JP6872891B2 - 柱梁接合部の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、建物における柱梁接合部の補強構造、より詳細には矩形の横断面形状を有する鋼管（角形鋼管）からなる柱とＨ形の横断面形状を有する鉄骨からなる梁との接合部の一つである通しダイヤフラム形式の柱梁接合部の補強構造に関する。

通しダイヤフラム形式の柱梁接合部においては、上端面及び下端面を有する角形の鋼管（接合部鋼管）と該接合部鋼管の上下両端面にそれぞれ接合された上ダイヤフラム及び下ダイヤフラムとに、それぞれ、梁がそのウエブ及び上下の両フランジにおいて接合される。上下の両ダイヤフラムにはそれぞれ接合部鋼管と共に建物の柱を構成することとなる上下２つの角形鋼管が接合される。

この通しダイヤフラム形式の柱梁接合部にあっては、建物に地震力が作用しこれに伴って梁に曲げモーメントが生じるとき、曲げモーメントに起因する梁の軸方向力がその両フランジから上下の両ダイヤフラムを通して接合部鋼管に伝達され、接合部鋼管に局部変形を生じさせることがある。接合部鋼管の局部変形は、接合部鋼管に接合される梁のウエブに耐力の低下をもたらすため、その耐力低下を補うべく、比較的大きい断面を有する梁が用いられる。しかし、大断面の梁の使用は建物の重量増大、建築費の増大等を招来するという問題がある。

従来、この問題を解決し、比較的小断面の梁の使用を可能とするため、柱梁接合部の補強構造が提案されている。補強は、接合部鋼管の内部に複数の鋼製の板部材を互いに間隔をおいて水平に配置しかつこれらの板部材の周縁において接合部鋼管の内壁面に溶接し（後記特許文献１参照）、あるいは、複数の鋼製の板部材を十字状に垂直に配置しかつこれらの板部材の側縁において接合部鋼管の内壁面に溶接する（後記特許文献２参照）ことにより行われる。

特開２０１５−５２２４７号公報 特開平７−３１０３６９号公報

ところで、前記従来の柱梁接合部の補強においては、接合部鋼管の内部への板部材の設置を必要とする。このため、前記従来の補強構造は新設の建物については適用可能であるが、既設の建物については適用することができないという問題がある。本発明の目的は、建物の新設及び既設を問わず、柱梁接合部の補強を可能とする補強構造を提供することにある。

本発明は、４つの側面を有する角形の接合部鋼管及び該接合部鋼管に接合された上ダイヤフラム及び下ダイヤフラムと、Ｈ形の横断面形状を有する鉄骨からなる梁との接合部である通しダイヤフラム形式の柱梁接合部の補強構造に係る。補強構造は、前記接合部鋼管の側面の１つを接合面とする一の梁に関連して前記接合部鋼管の周囲に上下の両ダイヤフラムと平行に配置された一の鋼製の板部材を含む。前記一の板部材は、前記接合面をなす前記接合部鋼管の第１の側面及びこれに隣接する第２の側面と、前記一の梁のウエブの互いに相対する両面の一方とに溶接されている。

本発明にあっては、前記接合部鋼管に接合された一の梁に関連して配置された一の板部材が、前記一の梁の接合面をなす前記接合部鋼管の第1の側面及びこれに隣接する第２の側面と前記梁のウエブの一方の面とに溶接されこれらと一体をなし、前記接合部鋼管と前記梁との接合領域である柱梁接合部を機械的に補強する。これによれば、建物が地震力を受けて前記梁に曲げモーメントが生じたとき、前記曲げモーメントに起因する前記梁の両フランジを通しての軸方向力の伝達を受ける前記接合部鋼管の局部変形（面外変形）と、これに伴う前記梁のウエブの耐力の低下とが抑制される。また、前記梁のウエブはその耐力低下の抑制により前記曲げモーメント（引張応力又は圧縮応力）の一部を負担することが可能となり、これが梁断面の縮小化に寄与する。さらに、前記梁のウエブによる相応の応力負担によって、前記梁に生じる応力が緩和され、これにより、前記梁の前記接合部鋼管に対する接合を溶接により行った場合の溶接個所の破断までの変形性能をより向上させることができる。ここにおいて、本発明においては、前記板部材が前記接合部鋼管の周囲、すなわち前記接合部鋼管の内部ではなくその外部に配置されることから、本発明に係る補強構造は、既設の建物の柱梁接合部に適用可能であり、また、既設の建物に限らず、新設の建物にも適用可能である。

前記一の板部材は、前記接合部鋼管の第１の側面及び第２の側面と前記一の梁のウエブの一方の面とに加えて、さらに、前記接合部鋼管の第２の側面を接合面とする他の梁のウエブの互いに相対する両面の一方に溶接されているものとすることができる。これによれば、前記一の板部材を介しての前記一の梁のウエブ及び前記他の梁のウエブ相互間における力の伝達を可能とし、これにより、前記柱梁接合部の補強のより一層の増大を図ることができる。

前記補強構造は、さらに、前記接合部鋼管の周りに前記一の板部材に隣接して配置された他の板部材を含むものとすることができる。ここにおいて、前記他の板部材は前記一の梁のウエブの他方の面に溶接されている。これによれば、互いに隣接する２つの板部材により、より強固な補強を実現することができる。また、前記補強構造は、例えば、前記接合部鋼管の４つの側面を接合面とする４つの梁に関連してそれぞれ配置された４つの板部材を含むものとすることができる。

前記一の板部材が、さらに、前記接合部鋼管の第１の側面に相対する第３の側面に溶接され、また、前記補強構造が、さらに、前記接合部鋼管の周りに前記一の板部材に相対して配置された他の板部材であって前記接合部鋼管の第１の側面、前記第３の側面及び該第３の側面に隣接する第４の側面と、前記一の梁のウエブの他方の面とに溶接された他の板部材を含み、前記一の板部材と前記他の板部材とが互いに溶接されているものとすることができる。これによれば、一体をなす前記一の板部材及び前記他の板部材により、前記柱梁接合部の補強をより強固にすることができる。

前記一の板部材は、前記接合部鋼管の第１の側面及び第２の側面と前記一の梁のウエブの一方の面とに加えて、さらに、前記接合部鋼管の第１の側面に相対する第３の側面と、前記第３の側面を接合面とする他の梁のウエブの互いに相対する両面の一方とに溶接されているものとすることができる。これによれば、前記一の板部材が前記接合部鋼管に対してより多くの範囲にわたって溶接されていることから、前記柱梁接合部の補強をより強固にすることができる。この例にあっては、前記一の板部材は、前記他の梁のウエブと該他の梁の接合面（第３の側面）とこれに隣接する側面である前記第２の側面とに溶接されており、２つの梁のそれぞれに関連して配置された共通の板部材をなす。この例においては、前記柱梁接合部の補強構造が、さらに、前記接合部鋼管の周りに前記一の板部材に隣接して配置された他の板部材を含むものとすることができる。前記他の板部材は、前記一の梁のウエブの他方の面、好ましくはさらに前記他の梁のウエブの他方の面に溶接されている。これによれば、互いに隣接する２つの板部材により、より強固な補強を実現することができる。

前記一の板部材は接合部鋼管の下半部の高さ位置に配置することができる。これによれば、前記一の板部材は、建物が地震力を受け、前記一の梁が曲げの力を受けたときに該梁に生じる曲げモーメントに起因する大きさの異なる軸方向力のうち、一般的に前記梁の下フランジに沿った比較的大きい軸方向力の伝達を受ける前記接合部鋼管の下端及びその近傍に補強効果を及ぼし、前記接合部鋼管の局部変形の抑制に寄与する。前記一の板部材は、好ましくは、前記一の梁が曲げの力を受けたときに前記一の梁のウエブの断面に生じる引張歪み又は圧縮歪みの値が最大となる、前記梁のウエブと下フランジとの境界の高さ位置と、前記引張歪み又は圧縮歪みがその最大値の半分の値となる高さ位置との間に配置する。

また、前記一の板部材と平行に配置され前記接合部鋼管の上半部に位置する追加の板部材を含むものとすることができる。これによれば、前記追加の板部材は、地震時に前記一の梁に生じる曲げモーメントに起因する大きさの異なる軸方向力のうち前記一の梁の上フランジに沿った比較的小さい軸方向力の伝達を受ける前記接合部鋼管の上端及びその近傍に補強効果を及ぼし、前記接合部鋼管の局部変形の抑制に寄与する。前記追加の板部材は、好ましくは、前記一の梁が曲げの力を受けるときに前記一の梁のウエブの断面に生じる圧縮歪み又は引張歪みの値が最大となる、前記一の梁のウエブと上フランジとの境界の高さ位置と、前記圧縮歪み又は引張歪みがその最大値の半分の値となる高さ位置との間に配置する。

４つの梁が配置された建物の柱梁接合部及びその補強構造を示す斜視図である。 図１に示す柱梁接合部の横断面図である。 接合部鋼管の周りに３つの梁が配置された柱梁接合部の横断面図である。 接合部鋼管の周りに互いに隣接する２つの梁が配置された柱梁接合部の横断面図である。 接合部鋼管の周りに１つの梁が配置された柱梁接合部の横断面図である。 接合部鋼管の周りに互いに相対する２つの梁が配置された、他の例の補強構造を含む柱梁接合部の横断面図である。

図１及び図２を参照すると、建物における通しダイヤフラム形式の柱梁接合部１０に適用された補強構造が全体に符号１２で示されている。

この形式の柱梁接合部１０は、上下方向へ伸びる角形の接合部鋼管１４並びに該接合部鋼管に接合された上ダイヤフラム１６及び下ダイヤフラム１８（但し、第２図には下ダイヤフラム１８のみを示す。）を備える。上下の両ダイヤフラム１６、１８は、接合部鋼管１４に、その上端面及び下端面においてそれぞれ接合されている。接合部鋼管１４は正方形の横断面形状を有し、該横断面形状を規定する４つの側面１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを有する。上下の両ダイヤフラム１６、１８はそれぞれ正方形の平面形状を有し、前記正方形の四辺に沿って伸びる周側面１６ａ、１８ａを有する。上下の両ダイヤフラム１６、１８には、それぞれ、接合部鋼管１４と共に前記建物の柱を構成する上下の両柱用鋼管２０、２２が溶接により接合されている。

図１及び図２に示す例においては、前記建物を構成する４つの梁２４（便宜的に符号２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ及び２４Ｄを付す。）が、接合部鋼管１４及び上下の両ダイヤフラム１６、１８の周囲に９０度の角度的間隔をおいて配置され、４つの梁２４はそれぞれ接合部鋼管１４の４つの側面１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに相対し、接合部鋼管１４の周りに互いに隣接している。

各梁２４はＨ形の横断面形状を有する鉄骨からなり、上下の両フランジ２４ａ、２４ｂとこれらの両フランジに連なるウエブ２４ｃとを有する。４つの梁２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄは、それぞれ、これらの端面において、より詳細にはウエブ２４ｃの端面において、接合部鋼管１４の４つの側面１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄにこれらの側面を接合面として溶接により接合されている。各梁２４は、また、その上下の両フランジ２４ａ、２４ｂの端面において、上下の両ダイヤフラム１６、１８の周側面１６ａ、１８ａにそれぞれ溶接され、これにより両ダイヤフラム１６、１８に接合されている。

柱梁接合部１０の補強構造１２は、接合部鋼管１４の各側面１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを接合面とする一の梁２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに関連して配置された一の鋼製の板部材２６（便宜的に、符号２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ及び２６Ｄを付す。）、したがって全部で４つの板部材２６を含む。すなわち、側面１４ａを接合面とする一の梁２４Ａとの関連において配置された一の板部材２６Ａと、側面１４ｂを接合面とする一の梁２４Ｂとの関連において配置された一の板部材２６Ｂと、側面１４ｃを接合面とする一の梁２４Ｃとの関連において配置された一の板部材２６Ｃと、側面１４ｄを接合面とする一の梁２４Ｄとの関連において配置された一の板部材２６Ｄとを含む。図示の補強構造１２は、さらに、接合部鋼管１４の各側面１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを接合面とする一の梁２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに関連して、一の板部材２６と対をなして配置された他の鋼製の板部材２８（便宜的に、符号２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄを付す。）を含む。但し、板部材２８についてはその配置を省略することが可能である。

各対の板部材２６、２８は、接合部鋼管１４の周囲に上下の両ダイヤフラム１６、１８と平行に配置されている。各対の板部材２６、２８のうちの一方の板部材２６は他方の板部材２８の下方位置にあって板部材２８と平行である。また、各対の板部材２６、２８は互いに隣接する２つの梁２４間に位置する。すなわち、一対の板部材２６Ａ、２８Ａは２つの梁２４Ａ、２４Ｂ間に位置し、一対の板部材２６Ｂ、２８Ｂは２つの梁２４Ｂ、２４Ｃ間に位置し、一対の板部材２６Ｃ、２８Ｃは２つの梁２４Ｃ、２４Ｄ間に位置し、また、一対の板部材２６Ｄ、２８Ｄは２つの梁２４Ｄ、２４Ａ間に位置する。また、接合部鋼管１４の周りの４つの板部材２６及び４つの板部材２８はそれぞれ同一の高さ位置にある。

各対の板部材２６、２８は、関連する一の梁２４の接合面をなす接合部鋼管１４の一の側面を第１の側面としてまた該第１の側面に隣接する他の側面を第２の側面として、前記第１の側面及び前記第２の側面に溶接され、また、関連する一の梁２４のウエブ２４ｃの一方の面２４ｃ１（図２参照）に溶接されている。より詳細には、一対の板部材２６Ａ、２８Ａは、関連する一の梁２４Ａが接合された接合部鋼管１４の側面１４ａ及びこれに隣接する側面１４ｂと、梁２４Ａのウエブ２４ｃの一方の面２４ｃ１とに溶接されている。一対の板部材２６Ｂ、２８Ｂは、関連する一の梁２４Ｂが接合された接合部鋼管１４の側面１４ｂ及びこれに隣接する側面１４ｃと、梁２４Ｂのウエブ２４ｃの一方の面２４ｃ１とに溶接されている。一対の板部材２６Ｃ、２８Ｃは、関連する一の梁２４Ｃが接合された接合部鋼管１４の側面１４ｃ及びこれに隣接する側面１４ｄと、梁２４Ｃのウエブ２４ｃの一方の面２４ｃ１とに溶接されている。また、一対の板部材２６Ｄ、２８Ｄは関連する一の梁２４Ｄが接合された接合部鋼管１４の側面１４ｄ及びこれに隣接する側面１４ａと、梁２４Ｄのウエブ２４ｃの一方の面２４ｃ１とに溶接されている。

補強構造１２によれば、各対の板部材２６及び２８が接合部鋼管１４及び各梁２４と一体をなし、柱梁接合部１０、接合部鋼管１４及び各梁２４を機械的に補強する。各対の板部材２６、２８は、接合部鋼管１４の周囲、すなわち接合部鋼管１４の外部に配置されることから、柱梁接合部１０の補強について、既設の建物に適用することができる。また、既設の建物に限らず、新設の建物にも適用することができる。

図示の例にあっては、さらに、一の梁２４に関連する各対の板部材２６、２８が、前記第２の側面を接合面とする他の梁２４のウエブ２４ｃに溶接されている。すなわち、一対の板部材２６Ａ、２８Ａは、一の梁２４Ａに隣接する他の梁２４Ｂのウエブの他方の面２４ｃ２に溶接され、一対の板部材２６Ｂ、２８Ｂは、一の梁２４Ｂに隣接する他の梁２４Ｃのウエブの他方の面２４ｃ２に溶接され、一対の板部材２６Ｃ、２８Ｃは、一の梁２４Ｃに隣接する他の梁２４Ｄのウエブの他方の面２４ｃ２に溶接され、また、一対の板部材２６Ｄ、２８Ｄは、一の梁２４Ｄに隣接する他の梁２４Ａのウエブの他方の面２４ｃ２に溶接されている。これによれば、各対の板部材２６、２８を介して、両隣の２つの梁２４のウエブ２４ｃ間での力の伝達が可能とされる。但し、各対の板部材２６、２８が他の梁２４のウエブの他方の面２４ｃ２に溶接されないものとすることができる。

また、一の梁２４に関連して配置された各対の板部材２６、２８が一の梁２４のウエブ２４ｃ及びこれに隣接する他の梁２４のウエブ２４ｃの双方に溶接されるとき、各対の板部材２６、２８は他の梁２４に関連して配置された他の板部材をなす。これを、互いに隣接する梁２４Ａ及び梁２４Ｂ間に配置された一対の板部材２６Ａ、２８Ａについて見ると、他の梁２４Ｂのウエブ２４ｃに溶接された一対の板部材２６Ａ、２８Ａは、梁２４Ｂが接合された接合部鋼管１４の側面１４ｂとこれに隣接する側面１４ａに溶接されており、これらの側面１４ｂ、１４ａはそれぞれ前記第１の側面及び第２の側面に相当する。このことから、一対の板部材２６Ａ、２８Ａは、一の梁２４Ａに関連して配置されたものであると同時に、他の梁２４Ｂに関連して配置された他の板部材に相当するものであるということができる。これによれば、柱梁接合部１０が一の梁２４に関連する二対の板部材２６、２８により、より強固に補強される。

各対の板部材２６、２８は、好ましくは同一の平面形状を有する。図示の板部材２６、２８は全体に扇形を呈する平面形状を有する。各対の板部材２６、２８は、それぞれ、前記扇形の輪郭に沿って伸びる周側面３０、３２を有する。周側面３０、３２は、円弧状の外周部３０ａ、３２ａと、該外周部に相対する内周部３０ｂ、３２ｂと、内外両周部３０ａ及び３２ａ、３０ｂ及び３２ｂにそれぞれ連なる２つの直線的に伸びる周端部３０ｃ、３２ｃ及び３０ｄ、３２ｄとからなる。各板部材２６、２８は、例えば、接合部鋼管１４の厚さ寸法とほぼ同じ大きさの厚さ寸法を有する。なお、外周部３０ａ、３２ａの形状については、これを円弧状とする図示の例に代えて、例えば長円形の一部からなるもの、多角形の一部からなるもの、直線状のもの等とすることができる。

前記扇形を呈する各対の板部材２６、２８は、その周側面３０、３２の一部である内周部３０ｂ、３２ｂにおいて接合部鋼管１４の互いに隣接する前記第１の側面及び前記第２の側面（より詳細にはこれらの側面の一部）にそれぞれ溶接され、また、他の一部である一方の周端部３０ｃ、３２ｃ及び他方の周端部３０ｄ、３２ｄにおいてそれぞれ梁２４のウエブ２４ｃの一方の面２４ｃ１及び他方の面２４ｃ２に溶接されている。図１及び図２に示す例において、各対の板部材２６、２８の外周部３０ａ、３２ａはそれぞれ約１/４円の周長を有する。また、各対の板部材２６、２８の内周部３０ｂ、３２ｂは、それぞれ、接合部鋼管１４の互いに隣接する前記第１の側面の一部及び前記第２の側面の一部に沿って角形に伸びる輪郭を有し、前記第１の側面の一部及び前記第２の側面の一部に接している。さらに、各対の板部材２６、２８の両周端部３０ｃ、３２ｃ及び３０ｄ、３２ｄはそれぞれ梁２４のウエブの一方の面２４ｃ１及び他方の面２４ｃ２に接している。

次に、図３、図４及び図５を参照すると、接合部鋼管１４及び上下の両ダイヤフラム１６、１８に接合された梁２４の数が３つである場合、２つである場合及び１つである場合の補強構造１２の例が示されている。

図３に示す補強構造１２は、図１及び図２に示す補強構造１２から一対の板部材２６Ｂ、２８Ｂを欠如してなるものに相当する。但し、図３に示す補強構造１２においては、図１及び図２に示す例における梁２４Ｃが存在しないため、一対の板部材２６Ｃ及び２８Ｃの周端部３０ｃ、３２ｃが非溶接の自由端とされている。なお、一対の板部材２６Ｂ、２８Ｂを欠如してなるものとしないで、これらを存置してなるものとすることが可能である。存置する場合においては、板部材２６Ｂ、２８Ｂの周端部３０ｄ、３２ｄは非溶接の自由端とされる。

また、図４に示す補強構造１２は、図１及び図２に示す補強構造１２から一対の板部材２６Ｂ、２８Ｂ及び一対の板部材２６Ｃ、２８Ｃを欠如してなるものに相当する。但し、図４に示す補強構造１２においては、図１及び図２に示す例における２つの梁２４Ｃ、２４Ｄが存在しないため、一対の板部材２６Ｄ及び２８Ｄの周端部３０ｃ、３２ｃが非溶接の自由端とされている。

さらに、図５に示す補強構造１２は、図１及び図２に示す補強構造１２から三対の板部材２６Ａ及び２８Ａ、２６Ｃ及び２８Ｃ、２６Ｄ及び２８Ｄを欠如してなるものに相当する。但し、図５に示す補強構造１２においては、図１及び図２に示す例における３つの梁２４Ａ、２４Ｃ、２４Ｄが存在しないため、一対の板部材２６Ｂ及び２８Ｂの周端部３０ｄ、３２ｄが非溶接の自由端とされている。

次に、図６を参照すると、接合部鋼管１４及び上下の両ダイヤフラム１６、１８に対して、互いに相対する一の梁２４Ｂ及び他の梁２４Ｄが接合された柱梁接合部１０に適用された補強構造１２の例が示されている。

図６に示す補強構造１２は、実質的に、図１及び図２に示す各対の板部材２６Ａ〜２６Ｄ、２８Ａ〜２８Ｄと同等の働きをなす一対の板部材２６、２８を含む。

一対の板部材２６、２８は、接合部鋼管１４の側面１４ｂを接合面とする一の梁２４Ｂに関連して配置され、接合部鋼管１４の側面１４ｂ及びこれに隣接する側面１４ａにこれらの側面をそれぞれ第１の側面及び第２の側面として溶接され、また、一の梁２４Ｂのウエブ２４ｃにその一方の面において溶接されている。一対の板部材２６、２８は、さらに、接合部鋼管１４の前記第１の側面に相対する側面１４ｄに該側面を第３の側面として溶接され、また、他の梁２４Ｄのウエブ２４ｃにその一方の面において溶接されている。ここにおいて、一対の板部材２６、２８は、接合部鋼管１４の側面１４ｄを接合面とする梁２４Ｄに関連して配置され、接合部鋼管１４の前記第３の側面である側面１４ｄ及びこれに隣接する側面１４ａに、これらの側面１４ｄ、１４ａをそれぞれ第１の側面及び第２の側面として溶接されている。このことから、一対の板部材２６、２８は、図１及び図２に示す各対の板部材２６Ａ〜２６Ｄ、２８Ａ〜２８Ｄと同様、一の梁２４Ｂ及び他の梁２４Ｄのそれぞれに関連して配置された共通の板部材である。

図６に示す一対の板部材２６、２８は、全体に扇形の平面形状を呈し、周長が約１／２円である外周部３０ａを有する周側面３０を備える。各板部材２６、２８は、その周側面３０、３２の一部である内周部３０ｂ、３２ｂにおいて、接合部鋼管１４の互いに隣接する側面１４ｂ（第１の側面）、側面１４ａ（第２の側面）及び側面１４ｄ（第３の側面）にそれぞれ溶接され、また、他の一部である一方の周端部３０ｃ、３２ｃ及び他方の周端部３０ｄ、３２ｄにおいてそれぞれ梁２４Ｂのウエブ２４ｃ及び梁２４Ｄのウエブ２４ｃに溶接されている。各板部材２６、２８の各内周部３０ｂ、３２ｂは、接合部鋼管１４の互いに隣接する前記第１の側面の一部、前記第２の側面の全部及び前記第３の側面の一部に沿って角形に伸びる輪郭を有し、前記第１の側面の一部、前記第２の側面の全部及び前記第３の側面の一部に接している。両周端部３０ｃ、３２ｃ及び３０ｄ、３２ｄはそれぞれ梁２４Ｂのウエブの一方の面及び梁２４Ｄの一方の面に接している。

補強構造１２は、約１／２円の周長を有する一対の板部材２６、２８に加えて、さらに、該板部材と同様の他の一対の板部材（図示せず）を有するものとすることができる。前記他の一対の板部材は、接合部鋼管１４の周りに一対の板部材２６、２８に隣接して配置され、一対の板部材２６、２８に相対している。前記他の一対の板部材は、接合部鋼管１４の前記第１の側面である側面１４ｂ、前記第３の側面である側面１４ｄ、及び前記第２の側面である側面１４ａに相対する側面１４ｃ（第４の側面）と、一の梁２４Ｂのウエブ２４ｃの他方の面及び他の梁２４Ｄのウエブ２４ｃの他方の面とに溶接されている。

ここで、再び図３を参照すると、一対の板部材２６Ｃ、２８Ｃをこれに代えて図６に示す約１／２円の周長を有する一対の板部材（２６、２８）とすることができる（図示せず）。一対の板部材（２６、２８）は、図６に示すと同様に配置されかつ接合部鋼管１４の側面１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに溶接され、また、梁２４Ｂのウエブの一方の面２４ｃ１及び梁２４Ｄのウエブの他方の面２４ｃ２（図２参照）に溶接される。

また、再び図４を参照すると、補強構造１２が、さらに、図６に示す約１／２円の周長を有する一対の板部材（２６、２８）を含むものとすることができる（図示せず）。前記一対の板部材（２６、２８）は、図６に示すと同様に配置されかつ接合部鋼管１４の側面１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに溶接され、また、梁２４Ｂのウエブの一方の面２４ｃ１（図２参照）に溶接される。図４に示す例にあっては、図１及び図２に示す梁２４Ｄが存在しないため、前記一対の板部材（２６、２８）を一対の板部材２６Ｄ、２８Ｄに溶接することができる。

さらに、再び図５を参照すると、補強構造１２が、一対の板部材２６Ｂ、２８Ｂをこれに代えて図６に示す約１／２円の周長を有する一対の板部材（２６、２８）とされ、また、さらにもう一対の板部材（２６、２８）を有するものとすることができる（図示せず）。

一対の板部材（２６、２８）は、接合部鋼管１４の第１の側面である側面１４ｂ及び第２の側面である側面１４ｃに加えて、さらに、側面１４ｂに相対する側面１４ｄ（第３の側面）に溶接され、梁２４Ｂのウエブの一方の面２４ｃ１（図２参照）に溶接される。また、前記もう一対の板部材（２６、２８）は、接合部鋼管１４の周りに一対の板部材（２６、２８）に相対して配置され、接合部鋼管１４の側面１４ｂ（第１の側面）、側面１４ｄ（第３の側面）、及び、該第３の側面に隣接する側面１４ａ（第４の側面）に溶接され、また、梁２４Ｂのウエブの他方の面２４ｃ２（図２参照）に溶接される。

前記建物が地震力を受けて梁２４に曲げの力が作用し、梁２４に曲げモーメントが生じるとき、接合部鋼管１４は梁２４から前記曲げモーメントに起因する軸方向力を受ける。各対の板部材２６、２８は、それぞれ、梁２４から伝達される前記軸方向力によって接合部鋼管１４に局部変形が生じることを抑制する働きをなす。接合部鋼管１４の局部変形を抑制することにより、梁２４のウエブ２４ｃの耐力の低下、すなわち前記曲げモーメントに対する負担能力の低下を最小限にとどめることができる。その結果、ウエブ２４ｃの耐力低下を見込んで行う大断面の梁２４の採用を不要とし、これにより、より小さい断面のしたがってより軽量の梁２４の採用とこれに伴う前記建物の重量軽減及び建築費の削減とを可能にする。また、ウエブ２４ｃによる相応の応力負担により、両フランジ２４ａ、２４ｂの応力負担が軽減され、これにより、梁２４の溶接端の破断又は梁２４のウエブ２４ｃ及び両フランジ２４ａ、２４ｂの座屈に至るまでの梁２４の変形性能の向上が図られる。

接合部鋼管１４への前記軸方向力の伝達は、主として梁２４の上下両フランジ２４ａ、２４ｂを介してなされる。梁２４の上フランジ２４ａ上には、通常、前記建物を構成する床スラブ(図示せず)が存在することから、上フランジ２４ａに沿って伝達される軸方向力はその一部が前記床スラブによって負担される。このため、上フランジ２４ａに沿って伝達される軸方向力の大きさは下フランジ２４ｂに沿って伝達される軸方向力の大きさより小さい。

前記した事情のもと、比較的大きい軸方向力を受けて比較的大きい局部変形を引き起こす可能性のある接合部鋼管１４の前記下半部を補強すべく、板部材２６は接合部鋼管１４の前記下半部の高さ位置に配置される。板部材２６は、接合部鋼管１４の前記下半部の高さ内における任意の高さ位置に配置することが可能であるが、好ましくは、次に述べるところを考慮してその配置位置を定める。

梁２４が曲げの力、すなわち梁２４の下フランジ２４ｂに引張応力が生じる曲げの力（正の曲げの力）又は梁２４の下フランジ２４ｂに圧縮応力が生じる曲げの力（負の曲げの力）を受けるとき、梁２４のウエブ２４ｃの断面（平面保持を仮定した断面）に歪みが生じる。

前記正の曲げにおいて梁２４のウエブ２４ｃの断面に生じる歪みは、その分布上、ウエブ２４ｃと上フランジ２４ａとの境界の高さ位置からウエブ２４ｃと下フランジ２４ｂとの境界の高さ位置までの間において圧縮歪みから引張歪みへと直線的に変化する。このとき、前記圧縮歪みはウエブ２４ｃと上フランジ２４ａとの境界の高さ位置で最大となり、かつ、前記引張歪みはウエブ２４ｃと下フランジ２４ｂとの境界の高さ位置で最大となる。

また、前記負の曲げにおいて、梁２４のウエブ２４ｃの断面に生じる歪みは、その分布上、ウエブ２４ｃと上フランジ２４ａとの境界の高さ位置からウエブ２４ｃと下フランジ２４ｂとの境界の高さ位置までの間において引張歪みから圧縮歪みへと直線的に変化する。このとき、前記引張歪みはウエブ２４ｃと上フランジ２４ａとの境界の高さ位置で最大となり、かつ、前記圧縮歪みはウエブ２４ｃと下フランジ２４ｂとの境界の高さ位置で最大となる。

なお、前記したように、上フランジ２４ａにおける前記軸方向力の大きさは、下フランジ２４ｂにおける前記軸方向力の大きさより小さい。このことから、前記正の曲げにおいて圧縮歪みの絶対値は引張歪みの絶対値より小さく、また、前記負の曲げにおいて前記引張歪みの絶対値は前記圧縮歪みの絶対値より小さい。

前記したところを考慮して、接合部鋼管１４の下半部の前記高さ位置に配置される板部材２６は、その補強効果の発揮上、前記正の曲げ時における引張歪み又は前記負の曲げ時における圧縮歪みが比較的大きい箇所にあることが望ましい。このため、板部材２６は、前記引張歪みの値又は圧縮歪みの値が最大となる、梁２４のウエブ２４ｃと下フランジ２４ｂとの境界の高さ位置と、前記引張歪み及び圧縮歪みがその最大値の半分の値となる高さ位置（図上、前記境界より上方の位置）との間に配置されることが望ましい。

前記したと同様の理由から、板部材２８は接合部鋼管１４の前記上半部の高さ位置に配置され、板部材２８も、また、その補強効果の発揮上、前記正の曲げ時における圧縮歪み又は前記負の曲げ時における引張歪みが比較的大きい箇所にあることが望ましい。このため、板部材２８は、前記圧縮歪みの値又は引張歪みの値が最大となる、梁２４のウエブ２４ｃと上フランジ２４ａとの境界の高さ位置と、前記引張歪み又は前記圧縮歪みがその最大値の半分の値となる高さ位置（前記境界より下方の位置）との間に配置されることが望ましい。

梁２４の下フランジ２４ｂを通して前記軸方向力が接合部鋼管１４の前記下半部に伝達されるとき、主として、板部材２６が前記下半部に補強作用を及ぼし該下半部への局部変形の発生を抑制する。また、梁２４の上フランジ２４ａを通して前記軸方向力が接合部鋼管１４の前記上半部に伝達されるとき、同様に、主として板部材２８が前記上半部に補強作用を及ぼし該上半部への局部変形の発生を抑制する。

１０ 柱梁接合部
１２ 補強構造
１４ 接合部鋼管
１６、１８ 上ダイヤフラム及び下ダイヤフラム
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ 梁
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 梁の上フランジ、下フランジ及びウエブ
２６、２８ 板部材
３０、３２ 板部材の周側面
３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ：周側面の外周部、内周部
３０ｃ、３０ｄ、３２ｃ、３２ｄ：周側面の周端部

Claims (10)

1. ４つの側面を有する角形の接合部鋼管及び該接合部鋼管に接合された上ダイヤフラム及び下ダイヤフラムと、Ｈ形の横断面形状を有する鉄骨からなる梁との接合部である通しダイヤフラム形式の柱梁接合部の補強構造であって、
   前記接合部鋼管の側面の１つを接合面とする一の梁に関連して前記接合部鋼管の周囲に上下の両ダイヤフラムと平行に配置された一の鋼製の板部材を含み、
   前記一の板部材は、前記接合面をなす前記接合部鋼管の第１の側面及びこれに隣接する第２の側面と、前記一の梁のウエブの互いに相対する両面の一方とに溶接されている、柱梁接合部の補強構造。
2. 前記一の板部材は、さらに、前記接合部鋼管の第２の側面を接合面とする他の梁のウエブの互いに相対する両面の一方に溶接されている、請求項１に記載の柱梁接合部の補強構造。
3. 前記接合部鋼管の４つの側面を接合面とする４つの梁に関連してそれぞれ配置された４つの板部材を含む、請求項１又は２に記載の柱梁接合部の補強構造。
4. 前記一の板部材は、さらに、前記接合部鋼管の第１の側面に相対する第３の側面に溶接され、
   また、さらに、前記接合部鋼管の周りに前記一の板部材に相対して配置された他の板部材であって前記接合部鋼管の第１の側面、前記第３の側面及び該第３の側面に隣接する第４の側面と、前記一の梁のウエブの他方の面とに溶接された他の板部材を含み、
   前記一の板部材と前記他の板部材とが互いに溶接されている、請求項１に記載の柱梁接合部の補強構造。
5. 前記一の板部材は、さらに、前記接合部鋼管の第１の側面に相対する第３の側面と、前記第３の側面を接合面とする他の梁のウエブの互いに相対する両面の一方とに溶接されている、請求項１に記載の柱梁接合部の補強構造。
6. さらに、前記接合部鋼管の周りに前記一の板部材に隣接して配置された他の板部材を含み、
   前記他の板部材は前記一の梁のウエブの他方の面に溶接されている、請求項１、２及び５のいずれか１項に記載の柱梁接合部の補強構造。
7. 前記一の板部材は、前記接合部鋼管の下半部に位置する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の柱梁接合部の補強構造。
8. 前記一の板部材は、前記一の梁が曲げの力を受けるときに前記接合部鋼管の下半部において前記一の梁のウエブの断面に生じる引張歪み又は圧縮歪みの値が最大となる、前記一の梁のウエブと下フランジとの境界の高さ位置と、前記引張歪み又は圧縮歪みがその最大値の半分の値となる高さ位置との間にある、請求項７に記載の柱梁接合部の補強構造。
9. さらに、前記一の板部材と平行に配置され前記接合部鋼管の上半部に位置する他の板部材を含む、請求項８に記載の柱梁接合部の補強構造。
10. 前記他の板部材は、前記一の梁が曲げの力を受けるときに前記接合部鋼管の上半部において前記一の梁のウエブの断面に生じる圧縮歪み又は引張歪みの値が最大となる、前記一の梁のウエブと上フランジとの境界の高さ位置と、前記圧縮歪み又は引張歪みがその最大値の半分の値となる高さ位置との間にある、請求項９に記載の柱梁接合部の補強構造。

Images