JP3951793B2 - 鋼管柱の連結構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は連結すべき角形鋼管柱を溶接等によることなく連結する角形鋼管柱の連結構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
柱が鋼管で設計される建物を施工する際、柱の全長が鉄骨加工工場から運搬できない程度の長さになる場合、例えば４階建て以上の場合には柱の全長分を運搬可能な長さに切断した形で、現場へ搬入した後、鋼管を互いに溶接することにより連結することが行われる。
【０００３】
現場では溶接作業の機械化が進んでいないことから、溶接は溶接工の手作業により行われることが多いため、溶接部の品質は溶接工の技術に依存する上、品質管理のための検査の量が膨大になり、作業が停滞する要因になっている。また現場での溶接は天候に左右されるため、作業の進捗に影響する。
【０００４】
現場での溶接を回避するには特公平７-81314号、特許第3057216号等のようにボルト接合によるしかないが、ボルトを用いる場合には鋼管柱の外周にボルトの頭部や先端部が突出するため、仕上げに影響が生ずる可能性がある。また１本の鋼管柱の連結に複数本のボルトが使用されるため、現場での連結作業効率の大幅な向上は期待できない。
【０００５】
この発明は上記背景より、溶接とボルトによることなく角形鋼管柱を連結する構造を提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では互いに連結される同一断面の角形鋼管柱の一方の内周に、連結される両角形鋼管柱に同等程度跨る長さを有し、両角形鋼管柱の四辺フランジの内周面に鋼材外面またはコンクリート部材外面が面接触し、または対向する二辺フランジの内周面に鋼材外面が面接触して曲げモーメントとせん断力を伝達できる鋼製またはコンクリート製の連結材を前記一方の角形鋼管柱の端面から他方の角形鋼管柱側へ突出した状態で固定しておき、他方の角形鋼管柱を前記一方の角形鋼管柱側へ落とし込み、その内部に連結材を差し込むと共に、端面をその一方の角形鋼管柱の端面に突き当てた状態で、一方の角形鋼管柱に連結することにより、溶接とボルトによることなく鋼管柱を連結し、作業効率の向上を図る。前記連結材による角形鋼管柱の連結箇所は、柱梁架構内で地震時の曲げモーメントが小さい反曲点付近に配置する。
【０００７】
両鋼管柱の端面が突き当たることで、上側の鋼管柱からの軸方向圧縮力は鋼管柱の端面において下側の鋼管柱に伝達される。せん断力は連結材が両鋼管柱に内接した状態で双方に跨ることにより連結材を介して伝達される。
【０００８】
曲げモーメントも連結材が両鋼管柱に内接することにより連結材を介して伝達されるが、鋼管柱の連結箇所を図２に示すように柱Ａと梁Ｂからなる架構内で地震時の曲げモーメントが小さい反曲点付近に設定すれば、連結材において伝達すべき曲げモーメントが小さいため、連結材によって十分な応力伝達の機能が果たされ、部位によっては連結材の寸法や形状を簡略化することが可能になる。
【０００９】
連結部分における曲げモーメントの伝達上、連結材のみでは不足すると考えられる場合には、請求項２に記載のように両角形鋼管柱の外周に跨って補強材が配置され、接着される。補強材は両鋼管柱に跨って外接することにより連結材と共に鋼管柱間で曲げモーメントを伝達する働きをする。
【００１０】
鋼管柱の連結と、連結部分における応力伝達が双方に内接しながら跨る連結材によって、または連結材と補強材によって行われることで、現場での溶接が一切不要になるため、溶接による場合の連結部分における品質管理の問題と作業停滞の問題が解消され、作業の進捗が図られる。
【００１１】
またボルト接合も必要としないため、ボルトを用いる場合の仕上げの問題も発生せず、現場作業効率の大幅な向上が図られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明は図１，図５−(a)に示すように互いに連結される同一断面の鋼管柱１，２を双方に跨って内接する連結材３を用いて連結する連結構造である。鋼管柱１，２は角形鋼管を用いる。
【００１３】
連結材３は図１−(a)に示すように両鋼管柱１，２に同等程度跨り、曲げモーメントとせん断力を伝達するのに十分な長さ、重複して内接する。両鋼管柱１，２に内接する形であれば、少なくとも水平１方向の曲げモーメントとせん断力を伝達できるため、連結材３の材料と形状は問われない。
【００１４】
図１は角形鋼管の鋼管柱１，２の断面形状に対応し、Ｈ形鋼とＴ形鋼を組み合わせて十字形断面に連結材３を形成した場合を示す。この場合、連結材３は鋼管柱１，２の全フランジに内接し、水平２方向の曲げモーメントとせん断力を伝達する。
【００１５】
図３−(a)は連結材３にＨ形鋼を用いた場合、(b) はプレートを単体で用い、各プレートを鋼管柱１の各フランジの内周面に接合した場合である。(a)の場合は水平１方向の曲げモーメントとせん断力が伝達され、(b)の場合は図１の場合と同様に水平２方向の曲げモーメントとせん断力が伝達される。
【００１６】
連結材３は上側の鋼管柱２からの圧縮力を負担せず、せん断力と曲げモーメントのみを負担するため、連結材３自体が図１、図３−(a)のように独立して内接する形をする場合には鋼管柱１，２の内周面との間の摩擦力のみによっても取付状態を維持できるが、必要により下側の鋼管柱１の内周面にストッパを溶接する等により、あるいは連結材３を直接鋼管柱１に溶接、もしくは接着する等により連結材３の落下止めが施される。
【００１７】
図４は角形鋼管の鋼管柱１，２に内接する角形のコンクリートを連結材３として用いた場合である。この場合も水平２方向の曲げモーメントとせん断力が伝達される。
【００１８】
図５−(b)，(c)は両鋼管柱１，２の外周に跨って補強材４を配置し、接着することにより連結材３による鋼管柱１，２間の曲げモーメントの伝達を補強材４によって補う場合を示す。
【００１９】
補強材４には鋼板の他、炭素繊維シート、ガラス繊維シート等の繊維強化材料を用いた薄肉のシートが用いられ、鋼管柱１，２の表面との間に充填される接着剤やモルタル等の充填材５によって鋼管柱１，２に一体化し、連結部分における曲げモーメントに対して引張力を負担することにより連結材３と共に曲げモーメントを伝達する。
【００２０】
【発明の効果】
互いに連結される同一断面の角形鋼管柱の一方の内周に、両角形鋼管柱に同等程度跨る長さを有し、両角形鋼管柱の四辺フランジの内周面に鋼材外面またはコンクリート部材外面が面接触し、または対向する二辺フランジの内周面に鋼材外面が面接触して曲げモーメントとせん断力を伝達できる鋼製またはコンクリート製の連結材を一方の角形鋼管柱の端面から他方の角形鋼管柱側へ突出した状態で固定しておき、他方の角形鋼管柱を前記一方の角形鋼管柱側へ落とし込み、その内部に連結材を差し込むと共に、端面をその一方の角形鋼管柱の端面に突き当てた状態で、一方の角形鋼管柱に連結するため、現場での溶接が一切不要になり、溶接による場合の連結部分の品質の問題と作業停滞の問題が解消され、作業の進捗が図られる。
【００２１】
上側の鋼管柱からの軸方向圧縮力は両鋼管柱の端面が突き当たることで、鋼管柱の端面において下側の鋼管柱に伝達され、せん断力と曲げモーメントは連結材が両鋼管柱に内接した状態で双方に跨ることで、連結材を介して伝達されるため、鋼管柱の連結にボルト接合も必要としないことから、ボルトを用いる場合の仕上げの問題も発生せず、現場作業効率の大幅な向上が図られる。
【００２２】
請求項２では両角形鋼管柱の外周に跨って補強材を配置して接着するため、応力伝達上、連結材のみでは不足すると考えられる場合でも確実に応力の伝達を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(a)は鋼管柱の連結時の様子を示した立面図、(b)は(a)のｘ−ｘ線矢視図である。
【図２】柱・梁架構内における鋼管柱の連結箇所を示した概念図である。
【図３】鋼材を用いた連結材の配置例を示した平面図である。
【図４】コンクリートを用いた連結材の配置例を示した平面図である。
【図５】(a)は連結材による鋼管柱の連結状態を示した立面図、(b)は連結部分の周囲に補強材を配置した様子を示した立面図、(c)は(b)のｙ−ｙ線断面図である。
【符号の説明】
１，２……鋼管柱、３……連結材、４……補強材、５……充填材、Ａ……柱、Ｂ……梁。

Claims (2)

1. 互いに連結される同一断面の角形鋼管柱の内、一方の角形鋼管柱の内周に、両角形鋼管柱に同等程度跨る長さを有し、両角形鋼管柱の四辺フランジの内周面に鋼材外面またはコンクリート部材外面が面接触し、または対向する二辺フランジの内周面に鋼材外面が面接触して曲げモーメントとせん断力を伝達できる鋼製またはコンクリート製の連結材が前記一方の角形鋼管柱の端面から他方の角形鋼管柱側へ突出した状態で固定され、他方の角形鋼管柱は前記一方の角形鋼管柱側へ落とし込まれてその内部に連結材が差し込まれると共に、端面がその一方の角形鋼管柱の端面に突き当たった状態で、一方の角形鋼管柱に連結されており、前記連結材による角形鋼管柱の連結箇所は、柱梁架構内で地震時の曲げモーメントが小さい反曲点付近に配置されている角形鋼管柱の連結構造。
2. 両角形鋼管柱の外周に跨って補強材が配置され、接着されている請求項１記載の角形鋼管柱の連結構造。

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