JP3804202B2

JP3804202B2 - 座屈補剛部材および座屈補剛部材と構造物との接続方法

Info

Publication number: JP3804202B2
Application number: JP21043497A
Authority: JP
Inventors: 弘海下川; 茂樹伊藤; 和近今野; 久哉加村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: JPH1150594A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築骨組構造に適用されるブレ−スやトラス部材等に使用される部材の中で、大きな圧縮力を受けても座屈を生じにくい座屈補剛部材、特に角形鋼管からなる補剛管に、軸力材である平鋼を角形鋼管の対角線に沿って配置し、平鋼に圧縮力が作用したときに、平鋼が座屈するのを角形鋼管の角部で拘束するようにした座屈補剛部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の角形鋼管からなる補剛管に、軸力材である平鋼を角形鋼管の対角線に沿って配置した座屈補剛部材としては、本発明者等が特願平８−３２８６３５号に提案した座屈補剛部材がある。この座屈補剛部材は、角形鋼管からなる補剛管に、軸力材である平鋼を隙間を設けて対角配置で挿入し、平鋼に圧縮力が作用したときに、平鋼が板面と直交する方向にたわみ、座屈するのを補剛管の角部で拘束するようにするとともに、軸力材である平鋼の両端部に、平鋼の配置角度に対し、４５°の異なった角度で断面十字型の継手部材を固着したブレ−ス材である。
【０００３】
このように断面十字型の継手部材を、軸力材である平鋼の両端部に固着したのは、単に平鋼の両端部にボルト穴を設けて継手としたのでは、ボルト穴を空けた継手部の断面積が、軸力材として断面不足となるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特願平８−３２８６３５号に記載された座屈補剛部材の継手構造には、次のような問題点がある。
【０００５】
断面十字型の継手部材を平鋼の端部に固着させるため、平鋼端部の幅方向中央部にスリット状の溝部を設け、この溝部に断面十字型の継手部材を挿入し、継手部材に十字面が平鋼の板面（幅方向）に対して４５°となるようにしてから、平鋼と継手部材を溶接するというものであるため、継手を構成するのに工数がかかる。
【０００６】
また、継手部材が断面十字型であるため、あらかじめ軸力材である平鋼に継手部材を接続し、補剛管である角形鋼管に挿入するのが困難であり、組み立てが容易ではない。
【０００７】
また、梁や柱のガセットプレ−トとの接続が容易でなく、スプライスプレ−ト等の接合部品が必要である。
【０００８】
さらには、軸力材の継手に近い両端部においては、補剛管が無くなることにより、補剛管による拘束効果が乏しく、かつ拘束反力によって補剛管の端面が変形しやすい上に、座屈補剛部材と建屋の骨組とは完全なピン接合ではないことや、偏心接合となることは避けられないため、座屈補剛部材に若干の曲げモ−メントが作用し、軸力材が局部的に塑性化したり、座屈が生じやすくなる。
【０００９】
この発明は従来技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、継手の製作が容易であり、かつ梁や柱のガセットプレ−トとの接続が簡単にでき、軸力材や補剛管に局部変形が発生しない座屈補剛部材を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る座屈補剛部材は、角形鋼管からなる補剛管に、軸力材である平鋼が補剛管の対角線に沿って挿入され、平鋼に圧縮力が作用したときに、平鋼が座屈するのを補剛管の隅部で拘束するようにした座屈補剛部材において、前記平鋼の長さ方向端部の少なくとも一端に、フランジ部とウェブ部とからなる継手板を配し、該継手板のフランジ部の面は前記平鋼に固定され、フランジ部の幅両端部は補剛鋼管の内面にほぼ接し、該継手板のウェブ部の端部は補剛鋼管の隅部にほぼ接して配置され、該継手板が平鋼と構造物との接合部材として機能していることを特徴とする座屈補剛部材である。
【００１１】
また、前記継手板は、断面Ｔ字型の部材、２本のＬ字形鋼またはＬ字形鋼と平板とから構成されている座屈補剛部材である。
【００１２】
また、前記継手板は、ボルトにより平鋼に接続されているものである。
さらに、平鋼に接続された継手板と構造物との接続方法であって、平鋼と構造物の継手とをＴ字形の継手板で挟み込んで接続したことを特徴とする座屈補剛部材と構造物との接続方法である。
【００１３】
平鋼は板幅方向が補剛管の対角線上に位置され、かつ平鋼の幅端部と補剛管のコ−ナ−部との間にわずかな隙間があるようにして補剛管に挿入される。そして、平鋼の長さ方向両端部の少なくとも一方の板面に、継手板がボルト締めまたは溶接等により、その長手方向の一部が補剛管に挿入されるような状態で接合される。
【００１４】
この継手板は、フランジ部の面が平鋼の面に接触するようにして接合されるが、このフランジ部分の幅は補剛管に挿入可能で、かつフランジ部分の幅端部がほぼ補剛管の内面に接触する幅とする。
【００１５】
また、継手板のフランジ部と直交するウェブ部の長さは、その先端が角形鋼管の補剛管の他の隅部にほぼ接触する長さとする。
【００１６】
このようにするのは、継手板のフランジ部の両端部およびフランジ部と直交するウェブ部の先端が補剛管の内面に完全に接触していると、接触にともなう抵抗が発生し、その軸力が補剛管へと流れ補剛管が変形する恐れがあるからであり、ほぼ接する状態を保って、補剛管は平鋼からなる軸力材の座屈変形を拘束する役目だけを負わせるためである。
【００１７】
継手板には複数の接合用のボルト穴が設けられるが、ボルト穴をあけた後の継手板の断面積は、継手板の強度が平鋼の強度と同じであれば、平鋼の断面積以上とし、平鋼と継手板の強度が異なれば、強度比に応じた断面積とする。
【００１８】
この座屈補剛部材は前述のとおり構成されているので、十分な強度を有する継手を容易に製作することができるとともに、２枚の継手板の間に梁や柱のガセットプレ−トを挟み込んで接続ができるので、接続が簡単にできる。
【００１９】
また、平鋼の端部に接合される継手板が補剛管に挿入可能であるので、あらかじめ継手板を平鋼に接続しておき、このような状態にしたものを補剛管に挿入できるので、補剛部材の組み立てが容易である。
【００２０】
さらには、継手板の一部を補剛管内に入り込ませることにより、継手板が平鋼の長さ方向両端部における補強部材としての役目も発揮することができるようになり、補剛管端部において軸力材である平鋼が局部変形したり、補剛管のコ−ナ−部が変形したりするのを防止することができる。
【００２１】
そして、２本のＬ字形鋼またはＬ字形鋼と平板で継手板を構成すると、断面Ｔ字形の継手板を容易に製作することができる。
【００２２】
なお、Ｌ字形鋼には通常の山形鋼も含まれる。
また、継手板をボルト締めにより平鋼に接続するすると、容易に接続することができる。
【００２３】
また、この発明に係る座屈補剛部材と構造物との接合方法は、継手板を平鋼の一端に固着したときの座屈補剛部材と構造物との接続方法であって、平鋼と構造物側に設けた継手とを継手板で挟み込んで接続したものである。
【００２４】
継手板を平鋼の一方の板面に固着したときに、継手板と構造物側に設けた継手とを直接重ね合わせて接続して座屈補剛部材と構造物を接続すると、構造物を介して継手板に曲げ応力が作用し、継手板が回転力のア−ムとなり、平鋼には大きな曲げモ−メントが作用し、平鋼端部が局部的に変形する。
【００２５】
これに対して、平鋼を挟み込むようにして座屈補剛部材と構造物を接続した場合には、構造物を介した曲げ応力は継手板には作用せず、平鋼端部に直接作用する。そして、この場合の回転力のア−ムは小さく、平鋼には大きな曲げモ−メントは作用しないので、平鋼端部が局部的に変形することはない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
図１（ａ）はこの発明の第一の実施の形態の座屈補剛部材の側面図、図１（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２８】
この座屈補剛部材は補剛管としての角形鋼管１と、この角形鋼管１の内面に板幅方向が角形鋼管１の対角線を向くようにして挿入された軸力材としての平鋼２と、平鋼２の長さ方向両端部の両板面に固着した継手板３からなり、図示の継手板３はＴ字型の部材を用いた場合であり、フランジ部３ａの幅およびフランジ部３ａと直交するウェブ部３ｂの幅が角形鋼管１に挿入可能で、かつフランジ部３ａの幅方向両端部は角形鋼管１の内面にほぼ接し、ウェブ部３ｂの先端は角形鋼管１の他の隅部にほぼ接する寸法の２枚の断面Ｔ字形の継手板３（以下Ｔ字形継手板という）で構成されている。そして、平鋼２に圧縮力が作用したときに、平鋼２が板面と直交する方向にたわんで座屈しようとするのを、平鋼２の板幅方向両端部２ａを角形鋼管１の隅部分が拘束して、座屈を防止することができる。平鋼２の板幅方向端部２ａと角形鋼管１の隅部との間には、軸力材である平鋼２に作用した圧縮力が角形鋼管１に流れないように、隙間αが設けられるが、通常このαの値は平鋼２の板厚の１／２０から１／４０程度である。
【００２９】
Ｔ字形継手板３は、長手方向の一端側は角形鋼管１に挿入されており、長手方向中央部分は角形鋼管１から突出した平鋼２の端部にボルト４で接合されており、長手方向の他端側は柱、梁等の構造物の継手であるガセットプレ−ト２１をＴ字形継手板３で挟み込むことによりボルト５で容易に接合されるようになっている。
【００３０】
この座屈補剛部材は、Ｔ字形継手板３の板厚を適宜選定することにより、Ｔ字形継手板３にボルト４の穴をあけても、軸力に対する十分な断面積を確保することができる。
【００３１】
また、２枚のＴ字形継手板３の間に梁や柱のガセットプレ−ト２１を挟み込んで接続ができるので、接続が簡単にできる。
【００３２】
また、Ｔ字形継手板３を角形鋼管１に挿入可能な寸法としているので、あらかじめＴ字形継手板３を平鋼２に接続しておき、このような状態にしたものを角形鋼管１に挿入することで、補剛部材の組み立てが容易となる。
【００３３】
さらには、Ｔ字形継手板３のフランジ部３ａの板幅方向両端部が、角形鋼管１の内面にほぼ接し、フランジ部３ａと直交するウェブ部３ｂの長さが角形鋼管１の角部とほぼ接する寸法となっているので、Ｔ字形継手板３の角形鋼管１に挿入されている部分が、角形鋼管１の両端部における平鋼２の補強材の役目を果たすことができ、平鋼２や角形鋼管１が端部近傍で局部変形するのを防止することができる。
【００３４】
尚、特に図示しないが、図１で示したＴ字形継手板３のフランジ部３ａの板幅方向端部、およびフランジ部３ａと直交するウェブ部３ｂの先端に、面取り部を設けてもよい。このような面取り部を設けることにより、Ｔ字形継手板３の角形鋼管１の内面とほぼ接する部分の割合が、面取り部を設けないものよりも多くなるので、面取りをしないもの以上に、角形鋼管１端部において平鋼２が局部変形したり、角形鋼管１のコ−ナ−部が変形したりするのを防止することができる。
【００３５】
また、面取りをすることにより、より寸法の大きいＴ字形継手板３を使用することができるので、継手強度を向上させることができる。
【００３６】
図２はＴ字形継手板３を２枚のＬ字形鋼６で構成した場合の断面図である。また、図３はＴ字形継手板３を１枚のＬ字形鋼６と１枚の平板７で構成した場合の断面図である。
【００３７】
このように、Ｔ字形継手板３は、Ｔ字形に出来上がっているものを使用するばかりでなく、複数の部材を組み合わせてＴ字形としてもよく、組み立て工数を極力低減できるケ−スを採用すればよい。
【００３８】
図４（ａ）は、第二の実施の形態の座屈補剛部材のＴ字形継手板３部分の断面図｛図１（ｃ）のＢ−Ｂ断面に該当｝であり、図４（ｂ）はこの座屈補剛部材のＴ字形継手板３部分の平面図である。この座屈補剛部材の場合には、Ｔ字形継手板３を１枚のみとしたものであり、その他の構成は第一の実施の形態の座屈補剛部材と同じものである。
【００３９】
この座屈補剛部材を柱・梁等の構造物に接続する本発明の実施の形態の座屈補剛部材と構造物との接続方法は、図４（ｂ）に示すように、平鋼２のＴ字形継手板３との重なり部分を、Ｔ字形継手板３とガセットプレ−ト２１とで挟み込んでボルト締めする。このようにしたのは、Ｔ字形継手板３とガセットプレ−ト２１とを直接接合するのでは、構造物を介して曲げ応力がＴ字形継手板３に作用したときに、平鋼２に大きな曲げモメントが作用し、平鋼２が端部において局部変形するからである。
【００４０】
この座屈補剛部材も、前述した第一の実施の形態の座屈補剛部材の効果に準ずる効果が期待できる。
【００４１】
なお、この座屈補剛部材のＴ字形継手板３も、図２および図３で示したように、２枚のＬ字形鋼６で構成してもよいし、１枚のＬ字形鋼６と１枚の平鋼７で構成してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
この発明により、継手の製作が容易であり、補剛部材の組み立てが簡単であるとともに、梁や柱のガセットプレ−トとの接続が簡単にでき、軸力材や補剛管に局部変形が発生しない座屈補剛部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態の座屈補剛部材の説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】第二の実施の形態の座屈補剛部材の説明するためのＴ字形継手板部分の断面図である。
【図３】Ｔ字形継手板を２枚のＬ字形鋼で形成した場合の継手板部分の断面図である。
【図４】Ｔ字形継手板を１枚のＬ字形鋼と１枚の平板で形成した場合の継手板部分の断面図である。
【符号の説明】
１角形鋼管
２平鋼
３Ｔ字形継手板
３ａＴ字形継手板のフランジ部
３ｂＴ字形継手板のウェブ部
４Ｔ字形継手板と平鋼を締結するボルト
５Ｔ字形継手板と構造物のガセットプレートを締結するボルト
６Ｌ字形鋼
７平鋼

Claims

角形鋼管からなる補剛管に、軸力材である平鋼が補剛管の対角線に沿って挿入され、平鋼に圧縮力が作用したときに、平鋼が座屈するのを補剛管の隅部で拘束するようにした座屈補剛部材において、前記平鋼の長さ方向端部の少なくとも一端に、フランジ部とウェブ部とからなる継手板を配し、該継手板のフランジ部の面は前記平鋼に固定され、フランジ部の幅両端部は補剛鋼管の内面にほぼ接し、該継手板のウェブ部の端部は補剛鋼管の隅部にほぼ接して配置され、該継手板が平鋼と構造物との接合部材として機能していることを特徴とする座屈補剛部材。
前記継手板が、断面Ｔ字型の部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の座屈補剛部材。
前記継手板が、２本のＬ字形鋼から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の座屈補剛部材。
前記継手板が、Ｌ字形鋼と平板とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の座屈補剛部材。
前記継手板が、ボルトにより平鋼に接続されていることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の座屈補剛部材。
平鋼に接続された請求項１、２、３または４に記載の継手板と構造物との接続方法であって、平鋼と構造物の継手とをＴ字形の継手板で挟み込んで接続したことを特徴とする座屈補剛部材と構造物との接続方法。