JP6390284B2 - 柱梁接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、柱材に梁材を接合させるための柱梁接合構造に関する。

従来から、阪神大震災での地震被害を教訓として、日本建築学会の鋼構造接合部設計指針に示されるように、建築鉄骨の梁の断面形状を材軸に沿って変化させる柱梁接合構造が多数開発されており、例えば、特許文献１に開示される柱梁接合構造が提案されている。

特許文献１に開示された柱梁接合構造は、柱と鉄骨梁とが剛接合されるものであり、鉄骨梁は、鉄骨梁の基準の断面形状をなす基準断面部と、基準断面部よりも鉄骨梁の端側に位置されつつ、基準断面部よりも断面積が増大した断面積増大部とを有する。特許文献１に開示された柱梁接合構造は、基準断面部と断面積増大部との境界位置を跨ぎながら、補強部材が基準断面部と断面積増大部とに接合されるものである。

ここで、非特許文献１においては、梁フランジの両側から鋼製プレートを溶接する場合に、鋼製プレートの溶接ディテールによって梁端部の変形性能に差が生じることが報告されており、また、鋼製プレートに相当する拡幅部位と梁フランジとを一体化させたものとして鋼板から梁フランジを切り出した一体型に比べて、梁フランジの両側から鋼製プレートを溶接する溶接型の方が、梁端部の変形性能が低いものとなることが報告されている。

特開２０１３−１８１２９２号公報

リブプレート補強方式による鉄骨梁端部の破断防止対策に関する研究（その１）〜（その３）（日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸）、ｐ．６８５−ｐ．６９０、２００２年８月）

しかし、特許文献１に開示された柱梁接合構造は、基準断面部と断面積増大部との境界位置を跨ぎながら補強部材を接合させることで、境界位置の断面の一部に大きな塑性ひずみが集中することを抑制させるものであるため、梁のフランジへの水平ハンチの取付作業のほか、補強部材の接合作業が必要となり、施工コストや材料コストが増大するという問題点があった。

非特許文献１においては、梁フランジに水平リブを溶接接合させるときに、水平リブのリブ端をＫ型開先として、Ｋ型開先溶接の終端に特別なことをしない自然止めによる溶接型、又は、Ｋ型開先溶接の終端に回し溶接を実施した溶接型と、鋼板から梁フランジを切り出した一体型とで、梁フランジの荷重−変形関係を比較している。その結果、非特許文献１によると、自然止め等による溶接型においては、鋼板から梁フランジを切り出した一体型のものに比べて、梁端部の変形性能が劣るものとなるという問題点があった。

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、施工コストや材料コストの増大を抑制しながら、鋼板から梁フランジを切り出した一体型と同等以上の高い変形性能を得ることのできる溶接型の柱梁接合構造を提供することにある。

第１発明に係る柱梁接合構造は、柱材に梁材を接合させるための柱梁接合構造であって、梁材の長手方向に延びて設けられる梁フランジと、梁材の長手方向で柱材に取り付けられる梁材の梁端側に設けられる鋼製プレートとを備え、前記鋼製プレートは、前記梁フランジの側端面と略平行に対向する対向部と、前記鋼製プレートの上面及び下面から前記対向部まで板厚方向に傾斜して連続する一対の傾斜部とを有し、柱材に近接した基端部の開先面から、柱材と離間した先端部の開先面まで、前記梁フランジの側端面と、前記傾斜部との間の隙間に複数パスで溶接されるものであり、前記隙間内において、板厚方向における前記鋼製プレートの上面及び下面よりも前記対向部側を内部側としたとき、前記複数パスのうち前記内部側に最も近い位置に設けられる第１パスの溶接部分は、前記基端部から前記先端部までの範囲内で、梁材の長手方向で前記鋼製プレートの全長に亘って設けられるとともに、前記複数パスのうち前記第１パスの溶接部分の次に前記内部側に近い位置に設けられる第２パスの溶接部分は、前記先端部側の位置を、第１パスの溶接部分における前記先端部側の位置よりも、前記梁フランジの板厚と略同一の大きさ以上となる位置まで、梁材の長手方向における前記基端部側に後退させた範囲内に設けられることを特徴とする。

第２発明に係る柱梁接合構造は、第１発明において、前記複数パスのうち第３パス以降の第ｎパス（ただしｎは３以上の整数）の溶接部分は、前記先端部側の位置を、前記複数パスのうち第ｎ−１パスの溶接部分における前記先端部側の位置よりも、前記梁フランジの板厚と略同一の大きさ以上となる位置まで、梁材の長手方向における前記基端部側に順次後退させた範囲内に設けられることを特徴とする。

第３発明に係る柱梁接合構造は、第１発明又は第２発明において、前記梁フランジは、梁材の長手方向に作用するモーメント分布に応じて、梁材の長手方向で前記鋼製プレートが設けられる部位よりも、梁材の中央側が先行して塑性変形するものとなるように、部分的に断面欠損部が形成されることを特徴とする。

第４発明に係る柱梁接合構造は、第３発明において、前記断面欠損部は、前記梁フランジの板厚の０．６倍以上の直径を有して、略円形状に形成されることを特徴とする。

第１発明〜第４発明によれば、梁フランジの塑性化領域を広いものとして、梁材の梁端での変形性能を向上させることができるものとなり、従来の一体型と同等以上の変形性能を得ることで、鉄骨建築物等に大規模な地震等による外力が作用した場合であっても、柱材と梁材との接合箇所で、梁材の梁端が損傷、破断することを回避して、鉄骨建築物等の倒壊を防止することを容易にすることができる。

第１発明〜第４発明によれば、溶接型の柱梁接合構造であるにもかかわらず、従来の一体型と同等以上の高い変形性能を得ることができるため、柱材に接合された既存の梁材の梁フランジに後付けで鋼製プレートを容易に溶接接合することができるものとなり、既存の梁材の取替作業等が要求されないものとなることから、施工コストや材料コストの増大を抑制することが可能となる。

特に、第３発明によれば、梁フランジの梁端側で、梁フランジの梁端の補強を確実なものとすると同時に、梁フランジの中央側で、梁フランジに先行降伏領域が形成されるものとなり、梁フランジの塑性化領域を広いものとして、梁材の梁端での変形性能を向上させることが可能となる。

特に、第４発明によれば、断面欠損部の直径を梁フランジの板厚の０．６倍以上に設定することで、断面欠損部の形状を長手方向に伸びるように変形させた場合であっても、略円形状の断面欠損部の内面に延性亀裂が発生しないものとなり、梁材の梁端での安定した変形性能を得ることが可能となる。

本発明を適用した柱梁接合構造が用いられる柱材及び梁材を示す斜視図である。 本発明を適用した柱梁接合構造が用いられる梁材の形状を示す断面図である。 （ａ）は、本発明を適用した柱梁接合構造が用いられる梁材の梁端を示す正面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 本発明を適用した柱梁接合構造を示す斜視図である。 本発明を適用した柱梁接合構造を示す平面図である。 （ａ）は、図５のＣ−Ｃ矢視端面図であり、（ｂ）は、図５のＤ−Ｄ矢視端面図であり、（ｃ）は、図５のＥ−Ｅ矢視端面図である。 （ａ）は、本発明を適用した柱梁接合構造において鋼製プレートが２回のパスでＫ型開先溶接された状態を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 （ａ）は、本発明を適用した柱梁接合構造において鋼製プレートがｎ回のパスでＫ型開先溶接された状態を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 （ａ）は、本発明を適用した柱梁接合構造において鋼製プレートが３回のパスでＫ型開先溶接された状態を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、その溶接部分が順次後退させた範囲内に設けられる状態を示す平面図である。 （ａ）は、本発明を適用した柱梁接合構造において鋼製プレートが３回以上のパスでＫ型開先溶接された状態を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、第３パス以降の溶接部分が順次後退させることなく設けられる状態を示す平面図である。 （ａ）は、本発明を適用した溶接型の柱梁接合構造に引張力が付与される状態を示す平面図であり、（ｂ）は、従来の一体型の柱梁接合構造に引張力が付与される状態を示す平面図である。 本発明を適用した柱梁接合構造と従来の一体型の柱梁接合構造とで荷重−変形関係を比較するグラフである。 本発明を適用した柱梁接合構造が用いられる梁材に作用するモーメント分布を示す説明図である。 本発明を適用した柱梁接合構造において梁フランジに断面欠損部が形成されることで実現される先行降伏領域を示す説明図である。 本発明を適用した柱梁接合構造において鋼製プレートの変形例を示す斜視図である。

以下、本発明を適用した柱梁接合構造１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。

本発明を適用した柱梁接合構造１は、主に、鉄骨建築物等において採用されるものであり、図１に示すように、建築物内で縦方向に延びる鋼製等の柱材４に、建築物内で横方向に延びる鋼製等の梁材６を接合させるために用いられる。

柱材４は、断面略矩形状の角形鋼管等が用いられて、建築物内で複数箇所に立設されるものとなる。柱材４は、梁材６が接合される接合箇所で、柱材４と梁材６とで相互に曲げ応力等を伝達させるものとして、必要に応じて、鋼製等の通しダイアフラム５が取り付けられる。

通しダイアフラム５は、例えば、外縁形状が略矩形状となった鋼板等が用いられて、柱材４を分断した後に溶接することで、柱材４に取り付けられる。このとき、通しダイアフラム５は、柱材４の外周面４ａから四方に突出させた４箇所の端辺部５ａを有するものとなる。

梁材６は、断面略Ｈ形状のＨ形鋼等が用いられて、建築物内で複数箇所に立設された柱材４に架設される。梁材６は、長手方向Ｘの端部となる梁端６ａが柱材４に接合されて、長手方向Ｘの中央部６ｂから両端部の梁端６ａまで、長手方向Ｘで所定の延長を有するものとなる。

梁材６は、図２に示すように、上部と下部とで略平行に設けられる一対の梁フランジ２と、一対の梁フランジ２の各々の略中央を連結させて設けられるウェブ６１とを備える。梁材６は、例えば、梁成Ｈが７００ｍｍ程度、幅方向Ｙで梁フランジ幅Ｗが２５０ｍｍ程度となって、梁フランジ２の板厚ｔｆが２５ｍｍ程度、ウェブ６１の板厚ｔｗが１４ｍｍ程度となる。

梁材６は、図３（ａ）に示すように、ウェブ６１の長手方向Ｘの端部が柱材４の外周面４ａに固定される。梁材６は、ウェブ６１の端部を柱材４の外周面４ａに当接させて、又は、柱材４の外周面４ａから離間させて、柱材４の外周面４ａから突出させて設けられた接合プレート４１に、ウェブ６１の端部をボルト接合させるものとなる。梁材６は、これに限らず、柱材４の外周面４ａに、ウェブ６１の端部を溶接接合させるものであってもよい。

梁材６は、図３（ｂ）に示すように、長手方向Ｘの端部となる梁端側Ａで、梁フランジ２の幅方向Ｙの両側部に、略矩形状等の鋼製プレート３が溶接接合される。梁材６は、梁フランジ２及び鋼製プレート３の長手方向Ｘの端部が通しダイアフラム５の端辺部５ａに固定される。梁材６は、梁フランジ２及び鋼製プレート３の端部を通しダイアフラム５の端辺部５ａに当接させて溶接接合等させるものとなる。

梁材６は、図３に示すように、ウェブ６１の長手方向Ｘの端部が柱材４の外周面４ａに固定されるとともに、梁フランジ２及び鋼製プレート３の長手方向Ｘの端部が通しダイアフラム５の端辺部５ａに固定されることで、長手方向Ｘの端部の梁端６ａが、柱材４に取り付けられるものとなる。このとき、梁材６は、長手方向Ｘの梁端６ａから中央部６ｂまでの範囲のうち、梁フランジ２に鋼製プレート３が溶接接合される部位を、長手方向Ｘの梁端側Ａとして、また、梁フランジ２に鋼製プレート３が溶接接合されない部位を、長手方向Ｘの中央側Ｂとする。

本発明を適用した柱梁接合構造１は、図４に示すように、梁材６の長手方向Ｘで所定の延長を有するように延びて設けられる梁フランジ２と、梁材６の長手方向Ｘの端部において柱材４に取り付けられる梁材６の梁端側Ａに設けられる鋼製プレート３とを備えて、梁フランジ２に鋼製プレート３が溶接接合された溶接型の柱梁接合構造１となる。

梁フランジ２は、図５、図６に示すように、幅方向Ｙに延びて略平坦状等となるように上面２ａ及び下面２ｂが形成されて、また、上面２ａ及び下面２ｂから連続する側端面２０が板厚方向Ｚに延びて略平坦状となるように形成される。梁フランジ２は、少なくとも梁材６の長手方向Ｘの梁端側Ａにおいて、略平坦状となるように側端面２０が形成されるものとなる。

梁フランジ２は、梁材６の長手方向Ｘにおいて、梁フランジ２に鋼製プレート３が溶接接合される部位となる梁材６の梁端側Ａを除き、梁フランジ２に鋼製プレート３が溶接接合される部位と溶接接合されない部位との境界Ｆよりも梁材６の中央側Ｂのみに、部分的に１又は複数の断面欠損部７が形成される。

断面欠損部７は、例えば、梁フランジ２を上面２ａから下面２ｂまで貫通させて、略円形状に形成される。断面欠損部７は、梁フランジ２の板厚ｔｆの０．６倍以上の直径Ｒを有して、梁材６の長手方向Ｘで境界Ｆから中央部６ｂに向けて、略円形状の直径Ｒが次第に大きいものとなるように、長手方向Ｘに所定の間隔を空けて複数形成される。

鋼製プレート３は、梁材６の長手方向Ｘの梁端側Ａで、柱材４に近接した基端部３１から、柱材４と離間した先端部３２まで、梁フランジ２の幅方向Ｙの一方又は両方の側部に溶接接合される。鋼製プレート３は、幅方向Ｙに延びて略平坦状等となるように上面３ａ及び下面３ｂが形成されて、梁フランジ２の板厚ｔｆと略同程度の板厚ｔｐとなる。

鋼製プレート３は、柱材４に近接した基端部３１の開先面３０から、柱材４と離間した先端部３２の開先面３０まで、梁フランジ２の側端面２０に複数パスで、Ｋ型開先溶接、レ型開先溶接等により溶接される。鋼製プレート３は、例えば、Ｋ型開先溶接で、板厚ｔｐが２５ｍｍのときに、第１パスから第２パスまで２回のパスで溶接されて、また、板厚ｔｐが２８ｍｍ〜４０ｍｍのときに、３〜６回程度のパスで溶接されるものとなる。

鋼製プレート３は、図７に示すように、Ｋ型開先溶接される開先面３０で、梁フランジ２の側端面２０と略平行に対向する対向部３０ａと、上面３ａ及び下面３ｂから対向部３０ａまで板厚方向Ｚに傾斜して連続する一対の傾斜部３０ｂとを有する。鋼製プレート３は、例えば、板厚ｔｐが２５ｍｍのときに、対向部３０ａの板厚方向Ｚの高さが７ｍｍ程度、各々の傾斜部３０ｂの板厚方向Ｚの高さが９ｍｍ程度となる。

鋼製プレート３は、図７（ａ）に示すように、第１パスから第２パスまで２回のパスでＫ型開先溶接されるときに、梁フランジ２の側端面２０と傾斜部３０ｂとの隙間で、板厚方向Ｚで対向部３０ａに最も近接した内部側に、第１パスの溶接部分ｗ１が設けられるとともに、上面３ａ及び下面３ｂに最も近接した外面側に、第２パスの溶接部分ｗ２が設けられる。

このとき、第１パスの溶接部分ｗ１は、図７（ｂ）に示すように、鋼製プレート３の基端部３１から先端部３２までの範囲Ｒ１内で、鋼製プレート３の先端部３２よりも、長手方向Ｘの中央側Ｂに突出させることなく、鋼製プレート３の長手方向Ｘの略全長に亘って設けられる。

また、第２パスの溶接部分ｗ２は、梁材６の長手方向Ｘの梁端側Ａで、第１パスの溶接部分ｗ１よりも、鋼製プレート３の先端部３２で梁フランジ２の板厚ｔｆと略同一の大きさ以上となる位置まで、鋼製プレート３の基端部３１側に後退させた範囲Ｒ２内に設けられる。

鋼製プレート３は、図８に示すように、３回以上のパスでＫ型開先溶接される場合に、第３パス以降の第ｎ回目のパスにおける各々の溶接部分ｗｎが、１つ前のパスにおける第（ｎ−１）回目での溶接部分ｗ（ｎ−１）よりも、鋼製プレート３の先端部３２で梁フランジ２の板厚ｔｆと略同一の大きさ以上となる位置まで、鋼製プレート３の基端部３１側に順次後退させた範囲Ｒｎ内に設けられる。

鋼製プレート３は、図９（ａ）に示すように、例えば、第１パスから第３パスまで、３回のパスでＫ型開先溶接される場合に、板厚方向Ｚで対向部３０ａに最も近接した内部側に、第１パスの溶接部分ｗ１が設けられて、上面３ａ及び下面３ｂに最も近接した外面側に、第３パスの溶接部分ｗ３が設けられるとともに、第１パスの溶接部分ｗ１と第３パスの溶接部分ｗ３との間に、第２パスの溶接部分ｗ２が設けられる。

このとき、第１パスの溶接部分ｗ１は、図９（ｂ）に示すように、鋼製プレート３の基端部３１から先端部３２までの範囲Ｒ１内に設けられて、また、第２パスの溶接部分ｗ２は、第１パスの溶接部分ｗ１よりも、鋼製プレート３の先端部３２で梁フランジ２の板厚ｔｆと略同一の大きさ以上となる位置まで後退させた範囲Ｒ２内に設けられるものとなり、第３パスの溶接部分ｗ３は、第２パスの溶接部分ｗ２よりも、鋼製プレート３の先端部３２で梁フランジ２の板厚ｔｆと略同一の大きさ以上となる位置まで後退させた範囲Ｒ３内に設けられる。

なお、鋼製プレート３は、図１０に示すように、３回以上のパスでＫ型開先溶接される場合に、第２パスの溶接部分ｗ２のみが、第１パスの溶接部分ｗ１よりも、鋼製プレート３の先端部３２で梁フランジ２の板厚ｔｆと略同一の大きさ以上となる位置まで後退させた範囲Ｒ２内に設けられてもよい。このとき、第３パス以降の第ｎ回目のパスにおける各々の溶接部分ｗｎは、１つ前のパスにおける第（ｎ−１）回目での溶接部分ｗ（ｎ−１）よりも、鋼製プレート３の基端部３１側に順次後退させることなく、第（ｎ−１）回目での溶接部分ｗ（ｎ−１）と略同一の範囲Ｒｎ内に設けられるものとなる。

本発明を適用した柱梁接合構造１は、第１パスの溶接部分ｗ１が、鋼製プレート３の基端部３１から先端部３２までの範囲Ｒ１内に留まるように設けられて、また、第２パスの溶接部分ｗ２が、第１パスの溶接部分ｗ１よりも、鋼製プレート３の先端部３２で梁フランジ２の板厚ｔｆと略同一の大きさ以上となる位置まで後退させた範囲Ｒ２内に留まるように設けられる。

本発明を適用した溶接型の柱梁接合構造１は、図１１（ａ）に示すように、梁フランジ２に鋼製プレート３が溶接接合されるものとなる。これに対して、従来の一体型の柱梁接合構造９は、図１１（ｂ）に示すように、鋼製プレートに相当する拡幅部位９０と梁フランジ９１とを一体化させたものとして鋼板から切り出されて形成されるものとなる。

下記表１は、本発明を適用した溶接型の柱梁接合構造１を本発明例とするとともに、従来の一体型の柱梁接合構造９を比較例として、本発明例の梁フランジ２と比較例の梁フランジ９１とに長手方向Ｘの準静的な引張力Ｔを付与する引張試験の結果を示すものである。このとき、引張試験の対象となった試験部Ｇにおいて、本発明例の梁フランジ２は、破断時の変位が５５．５３ｍｍとなって、比較例の梁フランジ９１は、破断時の変位が４４．１０ｍｍとなった。なお、本発明例は、図７に示すように、鋼製プレート３が２回のパスでＫ型開先溶接されて、第２パスの溶接部分ｗ２が、第１パスの溶接部分ｗ１よりも、鋼製プレート３の先端部３２で梁フランジ２の板厚ｔｆと略同一の大きさとなる位置まで、鋼製プレート３の基端部３１側に後退させた範囲Ｒ２内に設けられたものとしている。

本発明を適用した柱梁接合構造１は、図１２に示すように、破断時の変位として全体伸びが５５．５３ｍｍとなり、破断時の変位として全体伸びが４４．１０ｍｍとなる従来の一体型の柱梁接合構造９と比較して、破断時に１．２５倍の全体伸びを有するものとなる。このとき、本発明を適用した柱梁接合構造１は、従来の一体型の柱梁接合構造９と比較して、１．２５倍の変形性能を有するものとなり、溶接型の柱梁接合構造１とされるものにもかかわらず、従来の一体型と同等以上の高い変形性能を得ることができるものとなる。

本発明を適用した柱梁接合構造１は、図７に示すように、鋼製プレート３の基端部３１から先端部３２までの範囲Ｒ１内に第１パスの溶接部分ｗ１が設けられることで、鋼製プレート３による梁フランジ２の梁端側Ａでの補強を確実なものとすることができる。さらに、本発明を適用した柱梁接合構造１は、所定の位置まで後退させた範囲Ｒ２内に第２パスの溶接部分ｗ２が設けられることで、鋼製プレート３の先端部３２で第２パスの溶接部分ｗ２による板厚方向Ｚの拘束を低減させることができる。

このとき、本発明を適用した柱梁接合構造１は、図５に示すように、鋼製プレート３が溶接接合される部位と溶接接合されない部位との境界Ｆで梁フランジ２の塑性変形を集中させないものとして、梁フランジ２の塑性化領域を広いものとすることで、梁材６の梁端６ａでの変形性能を向上させることができるものとなる。

これにより、本発明を適用した柱梁接合構造１は、従来の一体型と同等以上の変形性能を得ることで、鉄骨建築物等に大規模な地震等による外力が作用した場合であっても、柱材４と梁材６との接合箇所で、梁材６の梁端６ａが損傷、破断することを回避して、鉄骨建築物等の倒壊を防止することを容易にすることができる。

また、本発明を適用した柱梁接合構造１は、溶接型の柱梁接合構造１であるにもかかわらず、従来の一体型と同等以上の高い変形性能を得ることができるため、柱材４に接合された既存の梁材６の梁フランジ２に後付けで鋼製プレート３を溶接接合することで容易に導入することができるものとなり、既存の梁材６の取替作業等が要求されないものとなるため、施工コストや材料コストの増大を抑制することが可能となる。

本発明を適用した柱梁接合構造１は、図１３に示すように、鉄骨建築物等に大規模な地震等による外力が作用することで、梁材６の長手方向Ｘで所定のモーメント分布を示すものとなるように、梁フランジ２に曲げモーメントＭが作用するものとなる。本発明を適用した柱梁接合構造１は、梁材６の長手方向Ｘの端部で梁端６ａの曲げモーメントＭが最大となるとともに、梁材６の長手方向Ｘの両端部からの距離に比例して、梁材６の長手方向Ｘの中央部６ｂの曲げモーメントＭが最小となる。

梁フランジ２は、図１４に示すように、梁材６の長手方向Ｘに作用する曲げモーメントＭのモーメント分布に応じて、梁材６の長手方向Ｘで鋼製プレート３が設けられる部位となる梁材６の梁端側Ａよりも、梁材６の中央側Ｂが先行して塑性変形するものとなるように、部分的に断面欠損部７が形成される。

このとき、梁フランジ２は、梁材６の長手方向Ｘの最も境界Ｆ側で、略円形状の断面欠損部７の直径Ｒ１が最小となるとともに、梁材６の長手方向Ｘの最も中央部６ｂ側で、略円形状の断面欠損部７の直径Ｒ３が最大となり、梁材６の長手方向Ｘのモーメント分布に比例して、略円形状の断面欠損部７の直径Ｒ２が、直径Ｒ１より大きく、直径Ｒ３より小さいものとなる。

本発明を適用した柱梁接合構造１は、梁フランジ２の梁端側Ａにおいて、梁フランジ２のみから得られる曲げ耐力Ｍ_fよりも、梁フランジ２に鋼製プレート３が設けられることによる曲げ耐力Ｍ_pが増大して、曲げモーメントＭよりも大きい曲げ耐力Ｍ_f＋Ｍ_pが得られるものとなり、梁フランジ２の梁端６ａの補強を確実なものとすることができる。

また、本発明を適用した柱梁接合構造１は、梁材６の長手方向Ｘに作用するモーメント分布に応じて、略円形状の断面欠損部７で直径Ｒ１のときに低下する曲げ耐力Ｍ_d1、直径Ｒ２のときに低下する曲げ耐力Ｍ_d2、直径Ｒ３のときに低下する曲げ耐力Ｍ_d3となり、曲げモーメントＭと略一致するものとなるように、断面欠損部７での曲げ耐力Ｍ_f−Ｍ_d1、Ｍ_f−Ｍ_d2、Ｍ_f−Ｍ_d3が得られるものとなる。

このとき、本発明を適用した柱梁接合構造１は、梁フランジ２の中央側Ｂにおいて、梁材６の長手方向Ｘに作用するモーメント分布と略一致させて、曲げ耐力Ｍ_f−Ｍ_d1、Ｍ_f−Ｍ_d2、Ｍ_f−Ｍ_d3が得られるものとなり、梁フランジ２に鋼製プレート３が設けられる部位よりも先行させて降伏変形する先行降伏領域Ｓが形成されるものとなる。

これにより、本発明を適用した柱梁接合構造１は、梁フランジ２の梁端側Ａで、梁フランジ２の梁端６ａの補強を確実なものとすると同時に、梁フランジ２の中央側Ｂで、梁フランジ２に先行降伏領域Ｓが形成されるものとなり、鋼製プレート３が溶接接合される部位と溶接接合されない部位との境界Ｆで、梁フランジ２の塑性変形の集中を回避させて、梁フランジ２の塑性化領域を広いものとして、梁材６の梁端６ａでの変形性能を向上させることが可能となる。

本発明を適用した柱梁接合構造１は、梁フランジ２に長手方向Ｘの準静的な引張力Ｔを付与することで、表２に示すように、引張試験の前後において、略円形状の断面欠損部７の直径Ｒの大きさに応じて、断面欠損部７の形状が長手方向Ｘに伸びるように変形するものとなる。

このとき、上記表２では、梁フランジ２の板厚ｔｆを２５ｍｍ程度として、略円形状の断面欠損部７の引張試験前の直径Ｒを板厚ｔｆの０．４倍（１０．０ｍｍ）、板厚ｔｆの０．６倍（１５．０ｍｍ）、板厚ｔｆの０．８倍（２０．０ｍｍ）としたときに、各々の断面欠損部７の試験後の長手方向Ｘの大きさを、試験前の直径Ｒで除したものが長手方向Ｘの変形率となり、また、各々の断面欠損部７の試験後の幅方向Ｙの大きさを、試験前の直径Ｒで除したものが幅方向Ｙの変形率となる。なお、上記表２では、「孔壁面の延性亀裂の有無」の欄で、引張試験後における各々の略円形状の断面欠損部７の内面に、鋼材の延性亀裂が発生したときを「有」と示すとともに、鋼材の延性亀裂が発生しなかったときを「無」と示している。

本発明を適用した柱梁接合構造１は、断面欠損部７の直径Ｒを、梁フランジ２の板厚ｔｆの０．４倍〜０．８倍の何れに設定した場合であっても、長手方向Ｘの変形率が１．５倍〜２．１倍となり、断面欠損部７の形状が長手方向Ｘに伸びるように変形して、梁材６の梁端６ａでの変形性能を向上させたものとなることがわかる。

本発明を適用した柱梁接合構造１は、特に、断面欠損部７の直径Ｒを、梁フランジ２の板厚ｔｆの０．６倍以上に設定することで、断面欠損部７の形状を長手方向Ｘに伸びるように変形させた場合であっても、略円形状の断面欠損部７の内面に延性亀裂が発生しないものとなり、梁材６の梁端６ａでの安定した変形性能を得ることが可能となる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

例えば、本発明を適用した柱梁接合構造１は、図１５に示すように、鋼製プレート３の柱材４と離間した先端部３２が４５°等の略鋭角状に切り欠かれることによって、鋼製プレート３に切欠部３３が形成されるものであってもよい。なお、本発明を適用した柱梁接合構造１は、上部の梁フランジ２及び下部の梁フランジ２の何れか一方又は両方において、梁フランジ２の側部に鋼製プレート３が設けられるものとなる。

１ ：柱梁接合構造
２ ：梁フランジ
２ａ ：上面
２ｂ ：下面
２０ ：側端面
３ ：鋼製プレート
３ａ ：上面
３ｂ ：下面
３０ ：開先面
３０ａ ：対向部
３０ｂ ：傾斜部
３１ ：基端部
３２ ：先端部
３３ ：切欠部
４ ：柱材
４ａ ：外周面
４１ ：接合プレート
５ ：通しダイアフラム
５ａ ：端辺部
６ ：梁材
６ａ ：梁端
６ｂ ：中央部
６１ ：ウェブ
７ ：断面欠損部
Ａ ：梁端側
Ｂ ：中央側
Ｘ ：長手方向
Ｙ ：幅方向
Ｚ ：板厚方向

Claims (4)

1. 柱材に梁材を接合させるための柱梁接合構造であって、
   梁材の長手方向に延びて設けられる梁フランジと、梁材の長手方向で柱材に取り付けられる梁材の梁端側に設けられる鋼製プレートとを備え、
   前記鋼製プレートは、
   前記梁フランジの側端面と略平行に対向する対向部と、前記鋼製プレートの上面及び下面から前記対向部まで板厚方向に傾斜して連続する一対の傾斜部とを有し、
   柱材に近接した基端部の開先面から、柱材と離間した先端部の開先面まで、前記梁フランジの側端面と、前記傾斜部との間の隙間に複数パスで溶接されるものであり、
   前記隙間内において、板厚方向における前記鋼製プレートの上面及び下面よりも前記対向部側を内部側としたとき、
   前記複数パスのうち前記内部側に最も近い位置に設けられる第１パスの溶接部分は、前記基端部から前記先端部までの範囲内で、梁材の長手方向で前記鋼製プレートの全長に亘って設けられるとともに、
   前記複数パスのうち前記第１パスの溶接部分の次に前記内部側に近い位置に設けられる第２パスの溶接部分は、前記先端部側の位置を、第１パスの溶接部分における前記先端部側の位置よりも、前記梁フランジの板厚と略同一の大きさ以上となる位置まで、梁材の長手方向における前記基端部側に後退させた範囲内に設けられること
   を特徴とする柱梁接合構造。
2. 前記複数パスのうち第３パス以降の第ｎパス（ただしｎは３以上の整数）の溶接部分は、前記先端部側の位置を、前記複数パスのうち第ｎ−１パスの溶接部分における前記先端部側の位置よりも、前記梁フランジの板厚と略同一の大きさ以上となる位置まで、梁材の長手方向における前記基端部側に順次後退させた範囲内に設けられること
   を特徴とする請求項１記載の柱梁接合構造。
3. 前記梁フランジは、梁材の長手方向に作用するモーメント分布に応じて、梁材の長手方向で前記鋼製プレートが設けられる部位よりも、梁材の中央側が先行して塑性変形するものとなるように、部分的に断面欠損部が形成されること
   を特徴とする請求項１又は２記載の柱梁接合構造。
4. 前記断面欠損部は、前記梁フランジの板厚の０．６倍以上の直径を有して、略円形状に形成されること
   を特徴とする請求項３記載の柱梁接合構造。

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