JP6775324B2 - ブレース接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、ブレース接合構造に関する。

特許文献１に示されたブレースの接合構造では、角型鋼管で形成された柱の側面に断面Ｈ形のガセットプレート（ブラケット）を溶接している。そして、このガセットプレートの上方にブレース接合金物を接合し、側方に梁を接合している。また、ブレース接合金物には座屈拘束ブレースがスプライスプレートを介してボルト接合されている。

特開２０１５−１６１１４８号公報

しかし、上記特許文献１に示されたブレースの接合構造では、柱と梁とは直接接合せずガセットプレートを介して接合しているため、部品点数が多く、運搬に手間がかかる。さらに、接合箇所が多く施工の手間がかかる。

本発明は上記事実を考慮して、単純な構成のブレース接合構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載のブレース接合構造は、柱梁架構と、前記柱梁架構の柱から突出する第１接合部材と、前記柱梁架構の梁から突出する第２接合部材と、前記柱梁架構の構面内に斜めに配置され、端部が前記柱梁架構の面内方向に沿う部材及び面外方向に沿う部材を介して前記第１接合部材及び前記第２接合部材に接合されたブレースと、を有する。

請求項１に記載のブレース接合構造では、ブレースの端部が、柱梁架構の柱から突出する第１接合部材と柱梁架構の梁から突出する第２接合部材とに接合される。このため、ブレース接合用の接合部材を取付けるためのブラケットを柱と梁との間に設ける必要がなく、柱と梁とは直接接合できる。

したがって、柱と梁との間にブラケットを設けた従来技術と比較して、部品点数が少なくなり、また部品同士の接合箇所も少なくなるのでブレース接合構造がシンプルとなる。

請求項２に記載のブレース接合構造は、前記第１接合部材は、前記柱から前記構面の面内方向へ延設された第１面内プレートと、前記第１面内プレートから面外方向へ延設された第１面外プレートと、を備え、前記第２接合部材は、前記梁から前記構面の面内方向へ延設された第２面内プレートと、前記第２面内プレートから面外方向へ延設された第２面外プレートと、を備え、前記ブレースの端部には、前記第１面内プレート及び前記第２面内プレートに接合されたブレース面内部材と、前記ブレースの端部に設けられ、前記第１面外プレート及び前記第２面外プレートに接合されたブレース面外部材と、が形成されている。

請求項２に記載のブレース接合構造では、柱から突出する第１接合部材の第１面内プレートと梁から突出する第２接合部材の第２面内プレートが、ブレース面内部材に接合され、第１接合部材の第１面外プレートと第２接合部材の第２面外プレートがブレース面外部材に接合されている。このため、面内方向及び面外方向の力に対してブレースの接合部の耐力が大きくなる。

請求項３に記載のブレース接合構造は、前記柱は鋼管で、前記梁はＨ形鋼で形成され、前記第１面内プレートが溶接された前記鋼管の内壁には柱補剛プレートが設けられ、前記第２面内プレートが溶接された前記Ｈ形鋼のフランジの裏面には梁補剛プレートが設けられている。

請求項３に記載のブレース接合構造によると、鋼管と第１接合部材との接合部を柱補剛プレートで補剛し、Ｈ形鋼と第２接合部材との接合部を梁補剛プレートで補剛することで、ブレースから引張力及び圧縮力を受けたとき柱梁架構の変形を抑制できる。

本発明によると、単純な構成のブレース接合構造を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るブレース接合構造を示す立面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係るブレース接合構造の分解図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図であり（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線矢視図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係るブレース接合構造の部分拡大立面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図であり（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線矢視図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係るブレース接合構造を示す立面図であり、（Ｂ）は部分拡大立面図である。 （Ａ）は比較例に係るブレース接合構造を示す部分拡大立面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態に係るブレース接合構造１０は、角型鋼管で形成された柱２２とＨ形鋼で形成された梁２６を備えた柱梁架構２０と、柱２２から突出する第１接合部材３０と、梁２６から突出する第２接合部材４０と、柱梁架構２０の構面内に斜めに配置され、端部が第１接合部材３０及び第２接合部材４０に接合されたブレース５０と、を有している。

（柱梁架構）
柱２２には通しダイヤフラム２２Ａが形成され、梁２６の上下のフランジ２６Ａの端面が溶接されている。また、柱２２のフランジ２２Ｂには梁２６のウェブ２６Ｂの端面が溶接されている。これにより梁２６が柱２２に固定され、柱梁架構２０が形成されている。

また、柱２２の内壁には柱補剛プレート２４、２５が接合され、梁２６のフランジ２６Ａ間には梁補剛プレート２８、２９が接合されている。詳しくは後述するが、柱補剛プレート２４、２５は、第１接合部材３０が接合された位置に接合されている。また、梁補剛プレート２８、２９は、第２接合部材４０が接合された位置に接合されている。

なお、本実施形態において柱２２には通しダイヤフラム２２Ａが形成されているが、通しダイヤフラム２２Ａは外ダイヤフラムとしてもよい。又は内ダイヤフラムとしてもよい。柱２２が内ダイヤフラム形式とされている場合は、梁２６の上下のフランジ２６Ａは柱２２のフランジ２２Ｂに溶接される。さらに、柱２２はＨ形鋼としてもよい。

（第１接合部材）
図２（Ａ）の分解図に示すように、第１接合部材３０は柱２２から柱梁架構２０の構面の面内方向へ延設された面内プレート３２と、面内プレート３２に接合された面外プレート３４と、を備えている。

面内プレート３２の端面３２Ｂは柱２２のフランジ２２Ｂに溶接されている。また、面内プレート３２の端面３２Ａは、ブレース５０の軸方向Ｌに沿って形成され、面外プレート３４に溶接されている。

図２（Ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視図である図２（Ｂ）に示すように、面外プレート３４は面内プレート３２から面外方向Ｄの両側へ延設されている。図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、面外プレート３４の端面３４Ｂは、柱２２のフランジ２２Ｂに溶接されている。なお、柱２２の内部の柱補剛プレート２４は、面内プレート３２の端面３２Ｂの上端部が溶接された部分の内側に設けられている。さらに、柱補剛プレート２５は、面外プレート３４の端面３４Ｂが溶接された部分の内側に設けられている。

（第２接合部材）
図２（Ａ）の分解図に示すように、第２接合部材４０は梁２６から柱梁架構２０の構面の面内方向へ延設された面内プレート４２と、面内プレート４２に接合された面外プレート４４と、を備えている。

面内プレート４２の端面４２Ｂは梁２６のフランジ２６Ａに溶接されている。また、面内プレート４２の端面４２Ａは、ブレース５０の軸方向Ｌに沿って形成され、面外プレート４４に溶接されている。

面外プレート４４は面内プレート４２から面外方向Ｄ（図２（Ｂ）参照）の両側へ延設されている。さらに、面外プレート４４の端面４４Ｂは、梁２６のフランジ２６Ａに溶接されている。なお、梁２６のフランジ２６Ａ間の梁補剛プレート２８は、面内プレート４２の端面４２Ｂの端部が溶接された部分の裏側に設けられている。さらに、梁補剛プレート２９は、面外プレート４４の端面４４Ｂが溶接された部分の裏側に設けられている。

（ブレース）
ブレース５０は角型鋼管で形成され、ブレース５０の端部の外周面には柱２２から突出した面内プレート３２に接合される面内部材５２と、梁２６から突出した面内プレート４２に接合される面内部材５４と、が溶接され、ブレース５０の端部の内周面には柱２２に溶接された面外プレート３４に接合される面外部材５６と、梁２６に溶接された面外プレート４４に接合される面外部材５６、５８と、が溶接されている。

面内部材５２、５４は、柱梁架構２０の面内方向に沿って延設された板材であり、それぞれブレース５０の軸方向に沿ってブレース５０の外周面に立設されている。

面外部材５６、５８は、柱梁架構２０の面外方向Ｄ（図２（Ｂ）、（Ｃ）参照）に沿って延設された板材であり、一方の端部５６Ａ、５８Ａがそれぞれブレース５０の内部に挿入され、ブレース５０の内周面に溶接されている。また、他方の端部５６Ｂ、５８Ｂはブレース５０から軸方向Ｌに沿って突出している。

なお、本実施形態においてブレース５０は角型鋼管で形成されているが、本発明の実施形態はこれに限られない。例えばＨ形鋼で形成し、適宜面内プレート３２、４２、面外プレート３４、４４と接合できる構成とすればよい。あるいは、ブレース本体をＨ形鋼で形成し、このＨ形鋼の周囲を角型鋼管で被覆する構成としてもよい。

（接合構造）
ブレース５０は、柱梁架構２０の面内方向及び面外方向に作用する力に対抗できるように、第１接合部材３０、第２接合部材４０へ接合されている。

柱梁架構２０の面内方向に作用する力に対抗するために、図３（Ａ）に示すように、第１接合部材３０の面内プレート３２とブレース５０の面内部材５２とが、スプライスプレート６０を介してボルト接合されている。また、第２接合部材４０の面内プレート４２とブレース５０の面内部材５４とが、スプライスプレート６０を介してボルト接合されている。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、スプライスプレート６０にはボルト孔６０Ｈが等間隔に形成され、面内プレート３２、４２、面内部材５２、５４にもそれぞれボルト孔３２Ｈ、４２Ｈ、５２Ｈ、５４Ｈが形成されている。ボルト孔３２Ｈ、４２Ｈ、５２Ｈ、５４Ｈはボルト孔６０Ｈと同ピッチとされている。

なお、図３（Ｂ）に示すように、面内プレート３２及び面内部材５２は、２枚のスプライスプレート６０により両面から挟持されている。また、面内プレート４２及び面内部材５４も同様に、２枚のスプライスプレート６０により両面から挟持されている。

柱梁架構２０の面外方向に作用する力に対抗するために、図３（Ａ）に示すように、第１接合部材３０の面外プレート３４とブレース５０の面外部材５６とがボルト接合されている。また、第２接合部材４０の面外プレート４４とブレース５０の面外部材５８とがボルト接合されている。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、面外部材５６にはボルト孔５６Ｈが等間隔に形成され、面外プレート３４にもボルト孔３４Ｈが形成されている。ボルト孔３４Ｈはボルト孔５６Ｈと同ピッチとされている。また、同様に面外部材５８にはボルト孔５８Ｈが等間隔に形成され、面外プレート４４にもボルト孔４４Ｈが形成されている。ボルト孔４４Ｈはボルト孔５８Ｈと同ピッチとされている。

なお、本実施形態において面外部材５６、５８は、ブレース５０の内周面に溶接されているが、本発明の実施形態はこれに限られない。例えばブレース５０の外周面に溶接してもよい。この場合、第１接合部材３０の面外プレート３４、４４を幅広に形成し、ボルト孔３４Ｈとボルト孔５６Ｈの位置を略一致させ、ボルト孔４４Ｈとボルト孔５８Ｈの位置を略一致させればよい。このようにすることで、面外部材５６、５８をブレース５０へ溶接しやすくできる。

以上、第１接合部材３０、第２接合部材４０、ブレース５０それぞれの構成及びこれらの接合構造についてブレース５０の下端部（図１における左下部分）側の構成を用いて説明したが、ブレース５０の上端部（図１における右上部分）側も同様に構成されている。

（作用・効果）
第１実施形態のブレース接合構造１０では、図１に示すように、柱２２に梁２６が接合され、柱２２、梁２６にそれぞれ第１接合部材３０、第２接合部材４０が接合されている。さらに、ブレース５０が、第１接合部材３０と第２接合部材４０とに接合されている。

これに対して図５（Ａ）、（Ｂ）に示す比較例のブレース接合構造１００では、柱２２０にＨ形鋼のブラケット２３０が接合され、ブラケット２３０に梁２６０が接合されている。そして、柱２２０、ブラケット２３０に接合部材３００が接合されている。また、ブレース５００は、スプライスプレート６００を介して接合部材３００に接合されている。

第１実施形態のブレース接合構造１０では、ブレース５０を接合するための接合部材が２つの部材（第１接合部材３０、第２接合部材４０）で構成され、２つの部材はそれぞれ柱２２、梁２６に接合されている。このため、比較例のブレース接合構造１００のように接合部材を取付けるためのブラケットを柱２２に接合する必要がなく、梁２６は柱２２に直接接合できる。したがって、ブラケット２３０を介して梁２６０を柱２２０に接合している比較例よりも、柱と梁との間の接合箇所が少ない。このため施工作業を簡略化できる。また、部材数が少なくなる。さらに、第１接合部材３０が接合された柱２２を工場で製作して運搬する場合と、ブラケット２３０及び接合部材３００が接合された柱２２０を工場で製作して運搬する場合とを比較すると、第１接合部材３０が接合された柱２２のほうが小さく形成できるので、運搬しやすい。

また、第１実施形態のブレース接合構造１０では、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１接合部材３０の面外プレート３４とブレース５０の面外部材５６とがボルト接合されている。また、第２接合部材４０の面外プレート４４とブレース５０の面外部材５８とがボルト接合されている。このためブレース５０は、柱梁架構２０の面内方向に作用する力のほか、面外方向に作用する力に対抗できる。

これに対し、例えば図５（Ａ）、（Ｂ）に示す比較例のブレース接合構造１００では、ブレース５００は、柱梁架構２００の面内方向に延設された接合部材３００に接合されているが、柱梁架構２００の面外方向Ｄ（図５（Ｂ）参照）には接合部材が延設されていない。このためブレース５００は面外方向に作用する力に対抗し難い。

したがって、第１実施形態のブレース接合構造１０は、比較例のブレース接合構造１００と比較して面外方向に作用する力に対する耐力が大きい。

なお、本実施形態においてブレース５０と柱梁架構２０とは、ブレース５０の面外部材５６、５８、第１接合部材３０の面外プレート３４、第２接合部材４０の面外プレート４４によって接合されているが、本発明の実施形態はこれに限られない。例えば必要な耐力が得られる場合は、ブレース５０の面外部材５６、５８、第１接合部材３０の面外プレート３４、第２接合部材４０の面外プレート４４を設けず、ブレース５０の面内部材５２、５４、第１接合部材３０の面内プレート３２、第２接合部材４０の面内プレート４２のみを用いて接合するものとしてもよい。このように構成することで、ブレース接合構造を単純な構成にすることができる。

また、第１実施形態のブレース接合構造１０では、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、柱２２の内部の柱補剛プレート２４は、面内プレート３２の端面３２Ｂの端部が溶接された部分の内側に設けられている。さらに、柱補剛プレート２５は、面外プレート３４の端面３４Ｂが溶接された部分の内側に設けられている。また、梁２６のフランジ２６Ａ間の梁補剛プレート２８は、面内プレート４２の端面４２Ｂの端部が溶接された部分の裏側に設けられている。さらに、梁補剛プレート２９は、面外プレート４４の端面４４Ｂが溶接された部分の裏側に設けられている。

このため、柱２２及び梁２６がブレース５０から引張力を受けた場合、柱補剛プレート２４、２５、梁補剛プレート２８、２９がこの引張力に抵抗することができる。また、柱２２及び梁２６がブレース５０から圧縮力を受けた場合、柱補剛プレート２４、２５、梁補剛プレート２８、２９がこの圧縮力に抵抗することができる。したがって、柱２２及び梁２６の変形が抑制される。

なお、本実施形態においては柱補剛プレート２４、２５、梁補剛プレート２８、２９を設けているが、柱２２及び梁２６の変形が問題にならない場合はこれらは必ずしも必要ではなく、何れかを省略することができる。あるいは全てを省略してもよい。柱補剛プレート２４、２５、梁補剛プレート２８、２９の何れか又は全てを省略することで、柱２２、梁２６を単純な構成にすることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るブレース接合構造１２について説明する。なお、第１実施形態に係るブレース接合構造１０と同じ構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

（柱梁架構）
図４（Ａ）に示すように、ブレース接合構造１２では、ブレース５０は柱２２と梁７２を備えた柱梁架構７０の構面内に逆Ｖ字型に配置されている。ブレース５０の上端部は、梁７２の中央部７２Ａから突出した第３接合部材８０及び第４接合部材９０に接合されている。第３接合部材８０及び第４接合部材９０は、梁７２の中心線ＣＬを挟んで線対称となる位置にそれぞれ１対ずつ配置されている。

また、ブレース５０の下端部は、第１実施形態に係るブレース接合構造１０と同様の構成とされており、柱２２から突出する第１接合部材３０及び梁７２から突出する第２接合部材４０に接合されている。

図４（Ｂ）に示すように、梁７２の中央部７２Ａと本体部７２Ｂとは、フランジ同士、ウェブ同士を突き合わせ溶接して接合されている。中央部７２Ａの上下フランジ間には梁補剛プレート７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄが接合されており、梁補剛プレート７４Ｄは梁７２の中心線ＣＬ上に配置されている。また、中心線ＣＬ上には、中央部７２Ａの下フランジから当て板７６が下向きに突設されている。

なお、本実施形態においては、中央部７２Ａは本体部７２Ｂと別体とされ、現場で溶接しているが、本発明の実施形態はこれに限られず、中央部７２Ａと本体部７２Ｂとは一体に形成してもよい。

（第３接合部材）
第３接合部材８０は、中央部７２Ａの下フランジに溶接され、柱梁架構７０の面内方向に沿って延設された面内プレート８２と、面内プレート８２に接合され、柱梁架構７０の面外方向に沿って延設された面外プレート８４と、を備えている。

なお、梁補剛プレート７４Ａは、面内プレート８２の端面８２Ｂの端部が溶接された部分の内側に設けられている。さらに、梁補剛プレート７４Ｂは、面外プレート８４の端面８４Ｂが溶接された部分の内側に設けられている。

（第４接合部材）
第４接合部材９０は、中央部７２Ａの下フランジと当て板７６に溶接され、柱梁架構７０の面内方向に沿って延設された面内プレート９２と、面内プレート９２に接合され、柱梁架構７０の面外方向に沿って延設された面外プレート９４と、を備えている。

なお、梁補剛プレート７４Ｃは、面外プレート９４の端面９４Ｂが溶接された部分の内側に設けられている。

（ブレース）
ブレース５０の面内部材５３は、スプライスプレート６０を介して第３接合部材８０の面内プレート８２にボルト接合されている。また、ブレース５０の面内部材５５は、スプライスプレート６０を介して第４接合部材９０の面内プレート９２にボルト接合されている。

さらに、ブレース５０の面外部材５７は、第３接合部材８０の面外プレート８４にボルト接合されている。また、ブレース５０の面外部材５９は、第４接合部材９０の面外プレート９４にボルト接合されている。

（作用・効果）
第２実施形態のブレース接合構造１２では、図４（Ａ）に示すように、ブレース５０は柱２２と梁７２を備えた柱梁架構７０の構面内に逆Ｖ字型に配置されている。このため地震時はブレース５０の一方は圧縮力を負担することになる。Ｖ字型又は逆Ｖ字型のブレース構造においては、一般的に圧縮側ブレースの座屈によって耐力が決定されるが、ブレース５０は面内部材５２、５３、５４、５５、面外部材５６、５７、５８、５９によって柱梁架構７０に接合されることにより、接合部の固定度が高められている。このため、圧縮力を負担するブレース５０が座屈しにくい。

なお、本実施形態においてブレース５０は柱梁架構７０の構面内に逆Ｖ字型に配置されているが、本発明の実施形態はこれに限られない。例えばＶ字型に配置してもよいし、ブレース５０の中間部から柱２２と梁７２の仕口部へ補剛部材を架け渡した配置としてもよい。このように、本発明のブレース接合構造は様々な態様のブレース構造に適用することができる。

１０、１２ ブレース接合構造
２０、７０ 柱梁架構
２２ 柱
２４、２５ 柱補剛プレート
２６、７２ 梁
２８、２９ 梁補剛プレート
３０ 第１接合部材
３２ 面内プレート（第１面内プレート）
３４ 面外プレート（第１面外プレート）
４０ 第２接合部材
４２ 面内プレート（第２面内プレート）
４４ 面外プレート（第２面外プレート）
５０ ブレース
５２、５４ 面内部材（ブレース面内部材）
５６、５８ 面外部材（ブレース面外部材）

Claims (3)

1. 柱梁架構と、
   前記柱梁架構の柱から突出する第１接合部材と、
   前記柱梁架構の梁から突出する第２接合部材と、
   前記柱梁架構の構面内に斜めに配置され、端部が前記柱梁架構の面内方向に沿う部材及び面外方向に沿う部材を介して前記第１接合部材及び前記第２接合部材に接合されたブレースと、
   を有するブレース接合構造。
2. 前記第１接合部材は、前記柱から前記構面の面内方向へ延設された第１面内プレートと、前記第１面内プレートから面外方向へ延設された第１面外プレートと、を備え、
   前記第２接合部材は、前記梁から前記構面の面内方向へ延設された第２面内プレートと、前記第２面内プレートから面外方向へ延設された第２面外プレートと、を備え、
   前記ブレースの端部には、前記第１面内プレート及び前記第２面内プレートに接合されたブレース面内部材と、前記ブレースの端部に設けられ、前記第１面外プレート及び前記第２面外プレートに接合されたブレース面外部材と、が形成されている、請求項１に記載のブレース接合構造。
3. 前記柱は鋼管で、前記梁はＨ形鋼で形成され、
   前記第１面内プレートが溶接された前記鋼管の内壁には柱補剛プレートが設けられ、
   前記第２面内プレートが溶接された前記Ｈ形鋼のフランジの裏面には梁補剛プレートが設けられている、請求項２に記載のブレース接合構造。

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