JP5134836B2 - H-shaped cross-section joint structure - Google Patents
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Description
本発明は、H形断面部材の継手構造に係り、詳しくは上下フランジ部分の継手を省略し、ウェブ部分のみで継手を行うウェブ曲げ継手を適用したH形断面部材の継手構造に関する。 The present invention relates to a joint structure for an H-shaped cross-section member, and more particularly, to a joint structure for an H-shaped cross-section member to which a web bending joint is used in which joints are omitted only at a web portion while omitting joints at upper and lower flange portions.
従来より、建築構造又は土木構造の骨組部材として、H形断面部材が多く使用されている。前記H形断面部材の継手構造は、従来は図15に示されるように、上下フランジ50a、50b及びウェブ50cのそれぞれに添接板51a、51b、51cを夫々添わせてボルト52・ナット53により締結する構造が一般的であったが、この継手構造の場合は、上フランジ50aの上面に、添接板51a及びボルト52・ナット53が突出する構造となるため、鉄骨梁上にデッキプレートや床版等を載置する場合の納まりが悪く、かつ意匠性も悪いなどの問題があった。
Conventionally, many H-shaped cross-section members have been used as building members for building structures or civil structures. Conventionally, as shown in FIG. 15, the joint structure of the H-shaped cross-section member includes
そこで近年は、上下フランジの外面から突出する部材を無くし、ウェブ部分のみに添接板を添わせボルト・ナットにより締結を行うウェブ曲げ継手構造が提案されている。 Therefore, in recent years, a web bending joint structure has been proposed in which a member protruding from the outer surface of the upper and lower flanges is eliminated, a web is attached only to the web portion, and fastening is performed with bolts and nuts.
例えば、下記特許文献1では、図16に示されるように、上下フランジ50a、50bとウェブ50cを有し、フランジ50a、50bとウェブ50cの交差部の内隅角部がアールをなす形鋼50を突合せ状態に接合するものであり、高さが前記形鋼50の上下フランジ内法寸法に等しい隅切鋼板の接合部材54を使用し、前記接合部材54を上下フランジ50a、50b間において突合せた形鋼50のウェブ50c間に跨って、かつ隅切鋼板の隅切部分がフランジ50a、50bとウェブ50cの交差部の内隅角部のアールに添った状態で形鋼50のウェブ50cにボルト・ナット52,53により固着してある形鋼の接合部構造が提案されている。
For example, in
また、下記特許文献2では、図17に示されるように、扁平断面の柱鉄骨55の梁接合部のフランジを除き梁鉄骨56の端面を突合せ、柱鉄骨55と梁鉄骨56のウェブに両面に添わせて梁鉄骨56のウェブ高に略等しい高さの接合プレート57をボルト接合したウェブ曲げ継手構造が提案されている。
In
一方、近年はリサイクル性と加工性に優れたアルミニウム合金が、環境負荷の総合的な削減の一翼を担う素材として脚光を浴び始めている。そして、アルミニウム合金を建築構造に使用できる法整備が2000年6月に行われ、戸建て住宅や低層建築物などへの適用実績も増えつつある。
上記特許文献1及び特許文献2記載の継手構造の場合は、上下フランジ部の添接板を省略し、ウェブのみに添接板を配設する構造であるため従来の継手構造よりも意匠性も優れるようになるが、特に架構が外部から見えるようなドーム型架構構造や、屋根構造がスケルトン方式のような構造の場合には、ウェブに配設される添接板が意匠性を損ねているなどの問題があった。また、ウェブ外面に添接板を添わせた継手構造の場合、雨水や、高塩分含有空気/雨水の環境下に晒されることになり、添接板と形材との隙間部分(界面)に雨水が溜まり錆の発生箇所に成りやすいなどの問題があった。
In the case of the joint structure described in
また、前記ウェブ曲げ継手は、曲げモーメント及び剪断力に対する耐力をウェブの継手のみで確保するものであるが、更に曲げ耐力の向上を図ることが望まれている。 The web bending joint secures the yield strength against the bending moment and the shearing force only by the web joint, and it is desired to further improve the bending strength.
そこで本発明の主たる課題は、ウェブ添接部材を外部から見えないようにして意匠性の向上を図るとともに、継手部の曲げ耐力の向上を図り得るH形断面部材の継手構造を提供することにある。 Therefore, a main problem of the present invention is to provide a joint structure of an H-shaped cross-section member that can improve the design property by making the web attachment member invisible from the outside and can improve the bending strength of the joint portion. is there.
前記課題を解決するために請求項1に係る本発明として、曲げと剪断力が作用する梁部材を対象として、上フランジと、下フランジと、これら上下フランジを繋ぐとともに、所定の離間を空けて配設された2つ又は3つのウェブとによって縦長に1又は2つの中空部が形成された中空H形断面部材同士を突合わせ状態で接合するための継手構造であって、
前記中空部の形状にほぼ整合する断面寸法の継手部材を持ち込み、その右半部分を、一方側の中空H形断面部材の中空部に挿入するとともに、左半部分を他方側の中空H形断面部材の中空部に挿入し、前記右半部分及び左半部分のそれぞれにおいて、中空H形断面部材の外面側から前記2つ又は3つのウェブ及び前記継手部材を貫通して設けた1又は複数のボルトと、これら各ボルトに螺合させたナットにより締結するか、前記2つ又は3つのウェブ及び前記継手部材を貫通して設けたリベットにより締結し、かつ前記ウェブの側面と継手部材の側面との接触面に夫々、部材長手方向に沿って互いに摺接状態で係合関係にある凹凸を複数条設けてあることを特徴とするH形断面部材の継手構造が提供される。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to
A joint member having a cross-sectional dimension substantially matching the shape of the hollow portion is brought in, and the right half portion thereof is inserted into the hollow portion of the hollow H-shaped cross-sectional member on one side, while the left half portion is hollow H-shaped cross-section on the other side. One or more inserted into the hollow part of the member and provided through the two or three webs and the joint member from the outer surface side of the hollow H-shaped cross-section member in each of the right half part and the left half part a bolt, the side surface of the bolt or fastening by screwed so nut, said signed by two or three webs and rivets provided through said coupling member, and the web side and the joint member Each of the contact surfaces is provided with a plurality of protrusions and recesses in engagement with each other in a sliding contact state along the longitudinal direction of the member.
上記請求項1記載の発明においては、曲げと剪断力が作用する梁部材として用いるH形断面部材に関して、ウェブを中空構造とした断面形状とし、これら中空部に跨って挿入される継手部材と、ウェブ及び継手部材を貫通して設けられるボルト・ナット或いはリベットにより締結を図るものである。従って、継手部材が外部から見えなくなることによって意匠性の向上を図ることができる。また、ウェブを2枚又は3枚とした構造であるため、従来のものよりウェブの総厚を確保することができるため、曲げ耐力の向上を図ることができる。さらに、継手部材が外部に露出しない構造であるため、雨水、塩分含有空気、塩分含有雨水等に晒されることがなくなり、錆の発生を防止できるようになるなどの利点を有する。
In the invention of
また、前記ウェブの側面と継手部材の側面との接触面に夫々、部材長手方向に沿って互いに摺接状態で係合関係にある凹凸を複数条設けることにより、梃子反力の分散を図り、局部的な破壊を防ぐことで円滑に曲げ及び剪断力を伝達し、曲げ耐力の向上を図ることができる。また、前記凹凸の係合によって、接合面で発生する滑りを阻止し、中空H形断面部材が継手部で角折れするのを防止することができる。 In addition, by providing a plurality of concavo-convex in sliding contact with each other along the longitudinal direction of the member on the contact surface between the side surface of the web and the side surface of the joint member , the insulator reaction force is dispersed, By preventing local breakage, bending and shearing forces can be transmitted smoothly, and the bending strength can be improved. Further, the engagement of the concave and convex portions can prevent the slip generated at the joint surface and prevent the hollow H-shaped cross-section member from being bent at the joint portion.
請求項2に係る本発明として、前記中空H形断面部材の素材は、鋼またはアルミニウム合金である請求項1記載のH形断面部材の継手構造が提供される。本発明に係る継手構造は、鋼またはアルミニウム合金製の中空H形断面部材に対して適用が可能である。しかし、ウェブ本体の支圧強度が鋼材などに比べて低いアルミニウム合金製のH形断面部材の継手構造に対して特に好適とされる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the joint structure of the H-shaped cross-sectional member according to the first aspect, wherein the material of the hollow H-shaped cross-sectional member is steel or an aluminum alloy. The joint structure according to the present invention can be applied to a hollow H-shaped cross-section member made of steel or aluminum alloy. However, it is particularly suitable for the joint structure of an H-shaped cross-section member made of an aluminum alloy, in which the bearing strength of the web body is lower than that of a steel material.
請求項3に係る本発明として、前記継手部材は、部材長手方向に沿う鉛直面で複数に分割された板状の継手部材からなる請求項1、2いずれかに記載のH形断面部材の継手構造が提供される。 According to a third aspect of the present invention, the joint member comprises a plate-shaped joint member divided into a plurality of parts along a vertical plane along the longitudinal direction of the member. A structure is provided.
請求項4に係る本発明として、前記継手部材と、上フランジ及び/又は下フランジとの間の隙間に、中空H形断面部材間に跨るように薄板部材を挿入してある請求項1〜3いずれかに記載のH形断面部材の継手構造が提供される。 As a fourth aspect of the present invention, a thin plate member is inserted in a gap between the joint member and the upper flange and / or the lower flange so as to straddle between the hollow H-shaped cross-section members. A joint structure for an H-shaped cross-section member according to any one of the above is provided.
上記請求項4記載の発明は、継手部材と、上フランジ及び/又は下フランジとの間の隙間に、中空H形断面部材間に跨るように薄板部材を挿入することにより前記隙間を無くして、曲げ及び剪断耐力の増強を図るものである。また、上下部の隙間を埋めることによって、接合面で発生する滑りを抑制し、中空H形断面部材が角折れによる変形角増大を防止することができる。
The invention according to
請求項5に係る本発明として、前記中空H形断面部材と、前記継手部材との断面係数又は塑性断面係数を近似させるように夫々の断面を決定してある請求項1〜4記載のH形断面部材の継手構造が提供される。
The present invention according to
上記請求項5記載の発明では、中空H形断面部材と、前記継手部材との断面係数又は塑性断面係数を近似させるように、若しくは継手板の曲げ耐力は、H形断面梁の曲げ耐力と同等以上とすることが望ましいが、継手板の曲げ耐力が小さくても、継手板の塑性曲げ耐力の上昇と、継手板・H形フランジ間及びH形フランジ間同士の支圧力として伝達できるように、夫々の断面を決定するものである。弾性応力限界又は塑性応力限界状態に対して、前記中空H形断面部材と前記継手部材とがほぼ同時的に達することになり、部材断面の無駄を無くし経済的設計が可能となる。
In the invention of
以上詳説のとおり本発明によれば、ウェブ添接部材を外部から見えないように隠蔽することにより意匠性の向上を図ることができるとともに、継手部の曲げ耐力の向上を図り得るようになる。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the design property by concealing the web attachment member so as not to be seen from the outside, and to improve the bending strength of the joint portion.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔第1形態例〕
図1は本発明に係る継手構造の側面図であり、図2は図1のII−II線矢視図(断面図)である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a side view of a joint structure according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
本継手構造は、図1及び図2に示されるように、上フランジ1aと、下フランジ1bと、これら上下フランジ1a、1bを繋ぐとともに、離間をおいて配設された2つのウェブ1c、1dとによって縦長の中空部1eが形成された中空H形断面部材1,1同士を突合わせ状態で接合するための継手構造である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the joint structure has an
すなわち、前記中空部1eの形状にほぼ整合する断面寸法の継手部材2を持ち込み、その右半部分を、一方側の中空H形断面部材1の中空部1eに挿入するとともに、左半部分を他方側の中空H形断面部材1の中空部1eに挿入し、前記右半部分及び左半部分のそれぞれにおいて、中空H形断面部材1,1の外面側から前記2つのウェブ1c、1d及び前記継手部材2を貫通して設けられた1又は複数のボルト3,3…と、これらボルト3,3…に螺合させたナット4,4…により締結を図るものである。前記中空部1e及び継手部材2の断面を完全な矩形断面としたが、四隅部の角部を後述の第2、3形態例のように、曲面状(R面)とすることが好ましい。
That is, the
前記中空H形断面部材1としては、鋼材はもちろんの事、アルミニウム合金によって製造された形材とすることができる。また、前記断面矩形の継手部材2としては、鋼材はもちろんの事、アルミニウム合金によって製造された部材とすることができる。前記ボルト3及びナット4としては、摩擦接合用高力ボルトを使用するのが望ましいが、アルミ製ハイテンションボルトなどのアルミ材とすることも可能である。
The hollow H-
前記継手部材2の幅寸法Bは、概ね20〜100mm、好ましくは20〜60mm程度とし、高さ寸法については、中空H形断面の中空部高さ寸法に合わせた寸法とするのが望ましい。なお、前記継手部材2としては無垢の部材を用いるのが望ましいが、場合によって中空の矩形断面部材を用いることも可能である。
The width dimension B of the
前記中空H形断面部材1の中空部1eと、前記継手部材2の断面寸法とは隙間を空けることなく、前記継手部材2を摺接させながら挿入可能な寸法差とすることが望ましいが、製作精度の点からある程度の寸法差が必要である。この寸法差は特に縦方向寸法差(隙間寸法)については1mm〜3mm、好ましくは1mm〜2mm、より好ましくは1mm以内とするのが望ましい。隙間寸法については極力小さくするのが望ましい。特に、アルミニウム合金の場合は成形性の点で製作精度が出し易く、隙間寸法を小さくすることが容易に可能である。また、横方向寸法差については、ウェブ1c、1dの側面と継手部材2の側面との隙間を、2mm以内、好ましくは1mm以内とするのが望ましい。
It is desirable that the
前記中空H形断面部材1,1は梁部材として使用されることが望ましく、曲げ及び剪断等の作用力を受けた際に、変形初期はボルト3及びナット4による接合によって、曲げ及び剪断に対して抵抗するが、その後、作用力が増大しボルト3及びナット4による接合面に滑りが生じた後は、図3に示されるように、上フランジ1a、1aの突合わせ面が当接し(△印)、かつ継手部材2の下面が中空部1eの下面と当接(▽印)することにより、梃子作用として曲げ及び剪断力を伝達できるようになる。
The hollow H-shaped
〔第2形態例〕
次いで、図4〜図7に基づき、本発明の第2形態例について詳述する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
本第2形態例では、前記ウェブ1c、1dの側面と継手部材2の側面との接触面に夫々、部材長手方向に沿って互いに係合関係にある凹凸1f、2dを複数条設けるようにしたものである。
In the second embodiment, the contact surfaces between the side surfaces of the
前述したように、前記中空H形断面部材1,1が、曲げ及び剪断等の作用力を受けた際に、摩擦接合耐力の許容値を越えると、ボルト3及びナット4による接合面に滑りが生じることになるが、本第2形態例では、前記凹凸を設けることにより、接合面における滑りが発生した後に、前記凹凸同士の係合によって梃子反力を分散することができ、局部的な破壊を防ぐことで円滑に曲げを伝達することができる。
As described above, when the hollow H-shaped
継手部材2は、図示例では図6に示されるように、部材長手方向に沿う鉛直面で4分割された板状の継手部材2a〜2cからなる。これら継手部材2a〜2cの内、側部継手部材2a、2cの外面には部材長手方向に沿って複数条の凹凸2dが設けられている。
In the illustrated example, the
一方、ウェブ1c、1dの内面側には、前記凹凸2dに対して係合する凹凸1fが部材長手方向に沿って複数条設けられており、図5に示されるように、継手部材2が中空部1e内に挿入された状態では、継手部材2に設けられた凹凸2dと、ウェブ1c、1dに設けられた凹凸1fとが噛み合うように係合する。なお、前記凹凸2d、1fは、図示されるように、所定幅の凹凸が高さ方向に交互に配置された形状とされる。
On the other hand, on the inner surface side of the
前記継手部材2の凹凸2dと、ウェブ1c、1dの凹凸1fとの凹凸係合により、梃子反力を分散できるので、局部による破壊に至り難く、曲げ及び剪断に対する抵抗力が格段に向上するようになるため、ボルト・ナットの本数については、前記第1形態例よりも大幅に低減することができる。
Since the insulator reaction force can be dispersed by the uneven engagement between the unevenness 2d of the
上記継手構造においては、中空H形断面部材1と、前記継手部材2との断面係数又は塑性断面係数を近似させるように夫々の断面を決定するのが望ましい。部材が曲げ及び剪断力を受けた状態で、前記中空H形断面部材1と、前記継手部材2とが弾性限界状態又は塑性限界状態で同等の応力になるように断面を決定することにより、部材断面の無駄が無くなり、経済的となる。
In the joint structure, it is desirable to determine the respective cross sections so as to approximate the section modulus or the plastic section modulus between the hollow H-shaped
ところで、上記形態例では、継手部材2を部材長手方向に沿う鉛直面で4分割したが、図7(A)に示されるように、部材長手方向に沿う鉛直面で2分割したり、図7(B)に示されるように、単一断面とすることも可能である。すなわち、任意の分割面とすることが可能である。
By the way, in the said form example, although the
〔第3形態例〕
次いで、図8〜図10に示される第3形態例は、上記第2形態例と同様に、前記ウェブ1c、1dと継手部材2との接触面に夫々、部材長手方向に沿って互いに係合関係にある凹凸1f、2dを設けてあるものであるが、本形態例では、前記凹凸1f、2dの凹凸形状を鋸歯状(ギザ波状)に形成してある。それ以外の構造は、上記第2形態例と同様であるため、同符合を付して説明は省略する。
[Third embodiment]
Next, the third embodiment shown in FIGS. 8 to 10 is engaged with the contact surfaces of the
〔第4形態例〕
更に、図11〜図13に示される第4形態例は、継手部材2と、上フランジ1a及び/又は下フランジ1bとの間の隙間に、中空H形断面部材1,1間に跨るように薄板部材5を挿入するようにしたものである。
[Fourth embodiment]
Further, in the fourth embodiment shown in FIGS. 11 to 13, the gap between the
前述したように、前記中空H形断面部材1の中空部1eと、前記継手部材2の断面寸法とは隙間を空けることなく、前記継手部材2を摺接させながら挿入可能な寸法差とすることが望ましいが、製作精度の点からある程度の寸法差が必要である。この隙間は、摩擦接合耐力の許容値を越える曲げや剪断力を受けた場合、接合面に滑りを生じさせ、継手部を角折れさせる原因となるが、この滑り及び角折れ現象は極力生じさせない方が望ましいため、継手部材2を中空H形断面部材1,1に挿入した後、継手部材2と上フランジ1a及び/又は下フランジ1bとの隙間を埋めるために前記薄板部材5を中空H形断面部材1,1間に跨るように挿入する。前記薄板部材5としては、強度の点から継手部材2と同種のアルミ素材又は鋼材を用いるのが望ましい。
As described above, the
なお、前記薄板部材5の挿入設置は、上記第2形態例や第3形態例に係る継手構造と組み合わせることも可能である。
Note that the insertion and installation of the
〔第5形態例〕
次に、本発明の第5形態例に係るH型断面部材1’の継手構造を図13に基づいて説明する。
[Fifth embodiment]
Next, the joint structure of the H-shaped
第5形態例に係るH形断面部材1’は、、図13に示されるように、上フランジ1aと、下フランジ1bと、これら上下フランジ1a、1bを繋ぐとともに、所定の離間を空けて配設された3つのウェブ1c〜1eとによって縦長に2つの中空部1f、1gが形成された断面部材とするものであり、この場合も上記第1〜第4形態例と同様に、前記各中空部1f、1gの形状にほぼ整合する断面寸法の継手部材2,2を持ち込み、その右半部分を、一方側の中空H形断面部材1’の中空部1f,1gに挿入するとともに、左半部分を他方側の中空H形断面部材1’の中空部1f、1gに挿入し、中空H形断面部材1’の外面側から前記3つのウェブ1c〜1e及び前記継手部材2,2を貫通して設けた複数のボルト3,3…と、これら各ボルト3,3…に螺合させたナット4,4…により締結を図る。
As shown in FIG. 13, the H-shaped
〔その他の形態例〕
(1)上記形態例では、中空H形断面部材1,1を直線的に接合する態様を示したが、曲線的或いは屈曲状に部材同士を接合することも可能である。例えば、図14(A)は下側に湾曲する形状で中空H形断面部材1,1同士を接合した場合の側面図であり、図14(B)は上側に湾曲する形状で中空H形断面部材1,1同士を接合した場合の側面図であり、図14(C)は両側勾配でヘ字状に中空H形断面部材1,1同士を接合した場合の側面図である。
(2)前記ボルト3及びナット4による締結に代えて、リベット(鋲打ち接合)によって締結するようにしてもよい。
[Other examples]
(1) Although the embodiment in which the hollow H-shaped
(2) Instead of fastening by the
1・1’…中空H形断面部材、2…継手部材、3…ボルト、4…ナット、5…薄板部材 1 '1 ... hollow H-shaped cross-section member, 2 ... joint member, 3 ... bolt, 4 ... nut, 5 ... thin plate member
Claims (5)
前記中空部の形状にほぼ整合する断面寸法の継手部材を持ち込み、その右半部分を、一方側の中空H形断面部材の中空部に挿入するとともに、左半部分を他方側の中空H形断面部材の中空部に挿入し、前記右半部分及び左半部分のそれぞれにおいて、中空H形断面部材の外面側から前記2つ又は3つのウェブ及び前記継手部材を貫通して設けた1又は複数のボルトと、これら各ボルトに螺合させたナットにより締結するか、前記2つ又は3つのウェブ及び前記継手部材を貫通して設けたリベットにより締結し、かつ前記ウェブの側面と継手部材の側面との接触面に夫々、部材長手方向に沿って互いに摺接状態で係合関係にある凹凸を複数条設けてあることを特徴とするH形断面部材の継手構造。 For a beam member that is subjected to bending and shearing forces, the upper flange, the lower flange, and two or three webs that connect the upper and lower flanges and that are spaced apart from each other by a predetermined distance are provided. A joint structure for joining hollow H-shaped cross-section members formed with two hollow portions in a butted state,
A joint member having a cross-sectional dimension substantially matching the shape of the hollow portion is brought in, and the right half portion thereof is inserted into the hollow portion of the hollow H-shaped cross-sectional member on one side, while the left half portion is hollow H-shaped cross-section on the other side. One or more inserted into the hollow part of the member and provided through the two or three webs and the joint member from the outer surface side of the hollow H-shaped cross-section member in each of the right half part and the left half part a bolt, the side surface of the bolt or fastening by screwed so nut, said signed by two or three webs and rivets provided through said coupling member, and the web side and the joint member A joint structure for an H-shaped cross-section member, in which a plurality of protrusions and recesses that are engaged with each other in a sliding contact state are provided along the longitudinal direction of the member.
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