JP4142213B2

JP4142213B2 - ネジ金物及び高力ボルト接合構造

Info

Publication number: JP4142213B2
Application number: JP21467699A
Authority: JP
Inventors: 啓一斉藤; 隆司森田
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2019-07-29
Also published as: JP2001040764A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネジ金物及び高力ボルト接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、角形鋼管柱の側面に、梁端のエンドプレートを高力ボルト接合する構造として、図６（イ）（ロ）に示すものがある。この高力ボルト接合構造は、角形鋼管柱５１の側面に、ボルト５４のねじ部よりも径大なネジ孔５６が設けられ、このネジ孔５６に、ネジ金物としてのナット材５３を、その外周に形成されたネジ部５８を角形鋼管柱５１の外側から螺合して取り付け、そして、ボルト５４を、エンドプレート５２のボルト通孔５７を通じて、ナット材５３のネジ孔６０に螺合し、締め付けて、角形鋼管柱５１とエンドプレート５２とを高力ボルト接合するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の高力ボルト接合構造では、地震等によりエンドプレート５２と柱５１とを相互離間方向に引っ張る大きな力が作用した場合、図６（ハ）（ニ）に示すように、角形鋼管柱５１の壁面に外方に凸の変形を生じ、それに伴い、ナット材５３が向きを変えようとし、そのため、ボルト５４に曲げが作用し、ナット材５３におけるボルト５４の突出基端５４ａにおいて局部集中的な屈折力が作用し、ボルト５４にダメージを与え、その耐力を低下させ、ひいては、接合部の耐力を低下させてしまうことがあるという問題がある。
【０００４】
また、エンドプレート５２と柱５１との接合に際しての芯合わせ保持の方法として、図６（ホ）に示すように、エンドプレート５２と柱５１とに、別途にしの孔６１，６２を形成し、これらしの孔６１，６２にしの６４を差し込むことによって、しの孔６１，６２同士を芯合わせ状態に保持し、それによって柱５１とエンドプレート５２とを適正な位置関係に位置決めする方法があるが、この方法では、別途に、角形鋼管柱５１とエンドプレート５２とにしの孔６１，６２を形成する必要があり、その加工が厄介であるという問題がある。
【０００５】
更に、上記の高力ボルト接合において、ナット材５３を角形鋼管柱５１の外側から柱５１のネジ孔６０に螺合させセッティングする方法として、ナット材５３の環状端面に、工具係合用の凹所６６を設け、この係合凹所６６に工具を係合させ、工具を回転させるという方法が採られるが、係合凹所６６は、ナット材５３の軸芯から偏心した環状端面内に備えられているため、その加工が厄介である。また、環状端面に形成できる凹所６６のサイズにはおのずと制限があり、工具を凹所６６に係合させるのがいささか厄介であると共に、専用工具を用意する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、部材同士の接合部に部材同士を離間させる方向の大きな引張り力が働くなどしてボルトに曲げが作用した場合でも、ボルトに局部集中的な屈折力が作用するのを緩和することができて耐力低下を防ぐことができ、しかも、接合に際しての部材同士の芯合わせ保持を、しの孔を別途形成しなくとも簡易に行うことができ、加えて、ネジ金物に備えられる工具係合部を容易に形成することができると共に、工具をネジ金物の工具係合部と容易に係合させることができるネジ金物及び高力ボルト接合構造を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、軸孔を有し、この軸孔は、軸線方向の一方の側をネジ孔部とし、もう一方の側をネジ孔部よりも横断面サイズの大きい径大孔部とし、径大孔部は端部に開放され、ボルトが径大孔部を通じてネジ孔部のネジと螺合されるものとなされていることを特徴とするネジ金物、
また、第１の部材に、このネジ金物が取り付けられ、ボルトが、第２の部材のボルト通孔と前記ネジ金物の径大孔部とを通じて、前記ネジ金物のネジ孔部に螺合され締め付けられて、第１の部材と第２の部材とが高力ボルト接合されていることを特徴とする高力ボルト接合構造によって解決される。
【０００８】
即ち、ボルトは、ネジ金物の軸孔のネジ孔部に対し、径大孔部を通じて螺合され、径大孔部は、このネジ孔部よりも横断面サイズが大であるから、径大孔部を囲む内周面とボルトの外周面との間には空間部が形成される。そのため、部材同士の接合部に部材同士を離間させる方向の大きな引張り力が作用するなどしてネジ金物が向きを変えようとし、ボルトに曲げが作用した場合でも、ボルトは、この曲げを、上記の空間部を利用して、長さ方向の広い範囲に分散させて受けることができ、従って、ボルトに局部集中的な屈折力が作用するのを緩和することができて、ボルトや接合部の耐力低下を防ぐことができる。
【０００９】
しかも、ネジ金物に対して、このような機能を有する径大孔部を備えさせているから、このネジ金物の取り付けられる部材が、薄肉であっても、ネジ金物にて、十分な長さのネジ孔部と、十分な長さの径大孔部とを備えさせることができ、しっかりとしたネジ結合力と、曲げに対する局部集中的な屈折力の十分な緩和を図ることができる。
【００１０】
また、ネジ金物の軸孔において、径大孔部は、ボルトの挿入される側、即ちボルト通孔の設けられている第２部材の側、即ち部材間の接合面側に設けられているから、第２部材のボルト通孔をしの孔とすると共に、第１部材に一体的に取り付けられているネジ金物の径大孔部をしの孔とし、これらしの孔にしのを差し込むことで、部材同士を芯合わせ状態に保持することができ、別途にしの孔を形成する必要がなく、芯合わせ保持を簡易に行うことができる。
【００１１】
上記のネジ金物がその外周にネジ部を有するものであり、このネジ金物が、第１の部材に設けられた高力ボルトよりも径大なネジ孔に螺合されて第１の部材に一体的に取り付けられる構造のものである場合は、そのような特定の構造の高力ボルト接合構造において、上記のような課題を解決し、上に述べたような作用効果を奏することができる。
【００１２】
上記のネジ金物において、径大孔部の横断面形状が真円以外の異形である場合は、この径大孔部を工具係合部として工具を係合させ、回転することで、ネジ金物を第１部材のネジ孔に螺合させていくことができる。この工具係合部は、ネジ金物の軸芯部に１つあるだけなので、その加工が容易であると共に、サイズ的に大きな工具係合部を得ることができ、工具を容易に係合させることができる。また、工具係合部の形状を在来工具で係合できるようにすることも可能となり、そのようにする場合は、特殊な専用工具を用意する必要性をなくすことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１及び図２に示す高力ボルト接合構造において、１は第１部材としての角形鋼管柱、２は第２部材としての梁端エンドプレート、３はネジ金物としてのナット材（以下、プラグナットという）、４はボルトである。なお、５は座金である。
【００１５】
角形鋼管柱１には、その側壁に、ボルト４の雄ネジ部よりも径大なネジ孔６が複数設けられている。そのうちのいくつか又は全部のネジ孔６は、図面に示すように、柱１の側面の幅方向中央部から側方に偏心した位置に設けられている。
【００１６】
エンドプレート２には、柱１のネジ孔６に対応して、ボルト４を通す通孔７が設けられている。
【００１７】
そして、プラグナット３は、その外周部に、柱１のネジ孔６と螺合可能なネジ部８を有する。この外周ネジ部８は、プラグナット３の全長にわたって形成されている。
【００１８】
また、プラグナット３には軸孔９が備えられ、軸孔９は、プラグナット３の両端に開放され、その一方の側を、ボルト４と螺合可能なネジ孔部１０とし、もう一方の側を、このネジ孔部１０よりも径大な径大孔部１１としており、これら孔部１０，１１の境界に径大孔部１１内に面する環状の段部１２が形成されている。
【００１９】
プラグナット３は、ネジ孔部１０に、ボルト４を螺合させるのに十分な長さをもたせ、かつ、径大孔部１１にその機能を発揮させるのに十分な長さをもたせうる長さ寸法に設計されており、図示の実施形態では、その全長が、角形鋼管柱１の壁厚寸法よりも大きくなっている。なお、プラグナットの全長は、角形鋼管柱の壁厚寸法と同等かそれより小さくてもよいことはいうまでもない。
【００２０】
径大孔部１１は、その横断面形状が六角に形成されて、プラグナット３を角形鋼管柱１のネジ孔６に螺合させる際の工具係合部として機能するようになされている。
【００２１】
角形鋼管柱１へのエンドプレート２の高力ボルト接合は、まず、プラグナット３を、角形鋼管柱１のネジ孔６に螺合させて、柱１に取り付ける。この取付けは、プラグナット３を、その径大孔部１１の側を後ろにして、角形鋼管柱１の外から、そのネジ孔６にねじ込んでいく。ねじ込みは、図５（イ）（ロ）に示すように、先端六角の工具１３をプラグナット３の径大孔部１１に差し込んだ状態で、工具１３を回転させていくことで行うことができる。プラグナット３の径大孔部１１への工具１３の差込みは、従来の構造の場合に比べて格段に容易であり、また、工具１３をプラグナット３にしっかりと係合させることができて、ネジ孔６へのプラグナット３のねじ込みを安定良く行える。そのような工具係合部として機能する径大孔部１１の加工も容易である。なお、ねじ込みは、プラグナット３の後端面が角形鋼管柱１の外面と面一か又は柱１のネジ孔内に幾分入り込んだ状態となるまで行う。
【００２２】
そして、エンドプレート２を角形鋼管柱１の側面に沿わせるようにし、図４に示すように、エンドプレート２のボルト通孔７のうちの一つ又はいくつかをしの孔とし、また、そのしの孔７に対応する、角形鋼管柱１のプラグナット３の径大孔部１１をしの孔とし、これらしの孔７，１１に対して外側からしの１４を差し込み、しの１４にて、しの孔７，１１同士を芯合わせ状態に保持し、ひいては、エンドプレート２の各ボルト通孔７をそれに対応する角形鋼管柱１のプラグナット３と芯合わせ状態に保持する。プラグナット３において、そのネジ孔６と径大孔部１１との境界の段部１２にしの１４の先端が当接されて位置決めされるようにすることで、しの１４がプラグナット３のネジ孔部１０を傷付けてしまうこともない。
【００２３】
しかる後、図１及び図２に示すように、ボルト４を、しの１４の嵌められていないエンドプレート２のボルト通孔７を通じて、更に、角形鋼管柱１のプラグナット３の径大孔部１１を通じて、プラグナット３のネジ孔部１０に螺合させ、締め付けていく。そして最後に、しの１４を取り外し、そこにもボルト４を取り付ける。
【００２４】
以上のようにして、梁端エンドプレートと角形鋼管柱１とが摩擦接合状態となり、高力ボルト接合構造が形成される。この高力ボルト接合構造において、プラグナット３の径大孔部１１を囲む内周面と、ボルト４との間には空間部１５が形成される。
【００２５】
上記の高力ボルト接合構造において、地震などにより、図３に示すように、角形鋼管柱１とエンドプレート２とを離間させる方向の大きな引張り力が作用して、プラグナット３が向きを変えようとし、ボルト４に曲げが作用した場合でも、ボルト４は、この曲げを、上記の空間部１５を利用して、長さ方向の広い範囲に分散させて受けることができ、従って、従来のように、ボルト４に局部集中的な屈折力が作用するのを緩和することができて、ボルト４や接合部の耐力低下を防ぐことができる。
【００２６】
以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で、各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、角形鋼管柱１と梁端エンドプレート２とを接合する場合を示しているが、これに限らず、各種部材同士の接合に広く用いられてよい。また、上記の実施形態では、本発明のネジ金物として、特定構造のプラグナット３を示しているが、例えば、外周の長さ方向の一部にのみネジ部を有するネジ金物を、角形鋼管柱１の内部から柱１のネジ孔６に螺合させて取り付ける構造にしてもよいし、また、ネジ金物を、その外周にネジを有しない構造のものにして、角形鋼管柱１に対してネジ以外の方法で取り付けるようにしてもよい。また、上にも述べたが、ネジ金物は、部材同士の摩擦接合面の側から取り付けられるものでなくてもよく、具体的には、角形鋼管柱１の内部から取り付ける構造となされていてもよい。また、上記の実施形態では、プラグナット３の径大孔部１１を横断面６角形にして工具係合部としているが、その他、４角形や３角形、その他の多角形であってもよいし、楕円十の字など、回転方向における係合が不可能な真円以外の各種形状が採用されてよいことはいうまでもない。また、本発明は、その作用効果として、曲げに対する耐力、しの孔の機能、及び、工具係合機能を挙げているが、これらの少なくとも一つの作用効果が奏されるような構造に構成されていればよい。
【００２７】
【発明の効果】
上述の次第で、本発明は、上記のような構成を有するものであるから、部材同士の接合部に部材同士を離間させる方向の大きな引張り力が働くなどしてボルトに曲げが作用した場合でも、ボルトに局部集中的な屈折力が作用するのを緩和することができて、耐力低下を防ぐことができるし、また、接合に際しての部材同士の芯合わせ保持を、しの孔を別途形成することなく、簡易に行うことができる。また、ネジ金物に備えられる工具係合部を容易に形成することができると共に、工具をネジ金物の工具係合部と容易に係合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態を示すもので、図（イ）は柱と梁端エンドプレートとの接合部の平面断面図、図（ロ）は図（イ）の要部拡大図である。
【図２】同分解斜視図である。
【図３】力が作用した状態を示すもので、図（イ）は柱と梁端エンドプレートとの接合部の平面断面図、図（ロ）は図（イ）の要部拡大図である。
【図４】しのの取付け方法を示すもので、図（イ）は取付け前の断面図、図（ロ）は取付け後の断面図である。
【図５】図（イ）（ロ）はそれぞれ、プラグナットの取付け方法を示す斜視図である。
【図６】従来例を示すもので、図（イ）は柱と梁端エンドプレートとの接合部の平面断面図、図（ロ）は図（イ）の要部拡大図、図（ハ）は力が作用した状態の平面断面図、図（ニ）は図（ハ）の要部拡大図、図（ホ）はしのの取付け方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１…角形鋼管柱（第１の部材）
２…エンドプレート（第２の部材）
３…プラグナット（ネジ金物）
４…ボルト
６…ネジ孔
７…ボルト通孔
８…ネジ部
９…軸孔
１０…ネジ孔部
１１…径大孔部
１３…工具
１４…しの
１５…空間部

Claims

第１の部材と第２の部材との高力ボルト接合構造であって、
前記第１部材に、ボルトよりも径大なネジ孔が設けられ、該ネジ孔にネジ金物が取り付けられており、
該ネジ金物は、その外周部に、全長にわたるネジ部を有し、該ネジ部を、前記第２部材の側から、第１部材の前記ネジ孔に螺合させて取り付けることのできる構造となっていると共に、
該ネジ金物は、軸孔を有し、該軸孔は、軸線方向の一方の側をネジ孔部とし、もう一方の側をネジ孔部よりも横断面サイズの大きい径大孔部とし、該径大孔部は端部に開放され、
ボルトが、第２部材の側から該第２部材のボルト通孔と前記ネジ金物の径大孔部とを通じて、前記ネジ金物のネジ孔部に螺合され締め付けられて、第１の部材と第２の部材とが高力ボルト接合されており、かつ、
前記ネジ金物の径大孔部を囲む内周面とボルトとの間には空間部が形成され、該空間部を利用してボルトが曲がれるようになっていることを特徴とする高力ボルト接合構造。
前記径大孔部の横断面形状が真円以外の異形である請求項１に記載の高力ボルト接合構造。