JP3678709B2

JP3678709B2 - 柱と梁の接合構造

Info

Publication number: JP3678709B2
Application number: JP2002063148A
Authority: JP
Inventors: 一郎竹内; 暢芳宇野; 正愛中島; 一朗井上; 啓一郎吹田
Original assignee: Nippon Steel Corp; Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: JP2003261993A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物、その他の各種構造物において、Ｈ型断面や十字断面、閉鎖断面を有する鋼部材やコンクリート充填鋼管、鉄筋コンクリート部材を柱材とし、この柱材の側部にＨ形鋼、Ｉ形鋼などからなる梁材を取付ける柱と梁の接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、耐震性能を向上させるために、柱材として、閉鎖断面を有する角形鋼管やH形鋼製の鉄骨柱と、H形鋼製の鉄骨梁を用いてラーメン構造を構築することがあり、この際の柱・梁の接合構造は、種々の改良を経て現在に至っている。経時的に列挙すると、（１）ダイヤフラム方式、（２）スプリットティーやエンドプレートなどの接合金物方式、（３）設計上ピン仮定方式（特願２０００−６４５９１号、特開２００１−２５４４３６号公報で出願時既公開。）、（４）設計上ピン仮定方式の改良型（特願２００１−１８０１２５号、出願時未公開。特開２００２−３７１６２７号公報参照。）がある。
【０００３】
（１）〜（４）を簡潔に説明する。（１）ダイヤフラム方式は、ダイヤフラムを柱に溶接し、このダイヤフラムに梁を溶接するものであるが、このダイヤフラム方式は、溶接部の多用を含む、熟練、加工作業負担、施工コストの増大や、施工工期の長期化、接合部の剛性の安定確保の困難性がある。さらに、大地震時等の柱梁部材の塑性変形を許容する設計により、被災時の補修の困難性、多大の補修費用の必要性などが挙げられている。
【０００４】
（２）スプリットティーなどの接合金物方式は、（１）の欠点を改良したもので、図１７に示すように、閉鎖断面の角形鋼管柱１にスプリットティーなどの接合金物２をワンサイドボルト３で接合し、この接合金物２を介して鋼製梁４を角形鋼管柱１にボルト５で接合するものである。この方式はダイヤフラム方式に比べて加工工数が少く、溶接負担を軽減する接合構造である。しかし、この接合金物方式は、鋼製梁４に引張荷重が作用したときに、接合金物２を介して角形鋼管柱１の面外変形で抵抗するが、接合面の変形で抵抗するのは、ダイヤフラム方式に比して接合部剛性が低下し、耐力も低くなる。さらに、大地震時等の柱梁部材の塑性変形を許容する設計により、被災時の補修の困難性、多大の補修費用の必要性などがある。
【０００５】
（３）設計上ピン仮定方式（特願２０００−６４５９１号、特開２００１−２５４４３６号公報で出願時既公開。）は、（１）、（２）の欠点を改良したもので、柱・梁接合構造に関しては接合強度を保持したうえで、さらに、地震対策の面から耐震接合構造とするものである。
【０００６】
前記（３）設計上ピン仮定による接合構造は、図１８に示すように、主に軸力に抵抗する要素（軸力抵抗接合要素）と、せん断力および軸力に抵抗する要素（軸力＋せん断力抵抗接合要素）を組み合わせたもので、非溶接接合構造である。
【０００７】
すなわち、図１８においてＨ形鋼製の鋼製柱６の一方のフランジ６ａに、２組の横断面がＬ字形のアングル材７（ガセットプレートの場合もあるが図示せず）の一辺がそれぞれ高力ボルト８にて接合されている。
【０００８】
さらに、Ｈ形鋼製の鋼製梁４の端部を、鋼製柱６の前記フランジ６ａに近接して配置したうえ、２組のアングル材７の他辺で鋼製梁４の梁端ウェブ４ａの両側面を挟み、アングル材７の他辺に開設された複数のボルト挿通孔１０に複数の高力ボルト８を挿通しナットを締結することで、鋼製柱６と鋼製梁４が摩擦接合されている。鋼製梁４の梁上フランジ４ｂにはスタッドジベル１１（図示せず。）が立設されていて、このスタッドジベル１１を介してコンクリートの床スラブ１２（図示せず。）が打設されていて、鋼製梁４で床スラブ１２の鉛直荷重を支えている。
【０００９】
また、鋼製梁４の下フランジ４ｃと鋼製柱６との間は、厚鋼板製の軸力抵抗斜材１３の上端の水平板１４を、鋼製梁４の下フランジの下面にボルト接合し、軸力抵抗斜材１３の下端の垂直板１５を鋼製柱６の側面にボルト接合した、制振ダンパー１６で支持されていて、この制振ダンパー１６によりエネルギー吸収効率がアップする。
【００１０】
前記の設計上ピン仮定の接合構造では、制振ダンパー１６が軸力抵抗接合要素となって、鋼製梁４に作用する軸力に抵抗する。また、アングル材７が軸力とせん断力抵抗接合要素となって、鋼製梁４に作用する軸力と、せん断力伝達に抵抗する。
【００１１】
さらに、鋼製柱６と鋼製梁４の接合部に作用する回転力に対しては、鋼製梁４の梁端ウェブ４ａの中央付近を固定している前記の軸力＋せん断力抵抗接合要素の部位が回転中心となって、鋼製柱６に対して鋼製梁４が回転することで、柔軟に対応でき、この点で従来技術（１）、（２）の欠点が改良されている、つまり、骨組剛性の低下がなく、しかも、柱梁接合部の耐震性能が向上し、かつコスト低減、施工工期の短縮などでも有利である。
【００１２】
前記（３）の設計上ピン仮定の接合構造は、なお、改良の余地を残していた。すなわち、設計上ピン仮定の接合構造が有効に機能するには、アングル材７と高力ボルト８からなる接合要素の配設位置が、当該柱梁の接合部の回転中心に位置していることが望ましい。この回転中心位置は、鋼製梁４の単体でみた場合、梁端の梁ウェブ４ａの梁せい中心であり、この考察に基づいて、図１８でも、アングル材７（軸力＋せん断力抵抗接合要素）は、梁ウェブ４ａのせい中心に設けられている。
【００１３】
しかし、実際には、鋼製梁４上には床スラブ１２が設置されて、床スラブ１２と鋼製梁４が一体化することで合成梁１７（図示せず。）が構築されることで、合成梁１７の中心は、鋼製梁４から見た場合は、梁せい中心より上部で、上フランジ４ｂ寄りの位置に変位する。
【００１４】
このように、合成梁１７から見た場合、柱・梁接合部の回転中心が梁上フランジ寄りに移行したのに対し、図１８の接合構造では、柱に対して梁ウェブ４ａの中央部を固定している軸力＋せん断力抵抗接合要素が回転に対して抵抗しようとするため、この接合要素がある程度モーメントを負担し、接合要素に増幅されたせん断力が作用し破断の可能性が残されていた。
【００１５】
（４）設計上ピン仮定方式の改良型（特願２００１−１８０１２５号、出願時未公開。特開２００２−３７１６２７号公報参照。）は、（３）の接合方式における、前記の点が改良されていて、鋼製梁と床スラブが一体化することで構築される合成梁からみた中心、つまり、鋼製梁から見た場合は、梁上フランジ寄りの位置に軸力＋せん断力抵抗接合要素を設ける。これにより、柱梁の接合部に作用する回転力に対して、前記の接合要素に増幅されたせん断力が作用せず、柱・梁接合部の回転角が１／５０ｒａｄを上回るような大変形を生じたときも、設計上ピン仮定が有効に機能する接合構成とすることで、破断が生じない柱・梁の接合構造とされている。（これの詳細は、本発明の実施形態の中で説明する）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記（３）設計上ピン仮定方式および、（４）設計上ピン仮定方式の改良型のそれぞれに残されている共通の課題を解決するものである。
【００１７】
つまり、（３）、（４）の設計上ピン仮定方式や、その改良型にあっては、柱と梁の接合要素（軸力＋せん断力抵抗接合要素）がピン接合であり、それ故に、梁端部には柱に対する自由端が存在しているため、溶接接合を用いる（１）のダイヤフラム方式や、（２）スプリットティーなどの接合金物方式に比べ、地震時や強風時に梁に作用する梁軸直角方向水平力（以下、ねじれ又は、横座屈と略称する）に対し、抵抗力が不足することがある。
【００１８】
本発明は、前記（３）、（４）の設計上ピン仮定方式や、その改良型における横座屈抵抗力の問題を解決した柱と梁の接合構造を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は次のように構成する。
【００２０】
第１の発明は、梁の片方もしくは両方のフランジを、主に軸力で抵抗する軸力抵抗接合要素を介して柱に接合し、梁端部では、梁ウェブを、主に梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗する軸力＋せん断力抵抗接合要素で柱に接合し、さらに、梁端部の梁フランジ側は、主に梁のねじれに対して抵抗するねじれ抵抗接合要素で柱と接合することを特徴とする。
【００２１】
第２の発明は、梁の片方もしくは両方のフランジを、主に軸力で抵抗する軸力抵抗接合要素を介して柱に接合し、梁端部では、梁の中心より上フランジ側もしくは下フランジ側の一方を、主に梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗する軸力＋せん断力抵抗接合要素で柱に接合し、該軸力＋せん断力抵抗接合要素を設けた側と反対のフランジ側は、主に梁のねじれに対して抵抗するねじれ抵抗接合要素で柱と接合することを特徴とする。
【００２２】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記のねじれ抵抗接合要素は、所定板厚で、所定幅の鋼板で形成し、柱側面と平行な垂直部と、この垂直部の上部に連続する前傾斜部と一体でかつ梁フランジと平行に設けられ、前傾斜部が撓むことにより梁軸方向に可動な水平部を有し、前記の垂直部を柱にボルト接合し、前記の水平部を梁に固定して構成したことを特徴とする。
【００２３】
第４の発明は、第１または第２の発明において、前記のねじれ抵抗接合要素は、所定板厚で、所定幅の鋼板で形成し、柱側面と平行な垂直部と、垂直部と一体でかつ梁フランジと平行に設けられ、前記垂直部が撓むことにより梁軸方向に可動な水平部を有し、前記の垂直部を柱にスペーサーを介してボルト接合し、前記の水平部を梁に固定して構成したことを特徴とする。
【００２４】
第５の発明は、第１または第２の発明において、前記のねじれ抵抗接合要素は、柱側面と平行な垂直部と、梁フランジと平行な水平部を有し、前記水平部を前記垂直部と一体の第１水平部と、第１水平部と分離した第２水平部とで構成し、第１水平部と第２水平部は、梁軸方向は互いに伸縮可能な係合とし、梁軸直角方向の動きは拘束する摺動係合とし、前記垂直部を柱にボルト接合し、第２水平部を梁にボルト接合して構成したことを特徴とする。
【００２５】
第６の発明は、第５の発明における、ねじれ抵抗接合要素は、所定板厚で、所定幅の鋼板により、柱側面と平行な垂直平板部と、梁フランジと平行な水平平板部を有した略L字形に形成し、前記水平平板部を前記垂直平板部と一体の第１水平平板部と、第１水平平板部と分離した第２水平平板部とで構成し、第１水平平板部と第２水平平板部は、梁軸方向は互いに伸縮可能な係合とし、梁軸直角方向の動きは拘束する凹凸接合として構成したことを特徴とする。
【００２６】
第７の発明は、第１または第２の発明において、前記のねじれ抵抗接合要素は、梁フランジに固定した梁側連結プレートと、梁側連結プレートより下の部位で柱に固定した柱側連結プレートと、前記両連結プレート間を連結する可動連結部材と、各連結プレートと可動連結部材との当接部を梁軸直角方向に挿通するボルト接合部で構成したことを特徴とする
【００２７】
【作用】
第１の発明によると、軸力抵抗接合要素（制振ダンパー）と、軸力＋せん断力抵抗接合要素との組合わせで、柱・梁の接合部において、鋼製梁に作用する軸力とせん断力に抵抗し、かつ設計上ピン仮定接合の機能を発揮することで接合部が破断せず、さらに、梁端をねじれ抵抗接合要素を介して柱に接合することで、変形能力が大きく、かつ梁端部でねじれを生じない柱・梁接合構造にできる。
【００２８】
第２の発明によると、鋼製梁と床スラブが一体化してなる合成梁の中心、つまり、梁の一方のフランジに近い側にせん断力＋軸力抵抗接合要素を設け、これと軸力抵抗接合要素と組合わせることで、鋼製梁に作用する軸力とせん断力に抵抗し、かつ、第１の発明よりも一層有効に設計上ピン仮定接合の機能を発揮して接合部が破断せず、さらに、第１の発明と同様に、梁端をねじれ抵抗接合要素を介して柱に接合することで、変形能力が大きく、かつ梁端部でねじれを生じない柱・梁接合構造にできる。
【００２９】
第３〜第７の発明によると、第１、第２発明の作用に加えて、鋼製梁のねじれに対して抵抗する接合要素が、梁の正負両方向の曲げに対して十分な変形能力を確保すると共に、構造が簡潔にして、かつ加工・施工の容易なボルト接合とすることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態１〜７を図１〜図１６を参照して順に説明する。
【００３１】
まず、図１、２によって実施形態１を説明する。
【００３２】
実施形態１において、下フランジ４ｃとウェブ端部に複数のボルト孔を有する鋼製梁４の先端のウェブ４ａを、一対のアングル材７を介して鋼製柱６のフランジ６ａに高力ボルト８で接合して、設計上のピン仮定による接合要素として、軸力＋せん断力抵抗接合要素を構成する。また、鋼製梁４の先端から所定距離だけ離れた領域で鋼製梁４の下フランジ４ｃを、制振ダンパー１６の水平板１４に高力ボルト８で接合し、この制振ダンパー１６の鉛直板１５を、鋼製梁４の下フランジ４ｃの下面から所定距離だけ離れた領域で、鋼製柱６のフランジ６ａに高力ボルト８で接合して、柱梁接合部の軸力抵抗接合要素を構成する。
【００３３】
アングル材７は、図１（Ｃ）に示すように、複数のボルト孔７ａを有する鉛直板７ｂと、複数のボルト孔７ａを有する梁取付け板７ｃにより形成されている。
【００３４】
制振ダンパー（軸力抵抗要素）１６は、図１（Ｂ）に示すように、軸力抵抗斜材１３の上下端部にそれぞれ複数のボルト孔１４ａを有する水平板１４と、ボルト孔１５ａを有する鉛直板１５を接合してなり、厚鋼板を加工して接合されたものである。この制振ダンパー１６は、鋼製柱６と鋼製梁４に高力ボルト８で接合された状態では、鋼製柱６の軸に対して、角度α（αは２０〜７０度）傾斜している。
【００３５】
前記の軸力＋せん断力抵抗接合要素（設計上のピン仮定による接合要素）で構成される柱梁接合部においては、アングル材７の上下に位置する梁端部は、鋼製柱６の側面から少し離れている、つまり、梁の上下フランジ４ｂ、４ｃの近傍では梁端縁と鋼製柱６とは接合しない構成（自由端）とされているので、この点で、剛結合による柱梁の接合部構造に比べ、梁の横座屈が弱くなり勝ちである。
【００３６】
本発明では、前記の弱点を鋼製柱６の一方のフランジ６ａと鋼製梁４の下フランジ４ｃとに渡って配設する横座屈防止部材（梁のねじれ抵抗接合要素）１８で解決している。以下この点を説明する。横座屈防止部材１８は、所定板厚で、所定幅の可撓性を有する鋼板で形成し、柱側面と平行な垂直平板部１９と、垂直平板部１９の上端に連続する前傾斜部２１を介して接続される梁フランジと平行な水平平板部２０からなる。そして、垂直平板部１９を鋼製柱６にボルト接合したとき、梁の下フランジ４ｃに固着した水平平板部２０は、前傾斜部２１の撓みを介して梁軸方向に可動的に設けられる。
【００３７】
なお、実施形態１において、鋼製梁４の上面には梁上フランジ４ｂに立設したスタッドジベル１１を介して、コンクリートの床スラブ１２が打設され、鋼製梁４と床スラブ１２が一体化して合成梁１７が構成される。
【００３８】
実施形態１の作用を説明すると、地震などより柱・梁接合部に作用する曲げにより、鋼製梁４に作用するせん断力や軸力に対しては、軸力＋せん断力抵抗接合要素が抵抗する。すなわち、軸力に対しては、梁端の高力ボルト８による摩擦接合部で応力を伝達し、せん断力はボルト摩擦接合部におけるアングル材７の板曲げで抵抗する。また、梁軸方向に作用する軸力に対しては、主として制振ダンパー１６の軸力で抵抗する。
【００３９】
さらに、地震などにより柱・梁接合部を支点として鋼製梁４に作用する梁軸直角方向の水平力（以下、ねじれという）に対しては、ねじれ抵抗接合要素である、横座屈防止部材１８が幅方向で抵抗する。また、この横座屈防止部材１８は、板厚方向には可撓性（バネ性）を有していて、鋼製梁４の梁軸方向の動きは許容しているので、横座屈防止部材１８を設けることによっても柱・梁接合部が、耐震性の低下につながる剛結合になるおそれがない。このように、実施形態１によると柱・梁接合部を設計上ピン仮定接合にしたことによる、梁のねじれ抵抗耐力の低下の弱点を横座屈防止部材１８によって不具合を生じることなく解決している。
【００４０】
次に、図３は実施形態２を示す。この実施形態２では、鋼製梁４の下フランジ４ｃに設けたのと同じ構成の制振ダンパー１６を、上フランジ４ｂ側にも対称的に設けた点が実施形態１と相違する。また、図３には、梁のねじれ抵抗接合要素である、横座屈防止部材１８の実施形態１と相違する２つの例を示し、かつ、横座屈防止部材１８を梁の上下フランジ４ｂ、４ｃに２箇所設ける例を示している。
【００４１】
図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す横座屈防止部材１８は、所定板厚で、所定幅の可撓性を有する鋼板によって、柱側面と平行な垂直平板部２２と、梁の上下フランジ４ｂ、４ｃと平行な水平平板部２３を有した略L字形に構成し、梁の上下において、各横座屈防止部材１８の垂直平板部２２を鋼製柱６のフランジ６ａにそれぞれスペーサー２４を介して高力ボルト８で接合し、かつ、水平平板部２３を鋼製梁４の下フランジ４ｃと上フランジ４ｂにそれぞれ高力ボルト８で固定している。
【００４２】
したがって、図３（Ａ）〜（Ｃ）の実施形態２においても、実施形態１と同様に地震などより柱・梁接合部に作用する上下方向の曲げによる軸力に対しては、軸力＋せん断力抵抗接合要素において、梁端の高力ボルト８による摩擦接合部で応力を伝達し、せん断力はボルト摩擦接合部におけるアングル材７の板曲げで抵抗する。また、梁軸方向に作用する軸力に対しては、軸力抵抗要素である、主として梁の上下フランジ４ｂ、４ｃの２つの制振ダンパー１６の軸力で抵抗する。
【００４３】
さらに、地震などより柱・梁接合部を支点として鋼製梁６に作用する梁軸直角方向の水平力（ねじれ）に対しては、上下２つのねじれ抵抗接合要素である、横座屈防止部材１８が幅方向で抵抗する。しかも、横座屈防止部材１８の垂直平板部２２はスペーサー２４を介して、鋼製柱６との間に隙間を置いて設けられていて、かつ、板厚方向には可撓性を有しているから、水平平板部２３の鋼製梁４の梁軸方向の動きは許容しており、したがって、実施形態２の横座屈防止部材１８を設けることによっても柱・梁接合部が、耐震性の低下につながる剛結合になることがない。
【００４４】
図３（D）、（E）は、実施形態２の変形例として、横座屈防止部材１８の他の構成例を示す。この横座屈防止部材１８は、同図に示すように、鋼製柱６と平行な垂直部２５と、梁の下フランジ４ｃと平行な水平部２６を有し、水平部２６を前記垂直部２５と一体の第１水平部２６ａおよび、第１水平部２６ａと分離した第２水平部２６ｂで構成する。さらに、この第１水平部２６ａと第２水平部２６ｂは、例えば、図示すように各水平部に互いに梁軸方向に嵌り合うように設けた凹部２７凸部２８との嵌り合い構造（或いは櫛歯噛合い構造でもよい）とすることで、梁軸方向には互いに伸縮可能な係合とし、梁軸直角水平方向の動きは拘束する摺動係合とする。そして、垂直部２５を鋼製柱６に高力ボルト８で接合し、第２水平部２６ｂを鋼製梁４に高力ボルト８で接合して構成する。
【００４５】
この変形例の横座屈防止部材１８によっても、前記凹部２７と凸部２８との嵌合により、鋼製梁４の軸方向の動きを許容し、水平方向の動きを拘束することによって、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示した横座屈防止部材１８と同様の、横座屈防止の作用効果を奏する。
【００４６】
図４〜図６は実施形態３を示す。この実施形態３では、柱・梁接合部において、梁軸方向の軸力抵抗接合要素となる制振ダンパー１６の構成は、図１の実施形態１と同じである。また、梁のねじれに対して抵抗する接合要素となる横座屈防止部材１８の構成、すなわち、柱側面と平行な垂直平板部１９を鋼製柱６の一方のフランジ６ａに高力ボルト８で接合し、梁下フランジ４ｃと平行な水平平板部２０を下部フランジ４ｃに高力ボルト８で接合してなる構成も実施形態１と同じである。
【００４７】
この実施形態３では、鋼製梁４の梁端の上フランジ４ｂと鋼製柱６のフランジ６ａを、上下一対のアングル材２９の各片を介してに高力ボルト８で接合してなる、設計上のピン仮定による接合要素により、柱・梁接合部における軸力＋せん断力抵抗接合要素として構成する点が、先の実施形態１、２と相違するのでこの点を説明する。
【００４８】
既述のように、鋼製梁４の上にはスタッドジベル１１を介して床スラブ１２が打設され、両部材が一体化されることで一つの合成梁１７が構築される。この場合、梁上のコンクリートの床スラブ１２で梁端の梁上フランジ４ｂ近傍の変形が拘束されるため、柱・梁接合部の回転中心が梁上フランジ４ｂ寄りに移行する。したがって、合成梁１７の中立軸Ｏ−Ｏは、単体である鋼製梁４のウェブ幅方向の中立軸Ｏ₁ −Ｏ₁ よりも上方に変位し、特に、梁端の梁上フランジ４ｂの近傍に位置する。実施形態３では、この上方に変位した合成梁１７の中立軸Ｏ−Ｏにより近い位置、つまり、梁上フランジ４ｂに、アングル材２９からなる軸力＋せん断力抵抗接合要素を配置している。
【００４９】
実施形態３をさらに説明すると、図４〜図６に示すように、柱梁接合部に作用する軸力＋せん断力抵抗要素が、垂直板３０および水平板３１からなる縦断面Ｌ字形のアングル材２９を一体に組合わせて構成され、各アングル材２９の垂直板３０を鋼製柱６の一方のフランジ６ａに当てがい、高力ボルト８で摩擦接合し、上下の水平板３１で梁の上フランジ４ｂの上下面を挟持して、高力ボルト８で摩擦接合し、設計上のピン仮定による接合とし、この接合要素が合成梁１７の中立軸Ｏ−Ｏの近傍に設けられた例が示されている。
【００５０】
なお、梁上フランジ４ｂの下面に当てがうアングル材２９は、梁ウェブ４ａを避けるため左右部材に分割されている。鋼製柱６と鋼製梁４には、必要に応じてスチフナー３２を設けるとよい。また、設計上のピン仮定による接合要素であるアングル材２９より下部の位置において、梁下部フランジ４ｃの近傍では梁端縁と鋼製柱６とは接合しない構成とされている。
【００５１】
実施形態３において、地震などより柱・梁接合部に作用する曲げにより、鋼製梁４にせん断力や軸力が作用するとき、当該梁に作用する軸力は、梁端の梁上フランジ４ｂとアングル材２９との高力ボルト８による摩擦接合部で応力を伝達し、せん断力はボルト摩擦接合部における上下一対のアングル材２９の板曲げで抵抗する。
【００５２】
また、柱・梁接合部に回転力が作用したとき、合成梁１７の中立軸Ｏ−Ｏを中心とする回転力が作用するが、実施形態３では、中立軸Ｏ−Ｏに近い梁端の上フランジ４ｂに軸力＋せん断力抵抗要素（アングル材２９）が位置するので、このとき、アングル材２９にせん断力が作用せず、当該アングル材２９が設計上ピン仮定として十分に機能できる。したがって、柱・梁接合構造に作用する大変形に対しても、柱・梁接合要素であるアングル材２９はせん断されず、十分に機能することができる。
【００５３】
さらに、前述のように、アングル材２９の配設位置より下部の位置、つまり、梁下フランジ４ｃの近傍では、梁端縁と鋼製柱６とは接合しない構成とされているので、アングル材２９によるピン支持機能的挙動が一層確実に行われる。
【００５４】
一方、地震などより柱・梁接合部を支点として鋼製梁４に梁軸直角方向の水平力（ねじれ）が作用した場合において、鋼製梁４の梁端縁の下部と鋼製柱６は前述のとおり接合しない構成とされていることにより、鋼製梁４に水平方向の力（ねじれ）による横座屈の耐力が弱い。この問題については、実施形態１で説明したのと同じ、横座屈防止部材１８が幅方向で抵抗することで解決されている。しかも、横座屈防止部材１８は可撓性を有する鋼板であるから、鋼製梁４の梁軸方向の動きは許容しており、したがって、横座屈防止部材１８を設けることによっても柱・梁接合部が、耐震性の低下につながる剛結合になることがない。
【００５５】
図７は実施形態４を示す。この実施形態４では、鋼製梁４の上にコンクリートの床スラブ１２を打設し、両者が一体化して構築された合成梁１７の中立軸Ｏ−Ｏ、つまり、梁上フランジ４ｂにアングル材２９からなる軸力＋せん断力抵抗接合要素を設けることは、実施形態３と同じである。また、鋼製梁４の下フランジ４ｂに設けたのと同じ構成の制振ダンパー１６を、上フランジ４ｂ側にも対称的に設けた点は実施形態２と同じである。他方、ねじれ抵抗接合要素である、横座屈防止部材１８の構成が実施形態１〜３の何れとも相違している。
【００５６】
実施形態４の横座屈防止部材１８は、図７に示すように、梁の下フランジ４ｃに固定した梁側連結プレート３３と、この梁側連結プレート３３より下の部位で鋼製柱６に固定した柱側連結プレート３４と、両連結プレート３３、３４間を連結する、２つの横断面コ字状の部材を背中合わせに配置してなる可動連結部材３５と、各連結プレート３３、３４と可動連結部材３５との当接部を梁軸直角方向に挿通する高力ボルト８で構成されている。
【００５７】
したがって、実施形態４においても、実施形態３と同様に地震などより柱・梁接合部に作用する曲げによる軸力に対しては、設計上ピン仮定接合としたアングル材２９からなる軸力＋せん断力抵抗接合要素において、梁端の高力ボルト８による摩擦接合部で応力を伝達し、せん断力はボルト摩擦接合部におけるアングル材２９の板曲げで抵抗する。また、梁軸方向に作用する軸力に対しては、主として梁の上下フランジ４ｂ、４ｃの２つの制振ダンパー１６の軸力で抵抗する。
【００５８】
さらに、地震などより柱・梁接合部を支点として鋼製梁４に作用する梁軸直角方向の水平力（ねじれという）に対しては、横座屈防止部材１８において、梁軸直角方向に挿通する高力ボルト８で接合された、各連結プレート３３、３４と可動連結部材３５で抵抗する。しかも、横座屈防止部材１８は上下の高力ボルト８による２つの枢軸部を支点として、可動連結部材３５の上下が逆方向に移動することで、鋼製梁４の梁軸方向の動きのみを許容している。したがって、横座屈防止部材１８を設けることによっても柱・梁接合部が、耐震性の低下につながる剛結合になることがない。
【００５９】
図８（Ａ）〜（Ｈ）は、実施形態１〜４に示した横座屈防止部材１８を単体で示す側面図と斜視図である。
【００６０】
図８（Ａ）、（Ｂ）に示すのは、図1、２の実施形態１および、図４の実施形態３に示す横座屈防止部材１８であり、図（Ｃ）、（Ｄ）に示すのは、図３の実施形態２に示す横座屈防止部材１８である。図（E）、（F）に示すのは、図３（Ｃ）、（Ｄ）の実施形態２の変形例に示す横座屈防止部材１８であり、図（Ｇ）、（Ｈ）に示すのは、図７の実施形態４に示す横座屈防止部材１８であり、これらの作用効果は、各実施形態で説明したとおりである。
【００６１】
図９〜図１１は実施形態５を示し、図１２〜図１４は、実施形態６を示す。各実施形態５、６において、梁の上フランジ４ｂをアングル材２９を用いて鋼製梁４に固定する点は図４〜図６の実施形態３および、図７の実施形態４と同じである。また、図９〜図１１に示す実施形態５の横座屈防止部材１８は、図３（Ａ）〜（Ｃ）の実施形態２と同じである。さらに、図１２〜図１４に示す実施形態６の横座屈防止部材１８は、図３の図３（Ｄ）、（Ｅ）の構成と同じであり、これらによる作用効果は、前記の各実施形態と同じであるので、その説明を省略する。
【００６２】
図９〜図１４の実施形態５と６では、主として鋼製梁４に作用する軸力に抵抗する軸力抵抗接合要素が実施形態１〜４と相違する。実施形態５において、制振ダンパー１６ａとして、鋼製軸力部材を鋼製部材で座屈拘束した座屈拘束筋かい部材（実開平５−３４０２）や粘弾性ダンパー、オイルダンパー等を使用する例を概要図で示している。図９〜図１１の実施形態５と、図１２の実施形態６との違いは、前者が鋼製梁４の下部フランジ４ｃと鋼製柱６との間に制振ダンパー１６ａ設けてあるのに対し、後者では、下部フランジ４ｃおよび上フランジ４ｂと鋼製柱６との間に制振ダンパー１６ａを設けてある点である。
【００６３】
実施形態５、６の制振ダンパー１６ａを組み込むことで、柱・梁接合部の接合剛性を従来に比べ大幅に低減でき、その結果、主架構（柱＋梁）の剛性に比べ、剛性が小の制振機能を有する軸力抵抗接合要素によるエネルギー吸収効率がアップし、かつ、変形追従性がアップする。
【００６４】
次に、図１５、図１６は実施形態７を示す。この実施形態７において、梁の上フランジ４ｂをアングル材２９を用いて鋼製梁４に固定する点は図４の実施形態３および、図７の実施形態４、図９〜図１４に示す実施形態５、６と同じである。また、実施形態７の横座屈防止部材１８は、図７、図８（Ｇ）、（H）に示す実施形態４の構成と同じであり、これによる作用効果は、前記の各実施形態と同じであるので、その説明を省略する。
【００６５】
本発明において、各実施形態に示した、軸力＋せん断力抵抗接合要素と軸力抵抗接合要素と横座屈防止機構のそれぞれの構成は一例であって、各要素の構成を設計変更的に変えて実施すること及び、各実施形態に示した抵抗要素の組み合わせを変えて実施することは、当業者が容易に実施でき、本発明の範囲である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によると、柱・梁接合部を設計上ピン仮定接合とし、柱・梁接合部を低剛性とすることで耐震性能を付与する、つまり、柱・梁主架構部材に対して制振部材で地震エネルギーを負担する割合を高め、被災後も柱・梁部材を健全（弾性範囲）に保つことが可能な骨組の提供を容易にできる柱・梁の接合部構造において、梁端部と柱との間に横座屈防止機構を設けたことにより、設計上ピン仮定接合の長所である低剛性接合機能を減殺することなく、しかも、設計上ピン仮定接合の弱点である、梁軸直角方向の力（ねじれ）に対する抵抗性を向上できたもので、地震時の耐震性能を一層向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施形態１に係る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す側面図、（Ｂ）は、制振ダンパー（軸力抵抗要素）の斜視図、（Ｃ）は、アングル材（軸力＋せん断力抵抗要素）の斜視図、（Ｄ）は、第１例に係る横座屈防止部材の斜視図である。
【図２】（Ａ）は、図１（Ａ）の主要部の縦断面図、（Ｂ）は、図２（Ａ）の側面図、（Ｃ）は、図２（Ａ）の横断平面図である。
【図３】（Ａ）は、本発明の実施形態２に係る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）の平面図、（Ｃ）は、第２例に係る横座屈防止部材の斜視図、（Ｄ）は、第３例に係る横座屈防止部材の側面図、（Ｅ）は、（Ｄ）に示す横座屈防止部材の分離斜視図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の実施形態３に係る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）における横座屈防止部材の斜視図である。
【図５】（Ａ）は、図４の要部拡大平面図、（Ｂ）は、（Ａ）のａ−ａ断面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図５（Ａ）のｂ−ｂ、ｃ−ｃ、ｄ−ｄ断面図である。
【図７】（Ａ）は、本発明の実施形態４に係る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）における第４例に係る横座屈防止部材斜視図である。
【図８】（Ａ）は、第１例の横座屈防止部材の側面図と斜視図、（Ｃ）、（Ｄ）は、第２例の横座屈防止部材の側面図と斜視図、（E）、（F）は、第３例の横座屈防止部材の側面図と斜視図、（G）、（H）は、第４例の横座屈防止部材の側面図と斜視図である。
【図９】（Ａ）は、本発明の実施形態５に係る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）における横座屈防止部材の斜視図である。
【図１０】（Ａ）は、図９の要部拡大側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）のｅ−ｅ断面図である。
【図１１】図１０のｆ−ｆ断面図である。
【図１２】（Ａ）は、本発明の実施形態６に係る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す側面図、（Ｂ）は、横座屈防止部材の斜視図である。
【図１３】（Ａ）は、図１２の要部拡大側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）のｇ−ｇ断面図である。
【図１４】図１３（Ａ）のｈ−ｈ断面図である。
【図１５】（Ａ）は、本発明の実施形態７に係る鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）のｊ−ｊ断面図である。
【図１６】図１５（Ａ）のｋ−ｋ断面図である。
【図１７】（Ａ）は、第１従来例として、スプリットティー方式の鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）における平面図、（Ｃ）は、スプリットティーの斜視図である。
【図１８】（Ａ）は、第２従来例として、設計上ピン仮定方式の鋼製柱と鋼製梁との接合構造を示す側面図、（Ｂ）は、図（Ａ）における制振ダンパーの斜視図、（Ｃ）は、アングル材の斜視図である。
【符号の説明】
１角形鋼管
２接合金物
３ワンサイドボルト
４鋼製梁
４ａウェブ
４ｂ梁上フランジ
４ｃ梁下フランジ
５ボルト
６鋼製柱
７アングル材
８高力ボルト
１０ボルト孔
１１スタッドジベル
１２床スラブ
１３軸力抵抗斜材
１４上端の水平板
１５下端の水平板
１６制振ダンパー
１６ａ制振ダンパー
１７合成梁
１８横座屈防止部材
１９垂直平板部
２０水平平板部
２１前傾斜部
２２垂直平板部
２３水平平板部
２４スペーサ
２５垂直部
２６水平部
２６ａ第１水平部
２６ｂ第２水平部
２７凹部
２８凸部
２９アングル材
３０垂直板
３１水平板
３２スチフナー
３３梁側連結プレート
３４柱側連結プレート
３５可動連結部材

Claims

梁の片方もしくは両方のフランジを、主に軸力で抵抗する軸力抵抗接合要素を介して柱に接合し、梁端部では、梁ウェブを、主に梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗する軸力＋せん断力抵抗接合要素で柱に接合し、さらに、梁端部の梁フランジ側は、主に梁のねじれに対して抵抗し梁軸方向の動きは許容するねじれ抵抗接合要素で柱と接合することを特徴とする、柱と梁の接合構造。
梁の片方もしくは両方のフランジを、主に軸力で抵抗する軸力抵抗接合要素を介して柱に接合し、梁端部では、梁の中心より上フランジ側もしくは下フランジ側の一方を、主に梁に作用するせん断力と軸力に対して抵抗する軸力＋せん断力抵抗接合要素で柱に接合し、該軸力＋せん断力抵抗接合要素を設けた側と反対のフランジ側は、主に梁のねじれに対して抵抗し梁軸方向の動きは許容するねじれ抵抗接合要素で柱と接合することを特徴とする、柱と梁の接合構造。
前記ねじれ抵抗接合要素は、所定板厚で、所定幅の鋼板で形成し、柱側面と平行な垂直部と、この垂直部の上部に連続する前傾斜部と一体でかつ梁フランジと平行に設けられ、前傾斜部が撓むことにより梁軸方向に可動な水平部を有し、前記の垂直部を柱にボルト接合し、前記の水平部を梁に固定して構成したことを特徴とする、請求項１または２記載の柱と梁の接合構造。
前記ねじれ抵抗接合要素は、所定板厚で、所定幅の鋼板で形成し、柱側面と平行な垂直部と、垂直部と一体でかつ梁フランジと平行に設けられ、前記垂直部が撓むことにより梁軸方向に可動な水平部を有し、前記の垂直部を柱にスペーサーを介してボルト接合し、前記の水平部を梁に固定して構成したことを特徴とする、請求項１または２記載の柱と梁の接合構造。
前記ねじれ抵抗接合要素は、柱側面と平行な垂直部と、梁フランジと平行な水平部を有し、前記水平部を前記垂直部と一体の第１水平部と、第１水平部と分離した第２水平部とで構成し、第１水平部と第２水平部は、梁軸方向は互いに伸縮可能な係合とし、梁軸直角方向の動きは拘束する摺動係合とし、前記垂直部を柱にボルト接合し、第２水平部を梁にボルト接合して構成したことを特徴とする、請求項１または２記載の柱と梁の接合構造。
請求項５記載のねじれ抵抗接合要素は、所定板厚で、所定幅の鋼板により、柱側面と平行な垂直平板部と、梁フランジと平行な水平平板部を有した略L字形に形成し、前記水平平板部を前記垂直平板部と一体の第１水平平板部と、第１水平平板部と分離した第２水平平板部とで構成し、第１水平平板部と第２水平平板部は、梁軸方向は互いに伸縮可能な係合とし、梁軸直角方向の動きは拘束する凹凸接合として構成したことを特徴とする、柱と梁の接合構造。
前記ねじれ抵抗接合要素は、梁フランジに固定した梁側連結プレートと、梁側連結プレートより下の部位で柱に固定した柱側連結プレートと、前記両連結プレート間を連結する可動連結部材と、各連結プレートと可動連結部材との当接部を梁軸直角方向に挿通するボルト接合部で構成したことを特徴とする、請求項１または２記載の柱と梁の接合構造。