JP5162025B2 - 半蝶型取付具及び建築スチールフレーム結合構造 - Google Patents

Description

本発明は建築構造接続部材に関し、具体的には半蝶型取付具及び建築用スチールフレーム結合構造に関する。

建築スチールフレームにおいて、縦柱と横梁との間の接続品質は構造の支持力及び耐震性能の鍵である。従来の鋼構造結合部の接続では、一般的には突き合せるようにして溶接するか、または溶接とボルト結合した接続方式が採用されていたが、応力の伝達性が悪く、応力が集中し、局所破壊性が大きく、力学特性が柱の材質及び壁厚に依存し、かつ経済性が悪いという欠点がある。

特許文献１には、「摩擦せん断抵抗板付き蝶型セルフロック取付具及び建築スチールフレーム結合構造」が開示されており、図１Ａ及び図１Ｂに、従来の蝶型セルフロック取付具の構造概略図及び建築スチールフレーム結合構造の斜視図を示す。前記建築スチールフレーム結合構造は、縦柱１’と、横梁２’と、四つの取付具３’と、四つの摩擦せん断抵抗板１１’とを備える。図１Ａに示す内容を結合すると、取付具３’は取付具本体４’を備え、取付具本体４’の両端にそれぞれ取付翼５’が配置されており、取付翼５’は取付具本体４’に接続される支持板７’と、それに対向する予圧板６’と、支持板７’及び 予圧板６’を接続するセルフロック固定板９’とを備える。予圧板６’とセルフロック固定板９’とは一体であり、セルフロック固定板９’には二つの貫通孔を有し、予圧板６’には１つの貫通孔を有する。セルフロック固定板９’の、取付具本体４’に近い一端には、突出したセルフロック肩８’を有し、該セルフロック肩８’と取付具本体４’との接続箇所には、セルフロック固定板９’方向に向いた円弧状凹溝を有し、その他端と予圧板６’との接続面は斜面である。図１Ｂに示す内容を結合すると、前記取付具本体４’は縦柱１’の側面に位置しており、予圧板６’は対向して配置され、横梁２’の腹板は対向して配置された二つの予圧板６’の間に挿入され、横梁２’の上翼板と下翼板とはそれぞれセルフロック固定板９’の上方と下方に置かれる。まずネジで二つの予圧板６’と横梁２’の腹板とを固定接続し、その後ネジでセルフロック固定板９’と横梁２’の上翼板及び下翼板とを接続する。四つの摩擦せん断抵抗板１１’は縦柱１’と横梁２’との間に均一に分布しており、摩擦せん断抵抗板１１’はＶ字型摩擦板１１１’とせん断抵抗板１１２’からなり、摩擦せん断抵抗板１１’の摩擦板１１１’は縦柱１’の外表面と嵌合し、隣り合うそれぞれの摩擦せん断抵抗板のせん断抵抗板１１２’とその間の横梁２’の腹板とはボルトによってネジ接続され、かつそれぞれのせん断抵抗板１１２’は横梁２’の下端に設けられている。取付具３’の上下二つの平行なセルフロック固定板９’の外表面の間の距離は、取付ようとする横梁２’の高さによって特定され、取付具本体４’の一端のセルフロック肩８’と同一平面上の他端のセルフロック肩８’との間の距離は、取付ようとする縦柱１’の幅によって特定される。当該建築スチールフレーム結合部の接続構造には以下の不備がある：取付具は一体的に設計であるため、その上下二つの平行なセルフロック固定板９’の間の距離は、接続する横梁２’の腹板の高さに適合しなければならず、さもなければ接続できなくなるため、設計時にその位置を精確に測定する必要があり、且つ設計された取付具３’は一種類の腹板の高さの横梁２’にのみ適合しうるため、当該建築スチールフレーム結合部の接続構造の調節が不便であり、取付具の二つのセルフロック肩８’が建築スチールフレームの縦柱１’の外表面の摩擦せん断抵抗板１１’を挟持する際には、セルフロック肩８’が固定に設計されているため、縦柱１’の外表面の摩擦せん断抵抗板１１’を挟持する距離を調整することができず、そのため、取付セルフロック肩８’の製造時に、その挟持幅を精確に算出しなければならず、さもなければ、縦柱１’の外表面の摩擦せん断抵抗板１１’と接続することができない；また、例えば地震等の強い外力がこの建築スチールフレーム構造に作用する場合に、従来の取付具３’と縦柱外の摩擦せん断抵抗板１１’との間に生じる作用は剛性作用であり、こうして生じたエネルギーが更には全て縦柱１’に付加され、この建築スチールフレーム結合構造が破壊されやすい。上記の問題に鑑みて、出願人はそれに対して各種の改善を行い、一連の特許出願を提出した。本願は上記出願に続く出願である。

中国特許第２００５１０１０３００７．７号明細書

本発明は、取付具の横梁との接続の調整が簡便で、挟持する縦柱外の摩擦せん断抵抗板の大きさに応じて取付具の挟持距離を簡便に調整可能であり、外力が取付具に作用する際に外力による建築スチールフレーム結合構造への破壊作用を低減することができる半蝶型取付具及び建築スチールフレーム結合構造を提供することを目的とする。

上記技術方案を実現するために、本発明の技術的解決手段は、半蝶型取付具において、当該取付具は支持板を備え、支持板の左右両側には断面がＬ字状の二つの取付翼が配置されており、取付翼と支持板とは断面がＵ字形状の二つの取付溝を形成し、当該取付翼は支持板と対向する予圧板と、支持板と予圧板とを接続するセルフロック固定板とによって一体的に構成され、セルフロック固定板には、少なくとも二つの貫通孔を有し、前記予圧板には、少なくとも１つの貫通孔を有し、前記セルフロック固定板の、支持板に近い一端には凹溝を有し、前記セルフロック固定板の上表面の、凹溝に近い箇所には楔形ブロックが設けられており、前記楔形ブロックの上表面は取付具の中間に向かって傾斜する斜面であり、前記楔形ブロックの上面にはその上表面と垂直なロックネジ穴が設けられており、前記凹溝のそのノッチに正対向する面は、楔形ブロックの上表面に垂直であり、この取付具は更に、Ｌ字状セルフロックブロックと、ボルトと、バネとを備え、前記セルフロックブロック上部の横方向バーには貫通孔が設けられており、前記横方向バーの下面の縦方向バーの下端は前記凹溝内に挿入され且つ前記凹溝の表面と嵌合し、前記ボルトは前記貫通孔、バネを貫通してロックネジ穴と共に固定され、前記バネはセルフロックブロックの上部あるいは下部に置かれる。

本発明の半蝶型取付具において、前記予圧板は支持板に平行であるかまたは傾斜している。

本発明の半蝶型取付具において、前記凹溝と支持板との接続箇所にはセルフロック固定板方向に向いた円弧状凹溝を有し、その他端と予圧板との接続面は弧面または斜面である。

本発明の半蝶型取付具において、前記楔形ブロックの上表面が取付具の中間下部に向かって傾斜する斜面である場合には、バネはセルフロックブロックと楔形ブロックとの間に配置され、前記楔形ブロックの上表面が取付具の中間上部に向かって傾斜する斜面である場合には、バネはセルフロックブロックの上部に配置される。

縦柱と、横梁と、四つの摩擦せん断抵抗板とを備え、前記四つの摩擦せん断抵抗板は縦柱の四隅の外表面に均一に分布して前記縦柱と前記横梁との間に位置しており、前記摩擦せん断抵抗板は横方向の断面がＶ字形状またはＣ字形状の摩擦板と摩擦板の両側中部に接続されたせん断抵抗板とにより構成され、隣り合うそれぞれの摩擦せん断抵抗板のせん断抵抗板と、この二つのせん断抵抗板の間の横梁の腹板とは、ボルトによって互いに締め付けられる、建築スチールフレーム結合構造において、この建築スチールフレーム結合構造は少なくとも四つの取付具を更に備え、前記取付具は、支持板と、Ｌ字状セルフロックブロックと、ボルトと、バネとを備え、支持板の左右両側には断面がＬ字状の取付翼が１つ配置されており、取付翼と支持板とは、断面がＵ字形状の取付溝を形成し、当該取付翼は支持板と対向する予圧板と、支持板と予圧板とを接続するセルフロック固定板とによって一体的に構成され、セルフロック固定板には少なくとも二つの貫通孔を有し、前記セルフロック固定板の、支持板に近い一端には凹溝を有し、前記セルフロック固定板の上表面の、凹溝に近い箇所には楔形ブロックが設けられており、前記楔形ブロックの上表面は取付具中間に向かって傾斜する斜面であり、前記凹溝のそのノッチに正対向する面は、楔形ブロックの上表面に垂直であり、前記楔形ブロックの上面にはその上表面に垂直なロックネジ穴が設けられ、前記セルフロックブロック上部の横方向バーには貫通孔が設けられており、前記横方向バーの下面の縦方向バーの下端は前記凹溝内に挿入され且つ前記凹溝の表面と嵌合し、前記ボルトは前記貫通孔、バネを貫通してロックネジ穴と共に固定され、前記バネはセルフロックブロックの上部あるいは下部に置かれ、前記取付具は二つずつで一対となり、各対の取付具はそれぞれ縦柱の対向する両側面に位置し、各対の取付具の予圧板は対向して配置され、横梁の翼板はセルフロック固定板の上面または下面に配置され、セルフロック固定板は横梁の上翼板及び下翼板とネジ接続され、前記予圧板には少なくとも１つの貫通孔を有し、各対の取付具の予圧板は二つずつ対向してボルトで固定される。

本発明の建築スチールフレーム結合構造において、前記横梁は２本または３本または４本であり、且つそれぞれ縦柱内に一字状、Ｖ字形状交差、Ｔ字形状交差、十字状交差となっている。

上記方案によれば、本発明の半蝶型取付具は既存の取付具の設計を基礎としてハーフ式の取付具に設計することにより、横梁との接続を簡便に調整でき、取付具にセルフロック肩が配置され、バネが圧縮されるかまたは跳ね上がる際に、セルフロックブロックをバネの作動方向に沿って作動させることができ、ボルト軸が貫通孔及びロックネジ穴に挿入される方向は直立した方向とは一定の挟角を成すので、セルフロックブロックは水平面の左右方向に作動し、こうして、セルフロックブロックが挟持する縦柱外の摩擦せん断抵抗板間の距離を調整可能であり、これにより、取付具の加工精度が低減される。当該取付具が外力の作用を受けると、その上のセルフロックブロックがバネを圧縮し、取付具と縦柱外の摩擦せん断抵抗板との間に生じた剛性作用はバネの伸縮による消耗を通して徐々に低減し、摩擦せん断抵抗板が縦柱に再び付加する際、生じた破壊力は大幅に低減され、建築スチールフレーム結合構造全体が保護される。

以下では図面及び実施例を組み合わせて本発明について更に説明する。

従来の蝶型セルフロック取付具の斜視図である。 従来の建築スチールフレーム結合構造の斜視図である。 本発明の半蝶型取付具的斜視分解図である。 本発明の半蝶型取付具の斜視組み合わせ図である。 本発明半蝶型取付具の局所断面視斜図である。 本発明の半蝶型取付具の他の実施例の斜視分解図である。 本発明の建築スチールフレーム結合構造の概略図である。 本発明の建築スチールフレーム結合構造の局所構造概略図である。

図２Ａ及び図２Ｂに本発明の半蝶型取付具の斜視分解図及び斜視組み合わせ図を示す。当該取付具は、支持板１と、Ｌ字状セルフロックブロック５と、ボルト６と、バネ７とを備え、支持板１の左右両側にはそれぞれ断面がＬ字状の取付翼２が１つ配置されており、取付翼２と支持板１とは断面がＵ字形状の二つの取付溝を形成し、取付翼２は支持板１と対向する予圧板３と、支持板１と予圧板３とを接続するセルフロック固定板４とによって一体的に構成される。セルフロック固定板４には二つの貫通孔を有し、セルフロック固定板４の、支持板１に近い一端には凹溝４１を有し、セルフロック固定板４の上表面の、凹溝４１に近い箇所には楔形ブロック４２が設けられており、楔形ブロック４２の上表面は取付具中間下方に向かって傾斜する斜面であり、この斜面と取付具上表面との挟角βは７３度である（図４Ａに示す内容を結合する）。楔形ブロック４２の上面にはその上表面に垂直なロックネジ穴４２１が設けられ、凹溝４１のそのノッチに正対向する面は、楔形ブロック４２の上表面に垂直である。セルフロックブロック５の上部は横方向バー５１であり、下部は縦方向バー５２であり、横方向バー５１の中部には貫通孔５１１が設けられており、縦方向バー５２の下端は凹溝４１内に挿入され且つ凹溝４１の内表面に嵌合し、図２Ｃに示す内容を結合すると、ボルト６は貫通孔５１１、バネ７を貫通してロックネジ穴４２１と共に固定される。予圧板３は支持板１に平行であり、凹溝４１と支持板１との接続箇所にはセルフロック固定板４方向に向いた円弧状凹溝を有し、その他端と予圧板３の接続面は弧面であり、予圧板３には二つの貫通孔を有する。

図３に示す半蝶型取付具の他の実施例の斜視分解図を参照すると、当該取付具は図２Ａと同様の構造であって、支持板１と、取付翼２とを備え、取付翼２は支持板１と対向する予圧板３と、支持板１と予圧板３とを接続するセルフロック固定板４とによって一体的に構成され、セルフロック固定板４には、二つスの貫通孔を有し、セルフロック固定板４の、支持板１に近い一端には凹溝４１を有する。相違点としては、凹溝４１に近い楔形ブロック１３の上表面は取付具中間上方に向かって傾斜する斜面であり、楔形ブロック１３の上面にはその上表面に垂直なロックネジ穴が設けられ（図示せず）、凹溝４１のそのノッチと正対向する面は楔形ブロック１３の上表面に垂直であり、セルフロックブロック１４の上部は横方向バー１４１であり、下部は縦方向バー１４２であり、横方向バー１４１の中部には貫通孔１４１１が設けられ、縦方向バー１４２の下端は凹溝４１内に挿入されかつ凹溝４１の内表面と嵌合する。ボルト１５はバネ７、貫通孔１４１１を貫通した後にロックネジ穴と共に固定される。

図４に示す本発明の建築スチールフレーム結合構造の概略図を参照すると、この建築スチールフレーム結合構造は、縦柱８と、十字状に交差する四つの「工」字状の横梁９と、八つの半蝶型取付具と、四つの摩擦せん断抵抗板１１とを備える。摩擦せん断抵抗板１１は、横断面がＶ字状の摩擦板１１１と、摩擦板１１１両側中部に接続されたせん断抵抗板１１２とによって構成され、四つの摩擦せん断抵抗板１１の摩擦板１１１は縦柱８の四隅の外表面に均一に嵌合し、摩擦せん断抵抗板１１は縦柱８と取付具との間に配置され、隣り合うそれぞれの摩擦せん断抵抗板１１のせん断抵抗板１１２と当該二つのせん断抵抗板１１２との間の横梁９の腹板はボルトによって互いに締め付けられ、取付具は二つずつ一対となり、各対の取付具はそれぞれ縦柱８の対向する両側面に位置し、取付具は２対ずつで１組を構成して、同一直線上の２本の横梁９を固定する。このうち、一方の組の取付具中の一対の取付具は、十字状に交差している四つの横梁中の縦方向の２本の横梁９の上翼板の上面に配置され、他の一対の取付具は当該２本の縦方向の横梁９の下翼板の下面に配置され、且つボルトによってこの組の取付具のセルフロック固定板４と縦方向の２本の横梁９の上翼板及び下翼板とをネジ接続で固定している。他方の組の取付具は、十字状に交差する四つの横梁中の横方向の２本の横梁９を固定し、この組の取付具のうち一対の取付具は横方向の２本の横梁９の上翼板の下面に配置され、他の一対の取付具は当該横方向の２本の横梁９の下翼板の上面に配置され、且つボルトによってこの組中の取付具のセルフロック固定板４とこの横方向の２本の横梁９の上翼板及び下翼板とをネジ接続して固定している。当該組中の取付具の予圧板３は当該横方向の２本の横梁９の腹板とネジ接続で固定されており、各対の取付具の予圧板３は二つずつ対向するようにボルトで固定されている。

本発明の半蝶型取付具及び建築スチールフレーム結合構造は、既存の取付具の設計を基礎としてハーフ式の取付具に設計することにより、取付具が横梁と接続する際に、取付具の精密な寸法を予め設計する必要がなく、異なる方式で横梁との接続を簡便に調整でき、適合できないという問題が発生しない。従来のセルフロック肩の代わりに取付具に設けられたセルフロックブロックを用いることにより、バネが圧縮されるかまたは跳ね上がる際には、セルフロックブロックがバネの作動方向に沿って作動可能であり、ボルト軸が貫通孔及びロックネジ穴に挿入される方向は直立した方向とは一定の挟角を成すので、セルフロックブロックは水平面の左右方向に作動し、こうして、取付具上の二つのセルフロックブロックの間の距離を調整でき、即ち、セルフロックブロックが縦柱外の摩擦せん断抵抗板の距離を挟持する距離が調整され、これにより、取付具の加工精度に対する要求が低下し、加工のミスに際して不良品が発生する恐れがなくなる。また、半蝶型取付具が例えば地震発生時のように外力からの作用を受けると、強い外力がまずセルフロックブロックに作用し、セルフロックブロックが力を受けると必ずまずバネに作用し、こうして半蝶型取付具と縦柱外表面の摩擦せん断抵抗板との間に生じた剛性作用は両者の間のバネの圧縮による消耗によってエネルギーの大部分が消耗され、セルフロックブロックが摩擦せん断抵抗板を介して縦柱に再び力を付加する際に、生じた破壊力は大いに低減され、建築スチールフレーム結合構造全体が保護されている。

上記の実施例は本発明の好ましい実施形態を記載しているに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の設計思想を逸脱しない限り、当業者が本発明の技術方案に対して行った各種の変形及び改善は、いずれも本発明の特許請求の範囲によって特定される保護範囲内に含まれるべきである。

本発明の半蝶型取付具及び建築スチールフレーム結合構造は、主に建築工事におけるスチールフレームの接続固定、建築物の支持縦柱及びそれと接続する横梁との間の固定接続に応用され、本発明の接続構造は支持性能が高く、堅固且つ安全である。

Claims (6)

1. 半蝶型取付具において、
   当該取付具は支持板（１）を備え、支持板（１）の左右両側には断面がＬ字状の二つの取付翼（２）が配置されており、取付翼（２）と支持板（１）とは断面がＵ字形状の二つの取付溝を形成し、当該取付翼（２）は支持板（１）と対向する予圧板（３）と、支持板（１）と予圧板（３）とを接続するセルフロック固定板（４）とによって一体的に構成され、セルフロック固定板（４）には、少なくとも二つの貫通孔を有し、前記予圧板（３）には、少なくとも１つの貫通孔を有し、前記セルフロック固定板（４）の、支持板（１）に近い一端には凹溝（４１）を有し、前記セルフロック固定板（４）の上表面の、凹溝（４１）に近い箇所には楔形ブロック（４２）が設けられており、前記楔形ブロック（４２）の上表面は取付具の中間に向かって傾斜する斜面であり、前記楔形ブロック（４２）の上面にはその上表面と垂直なロックネジ穴（４２１）が設けられており、前記凹溝（４１）のそのノッチに正対向する面は、楔形ブロック（４２）の上表面に垂直であり、この取付具は更に、Ｌ字状セルフロックブロック（５）と、ボルト（６）と、バネ（７）とを備え、前記セルフロックブロック（５）上部の横方向バー（５１）には貫通孔（５１１）が設けられており、前記横方向バー（５１）の下面の縦方向バー（５２）の下端は前記凹溝（４１）内に挿入され且つ前記凹溝（４１）の表面と嵌合し、前記ボルト（６）は前記貫通孔（５１１）、バネ（７）を貫通してロックネジ穴（４２１）と共に固定され、前記バネ（７）はセルフロックブロック（５）の上部あるいは下部に置かれることを特徴とする半蝶型取付具。
2. 前記予圧板（３）は支持板（１）に平行であるかまたは傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の半蝶型取付具。
3. 前記凹溝（４１）と支持板（１）との接続箇所にはセルフロック固定板（４）方向に向いた円弧状凹溝を有し、その他端と予圧板（３）との接続面は弧面または斜面であることを特徴とする請求項２に記載の半蝶型取付具。
4. 前記楔形ブロック（４２）の上表面が取付具の中間下部に向かって傾斜する斜面である場合には、バネ（７）はセルフロックブロック（５）と楔形ブロック（４２）との間に配置され、前記楔形ブロックの上表面が取付具の中間上部に向かって傾斜する斜面である場合には、バネ（７）はセルフロックブロックの上部に配置されることを特徴とする請求項３に記載の半蝶型取付具。
5. 縦柱（８）と、横梁（９）と、四つの摩擦せん断抵抗板（１１）とを備え、前記四つの摩擦せん断抵抗板（１１）は縦柱（８）の四隅の外表面に均一に分布して前記縦柱（８）と前記横梁（９）との間に位置しており、前記摩擦せん断抵抗板（１１）は横方向の断面がＶ字形状またはＣ字形状の摩擦板（１１１）と摩擦板（１１１）の両側中部に接続されたせん断抵抗板（１１２）とにより構成され、隣り合うそれぞれの摩擦せん断抵抗板（１１）のせん断抵抗板（１１２）と、この二つのせん断抵抗板（１１２）の間の横梁（９）の腹板とは、ボルトによって互いに締め付けられる、建築スチールフレーム結合構造において、
   当該スチールフレーム結合構造は少なくとも四つの取付具を更に備え、前記取付具は、支持板（１）と、Ｌ字状セルフロックブロック（５）と、ボルト（６）と、バネ（７）とを備え、支持板（１）の左右両側には断面がＬ字状の取付翼（２）が１つ配置されており、取付翼（２）と支持板（１）とは、断面がＵ字形状の取付溝を形成し、当該取付翼（２）は支持板（１）と対向する予圧板（３）と、支持板（１）と予圧板（３）とを接続するセルフロック固定板（４）とによって一体的に構成され、セルフロック固定板（４）には少なくとも二つの貫通孔を有し、前記セルフロック固定板（４）の、支持板（１）に近い一端には凹溝（４１）を有し、前記セルフロック固定板（４）の上表面の、凹溝（４１）に近い箇所には楔形ブロック（４２）が設けられており、前記楔形ブロック（４２）の上表面は取付具中間に向かって傾斜する斜面であり、前記凹溝（４１）のそのノッチに正対向する面は、楔形ブロック（４２）の上表面に垂直であり、前記楔形ブロック（４２）の上面にはその上表面に垂直なロックネジ穴（４２１）が設けられ、前記セルフロックブロック（５）上部の横方向バー（５１）には貫通孔（５１１）が設けられており、前記横方向バー（５１）の下面の縦方向バー（５２）の下端は前記凹溝（４１）内に挿入され且つ前記凹溝（４１）の表面と嵌合し、前記ボルト（６）は前記貫通孔（５１１）、バネ（７）を貫通してロックネジ穴（４２１）と共に固定され、前記バネ（７）はセルフロックブロック（５）の上部あるいは下部に置かれ、前記取付具は二つずつで一対となり、各対の取付具はそれぞれ縦柱（８）の対向する両側面に位置し、各対の取付具の予圧板（３）は対向して配置され、横梁（９）の翼板はセルフロック固定板（４）の上面または下面に配置され、セルフロック固定板（４）は横梁（９）の上翼板及び下翼板とネジ接続され、前記予圧板（３）には少なくとも１つの貫通孔を有し、各対の取付具の予圧板（３）は二つずつ対向してボルトで固定されることを特徴とする建築スチールフレーム結合構造。
6. 前記横梁（９）は２本または３本または４本であり、且つそれぞれ縦柱（８）内に一字状、Ｖ字形状交差、Ｔ字形状交差、十字状交差となっていることを特徴とする請求項５に記載の建築スチールフレーム結合構造。

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