JP7018012B2 - 柱梁仕口構造の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管製の柱部材の直交する柱面における仕口部に設けたブラケット部材に、
Ｈ形鋼製の梁部材の梁端部がボルト接合されている柱梁仕口構造の構築方法に関する。

上述の柱梁仕口構造の構築方法として、特許文献１に示すように、スパン全長での梁成が同一の四本の梁部材を用いた柱梁接合構造が存在する。この柱梁接合構造では、柱部材を構成する角形鋼管の直交する柱面における仕口部に、Ｈ形鋼製のブラケット部材が隅肉溶接で接合されている。各ブラケット部材のウェブと梁部材のウェブとはウェブ用接合プレートでボルト接合されている。
また、柱部材の外周方向で隣接する一対のブラケット部材の上側フランジと、一対の梁部材の上側フランジは、それらに亘って架け渡されるフランジ用接合プレートでボルト接合されている。同じく、柱部材の外周方向で隣接する一対のブラケット部材の下側フランジと、一対の梁部材の下側フランジも、それらに亘って架け渡されるフランジ用接合プレートでボルト接合されている。

特開２０１８－７１１４７号公報

上述の柱梁接合構造の構築方法では、柱部材の柱面にブラケット部材を隅肉溶接で接合するので、例えば、柱部材の通しダイアフラムに梁部材を突合わせ状態で開先溶接する場合と比べて、製作工場での溶接手間等を含む工場作業の省力化を図ることができる。しかも、一つの梁部材の応力を柱部材と直交する他の梁部材に確実に伝えるためのフランジ用接合プレートを現場で接合するとき、溶接接合ではなくボルト接合を採用するので、溶接技能者が減少する労務環境に対応して現場での溶接作業の軽減化を図ることができる。
しかし、柱部材の外周方向で隣接する一対の梁部材の梁成が異なる場合には、隣接する両梁部材のフランジの高さレベルが一致しないため、上述のフランジ用接合プレートによるボルト接合方法は実施できない。
また、上述の柱梁接合構造の構築方法では、梁部材の塑性ヒンジがフランジ用接合プレートによるボルト接合部に位置し、曲げモーメント等の大きな応力が作用したときに、フランジ用接合プレートによるボルト接合部で滑り（所謂ボルト滑り）が発生する問題がある。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、現場での溶接作業の軽減化と梁端部での断面性能の向上とを図ると同時に、接合プレートのボルト接合部でのボルト滑りを抑制することのできる柱梁仕口構造の構築方法を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、鋼管製の柱部材の直交する柱面における仕口部に設けたブラケット部材に、スパン中央側での梁成の異なるＨ形鋼製の梁部材の梁端部がボルト接合され、
一対の前記梁部材の前記梁端部の夫々は、下側にフランジを有する高さ調整されたリブ材を下面に溶接してなるドロップハンチとして構成することにより、一対の前記梁部材の前記梁端部の梁成が等しく設定され、前記柱部材の外周方向で隣接する一対の前記ブラケット部材と一対の前記梁部材の前記梁端部における上下のフランジとが接合プレートでボルト接合され、前記梁部材の塑性ヒンジは、前記リブ材によるドロップハンチによって前記接合プレートのボルト接合部よりもスパン中央側に回避した位置に移動されている柱梁仕口構造の構築方法において、
前記一対のリブ材は、前記一対の梁部材の梁端部の梁成が等しくなる切断位置でＨ形鋼製のリブ素材のウェブを二分割して断面Ｔ形に構成されている点にある。

上記構成によれば、柱部材の直交する柱面における仕口部に対して、スパン中央側での梁成の異なるＨ形鋼製の一対の梁部材を接合するとき、一対の梁部材の梁端部の夫々は、下側にフランジを有する高さ調整されたリブ材を下面に溶接してなるドロップハンチとして構成されているので、一対の梁部材の梁端部での梁成が等しくなり、柱部材の外周方向で隣接する両梁部材のフランジのレベルが一致する。これにより、柱部材の外周方向で隣接する一対のブラケット部材と一対の梁部材の梁端部における上下のフランジとを接合プレートでボルト接合することができる。
しかも、梁端部の下面に溶接されたリブ材によるドロップハンチにより、曲げモーメント等の大きな応力を負担する梁端部での断面性能を向上させると同時に、梁部材の塑性ヒンジを、接合プレートのボルト接合部よりもスパン中央側に回避した位置に移動させることができる。

したがって、一つの梁部材の応力を柱部材と直交する他の梁部材に確実に伝えるためのフランジ用の接合プレートを、溶接技能者が減少する労務環境に対応してボルト接合とすることにより、現場での溶接作業の軽減化を図ることができる。さらに、リブ材によって梁端部での断面性能を向上させると同時に、梁部材の塑性ヒンジを接合プレートのボルト接合部よりもスパン中央側に回避した位置に移動させることにより、接合プレートのボルト接合部での曲げモーメント等の応力の増大を抑制して、接合プレートのボルト接合部におけるボルト滑りを抑制する。

更に、上記構成によれば、高さの異なる断面Ｔ形の一対のリブ材を、Ｈ形鋼製のリブ素材のウェブを二分割して製作することができるので、製造コストの低廉化を図ることができる。

本発明の柱梁仕口構造を示す水平断面図 本発明の柱梁仕口構造の分解斜視図 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線での展開側面図 一対のリブ材を構成するリブ素材の断面図（ａ）、図３のｂ－ｂ断面図（ｂ）、図３のｃ－ｃ断面図（ｃ）

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１～図３は、角形鋼管製の柱部材１の直交する四つの各柱面１ａにおける仕口部に設けたブラケット部材２に、Ｈ形鋼製の梁部材３の梁端部がボルト接合されている柱梁仕口構造を示す。
四つのブラケット部材２の各々は、図２に示すように、上下方向に沿うウェブ２１Ａと、ウェブ２１Ａの上下の端部の各々から水平方向の両側方（幅方向）に延出される上下一対のフランジ２１Ｂ，２１Ｃと、を備えた同一形状のＨ形鋼から構成されている。各ブラケット部材２は、柱面１ａからの突出長さがフランジ２１Ｂ，２１Ｃの幅よりも短いショートブラケットに構成され、柱面１ａに隅肉溶接で接合されている。
四つのブラケット部材２は、図１～図３に示すように、後述の第１梁部材３Ａの梁端部３ａの端面と突き合わされる第１ブラケット部材２Ａと、後述の第２梁部材３Ｂの梁端部３ｂの端面と突き合わされる第２ブラケット部材２Ｂとに分かれる。

梁部材３は、スパン中央側での梁成の異なる二種類が存在する。本実施形態では、図２、図３に示すように、直交する一方のＹ方向には、梁成Ｈ１ａの大きな第１Ｈ形鋼３１を備えた第１梁部材３Ａが用いられ、直交する他方のＸ方向には、梁成Ｈ２ａの小さな第２Ｈ形鋼３２を備えた第２梁部材３Ｂが用いられている。
図３に示すように、第１梁部材３Ａのスパン中央側での梁成（第１Ｈ形鋼３１の梁成Ｈ１ａ）及び第２梁部材３Ｂのスパン中央側での梁成（第２Ｈ形鋼３２の梁成Ｈ２ａ）の各々は、ブラケット部材２のブラケット高さＨよりも小に構成されている。第１梁部材３Ａの梁端部３ａの第１梁成Ｈ１及び第２梁部材３Ｂの梁端部３ｂの第２梁成Ｈ２の各々は、ブラケット部材２のブラケット高さＨと同一に構成されている。

図２～図４に示すように、第１梁部材３Ａの第１Ｈ形鋼３１の上下のフランジ３１Ｂ，３１Ｃのうち、下方側のフランジ３１Ｃにおける梁端部３ａ側の下面の幅方向中央位置には、ブラケット部材２のブラケット高さＨと第１Ｈ形鋼３１の梁成Ｈ１ａとの差に相当するリブ高さＨ１ｂに調整された断面Ｔ形の鋼材製の第１リブ材４が隅肉溶接で接合されている。そのため、第１梁部材３Ａの梁端部３ａの第１梁成Ｈ１は、第１Ｈ形鋼３１の梁成Ｈ１ａと第１リブ材４のリブ高さＨ１ｂとの和になる。

第１リブ材４は、図２、図３に示すように、スパン方向の全長に渡り同一断面形状に形成され、第１梁部材３Ａの梁端部３ａがドロップハンチとして構成されている。このドロップハンチにより、曲げモーメント等の大きな応力を負担する第１梁部材３Ａの梁端部３ａでの断面性能を向上させることができる。
第１リブ材４のスパン中央側の端部には、図２、図３に示すように、第１Ｈ形鋼３１の下方側のフランジ３１Ｃの下面と第１リブ材４のウェブ４Ａ及びフランジ４Ｂとに接触する第１補強プレート４Ｃが溶接接合されている。この第１補強プレート４Ｃに対応する第１Ｈ形鋼３１の中間部位には、第１Ｈ形鋼３１のウェブ３１Ａと上下のフランジ３１Ｂ，３１Ｃとに接触する第３補強プレート３１Ｄが溶接接合されている。

図２、図４に示すように、第２梁部材３Ｂの第２Ｈ形鋼３２の上下のフランジ３２Ｂ，３２Ｃのうち、下方側のフランジ３２Ｃにおける梁端部３ｂ側の下面の幅方向中央位置には、ブラケット部材２のブラケット高さＨと第２Ｈ形鋼３２の梁成Ｈ２ａとの差に相当するリブ高さＨ２ｂに調整された断面Ｔ形の鋼材製の第２リブ材５が隅肉溶接で接合されている。そのため、第２梁部材３Ｂの梁端部３ｂの第２梁成Ｈ２は、第２Ｈ形鋼３２の梁成Ｈ２ａと第２リブ材５のリブ高さＨ２ｂとの和になる。

第２リブ材５は、図２、図３に示すように、スパン方向の全長に渡り同一断面形状に形成され、第２梁部材３Ｂの梁端部３ｂがドロップハンチとして構成されている。このドロップハンチにより、曲げモーメント等の大きな応力を負担する第２梁部材３Ｂの梁端部３ｂでの断面性能を向上させることができる。
第２リブ材５のスパン中央側の端部には、図２、図３に示すように、第２Ｈ形鋼３２の下方側のフランジ３２Ｃの下面と第２リブ材５のウェブ５Ａ及びフランジ５Ｂとに接触する第２補強プレート５Ｃが溶接接合されている。この第２補強プレート５Ｃに対応する第２Ｈ形鋼３２の中間部位には、第２Ｈ形鋼３２のウェブ３２Ａと上下のフランジ３２Ｂ，３２Ｃとに接触する第４補強プレート３２Ｄが溶接接合されている。

次に、柱部材１の各柱面１ａにおける仕口部に溶接接合したブラケット部材２のウェブ２１Ａと第１梁部材３Ａのウェブ３１Ａ，４Ａ及び第２梁部材３Ｂのウェブ３２Ａ，５Ａとのボルト接合構造について説明する。
図２に示すように、第１梁部材３Ａを構成する第１Ｈ形鋼３１のウェブ３１Ａの連結端部及び第１リブ材４のウェブ４Ａの連結端部の各々には、複数の第１ボルト挿通孔１１が貫通形成されている。第２梁部材３Ｂを構成する第２Ｈ形鋼３２のウェブ３２Ａの連結端部及び第２リブ材５のウェブ５Ａの連結端部の各々には、複数の第２ボルト挿通孔１２が貫通形成されている。
図２に示すように、第１梁部材３Ａの梁端部３ａの端面と突き合わされる第１ブラケット部材２Ａのウェブ２１Ａには、第１Ｈ形鋼３１側の第１ボルト挿通孔１１及び第１リブ材４側の第１ボルト挿通孔１１に対応する位置に第３ボルト挿通孔１３が形成されている。また、第２梁部材３Ｂの梁端部３ｂの端面と突き合わされる第２ブラケット部材２Ｂのウェブ２５Ａには、第２Ｈ形鋼３２側の第２ボルト挿通孔１２及び第２リブ材５側の第２ボルト挿通孔１２に対応する位置に第４ボルト挿通孔１４が形成されている。

図２に示すように、第１梁部材３Ａの第１Ｈ形鋼３１のウェブ３１Ａと第１ブラケット部材２Ａのウェブ２１Ａとを挟持状態でボルト連結する一対のウェブ用第１接合プレート６には、第１Ｈ形鋼３１側の第１ボルト挿通孔１１及び第１ブラケット部材２Ａ側の第３ボルト挿通孔１３に対応する位置に第５ボルト挿通孔１５が形成されている。
第１梁部材３Ａの第１リブ材４のウェブ４Ａと第１ブラケット部材２Ａのウェブ２１Ａとを挟持状態でボルト連結する一対のウェブ用第２接合プレート７には、第１リブ材４側の第１ボルト挿通孔１１及び第１ブラケット部材２Ａ側の第３ボルト挿通孔１３に対応する位置に第６ボルト挿通孔１６が形成されている。

図２、図３に示すように、第２梁部材３Ｂの第２Ｈ形鋼３２のウェブ３２Ａと第２ブラケット部材２Ｂのウェブ２１Ａとを挟持状態でボルト連結する一対のウェブ用第３接合プレート８には、第２Ｈ形鋼３２側の第２ボルト挿通孔１２及び第２ブラケット部材２Ｂ側の第４ボルト挿通孔１４に対応する位置に第７ボルト挿通孔１７が形成されている。
第２梁部材３Ｂの第２リブ材５のウェブ５Ａと第２ブラケット部材２Ｂのウェブ２１Ａとを挟持状態でボルト連結する一対のウェブ用第４接合プレート９には、第２リブ材５側の第２ボルト挿通孔１２及び第２ブラケット部材２Ｂ側の第４ボルト挿通孔１４に対応する位置に第８ボルト挿通孔１８が形成されている。

そして、図２、図３に示すように、突き合わせ状態にある第１ブラケット部材２Ａのウェブ２１Ａと、第１梁部材３Ａの第１Ｈ形鋼３１のウェブ３１Ａ及び第１リブ材４のウェブ４Ａとは、それらの両側面に一対のウェブ用第１接合プレート６及び一対のウェブ用第２接合プレート７を配置した挟持状態で、ボルト・ナット１０による締結操作によりボルト連結される。
また、図２、図３に示すように、突き合わせ状態にある第２ブラケット部材２Ｂのウェブ２１Ａと、第２梁部材３Ｂの第２Ｈ形鋼３２のウェブ３２Ａ及び第２リブ材５のウェブ５Ａとは、それらの両側面に一対のウェブ用第３接合プレート８及び一対のウェブ用第４接合プレート９を配置した挟持状態で、ボルト・ナット１０による締結操作によりボルト連結される。

図３に示すように、第１梁部材３Ａの梁端部３ａの第１梁成Ｈ１及び第２梁部材３Ｂの梁端部３ｂの第２梁成Ｈ２の各々は、第１ブラケット部材２Ａ及び第２ブラケット部材２Ｂの各ブラケット高さＨと等しく設定されているので、第１ブラケット部材２Ａのウェブ２１Ａと第１梁部材３Ａ側のウェブ３１Ａ，４Ａ、及び、第２ブラケット部材２Ｂのウェブ２１Ａと第２梁部材３Ｂ側のウェブ３２Ａ，５Ａとがそれぞれボルト連結された状態では、柱部材１の外周方向で隣接する一対の各ブラケット部材２Ａ，２Ｂにおける上下のフランジ２１Ｂ，２１Ｃと、一対の各梁部材３Ａ，３Ｂの梁端部３ａ，３ｂにおける上側のフランジ３１Ｂ，３２Ｂ及び下側のフランジ４Ｂ，５Ｂと、の各高さレベルが一致する。

図１～図３に示すように、高さレベルが一致している隣接の両ブラケット部材２Ａ，２Ｂにおける上側のフランジ２１Ｂ，２１Ｂと、隣接の両梁部材３Ａ，３Ｂの梁端部３ａ，３ｂにおける上側のフランジ３１Ｂ，３２Ｂとは、上下一対のフランジ用接合プレート４０，４０により挟持状態でボルト接合されている。同じく、高さレベルが一致している隣接の両ブラケット部材２Ａ，２Ｂにおける下側のフランジ４Ｂ，４Ｂと、隣接の両梁部材３Ａ，３Ｂの梁端部３ａ，３ｂにおける下側のフランジ４Ｂ．４Ｂとは、上下一対のフランジ用接合プレート４０，４０により挟持状態でボルト接合されている。

次に、フランジ用接合プレート４０によるボルト接合構造について説明する。
図２に示すように、第１ブラケット部材２Ａの上下のフランジ２１Ｂ，２１Ｃと、第２ブラケット部材２Ｂの上下のフランジ２１Ｂ，２１Ｃの各々には、複数の第９ボルト挿通孔４１が貫通形成されている。第１梁部材３Ａを構成する第１Ｈ形鋼３１の上側のフランジ３１Ｂの連結端部と、第１リブ材４の下側のフランジ４Ｂの連結端部の各々には、複数の第１０ボルト挿通孔４２が貫通形成されている。第２梁部材３Ｂを構成する第２Ｈ形鋼３２の上側のフランジ３２Ｂの連結端部と、第２リブ材５の下側のフランジ５Ｂの連結端部の各々には、複数の第１１ボルト挿通孔４３が貫通形成されている。

図２に示すように、フランジ用接合プレート４０の中央部には、柱部材１の一つの角部１ｂが入り込む凹部４０ａが形成されている。この凹部４０ａで区画されたフランジ用接合プレート４０の直交する二つの側辺部４０ｂ，４０ｃは、図２に示すように、高さレベルが一致している隣接の両ブラケット部材２Ａ，２Ｂにおける上側のフランジ２１Ｂ，２１Ｂと、隣接の両梁部材３Ａ，３Ｂの梁端部３ａ，３ｂにおける上側のフランジ３１Ｂ，３２Ｂとに亘って掛け渡される状態と、高さレベルが一致している隣接の両ブラケット部材２Ａ，２Ｂにおける下側のフランジ２１Ｃ，２１Ｃと、隣接の両梁部材３Ａ，３Ｂの梁端部３ａ，３ｂにおける下側のフランジ４Ｂ，５Ｂとに亘って掛け渡される状態と、に選択使用可能に構成されている。
フランジ用接合プレート４０の側辺部４０ｂ，４０ｃには、図２に示すように、隣接する両ブラケット部材２Ａ，２Ｂのフランジ側の第９ボルト挿通孔４１、及び、隣接する両梁部材３Ａ，３Ｂのフランジ側の第１０ボルト挿通孔４２及び第１１ボルト挿通孔４３に対応する第１２ボルト挿通孔４４が形成されている。

図１～図３に示すように、高さレベルが一致している隣接の両ブラケット部材２Ａ，２Ｂにおける上側のフランジ２１Ｂ，２１Ｂと、隣接の両梁部材３Ａ，３Ｂの梁端部３ａ，３ｂにおける上側のフランジ３１Ｂ，３２Ｂとは、それらの上下両面に一対のフランジ用接合プレート４０，４０を配置した挟持状態で、ボルト・ナット４５による締結操作によりボルト連結される。
同じく、高さレベルが一致している隣接の両ブラケット部材２Ａ，２Ｂにおける下側のフランジ２１Ｃ，２１Ｃと、隣接の両梁部材３Ａ，３Ｂの梁端部３ａ，３ｂにおける下側のフランジ４Ｂ，５Ｂとは、それらの上下両面に一対のフランジ用接合プレート４０，４０を配置した挟持状態で、ボルト・ナット４５による締結操作によりボルト連結される。
そして、上述の複数のボルト・ナット４５によるフランジ用接合プレート４０の側辺部４０ｂ，４０ｃの接合部がボルト接合部４６になる。

図２、図３に示すように、第１梁部材３Ａの第１リブ材４のスパン方向の全長、および、第２梁部材３Ｂの第１リブ材４のスパン方向の全長は、フランジ用接合プレート４０の側辺部４０ｂ，４０ｃにおけるスパン方向の長さよりも十分長く構成さている。これにより、第１リブ材４のスパン中央側の端部及び第２リブ材５のスパン中央側の端部は、フランジ用接合プレート４０の側辺部４０ｂ，４０ｃよりもスパン中央側に大きく延設され、第１梁部材３Ａの塑性ヒンジｈ１及び第２梁部材３Ｂの塑性ヒンジｈ２は、第１リブ材４及び第２リブ材５によるドロップハンチによってフランジ用接合プレート４０のボルト接合部４６よりもスパン中央側に回避した位置に移動されている。
これにより、フランジ用接合プレート４０のボルト接合部４６での曲げモーメント等の応力の増大を抑制して、フランジ用接合プレート４０のボルト接合部４６におけるボルト滑りを抑制することができる。

第１リブ材４及び第２リブ材５は、図４に示すように、第１梁部材３Ａの梁端部３ａの第１梁成Ｈ１及び第２梁部材３Ｂの梁端部３ｂの第２梁成Ｈ２が等しくなる切断位置ＰでＨ形鋼製のリブ素材５０のウェブ５０Ａを二分割して断面Ｔ形に構成されている。
上述の構成により、高さの異なる断面Ｔ形の第１リブ材４及び第２リブ材５を、Ｈ形鋼製のリブ素材５０のウェブ５０Ａを二分割して製作することができるので、製造コストの低廉化を図ることができる。

〔その他の実施形態〕
（１）上述の実施形態では、第１リブ材４及び第２リブ材５を断面Ｔ形に構成したが、断面Ｈ形等に構成してもよい。

（２）上述の実施形態では、柱部材１の直交する四つの各柱面１ａにおける仕口部に設けたブラケット部材２をＨ形鋼から構成したが、このブラケット部材２の形態としては、柱部材１の柱面１ａに隅肉溶接をすることができ、且つ、梁部材３の梁端部とボルト接合することのできる形態であればよい。

１ 柱部材
１ａ 柱面
２ ブラケット部材
３ 梁部材
３ａ 梁端部
３ｂ 梁端部
４ リブ材（第１リブ材）
４Ｂ 下側のフランジ
５ リブ材（第２リブ材）
５Ｂ 下側のフランジ
３１Ｂ 上側のフランジ
３２Ｂ 上側のフランジ
４０ フランジ用接合プレート
４６ ボルト接合部
５０ リブ素材
５０Ａ ウェブ
Ｈ１ 第１梁成
Ｈ２ 第２梁成

Claims (1)

1. 鋼管製の柱部材の直交する柱面における仕口部に設けたブラケット部材に、スパン中央側での梁成の異なるＨ形鋼製の梁部材の梁端部がボルト接合され、
   一対の前記梁部材の前記梁端部の夫々は、下側にフランジを有する高さ調整されたリブ材を下面に溶接してなるドロップハンチとして構成することにより、一対の前記梁部材の前記梁端部の梁成が等しく設定され、前記柱部材の外周方向で隣接する一対の前記ブラケット部材と一対の前記梁部材の前記梁端部における上下のフランジとが接合プレートでボルト接合され、前記梁部材の塑性ヒンジは、前記リブ材によるドロップハンチによって前記接合プレートのボルト接合部よりもスパン中央側に回避した位置に移動されている柱梁仕口構造の構築方法において、
   前記一対のリブ材は、前記一対の梁部材の梁端部の梁成が等しくなる切断位置でＨ形鋼製のリブ素材のウェブを二分割して断面Ｔ形に構成されている柱梁仕口構造の構築方法。

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