JP3717779B2 - 金属製梁と角形金属管製柱との接合構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨構造の建築物の梁材として好適な金属製梁と角形金属管製柱との接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨構造の建築物における梁には、一般構造用角形鋼管などの角形金属管（以下、角形鋼管ともいう）やリップ溝形鋼などの軽量溝形鋼が使用され、柱に固定されたその梁には、デッキプレート（又はキーストンプレート）などの床構成材が取付けられる。そして、その施工状態の一例としては、図７に示したようなものがある。すなわち、その梁が角形鋼管（以下、梁ともいう）１０１の場合には、その横側面１０２に、床構成材１２１を支持させる、例えば支持金具（ブラケット）１１０を溶接などにより固定しておき、その支持金具１１０の上に床構成材１２１を橋架状に載置するというものである。
【０００３】
また、このような角形鋼管からなる梁を角形金属管製柱に固定する場合には、図８Ａ、Ｂに示したような接合構造とされていた。すなわち、梁１０１の端部と、角形金属管製柱（以下、柱ともいう）１３１の梁接合部とにそれぞれ鉄片１０５、１３５を溶接などで取付けておき、この鉄片１０５、１３５同士を重ねるようにして溶接やボルト締めなどで接合したものである。
【０００４】
このような接合に際しては、まず、柱１３１をなす角形鋼管の一側面（腹面）における幅方向の略中央に、予め方形（四角形）の鉄片１３５を縦にしてその厚み面（見付面）を突き合わせ状にして溶接しておく。一方、梁１０１用の角形鋼管の端部の開口を閉塞するように、方形の閉塞片１０３を溶接し、この閉塞片の略中央に対し、継手用の鉄片１０５を縦にして突き合わせ状にして溶接しておく。こうして、柱１３１の鉄片１３５に梁１０１の継手用の鉄片１０５を重ねた状態とし、両鉄片を溶接やボルト締めで接合（固定）する、というものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように梁１０１に角形鋼管を用い、その横側面１０２に支持金具１１０を溶接などで固定し、その上に床構成材１２１を取付け施工する場合には、支持金具１１０を別途に要する上に、支持金具１１０の固定に溶接を必要とすることから、その分、施工の手間が多くかかり、施工コストの増大を招いていた。しかも、その施工法に基づき、溶接機を常に準備することを余儀なくされており、非常に作業効率の悪いものであった。
【０００６】
また、梁に角形鋼管に代えて、図９に示したような断面のリップ溝形鋼１５１を用いた場合には、そのウェッブ（ウェブ）１５３に平行な２つの小ウェッブ１５６、１５７相互間の開口（溝）に床構成材（図示せず）の端を噛ませるようにしてその取付け施工をすることも考えられるが、この場合、床構成材を支持する下側の小ウェッブ１５７の上端はリップ溝形鋼１５１を形成する板厚分しかないことから、支持部としては不安定である。しかも、その変形を招きやすいことから、梁としての強度不足を招く危険もある。一方、このようなリップ溝形鋼１５１からなる梁に、上記した角形鋼管と同様にして支持金具を取付けて床構成材を固定するとすれば、結局、角形鋼管を梁に使用した場合と同様、施工の手間が多くかかり、施工コストの増大を招いてしまうことになる。さらに、上記したようにこのような角形鋼管１０１やリップ溝形鋼１５１を梁に使用する場合には、それの柱への接合に際して、前記したように鉄片等の溶接などが必要となり多くの手間を必要とする。このように、従来の金属製梁と、角形金属管製柱との接合構造には施工上において諸種の難点があった。
【０００７】
本発明は、前記した諸問題点を解消すべくなされたものであり、デッキプレートなどからなる床構成材を容易に支持して固定できる金属製梁を用いた柱への合理的な接合構造を提供することをその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明にかかる、金属製梁と角形金属管製柱との接合構造は、梁の断面が、上下に所定の高さを有するウェッブの上下両端において、該ウェッブに対して略直角で同一方向に各々同一の幅をなすように延びる上下２つのフランジを備えるとともに、該上下２つのフランジの各先端において前記ウェッブに対して略平行で互いに近接するように縦方向に延びかつ離間してなる上下２つの小ウェッブを有しており、さらに該上下２つの小ウェッブの各先端において該小ウェッブに対して略直角で前記ウェッブから離間する方向に延びる上下２つの小フランジを有するとともに、該上下２つの小フランジ間が開口されたものであり、さらに梁の断面のうち、前記上下２つの小ウェッブの各高さが略同じであるとともに、前記上下２つの小フランジの各横幅が略同じであるラチス梁でない金属製梁の端部のうち、前記ウェッブのみが突出するように、前記フランジ、小ウェッブ及び小フランジの各部分を前記端部の端面から切除し、切除したこの金属製梁を、角形金属管製柱の側面に、前記フランジ、小ウェッブ、及び小フランジの各端面を、前記ウェッブの厚さ以上の隙間を保持して突合せ状とし、かつ突出する前記ウェッブを前記角形金属管製柱における前記側面の隣の側面に重ね合せ状にして接合したことを特徴とする。
【０００９】
本発明にかかる、金属製梁と角形金属管製柱との接合構造においては、それに使用している金属製梁が上記した断面（横断面）形状を有することに基づき、上下２つの小ウェッブの各先端において小フランジが設けられていることから、上の小フランジの上面にてデッキプレートなどの床構成材の端部を支持できる。すなわち、上下２つの小ウェッブ間の開口が対向するように２本の金属製梁を柱に固定するだけで、上の小フランジの上面にてデッキプレートなどの床構成材の端部を支持できる。しかも、上の小フランジが連なるの上の小ウェッブが、床構成材をその掛け渡し方向へずれるのを止める作用をなすことから、その固定も容易となる。しかも、上下２つの小ウェッブを有することから、下の小ウェッブについては別途の用途に用いることもできる。
【００１０】
また、その金属製梁は、梁の断面のうち、前記上下２つの小ウェッブの各高さが略同じであるとともに、前記上下２つの小フランジの各横幅が略同じである、上下の中立軸に関して対称な横断面をもつ対称梁であることから、梁の上下を問題とすることなく使用できるため、使い勝手が著しく向上する。なお、このような金属製梁は、鋼板又は鋼帯から、冷間でロール成形法により製造するのが好ましい。
【００１１】
そして、この金属製梁の端部を角形金属管製柱に接合（固定）するのに、前記金属製梁の端部のうち、前記ウェッブのみが突出するように、前記フランジ、小ウェッブ及び小フランジの各部分を前記端部の端面から切除し、角形金属管製柱の側面に、前記フランジ、小ウェッブ、及び小フランジの各端面を突合せ状とし、かつ突出する前記ウェッブを前記角形金属管製柱における前記側面の隣の側面に重ね合せ状にして接合している。
【００１２】
したがって、本発明においては、別途、鉄片などを柱や金属製梁に溶接などで固定しておくことなく接合できる。
【００１３】
そして、このようにして金属製梁を柱に固定する、金属製梁と角形金属管製柱との接合構造においては、上記のように切除した金属製梁を、角形金属管製柱の側面に、前記フランジ、小ウェッブ、及び小フランジの各端面を、前記ウェッブの厚さ以上の隙間を保持して突合せ状とし、かつ突出する前記ウェッブを前記角形金属管製柱における前記側面の隣の側面に重ね合せ状にして接合している。
【００１４】
このような接合構造においては、角形金属管製柱すなわち角形鋼管（断面四角形の鋼管）からなる柱においては、柱の同じ高さ（部位）でその四つの側面に四つの金属製梁を接合できる。つまり、ウェッブのみが突出するように、前記フランジ、小ウェッブ及び小フランジの各部分を端部の端面から略同一長さで切除した金属製梁を適数用意しておき、前記のような接合構造とすることで、前記隙間に、それぞれ別の金属製梁の突出するウェッブを挿入して接合できることから、柱の同じ高さでその四つの側面に四つの金属製梁を接合できる。そして、各金属製梁の接合作業は、隙間をなす他の金属製梁の上下の小フランジ間における開口から手を入れてできるため、例えば角形金属管製柱の側面に、金属製梁のウェッブをねじ部材で固定する場合でも簡易にその作業をすることができる。加えて、別途、鉄片などを柱や金属製梁に溶接などで固定することを要しない接合構造ため、極めて収まり良く柱に対して梁を接合できる。その結果、建築における柱と梁との接合構造の単純化が図られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１〜６に基づいて詳細に説明する。図中、１は本形態の金属製梁と角形金属管製柱との接合構造に使用する金属製梁の横断面を示したものであり、一定厚さの矩形の薄板（鋼鈑）を折り曲げて形成されてなるもので、その断面形状は、上下に所定の高さＨを有するウェッブ（ｗｅｂ）３の上下両端において、そのウェッブ３に対して略直角で同一の横（水平）方向に各々同一の幅Ａをなすように延びる上下２つのフランジ（水平辺部）４、５を備えている。そして、その上下２つのフランジ４、５の各先端においては、ウェッブ３に対して略平行で互いに近接するように縦方向に延びる上下２つの小ウェッブ（縦辺部）６、７を有している。この上下２つの小ウェッブ６、７の各高さＢ、Ｃは本形態では略同じであり、ともにウェッブ３の高さＨの約１／５程度の高さとされ、小ウェッブ６、７の相互間は離間している。
【００１６】
さらに、上下２つの小ウェッブ６、７の各先端においては、小ウェッブ６、７に対して略直角でウェッブ３から離間する方向に、横（水平）方向に、本形態では小ウェッブ６、７の高さと同程度の大きさ分延びる上下２つの小フランジ（水平つば部）８、９を有している。そして、この上下２つの小フランジ８、９の各横幅Ｄ、Ｅも略同じとされている。しかして、この一定の横断面形状で真っ直ぐにのびる本形態の金属製梁１は、例えば、一定厚さの鋼板から、冷間でロール成形法により製造されてなるものであり、その横断面における各部分の連結部（コーナー）には適宜の小アールがつけられている。
【００１７】
このような金属製梁１は、その横断面形状に基づき、ウェッブ３を縦（上下）にして柱に水平に固定したときは、その上の小フランジ８の上面が棚になることから、図１、２に示したように、例えばデッキプレート２１をその端部が小フランジ８にのるようにして橋架することで容易に支持できる。しかも、小フランジ８が連なる上の小ウェッブ６が、ストッパーになるため、デッキプレート２１を載置した後、その掛け渡し方向にずれることも防止できるため、安定した取付け施工ができる。さらに、小ウェッブ６の高さＢを、橋架するデッキプレート２１の高さ（厚さ）に合わせておくことで、上の小フランジ８の上面にデッキプレート２１を載置したとき、金属製梁１の上のフランジ４の上面とデッキプレート２１の山の上面とを略同一レベルとすることができるため、フラットな床を容易に得ることもできる。これらのことから理解されるように本形態の金属製梁１によれば、床構成材等の施工の簡易迅速化が図られる。そして、小ウェッブ６の高さＢはデッキプレート２１の高さに合わせて、また小フランジ８の突出幅Ｄは、デッキプレートを安定して支持できる程度に、用途に応じて適宜の寸法に設定しておけば極めて効率的な施工が可能となる。
【００１８】
次に、前記形態の金属製梁を角形鋼管などからなる角形金属管製柱に接合した、金属製梁と角形金属管製柱との接合構造について、図３〜５に基づいて説明するが、これには次のようにして施工するのが好ましい。まず、金属製梁１の端部を、ウェッブ３のみが突出するようにフランジ４、５、小ウェッブ６、７及び小フランジ８、９の各部分を端部（端面）から略同一長さで切除する。この切除する長さは、角形金属管製柱をなすところの角形鋼管３１の断面における辺の長さ（側面の幅）よりやや小さめとする。両端部をこのように切除した金属製梁を所定本数用意する。そして図６に示したように、角形鋼管３１からなる柱の１側面３１ａに、この金属製梁１の各端におけるフランジ４、５、小ウェッブ６、７、及び小フランジ８、９の各端面を、ウェッブ３の厚さよりやや大きめの隙間δを保持して突合せ状とし、かつ突出するウェッブ３ａを角形鋼管３１における前記突合せ状とした側面３１ａの隣の側面３１ｂに重ね合せ状にし、その状態の下で固定する。なお、固定は例えば図６に示したように、角形鋼管３１における側面３１ｂと、重ね合せた突出するウェッブ３ａとをタッピングスクリューＳで締めつけ、或いは両者間を溶接することなどにより行えばよい。
【００１９】
このようにして接合することで、別の金属製梁４１の端部における突出するウェッブ３ａを、既に接合されてなる金属製梁１にて形成された隙間δに挿入し、その状態で、前記したのと同様にして柱３１に固定して接合し、別の金属製梁５１、６１についても次々と柱３１の別の四面において実施（接合）する。こうすることで、図３ないし図５に示した接合構造、つまり柱（角形金属管製柱）３１の同じ高さ部位で、その四側面に金属製梁１、４１、５１、６１を接合した合理的な接合構造が得られる。そして、このような接合においては、すでに固定されている他の金属製梁の上下の小フランジ８、９間の開口を利用して、タッピングスクリューＳによる締めつけや溶接による接合ができることから、作業性に難も無く、柱と梁との接合ができるとともに、その構造により接合構造の簡易化が図られる。なお、このようにして固定した金属製梁と、図示しない対向する位置に橋架される別の金属製梁とを、小フランジが対向するようにして固定すれば、両者の小フランジ８の上に床構成材を容易に載置できるため、その取付けは極めて容易となる。
【００２０】
なお、金属製梁の固定を、タッピングスクリューなどのねじ部材のねじ込みで行うときは、端部の突出するウェッブ３ａの適所に貫通孔をあけておくとともに柱（角形金属管製柱）３１の対応する位置にも下孔をあけておき、そこに、上下の小フランジ８、９間の開口を利用して、そこから手を入れるようにしてねじ部材を挿通し、ねじ込めばよい。なお、溶接によるときは、梁の端面のうち、小フランジと、これと接する位置関係をなすところの他の金属製梁のウェッブの背面との間を溶接しておくか、或いは上下の小フランジ間に、かいもの用の鉄片を梁の長手方向に沿って適宜のピッチで溶接しておくとよい。このようにしておけば、小フランジ上にデッキプレートなどを載置したときでも、高い強度が確保されるためである。小フランジと、他の金属製梁のウェッブの背面との間を溶接する場合には、前記の隙間δは、ウェッブ３の肉厚より僅かに大きい設定としておくとよい。
【００２１】
本発明は、上記の実施形態のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更して具体化できる。なお本発明に係る金属製梁は、適宜の材質のものとして、適宜の製法で製造できるし、梁の長さ及び横断面の寸法は適宜に設定すればよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る金属製梁と角形金属管製柱との接合構造によれば、金属製梁の断面形状からして、それをその両端を介して柱に固定したときは、上の小フランジの上面を利用してデッキプレートなどの床構成材を極めて容易に支持ないし固定できる。しかもその際には該上の小フランジが連なっている上の小ウェッブがデッキプレートなどの床構成材のずれ止め作用もなすことから、極めて合理的な支持構造となすことができる。また、上記のようにウェッブのみが突出するように、フランジ、小ウェッブ及び小フランジの各部分を端部の端面から略同一長さで切除した金属製梁を適数用意しておき、前記のような接合構造とすることで、前記隙間に、それぞれ別の金属製梁の突出するウェッブを挿入して接合できることから、柱の同じ高さでその各側面に金属製梁を接合できる。そして、各金属製梁の接合作業は、隙間をなす他の金属製梁の上下の小フランジ間における開口から手を入れてできるため、例えば角形金属管製柱の側面に、金属製梁のウェッブをねじ部材で固定する場合でも簡易にその作業をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の金属製梁と角形金属管製柱との接合構造に使用する金属製梁の実施形態の横断面形状を示す断面図。
【図２】 図１の金属製梁にデッキプレートを載置している状態の説明用上方斜視図。
【図３】 図１の金属製梁を角形金属管製柱に固定している状態の説明用上方斜視図。
【図４】 図３の平面図。
【図５】 図４の拡大図。
【図６】 施工方法を説明する平面図。
【図７】 角形鋼管からなる梁にデッキプレートを取付ける、従来の施工状態の説明図。
【図８】 角形鋼管からなる梁を角形金属管製柱に固定した、従来の接合構造の説明図であり、Ａは平面図、Ｂは立面図。
【図９】 リップ溝形鋼の横断面図。
【符号の説明】
１ 金属製梁
３ ウェッブ
３ａ 突出するウェッブ
４、５ フランジ
６、７ 小ウェッブ
８、９ 小フランジ
３１ 角形鋼管（柱）
３１ａ、３１ｂ 角形鋼管（柱）の側面
Ｈ ウェッブの高さ
Ａ フランジの幅
Ｂ、Ｃ 小ウェッブの各高さ
Ｄ、Ｅ 小フランジの各横幅

Claims (1)

1. 梁の断面が、上下に所定の高さを有するウェッブの上下両端において、該ウェッブに対して略直角で同一方向に各々同一の幅をなすように延びる上下２つのフランジを備えるとともに、該上下２つのフランジの各先端において前記ウェッブに対して略平行で互いに近接するように縦方向に延びかつ離間してなる上下２つの小ウェッブを有しており、さらに該上下２つの小ウェッブの各先端において該小ウェッブに対して略直角で前記ウェッブから離間する方向に延びる上下２つの小フランジを有するとともに、該上下２つの小フランジ間が開口されたものであり、さらに梁の断面のうち、前記上下２つの小ウェッブの各高さが略同じであるとともに、前記上下２つの小フランジの各横幅が略同じであるラチス梁でない金属製梁の端部のうち、前記ウェッブのみが突出するように、前記フランジ、小ウェッブ及び小フランジの各部分を前記端部の端面から切除し、切除したこの金属製梁を、角形金属管製柱の側面に、前記フランジ、小ウェッブ、及び小フランジの各端面を、前記ウェッブの厚さ以上の隙間を保持して突合せ状とし、かつ突出する前記ウェッブを前記角形金属管製柱における前記側面の隣の側面に重ね合せ状にして接合したことを特徴とする、金属製梁と角形金属管製柱との接合構造。

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