JP6394239B2

JP6394239B2 - 連結柱

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Publication number: JP6394239B2
Application number: JP2014197893A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　圭一; 圭一佐藤; 寺沢　太沖; 太沖寺沢
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: JP2016069839A

Description

本発明は、建築物の主架構柱として複数の部材を連結させて構成される連結柱に関する。

従来から、軽量で剛性の高い建造物の柱構造体を提供することを目的として、例えば、特許文献１に開示される柱構造体が提案されている。また、製作・運搬・施工が容易で比較的高い剛性を有するとともに、地震等のエネルギーを効率よく吸収する耐震壁を提供することを目的として、例えば、特許文献２に開示される耐震壁が提案されている。

特許文献１に開示された柱構造体は、縦方向に延在するＨ形鋼にて構成される一対の縦弦材と、一対の縦弦材の間に架け渡される丸型パイプにて構成される複数の斜材とを備えて、斜材端部にスリットが形成されるとともに、縦弦材のフランジ面にガセットプレートが設けられて、ガセットプレートをスリットに挿入して溶接することで、斜材が縦弦材に接合される。

特許文献２に開示された耐震壁は、複数のＨ形鋼からなるパネルを備えて、Ｈ形鋼のウェブの降伏耐力よりも低い降伏耐力の領域をウェブに有するものであり、複数のＨ形鋼を横方向に連続して接合することで、複数の鉄骨柱の間に耐震壁が構成される。

特許文献２に開示された耐震壁は、Ｈ形鋼のパネルの上端及び下端が、上梁及び下梁との間に間隙を形成させることなく、上梁及び下梁に取付部材で固定されるものとなる。また、特許文献２に開示された耐震壁は、複数のＨ形鋼のフランジがボルト接合されることによりパネルが構成されるものの、複数のＨ形鋼のパネルと鉄骨柱との間に間隙が形成されるものとなる。

特開２０１３−１３６８９８号公報特開平１０−１５３０１３号公報

しかし、特許文献１に開示された柱構造体は、建造物に用いられる各々の柱構造体において、縦弦材のフランジ面にガセットプレートが溶接等で設けられるとともに、ガセットプレートに丸型パイプが溶接で接合されるため、溶接作業が必要となることで製作性及び施工性が低下するものとなる。また、特許文献１に開示された柱構造体は、Ｈ形鋼や丸型パイプ等の形状の異なる複数の構成部材が用いられることで、各々の柱構造体の構成部材を共通化させることができず、製作、運搬コスト及び施工コストが増大するものとなるという問題点があった。

特許文献２に開示された耐震壁は、Ｈ形鋼のパネルの上端及び下端が、複数の鉄骨柱の間で上梁及び下梁に間隙を形成させることなく固定されることで、地震等のエネルギーを吸収するものとして、複数の鉄骨柱の間に設けられるものとなる。このため、特許文献２に開示された耐震壁は、複数のＨ形鋼のパネルと鉄骨柱との間に間隙を形成して、複数のＨ形鋼のパネルを上梁及び下梁に固定することが必要となり、各々の鉄骨柱をＨ形鋼のパネルで補強するものとならないことから、各々の鉄骨柱の剛性及び耐力等を向上させることができない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、建築物の各々の主架構柱で、部材を共通化させるとともに製作性及び施工性を向上させて、各々の主架構柱の剛性及び耐力等を向上させることのできる連結柱を提供することにある。

第１発明に係る連結柱は、建築物の主架構柱として複数の部材を連結させて構成される連結柱であって、各々の主架構柱の少なくとも両側部に一対となって配置されるＨ形鋼の鉛直支持材と、各々の主架構柱の中間部に配置される１箇又は複数のＨ形鋼の連結材とを備え、前記鉛直支持材及び前記連結材は、前記鉛直支持材の上端及び下端が、建築物の主架構梁に固定されるとともに、前記連結材の上端及び下端が、建築物の主架構梁に固定されることなく間隙を形成させるものであり、前記鉛直支持材のフランジと前記連結材のフランジとが互いに板厚方向で乾式接合されることで、建築物の横方向に連続させて連結されるものとなることを特徴とする。

第２発明に係る連結柱は、第１発明において、前記連結材は、１箇のＨ形鋼、又は、複数のＨ形鋼の少なくとも一部で、ウェブに開口部が形成されることを特徴とする。

第３発明に係る連結柱は、第１発明又は第２発明において、前記連結材は、１箇のＨ形鋼、又は、複数のＨ形鋼の少なくとも一部で、材軸方向で複数に分割されたＨ形鋼の短尺材が、縦方向に隙間を有するものとなるように設けられることを特徴とする。

第４発明に係る連結柱は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記連結材は、１箇のＨ形鋼、又は、複数のＨ形鋼の少なくとも一部で、ウェブ及びフランジの何れか一方又は両方に、前記鉛直支持材の鋼材よりも低強度の鋼材が用いられることを特徴とする。

第５発明に係る連結柱は、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、前記鉛直支持材及び前記連結材は、溶接軽量Ｈ形鋼が用いられることを特徴とする。

第１発明〜第５発明によれば、鉛直支持材及び連結材に略同一形状のＨ形鋼が用いられるため、各々の主架構柱を構成する複数の部材を共通化させることができるものとなり、鉛直支持材及び連結材の製作コスト、運搬コスト及び主架構柱の施工コストの増大を抑制することが可能となる。第１発明〜第５発明によれば、鉛直支持材及び連結材をボルト接合、ネジ、ビス、嵌合等により連結することで各々の主架構柱が構成されるため、乾式接合であるボルト接合等のみにより主架構柱が製作されて、建築現場における溶接作業を必要としないものとなり、主架構柱の製作性及び施工性を向上させるとともに、鉛直支持材又は連結材の部材の事後的な交換等を容易にすることが可能となる。第１発明〜第５発明によれば、鉛直支持材及び連結材に略同一形状のＨ形鋼が用いられるため、各々の主架構柱を構成する複数の部材を共通化させることができるものとなり、同じ機械設備でＨ形鋼の製作を可能として、工業化にも適したものとなることから（例えば、プレハブ住宅の工業化ラインでのＨ形鋼の製作が可能）、製作性の向上に寄与することが可能となる。

第１発明〜第５発明によれば、連結材の上端及び下端の各々が、上部及び下部の主架構梁との間に間隙を形成させるものとなるため、鉛直支持材の上端及び下端のベースプレートを主架構梁にボルト接合させるときに、間隙で接合作業を実施することができるものとなり、ベースプレートの周辺でのボルト接合のための施工空間を大きく確保して、鉛直支持材を固定するための接合作業を容易にすることが可能となる。第１発明〜第５発明によれば、各々の主架構柱において必要となる鉛直支持力及び曲げ抵抗を鉛直支持材により確保するとともに、連結材の材長を短くする等により適宜調整して、各々の主架構柱の全体が所定の剛性、耐力等を有するものとなるように容易に調整することが可能となる。

第１発明〜第５発明によれば、左側部の鉛直支持材と右側部の鉛直支持材とが、横方向に離間させて配置されて、１箇又は複数の連結材で連結されて一体化することで、各々の主架構柱の両側部の鉛直支持材から作用する力が連結材を介して互いに伝達されるものとなり、各々の鉛直支持材を連結材で連結することなく単独で設置する場合よりも、各々の主架構柱の断面性能を向上させることが可能となる。

特に、第２発明によれば、Ｈ形鋼の連結材のウェブに、所定の形状、大きさの開口部が形成されるため、連結材のウェブの一部を欠損させて連結材の剛性が適宜調整されることで、各々の主架構柱の全体が所定の剛性、耐力等を有するものとなるように容易に調整することが可能となる。第２発明によれば、Ｈ形鋼の連結材のウェブに開口部が形成されることで、水道、ガス及び電気等の配管を開口部に挿通させて、配管用の開口として開口部を有効利用することが可能となる。

特に、第３発明によれば、複数に分割されたＨ形鋼の短尺材が連結材として設けられることで、各々の短尺材を個別にボルト接合させることができるものとなり、各々の短尺材の接合作業の精度を高くするとともに、接合作業を容易にすることが可能となる。第３発明によれば、複数の短尺材が縦方向で互いに隙間を有するものとなるように設けられることで、各々の主架構柱が全体として所定の剛性、耐力等を有するものとなるように、連結材の剛性を適宜調整することが可能となり、また、配管用の開口として隙間を有効利用することが可能となる。

特に、第４発明によれば、鉛直支持材の鋼材よりも相対的に低強度の鋼材が、連結材に用いられることで、鉛直支持材の上端及び下端を上部及び下部の主架構梁に固定して鉛直支持材に所定の鉛直支持力を発揮させながら、大地震等のときに水平方向に作用する地震エネルギーを、低強度の連結材の鉛直支持材に先行させた塑性化により吸収させて、各々の主架構柱で鉛直支持機能とエネルギー吸収機能（性能）とを同時に確保することが可能となる。

特に、第５発明によれば、鉛直支持材のＨ形鋼及び連結材のＨ形鋼の各々に溶接軽量Ｈ形鋼が用いられることで、横方向の幅寸法の許容差が小さいＨ形鋼が用いられるものとなり、複数の鉛直支持材及び連結材を横方向に連続させて連結させるものであるにもかかわらず、各々の主架構柱の全体における幅寸法の製作誤差を極小化することができるため、各々の主架構柱の製作、施工精度を向上させることが可能となる。さらに、溶接軽量Ｈ形鋼は、ウェブとフランジとを高周波抵抗溶接することから、アーク溶接で製作された通常の溶接Ｈ形鋼よりも溶接熱影響が少なく、ウェブやフランジの母材の熱影響による材質変化が狭い範囲で済むものとなるため、設計上想定した通りの所期する構造性能をＨ形鋼に発揮させることがより容易に可能となり、特に、溶接軽量Ｈ形鋼に低降伏点鋼を用いる場合には、当該Ｈ形鋼に所期する構造性能を発揮させることのできるという効果が大きいものとなる。

本発明を適用した連結柱が用いられる建築物の主架構柱を示す斜視図である。本発明を適用した連結柱が複数箇所に設けられた建築物を示す平面図である。本発明を適用した連結柱のＨ形鋼の鉛直支持材を示す斜視図である。本発明を適用した連結柱のＨ形鋼の連結材を示す斜視図である。本発明を適用した連結柱で２箇の鉛直支持材と１箇の連結材とを示す正面図である。（ａ）は、本発明を適用した連結柱で鉛直支持材と連結材とを連結させた状態を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、鉛直支持材を主架構梁に固定した状態を示す拡大正面図である。（ａ）は、本発明を適用した連結柱で連結材のウェブに形成された略円形状の開口部を示す正面図であり、（ｂ）は、略矩形状の開口部を示す正面図である。（ａ）は、本発明を適用した連結柱で連結材のウェブにバーリング加工して形成された開口部を示す断面図であり、（ｂ）は、リングカバーが取り付けられた状態の開口部を示す断面図である。（ａ）は、本発明を適用した連結柱で複数に分割された短尺材が設けられた連結材を示す正面図であり、（ｂ）は、建築物の縦方向に偏心して配置された連結材を示す正面図である。本発明を適用した連結柱で２箇の鉛直支持材と複数の連結材とを示す正面図である。本発明を適用した連結柱で複数の連結材の一部のウェブに形成された開口部を示す正面図である。本発明を適用した連結柱で複数の連結材の一部に設けられた短尺材を示す正面図である。本発明を適用した連結柱で複数の連結材の間に設けられた鉛直支持材を示す正面図である。（ａ）は、２箇の鉛直支持材が１箇の連結材で連結された状態を示す正面図であり、（ｂ）は、２箇の鉛直支持材が連結材で連結されない状態を示す正面図である。

以下、本発明を適用した連結柱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。

本発明を適用した連結柱１は、図１に示すように、建築物８の主架構柱８０として、複数の部材を連結させて構成されるものであり、複数の部材としての鉛直支持材２及び連結材３が、建築物８の横方向Ｘに連続させて連結されるものとなる。

建築物８は、建築物８を支持するための骨組みを構成する構造部材の柱材として、建築物８の縦方向Ｙに延びる主架構柱８０が設けられるとともに、建築物８を支持するための骨組みを構成する構造部材の梁材として、建築物８の横方向Ｘに延びる主架構梁８１が設けられる。

建築物８は、図２に示すように、建築物８の複数箇所に主架構柱８０が設けられるとともに、必要に応じて、複数箇所に設けられた主架構柱８０の間に壁面材８２が設けられる。建築物８は、図２のＡ部、Ｂ部に示すように、建築物８の複数箇所に設けられた主架構柱８０の各々で、本発明を適用した連結柱１が用いられるものとなる。

ここで、建築物８の横方向Ｘとは、建築物８の縦方向Ｙに略直交する方向をいうものであり、略鉛直方向を縦方向Ｙとする場合は、略水平面内方向の全てが横方向Ｘに該当して、例えば、図２の壁面材８２と略平行となる方向のみが建築物８の横方向Ｘに該当するものではなく、図２の壁面材８２に略垂直となる方向等も建築物８の横方向Ｘとなる。

本発明を適用した連結柱１は、図１に示すように、建築物８の縦方向Ｙに延びる２箇以上のＨ形鋼の鉛直支持材２と、建築物８の縦方向Ｙに延びる１箇又は複数のＨ形鋼の連結材３とを備える。本発明を適用した連結柱１は、各々の主架構柱８０の横方向Ｘの両側部において、２箇の鉛直支持材２が左側部８０ａ及び右側部８０ｂに一対となって配置されるとともに、各々の主架構柱８０の横方向Ｘの中間部８０ｃにおいて、１箇又は複数の連結材３が配置される。

鉛直支持材２は、図３に示すように、左側端に設けられる略平板状の左側のフランジ４と、右側端に設けられる略平板状の右側のフランジ５と、左側のフランジ４及び右側のフランジ５の略中央に連設する略平板状のウェブ６とを備えて、材軸方向で断面略Ｈ形状に形成される。鉛直支持材２は、左側のフランジ４及び右側のフランジ５の何れか一方又は両方で、板厚方向に貫通させたボルト挿通孔２０が所定の箇所に形成される。

鉛直支持材２は、左側のフランジ４、右側のフランジ５及びウェブ６の各々に、板厚の薄い鋼材が用いられるとともに、左側のフランジ４、右側のフランジ５及びウェブ６が互いに溶接接合されることで、溶接軽量Ｈ形鋼が用いられるものとなる。鉛直支持材２は、これに限らず、左側のフランジ４、右側のフランジ５及びウェブ６を熱間圧延等で一体的に形成させた圧延Ｈ形鋼が用いられてもよい。

鉛直支持材２は、溶接軽量Ｈ形鋼が用いられる場合に、例えば、左側のフランジ４、及び、右側のフランジ５の板厚寸法が９ｍｍ程度で、奥行寸法が１００ｍｍ程度となり、ウェブ６の板厚寸法が６ｍｍ程度、幅寸法が２４１ｍｍ程度となる。鉛直支持材２は、例えば、材軸方向の材長を、２７００ｍｍ程度としたものが用いられる。

鉛直支持材２は、材軸方向の上端２ａ及び下端２ｂの各々に、略平板状に形成されたベースプレート７が設けられる。ベースプレート７は、例えば、板厚寸法が１９ｍｍ程度の略矩形状に形成されるものであり、左側のフランジ４、右側のフランジ５及びウェブ６の各々の上端面及び下端面に溶接により取り付けられる。ベースプレート７は、板厚方向に貫通させたボルト挿通孔７０が所定の箇所に形成される。

連結材３は、図４に示すように、左側端に設けられる略平板状の左側のフランジ４と、右側端に設けられる略平板状の右側のフランジ５と、左側のフランジ４及び右側のフランジ５の略中央に連設する略平板状のウェブ６とを備えて、材軸方向で断面略Ｈ形状に形成される。連結材３は、左側のフランジ４及び右側のフランジ５の各々で、板厚方向に貫通させたボルト挿通孔３０が所定の箇所に形成される。

連結材３は、左側のフランジ４、右側のフランジ５及びウェブ６の各々に、板厚の薄い鋼材が用いられるとともに、左側のフランジ４、右側のフランジ５及びウェブ６が互いに溶接接合されることで、溶接軽量Ｈ形鋼が用いられるものとなる。連結材３は、これに限らず、左側のフランジ４、右側のフランジ５及びウェブ６を熱間圧延等で一体的に形成させた圧延Ｈ形鋼が用いられてもよい。

連結材３は、溶接軽量Ｈ形鋼が用いられる場合に、例えば、左側のフランジ４、及び、右側のフランジ５の板厚寸法が６ｍｍ程度で、奥行寸法が１００ｍｍ程度となり、ウェブ６の板厚寸法が６ｍｍ程度、幅寸法が２２９ｍｍ程度となる。連結材３は、例えば、材軸方向の材長を、２２５０ｍｍ程度としたものが用いられる。

本発明を適用した連結柱１は、例えば、図２のＡ部に示すように、２箇の鉛直支持材２と、１箇の連結材３とが、建築物８の横方向Ｘに連続させて連結されることで、建築物８の各々の主架構柱８０において、３箇のＨ形鋼が用いられるものとなる。

このとき、本発明を適用した連結柱１は、図５に示すように、各々の主架構柱８０の左側部８０ａ及び右側部８０ｂの各々に１箇の鉛直支持材２が配置されるとともに、左側部８０ａの鉛直支持材２と右側部８０ｂの鉛直支持材２との間で、各々の主架構柱８０の中間部８０ｃに１箇の連結材３が配置されるものとなる。

本発明を適用した連結柱１は、左側部８０ａの鉛直支持材２の右側のフランジ５と、連結材３の左側のフランジ４とが、互いに当接された状態でボルト接合されて、また、右側部８０ｂの鉛直支持材２の左側のフランジ４と、連結材３の右側のフランジ５とが、互いに当接された状態でボルト接合されることで、２箇の鉛直支持材２と１箇の連結材３とが、横方向Ｘに連続させて連結される。

本発明を適用した連結柱１は、主架構柱８０の上方に設けられる上部の主架構梁８１、及び、主架構柱８０の下方に設けられる下部の主架構梁８１に、鉛直支持材２の上端２ａ及び下端２ｂの各々に設けられたベースプレート７がボルト接合される。

本発明を適用した連結柱１は、鉛直支持材２の上端２ａ及び下端２ｂのベースプレート７の各々が、上部の主架構梁８１及び下部の主架構梁８１に当接させてボルト接合されることで、鉛直支持材２の上端２ａが、上部の主架構梁８１に固定されるとともに、鉛直支持材２の下端２ｂが、下部の主架構梁８１に固定されるものとなる。

本発明を適用した連結柱１は、鉛直支持材２の上端２ａにおいて、ベースプレート７が上部の主架構梁８１に当接されるとともに、鉛直支持材２の下端２ｂにおいて、ベースプレート７が下部の主架構梁８１に当接されるものとなるように、鉛直支持材２が材軸方向に所定の材長を有するものであり、また、連結材３が材軸方向に所定の材長を有して、鉛直支持材２よりも連結材３の材長が短いものとなる。

本発明を適用した連結柱１は、鉛直支持材２よりも連結材３の材長を短いものとすることで、連結材３の上端３ａ及び下端３ｂの各々が、上部及び下部の主架構梁８１から離間したものとなる。本発明を適用した連結柱１は、連結材３の上端３ａ及び下端３ｂの各々が、上部及び下部の主架構梁８１から離間することで、上部及び下部の主架構梁８１に固定されることなく、上部及び下部の主架構梁８１との間に間隙Ｓを形成させるものとなる。

本発明を適用した連結柱１は、必要に応じて、鉛直支持材２の鋼材よりも低強度の鋼材が、連結材３に用いられる。本発明を適用した連結柱１は、例えば、鉛直支持材２の鋼材が、通常の強度を有する普通鋼、又は、普通鋼よりも高い強度を有する高強度鋼となる場合に、連結材３の鋼材が、普通鋼よりも低い強度を有する低降伏点鋼となるものであり、また、鉛直支持材２の鋼材が高強度鋼となる場合に、連結材３の鋼材が普通鋼又は低降伏点鋼となる。本発明を適用した連結柱１は、連結材３のウェブ６及びフランジの何れか一又は両方に、鉛直支持材２の鋼材よりも低強度の鋼材が用いられるものであり、例えば、連結材３のウェブ６及びフランジの両方において低強度の鋼材が用いられるもののみならず、連結材３のウェブ６だけに低強度の鋼材が用いられるものであってもよい。

鉛直支持材２及び連結材３は、例えば、工場等で各々が個別に製造されるとともに、各々が互いに連結される前の状態で、建築現場まで個別に運搬される。鉛直支持材２及び連結材３は、図６（ａ）に示すように、互いに重ね合わされた鉛直支持材２のボルト挿通孔２０と連結材３のボルト挿通孔３０とにボルト８５を挿通させて、ボルト８５にナット８６を仮締めさせることで、建築現場で横置きさせた状態で仮組みされる。

鉛直支持材２及び連結材３は、建築現場で横置きさせた状態で仮組みした後に、材軸方向が縦方向Ｙとなるように立設させて、図６（ｂ）に示すように、鉛直支持材２のベースプレート７を主架構梁８１に当接させる。鉛直支持材２及び主架構梁８１は、鉛直支持材２を主架構梁８１に固定するときに、ベースプレート７のボルト挿通孔７０と主架構梁８１のボルト挿通孔８３とを互いに重ね合わせてボルト８５を挿通させて、ボルト８５にナット８６を締結させる。

鉛直支持材２及び連結材３は、図６に示すように、ベースプレート７のボルト挿通孔７０と主架構梁８１のボルト挿通孔８３とに挿通されたボルト８５にナット８６を締結させて、また、鉛直支持材２のボルト挿通孔２０と連結材３のボルト挿通孔３０とに挿通されたボルト８５にナット８６を本締めさせて、本発明を適用した連結柱１が組み立てられるものとなる。

なお、鉛直支持材２及び連結材３は、建築現場で横置きさせた状態で仮組みされるもののみならず、建築現場で横置きさせた状態での仮組みをすることなく、建築現場で立設させた状態でボルト８５にナット８６を本締めさせて本組みされるものであってもよく、重量、サイズ的に運搬や施工に支障がなければ、工場等で本組み又は仮組みされるものであってもよい。

本発明を適用した連結柱１は、図７に示すように、Ｈ形鋼の連結材３のウェブ６を板厚方向に貫通させて、所定の形状、大きさの開口部６０が、連結材３のウェブ６の所定の箇所に形成されてもよい。開口部６０は、例えば、図７（ａ）に示すように、略円形状に形成されるものであり、また、図７（ｂ）に示すように、略矩形状に形成されてもよい。開口部６０は、図８（ａ）に示すように、バーリング加工等により突出部６０ａが形成されることで補強されてもよく、また、図８（ｂ）に示すように、略円環状等のリングカバー６０ｂが開口部６０の外縁に沿って取り付けられることで補強されてもよい。

本発明を適用した連結柱１は、図９（ａ）に示すように、連結材３の材軸方向で複数に分割された複数のＨ形鋼の短尺材３５が、１箇の連結材３として設けられてもよい。複数の短尺材３５は、連結材３の材軸方向で互いに離間させた状態で、主架構柱８０の左側部８０ａの鉛直支持材２及び右側部８０ｂの鉛直支持材２にボルト接合されることにより、縦方向Ｙで互いに隙間Ｇを有するものとなるように設けられる。

本発明を適用した連結柱１は、図９（ｂ）に示すように、連結材３の上端３ａ及び下端３ｂの各々が、上部及び下部の主架構梁８１から離間させる距離を互いに異ならせるようにして、縦方向Ｙで上方又は下方の何れかに偏心させた状態で連結材３が設けられてもよい。本発明を適用した連結柱１は、連結材３が縦方向Ｙに偏心させて設けられて、上部の主架構梁８１との間の間隙Ｓ１の高さと、下部の主架構梁８１との間の間隙Ｓ２の高さとが、縦方向Ｙで異なるものとなる。

本発明を適用した連結柱１は、２箇の鉛直支持材２と、２箇以上の連結材３とが、横方向Ｘに連続させて連結されてもよく、例えば、図２のＢ部に示すように、２箇の鉛直支持材２と、３箇の連結材３とが、建築物８の横方向Ｘに連続させて連結されることで、建築物８の各々の主架構柱８０において、５箇のＨ形鋼が用いられるものとなる。

このとき、本発明を適用した連結柱１は、図１０に示すように、各々の主架構柱８０の左側部８０ａ及び右側部８０ｂの各々に１箇の鉛直支持材２が配置されるとともに、左側部８０ａの鉛直支持材２と右側部８０ｂの鉛直支持材２との間で、各々の主架構柱８０の中間部８０ｃに３箇の連結材３が配置されるものとなる。

本発明を適用した連結柱１は、左側部８０ａの鉛直支持材２の右側のフランジ５と、左側部８０ａの鉛直支持材２に隣り合う連結材３の左側のフランジ４とが、互いに当接された状態でボルト接合されて、また、右側部８０ｂの鉛直支持材２の左側のフランジ４と、右側部８０ｂの鉛直支持材２に隣り合う連結材３の右側のフランジ５とが、互いに当接された状態でボルト接合される。

さらに、本発明を適用した連結柱１は、左側部８０ａの鉛直支持材２に隣り合う連結材３の右側のフランジ５、及び、右側部８０ｂの鉛直支持材２に隣り合う連結材３の左側のフランジ４が、中央の連結材３の左側のフランジ４及び右側のフランジ５と、互いに当接された状態でボルト接合されることで、２箇の鉛直支持材２と３箇の連結材３とが、横方向Ｘに連続させて連結される。

本発明を適用した連結柱１は、必要に応じて、複数の連結材３のＨ形鋼の少なくとも一部で、鉛直支持材２の鋼材よりも低強度の鋼材が用いられる。本発明を適用した連結柱１は、２箇の鉛直支持材２に３箇の連結材３が連続させて連結されるときに、左側部８０ａの鉛直支持材２に隣り合う連結材３、右側部８０ｂの鉛直支持材２に隣り合う連結材３、及び、中央の連結材３のうち一部又は全部のＨ形鋼で、鉛直支持材２の鋼材よりも低強度の鋼材が用いられる。

本発明を適用した連結柱１は、図１１に示すように、複数の連結材３のＨ形鋼の少なくとも一部で、Ｈ形鋼の連結材３のウェブ６を板厚方向に貫通させて、所定の形状、大きさの開口部６０が、連結材３のウェブ６の所定の箇所に形成されてもよい。本発明を適用した連結柱１は、２箇の鉛直支持材２に３箇の連結材３が連続させて連結されるときに、左側部８０ａの鉛直支持材２に隣り合う連結材３、右側部８０ｂの鉛直支持材２に隣り合う連結材３、及び、中央の連結材３のうち一部又は全部のＨ形鋼で、ウェブ６に開口部６０が形成される。

本発明を適用した連結柱１は、図１２に示すように、複数の連結材３のＨ形鋼の少なくとも一部で、連結材３の材軸方向で複数に分割された複数のＨ形鋼の短尺材３５が、１箇の連結材３として設けられてもよい。本発明を適用した連結柱１は、２箇の鉛直支持材２に３箇の連結材３が連続させて連結されるときに、左側部８０ａの鉛直支持材２に隣り合う連結材３、右側部８０ｂの鉛直支持材２に隣り合う連結材３、及び、中央の連結材３のうち一部又は全部のＨ形鋼で、材軸方向で複数に分割されたＨ形鋼の短尺材３５が、縦方向Ｙに隙間Ｇを有するものとなるように設けられる。

本発明を適用した連結柱１は、図１３に示すように、各々の主架構柱８０の左側部８０ａ、右側部８０ｂ及び中間部８０ｃの各々に、１箇の鉛直支持材２が配置されるとともに、各々の主架構柱８０の中間部８０ｃで、左側部８０ａの鉛直支持材２と中間部８０ｃの鉛直支持材２との間、及び、右側部８０ｂの鉛直支持材２と中間部８０ｃの鉛直支持材２との間の各々に、１箇の連結材３が配置されてもよい。

このとき、本発明を適用した連結柱１は、左側部８０ａの鉛直支持材２に隣り合う連結材３の右側のフランジ５が、中間部８０ｃの鉛直支持材２の左側のフランジ４に当接された状態でボルト接合されて、また、右側部８０ｂの鉛直支持材２に隣り合う連結材３の左側のフランジ４が、中間部８０ｃの鉛直支持材２の右側のフランジ５に当接された状態でボルト接合されることで、３箇の鉛直支持材２と２箇の連結材３とが、横方向Ｘに連続させて連結される。

本発明を適用した連結柱１は、これに限らず、各々の主架構柱８０の左側部８０ａ及び右側部８０ｂの各々に、複数の連続させて連結された鉛直支持材２が配置されるとともに、左側部８０ａの複数の鉛直支持材２と右側部８０ｂの複数の鉛直支持材２との間に、１箇又は複数の連結材３が配置されてもよく、必要に応じて、各々の主架構柱８０の中間部８０ｃにも、１箇又は複数の鉛直支持材２が配置されてもよい。本発明を適用した連結柱１は、各々の主架構柱８０の中間部８０ｃに配置された複数の連結材３が、材軸方向で互いの材長を略同一として、又は、互いの材長を異なるものとして設けられる。

ここで、本発明を適用した連結柱１は、図１４（ａ）に示すように、左側部８０ａの鉛直支持材２と右側部８０ｂの鉛直支持材２とが、１箇の連結材３で連結されて一体化することで、図１４（ｂ）に示すように、左側部８０ａの鉛直支持材２と右側部８０ｂの鉛直支持材２とが、連結材３で連結されない場合と比較して、断面性能を向上させる効果が高いものとなる。

例えば、鉛直支持材２及び連結材３として用いられるＨ形鋼は、断面形状の幅寸法が２５０ｍｍで、左側のフランジ４、及び、右側のフランジ５の板厚寸法９ｍｍ、奥行寸法１２５ｍｍ、ウェブ６の板厚寸法６ｍｍとして、単位長さあたりのＨ形鋼の重量が２９．０ｋｇ／ｍとなり、また、鉛直支持材２の材軸方向の材長を２７５０ｍｍ、連結材３の材軸方向の材長を２２５０ｍｍとして、各々の鉛直支持材２の強軸方向の断面二次モーメントは３９６０ｃｍ⁴となる。

したがって、図１４（ｂ）に示すように、両側部の鉛直支持材２が連結材３で連結されない場合は、両側部の鉛直支持材２による強軸方向の断面二次モーメントは７９２０ｃｍ⁴となり、また、Ｈ形鋼の総重量が１５９．５ｋｇとなるため、単位重量あたりの断面二次モーメントは４９．７ｃｍ⁴／ｋｇとなる。これに対して、図１４（ａ）に示すように、両側部の鉛直支持材２が連結材３で連結される場合は、両側部の鉛直支持材２及び連結材３による強軸方向の断面二次モーメントは５４１３２．５ｃｍ⁴となり、また、Ｈ形鋼の総重量が２２４．８ｋｇとなるため、単位重量あたりの断面二次モーメントは２４０．９ｃｍ⁴／ｋｇとなり、両側部の鉛直支持材２が連結材３で連結されない場合と比較して、単位重量あたりの断面二次モーメントが約４．８倍にもなるため、断面性能を向上させる効果が非常に高いものとなることがわかる。

本発明を適用した連結柱１は、図１に示すように、鉛直支持材２及び連結材３に略同一形状のＨ形鋼が用いられるため、各々の主架構柱８０を構成する複数の部材を共通化させることができるものとなり、鉛直支持材２及び連結材３の製作コスト、運搬コスト及び主架構柱８０の施工コストの増大を抑制することが可能となる。本発明を適用した連結柱１は、鉛直支持材２及び連結材３に略同一形状のＨ形鋼が用いられるため、同じ機械設備でＨ形鋼の製作を可能として、工業化にも適したものとなることから（例えば、プレハブ住宅の工業化ラインでのＨ形鋼の製作が可能）、製作性の向上に寄与することが可能となる。

本発明を適用した連結柱１は、鉛直支持材２及び連結材３をボルト接合により連結することで各々の主架構柱８０が構成されるため、乾式接合であるボルト接合のみにより主架構柱８０が製作されて、建築現場における溶接作業を必要としないものとなり、主架構柱８０の製作性及び施工性を向上させるとともに、鉛直支持材２又は連結材３の部材の事後的な交換等を容易にすることが可能となる。なお、本発明を適用した連結柱１は、ボルト接合による乾式接合だけでなく、ネジ、ビス、嵌合等による乾式接合により主架構柱８０を製作することもできる。

本発明を適用した連結柱１は、図５に示すように、連結材３の上端３ａ及び下端３ｂの各々が、上部及び下部の主架構梁８１との間に間隙Ｓを形成させるものとなるため、鉛直支持材２の上端２ａ及び下端２ｂのベースプレート７を主架構梁８１にボルト接合させるときに、間隙Ｓで接合作業を実施することができるものとなり、ベースプレート７の周辺でのボルト接合のための施工空間を大きく確保して、鉛直支持材２を固定するための接合作業を容易にすることが可能となる。

本発明を適用した連結柱１は、鉛直支持材２よりも連結材３の材長を短いものとすることで、各々の主架構柱８０において必要となる鉛直支持力及び曲げ抵抗を鉛直支持材２により確保するとともに、連結材３の材長を短くする等により適宜調整して、各々の主架構柱８０の全体が所定の剛性、耐力等を有するものとなるように容易に調整することが可能となる。本発明を適用した連結柱１は、連結材３の材長を短くするもののほか、フランジ同士の接合箇所の仕様（ボルト接合等の位置やボルト数量）を調整したり、連結材３のウェブ６の板厚寸法を変えることによっても、各々の主架構柱８０の全体が所定の剛性、耐力等を有するものとなるように容易に調整することが可能となる。

本発明を適用した連結柱１は、各々の主架構柱８０において必要となる鉛直支持力に加えて、地震力等により生じる曲げモーメントにも抵抗するものであり、地震力等により生じる曲げモーメントにより、連結柱１の両側端（連結柱１全体の断面における最外縁）に、材軸方向の大きな力が生じるものの、連結柱１の両側端に鉛直支持材２が配置されることで、地震力等により生じる曲げモーメントに対しても合理的な抵抗機構を実現することが可能となる。

本発明を適用した連結柱１は、図７に示すように、Ｈ形鋼の連結材３のウェブ６に、所定の形状、大きさの開口部６０が形成されるため、連結材３のウェブ６の一部を欠損させて連結材３の剛性が適宜調整されることで、各々の主架構柱８０の全体が所定の剛性、耐力等を有するものとなるように容易に調整することが可能となる。本発明を適用した連結柱１は、Ｈ形鋼の連結材３のウェブ６に開口部６０が形成されることで、水道、ガス及び電気等の配管を開口部６０に挿通させて、配管用の開口として開口部６０を有効利用することが可能となる。

本発明を適用した連結柱１は、図９（ａ）に示すように、複数に分割されたＨ形鋼の短尺材３５が連結材３として設けられることで、各々の短尺材３５を個別にボルト接合させることができるものとなり、各々の短尺材３５の接合作業の精度を高くするとともに、接合作業を容易にすることが可能となる。本発明を適用した連結柱１は、複数の短尺材３５が縦方向Ｙで互いに隙間Ｇを有するものとなるように設けられることで、各々の主架構柱８０が全体として所定の剛性、耐力等を有するものとなるように、連結材３の剛性を適宜調整することが可能となり、また、配管用の開口として隙間Ｇを有効利用することが可能となる。

本発明を適用した連結柱１は、図９（ｂ）に示すように、縦方向Ｙで上方又は下方の何れかに偏心させた状態で連結材３が設けられることで、連結材３を偏心させない場合に比較して、連結材３の材長を相対的に短いものとしながら、各々の主架構柱８０で必要な部位を連結材３で重点的に補強することができるものとなり、連結材３に用いられるＨ形鋼の材料費の増大を抑制しながら、各々の主架構柱８０に所定の剛性、耐力等を付与することが可能となる。

本発明を適用した連結柱１は、図１０に示すように、左側部８０ａの鉛直支持材２と右側部８０ｂの鉛直支持材２とが、横方向Ｘに離間させて配置されて、１箇又は複数の連結材３で連結されて一体化することで、各々の主架構柱８０の両側部の鉛直支持材２から作用する力が連結材３を介して互いに伝達されるものとなり、各々の鉛直支持材２を連結材３で連結することなく単独で設置する場合よりも、各々の主架構柱８０の断面性能を向上させることが可能となる。

本発明を適用した連結柱１は、鉛直支持材２の鋼材よりも相対的に低強度の鋼材が、連結材３に用いられることで、鉛直支持材２の上端２ａ及び下端２ｂを上部及び下部の主架構梁８１に固定して鉛直支持材２に所定の鉛直支持力を発揮させながら、大地震等のときに水平方向に作用する地震エネルギーを、低強度の連結材３の鉛直支持材２に先行させた塑性化により吸収させて、各々の主架構柱８０で鉛直支持機能とエネルギー吸収機能（性能）とを同時に確保することが可能となる。

ここで、圧延Ｈ形鋼の製作精度における横方向Ｘの幅寸法の許容差は、２．０ｍｍ〜３．０ｍｍ以内（ＪＩＳＧ３１９２）であるのに対して、溶接軽量Ｈ形鋼の製作精度における横方向Ｘの幅寸法の許容差は、１．０ｍｍ以内（ＪＩＳＧ３３５３）であるものと規定されている。

本発明を適用した連結柱１は、鉛直支持材２のＨ形鋼及び連結材３のＨ形鋼の各々に、溶接軽量Ｈ形鋼が用いられることで、横方向Ｘの幅寸法の許容差が小さいＨ形鋼が用いられるものとなり、複数の鉛直支持材２及び連結材３を横方向Ｘに連続させて連結させるものであるにもかかわらず、各々の主架構柱８０の全体における幅寸法の製作誤差を極小化することができるため、各々の主架構柱８０の製作、施工精度を向上させることが可能となる。

さらに、溶接軽量Ｈ形鋼は、ウェブとフランジとを高周波抵抗溶接することから、アーク溶接で製作された通常の溶接Ｈ形鋼よりも溶接熱影響が少なく、ウェブやフランジの母材の熱影響による材質変化が狭い範囲で済むものとなるため、設計上想定した通りの所期する構造性能をＨ形鋼に発揮させることがより容易に可能となり、特に、溶接軽量Ｈ形鋼に低降伏点鋼を用いる場合には、当該Ｈ形鋼に所期する構造性能を発揮させることのできるという効果が大きいものとなる。

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、本発明を適用した連結柱１は、下部の主架構梁８１を建築物８の土台とすることで、鉛直支持材２の下端２ｂが、アンカーボルト等により土台に固定されるとともに、連結材３の下端３ｂが、建築物８の土台に固定されることなく、土台との間に間隙Ｓを形成させるものとなってもよい。

１：連結柱
２：鉛直支持材
２０：鉛直支持材のボルト挿通孔
２ａ：鉛直支持材の上端
２ｂ：鉛直支持材の下端
３：連結材
３ａ：連結材の上端
３ｂ：連結材の下端
３０：連結材のボルト挿通孔
３５：短尺材
４：左側のフランジ
５：右側のフランジ
６：ウェブ
６０：開口部
６０ａ：突出部
６０ｂ：リングカバー
７：ベースプレート
７０：ベースプレートのボルト挿通孔
８：建築物
８０：主架構柱
８０ａ：主架構柱の左側部
８０ｂ：主架構柱の右側部
８０ｃ：主架構柱の中間部
８１：主架構梁
８２：壁面材
８３：主架構梁のボルト挿通孔
８５：ボルト
８６：ナット
Ｘ：横方向
Ｙ：縦方向

Claims

建築物の主架構柱として複数の部材を連結させて構成される連結柱であって、
各々の主架構柱の少なくとも両側部に一対となって配置されるＨ形鋼の鉛直支持材と、各々の主架構柱の中間部に配置される１箇又は複数のＨ形鋼の連結材とを備え、
前記鉛直支持材及び前記連結材は、前記鉛直支持材の上端及び下端が、建築物の主架構梁に固定されるとともに、前記連結材の上端及び下端が、建築物の主架構梁に固定されることなく間隙を形成させるものであり、前記鉛直支持材のフランジと前記連結材のフランジとが互いに板厚方向で乾式接合されることで、建築物の横方向に連続させて連結されるものとなること
を特徴とする連結柱。
前記連結材は、１箇のＨ形鋼、又は、複数のＨ形鋼の少なくとも一部で、ウェブに開口部が形成されること
を特徴とする請求項１記載の連結柱。
前記連結材は、１箇のＨ形鋼、又は、複数のＨ形鋼の少なくとも一部で、材軸方向で複数に分割されたＨ形鋼の短尺材が、縦方向に隙間を有するものとなるように設けられること
を特徴とする請求項１又は２記載の連結柱。
前記連結材は、１箇のＨ形鋼、又は、複数のＨ形鋼の少なくとも一部で、ウェブ及びフランジの何れか一方又は両方に、前記鉛直支持材の鋼材よりも低強度の鋼材が用いられること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の連結柱。
前記鉛直支持材及び前記連結材は、溶接軽量Ｈ形鋼が用いられること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の連結柱。