JP7045277B2 - 柱梁仕口構造 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 平成３０年７月２０日発行のＤＶＤに収録

本発明は、柱と梁が接合される柱梁仕口構造に関し、詳しくは、上下一対のダイアフラムと、当該上下一対のダイアフラムの間の角形鋼管柱部とからなる柱のコア部に対して梁が接合される柱梁仕口構造に関する。

ホテル等で縦穴状のパイプスペースを縮小して客室の有効面積を拡大するために、柱梁仕口構造において、柱のコア部に対して鉄骨梁を偏心させて接合する場合がある。この場合、コア部の角形鋼管柱部の偏心側の接合部において応力集中による損傷を防止するために、大掛かりな補強が必要となる。
特許文献１では、そのような大掛かりな補強を不要とするべく、コア部の角形鋼管柱部において、偏心側の面（つまり、梁が取り付く仕口パネル）の板厚を他の３面の板厚よりも大きく設定し、その大きな板厚の偏心側の面にて応力を集中的に処理するようにしている。

特開平０８－１３６９１号公報

上記特許文献１記載の技術では、偏心側の面の板厚を、梁からの応力を集中的に処理可能な非常に大きな板厚にしなければならず、結果的に鉄骨量が大幅に増えることが考えられる。

本発明は、上述の如き実情に鑑みてなされたものであって、その主たる課題は、鉄骨量の大幅な増大を回避しながら、角形鋼管柱部の４面の板厚を有効に活用して、柱に対して比較的大幅に偏心して接合される梁からの応力を適切に処理することができる柱梁仕口構造を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、上下一対のダイアフラムと、当該上下一対のダイアフラムの間の角形鋼管柱部とからなる柱のコア部に対して、梁が幅方向で偏心して接合される柱梁仕口構造であって、
Ｈ形鋼からなる前記梁のウェブと、前記角形鋼管柱部の偏心側の面の板部とが、平面視において一直線状に配置され、
前記角形鋼管柱部において、偏心側の面に隣接する２面の板厚を、偏心側の面の板厚よりも大きく設定することで、前記角形鋼管柱部の偏心側の接合部における応力集中を緩和している点にある。

本構成によれば、角形鋼管柱部において、偏心側の面に隣接する２面の板厚を、偏心側の面の板厚よりも大きく設定することにより、偏心して接合される梁からの応力を、ダイアフラムを介して分散できるようになり、その結果、角形鋼管柱部の偏心側の接合部における応力集中を緩和することができる。
しかも、偏心側の面に隣接する２面の板厚は、梁からの応力を集中的に処理可能な非常に大きな板厚にする必要はなく、板厚の調整により応力集中の緩和の程度が調整できるために目標とする応力緩和の度合いに応じた板厚にすれば足りるので、鉄骨量が大幅に増大することも回避できる。
したがって、鉄骨量の大幅な増大を回避しながら、角形鋼管柱部の４面の板厚を有効に活用して、柱に対して比較的大幅に偏心して接合される梁からの応力を適切に処理することができる。

また、本構成によれば、Ｈ形鋼からなる梁のウェブと、角形鋼管柱部の偏心側の面の板部とが、平面視において一直線状に配置されるので、別途、平面視で梁のウェブと一直線状に配置される応力伝達部材等を設ける必要がなく、偏心して接合される梁から応力を効率良く処理することができる。

本発明の第２特徴構成は、前記角形鋼管柱部において、偏心側の面とは反対側の面の板厚が、偏心側の面の板厚よりも小さく設定されている点にある。

本構成によれば、コア部の角形鋼管柱部の偏心側の接合部から最も遠い板部の板厚を最も小さくすることで、コア部全体としての鉄骨量の増大を抑制しながら、偏心して接合される梁からの応力を適切に処理することができる。

本発明の第３特徴構成は、前記コア部には、Ｈ形鋼からなる前記梁のフランジが、前記角形鋼管柱部の偏心側の面よりも外方に突出する状態で接合される突出接合部位が設けられ、その突出接合部位における前記上下一対のダイアフラムの間に縦スチフナが設けられている点にある。

本構成によれば、コア部の突出接合部位を上下一対のダイアフラムの間に設けられた縦スチフナにて補強することができる。そして、その補強されたコア部の突出接合部位にて、Ｈ形鋼からなる梁のフランジを角形鋼管柱部の偏心側の面よりも外方に突出する状態で適切に接合することができる。

本発明の第４特徴構成は、前記コア部が、前記柱及び前記梁とは別体のコアモジュールとして構成されている点にある。

本構成によれば、コアモジュールを柱や梁の組付け現場に搬入し、柱や梁と接合することで、柱のコア部に対して梁が幅方向で偏心して接合される柱梁仕口構造を簡単に構築することができる。

柱梁仕口構造の側面図 図１のＡ－Ａ線断面図 コア部の角形鋼管柱部の断面図 別実施形態におけるコア部の角形鋼管柱部の断面図

本発明の柱梁仕口構造の実施形態を図面に基づいて説明する。
この柱梁接合構造は、鉄骨造等の建物に好適に用いられるものであり、図１及び図２では、鉄骨造のホテルにおいて、角形鋼管からなる柱１のコア部１０に対して、Ｘ方向に延びる２本の梁２と、Ｙ方向に延びる２本の梁２が接合されている場合を例示している。Ｙ方向に延びる２本の梁２を境にして、Ｘ方向の一方側（図中右側）が客室Ｊ側となり、Ｘ方向の他方側（図中左側）が廊下Ｒ側となっている。なお、Ｘ方向の一方側（図中右側）が廊下Ｒ側となり、Ｘ方向の他方側（図中左側）が客室Ｊ側となっていてもよい。

そして、この柱梁接合構造では、Ｘ方向及びＹ方向に延びる４本の梁２のうち、Ｙ方向に延びる２本の梁２（以下、偏心梁ＥＢと称する場合がある）が、柱１のコア部１０に対してコア部１０の幅方向（本例では平面視で偏心梁ＥＢが延びるＹ方向に直交するＸ方向）で廊下Ｒ側に偏心して接合されている。
つまり、偏心梁ＥＢの平面視及び側面視の中心線Ｐ２１，Ｐ２２が、柱１の平面視及び側面視の中心線Ｐ１１，Ｐ１２に対してＸ方向で廊下Ｒ側に位置する状態で、偏心梁ＥＢと柱１のコア部１０とが接合されている。
よって、住戸Ｊ内において、偏心梁ＥＢの偏心分だけパイプスペースＰＳを縮小することができ、住戸Ｊ内における有効面積を拡大することができる。

各梁２は、上下一対のフランジ２Ａと、当該フランジ２Ａを接続するウェブ２Ｂを有するＨ型鋼にて構成されている。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向に延びる４本の梁２のうち、Ｙ方向に延びる２本の梁２と、Ｘ方向の一方側（図中右側）に延びる梁２は大断面の大梁とされ、そのフランジ２Ａ及びウェブ２Ｂをコア部１０に溶接して接合されている。Ｘ方向の他方側に延びる梁２は、他の３本の梁２よりも小断面の小梁とされ、そのウェブ２Ｂをコア部１０に設けられたガセットプレート１４にボルト・ナット３で固定して接合されている。なお、Ｘ方向に延びる梁２は、公知の各種の接合方法を適宜に用いることができる。

コア部１０は、上下一対のダイアフラム１１と、当該上下一対のダイアフラム１１の間の角形鋼管柱部１２とから構成されている。各ダイアフラム１１は、梁２のフランジ２Ａよりも大きな板厚を有する鋼板製の水平な平板部材にて構成されている。各ダイアフラム１１は、柱１の内外に亘って設置される通しダイアフラムや、柱１の外部のみに設置される外ダイアフラム等として好適に構成することができる。

コア部１０には、偏心梁ＥＢのフランジ２Ａが、角形鋼管柱部１２の偏心側の面（つまり、偏心梁ＥＢが取り付く仕口パネル）１２ａよりも外方に突出する状態で接合される突出接合部位１０Ａが設けられている。
この突出接合部位１０Ａは、上下一対のダイアフラム１１における角形鋼管柱部１２からの突出代について、角形鋼管柱部１２の偏心側の面１２ａからの突出代を、角形鋼管柱部１２の他の面１２ｂ，１２ｄの突出代よりも大にして構成されている。更に、突出接合部位１０Ａにおける上下一対のダイアフラム１１の間には、鋼板製の鉛直な平板部材からなる複数の縦スチフナ１３がＹ方向で間隔を空けて設けられている。
そのため、偏心梁ＥＢのフランジ２Ａの全域及び略全域をダイアフラム１１に突合せ溶接にて溶接し、偏心梁ＥＢをコア部１０に適切に接合することができる。

また、本実施形態では、図２に示すように、偏心梁ＥＢのウェブ２Ｂと、コア部１０の角形鋼管柱部１２の偏心側の面１２ａの板部１２Ａとが、平面視において偏心梁ＥＢの中心線Ｐ１２に沿う一直線状に配置されている。

そして、この柱梁仕口構造では、図２及び図３に示すように、コア部１０の角形鋼管柱部１２において、偏心側の面１２ａに隣接する２面１２ｂの板厚ｔｂが、偏心側の面１２ａの板厚ｔａよりも大きく設定（ｔｂ＞ｔａ）されている。
そのため、偏心梁ＥＢからの応力を、ダイアフラム１１を介して分散できるようになり、角形鋼管柱部１２の偏心側の接合部における応力集中を緩和することができ、角形鋼管柱部１２の４面１２ａ，１２ｂ，１２ｄの板厚ｔａ，ｔｂ，ｔｄを有効に活用して、偏心梁ＥＢからの応力を適切に処理することができる。

更に、この柱梁仕口構造では、コア部１０の角形鋼管柱部１２において、偏心側の面１２ａとは反対側の面１２ｄの板厚ｔｄが、偏心側の面１２ａの板厚ｔａよりも小さく設定（ｔｄ＜ｔａ）されている。そのため、コア部１０全体としての鉄骨量の増大を抑制しながら、偏心梁ＥＢからの応力を適切に処理することができる。

コア部１０の角形鋼管柱部１２における偏心側の面１２ａの板厚ｔａは、偏心梁ＥＢのウェブ２Ｂの板厚と角形鋼管からなる柱１の板厚とのうち、大きい側の板厚と同一又はそれ以上に設定することができ、本実施形態では、その大きい側の板厚よりも大に設定されている。また、角形鋼管柱部１２において板厚が最小となる面１２ｄの板厚ｔｄは、当該面１２ｄに接続される梁２のウェブ２Ｂの板厚と柱１の板厚とのうち、大きい側の板厚又はそれ以上に設定することができ、本実施形態では、その大きい側の柱１の板厚と同一に設定されている。なお、コア部１０の角形鋼管柱部１２は、各面毎の４つの平鋼材を四角形に組み付けて構成されている。

コア部１０は、その構成部品である、上下一対のダイアフラム１１、角形鋼管柱部１２、複数の縦スチフナ１３、ガセットプレート１４等を予め工場等で溶接等により一体化し、柱１及び梁２とは別体のコアモジュールＭとして構成されている。そのため、予め製作したコアモジュールＭを、柱１や梁２との組み付け現場に搬入し、柱１や梁２と接合することで、柱１のコア部１０に対して偏心梁ＥＢが接合される柱梁仕口構造を簡単に構築することができる。

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）前述の実施形態では、図３に示すように、コア部１０の角形鋼管柱部１２を各面毎の４つの平鋼材を四角形に組み付けて構成されている場合を例に示したが、例えば、図４に示す様に、角形鋼管柱部１２において、偏心側の面１２ａを構成する平鋼材と、偏心側の面１２ａ以外の３面を構成する溝型鋼等のコの字状鋼材の２つの鋼材を四角形に組み付けて構成されていてもよい。この場合には、コア部１０の角形鋼管柱部１２において、偏心側の面１２ａ以外の３面１２ｂ，１２ｄの板厚ｔｂ，ｔｄを、偏心側の面１２ａの板厚ｔａよりも大きな同一の板厚に設定（ｔｂ＝ｔｄ＞ｔａ）してもよい。

（２）前述の実施形態では、コア部１０の角形鋼管柱部１２において、偏心側の面１２ａとは反対側の面１２ｄの板厚ｔｄが、偏心側の面１２ａに隣接する２面１２ｂの板厚ｔｂと同一又はそれよりも小に構成されている場合を例に示したが、場合によっては、偏心側の面１２ａとは反対側の面１２ｄの板厚ｔｄが、偏心側の面１２ａに隣接する２面１２ｂの板厚ｔｂよりも大に構成されていてもよい。

（３）前述の実施形態では、偏心梁ＥＢが、柱１のコア部１０に対して幅方向で廊下Ｒ側に偏心して接合されている場合を例に示したが、建物の用途等に応じて幅方向の適宜の方向に偏心させることができる。

（４）前述の実施形態では、コア部１０が、柱１及び梁２とは別体のコアモジュールＭとして構成されている場合を例に示したが、柱１や梁２と一体の部材として構成されていてもよく、また、その構成部材を予め組み付けるのではなく、柱１や梁２の組付け現場で組み付けるようにしてもよい。

（５）前述の実施形態では、角形鋼管柱部１２とは別の平板部材にて縦スチフナ１３が構成されている場合を例に示したが、角形鋼管柱部１２の偏心側の面１２ａに隣接する２面１２ｂの板部を偏心側に延長することで、その延長部にて縦スチフナ１３が構成されていてもよい。

１ 柱
２ 梁
２Ａ 梁のフランジ
２Ｂ 梁のウェブ
１０ コア部
１０Ａ 突出接合部位
１１ 上下一対のダイアフラム
１２ 角形鋼管柱部
１２ａ 偏心側の面
１２Ａ 偏心側の面の板部
ｔａ 偏心側の面の板厚
１２ｂ 偏心側の面に隣接する２面
ｔｂ 偏心側の面に隣接する２面の板厚
１２ｄ 偏心側の面とは反対側の面
ｔｄ 偏心側の面とは反対側の面の板厚
１３ 縦スチフナ
Ｍ コアモジュール

Claims (4)

1. 上下一対のダイアフラムと、当該上下一対のダイアフラムの間の角形鋼管柱部とからなる柱のコア部に対して、梁が幅方向で偏心して接合される柱梁仕口構造であって、
   Ｈ形鋼からなる前記梁のウェブと、前記角形鋼管柱部の偏心側の面の板部とが、平面視において一直線状に配置され、
   前記角形鋼管柱部において、偏心側の面に隣接する２面の板厚を、偏心側の面の板厚よりも大きく設定することで、前記角形鋼管柱部の偏心側の接合部における応力集中を緩和している柱梁仕口構造。
2. 前記角形鋼管柱部において、偏心側の面とは反対側の面の板厚が、偏心側の面の板厚よりも小さく設定されている請求項１記載の柱梁仕口構造。
3. 前記コア部には、Ｈ形鋼からなる前記梁のフランジが、前記角形鋼管柱部の偏心側の面よりも外方に突出する状態で接合される突出接合部位が設けられ、その突出接合部位における前記上下一対のダイアフラムの間に縦スチフナが設けられている請求項１又は２記載の柱梁仕口構造。
4. 前記コア部が、前記柱及び前記梁とは別体のコアモジュールとして構成されている請求項１～３のいずれか１項に記載の柱梁仕口構造。

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