JP3742590B2 - Column / beam joint structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプリットティーを用いた鉄骨柱と鉄骨梁との柱・梁接合構造において、特にスプリットティーのフランジを先行して曲げ降伏させることで地震時のエネルギーを吸収する柱・梁接合構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
鉄骨柱と鉄骨梁との柱・梁接合構造では、大地震等の大応力作用時において柱より先に梁を降伏させる設計とすることが本来的な手法である。これは、大応力作用時に柱が損傷した場合には、建物の修復が困難なことから全面的な建て直しをせざるを得なくなるためである。
【0003】
しかし、梁の鋼材の降伏点は下限値でしか管理されていない場合が多く、実際には梁の耐力が大きすぎる場合もあることから、結果的には、耐力的に余裕のない柱の接合部位で破壊が生じることもある。例えば、鉄骨梁と鉄骨柱とを直接溶接することで固定した場合には、大応力作用時に鉄骨柱と鉄骨梁との溶接部がクリティカルな部位となって破壊が発生する。この場合には、鉄骨梁と鉄骨柱とが溶接されているため柱が損傷することも多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そのため従来から柱・梁接合構造では、大地震等においても建物の修復が可能なように、柱以外の部位を柱に先行して降伏させて地震時のエネルギーを吸収し、柱の損傷を防止する提案がなされている。
【0005】
例えば、特開平11−229493号公報は、スプリットティーを用いた柱・梁接合構造の補強を開示し、特開平7−102635号公報は、スプリットティーを用いた柱・梁接合構造の耐震性向上に関する。しかし、上記の従来技術の場合には、スプリットティーのフランジ曲げ耐力が設計上クリティカルになるため、スプリットティーの厚さおよび幅が大きくなり不経済である。またスプリットティーのフランジの曲がりに伴い、ボルトが曲げ引張りを受けて、ボルトの引張り破断が最終崩壊系になる。かかるボルトの引張り破断の場合には、柱も引張りを受けて損傷することがある。
【0006】
また、特開2001−32369号公報では、スプリットティーのフランジの曲げ降伏をボルトの引張り降伏に先行させることで、エネルギー吸収部材とした従来技術が開示されている。しかし、この従来技術はスプリットティーのウエブが引張を受ける場合には有効であるが、ウェブが圧縮される場合にはエネルギー吸収を期待できない点で改善の余地がある。
【0007】
一方、特開平8−4112号公報、特開2000−192547号公報、特開平8−151686号公報には、鉄骨梁の端部付近にエネルギー吸収機構を設けた柱・梁接合構造が開示されている。
しかし、H形鋼梁の端部付近における上下両フランジの両側部に切り欠きを形成して、H形鋼梁を積極的に降伏させてエネルギーを吸収する場合(特開平8−4112号公報)には、梁が破断するため大地震後の修復作業が非常に大規模なものとなってしまう。また、特開2000−192547号公報、特開平8−151686号公報の場合では、エネルギー吸収機構は溶接により柱に固定されている。したがって、大地震により再使用できなくなったエネルギー吸収機構を交換することが現実には困難である。
【0008】
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてされたものであり、その目的は、スプリットティーのフランジの曲げ降伏で大地震時のエネルギーを吸収する柱・梁接合構造であって、交換が容易であり、かつウエブの引張りの場合のみならずウエブの圧縮の場合にも効果的にエネルギーを吸収できる柱・梁接合構造を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、スプリットティー1がフランジ1aで鉄骨柱2にボルト接合され、スプリットティー1のウエブ1bに鉄骨梁3が組み付けられてボルト接合されてなる柱・梁接合構造において、スプリットティーのフランジ1aを他の部位に先行して曲げ降伏させることで地震のエネルギーを吸収する柱・梁接合部構造であって、スプリットティーのフランジの一部を減厚して薄肉化した薄肉部を設け、かつ前記薄肉部はスプリットティーのウエブと反対側が減厚されて薄肉化され、前記薄肉部におけるウエブと反対側の外面側において、ボルト接合される減厚されないフランジ部の外面と前記薄肉部の外面とにより形成される内隅部には、フランジ全幅にわたり断面円弧状部が設けられ、スプリットティー1の降伏点管理値の上限値は下限値の2倍以内に設定され、かつスプリットティーのフランジ1aの両端と鉄骨柱2とのボルト接合部間には間隔保持部材(4,9)が挟入され、スプリットティーのフランジ1aと鉄骨柱2とが間隙を有した状態で接合されたことを特徴とする。
なお、第1の発明で用いられるスプリットティー1は、フランジ1aの断面積を部分的に減少させることが好ましい。
【0010】
また第2の発明は、鉄骨柱2の上下に間隔をおいて2つのスプリットティー(1,5)がフランジでボルト接合され、これらのスプリットティー(1,5)のウェブ間に鉄骨梁が組み付けられてボルト接合されてなる柱・梁接合構造において、上下いずれか一方の柱・梁接合部は請求項1または請求項2に記載された柱・梁接合部構造であって、他方の柱・梁接合部には、一方の柱・梁接合部のスプリットティー1の降伏点上限値よりも高い降伏点を有するスプリットティー5を用いたことを特徴とする。
なお、第2の発明では、他方の柱・梁接合部(第1の発明における柱・梁接合部の反対側の柱・梁接合部)における梁の取付面にはコンクリートスラブを打設してもよい。
また、第3の発明では、前記のいずれかの発明の柱・梁接合構造において、前記鉄骨柱が角形鋼管柱であり、かつ前記間隔保持部材がL字状間隔保持部材であり、角形鋼管柱の隅部に上下に間隔をおいて、それぞれL字状間隔保持部材が取付けられ、各L字状間隔保持部材の上からスプリットティーがボルト接合されていることを特徴とする。
また、第4の発明では、前記のいずれかの発明の柱・梁接合構造において、前記鉄骨柱がH形鋼柱であり、かつ前記間隔保持部材がL字状間隔保持部材であり、内向きに対向した1対のL字状金具がH形鋼柱のフランジの内側に上下に間隔をおいて2組接合され、1対のL字状間隔保持部材がH形鋼柱のフランジの外側から前記L字状金具に重ね合わせるようにして2組配置され、各L字状間隔保持部材の上からスプリットティーがボルト接合されていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態または参考形態を図面を参照しつつ説明する。図1(a)に示す参考形態は、角形鋼管柱2aと鉄骨梁(H形鋼梁)3との柱・梁接合構造である。H形鋼梁3端部には、H形鋼梁3の上下にそれぞれスプリットティー1,5が配置され、スプリットティーのウェブ1b,5bとH形鋼梁3とがボルト接合される。そして、上下の各スプリットティー1,5はフランジ1a,5aの上下2ヵ所で角形鋼管柱2aにボルト接合されて、角形鋼管柱2aとH形鋼梁3とが連結されている。
【0012】
ここで、H形鋼梁3の下側の柱・梁接合部(一方の柱・梁接合部)において、スプリットティー1のフランジ1aの両端と鉄骨柱2とのボルト接合部間には、座板4(間隔保持部材)が挟入されている。そして、フランジ1aのボルト接合部の外側には押さえ板8が配置され、押さえ板8の外側からボルトが螺合されている。
【0013】
すなわち、図1(b)に示すように、下側の柱・梁接合部では、スプリットティーのフランジ1aの両端には座板4が狭入され、フランジ1aの中央部ではフランジ1aと鉄骨柱2とが間隙を有するように構成されている。したがって、スプリットティーのウエブの圧縮方向に過大な応力が作用する場合でも、スプリットティーのフランジ1aと鉄骨柱2とが間隙を有するため、スプリットティー1によるエネルギー吸収が可能であり、柱が損傷することがないようになっている。なお、図1(b)において、フランジ1aが引張側または圧縮側に塑性化した状態を2点鎖線で示す。
【0014】
さらに、下側の柱・梁接合部(一方の柱・梁接合部)のスプリットティー1は、降伏点管理値の上限値が下限値の2倍以内、好ましくは1.3倍以内に設定されている。本発明では、下側の柱・梁接合部のスプリットティー1のフランジ1aが、鉄骨柱と締結するボルト6やH形鋼梁3などよりも先行して曲げ降伏するので、フランジ1aの塑性化で地震時のエネルギーを吸収でき、かつ梁端回転角を定量化することができるようになっている。これにより地震・風などに対する応答低減効果を高めることができ、またボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止することが可能になる。
【0015】
また、下側の柱・梁接合部におけるスプリットティー1は、フランジの断面積を部分的に減少させて、より確実に、鉄骨柱と締結するボルト6やH形鋼梁3などに先行してフランジ1aが曲げ降伏するようにすることが好ましい。具体的には、(A)フランジの一部を減厚して薄肉化し、前記薄肉部におけるウエブと反対側の外面側において、ボルト接合される減厚されないフランジ部の外面と前記薄肉部の外面とにより形成される内隅部には、フランジ全幅にわたり断面円弧状部を設けた場合[本発明の実施形態として示す図2参照]、(B)フランジの両側に切り欠きを形成した場合[図3参照]、(C)フランジに開孔した場合[図4参照]、などが例として挙げられる。なお、図示された薄肉部1c、切り欠き部1d、開孔1eの形態は適宜変更可能である。
【0016】
これに対して、H形鋼梁3の上側の柱・梁接合部(他方の柱・梁接合部)では、スプリットティー5のフランジ5aとH形鋼梁3とが直接ボルト接合されている。この上側の柱・梁接合部のスプリットティー5は、下側の柱・梁接合部のスプリットティー1の降伏点上限値よりも高い降伏点を有している。
【0017】
つまり本発明では、上側の高い降伏点を有するスプリットティー5より先行して下側の降伏点管理されたスプリットティー1が確実に曲げ降伏する。したがって、地震時のエネルギーによる損傷は、下側の柱・梁接合部のスプリットティー1にまず集中する。そして、地震後に下側の柱・梁接合部のスプリットティー1が使用不能となった場合でも、スプリットティー1の取り替えによって建物として耐震性能を回復できるようになっている。なお、スプリットティー1の取り合いがボルト接合のため、取り替え作業も非常に容易である。
【0018】
なお、H形鋼梁3の上側(他方の柱・梁接合部における梁の取付面)にはコンクリートスラブを打設してもよい[図示を省略する]。この場合にも、取り替えの対象となるスプリットティー1は、コンクリートスラブの打設されていない下側にあるため、スプリットティー1の取り替え作業が妨げられることはない。
【0019】
図5および図6は、直交する2つの面が同じ大きさで、かつ各面にボルト穴がそれぞれ開孔されたL字状間隔保持部材9を用いた例を示したものである。
図5の場合は、角形鋼管柱2aの4つの各垂直面に同じ高さでスプリットティー1を複数(図中では4個)取付けるものである。この例では、角形鋼管柱2aの各4隅に上下に間隔をおいて、それぞれ上記のL字状間隔保持部材9を取付けて、L字状間隔保持部材9の上からスプリットティー1をボルト接合する。
【0020】
また、図6の場合は、H形鋼柱2bのフランジ間にスプリットティー1を取付けるものである。この例では、まず、内向きに対向した1対のL字状金具10を、H形鋼柱2bのフランジの内側に上下に間隔をおいて2組接合する。そして、1対のL字状間隔保持部材9を、H形鋼柱2bのフランジの外側から上記のL字状金具10に重ね合わせるようにして2組配置して、L字状間隔保持部材9の上からスプリットティー1をボルト接合する。
【0021】
【発明の効果】
本発明の柱・梁接合構造は、スプリットティーのフランジの一部を減厚して薄肉化した薄肉部を設け、かつ前記薄肉部はスプリットティーのウエブと反対側が減厚されて薄肉化され、前記薄肉部におけるウエブと反対側の外面側において、ボルト接合される減厚されないフランジ部の外面と前記薄肉部の外面とにより形成される内隅部には、フランジ全幅にわたり断面円弧状部が設けられているので、地震時などで梁の圧縮・引張方向に過大な応力が作用する際に、一方の柱・梁接合部のスプリットティーのフランジの薄肉部が、鉄骨柱との連結ボルトやH形鋼梁よりも先行してより確実に曲げ降伏する。したがって、フランジの塑性化により地震時のエネルギーが吸収され、これにより地震・風などに対する応答低減効果を高めることができる。
【0022】
また、本発明の柱・梁接合構造は、一方の柱・梁接合部のスプリットティーのフランジが先行して曲げ降伏するため、梁端回転角を定量化することができ、大地震などによる破壊後のスプリットティーの取り替えを容易に行うことができる。これにより、ボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止することができる。
【0023】
また、特にスプリットティーのウエブの圧縮方向に過大な応力が作用する場合でも、本発明の柱・梁接合構造は、スプリットティーのフランジと鉄骨柱とが間隙を有するため、スプリットティーによるエネルギー吸収が可能であり、柱が損傷することはない。
【0024】
本発明の柱・梁接合構造は、地震後に下側の柱・梁接合部のスプリットティーが使用不能となった場合でも、スプリットティーの取り替えによって建物として耐震性能を回復できる。しかも、スプリットティーの取り合いはボルト接合のため、取り替え作業も非常に容易である。
【0025】
本発明の柱・梁接合構造は、柱とスプリットティーの接合部位およびスプリットティーのエネルギー吸収機構に溶接を用いないことにより、大地震時における脆性破壊を回避することができ、耐震性能の高い建物を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は参考形態の柱・梁接合構造を示した側面図であり、(b)は(a)における下側の柱・梁接合部(一方の柱・梁接合部)を示した斜視図である。
【図2】 (a)はフランジの一部を減厚して薄肉化したスプリットティーを示した斜視図であり、(b)は(a)の側面図である。
【図3】 (a)はフランジの両側に切り欠きを形成したスプリットティーを示した斜視図であり、(b)は(a)の正面図である。
【図4】 (a)はフランジに開孔したスプリットティーを示した斜視図であり、(b)は(a)の正面図である。また(c)は(b)のA−A断面図である。
【図5】 本発明の柱・梁接合部において、スプリットティーを角形鋼管柱へ取付ける場合の取付例の参考形態を示した図である。
【図6】 本発明の柱・梁接合部において、スプリットティーをH形鋼柱のフランジ間に取付ける場合の取付例の参考形態を示した図である。
【符号の説明】
1 スプリットティー
1a フランジ
1b ウエブ
1c 薄肉部
1d 切り欠き
1e 開孔
1f ボルト挿通孔
2 鉄骨柱
2a 角形鋼管柱
2b H形鋼柱
3 H形鋼梁(鉄骨梁)
4 座板(間隔保持部材)
5 スプリットティー
5a フランジ
5b ウエブ
6 ボルト
7 ナット
8 押さえ板
9 L字状間隔保持部材
10 L字状金具
11 断面円弧状部 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a column / beam connection structure between a steel column and a steel beam using a split tee, and more particularly to a column / beam connection structure that absorbs energy during an earthquake by bending and yielding a flange of a split tee in advance. .
[0002]
[Prior art]
In the column / beam connection structure between a steel column and a steel beam, the original method is to design the beam to yield before the column in the event of a large stress such as a large earthquake. This is because if the column is damaged during the action of a large stress, it is difficult to repair the building, and thus it is necessary to rebuild the entire area.
[0003]
However, in many cases, the yield point of the steel material of the beam is managed only at the lower limit, and in fact, the proof strength of the beam may be too large. Destruction may occur at the site. For example, when the steel beam and the steel column are fixed directly by welding, the welded portion between the steel column and the steel beam becomes a critical part when a large stress is applied, and the fracture occurs. In this case, since the steel beam and the steel column are welded, the column is often damaged.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, the conventional column / beam joint structure prevents damage to the pillars by absorbing the energy during the earthquake by yielding the parts other than the pillars before the pillars so that the building can be restored even in the event of a large earthquake. Proposals have been made.
[0005]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-229493 discloses reinforcement of a column / beam joint structure using a split tee, and Japanese Patent Laid-Open No. 7-102635 is an improvement in earthquake resistance of a column / beam joint structure using a split tee. About. However, in the case of the above prior art, the flange bending strength of the split tee becomes critical in design, so that the thickness and width of the split tee are increased, which is uneconomical. As the split tee flange is bent, the bolt is subjected to bending tension, and the tensile fracture of the bolt becomes the final collapse system. In the case of such a tensile break of the bolt, the column may also be damaged by being pulled.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-32369 discloses a conventional technique that uses an energy absorbing member by causing the bending yield of a split tee flange to precede the tensile yield of a bolt. However, this prior art is effective when the split tee web is subjected to tension, but there is room for improvement in that energy absorption cannot be expected when the web is compressed.
[0007]
On the other hand, JP-A-8-4112, JP-A-2000-192547, and JP-A-8-151686 disclose a column / beam joint structure in which an energy absorbing mechanism is provided in the vicinity of the end of a steel beam. Yes.
However, when notches are formed on both sides of the upper and lower flanges in the vicinity of the end of the H-shaped steel beam to positively yield the H-shaped steel beam and absorb energy (Japanese Patent Laid-Open No. 8-4112) In some cases, the beam breaks, so the repair work after a large earthquake becomes very large. Moreover, in the case of Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-192547 and Unexamined-Japanese-Patent No. 8-151686, the energy absorption mechanism is being fixed to the column by welding. Therefore, it is actually difficult to replace an energy absorption mechanism that cannot be reused due to a large earthquake.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-mentioned disadvantages of the prior art, and its purpose is a column / beam joint structure that absorbs energy in the event of a large earthquake by bending yielding of the flange of a split tee, and can be easily replaced. In addition, the present invention provides a column / beam joint structure capable of effectively absorbing energy not only when the web is pulled but also when the web is compressed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A first invention is a column / beam joint structure in which a
In the
[0010]
In the second invention, two split tees (1, 5) are bolted with flanges at intervals above and below the
In the second invention, a concrete slab is placed on the beam mounting surface of the other column / beam joint (the column / beam joint opposite to the column / beam joint in the first invention). Also good.
In the third invention, in the column / beam joint structure according to any one of the above inventions, the steel column is a square steel tube column, the spacing member is an L-shaped spacing member, and the rectangular steel tube column. An L-shaped interval holding member is attached to each corner of the L-shaped interval holding member, and a split tee is bolted from above each L-shaped interval holding member.
In the fourth invention, in the column / beam joint structure according to any one of the above inventions, the steel column is an H-shaped steel column, and the spacing member is an L-shaped spacing member. Two pairs of L-shaped metal fittings facing each other are joined to the inside of the flange of the H-shaped steel column with a space in the vertical direction, and one pair of L-shaped spacing members are connected from the outside of the flange of the H-shaped steel column. Two sets are arranged so as to overlap with the L-shaped metal fittings, and split tees are bolted from above each L-shaped interval holding member.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments or reference embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The reference form shown in FIG. 1A is a column / beam connection structure of a square
[0012]
Here, in the lower column / beam junction (one column / beam junction) of the H-
[0013]
That is, as shown in FIG. 1B, in the lower column / beam joint, the
[0014]
Further, in the
[0015]
In addition, the
[0016]
On the other hand, the
[0017]
In other words, in the present invention, the
[0018]
Note that a concrete slab may be placed on the upper side of the H-shaped steel beam 3 (the mounting surface of the beam at the other column / beam joint) [not shown]. Also in this case, since the
[0019]
5 and 6 show an example using an L-shaped
In the case of FIG. 5, a plurality of split tees 1 (four in the figure) are attached to the four vertical surfaces of the square
[0020]
Moreover, in the case of FIG. 6, the
[0021]
【The invention's effect】
The column / beam joint structure of the present invention is provided with a thinned portion by reducing the thickness of a portion of the flange of the split tee, and the thinned portion is reduced in thickness on the side opposite to the web of the split tee, On the outer surface opposite to the web in the thin wall portion, an inner corner formed by the outer surface of the flange portion to be bolted and not reduced in thickness and the outer surface of the thin wall portion is provided with an arc-shaped section across the entire width of the flange. Therefore, when an excessive stress is applied in the direction of compression / tension of the beam during an earthquake, etc., the thin part of the flange of the split tee of one column / beam joint is connected to the steel column with a bolt or H Bending and yielding more reliably before the steel beam. Therefore, the energy at the time of earthquake is absorbed by the plasticization of the flange, and thereby the response reduction effect against earthquakes and winds can be enhanced.
[0022]
In addition, the column / beam joint structure of the present invention is capable of quantifying the beam end rotation angle because the split tee flange of one column / beam joint precedes and yields. The later split tee can be easily replaced. Thereby, collapse at an undesired part such as a tensile fracture of the bolt can be prevented.
[0023]
In particular, even when excessive stress is applied in the compression direction of the split tee web, the column-beam connection structure of the present invention has a gap between the flange of the split tee and the steel column, so that energy is absorbed by the split tee. Yes, the pillars are not damaged.
[0024]
The column / beam joint structure of the present invention can recover the earthquake resistance performance as a building by replacing the split tee even when the split tee of the lower column / beam joint becomes unusable after the earthquake. Moreover, since the split tee is joined by bolts, the replacement work is very easy.
[0025]
The column / beam joint structure of the present invention can avoid brittle fracture in the event of a large earthquake by not using welding for the junction between the column and split tee and the energy absorption mechanism of the split tee, and has high earthquake resistance. Can be built.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a side view showing a column / beam joint structure of a reference form , and FIG. 1 (b) shows a lower column / beam joint (one column / beam joint) in FIG. It is the shown perspective view.
FIG. 2 (a) is a perspective view showing a split tee in which a part of the flange is thinned to reduce the thickness, and FIG. 2 (b) is a side view of (a).
3A is a perspective view showing a split tee with notches formed on both sides of a flange, and FIG. 3B is a front view of FIG. 3A.
4A is a perspective view showing a split tee opened in a flange, and FIG. 4B is a front view of FIG. 4A. (C) is a cross-sectional view taken along the line AA of (b).
FIG. 5 is a view showing a reference form of an attachment example when a split tee is attached to a square steel pipe column in the column / beam joint of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a reference form of an example of attachment when a split tee is attached between flanges of an H-shaped steel column in the column / beam joint of the present invention.
[Explanation of symbols]
1
1f
4 Seat plate (spacer holding member)
5
Claims (6)
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