JP5635734B2 - 柱梁接合部および柱梁接合部の補強金物 - Google Patents

柱梁接合部および柱梁接合部の補強金物 Download PDF

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Description

本発明は、閉断面の柱とH形鋼からなる梁と当該梁を前記柱の梁接合部にスプリットティー接合するT形断面の接合金物と高力ボルトとからなる柱梁接合部および柱梁接合部に用いられる補強金物に関し、主として角形鋼管からなる柱とH形鋼からなる梁との柱梁接合部を補強する。
角形鋼管からなる柱にH形鋼からなる梁を接合する方法として、T形断面の接合金物を用いて接合するスプリットティー接合が一般に知られている。
スプリットティー接合は、溶接が不要で作業工数が低減されると共に、スパンの誤差を吸収しやすく、現場接合が容易な接合構造とされ、接合金物の横幅は最大でも柱幅と同じに形成され、通常柱側には縦横それぞれ複数列に配置された複数の高力ボルトによって接合されている。
接合に際しては、梁側からの集中荷重を梁フランジから柱側に如何に伝達するかが鍵とされ、具体的には、梁フランジからの応力に対して柱フランジが多大な変形を生ずることなく、梁フランジからの応力が柱の全断面に伝達されるようにする必要がある。
その具体的な方法として、柱の梁接合部にダイアフラムと呼ばれる板材を梁のフランジ位置に合せて水平に取り付けて柱のフランジを補強することにより、梁フランジから柱フランジへ応力が伝達されるようにしている。
また、柱フランジの梁接合部分を部分的に増厚したり、柱の梁接合部に補強プレートを添え付けたりする等の方法によって接合部の剛性を高めることも行なわれている。
特許第4052479号 特開2001−32396号公報
しかし、ダイアフラムによる補強は、ダイアフラムの軸と直角方向に一定の距離をおいて配置されたティーフランジの引張りボルトを介して応力が伝達されるため、ダイアフラムとボルト間での応力の伝達に問題があった。また、ダイアフラムの製作や取付けなどの作業があることから、梁接合部の加工度と製作コストが共に大きいという課題もあった。
また、柱の梁接合部を増厚したり、柱の梁接合部に補強プレートを添え付けて梁接合部を補強する方法は、共にコストが嵩む割に充分な剛性が得られないという課題があった。
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、スプリットティー接合による閉断面の柱とH形鋼からなる梁との柱梁接合部を簡単な補強金物で補強し、これにより閉断面鉄骨柱のスプリットティー接合を合理的かつ簡便なものとし、結果として工期の短縮化、コスト削減等を可能にした柱梁接合部および柱梁接合部の補強金物を提供することを目的とする。
請求項1記載の柱梁接合部は、閉断面の柱(1)とH形鋼からなる梁(2)と当該梁(2)の端部を前記柱(1)の梁接合部にスプリットティー接合するT形断面の接合金物(3)と複数の高力ボルト(5),(6)と、前記柱(1)の梁接合部の内側に前記接合金物(3)に対応して取り付けられた補強金物(4)とから構成され、前記接合金物(3)は前記柱(1)のフランジ(1a)の外側面部に添え付けられ、前記複数の高力ボルト(5)によってボルト止めされたフランジ(3a)と当該フランジ(3a)のほぼ中央より水平に突設されたウェブ(3b)とから構成され、前記補強金物(4)は、前記フランジ(1a)の内側面部に添え付けられ、前記複数の高力ボルト(5)によってボルト止めされフランジ(4a)と当該フランジ(4a)にほぼ水平に突設されたウェブ(4b)と当該ウェブ(4b)の上下両側に前記フランジ(4a)とほぼ直角に取り付けられた補強リブ(4c)とから構成され、さらに前記補強金物(4)は、前記ウェブ(3b)と前記ウェブ(4b)が前記柱(1)のフランジ(1a)を挟んで同一平面内の位置となるように取り付けられてなる柱梁接合部において、前記接合金物(3)のウェブ(3b)の上下両側の同一鉛直面内の位置に補強リブ(3c),(3d)が取り付けられ、前記補強金物(4)のウェブ(4b)の上下両側の同一鉛直面内の位置に補強リブ(4c),(4c)が取り付けられ、かつ前記補強リブ(3c),( 3d)と補強リブ(4c),(4c)は柱(1)のフランジ(1a)を挟んで同一鉛直面内の位置に取り付けられ、さらに前記ウェブ(3b)の上下両側および前記補強リブ(3c),(3d)の左右両側において、前記フランジ(3a)と前記フランジ(4a)が前記柱(1)のフランジ(1a)に縦横複数列に配置された前記複数の高力ボルト(5)によってボルト止めされてなることを特徴とするものである。
本発明は、スプリットティー接合された閉断面の柱とH形鋼からなる梁との柱梁接合部を、柱の柱梁接合部の内側に簡単な形状の補強金物を取り付けるだけで柱梁接合部の剛性を高めて強固に補強できるようにしたものであり、特に柱の梁接合部の各面の柱フランジをT形断面の接合金物と補強金物とによって両側から強く挟み込み、これらの部材を高力ボルトによって一体化することにより柱梁接合部の剛性を著しく高めることができる。
また、補強金物は、梁接合部の内側に柱のフランジを挟んでT形断面の接合金物に対応して取り付けられるが、図1(b)に図示するように梁が接合されない面にも取り付けることにより、柱の梁接合部の剛性を全体にわたって均等に高めることができる。
なお、補強金物は、いわゆるカットT断面に補強リブとなるプレートを溶接によって取り付けたり、あるいはフランジ、ウェブおよび補強リブとなる複数のプレートを溶接により一体に形成したり、さらには鋳造によって一体的に形成することができる。
また、補強金物は、例えば図1(b)に図示するように、主として角形鋼管からなる閉断面柱の内側に互いに隣接して取り付けられることから、ウェブは平面台形状に形成するのが望ましい。
請求項2記載の柱梁接合部は、請求項1記載の柱梁接合部において、補強リブ(3c),(3d),(4c)は複数取り付けられていることを特徴とするものである(図4参照)。
本発明は特に、柱径の大きい柱梁接合部の補強に適し、この場合の補強リブは、例えば中央に一枚、その両側にそれぞれ一枚ずつ取り付ければよい。
請求項3記載の柱梁接合部は、請求項1または2記載の柱梁接合部において、ウェブ(4b)は平面ほぼ台形状に形成されていることを特徴とするものである。
通常、柱には梁が直角二方向ないし三方向、さらには四方向に接合されるため、そのような柱梁接合部の内側にはウェブが図1(b)に図示するような平面ほぼ台形状に形成された補強金物を取り付けることにより、金物どうしが互いに干渉しないように取り付けることができる。
なお、補強金物は、柱の梁接合部の内側に柱のフランジを挟んで接合金物に対応して取り付けられているが、図1(b)に図示するように梁が接合されない面にも取り付けることにより、柱の梁接合部の剛性を全体にわたって均等に高めることができる。
請求項4記載の柱梁接合部は、請求項1〜3のいずれかひとつに記載の柱梁接合部において、柱(1)は角形鋼管から形成されていることを特徴とするものである。本発明は、一般に広く用いられている角形鋼管を柱として利用した場合の柱梁接合部を容易に補強することができる。
請求項5記載の柱梁接合部は、請求項1〜4のいずれかひとつに記載の柱梁接合部において、上下の柱(1)が接合金物(3)と補強金物(4)と高力ボルト(5)によって接合されていることを特徴とするものである(図5,6参照)。
本発明は、柱の梁接合部に梁の端部を接合する接合金物と柱の梁接合部を補強する補強金物を利用して上下の柱どうしを接合することで、柱と梁および上下の柱を共通の金物によって接合することができ、また肉厚調整用のフィラーを併用することにより柱の各面のフランジ(管壁)の肉厚の異なる上下の柱どうしも容易に接合できるようにしたものである。
この場合、上下柱の端部の各面のフランジ(管壁)を接合金物と補強金物とによって挟み込み、これらを貫通する複数の高力ボルトを締め付けることで上下の柱どうしを接合することができる。
また、管壁の肉厚の異なる柱どうしは、柱のフランジと補強金物との間に肉厚調整用のフィラーを介在することにより接合することができる。なお,上下の柱の接合位置は、施工性などを考慮して梁の上側が望ましい。
また特に、柱の梁接合部に仕口金物を設置し、この仕口金物に各梁の端部と上下の柱をそれぞれ接合金物と補強金物によって接合することもできる(図6参照)。この実施形態によれば、上下の柱より肉厚の厚い仕口金物を梁接合部に設置することにより柱の梁接合部も必要な強度に補強することができる。
請求項6記載の柱梁接合部の補強金物は、閉断面の柱(1)とH形鋼からなる梁(2)と当該梁(2)の端部を前記柱(1)の梁接合部にスプリットティー接合するT形断面の接合金物(3)と複数の高力ボルト(5),(6)とからなる柱梁接合部の内側に取り付けられる柱梁接合部の補強金物において、前記柱(1)のフランジ(1a)の内側面部に添え付けられ、前記複数の高力ボルト(5)によってボルト止めされたフランジ(4a)と当該フランジ(4a)にほぼ水平に突設されたウェブ(4b)と当該ウェブ(4b)の上下両側に前記フランジ(4a)とほぼ直角に取り付けられた補強リブ(4c)とから構成され、前記ウェブ(4b)は、前記柱(1)のフランジ(1a)を挟んで前記接合金物(3)のウェブ(3b)と同一平面内の位置に取り付けられ、前記補強リブ(4c)は前記柱(1)のフランジ(1a)を挟んで前記接合金物(3)のウェブ(3b)の上下両側に取り付けられた補強リブ(3c),(3d)と同一鉛直面内の位置に取り付けられ、かつ前記フランジ(4a)に前記ウェブ(4b)の上下両側および前記補強リブ(4c)の左右両側に位置して、前記複数の高力ボルト(5)を締め付けるためのボルト孔(4d)がそれぞれ横複数列に形成されてなることを特徴とするものである。
補強金物は、いわゆるカットT断面に補強リブとなるプレートを溶接によって取り付けたり、あるいはフランジ、ウェブおよび補強リブとなる複数のプレートを溶接により一体に形成したり、さらには鋳造によって一体的に形成することができる。
本発明は、スプリットティー接合による閉断面鉄骨柱とH形鋼からなる梁との柱梁接合部を、柱の柱梁接合部の内側に簡単な形状の補強金物を取り付けることにより補強することができ、また、補強金物はフランジ、ウェブおよび補強リブとから簡単な形状に形成されていることにより製作が容易なため、閉断面鉄骨柱のスプリットティー接合を合理的かつ簡便なものとすることができる。また、その結果として現場施工の省力化、工期短縮、さらにはコスト削減等を図ることができる。
また、補強金物は、図からも明らかなようにきわめて簡単な形状をしていることにより、溶接や鋳造などによって容易に製作することができる。
角形鋼管からなる柱とH形鋼からなる梁がT形断面の接合金物によってスプリットティー接合された柱梁接合部を示し、(a)は側面図、(b)は横断面図である。 角形鋼管からなる柱とH形鋼からなる梁がT形断面の接合金物によってスプリットティー接合された柱梁接合部を示す斜視図である。 角形鋼管からなる柱とH形鋼からなる梁がT形断面の接合金物によってスプリットティー接合され、角形鋼管からなる柱内側の簡単な形状の補強金物によって補強された柱梁接合部を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示し、角形鋼管からなる柱とH形鋼からなる梁がT形断面の接合金物によってスプリットティー接合された柱梁接合部を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示し、角形鋼管からなる柱とH形鋼からなる梁がT形断面の接合金物によってスプリットティー接合された柱梁接合部の側面図である。 本発明の他の実施形態を示し、角形鋼管からなる柱とH形鋼からなる梁がT形断面の接合金物によってスプリットティー接合された柱梁接合部の側面図である。
図1−図3は、本発明の一実施形態を示し、図において、角形鋼管からなる柱1の梁接合部の外側にH形鋼からなる梁2の上部フランジ2aと下部フランジ2bの端部がそれぞれT形断面の接合金物3を介してスプリットティー接合されている。また、柱1の梁接合部の内側に補強金物4が取り付けられている。
接合金物3は、柱1のフランジ1aに添え付けられ、フランジ1aに複数の高力ボルト5によってボルト止めされたフランジ3aと、フランジ3aのほぼ中央より梁2の軸方向に水平に突設され、梁2の上部フランジ2aの上側に複数の高力ボルト6によってボルト止めされたウェブ3bと、ウェブ3bの上下両側のほぼ中央に、フランジ3aおよびウェブ3bとほぼ直角に取り付けられた補強リブ3cおよび補強リブ3dとから形成されている。
フランジ3aには、複数のボルト孔3eがウェブ3bを挟んでその上下両側にフランジ3aの縦方向および幅方向に複数列形成されている。
そして、高力ボルト5はボルト孔3eとこのボルト孔3eに対応して柱1のフランジ1aに形成されたボルト孔(図省略)に貫通させて締め付けられている。高力ボルト5はウェブ3bの上下両側および補強リブ3cの左右両側において、それぞれ縦横複数列に配置されている。
ウェブ3bには、複数のボルト孔3fが補強リブ3cを挟んでその左右両側に、それぞれウェブ3bの長手方向および幅方向に複数列形成されている。そして、高力ボルト6はこのボルト孔3fとこのボルト孔3fに対応して梁2のフランジ2aに形成されたボルト孔(図省略)に貫通させて締め付けられている。
補強リブ3cは、ウェブ3bとほぼ同等の長さに形成され、かつフランジ3aとほぼ同等の高さに形成されている。補強リブ3cがこのような形状に形成されていることにより、フランジ3aの剛性が高められて上段側の高力ボルト5も引張りボルトとして有効に活用させることができる。
補強リブ3dは、柱1と梁2との間に形成された間隙Aに設置可能な大きさに形成されている。また、補強リブ3dはウェブ3bの下側の、補強リブ3cと同一鉛直面内の位置に配置され、かつウェブ3bおよびフランジ3aにほぼ直角に取り付けられている。
図4は、補強リブ3cと補強リブ3dがそれぞれ複数取り付けられている例を示し、この場合、補強リブ3cはウェブ3bの中央に一枚、その両端部にそれぞれ一枚ずつ取り付けられている。また、ウェブ3bの下側に各補強リブ3cに対応させて複数の補強リブ3dが取り付けられている。
なお、梁2の下部フランジ2bの端部を柱1の梁接合部の外側に接合している接合金物3は、梁2の上部フランジ2aの端部を柱1の梁接合部の外側に接合している接合金物3と対称な形状に形成されている。また、梁2の下部フランジ2bは、上記した上部フランジ2aの接合構造と対称な構成によって梁接合部の外側にスプリットティー接合されている。
よって、梁2の下部フランジ2bの端部を柱1の梁接合部の外側に接合している接合金物3の構成と下部フランジ2bの端部と梁接合部との接合部の構成については、説明を省略する。
補強金物4は、柱1の梁接合部の内側に柱1のフランジ1aを挟んで各接合金物3とそれぞれ対応して取り付けられている。また、補強金物4は、柱1のフランジ1aの内側面に添え付けられ、複数の高力ボルト5によってフランジ3aと共にボルト止めされたフランジ4aと、フランジ4aのほぼ中央にほぼ水平に、かつウェブ3bと対応して取り付けられたウェブ4bと、ウェブ4bの上下両側にウェブ4bを挟んでその上下両側の同一鉛直面の位置に取り付けられ、かつフランジ4aとほぼ直角に取り付けられた補強リブ4cとから構成されている。
なお、上下補強リブ4cは接合金物3の上下補強リブ3cおよび3dとそれぞれ対応して取り付けられている。
フランジ4aは、ウェブ4bを挟んでその上下両側に複数のボルト孔4dを有し、各高力ボルト5はボルト孔4dに貫通させて締め付けられている。
これにより補強金物4のフランジ4aと接合金物3のフランジ3aおよび柱1の柱フランジ1aが複数の高力ボルト5によって一体化され、柱フランジ1aの剛性が著しく高められている。
ウェブ4bは、図1(b)に図示するように、角形鋼管からなる柱1の内側に互いに隣接して取り付けられる際、互いに干渉し合うことのないように、平面台形状に形成されている。
なお、補強金物4は、柱1の梁接合部の内側に柱1のフランジ1aを挟んで接合金物3に対応して取り付けられているが、図1(b)に図示するように梁2が接合されない面にも取り付けることにより、柱1の梁接合部の剛性を全体にわたって均等に高めることができる。
図5は、本発明の他の実施形態を示し、柱1の梁接合部の外側に梁2の端部が接合金物3を介してスプリットティー接合され、柱1の梁接合部の内側に補強金物4が取り付けられ、さらに柱1のフランジ (管壁) 1aの肉厚の厚い下階の柱1Aとこの柱1Aより肉厚の薄い上階の柱1Bとから構成され、かつ柱1Aと柱1Bが梁2の上側において接合金物3と補強金物4によって接合されている。
さらに詳述すると、柱1Aの上端部の外側に梁2のフランジ2a,2bの端部がそれぞれ接合金物3を介してスプリットティー接合され、柱1Aの上端部の内側に補強金物4が取り付けられている。
また、柱1Aの上端部に柱1Bの下端部が設置されている。そして、柱1Aの上端部と柱1Bの下端部は、梁2の上部フランジ2aを柱1Aに接合している接合金物3と柱1Aの梁接合部を内側から補強している補強金物4とこれらを貫通する複数の高力ボルト5によって互いに接合されている。
この場合特に、接合金物3と補強金物4は、柱1Aの上端部と柱1Bの下端部の双方に跨るように柱1Aおよび柱1Bのフランジ(管壁)1aに添え付けられている。また、柱1Bのフランジ1aと補強金物4のフランジ4aとの間に肉厚調整用のフィラー7が介在されている。
この実施形態によれば、柱と梁および上下の柱を共通の金物によって接合することができ、また肉厚調整用のフィラー7を併用することにより柱の各面のフランジ(管壁)1aの肉厚の異なる上下の柱どうしも容易に接合することができる。
図6は同じく本発明の他の実施形態を示し、図5の実施形態においてさらに、柱1Aと柱1Bとの間に柱1Aおよび1Bより肉厚の厚い仕口金物8が介在され、柱1Aは梁2の下側において、柱1Bは梁2の上側においてそれぞれ仕口金物8の端部に接合金物3と補強金物4と複数の高力ボルト5によって接合され、各梁2の端部は仕口金物8の外側部に接合金物3によって接合されている。
さらに詳述すると、仕口金物8は、柱1Aおよび1Bとほぼ同径の鋼管から形成され、当該仕口金物8の外側に梁2の上下フランジ2a,2bの端部がそれぞれ接合金物3を介してスプリットティー接合され、仕口金物8の内側に補強金物4が取り付けられている。また、仕口金物8の下端部と上端部に柱1Aの上端部と柱1Bの下端部がそれぞれ設置されている。
そして、柱1Aの上端部と仕口金物8の下端部は、梁2の下部フランジ2bを仕口金物8に接合している接合金物3と仕口金物8を補強している補強金物4とこれらを貫通する複数の高力ボルト5によって互いに接合されている。
また、柱1Bの下端部と仕口金物8の上端部は、梁2の上部フランジ2aを仕口金物8に接合している接合金物3と仕口金物8を補強している補強金物4とこれらを貫通する複数の高力ボルト5によって互いに接合されている。
この場合特に、接合金物3と補強金物4は、柱1Aの上端部と仕口金物8の下端部の双方、柱1Bの下端部と仕口金物8の上端部の双方にこれらをそれぞれ跨るように添え付けられている。また、柱1Aおよび柱1Bのフランジ(管壁)1aと仕口金物8のフランジ(管壁)との間に肉厚調整用のフィラー7がそれぞれ介在されている。
この実施形態によれば、上下の柱より肉厚の厚い仕口金物を梁接合部に設置することにより柱の梁接合部も必要な強度に補強することができる。
本発明は、角形鋼管からなる柱にH形鋼からなる梁をT形断面の接合金物を用いてスプリットティー接合する際、柱と梁との接合部を補強することができる。
1 角形鋼管からなる柱(閉断面の柱)
1A 下階の柱
1B 上階の柱
1a 柱フランジ
2 H形鋼からなる梁
2a 上部フランジ
2b 下部フランジ
3 T形断面の接合金物
3a フランジ
3b ウェブ
3c 補強リブ
3d 補強リブ
4 補強金物
4a フランジ
4b ウェブ
4c 補強リブ
5 高力ボルト
6 高力ボルト
7 フィラー
8 仕口金物

Claims (6)

  1. 閉断面の柱(1)とH形鋼からなる梁(2)と当該梁(2)の端部を前記柱(1)の梁接合部にスプリットティー接合するT形断面の接合金物(3)と複数の高力ボルト(5),(6)と、前記柱(1)の梁接合部の内側に前記接合金物(3)に対応して取り付けられた補強金物(4)とから構成され、前記接合金物(3)は前記柱(1)のフランジ(1a)の外側面部に添え付けられ、前記複数の高力ボルト(5)によってボルト止めされたフランジ(3a)と当該フランジ(3a)のほぼ中央より水平に突設されたウェブ(3b)とから構成され、前記補強金物(4)は、前記フランジ(1a)の内側面部に添え付けられ、前記複数の高力ボルト(5)によってボルト止めされたフランジ(4a)と当該フランジ(4a)にほぼ水平に突設されたウェブ(4b)と当該ウェブ(4b)の上下両側に前記フランジ(4a)とほぼ直角に取り付けられた補強リブ(4c)とから構成され、さらに前記補強金物(4)は、前記ウェブ(3b)と前記ウェブ(4b)が前記柱(1)のフランジ(1a)を挟んで同一平面内の位置となるように取り付けられてなる柱梁接合部において、前記接合金物(3)のウェブ(3b)の上下両側の同一鉛直面内の位置に補強リブ(3c),(3d)が取り付けられ、前記補強金物(4)のウェブ(4b)の上下両側の同一鉛直面内の位置に補強リブ(4c),(4c)が取り付けられ、かつ前記補強リブ(3c),( 3d)と補強リブ(4c),(4c)は柱(1)のフランジ(1a)を挟んで同一鉛直面内の位置に取り付けられ、さらに前記ウェブ(3b)の上下両側および前記補強リブ(3c),(3d)の左右両側において、前記フランジ(3a)と前記フランジ(4a)が前記柱(1)のフランジ(1a)に横複数列に配置された前記複数の高力ボルト(5)によってボルト止めされてなることを特徴とする柱梁接合部。
  2. 補強リブ(3c),(3d),(4c)は複数取り付けられていることを特徴とする請求項1記載の柱梁接合部。
  3. ウェブ(4b)は平面ほぼ台形状に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の柱梁接合部。
  4. 柱(1)は角形鋼管から形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載の柱梁接合部。
  5. 上下の柱(1)が接合金物(3)と補強金物(4)と高力ボルト(5)によって接合されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載の柱梁接合部。
  6. 閉断面の柱(1)とH形鋼からなる梁(2)と当該梁(2)の端部を前記柱(1)の梁接合部にスプリットティー接合するT形断面の接合金物(3)と複数の高力ボルト(5),(6)とからなる柱梁接合部の内側に取り付けられる柱梁接合部の補強金物において、前記柱(1)のフランジ(1a)の内側面部に添え付けられ、前記複数の高力ボルト(5)によってボルト止めされたフランジ(4a)と当該フランジ(4a)にほぼ水平に突設されたウェブ(4b)と当該ウェブ(4b)の上下両側に前記フランジ(4a)とほぼ直角に取り付けられた補強リブ(4c)とから構成され、前記ウェブ(4b)は、前記柱(1)のフランジ(1a)を挟んで前記接合金物(3)のウェブ(3b)と同一平面内の位置に取り付けられ、前記補強リブ(4c)は前記柱(1)のフランジ(1a)を挟んで前記接合金物(3)のウェブ(3b)の上下両側に取り付けられた補強リブ(3c),(3d)と同一鉛直面内の位置に取り付けられ、かつ前記フランジ(4a)に前記ウェブ(4b)の上下両側および前記補強リブ(4c)の左右両側に位置して、前記複数の高力ボルト(5)を締め付けるためのボルト孔(4d)がそれぞれ縦横複数列に形成されてなることを特徴とする柱梁接合部の補強金物。
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