JP5966067B1 - 部材間の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】何れか一方の部材が支柱に対して先に溶接により固定される場合においても、これにより影響を受けることなく大地震等による振動エネルギーを十分に吸収することが可能な部材間の接合構造を提供する。【解決手段】孔が形成される第１部材４３と、貫通孔３３が形成され、第１部材４３よりも先に構造体に固定される第２部材２６と、第２部材２６に形成された貫通孔３３よりも径小とされ、当該貫通孔３３に嵌め込まれ、第１部材４３の表面に対して接触された状態とされる介装構造体６２と、少なくとも介装構造体６２及び第１部材４３の孔にボルトの軸を貫通させることによりこれらを締結する締結部材とを備え、介装構造体６２は、締結部材による締結力に基づいてその周端が外側に向けて膨出されて貫通孔３３の内周面に近接又は接触させてなることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、構造物に導入される部材間の接合構造に関する。

従来より、大地震等の大きな振動エネルギーを効率良く吸収し、建築物の構造部材の損傷を防止することを目的として、特許文献１に開示される制震機構が提案されている。

特許文献１に開示される制震機構は、一対の枠部材の折れ曲り材が略Ｘ形状となるように、摩擦ダンパーを介して連結されることによって制震機構が構成され、これら枠部材の上下の連結プレートが土台や梁に固定され、直材が柱に固定されるものである。これにより、特許文献１に開示される制震機構は、大地震等が発生したときに、その振動エネルギーを摩擦ダンパーで吸収するとともに、柱の引き抜けやめり込みを防止するものとなる。

特開２００１−３３６３０３号公報 特許第５４２２０７４号公報

しかし、特許文献１に開示される制震機構は、一対の折れ曲り材の枠部材を用いるものであり、これら一対の枠部材に作用する押圧力によって、摩擦ダンパーの摩擦抵抗を利用するものであることから、これら一対の枠部材に作用する押圧力が不十分となる場合に、振動エネルギーを十分に吸収することができず、建築物が倒壊するおそれがあるという問題点があった。

また、特許文献１に開示される制震機構は、一対の折れ曲り材の枠部材に作用する押圧力を利用するものであることから、建築物にブレース材を設けないものとする場合に適用することができないものとなり、大地震等による振動エネルギーを十分に吸収することができず、建築物が倒壊するおそれがあるという問題点があった。

さらに、特許文献１に開示される制震機構は、建築物にブレース材を設けるものとした場合であっても、ブレース材を設けた位置に限定して適用されるものとなることから、振動エネルギーを十分に吸収することができず、建築物が倒壊するおそれがあるという問題点があった。

また、特許文献２には、鉄板、鋼板、ステンレス板等の一対の第１部材が、面材の端部から面内方向に突出させて所定の間隔を空けて略平行に一対となって設けられ、アルミニウム等の第２部材が、一対の第１部材の間に挟み込まれて設けられることで、第１部材と第２部材との異種材料接触状態での褶動によって、地震等によって建築物に作用する振動を摩擦減衰によって吸収して、建築物の倒壊や面材の崩落を防止する技術が開示されている。

しかしながら、この特許文献２の開示技術には、鉛直に立設された柱体に対して第２部材を水平方向に向けて先に溶接固定し、その溶接された第２部材に対して、梁に連結され、又は梁のフランジを構成する第１部材を添設する際におけるより好適な構成については特段開示されていない。特に柱体に対して先に第２部材を溶接することにより、第１部材との間で施工誤差に伴う間隙が形成されることがあり、この間隙に影響を受けることなく上述した振動の摩擦減衰を吸収できる構成は従来において特段提案されていなかった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、何れか一方の部材が支柱に対して先に溶接により固定される場合においても、これにより影響を受けることなく大地震等による振動エネルギーを十分に吸収することが可能な部材間の接合構造を提供することにある。

第１発明は、孔が形成される第１部材と、貫通孔が形成され、前記第１部材よりも先に構造体に固定される第２部材と、前記第２部材に形成された前記貫通孔よりも径小とされ、当該貫通孔に嵌め込まれ、前記第１部材の表面に対して接触された状態とされる介装構造体と、少なくとも前記介装構造体及び前記第１部材の孔にボルトの軸を貫通させることによりこれらを締結する締結部材とを備え、前記介装構造体は、前記締結部材による締結力に基づいてその周端が外側に向けて膨出されて前記貫通孔の内周面に近接又は接触させてなることを特徴とする。

第２発明は、貫通孔が形成される第２部材と、前記第２部材よりも先に構造体に固定され、孔が形成される第１部材と、前記第２部材に形成された前記貫通孔よりも径小とされ、当該貫通孔に嵌め込まれ、前記第１部材の表面に対して接触された状態とされる介装構造体と、少なくとも前記介装構造体及び前記第１部材の孔にボルトの軸を貫通させることによりこれらを締結する締結部材とを備え、前記介装構造体は、前記締結部材による締結力に基づいてその周端が外側に向けて膨出されて前記貫通孔の内周面に近接又は接触させてなることを特徴とする。

第３発明は、第１又は第２発明において、前記介装構造体は、前記第１部材の表面に対して接触される第１層と、上記第１層と上記締結部材との間に介装され、前記第１層よりも延性の高い材料で構成され、前記締結部材による締結力に基づいてその周端が外側に向けて膨出する第２層とを有していることを特徴とする。

第４発明は、第１〜第３の何れかの発明において、前記第１部材の孔は、前記介装構造体の孔よりも径大となるように構成され、前記介装構造体は、前記締結部材による締結力に基づいて、前記第１部材の孔内に凸出されることを特徴とする。

第５発明は、第１〜第４の何れかの発明において、前記介装構造体は、当該介装構造体よりも摩擦係数の高い材料により被覆されていることを特徴とする。

第６発明は、第１又は第２発明において、前記介装構造体は、上記ボルトの軸が貫通される孔から周端に向けて傾斜され、その周端に形成された頂部を介して前記第１部材の表面に接触されていることを特徴とする。

第７発明は、第１〜第６の何れかの発明において、前記介装構造体は、その頂部、又は頂部及びその近傍の硬度がより高く形成されていることを特徴とする。

第８発明は、第７発明において、前記介装構造体は、その頂部の硬度がより高く形成され、当該頂部を除くより低硬度の胴体部が上記締結力に基づいて外側に向けて膨出されて上記貫通孔に近接又は接触させてなることを特徴とする。

第９発明は、第１〜第８の何れかの発明において、前記介装構造体の周端と、前記貫通孔との間には硬化材が注入されていることを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、地震による振動が構造物に加わった場合、面材は、壁枠に対して相対的に水平方向に向けて、換言すれば面材の面内方向に向けて振動、変位することとなる。かかる場合に、面材及びこれに連結されている第２部材、更にはこの第２部材に嵌め込まれる介装構造体は、壁枠に連結されている第１部材に対して相対的に変位していくこととなる。実際には、この介装構造体における貫通孔に挿入されているボルトの軸が、第１部材における水平長孔を、その地震に応じて水平方向に往復振動することとなる。このとき介装構造体は、第１部材の表面に押圧されている状態になっているが、このようなボルトの軸による水平長孔中の水平変位に応じて、介装構造体が第１部材の表面上を摺動することとなる。即ち、介装構造体が第１部材に押圧された状態で紙面奥行き方向及び紙面手前方向に向けて交互に摺動することとなる。その結果、第１部材の表面とこれに対して押圧する介装構造体との間で互いに摩擦が作用することとなる。そして、この摩擦に応じて地震による振動エネルギーが摩擦減衰によって吸収されることとなる。

従って本発明は、大地震等による振動エネルギーを十分に吸収することが可能な接合構造１００として具現化することが可能となる。

特に本発明によれば、締結部材による締結力が負荷された場合には、延性の高い介装構造体が上下方向に収縮されることとなり、その結果、外側に向けて膨出しようとする力が作用することとなる。この介装構造体の上下方向の収縮が更に強まることにより、介装構造体の周端が外側に向けて膨出され、貫通孔の内周面に近接又は接触されることとなる。このため、介装構造体の周端と貫通孔の内周面との間隔を狭めることができ、ひいては限りなく０に近づけ、或いは接触させることが可能となる。このようにして、介装構造体を外側に向けて変形させて貫通孔の内周面に近接又は接触させることにより、地震時の振動に応じて即座に荷重が負荷される構成とすることができ、耐震性能を好適に発揮させること可能となる。

本発明を適用した部材間の接合構造の斜視図である。 本発明を適用した部材間の接合構造の側面図である。 本発明を適用した部材間の接合構造の詳細な側面図である。 介装構造体と、貫通孔との間に硬化材が注入される例について説明するための図である。 荷重−変形曲線上に示される挙動α、挙動βを示す図である。 本発明を適用した部材間の接合構造の作用効果について説明するための図である。 第１部材を先に柱体に取り付ける例を示す図である。 図７の形態を実際に応用し、第１部材を上下フランジとしたウェブを柱体に取り付ける例を示す図である。 介装構造体を２層構造で構成した例を示す図である。 第１部材の孔について、介装構造体の貫通孔よりも径大となるように構成した例を示す図である。 介装構造体の表面に摩擦係数の高い被覆材料を被覆した例を示す図である。 本発明を適用した接合構造の他の実施形態について説明するための図である。 他の実施形態に適用される介装構造体の拡大斜視図である。 本発明を適用した接合構造の他の実施形態の作用効果について説明するための図である。 介装構造体につき、少なくとも頂部について焼き入れ処理を施すことにより、介装構造体の胴体部よりも頂部を高硬度に形成した例を示す図である。 本発明を適用した接合構造の他の実施形態について、第１部材を先に柱体に取り付ける例を示す図である。 本発明を適用した部材間の接合構造を柱体間の接合に使用する場合における斜視図である。 本発明を適用した部材間の接合構造を柱体間の接合に使用する場合における側断面図である。

以下、本発明を適用した部材間の接合構造１００を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用した接合構造１００は、図１に示すような柱体４１と梁４２の接合構造に適用される。この接合構造１００において、略鉛直方向に立設されたいわゆる鋼管柱としての柱体４１には、第２部材２６が、面内方向が水平方向となるように延長されている。また、梁４２は、ウェブ４４の上端において、フランジを構成する第１部材４３ａが取り付けられ、ウェブ４４の下端において、同じくフランジを構成する第１部材４３ｂがそれぞれ取り付けられる。

図２は、本発明を適用した接合構造１００の断面図であり、図３は、かかる接合構造１００の詳細な断面図を示している。

第１部材４３ａ、４３ｂは、ウェブ４４に対して面内方向が水平方向となるように外側に延長されている。第１部材４３ａ、４３ｂには、それぞれ孔１０１が形成されている。各孔１０１には、ボルト６３の軸が挿通される。第１部材４３は、鋼板、アルミニウム板、ステンレス板、真鍮板等のようにあらゆる種類の金属製の板材で構成されている。

第２部材２６は、柱体４１に対して溶接により固定される。この第２部材２６は、柱体４１に対して梁４２が接合される前において、先に柱体４１に固定される。第２部材２６は、詳細には、第２部材２６ａとこれに対して下方に離間して取り付けられる第２部材２６ｂとからなる。この第２部材２６ａと、第２部材２６ｂとの間に、梁４２を構成する第１部材４３が介装されることとなる。

第２部材２６ａ、２６ｂには、貫通孔３３が形成されている。この貫通孔３３には、それぞれ介装構造体６２が嵌め込まれる。介装構造体６２は、低降伏点鋼、アルミニウム、銅合金、鉛合金、すず合金、ベリリウム合金、ニッケル合金、亜鉛合金、銀合金等の延性金属等で構成されている。この介装構造体６２は、延性金属以外に、例えばゴム、樹脂板等のような弾性変形又は塑性変形が容易ないかなる材料により構成されていてもよい。この介装構造体６２の平面外形及びサイズは、これが嵌め込まれる第２部材２６の貫通孔３３の平面形状、サイズに応じたものとなっている。即ち、貫通孔３３が円形であれば、介装構造体６２の平面形状は、貫通孔３３よりも径小とされた円形状とされている。同様に貫通孔３３が角形状であれば、介装構造体６２の平面形状も当該貫通孔３３よりも僅かに縮径された同様の角形状となる。

この介装構造体６２は、第２部材に形成された貫通孔３３よりも径小とされていることにより、介装構造体６２の周端と貫通孔３３の内周面との間には間隙が形成されることとなる。なお、この介装構造体６２は、貫通孔３３に対してほぼ隙間無く嵌合されるものであってもよい。

第１実施形態
このような介装構造体６２を第１部材４３に対して接触させた場合、この介装構造体６２の接触面が第１部材４３に対して面接触されることとなる。介装構造体６２の板厚は、いかなるもので構成されていてもよいが、図２の例では、第２部材２６ａ、２６ｂの表面から突出しない程度の厚みとされている。また図３の例では、第２部材２６ａ、２６ｂの表面から突出する程度の厚みとされている。

ボルト６３は、その軸が介装構造体６２における貫通孔６２ｄ、第１部材４３における孔１０１にそれぞれ挿通されている。このボルト６３の軸先端は、ナット６４により螺着されている。このようなボルト６３とナット６４による締め付けを行うことで、ボルト６３の頭部からの圧縮力がボルト６３の頭部とナット６４との間で発生する圧縮力は、第２部材２６ａにおける介装構造体６２、第１部材４３、第２部材２６ｂにおける介装構造体６２を介して伝達されることとなる。特に介装構造体６２は、その接触面が第１部材４３に対して面接触される状態にあることから、上述した圧縮力が負荷された場合には、第１部材４３に対して面圧が負荷されることとなる。

その結果、介装構造体６２から第１部材４３の両面に対して局所的に押圧力が負荷された状態で固定することが可能となる。なお、ボルト６３とナット６４との間でいわゆる高力ボルト接合を行うようにしてもよい。また、上述した例では、ボルト６３を下側から挿入してそのネジ部を上側からナット６４により螺着する場合を例にとり説明をした。つまりボルト６３を下側から、またナット６４を上側から取り付ける場合を例にとり説明をしたが、これに限定されるものではなく、ボルト６３を上側から、ナット６４を下側から取り付けるようにしてもよい。

なお、図４に示すように、介装構造体６２と、貫通孔３３との間には硬化材１６９が注入されていてもよい。この硬化材１６９は、例えば低粘度のエポキシ材や、無機系の液体等、液状に近い状態から硬質化する材料で構成されている。このような硬化材１６９が、介装構造体６２の周端と、貫通孔３３との間に充填されていることにより、仮に介装構造体６２と、貫通孔３３との間に隙間が形成されていた場合にこれを埋めることができる。その結果、介装構造体６２が第１部材４３の表面上を摺動する際において、介装構造体６２が貫通孔３３内において動いてしまうのを防止できる。

また、本発明によれば、介装構造体６２の径が貫通孔３３の内径よりも径小とされているため、介装構造体６２の周端と、貫通孔３３の内周面との間に間隔が生じることとなる。このため、介装構造体６２を貫通孔３３内に嵌め込む際には、このような間隔がいわゆるクリアランスとしての役割を果たすこととなり、嵌め込み作業性を向上させることができる。

一方、このような介装構造体６２の径を貫通孔３３の内径よりも径小とした形態の下で地震時に水平方向の振動が加わった場合には、介装構造体６２が貫通孔３３内において往復移動することになる。即ち、図５に示す荷重−変形曲線において挙動βを示すこととなる。この挙動βは、地震による水平方向の振動が加わった場合において、先ずは介装構造体６２が貫通孔３３内を移動する際には特に荷重Ｐが負荷されず、変形δのみが生じることとなる。ちなみに、この図５の例では介装構造体６２の径が貫通孔３３の内径よりも０．２ｍｍ径小とされている場合を例にとり説明をする。介装構造体６２が貫通孔３３の内周面に接触して初めて荷重Ｐが負荷されることとなる。

このような挙動βでは、実際に荷重Ｐが負荷されるまで変形δがある程度必要となることから、建造物において期待されている耐震性能を好適に発揮することができない場合が多々ある。従って、耐震性能の面からは、介装構造体６２の周端と貫通孔３３の内周面との間隔が０に近い状態とされていることで、荷重が負荷された場合に挙動αの如く、即座に荷重が負荷される構成とすることにより、耐震性能を好適に発揮させることができる。

本発明では、介装構造体６２の径を貫通孔３３の内径よりも径小とすることにより、嵌め込み作業性を向上させるとともに、図５に示すところの挙動αと同様の機能を発揮させる構成としている。即ち、ボルト６３とナット６４とによる締結力が図６（ａ）に示す矢印方向に向けて負荷された場合には、延性の高い介装構造体６２が上下方向に収縮されることとなり、その結果、外側に向けて膨出しようとする。この介装構造体６２の上下方向の収縮が更に強まることにより、図６（ｂ）に示すように実際にこの介装構造体６２の周端が外側に向けて膨出され、貫通孔３３の内周面に近接又は接触されることとなる。このため、介装構造体６２の周端と貫通孔３３の内周面との間隔を狭めることができ、ひいては限りなく０に近づけ、或いは接触させることが可能となる。

このようにして、介装構造体６２を外側に向けて変形させて貫通孔３３の内周面に近接又は接触させることにより、荷重が負荷された場合に図５に示す挙動αの如く、即座に荷重が負荷される構成とすることができ、耐震性能を好適に発揮させることも可能となる。

また図７は、第１部材４３を先に柱体４１に取り付ける例を示している。第２部材２６ａ、２６ｂは、柱体４１には取り付けられることなく、梁部材３０１に添接されることとなる。この図７においても上述した図３と同一の構成要素、部材に関しては同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。

図８は、この図７の形態を実際に応用し、第１部材４３を上下フランジとしたウェブ３０２を柱体４１に取り付ける。このウェブ３０２には、添接板４０２が添接されている。また、梁部材３０１を上下フランジとしたウェブ４４を構成し、これに添接板４０１を添接する。ちなみに添接板４０１、４０２は金属製の板で構成され、その添接方法としては、例えば溶接等により取り付けられる。

第１部材４３を上下フランジとしたウェブ３０２を柱体４１に取り付けた後、梁部材３０１を上下フランジとしたウェブ４４をほぼ水平方向から近づける。そして、梁部材３０１に取り付けられている第２部材２６ａ、２６ｂ間に第１部材４３を挟み込む。このとき、ウェブ４４には、第１部材４３側に向けて切欠４１０が形成されている。この切欠４１０には、第２部材２６ａ、２６ｂが挿入されることとなる。その後、上述した介装構造体６２を貫通孔３３に嵌め込み、この第１部材４３に接触させてボルトにより固定する。また添接板４０１、４０２は、それぞれ相手側のウェブ４４，３０２に取り付けられることとなる。

なお、第１部材４３を上下フランジとしたウェブ３０２に対して、梁部材３０１を上下フランジとしたウェブ４４を水平方向から近接させることにより取り付ける場合に限定されるものではない。例えば、上から見た場合に、この梁部材３０１を上下フランジとしたウェブ４４のほぼ中央を回転中心とし、当該ウェブ４４を回転させることにより、取り付けるようにしてもよい。このとき、ウェブ４４を回転すると、ちょうど切欠４１０に第２部材２６ａ、２６ｂが挿入され、しかも介装構造体６２がちょうど孔１０１と整合する位置に調整されていることが前提となる。

また、この図８の形態は、図３に示すように第２部材２６を先に柱体４１に取り付ける場合においても適用可能であることは勿論である。

なお、この第１の実施形態は、上述した例に限定されるものではない。図９（ａ）は、介装構造体６２を２層構造で構成した例を示している。この例では、介装構造体６２について、第１部材４３へ接触する第１層６２ａと、ボルト６３及びナット６４へ接触する第２層６２ｂとにより構成した例を示している。ちなみに、第２層６２ｂがボルト６３及びナット６４へ接触することの意味するところは、図示しないワッシャー１１１を介してボルト６３及びナット６４等の締結部材に接触することも含まれる。

ここで、第１部材４３と第１層６２ａとは、互いに異種材料で構成されている。これにより、上述した異種材料接触状態でこれらを互いに褶動させることもできる。即ち、この異種材料接触状態は、第１部材４３と第１層６２ａとを構成する材料が異なるものであれば、いかなるものであってもよい。これにより、上述した摩擦抵抗力をより効果的に作用させることが可能となる。特に第１部材４３を鉄板、鋼板等で構成し、第１層６２ａをアルミニウム板や、アルミニウム合金、銅合金、青銅、ステンレス等からなる板材で構成することで、両者間でより好適な異種材料接触状態を形成させることが可能となる。このとき、第１部材４３及び第１層６２ａのそれぞれの接触面が少なくとも異種材料で構成されていてもよい。

また、第２層６２ｂは、第１層６２ａよりも延性の高い材料で構成されている。この第２層６２ｂは、上述した低降伏点鋼、アルミニウム、銅合金、鉛合金、すず合金、ベリリウム合金、ニッケル合金、亜鉛合金、銀合金等の延性金属等で構成されている。この介装構造体６２は、延性金属以外に、例えばゴム、樹脂板等のような弾性変形又は塑性変形が容易ないかなる材料により構成されていてもよい。

第１層６２ａと第２層６２ｂとの接合方法としては、超音波接合、スポット溶接、粘着、接着、かしめ等により接合を行うようにしてもよいし、互いに接合することなく単に接触されているのみで構成されていてもよい。

このような構成においても、ボルト６３とナット６４とによる締結力が負荷された場合には、図９（ｂ）に示すように、延性の高い第２層６２ｂが上下方向に収縮されることとなり、その結果、外側に向けて膨出しようとする力が作用することとなる。この第２層６２ｂの上下方向の収縮が更に強まることにより、第２層６２ｂの周端が外側に向けて膨出され、貫通孔３３の内周面に近接又は接触されることとなる。このため、第２層６２ｂの周端と貫通孔３３の内周面との間隔を狭めることができ、ひいては限りなく０に近づけ、或いは接触させることが可能となる。このようにして、第２層６２ｂを外側に向けて変形させて貫通孔３３の内周面に近接又は接触させることにより、荷重が負荷された場合に図５に示す挙動αの如く、即座に荷重が負荷される構成とすることができ、耐震性能を好適に発揮させることも可能となる。

つまり、この図９の構成によれば、第２層６２ｂの膨出により、効果的に支圧伝達させることができる。

また図１０（ａ）の形態は、第１部材４３の孔１０１について、介装構造体６２の貫通孔６２ｄよりも径大となるように構成した例を示している。介装構造体６２は、ボルト６３とナット６４とによる締結力が負荷された場合には、図１０（ｂ）に示すように第１部材４３の孔１０１内に介装構造体６２が凸出された凸出部２６２が形成される。この凸出部２６２は、介装構造体６２における孔１０１に対面している領域であり、上述した締結力に応じて介装構造体６２が孔１０１内に押し出されてあたかも凸状に凸出されたものである。

このような凸出部２６２が形成されることにより、水平方向に地震動が加わった場合において、この凸出部２６２が孔１０１に対して水平方向に引っ掛かり、変形を抑えるように作用することとなる。特に介装構造体６２を延性材料で構成することにより、このような締結力に応じた凸出が比較的に容易に実現できる。なお、この図１０に示す形態によれば、介装構造体６２と、貫通孔３３との間に間隙が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。

また図１１の形態は、介装構造体６２の表面に摩擦係数の高い被覆材料２６４を被覆した例を示している。被覆材料２６４は、電気めっき、溶融亜鉛めっき等を施すものであってもよいし、アルミニウムや銅等をめっきするか又はコーティングするようにしてもよい。即ち、この被覆材料２６４は、アルミニウム合金又は銅合金で構成されているが、これに限定されるものではなく、いかなる材料で構成されていてもよい。

この形態によれば介装構造体６２は、上述した延性材料により構成されていることにより、上述した締結力に応じて介装構造体６２の周端と貫通孔３３の内周面とを近接又は接触させることができる点は上述と同様である。これに加えて、摩擦係数の高い被覆材料２６４が第１部材４３に接触することにより、互いの摩擦係数の相違により、摩擦力をより強く作用させることができ、より摩擦伝達を働かせることが可能となる。

第２実施形態
以下、本発明を適用した接合構造の第２実施形態について説明をする。図１２は、第２実施形態の側断面図であり、図１３は、第２実施形態における介装構造体６２の拡大斜視図を示している。この第２実施形態において適用される介装構造体６２は、ちょうど中央の貫通孔６２ｄから周端に形成される頂部１６３に向けて肉厚が厚くなるように傾斜された傾斜面１６２が形成されていている。この傾斜面１６２は、第１部材４３に対面する側とされている。即ち、傾斜面１６２は、第１部材４３の表面に対して非平行なものとされている。頂部１６３は、断面が略鋭角状とされている。この傾斜面は、頂部１６３がちょうど介装構造体６２の周端に位置するように形成されている。

このような介装構造体６２を第１部材４３に対して接触させた場合、この介装構造体６２における周端に形成された頂部１６３が第１部材４３に対して線接触されることとなる。ちなみに頂部１６３は、介装構造体６２の周端に形成される場合に限定されるものではなく、その周端から貫通孔６２ｄの間において形成されるものであってもよい。また、この頂部１６３は、貫通孔６２ｄの近傍において形成されるものであってもよい。

更に、この介装構造体６２の板厚は、いかなるもので構成されていてもよいが、図１２の例では、第２部材２６ａ、２６ｂの表面から突出しない程度の厚みとされていてもよい。介装構造体６２の板厚は、第２部材２６ａ、２６ｂの表面から突出する程度の厚みとされていてもよい。ちなみに、この介装構造体６２は、貫通孔３３に対してほぼ隙間無く嵌合されている場合以外に、遊びを持たせた状態で遊嵌させるようにしてもよい。かかる場合には、この介装構造体６２の径は、貫通孔３３の内径よりも径小とされていることが前提となる。

ボルト６３及びナット６４の構成は、第１実施形態と同様であるため、以下での説明を省略するが、特に介装構造体６２は、その周端に形成されている頂部１６３が第１部材４３に対して線接触される状態にあることから、上述した圧縮力が負荷された場合には、その頂部１６３に応力が集中することとなり、その結果、かかる頂部１６３を介して第１部材４３に対して局所的に大きな応力が負荷され、頂部１６３が第１部材４３に対してめり込むこととなる。

その結果、介装構造体６２から第１部材４３の両面に対して局所的に押圧力が負荷された状態で固定することが可能となる。なお、ボルト６３とナット６４との間でいわゆる高力ボルト接合を行うようにしてもよい。

次に上述した構成からなる本発明における作用について説明をする。

本発明によれば、第１部材４３に対して介装構造体６２の周端に形成された頂部１６３を介して接触させている。この頂部１６３は、断面が略鋭角状とされており、その頂部１６３を介して第１部材４３に対して線接触される状態にある。このため、ボルト６３を介して圧縮力が負荷された場合には、その頂部１６３に応力が集中し、第１部材４３に対して局所的に大きな応力が負荷され、場合により頂部１６３を第１部材４３にめり込ませることが可能となる。かかる状態の下で、上述したように介装構造体６２の頂部１６３が第１部材４３の表面上を摺動した場合、第１部材４３の表面とこれに対して押圧する介装構造体６２の頂部１６３との間でより大きな互いに摩擦が作用することとなる。特に頂部１６３が第１部材４３にめり込んでいることで、その摩擦力をより大きなものにすることができる。そして、この摩擦に応じて荷重の負荷による変形エネルギーが摩擦伝達によってより多く吸収されることとなる。
なお、この形態においても、介装構造体６２と、貫通孔３３との間には硬化材１６９が注入されていてもよいことは勿論である。

図１４（ａ）は、介装構造体６２の径を貫通孔３３の内径よりも径小とした場合の例である。介装構造体６２の径が貫通孔３３の内径よりも径小の場合には、介装構造体６２の周端と、貫通孔３３の内周面との間に間隔が生じることとなる。このため、介装構造体６２を貫通孔３３内に嵌め込む際には、このような間隔がいわゆるクリアランスとしての役割を果たすこととなり、嵌め込み作業性を向上させることができる。これに加えて頂部１６３が周端に形成されている介装構造体６２を設けることにより、ボルト６３とナット６４による締結力に基づいて、図１４（ｂ）に示すように介装構造体６２の頂部１６３が外側に向けて変形することとなる。その結果、外側に向けて変形した頂部１６３は、第１部材４３内にめり込むこととなる。その結果、介装構造体６２の周端は、第２部材２６ａ、２６ｂに設けられた貫通孔３３の内周面に接触することとなる。このとき、貫通孔３３の内周面に対して介装構造体６２の周端が接触されている場合に限定されるものではなく、少なくともこの内周面に近接するものであればよい。この図１４に示すような接触形態も、第１実施形態と同様に、介装構造体６２の周端を外側に向けて膨出させて貫通孔３３の内周面に近接又は接触させている形態といえる。このため、介装構造体６２の周端と貫通孔３３の内周面との間隔を狭めることができ、ひいては限りなく０に近づけることが可能となる。

このようにして、介装構造体６２の頂部１６３を外側に向けて変形させて貫通孔３３の内周面に近接又は接触させることにより、負荷がかかった場合において図５に示す挙動αの如く支圧伝達が生じ、即座に荷重が負荷される構成とすることができ、耐震性能を好適に発揮させることも可能となる。

図１５（ａ）の形態では、介装構造体６２につき、少なくとも頂部１６３について焼き入れ処理を施すことにより、介装構造体６２の胴体部よりも頂部１６３、又は頂部１６３及びその近傍を高硬度に形成した例を示している。以下の例では、頂部１６３を高硬度に形成した場合を例にとり説明をする。これにより、ボルト６３とナット６４とによる締結力が図１５（ｂ）中の矢印方向に向けて負荷された場合に頂部１６３は高硬度とされているため、潰れることなく外側に向けて変形していくこととなる。これに対して、頂部１６３よりも低硬度とされたこの介装構造体６２の胴体部は、かかる矢印方向の締結力が負荷された場合に、外側に膨出させることが可能となる。特にこの介装構造体６２を低降伏点鋼、アルミニウム、銅合金、鉛合金、すず合金、ベリリウム合金、ニッケル合金、亜鉛合金、銀合金等の延性金属等で構成されていてもよい。

なお、この頂部１６３は焼き入れにより高硬度とされる以外に、他のいかなる手法により介装構造体６２の胴体部よりも高硬度とされていてもよい。例えば介装構造体６２の胴体部よりも異種の材料、しかも胴体部よりも高硬度の材料で構成されていてもよい。かかる場合には、この介装構造体６２の胴体部は、上述した延性金属以外に、ゴム、樹脂等を始めとしたいかなる軟性材料で構成されていてもよい。

このような図１５の形態によれば、頂部１６３に加え、膨出された介装構造体６２の胴体部を介して貫通孔３３の内周面との間隔を狭めることが可能となる。その結果、荷重が負荷された場合に図５に示す挙動αの如く、即座に荷重が負荷される構成とすることができ、耐震性能を好適に発揮させることも可能となる。

また図１６は、第１部材４３を先に柱体４１に取り付ける例を示している。第２部材２６ａ、２６ｂは、柱体４１には取り付けられることなく、梁部材３０１に溶接されることとなる。この図１６においても上述した図１２と同一の構成要素、部材に関しては同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。

また、第２実施形態においても、図８に示すような接合形態を採用してもよいことは勿論である。

なお本発明は、図１７に示すような、例えば柱体４１間の接合構造１１０に対して適用するようにしてもよい。この柱体４１間の接合構造１１０において、上述した接合構造１００と同一の構成要素、部材については、同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。

図１８は、接合構造１１０における拡大断面図を示している。下段の柱体４１に上端に取り付けられているプレート１４１は、梁のフランジ等に取り付けるために設けられる。このプレート１４１の上面には、第２部材１４２ａ、１４２ｂが、面内方向が鉛直となるように延長されている。

第１部材１４３は、管体により構成される上段の柱体４１である。第１部材１４３は、第１部材１４３は、離間して取り付けられる第２部材２６ｂとからなる。第２部材１４２ａ、１４２ｂ間に、第１部材１４３が介装されることとなる。

第２部材１４２ａ、１４２ｂには、貫通孔３３が形成されている。この貫通孔３３には、それぞれ介装構造体６２が嵌め込まれる。ちなみに介装構造体６２は、図１３の拡大斜視図に示すように、ちょうど中央の貫通孔６２ｄから頂部１６３に向けて傾斜面１６２が形成され、当該頂部１６３は、断面が略鋭角状とされている。このような介装構造体６２を第１部材１４３に対して接触させた場合、この介装構造体６２における頂部１６３が第１部材１４３に対して線接触されることとなる。ちなみに、この形態においては介装構造体６２と貫通孔３３の内周面はほぼ隙間が無い状態とされている。

ボルト６３は、その軸が介装構造体６２における貫通孔６２ｄ、第１部材１４３における孔１０１にそれぞれ挿通されている。このボルト６３の軸先端は、ナット６４により螺着されている。このようなボルト６３とナット６４による締め付けを行うことで、ボルト６３の頭部からの圧縮力がボルト６３の頭部とナット６４との間で発生する圧縮力を伝達することが可能となる。

このような接合構造１１０によれば、第１部材１４３に対して介装構造体６２の頂部１６３を介して接触させている。この頂部１６３は、断面が略鋭角状とされており、その頂部１６３を介して第１部材１４３に対して線接触される状態にある。このため、ボルト６３を介して圧縮力が負荷された場合には、その頂部１６３に応力が集中し、第１部材１４３に対して局所的に大きな応力が負荷され、更には頂部１６３が第１部材１４３に対してめり込んでいくこととなる。かかる状態の下で、荷重が構造物に加わり、梁４２が柱体４１に対してめり込んだ場合、第１部材１４３の表面とこれに対して押圧する介装構造体６２の頂部１６３との間でより大きな互いに摩擦が作用することとなる。そして、この摩擦に応じて荷重が負荷された場合に摩擦伝達によってより多く吸収されることとなる。これに加えて、この介装構造体６２を例えば四角形状に構成し、またこれが嵌め込まれる貫通孔３３についても同様に四角形状に構成するようにしてもよい。これにより、貫通孔３３に介装構造体６２を嵌め込んだ上でこれをボルト６３により固定する際に、介装構造体６２がとも回りしてしまうのを防止することが可能となる。

このような接合構造１１０において、上述した接合構造１００において説明した各種形態の何れかを適用してもよいことは勿論である。また、このような接合構造１１０は、第２実施形態のみならず、第１実施形態において適用されるようにしてもよいことは勿論である。

２６、１４２ 第２部材
３３ 貫通孔
４１ 柱体
４２ 梁
４３、１４３ 第１部材
４４ ウェブ
６２ 介装構造体
６３ ボルト
６４ ナット
１００ 接合構造
１０１ 孔
１１０ 接合構造
１１１ ワッシャー
１４１ プレート
１６２ 傾斜面
１６３ 頂部
１６９ 硬化材
２６２ 凸出部
２６４ 被覆材料
３０１ 梁部材
３０２ ウェブ
４０１ 添接板
４０２ 添接板
４１０ 切欠

Claims (9)

1. 孔が形成される第１部材と、
   貫通孔が形成され、前記第１部材よりも先に構造体に固定される第２部材と、
   前記第２部材に形成された前記貫通孔よりも径小とされ、当該貫通孔に嵌め込まれ、前記第１部材の表面に対して接触された状態とされる介装構造体と、
   少なくとも前記介装構造体及び前記第１部材の孔にボルトの軸を貫通させることによりこれらを締結する締結部材とを備え、
   前記介装構造体は、前記締結部材による締結力に基づいてその周端が外側に向けて膨出されて前記貫通孔の内周面に近接又は接触させてなること
   を特徴とする部材間の接合構造。
2. 貫通孔が形成される第２部材と、
   前記第２部材よりも先に構造体に固定され、孔が形成される第１部材と、
   前記第２部材に形成された前記貫通孔よりも径小とされ、当該貫通孔に嵌め込まれ、前記第１部材の表面に対して接触された状態とされる介装構造体と、
   少なくとも前記介装構造体及び前記第１部材の孔にボルトの軸を貫通させることによりこれらを締結する締結部材とを備え、
   前記介装構造体は、前記締結部材による締結力に基づいてその周端が外側に向けて膨出されて前記貫通孔の内周面に近接又は接触させてなること
   を特徴とする部材間の接合構造。
3. 前記介装構造体は、前記第１部材の表面に対して接触される第１層と、上記第１層と上記締結部材との間に介装され、前記第１層よりも延性の高い材料で構成され、前記締結部材による締結力に基づいてその周端が外側に向けて膨出する第２層とを有していること
   を特徴とする請求項１又は２記載の部材間の接合構造。
4. 前記第１部材の孔は、前記介装構造体の孔よりも径大となるように構成され、
   前記介装構造体は、前記締結部材による締結力に基づいて、前記第１部材の孔内に凸出されること
   を特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の部材間の接合構造。
5. 前記介装構造体は、当該介装構造体よりも摩擦係数の高い材料により被覆されていること
   を特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項記載の部材間の接合構造。
6. 前記介装構造体は、上記ボルトの軸が貫通される孔から周端に向けて傾斜され、その周端に形成された頂部を介して前記第１部材の表面に接触されていること
   を特徴とする請求項１又は２記載の部材間の接合構造。
7. 前記介装構造体は、その頂部、又は頂部及びその近傍の硬度がより高く形成されていること
   を特徴とする請求項１〜６のうち何れか１項記載の部材間の接合構造。
8. 前記介装構造体は、その頂部の硬度がより高く形成され、当該頂部を除くより低硬度の胴体部が上記締結力に基づいて外側に向けて膨出されて上記貫通孔に近接又は接触させてなること
   を特徴とする請求項７記載の部材間の接合構造。
9. 前記介装構造体の周端と、前記貫通孔との間には硬化材が注入されていること
   を特徴とする請求項１〜８のうち何れか１項記載の部材間の接合構造。

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