JP3881440B2

JP3881440B2 - 部材同士の接合部構造及びその形成方法

Info

Publication number: JP3881440B2
Application number: JP01213098A
Authority: JP
Inventors: 冬樹有馬
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 1998-01-06
Filing date: 1998-01-06
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2018-01-06
Also published as: JPH11200510A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建築構造において柱の側面部に梁の端部を接合する場合などに用いられる部材同士の接合部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば建築物において、図５（イ）に示すように、角形鋼管材からなる柱５２の側面部に、Ｈ型鋼からなる梁５１の端部を溶接により接合する接合部構造が採用されることがある。例えばこの接合構造において、梁５１の上下フランジ５１ｂ，５１ｂには、曲げ応力等による引張力が作用するため、それに耐える強度がもたされているが、梁５１の上下フランジ５１ｂ，５１ｂの接合端部では、柱５２の面外変形や梁５１の上下フランジ５１ｂ，５１ｂの幅方向における収縮の拘束のために、応力が集中してしまい、そのため、梁５１の上下フランジ５１ｂ，５１ｂの接合端部には設計応力を越える力がかかることがあり、この部分は、他の部分よりも溶接破断等の破壊を起こす危険性が高くなる。また、この応力集中は、梁５１のウェブ５１ａについても生じるおそれがある。そこで、柱５２と梁５１の接合部の設計を、上下フランジ５１ｂ，５１ｂの接合端部の応力集中を考慮して行うことも考えられるが、それでは、不経済である。
【０００３】
この問題を解決するため、図５（ロ）に示すように、梁５１の接合端部に、引張力、圧縮力の作用する方向に延びるスリット５３…を形成し、このスリット５３…によって、梁５１の上下フランジ５１ｂ，５１ｂの接合端部における応力集中を緩和するようにしたものが提案されている（特開平９−９６０１６号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このスリット５３…による応力集中低減法は、確かに引張力に対しては効果が認められるものの、その一方で、圧縮力に対しての配慮が必ずしも充分なものであるとは言えないものであった。即ち、スリット法では、梁５１の接合端部における断面がスリット５３…によって分断されているために、圧縮力が作用した場合は、分断されたそれぞれの部分が独立して圧縮力を受けることになり、スリット５３…を挟む各側や、スリット５３…間の小部分に圧縮力による局部変形を生じ、圧縮力に対しての剛性、耐力が全体として低いものになるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決し、部材の接合端部における応力集中を緩和でき、しかも、圧縮力に対しても接合部の剛性、耐力がほとんど損なわれることがない部材同士の接合部構造を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、第１部材の端部が第２部材に接合された部材同士の接合部構造において、
前記第１部材の接合端部に、応力集中緩和用の切欠きが引張力、圧縮力の作用する方向に延びて形成され、該切欠きは溝からなっていて、溝を挟む両側が溝の底下の肉を介して連接されていることを特徴とする部材同士の接合構造によって解決される。
【０００７】
即ち、第１部材に引張力が作用した場合の接合端部における応力集中は、引張力、圧縮力の作用する方向に延びて形成された溝による切欠きの作用で緩和される。しかも、このように切欠きは溝によるものであり、溝を挟む両側は溝の底下の肉を介して連接されているため、部材の接合端部における断面は分断されることがなく、溝を挟む両側はそれらを連接する溝下の肉を介して互いに補強しあい、圧縮力に対しても接合部の剛性、耐力が損なわれることはほとんどない。
【０００８】
また、上記の溝の形成を、第１部材の端部を第２部材に接合した後に行うものとすることにより、既設の接合部に対する耐力上の改善策としても有効利用することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１ないし図３に示す接合部構造は、建築構造における梁１と柱２との接合部構造に適用した場合のものである。柱２は断面方形の角形鋼管材によるものであり、梁１はＨ型鋼によるものである。梁１は、その端部のウェブ１ａ及び上下の両フランジ１ｂ，１ｂを柱２の側面部に溶接して、柱２に接合されている。そして、梁１の接合端部において、そのウェブ１ａ及び上下フランジ１ｂ，１ｂには、梁１の材軸方向に延びる溝３…が、応力集中緩和用の切欠きとして、表裏対応・対称状態に形成されている。
【００１１】
上記の接合部構造では、図２（イ）に示すように、梁１の上下フランジ１ｂ，１ｂに曲げによる引張力Ｐ₁が作用した場合、梁１の接合端部において生じる応力集中は、梁１の材軸方向に延びる溝３…の切欠きの作用で緩和される。その場合の応力分布を同図に示す。点線ａは梁１に溝３…が設けられていない場合の応力分布であり、実線ｂは梁１に溝３…が設けられている場合の応力分布線であり、溝３…の形成によって梁１の接合端部における応力集中が緩和されることを示している。同様のことが、図２（ロ）に示すように、ウェブ１ａについても言える。
【００１２】
しかも、図２（イ）に示すように，梁１の上下フランジ１ｂ，１ｂに圧縮力Ｐ₂が作用した場合は、図３（イ）〜（ハ）に示すように，溝３…を挟む両側４…は溝３…の底下の肉５…を介して連接されているため、梁１の接合端部における断面は分断されることがなく、溝３…を挟む両側４…は、それらを連接する溝３…の下の肉５…を介して互いに補強しあい、圧縮力Ｐ₂に対しても、接合部の剛性、耐力が損なわれることはほとんどない。
【００１３】
加えて、従来の、スリットによる応力緩和法では、スリットの形成を梁１と柱２との接合前に行っておかなければ、接合後ではスリット形成のための加工が技術的に困難であり、接合の形成に段取り上の制限があるが、本発明の、溝３…による応力集中緩和法では、溝３…の形成は、梁１と柱２とを接合する前でも、接合した後でも、いずれの段階においても可能であり、接合部形成のための段取りの自由度が高く、有利であるというメリットもある。しかも、このように溝３…の形成は接合後でも行うことができるものであるため、既設の梁と柱との接合部の梁の接合端部に溝を形成することも、上フランジ１ｂの上面がわを除いて可能であり、既設の接合部に対する耐力上の改善策として有効的に用いることもできる。
【００１４】
図４に示す実施形態は、柱２がＨ型鋼によるもので、梁１の端部を、この柱２の一方のフランジ２ｂの外面部に溶接により接合したものである。溝３…を形成する点などは、上記実施形態と同様である。本実施形態では、梁１に引張力が作用した場合の梁１の接合端部における応力分布が、上記の実施形態の場合とは異なるが、溝３…の形成により同様に、応力集中を緩和でき、しかも圧縮力に対する剛性、耐力を確保し得るものである。
【００１５】
以上に実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、溝３…が、ウェブ１ａやフランジ１ｂ，１ｂの表裏に対応・対称状態に形成されているが、表裏で位置を異にして、非対称状態に設けられたものなどであってもよいし、いずれか一方の面にのみ、溝を形成したものであってもよい。また、上記実施形態では、特定断面形状の柱２と梁１との接合部構造を示しているが、本発明は、それ以外の各種断面形状の柱２と梁１との接合部構造として用いられてよい。また、溝３の本数、形成位置、溝の深さなどについても、梁１の接合端部に作用する引張力や圧縮力のかかり方、柱及び梁の断面サイズなどを考慮して自由に決められてよい。また、梁１や柱２の材質についても特段の制限はなく、鉄以外のアルミニウム等のその他の金属などであってもよいし、溶接以外の他の接合方法によって接合されたものであってもよい。また、本発明の適用対象は、梁１と柱２の接合部構造に限られるものではなく、各種産業技術分野において部材同士を接合する場合に広く適用され得るものであることは言うまでもない。
【００１６】
【発明の効果】
以上の次第で、本発明の部材同士の接合部構造は、部材の接合端部に、応力集中緩和用の切欠きが引張力、圧縮力の作用する方向に延びて形成され、該切欠きは溝からなっていて、溝を挟む両側が溝の底下の肉を介して連接されているものであるから、引張力による部材の接合端部における応力集中を緩和でき、しかも、圧縮力に対しても接合部の剛性、耐力を損なうことがほとんどない。
【００１７】
また、上記の溝の形成を、第１部材の端部を第２部材に接合した後に行うものとすることにより、本発明を、既設の接合部に対する耐力上の改善策として有効的に活用していくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態にかかるもので、梁と柱を分離状態にして示す一部断面斜視図である。
【図２】図（イ）は梁と柱の接合部の断面平面図、図（ロ）は同立面図である。
【図３】図（イ）は図２（ロ）のＩ−Ｉ線断面図、図（ロ）は図（イ）のＡ部拡大断面図である。図（ハ）は図（イ）のＢ部拡大断面図である。
【図４】第２実施形態を示すもので、梁と柱を分離状態にして示す一部断面斜視図である。
【図５】図（イ）は従来の接合部構造を示す一部断面斜視図、図（ロ）は従来の他の接合部構造を示す一部断面斜視図である。
【符号の説明】
１…梁（第１部材）
２…柱（第２部材）
３…溝（切欠き）

Claims

第１部材の端部が第２部材に接合された部材同士の接合部構造において、前記第１部材には、その接合端部においてのみ、応力集中緩和用の切欠きが引張力、圧縮力の作用する方向に延びて形成され、該切欠きは溝からなっていて、溝を挟む両側が溝の底下の肉を介して連接されていることを特徴とする部材同士の接合構造。
請求項１に記載の接合部構造の形成方法であって、溝の形成を、第１部材の端部を第２部材に接合した後に行う形成方法。