JP6927024B2 - ブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造 - Google Patents
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Description
本発明は、鉄骨の架構に設けられるブレース材及び／又は梁材を、前記架構を構成する柱材に設けられたガセットプレートに接合するブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造に関する。
鉄骨の架構に設けられるＨ形鋼からなるブレース材を前記架構の柱等の主要骨組にボルト接合する場合、従来は、Ｈ形鋼のフランジとウェブの両方を架構の主要骨組に接合されているガセットプレートにスプライスプレートを介してボルト接合していた。
しかしながら、この場合、ガセットプレートの加工やスプライスプレート等の部品点数が増加するという問題がある。
しかしながら、この場合、ガセットプレートの加工やスプライスプレート等の部品点数が増加するという問題がある。
この問題を解決するものとして、特許文献１には、ウェブの板厚をフランジの板厚よりも厚くした特殊なＨ形鋼をブレース材として用いて、ウェブのみをガセットプレートにスプライスプレートを介してボルト接合する「Ｈ形鋼ブレースの接合部」が開示されている。
しかし、特許文献１では、例えばウェブの板厚をフランジの板厚よりも厚くした特殊なＨ形鋼を用いることが前提とされている。
このため、接合部以外の部分のウェブの板厚が必要以上に厚くなり、重量が増加するという不合理で無駄な設計となっていた。
このため、接合部以外の部分のウェブの板厚が必要以上に厚くなり、重量が増加するという不合理で無駄な設計となっていた。
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、不必要な重量増加等のない合理的な構造を可能とするブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造を提供することを目的としている。
（１）本発明に係るブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造は、鉄骨の架構に設けられるブレース材及び／又は梁材を、前記架構を構成する柱材に設けられたガセットプレートに接合するものであって、
前記ブレース材及び／又は梁材は、
主要部材としてのＨ形鋼と、一端側が前記Ｈ形鋼のウェブ端部に溶接接合されると共に該一端側から所定の間隔を離した位置にボルト孔が設けられた前記Ｈ形鋼よりも高い軸力に耐えうる端板と、
該端板の上面及び下面に溶接接合されると共に一端側が前記Ｈ形鋼のフランジに溶接されて、少なくとも前記所定の間隔の長さを有し、前記Ｈ形鋼のフランジの軸力を前記端板に伝達する応力伝達板と、
該応力伝達板と一体又は別体に設けられて、前記端板の座屈を防止する座屈防止板とを備えてなり、
前記端板と前記ガセットプレートとをスプライスプレートを介してボルト接合してなることを特徴とするものである。
前記ブレース材及び／又は梁材は、
主要部材としてのＨ形鋼と、一端側が前記Ｈ形鋼のウェブ端部に溶接接合されると共に該一端側から所定の間隔を離した位置にボルト孔が設けられた前記Ｈ形鋼よりも高い軸力に耐えうる端板と、
該端板の上面及び下面に溶接接合されると共に一端側が前記Ｈ形鋼のフランジに溶接されて、少なくとも前記所定の間隔の長さを有し、前記Ｈ形鋼のフランジの軸力を前記端板に伝達する応力伝達板と、
該応力伝達板と一体又は別体に設けられて、前記端板の座屈を防止する座屈防止板とを備えてなり、
前記端板と前記ガセットプレートとをスプライスプレートを介してボルト接合してなることを特徴とするものである。
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記端板は、前記Ｈ形鋼のウェブよりも板厚が厚く及び／又は材料強度が高く設定されていることを特徴とするものである。
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記ガセットプレートは、前記ブレース材及び前記梁材の両方の接合に共用されており、該ガセットプレートの座屈を防止するガセット座屈防止板が接合されていることを特徴とするものである。
本発明においては、ブレース材及び／又は梁材を、
主要部材としてのＨ形鋼と、一端側が前記Ｈ形鋼のウェブ端部に溶接接合されると共に該一端側から所定の間隔を離した位置にボルト孔が設けられた前記Ｈ形鋼よりも高い軸力に耐えうる端板と、該端板の上面及び下面に溶接接合されると共に一端側が前記Ｈ形鋼のフランジに溶接されて、少なくとも前記所定の間隔の長さを有し、前記Ｈ形鋼のフランジの軸力を前記端板に伝達する応力伝達板と、該応力伝達板と一体又は別体に設けられて、前記端板の座屈を防止する座屈防止板とを備えて構成し、
前記端板と前記ガセットプレートとをスプライスプレートを介してボルト接合してなるようにしたので、不必要な重量増加等のない合理的な構造を実現できる。
主要部材としてのＨ形鋼と、一端側が前記Ｈ形鋼のウェブ端部に溶接接合されると共に該一端側から所定の間隔を離した位置にボルト孔が設けられた前記Ｈ形鋼よりも高い軸力に耐えうる端板と、該端板の上面及び下面に溶接接合されると共に一端側が前記Ｈ形鋼のフランジに溶接されて、少なくとも前記所定の間隔の長さを有し、前記Ｈ形鋼のフランジの軸力を前記端板に伝達する応力伝達板と、該応力伝達板と一体又は別体に設けられて、前記端板の座屈を防止する座屈防止板とを備えて構成し、
前記端板と前記ガセットプレートとをスプライスプレートを介してボルト接合してなるようにしたので、不必要な重量増加等のない合理的な構造を実現できる。
本実施の形態に係るブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造１は、鉄骨の架構に設けられるブレース材３を、架構を構成する柱材５に設けられたガセットプレート７にスプライスプレート９を介してボルト１１によって接合してなるものである。
なお、本実施の形態では、本発明が適用されたブレース材３と、一般的なＨ形鋼からなる梁材１３を、架構を構成する柱材５に接合する場合を例に挙げて説明する。
以下、各構成要素を詳細に説明する。
なお、本実施の形態では、本発明が適用されたブレース材３と、一般的なＨ形鋼からなる梁材１３を、架構を構成する柱材５に接合する場合を例に挙げて説明する。
以下、各構成要素を詳細に説明する。
＜ブレース材＞
ブレース材３は、図２に示すように、一般的な規格品からなる主要部材としてのＨ形鋼１５と、一端側がＨ形鋼１５のウェブ端部に溶接接合されると共に該一端側から所定の間隔Ｓを離した位置にボルト孔１７が設けられたＨ形鋼１５よりも高い軸力に耐えうる端板１９と、端板１９の上面及び下面に溶接接合されると共に一端側がＨ形鋼１５のフランジに溶接されたフランジ板２１とによって構成されている。
ブレース材３は、図２に示すように、一般的な規格品からなる主要部材としてのＨ形鋼１５と、一端側がＨ形鋼１５のウェブ端部に溶接接合されると共に該一端側から所定の間隔Ｓを離した位置にボルト孔１７が設けられたＨ形鋼１５よりも高い軸力に耐えうる端板１９と、端板１９の上面及び下面に溶接接合されると共に一端側がＨ形鋼１５のフランジに溶接されたフランジ板２１とによって構成されている。
《Ｈ形鋼》
Ｈ形鋼１５は市販されている規格品であり、一般的にはウェブの厚みがフランジの厚みよりも薄く設定されている。（Ｈ-250で、例えばウェブ厚：9mm、フランジ厚：14mm）
Ｈ形鋼１５がウェブとフランジで負担できる軸力を、ガセットプレート７と接合する接合部において厚みの薄いウェブのみで負担するのは難しいので、本発明では、Ｈ形鋼１５と同等の軸力を負担できる端板１９をＨ形鋼１５の端部に溶接するようにしている。
Ｈ形鋼１５は市販されている規格品であり、一般的にはウェブの厚みがフランジの厚みよりも薄く設定されている。（Ｈ-250で、例えばウェブ厚：9mm、フランジ厚：14mm）
Ｈ形鋼１５がウェブとフランジで負担できる軸力を、ガセットプレート７と接合する接合部において厚みの薄いウェブのみで負担するのは難しいので、本発明では、Ｈ形鋼１５と同等の軸力を負担できる端板１９をＨ形鋼１５の端部に溶接するようにしている。
《端板》
端板１９は、Ｈ形鋼１５よりも高い軸力に耐えうる部材であり、次のような態様を取り得る。
(1)Ｈ形鋼１５のウェブよりも板厚が厚く、材料強度はＨ形鋼１５のウェブと同じもの
(2)Ｈ形鋼１５のウェブと板厚が同じで、材料強度がＨ形鋼１５のウェブよりも高いもの
(3)Ｈ形鋼１５のウェブよりも板厚が厚く、材料強度がＨ形鋼１５のウェブよりも高いもの
(4)Ｈ形鋼１５のウェブよりも板厚が薄く、材料強度がＨ形鋼１５のウェブよりも高いもの
端板１９は、Ｈ形鋼１５よりも高い軸力に耐えうる部材であり、次のような態様を取り得る。
(1)Ｈ形鋼１５のウェブよりも板厚が厚く、材料強度はＨ形鋼１５のウェブと同じもの
(2)Ｈ形鋼１５のウェブと板厚が同じで、材料強度がＨ形鋼１５のウェブよりも高いもの
(3)Ｈ形鋼１５のウェブよりも板厚が厚く、材料強度がＨ形鋼１５のウェブよりも高いもの
(4)Ｈ形鋼１５のウェブよりも板厚が薄く、材料強度がＨ形鋼１５のウェブよりも高いもの
また、端板１９におけるＨ形鋼１５のウェブとの接合端部には、図３に示すように、テーパ状の端部加工２３がされて溶接される。テーパ状の端部加工２３をすることで、接合部に段差が小さくなり、応力集中が生じることなくスムーズに応力伝達ができる。
なお、応力集中が軽微で、そのような考慮をする必要が無い場合には、テーパ状の端部加工を省略することができる。
また、端板１９は、上述のように一端側がＨ形鋼１５のウェブ端部に溶接接合されると共に該一端側から所定の間隔Ｓを離した位置から他端に向けて複数のボルト孔１７が設けられている。
所定の間隔Ｓを設ける意義については後述する。
なお、応力集中が軽微で、そのような考慮をする必要が無い場合には、テーパ状の端部加工を省略することができる。
また、端板１９は、上述のように一端側がＨ形鋼１５のウェブ端部に溶接接合されると共に該一端側から所定の間隔Ｓを離した位置から他端に向けて複数のボルト孔１７が設けられている。
所定の間隔Ｓを設ける意義については後述する。
《フランジ板》
フランジ板２１は、上述のように、端板１９の上面及び下面に溶接接合されると共に一端側がＨ形鋼１５のフランジに溶接されるものである。
このフランジ板２１は、Ｈ形鋼１５のフランジの軸力を端板１９に伝達する応力伝達板としての機能と端板１９の座屈を防止する座屈防止板としての機能を有するものである。
本実施のフランジ板２１は、上記の２つの機能を有するものとして、端板１９の上下にかつ端板１９の全長に亘って設けられている。
フランジ板２１は、上述のように、端板１９の上面及び下面に溶接接合されると共に一端側がＨ形鋼１５のフランジに溶接されるものである。
このフランジ板２１は、Ｈ形鋼１５のフランジの軸力を端板１９に伝達する応力伝達板としての機能と端板１９の座屈を防止する座屈防止板としての機能を有するものである。
本実施のフランジ板２１は、上記の２つの機能を有するものとして、端板１９の上下にかつ端板１９の全長に亘って設けられている。
もっとも、応力伝達板としての機能を発揮するには、少なくとも所定の間隔Ｓの長さを有すれば足りる。また、座屈防止板としての機能を発揮するには、端板１９の上下両方にあるのが好ましいが、座屈を防止できるのであれば片方であってもよい。
このような意味から、応力伝達板と座屈防止板とを一体ではなく別部材で形成するようにしてもよい。
このような意味から、応力伝達板と座屈防止板とを一体ではなく別部材で形成するようにしてもよい。
＜応力伝達メカニズム＞
上記のように構成されたブレース材３における応力伝達メカニズムについて図４に基づいて説明する。
Ｈ形鋼１５からの軸力は、図４の矢印で示すように、Ｈ形鋼１５のウェブからは溶接部を介して端板１９に伝達され、またＨ形鋼１５のフランジからは溶接部及びフランジ板２１を介して端板１９に伝達される。
このように、Ｈ形鋼１５の負担する全ての軸力が端板１９に伝達され、ガセットプレート７へと伝達される。
上記のような応力伝達において、Ｈ形鋼１５のフランジからの応力をＨ形鋼１５のウェブに応力集中を起こさず伝達させるには、端板１９には所定の間隔Ｓの範囲にはボルト孔１７のない部位が必要なのである。
すなわち、所定の間隔Ｓは、Ｈ形鋼１５のフランジからの応力を、フランジ板２１を通じて端板１９に伝達するために必要な長さであって、適宜設定できるものである。
なお、発明者は適切な設定範囲を求めるべく、数値解析を重ねた結果、以下の結論を得た。本実施の形態では、間隔Ｓの距離は、テーパ状の端部先端からボルト第一孔の中心までの距離として定義しており、この最低距離はＨ形鋼１５のフランジ幅Ｂ（図３参照）の１／２以上にするのが好ましく、フランジ幅Ｂ以上とするのがより好ましい。
また、逆に間隔Ｓをフランジ幅Ｂの２倍以上にしてもそれ以上の効果が得られないことも確認した。そして、間隔Ｓの距離を長くすると端板１９の全長が長くなることから、間隔Ｓの上限値としてはフランジ幅Ｂの２倍とするのが好ましい。
上記のように構成されたブレース材３における応力伝達メカニズムについて図４に基づいて説明する。
Ｈ形鋼１５からの軸力は、図４の矢印で示すように、Ｈ形鋼１５のウェブからは溶接部を介して端板１９に伝達され、またＨ形鋼１５のフランジからは溶接部及びフランジ板２１を介して端板１９に伝達される。
このように、Ｈ形鋼１５の負担する全ての軸力が端板１９に伝達され、ガセットプレート７へと伝達される。
上記のような応力伝達において、Ｈ形鋼１５のフランジからの応力をＨ形鋼１５のウェブに応力集中を起こさず伝達させるには、端板１９には所定の間隔Ｓの範囲にはボルト孔１７のない部位が必要なのである。
すなわち、所定の間隔Ｓは、Ｈ形鋼１５のフランジからの応力を、フランジ板２１を通じて端板１９に伝達するために必要な長さであって、適宜設定できるものである。
なお、発明者は適切な設定範囲を求めるべく、数値解析を重ねた結果、以下の結論を得た。本実施の形態では、間隔Ｓの距離は、テーパ状の端部先端からボルト第一孔の中心までの距離として定義しており、この最低距離はＨ形鋼１５のフランジ幅Ｂ（図３参照）の１／２以上にするのが好ましく、フランジ幅Ｂ以上とするのがより好ましい。
また、逆に間隔Ｓをフランジ幅Ｂの２倍以上にしてもそれ以上の効果が得られないことも確認した。そして、間隔Ｓの距離を長くすると端板１９の全長が長くなることから、間隔Ｓの上限値としてはフランジ幅Ｂの２倍とするのが好ましい。
＜ガセットプレート＞
ガセットプレート７は、図１に示すように、柱材５に溶接されており、ブレース材３と梁材１３とで一枚のガセットプレート７が共用されている。
また、ガセットプレート７には、座屈を防止するためのガセット座屈防止板２５が複数溶接されている。
さらに、ガセットプレート７には、端板１９とボルト接合するためのボルト孔２７が設けられている（図５参照）。
ガセットプレート７は、図１に示すように、柱材５に溶接されており、ブレース材３と梁材１３とで一枚のガセットプレート７が共用されている。
また、ガセットプレート７には、座屈を防止するためのガセット座屈防止板２５が複数溶接されている。
さらに、ガセットプレート７には、端板１９とボルト接合するためのボルト孔２７が設けられている（図５参照）。
＜梁材＞
本実施の形態で例示している梁材１３は、ブレース材３のように大きな軸力がかからない場合を想定したので、図１に示すように、規格品のＨ形鋼からなり、その端部がスプライスプレート９を介してガセットプレート７にボルト接合されている。
もっとも、梁材１３についても軸力を負担する場合には、ブレース材３と同様にＨ形鋼１５を主要部材として端板１９等を設ける構造にすればよい。
本実施の形態で例示している梁材１３は、ブレース材３のように大きな軸力がかからない場合を想定したので、図１に示すように、規格品のＨ形鋼からなり、その端部がスプライスプレート９を介してガセットプレート７にボルト接合されている。
もっとも、梁材１３についても軸力を負担する場合には、ブレース材３と同様にＨ形鋼１５を主要部材として端板１９等を設ける構造にすればよい。
上記のように構成されたブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造１の構築に際し、ブレース材３は予め工場で組み立てられて現場に搬入される。
他方、現場においては、ガセットプレート７が柱材５に予め接合されている（図５参照）。
この状態で、ブレース材３とガセットプレート７とをスプライスプレート９を介してボルト接合される。
なお、ガセットプレート７の方が板厚が薄いので、本実施の形態では差厚を補うためにフィラープレート２９を用いるようにしている。
他方、現場においては、ガセットプレート７が柱材５に予め接合されている（図５参照）。
この状態で、ブレース材３とガセットプレート７とをスプライスプレート９を介してボルト接合される。
なお、ガセットプレート７の方が板厚が薄いので、本実施の形態では差厚を補うためにフィラープレート２９を用いるようにしている。
以上のように、構成されたブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造１においては、ブレース材３を構成するＨ形鋼１５の応力が、図４に示すように、ウェブからは溶接接合部を介して端板１９に、フランジからはフランジ板２１を介して端板１９に伝達され、端板１９からガセットプレート７に伝達され、応力のスムーズな伝達が行われる。
また、座屈防止板としての機能を有するフランジ板２１によって端板１９の座屈が防止されている。
さらに、ガセットプレート７にガセット座屈防止板２５を設けているので、ガセットプレート７の座屈を防止できる。
また、座屈防止板としての機能を有するフランジ板２１によって端板１９の座屈が防止されている。
さらに、ガセットプレート７にガセット座屈防止板２５を設けているので、ガセットプレート７の座屈を防止できる。
以上のように、本実施の形態のブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造１においては、ブレース材３の軸力がガセットプレート７を介して柱材５にスムーズに伝達されるが、その一方で端板１９のみを耐荷重の高い部材にしているので、従来例のようにウェブ全体の板厚が厚いものではなく、合理的な構造が実現されている。
１ ブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造
３ ブレース材
５ 柱材
７ ガセットプレート
９ スプライスプレート
１１ ボルト
１３ 梁材
１５ Ｈ形鋼
１７ ボルト孔
１９ 端板
２１ フランジ板
２３ 開先加工
２５ ガセット座屈防止板
２７ ボルト孔
２９ フィラープレート
Ｓ 所定の間隔
３ ブレース材
５ 柱材
７ ガセットプレート
９ スプライスプレート
１１ ボルト
１３ 梁材
１５ Ｈ形鋼
１７ ボルト孔
１９ 端板
２１ フランジ板
２３ 開先加工
２５ ガセット座屈防止板
２７ ボルト孔
２９ フィラープレート
Ｓ 所定の間隔
Claims (3)
- 鉄骨の架構に設けられるブレース材及び／又は梁材を、前記架構を構成する柱材に設けられたガセットプレートに接合するブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造であって、
前記ブレース材及び／又は梁材は、
主要部材としてのＨ形鋼と、一端側が前記Ｈ形鋼のウェブ端部に溶接接合されると共に該一端側から所定の間隔を離した位置にボルト孔が設けられた前記Ｈ形鋼よりも高い軸力に耐えうる端板と、
該端板の上面及び下面に溶接接合されると共に一端側が前記Ｈ形鋼のフランジに溶接されて、少なくとも前記所定の間隔の長さを有し、前記Ｈ形鋼のフランジの軸力を前記端板に伝達する応力伝達板と、
該応力伝達板と一体又は別体に設けられて、前記端板の座屈を防止する座屈防止板とを備えていて、
前記所定の間隔が、前記端板の端部先端から該端部先端に最も近いボルト孔の中心までの距離として定義され、該所定の間隔が前記Ｈ形鋼のフランジの幅の１／２以上、２倍以下であり、
前記端板と前記ガセットプレートとをスプライスプレートを介してボルト接合してなることを特徴とするブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造。 - 前記端板は、前記Ｈ形鋼のウェブよりも板厚が厚く及び／又は材料強度が高く設定されていることを特徴とする請求項１記載のブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造。
- 前記ガセットプレートは、前記ブレース材及び前記梁材の両方の接合に共用されており、該ガセットプレートの座屈を防止するガセット座屈防止板が接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のブレース材及び／又は梁材の架構への接合構造。
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- 2017-12-26 JP JP2017248692A patent/JP6927024B2/ja active Active
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