JP4396840B2 - 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角形鋼管からなる柱にＨ形鋼などからなる梁がＴ形断面の接合金物を用いて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、特に継手効率を高めた接合部構造を提供するものである。

鉄骨構造の建物において、角形鋼管からなる柱にＨ形鋼からなる梁を接合する方法として、例えば図６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。

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をそれぞれボルト締結または溶接することによって接合金物２０に接合されている。

この場合特に、接合金物２０のティーフランジ２０ａはティーウェブ２０ｂの外側と内側においてそれぞれ横一列ないし複数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に高力ボルト接合されている。

また、このように構成された柱・梁接合部においては、梁２１から柱２２への応力は、高力ボルト２３を介して接合金物２０のティーフランジ２０ａから柱２２のフランジ２２ａに伝えられ、フランジ２２ａからウェブ２２ｂヘという経路で伝えられる。

さらに現行法では、高力ボルト２３の引張耐力に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任意に高めることができる。
特開平７−２２４４６１号公報

しかし、高力ボルト２３の本数を増やして接合部の耐力を高めるべく、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、ティーウェブ２０ｂに近い一段目の高力ボルト２３にのみ柱・梁間の応力が流れ、二段目以降の高力ボルト２３は余り応力を負担しないことがあり、継手効率が非常に悪いという課題があった。

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、特に柱・梁間の応力を各接合ボルトが均等に負担するボルト配置とすることで、接合ボルトの無駄を無くして継手効率を高めた鉄骨構造の柱・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・梁部構造は、角形鋼管からなる柱のフランジに複数の接合ボルトによって接合されるフランジと鉄骨梁のフランジに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、前記接合ボルトは前記柱の軸直角方向に複数列に配置され、かつ互いに異なる列の各接合ボルトは、前記接合金物のウェブまでの距離が近い程、前記柱のウェブまでの距離を遠くした位置にそれぞれ配置されてなることを特徴とするものである。

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り、本願発明は特に各接合ボルト(高力ボルト)を柱・梁接合部間の応力を均等に負担するボルト配置とすることで、すなわち、互いに異なる列(段)の各接合ボルトを前記接合金物のウェブまでの距離が近い程、前記柱のウェブまでの距離を遠くした位置にそれぞれ配置することで継手効率を高め、これにより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、建物の大スパン化および大規模化に適用可能としたものである。

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。

請求項２記載の柱・梁接合部構造は、請求項１記載の柱・梁接合部構造において、各列の接合ボルトは柱軸線の両側に対称に配置されてなることを特徴とするものである。

請求項３記載の柱・梁接合部構造は、請求項１または２記載の柱・梁接合部構造において、接合ボルトは接合金物のウェブの外側と内側においてそれぞれ柱の軸直角方向に複数列に配置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接合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る。

特に、互いに異なる列の各接合ボルトは、前記接合金物のウェブまでの距離が近い程、前記柱のウェブまでの距離を遠くした位置にそれぞれ配置されていることで、各接合ボルトが柱・梁接合部の応力を均等に負担し、特定の接合ボルトに応力が集中するようなことはないため、接合ボルトの継手効率が非常に高い。

図１〜図５は、本願発明の一例を示し、図において角形鋼管からなる柱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、矩形板状をなすフランジ(以下「ティーフランジ」という)３ａと台形板状をなすウェブ(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、必要によりティーフランジ３ａとティーウェブ３ｂとの内側コーナ部の中央に補強リブ３ｃが取り付けられている。

このように形成された接合金物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に上下のフランジ２ａ，２ａの端部をそれぞれ溶接または高力ボルト接合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柱１の軸直角方向(以下「横方向」という)に二列(二段)に、かつ柱１の材軸線Ｌの両側に対称に配置されている。

また、一段目と二段目にそれぞれ配置された各高力ボルト４は、柱１のウェブ１ｂからの距離ｓが近い程、接合金物３のティーウェブ３ｂからの距離ｈを遠くした位置に配置されている。

例えば図２(ａ)の例において、一段目の高力ボルト４_１，４_１と二段目の高力ボルト４_２，４_２は、それぞれ接合金物３のティーウェブ３ｂからの距離ｈ_１，ｈ_２と柱１のウェブ１ｂからの距離ｓ_１，ｓ_２において、ｈ_１ ＜ｈ_２、ｓ_１＞ｓ_２となる位置に配置されている。

また、図２(ｂ)の例において、一段目、二段目および三段目にそれぞれ配置された各高力ボルト４_１，４_２，４_３は、それぞれ接合金物３のティーウェブ３ｂからの距離ｈ_１，ｈ_２，ｈ_３と柱１のウェブ１ｂからの距離ｓ_１，ｓ_２，ｓ_３において、ｈ_１＜ｈ_２ ＜ｈ_３、ｓ_１＞ｓ_２＞ｓ_３となる位置に配置されている。なお、図２(ｂ)は柱軸線Ｌの片側のみを図示したものである。

このような高力ボルト４_１，４_２，４_３の配置のもとで、梁２と柱１間の応力は、梁２から接合金物３のティーウェブ３ｂ、ティーウェブ３ｂからティーフランジ３ａへと順に伝達され、さらに高力ボルト４_１，４_２，４_３を介してティーフランジ３ａから柱１のフランジ１ａに伝達され、そして柱１のフランジ１ａからウェブ１ｂへと順に伝達される。

この場合、各高力ボルト４_１，４_２，４_３とティーウェブ３ｂ間の距離ｈ_１，ｈ_２，ｈ_３が違っていても、各高力ボルト４_１，４_２，４_３が上記した位置にそれぞれ配置されていることで、梁２と柱１間の応力は特定の高力ボルト(例えば高力ボルト４_１)に集中することはなく、各高力ボルト４_１，４_２，４_３に均等に分散されるため、高力ボルトの継手効率が非常によい。

図３、図４および図５は、いずれも接合金物３の変形例を示し、例えば図３に図示した接合金物３は、ティーフランジ３ａおよびティーウェブ３ｂともに単純な矩形板状に形成されていることで、加工が容易で簡単に製作することができる等の効果がある。

また、図４に図示した接合金物３は、特にティーフランジ３ａの中央部分が両端部分より小幅に形成されていることで、軽量化と鋼材の節約による製作コストの低減等が可能であり、さらに図５に図示した接合金物３は、特にティーフランジ３ａとティーウェブ３ｂとのコーナ部の両端部に矩形または三角形の補強リブ３ｃが取り付けられていることで、剛性が非常に高く過大な応力に対しても、高力ボルトに先行して降伏変形するようなことはない等の効果がある。

本願発明は、Ｔ形断面の接合金物を用いて角形鋼管からなる柱に鉄骨梁を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。

角形鋼管からなる柱とＨ形鋼からなる梁との柱・梁接合部を示し、(ａ)はその一部破断正面図、(ｂ)は(ａ)におけるイ−イ線断面図、(ｃ)は(ａ)におけるロ−ロ線断面図である。 接合ボルトの配置例を示し、 (ａ)は二段配置の例を示し、 (ｂ)は三段配置の例を示す断面図である。 接合金物を示し、 (ａ)は平面図、 (ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図である。 接合金物を示し、 (ａ)は平面図、 (ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図である。 接合金物を示し、 (ａ)は平面図、 (ｂ)は正面図、(ｃ)は側面図である。 角形鋼管からなる柱とＨ形鋼からなる梁との柱・梁接合部の従来例を示し、(ａ)はその一部破断正面図、(ｂ)は(ａ)におけるハ−ハ線拡大断面図である。

符号の説明

１ 角形鋼管からなる柱
１ａ 柱のフランジ
１ｂ 柱のウェブ
２ Ｈ形鋼からなる梁
２ａ 梁の上下フランジ
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)

Claims (3)

1. 角形鋼管からなる柱のフランジに複数の接合ボルトによって接合されるフランジと鉄骨梁のフランジに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、前記接合ボルトは前記柱の軸直角方向に複数列に配置され、かつ互いに異なる列の各接合ボルトは、前記接合金物のウェブまでの距離が近い程、前記柱のウェブまでの距離を遠くした位置にそれぞれ配置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. 各列の接合ボルトは、柱軸線の両側に対称に配置さ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. 接合ボルトは接合金物のウェブの外側と内側においてそれぞれ柱の軸直角方向に複数列に配置さ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。

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