８】
また、カバープレート４１，４２は、図１〜図９に示すように、各分割ダイアフラム２３，２４，２５，２４’，２５’の対峙する分割面部分から離隔させても良いが、分割面部分と一致させるようにしても良い。この場合、鉛直スチフナー３０の上下端部をダイアフラム２２，２２の上面および下面から突出させて、この鉛直スチフナー３０の上下端部をこれらのカバープレート４１，４２に溶接接合するようにしても良い。
【００３９】
さらに、角形鋼管柱に２本の鉄骨梁を接合する場合、図７（Ａ），（Ｂ）および図８（Ａ），（Ｂ）に示すように角形鋼管柱の隣接する２柱面に各１本の鉄骨梁を互いに９０°になるように接合する代わりに、角形鋼管柱の対向する２柱面に各１本の鉄骨梁を互いに１８０°になるように接合するようにしても良い。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼管柱の柱面に直交させて溶接された外ダイアフラム形式の鋼管柱と鉄骨梁の接合構造において、上記鋼管柱は角形鋼管柱であり、角形鋼管柱の任意の柱面に直交する外ダイアフラムが、前記１柱面に接合される鉄骨梁の位置で２分割された平板状の分割ダイアフラムで構成され、分割ダイアフラムが前記１柱面からこの１柱面の隣りの柱面に対して延在して各柱面にその端面で水平状に溶接される２枚の平板状の分割ダイアフラムと、前記１柱面に隣接する別の１柱面に溶接される２枚の平板状の分割ダイアフラムの内、隣接する２柱面のコーナー部側に在って相互に隣接する２つの分割ダイアフラムが一体製作された１枚の分割ダイアフラムであり、上記分割ダイアフラムにおける角形鋼管柱の柱面と直交する方向の分割面部分を、一定のスリット間隔で分離対向させ、このスリットに、鉄骨梁のウェブの応力を伝達するための鉛直スチフナーを挿入して、この鉛直スチフナーの角形鋼管柱側端面を角形鋼管柱の柱面に隅肉溶接するとともに、鉛直スチフナーの上下端部をこれと直交する分割ダイアフラムの分割面部分に隅肉溶接し、この分割ダイアフラムの先端部に鉄骨梁のフランジを接合したことを特徴とする鋼管柱と鉄骨梁の接合構造であるから、従来の角形鋼管柱の角部で分割するとともに、その角部で溶接した分割型外ダイアフラムに比較し、応力集中部分である角形鋼管柱の角部近傍位置に溶接部をなくしたので、鉄骨梁の垂直方向に作用する曲げモーメントを外ダイアフラムの圧縮力あるいは引張力として鋼管柱のウェブ面（側面）に効果的に伝達することができ、鋼管柱のフランジ面（前面）の鋼管管壁の面外抵抗力と合わせて鉄骨梁曲げを確実に支持することができる。
【００４１】
また、本発明は鋼管柱と分割型外ダイアフラムとの間の剪断抵抗にて鉄骨梁曲げモーメントを支持するため、鋼管柱に対する分割型外ダイアフラムの溶接強度条件を緩和でき、従来の高強度溶接である完全溶込溶接に代えて例えば隅肉溶接など施工期間と施工コストの面で有利な溶接方法を採用することが可能となる。
【００４２】
さらに、分割型外ダイアフラムの各分割ダイアフラムの間にスリット間隔を積極的に形成することで、このスリット間隔に鉄骨梁のウェブ部を連結する連結板や鉛直スチフナーを挿入して溶接接合することにより、耐震性に優れた鋼管柱と鉄骨梁の接合構造が提供できる。
【００４３】
さらにまた、各分割ダイアフラムが前記１柱面からこの１柱面の隣りの柱面に対して延在して各柱面にその端面で水平状に溶接される２枚の平板状の分割ダイアフラムと、前記１柱面に隣接する別の１柱面に溶接される２枚の平板状の分割ダイアフラムの内、隣接する２柱面のコーナー部側に在って相互に隣接する２つの分割ダイアフラムが一体製作された１枚の分割ダイアフラムであるので、分割ダイアフラムの数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図２】（Ａ）は図１の実施形態の接合構造における分割型外ダイアフラムの構造を理解しやすいように一部を分解した平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の第２の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図４】本発明の第３の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における側面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第４の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第５の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図７】（Ａ）は本発明の第６の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図８】（Ａ）は本発明の第７の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図９】（Ａ）は本発明の第８の具体的実施形態に係る角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造における平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図１０】（Ａ）は従来の角形鋼管柱と鉄骨梁の接合構造を示す平面図、（Ｂ）はその側面図である。
【符号の説明】
１ 鋼管柱（角形鋼管柱）
１ａ 柱面
３，３’ 鉄骨梁
３ａ ウェブ部
３ｂ フランジ部
２２，２２’ 分割型外ダイアフラム
２３，２４，２４’，２５，２５’ 分割ダイアフラム
２３ａ，２４ａ，２５ａ 取付座部
２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ 梁接合部
２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ 分割面部分
３０ 鉛直スチフナー
４１，４２ カバープレート
５０，５１，５２ 高力ボルト
６１，６２ ウェブ継手板
７０ 内ダイアフラム
Claims (1)
- 鋼管柱の柱面に直交させて溶接された外ダイヤフラム形式の鋼管柱と鉄骨梁の接合構造において、上記鋼管柱は、角形鋼管柱であり、角形鋼管柱の任意の１柱面に直交する外ダイヤフラムは、前記１柱面に接続される鉄骨梁の位置で、一定の間隔のスリットが設けられることによって複数に分割され、各々の分割された外ダイヤフラムは、平板状の分割ダイヤフラムを構成し、前記分割ダイヤフラムは、前記１柱面に溶接される部分と、前記１柱面に隣接する隣接柱面に溶接される部分の、２つの部分が一体製作されたものであり、前記スリットに、鉄骨梁のウェブの応力を伝達するための鉛直スチフナーを挿入して、この鉛直スチフナーの角形鋼管柱側端面を角形鋼管柱の柱面に隅肉溶接するとともに、鉛直スチフナーの上下端部をこれと直交する分割ダイヤフラムの分割面部分に隅肉溶接し、この分割ダイヤフラムの先端部に鉄骨梁のフランジを接合したことを特徴とする鋼管柱と鉄骨梁の接合構造。
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