JP6861425B2 - Ｈ形鋼の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、Ｈ形鋼の接合構造に関する。

ビル等の建築物では、その骨組に鉄骨等の構造材が使用されている。このような構造材としては、曲げ剛性や曲げ強度等の観点から一般的にＨ形鋼が多く用いられており、これらを建築物の設計に応じて接合することで建築用構造体としている。

建築用構造体の施工においてＨ形鋼を接合する場合、従来より、図２０に示すような接合構造が用いられている。この接合構造では、隣り合うＨ形鋼１０、１１の端部にかかる曲げモーメントが主にフランジ１２断面に軸力となって伝達するため、隣り合うＨ形鋼１０、１１のフランジ１２同士を軸力方向に軸力が伝達するように、フランジ１２の表裏面に各々添え板８を当てて挟み込み、ボルト６とナット７で締付けて２面の摩擦面で摩擦接合している。

また、Ｈ形鋼１０、１１にかかる剪断力が主にウエッブ１３断面に鉛直方向のせん断力となって伝達するため、隣り合うＨ形鋼１０、１１のウエッブ１３に剪断力が伝達するように、ウエッブ１３の両面に各々添え板９を当てて挟み込み、ボルト６とナット７で締付けて２面の摩擦面で摩擦接合している。さらに、Ｈ形鋼１０、１１にかかる軸力はフランジ１２同士、ウエッブ１３同士の両方の接合で伝達している。

このような従来の接合構造で、隣り合うＨ形鋼１０、１１の高い接合強度を保持させるためには、多数の添え板８、９と、各々の添え板８、９を固定するための多くのボルト６及びナット７が必要となる。そのため、使用する部品点数が非常に多くなりコストがかかるとともに、接合するのに多大な手間がかかるという問題があった。

このような問題に対して、Ｈ形鋼のフランジの内側面とウエッブの側面に当接して接合するＬ形材を用い、ボルトにより接合する方法が提案されている（特許文献１を参照）。この提案によれば、接合強度を維持したまま添え板の枚数を減らすことができる。しかしながら、使用するボルトの数は従来と同程度であるためコストがかかり、施工性も従来と同様に低いものであった。

一方、図２０に示す隣り合うＨ形鋼１０、１１のフランジ１２の表面と裏面を２枚の添え板で挟み込み、ボルト６とナット７により締付けて接合する従来の接合構造では、必然的にフランジ１２の表面側にボルト６の頭やナット７、添え板８が突出する。ここで、このような接合構造において接合部のフランジ１２表面側に、床など他部位の施工をする場合には、突出したボルト６の頭やナット７、添え板８が邪魔になり、これらを避けるための設計が必要となるため、フランジ１２の表面側はフラットであることが望まれていた。

このような問題に対して上記特許文献１では、フランジ裏側の添板とウエッブ添板の半分を一体化し、Ｌ型にしているが、フランジの添板として兼用しているので、フランジとのボルトの接合は必須になっており、フランジ外面へのボルト突起は解決されていない。

そこで、接合するＨ形鋼の端面にエンドプレートを溶接し、エンドプレート同士をボルトとナットで固定する提案がなされている（特許文献２を参照）。この提案によれば、部品点数を少なくし、作業性に優れ、フランジ表面にボルトの頭やナットの突出がない構造とすることができる。

また、フランジ表面からの突起を無くすための他の方法として、上フランジの先端に、ボルト頭を沈める凹みを加工した厚い板材を完全溶け込み溶接で一体に形成し、現場でフランジの力を伝達する添板をフランジ内側に配置して貫通ボルトで接合する提案がなされている（特許文献３を参照）。

特開平７−３４５５１号公報 特開平５−１７９７０３号公報 特開平６−１７３３４０号公報

しかしながら、上記特許文献２の提案の、Ｈ形鋼の端部に設けたエンドプレート同士をボルトで接合する方法では、ボルトの軸方向がエンドプレートの面外方向であるため、厚板にして変形を少なくしても微少な変形は避けられず、また高力ボルトの引張接合における微少変形も加わり、図２０に示す従来の添板方式のような完全剛接合は困難であった。

また、上記特許文献３の提案では、凹加工した厚い板材が高価であること、部品とＨ形鋼フランジの完全溶け込み溶接が高コストであること、また、添板との摩擦面が１面剪断摩擦接合であるため、従来の２面剪断摩擦接合にくらべてボルトの本数が２倍近く必要であること等の問題があった。

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、従来のＨ形鋼の接合構造と同程度の接合強度を有するとともに、部品点数を少なくでき、接合施工が容易であり、さらに、フランジの表面側をフラットにすることが可能なＨ形鋼の接合構造を提供することを課題としている。

本発明のＨ形鋼の接合構造は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであって、以下のことを特徴としている。

第１に、本発明のＨ形鋼の接合構造は、Ｈ形鋼と隣り合う少なくともフランジとウエッブを有する鋼材の端部同士を接合するＨ形鋼の接合構造であって、前記Ｈ形鋼と前記鋼材の少なくともウエッブの片側で、かつ、該ウエッブの表面に対して平行に配設され、フランジの裏面に溶接された伝達プレートと、該伝達プレートに密着して設けられ、前記Ｈ形鋼と前記鋼材を繋ぐ連結プレートを備え、前記Ｈ形鋼と前記鋼材のウエッブ及び前記伝達プレートが、前記連結プレートを介してボルト接合されていることを特徴とする。

第２に、本発明のＨ形鋼の接合構造は、Ｈ形鋼と隣り合う少なくともフランジとウエッブを有する鋼材の端部同士を接合するＨ形鋼の接合構造であって、前記Ｈ形鋼と前記鋼材の少なくともウエッブの片側で、かつ、該ウエッブの表面に対して平行に配設され、フランジの裏面に溶接された伝達プレートと、該伝達プレートが配設された側のウエッブとは反対側に、前記Ｈ形鋼と前記鋼材を繋ぐ連結プレートを備え、前記Ｈ形鋼と前記鋼材のウエッブ及び前記伝達プレートが、前記連結プレートを介してボルト接合されていることを特徴とする。

第３に、上記第１又は第２の発明のＨ形鋼の接合構造において、前記Ｈ形鋼と前記鋼材の前記伝達プレートが、前記ウエッブの表面に密着して配設されており、前記連結プレートが、前記伝達プレートの表面又は前記ウエッブの表面に密着して配設されていることが好ましい。

第４に、上記第１又は第２の発明のＨ形鋼の接合構造において、前記Ｈ形鋼と前記鋼材の前記伝達プレートが、前記ウエッブの表面から前記連結プレートの厚み分の間隔を空けてフランジの裏面に溶接されて配設されており、前記連結プレートが、前記伝達プレートと前記ウエッブの間に密着して挟まれるように配設されていることが好ましい。

第５に、上記第１又は第２の発明のＨ形鋼の接合構造において、前記Ｈ形鋼と前記鋼材の前記伝達プレートが前記連結プレートの厚み分の間隔を空けて複数配設されており、前記連結プレートが、前記ウエッブと前記伝達プレートの間、及び／又は、前記複数の伝達プレートの間に密着して挟まれるように配設されていることが好ましい。

第６に、上記第１又は第２の発明のＨ形鋼の接合構造において、前記Ｈ形鋼と前記鋼材の上下の前記伝達プレートと上下の前記連結プレートの間に、各々を繋ぐ剪断連結プレートが設けられていることが好ましい。

第７に、上記第１から第６の発明のＨ形鋼の接合構造において、前記鋼材が、Ｈ形鋼、溝形鋼、Ｚ形鋼、Ｉ形鋼のいずれかであることが好ましい。

第８に、本発明のＨ形鋼の接合構造は、Ｈ形鋼と構造物を接合するＨ形鋼の接合構造であって、前記Ｈ形鋼の少なくともウエッブの片側で、かつ、該ウエッブの表面に対して平行に配設され、フランジの裏面に溶接された伝達プレートと、該伝達プレートに密着して設けられ、前記Ｈ形鋼と前記構造物を繋ぐ連結プレートを備え、前記連結プレートの一部が前記構造物に溶接またはボルト接合されており、少なくとも一端部が前記Ｈ形鋼のウエッブ及び前記伝達プレートとボルト接合されていることを特徴とする。

第９に、本発明のＨ形鋼の接合構造は、Ｈ形鋼と構造物を接合するＨ形鋼の接合構造であって、前記Ｈ形鋼の少なくともウエッブの片側で、かつ、該ウエッブの表面に対して平行に配設され、フランジの裏面に溶接された伝達プレートと、該伝達プレートが配設された側のウエッブとは反対側に、前記Ｈ形鋼と前記構造物を繋ぐ連結プレートを備え、前記連結プレートの一部が前記構造物に溶接またはボルト接合されており、少なくとも一端部が前記Ｈ形鋼のウエッブ及び前記伝達プレートとボルト接合されていることを特徴とする。

第１０に、上記第８又は第９の発明のＨ形鋼の接合構造において、前記Ｈ形鋼の前記伝達プレートが、前記ウエッブの表面に密着して配設されており、前記連結プレートが前記構造物に溶接され、少なくとも一端部が前記伝達プレートの表面又は前記ウエッブの表面に密着して配設されていることが好ましい。

第１１に、上記第８又は第９の発明のＨ形鋼の接合構造において、前記Ｈ形鋼の前記伝達プレートが、前記ウエッブの表面から前記連結プレートの厚み分の間隔を空けてフランジの裏面に溶接されて配設されており、前記連結プレートが前記構造物に溶接され、少なくとも一端部が前記伝達プレートと前記ウエッブの間に密着して挟まれるように配設されていることが好ましい。

第１２に、上記第８又は第９の発明のＨ形鋼の接合構造において、前記Ｈ形鋼の前記伝達プレートが前記連結プレートの厚み分の間隔を空けて複数配設されており、前記連結プレートが前記構造物に溶接され、少なくとも一端部が前記ウエッブと前記伝達プレートの間、及び／又は、前記複数の伝達プレートの間に密着して挟まれるように配設されていることが好ましい。

第１３に、上記第８から第１２の発明のＨ形鋼の接合構造において、前記構造物が、Ｈ形鋼、溝形鋼、Ｚ形鋼、Ｉ形鋼、角形鋼管、基礎定着板のいずれかであることが好ましい。

本発明のＨ形鋼の接合構造によれば、従来のＨ形鋼の接合構造と同程度の接合強度を有するとともに、部品点数を少なくでき、接合施工が容易であり、さらに、フランジの表面側をフラットにすることが可能となる。

本発明のＨ形鋼の接合構造の第１実施形態を示す分解斜視図である。 図１の第１実施形態の接合後のＡ−Ａ断面図である。 図２の一部拡大図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第２実施形態を示す概略断面図である。 第２実施形態の概略側面図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第３−１実施形態を示す概略断面図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第３−２実施形態を示す概略断面図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第４実施形態を示す概略断面図である。 第４実施形態の概略側面図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第５実施形態を示す分解斜視図である。 図１０の第５実施形態の接合後のＢ−Ｂ断面図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第６実施形態を示す概略断面図である。 第６実施形態の概略側面図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第７−１実施形態を示す概略断面図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第８実施形態を示す概略側面図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第９実施形態を示す概略側面図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第１０実施形態を示す概略側面図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第１１実施形態を示す概略断面図である。 本発明のＨ形鋼の接合構造の第１２実施形態を示す概略断面図である。 従来のＨ形鋼の接合構造を示す概略斜視図である。

本発明のＨ形鋼の接合構造について図面に基づいて以下に詳述する。図１は、本発明のＨ形鋼の接合構造の一実施形態を示す分解斜視図であり、図２は図１の実施形態の接合後のＡ−Ａ断面図である。

本実施形態のＨ形鋼の接合構造は、Ｈ形鋼１０と隣り合う少なくともフランジ１２とウエッブ１３を有する鋼材１１の端部同士を接合するＨ形鋼の接合構造であって、Ｈ形鋼１０と鋼材１１の少なくともウエッブ１３の片側で、かつ、ウエッブ１３の表面に対して平行に配設され、フランジ１２の裏面に溶接された伝達プレート２と、該伝達プレート２に密着して設けられ、Ｈ形鋼１０と鋼材１１を繋ぐ連結プレート３を備えている。そして、Ｈ形鋼１０と鋼材１１のウエッブ１３及び伝達プレート２が、連結プレート３を介してボルト接合されている。
＜第１実施形態＞
図１及び図２に示す第１実施形態のＨ形鋼の接合構造では、Ｈ形鋼１０と、隣り合う鋼材としてのＨ形鋼１１とを接合する状態を示しており、伝達プレート２がフランジ１２の裏面に長手方向に沿って溶接されるとともに、ウエッブ１３の表面に密着するように設けられている。

Ｈ形鋼１０は、上下のフランジ１２と、各フランジ１２の断面中央部を垂直に繋ぐ１本のウエッブ１３から構成されている。また、接合する隣り合うＨ形鋼１１は、各々がほぼ同じ断面のＨ形状を有している。なお、本発明における隣り合うＨ形鋼１１は、Ｈ形鋼１０と異なった断面形状でもよい。また、各々が長尺のＨ形鋼や、片方が柱状の鋼材から水平又は所定の角度をもって接合されている短尺のＨ形鋼でもよい。このようなＨ形鋼の接合は、例えば梁や柱、また、筋交い等の直線的な接合に用いることができる。

伝達プレート２の断面形状は、フランジ１２とウエッブ１３の接合部の断面形状に密着する形状となっており、例えば、フランジ１２とウエッブ１３の接合部が断面円弧形状に形成されている場合には、伝達プレート２の対応縁部の形状もこれに密着する断面円弧形状又は面取り形状に形成されている。

伝達プレート２とフランジ１２の溶接は、伝達プレート２の縁部とフランジ１２の相互に力が伝わるように溶接されている。なお、片方の伝達プレートとフランジの溶接強度は、フランジ１２断面の許容強度からウエッブ１３からの伝達強度を差し引いた値の１／２以上の強度となるように溶接するのが好ましい。

また、第１実施形態では、伝達プレート２の表面に連結プレート３を密着して設ける構成であるため、伝達プレート２とフランジ１２の溶接部２１が伝達プレート２の縁に沿って盛り上がる所謂ビードが突出しないように溶接されていることが望ましい。このような溶接状態とするために、例えば、図３に示すように、予め伝達プレート２の溶接部２１の縁に面取り部２２を形成させておくことができる。溶接は、通常、面取部２２内を埋めるように部分溶け込み溶接するが、余盛り部分はカットすることで伝達プレート２と連結プレート３を密着して設けることが可能となる。また、密着させる連結プレート３の縁に面取り部を形成してビードの盛り上がりとの接触を逃がすこともできる。フランジ１２と伝達プレート２の溶接部２１の溶接形態は特に限定されるものではないが、上記のことを考慮した場合、部分溶け込み溶接で余盛りカットが望ましい。

また、隣り合うＨ形鋼１０、１１との接合における、各々の伝達プレート２の配設対応箇所に、同じ幅の伝達プレート２を配設する。具体的には、ウエッブ１３を挟んだ両側で、上下のフランジ１２の裏側の合計４カ所に配設することができる。また、伝達プレート２は、フランジ１２の裏側と伝達プレート２の上記溶接強度が十分に得られる厚さと溶接長さが必要である。溶接長さは、ボルト６の本数と間隔で決るが、伝達プレート２の厚さが薄い方がボルト６の長さが短くなり経済的であるため、ボルト６の間隔を広げるなどして溶接長さを大きくとることが好ましい。

連結プレート３は、隣り合うＨ形鋼１０、１１の対応する伝達プレート２を介してウエッブ１３同士を繋ぐ部材である。伝達プレート２を介してのウエッブ１３の接合は、ボルト６等による摩擦接合により行われる。具体的には、伝達プレート２と連結プレート３が重なり合う部分の所定の位置に、連結プレート３、伝達プレート２及びウエッブ１３を同軸に貫通する貫通孔５を設け、その貫通孔５にボルト６を挿通してナット７で締め付けて摩擦接合する。このとき、連結プレート３の強度とボルト接合の強度は、Ｈ形鋼の許容曲げモーメントをボルト軸間距離で除した大きさの１／２、又はＨ形鋼の許容軸力の１／４のいずれか大きい方の強度が必要になる。

ボルト６は、必要な強度に応じて高力ボルトの太さと強度及び本数を決める。このとき、ボルト６のピッチや本数を変えることで伝達プレート２の長さと厚さを設計することができる。また、伝達プレート２が長い方がウエッブ１３とフランジ１２の接合部から伝達される強度が大きくなるとともにフランジ１２との溶接長が多くとれるので溶接サイズが小さく伝達プレート２を薄くすることができ、ボルト６の長さを短くすることができるため経済的である。

連結プレート３は、必要な強度に応じて材料強度と断面積を決定する。このとき、連結プレート３の厚さが薄い方がボルト６の長さを短くすることができるため経済的であるが、必要な断面積を得るために幅が広くなりボルト軸芯からのズレに注意が必要である。このとき、ボルト６の列をウエッブ１３方向に複数列にすることでボルト６の軸間距離が短くなり必要強度が増加する。また、伝達プレート２も短くなるが、連結プレート３の幅を広くすることができる。また、連結プレート３の伝達プレート２との接合面は、摩擦接合の強度を大きくする観点から、赤錆処理又はブラスト処理を施しておくことが望ましい。

いずれも設計における選択肢であるが、接合するＨ形鋼１０、１１の大きさに応じて、適切な設計するのが望ましい。図１に示す第１実施形態では、伝達プレート１枚に付き２本のボルト６が用いられている。

また、摩擦接合においては一般的に摩擦面が多いほど接合強度は大きくなる。例えば建築基準において高力ボルトの１面剪断摩擦接合に対して２面剪断摩擦接合は２倍の強度が与えられている。第１実施形態のＨ形鋼の接合構造では、伝達プレート２と連結プレート３の１摩擦面をウエッブ１３の両側から一つの高力ボルトで接合するので、Ｈ形鋼１０とＨ形鋼１１の高力ボルト接合は２面剪断摩擦接合になる。

ウエッブ１３を挟んだ両側かつ上下のフランジ１２の裏面４カ所に溶接した伝達プレート２に伝わった力は、溶接２１からフランジ１２に伝わるが、伝達プレート２とウエッブ１３は高力ボルト６で共締めしているので伝達プレート２に伝わった力はウエッブ１３にも伝達されて、ウエッブ１３とフランジ１２の接合部からフランジ１２に力が伝わる。

Ｈ形鋼１０とＨ形鋼１１の接合により、連結プレート３から伝達プレート２に伝わった力は、ウエッブ１３と伝達プレート２の溶接部２１を経由してフランジ１２に伝わる。よって、フランジ１２の裏側とウエッブ１３で囲まれたエリア内のみで、Ｈ形鋼１０、１１にかかる曲げモーメント、軸力、剪断力を伝達できる接合とすることができ、少ない部品点数で従来と同程度の強度を有する接合が可能となる。これは、伝達プレート２とフランジ１２との溶接２１による接合と、ウエッブ１３、伝達プレート２及び連結プレート３を高力ボルト６で共締めする総合的な結合力によるものである。

また、第１実施形態のＨ形鋼の接合機構では、フランジ１２の裏面に伝達プレート２を溶接しているため、ボルト６による突起や添え板等による段差のないフラットな面とすることができ、フランジ１２の表面側への施工性を向上させることができる。
＜第２実施形態＞
本発明においては、図４、図５に示すような第２実施形態のＨ形鋼の接合構造とすることもできる。第２実施形態では、伝達プレート２がウエッブ１３の表面から連結プレート３の厚み分の間隔を空けてフランジ１２の裏面に溶接されて設けられ、連結プレート３が伝達プレート２とウエッブ１３の間に密着して設けられている。即ち、連結プレート３は伝達プレート２とウエッブ１３で挟まれる構成となっている。

伝達プレート２の溶接は、ウエッブ１３とフランジ１２の接合部から伝達される強度の１／２以上の強度で溶接されていればよく、連結プレート３と溶接余盛りの干渉を避けるために、フランジ１２の裏面と伝達プレート２を外側から隅肉溶接が望ましいが、必要に応じて外側から部分溶け込み溶接にしてもよい。

また、ウエッブ１３と密着して設けられる連結プレート３の断面形状は、フランジ１２とウエッブ１３の接合部の断面形状に密着する形状となっており、例えば、フランジ１２とウエッブ１３の接合部が断面円弧形状に形成されている場合には、連結プレート３の対応当接部の形状もこれに密着する断面円弧状に形成又は面取されている。

第２実施形態によれば、ウエッブ１３の両側で、各々２面の摩擦面になり、この連結プレート２枚をウエッブ１３の両側から高力ボルト６及びナット７で一緒にボルト接合するので、Ｈ形鋼１０とＨ形鋼１１を結ぶ連結プレート３は、高力ボルト６による４面剪断摩擦接合になる。そのため第１実施形態の２面剪断摩擦接合に比べてボルト６の本数を半減させることができる。
＜第３−１実施形態＞
更に本発明においては、伝達プレート２が連結プレート３の厚み分の間隔を空けて複数設け、連結プレート３をウエッブ１３と伝達プレート２の間及び／又は複数の伝達プレート２の間に密着して挟むように設けることができる。

具体的には、例えば、図６に示すような第３−１実施形態のＨ形鋼の接合構造構成とすることができる。この第３−１実施形態のＨ形鋼の接合構造では、ウエッブ１３と伝達プレート２ａを第１実施形態と同様に密着して設け、その外側に連結プレート３の厚み分の間隔を空けて更に伝達プレート２ｂを設けている。なお、伝達プレート２ａ、２ｂは各々フランジ１２の裏側に溶接部２１で溶接されている。そして、ウエッブ１３に密着した伝達プレート２ａと外側に間隔を空けて設けた伝達プレート２ｂの間に連結プレート３を密着して挟むように設けている。

第３−１実施形態の構成では、ウエッブ１３の片側において、伝達プレート２ａと連結プレート３の摩擦面及び連結プレート３と伝達プレート２ｂの摩擦面の２面の摩擦面となり、ウエッブ１３の両側では合計４面の摩擦面による４面剪断摩擦接合で連結される。これにより、第１実施形態の２面剪断摩擦接合に比べてボルト６の本数を半減させることができる。
＜第３−２実施形態＞
また、第３−２実施形態として、図７に示すように、伝達プレート２ａを第２実施形態と同様にウエッブ１３の表面から連結プレート３ａの厚み分の間隔を空けてフランジ１２の裏面に溶接して設け、更に、その外側に連結プレート３ｂの厚み分の間隔を空けて伝達プレート２ｂを設け、連結プレート３ａを伝達プレート２ａとウエッブ１３の間に密着して設けるとともに、伝達プレート２ａと２枚目の伝達プレート２ｂの間にさらに連結プレート３ｂを設ける構成とすることもできる。この構成によれば、ウエッブ１３の両側で４枚の連結プレート３が接合され、合計８面の摩擦面により８面剪断摩擦接合されるため、より強力に接合することができる。
＜第４実施形態＞
本発明において、連結プレート３の断面だけで剪断力を伝達できない場合や、更に高い剪断力の伝達の要請があるような場合には、図８、図９に示すように、上下の連結プレート３の間又は連結プレートの外に各々を繋ぐ剪断連結プレート４を挟んで設けることができる。これにより、大きい剪断力を伝達することが可能となる。

本発明のＨ形鋼の接合構造では、上記第１実施形態から第４実施形態に代表される、Ｈ形鋼の端部と他の部材の端部同士を接合する構成のほか、Ｈ形鋼の端部と他の構造物の端部以外の部位とを接合する構成とすることもできる。
＜第５実施形態＞
図１０は第５実施形態の分解斜視図を示しており、図１１は、図１０の接合後のＢ−Ｂ断面図を示している。第５実施形態では、水平に配設された構造物としての梁状のＨ形鋼１５のフランジ１２に、垂直に柱状のＨ形鋼１０を接合する状態を示している。垂直に配設するＨ形鋼１０の端部には、第１実施形態と同様に伝達プレート２がフランジ１２の裏面に長手方向に沿って溶接され、ウエッブ１３の表面に密着するように設けられている。伝達プレート２のフランジ１２の裏面への溶接は第１実施形態と同様の構成で行うことができる。

また、水平に配設されたＨ形鋼１５には、予め、長手方向に対して垂直に、フランジ１２から突出するように連結プレート３１が設けられている。具体的には、上側のフランジ１２のウエッブ１３を隔てた両側に設けた挿通孔１４に連結プレート３１を挿通して、一端部を下側のフランジ１２の裏側の溶接部３２に溶接して固定している。なお、本実施形態では、上側のフランジ１２と連結プレート３１も溶接されている。

水平に配設されるＨ形鋼１５に溶接された連結プレート３１と、垂直に配設されるＨ形鋼１０の伝達プレート２は、各々を密着して嵌合させた状態で接合される。即ち、水平に配設されるＨ形鋼１５に溶接された連結プレート３１のウエッブ１３を隔てた間隔は、垂直に配設されるＨ形鋼１０のウエッブ１３と伝達プレート２枚分の合計の厚みとなっており、嵌合させた状態で連結プレート３１と伝達プレート２の表面が密着する間隔となっている。

また、連結プレート３１の溶接されていない他端部に、垂直に配設されるＨ形鋼１０を嵌合させた状態において、伝達プレート２と連結プレート３１が重なり合う部分の所定の位置に、連結プレート３１、伝達プレート２及びウエッブ１３を同軸に貫通する貫通孔５を設け、その貫通孔５にボルト６を挿通してナット７で締め付けて摩擦接合する。なお、ボルト接合の条件等についても第１実施形態と同様の条件で決定することができる。これにより、水平に配設されるＨ形鋼１５と、垂直に配設されるＨ形鋼１０を従来の接合構造と同程度の接合強度で接合できるとともに、部品点数を少なくでき、接合施工が容易であり、各々のフランジ１２の表面側をフラットにすることが可能となる。
＜第６実施形態＞
本発明においては、図１２、図１３に示すような第６実施形態のＨ形鋼の接合構造とすることもできる。第６実施形態では、垂直に配設するＨ形鋼１０の端部には第２実施形態と同様に伝達プレート２がウエッブ１３の表面から連結プレート３１の厚み分の間隔を空けてフランジ１２の裏面に溶接されて設けられ、連結プレート３１の端部が伝達プレート２とウエッブ１３の間に密着して設けられている。即ち、連結プレート３は伝達プレート２とウエッブ１３で挟まれて、これをボルト接合した構成となっている。また、連結プレート３１は、水平に配設されるＨ形鋼１５の上側のフランジ１２に設けた挿通孔１４に挿通してウエッブ１３に密着して設けられ、さらに上下のフランジ１２に溶接されている。

第６実施形態によれば、垂直に配設されるＨ形鋼１０の端部において、第２実施形態と同様に、ウエッブ１３の片側では、連結プレート３１と伝達プレート２の接触面が２面の摩擦面、ウエッブ１３の両側で合計４面の摩擦面になり、この連結プレート２枚をウエッブ１３の両側から高力ボルト６及びナット７で一緒にボルト接合するのでＨ形鋼１０と連結プレート３１は、高力ボルトによる４面剪断摩擦接合になる。そのため第５実施形態の２面剪断接合に比べてボルト６の本数を半減させることができる。
＜第７−１実施形態＞
更に本発明においては、第７−１実施形態として、垂直に配設されるＨ形鋼の端部において、第３−１実施形態と同様に、伝達プレート２が連結プレート３の厚み分の間隔を空けて複数設けられており、連結プレート３が、ウエッブ１３と伝達プレート２の間及び／又は複数の伝達プレート２の間に密着して挟まれるように設けることができる。

具体的には、例えば、図１４に示すようなＨ形鋼の接合構造構成とすることができる。この第７−１実施形態のＨ形鋼の接合構造では、ウエッブ１３と伝達プレート２ａを第３−１実施形態と同様に密着して設け、その外側に連結プレート３１の厚み分の間隔を空けて更に伝達プレート２ｂを設けている。そして、ウエッブ１３に密着した伝達プレート２ａと外側に間隔を空けて設けた伝達プレート２ｂの間に連結プレート３１を密着して挟み込み、これをボルト接合した構成となっている。また、連結プレート３１は、垂直に配設されるＨ形鋼１０のウエッブ１３と伝達プレート２ａ２枚分の合計の厚みの間隔を隔てて、水平に配設されるＨ形鋼の上側のフランジ１２に設けた挿通孔１４に挿通して、上下のフランジ１２に溶接されている。

第７−１実施形態の構成では、ウエッブ１３の片側において、伝達プレート２ａと連結プレート３１の摩擦面、更に連結プレート３１と伝達プレート２ｂの摩擦面の合計２面の摩擦面になり、この連結プレート２枚をウエッブ１３の両側から高力ボルト６及びナット７で一緒にボルト接合するのでＨ形鋼１０と連結プレート３１は、高力ボルトによる４面剪断摩擦接合になる。そのため第６実施形態と同様に、第５実施形態の２面剪断摩擦接合に比べてボルト６の本数を半減させることができる。
＜第７−２実施形態＞
また、図示しない他の第７−２実施形態として、第３−２実施形態と同様に、伝達プレート２をウエッブ１３の表面から連結プレート３１の厚み分の間隔を空けてフランジ１２の裏面に溶接して設け、更に、その外側に連結プレート３１の厚み分の間隔を空けて伝達プレート２を設け、連結プレート３１を伝達プレート２とウエッブ１３の間に密着して設けるとともに、２枚の伝達プレート２の間にさらに連結プレート３１を設ける構成とすることもできる。この構成によれば、ウエッブ１３の両側で４枚の連結プレート３１が接合され、合計８面の摩擦面により８面剪断摩擦接合されるため、より強力に接合することができる。なお、水平に配設されるＨ形鋼１５に対する連結プレート３１の溶接位置は、上記の状態となる位置である。
＜第８実施形態＞
また、第８実施形態として図１５に示すように、基礎１６の構造物の柱脚アンカーとしての基礎定着板１８に、連結プレート３１を垂直方向に向けて溶接し、これを鉄筋１７などで囲み、コンクリートで強固に一体にすることもできる。そして、基礎１６から突出させた連結プレート３１の端を垂直に配設されたＨ形鋼１０のウエッブ１３及び連結プレート２を合わせてボルト結合する。なお、この際、Ｈ形鋼１０の伝達プレート２及び基礎１６に埋込まれた構造物である基礎定着板１８に溶接された連結プレート３１の配置構成は、設計等に応じて上記第５実施形態〜第７実施形態のいずれの構成とすることもできる。＜第９実施形態＞
さらに、第９実施形態として、図１６に示すように、水平に配設したＨ形鋼１５において、連結プレート３１を上下のフランジ１２に設けた挿通孔１４に挿通させて溶接し、水平に配設したＨ形鋼１５に対し垂直に配設したＨ形鋼１０で上下から挟むように接合することもできる。なお、この構成においても、Ｈ形鋼１０の伝達プレート２及びＨ形鋼１５に溶接された連結プレート３１の配置構成は、設計等に応じて上記第５実施例〜第７実施例の何れの構成とすることができる。
＜第１０実施形態＞
さらに第１０実施形態として、図１７に示すように、水平に配設したＨ形鋼１５のウエッブ１３に対して垂直方向にスチフナ１９を設けるとともに、ウエッブ１３に挿通させた連結プレート３１をスチフナ１９に溶接又はボルト接合し、水平に配設したＨ形鋼１５に対し水平、直角に配設したＨ形鋼１０、１１で左右から挟むようにボルト接合することもできる。

これにより、Ｈ形鋼１０、１１にかかる剪断力がＨ形鋼１５に伝達されるとともに、連結プレート３１により軸力と曲げモーメントが対抗するＨ形鋼１０、１１相互に伝達される。なお、この構成においてもＨ形鋼１０、１１の伝達プレート２及びＨ形鋼１５のスチフナに溶接された連結プレート３１の配置構成は、設計等に応じて上記第５実施形態〜第７実施形態のいずれの構成とすることもできる。

また、本発明のＨ形鋼の接合構造においては、他の実施形態として、Ｈ形鋼１０と隣り合う少なくともフランジ１２とウエッブ１３を有する鋼材１１の端部同士を接合するＨ形鋼の接合構造であって、Ｈ形鋼１０と鋼材１１の少なくともウエッブ１３の片側で、かつ、ウエッブ１３の表面に対して平行に配設され、フランジ１２の裏面に溶接された伝達プレート２と、該伝達プレート２が配設された側のウエッブ１３とは反対側に、Ｈ形鋼１０鋼材１１を繋ぐ連結プレート３を備えており、Ｈ形鋼１０と鋼材１１のウエッブ１３及び伝達プレート２が、連結プレート３を介してボルト接合されている構成とすることができる。上記の構成の一実施形態として、図１８に第１１実施形態のＨ形鋼の接合構造を示す。
＜第１１実施形態＞
図１８に示す第１１実施形態のＨ形鋼の接合構造では、伝達プレート２がフランジ１２の裏面に長手方向に沿って溶接されるとともに、ウエッブ１３の表面に密着するように設けられている。そして、伝達プレート２が配設されたウエッブ１３の反対側に、連結プレート３がウエッブ１３の表面に密着するように設けられている。

第１１実施形態によれば、伝達プレート２、ウエッブ１３及び連結プレート３が高力ボルト６及びナット７で一緒にボルト接合されており、ウエッブ１３の片側において、連結プレート３とウエッブ１３の片面の一面剪断摩擦接合となっているので、連結プレート３とＨ形鋼１０の芯ズレが最も小さいシンプルで低コストの接合構造とすることができる。
＜第１２実施形態＞
さらに、図１９に示す第１２実施形態のＨ形鋼の接合構造では、図１８に示す連結プレート３とウエッブ１３の片面の一面剪断摩擦接合において、フランジ１２に溶接される伝達プレート２及び連結プレート３の配設位置を上下でウエッブの１３の反対側に設けている。第１２実施形態によれば、連結プレート３とウエッブ１３の片面の一面剪断摩擦接合が上下でバランスがとれ、芯ずれ（応力の中心のずれ）を解消することが可能となる。

以上、本発明のＨ形鋼の継手構造について実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。

例えば、上記実施形態ではボルト６とナット７により摩擦接合しているが、リベットやボルトなどの締結具により剪断接合にすることもできる。また、ボルト６は通常高力ボルトが用いられるが、超高力ボルトを用いることができ、これによりボルト６の本数を減らすことができる。さらに、摩擦接合の強度を大きくする観点から、伝達プレート２又はウエッブ１３と連結プレート３、１３の密着する面には赤錆処理又はブラスト処理を施しておくこともできる。

また、フランジ１２とウエッブ１３の接合部が断面円弧形状に形成されている場合に、これと密着する伝達プレート２や連結プレート３、３１の対応縁部の形状も断面円弧形状又は面取り形状に形成したが、フランジ１２とウエッブ１３の接合部の円弧形状を避ける厚さの座金をウエッブ１３に当てて干渉を避けることもできる。

また、第４実施形態では、剪断連結プレート４をウエッブ１３の片側に１枚、両側で２枚設けているが、片側に複数枚設けることもできる。また、上下の連結プレート３と剪断プレート４を一体にしてもよい。

また、上記第１実施形態〜第４実施形態では、Ｈ形鋼１０と隣り合う鋼材としてＨ形鋼１１を用い、上記第５実施形態〜第７実施形態、第９実施形態では、構造物として水平に配設したＨ形鋼１５を用いているが、これらはＨ形鋼に限定されるものではなく、Ｈ形鋼、溝形鋼、Ｚ形鋼、Ｉ形鋼、角形鋼管であってもよい。また、Ｈ形鋼１０を溝形鋼、Ｚ形鋼、Ｉ形鋼としてもよい。

さらに、第１実施形態〜第４実施形態では、Ｈ形鋼１０と隣り合うＨ形鋼１１を水平の梁として接合したが、各々を垂直の柱として接合してもよい。また、上記第５実施形態〜第９実施形態では、伝達プレート２を設けたＨ形鋼１０を垂直に配設する構成としたが、伝達プレート２を設けたＨ形鋼１０を水平に配設する構成とすることもできる。

さらにまた、上記第１実施形態〜第３−２実施形態、第５実施形態〜第１０実施形態では、ウエッブ１３の両側に伝達プレート２及び連結プレート３（３１）を対称に設ける構成、第４実施形態では、ウエッブ１３の両側に伝達プレート２及び剪断連結プレート４を対称に設ける構成としているが、本発明では、第１実施形態〜第１０実施形態の何れの構成においても、ウエッブ１３の片側のみに伝達プレート２及び連結プレート３、３１（剪断連結プレート４）を設ける構成とすることもできる。

さらにまた、第１実施形態〜第１０実施形態の何れかの構成において、ウエッブ１３の片側のみに伝達プレート２及び連結プレート３、３１（剪断連結プレート４）を設け、それらを設けたウエッブ１３とは反対側の面に、別途連結プレート３のみを設ける構成とすることもできる。

上記の構成を有する本発明のＨ形鋼の継手構造によれば、従来のＨ形鋼の継手構造と同様の接合強度を有するとともに、部品点数を少なくでき、接合施工が容易であり、さらに、フランジ表面をフラットにすることが可能となる。

Claims (13)

1. Ｈ形鋼と隣り合う少なくともフランジとウエッブを有する鋼材の端部同士を接合するＨ形鋼の接合構造であって、
   前記Ｈ形鋼と前記鋼材の少なくともウエッブの片側で、かつ、該ウエッブの表面に対して平行に配設され、フランジの裏面に溶接された伝達プレートと、
   該伝達プレートに密着して設けられ、前記Ｈ形鋼と前記鋼材を繋ぐ連結プレートを備え、
   前記Ｈ形鋼と前記鋼材のウエッブ及び前記伝達プレートが、前記連結プレートを介してボルト接合されていることを特徴とするＨ形鋼の接合構造。
2. Ｈ形鋼と隣り合う少なくともフランジとウエッブを有する鋼材の端部同士を接合するＨ形鋼の接合構造であって、
   前記Ｈ形鋼と前記鋼材の少なくともウエッブの片側で、かつ、該ウエッブの表面に対して平行に配設され、フランジの裏面に溶接された伝達プレートと、
   該伝達プレートが配設された側のウエッブとは反対側に、前記Ｈ形鋼と前記鋼材を繋ぐ連結プレートを備え、
   前記Ｈ形鋼と前記鋼材のウエッブ及び前記伝達プレートが、前記連結プレートを介してボルト接合されていることを特徴とするＨ形鋼の接合構造。
3. 前記Ｈ形鋼と前記鋼材の前記伝達プレートが、前記ウエッブの表面に密着して配設されており、前記連結プレートが、前記伝達プレートの表面又は前記ウエッブの表面に密着して配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＨ形鋼の接合構造。
4. 前記Ｈ形鋼と前記鋼材の前記伝達プレートが、前記ウエッブの表面から前記連結プレートの厚み分の間隔を空けてフランジの裏面に溶接されて配設されており、
   前記連結プレートが、前記伝達プレートと前記ウエッブの間に密着して挟まれるように配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＨ形鋼の接合構造。
5. 前記Ｈ形鋼と前記鋼材の前記伝達プレートが前記連結プレートの厚み分の間隔を空けて複数配設されており、
   前記連結プレートが、前記ウエッブと前記伝達プレートの間、及び／又は、前記複数の伝達プレートの間に密着して挟まれるように配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＨ形鋼の接合構造。
6. 前記Ｈ形鋼と前記鋼材の上下の前記伝達プレートと上下の前記連結プレートの間に、各々を繋ぐ剪断連結プレートが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＨ形鋼の接合構造。
7. 前記鋼材が、Ｈ形鋼、溝形鋼、Ｚ形鋼、Ｉ形鋼のいずれかであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のＨ形鋼の接合構造。
8. Ｈ形鋼と構造物を接合するＨ形鋼の接合構造であって、
   前記Ｈ形鋼の少なくともウエッブの片側で、かつ、該ウエッブの表面に対して平行に配設され、フランジの裏面に溶接された伝達プレートと、
   該伝達プレートに密着して設けられ、前記Ｈ形鋼と前記構造物を繋ぐ連結プレートを備え、
   前記連結プレートの一部が前記構造物に溶接またはボルト接合されており、少なくとも一端部が前記Ｈ形鋼のウエッブ及び前記伝達プレートとボルト接合されていることを特徴とするＨ形鋼の接合構造。
9. Ｈ形鋼と構造物を接合するＨ形鋼の接合構造であって、
   前記Ｈ形鋼の少なくともウエッブの片側で、かつ、該ウエッブの表面に対して平行に配設され、フランジの裏面に溶接された伝達プレートと、
   該伝達プレートが配設された側のウエッブとは反対側に、前記Ｈ形鋼と前記構造物を繋ぐ連結プレートを備え、
   前記連結プレートの一部が前記構造物に溶接またはボルト接合されており、少なくとも一端部が前記Ｈ形鋼のウエッブ及び前記伝達プレートとボルト接合されていることを特徴とするＨ形鋼の接合構造。
10. 前記Ｈ形鋼の前記伝達プレートが、前記ウエッブの表面に密着して配設されており、
    前記連結プレートが前記構造物に溶接され、少なくとも一端部が前記伝達プレートの表面又は前記ウエッブの表面に密着して配設されていることを特徴とする請求項８又は９に記載のＨ形鋼の接合構造。
11. 前記Ｈ形鋼の前記伝達プレートが、前記ウエッブの表面から前記連結プレートの厚み分の間隔を空けてフランジの裏面に溶接されて配設されており、
    前記連結プレートが前記構造物に溶接され、少なくとも一端部が前記伝達プレートと前記ウエッブの間に密着して挟まれるように配設されていることを特徴とする請求項８又は９に記載のＨ形鋼の接合構造。
12. 前記Ｈ形鋼の前記伝達プレートが前記連結プレートの厚み分の間隔を空けて複数配設されており、
    前記連結プレートが前記構造物に溶接され、少なくとも一端部が前記ウエッブと前記伝達プレートの間、及び／又は、前記複数の伝達プレートの間に密着して挟まれるように配設されていることを特徴とする請求項８又は９に記載のＨ形鋼の接合構造。
13. 前記構造物が、Ｈ形鋼、溝形鋼、Ｚ形鋼、Ｉ形鋼、角形鋼管、基礎定着板のいずれかであることを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載のＨ形鋼の接合構造。

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