JP4858950B2 - 角鋼管柱の梁接合部構造の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｈ形鋼等からなる鉄骨梁を接合するための補強部材付き角鋼管柱の梁接合部構造の構築方法に関する。

従来、角鋼管柱にＨ形鋼等の鉄骨梁を接合する方法としては、角鋼管柱の梁接合部に水平のダイヤフラムを介在させ、このダイヤフラムに鉄骨梁を溶接接合する方法が一般的であった。しかしながら、この方法は多くの溶接工程を必要とするばかりでなく、十分な接合強度を発揮させるには熟練技術も必要となる。このため、現場作業としては採用し難い方法となっている。
そこで、最近では、溶接作業を必要としない鉄骨梁接合方法として、角鋼管柱の梁接合部分に補強部材を内装し、この補強部材を利用して鉄骨梁をボルト接合する方法が提案されている。

例えば、特許文献１では、鋼管の、鉄骨梁との接続位置の各隅角部には隣接するフランジ間に跨って二つの取付け片からなる断面Ｌ字状の補強部材が内接し、鉄骨梁の端部にはスプリットＴ金物が接続しており、鉄骨梁はスプリットＴ金物を貫通するボルトが補強部材に螺合して柱に接合されていることを特徴とする柱・梁接合部構造が提案されている。
上記柱・梁接合部構造は、本来的には、鉄筋コンクリート造の柱と鉄骨梁からなる柱と梁の接合部の部分的な構造に関するものであるが、鋼管内部にコンクリートを充填しない鉄骨構造物にも適用できる技術である。

同特許文献で提案された技術では、図１に示すように、補強部材４は二方向に取付け片を持つＬ形の形状をし、鋼管１の隣接する梁２のフランジ３，３間に跨って内接し、鋼管１に仮止めされている。そして、補強部材４の各取付け片の、スプリットＴ金物６のボルト孔８に対応した位置には雌ネジ５が切られ、スプリットＴ金物６を貫通するボルト７が仮止めされた補強部材４の雌ネジ５に直接螺合され、スプリットＴ金物６が鋼管１に接合されている。

ところで、上記特許文献１で提案されたような、角鋼管柱の梁接合部分に補強部材を内装し、この補強部材を利用して鉄骨梁をボルト接合する方法では、角鋼管柱内に補強部材を挿入し、この補強部材を梁接合部に確実に固定する作業に手間が掛かっていた。上記特許文献１でも、仮止めすることは明示しているものの、仮止めの手段についての紹介はなされていない。
また、鋼管柱の梁接合部を補強する補強部材を管内に保持するために、当該補強部材を隅肉溶接法で取付けることも、例えば特許文献２で紹介されている。
特許第２６７４４３９号公報 特開平８−４９３５１号公報

上記しているように、管内に配置した補強部材を梁接合部に確実に固定することは難しく、特許文献２で提案されているような隅肉溶接法を適用しても、位置精度良く、しかも所要の接合強度をもって固定することは困難である。
さらに、角鋼管柱に用いられる素材鋼管がめっき鋼管である場合には、溶接に伴って溶接部及び熱影響部近傍のめっき状態が変質し、所望のめっき作用が発現しなくなる虞があり、場合によってはめっき補修を行う必要もある。
本発明は、このような問題を解消するために案出されたものであり、溶接作業を必要とすることなく、高い接合強度でＨ形鋼等の鉄骨梁を接合することができる補強部材付き角鋼管柱の梁接合部構造を提供することを目的とする。

本発明の角鋼管柱の梁接合部構造の構築方法は、その目的を達成するため、分割治具の外面と柱用角鋼管の内壁との間に挟まれた断面Ｌ字状補強部材を、柱用角鋼管の鉄骨梁接合位置の内側部に挿入した後、前記分割治具を管軸に対して垂直方向に等方的に強制拡張させて、前記断面Ｌ字状補強部材を角鋼管の鉄骨梁接合位置各隅角部に密着させ、該密着状態で前記角鋼管の外面から所要数のドリルネジを補強部材の内面にまで捩じ込んで角鋼管を構成する管壁と補強部材とを固定し、その後に角鋼管を構成する管壁とその内側の補強部材とを貫通する所要数の鉄骨梁固定用ボルトを螺合させる雌ネジを設けることを特徴とする。

また、分割治具の外面と柱用角鋼管の内壁との間に挟まれた断面Ｌ字状補強部材を、柱用角鋼管の鉄骨梁接合位置の内側部に挿入した後、前記分割治具を管軸に対して垂直方向に等方的に強制拡張させて、前記断面Ｌ字状補強部材を角鋼管の鉄骨梁接合位置各隅角部に密着させ、該密着状態で前記角鋼管の外面から補強部材の内面にまで通じるボルト又はリベット挿通孔を所要数穿設し、当該挿通孔に所要数のボルト又はリベットを挿通して角鋼管を構成する管壁と補強部材とを固定し、その後に角鋼管を構成する管壁とその内側の補強部材とを貫通する所要数の鉄骨梁固定用ボルトを螺合させる雌ネジを設けてもよい。この際には、リベットとしてブラインドリベットを用いることが好ましい。

本発明の構築方法により得られる角鋼管柱の梁接合部構造は、溶接接合法を使用していない。このため、溶接熟練工の手を借りずに安定的な接合強度を得ることができる。しかも、素材がめっきを施した角鋼管であっても溶接に伴うめっき層の変質がないために、梁接合部構造を構築した後にめっき補修を行う必要もない。
したがって、本発明の構築方法により梁接合部構造を備えた角鋼管柱を専用工場で製造し、別途準備した梁用の鉄骨とともに施工現場に持ち込めば、熟練技術を必要とすることなく、単にボルト接合するのみで、所要の接合強度を有する鉄骨構造が得られる。

以下に、本発明の好ましい態様について、図面に基づいて説明する。
本発明の角鋼管柱１０の梁接合部構造は、図２に示すように、角鋼管１１と、その鉄骨梁接合位置の各隅角部、四角管にあっては四隅部に内接配置された二つの取付け片からなる断面Ｌ字状の四つの補強部材１２とから構成されている。
そして、二つの取付け片からなる断面Ｌ字状の補強部材１２は、二つの取付け片をそれぞれ別の角鋼管壁に当接されるように各隅角部に内接配置されているとともに、補強部材１２の各取付け片と角鋼管１１の壁とは所要数のブラインドリベット１３で接合されている。
上記態様では角鋼管の外面片側からの取り付けが可能なブラインドリベット１３で接合されているが、ネジ，ボルトや普通のリベット等で接合されていてもよい。以下、ブラインドリベット１３で接合されている態様で説明する。

さらに、補強部材１２の各取付け片と角鋼管１１の壁とを貫通する形態で、鉄骨梁固定用ボルトを螺合させる雌ネジ１４が所要数設けられている。雌ネジ１４が設けられた補強部材１２の取付け片は、当該雌ネジ１４に鉄骨梁固定用ボルトが螺合されるとき、ナットの作用を成し、鉄骨梁を角鋼管１１に強固に接合することができる。
なお、梁接合部構造は、図２に示すような角鋼管の管端近傍にのみ設けられるのではなく、必要に応じて両端や、場合によっては鋼管柱の途中部に設けられていてもよい。

次に、本発明の角鋼管柱の梁接合部構造を構築する方法について説明する。
本発明の角鋼管柱１０の梁接合部構造を構築する際には、図３に示すような専用の分割治具１５を用いることが好ましい。
図３に示す分割治具１５は、拡張心棒１６と、その周囲に配置された４分割片からなる長尺の拡張部材１７と、長尺の拡張部材の先端及び後端で当該４分割片からなる拡張部材１７を拡張心棒１６の軸心方向の付勢力を付して支持する先端保持部材１８及び後端保持部材１９とから構成されている。なお、先端保持部材１８は拡張心棒１６を回転・摺動自在に挿通し、後端保持部材１９は拡張心棒１６を雌雄ネジ関係をもって挿通していることが好ましい。そして、拡張心棒１６の途中箇所には、先端保持部材側が太く後端保持部材側を拡張心棒１６の太さとした円錐面を有する拡張子２０が１個ないし数個設けられ、拡張部材１７の心棒当接面には、先端側の径が太く、後端側を拡張部材の内径に一致させた逆円錐状の傾斜面２１が１個ないし数個彫設されている。

この分割治具１５の拡張部材１７の外面に断面Ｌ字状の補強部材１２を添わせ、分割治具１５とともに被加工角鋼管１１内の所定位置まで挿入する。なお、分割治具１５の後端保持部材１９に設けたガイド部（鋼管内侵入部）２２の長さを調整することにより、補強部材１２の角鋼管管端からの挿入距離を一定にすることができる。
この挿入段階での断面を見ると、図４（ａ）に示すように、補強部材１２は、角鋼管１１内に単に挿入された形態となっている。

次に、補強部材１２を角鋼管１１内に挿入した形態で、後端保持部材１９に対して拡張心棒１６を回し、強制的に移動させて（図３上では引っ張って）、拡張心棒１６の拡張子２０と拡張部材１７の傾斜面２１との作用で、４分割されている拡張部材１７を等方的に外側に押し拡げる。これにともなって、断面Ｌ字状の補強部材１２は、角鋼管１１の隅部内面に当接される。この拡張段階での断面を見ると、図４（ｂ）に示すように、断面Ｌ字状の補強部材１２は、角鋼管１１内のコーナ部に密着された形態となっている。

断面Ｌ字状の補強部材１２を角鋼管１１内のコーナ部に密着した形態で、角鋼管１１の外面から補強部材１２の内面にまで通じるブラインドリベット挿通用の孔を所要数穿設する。そして、この孔に所要数のブラインドリベット１３を挿通して角鋼管１１を構成する管壁と補強部材１２とを固定する。なお、ブラインドリベットとしては頭部が逆三角形状の皿頭のものを用いるのが好ましく、ブラインドリベット挿通用の孔を穿設するに当っては、角鋼管１１の外面側にブラインドリベットの頭部を埋めるための凹部を設けることが好ましい。これにより、角鋼管の外面側表面が出っ張りのないフラットな形状となる。
補強部材１２を角鋼管１１内に固定した状態で、拡張心棒１６をもとに戻し、拡張部材１７をもとの収縮状態に戻して、分割治具１５全体を管内から抜き取る。
その後に、角鋼管１１を構成する管壁とその内側の補強部材１２とを貫通して鉄骨梁固定用ボルトを螺合させるための雌ネジ１４を所要数設ける。

これらの一連の作業を行うことにより角鋼管柱１０の梁接合部構造が構築される。
前記したように、上記形態ではブラインドリベットにより角鋼管と補強部材が接合されているが、これに限らず通常のネジ、ボルト又はリベットにより接合してもよい。予め、ネジ、ボルト又はリベットの挿通孔を設けることなく、ドリルネジを角鋼管の外面から補強部材の内面にまで捩じ込んで角鋼管と補強部材とを接合してもよい。

最後に、本発明で提供される梁接合部構造を備えた角鋼管柱にＨ形鋼からなる梁を接合する態様について説明する。
図５に示すように、本発明により提供される梁接合部構造を備えた角鋼管柱１０と、別途準備される鉄骨梁２３を施工現場に持ち込む。この鉄骨梁２３は、Ｈ形鋼から形作られ、予めボルト挿通孔２４が穿設されたエンドプレート２５が端部に溶接接合されている。
所定位置に立てられた角鋼管柱１０の梁接合部に、鉄骨梁２３のエンドプレート２５を押し当て、エンドプレート２５のボルト挿通孔２４から鉄骨梁固定用ボルト２６を挿入し、この鉄骨梁固定用ボルト２６を、角鋼管１１の壁と補強部材１２にわたって設けられた雌ネジ１４に螺合させる。
この簡便な組み立て作業により、鉄骨梁２３を角鋼管柱１０の梁接合部に強固に接合することができる。

特許文献１で提案されている柱・梁接合部構造を説明する図 本発明の角鋼管柱の梁接合部構造を説明する図 本発明の角鋼管柱の梁接合部構造を構築する一例を説明する図 本発明の角鋼管柱の梁接合部構造を構築する際の、治具拡張前の断面図（ａ）と治具拡張後の断面図（ｂ） 本発明の梁接合部構造を有する角鋼管柱にＨ形鋼製の梁を接合する態様を説明する図

符号の説明

１０：角鋼管柱 １１：角鋼管 １２：補強部材 １３：ブラインドリベット １４：雌ネジ １５：分割治具 １６：拡張心棒 １７：拡張部材
１８：先端保持部材 １９：後端保持部材 ２０：拡張子 ２１：傾斜面
２２：ガイド部 ２３：鉄骨梁 ２４：ボルト挿通孔 ２５：エンドプレート
２６：鉄骨梁固定用ボルト

Claims (3)

1. 分割治具の外面と柱用角鋼管の内壁との間に挟まれた断面Ｌ字状補強部材を、柱用角鋼管の鉄骨梁接合位置の内側部に挿入した後、前記分割治具を管軸に対して垂直方向に等方的に強制拡張させて、前記断面Ｌ字状補強部材を角鋼管の鉄骨梁接合位置各隅角部に密着させ、該密着状態で前記角鋼管の外面から所要数のドリルネジを補強部材の内面にまで捩じ込んで角鋼管を構成する管壁と補強部材とを固定し、その後に角鋼管を構成する管壁とその内側の補強部材とを貫通する所要数の鉄骨梁固定用ボルトを螺合させる雌ネジを設けることを特徴とする角鋼管柱の梁接合部構造の構築方法。
2. 分割治具の外面と柱用角鋼管の内壁との間に挟まれた断面Ｌ字状補強部材を、柱用角鋼管の鉄骨梁接合位置の内側部に挿入した後、前記分割治具を管軸に対して垂直方向に等方的に強制拡張させて、前記断面Ｌ字状補強部材を角鋼管の鉄骨梁接合位置各隅角部に密着させ、該密着状態で前記角鋼管の外面から補強部材の内面にまで通じるボルト又はリベット挿通孔を所要数穿設し、当該挿通孔に所要数のボルト又はリベットを挿通して角鋼管を構成する管壁と補強部材とを固定し、その後に角鋼管を構成する管壁とその内側の補強部材とを貫通する所要数の鉄骨梁固定用ボルトを螺合させる雌ネジを設けることを特徴とする角鋼管柱の梁接合部構造の構築方法。
3. リベットとしてブラインドリベットを用いる請求項２に記載の角鋼管柱の梁接合部構造の構築方法。

Images