JP7462491B2 - 接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨部材とコンクリート構造部とを接合する接合構造に関する。

上記のような接合構造としては、例えば、鉄骨部材の一例である断面Ｈ形に形成された鉄骨梁と、コンクリート構造部の一例であるコンクリートスラブとを、鉄骨梁における上フランジの上面に所定ピッチで配置された複数の頭付きスタッドを介して接合することで、鉄骨梁とコンクリートスラブとを強固に一体化させるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１８－１５４９９６号公報

しかしながら、鉄骨部材とコンクリート構造部とを頭付きスタッドを介して接合するためには、頭付きスタッドを鉄骨部材にスタッド溶接する必要がある。そして、スタッド溶接を行うには、スタッド溶接の資格を有する溶接技能者やスタッド溶接用の専用機材を手配し、この手配に応じて作業工程を調整する必要があることから、コストの削減や工期の短縮などを図る上において改善の余地がある。

又、近年では、作業現場での省力化や工期の短縮などを図るために、現場では、デッキプレートなどの型枠との兼ね合いで施工し難くなることのある鉄骨部材に対する頭付きスタッドの横向き姿勢でのスタッド溶接を、工場にて鉄骨柱や鉄骨梁などの鉄骨部材を製作する段階で行うことが多くなっている。しかしながら、鉄骨部材に対して横向き姿勢でスタッド溶接される頭付きスタッドの数量は少数になり易いのに対し、前述したように、スタッド溶接を行うにはスタッド溶接技能者や専用機材を手配する必要があることから、工場でのスタッド溶接に要する施工単価が高くなる。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、鉄骨部材とコンクリート構造部との接合に頭付きスタッドを使用することで生じる不都合を改善しながら、鉄骨部材とコンクリート構造部とを強固に接合できるようにする点にある。

本発明の第１特徴構成は、鉄骨部材とコンクリート構造部とを接合する接合構造であって、
前記鉄骨部材に突設されて前記コンクリート構造部に埋設されるボルトを備え、
前記ボルトは、その頭部側の端面が前記鉄骨部材に接する姿勢で、前記頭部の外周が前記鉄骨部材に隅肉溶接されている点にある。

本発明によると、頭付きスタッドの代替としてボルトを鉄骨部材に備えることから、頭付きスタッドを使用することなく、又は、頭付きスタッドの使用数量を削減しながら、鉄骨部材とコンクリート構造部とを強固に接合して一体化させることができる。
そして、鉄骨部材に対するボルト頭部の隅肉溶接は、鉄骨柱や鉄骨梁などの鉄骨部材を製作するために工場や現場で作業している溶接工が、鉄骨部材の製作に使用する一般的な溶接機を利用することで容易に行うことができる。これにより、全ての頭付きスタッドをボルトに代替する場合には、頭付きスタッドを鉄骨部材にスタッド溶接するために必要なスタッド溶接技能者や専用機材の手配が不要になる。又、鉄骨部材にスタッド溶接される頭付きスタッドとして、現場ではデッキプレートなどの型枠との兼ね合いで施工し難くなることのある鉄骨部材に対する横向き姿勢の頭付きスタッドが含まれている場合には、ボルトを横向き姿勢の頭付きスタッドに代替すれば、スタッド溶接技能者や専用機材を手配することなく、工場での鉄骨部材の製作工程における適切なタイミングで合理的に必要数量のボルトを横向き姿勢で鉄骨部材に溶接することができる。よって、スタッド溶接工数の削減によるコストの削減や工期の短縮などを図ることができる。
しかも、例えばボルトの頭部を鉄骨部材に隅肉溶接する場合には、鉄骨部材の溶接対象面を上側にすれば、ボルトの頭部を溶接対象面に乗せた安定状態でボルトを自立させることができる。これにより、鉄骨部材の溶接対象面に対するボルト頭部の隅肉溶接が行い易くなる。
又、ボルトの頭部が鉄骨部材に溶接されることにより、雄ネジ部が鉄骨部材に溶接される場合よりも溶接長を長くすることができる。これにより、適正な溶接強度の確保が行い易くなる。
その結果、鉄骨部材とコンクリート構造部との接合に頭付きスタッドを使用することや使用する頭付きスタッドの数量が多くなることによるコストの高騰や工期の長期化などを改善しながら、鉄骨部材とコンクリート構造部とを強固に接合して一体化させることができる。

本発明の第２特徴構成は、
前記頭部の全周が前記鉄骨部材に隅肉溶接されている点にある。

本発明によると、各ボルト頭部の外周が鉄骨部材に断続して隅肉溶接される場合に比較して溶接長を長くすることができる。これにより、適正な溶接強度の確保が更に行い易くなる。

本発明の第３特徴構成は、
前記ボルトにおける雄ネジ側の端部にナットが取り付けられている点にある。

本発明によると、各ナットが頭付きスタッドの頭部に相当して、各ボルトとともにコンクリート構造部に埋設されることから、頭付きスタッドを使用した場合と同様に、鉄骨部材とコンクリート構造部とを強固に接合して一体化させることができる。

本発明の第４特徴構成は、
前記ボルトは、雄ネジ部の谷径が本来使用する頭付きスタッドの軸径と同等である点にある。

本発明によると、雄ネジ部のねじ切りによる断面欠損を考慮して、雄ネジ部の断面積を本来使用する頭付きスタッドの断面積と等価にすることができる。
その結果、適切なタイミングで鉄骨部材に容易に溶接することができるボルトを使用しながら、鉄骨部材とコンクリート構造部とを強固に接合して一体化させることができる。

鉄骨梁と床スラブとの接合構造を示す垂直断面図 鉄骨梁のウェブにボルトの頭部が溶接された状態を示す要部の垂直断面図

以下、本発明を実施するための形態の一例として、本発明を、鉄骨部材の一例である鉄骨梁とコンクリート構造部の一例である床スラブとの接合構造に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、鉄骨部材は、鉄骨梁に限らずＳＣ梁や構真柱などであってもよい。コンクリート構造部は、床スラブに限らず屋根スラブや構真台柱やコンクリート壁などであってもよい。

図１には、所定間隔を置いて平行に配置された複数の鉄骨梁１のうち、高さ位置が異なる状態で隣接して配置された一対の鉄骨梁１Ａ，１Ｂが示されている。図１に示すように、各鉄骨梁１は、それらにわたって敷設された床スラブ２を支持している。各鉄骨梁１には、上下のフランジ１ａ，１ｂとそれらにわたるウェブ１ｃとを有するＨ形鋼が採用されている。なお、各鉄骨梁１は、Ｈ形鋼に限らずＩ形鋼や溝形鋼などであってもよい。

図１に示すように、床スラブ２には、各鉄骨梁１の上フランジ１ａに沿って水平方向に延びる平坦部２Ａと、一対の鉄骨梁１Ａ，１Ｂのうちの上位の鉄骨梁１Ａの梁成に沿って上下方向に延びる段差部２Ｂとが備えられている。段差部２Ｂは、一対の鉄骨梁１Ａ，１Ｂの高低差に応じた段差を有している。なお、床スラブ２は、段差のない平坦に形成されたものであってもよい。

各鉄骨梁１には、床スラブ２の平坦部２Ａに埋設される複数の頭付きスタッド３が備えられている。これにより、各鉄骨梁１と床スラブ２の平坦部２Ａとの接合を強固にすることができる。各頭付きスタッド３は、各鉄骨梁１の上フランジ１ａに、鉄骨梁１の材軸方向（長手方向）に所定間隔を置いた配置で、上フランジ１ａの上面から上方に延びる縦向き姿勢で備えられている。各頭付きスタッド３は、スタッド溶接技能者がスタッド溶接ガンなどのスタッド溶接用の専用機材を使用して、鉄骨梁１の上フランジ１ａにスタッド溶接することにより、上フランジ１ａの上面に縦向き姿勢で備えられている。

図１～２に示すように、前述した一対の鉄骨梁１Ａ，１Ｂのうちの上位の鉄骨梁１Ａ（以下、単に鉄骨梁１Ａと称する）には、複数の頭付きスタッド３に加えて、床スラブ２の段差部２Ｂに埋設される複数のボルト４が備えられている。これにより、鉄骨梁１Ａと床スラブ２の段差部２Ｂとの接合を強固にすることができる。各ボルト４は、鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに、鉄骨梁１Ａの材軸方向（長手方向）に所定間隔を置いた配置で、ウェブ１ｃから横外方に延びる横向き姿勢で備えられている。各ボルト４は、それらの頭部４Ａ側の端面が鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに接する姿勢で、各頭部４Ａの全周が鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに隅肉溶接されている。つまり、鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃには、頭付きスタッド３に代替して、複数のボルト４が、床スラブ２の段差部２Ｂとの接合を強固にする接合部材として横向き姿勢で備えられている。

各頭付きスタッド３には、それらが溶接される鉄骨梁１の上フランジ１ａの板厚に適した軸径を有するものが採用されている。各ボルト４には、それらの雄ネジ部４Ｂの谷径が本来使用する頭付きスタッド３の軸径と同等になる中ボルトが採用されている。各ボルト４における雄ネジ側の端部には、各ボルト４とともに床スラブ２の段差部２Ｂに埋設されるナット５が螺合されている。

つまり、本実施形態においては、床スラブ２の平坦部２Ａに埋設される複数の頭付きスタッド３が各鉄骨梁１の上フランジ１ａに備えられ、かつ、床スラブ２の段差部２Ｂに埋設される複数のボルト４が鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに備えられている。これにより、鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃには複数の頭付きスタッド３を備えることなく、段差部２Ｂを有する床スラブ２を、その段差部２Ｂを含めて各鉄骨梁１に強固に接合して一体化させることができる。

又、本実施形態においては、各ボルト４における頭部４Ａの全周が鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに隅肉溶接されることで、各ボルト４が鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに横向き姿勢で備えられている。そして、このような溶接作業は、工場や現場に備えられた一般的な溶接機を使用して鉄骨柱や鉄骨梁１の加工などを行う溶接工によって容易に行うことができる。

しかも、鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに対する各ボルト４の溶接を工場で行うようにすれば、現場で行う場合に生じる虞のある、デッキプレートなどの型枠との兼ね合いで溶接作業が行い難くなる、といった施工効率の低下を回避しながら、工場での鉄骨梁１Ａの製作工程における適切なタイミングで必要数量のボルト４を鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに合理的に溶接することができる。そして、鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃには、頭付きスタッド３ではなくボルト４を溶接することから、少数施工になり易い工場での鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに対する頭付きスタッド３のスタッド溶接のために、スタッド溶接技能者や専用機材を手配する必要もなくなる。

その上、各ボルト４の頭部４Ａを鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに溶接する場合には、ウェブ１ｃの溶接対象面を上側にすれば、ボルト４の頭部４Ａを溶接対象面に乗せた安定状態でボルト４を自立させることができる。これにより、ウェブ１ｃの溶接対象面に対するボルト頭部４Ａの溶接が行い易くなる。そして、各ボルト４においては、それらの頭部４Ａの全周が鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに隅肉溶接されていることから、各頭部４Ａの外周が鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに断続して隅肉溶接される場合に比較して溶接長を長くすることができる。これにより、適正な溶接強度の確保が行い易くなる。

更に、各ボルト４における雄ネジ側の端部には、頭付きスタッド３の頭部に相当するナット５が螺合されており、これらのナット５が各ボルト４とともに床スラブ２の段差部２Ｂに埋設されることから、頭付きスタッド３を使用した場合と同様に、鉄骨梁１Ａと床スラブ２の段差部２Ｂとを強固に接合して一体化させることができる。

そして、各ボルト４においては、それらの雄ネジ部４Ｂの谷径が本来使用する頭付きスタッド３の軸径と同等であることから、雄ネジ部４Ｂのねじ切りによる断面欠損にかかわらず、雄ネジ部４Ｂの断面積を本来使用する頭付きスタッド３の断面積と等価にすることができる。

その結果、各鉄骨梁１Ａと床スラブ２との接合に使用する頭付きスタッド３の数量を削減することによるコストの削減や工期の短縮などを図りながら、各鉄骨梁１Ａと床スラブ２とを強固に接合して一体化させることができる。

〔別実施形態〕
本発明の別実施形態について説明する。
なお、以下に説明する各別実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、上記の実施形態や他の別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）上記の実施形態においては、鉄骨部材とコンクリート構造部との接合構造として、鉄骨梁１Ａのウェブ１ｃに備えられる複数の頭付きスタッド３のみがボルト４に代替されたものを例示したが、これに限らず、各鉄骨梁１に備えられる全ての頭付きスタッド３がボルト４に代替されたものであってもよい。
この接合構造においては、頭付きスタッド３を鉄骨梁１にスタッド溶接するために必要なスタッド溶接技能者や専用機材の手配を不要にすることができ、スタッド溶接の廃止によるコストの削減や工期の短縮などを図ることができる。

（２）上記の実施形態においては、鉄骨部材とコンクリート構造部との接合構造として、各ボルト４における頭部４Ａの全周が鉄骨梁１に隅肉溶接されたものを例示したが、これに限らず、各ボルト４における頭部４Ａの外周が鉄骨梁１に断続して隅肉溶接されたものであってもよい。
この接合構造においては、各ボルト４における頭部４Ａの全周が鉄骨梁１に隅肉溶接される場合に比較して、各ボルト４の溶接に要する手間の削減による工期の短縮などを図ることができる。

（３）上記の実施形態においては、鉄骨部材とコンクリート構造部との接合構造として、各ボルト４における雄ネジ側の端部にナット５が取り付けられたものを例示したが、これに限らず、各ボルト４における雄ネジ側の端部にナット５が取り付けられていないものであってもよい。

（４）上記の実施形態においては、鉄骨部材とコンクリート構造部との接合構造として、各ボルト４に中ボルトが採用されたものを例示したが、これに限らず、各ボルト４に高力ボルトが採用されたものであってもよい。

１ 鉄骨梁（鉄骨部材）
２ 床スラブ（コンクリート構造部）
３ 頭付きスタッド
４ ボルト
４Ａ 頭部
４Ｂ 雄ネジ部
５ ナット

Claims (4)

1. 鉄骨部材とコンクリート構造部とを接合する接合構造であって、
   前記鉄骨部材に突設されて前記コンクリート構造部に埋設されるボルトを備え、
   前記ボルトは、その頭部側の端面が前記鉄骨部材に接する姿勢で、前記頭部の外周が前記鉄骨部材に隅肉溶接されている接合構造。
2. 前記頭部の全周が前記鉄骨部材に隅肉溶接されている請求項１に記載の接合構造。
3. 前記ボルトにおける雄ネジ側の端部にナットが取り付けられている請求項１又は２に記載の接合構造。
4. 前記ボルトは、雄ネジ部の谷径が本来使用する頭付きスタッドの軸径と同等である請求項１～３のいずれか一項に記載の接合構造。

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