JP4644386B2 - 柱・梁接合構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、鋼構造建築物を構築する際の鉄骨骨組における制振構造を有する柱・梁接合構造及び、その接合構造を用いた鉄骨柱に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼構造建築物における鉄骨柱と鉄骨梁とを接合する際、例えば、Ｔ字形状（もしくは、Ｌ字形状）のスプリットティーを用いてなる構成を有するものがある。このような柱・梁接合構造においては、大地震などにおける柱・梁接合部位の最終崩壊系を形成するために、鉄骨柱として角形鋼管柱を用いた場合、スプリットティーが接合される柱の側面を、梁の接合部位から作用する引張力または圧縮力に応じて膨らませたり、凹ませたりして曲げ変形させることにより降伏させるような設計を施しているのが一般的であるが、スプリットティーのフランジの曲げ耐力が、設計上、クリティーカルになることから、フランジの剛性及び耐力を十分に確保するためには、フランジの厚さ及び幅を大きくしなければならず、不経済になる。
【０００３】
また従来、特開平１１−２２９４９３号公報あるいは特開平７−１０２６３５号公報等に開示された柱・梁接合構造において、図１２及び図１３に示すように、鉄骨柱としてＨ形鋼柱１を用い、このＨ形鋼柱１のフランジ２にボルト３にて上下一対のスプリットティー４のフランジ５を接合し、これら上下両スプリットティー４のウェブ６間に、鉄骨梁としてのＨ形鋼梁７の上下両フランジ８の端部８ａを組み付けてボルト９にて接合してなる形態を有するものが提案されている。このような柱・梁接合構造では、図１４に示すように、Ｈ形鋼梁７のフランジ８の接合部位から作用する引張力Ｆがスプリットティー４のフランジ５に作用すると、フランジ５がＨ形鋼柱１のフランジ２の面から離脱するような膨らみをもって曲げ変形し、このフランジ５の曲げ変形に伴い、Ｈ形鋼柱１のフランジ２への接合用のボルト３が、図１４に矢印で示すような曲げ引っ張りを受け、そのテコ反力でボルト３がこじられて捻じ切れし、このボルト３の引張破断が最終崩壊系となってしまう。
【０００４】
ところが、大地震などにおける最終崩壊系を設計する際において、鉄骨柱とスプリットティーのフランジとの接合部位を破壊させることは、望ましくなく、鉄骨梁の母材で破壊されるように、梁の全断面耐力を持たせるよう設計することが本来的な手法であるが、梁の鋼材の降伏点自体が下限値でしか管理されていない。このため、実際には、梁の全断面耐力を持たせるように設計しても、梁の耐力が大き過ぎる場合もあることから、結果的には、耐力的に余裕のないボルトやスプリットティー、あるいは、柱の接合部位で破壊してしまうこともある。
【０００５】
このことは、柱・梁接合部位の地震エネルギー吸収の点から考えると、スプリットティーのフランジの曲げ変形による場合、例えば、フランジが膨らんでも、最後はフランジが柱の接合面に密着するため、引張と圧縮が対称にならず、また、ボルトの引張破断による場合、柱とスプリットティーのフランジのボルト接合面間に段々と隙間が生じるため、ボルトが塑性化したときに引張と圧縮のループが両方描けず、いずれも一方通行のため、スプリットティーによる耐力上の設計には対処できるものの、地震エネルギー吸収に対処できるようなスプリットティーの設計にはなっていないのが現状である。
【０００６】
さらに、柱・梁接合構造として、従来、鉄骨柱にＨ形鋼梁の上下両フランジ端部を直接溶接してなる構成を有するものがある。このような在来工法では、鉄骨柱とＨ形鋼梁の溶接部がクリティーカルな部位となって破壊が発生するという欠点がある。
【０００７】
そこで、従来では、鉄骨柱とＨ形鋼梁の溶接部での破壊を防止するために、例えば、特開平８−４１１２号公報に開示されているように、鉄骨柱に直接溶接されるＨ形鋼梁の上下両フランジ端部付近の両側部に切欠きを形成して、地震エネルギー吸収機能を設けるとともに、鉄骨柱への溶接部以外のＨ形鋼梁の部位で積極的に降伏させるようにしているが、大地震などによってエネルギー吸収機能部分が破壊されて再使用が困難となった場合、そのエネルギー吸収機能部分が鉄骨柱に溶接されているため、破壊後、エネルギー吸収機能部分を取り替えることは、基本的には不可能である。このため、実際には、Ｈ形鋼梁が破断はしなくても、建て直しをせざるを得ない。
【０００８】
また、特開２０００−１９２５４７号公報に開示されているように、鉄骨柱にダイアフラムを介して溶接されるＨ形鋼梁の下側フランジ端部を鉄骨柱に溶接された極軟鋼からなる補強用梁受け部材で補強したり、特開平８−１５１６８６号公報に開示されているように、Ｈ形鋼梁の上下両フランジに、柱材または梁材よりも降伏点が低い金属材料からなるリブを溶接し、これらの上下リブを介して鉄骨柱とＨ形鋼梁を剛接合することにより、エネルギー吸収機能を設けてなる柱・梁接合構造であっても、補強用梁受け部材およびエネルギー吸収機能部分が大地震などによって破壊されて再使用が困難となった場合には、当該部分のみを取り替えることは不可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の欠点に鑑みてなされたもので、その目的は、鉄骨柱とＨ形鋼梁の接合部位を溶接することがなく、かつ、エネルギー吸収を確実に行なえるスプリットティーを用いるとともに、Ｈ形鋼梁がボルト接合されるスプリットティーのウェブにエネルギー吸収機能を付与して塑性化させることにより、大地震などによって再使用が困難となったスプリットティーのみの取り替えを容易に行うことができ、従前のようなＨ形鋼梁の取り替えによる建て直しを不要にすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は次のように構成する。
【００１１】
第１の発明は、鉄骨柱にスプリットティーのフランジを接合し、当該スプリットティーのウェブにＨ形鋼梁のフランジ端部を組み付けてボルト接合してなる柱・梁接合構造において、前記スプリットティーの鋼材の降伏点管理値を、規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定し、前記スプリットティーのフランジの両側端縁に、前記ウェブ側に非接合状態で突出する補強板を接合してなることを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、鉄骨柱にスプリットティーのフランジを接合し、当該スプリットティーのウェブにＨ形鋼梁のフランジ端部を組み付けてボルト接合してなる柱・梁接合構造において、前記スプリットティーは、前記フランジから前記Ｈ形鋼梁の材軸方向に延びるウェブの基端部側と、前記Ｈ形鋼梁のフランジがボルト接合される先端部側を区画するように、当該ウェブの断面積を部分的に減少させた形状とし、当該断面積減少部分で鋼材を塑性化させることにより地震などによるエネルギーを吸収すると共に、安定した梁端部の回転を可能にし、前記スプリットティーのフランジの両側端縁に、前記ウェブ側に非接合状態で突出する補強板を接合してなることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記スプリットティーのウェブ鋼材の断面積減少部分における降伏点管理値を、規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定してなることを特徴とする。
【００１５】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記スプリットティーのウェブの上下いずれか一方の片側に、前記スプリットティーのフランジに直接接合される補強板を近接させて設け、当該補強板をウェブの断面積減少部分と対応位置させてなることを特徴とする。
【００１６】
第５の発明は、第２又は第３の発明において、前記スプリットティーの断面積減少部分を含むウェブを、前記Ｈ形鋼梁のフランジと座屈拘束用形鋼との間に挾持させてボルト接合してなることを特徴とする。
【００１７】
第６の発明は、第２又は第３の発明において、前記スプリットティーのウェブ鋼材の断面積減少部分にルーズホールを設けて、前記Ｈ形鋼梁のフランジとワッシャを介してボルト接合してなることを特徴とする。
【００１８】
第７の発明は、鉄骨柱に上下一対のスプリットティーのフランジを接合し、当該上下両スプリットティーのウェブ間にＨ形鋼梁の上下両フランジを組み付けてボルト接合してなる柱・梁接合構造において、前記一方のスプリットティーのウェブの断面積を部分的に減少させた形状とすると共に、そのウェブ鋼材の降伏点管理値を、規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定し、他方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値は、前記一方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値の上限値よりも高い降伏点を有することを特徴とする。
【００１９】
第８の発明は、鉄骨柱に上下一対のスプリットティーのフランジを接合し、当該上下両スプリットティーのウェブ間にＨ形鋼梁の上下両フランジを組み付けてボルト接合すると共に、前記Ｈ形鋼梁の上下両フランジのいずれか一方にコンクリートスラブを打設してなる柱・梁接合構造において、前記Ｈ形鋼梁のコンクリートスラブ打設側フランジが接合される一方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値は、前記他方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値の上限値より高い降伏点を有すると共に、当該他方のスプリットティーのウェブの断面積を部分的に減少させた形状として、そのウェブ鋼材の降伏点管理値を規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定することを特徴とする。
【００２２】
【作用】
第１発明の構成により、スプリットティーのウェブ部分の塑性化を柱および梁よりも確実に先行させることができるので、当該ウェブ部分でのエネルギー吸収が可能になり、しかも、梁端回転角を定量化することができる。これにより、地震・風などに対する応答低減効果の確実性を高めることができ、従前のようなフランジの曲げ変形やボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止することが可能になる。
【００２３】
第２及び第３の発明の構成により、第１の発明よりもさらに一層確実に、スプリットティーのウェブ部分の塑性化を他のフランジ部分のそれより先行させることができて、当該ウェブ部分でのエネルギー吸収が可能になり、しかも、梁端回転角を定量化することができる。これにより、地震・風などに対する応答低減効果を高めることができ、従前のようなフランジの曲げ変形やボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止することが可能になる。
【００２４】
第１又は第２の発明の構成により、スプリットティーのフランジ部分が補強され、従前のようなフランジの曲げ降伏を防ぐことができるため、ウェブ部分の塑性化をより確実に先行させることが可能になる。
【００２５】
第４の発明の構成により、スプリットティーのウェブの断面積減少部分が補強され、ウェブに引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブの断面積減少部分が面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００２６】
第５の発明の構成により、スプリットティーのウェブの断面積減少部分が補強され、ウェブに引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブの断面積減少部分が面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００２７】
第６の発明の構成により、スプリットティーのウェブの断面積減少部分が補強され、ウェブに引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブの断面積減少部分が面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００２８】
第７，８の発明の構成により、コンクリートスラブが打設されたＨ形鋼梁のフランジ側の剛性が高くなって、Ｈ形鋼梁の中心軸がコンクリートスラブ打設側に移行し、Ｈ形鋼梁に引張力が作用した際、Ｈ形鋼梁の端部は、コンクリートスラブ打設側フランジがボルト接合される一方のスプリットティーのウェブ部分付近を中心に回転することから、コンクリートスラブ打設側のスプリットティーは塑性化せず、コンクリートスラブが打設されないスプリットティーのウェブ部分だけが塑性化するため、コンクリートスラブ打設側のスプリットティーとして、通常のスプリットティーを使用することが可能になる。これにより、大地震などによって使用不能となった片側のスプリットティーだけを取り替えることが可能になるため、復旧作業も簡便かつ容易に行える。
【００２９】
前記本願の発明の構成により、Ｈ形鋼からなる鉄骨柱であっても、Ｈ形鋼の開放面に補強部材が設けられているため、Ｈ形鋼の開放面側へのスプリットティーのボルト接合が可能なる。
【００３０】
さらに総合的作用として、本発明では、例えば、大地震が発生した場合、柱と梁を接合するスプリットティー部分の降伏を、柱の降伏よりも先行させて、損傷をスプリットティーのみに集中させることにより、地震後に、スプリットティー部分が使用不能になった場合でも、スプリットティーを取り替えれば、建物として耐震性能を回復できるようにしている。そして、柱・梁の耐震設計を行う場合には、柱より梁（本発明ではスプリットティー）を先に降伏させることが、設計上、好まれているが、通常は、鋼材の降伏点下限値を設計耐力として設計しているため、実際の鋼材の降伏点はそれより高い。すなわち、設計上では、たとえ降伏する荷重が作用しても、その部分が降伏しない場合も有り得る。例えば、柱より早くスプリットティーを降伏させるように設計していても、スプリットティーに用いる鋼材の降伏点が設計耐力より高ければ、柱の方が早く降伏することも有り得る。
【００３１】
本発明では、スプリットティーに用いる鋼材の降伏点上限値が管理されていることで、降伏点上限値を設計耐力として設定し、柱よりもスプリットティーの降伏を確実に先行させる設計を可能にしている。そして、鋼材の降伏点管理値の幅が狭ければ狭いほど、柱断面を減少させることができるため、経済的な設計ができる。第１の発明はこの条件を満たす構成とされている。
【００３２】
図１５を参照してさらに説明する。この図１５（ａ）〜（ｃ）に、仮に、スプリットティーに用いるとした場合の３種類の鋼材の応力（σ：Ｎ／ｍｍ2）と歪み（ε）の関係を示す。
図１５（ａ）は、通常の鋼材（ＳＳ材：ＪＩＳＧ３１０１など）をスプリットティーに用いると仮定した例を示し、鋼材の降伏点下限値（σｍｉｎ）を設計上の降伏点とすると、降伏点上限値（σｍａｘ）がないため降伏点が非常に高くなり、柱が先に降伏し易い。また、図１５（ｂ）に示すように、仮にＳＮ材（ＪＩＳＧ３１０６）をスプリットティーに用いた例では、鋼材の降伏点上限値が降伏点下限値の１．３５〜１．５倍である。さらに、図１５（ｃ）に示すように、本出願人の開発に係る鋼材をスプリットティーに用いた例では、鋼材の降伏点上限値が降伏点下限値の約１．２倍である。このため、スプリットティーの降伏点管理値の幅が狭く、柱より先に確実にスプリットティーのウェブで降伏させることが可能になり、第１の発明の有用性が確認される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図１１に示す図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図３は、本発明に係る柱・梁接合構造における第１の実施形態を示す。
【００３４】
図１〜図３に示すように、鉄骨柱としてＨ形鋼柱１を用い、このＨ形鋼柱１のフランジ２には、ボルト３にて上下一対のスプリットティー４のフランジ５が接合されているとともに、これら上下両スプリットティー４のウェブ６間には、鉄骨梁としてのＨ形鋼梁７の上下両フランジ８の端部８ａが組み付けられてボルト９にて接合されている。
【００３５】
そして、Ｈ形鋼梁７の上側フランジ８上には、床面材としてのコンクリートスラブ１０が打設されていて、この場合には、Ｈ形鋼柱１のフランジ２にＨ形鋼梁７の上側フランジ８を接合する上側スプリットティー４として、通常のスプリットティーが使用されている。
【００３６】
一方、Ｈ形鋼梁７の下側フランジ８をＨ形鋼柱１のフランジ２に接合する下側スプリットティー４には、図３に示すように、そのフランジ５からＨ形鋼梁７の材軸方向に延びるウェブ６の両側端縁に半円状の切欠き部６１が設けられ、このウェブ切欠き部６１の形成により、ウェブ断面積を部分的に減少させた形状とすると共に、ウェブ６の基端部６ａ側と、Ｈ形鋼梁７の下側フランジ８がボルト挿通孔６２を介してボルト９にて接合される先端部６ｂ側を区画している。この区画された断面積減少部分６ｃは、Ｈ形鋼梁７の下側フランジ８の接合部位から作用する圧縮力及び引張力に対して塑性化し、地震などによるエネルギーを吸収するようになっている。
【００３７】
また、スプリットティー４のウェブ６の断面積減少部分６ｃにおける鋼材の降伏点管理値は、図１５（ｂ）、（ｃ）に示すように、規定値の上限値が下限値の２倍以内、好ましくは、１．３倍以内に設定され、スプリットティー４のウェブ部分でのエネルギー吸収を可能にし、ウェブ部分の塑性化を他のフランジ部分のそれより確実に先行させてなるとともに、梁端回転角の定量化を可能にしている。これにより、地震・風などに対する応答低減効果を高め、従前のようなフランジの曲げ変形やボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止している。
【００３８】
すなわち、前記の構成によれば、Ｈ形鋼梁７の上側フランジ８上にコンクリートスラブ１０を打設すると、形鋼梁７の上側の剛性が高くなって、実際のＨ形鋼梁７の中心軸Ｏ−Ｏが上方に移行する。このため、Ｈ形鋼梁７に引張力Ｆが作用した際、Ｈ形鋼梁７の回転中心は、上側フランジ８の端部がボルト接合される上側のスプリットティー４のウェブ部分付近を中心に回転する。これにより、上側スプリットティー４は破断せず、鋼材の降伏点管理値の下限値を設計耐力とする高い降伏点を有する通常のスプリットティーを使用することが可能になる。一方、コンクリートスラブ１０が打設されない下側スプリットティー４のウェブ部分は、Ｈ形鋼梁７の回転により伸びるため、上側スプリットティー４よりも低い降伏点を有するスプリットティーを使用し、これにより、大地震などによって塑性化により再使用が困難になった場合においても、下側のスプリットティー４だけを取り替えることが可能になる。
【００３９】
さらに、スプリットティー４のフランジ５の両側端縁には、そのウェブ６側に非接合状態で突出する左右一対の台形状の補強板１１が接合され、この補強板１１により、スプリットティー４のフランジ部分を補強し、従前のようなフランジの曲げ降伏を防ぐとともに、ウェブ部分の塑性化を、より確実に先行させるようになっている。
【００４０】
また、スプリットティー４のウェブ６の下側には、フランジ５に直接突当て接合される補強板１２を近接させて設けられている。この補強板１２は、ウェブ６の断面積減少部分６ｃと対応位置させることにより、ウェブ断面積減少部分６ｃを下側から支えるように補強し、これにより、ウェブ６に引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブ断面積減少部分６ｃが面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００４１】
図４は、前記したスプリットティーの第１の変形例を示す。この第１の変形例では、スプリットティー４のフランジ５の両側端縁に接合される補強板１１を、半円板状に形成してなる形態を有する。
【００４２】
図５は、前記したスプリットティーの第２の変形例を示す。この第２の変形例では、スプリットティー４のフランジ５の両側端縁に接合される補強板１１を、Ｌ字形状に形成してなる形態を有する。
【００４３】
図６は、本発明に係る柱・梁接合構造における第２の実施形態を示す。この第２の実施形態では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、スプリットティー４のウェブ断面積減少部分６ｃにルーズホール１３を設けて、Ｈ形鋼梁７のフランジ８とワッシャ（図示せず）を介してボルト１４にて接合してなる構成を有する。これにより、スプリットティー４のウェブ断面積減少部分６ｃを補強し、ウェブ６に引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブ断面積減少部分６ｃが面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００４４】
図７は、本発明に係る柱・梁接合構造における第３の実施形態を示す。この第３の実施形態では、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、スプリットティー４のウエブ６の下面側に断面積減少部分６ｃを含むように、断面Ｕ字形の座屈拘束用形鋼１５を配置し、この座屈拘束用形鋼１５とＨ形鋼梁７のフランジ８との間にウエブ６を挾持させてボルト９にて接合してなる構成を有する。これにより、スプリットティー４のウェブ断面積減少部分が６ｃを補強し、ウェブ６に引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブ断面積減少部分６ｃが面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００４５】
図８は、本発明に係る柱・梁接合構造における第４の実施形態を示す。この第４の実施形態では、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、スプリットティー４のウエブ６の下面側に断面積減少部分６ｃを含むように、断面Ｔ字形の座屈拘束用形鋼１６を配置し、この座屈拘束用形鋼１６とＨ形鋼梁７のフランジ８との間にウエブ６を挾持させてボルト９にて接合してなる構成を有する。これにより、スプリットティー４のウェブ断面積減少部分６ｃを補強し、ウェブ６に引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブ断面積減少部分６ｃが面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００４６】
ところで、前記したように、鉄骨柱としてＨ形鋼柱１を使用してなるものでは、Ｈ形鋼柱１のフランジ２、２間に形成される開放面にスプリットティー４をボルト３にて接合することができない。そこで、本発明では、図９に示すような断面Ｌ字形の形態の形鋼からなる補強部材２０を用いている。この補強部材２０は、Ｌ字形の両辺部２１、２１にボルト孔２２を開口させてなるとともに、その内側に三角形状の補強板２３にて補強してなる形態を有する。そして、このような補強部材２０を、図１及び図２に示すように、Ｈ形鋼柱１の開放面の角隅部にその一辺が面するように上下２段に複数配置すると共に、スプリットティー４の接合に用いられるボルト３を利用して接合する。これにより、Ｈ形鋼柱１の開放面へのスプリットティー４のボルト接合を可能にしている。
【００４７】
なお、前記した各実施形態において、スプリットティー４のウェブ６における断面積減少部分６ｃを半円状の切欠き部６１、６１にて形成したが、その形態は任意である。また、スプリットティー４のウェブ断面積減少部分６ｃを、図１０に示すような長孔６３や、図１１に示すような薄肉部６４で形成することも可能であり、これらの長孔６３及び薄肉部６４の形態もまた任意である。さらに、鉄骨柱としてＨ形鋼柱を例に説明したが、角形鋼管柱などの使用も可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の柱・梁接合構造によれば、下記に列挙する効果を有する。
（１）スプリットティーに用いる鋼材の降伏点を管理し、かつ、Ｈ形鋼のフランジがボルト接合されるウェブの断面積を部分的に減少させた形状として、この断面積減少部分で地震などによるエネルギーを吸収することができ、これにより、地震・風などに対する応答低減効果を高めることができる。
【００４９】
（２）スプリットティーのウェブ断面積減少部分の塑性化をフランジの曲げ変形及び鉄骨柱への接合用ボルトの引張破壊に対して確実に先行させることにより、梁端回転角を定量化することができ、大地震などによる破壊後のスプリットティーの取り替えを容易に行うことができる。これにより、従前のようなフランジの曲げ変形やボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止することができる。
【００５０】
（３）スプリットティーの降伏点管理値の幅が狭いため、柱・梁断面を減少させることができ、経済的な設計ができる。
【００５１】
（４）大地震などに対してスプリットティーのウェブ断面積減少部分でエネルギー吸収した後に、そのエネルギー吸収機構部分が再使用不能の状態になった場合においても、スプリットティーの取り合いがボルト接合のために、容易に取り替えることができる。
【００５２】
（５）柱とスプリットティーの接合部位及びスプリットティーのエネルギー吸収機構部分に溶接を用いないことにより、大地震時における脆性破壊を回避することができ、耐震性能の高い建物を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る柱・梁接合構造の第１の実施形態を示す要部側面図。
【図２】図１のＩ−Ｉ線矢視方向における断面図。
【図３】スプリットティーの拡大斜視図。
【図４】スプリットティーの第１の変形例を示す拡大斜視図。
【図５】スプリットティーの第２の変形例を示す拡大斜視図。
【図６】図６は本発明の柱・梁接合構造の第２の実施形態を示し、図６（ａ）は要部側面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＩＩ−ＩＩ線矢視方向における断面図。
【図７】図６は本発明の柱・梁接合構造の第３の実施形態を示し、図７（ａ）は要部側図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視方向における断面図。
【図８】図８は本発明の柱・梁接合構造の第４の実施形態を示し、図８（ａ）は要部説明図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＩＶ−ＩＶ線矢視方向における断面図。
【図９】Ｈ形鋼柱の開放面に設けられる補強部材の拡大斜視図。
【図１０】スプリットティーのウェブ断面積減少部分の変形例を示す拡大斜視図。
【図１１】スプリットティーのウェブ断面積減少部分の他の変形例を示す拡大斜視図。
【図１２】従来の柱・梁接合構造の要部側図。
【図１３】図１２のＶ−Ｖ線矢視方向における断面図。
【図１４】スプリットティーのフランジ曲げ変形状態を示す説明図。
【図１５】図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はスプリットティーに用いられる鋼材の応力と歪みの関係による降伏点上限値及び降伏点下限値の説明図。
【符号の説明】
１ 鉄骨柱（Ｈ形鋼柱）
２ フランジ
３ ボルト
４ スプリットティー
５ フランジ
６ ウェブ
６ａ 基端部
６ｂ 先端部
６ｃ ウェブ断面積減少部分（エネルギー吸収機構部分）
７ Ｈ形鋼梁
８ フランジ
８ａ フランジ端部
９ ボルト
１０ コンクリートスラブ
１１ 補強板
１２ 補強板
１３ ルーズホール
１４ ボルト
１５ 座屈拘束用形鋼
１６ 座屈拘束用形鋼
２０ 補強部材
２１ 辺部
２２ ボルト孔
２３ 補強板
６１ 切欠き部（ウェブ断面積減少部分）
６２ ボルト挿通孔
６３ 長孔（ウェブ断面積減少部分）
６４ 薄肉部（ウェブ断面積減少部分）
Ｆ 引張力
Ｏ−Ｏ Ｈ形鋼梁の中心軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、鋼構造建築物を構築する際の鉄骨骨組における制振構造を有する柱・梁接合構造及び、その接合構造を用いた鉄骨柱に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼構造建築物における鉄骨柱と鉄骨梁とを接合する際、例えば、Ｔ字形状（もしくは、Ｌ字形状）のスプリットティーを用いてなる構成を有するものがある。このような柱・梁接合構造においては、大地震などにおける柱・梁接合部位の最終崩壊系を形成するために、鉄骨柱として角形鋼管柱を用いた場合、スプリットティーが接合される柱の側面を、梁の接合部位から作用する引張力または圧縮力に応じて膨らませたり、凹ませたりして曲げ変形させることにより降伏させるような設計を施しているのが一般的であるが、スプリットティーのフランジの曲げ耐力が、設計上、クリティーカルになることから、フランジの剛性及び耐力を十分に確保するためには、フランジの厚さ及び幅を大きくしなければならず、不経済になる。
【０００３】
また従来、特開平１１−２２９４９３号公報あるいは特開平７−１０２６３５号公報等に開示された柱・梁接合構造において、図１２及び図１３に示すように、鉄骨柱としてＨ形鋼柱１を用い、このＨ形鋼柱１のフランジ２にボルト３にて上下一対のスプリットティー４のフランジ５を接合し、これら上下両スプリットティー４のウェブ６間に、鉄骨梁としてのＨ形鋼梁７の上下両フランジ８の端部８ａを組み付けてボルト９にて接合してなる形態を有するものが提案されている。このような柱・梁接合構造では、図１４に示すように、Ｈ形鋼梁７のフランジ８の接合部位から作用する引張力Ｆがスプリットティー４のフランジ５に作用すると、フランジ５がＨ形鋼柱１のフランジ２の面から離脱するような膨らみをもって曲げ変形し、このフランジ５の曲げ変形に伴い、Ｈ形鋼柱１のフランジ２への接合用のボルト３が、図１４に矢印で示すような曲げ引っ張りを受け、そのテコ反力でボルト３がこじられて捻じ切れし、このボルト３の引張破断が最終崩壊系となってしまう。
【０００４】
ところが、大地震などにおける最終崩壊系を設計する際において、鉄骨柱とスプリットティーのフランジとの接合部位を破壊させることは、望ましくなく、鉄骨梁の母材で破壊されるように、梁の全断面耐力を持たせるよう設計することが本来的な手法であるが、梁の鋼材の降伏点自体が下限値でしか管理されていない。このため、実際には、梁の全断面耐力を持たせるように設計しても、梁の耐力が大き過ぎる場合もあることから、結果的には、耐力的に余裕のないボルトやスプリットティー、あるいは、柱の接合部位で破壊してしまうこともある。
【０００５】
このことは、柱・梁接合部位の地震エネルギー吸収の点から考えると、スプリットティーのフランジの曲げ変形による場合、例えば、フランジが膨らんでも、最後はフランジが柱の接合面に密着するため、引張と圧縮が対称にならず、また、ボルトの引張破断による場合、柱とスプリットティーのフランジのボルト接合面間に段々と隙間が生じるため、ボルトが塑性化したときに引張と圧縮のループが両方描けず、いずれも一方通行のため、スプリットティーによる耐力上の設計には対処できるものの、地震エネルギー吸収に対処できるようなスプリットティーの設計にはなっていないのが現状である。
【０００６】
さらに、柱・梁接合構造として、従来、鉄骨柱にＨ形鋼梁の上下両フランジ端部を直接溶接してなる構成を有するものがある。このような在来工法では、鉄骨柱とＨ形鋼梁の溶接部がクリティーカルな部位となって破壊が発生するという欠点がある。
【０００７】
そこで、従来では、鉄骨柱とＨ形鋼梁の溶接部での破壊を防止するために、例えば、特開平８−４１１２号公報に開示されているように、鉄骨柱に直接溶接されるＨ形鋼梁の上下両フランジ端部付近の両側部に切欠きを形成して、地震エネルギー吸収機能を設けるとともに、鉄骨柱への溶接部以外のＨ形鋼梁の部位で積極的に降伏させるようにしているが、大地震などによってエネルギー吸収機能部分が破壊されて再使用が困難となった場合、そのエネルギー吸収機能部分が鉄骨柱に溶接されているため、破壊後、エネルギー吸収機能部分を取り替えることは、基本的には不可能である。このため、実際には、Ｈ形鋼梁が破断はしなくても、建て直しをせざるを得ない。
【０００８】
また、特開２０００−１９２５４７号公報に開示されているように、鉄骨柱にダイアフラムを介して溶接されるＨ形鋼梁の下側フランジ端部を鉄骨柱に溶接された極軟鋼からなる補強用梁受け部材で補強したり、特開平８−１５１６８６号公報に開示されているように、Ｈ形鋼梁の上下両フランジに、柱材または梁材よりも降伏点が低い金属材料からなるリブを溶接し、これらの上下リブを介して鉄骨柱とＨ形鋼梁を剛接合することにより、エネルギー吸収機能を設けてなる柱・梁接合構造であっても、補強用梁受け部材およびエネルギー吸収機能部分が大地震などによって破壊されて再使用が困難となった場合には、当該部分のみを取り替えることは不可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の欠点に鑑みてなされたもので、その目的は、鉄骨柱とＨ形鋼梁の接合部位を溶接することがなく、かつ、エネルギー吸収を確実に行なえるスプリットティーを用いるとともに、Ｈ形鋼梁がボルト接合されるスプリットティーのウェブにエネルギー吸収機能を付与して塑性化させることにより、大地震などによって再使用が困難となったスプリットティーのみの取り替えを容易に行うことができ、従前のようなＨ形鋼梁の取り替えによる建て直しを不要にすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は次のように構成する。
【００１１】
第１の発明は、鉄骨柱にスプリットティーのフランジを接合し、当該スプリットティーのウェブにＨ形鋼梁のフランジ端部を組み付けてボルト接合してなる柱・梁接合構造において、前記スプリットティーの鋼材の降伏点管理値を、規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定し、前記スプリットティーのフランジの両側端縁に、前記ウェブ側に非接合状態で突出する補強板を接合してなることを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、鉄骨柱にスプリットティーのフランジを接合し、当該スプリットティーのウェブにＨ形鋼梁のフランジ端部を組み付けてボルト接合してなる柱・梁接合構造において、前記スプリットティーは、前記フランジから前記Ｈ形鋼梁の材軸方向に延びるウェブの基端部側と、前記Ｈ形鋼梁のフランジがボルト接合される先端部側を区画するように、当該ウェブの断面積を部分的に減少させた形状とし、当該断面積減少部分で鋼材を塑性化させることにより地震などによるエネルギーを吸収すると共に、安定した梁端部の回転を可能にし、前記スプリットティーのフランジの両側端縁に、前記ウェブ側に非接合状態で突出する補強板を接合してなることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記スプリットティーのウェブ鋼材の断面積減少部分における降伏点管理値を、規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定してなることを特徴とする。
【００１５】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記スプリットティーのウェブの上下いずれか一方の片側に、前記スプリットティーのフランジに直接接合される補強板を近接させて設け、当該補強板をウェブの断面積減少部分と対応位置させてなることを特徴とする。
【００１６】
第５の発明は、第２又は第３の発明において、前記スプリットティーの断面積減少部分を含むウェブを、前記Ｈ形鋼梁のフランジと座屈拘束用形鋼との間に挾持させてボルト接合してなることを特徴とする。
【００１７】
第６の発明は、第２又は第３の発明において、前記スプリットティーのウェブ鋼材の断面積減少部分にルーズホールを設けて、前記Ｈ形鋼梁のフランジとワッシャを介してボルト接合してなることを特徴とする。
【００１８】
第７の発明は、鉄骨柱に上下一対のスプリットティーのフランジを接合し、当該上下両スプリットティーのウェブ間にＨ形鋼梁の上下両フランジを組み付けてボルト接合してなる柱・梁接合構造において、前記一方のスプリットティーのウェブの断面積を部分的に減少させた形状とすると共に、そのウェブ鋼材の降伏点管理値を、規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定し、他方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値は、前記一方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値の上限値よりも高い降伏点を有することを特徴とする。
【００１９】
第８の発明は、鉄骨柱に上下一対のスプリットティーのフランジを接合し、当該上下両スプリットティーのウェブ間にＨ形鋼梁の上下両フランジを組み付けてボルト接合すると共に、前記Ｈ形鋼梁の上下両フランジのいずれか一方にコンクリートスラブを打設してなる柱・梁接合構造において、前記Ｈ形鋼梁のコンクリートスラブ打設側フランジが接合される一方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値は、前記他方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値の上限値より高い降伏点を有すると共に、当該他方のスプリットティーのウェブの断面積を部分的に減少させた形状として、そのウェブ鋼材の降伏点管理値を規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定することを特徴とする。
【００２２】
【作用】
第１発明の構成により、スプリットティーのウェブ部分の塑性化を柱および梁よりも確実に先行させることができるので、当該ウェブ部分でのエネルギー吸収が可能になり、しかも、梁端回転角を定量化することができる。これにより、地震・風などに対する応答低減効果の確実性を高めることができ、従前のようなフランジの曲げ変形やボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止することが可能になる。
【００２３】
第２及び第３の発明の構成により、第１の発明よりもさらに一層確実に、スプリットティーのウェブ部分の塑性化を他のフランジ部分のそれより先行させることができて、当該ウェブ部分でのエネルギー吸収が可能になり、しかも、梁端回転角を定量化することができる。これにより、地震・風などに対する応答低減効果を高めることができ、従前のようなフランジの曲げ変形やボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止することが可能になる。
【００２４】
第１又は第２の発明の構成により、スプリットティーのフランジ部分が補強され、従前のようなフランジの曲げ降伏を防ぐことができるため、ウェブ部分の塑性化をより確実に先行させることが可能になる。
【００２５】
第４の発明の構成により、スプリットティーのウェブの断面積減少部分が補強され、ウェブに引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブの断面積減少部分が面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００２６】
第５の発明の構成により、スプリットティーのウェブの断面積減少部分が補強され、ウェブに引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブの断面積減少部分が面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００２７】
第６の発明の構成により、スプリットティーのウェブの断面積減少部分が補強され、ウェブに引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブの断面積減少部分が面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００２８】
第７，８の発明の構成により、コンクリートスラブが打設されたＨ形鋼梁のフランジ側の剛性が高くなって、Ｈ形鋼梁の中心軸がコンクリートスラブ打設側に移行し、Ｈ形鋼梁に引張力が作用した際、Ｈ形鋼梁の端部は、コンクリートスラブ打設側フランジがボルト接合される一方のスプリットティーのウェブ部分付近を中心に回転することから、コンクリートスラブ打設側のスプリットティーは塑性化せず、コンクリートスラブが打設されないスプリットティーのウェブ部分だけが塑性化するため、コンクリートスラブ打設側のスプリットティーとして、通常のスプリットティーを使用することが可能になる。これにより、大地震などによって使用不能となった片側のスプリットティーだけを取り替えることが可能になるため、復旧作業も簡便かつ容易に行える。
【００２９】
前記本願の発明の構成により、Ｈ形鋼からなる鉄骨柱であっても、Ｈ形鋼の開放面に補強部材が設けられているため、Ｈ形鋼の開放面側へのスプリットティーのボルト接合が可能なる。
【００３０】
さらに総合的作用として、本発明では、例えば、大地震が発生した場合、柱と梁を接合するスプリットティー部分の降伏を、柱の降伏よりも先行させて、損傷をスプリットティーのみに集中させることにより、地震後に、スプリットティー部分が使用不能になった場合でも、スプリットティーを取り替えれば、建物として耐震性能を回復できるようにしている。そして、柱・梁の耐震設計を行う場合には、柱より梁（本発明ではスプリットティー）を先に降伏させることが、設計上、好まれているが、通常は、鋼材の降伏点下限値を設計耐力として設計しているため、実際の鋼材の降伏点はそれより高い。すなわち、設計上では、たとえ降伏する荷重が作用しても、その部分が降伏しない場合も有り得る。例えば、柱より早くスプリットティーを降伏させるように設計していても、スプリットティーに用いる鋼材の降伏点が設計耐力より高ければ、柱の方が早く降伏することも有り得る。
【００３１】
本発明では、スプリットティーに用いる鋼材の降伏点上限値が管理されていることで、降伏点上限値を設計耐力として設定し、柱よりもスプリットティーの降伏を確実に先行させる設計を可能にしている。そして、鋼材の降伏点管理値の幅が狭ければ狭いほど、柱断面を減少させることができるため、経済的な設計ができる。第１の発明はこの条件を満たす構成とされている。
【００３２】
図１５を参照してさらに説明する。この図１５（ａ）〜（ｃ）に、仮に、スプリットティーに用いるとした場合の３種類の鋼材の応力（σ：Ｎ／ｍｍ2）と歪み（ε）の関係を示す。
図１５（ａ）は、通常の鋼材（ＳＳ材：ＪＩＳＧ３１０１など）をスプリットティーに用いると仮定した例を示し、鋼材の降伏点下限値（σｍｉｎ）を設計上の降伏点とすると、降伏点上限値（σｍａｘ）がないため降伏点が非常に高くなり、柱が先に降伏し易い。また、図１５（ｂ）に示すように、仮にＳＮ材（ＪＩＳＧ３１０６）をスプリットティーに用いた例では、鋼材の降伏点上限値が降伏点下限値の１．３５〜１．５倍である。さらに、図１５（ｃ）に示すように、本出願人の開発に係る鋼材をスプリットティーに用いた例では、鋼材の降伏点上限値が降伏点下限値の約１．２倍である。このため、スプリットティーの降伏点管理値の幅が狭く、柱より先に確実にスプリットティーのウェブで降伏させることが可能になり、第１の発明の有用性が確認される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図１１に示す図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図３は、本発明に係る柱・梁接合構造における第１の実施形態を示す。
【００３４】
図１〜図３に示すように、鉄骨柱としてＨ形鋼柱１を用い、このＨ形鋼柱１のフランジ２には、ボルト３にて上下一対のスプリットティー４のフランジ５が接合されているとともに、これら上下両スプリットティー４のウェブ６間には、鉄骨梁としてのＨ形鋼梁７の上下両フランジ８の端部８ａが組み付けられてボルト９にて接合されている。
【００３５】
そして、Ｈ形鋼梁７の上側フランジ８上には、床面材としてのコンクリートスラブ１０が打設されていて、この場合には、Ｈ形鋼柱１のフランジ２にＨ形鋼梁７の上側フランジ８を接合する上側スプリットティー４として、通常のスプリットティーが使用されている。
【００３６】
一方、Ｈ形鋼梁７の下側フランジ８をＨ形鋼柱１のフランジ２に接合する下側スプリットティー４には、図３に示すように、そのフランジ５からＨ形鋼梁７の材軸方向に延びるウェブ６の両側端縁に半円状の切欠き部６１が設けられ、このウェブ切欠き部６１の形成により、ウェブ断面積を部分的に減少させた形状とすると共に、ウェブ６の基端部６ａ側と、Ｈ形鋼梁７の下側フランジ８がボルト挿通孔６２を介してボルト９にて接合される先端部６ｂ側を区画している。この区画された断面積減少部分６ｃは、Ｈ形鋼梁７の下側フランジ８の接合部位から作用する圧縮力及び引張力に対して塑性化し、地震などによるエネルギーを吸収するようになっている。
【００３７】
また、スプリットティー４のウェブ６の断面積減少部分６ｃにおける鋼材の降伏点管理値は、図１５（ｂ）、（ｃ）に示すように、規定値の上限値が下限値の２倍以内、好ましくは、１．３倍以内に設定され、スプリットティー４のウェブ部分でのエネルギー吸収を可能にし、ウェブ部分の塑性化を他のフランジ部分のそれより確実に先行させてなるとともに、梁端回転角の定量化を可能にしている。これにより、地震・風などに対する応答低減効果を高め、従前のようなフランジの曲げ変形やボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止している。
【００３８】
すなわち、前記の構成によれば、Ｈ形鋼梁７の上側フランジ８上にコンクリートスラブ１０を打設すると、形鋼梁７の上側の剛性が高くなって、実際のＨ形鋼梁７の中心軸Ｏ−Ｏが上方に移行する。このため、Ｈ形鋼梁７に引張力Ｆが作用した際、Ｈ形鋼梁７の回転中心は、上側フランジ８の端部がボルト接合される上側のスプリットティー４のウェブ部分付近を中心に回転する。これにより、上側スプリットティー４は破断せず、鋼材の降伏点管理値の下限値を設計耐力とする高い降伏点を有する通常のスプリットティーを使用することが可能になる。一方、コンクリートスラブ１０が打設されない下側スプリットティー４のウェブ部分は、Ｈ形鋼梁７の回転により伸びるため、上側スプリットティー４よりも低い降伏点を有するスプリットティーを使用し、これにより、大地震などによって塑性化により再使用が困難になった場合においても、下側のスプリットティー４だけを取り替えることが可能になる。
【００３９】
さらに、スプリットティー４のフランジ５の両側端縁には、そのウェブ６側に非接合状態で突出する左右一対の台形状の補強板１１が接合され、この補強板１１により、スプリットティー４のフランジ部分を補強し、従前のようなフランジの曲げ降伏を防ぐとともに、ウェブ部分の塑性化を、より確実に先行させるようになっている。
【００４０】
また、スプリットティー４のウェブ６の下側には、フランジ５に直接突当て接合される補強板１２を近接させて設けられている。この補強板１２は、ウェブ６の断面積減少部分６ｃと対応位置させることにより、ウェブ断面積減少部分６ｃを下側から支えるように補強し、これにより、ウェブ６に引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブ断面積減少部分６ｃが面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００４１】
図４は、前記したスプリットティーの第１の変形例を示す。この第１の変形例では、スプリットティー４のフランジ５の両側端縁に接合される補強板１１を、半円板状に形成してなる形態を有する。
【００４２】
図５は、前記したスプリットティーの第２の変形例を示す。この第２の変形例では、スプリットティー４のフランジ５の両側端縁に接合される補強板１１を、Ｌ字形状に形成してなる形態を有する。
【００４３】
図６は、本発明に係る柱・梁接合構造における第２の実施形態を示す。この第２の実施形態では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、スプリットティー４のウェブ断面積減少部分６ｃにルーズホール１３を設けて、Ｈ形鋼梁７のフランジ８とワッシャ（図示せず）を介してボルト１４にて接合してなる構成を有する。これにより、スプリットティー４のウェブ断面積減少部分６ｃを補強し、ウェブ６に引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブ断面積減少部分６ｃが面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００４４】
図７は、本発明に係る柱・梁接合構造における第３の実施形態を示す。この第３の実施形態では、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、スプリットティー４のウエブ６の下面側に断面積減少部分６ｃを含むように、断面Ｕ字形の座屈拘束用形鋼１５を配置し、この座屈拘束用形鋼１５とＨ形鋼梁７のフランジ８との間にウエブ６を挾持させてボルト９にて接合してなる構成を有する。これにより、スプリットティー４のウェブ断面積減少部分が６ｃを補強し、ウェブ６に引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブ断面積減少部分６ｃが面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００４５】
図８は、本発明に係る柱・梁接合構造における第４の実施形態を示す。この第４の実施形態では、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、スプリットティー４のウエブ６の下面側に断面積減少部分６ｃを含むように、断面Ｔ字形の座屈拘束用形鋼１６を配置し、この座屈拘束用形鋼１６とＨ形鋼梁７のフランジ８との間にウエブ６を挾持させてボルト９にて接合してなる構成を有する。これにより、スプリットティー４のウェブ断面積減少部分６ｃを補強し、ウェブ６に引張力と圧縮力が作用した際、圧縮側でウェブ断面積減少部分６ｃが面外方向に局部座屈するのを防いでいる。
【００４６】
ところで、前記したように、鉄骨柱としてＨ形鋼柱１を使用してなるものでは、Ｈ形鋼柱１のフランジ２、２間に形成される開放面にスプリットティー４をボルト３にて接合することができない。そこで、本発明では、図９に示すような断面Ｌ字形の形態の形鋼からなる補強部材２０を用いている。この補強部材２０は、Ｌ字形の両辺部２１、２１にボルト孔２２を開口させてなるとともに、その内側に三角形状の補強板２３にて補強してなる形態を有する。そして、このような補強部材２０を、図１及び図２に示すように、Ｈ形鋼柱１の開放面の角隅部にその一辺が面するように上下２段に複数配置すると共に、スプリットティー４の接合に用いられるボルト３を利用して接合する。これにより、Ｈ形鋼柱１の開放面へのスプリットティー４のボルト接合を可能にしている。
【００４７】
なお、前記した各実施形態において、スプリットティー４のウェブ６における断面積減少部分６ｃを半円状の切欠き部６１、６１にて形成したが、その形態は任意である。また、スプリットティー４のウェブ断面積減少部分６ｃを、図１０に示すような長孔６３や、図１１に示すような薄肉部６４で形成することも可能であり、これらの長孔６３及び薄肉部６４の形態もまた任意である。さらに、鉄骨柱としてＨ形鋼柱を例に説明したが、角形鋼管柱などの使用も可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の柱・梁接合構造によれば、下記に列挙する効果を有する。
（１）スプリットティーに用いる鋼材の降伏点を管理し、かつ、Ｈ形鋼のフランジがボルト接合されるウェブの断面積を部分的に減少させた形状として、この断面積減少部分で地震などによるエネルギーを吸収することができ、これにより、地震・風などに対する応答低減効果を高めることができる。
【００４９】
（２）スプリットティーのウェブ断面積減少部分の塑性化をフランジの曲げ変形及び鉄骨柱への接合用ボルトの引張破壊に対して確実に先行させることにより、梁端回転角を定量化することができ、大地震などによる破壊後のスプリットティーの取り替えを容易に行うことができる。これにより、従前のようなフランジの曲げ変形やボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止することができる。
【００５０】
（３）スプリットティーの降伏点管理値の幅が狭いため、柱・梁断面を減少させることができ、経済的な設計ができる。
【００５１】
（４）大地震などに対してスプリットティーのウェブ断面積減少部分でエネルギー吸収した後に、そのエネルギー吸収機構部分が再使用不能の状態になった場合においても、スプリットティーの取り合いがボルト接合のために、容易に取り替えることができる。
【００５２】
（５）柱とスプリットティーの接合部位及びスプリットティーのエネルギー吸収機構部分に溶接を用いないことにより、大地震時における脆性破壊を回避することができ、耐震性能の高い建物を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る柱・梁接合構造の第１の実施形態を示す要部側面図。
【図２】図１のＩ−Ｉ線矢視方向における断面図。
【図３】スプリットティーの拡大斜視図。
【図４】スプリットティーの第１の変形例を示す拡大斜視図。
【図５】スプリットティーの第２の変形例を示す拡大斜視図。
【図６】図６は本発明の柱・梁接合構造の第２の実施形態を示し、図６（ａ）は要部側面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＩＩ−ＩＩ線矢視方向における断面図。
【図７】図６は本発明の柱・梁接合構造の第３の実施形態を示し、図７（ａ）は要部側図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視方向における断面図。
【図８】図８は本発明の柱・梁接合構造の第４の実施形態を示し、図８（ａ）は要部説明図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＩＶ−ＩＶ線矢視方向における断面図。
【図９】Ｈ形鋼柱の開放面に設けられる補強部材の拡大斜視図。
【図１０】スプリットティーのウェブ断面積減少部分の変形例を示す拡大斜視図。
【図１１】スプリットティーのウェブ断面積減少部分の他の変形例を示す拡大斜視図。
【図１２】従来の柱・梁接合構造の要部側図。
【図１３】図１２のＶ−Ｖ線矢視方向における断面図。
【図１４】スプリットティーのフランジ曲げ変形状態を示す説明図。
【図１５】図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はスプリットティーに用いられる鋼材の応力と歪みの関係による降伏点上限値及び降伏点下限値の説明図。
【符号の説明】
１ 鉄骨柱（Ｈ形鋼柱）
２ フランジ
３ ボルト
４ スプリットティー
５ フランジ
６ ウェブ
６ａ 基端部
６ｂ 先端部
６ｃ ウェブ断面積減少部分（エネルギー吸収機構部分）
７ Ｈ形鋼梁
８ フランジ
８ａ フランジ端部
９ ボルト
１０ コンクリートスラブ
１１ 補強板
１２ 補強板
１３ ルーズホール
１４ ボルト
１５ 座屈拘束用形鋼
１６ 座屈拘束用形鋼
２０ 補強部材
２１ 辺部
２２ ボルト孔
２３ 補強板
６１ 切欠き部（ウェブ断面積減少部分）
６２ ボルト挿通孔
６３ 長孔（ウェブ断面積減少部分）
６４ 薄肉部（ウェブ断面積減少部分）
Ｆ 引張力
Ｏ−Ｏ Ｈ形鋼梁の中心軸
Claims (8)
- 鉄骨柱にスプリットティーのフランジを接合し、当該スプリットティーのウェブにＨ形鋼梁のフランジ端部を組み付けてボルト接合してなる柱・梁接合構造において、前記スプリットティーの鋼材の降伏点管理値を、規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定し、前記スプリットティーのフランジの両側端縁に、前記ウェブ側に非接合状態で突出する補強板を接合してなることを特徴とする柱・梁接合構造。
- 鉄骨柱にスプリットティーのフランジを接合し、当該スプリットティーのウェブにＨ形鋼梁のフランジ端部を組み付けてボルト接合してなる柱・梁接合構造において、前記スプリットティーは、前記フランジから前記Ｈ形鋼梁の材軸方向に延びるウェブの基端部側と、前記Ｈ形鋼梁のフランジがボルト接合される先端部側を区画するように、当該ウェブの断面積を部分的に減少させた形状とし、当該断面積減少部分で鋼材を塑性化させることにより地震などによるエネルギーを吸収すると共に、安定した梁端部の回転を可能にし、前記スプリットティーのフランジの両側端縁に、前記ウェブ側に非接合状態で突出する補強板を接合してなることを特徴とする柱・梁接合構造。
- 前記スプリットティーのウェブ鋼材の断面積減少部分における降伏点管理値を、規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定してなることを特徴とする請求項２に記載の柱・梁接合構造。
- 前記スプリットティーのウェブの上下いずれか一方の片側に、前記スプリットティーのフランジに直接接合される補強板を近接させて設け、当該補強板をウェブの断面積減少部分と対応位置させてなることを特徴とする請求項２又は３に記載の柱・梁接合構造。
- 前記スプリットティーの断面積減少部分を含むウェブを、前記Ｈ形鋼梁のフランジと座屈拘束用形鋼との間に挾持させてボルト接合してなることを特徴とする請求項２又は３に記載の柱・梁接合構造。
- 前記スプリットティーのウェブ鋼材の断面積減少部分にルーズホールを設けて、前記Ｈ形鋼梁のフランジとワッシャを介してボルト接合してなることを特徴とする請求項２又は３に記載の柱・梁接合構造。
- 鉄骨柱に上下一対のスプリットティーのフランジを接合し、当該上下両スプリットティーのウェブ間にＨ形鋼梁の上下両フランジを組み付けてボルト接合してなる柱・梁接合構造において、前記一方のスプリットティーのウェブの断面積を部分的に減少させた形状とすると共に、そのウェブ鋼材の降伏点管理値を、規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定し、他方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値は、前記一方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値の上限値よりも高い降伏点を有することを特徴とする柱・梁接合構造。
- 鉄骨柱に上下一対のスプリットティーのフランジを接合し、当該上下両スプリットティーのウェブ間にＨ形鋼梁の上下両フランジを組み付けてボルト接合すると共に、前記Ｈ形鋼梁の上下両フランジのいずれか一方にコンクリートスラブを打設してなる柱・梁接合構造において、前記Ｈ形鋼梁のコンクリートスラブ打設側フランジが接合される一方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値は、前記他方のスプリットティーのウェブ鋼材の降伏点管理値の上限値より高い降伏点を有すると共に、当該他方のスプリットティーのウェブの断面積を部分的に減少させた形状として、そのウェブ鋼材の降伏点管理値を規定値の上限値が下限値の２倍以内に設定することを特徴とする柱・梁接合構造。
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