JP6541953B2

JP6541953B2 - 鉄骨の接合構造

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Publication number: JP6541953B2
Application number: JP2014199575A
Authority: JP
Inventors: 貴久森; 豊弘河野
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2019-07-10
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: JP2016069889A

Description

この発明は、物流倉庫、工場等の建物における柱、梁等の固定構造体に対して端部が接合される鉄骨の接合構造に関する。

図１５、図１６に示すように、物流倉庫、工場等の建物２０には、商品や原材料等の搬入・搬出用の開口部２１の上方に長大な庇２２が設けられていることが多い。この種の庇２２は、例えば、柱２３に固定した複数の大梁１を屋外側に突出して設け、各大梁１間に複数の小梁２を設け、これら大梁１および小梁２の下側に折板等からなる庇材２４が取り付けられる。大梁１および小梁２の下側に庇材２４を取り付けるのは、庇材２４の止水等を考慮して、大梁１の先端を引っ張り上げておく吊り材２５を、庇材２４を貫通させずに設けるためである。

このような長大な庇２２は、連続配置されている小梁２が日射による温度上昇で伸長し、大梁１との接合部に多大な力がかかることで、大梁１と小梁２とを接合する部位の鉄骨、ボルト、ガセットプレート等に変形や損傷等が生じる可能性がある。特に、大梁１および小梁２の下側に庇材２４が取り付けられている場合、小梁２が日射を直接受けるため、温度上昇が著しく、上記変形や損傷がより顕著となる。

特開平７−０６２７６２号公報特開平７−０６２７６３号公報特開平７−０７１０７９号公報

一般に、物流倉庫、工場等の建物２０では、柱、梁等の鉄骨の接合に高力ボルト（ＨＴＢ）が用いられている。庇２２における大梁１と小梁２との接合部についても同様である。高力ボルトによる接合は接合強度が強いので、小梁２が日射による温度上昇で伸長しても、大梁１と小梁２間で長孔からなるボルト孔に沿ってすべりが発生せず、可動ジョイントとして機能しないことがある。この場合、庇２２の全体における各大梁１間の同じ並びの小梁２が、あたかも１本の連続した梁であるかのような挙動を示し、全体で大きな伸びとなる。例えば、晴天時には、１００ｍの庇２２で３０ｍｍ程度伸びる。このため、大梁１と小梁２とを接合する部位の鉄骨、ボルト、ガセットプレート等の変形や損傷が避けられない。

なお、庇２２における大梁１と小梁２の接合に、高力ボルトではなく中ボルトを使用するようにすれば、常に可動ジョイントとして機能させることができるが、同じ作業現場で高力ボルトと中ボルトを使い分けるのは、現場の混乱を招く原因となるので現実的ではない。また、庇２２を長手方向に複数の部分に分割すれば、小梁２の伸びを分散させて、大梁１と小梁２とを接合する部位の鉄骨、ボルト、ガセットプレート等に与える影響を低減させることができるが、この場合、各分割部で２本の大梁１が必要となって、庇２２の部材点数が多くなり、コスト増を招くことになる。

特許文献１，２に、火災等による梁の熱膨張に起因して架構が大きく変形するのを防止するために、隣合う躯体区画に隙間を設け、両躯体区画を伸縮可能なジョイントプレートで連結することで、両躯体区画の梁の熱的伸びを吸収する建物の耐火構造が開示されている。しかし、この構造は、隣合う２つの躯体区画間の熱的伸びを吸収するが、熱的伸びの方向に垂直な方向、例えば鉛直方向の剛性は確保されない。なお、大梁と柱との間の接合部についても、上記と同様の課題がある。

この発明の目的は、鉄骨が温度変化により長手方向に伸縮しても、その伸縮を吸収することができ、かつ鉄骨の長手方向以外の動きを拘束することができる鉄骨の接合構造を提供することである。

この発明の鉄骨の接合構造は、固定構造体に、横向きに設けられた鉄骨の端部を接合する接合構造であって、前記固定構造体に設けられて、前記鉄骨の長手方向の移動を許容しながら前記鉄骨の前記端部に作用する下向きの荷重を支持し、かつ前記鉄骨の前記長手方向と直交する水平方向の動きを規制する鉄骨支持金物を有し、この鉄骨支持金物に対して前記鉄骨の端部が浮き上がるのを規制する浮き上がり規制手段が設けられ、前記鉄骨支持金物および前記鉄骨に、両者に渡って位置決めピンが挿脱可能に挿通可能な位置決め用孔が設けられ、両者に渡って位置決め用の部材が挿通可能な位置決め用孔が設けられ、前記鉄骨の前記端部に、前記鉄骨支持金物が位置する長さ方向範囲に渡り下フランジが除去された除去部を有し、前記位置決めピンは、前記固定構造体で構成される建物の建込み終了値後に前記位置決め用孔から抜かれる。

この構成によると、固定構造体に設けられた横向きの鉄骨支持金物が、鉄骨の長手方向の移動を許容しながら鉄骨の端部に作用する下向きの荷重を支持し、かつ鉄骨の長手方向と直交する水平方向の動きを規制する。このため、鉄骨が温度変化により長手方向に伸縮すると、鉄骨の端部が鉄骨支持金物に対して鉄骨の長手方向に移動することで鉄骨の伸縮を吸収する。風等による鉄骨の端部を上に持ち上げる力に対しては、浮き上がり規制手段により鉄骨支持金物に対して前記鉄骨の端部が浮き上がるのを規制する。

前記浮き上がり規制手段は、例えば、前記鉄骨支持金物および前記鉄骨の前記端部にそれぞれ設けられた各孔に亘って挿通された規制ピンであり、この規制ピンが挿通される前記鉄骨支持金物の前記孔および前記鉄骨の前記孔のうちのいずれか一方または両方を、前記鉄骨の長手方向に延びる長孔としてもよい。この長孔により、鉄骨の長手方向の移動が許容される。
また、前記浮き上がり規制手段は、前記鉄骨に設けられ前記鉄骨支持金物の下端面に当接する規制部材であってもよい。
いずれの場合も、鉄骨支持金物に対して鉄骨の端部が浮き上がるのを確実に規制することができる。

例えば、前記固定構造体の前記鉄骨が接合される部材は鉄骨製の梁または柱であり、前記鉄骨は梁である。その場合、前記鉄骨が上下方向に延びる断面形状のウェブ部を有する形鋼であり、前記鉄骨支持金物は、それぞれ前記固定構造体に基端が直接または間接に接合されて前記鉄骨の側へ片持ち状に延び、互いに前記鉄骨の前記ウェブ部を両側から挟み込む一対の支持プレートを有するとよい。
鉄骨支持金物の一対の支持プレートで鉄骨のウェブ部の両側から挟み込むことで、鉄骨を長さ方向に直交する水平方向にバランス良く支持することができる。

前記鉄骨を成す形鋼はＨ形鋼であり、前記一対の支持プレートに、前記鉄骨の前記ウェブ部の両側面に接合された重ねプレートが前記鉄骨の長手方向に移動自在に載置される構造とするとよい。
Ｈ形鋼はウェブ部とフランジ部の接続部にアール部を有するため、支持プレートに鉄骨の上側のウェブ部を直接載置すると、支持プレートが前記アール部と干渉する。支持プレートに鉄骨のウェブ部の両側面に接合された重ねプレートを載置することで、支持プレートが前記アール部と干渉することを避けることができる。

また、前記鉄骨を成す形鋼はＨ形鋼であり、前記一対の支持プレートは、前記鉄骨の前記ウェブ部の両側面に隙間を介して対面し、前記鉄骨の上側のフランジ部が前記一対の支持プレートの上端に前記鉄骨の長手方向に移動自在に載置され、前記隙間にスペーサが介在する構造としてもよい。
Ｈ形鋼はウェブ部とフランジ部との接続部にアール部を有するため、支持プレートに鉄骨のウェブ部を直接載置する場合、支持プレートが鉄骨のウェブ部の側面に隣接していると、支持プレートが前記アール部と干渉する可能性がある。支持プレートと鉄骨のウェブ部の側面との間に隙間を設けることで、支持プレートが前記アール部と干渉することを避けることができる。スペーサにより前記隙間を確保できる。

この発明において、前記固定構造体が建物の建物本体であり、前記鉄骨は、前記建物本体よりも小さく前記建物本体の一部から突出した付属構造体の一部を成すものであってもよい。または、前記固定構造体が建物の建物本体であり、前記鉄骨は、前記建物本体から突出した庇の庇材を支持するものであってもよい。

この発明の鉄骨の接合構造は、固定構造体に、横向きに設けられた鉄骨の端部を接合する接合構造であって、前記固定構造体に設けられて、前記鉄骨の長手方向の移動を許容しながら前記鉄骨の前記端部に作用する下向きの荷重を支持し、かつ前記鉄骨の前記長手方向と直交する水平方向の動きを規制する鉄骨支持金物を有し、この鉄骨支持金物に対して前記鉄骨の端部が浮き上がるのを規制する浮き上がり規制手段が設けられ、前記鉄骨支持金物および前記鉄骨に、両者に渡って位置決めピンが挿脱可能に挿通可能な位置決め用孔が設けられ、前記鉄骨の前記端部に、前記鉄骨支持金物が位置する長さ方向範囲に渡り下フランジが除去された除去部を有するため、鉄骨が温度変化により長手方向に伸縮しても、その伸縮を吸収することができ、かつ鉄骨の長手方向以外の動きを拘束することができる。

（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる鉄骨の接合構造の平面図、（Ｂ）は正面図である。図１（Ｂ）のII−II断面図である。図１（Ｂ）のIII−III断面図である。図１（Ｂ）のIV−IV断面図である。図１に示す実施形態の変形例の正面図である。（Ａ）はこの発明の第２の実施形態にかかる鉄骨の接合構造の平面図、（Ｂ）は正面図である。図６（Ｂ）のVII−VII断面図である。図６（Ｂ）のVIII−VIII断面図である。（Ａ）はこの発明の第３の実施形態にかかる鉄骨の接合構造の平面図、（Ｂ）は正面図である。図９（Ｂ）のＸ−Ｘ断面図である。図９（Ｂ）のXI−XI断面図である。（Ａ）はこの発明の第４の実施形態にかかる鉄骨の接合構造の平面図、（Ｂ）は正面図である。図１２（Ｂ）のXIII−XIII断面図である。図１２（Ｂ）のXIV−XIV断面図である。庇を備えた建物の斜視図である。同建物の破断側面図である。

この発明の実施形態を図面と共に説明する。以下の各実施形態の鉄骨の接合構造は、例えば図１５、図１６に示すような物流倉庫、工場等の建物２０の庇２２における、庇材２４を支持する大梁１と小梁２との接合箇所に適用される。大梁１は柱２３に固定されて屋外側に突出して設けられている。小梁２は、一対の大梁１間に両端をそれぞれ接合して設けられている。建物２０の庇２２を除く部分である建物本体が請求項で言う「固定構造体」であり、この固定構造体２０Ａの一部となる部材が大梁１である。庇２２は、固定構造体２０Ａに対して付属的に設けられた付属構造体の一つである。庇２２の一部となる部材である小梁２が、請求項で言う「鉄骨」である。

図１〜図４はこの発明の第１の実施形態を示す。図１はこの鉄骨の接合構造の平面図および正面図、図２はII−II断面図、図３はIII −III 断面図、図４はIV−IV断面図である。固定構造体の一部である大梁１はＨ形鋼からなり、ウェブ部１ａを鉛直方向に向けて横向きに例えば水平に設置されている。鉄骨である小梁２は、大梁１よりもサイズが小さいＨ形鋼からなり、ウェブ部２ａを鉛直方向に向けて横向きに例えば水平に設置され、端部が大梁１に対向している。大梁１と小梁２とは直角を成す。小梁２の端部は、下側のフランジ部２ｂが除去された除去部２ｄが設けられている。

大梁１と小梁２との接合に用いる部材として、大梁１に鉄骨支持金物３が設けられている。この実施形態の鉄骨支持金物３は、大梁１の長さ方向に間隔を開けて配置された一対の支持プレート４，４からなる。各支持プレート４は、大梁１の長さ方向に垂直に設けられ、大梁１に溶接により固定された基部４ａの下部から、小梁支持部４ｂが小梁２の側へ片持ち状に延びている。大梁１と小梁２との接合状態において、一対の支持プレート４，４の各小梁支持部４ｂ，４ｂで小梁２のウェブ部２ａを両側から挟み込んだ状態となる。支持プレート４は、例えば鋼板からなる。

一方、小梁２のウェブ部２ａの両側面には、それぞれ重ねプレート５が溶接等により固定されている。大梁１と小梁２との接合状態において、支持プレート４の小梁支持部４ｂの上に重ねプレート５が移動自在に載置された状態となる。重ねプレート５の高さは、小梁２の下側のフランジ２ｂと大梁１の下側のフランジ１ｂとが同じ高さとなるように決められている。

図１（Ｂ）および図４に示すように、小梁２の端部および一対の支持プレート４の各小梁支持部４ｂ，４ｂにそれぞれピン孔６（６Ｂ，６Ａ，６Ｂ）が設けられ、これら各ピン孔６に亘って規制ピン７が挿通されている。小梁２のピン孔６Ａおよび小梁支持部４ｂのピン孔６Ｂのうちのいずれか一方または両方は、小梁２の長手方向に延びる長孔とされている。この実施形態の場合、小梁２のピン孔６Ａは規制ピン７がちょうど挿通される程度の丸孔であり、小梁支持部４ｂのピン孔６Ｂが長孔である。

ピン孔６に挿通された規制ピン７が、小梁２と支持プレート４とが互いに上下に相対移動するのを規制する。つまり、ピン孔６および規制ピン７で、鉄骨支持金物３に対して小梁２の端部が浮き上がるのを規制する浮き上がり規制手段８を構成する。この浮き上がり規制手段８は、小梁支持部４ｂのピン孔６Ｂを長孔としたことで、鉄骨支持金物３に対して小梁２が長手方向に移動することを許容している。

また、小梁２の端部および一対の支持プレート４の各小梁支持部４ｂには、位置決め用孔９がそれぞれ設けられている。各位置決め用孔９に位置決めピン（図示せず）を挿通しておくことで、この鉄骨の接合構造を備えた建物２０（図１５、図１６）が、建築途中で梁１と小梁２が互いに位置ずれするのを防止する。

大梁１と小梁２との接合は、以下の順で行う。事前に大梁１に鉄骨支持金物３である一対の支持プレート４を固定しておき、これら支持プレート４の小梁支持部４ｂの上に小梁２の端部を載置する。小梁２の端部における下側のフランジ部２ｂが除去され除去部２ｄとなっているため、小梁２を上方から下しながら小梁支持部４ｂの上に小梁２の端部を載置することができ、作業性が良い。各位置決め用孔９に位置決めピンを挿通して、鉄骨支持金物３に対して小梁２を位置決めした後、小梁２および支持プレート４の小梁支持部４ｂの各ピン孔６に規制ピン７を挿通する。これにより、接合作業が完了する。位置決めピンは、建物２０の建て込み終了後、位置決め用孔９から抜かれる。

この構成の鉄骨の接合構造よると、大梁１に設けられた鉄骨支持金物３の一対の支持プレート４の上に小梁２に設けられた重ねプレート５が移動自在に載置されているため、小梁２の長手方向の移動を許容しながら小梁２の端部に作用する下向きの荷重を支持する。また、一対の支持プレート４，４の各小梁支持部４ｂが小梁２のウェブ部２ａを両側から挟み込んでいるため、小梁２の長手方向と直交する水平方向の動きを規制する。このため、小梁２が温度変化により長手方向に伸縮すると、小梁２の端部が支持プレート４，４の各小梁支持部４ｂ，４ｂに沿って小梁２の長手方向に移動する。前述したように、小梁支持部４ｂのピン孔６Ｂが長孔とされているため、小梁２の伸縮を吸収する。風等による小梁２の端部を上に持ち上げる力に対しては、浮き上がり規制手段８により鉄骨支持金物３に対して小梁２の端部が浮き上がるのを規制する。

鉄骨支持金物３の支持プレート４と小梁２の重ねプレート５とが互いに当接することで、小梁２の端部の下向きの動きは規制されているため、浮き上がり規制手段８は小梁２の端部の上向きの動きのみを規制すればよい。よって、浮き上がり規制手段８を、図５のように構成してもよい。この浮き上がり規制手段８は、上面に規制部材１１を取り付けた規制プレート１２を小梁２の下側のフランジ部２ｂに固定し、前記規制体１１を支持プレート４の下面に当接させることで、小梁２の端部の浮き上がりのみを規制している。この規制プレート１２を用いた浮き上がり規制手段８は、第１の実施形態に限らず、後で説明する他の実施形態にも適用できる。

図６〜図８はこの発明の第２の実施形態を示す。この実施形態が第１の実施形態と比べて異なる点は、鉄骨支持金物３を、大梁１に溶接により固定された１個の基板３ａと、この基板３ａの両側面に固定された支持プレート４Ａ，４Ａとで構成したことである。基板３ａと支持プレート４Ａとは複数のボルト１３で固定されている。支持プレート４Ａ，４Ａは、小梁２の側へ片持ち状に延びており、その上に小梁２の重ねプレート５が載置される。他は、第１の実施形態と同じである。

図９〜図１１はこの発明の第３の実施形態を示す。第１および第２の実施形態が、小梁２に設けた重ねプレート５を介して鉄骨支持金物３で小梁２を支持するのに対し、この実施形態は、鉄骨支持金物３で小梁２の上側のフランジ部２ｂを直接に支持する。この実施形態の鉄骨支持金物３は、第１の実施形態と同様に、大梁１の長さ方向に間隔を開けて配置された一対の支持プレート４Ｂ，４Ｂからなる。各支持プレート４Ｂは、大梁１の長さ方向に垂直に設けられ、大梁１に溶接により固定された基部４Ｂａの下部から、小梁支持部４Ｂｂが小梁２の側へ片持ち状に延びている。

一対の支持プレート４Ｂ，４Ｂの間隔は、第１の実施形態のものよりも広くしてある。これは、Ｈ形鋼である小梁２はウェブ部２ａとフランジ部２ｂとの接続部にアール部２ｃ（図１１）を有するため、支持プレート４Ｂを小梁２のウェブ部２ａに隣接して配置すると、支持プレート４Ｂが前記アール部２ｃと干渉するからである。支持プレート４Ｂと小梁２のウェブ部２ａとの間に隙間１４を確保するために、小梁２のウェブ部２ａの両側面にスペーサ１５が設けられている。この例では、ピン孔６Ａの両側の位置に、上下に延びる２条のスペーサ１５が設けられている。このように、支持プレート４Ｂと小梁２のウェブ部２ａとの間に隙間１４を設けることで、支持プレート４Ｂが前記アール部２ｃと干渉することを避けることができる。

図１２〜図１４はこの発明の第４の実施形態を示す。この実施形態は、第３の実施形態と比較して、鉄骨支持金物３を、大梁１に溶接により固定された１個のベース部材１６と、このベース部材１６の両側面に固定された支持プレート４Ｃ，４Ｃとで構成した点で異なる。支持プレート４Ｃ，４Ｃは、小梁２の側へ片持ち状に延びており、その上に小梁２の上側のフランジ部２ｂが載置される。他は、第３の実施形態と同じである。

第２ないし第４の実施形態のいずれについても、第１の実施形態と同様に、小梁２が温度変化により長手方向に伸縮すると、小梁２の端部が鉄骨支持金物３の上を小梁２の長手方向に移動することで前記伸縮を吸収する。また、風等による小梁２の端部を上に持ち上げる力に対しては、浮き上がり規制手段８により鉄骨支持金物３に対して小梁２の端部が浮き上がるのを規制する。

上記各実施形態は、固定構造体の鉄骨が接合させる部材が大梁１であり、鉄骨が小梁２である例を示しているが、固定構造体の鉄骨が接合される部材が鉄骨製の柱であり、鉄骨が大梁等の梁であってもよい。また、固定構造体の鉄骨が接合させる部材は、例えば基礎や壁であってもよく、鉄骨は、固定構造体に端部が接合されるものであれば梁以外の鉄骨であってもよい。

１…大梁（固定構造体の一部）
２…小梁（鉄骨）
２ａ…ウェブ部
２ｂ…フランジ部
３…鉄骨支持金物
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…支持プレート
５…重ねプレート
６，６Ａ，６Ｂ…ピン孔
７…規制ピン
８…浮き上がり規制手段
１１…規制部材
１２…隙間
１３…スペーサ
２０…建物
２０Ａ…固定構造体
２２…庇（付属構造体）

Claims

固定構造体に、横向きに設けられた鉄骨の端部を接合する接合構造であって、
前記固定構造体に設けられて、前記鉄骨の長手方向の移動を許容しながら前記鉄骨の前記端部に作用する下向きの荷重を支持し、かつ前記鉄骨の前記長手方向と直交する水平方向の動きを規制する鉄骨支持金物を有し、
この鉄骨支持金物に対して前記鉄骨の端部が浮き上がるのを規制する浮き上がり規制手段が設けられ、
前記鉄骨支持金物および前記鉄骨に、両者に渡って位置決めピンが挿脱可能に挿通可能な位置決め用孔が設けられ、
前記鉄骨の前記端部に、前記鉄骨支持金物が位置する長さ方向範囲に渡り下フランジが除去された除去部を有し、
前記位置決めピンは、前記固定構造体で構成される建物の建込み終了値後に前記位置決め用孔から抜かれる、
鉄骨の接合構造。
請求項１に記載の鉄骨の接合構造において、前記浮き上がり規制手段は、前記鉄骨支持金物および前記鉄骨の前記端部にそれぞれ設けられた各孔に亘って挿通された規制ピンであり、この規制ピンが挿通される前記鉄骨支持金物の前記孔および前記鉄骨の前記孔のうちのいずれか一方または両方を、前記鉄骨の長手方向に延びる長孔とした鉄骨の接合構造。
請求項１に記載の鉄骨の接合構造において、前記浮き上がり規制手段は、前記鉄骨に設けられ前記鉄骨支持金物の下端面に当接する規制部材である鉄骨の接合構造。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の鉄骨の接合構造において、前記固定構造体の前記鉄骨が接合される部材が鉄骨製の梁または柱であり、前記鉄骨が梁である鉄骨の接合構造。
請求項４に記載の鉄骨の接合構造において、前記鉄骨が上下方向に延びる断面形状のウェブ部を有する形鋼であり、前記鉄骨支持金物は、それぞれ前記固定構造体に基端が直接または間接に接合されて前記鉄骨の側へ片持ち状に延び、互いに前記鉄骨の前記ウェブ部を両側から挟み込む一対の支持プレートを有する鉄骨の接合構造。
請求項５に記載の鉄骨の接合構造において、前記鉄骨を成す形鋼はＨ形鋼であり、前記一対の支持プレートに、前記鉄骨の前記ウェブ部の両側面に接合された重ねプレートが前記鉄骨の長手方向に移動自在に載置される鉄骨の接合構造。
請求項５に記載の鉄骨の接合構造において、前記鉄骨を成す形鋼はＨ形鋼であり、前記一対の支持プレートは、前記鉄骨の前記ウェブ部の両側面に隙間を介して対面し、前記鉄骨の上側のフランジ部が前記一対の支持プレートの上端に前記鉄骨の長手方向に移動自在に載置され、前記隙間にスペーサが介在した鉄骨の接合構造。