JP4552122B2 - 構真柱と鉄骨梁との接合構造および接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、構真柱と鉄骨梁とを接合するための構造および方法に関する。

周知のように、建物の施工に際しての鉄骨柱と鉄骨梁との接合は溶接により行うことが一般的であり、その場合には鉄骨柱に予めダイヤフラムやブラケットを溶接しておいて、それに鉄骨梁の梁端を突き合わせて溶接することが通常である。そのような溶接により接合を行う場合には溶接部に適正なルートギャップ寸法を確保する必要があり、そのためには鉄骨柱の建て入れの際にそれらの相互間隔を厳密に設計値に合致させる必要があるが、通常の工法により地上階の鉄骨柱を建て込む際には充分な建て入れ精度を確保でき、したがって適正なルートギャップ寸法を支障なく確保することができるので特に問題は生じない。

ところで、地下部の施工法としての逆打ち工法が近年広く普及しつつあり、逆打ち工法では杭の施工の段階で地下階の柱を構真柱として杭とともに先行施工することが行われているが、そのような構真柱として建て込まれた鉄骨柱に対しては、鉄骨梁を上記のような通常の手法で溶接して接合することは必ずしも容易ではない。すなわち、構真柱の施工に際してはその建て入れ精度を必ずしも充分には確保できず、施工精度上の限界から構真柱間の相互間隔が設計値に対して多少なりとも誤差が生じてしまう場合がある。その場合、構真柱間に架設するべき鉄骨梁の梁長が設計値どうりであると、溶接に際して適正なルートギャップ寸法が確保できず、そのままでは適正な溶接が行い得ない場合が生じる。そのため、従来においては構真柱間の実際の間隔をそのつど厳密に測定し、それに合致するように鉄骨梁の梁長を調整したり、場合によっては鉄骨梁自体を製作し直して、適正なルートギャップ寸法を確保するようにしている。

また、上記のような構真柱に対する鉄骨梁の接合手法として、たとえば特許文献１には構真柱に特殊な接合部材を溶接してその接合部材に対して鉄骨梁を特殊ボルトにより締結するというものが提案され、それによれば構真柱の施工誤差を吸収して鉄骨梁を容易に接合可能とされている。
特開平６−３０６８８０号公報

従来の手法のように、鉄骨梁を架設するに際して鉄骨柱間の実際の間隔を厳密に測定して梁長を微調整するようなことでは、そのために多大の手間と費用を要して極めて非能率であるし、現場での速やかな対応が不可能であるので工程上の大きな問題となっていた。また、特許文献１に示される手法では、特殊な接合部材と特殊ボルトを用いることから工費の著しい増大が不可避であり、広く一般に採用できるものではない。

上記事情に鑑み、本発明は、建て入れ精度が必ずしも充分に確保できない構真柱に対して鉄骨梁を接合する場合においても、梁長を厳密に調整するような必要がなく、また何等特殊な部材を用いることなく、鉄骨梁を簡便かつ確実に剛接合することを可能とする有効適切な接合構造および接合方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、ウェブと上下のフランジを有するＨ形鋼またはＩ形鋼からなる鉄骨梁を鉄骨からなる構真柱に対して接合するための構造であって、構真柱の周面に垂直材と上下の水平材からなるブラケットを溶接し、鉄骨梁のウェブを前記ブラケットの垂直材に対向させてそれらウェブと垂直材とを横添板を介してボルト締結し、鉄骨梁の上フランジの上面側に上添板をボルト締結するとともに下フランジの下面側に下添板をボルト締結し、それら上下の添板の先端部を鉄骨梁の梁端よりも構真柱側に突出させてそれらの先端を前記ブラケットの上下の水平材の先端にそれぞれ突き合わせて溶接したことを特徴とする。

請求項２の発明は、ウェブと上下のフランジを有するＨ形鋼またはＩ形鋼からなる鉄骨梁を鉄骨からなる構真柱に対して接合するための方法であって、構真柱の周面に垂直材と上下の水平材とからなるブラケットを溶接し、鉄骨梁のウェブを前記ブラケットの垂直材に対向させてそれらウェブと垂直材とを横添板を介してボルト締結するとともに、構真柱に対する鉄骨梁の接合位置をウェブと垂直材および横添板に形成してあるボルト孔のクリアランスの範囲内で調整し、鉄骨梁の上フランジの上面側に上添板をボルト締結するとともに下フランジの下面側に下添板をボルト締結してそれら上下の添板の先端部を鉄骨梁の梁端よりも構真柱側に突出させるとともに、鉄骨梁に対する上下の添板の締結位置をそれらに形成してあるボルト孔のクリアランスの範囲内で調整し、上下の添板の先端を前記ブラケットの水平材の先端にそれぞれ突き合わせて溶接することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明の構真柱と鉄骨梁との接合方法であって、上下の添板を位置決めして鉄骨梁に対してボルト締結した後、それら上下の添板の少なくともいずれかをフランジに対してそれぞれ溶接することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の発明の構真柱と鉄骨梁との接合方法であって、上添板の幅寸法を上フランジの幅寸法よりも小さくしておいて、上添板の側面と上フランジの側部上面との間を隅肉溶接し、下添板の幅寸法を下フランジの幅寸法よりも大きくしておいて、下フランジの側面と下添板の側部上面との間を隅肉溶接することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２，３または４の発明の構真柱と鉄骨梁との接合方法であって、鉄骨梁を吊り込む際にその上下のフランジに対して上下の添板を予め仮締結しておくとともに、それら上下の添板の先端部を予め開先加工しておくことを特徴とする。

請求項１の発明の接合構造によれば、構真柱に溶接したブラケットに対して鉄骨梁を直接溶接するのではなく、鉄骨梁の上下のフランジに上下の添板をボルト締結してそれらを上下の水平材に対して溶接することにより、構真柱に施工誤差があっても、鉄骨梁自体の梁長の調整を必要とすることなく、施工誤差を吸収して支障なく溶接することが可能である。

請求項２の発明の接合方法によれば、横添板や上下の添板を鉄骨梁やブラケットに対してボルト締結する際にそれらのボルト孔のクリアランスの範囲内で鉄骨梁の位置の調整や鉄骨梁に対する添板の締結位置の調整が個々に可能であり、したがって鉄骨梁自体の梁長の調整を必要とすることなく適正なルートギャップ寸法を確保して支障なく溶接することが可能であるし、そのような調整では不十分な場合には添板におけるボルト孔の位置を変更するか、ボルト孔の位置を修正した新たな添板に交換すれば足り、いずれにしても鉄骨梁自体に対する調整が不要であるので現場での迅速な対応が可能であり、従来に比較して施工性を格段に向上させることができる。

請求項３の発明の接合方法によれば、上下の添板を上下のフランジに対してボルト締結することに加えてそれらをさらに溶接することにより、フランジに対する添板の接合強度をより高めることができ、ボルトの所要本数を削減し、添板の長さを小さくすることが可能である。

請求項４の発明の接合方法によれば、上添板の幅寸法を上フランジの幅寸法よりも小さくしておいて上添板の側面と上フランジの側部上面との間を隅肉溶接し、下添板の幅寸法を下フランジの幅寸法よりも大きくしておいて下フランジの側面と下添板の側部上面との間を隅肉溶接することにより、いずれも溶接作業を下向き姿勢で容易に行えるので効率的であるし、溶接品質も確保し易いという効果が得られる。

請求項５の発明の接合方法によれば、鉄骨梁を吊り上げて架設する時点で予め上下の添板を仮止めしておき、それら添板の先端部には予め開先を形成しておくので、揚重能率と接合作業効率をより向上させることができる。

本発明の実施形態を図１〜図２に示す。本実施形態は、逆打ち工法により構真柱として建て込まれた角形鋼管からなる鉄骨柱１に対して、ウェブ２および上下のフランジ３（上フランジ３ａおよび下フランジ３ｂ）を有するＨ形鋼からなる鉄骨梁４を接合する場合の適用例であって、図１は接合後の構造を示し、図２は接合作業手順を示すものである。

本実施形態では鉄骨柱１を構真柱として建て込む際に予めブラケット５を取り付けておき、そのブラケット５に対して鉄骨梁４を接合するものである。ブラケット５は鉄骨柱１の周面に溶接された水平材としての環状の２枚のダイヤフラム６（上ダイヤフラム６ａおよび下ダイヤフラム６ｂ）と、それらの間に垂直材として溶接されたシヤプレート７からなる。ブラケット５における各ダイヤフラム６の厚さは後述する上下の添板８（上添板８ａおよび下添板８ｂ）の厚さと同等以上とされている。また、上ダイヤフラム６ａと下ダイヤフラム６ｂの間の内法間隔（つまりシヤプレート７の高さ寸法）は鉄骨梁４の梁成と同等とされていて、図１（ａ）に示すように上フランジ３ａの上面側にボルト締結された上添板８ａが上ダイヤフラム６ａに対して溶接され、下フランジ３ｂの下面側にボルト締結された下添板８ｂが下ダイヤフラム６ｂに対して溶接されるようになっている。

その施工手順としては、図２（ａ）に示すように鉄骨梁４をブラケット５の位置まで吊り下ろし、そのウェブ２をブラケット５のシヤプレート７に対向させ、それらウェブ２とシヤプレート７の両面側に横添板９をあてがい、（ｂ）に示すように横添板９を介してウェブ２とシヤプレート７とをＨＴＢ２面摩擦接合の形態でボルト締結する。その際、ウェブ２とシヤプレート７と横添板９のそれぞれに形成されているボルト孔のクリアランスの範囲内で鉄骨梁４の位置を調整する。たとえば、各ボルト孔の内径がボルト外径に対して＋２ｍｍとされている場合には、鉄骨梁４をブラケット５に対して±４ｍｍの範囲で離接するように調整することが可能である。なお、鉄骨梁４の両端をそれぞれシヤプレート７に対して締結してしまえば、鉄骨梁４は鉄骨柱１間に安定に架設されるので、その時点で揚重は解除して差し支えない。

同じく図２（ｂ）に示しているように、先端を開先加工した上添板８ａおよび下添板８ｂを予め用意しておき、鉄骨梁４の上フランジ３ａの上面側に上添板８ａをあてがい、下フランジ３ｂの下面側に下添板８ｂをあてがい、それぞれ１面摩擦接合の形態でボルト締結する。その際、それら添板８の先端をそれぞれ梁端よりも前方（鉄骨柱側）に突出させるが、上記と同様にボルト孔のクリアランスの範囲内で上下の添板８の位置をそれぞれ前後に微調整して、それら添板８の先端をそれぞれ上下のダイヤフラム６の先端に適正なルートギャップ寸法を確保した状態で突き合わせる。この際、上記のようにボルト孔の内径がボルト外径に対し＋２ｍｍの場合には各添板８の位置を±２ｍｍの範囲で前後に調整可能である。しかる後に、図１に示したように上下の添板８の先端と上下のダイヤフラム６の先端とをそれぞれ突き合わせ溶接すれば接合作業が完了する。

なお、上下の添板８を上下のフランジ３に対してボルト締結することのみでも充分な接合強度が得られるので、通常はそれで充分であるが、必要であればそれらの双方もしくはいずれかをボルト締結することに加えてさらに溶接することでも良い。その場合、それらの溶接は適宜行えば良いが、図１（ｂ）〜（ｄ）に示しているように上添板８ａの幅寸法を上フランジ３ａよりも小さくしておいて上添板８ａの側面と上フランジ３ａの側部上面との間を隅肉溶接し、下添板８ｂの幅寸法を下フランジ３ｂの幅寸法よりも大きくしておいて下フランジ３ｂの側面と下添板８ｂの側部上面との間を隅肉溶接すれば良く、このようにすればいずれも溶接作業を下向き姿勢で容易に行えるので効率的であり、溶接品質も確保し易い。このような溶接を行うことにより、フランジ３に対する添板８の接合強度をより高めることができるから、それらを締結するためのボルトの所要本数を削減することも可能であるし、添板８の長さを小さくすることも可能であり、そのようにすることが好ましい。

上記の手順により上記の構造によって鉄骨梁４を鉄骨柱１に対して接合することにより、それら鉄骨梁４と鉄骨柱１とを構造的に確実堅個に剛接合できることはもとより、鉄骨柱１を構真柱として建て込む際に生じることがある施工誤差をも支障なく吸収することができる。

すなわち、本実施形態の構造および方法によれば、従来一般のように鉄骨梁４自体をブラケット５に対して直接的に溶接するのではなく、そのウェブ２を横添板９を介してシヤプレート７に対してボルト締結し、また上下のフランジ３に上下の添板８をボルト締結したうえで、それら上下の添板８を介して上下のフランジ３を上下のダイヤフラム６に対して溶接するので、横添板９や上下の添板８をボルト締結する際にそれらのボルト孔のクリアランスの範囲内で鉄骨梁４の位置調整や鉄骨梁４に対する添板８の締結位置の調整が個々に可能であり、したがって鉄骨柱１に施工誤差が生じていたとしても、上記のような調整を行うことのみで、鉄骨梁４自体の梁長の調整を必要とすることなく、施工誤差を吸収して適正なルートギャップ寸法を確保可能であり、それにより溶接を支障なく行うことができ、溶接品質やその信頼性も支障なく確保することが可能である。

また、仮にボルト孔のクリアランスの範囲内では充分な調整ができないような場合には、溶接を増すか、現場にて添板８におけるボルト孔の位置を変更するか、あるいはボルト孔の位置を修正した新たな添板８に交換すれば足り、いずれにしても鉄骨梁４自体に対する調整が不要であるので現場での迅速な対応が可能であり、従来のように鉄骨柱１の間隔を実測して鉄骨梁４自体の梁長を調整し直す場合に比較して施工性を格段に向上させることが可能である。勿論、本実施形態では特許文献１に示されるような特殊な接合部材や特殊ボルトを用いるものでもないし、何等面倒な工程を必要とするものでもないので、コストアップの要因は殆どない。ただし、施工誤差によりブラケット５間の間隔が鉄骨梁４の梁長よりも小さくなってしまった場合（鉄骨梁４の梁長がそれを架設するべきスパン長よりも大きくなってしまった場合）には、本実施形態による手法では対処できないので、その場合は鉄骨梁４を短くする方向での調整が必要となる（このことは特許文献１に示される手法においても同様である）。

さらに、本実施形態の構造および方法によれば、鉄骨梁４のウェブ２をブラケット５のシヤプレート７に対しＨＴＢ２面摩擦接合とするので、鉄骨柱１の周面からのブラケット５の突出寸法を小さくでき、したがって鉄骨柱１の施工に際してそれを構真柱杭の掘削孔に容易に納めることができて施工性に優れるという利点がある。また、本実施形態では、上添板８ａを上フランジ３ａの上面側にのみ締結し、下添板８ｂは下フランジ３ｂの下面側にのみ締結することとして、上フランジ３ａの下面側や下フランジ３ｂの上面側には添板８を設けないので、小梁のガセットプレートや梁貫通補強材（補強プレートや補強スリーブ）等が添板８と干渉してしまうこともない。

以上で本発明の好適な一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、たとえば以下に列挙するような様々な変形や応用が可能である。

上記実施形態では、鉄骨柱１（構真柱）に設けるブラケット５における水平材として鉄骨柱１の全周にわたる環状のダイヤフラム６を採用したが、そのようなダイヤフラム６に代えて単なるフランジを採用することにより、Ｈ形断面のブラケットとしても良い。

上記実施形態のように、鉄骨梁４をブラケット５間に架設してから上下の添板８を上下のフランジ３にボルト締結することでも良いが、鉄骨梁４を吊り上げて架設する時点でそれに予め添板８を仮止めしておき、鉄骨梁４を横添板９によりブラケット５間に架設して位置決めした後に、上下の添板８をそれぞれ厳密に位置決めしてフランジ３に対して本締結するようにしても良く、そのようにすれば揚重能率と接合作業効率をより向上させることができる。

上記実施形態は鉄骨梁４がＨ形鋼である場合の適用例であるが、鉄骨梁４はＩ形鋼であっても同様に適用できるし鉄骨柱１（構真柱）もブラケット５を溶接することができるものであれば角形鋼管柱のみならず円形鋼管柱、ボックス柱、Ｈ形鋼や十字形鋼等の適宜断面の鉄骨からなる構真柱とすることができる。

本発明の接合構造および接合方法は、鉄骨梁４の両端に対して適用することでも勿論良いが、鉄骨梁４の一端は在来の構造、方法で構真柱に対して接合し、他端のみを本発明の構造、方法により接合することでも良い。

本発明の実施形態である接合構造を示す図である。 同、施工手順を示す図である。

符号の説明

１ 鉄骨柱（構真柱）
２ ウェブ
３ フランジ
３ａ 上フランジ
３ｂ 下フランジ
４ 鉄骨梁
５ ブラケット
６ ダイヤフラム（水平材）
６ａ 上ダイヤフラム
６ｂ 下ダイヤフラム
７ シヤプレート（垂直材）
８ 添板
８ａ 上添板
８ｂ 下添板
９ 横添板

Claims (5)

1. ウェブと上下のフランジを有するＨ形鋼またはＩ形鋼からなる鉄骨梁を鉄骨からなる構真柱に対して接合するための構造であって、
   構真柱の周面に垂直材と上下の水平材からなるブラケットを溶接し、
   鉄骨梁のウェブを前記ブラケットの垂直材に対向させてそれらウェブと垂直材とを横添板を介してボルト締結し、
   鉄骨梁の上フランジの上面側に上添板をボルト締結するとともに下フランジの下面側に下添板をボルト締結し、それら上下の添板の先端部を鉄骨梁の梁端よりも構真柱側に突出させてそれらの先端を前記ブラケットの上下の水平材の先端にそれぞれ突き合わせて溶接したことを特徴とする構真柱と鉄骨梁との接合構造。
2. ウェブと上下のフランジを有するＨ形鋼またはＩ形鋼からなる鉄骨梁を鉄骨からなる構真柱に対して接合するための方法であって、
   構真柱の周面に垂直材と上下の水平材とからなるブラケットを溶接し、
   鉄骨梁のウェブを前記ブラケットの垂直材に対向させてそれらウェブと垂直材とを横添板を介してボルト締結するとともに、構真柱に対する鉄骨梁の接合位置をウェブと垂直材および横添板に形成してあるボルト孔のクリアランスの範囲内で調整し、
   鉄骨梁の上フランジの上面側に上添板をボルト締結するとともに下フランジの下面側に下添板をボルト締結してそれら上下の添板の先端部を鉄骨梁の梁端よりも構真柱側に突出させるとともに、鉄骨梁に対する上下の添板の締結位置をそれらに形成してあるボルト孔のクリアランスの範囲内で調整し、上下の添板の先端を前記ブラケットの水平材の先端にそれぞれ突き合わせて溶接することを特徴とする構真柱と鉄骨梁との接合方法。
3. 請求項２記載の構真柱と鉄骨梁との接合方法であって、上下の添板を位置決めして鉄骨梁に対してボルト締結した後、それら上下の添板の少なくともいずれかをフランジに対して溶接することを特徴とする構真柱と鉄骨梁との接合方法。
4. 請求項３記載の構真柱と鉄骨梁との接合方法であって、上添板の幅寸法を上フランジの幅寸法よりも小さくしておいて、上添板の側面と上フランジの側部上面との間を隅肉溶接し、
   下添板の幅寸法を下フランジの幅寸法よりも大きくしておいて、下フランジの側面と下添板の側部上面との間を隅肉溶接することを特徴とする構真柱と鉄骨梁との接合方法。
5. 請求項２，３または４記載の構真柱と鉄骨梁との接合方法であって、鉄骨梁を吊り込む際にその上下のフランジに対して上下の添板を予め仮締結しておくとともに、それら上下の添板の先端部を予め開先加工しておくことを特徴とする構真柱と鉄骨梁との接合方法。

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