JP3728597B2 - Beam-column joint structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、構造物の柱と梁との接合構造に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
地震などの大きなエネルギーが建造物に加わると、建造物の骨組に塑性変形をもたらし、使用に耐えないほどの大きな変形を建造物に残す場合がある。このために、塑性変形を防止するために、地震時の構造物に発生する振動を減衰させる技術として、柱と梁で囲まれる軸組内に座屈拘束ブレースを使用する方法がある(特開平6−57820号公報)。
【0003】
この従来例は、ブレースの芯材に極低降伏点鋼あるいは普通鋼を用いることで地震の振動エネルギーを座屈拘束ブレースに集中させ、主要骨組の柱および梁の塑性変形を防止している。この座屈拘束ブレースの制振効果を得るには、該座屈拘束ブレースを建物の骨組よりも先に降伏させなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の柱梁接合部は、溶接、ボルト等による剛接合となっていて、接合部が大きな曲げモーメントを負担し、座屈拘束ブレースが吸収するエネルギーは少なく、充分に性能を発揮することができなかった。この剛接合の欠点を防ぐために、特開2000−27294号公報が提案され、その構成は、柱2と梁3とを接合して構築される主架構1の要所に制振ダンパー4を組み込み、かつ剛接合の柱梁接合よりも低剛性の半剛接合とするもので、該半剛接合は接合プレート6とボルトにて構成している。
【0005】
しかしながら、いわゆる半剛接合の接合部設計即ち要求され半剛性能を得るのに接合プレートの性能、ボルトの性能等から個々に設計しなければならず、煩雑な計算処理しなければならなかった。
【0006】
このため、この発明は、柱梁接合において、剛性、半剛性域を持たせると共に、接合部設計の容易化を図ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、この発明に係る柱梁接合は、梁の端面に所定の長さを持つ梁端部ユニットを溶着し、この梁端部ユニットに前記梁の長手方向と同方向に穴を形成し、この梁端部ユニットの穴と、柱の所定の場所に形成の穴に接合鋼坊を挿入して締結し、もって柱と梁と接合するものにあって、前記梁端部ユニットの長さと前記接合鋼棒の長さを変えることで、剛性、半剛性の特性を適宜に変化できるようにしたことにある(請求項1)。したがって、接合鋼棒の長さ、断面積、本数を任意に選択して剛性、半剛性の特性を得ることができ、しかも長さ等のファクターを変更するのみで要求性能に合致させることができ、設計を接合鋼棒の設計のみで満足させることができる。
【0008】
また、前記目的を達成するため、この発明に係る柱梁接合は、対向する梁の端面に所定の長さを持つ梁端部ユニットを溶着し、この梁端部ユニットに前記梁の長手方向と同方向に穴を形成すると共に、前記両梁をH型鋼のウェブの前後に配置し、前記両梁端部ユニットの穴と、柱の所定の場所に形成の穴に接合鋼坊を挿入して締結し、もって柱とそれを挟んで配された梁とを接合するものにあって、
前記梁端部ユニットの長さと前記接合鋼棒の長さを変えることで、剛性、半剛性の特性を適宜に変更できるようにしたことにある(請求項2)。したがって、H型鋼の柱の場合には、その柱を挟んで対向して設けられた梁同志を接合鋼棒を共通化して接合することができ、接合作業の短縮化が図れるものである。なお当然ながら、接合鋼棒の長さ、断面積、本数を任意に選択して剛性、半剛性の特性を得ることが出来ること勿論である。
【0009】
また、梁端部ユニットは、梁端部ユニットは、本体部分とその両端に溶接のプレートを備え、前記プレートに穴が形成されたことにある(請求項3)。したがって、梁端部ユニットは、ブロック状であればよく、前記接合鋼棒が挿入される穴を有していることで良い。この梁端部ユニットは接合鋼棒の長さの条件が変更される際には、該梁端部ユニットの長さもそれに応じて変更されることは勿論である。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1乃至図3において、柱梁接合構造が示され、梁1としてH型鋼より成り、その端面に梁端部ユニット2が溶接により溶着されている。この梁端部ユニット2は、H型鋼より成る本体部分3と、その両端に溶着されたプレート4,5を備えており、該プレート4に下記する接合鋼棒16が挿入される穴6a,6bおよび7a,7bが形成され、またプレート5にも接合鋼棒16が挿入される穴8a,8b及び9a,9bが形成されている。この梁端部ユニット2の長さは、下記する接合鋼棒16の長さに比して決定される。
【0011】
なお、梁端部ユニット2には、補強のための横方向に補強プレート10及びこれと直角に交る補強スチフナ11を有しているが、全体形状がブロック状であれば良い。
【0012】
柱12は、同じくH型鋼で、その一方のフランジ15に前記穴8a,8b及び9a,9bと対応する位置に穴13a,13b及び14a,14bを形成している。この穴13a,13b及び14a,14bにも下記する接合鋼棒16a,16b及び17a,17bが挿入されている。なお、柱12のフランジ15の内側に補強板20が、またフランジ間に補強スチフナ21が設けられている。
【0013】
接合鋼棒16a,16b及び17a,17bは、所望の軸断面積を有し、所定の長さlを持ち、両端に螺子18a,18bが刻設され、該螺子18a,18bにナット19a,19bが螺合される。なお、接合鋼棒16a,16b及び17a,17bは、一方にのみ螺子が刻設されたワンサイドボルト、首下の長いボルト等を採用することができることは勿論である。
【0014】
上述の構成において、梁端部ユニット2が梁1に溶接された後に、柱12の所定の位置に梁1を接合鋼棒16a,16b,17a,17bを用いて接合する。
即ち、接合鋼棒16a,16b及び17a,17bを梁端部ユニット2の穴6a,6b及び7a,7bから穴8a,8b及び9a,9bを通して、最後に柱12の穴13a,13b及び14a,14bとに挿通し、両端部に形成の螺子18a,18bにナット19a,19bを螺合する。これにより柱12と梁とが結合されることになる。
【0015】
図4にあって、柱梁間に加えられる曲げモーメントkNmと回転角radとの関係が示され、接合鋼棒16a,16bの長さlが200mm、300mm、400mm時の特性線図である。1次勾配時の最大曲げモーメントは長さlにより変化させることができる。この1次勾配時は該接合鋼棒16a,16b及び17a,17bの初期導入軸力のため回転角を0とすることができ、剛接合として扱うことができる。即ち、長さlが200mm、300mm、400mmごとに剛接合域が異なり、長い方が剛接合域を拡大することができる。
【0016】
さらに、1次勾配時の最大曲げモーメントを越えると、柱と梁端部ユニット接触部の一方に離間が起こり、2次勾配域となり、やはり接合鋼棒の長さlによって変化率及び2次勾配時最大曲げモーメントを変化させて、接合部の最大耐力を変化させることができる。
【0017】
2次勾配時の剛性は、完全な剛接合ほど大きくなく、かつピン接合のように剛性が0でないいわゆる半剛接合域となっている。なお、最大耐力点を越えると、接合鋼棒は塑性変形域に至り、ピン接合として扱うことができる。
【0018】
なお、前記した特性は、接合鋼棒の長さlのみを変更させたものではあるが、それに加えて、軸断面積の変更、本数を増減させることにより、更に特性に変化を加えることができる。また、接合鋼棒の長さlを変化させる際には、梁端部ユニットの長さも合わせて変化させなければならないことは勿論である。
【0019】
図5,図6において、柱12を角型鋼管とした例が示され、角型鋼管の場合には、側面に穴13a,13b及び14a,14bが形成され、この穴を介して接合鋼棒16a,16b及び17a,17bが挿入されて接合される。この角型鋼管を用いても前記したH型鋼と同様の作用効果が得られること勿論である。なお、説明の重複をさけるために同一部品に同一の符号を図面に付して説明を省略した。
【0020】
図7,図8において、柱12は、H型鋼を用いているが、梁1の接合を対向する梁同志を前記例より長い一本の接合鋼棒16a,16b及び17a,17bを共用化して用いる例が示されている。この例によれば、接合作業がかなり減少させることができる。しかし、前記した例と同様に剛性域、半剛性域を適宜に得られるものである。具体的には、柱12のウェブ20に穴13a,13b及び14a,14bが形成されている点のみが相違し、その他の梁1及び梁端部ユニット2は共通となっている。
【0021】
この柱12のウェブ20の前後に梁端部ユニット2を溶接した一対の梁1,1を配置し、それから長い接合鋼棒16a,16b及び17a,17bを一方の梁端部ユニット2の穴に、そして前記ウェブ20の穴13a,13b及び14a,14bに、それから他方の梁端部ユニット2の穴に挿入し、両端の螺子18a,18bにナット19a,19bを螺合して前記両梁1,1と柱12を接合している。なお、25はウェブ20を補強するための補強プレートで必要により設けられている。前記実施の形態と同じ部分は、説明の重複をさけるために同一の符号を付して説明を省略した。
【0022】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、柱梁接合において、接合鋼棒の長さと梁端部ユニッ トの長さを任意に選択することで、剛性域、半剛性域を適宜に得ることができ、要求性能に容易に合致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係る柱梁接合構造の斜視図である。
【図2】 同上の側面図である。
【図3】 同上の分解斜視図である。
【図4】 同上の特性線図である。
【図5】 この発明の他の変形例を示し、柱を角型鋼管をした上面図である。
【図6】 同上の角型鋼管の斜視図である。
【図7】 この発明の他の変形例を示し、対向する梁を柱に一つの接合鋼棒で接合した上面図である。
【図8】 同上の柱の斜視図である。
【符号の説明】
1 梁
2 梁端部ユニット
3 本体部分
4 プレート
5 プレート
12 柱
16a,16b 接合鋼棒
17a,17b 接合鋼棒
19a,19b ナット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a joint structure between a pillar and a beam of a structure.
[0002]
[Prior art]
When a large energy such as an earthquake is applied to a building, it may cause plastic deformation in the structure of the building, and leave a large deformation in the building that cannot be used. For this reason, in order to prevent plastic deformation, as a technique for attenuating vibration generated in a structure during an earthquake, there is a method of using a buckling-restrained brace in a frame frame surrounded by columns and beams (Japanese Patent Laid-Open 6-57820).
[0003]
In this conventional example, an extremely low yield point steel or ordinary steel is used as the core material of the brace, so that the vibration energy of the earthquake is concentrated on the buckling-restrained brace to prevent plastic deformation of the columns and beams of the main frame. In order to obtain the vibration damping effect of the buckling-restrained brace, the buckling-restraining brace must yield before the building framework.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional beam-column joints are rigidly joined by welding, bolts, etc., and the joint bears a large bending moment, and the buckling restraint brace absorbs less energy and exhibits sufficient performance. I could not. In order to prevent the drawbacks of this rigid joint, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-27294 has been proposed, and its structure is that a
[0005]
However, in order to obtain the required semi-rigid joint design, that is, to obtain the required semi-rigidity, it is necessary to individually design from the performance of the joining plate, the performance of the bolt, and the like, and complicated calculation processing has been required.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide rigidity and a semi-rigid region in the column beam connection and to facilitate the design of the joint part.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the column beam connection according to the present invention, a beam end unit having a predetermined length is welded to the end surface of the beam, and a hole is formed in the beam end unit in the same direction as the longitudinal direction of the beam. The beam end unit is inserted into the hole of the beam end unit and the hole formed at a predetermined position of the column and fastened, so that the beam end unit is joined to the beam end unit. By changing the length of steel and the length of the joining steel rod, the characteristics of rigidity and semi-rigidity can be changed appropriately (Claim 1). Therefore, it is possible to obtain the characteristics of rigidity and semi-rigidity by arbitrarily selecting the length, cross-sectional area, and number of bonded steel bars, and to meet the required performance only by changing the factors such as length. The design can be satisfied only by the design of the bonded steel rod.
[0008]
In order to achieve the above object, in the beam-column joint according to the present invention, a beam end unit having a predetermined length is welded to the end face of the opposite beam, and the longitudinal direction of the beam is connected to the beam end unit. A hole is formed in the same direction, and both the beams are arranged in front of and behind the H-shaped steel web, and a steel plate is inserted into the hole of the both beam end unit and the hole formed at a predetermined position of the column. Fastening and joining the pillar and the beam arranged across it,
By changing the length of the beam end unit and the length of the bonded steel rod, the characteristics of rigidity and semi-rigidity can be appropriately changed (Claim 2). Therefore, in the case of an H-shaped steel column, the beams provided opposite to each other with the column interposed therebetween can be joined together by using a joining steel rod, and the joining work can be shortened. Of course, the length, the cross-sectional area, and the number of the bonded steel bars can be arbitrarily selected to obtain rigidity and semi-rigid characteristics.
[0009]
Further, the beam end unit is that the beam end unit includes a main body portion and welding plates at both ends thereof, and a hole is formed in the plate. Therefore, the beam end unit may have a block shape, and may have a hole into which the joining steel bar is inserted. Of course, when the length condition of the joining steel bar is changed, the length of the beam end unit is changed accordingly.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 show a beam-to-column connection structure. The
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
The joining
[0014]
In the above-described configuration, after the
That is, the joining
[0015]
FIG. 4 shows the relationship between the bending moment kNm applied between the columns and the beam and the rotation angle rad, and is a characteristic diagram when the length l of the
[0016]
In addition, if the maximum bending moment at the primary gradient is exceeded, one of the column and beam end unit contact portions will be separated, resulting in a secondary gradient region, and the rate of change and secondary gradient will also depend on the length l of the bonded steel rod. The maximum bending moment can be changed to change the maximum yield strength of the joint.
[0017]
The rigidity at the second-order gradient is not as great as that of perfect rigid joining, and is a so-called semi-rigid joining area where the rigidity is not zero like pin joining. When the maximum proof stress is exceeded, the bonded steel rod reaches the plastic deformation region and can be handled as pin bonding.
[0018]
In addition, although the above-described characteristics are obtained by changing only the length l of the bonded steel rod, in addition to that, it is possible to further change the characteristics by changing the shaft cross-sectional area and increasing / decreasing the number. . In addition, when changing the length l of the joining steel rod, it goes without saying that the length of the beam end unit must also be changed.
[0019]
5 and 6, an example in which the
[0020]
7 and 8, the
[0021]
A pair of
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the beam-column joint, the length and beam-part unit length of bets bonded steel rod by arbitrarily selecting, obtaining rigidity region, a semi-rigid area appropriately Can be easily matched to the required performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a column beam joint structure according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of the above.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the above.
FIG. 4 is a characteristic diagram of the above.
FIG. 5 is a top view showing another modified example of the present invention, in which a column is a square steel pipe.
FIG. 6 is a perspective view of the above square steel pipe.
FIG. 7 is a top view showing another modified example of the present invention, in which opposed beams are joined to a column by one joining steel rod.
FIG. 8 is a perspective view of the same pillar.
[Explanation of symbols]
1
Claims (3)
前記梁端部ユニットの長さと前記接合鋼棒の長さを変えることで、剛性、半剛性の特性を適宜に変化できるようにしたことを特徴とする柱梁接合構造。A beam end unit having a predetermined length is welded to the end face of the beam, and a hole is formed in the beam end unit in the same direction as the longitudinal direction of the beam. In the place where the steel rod is inserted into the hole formed and fastened, the column and beam are joined.
A column beam connection structure characterized in that the characteristics of rigidity and semi-rigidity can be appropriately changed by changing the length of the beam end unit and the length of the bonded steel rod .
前記梁端部ユニットの長さ、前記接合鋼棒の長さを変えることで、剛性、半剛性の特性を適宜に変更できるようにしたことを特徴とする柱梁接合構造。Beam end units each having a predetermined length are welded to the end faces of the beams facing each other , holes are formed in the beam end units in the same direction as the longitudinal direction of the beams, and both the beams are connected to an H-shaped steel web. Place the front and rear of the beam end unit, and insert the joint steel rod into the hole formed in the predetermined place of the column and fasten it, and join the column and the beam arranged across it In what to do,
A column beam connection structure characterized in that the characteristics of rigidity and semi-rigidity can be appropriately changed by changing the length of the beam end unit and the length of the joining steel rod .
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