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本発明は、柱と梁を備える柱梁接合構造に関する。
従来、エンドプレート型式の柱梁接合構造では、梁フランジの幅が柱の幅よりも小さい構造となっていた。従って、柱の幅によって梁の性能が定められ、梁の性能を向上させたい場合には、柱の設計自体を見直す必要があった。このような問題を解決するために、例えば特許文献1に示すような構成が知られている。特許文献1に示す柱梁接合構造では、柱と梁の幅が同じ大きさとなっており、梁の端部に設けられるエンドプレートは、幅方向の寸法と高さ方向の寸法が梁の端部と等しくなっている。
特開2007−198066号公報
しかしながら、特許文献1の構成は、梁とエンドプレートの端部が揃う構成であるので、エンドプレートを梁の端部に溶接接合する際には、梁フランジの両側にエンドタブ等の溶接補助部材を取り付けた上で溶接を行い、その後、当該溶接補助部材を切削する作業が必要となって手間となる問題がある。また、施工誤差等で梁が柱に対して僅かでもずれた状態で取り付けられると、当該梁と、該梁に隣り合う梁とが互いに緩衝しあって梁を取り付けられないという問題がある。
そこで、本願発明は、柱の幅によらず梁の性能を向上でき、施工手間を増すことなく柱の幅と同程度の幅を有する梁を柱に接合することができる柱梁接合構造を提供することを目的とする。
本発明に係る柱梁接合構造は、角型鋼管により形成される柱と、該柱の一側面部に固定される梁とを備え、該梁は、H形鋼又は角型鋼管からなる梁本体部と、該梁本体部に固着されて柱の外周面に面接触する板状のエンドプレートとを備えており、梁本体部は、柱の幅と同程度の幅を有して形成されており、エンドプレートは、柱に面接触する柱接触面部と、梁本体部の端部に接合される梁端接合面部とを備え、柱接触面部は柱の幅と同じ又は僅かに小さい幅を有して形成されると共に、梁端接合面部は梁本体部の幅よりも大きい幅を有して形成され、且つ、エンドプレートは梁本体部の高さ方向に沿って延在してこれら面部を連結する一対の側方小口面部を備え、側方小口面部は、柱接触面部及び梁端接合面部の法線に対して、少なくとも柱接触面側の一部または柱接触面部側から梁端接合面部に亘る全部が当該柱接触面部側から梁端接合面部側に向けて拡幅状に傾斜した状態に形成され、梁は、柱の軸心を通過する各面の法線を水平方向に45°傾けた仮想線に、エンドプレートの側方小口面部を交差させない状態で取り付けられることを特徴とする。
本発明に係る柱梁接合構造によれば、梁の幅と柱の幅を同程度に形成することができるので、梁の性能向上を図ることができるものとなる。特に、エンドプレートは、当該梁本体部の端部に接合される梁端接合面部が当該梁本体部の幅よりも大きい幅を有して形成されているので、梁本体部の端部を梁端接合部に当接させた状態で当該梁本体部の端部の側縁よりもさらに側方に梁端接合面部が存在するものとなる。これによって、当該エンドプレートの梁端接合面部に梁本体部を溶接接合する際には、当該梁本体部の周縁に沿ってまわし溶接を施すことができ、1度の溶接作業でこれらエンドプレートと梁本体部とを接合することができるものとなっているのである。また、当該梁を柱の外周面に接合する場合には、梁は、エンドプレートの該側方小口面部を、柱の軸心を通過する各面の法線を水平方向に45°傾けて形成される仮想線に交差しない状態で取り付けられるものとなっている。当該仮想線は、柱の断面に対する対角線を形成するものであって、当該対角線にエンドプレートの側方小口面部を交差させない状態で梁を柱の各面に取り付けるものとなっているので、柱の各面に梁を接合する場合にも梁同士の緩衝が発生するものとはならず、隣り合う梁の有無に関わらず当該梁を柱に取り付けることができるものとなっているのである。以上により、柱の幅によらず梁の性能を向上でき、施工手間を増すことなく柱の幅と同程度の幅を有する梁を柱に接合することができる。
また、本発明に係る柱梁接合構造において、エンドプレートの柱接触面部の幅は僅かに柱の幅よりも小さく、側方小口面部は柱接触面部及び梁端接合面部の法線に対して45°の角度で傾斜していることが好ましい。例えば、法線に対して傾斜が大きい場合は、梁端接合面部の広さを確保し易いが、梁端接合面部側の角部が薄くなり、強度を確保し難くなる。一方、法線に対して傾斜が小さい場合は、角部の強度を確保し易いが、梁端接合面部の大きさを確保し難くなる。45°とした場合、これらのバランスをとることができる。
また、本発明に係る柱梁接合構造において、エンドプレートは、梁本体部の上端部よりも上方に延在部を備えると共に、梁本体部の下端部よりも下方に延在部を備えていることが好ましい。これによれば、当該延在部と梁本体部との間にて溶接接合ができ、しかも、側方からまわし溶接が可能となるので、溶接手間を増大させること無く梁本体部とエンドプレートとの接合強度をさらに向上させることができるものとなっている。
また、本発明に係る柱梁接合構造において、一対の延在部のいずれか一方又は両方に柱との接合部を備えていることが好ましい。これによれば、梁と柱との接合強度を向上させることができるものとなっている。
本発明によれば、柱の幅によらず梁の性能を向上でき、施工手間を増すことなく柱の幅と同程度の幅を有する梁を柱に接合することができる。
本発明の実施形態に係る柱梁接合構造を上方から見た図である。 図1に示す柱梁接合構造を側方から見た図である。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る柱梁接合構造100を上方から見た図である。図2は、図1に示す柱梁接合構造100を側方から見た図である。図1及び図2に示すように、柱梁接合構造100は、角型鋼管により形成される柱1と、該柱1の一の側面部2に固定される梁3とを備えている。柱1は、断面矩形状をなしており、四方に側面部2を有している。一の側面部2に対して、一の梁3が固定されている。
梁3は、H形鋼からなる梁本体部4と、該梁本体部4に固着されて柱1の外周面2aに面接触する板状のエンドプレート6とを備えている。梁本体部4は、水平方向に拡がる上下一対のフランジ7,8と、鉛直方向に拡がり当該フランジ7,8を連結するウェブ9とを備えている。梁本体部4は、柱1の幅と同程度の幅を有して形成されている。具体的には、梁本体部4のフランジ7,8の幅方向の寸法L1は、柱1の幅方向の寸法L2と同程度である。なお、同程度とは、柱1の規格と、同程度の幅の規格に係る梁本体部4を用いることを指しており、寸法L1と寸法L2が同一であるか、差が±5mmの範囲内である状態とする。
エンドプレート6は、柱1に面接触する柱接触面部11と、梁本体部4の端部に接合される梁端接合面部12と、を備えている。梁本体部4の端部は、溶接によってエンドプレート6の梁端接合面部12と接合されている。なお、溶接の態様についての詳細な説明は、後述する。梁本体部4は、端部の幅方向の中心線が、エンドプレート6の梁端接合面部12の幅方向の中心線と略一致するように、エンドプレート6に接合される。また、エンドプレート6は、柱接触面部11の幅方向の中心線が、柱1の外周面2aの幅方向の中心線と略一致するように、柱1に接合される。柱接触面部11は柱1の幅と同じ大きさ又は僅かに小さい幅を有して形成される。すなわち、柱接触面部11の幅方向の寸法L3は、柱1の幅方向の寸法L2と同じ又は僅かに小さい。なお、「僅かに小さい」とは、寸法L3が寸法L2よりも小さく、その差が5mm以内の範囲内である状態とする。梁端接合面部12は梁本体部4の幅よりも大きい幅を有して形成されている。すなわち、梁端接合面部12の幅方向の寸法L4は、梁本体部4のフランジ7,8の幅方向の寸法L1よりも大きい。従って、梁端接合面部12の幅方向の両端部と、梁本体部4のフランジ7,8の幅方向の両端部との間には、梁本体部4の端部よりも外方に梁端接合面部12が延在することによる拡幅部13がそれぞれ形成される(図1参照)。
また、エンドプレート6は、梁本体部4の高さ方向に沿って延在して、柱接触面部11と梁端接合面部12を連結する一対の側方小口面部14を備える。側方小口面部14は、柱接触面部11及び梁端接合面部12の法線に対して、一部または全部が傾斜している。本実施形態では、エンドプレート6の厚さ方向でみて柱接触面部11側の一部が前記法線に対して傾斜しており(すなわち、柱接触面部11に対して傾斜している)、梁端接合面部12側の一部が、前記法線に対して平行となっている(すなわち、梁端接合面部12に対して垂直となっている)。
梁3は、柱1の軸心CTを通過する各面2aの法線NLを水平方向に45°傾けた仮想線VLに、エンドプレート6の側方小口面部14が交差しない状態で取り付けられる。本実施形態では、エンドプレート6の柱接触面部11の幅は僅かに柱1の幅よりも小さく、側方小口面部14は柱接触面部11及び梁端接合面部12の法線に対して45°の角度で傾斜している。従って、側方小口面部14の傾斜部分は、法線NLに対して45°傾斜しており、仮想線VLと平行をなしている。また、側方小口面部14の傾斜部分は、仮想線VLと平行をなした状態で、当該仮想線VLから僅かな隙間を空けて離間している。一のエンドプレート6の側方小口面部14の傾斜部分と、当該エンドプレート6に隣り合う他のエンドプレート6の側方小口面部14の傾斜部分は、互いに隙間を空けた状態で平行に対向しており、当該隙間を仮想線VLが通過している。このように、隣り合うエンドプレート6は、互いに接触しない状態となっている。
図2に示すように、エンドプレート6は、上下方向の大きさが、梁本体部4よりも大きい。従って、エンドプレート6は、梁本体部4の上端部(上側のフランジ7の上面)よりも上方に延在部16を備えると共に、梁本体部4の下端部(下側のフランジ8の下面)よりも下方に延在部17を備えている。梁本体部4の上下方向の中心線とエンドプレート6の上下方向の中心線が一致するように接合される。従って、延在部16と延在部17の上下方向の大きさは等しい。また、エンドプレート6は、一対の延在部16,17のいずれか一方又は両方に柱1との接合部21を備えている。本実施形態では、エンドプレート6は、上側の延在部16に接合部21を一対備え、下側の延在部17に接合部21を一対備えている。なお、エンドプレート6は、上側のフランジ7の下方に接合部21を一対備え、下側のフランジ8の上方に接合部21を一対備えている。なお、接合部21は、ボルトとナットの締結によって、柱1にエンドプレート6を接合する。
次に、本実施形態に係る柱梁接合構造100の作用・効果について説明する。
本実施形態に係る柱梁接合構造100によれば、梁3の幅と柱1の幅を同程度に形成することができるので、梁3の性能向上を図ることができるものとなる。特に、エンドプレート6は、当該梁本体部4の端部に接合される梁端接合面部12が当該梁本体部4の幅よりも大きい幅を有して形成されている。従って、梁本体部4の端部を梁端接合面部12に当接させた状態で当該梁本体部4の端部の側縁よりもさらに側方に拡幅部13が形成されて、梁端接合面部12が存在するものとなる。これによって、当該エンドプレート6の梁端接合面部12に梁本体部4を溶接接合する際には、当該梁本体部4のフランジ7、8の小口面部も溶接することができ、ひいては当該梁本体部4の端部周縁に沿ってまわし溶接を施すことができ、1度の溶接作業でこれらエンドプレート6と梁本体部4とを接合することができるものとなっているのである。
具体的には、図2に示すように、梁本体部4のH形状の周縁の全周に亘って溶接を施すことができる(図2において、梁本体部4を取り囲むようにハッチングを付した部分に溶接が施される)。例えば、フランジ7,8の幅方向の寸法L1とエンドプレート6の梁端接合面部12の幅方向の寸法L4とが同じ寸法であった場合、フランジ7,8の両端部とエンドプレート6の両端部が揃う。この場合、フランジ7,8の両端部にエンドタブ等の溶接補助部材を取り付けた上で溶接を行い、その後、当該溶接補助部材を切削する作業が必要となって手間となる。しかしながら、エンドプレート6の梁端接合面部12の幅方向の寸法L4が、梁本体部4の幅方向の寸法L1よりも大きく、当該梁本体部4の幅方向の両端部よりもさらに側方に拡幅部13が形成されて(図1参照)、梁端接合面部12が存在するものとなる。従って、溶接補助部材を用いなくとも、エンドプレート7,8の両端側の部分において、梁端接合面部12の拡幅部13が溶接部を受けることができる。従って、例えば、フランジ7の上面側を溶接している状態から、そのままフランジ7の幅方向の端部(小口面部)を溶接しながら、当該フランジ7の下面側へ回り込んで溶接を行うことができる。このように、フランジ7の幅方向の端部で溶接を中断することなく、連続的に溶接を行うことができる。フランジ8についても同様である。
このように、梁本体部4のフランジ7,8の幅方向の両端にも溶接を施すことが可能となることによって、梁本体部4に作用する荷重は、梁本体部4の上下方のみならず側方からでもエンドプレート6に(梁端接合面部12に)伝達することができ、当該箇所の応力集中を回避しつつ、良好に荷重伝達を行うことができるものとなっているのである。
また、梁3を柱1の外周面2aに接合する場合には、梁3は、エンドプレート6の該側方小口面部14を、柱1の軸心CLを通過する各面の法線NLを水平方向に45°傾けて形成される仮想線VLに交差しない状態で取り付けられるものとなっている。当該仮想線VLは、柱1の断面に対する対角線を形成するものであって、当該対角線にエンドプレート6の側方小口面部14を交差させない状態で梁3を柱1の各外周面2aに取り付けるものとなっているので、柱1の各外周面2aに梁を接合する場合にも梁3同士の緩衝が発生するものとはならず、隣り合う梁3の有無に関わらず当該梁3を柱1に取り付けることができるものとなっているのである。
また、本実施形態に係る柱梁接合構造100において、エンドプレート6の柱接触面部11の幅は僅かに柱1の幅よりも小さく、側方小口面部14は柱接触面部11及び梁端接合面部12の法線に対して45°の角度で傾斜している。例えば、法線に対して傾斜が大きい場合は、上記拡幅部13の広さを確保し易いが、梁端接合面部12側の角部が薄くなり、強度を確保し難くなる。或いは、それに伴って柱接触面部側の幅が狭まってしまい、面接触部の幅が端の幅より小さく、所望の接合強度を得られないことにもつながり兼ねない。一方、法線に対して傾斜が小さい場合は、角部の強度を確保し易いが、梁端接合面部12の大きさを確保し難くなる。45°とした場合、これらのバランスをとることができる。また、柱1の外周面2aにエンドプレート6を接合し、当該外周面2aの隣の外周面2aにもエンドプレート6を接合した場合、各エンドプレート6の側方小口面部14は、互いに平行をなして対向するようになる。すなわち、柱接触面部11側の角部同士が近接しすぎることもなく、梁端接合面部12の角部同士が近接しすぎることもないため、梁を柱に接合する際に、隣り合うエンドプレート6の側方小口面部14同士が干渉しないようにする接合作業が行い易くなる。
また、本実施形態に係る柱梁接合構造100において、エンドプレート6は、梁本体部4の上端部よりも上方に延在部16を備えると共に、梁本体部4の下端部よりも下方に延在部17を備えている。これによれば、当該延在部16,17と梁本体部4との間にて溶接接合ができ、しかも、側方からまわし溶接が可能となるので、溶接手間を増大させること無く梁本体部4とエンドプレート6との接合強度をさらに向上させることができるものとなっている。
また、本実施形態に係る柱梁接合構造100において、一対の延在部16,17のいずれか一方又は両方に柱1との接合部21を備えている。これによれば、梁3と柱1との接合強度を向上させることができるものとなっている。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、四方の側面部2にそれぞれ梁3が固定されているが、少なくとも一つの側面部2に梁3が設けられていればよい。また、梁3は、H形鋼に限らず、角型鋼管であってもよい。また、側方小口面部14は45°に傾斜していなくてもよく、仮想線VLに接触しない限り、あらゆる角度を採用してよい。また、側方小口面部14は、柱接触面部11側の一部が傾斜しており、梁端接合面部12側は垂直となっていたが、側方小口面部14の全部が傾斜していてよい。
1…柱、2…側面部、3…梁、4…梁本体部、6…エンドプレート、11…柱接触面部、12…梁端接合面部、14…側方小口面部、16,17…延在部、21…接合部、100…柱梁接合構造。

Claims (4)

  1. 角型鋼管により形成される柱と、
    該柱の一側面部に固定される梁とを備え、
    該梁は、H形鋼又は角型鋼管からなる梁本体部と、該梁本体部に固着されて前記柱の外周面に面接触する板状のエンドプレートとを備えており、
    前記梁本体部は、前記柱の幅と同程度の幅を有して形成されており、
    前記エンドプレートは、前記柱に面接触する柱接触面部と、前記梁本体部の端部に接合される梁端接合面部とを備え、
    前記柱接触面部は前記柱の幅と同じ又は僅かに小さい幅を有して形成されると共に、前記梁端接合面部は前記梁本体部の幅よりも大きい幅を有して形成され、且つ、前記エンドプレートは前記梁本体部の高さ方向に沿って延在してこれら面部を連結する一対の側方小口面部を備え、
    前記側方小口面部は、前記柱接触面部及び前記梁端接合面部の法線に対して、少なくとも柱接触面側の一部または柱接触面部側から梁端接合面部に亘る全部が当該柱接触面部側から梁端接合面部側に向けて拡幅状に傾斜した状態に形成され、
    前記梁は、前記柱の軸心を通過する各面の法線を水平方向に45°傾けた仮想線に、前記エンドプレートの側方小口面部を交差させない状態で取り付けられており、
    隣り合う前記エンドプレートは、互いに隙間を空けた状態となっている
    ことを特徴とする柱梁接合構造。
  2. 前記エンドプレートの柱接触面部の幅は僅かに柱の幅よりも小さく、前記側方小口面部は前記柱接触面部及び前記梁端接合面部の法線に対して45°の角度で傾斜している
    ことを特徴とする請求項1に記載の柱梁接合構造。
  3. 前記エンドプレートは、前記梁本体部の上端部よりも上方に延在部を備えると共に、梁本体部の下端部よりも下方に延在部を備えている
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の柱梁接合構造。
  4. 前記一対の延在部のいずれか一方又は両方に柱との接合部を備えている
    ことを特徴とする請求項3に記載の柱梁接合構造。
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