JP4029141B2 - ダイアフラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨構造物を構成する柱部材と梁部材との接合部分に使用されるダイアフラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨構造物の柱部材に用いられる角形鋼管と、梁部材に用いられるＨ形鋼との接合部分においては、従来、ダイアフラムと呼ばれる部材が使用されている。このようなダイアフラムとして、柱部材の外周に装着する方式のもの（例えば、特許文献１，２参照。）がある。
【０００３】
特許文献１に記載のダイアフラムは、図４に示すように、角形鋼管柱９１が貫通可能な可能なリング状の接合部材９２と、この接合部材９２の外周に連接された複数の梁連結用部材９３とを備えている。角形鋼管柱９１の外周にダイアフラム９０を装着し、角形鋼管柱９１の外周と、接合部材９２の内周部分とを溶接によって接合し、梁連結用部材９３の先端部に梁部材のフランジ（図示せず）を接合することによって、角形鋼管柱９１と梁部材とを固定する。
【０００４】
特許文献２に記載のダイアフラムは、図５に示すように、角形鋼管柱が貫通可能なリング状の接合部９４と、この接合部９４の外周に連接された複数の板部９６とからなり、板部９６にはそれぞれ梁部材との接合用ボルト孔９５が設けられている。接合部９４は板部９６よりも嵩高の鋳鋼製または鍛鋼製であり、板部９６は鋼板製である。
【０００５】
このようなダイアフラム９０，９７を使用することにより、角形鋼管柱を切断することなく、角形鋼管柱と梁部材との接合を行うことができ、これによって、耐震性、信頼性に優れた接合構造を構築することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−６５０５３号公報（第２−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開２０００−２４０１５０号公報（第３−５頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されているダイアフラム９０は全体が鋳鋼で形成され、一般的な鋳造工程を経て製作されている。すなわち、溶解した鋼を砂の鋳型に注入して凝固させることによって所定の形状、寸法のダイアフラムが作られている。このため、ダイアフラムの様々なサイズ、形状ごとに鋳型を製作する必要があるため、製造工程が煩雑となり、多品種、少量生産の要請には不向きである。
【０００８】
さらに、鋳鋼製のダイアフラムの場合、鋳型に鋳込んだ後、製品全体を均等に冷却することが困難であるため、冷却速度の違いに起因する歪や変形が発生しやすい。このため、歪や変形を除去することを考慮しなければならない。
【０００９】
一方、特許文献２に記載のダイアフラムは、鋳鋼製または鍛鋼製の接合部と、鋼板製の板部とが直交状態に溶接接合された構造であるため、接合部分に応力が集中しやすく、設計通りの強度あるいは信頼性が得られないことがある。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、強度、信頼性に優れた柱梁接合構造を構築することのできるダイアフラムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイアフラムは、角形鋼管柱と、Ｈ形鋼梁部材との接合部分に使用されるダイアフラムであって、角形鋼管柱が貫通可能な角形接合孔を有する接合部と、接合部の外周に形成された突出部と、Ｈ形鋼梁部材のフランジと接合するため突出部の先端に溶接接合されたボルト孔付きの平板部とを備え、接合部および突出部を鋳鋼または鍛鋼で一体的に形成し、平板部を鋼板で形成し、突出部の厚さを接合部の厚さより小さく且つ平板部の厚さより大きくしたことを特徴とする。
【００１２】
鋳鋼または鍛鋼で形成した接合部および突出部に、鋼板で形成した平板部を接合した構造であり、鋳造などで形成されるのは接合部および突出部だけであるため、鋳造工程における冷却速度の違いに起因する歪や変形が大幅に減少する。
【００１３】
また、接合部の外周に突出部を形成するとともに、この突出部の厚さを接合部の厚さより小さく且つ平板部の厚さより大きくしたことにより、鋳鋼製または鍛鋼製の接合部と、鋼板製の平板部との間に、両者の中間的な厚さの突出部が介在した状態となる。これにより、突出部と平板部との接合部分への応力集中が緩和されるため、強度、信頼性に優れた柱梁接合構造を構築することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態であるダイアフラムを示す平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は図１に示すダイアフラムを用いて形成した柱梁接合構造を示す垂直断面図である。
【００１５】
図１〜図３に示すように、本実施形態のダイアフラム１は、角形鋼管柱１０と、Ｈ形鋼梁部材１１との接合部分に使用されるものである。角形鋼管柱１０が貫通可能な角形接合孔２を有する接合部３と、接合部３の外周に形成された複数の突出部４と、各突出部４の先端に接合された平板部５とを備えている。突出部４と平板部５とは当て金６付きの溶接７によって接合され、各平板部５には、Ｈ形鋼梁部材１１のフランジ１１ｆと接合するためのボルト孔１３が複数個ずつ設けられている。
【００１６】
接合部３および突出部４は鍛鋼で形成され、平板部５は鋼板で形成され、突出部４の厚さ４ｔは、接合部３の厚さ３ｔより小さく、且つ平板部５の厚さ５ｔより大きく形成されている。
【００１７】
ダイアフラム１において、鋳造で形成されるのは接合部３および突出部４だけであるため、鋳造工程における冷却速度の違いに起因する歪や変形は、従来の鋳鋼製ダイアフラムに比べ、極めて小さくなっている。
【００１８】
角形接合孔２を構成する接合部３の内周面３ａは、接合部３の表面３ｂおよび裏面３ｄと垂直をなすように形成されている。また、内周面３ａのコーナー部３ｃはそれぞれ滑らかな凹曲面をなしている。なお、コーナー部３ｃの曲率半径Ｒは１０〜２０ｍｍ程度とすることが望ましい。
【００１９】
図３に示すように、ダイアフラム１の接合部３の角形接合孔２に角形鋼管柱１０を挿通させ、角形鋼管柱１０の外周面と、接合部３の内周面３ａとの間に溶接８を施すことにより、角形鋼管柱１０の外周にダイアフラム１が固定される。この場合、角形鋼管柱１０の外周の平面部１０ａと、接合部３の内周面３ａの平面部（コーナー部３ｃを除く部分）とが対向する部分のみを溶接し、角形鋼管柱１０のコーナー部分と、接合部３の内周面３ａのコーナー部３ｃとの間には隙間を設ける。
【００２０】
これにより、製造工程に起因する残留応力が比較的多く存在し、溶接を行うと材質が劣化して強度低下が発生しやすかった角形鋼管柱コーナー部分における溶接をなくすことができる。このため、角形鋼管柱１０とダイアフラム１との接合部分の信頼性が高めることができる。
【００２１】
図３に示すように、Ｈ形鋼梁部材１１の２つのフランジ１１ｆの間隔に適合する距離だけ隔てて角形鋼管柱１０に２つのダイアフラム１を接合した後、各ダイアフラム１の平板部５の先端面にフランジ１１ｆの端面を当接させ、両面から固定板９で挟持するとともにボルトナット１２で締結する。これによって、角形鋼管柱１０にダイアフラム１を介してＨ形鋼梁部材１１が接合された柱梁接合構造が構築される。
【００２２】
このように、ダイアフラム１を使用することにより、角形鋼管柱１０とＨ形鋼梁部材１１とを直接溶接することなく接合することができるため、溶接欠陥や脆性破壊に起因する破断のおそれのない柱梁接合構造を得ることができる。
【００２３】
また、図２で示したように、ダイアフラム１では、接合部３の外周に形成した突出部４の厚さ４ｔを、接合部３の厚さ３ｔより小さく、且つ平板部５の厚さ５ｔより大きくしているため、鋳鋼製の接合部３と、鋼板製の平板部５との間に、両者の中間的な厚さ４ｔの突出部４が介在した状態となっている。これにより、突出部４と平板部５との接合部分への応力集中が緩和されるため、強度、信頼性に優れた柱梁接合構造を構築することができる。
【００２４】
なお、ダイアフラム１においては、接合部３の外周に互いに９０度をなす４つの突出部４およびこれら突出部４に接合した平板部５を設けて４本のＨ形鋼梁部材１１と接合できるようにしているが、これに限定するものではないので、接合すべきＨ形鋼梁部材の本数に応じて、接合部３の外周に１〜３つの突出部４および平板部５を設けた構造とすることもできる。
【００２５】
【発明の効果】
角形鋼管柱が貫通可能な角形接合孔を有する接合部と、接合部の外周に形成された突出部と、Ｈ形鋼梁部材のフランジと接合するため突出部の先端に溶接接合されたボルト孔付きの平板部とを備え、接合部および突出部を鋳鋼または鍛鋼で一体的に形成し、平板部を鋼板で形成し、突出部の厚さを接合部の厚さより小さく且つ平板部の厚さより大きくしたことにより、鋳造工程における冷却速度の違いに起因する歪や変形が大幅に減少し、強度、信頼性に優れた柱梁接合構造を構築することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態であるダイアフラムを示す平面図である。
【図２】 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 図１に示すダイアフラムを用いて形成した柱梁接合構造を示す垂直断面図である。
【図４】 従来のダイアフラムを示す平面図である。
【図５】 従来のダイアフラムを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ ダイアフラム
２ 角形接合孔
３ 接合部
３ａ 内周面
３ｂ 表面
３ｃ コーナー部
３ｄ 裏面
３ｔ，４ｔ，５ｔ 厚さ
４ 突出部
５ 平板部
６ 当て金
７，８ 溶接
９ 固定板
１０ 角形鋼管柱
１０ａ 平面部
１１ Ｈ形鋼梁部材
１１ｆ フランジ
１２ ボルトナット
１３ ボルト孔

Claims (1)

1. 角形鋼管柱と、Ｈ形鋼梁部材との接合部分に使用されるダイアフラムであって、角形鋼管柱が貫通可能な角形接合孔を有する接合部と、前記接合部の外周に形成された突出部と、Ｈ形鋼梁部材のフランジと接合するため前記突出部の先端に溶接接合されたボルト孔付きの平板部とを備え、前記接合部および前記突出部を鋳鋼または鍛鋼で一体的に形成し、前記平板部を鋼板で形成し、前記突出部の厚さを前記接合部の厚さより小さく且つ前記平板部の厚さより大きくしたことを特徴とするダイアフラム。

Images