JP5160258B2 - 柱梁接合構造及び構造物 - Google Patents

Description

本発明は、柱梁接合構造及び構造物に関する。

建築物などの鉄骨構造物の柱と梁を接合する柱梁接合構造には、通しダイヤフラム、内ダイヤフラム、又は外ダイヤフラムを用いたものがある。そのうち、外ダイヤフラムを用いた柱梁接合構造は、立設する柱を梁との接合部分で切断することなく構成でき、製作上の加工工数が少なくなるため、コスト削減に寄与する。

また、中空の鋼管からなる鋼管柱を有する鉄骨構造物であって、柱内にコンクリートを充填する場合を考慮すると、外ダイヤフラムであれば、通しダイヤフラムや内ダイヤフラムと異なり柱内に干渉物がないため、施工上有利である。

例えば、特許文献１〜３には、外ダイヤフラムを用いた柱梁接合構造の技術が開示されている。

特開昭６３−２５５４４７号公報 特開平１１−２４１３９９号公報 特開２０００−１７０２５０号公報

ところで、建築物の壁面近くの外周部に立設される柱において、柱梁接合構造が通常の外ダイヤフラムを用いる場合、梁の接合がないにもかかわらず、外ダイヤフラムが建築物の外側に張り出してしまう。そのため、外壁を取り付ける位置が柱から離隔するという問題があった。そこで、梁の接合がない側の外壁に対向する部分に、外ダイヤフラムの張り出し部分をなくして、外ダイヤフラムに対して垂直に接合されたスチフナーを設ける場合があった。

このようなスチフナーを有する柱梁接合構造は、鋳鋼製のものや、角形鋼管を柱とする場合の外ダイヤフラムとスチフナーが組み合わされたものについて、上記特許文献１〜３などに開示されている。しかしながら、円形鋼管を柱とする場合、柱とスチフナーとの間隔が狭いため、外ダイヤフラムの加工や、外ダイヤフラムとスチフナーとの溶接、外ダイヤフラムと柱との溶接が行いにくいという問題があった。そのため、円形鋼管を柱とする場合のスチフナーを有する柱梁接合構造の製造や施工が困難であった。一方、円形鋼管は、角形鋼管に比べて板厚をより薄肉にすることができ、コンクリートを内部に充填したコンクリート充填柱とした場合、コンクリート打設時に角形鋼管に比べて変形が生じにくいという特徴を有する。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、構造性能を確保しつつ円形鋼管からなる鋼管柱における梁との接合部を容易に製作することができ、柱から一側方向の空間を低減することが可能な、新規かつ改良された柱梁接合構造及び構造物を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、円形鋼管からなる立設された鋼管柱及び梁と接続し鋼管柱と梁とを接合する柱梁接合構造であって、鋼管柱の外周を取り囲むように鋼管柱と接合され、少なくとも１つの端部で梁と接合される平板状の第１の板状部材と、第１の板状部材の面に対して垂直方向に配設され、第１の板状部材と接合する平板状の第２の板状部材とを備えることを特徴とする、柱梁接合構造が提供される。

かかる構成により、柱梁接合構造は、円形鋼管からなる立設された鋼管柱及び梁と接続し鋼管柱と梁とを接合するものであり、第１の板状部材は、鋼管柱の外周を取り囲むように鋼管柱と接合され、少なくとも１つの端部で梁と接合される平板状の部材であり、第２の板状部材は、第１の板状部材の面に対して垂直方向に配設され、第１の板状部材と接合する平板状の部材である。第１の板状部材は、例えばダイヤフラムであり、第２の板状部材は、例えばスチフナーである。

上記鋼管柱と第１の板状部材は、溶接されて接合されてもよい。上記第１の板状部材は、第２の板状部材側で切り欠かれた切り欠き部を有してもよい。上記第２の板状部材は、鋼管柱と接して配置されてもよい。

上記鋼管柱と第１の板状部材は、切り欠き部を除く範囲で溶接されて接合されてもよい。上記鋼管柱と第１の板状部材は、第２の板状部材と対向する鋼管柱の柱軸周り３０°〜９０°の範囲以外で溶接されて接合されてもよい。上記切り欠き部は、第１の板状部材が第２の板状部材と対向する鋼管柱の柱軸周り３０〜９０°の範囲で切り欠かれていてもよい。

上記鋼管柱と第１の板状部材は、第２の板状部材と対向する鋼管柱の柱軸周り６０°の範囲以外で溶接されて接合されてもよい。上記切り欠き部は、第１の板状部材が第２の板状部材と対向する鋼管柱の柱軸周り６０°の範囲で切り欠かれていてもよい。

２つの第２の板状部材が互いに直交するとき、隅部に第１の板状部材が配設されるように切り欠き部が形成されてもよい。上記切り欠き部は、第２の板状部材と直交し鋼管柱の中心軸を通る仮想直交線から、隅部に向けて１５°〜３５°の範囲で切り欠かれていてもよい。

上記鋼管柱の柱軸方向に配設され、梁の高さ方向の上下で１つの梁を支持する２つの第１の板状部材と、第１の板状部材毎に１つずつ接合する２つの第２の板状部材とを備えてもよい。

上記鋼管柱の柱軸方向に配設され、梁の高さ方向の上下で１つの梁を支持する２つの第１の板状部材と、２つの第１の板状部材を接合する１つの第２の板状部材とを備えてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、円形鋼管からなる立設された鋼管柱と、鋼管柱と接続される梁と、鋼管柱と梁とを接合する柱梁接合構造とを備え、柱梁接合構造は、鋼管柱の外周を取り囲むように鋼管柱と接合され、少なくとも１つの端部で梁と接合される平板状の第１の板状部材と、第１の板状部材の面に対して垂直方向に配設され、第１の板状部材と接合する平板状の第２の板状部材とを備えることを特徴とする構造物が提供される。

本発明によれば、構造性能を確保しつつ円形鋼管からなる鋼管柱における梁との接合部を容易に製作することができ、柱から一側方向の空間を低減することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る柱梁接合構造１００について説明する。図１は、本実施形態に係る柱梁接合構造１００を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。図１（Ａ）は、鋼管柱１０２を軸方向に対して水平に切断し鋼管柱１０２上部から柱梁接合構造１００を見た状態を示す断面図である。図１（Ｂ）は、柱梁接合構造１００を正面から見た状態を示す正面図である。図１（Ｃ）は、柱梁接合構造１００を正面右側から見た状態を示す側面図である。図２は、本実施形態に係る柱梁接合構造１００を示す斜視図であり、柱梁接合構造１００を正面右上から見た状態を示す。

柱梁接合構造１００は、例えば、鋼管柱１０２と梁１１０からなる建築物などの鉄骨構造体に適用され、鋼管柱１０２及び梁１１０と接続し鋼管柱１０２と梁１１０を接合する構造である。また、本実施形態の柱梁接合構造１００は、一端側が外壁などと面しており、当該一端側が梁１１０と接続されない場所に設けられる。柱梁接合構造１００は、１の鋼管柱１０２と３つの梁１１０とを接合する。図１及び図２に示すように、柱梁接合構造１００は、鋼管柱１０２と梁１１０とを接合するダイヤフラム１２０と、ダイヤフラム１２０と接合するスチフナー１３０とを有する。

柱梁接合構造１００と接合する鋼管柱１０２は、例えば、中空の円形鋼管であり、構造物の柱として垂直に立設される。鋼管柱１０２は、内部にコンクリートが充填されてコンクリート充填柱として使用されてもよい。鋼管柱１０２は、角形鋼管に比べて板厚をより薄肉にすることができ、コンクリート充填柱とした場合、コンクリートが硬化する前段階のコンクリート打設時に、角形鋼管に比べて変形が生じにくい。

柱梁接合構造１００と接合する梁１１０は、例えばＨ形鋼であり、水平方向に配置される。図１及び図２に示すように、Ｈ形鋼の梁１１０は、平板状のウェブ１１２と２つの平板状のフランジ１１４からなり、２つのフランジ１１４が高さ方向に上下となるように設置される。梁１１０は、梁１１０の端部で柱梁接合構造１００と接合する。

ダイヤフラム１２０（第１の板状部材）は、平板状の鋼板であり、いわゆる外ダイヤフラムである。ダイヤフラム１２０は、鋼管柱１０２の柱軸に対して直交して配置される。ダイヤフラム１２０は、鋼管柱１０２と接合されたとき、スチフナー１３０側（外壁側などの梁１１０と接合されない側）で切り欠かれた切欠き部１２０ａを有し、ダイヤフラム１２０を上部から見たときＣ形形状を有する。切欠き部１２０ａは、ダイヤフラム１２０がスチフナー１３０と対向する鋼管柱１０２の柱軸周り６０°の範囲で切り欠かれている。ダイヤフラム１２０は、鋼管柱１０２の外周を取り囲むように鋼管柱１０２と接合され、３つの端部で梁１１０と接合される。

ダイヤフラム１２０は、平板状の鋼板であるため、鋳鋼製で構成される柱梁接合構造と比べて、製造が容易である。また、ダイヤフラム１２０は、外ダイヤフラムであることから、立設する鋼管柱１０２を梁１１０との接合部分で切断することなく構成でき、製作上の加工工数が少なくなるため、コスト削減に寄与する。

ダイヤフラム１２０は、切欠き部１２０ａが形成されているため、ダイヤフラム１２０内部の鋼管柱１０２とスチフナー１３０とが互いに接するように配置することができる。その結果、柱梁接合構造１００に面する外壁と鋼管柱１０２との間隔を低減することができる。鋼管柱１０２とスチフナー１３０との間には、ダイヤフラム１２０に切欠き部１２０ａが設けられることによって、空洞部１３２が形成される。

ダイヤフラム１２０は、柱軸方向に複数配設され、梁１１０の高さ方向の上下で２つのダイヤフラム１２０が梁１１０を支持する。２つのダイヤフラム１２０間には、鋼管柱１０２の柱軸と平行にプレート１２２が配設される。２つで１組となったダイヤフラム１２０のうち上側のダイヤフラム１２０が梁１１０の上側フランジ１１４と接合し、下側のダイヤフラム１２０が梁１１０の下側フランジ１１４と接合する。また、プレート１２２が梁１１０のウェブ１１２と接合する。なお、プレート１２２は、梁１１０のウェブ１１２と一体であってもよい。予めプレート１２２とウェブ１１２が一体に形成されていれば、梁１１０を鋼管柱１０２に接合する際、梁１１０のウェブ１１２と一体となったプレート１２２が鋼管柱１０２に当接して、梁１１０を鋼管柱１０２にそのまま接合することができる。

ダイヤフラム１２０端部又はプレート１２２端部と梁１１０端部との接合は、例えば溶接である。しかし、本発明は溶接に限定されず、例えば、図示しないが、スプライスプレートを介して、ダイヤフラム１２０と梁１１０のフランジ１１４がボルト接合され、プレート１２２と梁１１０のウェブ１１２がボルト接合されてもよい。

ダイヤフラム１２０と鋼管柱１０２との接合は、例えば溶接であり、切欠き部１２０ａを除いた範囲で接合される。溶接によって形成された溶接部１４０は図１（Ａ）に示すとおりである。鋼管柱１０２とスチフナー１３０とが互いに接するように配置した場合、鋼管柱１０２とスチフナー１３０が近接した領域では溶接を施すことができなかったり、溶接が不十分になったりする。一方、切欠き部１２０ａを設けることによって、切欠き部１２０ａの範囲では、鋼管柱１０２とダイヤフラム１２０とは溶接できない状態になる。すなわち、切欠き部１２０ａを形成することによって、溶接が必要な範囲を明確にすることができる。また、溶接を施しにくい範囲を切欠き部１２０ａとすることによって、溶接したとしても力の流れがよく分からないため力の伝達が不明確となるダイヤフラム１２０の一部の領域をはじめから除去することができる。

スチフナー１３０（第２の板状部材）は、平板状の鋼板であり、ダイヤフラム１２０に対して垂直方向に配設され、ダイヤフラム１２０の端部で接合する。スチフナー１３０は、ダイヤフラム１２０の幅方向長さと同一長さを有する。柱梁接合構造１００を正面から見たときのスチフナー１３０の高さは、図１及び図２に示すように、１のダイヤフラム１２０を接合可能な高さであってもよく、このとき、スチフナー１３０はダイヤフラム１２０毎に配設される。また、図示しないが、スチフナー１３０の高さは、鋼管柱１０２の柱軸方向に配設された２つのダイヤフラム１２０を上下方向で接続する高さであってもよく、このとき、スチフナー１３０は２つのダイヤフラム１２０で１つ設けられる。

スチフナー１３０が設けられることによって、ダイヤフラム１２０に伝達される力がスチフナー１３０に伝達される。そして、スチフナー１３０はダイヤフラム１２０の変形を防止することができる。

スチフナー１３０とダイヤフラム１２０とは、切欠き部１２０ａを除いた範囲で溶接によって接合される。鋼管柱１０２とダイヤフラム１２０との接合と同様に、鋼管柱１０２とスチフナー１３０とが互いに接するように配置した場合、鋼管柱１０２とスチフナー１３０が近接した領域では溶接を施すことができなかったり、溶接が不十分になったりする。一方、本実施形態では、切欠き部１２０ａが設けられることによって、溶接したとしても力の流れがよく分からないため力の伝達が不明確となるダイヤフラム１２０の一部の領域がはじめから除去されている。その結果、スチフナー１３０とダイヤフラム１２０とは、切欠き部１２０ａを除いた範囲で確実に溶接接合される。

スチフナー１３０と鋼管柱１０２とが接触して配置される場合、図１（Ｂ）に示すように、スチフナー１３０と鋼管柱１０２とは、スチフナー１３０の上下の接触点近傍で溶接１４２によって接合されてもよい。これにより、ダイヤフラム１２０からスチフナー１３０に伝達された力は、更に、スチフナー１３０から鋼管柱１０２に伝達されるため、柱梁接合構造１００の構造性能が向上する。また、スチフナー１３０の剛性が鋼管柱１０２に加味されるため、鋼管柱１０２の座屈防止に寄与する。

上記の通り、本実施形態の柱梁接合構造１００によれば、柱梁接合構造１００を建築物の外周部などに使用した場合、スチフナー１３０の外側への張り出し量が最小限となるため、鋼管柱１０２と、柱梁接合構造１００に面する外壁などとの距離を低減することができる。その結果、建築物の空間利用効率が向上する。

また、柱梁接合構造１００は、鋼板で構成されており、更に溶接性を考慮して切欠き部１２０ａなどが設けられたダイヤフラム１２０を有するため、加工性や製作性が向上し、製造コストも低減することができる。

次に図３〜図５を参照して、本発明の第１の実施形態に係る柱梁接合構造１００の変形例について説明する。図３〜図５は、それぞれ本実施形態に係る柱梁接合構造１００の変形例を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。

図３に示す例では、図１及び図２で示した実施形態のスチフナー１３０と比較して、柱梁接合構造１００を正面から見たときのスチフナー２３０の幅方向の長さが短い。そして、ダイヤフラム２２０は、スチフナー２３０の長さに合わせた形状を有する。このように、本実施形態のスチフナー１３０、２３０の長さやダイヤフラム１２０、２２０の形状は、柱梁接合構造１００の設計条件に応じて変更可能である。

図４に示す例では、図１及び図２で示した実施形態と比較して、鋼管柱１０２とスチフナー３３０との間隔が長く、ダイヤフラム３２０は鋼管柱１０２とスチフナー３３０とが接触しない形状を有する。このように、本実施形態は、必ずしも鋼管柱１０２とスチフナー３３０とが接触するくらいに近接していなくてもよい。

また、図４に示す例でも、図１及び図２で示した実施形態と同様に、鋼管柱１０２とダイヤフラム３２０は、スチフナー３３０と対向する鋼管柱１０２の柱軸周り６０°の範囲以外で溶接されて接合される。溶接によって形成された溶接部１４０は図４（Ａ）に示すとおりである。

図５に示す例では、図４で示した実施形態のスチフナー３３０と比較して、柱梁接合構造１００を正面から見たときのスチフナー４３０の幅方向の長さが短い。そして、ダイヤフラム４２０は、スチフナー４３０の長さに合わせた形状を有する。

（第２の実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る柱梁接合構造２００について説明する。図６は、本実施形態に係る柱梁接合構造２００を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。

図６に示す第２の実施形態では、図１及び図２で示した第１の実施形態と異なり、柱梁接合構造１００には２つの梁１１０が接合される。本実施形態に係る柱梁接合構造２００は、例えば、建築物の外周部の隅部に適用することができる。

２つの梁１１０は、互いに直交するように、ダイヤフラム５２０と接合される。また、２つのスチフナー５３０が、互いに直交して配置される。このとき、２つのスチフナー５３０で形成される柱梁接合構造２００の隅部にダイヤフラム５２０が配設されるように、ダイヤフラム５２０に切欠き部５２０ａが形成される。本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、鋼管柱１０２とダイヤフラム５２０は、スチフナー５３０と対向する鋼管柱１０２の柱軸周り６０°の範囲以外で溶接されて接合される。溶接によって形成された溶接部１４０は図６（Ａ）に示すとおりである。

本実施形態の柱梁接合構造２００によれば、柱梁接合構造２００を建築物の外周部の隅部などに使用した場合、スチフナー５３０の外側への張り出し量が最小限となるため、第１の実施形態と同様に、鋼管柱１０２と、柱梁接合構造２００に面する外壁などとの距離を低減することができる。その結果、建築物の空間利用効率が向上する。

また、柱梁接合構造２００は、鋼板で構成されており、更に溶接性を考慮して切欠き部５２０ａなどが設けられたダイヤフラム５２０を有するため、加工性や製作性が向上し、製造コストも低減することができる。

次に図７〜図１０を参照して、本発明の第２の実施形態に係る柱梁接合構造２００の変形例について説明する。図７〜図１０は、それぞれ本実施形態に係る柱梁接合構造２００の変形例を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。

図７に示す例では、図６で示した実施形態のスチフナー５３０と比較して、柱梁接合構造２００を正面から見たときのスチフナー６３０の幅方向の長さが短い。そして、ダイヤフラム６２０は、スチフナー６３０の長さに合わせた形状を有する。このように、本実施形態のスチフナー５３０、６３０の長さやダイヤフラム５２０、６２０の形状は、柱梁接合構造２００の設計条件に応じて変更可能である。

図８に示す例では、図６で示した実施形態と比較して、鋼管柱１０２とスチフナー７３０との間隔が長く、ダイヤフラム７２０は鋼管柱１０２とスチフナー７３０とが接触しない形状を有する。このように、本実施形態は、必ずしも鋼管柱１０２とスチフナー７３０とが接触するくらいに近接していなくてもよい。

また、図８に示す例でも、図６で示した実施形態と同様に、鋼管柱１０２とダイヤフラム７２０は、スチフナー７３０と対向する鋼管柱１０２の柱軸周り６０°の範囲以外で溶接されて接合される。溶接によって形成された溶接部１４０は図８（Ａ）に示すとおりである。

図９に示す例では、図８で示した実施形態のスチフナー７３０と比較して、柱梁接合構造２００を正面から見たときのスチフナー８３０の幅方向の長さが短い。そして、ダイヤフラム８２０は、スチフナー８３０の長さに合わせた形状を有する。

図１０に示す例は、図７で示した実施形態の変更例に対して、柱梁接合構造２００の隅部の構成が異なる。図７に示す例などでは、２つのスチフナー６３０が互いに接触して配置される。このとき、スチフナー６３０は互いに溶接で接合されてもよい。一方、図１０に示す例は、２つのスチフナー９３０は互いに直交する点で図７に示す例と共通するが、２つのスチフナー９３０は互いに離隔して配置されている。そして、ダイヤフラム９２０は、スチフナー９３０の長さに合わせた形状を有する。

（柱梁接合構造の局部耐力に関する実験例）
次に、本発明の第１の実施形態に係る柱梁接合構造１００の局部耐力に関する実験例について説明する。図１１は、本実施形態に係る柱梁接合構造に基づく試験体（ＶＳ試験体）を示す断面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。図１２は、従来の柱梁接合構造に基づく試験体（ＣＹ試験体）を示す断面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。図１３は、ＶＳ試験体の荷重−歪関係を示すグラフである。図１４は、ＣＹ試験体の荷重−歪関係を示すグラフである。

本実施形態に係る柱梁接合構造に基づく試験体（ＶＳ試験体）は、鋼管柱１００２と、梁フランジ１０１４と、鋼管柱１００２及び梁フランジ１０１４と接合されるダイヤフラム１０２０と、ダイヤフラム１０２０に接合されダイヤフラム１０２０に対して垂直なスチフナー１０３０からなる。また、第１の実施形態と同様に、ダイヤフラム１０２０には、切欠き部１０２０ａが設けられ、空洞部１０３２が形成される。そして、鋼管柱１００２とダイヤフラム１０２０は、溶接部１０４０で示すように、スチフナー１０３０と対向する鋼管柱１００２の柱軸周り６０°の範囲以外において、溶接で接合される。また、鋼管柱１００２とスチフナー１０３０は、溶接部１０４２で示すように、溶接で接合される。

一方、従来の柱梁接合構造に基づく試験体（ＣＹ試験体）は、鋼管柱１１０２と、梁フランジ１１１４と、鋼管柱１１０２及び梁フランジ１１１４と接合されるダイヤフラム１１２０からなる。鋼管柱１１０２とダイヤフラム１１２０とは、鋼管柱１０２の全周部において、溶接で接合されている。ＣＹ試験体は、ＶＳ試験体と異なり、スチフナー１０３０を有さない接合構造である。

ＶＳ試験体、ＣＹ試験体には、歪が測定可能なゲージを設置した。ＶＳ試験体、ＣＹ試験体ともに、図１０、図１１に示すように、梁フランジ１０１４、梁フランジ１１１４にゲージ１、４を貼付し、ダイヤフラム１０２０、１１２０にゲージ７、９を貼付した。また、ＶＳ試験体には、スチフナー１０３０にゲージ１１を貼付した。そして、ＶＳ試験体の梁フランジ１０１４、ＣＹ試験体の梁フランジ１１１４の両端に単調な引張力を作用させて、各部位の歪を測定した。図１３及び図１４は、上記引張力を作用させた結果生じた荷重−歪関係を示すグラフである。

図１３に示すように、本実施形態に係る柱梁接合構造に基づく試験体（ＶＳ試験体）は、スチフナー１０３０側のダイヤフラム１０２０部分（ゲージ９）は弾性に留まったことが分かる。反対側のダイヤフラム１０２０部分（ゲージ７）は、後述するＣＹ試験体とほぼ同様に塑性歪が生じている。梁フランジ１０１４の降伏はダイヤフラム１０２０の後であった。

図１４に示すように、従来の柱梁接合構造に基づく試験体（ＣＹ試験体）は、まず、ダイヤフラム１１２０が降伏して、その後、梁フランジ１１１４が降伏している。

梁フランジと接合部局部（ダイヤフラム）の耐力の大小関係について、予め計算したものと比較したところ、実験結果によって得られた実験耐力は、計算耐力とよく一致した。また、ＶＳ試験体、ＣＹ試験体ともに、接合部降伏→梁フランジ降伏→梁フランジ歪硬化→接合部（ダイヤフラム）破断という経過をたどり、計算耐力の大小関係と適合した。

また、本実施形態に係る柱梁接合構造に基づく試験体（ＶＳ試験体）の実験挙動は、従来の柱梁接合構造に基づく試験体（ＣＹ試験体）とほぼ同様だった。以上の結果から、スチフナー１３０を有する本実施形態に係る柱梁接合構造１００は、鋼管柱１０２とダイヤフラム１２０とにおいて一部溶接しない部分があっても、従来の柱梁接合構造と同様の耐力が得られ、構造性能を満足することが分かった。

（鋼管柱とダイヤフラムとの溶接範囲）
次に、図１５及び図１６を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態に係る柱梁接合構造１００、２００の鋼管柱とダイヤフラムとの溶接範囲について説明する。図１５は、本発明の第１の実施形態に係る柱梁接合構造の鋼管柱とダイヤフラムとの溶接範囲を示す断面図である。図１６は、本発明の第２の実施形態に係る柱梁接合構造の鋼管柱とダイヤフラムとの溶接範囲を示す断面図である。

まず、第１の実施形態の場合について説明する。
鋼管柱１０２とスチフナー１３０が接触しているような第１の実施形態の柱梁接合構造１００では、図１５に示すような角度Ａの範囲が、鋼管柱１０２とダイヤフラム１２０とを溶接せず切欠き部を設けることができる範囲である。角度Ａは、鋼管柱１０２の断面中心からスチフナー１３０側に引いた２本の線分がなす角度であり、切欠き部形成の開始を決める角度である。ダイヤフラム１２０と鋼管柱１０２、スチフナー１３０の納まり、柱梁接合構造１００の組み立て、溶接性を考慮すると、３０°〜９０°程度（片側角度では１５°〜４５°程度）が適切な範囲である。

また、第１の実施形態の柱梁接合構造１００では、図１５に示すような角度Ｂがスチフナー１３０の幅方向の長さを決める角度である。スチフナー１３０が長くなりすぎないように考慮すると、１５０°程度（片側角度では７５°程度）以内が適切な範囲である。

なお、図示しないが、図４に示すような鋼管柱１０２とスチフナー１３０が離隔している場合、上記の角度Ａは特に規定せずに、鋼管柱１０２の全周でダイヤフラム１２０と溶接してもよい。但し、鋼管柱１０２とスチフナー１３０との間隔が約２５ｍｍ以下で狭い場合などは、上記で規定した角度Ａの範囲である３０°〜９０°程度（片側角度では１５°〜４５°程度）で、鋼管柱１０２とダイヤフラム１２０とを溶接しなくてよい。

また、図４に示すような鋼管柱１０２とスチフナー１３０が離隔している場合についても、角度Ｂは、鋼管柱１０２とスチフナー１３０が接触しているときと同様に１５０°程度（片側角度では７５°程度）以内が適切な範囲である。

次に、第２の実施形態について説明する。
鋼管柱１０２とスチフナー５３０が接触しているような第２の実施形態の柱梁接合構造２００では、図１６に示すような角度Ｃ＋Ｄの範囲が、鋼管柱１０２とダイヤフラム５２０とを溶接せず切欠き部を設けることができる範囲である。角度Ｃ＋Ｄは、鋼管柱１０２の断面中心からスチフナー５３０側に引いた２本の線分がなす角度であり、切欠き部形成の開始を決める角度である。２つのスチフナー５３０が互いに直交して配置されること、ダイヤフラム５２０と鋼管柱１０２、スチフナー５３０の納まり、柱梁接合構造２００の組み立て、溶接性を考慮すると、角度Ｃ＋Ｄは３０°〜８０°程度が適切な範囲である。そして、角度Ｃは１５°〜４５°程度、角度Ｄは１５°〜３５°程度が適切である。角度Ｄが角度Ｃより狭いのは、角度Ｄが互いに競り合うのを回避し、２つのスチフナー５３０からなる隅部にダイヤフラム５２０が配設されるようにするためである。

また、第２の実施形態の柱梁接合構造２００では、図１６に示すような角度Ｅ＋Ｆがスチフナー５３０の幅方向の長さを決める角度である。スチフナー５３０が長くなりすぎないように考慮すると、角度Ｅ＋Ｆは１１０°程度以内が適切な範囲である。そして、角度Ｅは７５°程度以内、角度Ｄは３５°程度以内が適切である。

なお、図示しないが、図８に示すような鋼管柱１０２とスチフナー７３０が離隔している場合、上記の角度Ｃ＋Ｄは特に規定せずに、鋼管柱１０２の全周でダイヤフラム７２０と溶接してもよい。但し、鋼管柱１０２とスチフナー７３０との間隔が約２５ｍｍ以下で狭い場合などは、上記で規定した角度Ｃ＋Ｄの範囲である３０°〜８０°程度（角度Ｃは１５°〜４５°程度、角度Ｄは１５°〜３５°程度）で、鋼管柱１０２とダイヤフラム７２０とを溶接しなくてよい。

また、図８に示すような鋼管柱１０２とスチフナー１３０が離隔している場合についても、角度Ｅ＋Ｆは、鋼管柱１０２とスチフナー１３０が接触しているときと同様に１１０°程度（角度Ｅは７５°程度、角度Ｄは３５°程度）以内が適切な範囲である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、図面を参照して説明した上記実施形態では、梁芯が柱芯に一致している場合について図示したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、梁芯は柱断面中心からずれていてもよく、例えば、梁を建物外側に寄せてもよい。かかる構成より、梁と建物外側に配置される外壁との間隔をより狭くすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る柱梁接合構造を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。 同実施形態に係る柱梁接合構造を示す斜視図である。 同実施形態に係る柱梁接合構造の変形例を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。 同実施形態に係る柱梁接合構造の変形例を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。 同実施形態に係る柱梁接合構造の変形例を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。 本発明の第２の実施形態に係る柱梁接合構造を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。 同実施形態に係る柱梁接合構造の変形例を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。 同実施形態に係る柱梁接合構造の変形例を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。 同実施形態に係る柱梁接合構造の変形例を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。 同実施形態に係る柱梁接合構造の変形例を示す断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。 本発明の第１の実施形態に係る柱梁接合構造に基づく試験体（ＶＳ試験体）を示す断面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。 従来の柱梁接合構造に基づく試験体（ＣＹ試験体）を示す断面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。 ＶＳ試験体の荷重−歪関係を示すグラフである。 ＣＹ試験体の荷重−歪関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る柱梁接合構造の鋼管柱とダイヤフラムとの溶接範囲を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る柱梁接合構造の鋼管柱とダイヤフラムとの溶接範囲を示す断面図である。

符号の説明

１、４、７、９、１１ ゲージ
１００、２００ 柱梁接合構造
１０２、１００２、１１０２ 鋼管柱
１１０ 梁
１１２ ウェブ
１１４ フランジ
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０、９２０、１０２０、１１２０ ダイヤフラム
１２０ａ、２２０ａ、５２０ａ、６２０ａ、９２０ａ、１０２０ａ 切欠き部
１２２ プレート
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０、８３０、９３０、１０３０ スチフナー
１３２、２３２、５３２、６３２、９３２、１０３２ 空洞部
１４０、１４２、１０４０、１０４２ 溶接部
１０１４、１１１４ 梁フランジ

Claims (12)

1. 円形鋼管からなる立設された鋼管柱及び梁と接続し前記鋼管柱と前記梁とを接合する柱梁接合構造であって、
   前記鋼管柱の外周を取り囲むように前記鋼管柱と接合され、複数の端部で複数の前記梁とそれぞれ接合される平板状の第１の板状部材と、
   前記第１の板状部材の面に対して垂直方向に配設され、前記外周を取り囲んだ状態の前記第１の板状部材と接合する平板状の第２の板状部材と
   を備え、
   前記第１の板状部材は、前記第２の板状部材側で切り欠かれた切り欠き部を有し、
   前記第２の板状部材の前記切り欠き部に対応する部分が、前記鋼管柱と接することを特徴とする、柱梁接合構造。
2. 前記鋼管柱と前記第１の板状部材は、溶接されて接合されることを特徴とする、請求項１に記載の柱梁接合構造。
3. 前記鋼管柱と前記第１の板状部材は、前記切り欠き部を除く範囲で溶接されて接合されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の柱梁接合構造。
4. 前記鋼管柱と前記第１の板状部材は、
   前記第２の板状部材と対向する前記鋼管柱の柱軸周り３０°〜９０°の範囲以外で溶接されて接合されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の柱梁接合構造。
5. 前記切り欠き部は、前記第１の板状部材が前記第２の板状部材と対向する前記鋼管柱の柱軸周り３０〜９０°の範囲で切り欠かれていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の柱梁接合構造。
6. 前記鋼管柱と前記第１の板状部材は、
   前記第２の板状部材と対向する前記鋼管柱の柱軸周り６０°の範囲以外で溶接されて接合されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の柱梁接合構造。
7. 前記切り欠き部は、前記第１の板状部材が前記第２の板状部材と対向する前記鋼管柱の柱軸周り６０°の範囲で切り欠かれていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の柱梁接合構造。
8. ２つの前記第２の板状部材が互いに直交するとき、
   隅部に前記第１の板状部材が配設されるように前記切り欠き部が形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の柱梁接合構造。
9. 前記切り欠き部は、
   前記第２の板状部材と直交し前記鋼管柱の中心軸を通る仮想直交線から、前記隅部に向けて１５°〜３５°の範囲で切り欠かれていることを特徴とする、請求項８に記載の柱梁接合構造。
10. 前記鋼管柱の柱軸方向に配設され、前記梁の高さ方向の上下で１つの前記梁を支持する２つの前記第１の板状部材と、
    前記第１の板状部材毎に１つずつ接合する２つの前記第２の板状部材と
    を備えることを特徴とする、請求項１に記載の柱梁接合構造。
11. 前記鋼管柱の柱軸方向に配設され、前記梁の高さ方向の上下で１つの前記梁を支持する２つの前記第１の板状部材と、
    前記２つの第１の板状部材を接合する１つの前記第２の板状部材と
    を備えることを特徴とする、請求項１に記載の柱梁接合構造。
12. 円形鋼管からなる立設された鋼管柱と、
    前記鋼管柱と接続される梁と、
    前記鋼管柱と前記梁とを接合する柱梁接合構造と、
    を備え、
    前記柱梁接合構造は、
    前記鋼管柱の外周を取り囲むように前記鋼管柱と接合され、複数の端部で複数の前記梁とそれぞれ接合される平板状の第１の板状部材と、
    前記第１の板状部材の面に対して垂直方向に配設され、前記外周を取り囲んだ状態の前記第１の板状部材と接合する平板状の第２の板状部材と
    を備え、
    前記第１の板状部材は、前記第２の板状部材側で切り欠かれた切り欠き部を有し、
    前記第２の板状部材の前記切り欠き部に対応する部分が、前記鋼管柱と接することを特徴とする、構造物。
    

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