JP4997020B2 - ４本ボルト接合の立体トラス - Google Patents

Description

本発明は，例えば無支柱空間の屋根等の各種用途の構造体を形成するに用いる４本ボルト接合の立体トラスに関する。

この種立体トラスとして，本発明者による下記文献記載のものが知られている。これによれば，各４方向からの弦材及び斜材をそれぞれ平面十字状に交差配置するように各弦材と斜材の端部に偏平に突出形成した水平接合片を接合交点に集合配置して上下の座板及び中間のスペーサーとともに４本のボルトによってボルト接合して形成した立体トラスであって，上記各４方向からの弦材の接合片を，上記４本のうち２本のボルトを挿通する各２ヶ所のボルト挿通孔を透設し且つ上記接合交点における集合配置形状を２分割した矩形の平面形状とし，また上記４方向からの斜材の接合片を，上記４本のうち１本のボルトを挿通する各１ヶ所のボルト挿通孔を透設し且つ上記接合交点における集合配置形状を４分割した正三角形としたものとされる。

特公平６−３０４２号公報

この場合，弦材の集合配置形状を２分割した矩形の接合片と，斜材の集合配置形状を４分割した正三角形の接合片は，それぞれその上下面を他の接合片，座板，中間のスペーサーと重合されることによって，接合交点における弦材と斜材のボルト接合を，普通ボルトを用いたとき二面の剪断接合，高力ボルトを用いたとき二面の摩擦接合とすることができ，強度に優れた立体トラスを形成することができる。

しかし乍ら，立体トラスを鋼製とするとき，弦材及び斜材は，所定長さに切断した鋼管の長手方向両端部を，例えばプレス加工によって偏平化するとともに接合片の形状とし併せてボルト挿通孔を透設する如くに，その両端に接合片を形成するのが一般であるところ，特に斜材は，その偏平化とボルト挿通孔の透設を行なった後に，斜材の傾斜角度に合せてその接合片を水平に折曲を施すことによって，その面内に透設したボルト挿通孔が位置ズレを生じて狭小化し，ボルトの挿通をなし得ないという結果となることがあり，従って斜材は，弦材に比して，その生産の歩留り低下を招き易いという問題点がある。即ち斜材にあって，その接合片は集合配置形状を４分割した正三角形であり，このとき偏平化した鋼管の２辺が切断されて該接合片はその斜材側端部を斜材に一体として相互に重合したプレート２枚構成のものとなり，上記折曲によってこれら２枚構成のプレートが端部側に向けてそれぞれ引寄せられ，その上下のプレート間に鋼管の肉厚分に応じた引寄せ幅の差が生じて位置ズレし，これに伴って上下のプレートのボルト挿通孔が位置ズレを生じて，その狭小化を招くからである。

一方，社団法人日本建築学会の鋼構造設計基準は，鋼構造における主要部材のボルト接合のボルト数は，これを２本以上とすべきことを規定しており，このときトラスなどの綴れ材はこの限りではないとするが，斜材が綴れ材に該当するかどうか，必ずしも明確ではなく，仮に綴れ材ではないとすると，該斜材はそれぞれ単一のボルトによるボルト接合を行うものであるために，これによる立体トラスは上記の設計基準に適合しないものと評価される可能性が残る。また該設計基準は，スパンが１３ｍ以上のときのボルト接合を摩擦接合とすべきことを規定しているから，立体トラスの接合交点におけるボルト接合として，その各接合片のボルト数を２本とするとともにその接合を摩擦接合としたものとすることが好ましい。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので，その解決課題とするところは，斜材の接合片におけるボルト挿通孔の位置ズレを解消し，斜材生産の歩留まりを可及的高度に確保するとともに弦材及び斜材の全ての接合片におけるボルト数を２本とし且つボルト接合を摩擦接合とすることによって接合強度を可及的高度に確保するとともに上記鋼構造設計基準に疑義なく適合した４本ボルト接合の立体トラスを提供するにある。

上記課題に沿って，本発明は，弦材及び斜材の接合片を各２ヶ所のボルト挿通孔を透設するとともに該接合片を接合交点における弦材及び斜材の，例えば方形，矩形等の集合配置形状をそれぞれ２分割した平面形状をなすものとし且つこの２分割の平面形状を，弦材又は斜材に対して直交方向に分離することによって形成した各４枚の接合片に共通形状の矩形と，対角線方向に分離して各２枚の接合片に共通形状の直角三角形を備えたものとして，例えば弦材の接合片を矩形によるものとし，斜材の接合片を直角三角形によるものとし，あるいは斜材の接合片を矩形によるものとし，弦材の接合片を直角三角形によるものとする如くに，弦材と斜材を配置単位として，これら双方の接合片を，弦材と斜材にそれぞれ配置することによって，矩形の接合片にあっては，その突出方向先端の分離端部同士を，直角三角形の接合片にあってはその対角線に沿う分離端部同士をそれぞれ突合せ対接し且つ該突合せ対接状態で重合して接合交点に集合配置することにより，全ての接合片を２本ボルトのボルト接合とするとともに座板及び中間のスペーサーを用いて該ボルト接合をそれぞれ二面の摩擦接合又は二面の剪断接合とする一方，上記矩形と直角三角形に分離するように接合交点の集合配置形状を２分割することによって，該矩形の接合片は突出方向両側に，直角三角形の接合片は突出方向片側にそれぞれ偏平化した鋼管端部を残存し，そのいずれを斜材用に用いてこれに折曲を施しても，その折曲を常に一体に行って上記折曲による位置ズレの可能性を解消して，斜材生産の歩留まりを可及的高度に確保し得るようにしたものである。

即ち請求項１に記載の発明は，これを，各４方向からの弦材及び斜材をそれぞれ平面十字状に交差配置するように各弦材と斜材の端部に偏平に突出形成した水平の接合片を接合交点に集合配置して上下の座板及び中間のスペーサーとともに４本のボルトによってボルト接合して形成した立体トラスであって，上記各４方向からの弦材及び斜材の接合片を，それぞれ上記４本のうち２本のボルトを挿通する各２ヶ所のボルト挿通孔を透設し且つ上記接合交点における集合配置形状を２分割した平面形状とするとともに該２分割の平面形状を，弦材及び斜材の一方において上記集合配置形状を弦材又は斜材の直交方向に分離形成した矩形とし，弦材及び斜材の他方において上記集合配置形状をその各対角線方向に分離形成した直角三角形としてなることを特徴とする４本ボルト接合の立体トラスとしたものであり，本発明は，これを発明の要旨として上記課題解決の手段としたものである。

本発明は以上のとおりに構成したから，請求項１に記載の発明は，弦材及び斜材の接合片を各２ヶ所のボルト挿通孔を透設するとともに該接合片を接合交点における弦材及び斜材の，例えば方形，矩形等の集合配置形状をそれぞれ２分割した平面形状をなすものとし且つこの２分割の平面形状を，弦材又は斜材に対して直交方向に分離することによって形成した各４枚の接合片に共通形状の矩形と，対角線方向に分離して各２枚の接合片に共通形状の直角三角形を備えたものとして，例えば弦材の接合片を矩形によるものとし，斜材の接合片を直角三角形によるものとし，あるいは斜材の接合片を矩形によるものとし，弦材の接合片を直角三角形によるものとする如くに，弦材と斜材を配置単位として，これら双方の接合片を，弦材と斜材にそれぞれ配置することによって，矩形の接合片にあっては，その突出方向先端の分離端部同士を，直角三角形の接合片にあってはその対角線に沿う分離端部同士をそれぞれ突合せ対接し且つ該突合せ対接状態で重合して接合交点に集合配置することにより，全ての接合片を２本ボルトのボルト接合とするとともに座板及び中間のスペーサーを用いて該ボルト接合をそれぞれ二面の摩擦接合又は二面の剪断接合とする一方，上記矩形と直角三角形に分離するように接合交点の集合配置形状を２分割することによって，該矩形の接合片は突出方向両側に，直角三角形の接合片は突出方向片側にそれぞれ偏平化した鋼管端部を残存し，そのいずれを斜材用に用いてこれに折曲を施しても，その折曲を常に一体に行って上記折曲による位置ズレの可能性を解消して，斜材生産の歩留まりを可及的高度に確保し得るようにした４本ボルト接合の立体トラスを提供することができる。

以下図面の例に従って本発明を更に具体的に説明すると，図１乃至図７において符号Ａは，例えば体育館，温室，大規模店舗等各種の無支柱大空間の屋根構造やエクステリアスペース等に好適に使用するように，弦材１と斜材２を組み合わせて構成した鋼製の立体トラスであり，該立体トラスＡは，各４方向からの弦材１及び斜材２をそれぞれ平面十字状に交差配置するように各弦材１と斜材２の端部に偏平に突出形成した水平の接合片１１，２１を接合交点に集合配置して上下の座板３及び中間のスペーサー４とともに合計４本のボルト５によってボルト接合して形成したものとしてあり，このとき上記各４方向からのそれぞれ平面十字状に交差配置した弦材１及び斜材２のボルト接合は，その相互の角度を１／８円回動変位して，平面視で弦材１と斜材２とが交互に位置するようにその配置を行ってある。

このとき上記各４方向からの弦材１及び斜材２の接合片１１，２１は，これを，それぞれ上記４本のうち２本のボルト５を挿通する各２ヶ所のボルト挿通孔１２，２２を透設し且つ上記接合交点における集合配置形状を２分割した平面形状とするとともに該２分割の平面形状を，弦材１及び斜材２の一方において上記集合配置形状を弦材１又は斜材２の直交方向に分離形成した矩形とし，弦材１及び斜材２の他方において上記集合配置形状を対角線方向に分離した直角三角形としたものとしてあり，このとき図１乃至図７に示した本例にあって，上記弦材１に矩形の接合片１１を，斜材２に直角三角形の接合片２１をそれぞれ配置したものとしてある。

本例にあって弦材１及び斜材２は，それぞれ丸パイプの鋼管を用いた鋼製にして，長手方向両端部に，それぞれ該鋼管をプレス加工によって圧潰するように偏平化して上記矩形乃至直角三角形の平面形状とした偏平水平の接合片１１，２１を一体に突出形成してあり，このとき該接合片１１，２１は，接合交点における弦材１及び斜材２の各４枚の接合片１１，２１を集合配置した形状を２分割することによって，弦材１の接合片１１を矩形とし，斜材２の接合片２１を上記直角三角形としてあり，このとき該矩形の接合片１１は，４方向からの弦材１の４枚に共通形状をなすものとし，また該直角三角形の接合片２１は，対角線の線対称をなすことにより，４方向からの斜材２の４枚のうちの各２枚に共通形状をなすものとしてある。

これら弦材１及び斜材２における接合片１１，２１の本例における集合配置形状は，これを，平面矩形乃至方形，特に平面方形をなすものとしてあり，これによって各接合片１１，２１を有する弦材１及び斜材２の生産を可及的に容易になし得るようにしてある。

即ち，弦材１にあっては，例えば，上記鋼管の切断を，弦材１の接合交点間距離にその集合配置形状の長さを加えた長さに行った後に，その両端部に，それぞれ該集合配置形状の１／２の長さ分を，上記プレス加工によって偏平化し，同時に２ヶ所のボルト挿通孔１２を透設することによって，上記平面方形の集合配置形状の１／２の面積とした矩形の接合片１１を両端部に備えて，鋼管の端材を生じることなく，これを容易且つ効率的に生産することができる。また斜材２にあっては，例えば，鋼管の長手方向中間に，上記プレス加工によって集合配置形状の長さに応じた偏平化部分を形成した後に，該偏平化部分を，その対角線に沿って切断し，同時に２ヶ所のボルト挿通孔２２を透設し且つ斜材２の配置角度に応じて折曲を施すことによって，上記平面方形の集合配置形状の１／２の面積とした直角三角形の接合片２１を両端部に備えて，同じく鋼管の端材を生じることなく，容易且つ効率的に生産することができる。このとき該斜材２にあっては，集合配置形状における交差一対のうち一方の対角線に沿った切断を行うようにすれば，該斜材２は，一方に対して他方を反転使用することにより，その分離端部同士を相互に突合せ対接することが可能となるから，上記線対称の直角三角形を有しながら，単一の部材として，これを形成することができる。

ボルト挿通孔１２，２２は，本例にあって上記弦材１における矩形の接合片１１及び上記斜材２における直角三角形の接合片２２にそれぞれ２ヶ所づつ透設してあり，該矩形の接合片１１にあっては，該接合片１１を集合配置したときの上記集合配置形状の対角線と該接合片１１の突出方向中心線との交点をなす位置にそれぞれボルト挿通孔１１を透設してあり，また直角三角形の接合片２１にあっては，上記集合配置形状における対角線上に位置するとともに上記矩形の接合片１１間に跨って隣接する２つのボルト挿通孔１２に対応する位置にそれぞれボルト挿通孔２１を透設してあり，これによって弦材１と斜材２の各集合配置状態で各ボルト挿通孔１１，２１を接合交点の同一位置で上下に連通するようにしてある。

上下の座板３は平面方形の鋼製プレートによるものとしてあり，図５に示す如くに，その上位を弦材１と，下位を斜材２と同一面積とし，それぞれ上記集合配置形状における弦材１及び斜材２のボルト挿通孔１２，２２の位置に合せて各４ヶ所のボルト挿通孔３１を透設してある。また中間のスペーサー４は，同じく平面方形の鋼製プレートによるものとするとともに，本例にあって複層，特に２層をなすように上下に２枚構成のものとしてあり，同じく図５に示す如くに，その上位を弦材１と，下位を斜材２と同一面積とし，それぞれ上記集合配置形状における弦材１及び斜材２のボルト挿通孔１２，２２の位置に合せて各４ヶ所のボルト挿通孔４１を透設してあり，このとき該中間のスペーサー４は，厚肉にして同一肉厚のもの又は異なる肉厚のものを２枚用いることによって，接合交点のボルト接合に際して，各４方向，合計８方向からの弦材１と斜材２の軸線を該接合交点の中心線上の一点に集中して，該接合交点におけるモーメントの発生を防止し，弦材１乃至斜材２に捩れや変形が発生するのを抑制し得るようにしてある。

以上の弦材１，斜材２，上下の座板３，中間のスペーサー４を用いた接合交点のボルト接合は，接合交点に，各４方向からの弦材１及び斜材２を配置単位として，その各４枚の接合片１１，２１を集合配置し，これらの上下に座板３を配置するとともに集合配置した弦材１と斜材２の接合片１２，２２間に中間のスペーサー４を介設することによって，これらを接合交点の被接合群とするように，一方の座板３における４ヶ所のボルト挿通孔３１から，接合片１１，２１，スペーサー４のボルト挿通孔４１をそれぞれ貫通するように，４本のボルト５を挿通し，他方の座板３においてこれら各ボルト５にナット５１を強固に螺着することによって，上記被接合群を一体的に接合するように，これを行うものとしてある。

このとき弦材１の接合片１１，１２の上記集合配置は，本例にあって弦材１における矩形の接合片１１の突出方向先端の分離端部を，斜材２における直角三角形の接合片２１の対角線に沿う分離端部を，それぞれ突合せ部とするように，これら分離端部を突合せ対接する一方，該突合せ対接状態で上下に重合して，該弦材１及び斜材２がそれぞれ平面十字状をなすように行うものとしてある。集合配置して平面十字状とした弦材１と斜材２は，これを，上記の如くに１／８円回動変位し且つこれら弦材１と斜材２の接合片１１，２１間に，上記２枚とした中間のスペーサー４を，同じく上下で１／８円回動変位して介装し，これら弦材１及び斜材２がその接合交点において相互に交差するように配置する一方，その上下面に上下の座板３を配置することにより，接合交点における被接合群を形成して，弦材１と斜材２の各接合片１１，２１にそれぞれ２本づつのボルト５を挿通して，上記合計４本のボルトのボルト接合を行うものとしてある。なお本例の弦材１と斜材２における上記方形とした集合配置形状は，これを斜材２側で幾分広面積とした上で，その対角線方向に分離して直角三角形の接合片２１を形成してあり，これにより上記中間のスペーサー４の介装を１／８円回動変位して行っても，該スペーサー４が斜材２の接合片から外方に突出することのないようにして，接合交点の納まりを可及的に良好とするようにしてある。

一方，図８は他の例を示すもので，本例の立体トラスＡの接合交点にあっては，上記例における接合片の配置とは逆に，弦材１に上記直角三角形の接合片１１を，斜材２に上記矩形の接合片２１をそれぞれ配置し，同じく上下の座板３と中間のスペーサー４を用いて，これらを各接合片１１，２１にそれぞれ２本づつの合計４本のボルト５によってボルト接合を行うようにした例である。

本例にあっては，弦材１に直角三角形の接合片１１を，斜材２に矩形の接合片２１をそれぞれ配置することによって，弦材１の直角三角形の接合片１１は，これを折曲せず，斜材２における矩形の接合片２１を，該斜材２の角度に応じて折曲したものとしてある。このように弦材１の接合片１１を直角三角形とし，斜材２の接合片を矩形とすれば，例えば鋼管を用いたときの生産は，弦材１において切断とボルト挿通孔１２の透設，斜材２において折曲とボルト挿通孔２２の透設を施せばよく，前記例の，特に斜材２において切断，折曲，ボルト挿通孔２２の透設を必要とするのに比して生産工程を減少して，その効率を向上することができる。また一般に弦材１と斜材２の太さは，弦材１で径大，斜材２で径小とすることが多いところ，前記例における径小の斜材２に直角三角形の接合片２１を配置してボルト挿通孔２２を透設するより，径大の弦材１に該直角三角形の接合片１１を配置してボルト挿通孔１２を配置する方が，建築基準法施行令に基づく国土交通省告示で定められるボルトの縁短距離（ボルト中心軸と接合片の縁端部までの最短距離）を容易且つ確実に確保することができ，該縁短距離の不足に伴う生産効率の低下を防止するに都合がよい。その余の弦材１，斜材２並びにボルト接合の構成は，前記例と変らないので，これと同一の符号を付してその重複する説明を省略する。

以上の如くに接合交点において弦材１と斜材２をボルト接合して形成した立体トラスＡにあっては，弦材１及び斜材２の各接合片１１，２１が相互に上下に重合するとともに，それぞれスプライスプレートをなす上下の座板３の一方又は中間のスペーサー４の一方と上下に重合して，各接合片１１，２１にそれぞれ２本のボルト５を挿通して，合計４本のボルトによって各集合配置した接合片１１，２１をボルト接合することによって，全ての接合片１１，２１の上下面を挟持する結果，弦材１と斜材２のボルト接合を，普通ボルトを用いたとき二面の剪断接合，高力ボルトを用いたとき二面の摩擦接合とすることができ，従って，ボルト数を２本以上とすること，スパン１３ｍ以上のボルト接合を摩擦接合とすることを規定する上記鋼構造設計基準を充足することができる。このとき，特に高力ボルトを用いて二面の摩擦接合とすれば，その接合強度を可及的高度に確保して，体育館，温室，大規模店舗等における各種の無支柱大空間の立体トラスＡに好適に適用し得るものとなる。

また弦材１と斜材２の接合片を，接合交点の集合配置形状を２分割することによって矩形と直角三角形の平面形状をなすものとしたから，そのいずれを斜材２の接合片として，これに折曲を施しても，矩形の接合片においては突出方向両側に，直角三角形の接合片においては突出方向片側にそれぞれ偏平化した鋼管端部を残存していることによって，その折曲を常に一体になし得るから，該折曲によるボルト挿通孔の位置ズレを解消することができ，従って弦材１及び斜材２，特に斜材２の生産における歩留り低下の要因を解消して，その生産効率を可及的高度に確保することができる。

図示した例は以上のとおりとしたが，弦材及び／又は斜材の接合片の集合配置形状を，上記方形のものに代えて矩形として，接合片の形状を上記矩形又は直角三角形のものとすること，弦材を直線として立体トラスを，切妻，寄棟，キャノピー等として構成し，また弦材を湾曲して立体トラスをアーチとして構成することを含めて，本発明の実施に当って，立体トラス，弦材，斜材，接合片，ボルト挿通孔，スペーサー，座板，ボルト等の各具体的形状，構造，材質，用途，これらの関係，これらに対する付加等は，上記発明の要旨に反しない限り様々な形態のものとすることができる。

立体トラスの部分平面図である。 立体トラスの部分側面図である。 立体トラスの接合部の底面図である。 立体トラスの接合部の縦断面図である。 立体トラスの接合部の分解斜視図である。 ４方向の弦材の接合片を示す平面図である。 ４方向の斜材の接合片を示す底面図である。 他の例にかかる立体トラスの接合部の分解斜視図である。

符号の説明

Ａ 立体トラス
１ 弦材
１１ 接合片
１２ ボルト挿通孔
２ 斜材
２１ 接合片
２２ ボルト挿通孔
３ 座板
３１ ボルト挿通孔
４ スペーサー
４１ ボルト挿通孔
５ ボルト
５１ ナット

Claims (1)

1. 各４方向からの弦材及び斜材をそれぞれ平面十字状に交差配置するように各弦材と斜材の端部に偏平に突出形成した水平の接合片を接合交点に集合配置して上下の座板及び中間のスペーサーとともに４本のボルトによってボルト接合して形成した立体トラスであって，上記各４方向からの弦材及び斜材の接合片を，それぞれ上記４本のうち２本のボルトを挿通する各２ヶ所のボルト挿通孔を透設し且つ上記接合交点における集合配置形状を２分割した平面形状とするとともに該２分割の平面形状を，弦材及び斜材の一方において上記集合配置形状を弦材又は斜材の直交方向に分離形成した矩形とし，弦材及び斜材の他方において上記集合配置形状をその各対角線方向に分離形成した直角三角形としてなることを特徴とする４本ボルト接合の立体トラス。

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