JP5910375B2 - 鉄骨梁の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨梁の接合構造に関する。

従来、例えば図１６から図１８に示すように、鉄骨造の建物の柱や大梁などの鉄骨部材１にＨ形鋼の鉄骨梁２を接合する接合部（継手部）３には、鉄骨部材１に単板の添え板（ガセットプレート）４を一体に突設し、この添え板４と鉄骨梁２のウェブ５を高力ボルト６で接合する構造Ａが多用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０８−０６８１１２号公報

一方、高力ボルト６は、高温にさらされると、普通鋼材に比べて強度低下することが知られており、このことから、上記従来の鉄骨梁の接合構造Ａでは、火災時に、先行して高力ボルト６が破断し、これに伴い鉄骨梁２が落下するおそれがある。このため、実設計では、火災時を考慮し、高力ボルト６の本数を割り増すようにしたり、接合部３（高力ボルト６）の温度が例えば５５０℃以上にならないように耐火被覆を割り増すようにしている。

なお、火災によって高力ボルト６に破断が生じる現象は、火災によって加熱された鉄骨梁２が徐々に冷却されてゆく際に、高力ボルト６に鉄骨梁２などの冷却収縮に伴い作用する引張力に起因するせん断力によって生じる場合もある。

本発明は、上記事情に鑑み、火災によって高力ボルトに破断が生じた場合であっても、鉄骨梁が落下することがなく、鉄骨梁に作用する荷重（せん断力）を安定して柱や大梁などの鉄骨部材に伝達可能な鉄骨梁の接合構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の鉄骨梁の接合構造は、柱あるいは梁の鉄骨部材に一体に突設された添え板と、Ｈ形鋼の鉄骨梁のウェブとを高力ボルトで接合してなる鉄骨梁の接合構造において、前記添え板が、前記鉄骨梁のウェブに沿って配設され、前記ウェブに前記高力ボルトで接合される接合板部と、前記鉄骨梁の上フランジの下方に、且つ前記上フランジに沿って配設される支持板部とを備えてＬ字状に形成され、前記鉄骨梁の材軸方向一端部側を前記鉄骨部材に接合するための一方の添え板と、前記鉄骨梁の他端部側を前記鉄骨部材に接合するための他方の添え板とが共に、前記鉄骨梁の前記ウェブを間に一方の側に配設され、且つ、前記鉄骨梁の上フランジと前記添え板の支持板部とにそれぞれボルト挿通孔が形成され、前記上フランジと前記支持板部の互いの前記ボルト挿通孔に挿通した横倒れ防止用ボルトで前記鉄骨梁の上フランジと前記添え板の支持板部とを接合するように構成されており、 前記上フランジと前記支持板部の少なくとも一方の前記ボルト挿通孔が前記鉄骨梁の材軸方向に延びる長孔として形成されていることを特徴とする。

この発明においては、柱あるいは梁の鉄骨部材と鉄骨梁を接合する接合部の高力ボルトが火災によって加熱され、この高力ボルトに万が一に破断が発生した際に、添え板の支持板部に鉄骨梁の上フランジが当接して、鉄骨梁を添え板で支持することが可能になる。これにより、たとえ火災によって高力ボルトに破断が生じた場合であっても、鉄骨梁が落下することを防止でき、鉄骨梁に作用する荷重（せん断力）を添え板を通じて鉄骨部材に伝達させることができる。
この発明においては、火災によって高力ボルトに破断が発生した際に、鉄骨梁のウェブを間に一方の側に配設された両添え板の支持板部に鉄骨梁の一端部側と他端部側の一方の側の上フランジが当接して鉄骨梁を支持することができる。また、横倒れ防止用ボルトとナットで鉄骨梁の上フランジと添え板の支持板部が接合されているため、鉄骨梁が横倒れすることを防止できる。これにより、火災によって高力ボルトに破断が生じた場合であっても、確実に、鉄骨梁が落下することを防止できるとともに、鉄骨梁に作用する荷重を添え板を通じて鉄骨部材に伝達させることができる。
また、鉄骨梁の一端部側と他端部側ともにウェブを間に一方の側に添え板を配設して接合するようにしたことで、鉄骨梁を設置する施工時に、鉄骨梁を複雑に取り回すことなく、所定位置に鉄骨梁を設置し、添え板に高力ボルトで接合することができる。これにより、火災によって高力ボルトに破断が生じた場合であっても、確実に、鉄骨梁が落下することを防止できるように構成しても、従来と同様の鉄骨梁の施工性を確保することができる。
さらに、一方の側の上フランジと支持板部の少なくとも一方のボルト挿通孔が鉄骨梁の材軸方向に延びる長孔として形成されているため、横倒れ防止用ボルトとナットで鉄骨梁の上フランジと添え板の支持板部を接合するように構成した場合であっても、長孔の材軸方向の長さの分だけ、鉄骨梁と添え板の相対移動を許容することができる。これにより、火災によって鉄骨梁に熱伸びが生じたり、火災後に鉄骨梁が徐々に冷却されて収縮が生じる際に、横倒れ防止用ボルトに大きなせん断力が作用することがなく、確実に横倒れ防止用ボルトに破断が生じることを防止できる。
さらに、火災時に、比較的温度が低くなる鉄骨梁の上フランジと添え板の支持板部を横倒れ防止用ボルトで接合するようにしたことで、横倒れ防止用ボルトが火災時の熱によって破断することも防止できる。よって、火災によって高力ボルトに破断が生じた場合であっても、より確実に、鉄骨梁が落下することを防止できるとともに、鉄骨梁に作用する荷重を添え板を通じて鉄骨部材に伝達させることができる。

また、本発明の鉄骨梁の接合構造においては、柱あるいは梁の鉄骨部材に一体に突設された添え板と、Ｈ形鋼の鉄骨梁のウェブとを高力ボルトで接合してなる鉄骨梁の接合構造において、前記添え板が、前記鉄骨梁のウェブに沿って配設され、前記ウェブに前記高力ボルトで接合される接合板部と、前記鉄骨梁の上フランジの下方に上下方向に所定間隔をあけ、且つ前記上フランジに沿って配設される支持板部とを備えてＬ字状に形成されていることを特徴とする。
また、前記鉄骨部材に一体に突設されるとともに、前記ウェブを間に前記添え板と反対側の上フランジの下方に、且つ前記上フランジに沿って配設される横倒れ防止部材を備えていることが望ましい。

この発明においては、火災によって高力ボルトに破断が発生した際に、鉄骨梁のウェブを間に片側の上フランジが添え板の支持板部に当接して、鉄骨梁を添え板で支持するとともに、横倒れ防止部材に反対側の上フランジが当接し、この横倒れ防止部材によっても鉄骨梁を支持することができる。そして、このようにウェブを間に両側がそれぞれ添え板の支持板部と横倒れ防止部材で支持されることにより、鉄骨梁が横倒れすることを防止できる。これにより、火災によって高力ボルトに破断が生じた場合であっても、確実に、鉄骨梁が落下することを防止できるとともに、鉄骨梁に作用する荷重を添え板を通じて鉄骨部材に伝達させることができる。

さらに、本発明の鉄骨梁の接合構造においては、前記鉄骨梁の材軸方向一端部側を前記鉄骨部材に接合するための一方の添え板を、前記鉄骨梁の前記ウェブを間に一方の側に配設し、前記鉄骨梁の他端部側を前記鉄骨部材に接合するための他方の添え板を、前記ウェブを間に他方の側に配設して構成されていてもよい。

この発明においては、鉄骨梁の一端部側がウェブを間に一方の側に配設した一方の添え板に接合され、鉄骨梁の他端部側がウェブを間に他方の側に配設した他方の添え板に接合されるため、各添え板の支持板部によって、ウェブを間に鉄骨梁の両側がそれぞれ支持されることになり、鉄骨梁が横倒れすることを防止できる。これにより、火災によって高力ボルトに破断が生じた場合であっても、確実に、鉄骨梁が落下することを防止できるとともに、鉄骨梁に作用する荷重を添え板を通じて鉄骨部材に伝達させることができる。

本発明の鉄骨梁の接合構造においては、火災によって接合部の高力ボルトに破断が発生した際に、添え板の支持板部に上フランジが当接して、鉄骨梁を添え板で支持することができる。これにより、火災によって高力ボルトに破断が生じた場合であっても、鉄骨梁が落下することを防止でき、鉄骨梁に作用する荷重を添え板を通じて鉄骨部材に伝達させることができる。よって、火災によって高力ボルトに破断が生じることに起因して、鉄骨構造建物が損壊することを確実に回避することが可能になる。さらに、鉄骨梁のウェブに配した高力ボルトが火災時に破断してもせん断力は確実に伝達できるため、当該接合部の耐火被覆の低減もしくは削除も可能となり、耐火被覆工事の簡略化、さらには耐火被覆工事を必要としない無耐火被覆の接合構造にすることも可能になる。

本発明の第１実施形態に係る鉄骨梁の接合構造を示す正面図である。 図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 図１のＸ２−Ｘ２線矢視図である。 本発明の第１実施形態に係る鉄骨梁の接合構造が火災を受け、高力ボルトが破断した状況を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る鉄骨梁の接合構造を示す正面図である。 図５のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 図５のＸ２−Ｘ２線矢視図である。 本発明の第２実施形態に係る鉄骨梁の接合構造が火災を受け、高力ボルトが破断した状況を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る鉄骨梁の接合構造を示す正面図である。 図９のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 本発明の第４実施形態に係る鉄骨梁の接合構造を示す正面図である。 図１１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 図１１のＸ２−Ｘ２線矢視図である。 火災時の鉄骨梁の各部温度を確認した試験結果を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る鉄骨梁の接合構造の変更例を示す正面図である。 従来の鉄骨梁の接合構造を示す正面図である。 図１６のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 図１６のＸ２−Ｘ２線矢視図である。

以下、図１から図４を参照し、本発明の第１実施形態に係る鉄骨梁の接合構造について説明する。

本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｂは、図１から図３に示すように、鉄骨構造建物の角鋼管などの鉄骨柱（鉄骨部材）１と、Ｈ形鋼である鉄骨梁２とを接合する接合部（継手部）３の構造であって、鉄骨柱１の一側面１ａに溶接などで一側端を接続し、横方向Ｔ１に突出して一体に配設された添え板１０と、上下方向Ｔ２の所定位置に横方向Ｔ１に材軸方向Ｏ１を向けて配設された鉄骨梁２のウェブ５と添え板１０を接合するための複数の高力ボルト６（及びナット７）とを備えて構成されている。

また、添え板１０は、鉄骨梁２のウェブ５の一面５ａに面接触するようにウェブ５に沿って配設される平板状の接合板部１０ａと、接合板部１０ａの上端に一端を接続し、接合板部１０ａに直交するように延設された平板状の支持板部１０ｂとを備えてＬ字状に形成されている。さらに、接合板部１０ａには、一面から他面に貫通し、上下方向Ｔ２に所定の間隔をあけて配設された複数のボルト挿通孔１１が形成されている。

このように形成した添え板１０は、支持板部１０ｂを上方に配し、且つ接合板部１０ａを上下方向Ｔ２に配し、鉄骨柱１の一側面１ａの幅方向略中央の所定位置に接続して突設されている。

また、鉄骨梁２には、鉄骨柱１と接合するウェブ５の端部２ａ側に、ウェブ５の一面５ａから他面５ｂに貫通し、上下方向Ｔ２に所定の間隔をあけて配設された複数のボルト挿通孔１２が形成されている。

そして、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｂでは、ウェブ５の一面５ａを添え板１０の接合板部１０ａに面接触させつつ鉄骨梁２を所定位置に配設すると、鉄骨梁２のウェブ５に形成された複数のボルト挿通孔１２がそれぞれ、添え板１０の接合板部１０ａに形成されたボルト挿通孔１１と連通する。このように互いに連通した鉄骨梁２と添え板１０のボルト挿通孔１１、１２に高力ボルト６を挿通し、添え板１０の接合板部１０ａ及び鉄骨梁２のウェブ５を貫通した高力ボルト６の軸部にナット７を緊締することにより、鉄骨梁２が添え板１０を介して鉄骨柱１の所定位置に接合される。

また、このように鉄骨梁２と添え板１０を接合するとともに、添え板１０の支持板部１０ｂが、鉄骨梁２のウェブ５を間に一方の側Ｓ１の上フランジ１３ａ（１３）の下方に、上下方向Ｔ２に所定の間隔をあけ、且つこの一方の側Ｓ１の上フランジ１３ａに沿って配設される。

そして、鉄骨柱１に一体に突設された添え板１０と、鉄骨梁２のウェブ５とを高力ボルト６で接合してなる本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｂにおいては、図４に示すように、添え板１０の支持板部１０ｂが鉄骨梁２の上フランジ１３の下方に配設されているため、火災によって接合部３の高力ボルト６が加熱され、高力ボルト６が破断した際には、添え板１０の支持板部１０ｂに、落下しようとする鉄骨梁２の上フランジ１３が当接し、この鉄骨梁２を添え板１０で支持することができる。

したがって、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｂによれば、万が一に火災によって高力ボルト６に破断が生じた場合であっても、鉄骨梁２が落下することを防止でき、鉄骨梁２にする荷重（せん断力）を添え板１０を通じて鉄骨柱１に伝達させることができる。よって、火災によって高力ボルト６に破断が生じることに起因して、鉄骨構造建物や鉄骨部材が損壊することを確実に回避することが可能になる。

また、鉄骨梁２のウェブ５に配した高力ボルト６が火災時に破断してもせん断力は確実に伝達できるため、当該接合部の耐火被覆の低減もしくは削除も可能となり、耐火被覆工事の簡略化、さらには耐火被覆工事を必要としない無耐火被覆の接合構造Ｂにすることも可能になる。

次に、図５から図８を参照し、本発明の第２実施形態に係る鉄骨梁の接合構造について説明する。本実施形態の鉄骨梁の接合構造は、第１実施形態と同様、鉄骨柱（鉄骨部材）と鉄骨梁を接合する接合部の構造に関するものである。よって、本実施形態では、第１実施形態と同様の構成に対し同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｃは、図５から図７に示すように、第１実施形態と同様、鉄骨柱１の一側面１ａに一側端を接続し、横方向Ｔ１に突設された添え板１０と、上下方向Ｔ２の所定位置に横方向に材軸方向Ｏ１を向けて配設された鉄骨梁２のウェブ５と添え板１０を接合するための複数の高力ボルト６（及びナット７）とを備えて構成されている。

また、第１実施形態と同様に、添え板１０が、鉄骨梁２のウェブ５の一面５ａに面接触するようにウェブ５に沿って配設される平板状の接合板部１０ａと、接合板部１０ａに直交して延設された平板状の支持板部１０ｂとを備えてＬ字状に形成されている。

そして、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｃにおいても、ウェブ５の一面５ａを添え板１０の接合板部１０ａに面接触させつつ鉄骨梁２を所定位置に配設し、互いに連通した鉄骨梁２と添え板１０のボルト挿通孔１１、１２に高力ボルト６を挿通してナット７を緊締することにより、鉄骨梁２が添え板１０を介して鉄骨柱１の所定位置に接合される。また、このように鉄骨梁２と添え板１０を接合するとともに、添え板１０の支持板部１０ｂが、鉄骨梁２のウェブ５を挟んで一方の側Ｓ１の上フランジ１３ａ（１３）の下方に、上下方向Ｔ２に所定の間隔をあけ、且つこの一方の側Ｓ１の上フランジ１３ａに沿って配設される。

一方、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｃにおいては、図６及び図７に示すように、鉄骨柱１の一側面１ａに一端を接続して一体に突設される横倒れ防止部材１５を備えて構成されている。また、この横倒れ防止部材１５は、平板状に形成され、鉄骨梁２のウェブ５を間に添え板１０と反対側の上フランジ１３ｂ（１３）の下方に、且つ上フランジ１３ｂに沿うように板面を上下方向Ｔ２に向けて配設されている。さらに、このとき、横倒れ防止部材１５は、その上端面が添え板１０の支持板部１０ｂの上面と上下方向Ｔ２の同位置に配されるように設けられている。

そして、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｃにおいては、図８に示すように、まず、添え板１０の支持板部１０ｂが鉄骨梁２の上フランジ１３の下方に配設されているため、第１実施形態と同様に、火災によって接合部３の高力ボルト６が加熱され、高力ボルト６が破断した際に、添え板１０の支持板部１０ｂに落下しようとする鉄骨梁２の上フランジ１３が当接し、鉄骨梁２が添え板１０で支持される。

ここで、高力ボルト６が破断し、鉄骨梁２の端部２ａの拘束が一気に弱まっているため、第１実施形態のように、添え板１０の支持板部１０ｂに鉄骨梁２の一方の上フランジ１３ａのみを当接させた状態で鉄骨梁２が支持される場合には、鉄骨梁２が横倒れして抜け落ちてしまうおそれがある。

これに対し、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｃでは、鉄骨梁２のウェブ５を間に添え板１０と反対側の他方の側Ｓ２の上フランジ１３ｂの下方に横倒れ防止部材１５が配設されているため、火災によって高力ボルト６に破断が発生した際には、添え板１０の支持板部１０ｂに鉄骨梁２のウェブ５を挟んで片側の上フランジ１３ａが当接して鉄骨梁２が支持されるとともに、横倒れ防止部材１５に反対側の上フランジ１３ｂが当接し、この横倒れ防止部材１５によっても鉄骨梁２を支持することができる。

したがって、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｃによれば、ウェブ５を間に両側Ｓ１、Ｓ２がそれぞれ添え板１０の支持板部１０ｂと横倒れ防止部材１５で支持されることで、鉄骨梁２が横倒れによって抜け落ちることを防止でき、火災によって高力ボルト６に破断が生じた場合であっても、確実に鉄骨梁２が落下することを防止できる。

これにより、火災によって高力ボルト６に破断が生じた場合であっても、第１実施形態と比較し、より確実に、鉄骨梁２が落下することを防止でき、鉄骨梁２に作用する荷重を添え板１０を通じて鉄骨柱１に伝達させることが可能になる。よって、火災によって高力ボルト６に破断が生じることに起因して、鉄骨構造建物や鉄骨部材が損壊することを確実に回避することが可能になる。

また、第１実施形態と同様、鉄骨梁２のウェブ５に配した高力ボルト６が火災時に破断してもせん断力は確実に伝達できるため、当該接合部の耐火被覆の低減もしくは削除も可能となり、耐火被覆工事の簡略化、さらには耐火被覆工事を必要としない無耐火被覆の接合構造Ｃにすることも可能になる。

次に、図９、図１０（及び図１から図４）を参照し、本発明の第３実施形態に係る鉄骨梁の接合構造について説明する。本実施形態の鉄骨梁の接合構造は、第１、第２実施形態と同様、鉄骨柱と鉄骨梁を接合する接合部の構造に関するものである。よって、本実施形態では、第１、第２実施形態と同様の構成に対し同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｄは、図９及び図１０（図１から図４参照）に示すように、第１実施形態と同様、鉄骨柱１の一側面１ａに接続し、横方向Ｔ２に突出して一体に配設された添え板１０と、鉄骨梁２のウェブ５と添え板１０を接合するための複数の高力ボルト６（及びナット７）とを備えて構成されている。

また、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｄでは、第１実施形態と同様に、添え板１０が、鉄骨梁２のウェブ５に沿って配設される平板状の接合板部１０ａと、接合板部１０ａに直交して配設された平板状の支持板部１０ｂとを備えてＬ字状に形成されている。

そして、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｄにおいても、ウェブ５の一面５ａを添え板１０の接合板部１０ａに面接触させつつ鉄骨梁２を所定位置に配設し、互いに連通した鉄骨梁２と添え板１０のボルト挿通孔１１、１２に高力ボルト６を挿通してナット７を緊締することにより、鉄骨梁２が添え板１０を介して鉄骨柱１の所定位置に接合される。

一方、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｄは、図９及び図１０に示すように、鉄骨梁２の材軸方向Ｏ１一端部２ａ側を一方の鉄骨柱１に接合するための一方の添え板１０及び高力ボルト６と、鉄骨梁２の材軸方向Ｏ１他端部２ｂ側を他方の鉄骨柱１に接合するための他方の添え板１０及び高力ボルト６とを備えて構成されている。

そして、この接合構造Ｄでは、一方の添え板１０が鉄骨梁２のウェブ５を間に一方の側Ｓ１に配設され、他方の添え板１０がウェブ５を間に他方の側Ｓ２に配設して構成されている。

すなわち、一方の添え板１０は、その接合板部１０ａが鉄骨梁２のウェブ５の一端部２ａ側の一面５ａに面接触し、支持板部１０ｂがウェブ５を挟んで一方の側Ｓ１の上フランジ１３ａの下方に配され、高力ボルト６によって鉄骨梁２のウェブ５に接合されている。これに対し、他方の添え板１０は、その接合板部１０ａが鉄骨梁２のウェブ５の他端部２ｂ側の他面５ｂに面接触するとともに、支持板部１０ｂがウェブ５を挟んで他方の側Ｓ２の上フランジ１３ｂの下方に配され、高力ボルト６によって鉄骨梁２のウェブ５に接合されている。これにより、鉄骨梁２は、ウェブ５を間に互いに反対側Ｓ１、Ｓ２に配された一方の添え板１０と他方の添え板１０を介して、一端部２ａ側と他端部２ｂ側がそれぞれ一方の鉄骨柱１と他方の鉄骨柱１に接合されている。

そして、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｄにおいては、火災によって接合部３の高力ボルト６が加熱され、高力ボルト６が破断した際に、一方の添え板１０の支持板部１０ｂに、落下しようとする鉄骨梁２の一方の側Ｓ１の上フランジ１３ａ（１３）が当接し、この鉄骨梁２の一端部２ａ側を一方の添え板１０で支持することができる。また、他方の添え板１０の支持板部１０ｂに、落下しようとする鉄骨梁２の他方の側Ｓ２の上フランジ１３ｂ（１３）が当接し、この鉄骨梁２の他端部２ｂ側を他方の添え板１０で支持することができる。

したがって、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｄにおいては、鉄骨梁２の一端部２ａ側がウェブ５を間に一方の側Ｓ１に配設した一方の添え板１０に接合され、鉄骨梁２の他端部２ｂ側がウェブ５を間に他方の側Ｓ２に配設した他方の添え板１０に接合されるため、各添え板１０の支持板部１０ｂによって、ウェブ５を間に鉄骨梁２の両側Ｓ１、Ｓ２がそれぞれ支持されることになり、鉄骨梁２が横倒れすることを防止できる。これにより、火災によって高力ボルト６に破断が生じた場合であっても、確実に、鉄骨梁２が落下することを防止できるとともに、鉄骨梁２に作用する荷重を添え板１０を通じて鉄骨柱１に伝達させることができる。

よって、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｄによれば、第１実施形態と比較し、より確実に、鉄骨梁２が落下することを防止でき、鉄骨梁２に作用する荷重を添え板１０を通じて鉄骨柱１に伝達させることができ、火災によって高力ボルト６に破断が生じることに起因して、鉄骨構造建物や鉄骨部材が損壊することをより確実に回避することが可能になる。

また、やはり、第１実施形態と同様、鉄骨梁２のウェブ５に配した高力ボルト６が火災時に破断してもせん断力は確実に伝達できるため、当該接合部の耐火被覆の低減もしくは削除も可能となり、耐火被覆工事の簡略化、さらには耐火被覆工事を必要としない無耐火被覆の接合構造Ｄにすることも可能になる。

次に、図１１から図１４（及び図１から図４）を参照し、本発明の第４実施形態に係る鉄骨梁の接合構造について説明する。本実施形態の鉄骨梁の接合構造は、第１、第２、第３実施形態と同様、鉄骨柱と鉄骨梁を接合する接合部の構造に関するものである。よって、本実施形態では、第１、第２、第３実施形態と同様の構成に対し同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｅは、図１１（図１から図４参照）に示すように、第１及び第３実施形態と同様、鉄骨柱１の一側面１ａに接続し、横方向Ｔ１に突出して一体に配設された添え板１０と、鉄骨梁２のウェブ５と添え板１０を接合するための複数の高力ボルト６（及びナット７）とを備えて構成されている。

また、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｅでは、第１及び第３実施形態と同様に、添え板１０が、鉄骨梁２に沿って配設される平板状の接合板部１０ａと、接合板部１０ａに直交して配設された平板状の支持板部１０ｂとを備えてＬ字状に形成されている。

そして、ウェブ５の一面５ａを添え板１０の接合板部１０ａに面接触させつつ鉄骨梁２を所定位置に配設し、互いに連通した鉄骨梁２と添え板１０のボルト挿通孔１１、１２に高力ボルト６を挿通してナット７を緊締することにより、鉄骨梁２が添え板１０を介して鉄骨柱１の所定位置に接合される。

さらに、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｅは、第３実施形態と同様、鉄骨梁２の材軸方向Ｏ１一端部２ａ側を一方の鉄骨柱１に接合するための一方の添え板１０及び高力ボルト６と、鉄骨梁２の材軸方向Ｏ１他端部２ｂ側を他方の鉄骨柱１に接合するための他方の添え板１０及び高力ボルト６とを備えて構成されている。

一方、本実施形態においては、一方の添え板１０と他方の添え板１０をともに、鉄骨梁２のウェブ５を間に一方の側Ｓ１に配設して構成されている。すなわち、一方の添え板１０と他方の添え板１０は、ともに、接合板部１０ａが鉄骨梁２のウェブ５の一端部２ａ側と他端部２ｂ側の一面５ａに面接触するとともに、支持板部１０ｂがウェブ５を間に一方の側Ｓ１の上フランジ１３ａ（１３）の下方に配されて鉄骨梁２のウェブ５に接合されている。これにより、鉄骨梁２は、ウェブ５を挟んで互いに同じ側Ｓ１に配された一方の添え板１０と他方の添え板１０で、一端部２ａ側と他端部２ｂ側がそれぞれ一方の鉄骨柱１と他方の鉄骨柱１に接合されている。

さらに、このとき、図１１から図１３に示すように、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｅでは、各添え板１０の支持板部１０ｂにボルト挿通孔１６が形成されている。また、鉄骨梁２の一方の側Ｓ１の上フランジ１３ａの一端部２ａ側と他端部２ｂ側にもそれぞれ、ボルト挿通孔１７が形成されている。そして、各添え板１０は、鉄骨梁２の一方の側Ｓ１の上フランジ１３ａと互いのボルト挿通孔１６、１７が連通するように配設されている。また、互いに連通したボルト挿通孔１６、１７に横倒れ防止用ボルト１８を挿通し、ナット１９を締結することによって、一方の添え板１０の支持板部１０ｂと鉄骨梁２の一端部２ａ側の上フランジ１３ａ、他方の添え板１０の支持板部１０ｂと鉄骨梁２の他端部２ｂ側の上フランジ１３ａが接合されている。

さらに、鉄骨梁２のウェブ５を間に一方の側Ｓ１の上フランジ１３ａと添え板１０の支持板部１０ｂとにそれぞれ形成された２つのボルト挿通孔１６、１７のうち、少なくとも一方のボルト挿通孔１６（１７）が鉄骨梁２の材軸方向Ｏ１に延びる長孔として形成されている。

そして、この接合構造Ｅでは、まず、一方の添え板１０と他方の添え板１０が、ともに、鉄骨梁２のウェブ５を間に一方の側Ｓ１に配設されているため、火災によって接合部３の高力ボルト６が加熱され、高力ボルト６が破断した際に、両添え板１０の支持板部１０ｂに、落下しようとする鉄骨梁２の一端部２ａ側と他端部２ｂ側の上フランジ１３ａが当接して、鉄骨梁２が支持される。

また、このように鉄骨梁２のウェブ５を間に一方の側Ｓ１に配設された両添え板１０で鉄骨梁２を支持するように構成すると、鉄骨梁２が横倒れによって抜け落ちるおそれが生じるが、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｅでは、各添え板１０の支持板部１０ｂと鉄骨梁２の上フランジ１３ａが横倒れ防止用ボルト１８とナット１９で接合されているため、火災によって高力ボルト６に破断が生じ、両添え板１０で支持された鉄骨梁２に横倒れが生じない。

ここで、加熱炉内にＨ形鋼の鉄骨梁２を設置するとともに、この鉄骨梁２に常温で梁母材の常温弾性限界モーメントの０．３９倍の荷重を載荷し、３０分間荷重を保持した後、鉄骨梁２をＩＳＯ８３４標準火災温度曲線で加熱する実験を行った。そして、図１４は、鉄骨梁２の上フランジ１３、下フランジ、ウェブ５の温度変化を計測した結果を示している。この試験結果によって、火災時には、下フランジとウェブ５に比べ、上フランジ１３の温度が低く、且つ上フランジ１３の温度上昇が緩やかに生じることが確認された。

そして、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｅでは、横倒れ防止用ボルト１８によって、各添え板１０の支持板部１０ｂを、火災時に温度が比較的低い鉄骨梁２の上フランジ１３ａに接合するようにしている。このため、横倒れ防止用ボルト１８は、火災時に加熱されにくく、その結果として、火災によって破断しにくい。これにより、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｅでは、横倒れ防止用ボルト１８によって、各添え板１０の支持板部１０ｂを鉄骨梁２の上フランジ１３ａに接合するようにしたことで、より確実に、鉄骨梁２の横倒れが防止できる。

一方、火災時に、鉄骨梁２が加熱されると、鉄骨梁２自体に伸びが生じる（線膨張が生じる）。そして、各添え板１０の支持板部１０ｂと鉄骨梁２の上フランジ１３ａを横倒れ防止用ボルト１８で接合すると、この鉄骨梁２の火災時の熱伸びによって横倒れ防止用ボルト１８に大きなせん断力が作用して破断するおそれが生じる。

これに対し、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｅにおいては、横倒れ防止用ボルト１８を挿通する鉄骨梁２の上フランジ１３ａと添え板１０の支持板部１０ｂにそれぞれ形成された２つのボルト挿通孔１６、１７の少なくとも一方のボルト挿通孔１６（１７）が長孔として形成されている。このため、火災時に発生する鉄骨梁２の熱伸びが長孔のボルト挿通孔１６で吸収されることになり、鉄骨梁２の火災時の熱伸びによって横倒れ防止用ボルト１８に大きなせん断力が作用することがない。これにより、各添え板１０の支持板部１０ｂと鉄骨梁２の上フランジ１３ａを横倒れ防止用ボルト１８で接合するようにした場合であっても、この横倒れ防止用ボルト１８が破断するようなことがなく、確実に、鉄骨梁２の横倒れを防止できる。

なお、火災によって加熱された鉄骨梁２が徐々に冷却されてゆく際、鉄骨梁２の収縮に伴って引張力が発生し、それにより横倒れ防止用ボルト１８にせん断力が作用するおそれもあるが、この鉄骨梁２の収縮についても、勿論、ボルト挿通孔１６が長孔で形成されていることで吸収できる。

また、第２実施形態や第３実施形態のように、鉄骨梁２のウェブ５を挟んで一方の側Ｓ１に添え板（一方の添え板）１０を配設し、他方の側Ｓ２に横倒れ防止部材１５や添え板（他方の添え板）１０を配設する場合には、鉄骨梁２を設置する施工時、鉄骨梁２が添え板１０や横倒れ防止部材１５に干渉しないように、鉄骨梁２を斜めにしたり、回動させるなどして、複雑に取り回す必要が生じる。

これに対し、本実施形態のように、鉄骨梁２の上フランジ１３ａと添え板１０の支持板部１０ｂを横倒れ防止用ボルト１８で接合し、これにより、一方の添え板１０と他方の添え板１０をともに、鉄骨梁２のウェブ５を間に一方の側Ｓ１に配設できるようにすると、鉄骨梁２を設置する施工時に、鉄骨梁２を複雑に取り回す必要がなくなり、従来と同様の作業で、片面から容易に鉄骨梁２の取り付けが行える。

したがって、本実施形態の鉄骨梁の接合構造Ｅにおいては、火災によって高力ボルト６に破断が発生した際に、鉄骨梁２のウェブ５を挟んで一方の側Ｓ１に配設された両添え板１０の支持板部１０ｂに鉄骨梁２の両端部２ａ、２ｂ側の一方の上フランジ１３ａが当接して鉄骨梁２を支持することができる。また、横倒れ防止用ボルト１８とナット１９で鉄骨梁２の上フランジ１３ａと添え板１０の支持板部１０ｂが接合されているため、鉄骨梁２が回転（転動）し、横倒れによって抜け落ちることを防止でき、火災によって高力ボルト６に破断が生じた場合であっても、確実に鉄骨梁２が落下することを防止できる。よって、火災によって高力ボルト６に破断が生じた場合であっても、第１実施形態と比較し、より確実に、鉄骨梁２が落下することを防止でき、鉄骨梁２に作用する荷重を添え板１０を通じて鉄骨柱１に伝達させることが可能になる。

また、横倒れ防止用ボルト１８とナット１９で上フランジ１３ａと支持板部１０ｂを接合して鉄骨梁２の横倒れを防止するようにしたことで、鉄骨梁２の一端部２ａ側と他端部２ｂ側ともにウェブ５を間に一方の側Ｓ１に添え板１０を配設しても、確実に鉄骨梁２の横倒れを防止することができる。そして、このように鉄骨梁２の一端部２ａ側と他端部２ｂ側ともに一方の側Ｓ１に添え板１０を配設して接合するようにしたことで、鉄骨梁２を設置する際に、鉄骨梁２を複雑に取り回すことなく、所定位置に設置して添え板１０に高力ボルト６で接合することができ、施工性をよくすることができる。

さらに、一方の側Ｓ１の上フランジ１３ａと支持板部１０ｂの少なくとも一方のボルト挿通孔１６が鉄骨梁２の材軸方向Ｏ１に延びる長孔として形成されているため、横倒れ防止用ボルト１８とナット１９で上フランジ１３ａと支持板部１０ｂを接合するように構成した場合であっても、長孔１６の材軸方向Ｏ１の長さの分だけ、鉄骨梁２と添え板１０の相対移動を許容することができる。これにより、火災によって鉄骨梁２に熱伸びが生じたり、火災後に鉄骨梁２が徐々に冷却されて収縮が生じる際に、横倒れ防止用ボルト１８に大きなせん断力が作用することがない。よって、横倒れ防止用ボルト１８で鉄骨梁２の上フランジ１３ａと添え板１０の支持板部１０ｂを接合するように構成した場合であっても、横倒れ防止用ボルト１８が破断することがなく、より確実に、鉄骨梁２が落下することを防止でき、鉄骨梁２に作用する荷重を添え板１０を通じて鉄骨柱１に伝達させることが可能になる。

さらに、火災時に、比較的温度が低くなる鉄骨梁２の上フランジ１３ａと添え板１０の支持板部１０ｂを横倒れ防止用ボルト１８で接合するようにしたことで、横倒れ防止用ボルト１８が火災時の熱によって破断することも防止できる。よって、さらに確実に、鉄骨梁２が落下することを防止できる。

また、鉄骨梁２のウェブ５に配した高力ボルト６が火災時に破断してもせん断力は確実に伝達できるため、当該接合部の耐火被覆の低減もしくは削除も可能となり、耐火被覆工事の簡略化、さらには耐火被覆工事を必要としない無耐火被覆の接合構造Ｅにすることも可能になる。

以上、本発明に係る鉄骨梁の接合構造の第１から第４実施形態について説明したが、本発明は上記の第１から第４実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、第１実施形態と第２実施形態と第３実施形態では、添え板１０の支持板部１０ｂと鉄骨梁２の上フランジ１３の間に隙間をあけて鉄骨梁２の接合構造Ｂ、Ｃ、Ｄが構成されているものとしたが、添え板１０の支持板部１０ｂと鉄骨梁２の上フランジ１３の間に隙間を設けずに（支持板部１０と上フランジ１３を接触させて）鉄骨梁２の接合構造を構成してもよく、この場合においても、勿論、第１、第２、第３実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

また、第１から第４実施形態において、本発明にかかる鉄骨部材が鉄骨柱１であるものとして説明を行ったが、勿論、大梁と小梁を接合する場合などのように、鉄骨部材が鉄骨梁であってもよい。

また、第４実施形態では、鉄骨梁２の一端部２ａ側と他端部２ｂ側の両側に、長孔のボルト挿通孔１６が設けられているように説明を行ったが、一方の接合部３側にのみ長孔のボルト挿通孔を設けて構成してもよく、このように構成しても、第４実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

さらに、第４実施形態において、例えば図１５に示すように、横倒れ防止用ボルト１８の軸部１８ａを上方に大きく突出させ、鉄骨梁２で支持するコンクリートスラブ内に横倒れ防止用ボルト１８の軸部１８ａの先端側（突出部分）を埋設させるようにしてもよい。そして、このように構成すると、火災時に、鉄骨梁２の接合部３や横倒れ防止用ボルト１８の熱を、横倒れ防止用ボルト１８を通じてスラブに放熱させることができ、高力ボルト６や横倒れ防止用ボルト１８の破断を抑止する効果を得ることができる。

１ 鉄骨柱（鉄骨部材）
１ａ 一側面
２ 鉄骨梁
２ａ 一端部
２ｂ 他端部
３ 接合部（継手部）
４ 従来の添え板（ガセットプレート）
５ 鉄骨梁のウェブ
５ａ 一面
５ｂ 他面
６ 高力ボルト
７ ナット
１０ 添え板
１０ａ 接合板部
１０ｂ 支持板部
１１ ボルト挿通孔
１２ ボルト挿通孔
１３ 上フランジ
１３ａ 一方の側の上フランジ（一方の上フランジ）
１３ｂ 他方の側の上フランジ（他方の上フランジ）
１５ 横倒れ防止部材
１６ ボルト挿通孔（長孔）
１７ ボルト挿通孔
１８ 横倒れ防止用ボルト
１８ａ 軸部
１９ ナット
Ａ 従来の鉄骨梁の接合構造
Ｂ 鉄骨梁の接合構造
Ｃ 鉄骨梁の接合構造
Ｄ 鉄骨梁の接合構造
Ｅ 鉄骨梁の接合構造
Ｏ１ 鉄骨梁の材軸方向
Ｓ１ 一方の側
Ｓ２ 他方の側
Ｔ１ 横方向
Ｔ２ 上下方向

Claims (4)

1. 柱あるいは梁の鉄骨部材に一体に突設された添え板と、Ｈ形鋼の鉄骨梁のウェブとを高力ボルトで接合してなる鉄骨梁の接合構造において、
   前記添え板が、前記鉄骨梁のウェブに沿って配設され、前記ウェブに前記高力ボルトで接合される接合板部と、前記鉄骨梁の上フランジの下方に、且つ前記上フランジに沿って配設される支持板部とを備えてＬ字状に形成され、
   前記鉄骨梁の材軸方向一端部側を前記鉄骨部材に接合するための一方の添え板と、前記鉄骨梁の他端部側を前記鉄骨部材に接合するための他方の添え板とが共に、前記鉄骨梁の前記ウェブを間に一方の側に配設され、
   且つ、前記鉄骨梁の上フランジと前記添え板の支持板部とにそれぞれボルト挿通孔が形成され、前記上フランジと前記支持板部の互いの前記ボルト挿通孔に挿通した横倒れ防止用ボルトで前記鉄骨梁の上フランジと前記添え板の支持板部とを接合するように構成されており、
   前記上フランジと前記支持板部の少なくとも一方の前記ボルト挿通孔が前記鉄骨梁の材軸方向に延びる長孔として形成されていることを特徴とする鉄骨梁の接合構造。
2. 柱あるいは梁の鉄骨部材に一体に突設された添え板と、Ｈ形鋼の鉄骨梁のウェブとを高力ボルトで接合してなる鉄骨梁の接合構造において、
   前記添え板が、前記鉄骨梁のウェブに沿って配設され、前記ウェブに前記高力ボルトで接合される接合板部と、前記鉄骨梁の上フランジの下方に上下方向に所定間隔をあけ、且つ前記上フランジに沿って配設される支持板部とを備えてＬ字状に形成されていることを特徴とする鉄骨梁の接合構造。
3. 請求項２記載の鉄骨梁の接合構造において、
   前記鉄骨部材に一体に突設されるとともに、前記ウェブを間に前記添え板と反対側の上フランジの下方に、且つ前記上フランジに沿って配設される横倒れ防止部材を備えていることを特徴とする鉄骨梁の接合構造。
4. 請求項２記載の鉄骨梁の接合構造において、
   前記鉄骨梁の材軸方向一端部側を前記鉄骨部材に接合するための一方の添え板を、前記鉄骨梁の前記ウェブを間に一方の側に配設し、
   前記鉄骨梁の他端部側を前記鉄骨部材に接合するための他方の添え板を、前記ウェブを間に他方の側に配設して構成されていることを特徴とする鉄骨梁の接合構造。

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