JP4805189B2 - 薄板材の高力ボルト接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、鋼構造の建築物を構築する際に用いる薄板材を接合対象とする高力ボルト接合構造に関する。より具体的には、薄板材の接合部を、高力ボルト・ナットと座金、接合金物を用いて高力ボルト接合する薄板材の高力ボルト接合構造と、これらの接合構造で用いる高力ボルト、座金に関する。

例えば、鋼構造の建築物を構築する場合においては、柱や梁などの部材と部材、あるいは厚板材と厚板材を接合する方法として、溶接接合に比較して現場施工時の接合位置の微調整が可能な高力ボルトによる摩擦接合がよく用いられる。
例えば、厚板材と厚板材を接合対象とする場合では、図３０に示すように、ボルト孔１ｏを設けた厚板材１ａ、１ｂを隙間ｅを設けて突き合わせるように配置し、この厚板材１ａ、１ｂの接合部に跨がって、その両側からボルト孔２ｏを設けた添板２ａ、２ｂを当接して、厚板材１ａ、１ｂを添板２ａ、２ｂのボルト孔２ｏに挿通した高力ボルト３・ナット４で締結する接合構造が多く用いられている。
このような厚板材の高力ボルト接合構造での接合耐力は、高力ボルトの軸部の剪断力に頼らず、高力ボルトに強い締め付け力を与え、厚板材１ａ、１ｂと添板２ａ、２ｂ間の接触面に高い摩擦力を生じさせることによって得られる。そのため、摩擦面で高い摩擦係数を得るために、厚板材１ａ、１ｂ、添板２ａ、２ｂの摩擦面に対して、赤錆を発生させたり、ブラスト処理で粗くしたり、化成処理を行ったり、あるいは添板２ａ、２ｂと厚板材１ａ、１ｂ間に隙間調整に用いられるフィラーに微小凹凸を設けるなど、すべり係数（接合部のすべり耐力をボルトに導入した張力で除した値）の設計の基準（現在、建築の分野では０．４５、橋梁の分野では０．４）を十分に満足させるための対策が講じられている。

一方、接合対象が、厚さが０．６〜３．０ｍｍ程度の薄板材である場合には、上記の厚板を対象とした高力ボルト摩擦接合を適用しても、厚みが薄いため接合面に充分な接触圧が発生せず、すべり係数の確保が困難であることから、一般的に摩擦接合は用いられず、支圧接合が用いられる。
支圧接合では、ボルト孔とボルトは施工時には接触しておらず（接触するとボルト孔にボルトの挿入が困難）、薄板材のボルト孔の縁とボルト軸部が接触して初めて応力が伝達されるため、接合部を加力した場合、すぐに、すべりが生じる。また、このすべりの量を減らすため、ボルト孔径を摩擦接合の場合より小さくしており、これにより接合位置の微調整がしにくくなる。
従来、この対策として、例えば図３１（ａ）に示すように、薄板材１_１、１_２を重ね合せて、重ね合せ部を多数のネジ１０を用いて締結して、支圧耐力を強化するようにした接合構造や、図３１（ｂ）に示すように、例えば耐力壁を形成する場合で、２本の薄板軽量形鋼（Ｃ形鋼）１１_１、１１_２のウェブ１１ｕの背面を合わせ接合部材１２の接合部１２ａに多数のネジ１０を用いて締結した接合構造がある。また、薄板軽量形鋼を接合する場合で、フランジやウェブを添板と多数のネジを用いて締結する接合構造（図示省略）などもある。これらの接合構造では、いずれも先孔をあける必要がないため、すべりのない接合部が実現できる。しかし、これらの接合構造では、いずれも多数のネジを用いるため、接合作業負担が大きく、施工工期も長くなるという問題がある。

板材の接合構造として、特許文献１に、エンボス加工した上板と下板をリベット接合する場合で、上板と下板をエンボス部の底壁面を重ね合わせてリベット接合する接合構造の開示がある。この接合構造では、板材を精度良く組立てることができ、板材同士の接触によって力を伝達することができ、板材のリベット接合構造として相応の効果が期待される。しかし、予め接合する板材にそれぞれエンボス部加工を施しておく必要があり、加工負担が大きいことに加え、既設の躯体に板材を現場で取り付ける場合などでは、施工誤差を吸収できないため用いることができない。

また、特許文献２には、複数の板材を重ね合わせて打ち込みリベットで接合し、リベット接合部の周辺近傍において、例えばパンチとダイスで板材に塑性変形により凹凸を形成して板材同士を固定し、その回転や、ずれに対する強度を大きくし、接合による板材の歪みや変形を押さえる接合構造の開示がある。しかし、この接合構造では、リベット打ち込みや板材に塑性変形による凹凸を形成するために大がかりな装置が必要であり、特に現場施工では、これらの装置の使用が困難で、接合施工ができない可能性がある。
特開２００５−３４２７３９号公報 特開２００５−８８０７７号公報

本発明は、薄板材（本発明では厚さが０．６〜３．０ｍｍ程度の薄鋼板、薄板軽量形鋼のフランジやウェブ、組み立て部材の薄板部などを、以下「薄板材」または「薄鋼板」と総称する。）を接合対象として高力ボルト接合する場合において、少数の高力ボルトを用いて接合作業負担を軽減でき施工工期の短縮が可能であり、充分な接合耐力（支圧耐力）を確保でき現場施工も容易な薄板材の高力ボルト接合構造と、この接合構造で用いる高力ボルト、座金を提供する。

本発明は、上記の課題を有利に解決するためになされたもので、以下の（１）〜（７）を要旨とする。
（１）請求項１に係わる発明は、重ね合わせた薄板材の接合部を一対の座金間に挟み込んで高力ボルト・ナットにより締結する薄板材の高力ボルト接合構造であって、一方の座金に傾斜面を有する凸部を形成し、他方の座金に一方の座金の凸部の傾斜面に相対する傾斜面を有する凹部を形成しておき、高力ボルト・ナットで締結する過程の締付力で、重ね合わせた薄板材の接合部を一対の座金の凸部と凹部間で押圧して変形させて薄板材に面外方向の変形部分を形成し締結することを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造である。
（２）請求項２に係わる発明は、重ね合わせた薄板材の接合部を高力ボルト頭部と座金間に挟み込んで、高力ボルト・ナットで締結する薄板材の高力ボルト接合構造であって、高力ボルトの頭部側に傾斜面を有する凸部を形成し、座金に高力ボルト頭部の凸部の傾斜面に相対する傾斜面を有する凹部を形成しておき、高力ボルト・ナットにより締結する過程の締付力で、重ね合わせた薄板材の接合部を高力ボルト頭部の凸部と座金の凹部間で押圧して変形させて薄板材に面外方向の変形部分を形成し締結することを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造である。
（３）請求項３に係わる発明は、薄板材の接合部を座金または高力ボルト頭部と接合金物（ここでいう接合金物とは添板や連結座金が主体であるが、凹部を形成可能な厚板材相当の厚みを有する部材の板状の接合部を含み、以下「接合金物」という。）間に挟み込んで、高力ボルト・ナットで締結する薄板材の高力ボルト接合構造であって、座金または高力ボルト頭部に凸部を形成し、接合金物に座金または高力ボルト頭部の凸部の傾斜面に相対する傾斜面を有する複数の凹部を形成しておき、高力ボルト・ナットにより締結する過程の締付力で、薄板材の接合部を座金または高力ボルト頭部の凸部と接合金物の凹部間で押圧して変形させて薄板材に面外方向の変形部分を形成し締結することを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造である。

（４）請求項４に係わる発明は、（１）〜（３）のいずれかにおいて、薄板材に生じる変形部分の高さが薄板材の板厚の０．５〜５．０倍であることを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造である。
（５）請求項５に係わる発明は、（２）〜（４）のいずれかの薄板材のボルト接合構造において凹部を形成した座金または接合金物との間で薄板材の接合部を押圧して変形させるための高力ボルトであって、薄板材の押し込みストロークが薄板材の板厚の０．５〜５．０倍である傾斜面を有する凸部を頭部に形成したことを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造用高力ボルトである。
（６）請求項６に係わる発明は、（１）、（３）、（４）のいずれかの薄材の高力ボルト接合構造において凹部を形成した座金または接合金物との間で薄板材の接合部を押圧して変形させるための座金であって、薄板材の押し込みストロークが薄板材の板厚の０．５〜５．０倍である傾斜面を有する凸部を形成したことを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造用座金である。
（７）請求項７に係わる発明は、重ね合わせた薄板材の接合部を高力ボルト・ナットにより締結する薄板材の高力ボルト接合構造であって、座金または高力ボルト頭部で押圧する範囲に薄板材同士の重なり合いのない部分を設け、高力ボルト・ナットにより締結する過程の締付力で、薄板材の接合部を押圧して変形させて重なり合いのない部分の薄板材に面外方向の変形部分を形成し締結することを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造で、凸部加工した座金や高力ボルト、および凹部加工した座金や接合金物を用いずに薄板材に面外方向の変形部分を形成する接合構造である。

本発明は、厚みが０．６〜３．０ｍｍ程度の薄板材を接合対象とするものであり、その接合部を重ね合わせて直接、または接合金物を用い、高力ボルト・ナットと座金を用いて接合する高力ボルト接合構造で、特に現場施工する場合に顕著な効果を奏するものである。
本発明では、薄板材の接合部を、例えば、一方の側に接する座金または高力ボルト頭部に形成した傾斜面を有する凸部と、他方の側に接する座金または接合金物に形成した凹部間で挟み込んで、高力ボルト・ナットにより締結する際の締結力で、薄板材の接合部を押圧して変形させて、薄板材に面外方向の変形部分を作り、一方で薄板材の面外方向の移動を座金や高力ボルトや接合金物で拘束することで薄板材とボルト軸部の接触を必要としない接合部を実現できる。
これによって、厚みが０．６〜３．０ｍｍ程度の薄板材を接合対象とした場合に、摩擦面管理を不要にして、ボルト孔径が大きくとも、すべりのない安定した接合部を確保し、接合部耐力を強化することができる。
また、高力ボルトを用いて薄板材の接合部の支圧耐力を安定確保でき、支圧耐力を確保のためネジを多数使用してきた従来の薄板材の接合構造に比べて、少数の高力ボルトの使用により、接合作業負担を大幅に削減することができ、施工工期の短縮もできる。
また、薄板材の接合部の面外方向の変形部分は、薄板材の接合部を高力ボルト・ナットによる締結力で押圧することにより容易に形成できるので、現場施工の場合に適用しても施工が容易になる。

本発明は、厚みが０．６〜３．０ｍｍ程度の薄板材を接合対象として、例えば、２枚の薄板材の接合部を重ね合わせ、この重ね合わせ部を複数の高力ボルト・ナットと座金を用いて直接に接合する場合、または、接合金物を用い複数の高力ボルト・ナットと座金を用いて接合する場合に適用されるものである。
本発明の基本形としては、薄板材の接合部を挟み込んで相対する、一対の座金の傾斜面を有する凸部と凹部間、または高力ボルト頭部の傾斜面を有する凸部と座金または接合金物の凹部との間で、挟み込んだ薄板材の接合部を、高力ボルト・ナットにより締結する過程で、締付力により押し込んで変形させて薄板材に面外方向の変形部分を作り、一方で薄板の面外方向の移動を座金や高力ボルトや接合金物で拘束することで接合部耐力を強化する構造を有することを特徴とする。この接合部において薄板材の面内方向（加力方向）にすべりを生じるには薄板の面外変形部分が面外方向に移動しなければならないが、この面外方向の移動は座金や高力ボルトや接合金物で抑えられているので、すべりは容易に生じない。
この接合部での高力ボルトや座金の凸部および座金や接合金物の凹部は、高力ボルト・ナットで締結した状態で、傾斜面全体で薄板材の面外方向の変形部分と密着させることは不可欠ではなく、この面外方向の変形部分の面外方向の移動を座金や高力ボルトや接合金物で拘束した状態において、加力による薄板材の面内方向のすべりを止められる範囲で面外方向の変形部分に接触させればよい。

本発明で、座金や高力ボルト頭部の凸部は、基本形としては、高力ボルトの軸またはボルト孔を中心として、１列〜複数列（高力ボルト頭部の凸部の場合は通常１列）の傾斜面（凸曲面の傾斜面を含む）を環状に形成してなるものである。
また、座金や高力ボルト頭部に形成した凸部に相対する座金や接合金物の傾斜面を有する凹部は、基本形としては、ボルト孔を中心として、１列〜複数列の傾斜面（凹曲面の傾斜面を含む）を環状に形成してなるものである。

上記の座金または高力ボルト頭部の凸部と座金または接合金物の凹部間での薄板材の押し込みストロークは、薄板材の板厚、引張り強さと作用する支圧力に応じて、接合部として十分な支圧耐力を確保できる面外方向の変形部分を薄板材に形成できるように設定する。通常の場合、薄板材の板厚（重ね合せ接合部では薄い方の板厚）の０．５〜５．０倍の範囲であることが好ましい。
薄板材の押し込みストロークが０．５倍未満では、薄板材に面外方向の変形部分を十分に形成できず、十分な支圧耐力を確保できない。また、薄板材の板厚の５．０倍超では、薄板材の接合部周辺で過大な歪みが発生して、十分な接合部耐力を確保できなくなる懸念が大である。
本発明で、上記の薄板材の接合部の押し込みストロークを確保するために高力ボルトの頭部または座金に傾斜面を有する凸部を形成する場合には、この凸部は、薄板材の押し込みストロークが薄板材の板厚の０．５〜５．０倍になる高さに形成することが好ましい。
一方、上記の凸部を形成した高力ボルトの頭部または座金との間で薄板材の接合部を押し込んで変形させる、凹部を形成する座金または接合金物側では、上記凸部を形成した高力ボルトまたは座金との間で、薄板材の接合部を上記所定の押し込みストロークで押し込むときに、薄板材の接合部に対して過大または過小の変形を生じない深さの傾斜面を有する凹部を形成することが好ましい。

ここで、所望の好ましい接合状態を安定確保するために、高力ボルトとしては、頭部またはナット螺合側の端部に締付トルクを管理できる張力導入機構（ピンテール）を有する公知のトルシア形高力ボルト・ナット（頭部に張力導入機構を有するトルシア形高力ボルトの場合は特有の座金の使用あり。）を用いることがより有効である。
トルシア形高力ボルトの締付けは、専用レンチによりピンテール部を掴みナットを回すことで行われるので、ナットの回転方向に反力を薄板材からとる必要がなく、これによる薄板材の変形が生じる恐れもない。
ＪＩＳ規格にある一般的な高力ボルト、例えば一方の側に頭部を有し他側にナットを螺合して締め付ける高力ボルト、両端側にナットを螺合して締め付ける頭部を有しない高力ボルトなども用いることもできる。
これらの高力ボルト・ナットは、薄板材の接合部を押し込んで変形させる締付力を付与するものであるので、薄板材、座金や接合金物より高強度で、高硬度材であることが望ましい。
また、薄板材の接合部を押し込んで変形させる凹凸部を形成する座金や接合金物は、薄板材より厚くして高強度で高硬度材であることが望ましい。座金は通常より大きくして、薄板材の接合部に十分な面外方向の変形部分を形成できる凹凸部を形成可能にすることが望ましい。
高力ボルト頭部や座金の凸部、座金や接合金物の凹部は、例えば転造加工、切削加工、プレス加工、型鍛造加工、などによって形成することができる。

上記の本発明の基本形として、凸部を形成した高力ボルト頭部または座金と、これらの凸部に相対する凹部を形成した座金または接合金物との間で挟み込んだ薄板材の接合部を、高力ボルト・ナットにより締結する過程で、締付力により押し込んで変形させて薄板材に面外方向の変形部分を作る場合を述べたが、重ね合わせた薄板材を接合対象とする場合には、凸部を有しない高力ボルト頭部または座金と、これらに相対する凹部を有しない座金または接合金物間で挟み込んだ薄板材の接合部を、高力ボルト・ナットにより締結する過程で、締付力により押し込んで変形させて薄板材に面外方向の変形部分を作ることもできる。
この場合には、高力ボルト頭部または座金と、座金または接合金物間で押圧する範囲に薄板材同士の重なり合いのない部分（薄板材の一方または双方にボルト孔を兼ねる通常のボルト孔より大径の孔部）を設け、高力ボルト・ナットにより締結する過程の締付力で薄板材の接合部を押圧し、孔部のない薄板材を孔部の縁に沿って孔部側に折り曲げて面外方向の変形部分を作り、一方で薄板の面外方向の移動を座金や高力ボルトや接合金物で拘束することで接合部耐力を強化することができる。
重なり合いのない部分を設けるための孔部は、高力ボルト・ナットの締付力による押圧力を効率的に作用させる位置に、折り曲げ部分による支圧耐力が効果的に分布するように形成するものである。例えば、重ね合わせた薄板材の一方または双方に、ボルト孔を兼ねる円形や楕円形などの円弧状の縁を有する孔部（薄板材の双方に孔部を形成する場合はその形成位置をずらした孔部とする）として、作用する力の方向に対して安定した支圧耐力を確保できるように形成するものである。

［実施形態例１］
本発明の請求項１の形態例に相当する高力ボルト接合構造の実施形態例１について、要部を図１、図２、図３に基づき具体的に説明する。通常高力ボルトは複数用いるが、ここでは、１本の高力ボルト３_１による接合部について代表説明する。
この実施形態例１は、図１に示すように、２枚の薄板材１_１、１_２の接合部を重ね合わせて、この重ね合わせ接合部（以下「薄板材の接合部」という。）を、締付けトルクを管理するピンテール３ｐを備えたトルシア形の高力ボルト３_１とナット４と一対の座金５、５_１を用いて接合する場合のものである。ここで用いる座金５は、凸部５ｋを有する請求項６に係わる座金例に相当するものである。ここで、ナット４と座金５間に座金５５が介在しているが、これはトルシア形高力ボルト３_１による締付トルク管理した締付けを円滑にするためのものである。
図１（ａ）は、薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４で締付け開始直前の状態を示した断面説明図。図１（ｂ）は、図１（ａ）の平面図。図２（ａ）は、実施形態例１で使用する凸部を形成した座金の凸部形成側の平面説明図。図２（ｂ）は、図２（ａ）の凸部を形成した座金５に相対する凹部を形成した座金５_１の凹部形成側の平面説明図。図３は、図１（ａ）の状態から薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４で締付け締結後の状態を示した断面説明図である。

この実施形態例１は、高力ボルト３_１を挿通した薄板材の接合部を、ナット４側の座金５と高力ボルト３_１の頭部側の座金５_１間に挟み込んで高力ボルト３_１とナット４で締付け締結する場合のものである。
実施形態例１では、ナット４側の座金５には、ボルト孔５ｏを中心とする環状の傾斜面５ｓを有する凸部５ｋを形成し、高力ボルト３_１の頭部に支持された座金５_１にはボルト孔５ｏを中心とする環状の傾斜面５ｓを有する凹部５ｕを形成して、高力ボルト３_１・ナット４による締付力で薄板材の接合部を座金５の凸部５ｋと座金５_１の凹部５ｕ間で押圧して変形させ、薄板材に面外方向の変形部分を作り、一方で薄板の面外方向の移動を座金や高力ボルトや接合金物で拘束することで接合部耐力を強化する構造を有することを特徴とする。この実施形態例１での応力伝達については、薄板材１_１から薄板材１_２に直接伝達されることになる。

図１（ａ）において、薄板材の接合部の上面側にあるナット４側の座金５は、図２（ａ）にも示すように、ボルト孔５ｏ面から環状の傾斜面５ｓを有する高さｈの凸部５ｋを形成したものであり、凸部５ｋの基部には薄板材の接合部の上面側を抑える環状の抑え面５ｆを形成したものである。
薄板材の接合部の下面側にあり、高力ボルト３_１頭部に支持された座金５_１は、図２（ｂ）にも示すように、ボルト孔５ｏ面から環状の傾斜面５ｓを有する深さｄの凹部５ｕを形成したものであり、傾斜面５ｓの上端には薄板材の接合部の下面側を抑える環状の抑え面５ｆａを形成したものである。
薄板材の接合部は、ナット４側の座金５の凸部５ｋと、高力ボルト３_１頭部側の座金５_１の凹部５ｕ間に挟み込まれた状態になっている。

図３は、図１（ａ）の状態から、薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４で締付け、締付トルク管理した締付力で、ナット側の座金５の凸部５ｋの傾斜面５ｓおよびその先端の抑え面５ｆと、高力ボルト３_１頭部側の座金５_１の凹部５ｕの傾斜面５ｓおよびその上端の抑え面５ｆａとの間で挟み込んだ薄板材の接合部を、所定の押し込みストロークで押し込んで変形させた状態を示している。
この変形に際しては、ナット側の座金５の抑え面５ｆと、高力ボルト３_１頭部側の座金５_１の抑え面５ｆａの拘束効果で、薄板材の接合部の変形精度が安定確保される。
この状態において、薄板材には面外方向の変形部分１_１ｓ、１_２ｓが形成され、一方で薄板の面外方向の移動を高力ボルト３_１頭部側の座金５_１の抑え面５ｆａで拘束しているので、薄板材同士の面内方向のずれ（すべり）を止め、接合部の耐力を強化することができる。
なお、ここでの座金５の凸部５ｋおよび座金５_１の凹部５ｕによる薄板材の接合部の押し込みストロークは、座金５の凸部５ｋの高さｈと座金５_１の凹部５ｕの深さｄで決まるが、ここでは各傾斜面効果を十分に確保するために、薄板材１_１、１_２の合計板厚程度とし、各傾斜面の傾斜角度θは３０程度とした。なお、この実施形態例１については凹部５ｕの傾斜面５ｓの傾斜角度θは凸部５ｋの傾斜面５ｓの傾斜角度θより大きくしてもよい。

［実施形態例２］
本発明の請求項１の形態例に相当する高力ボルト接合構造の実施形態例２について、要部を図４、図５、図６に基づき具体的に説明する。
図４（ａ）は、薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４で締付け開始直前の状態を示した断面説明図。図４（ｂ）は、図４（ａ）の平面図。図５（ａ）は、実施形態例２で使用する高力ボルト３_１頭部の凸部形成側の平面説明図。図５（ｂ）は、図５（ａ）の高力ボルト３_１頭部の凸部形成側に相対する凹部を形成した座金５_１の凹部形成側の平面説明図。図６は、図４（ａ）の状態から薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４で締付け締結後の状態を示した断面説明図である。
この実施形態例２は、実施形態例１と同様、高力ボルト３_１を挿通した薄板材の接合部を、ナット４側の座金５と高力ボルト３_１頭部側の座金５_１の一対の座金間に挟み込んで高力ボルト３_１とナット４で締付け締結するものであるが、一対の座金５、５_１の形状、作用効果が実施形態例１と若干異なるものである。実施形態例１と共通する部分については、詳細説明を省略する。

図４（ａ）において、薄板材の接合部の上面側にあるナット４側にある座金５は、図５（ａ）にも示すように、ボルト孔５ｏを中心とした環状の傾斜面５ｓを有する高さｈの凸部５ｋを形成したものであり、この凸部５ｋの先端部には平坦な環状の押圧面５ｚを形成し、基部には薄板材の接合部の上面側を抑える環状の抑え面５ｆを形成したものである。
薄板材の接合部の下面側にあり、ナット４に支持された座金５_１は、図５（ｂ）にも示すように、ボルト孔５ｏを中心とした環状の傾斜面５ｓを有する深さｄの凹部５ｕを形成したものであり、この凹部５ｕの底部には平坦な環状の底面５ｚａを形成し、傾斜面５ｓの上端には薄板材の接合部の下面側を抑える環状の抑え面５ｆａを形成したものである。
薄板材の接合部は、ナット４側の座金５と、高力ボルト３_１頭部側の座金５_１間に挟み込まれた状態になっている。

図６は、図４（ａ）の状態から高力ボルト３_１・ナット４で締付け、締付トルク管理した締付力で、ナット側の座金５の凸部５ｋと、高力ボルト３_１頭部側の座金５_１の凹部５ｕとの間で薄板材の接合部を、所定の押し込みストロークで押し込んで変形させ締結した後の状態を示している。
この薄板材の接合部の変形に際しては、薄板材がボルト心から外周方向に向かって２カ所曲げられることになるので、より安定した耐力を確保することができる。
なお、ここでの座金５の凸部５ｋおよび座金５_１の凹部５ｕによる薄板材の接合部の押し込みストロークは、高力ボルト３_１の凸部３ｋの高さｈと座金５_１の凹部５ｕの深さｄで決るが、ここでは各傾斜面を十分に確保するために、薄板材１_１、１_２の合計板厚程度とし、各傾斜面の傾斜角度θは４５度程度とした。

実施形態例１、２では、ナット４側に凸部５を形成した座金５を配置し、高力ボルト３_１頭部側に凹部５ｕを形成した座金５_１を配置したが、ナット４側に凹部５ｕを形成した座金５_１を配置し、高力ボルト３_１頭部側に凸部５ｋを形成した座金５を配置してもよい。

［実施形態例３］
本発明の請求項２の形態例に相当する高力ボルト接合構造の実施形態例３について、要部を図７、図８、図９に基づき具体的に説明する。通常、高力ボルト３_２は、複数用いるが、ここでは１本の高力ボルト３_２による接合部について代表説明する。
この実施形態例３は、図７に示すように、２枚の薄板材１_１、１_２の接合部を重ね合わせて、この重ね合わせ接合部（以下「薄板材の接合部」という。）を締付けトルクを管理するピンテール３ｐを備えたトルシア形高力ボルト３_２とナット４と座金５_１を用いて接合する場合のものである。ここで用いる高力ボルト３_２は、頭部に凸部３ｋを有する請求項５に係わる高力ボルト例に相当するものである。
図７（ａ）は、薄板材の接合部を高力ボルト３_２・ナット４で締結開始直前の状態を示した断面説明図。図７（ｂ）は、図７（ａ）の平面説明図。図８（ａ）は、実施形態例３で使用する高力ボルト３_２頭部の凸部形成側の平面説明図。図８（ｂ）は、図８（ａ）の高力ボルト３_２頭部の凸部に相対する凹部を形成したナット４側の座金５_１の凹部形成側の平面説明図。図９は、図７（ａ）の状態から薄板材の接合部を高力ボルト３_２・ナット４で締結後の状態を示した断面説明図である。

実施形態例３は、高力ボルト３_２を挿通した薄板材の接合部を、高力ボルト３_２とナット４側の座金５_１間に挟み込んで高力ボルト３_２とナット４を締付け締結する場合のものである。
この実施形態例３では、高力ボルト３_２に、ボルト軸を中心とした環状の傾斜面３ｓを有する凸部３ｋを形成し、ナット４に支持された座金５_１には環状の傾斜面５ｓを有する凹部５ｕを形成して、薄板材の接合部を、高力ボルト３_２・ナット４による締付け力で薄板材の接合部を高力ボルト３_２の凸部３ｋと座金５_１の凹部５ｕ間で、押圧して変形させ、薄板材に面外方向の変形部分を作り、一方で薄板も面外方向の移動を高力ボルト３_２や座金５_１で拘束することで締結することを特徴とする。この実施形態例３での応力伝達については、実施形態例１、２と同様で、薄板材１_１と薄板材１_２間で直接伝達されることになる。
なお、高力ボルト３_２の傾斜面３ｓを有する環状の凸部３ｋ部分は、ボルト孔を有するリング状の部品として別途製作し、頭部に凸部を有しない高力ボルトに挿通して、凸部を有する座金と同様に機能させるようにしてもよい。

図７（ａ）において、薄板材の接合部の上面側にある高力ボルト３_２頭部座面は、図８（ａ）にも示すように、ボルト軸３ａを中心とし、ボルト軸３ａから連続形成した環状の傾斜面３ｓを有する高さｈの凸部３ｋを形成し、凸部３ｋの基部には、薄板材の接合部の上面側を抑える環状の抑え面３ｆを形成したものである。
薄板材の接合部の下面側にあり、ナット４に支持された座金５_１は、図８（ｂ）にも示すように、ボルト孔５ｏを中心とした環状の傾斜面５ｓを有する深さｄの凹部５ｕを形成したものであり、傾斜面５ｓの上端には薄板材の接合部の下面側を受ける環状の受面５ｆａを形成したものである。
薄板材の接合部は、高力ボルト３_２頭部の凸部３ｋと、座金５_１の凹部５ｕ間に挟み込まれた状態になっている。

図９は、図７（ａ）の状態から、高力ボルト３_２とナット４で締付トルク管理した締付力で、高力ボルト３_２頭部の凸部３ｋと、ナット４側の座金５_１の凹部５ｕとの間で、挟み込んだ薄板材の接合部を、所定の押し込みストロークで押し込んで変形させた状態を示している。
この変形に際しては、高力ボルト３_２の抑え面３ｆと、ナット４側の座金５_１の抑え面５ｆａによる拘束効果で、薄板材の接合部の変形精度が安定確保される。
図９の状態において、薄板材には面外方向に変形部分１_１ｓ、１_２ｓが形成され、一方で薄板材の面外方向の移動を高力ボルト３_２の抑え面３ｆと、ナット４側の座金５_１の抑え面５ｆａで拘束しているので、薄板材同士の面内方向のすべり（ずれ）を止め、接合部の耐力を強化することができる。
なお、ここでの高力ボルト３_２の凸部ｋおよび座金５_１の凹部５ｕによる薄板材の接合部の押し込みストロークは、高力ボルト３_２の凸部ｋの高さと座金５_１の凹部５ｕの深さｄで決るが、ここでは各傾斜面を十分に確保するために、薄板材１_１、１_２の合計板厚程度とし、ボルト軸３ａから連続形成した環状の傾斜面３ｓの傾斜角度は３０度程度、座金５_１の凹部５ｕの傾斜面５ｓの傾斜角度θは４５度程度とした。

［実施形態例４］
本発明の請求項２の形態例に相当する高力ボルト接合構造の実施形態例４について、要部を図１０、図１１、図１２に基づき具体的に説明する。
この実施形態例４は、実施形態例３と同様、高力ボルト３_２の頭部座面にボルト軸３ａを中心とした環状の傾斜面３ｓを有する凸部３ｋを形成し、ナット４に支持された座金５_１に環状の傾斜面５ｓを有する凹部５ｕを形成して、重ね合わせた薄板材１_１、１_２の接合部を、高力ボルト３_２頭部座面の凸部３ｋとナット４側の座金５_１の凹部５ｕ間で、押圧して変形させ締結するものであり、高力ボルト３_２頭部座面の凸部３ｋと座金５_１の凹部５ｕの形状、作用効果において実施形態例３と異なるものである。実施形態例３と共通部分については詳細説明を省略する。
図１０（ａ）は、薄板材の接合部を高力ボルト３_２とナット４で締付け開始直前の状態を示した断面図。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の平面説明図。図１１（ａ）は、高力ボルト３_２頭部の凸部の凸部形成側の平面説明図。図１１（ｂ）は、座金５_１の凹部形成側の平面説明図。図１２は、図１０（ａ）の状態から薄板材の接合部を高力ボルト３_２とナット４で締付け締結した後の状態を示した断面説明図である。

図１０（ａ）において、薄板材の接合部の上面側は、高力ボルト３_２頭部が当接されている。この高力ボルト３_２頭部には、図１１（ａ）にも示すように、ボルト軸を中心とする環状の傾斜３ｓを有する高さｈの凸部３ｋを形成したものであり、凸部３ｋの先端には薄板材の接合部の上面側を押圧する平坦な環状の押圧面３ｚを形成し、凸部３ｋの基部には薄板材の接合部の上面側を抑える環状の抑え面３ｆを形成したものである。
薄板材の接合部の下面側は、ナット４に支持された座金５_１に支持されている。この座金５_１は、図１１（ｂ）にも示すように、ボルト孔５ｏを中心とした環状の傾斜面５ｓを有する深さｄの凹部５ｕを形成したものであり、凹部５ｕの下端に平坦な環状の底部受面５ｚａを形成し、上端には薄板材の接合部の下面側を受ける環状の受面５ｆａを形成したものである。
図１０（ａ）において、薄板材の接合部は、高力ボルト３_２頭部の凸部３ｋと、座金５_１の凹部５ｕ間に挟み込まれた状態になっている。

図１２は、図１０（ａ）の状態から、高力ボルト３_２とナット４で締付け、締付トルク管理した締付力で、高力ボルト３_２頭部の凸部３ｋと座金５_１の凹部５ｕとの間で、挟み込んだ薄板材の接合部を、所定の押し込みストロークで押し込んで変形させ締結した状態を示している。
この変形に際しては、薄板材がボルト心から外周方向に向かって２箇所曲げられることになるので、より安定した支圧耐力を確保することができる。

図１２の状態において、薄板材には面外方向の変形部分１_１ｓ、１_２ｓが形成され、一方で薄板材の面外方向の移動を高力ボルト３_２頭部の抑え面３ｆと座金５_１の抑え面５ｆａで拘束しているので、薄板材同士が面内方向にずれることはなく、接合部の耐力を強化することができる。実施形態例４での応力伝達については、実施形態例３と同様、薄板材１_１と薄板材１_２間で伝達されることになる。
なお、高力ボルト３_２の凸部３ｋと座金５_１の凹部５ｕによる薄板材の接合部の押し込みストロークは、高力ボルト３_２の凸部３ｋの高さｈと座金５_１の凹部５ｕの深さで決るが、ここでは各傾斜面を十分に確保するために、薄板材１_１、１_２の合計板厚程度とし、各傾斜面の傾斜角度θは４５度程度とした。

［実施形態例５］
本発明の請求項３の形態例に相当する高力ボルト接合構造の実施形態例５について、要部を図１３、図１４、図１５に基づき具体的に説明する。通常、高力ボルト３_１は複数用いるが、ここでは２本の高力ボルト３_１を用いた場合で代表説明する。
この実施形態例５は、図１３に示すように、重ね合わせた２枚の薄板材１_１、１_２の接合部を接合金物２に、締付けトルクを管理するピンテール３ｐを備えたトルシア形高力ボルト３_１・ナット４と座金５を用いて接合する場合のものである。
図１３（ａ）は、薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４で締付け開始直前の状態を示した断面図。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の平面説明図。図１４（ａ）は、座金５の凸部形成側の平面説明図。図１４（ｂ）は、接合金物２の凹部形成側の平面説明図。図１５は、図１３（ａ）の状態から薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４で締付けて変形させ締結した後の状態を示した断面説明図である。

この実施形態例５は、高力ボルト３_１を挿通した薄板材の接合部を、ナット４側の座金５と高力ボルト３_１頭部側の接合金物２間に挟み込んで高力ボルト３_１とナット４で締付け締結する場合のものである。
この実施形態例５では、ナット４側の座金５には、ボルト孔５ｏを中心とした環状の傾斜面５ｓを有する凸部５ｋを形成し、高力ボルト３_１頭部に支持された接合金物２にはボルト孔２ｏを中心とした環状の傾斜面２ｓを有する凹部２ｕを形成して、高力ボルト３_１とナット４による締付力で薄板材の接合部をナット４側の座金５の凸部５ｋと接合金物２の凹部２ｕ間で押圧して変形させ、薄板材に面外方向の変形部分１_１ｓ、１_２ｓを作り、一方で薄板材の面外方向の移動を座金５の抑え面５ｆと接合金物２の上面で拘束することで締結することを特徴とする。この実施形態例５での応力伝達については、薄板材１_１、１_２から接合金物２に伝達されることになる。

図１３（ａ）において、薄板材の接合部の上面側には、ナット４側の座金５が当接されている。この座金５は、図１４（ａ）にも示すように、ボルト孔５ｏを中心としてボルト孔面から連続形成した環状の傾斜面５ｓを有する高さｈの凸部５ｋを形成し、この凸部５ｋの基部から外端に、押し込んで変形させた薄板材の接合部の上面側を抑える環状の抑え面５ｆを形成したものである。
また、薄板材の接合部の下面側は、高力ボルト３_１の頭部座面に支持された接合金物２に支持されている。この接合金物２は、図１４（ｂ）にも示すように、ボルト孔２ｏを中心としてボルト孔２ｏに連続形成した環状の傾斜面２ｓを有する深さｄの凹部２ｕを形成したものである。
薄板材の接合部は、接合金物２の凹部２ｕの傾斜面２ｓと、座金５の凸部５ｋの傾斜面５ｓ間に挟み込まれた状態になっている。

図１５は、図１３（ａ）の状態から、薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４により締付け、締付トルク管理した締付力により、座金５の凸部５ｋの傾斜面５ｓと接合金物２の凹部２ｕの傾斜面２ｓ間で、所定の押し込みストロークで押し込んで変形させて締結した状態を示している。
薄板材の接合部の変形に際しては、座金５の抑え面５ｆと接合金物２の凹部２ｕ周辺の平坦面による抑え効果で変形精度が安定確保される。
図１５において、薄板材には面外方向に変形部分１_１ｓ、１_２ｓが形成され、一方で薄板材の面外方向の移動をナット４側の座金５の抑え面５ｆと高力ボルト３_１頭部側の接合金物２の抑え面２ｆで拘束しているので、薄板材同士が面外方向にずれることなく、接合部の耐力を強化することができる。
なお、座金５の凸部５ｋおよび接合金物２の凹部２ｕによる薄板材の接合部の押し込みストロークは、座金５の凸部５ｋの高さｈと接合金物２の凹部２ｕの深さで決るが、ここでは各傾斜面を十分に確保するために、薄板材１_１、１_２の合計板厚程度とし、各傾斜面の傾斜角度θは３０度程度とした。

［実施形態例６］
本発明の請求項３の形態例に相当する高力ボルト接合構造の実施形態例６について、要部を図１６、図１７に基づき具体的に説明する。通常、高力ボルト３_１は複数用いるが、ここでは２本の高力ボルト３_１を用いた場合で代表説明する。
この実施形態例６は、図１６に示すように、２枚の薄板材１_１、１_２の接合部を、接合金物（添板）２を介して、締付トルクを管理するピンテール３ｐを備えたトルシア形高力ボルト３_１・ナット４と座金５を用いて接合する場合のものである。
図１６（ａ）は、高力ボルト３_１・ナット４で締付け開始直前の状態示した断面説明図、図１６（ｂ）は、（ａ）の平面説明図である。図１７は、図１６（ａ）の状態から薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４で締付けて変形させ締結した後の状態を示した断面説明図である。なお、ここで用いる座金５の凸部５ｋと、接合金物２の凹部２ｕは、実施形態例５での図１４（ａ）、（ｂ）と同様のものなので平面説明図を省略する。

この実施形態例６は、高力ボルト３_１を挿通した薄板材１_１、１_２の接合部を、それぞれ、ナット４側の座金５の凸部と高力ボルト３_１頭部側の接合金物２の凹部２ｕ間に挟み込んで高力ボルト３_１とナット４で締付け締結する場合のものである。
この実施形態例６では、実施形態例５と同様、ナット４側の座金５にはボルト軸を中心とした環状の傾斜面３ｓを有する凸部３ｋを形成し、高力ボルト３_１頭部に支持された接合金物２には環状の傾斜面２ｓを有する凹部２ｕを形成して、高力ボルト３_１とナット４による締付力で薄板材の接合部をナット４側の座金５の凸部５ｋと接合金物２の凹部２ｕ間で押圧して変形させ、薄板材に面外方向の変形部分１_１ｓ、１_２ｓを作り、一方で薄板材の面外方向の移動を座金５の抑え面５ｆと接合金物２の上面で拘束することで締結するものである。
ただし、薄板材１_１、１_２の接合部は独立しており、別々の高力ボルト３_１、ナット４、座金５を用いて接合金物２の別の位置に接合するため、この実施形態例６での応力伝達については、薄板材１_１から接合金物２を介して薄板材１_２伝達されることになり、実施形態例５とは応力伝達経路を異にするものである。
実施形態例５と共通する部分については詳細説明を省略する。
なお、実施形態例５、６ではナット４側に凸部を形成した座金５を配置し、高力ボルト３_１頭部側に凹部２を形成した接合金物２を配置したが、高力ボルト３_１頭部側に凸部５ｋを形成した座金５を配置し、ナット４側に凹部２ｕを形成した接合金物２を配置してもよい。

［実施形態例７］
本発明の請求項１の形態例に相当する他の高力ボルト接合構造の実施形態例７について、要部を図１８、図１９、図２０に基づき具体的に説明する。通常、高力ボルト３_１は複数用いるが、ここでは１本の高力ボルト３_１を用いた場合で代表説明する。
この実施形態例７は、図１８に示すように、ボルト孔１ｏを有する重ね合わせた２枚の薄板材１_１、１_２の接合部を、実施形態例１で用いた一対の座金５、５_１とは形状、作用の若干異なる、凸部７ｋを形成した座金７と凹部６ｖを形成した座金６間に挟み込んだ状態で、締付けトルクを管理するピンテール３ｐを備えたトルシア形高力ボルト３_１・ナット４で締付けて接合する場合のものである。
ここで用いる座金７は、凸部７ｋを有する請求項６に係わる座金例に相当する。
図１８（ａ）は、高力ボルト３_１・ナット４で締付け開始直前の状態を示した断面説明図、図１８（ｂ）は、（ａ）の平面説明図。図１９は、図１８（ａ）の状態から薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４で締付けて変形させ締結した後の状態を示した断面説明図である。

図１８（ａ）において、薄板材の接合部の下面側には、高力ボルト３_１に挿通されその頭部座面に支持された座金６が当接されている。この座金６は、図２０（ａ）にも示すように、ボルト孔６ｏの同心円上でボルト孔面から離れた位置に環状の傾斜面６ｓを有する深さｄのＶ字断面の凹部６ｖを形成したものである。
また、薄板材の接合部の上面側には、高力ボルト３_１に挿通され背面側がナット４に当接される座金７が当接されている。この座金７は、図２０（ｂ）に示すように、ボルト孔７ｏの同心円上でボルト孔７ｏ面から離れた位置で高力ボルト３_１頭部側の座金６の凹部６ｖに対応する環状の傾斜面７ｓを有する高さｈの山形断面の凸部７ｋを形成したものである。
図１８（ａ）において、薄板材の接合部は、座金６と座金７との間で挟み込まれた状態になっている。

図１８（ａ）の状態から、高力ボルト３_１とナット４により締結し、締付トルクを管理した締付力で、図１９に示すように、薄板材の接合部を、座金６の凹部６ｖと座金７の凸部７ｋとの間に、所定の押し込みストロークで押し込んで変形させる。このとき薄板材に面外方向の変形部分１_１ｓ、１_２ｓが形成され、一方で薄板材の面外方向の移動を座金７の抑え面７ｆと座金６の抑え面６ｆで拘束しているので、薄板材同士が面内方向にずれることはなく、接合部の耐力を強化することができる。
この実施形態例７での応力伝達については、薄板材１_１から薄板材１_２に伝達されることになる。
なお、座金６の凹部６ｖと座金７の凸部７ｋによる薄板材の接合部の押し込みストロークは、座金６の凹部６ｖの深さと座金７の凸部７ｋの高さで決るが、ここでは、各傾斜面を十分に確保するために、薄板材の接合部の合計板厚程度とし、各傾斜面の傾斜角度θは４５度程度とした。

この実施形態例７では、座金６の凹部６ｖと座金７の凸部７ｋ間に、薄板材の接合部の押し込み空間を均一に確保する必要があるが、ここでは、座金６の凹部６ｖと座金７の凸部７ｋは、薄板材の接合部を挟んで相対する位置に、ボルト孔の同心円上に連続して形成されるため、高力ボルト３_１に挿通されたとき、薄板材の重ね接合部の均一な押し込み空間を容易に確保することができる。
なお、実施形態例７ではナット４側に凸部７ｋを形成した座金７を配置し、高力ボルト３_１頭部側に凹部６ｖを形成した接合金物６を配置したが、高力ボルト３_１頭部側に凸部７ｋを形成した座金７を配置し、ナット側に凹部６ｖを形成した座金６を配置してもよい。

この実施形態例７では、座金６の凹部６ｖの傾斜面６ｓと座金７の凸部７ｋの傾斜面７ｓは、それぞれのボルト孔を中心として同心円上に環状に形成したものであるが、支圧力が一定の方向にのみ作用する場合には、例えば図２１（ａ）に示すような座金８の凹部８ｖと図２１（ｂ）に示すような座金９の凸部９ｋを、ボルト孔の同心円上に不連続に形成することも考慮することできる。
この場合、高力ボルト３_１に挿通されたとき、座金８の凹部８ｖと座金９の凸部９ｋが円周方向でずれた場合には、薄板の接合部の押し込み空間を安定確保することが困難になることから、例えば高力ボルト３_１に位置合わせの目安線を付すなどの位置ずれ対策を講じる。
例えば図２２に示すように、図２１に示したような座金９の凸部９ｋをボルト孔９ｏを中心として同心円上に不連続の環状に形成した場合に、図２０（ａ）に示すような凹部６ｖを、ボルト孔６ｏを中心として同心円上に連続させ環状に形成した座金６を用いることも位置ずれ対策になる。ここで用いる座金９は、凸部９ｋを有する請求項６に係わる座金例に相当するものである。

［実施形態例８］
本発明の請求項３の形態例に相当する他の高力ボルト接合構造の実施形態例８について、要部を図２３、図２４、図２５、図２６に基づき具体的に説明する。通常、高力ボルト３_１は複数用いるが、ここでは２本の高力ボルト３_１を用いた場合で代表説明する。
この実施形態例８は、図２３に示すように、重ね合わせた薄板材１_１、１_２の接合部を、凹部２ｖを形成した接合金物２に、締付けトルクを管理するピンテール３ｐを備えたトルシア形高力ボルト３_１・ナット４と凸部７ｋを形成した座金７を用いて接合する場合のものである。
図２３（ａ）は、高力ボルト３_１・ナット４で締付け開始直前の状態示した断面説明図。図２３（ｂ）は、（ａ）の平面説明図。図２４は、図２３（ａ）の状態から薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４で締付けて変形させ締結した後の状態を示した断面説明図。図２５は、ナット４側の座金７の凸部７ｋの凸部７ｋ形成側の平面説明図と断面説明図。図２６は、接合金物２の凹部２ｖの凹部形成側の平面説明図と断面説明図である。

図２３（ａ）において、薄板材１_１、１_２の接合部の下面側には、高力ボルト３_１の頭部座面に支持された接合金物２が当接されている。この接合金物２は、図２６にも示すように、ボルト孔２ｏから離れた位置において、ボルト孔２ｏの同心円上に環状の傾斜面２ｓを有するｖ字断面の深さｄの凹部２ｖを形成したものである。
また、薄板材の接合部の上面側には、ナット４側の座金７が当接されている。この座金７は、図２５にも示すように、ボルト孔７ｏから離れた位置において、ボルト孔７ｏの同心円上に環状の傾斜面７ｓを有する、高さｈの山形断面の凸部７ｋを形成し、この凸部７ｋの周面の基部に薄板材の接合部の上面を抑える抑え面７ｆを形成したものである。
図２３（ａ）において、薄板材の接合部は、座金７の凸部７ｋの傾斜面７ｓと、添板２の凹部２ｖの傾斜面２ｓ間に挟み込まれた状態になっている。

図２４は、図２３の状態から、高力ボルト３_１・ナット４で締結して、締付トルク管理した締付力により、座金７の凸部７ｋの傾斜面７ｓと添板２の凹部２ｖの傾斜面２ｓ間で、挟み込んだ薄板材の接合部を、所定の押し込みストロークで押し込んで変形させた状態を示している。この変形に際しては、薄板材１_１、１_２を座金７の抑え面７ｆと接合金物２の上面により拘束しており、この拘束効果で変形精度が安定確保されている。
図２４において、薄板材に面外方向の変形部分を作り、一方で薄板材の面外方向の移動を座金７の抑え面７ｆや接合金物２の上面で拘束することで接合部の耐力を強化することができる。
実施形態例８では、応力伝達については、薄板材１_１、１_２から接合金物２に伝達されることになる。
なお、実施形態例８ではナット４側に凸部７ｋを形成した座金７を配置し、高力ボルト３_１頭部側に凹部２ｖを形成した接合金物２を配置したが、高力ボルト３_１頭部側に凸部７ｋを形成した座金７を配置し、ナット４側に凹部２ｖを形成した接合金物２を配置してもよい。

［実施形態例９］
本発明の請求項７の形態例に相当する他の高力ボルト接合構造の実施形態例９について、要部を図２７、図２８、図２９に基づき具体的に説明する。通常、高力ボルト３_１は複数用いるが、ここでは１本の高力ボルト３_１を用いた場合で代表説明する。
この実施形態例９は、凸部加工した座金や高力ボルトおよび凹部加工した座金や接合金物を用いずに薄板材に面外方向の変形部分を形成することが可能な接合構造であり、図２７に示すように、座金５５と締付トルクを管理するピンテール３ｐを備えたトルシア形高力ボルト３_１・ナット４を用いて接合する場合のものである。
図２７（ａ）は、高力ボルト３_１・ナット４で締付け開始直前の状態示した断面説明図。図２７（ｂ）は、図２７（ａ）の平面説明図。図２８は、図２７（ａ）の状態から薄板材の接合部を高力ボルト３_１・ナット４で締付けて変形させ締結した後の状態を示した断面説明図。図２９（ａ）は、この実施形態例９での重ね合わせた薄板材同士の重なりのない部分の形成例を示す平面説明図。図２９（ｂ）、（ｃ）は、重ね合わせた薄板材同士の重なりのない部分の他の形成例を示す平面説明図である。

図２７（ａ）において、薄板材１_１、１_２の接合部は、高力ボルト３_１に挿通され、高力ボルト３_１頭部座面と、ナット４側の座金５５間に挟み込まれた状態になっている。この状態から、図２８に示すように、高力ボルト３_１・ナット４で締付け、締付トルク管理した締付力により、座金５５と高力ボルト３_１頭部座面で挟み込んだ薄板材の接合部を押圧し変形させて締結するものである。
重ね合わせた薄板材１_１、１_２には、図２９（ａ）に示すように、高力ボルト３_１頭部と座金５５により押圧する範囲（ここでは、高力ボルト３_１頭部の抑え面３ｆと座金５５の押圧面５５ｆで押圧する範囲）３５において、それぞれ、通常のボルト孔より大きい径のボルト孔を兼ねる孔１ｏａ、１ｏｂを、薄板材の長さ方向で孔縁同士の位置ずれｘが生じるようにあけて、薄板材同士の重なりのない部分を設けている。
この薄板材同士の重なりのない部分では、高力ボルト３_１・ナット４による締付力により高力ボルト３_１頭部と座金５５間で押圧したとき、重ね合わせた一方の薄板材の孔のない部分が、相対する他方の薄板材の孔１ｏａ、１ｏｂの孔縁部で孔内側に折り曲げられ面外方向の変形部分１_１ｓ、１_２ｓが形成される。
この面外方向の変形部分の形成に際しては、高力ボルト３_１頭部の抑え面３ｆと座金５５の押圧面５５ｆにより拘束しており、この拘束効果で薄板材の接合部の変形精度が安定確保される。
図２８に示す高力ボルト３_１・ナット４による締結後の状態では、薄板材同士の重なりのない部分において、薄板材１_１、１_２に面外方向の変形部分１_１ｓ、１_２ｓが形成され、一方で薄板材の面外方向の移動を高力ボルト３_１頭部の抑え面３ｆと座金５５の押圧面５５ｆにより拘束されているので、薄板材同士が面内方向にずれることなく、接合部の耐力を強化することができる。この実施形態例９では、応力伝達については、薄板材１_１から薄板材１_２に伝達されることになる。

図２９（ａ）では、重ね合わせた薄板材同士の重なりのない部分を設けるために、通常のボルト孔より大きい径のボルト孔を兼ねる孔１ｏａ、１ｏｂを、薄板材の長さ方向で孔縁同士の位置ずれｘが生じるようにあけたが、図２９（ｂ）に示すように、重ね合わせた薄板材１_１、１_２にそれぞれ、ボルト孔を兼ねる長孔１ｏｃ、１ｏｄを、長径方向で孔縁同士の位置ずれｘが生じるようにあけてもよい。また、図２９（ｃ）に示すように、一方の薄板材１_２には通常のボルト孔１ｏをあけ、他方の薄板材１_１には、薄板材１_２のボルト孔１ｏの孔縁との間で位置ずれｘを生じる孔縁を有する通常より大きい径のボルト孔を兼ねる孔１ｏｅをあけてもよい。
このように、各孔をボルト孔を兼ねる孔にした場合、座金５５の押圧面５５ｆと高力ボルト３_１の抑え面３ｆがフラットの場合にも、通常レベルの締付力により、片持梁状態の孔縁で薄板材に面外方向の変形部分を形成しやすい。
重ね合わせた薄板材双方にあけるボルト孔を兼ねる孔の形状、大きさは同じでなくてもよい。薄板材双方の板厚や強度に差がある場合なども考慮し、接合部の耐力を十分に確保するために必要な面外方向の変形部分を効率的に形成できるように、薄板材双方の孔の形状、大きさ、双方の孔の位置関係などの孔形成条件を選択するものである。
このように、重ね合わせた薄板材間に重なりのない部分を設けるために薄板材１_１、薄板材１_２に孔をあける場合の孔縁同士の位置ずれｘは、薄板材の板厚の１．０倍以上あることが望ましい。１．０倍未満では面外方向の変形部が少ないため十分な接合部の耐力が得られない。また、孔の径の上限としては、座金または高力ボルト頭部により押圧する範囲３５内に収まる径とすることが望ましい。孔の径が座金または高力ボルト頭部の押圧する範囲を超えると、薄板材の断面欠損による接合部の性能低下が顕著になる。

本発明は、上記の各実施形態例に限定されるものではない。座金、高力ボルトに形成する凸部（凸部形成無しも有り）や座金や接合金物に形成する凹部（凹部形成無しも有り）の形成条件、高力ボルト条件（材質および強度、種類およびサイズ、本数と配置）、ナット条件、座金や接合金物条件（材質および強度、硬度、サイズ）、薄板材の孔形成条件（孔形状や大きさ）などについては、接合部の適用部位条件、薄板材条件（材質および強度、硬度、サイズ）、荷重（方向、大きさ）条件、要求される接合耐力（強度）などに応じて、上記本発明の請求項を満足する範囲内で変更のあるものである。

（ａ）図は、本発明の薄板材の高力ボルト接合構造の実施形態例１における高力ボルト締結前の状態を示す側断面説明図。（ｂ）図は、（ａ）図の平面説明図。 （ａ）図は、実施形態例１で使用したナット側の座金の凸部形成側の平面説明図。（ｂ）図は、実施形態例１で使用した高力ボルト頭部側の座金の凹部形成側の平面説明図。 実施形態例１の薄板材の高力ボルト接合構造での高力ボルト締結後の状態を示す側断面説明図。 （ａ）図は、本発明の薄板材の高力ボルト接合構造の実施形態例２における高力ボルト締結前の状態を示す側断面説明図。（ｂ）図は、（ａ）図の平面説明図。 （ａ）図は、実施形態例２で使用したナット側の座金の凸部形成側の平面説明図。（ｂ）図は、実施形態例２で使用した座金の凹部形成側の平面説明図。 実施形態例２の薄板材の高力ボルト接合構造での高力ボルト締結後の状態を示す側断面説明図。 （ａ）図は、本発明の薄板材の高力ボルト接合構造の実施形態例３における高力ボルト締結前の状態を示す側断面説明図。（ｂ）図は、（ａ）図の平面説明図。 （ａ）図は、実施形態例３で使用した高力ボルト頭部の凸部形成側の平面説明図。（ｂ）図は、実施形態例３で使用したナット側の座金の凹部形成側の平面説明図。 実施形態例３の薄板材の高力ボルト接合構造での高力ボルト締結後の状態を示す側断面説明図。 （ａ）図は、本発明の薄板材の高力ボルト接合構造の実施形態例４における高力ボルト締結前の状態を示す側断面説明図。（ｂ）図は、（ａ）図の平面説明図。 （ａ）図は、実施形態例４で使用した高力ボルト頭部の凸部形成側の平面説明図。（ｂ）図は、実施形態例４で使用した座金の凹部形成側の平面説明図。 実施形態例４の薄板材の高力ボルト接合構造での高力ボルト締結後の状態を示す側断面説明図。 （ａ）図は、本発明の薄板材の高力ボルト接合構造の実施形態例５における高力ボルト締結前の状態を示す側断面説明図。（ｂ）図は、（ａ）図の一部切欠平面説明図。 （ａ）図は、実施形態例５で使用しナット側の座金の凸部形成側の平面説明図。（ｂ）図は、接合金物の凹部形成側の平面説明図。 実施形態例５の薄板材の高力ボルト接合構造での高力ボルト締結後の状態を示す側断面説明図。 （ａ）図は、本発明の薄板材の高力ボルト接合構造の実施形態例６における高力ボルト締結前の状態を示す側断面説明図。（ｂ）図は、（ａ）図の平面説明図。 実施形態例６の薄板材の高力ボルト接合構造での高力ボルト締結後の状態を示す側断面説明図。 （ａ）図は、本発明の薄板材の高力ボルト接合構造の実施形態例７における高力ボルト締結前の状態を示す側断面説明図。（ｂ）図は、（ａ）図の平面説明図。 実施形態例７の薄板材の高力ボルト接合構造での高力ボルト締結後の状態を示す側断面説明図。 （ａ）図は、実施形態例７で用いた高力ボルト頭部側の座金の凹部形成側の平面説明図とＡａ−Ａｂ矢視断面説明図。（ｂ）は、実施形態例７で用いたナット側の座金の凸部形成側の平面説明図とＢａ−Ｂｂ矢視断面説明図。 （ａ）図は、実施形態例７で用いる他の座金の凹部形成側の平面説明図とＣａ−Ｃｂ矢視断面説明図。（ｂ）は、実施形態例７で用いる他の座金の凸部形成側の平面説明図とＤａ−Ｄｂ矢視断面説明図。 （ａ）図は、実施形態例７で用いる他の座金の凹部形成側の平面説明図とＥａ−Ｅｂ矢視断面説明図。（ｂ）は、実施形態例７で用いる他の座金の凸部形成側の平面説明図とＦａ−Ｆｂ矢視断面説明図。 （ａ）図は、本発明の薄板材の高力ボルト接合構造の実施形態例８における高力ボルト締結前の状態を示す側断面説明図。（ｂ）図は、（ａ）図の平面説明図。 実施形態例８の薄板材の高力ボルト接合構造での高力ボルト締結後の状態を示す側断面説明図。 （ａ）図は、実施形態例８で用いた凸部形成側の平面説明図とＧａ−Ｇｂ矢視断面説明図。 実施形態例８で用いた接合金物の凹部形成側の平面説明図とＨａ−Ｈｂ矢視断面説明図。 （ａ）図は、本発明の薄板材の高力ボルト接合構造の実施形態例９における高力ボルト締結前の状態を示す側断面説明図。（ｂ）図は、（ａ）図の平面説明図。 実施形態例９の薄板材の高力ボルト接合構造での高力ボルト締結後の状態を示す側断面説明図。 （ａ）図は、実施形態例９で薄板材に設けた孔例を示す平面説明図。（ｂ）図は、実施形態例９で薄板材に設ける他の孔例を示す平面説明図。（ｃ）図は、実施形態例９で薄板材に設ける他の孔例を示す平面説明図。 （ａ）図は、従来の厚板材の高力ボルト摩擦接合構造例を示す側断面説明図。 （ａ）図は、従来の薄板材の接合構造例を示す側断面説明図、（ｂ）図は、従来の他の薄板材の接合構造例を示す側断面説明図。

符号の説明

１_１、１_２ 薄板材 １ａ、１ｂ 厚板材
１ｏ ボルト孔 ２ａ 上側の添板
２ｂ 下側の添板 ２ｏ ボルト孔
３ 高力ボルト １_１ｓ、１_２ｓ 変形部分
２ 接合金物 ２ｕ 凹部
２ｓ 傾斜面 ２ｆ 抑え面
３_１、３_２ トルシア形高力ボルト ３ｓ 傾斜面
３ｋ 凸部 ３ｐ ピンテール
３ｆ 抑え面 ３ｚ 押圧面
４ ナット ５、５_１ 座金
５ｋ 凸部 ５ｕ 凹部
５ｏ ボルト孔 ５ｓ 傾斜面
５ｆ 抑え面 ５ｆａ 抑え面
５ｚ 押圧面 ５ｚａ 底部受面
６ 座金 ６ｖ 凹部（ｖ字断面）
６ｏ ボルト孔 ６ｓ 傾斜面
６ｆ 抑え面 ７ｋ 凸部（山形断面）
７ｓ 傾斜面 ７ｆ 抑え面
７ｏ ボルト孔 ８ 座金
８ｖ 凹部（ｖ字断面不連続） ８ｓ 傾斜面
８ｏ ボルト孔 ９ 座金
９ｋ 凸部（山形断面不連続） ９ｓ 傾斜面
９ｏ ボルト孔 １０ ネジ
１１_１、１１_２ 薄板軽量形鋼（Ｃ形鋼） １１ｕ ウェブ
１２ 接合部材 １２ａ 接合部
３５ 押圧する範囲 ５５ 座金
５５ｆ 押圧面

Claims (7)

1. 重ね合わせた薄板材の接合部を一対の座金間に挟み込んで高力ボルト・ナットにより締結する薄板材の高力ボルト接合構造であって、一方の座金に傾斜面を有する凸部を形成し、他方の座金に一方の座金の凸部の傾斜面に相対する傾斜面を有する凹部を形成しておき、高力ボルト・ナットで締結する過程の締付力で、重ね合わせた薄板材の接合部を一対の座金の凸部と凹部間で押圧して変形させて薄板材に面外方向の変形部分を形成し締結することを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造。
2. 重ね合わせた薄板材の接合部を高力ボルト頭部と座金間に挟み込んで、高力ボルト・ナットで締結する薄板材の高力ボルト接合構造であって、高力ボルトの頭部側に傾斜面を有する凸部を形成し、座金に高力ボルト頭部の凸部の傾斜面に相対する傾斜面を有する凹部を形成しておき、高力ボルト・ナットにより締結する過程の締付力で、重ね合わせた薄板材の接合部を高力ボルト頭部の凸部と座金の凹部間で押圧して変形させて薄板材に面外方向の変形部分を形成し締結することを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造。
3. 薄板材の接合部を座金または高力ボルト頭部と接合金物間に挟み込んで、高力ボルト・ナットで締結する薄板材の高力ボルト接合構造であって、座金または高力ボルト頭部に傾斜面を有する凸部を形成し、接合金物に座金または高力ボルト頭部の凸部の傾斜面に相対する傾斜面を有する複数の凹部を形成しておき、高力ボルト・ナットにより締結する過程の締付力で、薄板材の接合部を座金または高力ボルト頭部の凸部と接合金物の凹部間で押圧して変形させて薄板材に面外方向の変形部分を形成し締結することを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造。
4. 薄板材に生じる面外方向の変形部分の高さが薄板材の板厚の０．５〜５．０倍であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄板材の高力ボルト接合構造。
5. 請求項２〜請求項４のいずれかに記載の薄板材の高力ボルト接合構造において凹部を形成した座金または接合金物との間で薄板材の接合部を押圧して変形させるための高力ボルトであって、薄板材の押し込みストロークが薄板材の板厚の０．５〜５．０倍である傾斜面を有する凸部を頭部に形成したことを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造用高力ボルト。
6. 請求項１、請求項３、請求項４のいずれかに記載の薄板材の高力ボルト接合構造において凹部を形成した座金または接合金物との間で薄板材の接合部を押圧して変形させるための座金であって、薄板材の押し込みストロークが薄板材の板厚の０．５〜５．０倍である傾斜面を有する凸部を形成したことを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造用座金。
7. 重ね合わせた薄板材の接合部を高力ボルト・ナットにより締結する薄板材の高力ボルト接合構造であって、座金または高力ボルト頭部で押圧する範囲に薄板材同士の重なり合いのない部分を設け、高力ボルト・ナットにより締結する過程の締付力で、薄板材の接合部を押圧して変形させて重なり合いのない部分の薄板材に面外方向の変形部分を形成し締結することを特徴とする薄板材の高力ボルト接合構造。

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