JP4555883B2 - Friction bonding member and friction bonding structure - Google Patents

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Description

本発明は、建築構造物を構成する鋼板、形鋼部材、角形鋼管等の各種の鋼材を高力ボルト摩擦接合するために用いられる摩擦接合用部材及びこれを用いた摩擦接合構造に関する。   The present invention relates to a friction bonding member used for high-strength bolt friction bonding of various steel materials such as a steel plate, a shaped steel member, and a square steel pipe constituting a building structure, and a friction bonding structure using the same.
建築構造物を構成する鋼板、形鋼部材、角形鋼管等の各種の鋼材を接合する際には、例えば、スプライスプレートを用いた高力ボルト摩擦接合が広く用いられている。この高力ボルト摩擦接合では、二つの鋼材の端部を突き合わせて配置した後、これら鋼材の両面側にスプライスプレートを当接させたうえで、これら鋼材やスプライスプレートに挿通される高力ボルトを締め付けることによって、鋼材とスプライスプレートとの間に圧縮力を導入し、鋼材とスプライスプレートとの間に生じる摩擦抵抗力によって二つの鋼材間に作用する力を伝達することとしている。   When joining various steel materials such as a steel plate, a shaped steel member, a square steel pipe and the like constituting a building structure, for example, high-strength bolt friction joining using a splice plate is widely used. In this high-strength bolt friction joint, the ends of two steel materials are placed in contact with each other, and then the splice plates are brought into contact with both sides of the steel materials, and then the high-strength bolts inserted through these steel materials and the splice plates are attached. By tightening, a compressive force is introduced between the steel material and the splice plate, and a force acting between the two steel materials is transmitted by a frictional resistance force generated between the steel material and the splice plate.
ここで、図9に示すように、互いの端部を突き合わせられた鋼材101、103の板厚が異なり、いわゆる肌すきと呼ばれる板厚差に応じた厚みの隙間がある場合、二枚のスプライスプレート107のみで高力ボルト摩擦接合をすると、鋼材101、103とスプライスプレート107との間のすべり係数が低下するとともに、スプライスプレート107に座屈が生じる恐れがある。このため、この隙間をなくすために、一般には、この隙間に鋼材101、101間の板厚に応じた厚みのフィラープレート105を介装させたうえで、これら鋼材101、103、スプライスプレート107及びフィラープレート105に挿通される高力ボルト109を締め付けて、これら鋼材101、103等の間に圧縮力を導入する方法がとられている。   Here, as shown in FIG. 9, when the thicknesses of the steel materials 101 and 103 that are faced to each other are different and there is a gap with a thickness corresponding to a difference in thickness called a so-called skin plow, two splices When high-strength bolt frictional joining is performed using only the plate 107, the slip coefficient between the steel materials 101 and 103 and the splice plate 107 decreases, and the splice plate 107 may be buckled. Therefore, in order to eliminate this gap, generally, a filler plate 105 having a thickness corresponding to the thickness between the steel materials 101 and 101 is interposed in the gap, and then these steel materials 101 and 103, the splice plate 107 and A method is adopted in which a high-strength bolt 109 inserted through the filler plate 105 is tightened to introduce a compressive force between the steel materials 101 and 103.
また、この他に、このような板厚の異なる鋼材間を高力ボルト摩擦接合するために提案されている技術としては、例えば、特許文献1に開示の技術が知られている。この特許文献1の開示技術では、板厚の厚い鋼材側に位置するスプライスプレートの板厚よりも、板厚の薄い鋼材側に位置するスプライスプレートの板厚の方が、二つの鋼材の板厚差に応じた厚みで厚くなるように切削加工により形成された特殊形状のスプライスプレートを用いて、フィラープレートを用いることなく高力ボルトによる摩擦接合が行なえるように構成している。また、この他にも特許文献1には、二つの鋼材間の突き合わせ部近傍において折り曲げ加工による折曲部が形成された特殊形状のスプライスプレートが開示されている。   In addition to this, as a technique proposed for high-strength bolt friction joining between steel materials having different plate thicknesses, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 is known. In the disclosed technique of Patent Document 1, the plate thickness of the splice plate positioned on the steel material side having the smaller plate thickness is larger than the plate thickness of the splice plate positioned on the steel material side having the larger plate thickness. Using a splice plate having a special shape formed by cutting so as to increase in thickness according to the difference, it is configured to be able to perform friction welding with a high-strength bolt without using a filler plate. In addition to this, Patent Document 1 discloses a splice plate having a special shape in which a bent portion is formed by bending in the vicinity of a butt portion between two steel materials.
特開2001−248241号公報JP 2001-248241 A
ところで、上述した従来技術には、下記に説明するような問題点があった。   By the way, the above-described prior art has problems as described below.
図9に示すような態様でフィラープレート105を用いた場合は、二つの鋼材101、103の接合作業時において、接合作業に要する部品数が増大して現場施工が煩雑なものとなるため、施工性が低下してしまうという問題点があった。   When the filler plate 105 is used in the mode as shown in FIG. 9, the number of parts required for the joining work increases during the joining work of the two steel materials 101, 103, and the on-site construction becomes complicated. There is a problem that the performance is lowered.
また、高力ボルト摩擦接合を用いる場合、スプライスプレート107による摩擦抵抗力
を増大させるために、スプライスプレート107の表面にブラスト処理等の高摩擦化処理が施すことがある。この場合に、図9に示すようなフィラープレート105を用いる際には、フィラープレート105の両面にも同等の高コストの高摩擦化処理を施す必要があり、高摩擦化処理を施す必要のある面数が余分に増大してしまい、その分だけコスト高を招くこととなる。
Further, when using high-strength bolt friction joining, in order to increase the frictional resistance by the splice plate 107, the surface of the splice plate 107 may be subjected to a high friction treatment such as blasting. In this case, when the filler plate 105 as shown in FIG. 9 is used, it is necessary to perform the same high-cost high-friction process on both surfaces of the filler plate 105, and it is necessary to perform the high-friction process. The number of surfaces increases excessively, resulting in an increase in cost.
また、特許文献1の開示技術は、特殊形状のスプライスプレートを得るために、切削加工や折り曲げ加工といった余計な加工工程を必要とするため、その分だけコスト高を招くこととなる。   In addition, since the disclosed technique of Patent Document 1 requires an extra processing step such as cutting and bending in order to obtain a splice plate having a special shape, the cost increases accordingly.
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、高力ボルト摩擦接合をする際に用いられ、施工性の改善とともにコスト低減を可能とする摩擦接合用部材及びこれを用いた摩擦接合構造を提供することにある。   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is used when performing high-strength bolt friction joining, and enables cost reduction along with improvement in workability. It is an object of the present invention to provide a friction bonding member and a friction bonding structure using the same.
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記の摩擦接合用部材及びこれを用いた摩擦接合構造を発明した。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventor has invented the following friction bonding member and a friction bonding structure using the same, after intensive studies.
請求項1に係る摩擦接合用部材は、互いの端部が突き合わせられた板厚の異なる二つの鋼材を高力ボルト摩擦接合するために用いられる摩擦接合用部材において、上記二つの鋼材の端部間に亘って配置され、板厚の厚い上記鋼材の表面に当接されるスプライスプレートと、上記スプライスプレートと板厚の薄い上記鋼材との間に介装され、上記スプライスプレートに対して固定されたフィラープレートとを備え、上記スプライスプレート及び上記フィラープレートは、上記高力ボルトを挿通するためのボルト孔が形成され、上記フィラープレートは、上記スプライスプレートに対してねじにより固定されていることを特徴とする。 The friction bonding member according to claim 1 is a friction bonding member used for high-strength bolt friction bonding of two steel materials having different plate thicknesses whose end portions are butted against each other, and the end portions of the two steel materials. A splice plate that is disposed between the splicing plate and abutting against the surface of the steel material having a large plate thickness, and is interposed between the splice plate and the steel material having a thin plate thickness, and is fixed to the splice plate. The splice plate and the filler plate are formed with bolt holes for inserting the high-strength bolts, and the filler plate is fixed to the splice plate with screws. Features.
請求項に係る摩擦接合用部材は、請求項に係る発明において、上記ねじは、その頭部が上記フィラープレートに形成されたざぐり孔内に収納されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the friction joining member according to the first aspect , wherein the head of the screw is housed in a counterbore formed in the filler plate.
請求項に係る摩擦接合用部材は、請求項1又は2に係る発明において、上記フィラープレートは、上記鋼材よりも強度の高い高強度鋼から構成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the friction joining member according to the first or second aspect , wherein the filler plate is made of high strength steel having a strength higher than that of the steel material.
請求項に係る摩擦接合用部材は、請求項1〜3の何れか1項に係る発明において、互いに当接される上記スプライスプレート及び上記フィラープレートの当接面に対して高摩擦化処理が施されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the friction joining member according to any one of the first to third aspects, wherein a high friction treatment is applied to the contact surfaces of the splice plate and the filler plate that are in contact with each other. It is characterized by being given.
請求項に係る摩擦接合用部材は、請求項1〜の何れか1項に係る発明において、上記二つの鋼材のそれぞれに対面される上記スプライスプレート及び上記フィラープレートの摩擦面に対して、アルミ溶射による高摩擦化処理が施されていることを特徴とする。 The friction joining member according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4 , with respect to the friction surface of the splice plate and the filler plate facing each of the two steel materials, It is characterized by high friction treatment by aluminum spraying.
請求項に係る摩擦接合構造は、互いの端部が突き合わせられた二つの鋼材が、請求項1〜の何れか1項記載の摩擦接合用部材により高力ボルト摩擦接合されたことを特徴とする。 The friction joining structure according to claim 6 is characterized in that the two steel materials whose end portions are butted against each other are high-strength bolt friction joined by the friction joining member according to any one of claims 1 to 5. And
請求項に係る鋼材は、請求項1〜の何れか1項記載の摩擦接合用部材により高力ボルト摩擦接合されたことを特徴とする。

A steel material according to claim 7 is characterized in that high-strength bolt friction bonding is performed by the friction bonding member according to any one of claims 1 to 5 .

請求項1に係る発明は、スプライスプレートとフィラープレートとが予め固定されているため、接合作業に要する部品数を低減して現場施工を簡単なものとすることができ、施工性の改善を図ることが可能となっている。また、摩擦抵抗力の増大のために行う高摩擦化処理を施す場合に、フィラープレートについてはその外側面のみに施せば十分となるため、高摩擦化処理に要するコスト低減を図ることが可能となっている。また、切削加工や折り曲げ加工といった加工工程が必要とならず、製作時におけるコスト低減を可能としている。   In the invention according to claim 1, since the splice plate and the filler plate are fixed in advance, it is possible to reduce the number of parts required for the joining work and to simplify the on-site construction, and to improve the workability. It is possible. In addition, when applying a high friction treatment for increasing the frictional resistance, it is sufficient to apply the filler plate only to the outer surface of the filler plate, so that the cost required for the high friction treatment can be reduced. It has become. Further, there is no need for a machining process such as cutting or bending, which enables cost reduction during production.
本発明に係る摩擦接合用部材により高力ボルト接合された鋼材の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the steel materials high-strength bolted by the member for friction joining which concerns on this invention. 本発明に係る摩擦接合用部材により高力ボルト接合された鋼材の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the steel materials bolt-joined with the member for friction joining which concerns on this invention. 図1のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 図1の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG. (a)は摩擦接合用部材の組み立て前の構成を示す分解斜視図であり、(b)はその組み立て後の構成を示す斜視図である。(A) is a disassembled perspective view which shows the structure before the assembly of the member for friction joining, (b) is a perspective view which shows the structure after the assembly. (a)は図5に示す摩擦接合用部材についての部分断面側面図であり、(b)、(c)はそれぞれ(a)の摩擦接合用部材とは異なる実施形態の摩擦接合用部材についての部分断面側面図である。(A) is a fragmentary sectional side view about the member for friction joining shown in FIG. 5, (b), (c) is about the member for friction joining of embodiment different from the member for friction joining of (a), respectively. It is a partial cross section side view. 鋼材の両面に摩擦接合用部材を用いた摩擦接合構造の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the friction joining structure which used the member for friction joining on both surfaces of steel materials. 一面摩擦接合構造による摩擦接合構造の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the friction joining structure by a one-surface friction joining structure. 従来技術について説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art.
以下、本発明を実施するための形態として、互いの端部が突き合わせられた板厚の異なる二つの鋼材を高力ボルト摩擦接合するために用いられる摩擦接合用部材及びこれを用いた摩擦接合構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, as a form for carrying out the present invention, a friction joining member used for high-strength bolt friction joining of two steel materials having different thicknesses whose ends are abutted against each other, and a friction joining structure using the same Will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図4は、本発明に係る摩擦接合用部材5により二つの鋼材1、3が高力ボルト摩擦接合された摩擦接合構造10の構成を示す図であり、図1はその側面図であり、図2はその上面図であり、図3は図1のA−A線断面図であり、図4は図1の部分拡大図である。   1-4 is a figure which shows the structure of the friction joining structure 10 by which the two steel materials 1 and 3 were joined by the high strength bolt friction joining by the member 5 for friction joining which concerns on this invention, FIG. 1 is the side view. 2 is a top view thereof, FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG.
本発明に係る摩擦接合用部材5により摩擦接合される二つの鋼材1、3は、建築構造物を構成するH形鋼、山形鋼、溝形鋼、T形鋼等の形鋼部材や、鋼板、角形鋼管等の鋼材から構成されるものである。これらの二つの鋼材1、3は、図1〜図3に示すように、本実施形態において、ウエブ11、31とこれらの上下端に設けられたフランジ13、33とから略H字状に形成されたH形鋼から構成されている。   The two steel materials 1 and 3 that are friction-joined by the friction-joining member 5 according to the present invention are shaped steel members such as H-shaped steel, angle-shaped steel, groove-shaped steel, and T-shaped steel that constitute a building structure, and steel plates. It is composed of a steel material such as a square steel pipe. As shown in FIGS. 1 to 3, these two steel materials 1, 3 are formed in a substantially H shape from the webs 11, 31 and flanges 13, 33 provided at the upper and lower ends thereof in this embodiment. It is comprised from the made H-section steel.
これらの鋼材1、3は、図1に示すように、互いの長手方向の端部1a、3aが突き合わせられて配置されており、板厚が異なるものとして構成されている。本実施形態において、具体的には、図中右側の鋼材1のフランジ13よりも、これらに突き合わせられた図
中左側の鋼材3のフランジ33の方が板厚が薄いものとして構成されており、それぞれの鋼材1、3のウエブ11、31については同一の板厚から構成されている。
As shown in FIG. 1, the steel materials 1 and 3 are arranged such that the end portions 1 a and 3 a in the longitudinal direction are abutted with each other and have different plate thicknesses. In the present embodiment, specifically, the flange 33 of the left steel member 3 in the drawing that is abutted against the flange 13 of the right steel member 1 in the drawing is configured to have a thinner plate thickness, About the webs 11 and 31 of each steel materials 1 and 3, it is comprised from the same board thickness.
これらの鋼材1、3は、それぞれのフランジ13、33の外側面13a、33aが略同一平面上に位置するように配置されており、それぞれのフランジ13、33の内側面13b、33bの間に、いわゆる肌すきと呼ばれる板厚差が生じていることになる。   These steel materials 1 and 3 are arranged so that the outer side surfaces 13a and 33a of the respective flanges 13 and 33 are located on substantially the same plane, and between the inner side surfaces 13b and 33b of the respective flanges 13 and 33. That is, a plate thickness difference called so-called skin clearance is generated.
これらの鋼材1、3は、本実施形態において、それぞれのウエブ11、31やフランジ13、33がスプライスプレート7及び摩擦接合用部材5を用いて高力ボルト9によって二面摩擦接合されている。ウエブ11、31については、図3に示すように、両面ともに鋼板からなるスプライスプレート7を用いて摩擦接合されており、フランジ13、33については、図1に示すように、その外側面13a、33aにスプライスプレート7を用い、その内側面13b、33bに摩擦接合用部材5を用いて二面摩擦接合されている。   In the present embodiment, the steel materials 1 and 3 are two-surface friction bonded to the webs 11 and 31 and the flanges 13 and 33 by the high strength bolt 9 using the splice plate 7 and the friction bonding member 5. As shown in FIG. 3, the webs 11 and 31 are friction-joined on both sides using a splice plate 7 made of a steel plate. The flanges 13 and 33 have outer side surfaces 13a and 13a, as shown in FIG. The splice plate 7 is used for 33a, and the inner side surfaces 13b and 33b are two-surface friction bonded using the friction bonding member 5.
図5(a)は、摩擦接合用部材5の組み立て前の構成を示す分解斜視図であり、図5(b)は、摩擦接合用部材5の組み立て後の構成を示す斜視図である。また、図6(a)は、図5に示す摩擦接合用部材5の部分断面側面図である。   FIG. 5A is an exploded perspective view showing a structure before the friction bonding member 5 is assembled, and FIG. 5B is a perspective view showing a structure after the friction bonding member 5 is assembled. FIG. 6A is a partial cross-sectional side view of the friction joining member 5 shown in FIG.
摩擦接合用部材5は、図5、図6(a)に示すように、スプライスプレート51と、スプライスプレート51に対してねじ59により固定されたフィラープレート53とを備えている。スプライスプレート51及びフィラープレート53は、何れも平板状の鋼板から構成されており、フィラープレート53の長手方向長さの方が短く構成されているとともに、それぞれの幅方向長さが略同一のものとして構成されている。フィラープレート53は、スプライスプレート51の長手方向の一端側に配置されて固定されている。   As shown in FIGS. 5 and 6A, the friction bonding member 5 includes a splice plate 51 and a filler plate 53 fixed to the splice plate 51 with screws 59. Each of the splice plate 51 and the filler plate 53 is made of a flat steel plate, the filler plate 53 has a shorter length in the longitudinal direction, and the lengths in the width direction are substantially the same. It is configured as. The filler plate 53 is disposed and fixed on one end side in the longitudinal direction of the splice plate 51.
フィラープレート53は、高力ボルト摩擦接合時の接合対象となる鋼材1、3間の板厚差に応じた厚みに形成されており、本実施形態においては、鋼材1、3間の板厚差と同じ厚みに形成されている。フィラープレート53の厚みは、鋼材1、3間の板厚差をなくすために設けられるものであるため、鋼材1、3間の板厚差に近いほど好ましいが、鋼材1、3間の板厚差に対して1mm以内の厚みの差が生じていても許容される(日本建築学会
編、建築工事標準仕様書 JASS6 鉄骨工事、P34参照。)。
The filler plate 53 is formed to have a thickness corresponding to the thickness difference between the steel materials 1 and 3 to be joined at the time of high-strength bolt friction welding. In the present embodiment, the thickness difference between the steel materials 1 and 3 is used. And the same thickness. Since the thickness of the filler plate 53 is provided in order to eliminate the plate thickness difference between the steel materials 1 and 3, the thickness is preferably closer to the plate thickness difference between the steel materials 1 and 3. Even if a difference in thickness of 1 mm or less occurs with respect to the difference, it is permitted (see Architectural Institute of Japan, Building Construction Standard Specification JASS6 Steel Construction, P34).
スプライスプレート51及びフィラープレート53は、それぞれに高力ボルト9を挿通するためのボルト孔55が形成されており、更に、それぞれにねじ59を螺合可能とするための雌ねじ孔57が形成されている。摩擦接合用部材5は、スプライスプレート51及びフィラープレート53のそれぞれに形成されたボルト孔55、雌ねじ孔57の位置を合致させるようにこれらを配置した後、ねじ59をそれぞれの雌ねじ孔57内に螺合させることによって製作されている。なお、ねじ59として、タッピングねじやドリルねじを用いることによってねじ切り加工や下穴加工を省略してもよいのは勿論である。このように、本発明に係る摩擦接合用部材5は、切削加工や折り曲げ加工といった加工工程が必要とならず、製作時におけるコスト低減を可能としている。   Each of the splice plate 51 and the filler plate 53 is formed with a bolt hole 55 through which the high-strength bolt 9 is inserted, and further, a female screw hole 57 for allowing a screw 59 to be screwed into each is formed. Yes. The friction bonding member 5 is arranged so that the positions of the bolt holes 55 and the female screw holes 57 formed in the splice plate 51 and the filler plate 53 are matched with each other, and then the screw 59 is placed in each female screw hole 57. It is manufactured by screwing together. Needless to say, the tapping screw or the drill screw may be used as the screw 59 to omit the thread cutting process or the pilot hole process. Thus, the friction joining member 5 according to the present invention does not require a machining process such as a cutting process or a bending process, and enables cost reduction during production.
ねじ59は、図6(a)に示すように、スプライスプレート51の外側面51cからその頭部が突出しており、更に、摩擦接合時に邪魔とならないように、フィラープレート53の外側面53aからその軸端部が突出しないよう軸方向長さが調整されている。ねじ59は、スプライスプレート51及びフィラープレート53を支圧接合するために用いられるものであり、支圧接合可能となる程度に締め付けられていればよい。   As shown in FIG. 6A, the head of the screw 59 protrudes from the outer surface 51c of the splice plate 51, and further, the screw 59 protrudes from the outer surface 53a of the filler plate 53 so that it does not get in the way during friction welding. The axial length is adjusted so that the shaft end does not protrude. The screw 59 is used to support-splice the splice plate 51 and the filler plate 53, and may be tightened to such an extent that it can be supported.
このような摩擦接合用部材5により構成される本発明に係る摩擦接合構造10では、図1、図4に示すように、摩擦接合用部材5のスプライスプレート51が、二つの鋼材1、
3の端部1a、3a間に亘って配置されるとともに、板厚の厚い鋼材1の表面であるフランジ13の内側面13bに当接され、更に、フィラープレート53が、スプライスプレート51と板厚の薄い鋼材3との間に介装されて配置されるとともに、その外側面53aが板厚の薄い鋼材3の表面であるフランジ33の内側面33bに当接されている。摩擦接合用部材5のスプライスプレート51及びフィラープレート53に形成されたボルト孔55には、鋼材1、3のフランジ13、33の外側面13aに当接されたスプライスプレート7及びこれらの鋼材1、3に予め形成されたボルト孔41とともに高力ボルト9が挿通されたうえでナット9aが螺合される。高力ボルト9及びナット9aが締め付けられることによって、鋼材1、3、スプライスプレート7及び摩擦接合用部材5の間に圧縮力が導入されることになる。
In the friction joining structure 10 according to the present invention constituted by such a friction joining member 5, as shown in FIGS. 1 and 4, the splice plate 51 of the friction joining member 5 includes two steel members 1,
3 is disposed between the end portions 1a and 3a of the steel plate 3 and is in contact with the inner side surface 13b of the flange 13 which is the surface of the thick steel material 1. Further, the filler plate 53 is connected to the splice plate 51 and the plate thickness. The outer side surface 53a is in contact with the inner side surface 33b of the flange 33, which is the surface of the steel material 3 having a thin plate thickness. In the bolt holes 55 formed in the splice plate 51 and the filler plate 53 of the friction bonding member 5, the splice plate 7 in contact with the outer surface 13 a of the flanges 13 and 33 of the steel materials 1 and 3, and these steel materials 1, The high-strength bolt 9 is inserted together with the bolt hole 41 formed in advance in the nut 3, and the nut 9a is screwed together. By compressing the high-strength bolt 9 and the nut 9 a, a compressive force is introduced between the steel materials 1, 3, the splice plate 7 and the friction joining member 5.
次に、本発明に係る摩擦接合用部材5の作用効果について説明する。   Next, the effect of the friction welding member 5 according to the present invention will be described.
本発明に係る摩擦接合用部材5によれば、接合対象となる鋼材1、3間に肌すきとよばれる板厚差がある場合でも、摩擦接合用部材5のフィラープレート53によってその板厚差をなくすようにできるため、すべり係数の低下やスプライスプレート107の座屈の恐れをなくしつつ高力ボルト摩擦接合ができる。   According to the friction welding member 5 according to the present invention, even when there is a difference in thickness between the steel materials 1 and 3 to be joined, which is called skin clearance, the thickness difference is caused by the filler plate 53 of the friction welding member 5. Therefore, high-strength bolt friction joining can be performed while eliminating the possibility of the slip coefficient being lowered and the risk of buckling of the splice plate 107.
特に、本発明に係る摩擦接合用部材5は、スプライスプレート51とフィラープレート53とが予め固定されているため、接合作業に要する部品数を低減して現場施工を簡単なものとすることができ、施工性の改善を図ることが可能となっている。   In particular, since the splicing plate 51 and the filler plate 53 are fixed in advance, the friction joining member 5 according to the present invention can reduce the number of parts required for the joining work and simplify the on-site construction. It is possible to improve the workability.
また、本発明に係る摩擦接合用部材5は、図4に示すように、他の部材と接触しているフィラープレート53の両面の外側面53a、内側面53bのうち、高力ボルト摩擦接合に寄与している摩擦面が鋼材3に当接されている外側面53aのみとなっており、内側面53b側での応力伝達は摩擦接合ではなくねじ59による支圧接合で行っている。このため、摩擦抵抗力の増大のために行う高摩擦化処理を施す場合に、フィラープレート53についてはその外側面53aのみに施せば十分となるため、高摩擦化処理に要するコスト低減を図ることが可能となっている。   Further, as shown in FIG. 4, the friction bonding member 5 according to the present invention is used for high-strength bolt friction bonding among the outer side surface 53a and the inner side surface 53b of both surfaces of the filler plate 53 in contact with other members. The contributing friction surface is only the outer surface 53a in contact with the steel material 3, and the stress transmission on the inner surface 53b side is performed not by friction bonding but by pressure bearing bonding with screws 59. For this reason, when performing the high friction treatment for increasing the frictional resistance, it is sufficient to apply the filler plate 53 only to the outer side surface 53a, so that the cost required for the high friction treatment is reduced. Is possible.
なお、摩擦接合用部材5のフィラープレート53aの外側面53aや、図4に示す鋼材1に当接されているスプライスプレート51の長手方向一端側の内側面51aのような、二つの鋼材1、3のそれぞれに対面され、摩擦接合に寄与している摩擦面には必要に応じて高摩擦化処理が施されていてもよい。この高摩擦化処理の例としては、これら鋼板表面に赤さび面処理やブラスト処理を行う、プレス加工又は圧延により鋼板表面に微細な波形凹凸を形成する、若しくはこれら鋼板表面にプラズマ溶射、ガスフレーム溶射、アーク溶射によりアルミ等の金属やセラミックスを溶射する方法等が挙げられる。   In addition, two steel materials 1, such as the outer side surface 53a of the filler plate 53a of the friction bonding member 5 and the inner side surface 51a on one end side in the longitudinal direction of the splice plate 51 in contact with the steel material 1 shown in FIG. The friction surfaces facing each of the three and contributing to the friction welding may be subjected to a high friction treatment as necessary. Examples of the high friction treatment include red rust surface treatment and blast treatment on the surface of these steel plates, forming fine corrugations on the steel plate surfaces by pressing or rolling, or plasma spraying and gas flame spraying on these steel plate surfaces. And a method of spraying a metal such as aluminum or ceramics by arc spraying.
このうち、アルミの溶射による高摩擦化処理は、他の高摩擦化処理と比較して、すべり時に摩擦抵抗力が急激に低下せず、すべりに対する変形追従性の高いことが知られている。本発明に係る摩擦接合構造10は、スプライスプレート51とフィラープレート53との間の応力伝達が支圧接合によるものであるため、摩擦接合用部材5と鋼材1、3との間で相対的なずれ動きが生じえる構造とされている。このため、摩擦接合に寄与している摩擦面には、アルミ溶射による高摩擦化処理を施すことが好ましく、これによって、すべり時にも安定して鋼材1、3間での応力伝達を行うことができる。なお、本実施例では、すべりに対する変形追従性の高い溶射金属としてアルミニウムを示したが、銅を含むアルミニウム合金などアルミニウム以外の金属であってもよい。   Among these, it is known that the high friction treatment by thermal spraying of aluminum does not rapidly decrease the frictional resistance during sliding, and has high deformation followability to the slip, as compared with other high friction treatments. In the friction joining structure 10 according to the present invention, since the stress transmission between the splice plate 51 and the filler plate 53 is due to the support pressure joining, the friction joining member 5 and the steel materials 1 and 3 are relatively relative to each other. It has a structure that can cause displacement. For this reason, it is preferable that the friction surface contributing to the friction bonding is subjected to a high friction treatment by aluminum spraying, and thereby, stress transmission between the steel materials 1 and 3 can be performed stably even during sliding. it can. In the present embodiment, aluminum is shown as a sprayed metal having high deformation followability to slip, but a metal other than aluminum such as an aluminum alloy containing copper may be used.
次に、本発明に係る摩擦接合用部材5の他の実施形態について説明する。   Next, another embodiment of the friction welding member 5 according to the present invention will be described.
図6(b)及び図6(c)は、それぞれ図6(a)に示す摩擦接合用部材5とは異なる実施形態の摩擦接合用部材5の構成を示す部分断面側面図及び側面図である。   FIG. 6B and FIG. 6C are a partial cross-sectional side view and a side view showing the configuration of the friction welding member 5 of the embodiment different from the friction welding member 5 shown in FIG. 6A, respectively. .
図6(b)に示す摩擦接合用部材5は、図6(a)における摩擦接合用部材5のフィラープレート53に形成されていた雌ねじ孔57の代わりに、フィラープレート53にざぐり孔61が形成されている。このざぐり孔61は、ねじ59をスプライスプレート51の雌ねじ孔57内に螺合させた後に、ねじ59の頭部63がフィラープレート53の外側面53aよりも内側に収まって収納可能となるように形成されるものである。   6 (b), a counterbore 61 is formed in the filler plate 53 in place of the female screw hole 57 formed in the filler plate 53 of the friction bonding member 5 in FIG. 6 (a). Has been. The counterbore 61 is configured so that the head 63 of the screw 59 is accommodated inside the outer surface 53 a of the filler plate 53 and can be accommodated after the screw 59 is screwed into the female screw hole 57 of the splice plate 51. Is formed.
これにより、フィラープレート53の支圧耐力を向上させることが可能となる。即ち、一般には、フィラープレート53はスプライスプレート51よりも板厚が薄くなり、更に、フィラープレート53の外側面53aからねじ59の端部を突出させないため、設計上はフィラープレート53の雌ねじ孔57の板厚方向長さよりこれに螺合されるねじ57の軸方向長さが短くなる傾向がある。このため、図6(a)に示すようにしてねじ59により接合すると、フィラープレート53の支圧耐力が不足し易くなってしまう。これに対して、図6(b)のように、ざぐり孔61内にねじ59の頭部63が収納されるようにすれば、ねじ59の軸部よりも軸径の大きい頭部63により支圧接合に寄与する支圧面積が増大することになり、これをもってフィラープレート53の支圧耐力が向上することとなる。   As a result, the bearing strength of the filler plate 53 can be improved. That is, generally, the filler plate 53 is thinner than the splice plate 51, and further, the end of the screw 59 is not protruded from the outer surface 53a of the filler plate 53, so that the female screw hole 57 of the filler plate 53 is designed. There is a tendency that the axial length of the screw 57 screwed into this is shorter than the length in the plate thickness direction. For this reason, if it joins with the screw | thread 59 as shown to Fig.6 (a), the bearing strength of the filler plate 53 will become insufficient easily. On the other hand, if the head portion 63 of the screw 59 is accommodated in the counterbore 61 as shown in FIG. 6B, the head portion 63 having a larger shaft diameter than the shaft portion of the screw 59 is supported. The bearing area that contributes to the pressure bonding will increase, and this will improve the bearing capacity of the filler plate 53.
この場合に、ねじ59の頭部63及びざぐり孔61の形状は、略載頭円錐形状に形成された皿ねじ及び皿穴とすることが好ましく、これによって、ねじ59の締め付け後の締め付け状態が安定することになる。なお、ねじ59の頭部63やざぐり孔61の形状はこれに限定されず、例えば、円柱状に形成されていてもよい。   In this case, the shape of the head 63 and the counterbore 61 of the screw 59 is preferably a countersunk screw and a countersink formed in a substantially conical shape, so that the tightened state after the screw 59 is tightened It will be stable. In addition, the shape of the head 63 and the counterbore 61 of the screw 59 is not limited to this, For example, you may form in the column shape.
また、フィラープレート53は、そのざぐり孔61内にねじ59の頭部63を収納させるために、その板厚がねじ59の頭部63の高さよりも大きい必要がある。本発明においては、ねじ59の頭部63の高さとして6mm以上のものを使用することが望ましいことから、フィラープレート53は、その板厚を6mm以上とすることが望ましい。なお、頭部63の高さが6mm以上のねじは、ねじ径でいうとM10以上のねじとなる。   The filler plate 53 needs to have a plate thickness larger than the height of the head 63 of the screw 59 in order to accommodate the head 63 of the screw 59 in the counterbore 61. In the present invention, it is desirable to use a screw having a height of 6 mm or more as the height of the head 63 of the screw 59. Therefore, the filler plate 53 preferably has a thickness of 6 mm or more. A screw having a height of the head 63 of 6 mm or more becomes a screw of M10 or more in terms of screw diameter.
図6(c)に示す摩擦接合用部材5は、図6(a)における摩擦接合用部材5の雌ねじ孔57やねじ59を省略して、フィラープレート53がスプライスプレート51に対して接着により固定されるようにしたものである。この場合、接着による接合面となる、フィラープレート53の内側面53bとスプライスプレート51の長手方向他端側の内側面51bとに、固体状、液体状若しくはテープ状の接着剤が塗布、貼り付け等されて、これらが互いに接着されることになる。この場合に用いられる接着剤は、鋼材同士を接合可能な公知の構造用接着剤であれば特に限定しない。   6 (c), the female screw hole 57 and the screw 59 of the friction welding member 5 in FIG. 6 (a) are omitted, and the filler plate 53 is fixed to the splice plate 51 by adhesion. It is made to be done. In this case, a solid, liquid, or tape-like adhesive is applied and pasted to the inner side surface 53b of the filler plate 53 and the inner side surface 51b on the other end side in the longitudinal direction of the splice plate 51, which are bonded surfaces by bonding. They will be glued together. The adhesive used in this case is not particularly limited as long as it is a known structural adhesive capable of joining steel materials.
これにより、図6(a)に示すような雌ねじ孔57のためのねじ切り加工、下穴加工が不要となり、更なるコスト低減を図りつつ、本発明所期の効果を発揮させることが可能となる。なお、この場合、フィラープレート53とスプライスプレート51との間の力の伝達は、ねじ59を介して行われるのではなく接着剤を介して行われることになる。   This eliminates the need for threading and pilot hole machining for the female screw hole 57 as shown in FIG. 6 (a), and makes it possible to achieve the effects of the present invention while further reducing the cost. . In this case, transmission of force between the filler plate 53 and the splice plate 51 is not performed via the screw 59 but via an adhesive.
また、本発明に係る摩擦接合用部材5のフィラープレート53は、ねじ59と接着との両方によってスプライスプレート51に固定されていてもよいのは勿論である。この場合、摩擦接合用部材5の製作時において、スプライスプレート51とフィラープレート53とを予め仮止めのために接着しておき、その後にねじ59のためのねじ切り加工、下穴加工を行うことが可能となり、これによって、摩擦接合用部材5の製作作業を容易にして製作性を向上させることができる。   In addition, it goes without saying that the filler plate 53 of the friction bonding member 5 according to the present invention may be fixed to the splice plate 51 by both screws 59 and adhesion. In this case, when the friction bonding member 5 is manufactured, the splice plate 51 and the filler plate 53 are bonded in advance for temporary fixing, and then threading and prepared hole processing for the screw 59 are performed. This makes it possible to facilitate the production work of the friction bonding member 5 and improve the manufacturability.
因みに、フィラープレート53は、一般に、接合対象となる鋼材1、3と同程度の強度をもつ材質の鋼材から構成されていることから、フィラープレート53の支圧耐力を向上させるために、鋼材1、3よりも強度の高い高強度鋼から構成されるようにしていてもよい。   Incidentally, since the filler plate 53 is generally made of a steel material having the same strength as the steel materials 1 and 3 to be joined, the steel material 1 is used to improve the bearing strength of the filler plate 53. 3 may be made of high-strength steel having a strength higher than 3.
また、本発明においては、スプライスプレート51とフィラープレート53との間に生じる力が、ねじ59の支圧接合により伝達可能とされているが、高力ボルト9及びナット9aが締め付けられることによって、鋼材1、3、スプライスプレート7及び摩擦接合用部材5の間に導入される圧縮力を期待すれば、スプライスプレート51とフィラープレート53との間での応力伝達を摩擦接合によって行うこともできる。この場合、これらの互いに当接される当接面である、図6(a)に示すフィラープレート53の内側面53bとスプライスプレート51の長手方向他端側の内側面51bとに対して、上述した各種の高摩擦化処理が施されていてもよい。これにより、ねじ59の本数を減らすことができる。   Further, in the present invention, the force generated between the splice plate 51 and the filler plate 53 can be transmitted by the support joint of the screw 59, but by tightening the high strength bolt 9 and the nut 9a, If a compressive force introduced between the steel members 1, 3, the splice plate 7 and the friction joining member 5 is expected, stress transmission between the splice plate 51 and the filler plate 53 can be performed by friction joining. In this case, the above-described abutting surfaces, which are abutting surfaces, are described above with respect to the inner side surface 53b of the filler plate 53 and the inner side surface 51b on the other end in the longitudinal direction of the splice plate 51 shown in FIG. Various high friction treatments may be performed. Thereby, the number of the screws 59 can be reduced.
また、本発明に係る摩擦接合構造10は、図1に示すように、鋼材1、3の内側面であるフランジ13、33の内側面13b、33bのみに摩擦接合用部材5を用いて構成される場合の他に、図7に示すように、鋼材1、3の両面について、即ち、フランジ13、33の外側面13a、33aと内側面13b、33bとの両面で二つの摩擦接合用部材5を用いて構成されていてもよい。この場合、各フィラープレート53の厚みは、二枚のフィラープレート53の厚みを足したものが、鋼材1、3間の板厚差に近くなるように調整されていればよい。また、摩擦接合構造10は、鋼材1、3の外側面のみに摩擦接合用部材5を用いて構成されていてもよいのは勿論である。   Further, as shown in FIG. 1, the friction joining structure 10 according to the present invention is configured by using the friction joining member 5 only on the inner side surfaces 13 b and 33 b of the flanges 13 and 33 which are inner side surfaces of the steel materials 1 and 3. In addition to the above, as shown in FIG. 7, two friction bonding members 5 are provided on both surfaces of the steel materials 1 and 3, that is, on both the outer surfaces 13 a and 33 a and the inner surfaces 13 b and 33 b of the flanges 13 and 33. You may be comprised using. In this case, the thickness of each filler plate 53 may be adjusted so that the sum of the thicknesses of the two filler plates 53 is close to the plate thickness difference between the steel materials 1 and 3. Of course, the friction bonding structure 10 may be configured using the friction bonding member 5 only on the outer surfaces of the steel materials 1 and 3.
また、本発明に係る摩擦接合構造10は、図1に示すように、スプライスプレート7と摩擦接合用部材5とを用いた二面摩擦接合により構成される場合の他に、図8に示すように、フランジ13、33の外側面13a、33aのスプライスプレート7を省略して摩擦接合用部材5のみを用いた一面摩擦接合構造により構成されていてもよい。この場合、鋼材1、3の外側面であるフランジ13、33の外側面13a、33aへの出っ張りを抑えることができるというメリットがある。   Further, as shown in FIG. 1, the friction joining structure 10 according to the present invention is as shown in FIG. 8 in addition to the case of two-surface friction joining using the splice plate 7 and the friction joining member 5 as shown in FIG. Alternatively, the splicing plate 7 on the outer surfaces 13a and 33a of the flanges 13 and 33 may be omitted, and a one-surface friction bonding structure using only the friction bonding member 5 may be used. In this case, there is a merit that protrusions to the outer surfaces 13a and 33a of the flanges 13 and 33 which are the outer surfaces of the steel materials 1 and 3 can be suppressed.
また、本発明に係る摩擦接合用部材5及びこれを用いた摩擦接合構造10は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更等されていてもよいのは勿論である。   Further, the friction bonding member 5 and the friction bonding structure 10 using the same according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and are appropriately changed in design and the like without departing from the gist of the present invention. Of course, it may be.
また、一般に、スプライスプレートを用いた高力ボルト摩擦接合を柱継手、梁継手として用いる場合、材軸方向のボルト列数とスプライスプレート幅方向のボルト数との積の範囲は、2×2〜12×2とされ、ボルト径の範囲はM16〜M22とされ、スプライスプレートの板厚は9〜16mmとされたものを使用することが一般的であることから、本発明においても各構成要素はこれらに準じた寸法のものを使用することとしてもよい。   In general, when high-strength bolt friction joining using a splice plate is used as a column joint or beam joint, the product range of the number of bolt rows in the material axis direction and the number of bolts in the splice plate width direction is 2 × 2−2. 12 × 2 is used, the bolt diameter range is M16 to M22, and the plate thickness of the splice plate is generally 9 to 16 mm. It is good also as using the thing according to these dimensions.
1、3 鋼材
1a、3a 端部
5 摩擦接合用部材
7 スプライスプレート
9 高力ボルト
9a ナット
10 摩擦接合構造
11、31 ウエブ
13、33 フランジ
41 ボルト孔
51 スプライスプレート
53 フィラープレート
55 ボルト孔
57 雌ねじ孔
59 ねじ
61 ざぐり孔
1, 3 Steel 1a, 3a End 5 Friction joining member 7 Splice plate 9 High strength bolt 9a Nut 10 Friction joining structure 11, 31 Web 13, 33 Flange 41 Bolt hole 51 Splice plate 53 Filler plate 55 Bolt hole 57 Female screw hole 59 Screw 61 Counterbore

Claims (7)

  1. 互いの端部が突き合わせられた板厚の異なる二つの鋼材を高力ボルト摩擦接合するために用いられる摩擦接合用部材において、
    上記二つの鋼材の端部間に亘って配置され、板厚の厚い上記鋼材の表面に当接されるスプライスプレートと、
    上記スプライスプレートと板厚の薄い上記鋼材との間に介装され、上記スプライスプレートに対して固定されたフィラープレートとを備え、
    上記スプライスプレート及び上記フィラープレートは、上記高力ボルトを挿通するためのボルト孔が形成され
    上記フィラープレートは、上記スプライスプレートに対してねじにより固定されていること
    を特徴とする摩擦接合用部材。
    In a friction joining member used for high-strength bolt friction joining of two steel materials having different thicknesses whose ends are butted against each other,
    A splice plate disposed between the ends of the two steel materials and abutted against the surface of the steel material having a large plate thickness;
    A filler plate interposed between the splice plate and the thin steel material, and fixed to the splice plate;
    The splice plate and the filler plate are formed with bolt holes for inserting the high-strength bolts ,
    The friction bonding member , wherein the filler plate is fixed to the splice plate with a screw .
  2. 上記ねじは、その頭部が上記フィラープレートに形成されたざぐり孔内に収納されていること
    を特徴とする請求項記載の摩擦接合用部材。
    The screw, the friction connecting member according to claim 1, wherein the head is characterized in that it is housed in a counterbored hole formed in the filler plate.
  3. 上記フィラープレートは、上記鋼材よりも強度の高い高強度鋼から構成されていること
    を特徴とする請求項1又は2記載の摩擦接合用部材。
    The friction joining member according to claim 1 or 2 , wherein the filler plate is made of high-strength steel having higher strength than the steel material.
  4. 互いに当接される上記スプライスプレート及び上記フィラープレートの当接面に対して高摩擦化処理が施されていること
    を特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載の摩擦接合用部材。
    The friction joining member according to any one of claims 1 to 3 , wherein the contact surface of the splice plate and the filler plate that are in contact with each other is subjected to high friction treatment.
  5. 上記二つの鋼材のそれぞれに対面される上記スプライスプレート及び上記フィラープレートの摩擦面に対して、アルミ溶射による高摩擦化処理が施されていること
    を特徴とする請求項1〜の何れか1項記載の摩擦接合用部材。
    Against the friction surface of the splicing plate and the filler plate which is facing each of the two steel claim 1-4, characterized in that high friction treatment by aluminum spraying is applied 1 The friction welding member according to Item.
  6. 互いの端部が突き合わせられた二つの鋼材が、請求項1〜の何れか1項記載の摩擦接合用部材により高力ボルト摩擦接合されたこと
    を特徴とする摩擦接合構造。
    6. A friction joining structure characterized in that two steel materials whose ends are abutted against each other are high-strength bolt friction joined by the friction joining member according to any one of claims 1 to 5 .
  7. 互いの端部が突き合わせられた複数の鋼材であって、請求項1〜の何れか1項記載の摩擦接合用部材により高力ボルト摩擦接合されたこと
    を特徴とする鋼材。
    A steel material characterized in that it is a plurality of steel materials whose ends are abutted against each other, and is high-strength bolt friction bonded by the friction bonding member according to any one of claims 1 to 5 .
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