JP4011498B2 - 鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造及びその接合用梁ブラケット - Google Patents
鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造及びその接合用梁ブラケット Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨建造物における鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造に関する。より詳しくは、角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の梁本体とを鉄骨柱側に設置される梁ブラケットを介して連結する鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨建造物に地震等の外力が作用した場合には、鉄骨柱と鉄骨梁との接合部に最も大きな曲げ荷重が作用する。したがって、鉄骨柱と鉄骨梁との溶接部における破壊が問題となるが、この溶接部の破壊は、変形性能が低く、脆性的で急激な破壊になりやすいため、地震時における緊急避難の機会を奪うことにもなりかねない。そこで、梁ブラケットと鉄骨柱との溶接部での破壊を回避すべく、その溶接部から離れた位置に地震等の外力に対して該溶接部より先に塑性化し、かつ変形性能の大きい塑性化領域を設けたものが開示されている（特許文献１）。しかしながら、この従来技術は、鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造として、いわゆる内ダイヤフラム工法ないし通しダイヤフラム工法を採用し、梁ブラケットを構成するフランジ部の幅寸法や厚さの変化によって、地震等の外力に対して溶接部より先に塑性化する塑性化領域を形成するために必要とされる耐力に関する相対的な差分を確保するという手法を採用したため、次のような技術的制約が伴った。すなわち、梁ブラケットを構成するフランジ部の厚さを変化させるとの手法の場合には、その加工のための手間や費用が大きく嵩んだ。また、フランジ部の幅寸法を変化させるとの手法の場合には、フランジ部の幅寸法のみの変化により前記差分を形成するため、幅寸法を相当量変化させる必要があった。延いては、鉄骨柱と鉄骨梁の幅寸法に関しても、それに見合った大きな寸法差が必要とされた。その結果、鉄骨柱と鉄骨梁との間の所定の幅寸法差を形成するために、鉄骨柱の幅寸法を、それ自体の強度としては必要以上に大きな寸法にせざるを得ないという制約が伴った。
【０００３】
一方、鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造自体に関して、鉄骨柱と鉄骨梁を接合する接合金物の両側部に設けた縦リブを介して梁本体に作用する荷重を鉄骨柱の梁本体と平行な側面に面内力として伝達することにより、従来のダイヤフラムを省略して作業性を改善したものが開示されている（特許文献２）。しかしながら、この従来技術では、地震エネルギの吸収に関しては特段の対策がとられておらず、前記接合金物に対して梁本体のフランジ部を直に溶接したり、継手プレートを使用して梁本体のフランジ部を接合金物に対して直にボルト接合するという手法が採用されていた。このため、地震時には、最も大きい曲げ荷重が作用する接合金物と鉄骨柱との溶接部や、接合金物と梁本体との連結部において応力集中が起りやすく、それらの脆性的で急激な破壊により地震時における緊急避難の機会を奪うことにもなりかねないという前述の問題が残った。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１４０９７８号公報
【特許文献２】
特開平５−３３３９１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて発明したものであり、鉄骨柱と梁本体との溶接部からの破壊を回避するために必要とされる溶接部と塑性化領域との耐力に関する相対的な差分を簡便に確保することができ、しかも梁本体と梁ブラケットとの接合部の断面形状を簡便かつ正確に一致させることができ、両者の強固かつ安定的な結合状態がきわめて容易に得られる鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１及び請求項２の本発明では、角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の梁本体とを連結するための梁ブラケットを、梁本体と同じ断面形状からなるＨ形鋼部材と、このＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部と該平板部の両側部に垂直状態に固着又は一体形成された連結用プレートとからなる仕口金物とによって構成するとともに、前記Ｈ形鋼部材のフランジ部自体の端部は鉄骨柱側に溶接することなく、前記連結用プレートの端部を鉄骨柱の角部近傍に溶接することにより前記梁ブラケットを鉄骨柱側に固着し、かつ、前記梁ブラケットを構成するＨ形鋼部材の、前記連結用プレートにより補強された被補強部分と前記梁本体との連結部との間に、前記連結用プレートと鉄骨柱との溶接部より先行して塑性変形を起す塑性化領域を形成して、地震エネルギを前記溶接部より先行して吸収させるという技術手段を採用した。前記連結用プレートは、前記平板部の両側部に垂直状態に溶接してもよいし（請求項３）、前記平板部の両側部に断面Ｌ字状に一体形成してもよいし（請求項４）、前記平板部の両側部に断面Ｔ字状に一体形成してもよい（請求項５）。また、前記平板部は、前記Ｈ形鋼部材に沿って分割構成したものでもよい（請求項６）。すなわち、平板部は、１枚の板体から構成したものでもよいし、Ｈ形鋼部材に沿って分割した左右の板体をそれぞれＨ形鋼部材の両側部に固着するように構成したものでもよい。平板部の少なくとも一方の側部を傾斜させ、その平板部の断面を前記塑性化領域へ向けて縮小させることも可能である（請求項７）。前記Ｈ形鋼部材のフランジ部と前記仕口金物を構成する平板部とを重合して固着する固着手段としては、溶接でもよいし（請求項８）、ボルトとナットによる締付け固定でもよいし（請求項９）、それらの両手段を組合わせたものでもよい（請求項１０）。
【０００７】
本発明によれば、地震エネルギを前記溶接部より先行させて上述の塑性化領域により吸収させることにより、急激な破壊を回避して地震時における緊急避難の機会を確保できる点で大きな効果があるだけでなく、次の点でもきわめて大きな特徴を有する。すなわち、前記梁ブラケットは、梁本体と同じ断面形状からなるＨ形鋼部材と、このＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部と該平板部の両側部に垂直状態に固着又は一体形成された連結用プレートとからなる前記仕口金物とによって構成したので、Ｈ形鋼部材として梁本体と同じＨ形鋼材を使用することが可能である。しかも、そのＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部の両側部に垂直状態に固着又は一体形成された連結用プレートの介在によって、鉄骨柱と梁本体側との溶接長を必要に応じて大きく設定できるので、該溶接部からの破壊を回避するために必要とされる溶接部と塑性化領域との耐力に関する相対的な差分を簡便に確保することができる。以上のように、本発明によれば、前記Ｈ形鋼部材を介して梁ブラケットと梁本体との接合面の断面形状を簡便に一致させることができるので、その接合面に設置される継ぎ手プレートとの間の密着性が良好であることから、両者の強固かつ安定的な結合状態がきわめて容易に得られる。
【０００８】
そして、何よりも、建築鋼材として使用されるＨ形鋼材に関しては、その外形寸法上のばらつきの解消を期待することは技術コスト的に困難であり、呼称寸法が同じでもメーカー等によって外形寸法に微妙な差が存するのが実状であるため、従来技術では避けることが困難であった梁ブラケットと梁本体との接合部における寸法差に基づくガタに起因する不完全な結合状態の問題を払拭できる点で、大きな利点を有する。さらに、前記梁ブラケットは、梁本体と同じ断面形状からなるＨ形鋼部材と前記仕口金物とによって構成したので、梁本体側の寸法の多少の変更には、仕口金物側の適応寸法に融通性をもたせることにより対応可能なことから、より少ない数の種類を用意することにより対応が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の鉄骨梁との接合部に広く適用することが可能である。本発明では、鉄骨柱の内部に設置される従来のダイヤフラム等は省略が可能なことから、中空状の角筒体からなる鉄骨柱だけでなく、内部にコンクリート等の詰物をした角筒体からなる鉄骨柱にも適用が可能である。前記塑性化領域は、梁ブラケットを構成する前記Ｈ形鋼部材の、前記連結用プレートの設置より補強された被補強部分と前記梁本体との連結部との間に、地震エネルギの吸収に適した所定の広さをもって形成される。塑性化領域は、連結用プレートと鉄骨柱との溶接部及び梁ブラケットの前記連結用プレートの設置により補強された被補強部分より先行して塑性変形を起すように塑性化に関する耐力を相対的に低く設定する。連結用プレートは、平板部の両側部に垂直状態に溶接されたものでもよいし、平板部の両側部に断面Ｌ字状に一体形成されたものでもよいし、平板部の両側部に断面Ｔ字状に一体形成されたものでもよい。また、その平板部は、１枚の板体から構成したものでもよいし、Ｈ形鋼部材に沿って分割した左右の板体をそれぞれＨ形鋼部材の両側部に固着するように構成したものでもよい。因みに、連結用プレートが平板部の両側部に断面Ｌ字状に一体形成された仕口金物は、市販のアングル材から切出すことも可能である。また、連結用プレートが平板部の両側部に断面Ｔ字状に一体形成された仕口金物は、市販のＨ形鋼材から切出すことも可能である。このように、連結用プレートが平板部の両側部に一体形成される仕口金物を採用する場合には、連結用プレートと平板部との間の溶接時に伴う熱変形の問題を回避することができる。
【００１０】
具体的には、連結用プレートを備えた仕口金物の固着により梁ブラケットを構成するＨ形鋼部材の断面係数が部分的に増加することから、塑性化領域の形成に十分な耐力の差分を容易に確保でき、連結用プレートにより補強された被補強部分と梁本体との連結部との間に、地震エネルギを吸収するに必要な広さを有するスペースをあけるだけでも、塑性化領域を簡便に形成することができる。因みに、梁ブラケットを構成するＨ形鋼部材は、梁本体と同じメーカーの同じ種類のＨ形鋼材を使用するのが外形寸法の一致性やコスト面からみて最適であるが、梁本体と同じ断面形状のものであれば、他の鋼材から構成することも可能である。なお、前記平板部の両方あるいは一方の側部を傾斜させたり板厚を変えて平板部自体の断面を塑性化領域へ向けて縮小してもよい。この場合には、前述の連結用プレートの設置による平板部、延いてはＨ形鋼部材の断面係数の部分的な増加に基づく耐力の差分に加えて、平板部自体の断面変化による耐力の差分が加算されることから、より的確に塑性化領域を形成することができる。また、その平板部を塑性化領域へ向けて張出すことにより、塑性化が最初に開始される位置を塑性化領域中の任意の位置に設定することができ、外力の増加に伴って塑性化される範囲をより大きく設定することも可能である。なお、最上階の上側の梁ブラケットに関しては、連結用プレートが上方に突出しないように、そのＨ形鋼部材を仕口金物の平板部のみを用いて鉄骨柱のトッププレート側に溶接するようにしてもよい。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例に関して説明する。図１は本発明の第１実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した立面図であり、図２はその平面図である。また、図３〜図１１は前記第１実施例に使用された梁ブラケットを構成する各部材及びその組立状態を示したもので、図３及び図４はＨ形鋼部材、図５〜図８は仕口金物、図９〜図１１はそれらのＨ形鋼部材と仕口金物との組立てにより形成された梁ブラケットをそれぞれ示したものである。図中、１は角形断面からなる鉄骨柱であり、２はＨ形鋼からなる梁本体である。本実施例では、図２に示したように、鉄骨柱１の周囲の２面に梁本体２を接合した場合を例示したが、３面あるいは４面に接合する場合でも、場合によっては１面に接合する場合でも本発明の適用が可能なことはいうまでもない。鉄骨柱１には、各梁本体２に対応して、それらの梁本体２を鉄骨柱１に連結支持するための梁ブラケット３が設置され、該梁ブラケット３を介して鉄骨柱１と梁本体２とを接合する接合構造が採用されている。
【００１２】
次に、前記梁ブラケット３に関して詳細に説明する。図３は梁ブラケット３を構成するＨ形鋼部材を示した正面図であり、図４はその平面図である。図中、４はＨ形鋼部材であり、このＨ形鋼部材４は、前記梁本体２と同じＨ形鋼材からなり、上下のフランジ部５，６と、それらのフランジ部５，６を連結する中央のウェブ部７とから構成される。なお、図示のように、上下のフランジ部５，６にはボルト挿通孔８、ウェブ部７にボルト挿通孔９が形成されている。
【００１３】
図５は梁ブラケット３を構成する仕口金物を示した正面図であり、それぞれ図６はその平面図、図７は右側面図、図８は左側面図である。図中、１０は仕口金物であり、Ｈ形鋼部材４の上下のフランジ部５，６に対して重合状態で固着される平板部１１とその平板部１１の両側部に垂直状態に溶接される連結用プレート１２，１３とから構成される。なお、本実施例では、平板部１１及び連結用プレート１２，１３は、梁本体２との接合部へ向けて縮小するテーパ状に形成した。図中、１４は、それらの平板部１１と連結用プレート１２，１３との接続部に施した隅肉溶接や部分溶込み溶接による溶接部を示したものである。
【００１４】
図９は前記Ｈ形鋼部材４と仕口金物１０との組立てによって形成された梁ブラケット３を示した正面図であり、図１０はその平面図、図１１はＡ−Ａ断面図である。本実施例では、図９及び図１０で図示したように、Ｈ形鋼部材４の上下のフランジ部５，６に対して仕口金物１０の平板部１１を重合させ、図１１の溶接部１５で示したように、それらの上下のフランジ部５，６と平板部１１との間を隅肉溶接等の溶接手段により固着することにより梁ブラケット３を組立構成している。
【００１５】
以上のように組立構成された梁ブラケット３は、本実施例では２組使用し、図１及び図２に示したように、それぞれの連結用プレート１２，１３の端部を鉄骨柱１の角部近傍の溶接部１６〜１８で示した部分に溶接することにより、鉄骨柱１側の所定位置に固着される。そして、現場において梁本体２の端部を接合する場合には、その梁本体２の端部をＨ形鋼部材４の端部に接合した状態で、それらの梁本体２側とＨ形鋼部材４側の、上下のフランジ部１９，２０とフランジ部５，６及びウェブ部２１とウェブ部７との間の各表裏面に継ぎ手プレート２２〜２６を渡し、さらにそれらの継ぎ手プレート２２〜２６に形成した各ボルト挿通孔を介して、対応する梁本体２側の上下のフランジ部１９，２０あるいはウェブ部２１に形成されたボルト挿通孔、及びＨ形鋼部材４側の上下のフランジ５，６あるいはウェブ７に形成されたボルト挿通孔８，９にそれぞれボルト２７〜２９を挿通してナット３０，３１により締付けることにより、強固に連結することができる。
【００１６】
しかして、図１及び図２に示したように、梁ブラケット３を介して鉄骨柱１と梁本体２が接合された場合には、その梁ブラケット３を構成するＨ形鋼部材４の、連結用プレート１２，１３により補強された被補強部分と梁本体２との連結部との間に、連結用プレート１２，１３と鉄骨柱１との溶接部１６，１７より先行して塑性変形を起す塑性化領域３２が形成され、地震エネルギを前記溶接部１６，１７より先行して吸収することになる。すなわち、連結用プレート１２，１３にも継ぎ手プレート２２〜２５にも補強されないＨ形鋼部材４の部分が塑性化領域３２として最初に降伏して塑性変形を始め、地震エネルギを吸収することになる。そして、その塑性化領域３２を広くとれば、塑性変形量を増やすことができ、地震エネルギをより多く吸収し得る塑性変形が可能となる。因みに、連結用プレート１２，１３によるＨ形鋼部材４への補強作用は、その連結用プレート１２，１３が両側部に垂直状態に溶接された平板部１１をＨ形鋼部材４のフランジ部５，６に重合して固着することにより、連結用プレート１２，１３の有する補強作用が前記平板部１１を介してＨ形鋼部材４へ伝達されることによることはいうまでもない。なお、本実施例では、平板部１１の端部が塑性化領域３２内へ張出しているので、その分、塑性化の開始位置が塑性化領域３２の中央寄りになる。
【００１７】
図１２〜図１７は本発明の第２実施例を示したものである。図１２〜図１６はその第２実施例に使用された梁ブラケットを構成する各部材及びその組立状態を示したもので、図１２は仕口金物、図１３及び図１４はＨ形鋼部材、図１５及び図１６はそれらのＨ形鋼部材と仕口金物との組立てにより形成された梁ブラケットをそれぞれ示したものである。図１２に示したように、本実施例に係る仕口金物３３は、その平板部３４の一方の側部のみを傾斜させ、それらの両側部に連結用プレート３５，３６を垂直状態に溶接するようにした点で、前記第１実施例と異なる。これに伴い、図１４に示したように、Ｈ形鋼部材３７の上下のフランジ部３８，３９の一方の側部に溶接用の切欠部４０を形成した。そして、平板部３４をＨ形鋼部材３７の上下のフランジ部３８，３９に重合状態に溶接することにより、図１５に示した梁ブラケット４１を組立形成する場合には、図１６のＣ−Ｃ断面図に溶接部４２で示したように切欠部４０に隅肉溶接を行う。図１７は本実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。本実施例では、２個の梁ブラケット４１を、それぞれ連結用プレート３５，３６の端部を鉄骨柱４３の角部近傍に対して溶接部４４〜４６で示した位置に完全溶込み溶接を行うことにより所定位置に固着した。そして、前記第１実施例の場合と同様に、梁ブラケット４１を構成するＨ形鋼部材３７の端部に梁本体４７を連結した場合に、その連結部と前記Ｈ形鋼部材３７の、連結用プレート３５，３６により補強された被補強部分との間に、連結用プレート３５，３６と鉄骨柱４３との溶接部４４〜４６より先行して塑性変形を起す塑性化領域４８が形成され、地震エネルギを先行して吸収するように構成した。
【００１８】
図１８〜図２１は本発明の第３実施例を示したものである。図１８〜図２０はその第３実施例に使用された仕口金物を示したもので、図１８はその正面図、図１９は平面図、図２０は右側面図である。また、図２１は本実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。本実施例では、図１９に示したように仕口金物を二分割し、２つの仕口金物４９，５０から構成した点で、特徴を有する。それぞれの仕口金物４９，５０は、平板部５１，５２の外側部に垂直状態に連結用プレート５３，５４を溶接することにより構成される。そして、図２１に示したように、それらの仕口金物４９，５０をＨ形鋼部材５５の上下のフランジ部に重合状態に溶接して梁ブラケット５６を構成した上、以上の実施例と同様に、連結用プレート５３，５４の端部を鉄骨柱５７に溶接し、Ｈ形鋼部材５５の端部に梁本体５８を連結すれば、その連結部と前記Ｈ形鋼部材５５の連結用プレート５３，５４により補強された被補強部分との間に、連結用プレート５３，５４と鉄骨柱５７との溶接部より先行して塑性変形を起す塑性化領域５９が形成される。
【００１９】
図２２は本発明の第４実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。図示のように、本実施例の梁ブラケット６０の場合には、仕口金物６１を構成する平板部６２に大きな開口部６３を形成し、その開口部６３の内周部に隅肉溶接することによりＨ形鋼部材６４との溶接強度を補強し得るように構成したものである。
【００２０】
図２３〜図２７は本発明の第５実施例を示したものである。図２３はその第５実施例に使用された仕口金物の平面図、図２４はＨ形鋼部材の正面図、図２５はその平面図、図２６は仕口金物とＨ形鋼部材とからなる梁ブラケットの組立状態をそれぞれ示したものである。また、図２７は本実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。本実施例では、図２３及び図２５に示したように、仕口金物６５の平板部６６とＨ形鋼部材６７の上下のフランジ部６８，６９に共通のボルト挿通孔７０，７１を形成し、図２６に示したように、それらのボルト挿通孔７０，７１を介してボルト７２を挿通してナットにより締付け固定することにより梁ブラケット７３を組立形成する。なお、平板部６６とＨ形鋼部材６７の上下のフランジ部６８，６９との固着力を補強するため、更に前記実施例と同様の溶接を付加してもよい。図２７に示したように、本実施例の場合にも、前記実施例と同様の塑性化領域７４が形成される。
【００２１】
なお、図２８及び図２９は仕口金物の平板部に関する他の実施例を示した斜視図である。図示のように、本実施例に係る仕口金物７５，７６は、その平板部７７，７８に切欠部７９，８０を形成し、その切欠部７９，８０の内周縁に隅肉溶接することによりＨ形鋼部材との溶接長さを増やして、溶接強度の強化を図ったものである。
【００２２】
図３０〜図３５は本発明の第６実施例を示したものである。図３０はその第６実施例に使用された仕口金物を示した正面図であり、図３１はその平面図、図３２は右側面図、図３３は左側面図である。また、図３４は仕口金物とＨ形鋼部材とからなる梁ブラケットの組立状態を示した正面図であり、図３５はその平面図である。本実施例に係る仕口金物はＨ形鋼部材に沿って対称的に分割構成された形態を示したもので、図３０〜図３３は、その片方の仕口金物８１ａを示したものである。図示のように、仕口金物８１ａは、平板部８２ａの端部に連結用プレート８３ａを断面Ｌ字状に一体形成したものから構成され、この点で特徴を有する。図３４に示したように、対称的に形成された仕口金物８１ａ，８１ｂは、Ｈ形鋼部材８４の上下のフランジ部８５，８６をそれぞれ挟んで上下に対称的に溶接されるとともに、図３５に示したように、Ｈ形鋼部材８４の上下のフランジ部８５，８６の両側部に対しても左右に対称的に溶接される。すなわち、本実施例では、図３５に示したように、Ｈ形鋼部材８４に沿って平板部を平板部８２ａと平板部８２ｂとに左右に分割構成し、その両端部に連結用プレート８３ａと連結用プレート８３ｂとを対称的に形成したものである。なお、仕口金物８１ａ，８１ｂの上下のフランジ部８５，８６に対する溶接において、それらのフランジ部８５，８６を挟んで上下に位置する平板部８２ａ，８２ｂ相互間の部分の溶接作業は困難なことから、上下の平板部８２ａ，８２ｂ間あるいは連結用プレート８３ａ，８３ｂを適宜の手段により連結するようにしてもよい。因みに、本実施例に係る仕口金物８１ａ，８１ｂでは、平板部８２ａ，８２ｂと連結用プレート８３ａ，８３ｂとが断面Ｌ字状に一体形成されることから、市販のアングル材を活用して図示の形状に切出して使用することも可能である。しかして、以上のように組立て形成された梁ブラケット８７は、前述の実施例と同様に、Ｈ形鋼部材８４を介して梁本体側に連結され、同様の機能を奏することになる。
【００２３】
図３６は本発明の第７実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した正面図であり、図３７はその平面図である。本実施例に係る梁ブラケット８８は、前記第６実施例の変形例であり、第６実施例に係る梁ブラケット８７では、仕口金物８１ａ，８１ｂのＨ形鋼部材８４の上下のフランジ部８５，８６に対する固着手段として溶接を用いたのに対して、この梁ブラケット８８では、図３７に示したように、前記溶接に加えて、あるいは前記溶接に代えて、ボルトとナットを用いた固着手段８９ａ，８９ｂを採用したものである。他の構成においては基本的に異なるところはなく、同様の機能を奏する。
【００２４】
図３８は本発明の第８実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した斜視図であり、図３９はその右側面図である。図示のように、本実施例に係る梁ブラケット９０では、Ｈ形鋼部材９１に沿って対称的に分割構成された仕口金物９２ａ，９２ｂを使用する形態を示した。すなわち、本実施例に係る仕口金物９２ａ，９２ｂは、Ｈ形鋼部材９１に沿って分割構成された平板部９３ａ，９３ｂのそれぞれの端部に対称的に連結用プレート９４ａ，９４ｂを断面Ｔ字状に一体形成したものから構成され、この点で特徴を有する。そして、それらの仕口金物９２ａ，９２ｂは、図示のようにＨ形鋼部材９１の上下のフランジ部９５，９６の両側部に対して対称的に溶接され、本実施例に係る梁ブラケット９０が形成される。因みに、本実施例に係る仕口金物９２ａ，９２ｂでは、平板部９３ａ，９３ｂと連結用プレート９４ａ，９４ｂとが断面Ｔ字状に一体形成されることから、市販のＨ形鋼材を活用して、その長手方向の中央部から切断した上、図示の形状に切出して使用することも可能である。しかして、以上のように組立て形成された梁ブラケット９０は、前述の実施例と同様に、Ｈ形鋼部材９１を介して梁本体側に連結され、同様の機能を奏することになる。
【００２５】
図４０は本発明の第９実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した斜視図であり、図４１はその右側面図である。図示のように、本実施例に係る梁ブラケット９７は、前記第８実施例の変形例であり、第８実施例に係る梁ブラケット９０では、仕口金物９２ａ，９２ｂのＨ形鋼部材９１の上下のフランジ部９５，９６に対する固着手段として溶接を用いたのに対して、この梁ブラケット９７では、前記溶接に加えて、あるいは前記溶接に代えて、ボルトとナットを用いた固着手段９８ａ，９８ｂを採用したものである。他の構成においては基本的に異なるところはなく、同様の機能を奏する。なお、以上の第６実施例〜第９実施例においては、仕口金物の平板部をＨ形鋼部材に沿って分割構成した場合に関して説明したが、一体的な平板部に変更することが可能なことはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）梁ブラケットを構成するＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部の両側部に垂直状態に連結用プレートを固着又は一体形成し、それらの連結用プレートの端部を鉄骨柱の角部近傍に溶接するという接合構造を採用したので、その連結用プレートの介在により鉄骨柱と梁本体側との溶接長を必要に応じて大きく設定できることから、溶接部からの破壊を回避するために必要とされる溶接部と塑性化領域との耐力に関する相対的な差分を簡便に確保することができる。
（２）連結用プレートと鉄骨柱との溶接部に先行して塑性化領域から変形する、いわゆる塑性ヒンジが形成される結果、より多くの地震エネルギの吸収が可能になり、溶接部の破壊のように脆性的で急激な破壊は回避されることから、骨組み構造として粘りが付与され、地震時における緊急避難のための時間的余裕を確保することができる。
（３）本発明に係る梁ブラケットは、梁本体と同じ断面形状からなるＨ形鋼部材と、このＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部と該平板部の両側部に垂直状態に固着又は一体形成された連結用プレートとからなる仕口金物とによって構成したので、Ｈ形鋼部材として梁本体と同じメーカーの同じ種類のＨ形鋼材を使用することが可能なことから、梁ブラケットと梁本体との接合部における寸法差に基づくガタに起因する不完全な結合状態の問題を簡便かつ的確に払拭することができる。
（４）したがって、メーカー等により外形寸法に微妙な差が存するＨ形鋼材の実状に左右されることなく、梁ブラケットと梁本体との接合面に設置される継ぎ手プレートとの間の密着性が確保されることから、両者の強固かつ安定的な結合状態がきわめて容易に得られる。
（５）仕口金物を構成する平板部の両方あるいは一方の側部を傾斜させて、その平板部自体の断面を塑性化領域へ向けて縮小すれば、連結用プレートの設置による平板部、延いてはＨ形鋼部材の断面係数の部分的な増加に基づく耐力の差分に加えて、平板部自体の断面の変化による耐力の差分が加算されることから、より的確に塑性化領域を形成することができる。
（６）仕口金物を構成する平板部と連結用プレートとを断面Ｌ字状あるいは断面Ｔ字状に一体形成するようにすれば、それらの部材間の溶接時に伴う熱変形の問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した立面図である。
【図２】 同接合部分の平面図である。
【図３】 第１実施例に係るＨ形鋼部材を示した正面図である。
【図４】 同Ｈ形鋼部材の平面図である。
【図５】 第１実施例に係る仕口金物を示した正面図である。
【図６】 同仕口金物の平面図である。
【図７】 同仕口金物の右側面図である。
【図８】 同仕口金物の左側面図である。
【図９】 第１実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した正面図である。
【図１０】 同梁ブラケットを示した平面図である。
【図１１】 図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】 本発明の第２実施例に係る仕口金物を示した平面図である。
【図１３】 第２実施例に係るＨ形鋼部材を示した正面図である。
【図１４】 図１３のＢ−Ｂ断面図である。
【図１５】 第２実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した正面図である。
【図１６】 図１５のＣ−Ｃ断面図である。
【図１７】 第２実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。
【図１８】 本発明の第３実施例に係る仕口金物を示した正面図である。
【図１９】 同仕口金物の平面図である。
【図２０】 同仕口金物の右側面図である。
【図２１】 第３実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。
【図２２】 本発明の第４実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。
【図２３】 本発明の第５実施例に係る仕口金物を示した平面図である。
【図２４】 第５実施に係るＨ形鋼部材を示した正面図である。
【図２５】 同Ｈ形鋼部材の平面図である。
【図２６】 第５実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した平面図である。
【図２７】 第５実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。
【図２８】 仕口金物の平板部に関する他の実施例を示した斜視図である。
【図２９】 仕口金物の平板部に関する他の実施例を示した斜視図である。
【図３０】 本発明の第６実施例に係る仕口金物を示した正面図である。
【図３１】 同仕口金物の平面図である。
【図３２】 同仕口金物の右側面図である。
【図３３】 同仕口金物の左側面図である。
【図３４】 第６実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した正面図である。
【図３５】 同梁ブラケットの平面図である。
【図３６】 本発明の第７実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した正面図である。
【図３７】 同梁ブラケットの平面図である。
【図３８】 本発明の第８実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した斜視図である。
【図３９】 同梁ブラケットの右側面図である。
【図４０】 本発明の第９実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した斜視図である。
【図４１】 同梁ブラケットの右側面図である。
【符号の説明】
１…鉄骨柱、２…梁本体、３…梁ブラケット、４…Ｈ形鋼部材、５，６…フランジ部、７…ウェブ部、８，９…ボルト挿通孔、１０…仕口金物、１１…平板部、１２，１３…連結用プレート、１４〜１８…溶接部、１９，２０…フランジ部、２１…ウェブ部、２２〜２６…継ぎ手プレート、２７〜２９…ボルト、３０，３１…ナット、３２…塑性化領域、３３…仕口金物、３４…平板部、３５，３６…連結用プレート、３７…Ｈ形鋼部材、３８，３９…フランジ部、４０…切欠部、４１…梁ブラケット、４２…溶接部、４３…鉄骨柱、４４〜４６…溶接部、４７…梁本体、４８…塑性化領域、４９，５０…仕口金物、５１，５２…平板部、５３，５４…連結用プレート、５５…Ｈ形鋼部材、５６…梁ブラケット、５７…鉄骨柱、５８…梁本体、５９…塑性化領域、６０…梁ブラケット、６１…仕口金物、６２…平板部、６３…開口部、６４…Ｈ形鋼部材、６５…仕口金物、６６…平板部、６７…Ｈ形鋼部材、６８，６９…フランジ部、７０，７１…ボルト挿通孔、７２…ボルト、７３…梁ブラケット、７４…塑性化領域、７５，７６…仕口金物、７７，７８…平板部、７９，８０…切欠部、８１ａ，８１ｂ…仕口金物、８２ａ，８２ｂ…平板部、８３ａ，８３ｂ…連結用プレート、８４…Ｈ形鋼部材、８５，８６…フランジ部、８７，８８…梁ブラケット、８９ａ，８９ｂ…固着手段、９０…梁ブラケット、９１…Ｈ形鋼部材、９２ａ，９２ｂ…仕口金物、９３ａ，９３ｂ…平板部、９４ａ，９４ｂ…連結用プレート、９５，９６…フランジ部、９７…梁ブラケット、９８ａ，９８ｂ…固着手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨建造物における鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造に関する。より詳しくは、角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の梁本体とを鉄骨柱側に設置される梁ブラケットを介して連結する鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨建造物に地震等の外力が作用した場合には、鉄骨柱と鉄骨梁との接合部に最も大きな曲げ荷重が作用する。したがって、鉄骨柱と鉄骨梁との溶接部における破壊が問題となるが、この溶接部の破壊は、変形性能が低く、脆性的で急激な破壊になりやすいため、地震時における緊急避難の機会を奪うことにもなりかねない。そこで、梁ブラケットと鉄骨柱との溶接部での破壊を回避すべく、その溶接部から離れた位置に地震等の外力に対して該溶接部より先に塑性化し、かつ変形性能の大きい塑性化領域を設けたものが開示されている（特許文献１）。しかしながら、この従来技術は、鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造として、いわゆる内ダイヤフラム工法ないし通しダイヤフラム工法を採用し、梁ブラケットを構成するフランジ部の幅寸法や厚さの変化によって、地震等の外力に対して溶接部より先に塑性化する塑性化領域を形成するために必要とされる耐力に関する相対的な差分を確保するという手法を採用したため、次のような技術的制約が伴った。すなわち、梁ブラケットを構成するフランジ部の厚さを変化させるとの手法の場合には、その加工のための手間や費用が大きく嵩んだ。また、フランジ部の幅寸法を変化させるとの手法の場合には、フランジ部の幅寸法のみの変化により前記差分を形成するため、幅寸法を相当量変化させる必要があった。延いては、鉄骨柱と鉄骨梁の幅寸法に関しても、それに見合った大きな寸法差が必要とされた。その結果、鉄骨柱と鉄骨梁との間の所定の幅寸法差を形成するために、鉄骨柱の幅寸法を、それ自体の強度としては必要以上に大きな寸法にせざるを得ないという制約が伴った。
【０００３】
一方、鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造自体に関して、鉄骨柱と鉄骨梁を接合する接合金物の両側部に設けた縦リブを介して梁本体に作用する荷重を鉄骨柱の梁本体と平行な側面に面内力として伝達することにより、従来のダイヤフラムを省略して作業性を改善したものが開示されている（特許文献２）。しかしながら、この従来技術では、地震エネルギの吸収に関しては特段の対策がとられておらず、前記接合金物に対して梁本体のフランジ部を直に溶接したり、継手プレートを使用して梁本体のフランジ部を接合金物に対して直にボルト接合するという手法が採用されていた。このため、地震時には、最も大きい曲げ荷重が作用する接合金物と鉄骨柱との溶接部や、接合金物と梁本体との連結部において応力集中が起りやすく、それらの脆性的で急激な破壊により地震時における緊急避難の機会を奪うことにもなりかねないという前述の問題が残った。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１４０９７８号公報
【特許文献２】
特開平５−３３３９１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて発明したものであり、鉄骨柱と梁本体との溶接部からの破壊を回避するために必要とされる溶接部と塑性化領域との耐力に関する相対的な差分を簡便に確保することができ、しかも梁本体と梁ブラケットとの接合部の断面形状を簡便かつ正確に一致させることができ、両者の強固かつ安定的な結合状態がきわめて容易に得られる鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１及び請求項２の本発明では、角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の梁本体とを連結するための梁ブラケットを、梁本体と同じ断面形状からなるＨ形鋼部材と、このＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部と該平板部の両側部に垂直状態に固着又は一体形成された連結用プレートとからなる仕口金物とによって構成するとともに、前記Ｈ形鋼部材のフランジ部自体の端部は鉄骨柱側に溶接することなく、前記連結用プレートの端部を鉄骨柱の角部近傍に溶接することにより前記梁ブラケットを鉄骨柱側に固着し、かつ、前記梁ブラケットを構成するＨ形鋼部材の、前記連結用プレートにより補強された被補強部分と前記梁本体との連結部との間に、前記連結用プレートと鉄骨柱との溶接部より先行して塑性変形を起す塑性化領域を形成して、地震エネルギを前記溶接部より先行して吸収させるという技術手段を採用した。前記連結用プレートは、前記平板部の両側部に垂直状態に溶接してもよいし（請求項３）、前記平板部の両側部に断面Ｌ字状に一体形成してもよいし（請求項４）、前記平板部の両側部に断面Ｔ字状に一体形成してもよい（請求項５）。また、前記平板部は、前記Ｈ形鋼部材に沿って分割構成したものでもよい（請求項６）。すなわち、平板部は、１枚の板体から構成したものでもよいし、Ｈ形鋼部材に沿って分割した左右の板体をそれぞれＨ形鋼部材の両側部に固着するように構成したものでもよい。平板部の少なくとも一方の側部を傾斜させ、その平板部の断面を前記塑性化領域へ向けて縮小させることも可能である（請求項７）。前記Ｈ形鋼部材のフランジ部と前記仕口金物を構成する平板部とを重合して固着する固着手段としては、溶接でもよいし（請求項８）、ボルトとナットによる締付け固定でもよいし（請求項９）、それらの両手段を組合わせたものでもよい（請求項１０）。
【０００７】
本発明によれば、地震エネルギを前記溶接部より先行させて上述の塑性化領域により吸収させることにより、急激な破壊を回避して地震時における緊急避難の機会を確保できる点で大きな効果があるだけでなく、次の点でもきわめて大きな特徴を有する。すなわち、前記梁ブラケットは、梁本体と同じ断面形状からなるＨ形鋼部材と、このＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部と該平板部の両側部に垂直状態に固着又は一体形成された連結用プレートとからなる前記仕口金物とによって構成したので、Ｈ形鋼部材として梁本体と同じＨ形鋼材を使用することが可能である。しかも、そのＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部の両側部に垂直状態に固着又は一体形成された連結用プレートの介在によって、鉄骨柱と梁本体側との溶接長を必要に応じて大きく設定できるので、該溶接部からの破壊を回避するために必要とされる溶接部と塑性化領域との耐力に関する相対的な差分を簡便に確保することができる。以上のように、本発明によれば、前記Ｈ形鋼部材を介して梁ブラケットと梁本体との接合面の断面形状を簡便に一致させることができるので、その接合面に設置される継ぎ手プレートとの間の密着性が良好であることから、両者の強固かつ安定的な結合状態がきわめて容易に得られる。
【０００８】
そして、何よりも、建築鋼材として使用されるＨ形鋼材に関しては、その外形寸法上のばらつきの解消を期待することは技術コスト的に困難であり、呼称寸法が同じでもメーカー等によって外形寸法に微妙な差が存するのが実状であるため、従来技術では避けることが困難であった梁ブラケットと梁本体との接合部における寸法差に基づくガタに起因する不完全な結合状態の問題を払拭できる点で、大きな利点を有する。さらに、前記梁ブラケットは、梁本体と同じ断面形状からなるＨ形鋼部材と前記仕口金物とによって構成したので、梁本体側の寸法の多少の変更には、仕口金物側の適応寸法に融通性をもたせることにより対応可能なことから、より少ない数の種類を用意することにより対応が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の鉄骨梁との接合部に広く適用することが可能である。本発明では、鉄骨柱の内部に設置される従来のダイヤフラム等は省略が可能なことから、中空状の角筒体からなる鉄骨柱だけでなく、内部にコンクリート等の詰物をした角筒体からなる鉄骨柱にも適用が可能である。前記塑性化領域は、梁ブラケットを構成する前記Ｈ形鋼部材の、前記連結用プレートの設置より補強された被補強部分と前記梁本体との連結部との間に、地震エネルギの吸収に適した所定の広さをもって形成される。塑性化領域は、連結用プレートと鉄骨柱との溶接部及び梁ブラケットの前記連結用プレートの設置により補強された被補強部分より先行して塑性変形を起すように塑性化に関する耐力を相対的に低く設定する。連結用プレートは、平板部の両側部に垂直状態に溶接されたものでもよいし、平板部の両側部に断面Ｌ字状に一体形成されたものでもよいし、平板部の両側部に断面Ｔ字状に一体形成されたものでもよい。また、その平板部は、１枚の板体から構成したものでもよいし、Ｈ形鋼部材に沿って分割した左右の板体をそれぞれＨ形鋼部材の両側部に固着するように構成したものでもよい。因みに、連結用プレートが平板部の両側部に断面Ｌ字状に一体形成された仕口金物は、市販のアングル材から切出すことも可能である。また、連結用プレートが平板部の両側部に断面Ｔ字状に一体形成された仕口金物は、市販のＨ形鋼材から切出すことも可能である。このように、連結用プレートが平板部の両側部に一体形成される仕口金物を採用する場合には、連結用プレートと平板部との間の溶接時に伴う熱変形の問題を回避することができる。
【００１０】
具体的には、連結用プレートを備えた仕口金物の固着により梁ブラケットを構成するＨ形鋼部材の断面係数が部分的に増加することから、塑性化領域の形成に十分な耐力の差分を容易に確保でき、連結用プレートにより補強された被補強部分と梁本体との連結部との間に、地震エネルギを吸収するに必要な広さを有するスペースをあけるだけでも、塑性化領域を簡便に形成することができる。因みに、梁ブラケットを構成するＨ形鋼部材は、梁本体と同じメーカーの同じ種類のＨ形鋼材を使用するのが外形寸法の一致性やコスト面からみて最適であるが、梁本体と同じ断面形状のものであれば、他の鋼材から構成することも可能である。なお、前記平板部の両方あるいは一方の側部を傾斜させたり板厚を変えて平板部自体の断面を塑性化領域へ向けて縮小してもよい。この場合には、前述の連結用プレートの設置による平板部、延いてはＨ形鋼部材の断面係数の部分的な増加に基づく耐力の差分に加えて、平板部自体の断面変化による耐力の差分が加算されることから、より的確に塑性化領域を形成することができる。また、その平板部を塑性化領域へ向けて張出すことにより、塑性化が最初に開始される位置を塑性化領域中の任意の位置に設定することができ、外力の増加に伴って塑性化される範囲をより大きく設定することも可能である。なお、最上階の上側の梁ブラケットに関しては、連結用プレートが上方に突出しないように、そのＨ形鋼部材を仕口金物の平板部のみを用いて鉄骨柱のトッププレート側に溶接するようにしてもよい。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例に関して説明する。図１は本発明の第１実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した立面図であり、図２はその平面図である。また、図３〜図１１は前記第１実施例に使用された梁ブラケットを構成する各部材及びその組立状態を示したもので、図３及び図４はＨ形鋼部材、図５〜図８は仕口金物、図９〜図１１はそれらのＨ形鋼部材と仕口金物との組立てにより形成された梁ブラケットをそれぞれ示したものである。図中、１は角形断面からなる鉄骨柱であり、２はＨ形鋼からなる梁本体である。本実施例では、図２に示したように、鉄骨柱１の周囲の２面に梁本体２を接合した場合を例示したが、３面あるいは４面に接合する場合でも、場合によっては１面に接合する場合でも本発明の適用が可能なことはいうまでもない。鉄骨柱１には、各梁本体２に対応して、それらの梁本体２を鉄骨柱１に連結支持するための梁ブラケット３が設置され、該梁ブラケット３を介して鉄骨柱１と梁本体２とを接合する接合構造が採用されている。
【００１２】
次に、前記梁ブラケット３に関して詳細に説明する。図３は梁ブラケット３を構成するＨ形鋼部材を示した正面図であり、図４はその平面図である。図中、４はＨ形鋼部材であり、このＨ形鋼部材４は、前記梁本体２と同じＨ形鋼材からなり、上下のフランジ部５，６と、それらのフランジ部５，６を連結する中央のウェブ部７とから構成される。なお、図示のように、上下のフランジ部５，６にはボルト挿通孔８、ウェブ部７にボルト挿通孔９が形成されている。
【００１３】
図５は梁ブラケット３を構成する仕口金物を示した正面図であり、それぞれ図６はその平面図、図７は右側面図、図８は左側面図である。図中、１０は仕口金物であり、Ｈ形鋼部材４の上下のフランジ部５，６に対して重合状態で固着される平板部１１とその平板部１１の両側部に垂直状態に溶接される連結用プレート１２，１３とから構成される。なお、本実施例では、平板部１１及び連結用プレート１２，１３は、梁本体２との接合部へ向けて縮小するテーパ状に形成した。図中、１４は、それらの平板部１１と連結用プレート１２，１３との接続部に施した隅肉溶接や部分溶込み溶接による溶接部を示したものである。
【００１４】
図９は前記Ｈ形鋼部材４と仕口金物１０との組立てによって形成された梁ブラケット３を示した正面図であり、図１０はその平面図、図１１はＡ−Ａ断面図である。本実施例では、図９及び図１０で図示したように、Ｈ形鋼部材４の上下のフランジ部５，６に対して仕口金物１０の平板部１１を重合させ、図１１の溶接部１５で示したように、それらの上下のフランジ部５，６と平板部１１との間を隅肉溶接等の溶接手段により固着することにより梁ブラケット３を組立構成している。
【００１５】
以上のように組立構成された梁ブラケット３は、本実施例では２組使用し、図１及び図２に示したように、それぞれの連結用プレート１２，１３の端部を鉄骨柱１の角部近傍の溶接部１６〜１８で示した部分に溶接することにより、鉄骨柱１側の所定位置に固着される。そして、現場において梁本体２の端部を接合する場合には、その梁本体２の端部をＨ形鋼部材４の端部に接合した状態で、それらの梁本体２側とＨ形鋼部材４側の、上下のフランジ部１９，２０とフランジ部５，６及びウェブ部２１とウェブ部７との間の各表裏面に継ぎ手プレート２２〜２６を渡し、さらにそれらの継ぎ手プレート２２〜２６に形成した各ボルト挿通孔を介して、対応する梁本体２側の上下のフランジ部１９，２０あるいはウェブ部２１に形成されたボルト挿通孔、及びＨ形鋼部材４側の上下のフランジ５，６あるいはウェブ７に形成されたボルト挿通孔８，９にそれぞれボルト２７〜２９を挿通してナット３０，３１により締付けることにより、強固に連結することができる。
【００１６】
しかして、図１及び図２に示したように、梁ブラケット３を介して鉄骨柱１と梁本体２が接合された場合には、その梁ブラケット３を構成するＨ形鋼部材４の、連結用プレート１２，１３により補強された被補強部分と梁本体２との連結部との間に、連結用プレート１２，１３と鉄骨柱１との溶接部１６，１７より先行して塑性変形を起す塑性化領域３２が形成され、地震エネルギを前記溶接部１６，１７より先行して吸収することになる。すなわち、連結用プレート１２，１３にも継ぎ手プレート２２〜２５にも補強されないＨ形鋼部材４の部分が塑性化領域３２として最初に降伏して塑性変形を始め、地震エネルギを吸収することになる。そして、その塑性化領域３２を広くとれば、塑性変形量を増やすことができ、地震エネルギをより多く吸収し得る塑性変形が可能となる。因みに、連結用プレート１２，１３によるＨ形鋼部材４への補強作用は、その連結用プレート１２，１３が両側部に垂直状態に溶接された平板部１１をＨ形鋼部材４のフランジ部５，６に重合して固着することにより、連結用プレート１２，１３の有する補強作用が前記平板部１１を介してＨ形鋼部材４へ伝達されることによることはいうまでもない。なお、本実施例では、平板部１１の端部が塑性化領域３２内へ張出しているので、その分、塑性化の開始位置が塑性化領域３２の中央寄りになる。
【００１７】
図１２〜図１７は本発明の第２実施例を示したものである。図１２〜図１６はその第２実施例に使用された梁ブラケットを構成する各部材及びその組立状態を示したもので、図１２は仕口金物、図１３及び図１４はＨ形鋼部材、図１５及び図１６はそれらのＨ形鋼部材と仕口金物との組立てにより形成された梁ブラケットをそれぞれ示したものである。図１２に示したように、本実施例に係る仕口金物３３は、その平板部３４の一方の側部のみを傾斜させ、それらの両側部に連結用プレート３５，３６を垂直状態に溶接するようにした点で、前記第１実施例と異なる。これに伴い、図１４に示したように、Ｈ形鋼部材３７の上下のフランジ部３８，３９の一方の側部に溶接用の切欠部４０を形成した。そして、平板部３４をＨ形鋼部材３７の上下のフランジ部３８，３９に重合状態に溶接することにより、図１５に示した梁ブラケット４１を組立形成する場合には、図１６のＣ−Ｃ断面図に溶接部４２で示したように切欠部４０に隅肉溶接を行う。図１７は本実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。本実施例では、２個の梁ブラケット４１を、それぞれ連結用プレート３５，３６の端部を鉄骨柱４３の角部近傍に対して溶接部４４〜４６で示した位置に完全溶込み溶接を行うことにより所定位置に固着した。そして、前記第１実施例の場合と同様に、梁ブラケット４１を構成するＨ形鋼部材３７の端部に梁本体４７を連結した場合に、その連結部と前記Ｈ形鋼部材３７の、連結用プレート３５，３６により補強された被補強部分との間に、連結用プレート３５，３６と鉄骨柱４３との溶接部４４〜４６より先行して塑性変形を起す塑性化領域４８が形成され、地震エネルギを先行して吸収するように構成した。
【００１８】
図１８〜図２１は本発明の第３実施例を示したものである。図１８〜図２０はその第３実施例に使用された仕口金物を示したもので、図１８はその正面図、図１９は平面図、図２０は右側面図である。また、図２１は本実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。本実施例では、図１９に示したように仕口金物を二分割し、２つの仕口金物４９，５０から構成した点で、特徴を有する。それぞれの仕口金物４９，５０は、平板部５１，５２の外側部に垂直状態に連結用プレート５３，５４を溶接することにより構成される。そして、図２１に示したように、それらの仕口金物４９，５０をＨ形鋼部材５５の上下のフランジ部に重合状態に溶接して梁ブラケット５６を構成した上、以上の実施例と同様に、連結用プレート５３，５４の端部を鉄骨柱５７に溶接し、Ｈ形鋼部材５５の端部に梁本体５８を連結すれば、その連結部と前記Ｈ形鋼部材５５の連結用プレート５３，５４により補強された被補強部分との間に、連結用プレート５３，５４と鉄骨柱５７との溶接部より先行して塑性変形を起す塑性化領域５９が形成される。
【００１９】
図２２は本発明の第４実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。図示のように、本実施例の梁ブラケット６０の場合には、仕口金物６１を構成する平板部６２に大きな開口部６３を形成し、その開口部６３の内周部に隅肉溶接することによりＨ形鋼部材６４との溶接強度を補強し得るように構成したものである。
【００２０】
図２３〜図２７は本発明の第５実施例を示したものである。図２３はその第５実施例に使用された仕口金物の平面図、図２４はＨ形鋼部材の正面図、図２５はその平面図、図２６は仕口金物とＨ形鋼部材とからなる梁ブラケットの組立状態をそれぞれ示したものである。また、図２７は本実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。本実施例では、図２３及び図２５に示したように、仕口金物６５の平板部６６とＨ形鋼部材６７の上下のフランジ部６８，６９に共通のボルト挿通孔７０，７１を形成し、図２６に示したように、それらのボルト挿通孔７０，７１を介してボルト７２を挿通してナットにより締付け固定することにより梁ブラケット７３を組立形成する。なお、平板部６６とＨ形鋼部材６７の上下のフランジ部６８，６９との固着力を補強するため、更に前記実施例と同様の溶接を付加してもよい。図２７に示したように、本実施例の場合にも、前記実施例と同様の塑性化領域７４が形成される。
【００２１】
なお、図２８及び図２９は仕口金物の平板部に関する他の実施例を示した斜視図である。図示のように、本実施例に係る仕口金物７５，７６は、その平板部７７，７８に切欠部７９，８０を形成し、その切欠部７９，８０の内周縁に隅肉溶接することによりＨ形鋼部材との溶接長さを増やして、溶接強度の強化を図ったものである。
【００２２】
図３０〜図３５は本発明の第６実施例を示したものである。図３０はその第６実施例に使用された仕口金物を示した正面図であり、図３１はその平面図、図３２は右側面図、図３３は左側面図である。また、図３４は仕口金物とＨ形鋼部材とからなる梁ブラケットの組立状態を示した正面図であり、図３５はその平面図である。本実施例に係る仕口金物はＨ形鋼部材に沿って対称的に分割構成された形態を示したもので、図３０〜図３３は、その片方の仕口金物８１ａを示したものである。図示のように、仕口金物８１ａは、平板部８２ａの端部に連結用プレート８３ａを断面Ｌ字状に一体形成したものから構成され、この点で特徴を有する。図３４に示したように、対称的に形成された仕口金物８１ａ，８１ｂは、Ｈ形鋼部材８４の上下のフランジ部８５，８６をそれぞれ挟んで上下に対称的に溶接されるとともに、図３５に示したように、Ｈ形鋼部材８４の上下のフランジ部８５，８６の両側部に対しても左右に対称的に溶接される。すなわち、本実施例では、図３５に示したように、Ｈ形鋼部材８４に沿って平板部を平板部８２ａと平板部８２ｂとに左右に分割構成し、その両端部に連結用プレート８３ａと連結用プレート８３ｂとを対称的に形成したものである。なお、仕口金物８１ａ，８１ｂの上下のフランジ部８５，８６に対する溶接において、それらのフランジ部８５，８６を挟んで上下に位置する平板部８２ａ，８２ｂ相互間の部分の溶接作業は困難なことから、上下の平板部８２ａ，８２ｂ間あるいは連結用プレート８３ａ，８３ｂを適宜の手段により連結するようにしてもよい。因みに、本実施例に係る仕口金物８１ａ，８１ｂでは、平板部８２ａ，８２ｂと連結用プレート８３ａ，８３ｂとが断面Ｌ字状に一体形成されることから、市販のアングル材を活用して図示の形状に切出して使用することも可能である。しかして、以上のように組立て形成された梁ブラケット８７は、前述の実施例と同様に、Ｈ形鋼部材８４を介して梁本体側に連結され、同様の機能を奏することになる。
【００２３】
図３６は本発明の第７実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した正面図であり、図３７はその平面図である。本実施例に係る梁ブラケット８８は、前記第６実施例の変形例であり、第６実施例に係る梁ブラケット８７では、仕口金物８１ａ，８１ｂのＨ形鋼部材８４の上下のフランジ部８５，８６に対する固着手段として溶接を用いたのに対して、この梁ブラケット８８では、図３７に示したように、前記溶接に加えて、あるいは前記溶接に代えて、ボルトとナットを用いた固着手段８９ａ，８９ｂを採用したものである。他の構成においては基本的に異なるところはなく、同様の機能を奏する。
【００２４】
図３８は本発明の第８実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した斜視図であり、図３９はその右側面図である。図示のように、本実施例に係る梁ブラケット９０では、Ｈ形鋼部材９１に沿って対称的に分割構成された仕口金物９２ａ，９２ｂを使用する形態を示した。すなわち、本実施例に係る仕口金物９２ａ，９２ｂは、Ｈ形鋼部材９１に沿って分割構成された平板部９３ａ，９３ｂのそれぞれの端部に対称的に連結用プレート９４ａ，９４ｂを断面Ｔ字状に一体形成したものから構成され、この点で特徴を有する。そして、それらの仕口金物９２ａ，９２ｂは、図示のようにＨ形鋼部材９１の上下のフランジ部９５，９６の両側部に対して対称的に溶接され、本実施例に係る梁ブラケット９０が形成される。因みに、本実施例に係る仕口金物９２ａ，９２ｂでは、平板部９３ａ，９３ｂと連結用プレート９４ａ，９４ｂとが断面Ｔ字状に一体形成されることから、市販のＨ形鋼材を活用して、その長手方向の中央部から切断した上、図示の形状に切出して使用することも可能である。しかして、以上のように組立て形成された梁ブラケット９０は、前述の実施例と同様に、Ｈ形鋼部材９１を介して梁本体側に連結され、同様の機能を奏することになる。
【００２５】
図４０は本発明の第９実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した斜視図であり、図４１はその右側面図である。図示のように、本実施例に係る梁ブラケット９７は、前記第８実施例の変形例であり、第８実施例に係る梁ブラケット９０では、仕口金物９２ａ，９２ｂのＨ形鋼部材９１の上下のフランジ部９５，９６に対する固着手段として溶接を用いたのに対して、この梁ブラケット９７では、前記溶接に加えて、あるいは前記溶接に代えて、ボルトとナットを用いた固着手段９８ａ，９８ｂを採用したものである。他の構成においては基本的に異なるところはなく、同様の機能を奏する。なお、以上の第６実施例〜第９実施例においては、仕口金物の平板部をＨ形鋼部材に沿って分割構成した場合に関して説明したが、一体的な平板部に変更することが可能なことはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）梁ブラケットを構成するＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部の両側部に垂直状態に連結用プレートを固着又は一体形成し、それらの連結用プレートの端部を鉄骨柱の角部近傍に溶接するという接合構造を採用したので、その連結用プレートの介在により鉄骨柱と梁本体側との溶接長を必要に応じて大きく設定できることから、溶接部からの破壊を回避するために必要とされる溶接部と塑性化領域との耐力に関する相対的な差分を簡便に確保することができる。
（２）連結用プレートと鉄骨柱との溶接部に先行して塑性化領域から変形する、いわゆる塑性ヒンジが形成される結果、より多くの地震エネルギの吸収が可能になり、溶接部の破壊のように脆性的で急激な破壊は回避されることから、骨組み構造として粘りが付与され、地震時における緊急避難のための時間的余裕を確保することができる。
（３）本発明に係る梁ブラケットは、梁本体と同じ断面形状からなるＨ形鋼部材と、このＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部と該平板部の両側部に垂直状態に固着又は一体形成された連結用プレートとからなる仕口金物とによって構成したので、Ｈ形鋼部材として梁本体と同じメーカーの同じ種類のＨ形鋼材を使用することが可能なことから、梁ブラケットと梁本体との接合部における寸法差に基づくガタに起因する不完全な結合状態の問題を簡便かつ的確に払拭することができる。
（４）したがって、メーカー等により外形寸法に微妙な差が存するＨ形鋼材の実状に左右されることなく、梁ブラケットと梁本体との接合面に設置される継ぎ手プレートとの間の密着性が確保されることから、両者の強固かつ安定的な結合状態がきわめて容易に得られる。
（５）仕口金物を構成する平板部の両方あるいは一方の側部を傾斜させて、その平板部自体の断面を塑性化領域へ向けて縮小すれば、連結用プレートの設置による平板部、延いてはＨ形鋼部材の断面係数の部分的な増加に基づく耐力の差分に加えて、平板部自体の断面の変化による耐力の差分が加算されることから、より的確に塑性化領域を形成することができる。
（６）仕口金物を構成する平板部と連結用プレートとを断面Ｌ字状あるいは断面Ｔ字状に一体形成するようにすれば、それらの部材間の溶接時に伴う熱変形の問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した立面図である。
【図２】 同接合部分の平面図である。
【図３】 第１実施例に係るＨ形鋼部材を示した正面図である。
【図４】 同Ｈ形鋼部材の平面図である。
【図５】 第１実施例に係る仕口金物を示した正面図である。
【図６】 同仕口金物の平面図である。
【図７】 同仕口金物の右側面図である。
【図８】 同仕口金物の左側面図である。
【図９】 第１実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した正面図である。
【図１０】 同梁ブラケットを示した平面図である。
【図１１】 図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】 本発明の第２実施例に係る仕口金物を示した平面図である。
【図１３】 第２実施例に係るＨ形鋼部材を示した正面図である。
【図１４】 図１３のＢ−Ｂ断面図である。
【図１５】 第２実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した正面図である。
【図１６】 図１５のＣ−Ｃ断面図である。
【図１７】 第２実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。
【図１８】 本発明の第３実施例に係る仕口金物を示した正面図である。
【図１９】 同仕口金物の平面図である。
【図２０】 同仕口金物の右側面図である。
【図２１】 第３実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。
【図２２】 本発明の第４実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。
【図２３】 本発明の第５実施例に係る仕口金物を示した平面図である。
【図２４】 第５実施に係るＨ形鋼部材を示した正面図である。
【図２５】 同Ｈ形鋼部材の平面図である。
【図２６】 第５実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した平面図である。
【図２７】 第５実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した平面図である。
【図２８】 仕口金物の平板部に関する他の実施例を示した斜視図である。
【図２９】 仕口金物の平板部に関する他の実施例を示した斜視図である。
【図３０】 本発明の第６実施例に係る仕口金物を示した正面図である。
【図３１】 同仕口金物の平面図である。
【図３２】 同仕口金物の右側面図である。
【図３３】 同仕口金物の左側面図である。
【図３４】 第６実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した正面図である。
【図３５】 同梁ブラケットの平面図である。
【図３６】 本発明の第７実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した正面図である。
【図３７】 同梁ブラケットの平面図である。
【図３８】 本発明の第８実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した斜視図である。
【図３９】 同梁ブラケットの右側面図である。
【図４０】 本発明の第９実施例に係る梁ブラケットの組立状態を示した斜視図である。
【図４１】 同梁ブラケットの右側面図である。
【符号の説明】
１…鉄骨柱、２…梁本体、３…梁ブラケット、４…Ｈ形鋼部材、５，６…フランジ部、７…ウェブ部、８，９…ボルト挿通孔、１０…仕口金物、１１…平板部、１２，１３…連結用プレート、１４〜１８…溶接部、１９，２０…フランジ部、２１…ウェブ部、２２〜２６…継ぎ手プレート、２７〜２９…ボルト、３０，３１…ナット、３２…塑性化領域、３３…仕口金物、３４…平板部、３５，３６…連結用プレート、３７…Ｈ形鋼部材、３８，３９…フランジ部、４０…切欠部、４１…梁ブラケット、４２…溶接部、４３…鉄骨柱、４４〜４６…溶接部、４７…梁本体、４８…塑性化領域、４９，５０…仕口金物、５１，５２…平板部、５３，５４…連結用プレート、５５…Ｈ形鋼部材、５６…梁ブラケット、５７…鉄骨柱、５８…梁本体、５９…塑性化領域、６０…梁ブラケット、６１…仕口金物、６２…平板部、６３…開口部、６４…Ｈ形鋼部材、６５…仕口金物、６６…平板部、６７…Ｈ形鋼部材、６８，６９…フランジ部、７０，７１…ボルト挿通孔、７２…ボルト、７３…梁ブラケット、７４…塑性化領域、７５，７６…仕口金物、７７，７８…平板部、７９，８０…切欠部、８１ａ，８１ｂ…仕口金物、８２ａ，８２ｂ…平板部、８３ａ，８３ｂ…連結用プレート、８４…Ｈ形鋼部材、８５，８６…フランジ部、８７，８８…梁ブラケット、８９ａ，８９ｂ…固着手段、９０…梁ブラケット、９１…Ｈ形鋼部材、９２ａ，９２ｂ…仕口金物、９３ａ，９３ｂ…平板部、９４ａ，９４ｂ…連結用プレート、９５，９６…フランジ部、９７…梁ブラケット、９８ａ，９８ｂ…固着手段
Claims (10)
- 角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の梁本体とを鉄骨柱側に設置される梁ブラケットを介して連結する鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造において、前記梁ブラケットを、前記梁本体と同じ断面形状からなるＨ形鋼部材と、このＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部と該平板部の両側部に垂直状態に固着又は一体形成された連結用プレートとからなる仕口金物とによって構成するとともに、前記Ｈ形鋼部材のフランジ部自体の端部は鉄骨柱側に溶接することなく、前記連結用プレートの端部を鉄骨柱の角部近傍に溶接することにより前記梁ブラケットを鉄骨柱側に固着し、かつ、前記梁ブラケットを構成するＨ形鋼部材の、前記連結用プレートにより補強された被補強部分と前記梁本体との連結部との間に、前記連結用プレートと鉄骨柱との溶接部より先行して塑性変形を起す塑性化領域を形成して、地震エネルギを前記溶接部より先行して吸収するように構成したことを特徴とする鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造。
- 角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の梁本体とを接合する梁ブラケットであって、前記梁本体と同じ断面形状からなるＨ形鋼部材と、このＨ形鋼部材のフランジ部に対して重合状態で固着される平板部と該平板部の両側部に垂直状態に固着又は一体形成された連結用プレートとからなる仕口金物とによって構成されるとともに、前記Ｈ形鋼部材のフランジ部自体の端部は鉄骨柱側に溶接することなく、前記連結用プレートの端部を鉄骨柱の角部近傍に溶接することにより鉄骨柱側に固着され、その梁ブラケットを構成するＨ形鋼部材の、前記連結用プレートにより補強された被補強部分と前記梁本体との連結部との間に、前記連結用プレートと鉄骨柱との溶接部より先行して塑性変形を起す塑性化領域を形成して、地震エネルギを前記溶接部より先行して吸収するように構成したことを特徴とする鉄骨柱と鉄骨梁との接合用梁ブラケット。
- 前記連結用プレートは、前記平板部の両側部に垂直状態に溶接された請求項２に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合用梁ブラケット。
- 前記連結用プレートは、前記平板部の両側部に断面Ｌ字状に一体形成された請求項２に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合用梁ブラケット。
- 前記連結用プレートは、前記平板部の両側部に断面Ｔ字状に一体形成された請求項２に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合用梁ブラケット。
- 前記平板部は、前記Ｈ形鋼部材に沿って分割構成された請求項２〜５のいずれか一項に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合用梁ブラケット。
- 前記仕口金物を構成する平板部の少なくとも一方の側部を傾斜させ、その平板部の断面を前記塑性化領域へ向けて縮小した請求項２〜６のいずれか一項に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合用梁ブラケット。
- 前記Ｈ形鋼部材のフランジ部と前記仕口金物を構成する平板部とを重合して溶接により固着した請求項２〜７のいずれか一項に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合用梁ブラケット。
- 前記Ｈ形鋼部材のフランジ部と前記仕口金物を構成する平板部とを重合してボルトとナットにより締付けて固着した請求項２〜８のいずれか一項に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合用梁ブラケット。
- 前記Ｈ形鋼部材のフランジ部と前記仕口金物を構成する平板部とを重合して溶接するとともにボルトとナットにより締付けて固着した請求項２〜８のいずれか一項に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合用梁ブラケット。
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