JP4052479B2 - 鉄骨構造の柱・梁接合部構造 - Google Patents

Description

本願発明は、鉄骨構造の建物においてＴ形断面の接合金物を用いて鉄骨梁が鉄骨柱にスプリットティー接合された鉄骨構造の柱・梁接合部構造に関し、特に大スパン構造物への適用を可能にしたものである。

鉄骨構造の建物で鉄骨梁を鉄骨柱に接合する方法としては、例えば図５に図示するようにティーフランジ２０ａとティーウェブ２０ｂとからなるＴ形断面の接合金物２０を用いて梁２１の上下フランジ２１ａ，２１ａを柱２２のフランジ２２ａに接合するスプリットティー接合が知られている。

スプリットティー接合は鉄骨材の加工工数、製作、組立コストを削減でき、また現場でスパンの誤差を容易に吸収することができ、現場接合が容易である等のメリットがある。

この場合、接合金物２０は、ティーフランジ２０ａを柱２２のフランジ２２ａに複数の高力ボルト２３によってボルト止めすることにより柱２２に突設され、梁２１はティーウェブ２０ｂに上下のフランジ２１ａ，２１ａをそれぞれ複数の高力ボルト２４によってボルト止めすることにより接合金物２０に接合されている。

特に、ティーフランジ２０ａは一般にティーウェブ２０ｂの外側と内側においてそれぞれ横一列に配置された複数の高力ボルト２３によって柱２２のフランジ２２ａにボルト止めされている。

また現行法では、高力ボルト２３の引張耐力よって接合部の耐力を決定し、接合金物２０の耐力に支配されない設計が行われており、したがって高力ボルト２３の本数を増やすことにより接合部の耐力を高めることができる。
特開２００１−３２３９６号公報

しかし、高力ボルト２３の本数を増やし接合部の耐力を高めようとして、ティーウェブ２０ｂの上側と下側にそれぞれ高力ボルト２３を複数列に締め付けたとしても、一列目の高力ボルト２３の内側でティーフランジ２０ａが変形してしまうことがあり、そのため高力ボルト２３の本数を増やしても接合部の耐力を高めることができず、大スパン構造の建物には適用が無理である等の課題があった。

この場合、ティーフランジ２０ａを変形しないように厚くすることも考えられるが、コストが嵩み非常に不経済であるばかりでなく、重量が増して取り扱いが困難になり、さらに鋼板やＨ形鋼からの製作も不可能である等の課題もあった。

本願発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、鉄骨柱と鉄骨梁との接合部の耐力を任意に高めることができ、大スパン鉄骨構造物への適用を可能にした鉄骨構造の柱・梁接合部構造を提供することを目的とする。

請求項１記載の鉄骨構造の柱・梁接合部構造は、鉄骨柱とボルト接合されるフランジと鉄骨梁とボルト接合されるウェブとからなるＴ形断面の接合金物を用いた鉄骨構造の柱・梁接合部構造において、前記ウェブの少なくとも外側に補強リブが前記ウェブとフランジに跨って設けられ、かつ前記フランジ上に配置される補強リブのフランジ方向の長さが、上下方向の複数の接合ボルトを一列として横方向に複数列に配置された接合ボルトのボルト芯のうちフランジ側の複数の接合ボルトのボルト芯より外側まで延びており、さらに前記ウェブの外側と内側においてそれぞれ上下方向の複数の接合ボルトを一列として横方向に複数列に配置された複数の接合ボルトによって、前記フランジが前記鉄骨柱に接合されてなることを特徴とするものである。

本願発明は、接合金物のウェブの少なくとも外側に補強リブを取り付けることによりフランジの剛性が著しく高められていることで、フランジを柱にボルト止めする接合ボルトを横方向に複数列に配置しても、フランジが容易に変形することがないため、接合ボルトの本数を任意に増やして接合部の耐力を容易に高めることができるため、大スパン鉄骨構造物への適用が可能であり、また柱や梁などの鉄骨材の径、スパン、さらに接合部の統一化、標準化により経済性、施工性等の向上を図る、いわゆるシステム建築にも適用することができるものである。

また、補強リブを取り付けるだけで簡単に補強することができることから、フランジとウェブの板厚は薄くてもよく、したがって鋼板などからも簡単に形成することができ、さらにはＨ形鋼やＴ形鋼などの形鋼からも容易に形成することができる。

また、この場合の補強リブは、ウェブの少なくとも外側に取り付けられていればよく、必要に応じてウェブの外側と内側の両方に取り付けられていてもよい。さらに、補強リブはウェブの中央部分または両側部分にのみ、あるいはウェブの中央部分と両側部分の両方に取り付けられてもよい。

なお、ここで、ウェブの「外側」と「内側」は、鉄骨梁の上フランジ側に取り付けられた接合金物の場合、ウェブの「外側」はウェブの上側を、ウェブの「内側」はウェブの下側をそれぞれ意味し、また鉄骨梁の下フランジ側に取り付けられた接合金物の場合、ウェブの「外側」はウェブの「下側」を、ウェブの「内側」はウェブの上側をそれぞれ意味している。

また、鉄骨柱にはＨ形鋼の他に角形鋼管を用いることができ、鉄骨梁にはＨ形鋼を用いることができる。また、鉄骨柱の接合金物の突設部に水平ダイフラムを取り付けて接合部の剛性を高めるのが望ましい。

請求項２記載の鉄骨構造の柱・梁接合部構造は、請求項１記載の鉄骨構造の柱・梁接合部構造において、補強リブはウェブの外側と内側の両側に設けられてなることを特徴とするものである。

本願発明によれば、補強リブがウェブの外側と内側の両側に取り付けられていることで、フランジに作用する時計回りおよび反時計回りの両方の曲げ応力に対する曲げ剛性を高めることができ、またウェブの外側に取り付けられた補強リブのサイズを小さくすることができる等の効果が得られる。

請求項３記載の鉄骨構造の柱・梁接合部構造は、請求項１または２記載の鉄骨構造の柱・梁接合部構造において、補強リブはウェブの中央部および／または幅方向の両側部に設けられてなることを特徴とするものである。

本願発明によれば、補強リブがウェブの幅方向に複数取り付けられていることで、応力の分散を図ることができる等の効果が得られる。

請求項４記載の鉄骨構造の柱・梁接合部構造は、請求項１〜３のいずれかに記載の鉄骨構造の柱・梁接合部構造において、ウェブの外側に設けられた補強リブは、鉄骨柱と鉄骨梁間に形成された間隙より長く形成され、前記ウェブの内側に設けられた補強リブは前記ウェブの外側に設けられた補強リブおよび前記間隙より短く形成されてなることを特徴とするものである。

本願発明によれば、鉄骨柱と鉄骨梁との接合部の形態に応じて、補強リブが最適な大きさに形成されているため、きわめて合理的にかつ無駄なく接合部を補強することができる。

たとえば、ウェブの外側に取り付けられた補強リブが、鉄骨柱と鉄骨梁間に形成された間隙より長く形成されていることによりウェブの剛性が著しく高められていることで、例えばスパンの誤差を吸収する必要などから鉄骨柱と鉄骨梁間の間隙が少々大きくなったとしても、強度上特に問題になることはない。

また、ウェブの内側に取り付けられた補強リブが、鉄骨柱と鉄骨梁間の間隙よりも短く形成されていることで、特に補強リブが障害になることもなく、鉄骨梁を鉄骨柱に容易に接合することができる。

請求項１記載の発明は、ウェブの少なくとも外側に補強リブを取り付けることにより、フランジとウェブの剛性が著しく高められていることで、フランジをウェブの外側と内側においてそれぞれ横複数列に配置された複数の高力ボルトによってボルト止めすることにより、接合部の接合耐力を容易に高めることができ、大スパン鉄骨構造物にも適用することができる。

また、補強リブを取り付けるだけで簡単に補強することができることから、フランジとウェブの板厚は薄くてもよく、したがって接合金物のフランジとウェブは鋼板などからも簡単に形成することができ、さらにはＨ形鋼やＴ形鋼などの形鋼からも容易に形成することができる。

請求項２記載の発明は、特にウェブの外側と内側の両側に補強リブが取り付けられていることで、フランジの剛性を著しく高めることができる。

請求項３記載の発明は、特にウェブの中央部および／または幅方向の両側部に補強リブが取り付けられていることで、フランジの剛性を著しく高めることができる。

請求項４記載の発明によれば、特に鉄骨柱と鉄骨梁との接合部の形態に応じて補強リブが最適な大きさに形成されているため、きわめて合理的にかつ無駄なく接合部を補強することができる。

図１〜図４は、本願発明の一例を示し、図においてＨ形鋼からなる柱１にＨ形鋼からなる梁２が複数の接合金物３を介して接合されている。

接合金物３は、フランジ(以下「ティーフランジ」という)３ａとウェブ(以下「ティーウェブ」という)３ｂとからＴ形断面形に形成されている。また、接合金物３はティーフランジ３ａを柱１のフランジ１ａに複数の接合ボルト(以下「高力ボルト」という)４によってボルト止めすることにより柱１の側面部に突設され、梁２はティーウェブ３ｂにそれぞれ上下のフランジ２ａ，２ａをそれぞれ複数の接合ボルト(以下「高力ボルト」という)５によってボルト止めすることにより接合金物３に接合されている。

この場合、特に高力ボルト４はティーウェブ３ｂの上側と下側においてそれぞれ横方向に二列に、かつ所定間隔おきに複数配置されている。また、必要に応じて、高力ボルト４はティーウェブ３ｂの上側と下側において横方向に三列ないし四列に複数配置して接合部の耐力が高められている。

さらに、ティーウェブ３ｂの上側と下側にそれぞれ補強リブ６と７を取り付けることにより、ティーフランジ３ａとティーウェブ３ｂの剛性が高められている。補強リブ６と補強リブ７は共に三角形板状に形成され、かつティーフランジ３ａとティーウェブ３ｂのほぼ中央にティーフランジ３ａおよびティーウェブ３ｂに溶接することによりに垂直に突設されている。

また特に、外側の補強リブ６の長さＬ_１は柱１と梁２間の空きＷより長く形成され、補強リブ７の長さＬ_２は柱１と梁２間の空きＷより短く形成されている。

図３(ａ)，(ｂ)は、接合金物の変形例を示し、特に図３(ａ)の場合、補強リブ６はティーフランジ３ａとティーウェブ３ｂのほぼ中央部分と両側部分の三ヶ所に取り付けられており、また図３(ｂ)の場合、補強リブ５はティーフランジ３ａとティーウェブ３ｂの中央部分になく、両側部分にのみ取り付けられている。

なお、この場合、補強リブ６は補強リブ５と同様にティーフランジ３ａとティーウェブ３ｂの中央部分と両側部分の三ヶ所、またはティーフランジ３ａとティーウェブ３ｂの中央部分になく、両側部分にのみ取り付けられていてもよく、あるいはなくてもよい。

図４(ａ)〜(ｃ)は、ティーフランジとティーウェブとからなるＴ形断面の接合金物の引っ張り強度試験の結果を示し、図４(ａ)において、グラフＩは補強リブ無しの場合、グラフIIは補強リブ有りのない場合の応力−ひずみ曲線を示したものである。

なお、接合金物としての試験体には、図４(ｂ)に図示するような、ウェブ高９１２ｍｍ×フランジ幅３０２ｍｍ×ウェブ厚１８ｍｍ×フランジ厚３４ｍｍのＨ形鋼をＴ形断面形に切断したものを用いた。

試験の結果、補強リブ無しのない場合、２３０３ＫＮで降伏し、３１９２ＫＮの最大引っ張り強度を示したが、補強リブ有りの場合は、３３７７ＫＮで降伏し、４３７１ＫＮの最大引っ張り強度を示した。

このことから、補強リブを取り付けたことにより、降伏値で４７％、最大耐力で３７％それぞれ強度を増したことが明らかになった。

本願発明は、Ｔ形断面の接合金物を用いて鉄骨梁を鉄骨柱にスプリットティー接合する際、ティーフランジをティーウェブの外側と内側においてそれぞれ横複数列に配置された複数の高力ボルトによってボルト止めすることにより、接合部の接合耐力を容易に高めることができ、大スパン鉄骨構造物にも容易に適用することができる。

鉄骨構造の柱・梁接合部を示し、(ａ)はその側面図、(ｂ)は(ａ)におけるイ−イ線断面図、(ｃ)は一部側面図である。 鉄骨構造の柱・梁接合部を示し、(ａ)はその一部斜視図、(ｂ)は(ａ)に接合金物の斜視図である。 (ａ)，(ｂ)は接合金物の斜視図である。 本願発明の接合部構造と従来の接合部構造の引っ張り試験結果を示したものであり、(ａ)は応力−ひずみ曲線を示す図、(ｂ)は試験に用いた金物の説明図、(ｃ)は試験結果を数値で比較説明したものである。 従来の鉄骨構造の柱・梁接合部を示す斜視図である。

符号の説明

１ 鉄骨柱
１ａ フランジ
２ 鉄骨梁
２ａ フランジ
３ 接合金物
３ａ ティーフランジ(フランジ)
３ｂ ティーウェブ(ウェブ)
４ 高力ボルト(接合ボルト)
５ 高力ボルト(接合ボルト)
６ 補強リブ
７ 補強リブ

Claims (4)

1. 鉄骨柱とボルト接合されるフランジと鉄骨梁とボルト接合されるウェブとからなるＴ形断面の接合金物を用いた鉄骨構造の柱・梁接合部構造において、前記ウェブの少なくとも外側に補強リブが前記ウェブとフランジに跨って設けられ、かつ前記フランジ上に配置される補強リブのフランジ方向の長さが、上下方向の複数の接合ボルトを一列として横方向に複数列に配置された接合ボルトのボルト芯のうちフランジ側の複数の接合ボルトのボルト芯より外側まで延びており、さらに前記ウェブの外側と内側においてそれぞれ上下方向の複数の接合ボルトを一列として横方向に複数列に配置された複数の接合ボルトによって、前記フランジが前記鉄骨柱に接合されてなることを特徴とする鉄骨構造の柱・梁接合部構造。
2. 補強リブはウェブの外側と内側の両側に設けられてなることを特徴とする請求項１記載の鉄骨構造の柱・梁接合部構造。
3. 補強リブはウェブの中央部および／または幅方向の両側部に設けられてなることを特徴とする請求項１または２記載の鉄骨構造の柱・梁接合部構造。
4. ウェブの外側に設けられた補強リブは、鉄骨柱と鉄骨梁間に形成された間隙より長く形成され、前記ウェブの内側に設けられた補強リブは前記ウェブの外側に設けられた補強リブおよび前記間隙より短く形成されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鉄骨構造の柱・梁接合部構造。

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