JP4648184B2 - 鉄骨造フレームにおけるブレース用接合金物及びそれを使用したブレースの接合部構造 - Google Patents

Description

本発明は柱鉄骨と梁鉄骨からなる鉄骨造フレームにおいて、ブレースの端部を柱・梁の接合部に接合するための接合金物、及びそれを使用したブレースの接合部構造に関するものである。

鉄骨造フレームにおいて、ブレースの端部を柱・梁の接合部に接合する場合、図４、図５に示すようにブレースの端部が接合される接合金物（ガセットプレート）を梁鉄骨と柱鉄骨に溶接することが行われる（特許文献１、２参照）。この溶接は耐力の確保上、突き合わせ溶接になることから、梁鉄骨のフランジ端面に対する開先の形成、梁鉄骨のウェブに対するスカラップの形成等の加工を必要とし、高度の溶接技術を要するため、加工コストが高く、品質の確保が難しい。

これに対し、梁鉄骨とブレースが接合されるガセットプレートが一体化した接合部材（水平力伝達機構）を柱鉄骨にボルト接合することにより現場での溶接作業と、柱鉄骨と梁鉄骨に対する加工を不要にする方法がある（特許文献３参照）。

特許第２５６８４４８号公報（第１図〜第４図） 特開平９−７８６９１号公報（段落００１４〜００１６、図２、図４） 特開２００４−３２４２７０号公報（段落００４５、図３、図５）

特許文献３において梁鉄骨を柱鉄骨に直接接合する場合には、特許文献３の図３に示すように梁鉄骨を柱鉄骨に溶接せざるを得ない。この図３の例は従来、梁鉄骨と柱鉄骨に溶接されていたガセットプレートにフランジを一体化させることにより、溶接をフランジにおけるボルト接合に変えた形に過ぎない。

これに対し、梁鉄骨を柱鉄骨に溶接することなく、ボルトを用いて接合する場合には、特許文献３の図５に示すように梁鉄骨の上下に配置される接合部材を介して梁鉄骨を柱鉄骨に接合することになる。この場合、上下の接合部材を介して梁鉄骨と柱鉄骨間の力の伝達が行われるため、いずれか一方の接合部材を欠くと架構として成立しなくなる可能性があり、梁鉄骨の上下には必ずブレースが接続されなければならない。

本発明は上記背景より、梁鉄骨を直接柱鉄骨に接合しない場合に、接合部における溶接とそれに伴う加工を不要にし、梁鉄骨の端部に１個配置されるのみで架構を成立させる接合金物とそれを用いたブレースの接合部構造を提案するものである。

請求項１に記載の発明のブレース用接合金物は、柱鉄骨と梁鉄骨からなるフレーム内に架設されるブレースの端部が柱・梁の接合部に接合される鉄骨造フレームにおいて、柱鉄骨のフランジに重なってボルト接合されるフランジプレートと、ブレースの端部が重なってボルト接合され、梁鉄骨の端面に対向するウェブプレートとを備え、このフランジプレートとウェブプレートから全長に亘り、連続してＴ形断面に形成されており、フランジプレートとウェブプレートが少なくとも梁鉄骨の端部とブレースの端部がボルト接合されるのに十分な長さを持っていることを構成要件とする。

ブレース用接合金物（以下、接合金物と言う）がフランジプレートとウェブプレートを備え、フランジプレートが柱鉄骨にボルト接合され、ブレースの端部がウェブプレートにボルト接合されることで、ブレースを柱・梁の接合部に接合するための作業が一切、溶接に依存しないため、梁鉄骨と柱鉄骨に対する加工の手間が省略され、接合部において一定の品質を確保することが可能になる。ボルト接合は主として高力ボルト引張接合を言う。

また接合金物のフランジプレートとウェブプレートが梁鉄骨の端部とブレースの端部がボルト接合されるのに十分な長さを持ち、ウェブプレートが梁鉄骨の端面に対向することで、梁鉄骨をウェブプレートにボルトを用いて接合することが可能である。梁鉄骨はウェブプレートを介して柱鉄骨にボルト接合される形になるため、梁鉄骨の柱鉄骨への接合も溶接に依存することがなくなる。柱鉄骨にボルト接合された接合金物のウェブプレートに対し、梁鉄骨がボルト接合可能である点で接合金物は形式的には梁部材の端部に位置するブラケット部材に相当する。

この結果、梁鉄骨を直接柱鉄骨に接合しない場合においても梁鉄骨をウェブプレートにボルト接合することで、梁鉄骨からの応力を柱鉄骨に伝達することが可能であり、１個の接合金物を介して梁鉄骨を柱鉄骨に接合するのみで柱・梁の架構（フレーム）を成立させることが可能になり、必ずしもブレースを梁鉄骨の上下に接続する必要がなくなる。

特許文献３では接合部材が梁鉄骨の上部フランジ、または下部フランジに接合されることから、梁鉄骨の上下にブレースを接続する上では梁鉄骨に２個の接合部材を接合しておく必要がある。これに対し、本発明の接合金物によれば、ウェブプレートが梁鉄骨の端面に対向することで、ウェブプレートに２本のブレースが接合されるだけの長さを与えておけば、柱・梁の接合部に１個の接合金物を接合するのみで梁鉄骨の上下にブレースを接続することが可能である。

また特許文献３の場合、ガセットプレートはブレースが接合されるだけの長さしか持たないため、ブレースからの軸力が柱鉄骨に十分に伝達されない可能性がある。これに対し、本発明の接合金物は梁鉄骨の端面に対向して配置されることで、梁鉄骨に対するブレースの配置に関係なく、柱鉄骨との接合のための十分な長さを有し得るため、接合金物を介してブレースからの引張力、または圧縮力を柱鉄骨に確実に伝達することが可能である。

接合金物は例えば梁鉄骨の下側にブレースが架設される場合には、接合金物の上端が梁鉄骨の上端に揃えられる形で柱鉄骨に接合され、梁鉄骨の上側にブレースが架設される場合には、下端が梁鉄骨の下端に揃えられる形で柱鉄骨に接合される。梁鉄骨の上下にブレースが接続される場合には、梁鉄骨の上端上から下端下までに跨って接合される。

接合金物のウェブプレートの、梁鉄骨のフランジに対応した位置にはフランジプレートとウェブプレートの曲げ剛性を確保するために、必要により請求項２に記載のように補強プレートが一体化する。補強プレートの一体化により、接合金物と梁鉄骨に継手プレートを接合したときに補強プレートを梁鉄骨のフランジに連続させることができるため、梁鉄骨からの曲げモーメントを柱鉄骨に伝達することも可能である。その場合、継手プレートは補強プレートと梁鉄骨のフランジに跨って双方に接合される。

請求項３に記載の発明の接合部構造は、柱・梁の接合部の柱鉄骨に、フランジプレートにおいてに接合された請求項１、もしくは請求項２に記載の接合金物のウェブプレートにブレースの端部が重なってボルト接合されていることを構成要件とする。

接合金物はフランジプレートにおいて柱鉄骨にボルト接合され、ウェブプレートにおいてブレースの端部がボルト接合される。請求項３では請求項１、もしくは請求項２に記載の接合金物を使用することで、接合金物の利点を引き継ぐため、梁鉄骨と柱鉄骨に対する加工の手間がなく、接合部において一定の品質を確保することの利点を有する。

請求項４に記載の発明は請求項３に記載の発明において、ブレースの端部に端部プレートが一体化しており、この端部プレートが接合金物のフランジプレートを介して柱鉄骨のフランジにボルト接合されていることを構成要件とする。

ブレースからの引張力と圧縮力は接合金物のウェブプレートとフランジプレートから柱鉄骨に伝達され、柱鉄骨で負担されるため、ブレースの端部はウェブプレートに接合されていればよい。ブレースの端部が柱鉄骨に当接する形になれば圧縮力の伝達も確実に行われるが、更にブレースの端部プレートが接合金物のフランジプレートを介して柱鉄骨のフランジに接合されることで、引張力の伝達も確実に行われることになる。

請求項５に記載の発明は請求項３、もしくは請求項４に記載の発明において、梁鉄骨の端部が接合金物のウェブプレートに対向し、梁鉄骨のウェブと接合金物のウェブプレートに跨って継手プレートが配置され、この継手プレートが梁鉄骨のウェブと接合金物のウェブプレートにボルト接合されていることを構成要件とする。

継手プレートが梁鉄骨のウェブと接合金物のウェブプレートに跨り、双方にボルト接合されることで、梁鉄骨からのせん断力の柱鉄骨への伝達が図られる。また曲げモーメントの伝達を図る場合には前記のように梁鉄骨のフランジと請求項２における補強プレート間に継手プレートが跨設される。

ブレース用接合金物がフランジプレートとウェブプレートを備え、フランジプレートが柱鉄骨にボルト接合され、ウェブプレートがブレースの端部にボルト接合されることで、ブレースの、柱・梁接合部への接合が溶接に依存しないため、梁鉄骨に対する加工の手間が省略され、接合部において一定の品質を確保することができる。

またブレース用接合金物のフランジプレートとウェブプレートが梁鉄骨の端部とブレースの端部がボルト接合されるのに十分な長さを持ち、ウェブプレートが梁鉄骨の端面に対向することで、梁鉄骨をウェブプレートにボルト接合することが可能であり、梁鉄骨の柱鉄骨への接合も溶接に依存することがなくなる。この結果、梁鉄骨を直接柱鉄骨に接合しない場合においても、梁鉄骨からの応力を柱鉄骨に伝達することが可能になり、１個の接合金物を介して梁鉄骨を柱鉄骨に接合するのみで柱・梁の架構を成立させることが可能である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は柱鉄骨５のフランジ５１に重なってボルト接合されるフランジプレート２と、ブレース６の端部が重なってボルト接合され、梁鉄骨７の端面に対向するウェブプレート３とを備え、フランジプレート２とウェブプレート３が少なくとも梁鉄骨７の端部とブレース６の端部がボルト接合されるのに十分な長さを持っているブレース用接合金物（以下、接合金物と言う）１の具体例を示す。図２−（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線の断面図である。

柱鉄骨５と梁鉄骨７には主としてＨ形鋼が使用されるが、接合金物１のフランジプレート２とウェブプレート３をボルト接合することができればよいため、Ｈ形鋼やＴ形鋼を組み合わせた、例えば十字形断面やＨ形が並列した形の鋼材の他、鋼管や角形鋼管が使用される場合もある。ブレース６は接合金物１のウェブプレート３の片面、または両面に接合されることから、ブレース６にはＴ形鋼の他、溝形鋼や山形鋼を組み合わせた形の鋼材等が使用される。

接合金物１は柱鉄骨５のフランジ５１への接合のためのフランジプレート２と、ブレース６の端部との接合のためのウェブプレート３からＴ形断面に組み立てられるか、またはＴ形断面に形成（加工）される。接合金物１は後述の補強プレート４を除き、Ｔ形断面をしていればよいため、必ずしも２枚のプレートからなる必要はなく、３枚以上のプレートから組み立てられることもある。

フランジプレート２とウェブプレート３の、梁鉄骨７の端部とブレース６の端部がボルト接合されるのに十分な長さとは、具体的には梁鉄骨７の成に、水平に対して傾斜して架設されるブレース６の、複数本のボルト８による接合のための重なり代を加えた長さになる。

接合金物１のウェブプレート３の、梁鉄骨７のフランジ７１に対応した位置にはウェブプレート３とフランジプレート２の曲げ剛性を確保する補強プレート４が一体化する。補強プレート４は梁鉄骨７の上下のフランジ７１に連続する位置に配置され、溶接によりウェブプレート３とフランジプレート２に一体化する。

接合金物１は図１、図２に示すようにフランジプレート２において柱鉄骨５のフランジ５１にボルト接合（高力ボルト引張接合）され、ウェブプレート３にブレース６の端部がボルト接合（高力ボルト引張接合）される。フランジプレート２とウェブプレート３の、ボルト８が挿通する箇所には挿通孔が形成され、後述の継手プレート９を接合するためのボルト８の位置にも挿通孔が形成されている。

ブレース６はウェブプレート３への偏心荷重の作用を回避する上では、基本的には図２−（ａ）に示すように２本等、偶数本のブレース構成材６１が対になった形で配置される。例えば２本のブレース構成材６１、６１がウェブプレート３を挟んだ状態でウェブプレート３に接合されるが、１本のブレース６が前記のようにウェブプレート３の片面にのみ接合される場合もある。

ブレース６は接合金物１のウェブプレート３にのみ接合される場合もあるが、ブレース６からの圧縮力と引張力の伝達を図るために、図１、図３に示すようにブレース６の端面に接合金物１のフランジプレート２に重なる端部プレート６２を溶接しておき、この端部プレート６２をフランジプレート２に重ね、端部プレート６２とフランジプレート２、及び柱鉄骨５のフランジ５１を貫通するボルトにより柱鉄骨５に接合することも行われる。

梁鉄骨７はその端面がウェブプレート３の端面に対向するように突き合わせられ、梁鉄骨７のウェブ７２とウェブプレート３間に継手プレート９が跨設され、継手プレート９を貫通するボルト８によってウェブプレート３に接合される。このとき、梁鉄骨７のフランジ７１と補強プレート４間にも継手プレート９を跨設し、フランジ７１と補強プレート４にボルト接合することもある。

図３は隣接する柱鉄骨５、５と下階側及び上階側の梁鉄骨７、７からなるフレームにおけるブレース６の架設状況を示す。ここではブレース６の下端部が接合金物１に接合され、上端部が上階側の梁鉄骨７中間部の下端に接合されたガセットプレート１０に接合した様子を示しているが、ブレース６の上端部を接合金物１に、下端部をガセットプレート１０に接合することもある。

柱鉄骨への接合金物の接合状態と、接合金物へのブレース及び梁鉄骨の接合状態を示した立面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。 図１に示す接合部を含むフレームを示した立面図である。 （ａ）は従来の接合部を示した立面図、（ｂ）は水平断面図である。 （ａ）は従来の接合部を示した立面図、（ｂ）は水平断面図である。

符号の説明

１………ブレース用接合金物
２………フランジプレート
３………ウェブプレート
４………補強プレート
５………柱鉄骨
５１……フランジ
６………ブレース
６１……ブレース構成材
６２……端部プレート
７………梁鉄骨
７１……フランジ
７２……ウェブ
８………ボルト
９………継手プレート
１０……ガセットプレート

Claims (5)

1. 柱鉄骨と梁鉄骨からなる鉄骨造フレーム内に架設されるブレースの端部を柱・梁の接合部に接合するための金物であり、前記柱鉄骨のフランジに重なってボルト接合されるフランジプレートと、前記ブレースの端部が重なってボルト接合され、前記梁鉄骨の端面に対向するウェブプレートとを備え、このフランジプレートとウェブプレートから全長に亘り、連続してＴ形断面に形成されており、
   前記フランジプレートと前記ウェブプレートは少なくとも前記梁鉄骨の端部と前記ブレースの端部がボルト接合されるのに十分な長さを持っていることを特徴とする鉄骨造フレームにおけるブレース用接合金物。
   
2. 前記接合金物のウェブプレートの、梁鉄骨のフランジに対応した位置に補強プレートが一体化していることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨造フレームにおけるブレース用接合金物。
3. 請求項１、もしくは請求項２に記載の接合金物を使用したブレースの接合部構造であり、柱・梁の接合部の柱鉄骨に、フランジプレートにおいてボルト接合された前記接合金物のウェブプレートに前記ブレースの端部が重なってボルト接合されていることを特徴とする鉄骨造フレームにおけるブレースの接合部構造。
4. ブレースの端部に端部プレートが一体化しており、この端部プレートが接合金物のフランジプレートを介して柱鉄骨のフランジにボルト接合されていることを特徴とする請求項３に記載の鉄骨造フレームにおけるブレースの接合部構造。
5. 梁鉄骨の端部が接合金物のウェブプレートに対向し、前記梁鉄骨のウェブと前記接合金物のウェブプレートに跨って継手プレートが配置され、この継手プレートが前記梁鉄骨のウェブと前記接合金物のウェブプレートにボルト接合されていることを特徴とする請求項３、もしくは請求項４に記載の鉄骨造フレームにおけるブレースの接合部構造。
   
   

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