JP7100433B2

JP7100433B2 - 鋼製柱および柱梁接合構造

Info

Publication number: JP7100433B2
Application number: JP2017158709A
Authority: JP
Inventors: 大幸市岡
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2022-07-13
Anticipated expiration: 2037-08-21
Also published as: JP2019035302A

Description

この発明は、閉鎖断面形状を有する鋼製柱およびこの鋼製柱を用いた柱梁接合構造に関する。

特許文献１には、鉄骨の柱の内部にタッププレートを配置し、柱の外面に梁の端部に固定されたエンドプレートを当接させ、このエンドプレートとタッププレートとを柱を介してボルト接合する柱梁接合構造が開示されている。

また、特許文献２には、柱にＨ形鋼梁を外ダイヤフラムにより接合する柱と梁の接合構造及び方法において、外ダイヤフラムについて溶接を使用することなく柱に取り付け可能とすることが開示されている。

特開平４－４９３４３号公報特開２０１７－３６６５４号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された柱梁接合構造では、パネルゾーンを別部材で構成するために柱を切断しており、このために柱が高コスト化するという欠点がある。また、上記特許文献２に開示された柱梁接合構造では、柱に対してタップ孔の形成や柱切断等の加工をする必要がないものの、分割状態の外ダイヤフラムを相互にボルトで連結するため、部材加工コストや作製コストが割高になる欠点がある。

なお、柱自体にタップ孔を形成しておき、梁のエンドプレートに形成した挿通孔に通したボルトを、上記タップ孔に螺合させる柱梁接合構造が知られている。しかし、この構造において、上記タップ孔は上記柱の側面間のアール部からある程度離れて形成されなければならず、このように距離があると、上記ボルトが柱を引っ張る状態および上記エンドプレートが柱を圧縮する状態の両方において、上記アール部に大きな荷重がかかり変形するおそれがある。

この発明は、上記の事情に鑑み、柱自体を加工する必要がなく、また、柱の側面間にアール部が存在する場合でも、このアール部の変形を抑制できる鋼製柱および柱梁接合構造を提供する。

この発明の鋼製柱は、上記の課題を解決するために、ボルト締結用のタップ孔が形成された支持鋼材が、閉鎖断面を有する鋼製の柱本体の側面に、ボルトを用いずに接合されていることを特徴とする。

上記の構成であれば、上記支持鋼材は、例えば、溶接や接着によって簡単に柱本体に接合されるので、柱の作製コストを低減することができる。また、柱自体にタップ孔を形成しないため、上記柱本体の側面間にアール部が存在する場合でも、その影響を受けずに、上記タップ孔を上記アール部に近い位置において上記支持鋼材に形成することができる。

上記支持鋼材は平板形状を有しており、柱本体の側面に向けて水平方向に上記タップ孔が形成されていてもよい（以下、この項において第１構成という。）。

上記支持鋼材は第１板部と第２板部とを直交させてなり、上記第１板部が鉛直配置で上記柱本体の側面に接合され、上記第２板部が水平に配置され、この第２板部に上記タップ孔が鉛直方向に形成されていてもよい（以下、この項において第２構成という。）。

上記第２構成において、上記第１板部にも上記タップ孔が柱本体の側面に向けて水平方向に形成されているか、または、上記第１板部と第２板部とを有する上記支持鋼材とは別にその下方箇所に接合された第２の支持鋼材に上記タップ孔が柱本体の側面に向けて水平方向に形成されていてもよい（以下、この項において第３構成という。）。

また、この発明の柱梁接合構造は、上記第１構成の鋼製柱のタップ孔に、梁のエンドプレートのボルト挿通孔に挿通されたボルトが螺合されていることを特徴とする。

また、この発明の柱梁接合構造は、上記第２構成の鋼製柱の第２板部のタップ孔に、梁のフランジのボルト挿通孔に挿通されたボルトが螺合されていることを特徴とする。

また、この発明の柱梁接合構造は、上記第３構成の鋼製柱の第２板部のタップ孔に、梁の上フランジに挿通されたボルトが螺合され、上記水平方向に形成されたタップ孔に、梁の端の下部側に設けられた部分エンドプレートのボルト挿通孔に挿通されたボルトが螺合されていることを特徴とする。

本発明であれば、柱自体にタップ孔を形成する必要がなく、また、支持鋼材を非ボルト接合で簡単に柱に接合することができる。そして、柱自体にタップ孔を形成しないため、上記柱の側面間にアール部が存在する場合でも、その影響を受けずに、上記タップ孔を上記アール部に近い位置において上記支持鋼材に形成し、上記アール部の変形を生じ難くすることができる。

本発明の実施形態に係る鋼製柱の作製を説明する説明図である。本発明の実施形態を示す図であって、同図（Ａ）は仕口面を１つの側面とする場合の支持鋼材の溶接を示した平面図であり、同図（Ｂ）は仕口面が隣り合う２つの側面である場合の支持鋼材の溶接を示した平面図である。本発明の実施形態に係る柱梁接合構造を示しており、同図（Ａ）は１つの仕口面に梁のエンドプレートが接合された状態の概略の平面図であり、同図（Ｂ）はエンドプレート側から見た概略の正面図である。本発明の実施形態に係る柱梁接合構造を示す説明図である。本発明の実施形態に係る柱梁接合構造において背向する２つの仕口面に段違いに梁のエンドプレートが接合された状態を示しており、同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は正面図である。本発明の他の実施形態に係る柱梁接合構造を示す説明図である。本発明の他の実施形態に係る柱梁接合構造を示す説明図である。本発明の他の実施形態に係る柱梁接合構造を示す説明図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態にかかる鋼製柱１は、閉鎖断面を有する例えば角形鋼管からなる柱本体２と、平板状の支持鋼材３とを備えている。上記柱本体２は４つの側面を有しており、側面間にはアール部２ａが存在している。また、この例では、上記柱本体２の隣り合う２面が仕口面とされ、この仕口面にのみ上記支持鋼材３が設けられる。上記支持鋼材３は各仕口面において上下に２枚設けられており、各支持鋼材３には、４個のボルト締結用のタップ孔３ａが、柱本体２の側面に直交するように水平方向に形成されている。一例として、上記支持鋼材３の厚さおよび上記タップ孔３ａの深さは２８ｍｍとされ、このタップ孔３ａの深さの略全体を使ってボルトの螺子部が入り込むようにしている。また、上記支持鋼材３の幅は上記柱本体２の幅と同程度とされる。

また、上記支持鋼材３はボルトを用いずに上記仕口面に接合される。このボルトを用いない接合には、接着剤による接着および溶接がある。この例では、溶接による接合を行っている。一例として、図２（Ａ）に示すように、上記支持鋼材３は上記柱本体２の側面に隅肉溶接される。また、上記柱本体２の隣り合う２側面が仕口面とされる場合、図２（Ｂ）に示すように、１つの仕口面においては隅肉溶接が行われ、他の仕口面においては、開先を形成した溶接が行われる。もちろん、１つの仕口面にのみ上記支持鋼材３が溶接される場合でも、開先溶接が行われてもよいし、また、開先溶接と隅肉溶接を適宜に混在させることもできる。これらの溶接により、上記アール部２ａの箇所で力の伝達が的確に行われるようになる。上記鋼製柱１は、工場で作製されて施工現場に搬送される。

施工現場では、図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図４に示すように、上記支持鋼材３に梁４におけるエンドプレート４１が固定されることで、一実施形態となる柱梁接合構造が構築される。上記エンドプレート４１には、例えば８個のボルト挿通孔４１ａが形成されており、このボルト挿通孔４１ａにボルト５が挿通され、このボルト５の螺子部が上記支持鋼材３のタップ孔３ａに螺合される。上記ボルト５としては、例えば、ピンテール付き両ネジボルトが用いられる。上記ピンテールは、規定トルクによる上記ボルト５の締め付け時に、自動切断される。

上記の構成であれば、上記支持鋼材３はボルトを用いずに溶接によって柱本体２に設けられるので、作製コスト等を低減することができる。また、柱自体にタップ孔を形成しないため、上記柱本体２の側面間にアール部２ａが存在する場合でも、その影響を受けずに、上記タップ孔３ａを上記アール部に近い位置において上記支持鋼材３に形成することができる。もちろん、鋼製柱１は、柱本体にアール部が形成されない構造にも用いることができる。

また、上記支持鋼材３を上下に２枚設けると、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、上記鋼製柱１に対して高さ（梁せい）の異なる２本の梁４が段違いで接続される場合でも、上記２枚の支持鋼材３の配置間隔を異ならせるだけで簡単に対応することができる。また、このように上記支持鋼材３を２枚に分割して設けると、溶接個所が増えるため、上記柱本体２に対する支持鋼材３の固定強度を高めることができる。

なお、上記支持鋼材３を２枚分割としない１枚構成を採用する場合には、上記利点は得られないものの、タップ孔３ａの形成位置の精度を高めることができる等の利点が得られることになる。

次に、他の実施形態について説明していく。図６に示すように、この実施形態の鋼製柱１Ａでは、仕口面となる側面に支持鋼材３Ａが上下に２個設けられている。各支持鋼材３Ａは、第１板部３１と第２板部３２とが直交するＬ字形状を有している。各支持鋼材３Ａの上記第１板部３１は、鉛直配置で上記柱本体２の側面に溶接により接合されている。また、上側の支持鋼材３Ａはその第２板部３２を上側に水平に位置させており、下側の支持鋼材３Ａはその第２板部３２を下側に水平に位置させている。上下の第２板部３２の間隔は梁４の高さ（梁せい）に合致している。各第２板部３２には、上記タップ孔３ａが鉛直方向に形成されている。

上記鋼製柱１Ａを用いた梁柱接合構造においては、上記梁４においては、エンドプレート４１は設けられておらず、上下のフランジ４２の端側にボルト挿通孔４２ａが鉛直方向に形成されている。そして、上記支持鋼材３Ａの第２板部３２のタップ孔３ａに、上記フランジ４２のボルト挿通孔４２ａに挿通されたボルト５が螺合される。

このような構成においても、柱自体の加工を必要とせず、上記支持鋼材３Ａはボルトを用いずに溶接によって柱本体２に設けられるので、上記鋼製柱１Ａの作製コスト等を低減することができる。

次に、他の実施形態について説明していく。図７に示すように、この実施形態の鋼製柱１Ｂでは、仕口面となる側面に上記支持鋼材３Ａと第２の支持鋼材３０が上下に１個ずつ設けられている。上記第２の支持鋼材３０は、上記支持鋼材３と同一の構成としているが、これに限らない。上記第２の支持鋼材３０および上記支持鋼材３Ａの上記第１板部３１は、鉛直配置で上記柱本体２の側面に溶接により接合されている。また、上記支持鋼材３Ａの第２板部３２は上側において水平に位置されている。

上記鋼製柱１Ｂを用いた梁柱接合構造においては、上記梁４には、下側半分において部分エンドプレート４１Ａが設けられている。そして、この部分エンドプレート４１Ａに設けられたボルト挿通孔４１ａに通されたボルト５が上記支持鋼材３のタップ孔３ａに螺合される。また、上側のフランジ４２の端側にボルト挿通孔４２ａが鉛直方向に形成されており、上記支持鋼材３Ａの第２板部３２のタップ孔３ａに、上記ボルト挿通孔４２ａから挿通されたボルト５が螺合される。

このような構成でも、柱自体の加工を必要とせず、上記第２の支持鋼材３０および上記支持鋼材３Ａはボルトを用いずに溶接によって柱本体２に設けられるので、上記鋼製柱１Ｂの作製コスト等を低減することができる。また、上記第２の支持鋼材３０の接合に関しては、柱自体にタップ孔を形成しないため、上記柱本体２の側面間にアール部２ａが存在する場合でも、その影響を受けずに、上記タップ孔３ａを上記アール部に近い位置において上記支持鋼材３に形成することができる。

また、上記支持鋼材３Ａの第２板部３２が上側で水平配置されると、例えば、ＡＬＣ等の床版を配置するときに、この床版の側面を柱本体２の側面に接するように配置することが容易になる。なお、上記ボルト５については、その先端が上記第２板部３２の上面から突出しないようにしている。また、上記第２の支持鋼材３０を省略する一方で上記支持鋼材３Ａの第１板部３１の長さを長くし、この長くされた第１板部３１にタップ孔３ａを形成するようにしてもよい。

次に、他の実施形態について説明していく。図８に示すように、この実施形態の鋼製柱１Ｃでは、仕口面となる側面に支持鋼材３Ｂが上下に２個設けられている。各支持鋼材３Ｂは、第１板部３１と第２板部３２とが直交するＴ字形状を有している。各支持鋼材３Ｂの上記第１板部３１は、鉛直配置で上記柱本体２の側面に溶接により接合されており、上記第２板部３２は水平に位置されている。上下の第２板部３２の間隔は梁４の高さ（梁せい）に合致する。上記第２板部３２には、上記タップ孔３ａが鉛直方向に形成されている。

上記鋼製柱１Ｃを用いた梁柱接合構造においては、上記梁４には、エンドプレート４１は設けられておらず、上下のフランジ４２の端側にボルト挿通孔４２ａが鉛直方向に形成されている。そして、上記支持鋼材３Ｂの第２板部３２のタップ孔３ａに、上下のフランジ４２のボルト挿通孔４２ａに挿通されたボルト５が螺合される。

このような構成でも、柱自体の加工を必要とせず、上記支持鋼材３Ｂはボルトを用いずに溶接によって柱本体２に設けられるので、上記鋼製柱１Ｃの作製コスト等を低減することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１：鋼製柱
１Ａ：鋼製柱
１Ｂ：鋼製柱
１Ｃ：鋼製柱
２：柱本体
２ａ：アール部
３：支持鋼材
３０：第２の支持鋼材
３Ａ：支持鋼材
３Ｂ：支持鋼材
３ａ：タップ孔
４：梁
５：ボルト
３１：第１板部
３２：第２板部
４１：エンドプレート
４１ａ：ボルト挿通孔
４１Ａ：部分エンドプレート
４２：フランジ
４２ａ：ボルト挿通孔

Claims

ボルト締結用のタップ孔が形成された支持鋼材が、閉鎖断面を有する鋼製の柱本体の側面に、ボルトを用いずに接合されており、
上記支持鋼材は第１板部と第２板部とが直交し、上記第１板部が鉛直配置で上記柱本体の側面に接合され、上記第２板部が水平に配置され、この第２板部に上記タップ孔が鉛直方向に形成されており、
上記第１板部にも上記タップ孔が柱本体の側面に向けて水平方向に形成されているか、または、上記第１板部と第２板部とを有する上記支持鋼材とは別にその下方箇所に接合された第２の支持鋼材に上記タップ孔が柱本体の側面に向けて水平方向に形成されており、
上記第２板部のタップ孔に、梁の上フランジに挿通されたボルトが螺合され、上記水平方向に形成されたタップ孔に、梁の端の下部側に設けられた部分エンドプレートのボルト挿通孔に挿通されたボルトが螺合されていることを特徴とする柱梁接合構造。