JP4047873B2 - 低層階住宅用重量鉄骨の柱と梁の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、低層階住宅用重量鉄骨の柱と梁の接合構造に関する。

低層階（２〜５階建て）住宅用として重量鉄骨を用いる場合には、例えば３階建て住宅の例を図６（ａ）に平面、（ｂ）に側面を示すように、基礎コンクリート１に、一定の間隔Ｗ（例えば約６〜８ｍ程度）を隔てて、一定長さ（例えば約９ｍ程度）の四角筒状の柱２をそれぞれ立設するとともに、各階の高さＨ（例えば約３ｍ）に対応させて隣り合う柱２の間に梁３をそれぞれ取付けている。

前記のような柱と梁の接合構造として、柱の梁接合部分に筒体を外嵌し、この筒体に梁の固定金具（エンドプレート、フランジ）を当てがって、固定金具を筒体と柱とに一連にボルトで締結するものがある（特許文献１、特許文献２参照）。

また、柱と梁の接合構造としては、高層階（例えば１０〜３０階建て）ビル用として重量鉄骨を用いる場合の技術をそのまま利用することもある。

例えば、図７に示すように、製造工場において、梁部分で柱２を上下方向に３分割して、中間柱部２（Ｂ）の上下端部にダイヤフラム（平板）４をそれぞれ隅肉溶接し、この中間柱部２（Ｂ）の上下のダイヤフラム４に上柱部２（Ａ）の下端部と下柱部２（Ｃ）の上端部とをそれぞれ隅肉溶接して、上柱部２（Ａ）と中間柱部２（Ｂ）と下柱部２（Ｃ）とを一体化してなる柱２とするとともに、ダイヤフラム４の外側面と中間柱部２（Ｂ）の外側面とに短寸のＨ形鋼でなる継手５の一端部をそれぞれ隅肉溶接する。そして、施工現場において、各継手５の他端部に梁３の端部を突き合わせ、突き合わせ部に接合プレート６を当てがって、多数本のボルト・ナット７を使用して柱２の継手５に梁３を取付けるものである。

一方、上階と下階の筒状の柱を接合するジョイント金具が設けられ、このジョイント金具は、中間スペーサー部と、上階の柱の下部開口に差し込み可能な上側の差し込み部と、下階の柱の上部開口に差し込み可能な下側の差し込み部とで構成され、前記各柱の側壁と前記各差し込み部の側壁とに雌ねじが一連に形成される一方、梁の端部に、前記ジョイント金具の中間スペーサー部の外側面と各柱の外側面とに跨って突き合わされる固定金具が固定され、この固定金具に前記各雌ねじに一致するボルト用穴が形成されて、前記固定金具のボルト用穴から挿入されたボルトが各雌ねじにねじ込まれて、各柱および各柱に梁が接合される柱と梁の接合構造も提案されている（特許文献３、特許文献４参照）。
特開平１０−２５２１４８号公報 特開２００２−３２２７３５号公報 特開平４−４９３４２号公報 特開平６−１３６８２５号公報

しかしながら、図６および図７の接合構造での柱の長さは、３階建てでは約９ｍ（２階建てでも約６ｍ）となるから、荷台の長い大型トラックでしか運搬できないとともに、施工現場での組み立ても大型クレーンが必要となるので、大型トラックや大型クレーンが入れないような狭い道路に面した施工現場では施工できないという問題があった。

特に、図７の接合構造では、低層階住宅用のコンパクトな重量鉄骨の柱と梁の接合構造としては、隅肉溶接による溶接箇所が極端に多くなることから、溶接時の高熱による強度劣化や耐震性などの点から構造上の信頼性や加工性・施工性に問題があった。

一方、特許文献３，４の接合構造では、各柱の側壁と各差し込み部の側壁とに雌ねじがが一連に形成されているが、柱の側壁と差し込み部の側壁とを加えた板厚はさほど厚くないために、雌ねじにボルトを深くねじ込めないので、耐震性などの点から強度が充分でなかった。また、ジョイント金具の中間スペーサー部と梁の固定金具とをボルトで接合していないので、耐震性などの点から強度が充分でなかった。

本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、荷台の短い小型トラックで運搬でき、施工現場での組み立ても小型クレーンで行えるとともに、構造上の信頼性が高く、加工性・施工性にも優れるとともに、耐震性などの点から強度が充分に確保できる低層階住宅用重量鉄骨の柱と梁の接合構造を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は、上階と下階の筒状の柱を接合するジョイント金具が設けられ、このジョイント金具は、前記柱とほぼ同じ外形サイズの中間スペーサー部と、上階の柱の下部開口に差し込み可能な上側の差し込み部と、下階の柱の上部開口に差し込み可能な下側の差し込み部とで構成され、各差し込み部の開口内端部に平板状ダイアフラムがそれぞれ嵌め込み固定されて、前記各柱の側壁と前記各差し込み部の側壁と平板状ダイアフラムとに雌ねじが一連に形成され、前記中間スペーサー部の側壁に中間雌ねじが形成される一方、梁の端部に、前記ジョイント金具の中間スペーサー部の外側面と各柱の外側面とに跨って突き合わされる固定金具が固定され、この固定金具に前記雌ねじと中間雌ねじに一致するボルト用穴がそれぞれ形成されて、前記固定金具のボルト用穴から挿入されたボルトが雌ねじと中間雌ねじにそれぞれねじ込まれて、各柱および各柱に梁が接合されることを特徴とする低層階住宅用重量鉄骨の柱と梁の接合構造を提供するものである。

柱の運搬や組み立てをより容易にするために、前記各柱は、低層階住宅の一階分に相当する長さに設定されている構成とすることが好ましい。

本発明によれば、下階の柱を立設して、この下階の柱の上部開口にジョイント金具の下側の差し込み部を差し込み、ついで、上階の柱の下部開口をジョイント金具の上側の差し込み部に差し込む一方、梁の端部の固定金具をジョイント金具の中間スペーサー部の外側面と各柱の外側面とに跨って突き合せ、この状態で、固定金具のボルト用穴からボルトを挿入し、雌ねじと中間雌ねじにそれぞれねじ込んで締結することにより、下階と上階の柱を剛接合できると同時に、下階と上階の柱の間に梁を剛接合できるようになる。この剛接合によって、耐震性が向上するので、構造上の信頼性が高まるようになる。

また、施工現場における溶接作業が一切不要であるから、溶接熱による柱、梁等の品質低下が無いとともに、施工現場での溶接箇所の超音波深傷試験等が不要になる。

さらに、下階の柱、上階の柱、ジョイント金具、および固定金具付きの梁は、品質管理の行き届いた製造工場で予め製造しておいて、これらをトラックなどで運搬して、施工現場ではボルトだけで組み立てることができるから、施工が簡単で施工コストも安くなる。

さらにまた、柱は上階と下階とに分割できて短くなるから、荷台の短い小型トラックで運搬できるとともに、施工現場での組み立ても小型クレーンで行えるので、荷台の長い大型トラックや大型クレーンが入れないような狭い道路に面した施工現場でも容易に施工できるようになる。

また、各柱の側壁と各差し込み部の側壁と平板状ダイアフラムとに雌ねじを一連に形成しているから、雌ねじにボルトを深くねじ込めるとともに、ジョイント金具の中間スペーサー部と梁の固定金具とをボルトで接合しているから、各柱および各柱と梁とを、より強固に剛接合できるので、耐震性などの点から強度が充分に確保できるようになる。

さらに、各柱の長さを一階分に相当する長さ（例えば、約３ｍ）に短く設定すれば（請求項２）、柱の運搬や組み立てがより容易になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、重量鉄骨の柱１０Ａ，１０Ｂは四角筒状であって、低層階（例えば２〜５階建て）住宅用としては、外形サイズは例えば１５０〜３５０ｍｍ角程度、肉厚は６〜１２ｍｍ程度である。

前記各柱１０Ａ，１０Ｂは、低層階住宅の一階分に相当する長さ（例えば３ｍ）に設定されている。本実施形態では、２階建てで説明するので、上階（２階）の柱１０Ａと下階（１階）の柱１０Ｂの長さは、それぞれ約３ｍである。

上階の柱１０Ａと下階の柱１０Ｂとを接合する四角筒状のジョイント金具１１は、各柱１０Ａ，１０Ｂとほぼ同じ外形サイズの中間スペーサー部１１ａと、上階の柱１０Ａの下部開口１０ａ〔図４（ｂ）参照〕に差し込み可能な上側の差し込み部１１ｂと、下階の柱１０Ｂの上部開口１０ｂ〔図４（ｂ）参照〕に差し込み可能な下側の差し込み部１１ｃとで構成されている。この上側と下側の各差し込み部１１ｂ，１１ｃは、前記各柱１０Ａ，１０Ｂの各開口１０ａ，１０ｂに殆ど隙間無く嵌まり合うように、中間スペーサー部１１ａに対して、各柱１０Ａ，１０Ｂの肉厚相当分だけ小さい外形サイズに設定されている。

前記ジョイント金具１１の上側と下側の各差し込み部１１ｂ，１１ｃの開口内端部には、厚手の平板状ダイアフラム〔図４（ｂ）参照〕１２がそれぞれ嵌め込み固定（溶接）されている。この平板状ダイアフラム１２の板厚ｔ１〔図４（ｂ）参照〕は、後述する雌ねじ１３ａを形成するのに必要充分な厚みである。なお、平板状ダイアフラム１２は、中央部を肉抜きした四角枠形状であっても良い。

前記各柱１０Ａ，１０Ｂの側壁と前記各差し込み部１１ｂ，１１ｃの側壁と平板状ダイアフラム１２とに、複数個（例えば横並びで２個づつ、計４個）の雌ねじ１３ａがそれぞれ一連に形成されている。また、前記中間スペーサー部１１ａの側壁に、複数個（例えば横並びで２個）の中間雌ねじ１３ｂが形成されている。この中間スペーサー部１１ａの側壁は、各柱１０Ａ，１０Ｂの側壁と前記各差し込み部１１ｂ，１１ｃの側壁とを加えた板厚ｔ２〔図４（ｂ）参照〕である。

一方、梁１５は、例えばＨ形鋼であって、この梁１５梁の端部には、前記ジョイント金具１１の中間スペーサー部１１ａの外側面と各柱１０Ａ，１０Ｂの外側面とに跨って突き合わされる縦長平板状の固定金具１６Ａが固定（溶接）されている。この固定金具１６Ａには、前記ジョイント金具１１の各雌ねじ１３ａ，１３ｂに一致するボルト用穴１６ａがそれぞれ形成されている。なお、梁１５に固定されていない単体の固定金具１６Ｂが必要に応じて設けられる。

前記各柱１０Ａ，１０Ｂ、ジョイント金具１１、固定金具１６Ａを固定した梁１５および単体の固定金具１６Ｂは、製造工場において予め製造されている。

そして、これらを製造工場からトラックなどで運搬して、施工現場において、下階の柱１０Ｂは、一定の間隔Ｗ（例えば６〜８ｍ程度）を隔てた基礎コンクリート１にそれぞれ立設して（図６参照）、図２（ａ）のように、この下階の柱１０Ｂの上部開口１０ｂにジョイント金具１１の下側の差し込み部１１ｃを差し込み、ついで、上階の柱１０Ａの下部開口１０ａをジョイント金具１１の上側の差し込み部１１ｂに差し込む。

一方、図２（ｂ）のように、梁１５の固定金具１６Ａをジョイント金具１１の中間スペーサー部１１ａの外側面と各柱１０Ａ，１０Ｂの外側面とに跨って突き合せ、この状態で、図３および図４のように、固定金具１６Ａのボルト用穴１６ａから高張力の頭無しボルト１７を挿入し、各柱１０Ａ，１０Ｂと各差し込み部１１ｂ，１１ｃと平板状ダイアフラム１２の雌ねじ１３ａに一連にねじ込むとともに、中間スペーサー部１１ａの中間雌ねじ１３ｂにねじ込む。

その後、この各ボルト１７に、固定金具１６Ａ側からナット１８をそれぞれねじ込んで締結することにより、下階と上階の柱１０Ａ，１０Ｂを接合できると同時に、下階と上階の柱１０Ａ，１０Ｂの間に梁１５を接合できるようになる。なお、頭無しボルト１７とナット１８に代えて、頭付きボルトを固定金具１６Ａのボルト用穴１６ａから挿入して、各雌ねじ部１３ａ，１３ｂにねじ込むことも可能である。

前記実施形態は、下階と上階の柱１０Ａ，１０Ｂの間に、３本の梁１５を三方から接合するものであり、梁１５を接合しない下階と上階の柱１０Ａ，１０Ｂの間には、梁１５の固定金具１６Ａに代えて、１枚の単体の固定金具１６Ｂを接合する。

図５（ａ）は、下階と上階の柱１０Ａ，１０Ｂの間に、４本の梁１５を四方から接合する例であり、この場合には、単体の固定金具１６Ｂが不要である。図５（ｂ）は、下階と上階の柱１０Ａ，１０Ｂの間に、２本の梁１５を二方から接合する例であり、この場合には、２枚の単体の固定金具１６Ｂが必要であり、図５（ｃ）は、下階と上階の柱１０Ａ，１０Ｂの間に、１本の梁１５を一方から接合する例であり、この場合には、３枚の単体の固定金具１６Ｂが必要である。

前記のような低層階住宅用重量鉄骨の柱１０Ａ，１０Ｂと梁１５の接合構造であれば、下階の柱１０Ｂを立設して、この下階の柱１０Ｂの上部開口１０ｂにジョイント金具１１の下側の差し込み部１１ｃを差し込み、ついで、上階の柱１０Ａの下部開口１０ａをジョイント金具１１の上側の差し込み部１１ｂに差し込む一方、梁１５の端部の固定金具１６Ａをジョイント金具１１の中間スペーサー部１１ａの外側面と各柱１０Ａ，１０Ｂの外側面とに跨って突き合せ、この状態で、固定金具１６Ａのボルト用穴１６ａからボルト１７を挿入し、各雌ねじ１３ａ，１３ｂに一連にねじ込んで締結することにより、下階と上階の柱１０Ａ，１０Ｂを剛接合できると同時に、下階と上階の柱１０Ａ，１０Ｂの間に梁１５を剛接合できるようになる。なお、梁１５を接合しない下階と上階の柱１０Ａ，１０Ｂの間には、単体の固定金具１６Ｂを接合する。この剛接合によって、耐震性が向上するので、構造上の信頼性が高まるようになる。

また、施工現場における溶接作業が一切不要であるから〔無溶接ジョイント（接合）工法〕、溶接熱による柱、梁等の品質低下が無いとともに、施工現場での溶接箇所の超音波深傷試験等が不要になる。

さらに、下階の柱１０Ｂ、上階の柱１０Ａ、ジョイント金具１１、および固定金具１６Ａ付きの梁１５は、品質管理の行き届いた製造工場で予め製造しておいて、これらをトラックなどで運搬して、施工現場ではボルト・ナット１７，１８だけで組み立てることができるから、施工が簡単で施工コストも安くなる。

さらにまた、柱１０Ａ，１０Ｂは上階と下階とに分割できて短くなるから、荷台の短い小型トラックで運搬できるとともに、施工現場での組み立ても小型クレーンで行えるので、荷台の長い大型トラックや大型クレーンが入れないような狭い道路に面した施工現場でも容易に施工できるようになる。とくに、各柱１０Ａ，１０Ｂの長さを一階分に相当する長さ（例えば、約３ｍ）に短く設定すれば、柱１０Ａ，１０Ｂの運搬や組み立てがより容易になる。

また、各柱１０Ａ，１０Ｂの側壁と各差し込み部１１ｂ，１１ｃの側壁と平板状ダイアフラム１２とに雌ねじ１３ａを一連に形成しているから、雌ねじ１３ａにボルト１７を深くねじ込めるとともに、ジョイント金具１１の中間スペーサー部１１ａと梁１５の固定金具１６Ａ（固定金具１６Ｂも同様。）とをボルト１７で接合しているから、各柱１０Ａ，１０Ｂおよび各柱１０Ａ，１０Ｂと梁１５とを、より強固に剛接合できるので、耐震性などの点から強度が充分に確保できるようになる。

本発明の実施形態に係る低層階住宅用重量鉄骨の柱と梁の接合構造の分解斜視図である。 上階と下階の柱とジョイント金具であり、（ａ）は差し込み前の側面図、（ｂ）は差し込み後の側面図である。 柱と梁の接合構造であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 柱と梁の接合構造であり、（ａ）はボルトのねじ込み状態を示した平面図、（ｂ）はボルトのねじ込み状態を示した側面断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、梁の接合例の平面図である。 低層階住宅用の柱と梁であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 従来技術の柱と梁の接合構造の斜視図である。

符号の説明

１０Ａ 上階の柱
１０Ｂ 下階の柱
１０ａ 下部開口
１０ｂ 上部開口
１１ ジョイント金具
１１ａ 中間スペーサー部
１１ｂ 上側の差し込み部
１１ｃ 下側の差し込み部
１２ 平板状ダイアフラム
１３ａ 雌ねじ部
１３ｂ 中間雌ねじ部
１５ 梁
１６Ａ，１６Ｂ 固定金具
１６ａ ボルト用穴
１７ ボルト
１８ ナット

Claims (2)

1. 上階と下階の筒状の柱を接合するジョイント金具が設けられ、このジョイント金具は、前記柱とほぼ同じ外形サイズの中間スペーサー部と、上階の柱の下部開口に差し込み可能な上側の差し込み部と、下階の柱の上部開口に差し込み可能な下側の差し込み部とで構成され、各差し込み部の開口内端部に平板状ダイアフラムがそれぞれ嵌め込み固定されて、前記各柱の側壁と前記各差し込み部の側壁と平板状ダイアフラムとに雌ねじが一連に形成され、前記中間スペーサー部の側壁に中間雌ねじが形成される一方、梁の端部に、前記ジョイント金具の中間スペーサー部の外側面と各柱の外側面とに跨って突き合わされる固定金具が固定され、この固定金具に前記雌ねじと中間雌ねじに一致するボルト用穴がそれぞれ形成されて、前記固定金具のボルト用穴から挿入されたボルトが雌ねじと中間雌ねじにそれぞれねじ込まれて、各柱および各柱に梁が接合されることを特徴とする低層階住宅用重量鉄骨の柱と梁の接合構造。
2. 前記各柱は、低層階住宅の一階分に相当する長さに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の低層階住宅用重量鉄骨の柱と梁の接合構造。

Images