JP4183624B2 - 柱梁の接合構造およびユニット建物 - Google Patents

Description

本発明は、柱と梁を接合する柱梁の接合構造およびユニット建物に関する。

従来、鉄骨系建物の柱と梁との継手部にジョイントピースという接合部材を使用している。通常、図５に示すように、梁３００からの力を柱１００へ伝達する際、柱面１００の膨れやへこみの局部的な変形を抑えるため、従来のジョイントピースの２００Ａの断面形状は一対のフランジ２００ａ、２００ａとこれらのフランジ２００ａ、２００ａを連結するウエブ２００ｂとからコ字形断面を成すように形成され、柱１００に当接するジョイントピース２００Ａの柱１００側端部における各フランジ２ａの先端に、ウエブ２ｂに略平行な折り返し部２ｃをそれぞれ形成したリップ付きＣ形鋼が用いられている。（特許文献１参照）。

また、図６に示すように、３階建の建物や多雪地用の建物になると、柱に厚肉の角筒柱が使用されるため、この柱角部２１１が曲率半径の大きい曲面となる。
このため、柱２１０と梁３１０が接合された接合構造において、柱２１０に付き合わされる接合金具１１Ｓの突合せ部１１１が曲面状柱角部２１１を含む柱２１０の形状と合致する形状になされているものが提案されている。（特許文献２参照）。
特開平５―１４０９８６号公報 特開平１１―１９６３号公報

しかしながら、上記特許文献１の柱１００と梁３００の接合構造において、柱１００の板厚が厚くなっても接合部４００の溶接強度は充分であるが、溶接長が長くなることと、梁３００とジョイントピース２００Ａを重ねる場合にリップ部２００Ｃの突起が邪魔になり施工性が悪い等の問題がある。また特許文献２の柱２１０と梁３１０の接合構造においては、接合金具１１Ｓの突合せ部１１１の形状が曲面状柱角部２１１を含む柱２１０の形状と合致する形状に加工する必要があり、曲面加工は加工精度が必要であり手間が掛かるという問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、接合強度が高く加工が容易な柱梁の接合構造と多雪地用や大空間形成用に好適なユニット建物を提供することである。

請求項１記載の本発明は、角鋼管状の柱と溝型鋼の梁との接合構造であって、柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で、梁のフランジの位置でフランジをまたぐ長さで、梁側の柱内面と前記角部を挟んだ他の柱内面とにまたがる補強材が設けられており、該補強材は前記二つの柱内面に沿った二つの板部を備えており、柱の内部の角部に沿った平面視略Ｌ字型の形状であり、角鋼管状の柱内の天井側と床側の上下２ヵ所で溝型鋼の梁との接合構造であって、天井側の梁においては柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で下フランジの位置でフランジをまたぐ長さで、床側の梁においては柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で上フランジの位置でフランジをまたぐ長さで補強材が接合されていることを特徴とする柱梁の接合構造である。
尚、柱と梁との間にジョイントピースがなくても良いが、ある場合にはジョイントピースは梁の先端部に相当する。

請求項２記載の本発明は、角鋼管状の柱と溝型鋼の梁との接合構造であって、角鋼管状の柱に相交差する２側面から直交方向に向けて溝型鋼の梁が、両梁の開口部側を向き合って備えられ、柱の内部の角部でかつ、向き合って備えられた両梁のフランジの位置でフランジをまたぐ長さで、両梁側の柱内面とその角部にまたがる補強材が設けられており、該補強材は前記両梁側の柱内面に沿った二つの板部を備えており、柱の内部の角部に沿った平面視略Ｌ字型の形状であり、角鋼管状の柱内の天井側と床側の上下２ヵ所で溝型鋼の梁との接合構造であって、天井側の梁においては柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で下フランジの位置でフランジをまたぐ長さで、床側の梁においては柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で上フランジの位置でフランジをまたぐ長さで補強材が接合されていることを特徴とする柱梁の接合構造である。

請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の柱梁の接合構造で形成された建物ユニットを備えたユニット建物である。

請求項１記載の発明では、角鋼管状の柱と溝型鋼の梁との接合構造であって、柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で、梁のフランジの位置でフランジをまたぐ長さで、梁側の柱内面と前記角部を挟んだ他の柱内面とにまたがる補強材が設けられており、該補強材は前記二つの柱内面に沿った二つの板部を備えており、柱の内部の角部に沿った平面視略Ｌ字型の形状であるので、柱の局部的変形（座屈）防止を柱と梁を連結するジョイントピース等の形状で補う必要がなく、前記ジョイントピースの断面係数は接合される梁より大きければよいので、該ジョイントピースの形状をリップ付きコの字形形状からコの字形形状に簡素化することができる。そのため、梁とジョイントピースを重ねる施工が容易になり、建物ユニットの生産性が向上する。

請求項２記載の発明では、角鋼管状の柱と溝型鋼の梁との接合構造であって、角鋼管状の柱に相交差する２側面から直交方向に向けて溝型鋼の梁が、両梁の開口部側を向き合って備えられ、柱の内部の角部でかつ、向き合って備えられた両梁のフランジの位置でフランジをまたぐ長さで、両梁側の柱内面とその角部にまたがる補強材が設けられており、該補強材は前記両梁側の柱内面に沿った二つの板部を備えており、柱の内部の角部に沿った平面視略Ｌ字型の形状であるので、請求項１記載の発明と同様の効果がえられる。

請求項１及び請求項２記載の発明では、角鋼管状の柱内の天井側と床側の上下２ヵ所で溝型鋼の梁との接合構造であって、天井側の梁においては柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で下フランジの位置でフランジをまたぐ長さで、床側の梁においては柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で上フランジの位置でフランジをまたぐ長さで補強材が接合されているので、柱の内側に補強材を附加したことで柱の外側に設けられる他部材との干渉がなくなり、設計変更が少なくて済み、建物ユニットの生産性が向上する。

請求項３記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の柱梁の接合構造で形成された建物ユニットを備えたユニット建物であるので、建物ユニットの生産性が向上されると共に構造耐力を安定向上させることができ、ユニット建物の用途拡大、例えば、３階建てユニット建物や、多雪地用ユニット建物や、大空間形成用建物ユニットに好適である。

本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施例（実施例１）であって、（イ）図は柱梁接合構造を示す斜視図、（ロ）図は補強材の斜視図、（ハ）図は補強材の横断面図、（二）図は補強材の縦断面図である。
図２は本発明の別の実施例（実施例２）であって、（イ）図は柱梁接合構造を示す斜視図、（ロ）図は柱梁接合構造の横断面図、（ハ）図は（ロ）図の柱梁接合構造のＡ−Ａ'
断面図である。
図３は本発明の他の実施例（実施例３）であって、（イ）図は柱の断面図、（ロ）図は（イ）図のＡ−Ａ'断面図、（ハ）図は（イ）図のＢ−Ｂ'断面図である。図４は建物ユニットの骨組み構造体の斜視図である。

まず、図１と図４を参照して本発明の実施例１を説明する。
１は柱であって、２はジョイントピース、３は梁である。このジョイントピース２は柱１と梁３を接合するものであるが柱に対しては梁の先端に相当している。４は補強材であって、柱１に突き合わされるジョイントピース２の突合せ部２１において、断面コの字形のジョイントピース２の開口部側２１ａで、梁３からの力の伝達で柱１が局部的に変形が生じる柱１の角部１１の内側１１ｂに平面視Ｌ字形の補強材４がジョイントピース２の上フランジ２２（梁３の上フランジ３２でもある）をまたぐ長さａ（５０ｍｍ）で接合されている。
上記柱１とジョイントピース２及び梁３は、図４に示す建物ユニットの骨組構造体ｕを構成するものであって、この骨組構造体Ｕは、４本の柱１，１・・と、この柱１の下端部間に架け渡された４本の床梁３ａ、３ａ・・と、柱２の上端部に架け渡された４本の天井梁３ｂ，３ｂ・・とにより箱型に組み立てられている。

上記柱１は、肉厚６ｍｍの鋼板をロールフォーミング等により加工された角鋼管状で図１（イ）において横切断面ロの字形の中空角筒体であり、角部１１は曲面状になされている。上記ジョイントピース２及び床梁３ａ、天井梁３ｂは、いずれも図１（イ）において縦切断面コ字形状の溝型鋼である。

上記補強材４は、上記柱１と床梁３ａ、柱１と天井梁３ｂとの接合部のジョイントピース２との突合せ部２１でジョイントピース２の上フランジ２２（梁３の上フランジ３２でもある）をまたぐ長さａ（５０ｍｍ）である。また、柱１の内側１１ｂに梁３側の柱内面１１ａと角部１１を挟んだ他の柱内面１１ｃとにまたがって使用され、この二つの柱内面に沿った二つの板部４２，４３を備えており、全体として平面視Ｌ字形状の板厚６ｍｍのＺＡＭメッキ鋼板で形成され、柱１の角部１１の内側１１ｂの曲面形状と合致する形状になされている。

上記補強材４の使用方法は、柱１の所定の高さ位置（上端部または下端部）でジョイントピース２の突き合わせ部２１の断面コの字形状開口部側２１ａで上フランジ２２の位置で上フランジ２２をまたぐ長さａ（５０ｍｍ）で、柱１の角部１１の内側１１ｂに補強材４の平面視Ｌ字形状の板部４２，４３を柱１の柱内１１ａ，１１ｃに沿わせて補強材４の周囲を隅肉溶接で接合する。そして、ジョイントピース２の突き合わせ部２１を補強材４が接合された柱１の外側で柱１と突合せ、溶接で接合し、梁３をジョイントピース２の中に挿入して溶接、接合する。

上記本実施例の補強材４は、柱１と突き合わされるジョイントピース２の突き合わせ部２１が柱１の角部１１の内側１１ｂに接合されているので、梁３からの力の伝達で柱１が局部的に変形が生じる（例えば、図１（イ）において柱１のジョイントピース２との突き合わせ部２１の縦切断面コの字形状開口部側２１ａの部位）柱１の局部的変形（座屈）防止をジョイントピース２の形状で補う必要がなく、ジョイントピース２の断面係数は接合される梁３より大きければよいので、ジョイントピース２の形状をリップ付きコの字形形状からコの字形形状に簡素化することができる。そのため、梁３とジョイントピース２を重ねる施工が容易になり、建物ユニットＵの生産性が向上する。

また、本実施例において、柱１が、肉厚６ｍｍの四角筒で形成されているが、ジョイントピース２の接合部分の開口部側２１ａは肉厚６ｍｍの補強材４で補強されているので、肉厚が６ｍｍの従来の柱に比べて高い強度を有している。従って、この高い強度を有する柱１に梁３を取り付けて使用すると、接合部のジョイントピース２も高い接合強度を有することとなるので、柱強度に見合った接合強度を有する柱梁接合構造が得られる。

つぎに、本発明の別の実施例を図２を参照して説明する。
実施例１同様な部分に付いては同一番号を付し、異なる部分に付いてのみ新たな番号を付して説明する。
４は補強材であって、前記実施例と同様、建物ユニットの骨組み構造体Ｕの柱１とジョイントピース２及び梁３ａ、３ｂを接合するのに柱１の内側角部１１の内側１１ｂに接合して使用するものである。

上記補強材４の使用方法は、図２に示すように、中空の角鋼管状の柱１の相交差する２側面１１ｄ，１１ｅから直交方向に向けて柱１に接合部材である縦切断面コの字形のジョイントピース２、２の突き合わせ部２１，２１の開口部側２１ａ，２１ａにおいて、２側面の梁３，３からの力の伝達で柱１が局部的に変形が生じる２側面１１ｄ，１１ｅに挟まれた柱１の角部１１の内側１１ｂに補強材４が溶接５ａ，５ａ，５ｂされて接合されている。そして、ジョイントピース２、２の中に梁３、３を挿入して溶接等により接合する。

本実施例の補強材４は、中空の角鋼管状の柱１の相隣接する２側面１１ｄ，１１ｅから直交方向に向けて柱１に接合部材である縦切断面コの字形のジョイントピース２、２の突き合わせ部２１，２１の開口部側２１ａ，２１ａにおいて、２側面の梁３，３からの力の伝達で柱１が局部的に変形が生じる２側面に挟まれた柱１の角部１１の内側１１ｂに補強材４が接合されているので、前記実施例と同様の作用効果がえられる。

本発明の他の実施例を図３を参照して説明する。
柱１の天井側及び床側から夫々所定の位置（柱１の角部１１の内側１１ｂ）に補強材４，４がアーク溶接（すみ肉溶接）５ａ、５ａ、５ｂにより接合されている。
柱１の天井側からの所定の位置の一例としては、柱１の天井側の先端からｂ（１９１±２ｍｍ）の位置に補強材４の上端部の先端がくるように接合されており、また柱１の床側からの所定の位置の一例としては、柱１の床側の先端からｃ（１４４±２ｍｍ）の位置に補強材４の下端部の先端がくるように接合されている。

そして、柱１の天井側の補強材４の接合位置は天井梁３ａの下フランジ３３及びジョイントピース２の下フランジ２３をまたぐ位置に接合されている。同様に、柱１の床側の補強材４の接合位置は床梁３ｂの上フランジ３２及びジョイントピース２の上フランジ２２をまたぐ位置に接合されている。
即ち、柱１の天端部には柱蓋２ａが取付けられており、床側にも床蓋２ｂが取付けられているので柱１の天井側に設けられる天井梁３ａの上フランジ３２及びジョイントピース２の上フランジ２２側では柱蓋２ａにより座屈防止効果があり、補強材４は不要である。
同様に柱１の床側に設けられる床梁３ｂの下フランジ３３及びジョイントピース２の下フランジ２３側では床蓋２ｂにより座屈防止効果があり、補強材４は不要である。

本実施例の補強材４によると、柱１内に補強材４が２ヵ所接合されているので、前記実施例と同様の効果が得られる。また、柱１の角部１１の内側１１ｂに補強材４が接合されているので、柱１の外側に設けられるジョイントピース２や梁３等の他材料との干渉がなくなり、設計変更が少なくて済み、建物ユニットの生産性が向上する。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例２では、隣接する２側面から直交方向に向けて柱１に突き合わされて梁３，３が接合されていたが、柱１両側面から平行に梁が接合される構造であってもよい。

上記に示した柱梁接合構造を有する建物ユニットにより、建物ユニットの柱の座屈強度が増し、本発明の建物ユニットを積み重ね或いは隣接して組み合わせてなるユニット建物により、３階建や、更に高い中高層のユニット建物が構築される。また、雪による荷重に耐えられる多雪地用ユニット建物が構築される。なお、柱梁の接合部が建物ユニットの隅部に限定されないことは言うまでもない。

本発明の実施例１であって、（イ）図は柱梁接合構造を示す斜視図、（ロ）図は補強材の斜視図、（ハ）図は補強材の横断面図、（二）図は補強材の縦断面図である。 本発明の別の実施例（実施例２）であって、（イ）図は柱梁接合構造を示す斜視図、（ロ）図は柱梁接合構造の横断面図、（ハ）図は（ロ）図の柱梁接合構造のＡ−Ａ'断面図である。 本発明の他の実施例（実施例３）であって、（イ）図は柱の断面図、（ロ）図は（イ）図のＡ−Ａ'断面図、（ハ）図は（イ）図のＢ−Ｂ'断面図である。 建物ユニットの骨組み構造体の斜視図である。 従来の柱と梁（ジョイントピース）の接合状態を示す斜視図である。 従来の柱と梁（ジョイントピース）の接合状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 柱
２ ジョイントピース
３，３ａ，３ｂ 梁
４ 補強材
５，５ａ，５ｂ 溶接
１１ 角部
２１ 突合せ部
２１ａ 開口部側
ｕ 建物ユニットの骨組み構造体

Claims (3)

1. 角鋼管状の柱と溝型鋼の梁との接合構造であって、柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で、梁のフランジの位置でフランジをまたぐ長さで、梁側の柱内面と前記角部を挟んだ他の柱内面とにまたがる補強材が設けられており、該補強材は前記二つの柱内面に沿った二つの板部を備えており、柱の内部の角部に沿った平面視略Ｌ字型の形状であり、角鋼管状の柱内の天井側と床側の上下２ヵ所で溝型鋼の梁との接合構造であって、天井側の梁においては柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で下フランジの位置でフランジをまたぐ長さで、床側の梁においては柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で上フランジの位置でフランジをまたぐ長さで補強材が接合されていることを特徴とする柱梁の接合構造。
2. 角鋼管状の柱と溝型鋼の梁との接合構造であって、角鋼管状の柱に相交差する２側面から直交方向に向けて溝型鋼の梁が、両梁の開口部側を向き合って備えられ、柱の内部の角部でかつ、向き合って備えられた両梁のフランジの位置でフランジをまたぐ長さで、両梁側の柱内面とその角部にまたがる補強材が設けられており、該補強材は前記両梁側の柱内面に沿った二つの板部を備えており、柱の内部の角部に沿った平面視略Ｌ字型の形状であり、角鋼管状の柱内の天井側と床側の上下２ヵ所で溝型鋼の梁との接合構造であって、天井側の梁においては柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で下フランジの位置でフランジをまたぐ長さで、床側の梁においては柱の内部の角部でかつ、梁の開口部側で上フランジの位置でフランジをまたぐ長さで補強材が接合されていることを特徴とする柱梁の接合構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の柱梁の接合構造で形成された建物ユニットを備えたユニット建物。

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