JPH02167938A - 長い鋼棒による柱と梁の接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中、高、超高層ビル等における柱と梁の接合
構造に関し、とくに施工が容易でしかも疲労強度の大き
い柱と梁の接合構造に関する。

〔従来の技術〕

柱と梁の接合部は、中、高、超高層ビル建築の要をなす
ものであり、従来から種々のものが考案されかつ実施さ
れてきた。柱と梁の接合構造は、以下の通り大きく３つ
に区分される。

第１は柱と梁を直接接合する構造、第２は柱から溶接ブ
ラケットを出して梁を接合する構造、３番目として柱を
貫通したブラケットを有する構造とがある。

柱と梁とを直接接合する構造は、さらに溶接によるもの
と、高張力ボルトを用いたものと、今は用いられていな
いがリベットによるものとがある。

また、柱から溶接ブラケットを出して梁を接合する構造
と、柱を貫通したブラケットを有する構造は、はとんど
が高張力ボルトを用いた接合構造となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の柱と梁との接合構造には下記のよ
うな問題が残されていた。

まず、柱と梁とを直接接合する構造のうち溶接によるも
のでは、現場で接合部の溶接が行なわれるため、つぎの
問題が生じていた。

（イ）施工管理を完璧に行なって、検査を厳重にする必
要があり、品質管理が特に重要となる。

（ロ）現場の溶接作業が多くなるので、ライセンスをも
った溶接技能工の確保が困難となる。

（ハ）高精度の開先加工が必要となり、柱と梁の接合部
の寸法精度が厳しくなる。

また、柱と梁とを直接接合する構造のうち高張力ボルト
によるものでは、つぎのような問題があった。

（イ〉高張力ボルトは、はとんど引張接合の形で使用さ
れるため、接合部の形状に起因して、基本的に存在する
ボルト位置と作用外力の偏心によって種々の問題が生じ
る。例えば接合材の剛性とからんで、てこ作用によって
接合部に生ずる力は、作用外力と同方向に作用し、その
力がボルトに付加的に働くので、見かけ上の耐力が低下
する。

（ロ）１つの接合部に多くのボルトが配置されていると
きは、締付方法、締付順序により、すでに導入されたボ
ルト軸力が大きく変動するため、１度締めによるボルト
群での軸力変動の問題がある。

（ハ）柱、梁の寸法精度が厳しくなる。すなわち、接合
される梁の端面と、柱の側面とは密着されなければなら
ないので、この寸法関係の精度がよくないと収まりが悪
くなる。

柱から溶接プラケットを出して、梁を接合する構造およ
び柱を貫通したプラケットを有する接合構造では、寸法
精度は、接合部で逃げが上述の三者よりもかなり良くと
れるので、接合が容易となるが、 （イ）柱からプラケットが四方へ突出しているので、輸
送、保管が難しくなる。

（ロ）柱とブラケットとの取付、ブラケットとはりの仕
口と、接合部が２カ所と倍増するので加工費が大となる
。

という問題がある。

なお、最近、特殊ボルトで鉄骨柱とはりを接合するとい
う施工法が発表されたが、この工法にも欠点がある。こ
の工法は、Ｓ造またはＳＲＣ造のラーメン骨組の鉄骨部
材に用いられる工法であり、構造的には、柱フランジを
、２本のパドルボルトと称する片側が櫂状の高張力ボル
トで剛結合するものである。この工法では、ボルトの長
さが十分でないため、接合部分に地震による低サイクル
の繰返し荷重が作用すると、ボルトの疲労が大きくなる
という問題がる。すなわちこれは、長締めボルトの効果
が期待できない構造である。

本発明は、上記の問題に着目し、接合部の加工が容易で
かつ現場での施工が容易で、しかも低サイクルの荷重に
対して疲労強度の大きく、かつ接合部の曲げモーメント
による変形に対する剛性の大なる柱と梁との接合構造を
提供することを目的とする。

（Ｉｌｌ！ｆｉを解決するための手段〕この目的に沿う
本発明に係る長い鋼棒による柱と梁の接合構造は、柱と
接合される梁の端部のフランジに、咳梁の長手方向に延
び梁の端面よりもわずかに突出する中空部材を溶接によ
って固定し、該中空部材の端面と前記柱の外面との間に
、前記中空部材の横断面積よりも大きな面積を有する著
しく厚いはさみ板を介装し、少なくとも一方にねし部を
有する鋼棒を、前記中空部材とはさみ仮と柱とに串刺し
状に挿通し、該鋼棒のねじ部に螺合されるナフトの緊締
により前記はさみ板を柱の外面に強く押圧したものから
成る。

〔作用〕

このように構成された長い鋼棒による柱と梁の接合構造
においては、梁のフランジに固定された中空部材と、中
空部材と柱との間に介装されたはさみ板と、梁が接合さ
れる柱とに、ねじ部を有する鋼棒を串刺し状に挿通し、
鋼棒のねじ部に螺合されるナンドを締付けることにより
、はさみ板が柱の外面に強い力で押圧される。はさみ板
の断面積は中空部材よりも大に確保されているし厚さも
大であるので、鋼棒による大きな材間圧縮力を広い接触
面積を介して柱に伝達させることができ、柱の局部座屈
や応力集中が回避される。

また、梁の剪断力は、大きな林間圧縮力によるはさみ板
と柱の外面との接触面に発生する摩擦力で十分に受ける
ことができる。

鋼棒は、少なくとも中空部材の長さと、はさみ板の板厚
と、柱の幅とを合計した長さより長くなるので、その長
さは従来の接合構造に用いられた高張力ボルト等に比べ
て著しく長くなる。そのため、梁と柱の接合部に地震に
よる低サイクルの繰返し荷重が作用した場合でも、鋼棒
による材間圧縮力が大きく変動することはなくなり、疲
労に対して強い接合構造が得られ、接合部の剛性も大と
なる。すなわち、長締めボルトとして十分の効果を発揮
することになる。

また、現場における梁と柱の接合時は、鋼棒を中空部材
とはさみ仮と柱とに挿通し、鋼棒のねじ部にナンドを螺
合させて締付るだけであるので、溶接による接合構造に
比べて熟練工を必要とせず作業も著しく容易となる。

さらに、開先加工および高品質の溶接が不要となるので
、工場等での梁および柱の加工費も低減可能となる。

〔実施例〕

以下に、本発明に係る長い鋼棒による柱と梁の接合構造
の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

第１実施例 第１図ないし第５図は、本発明の第１実施例を示してい
る。図中、１は柱を示しており、柱１にはＨ型鋼が用い
られている。２．３は梁を示しており、この梁２．３も
同様にＨ型鋼が用いられている。柱１は中間柱であり、
梁２．３は柱ｌを介して互いに対向するように配置され
ている。

一方の梁２の端部のフランジ２ａ、２ｂは、柱１に対し
て上下方向に位置している。上部のフランジ２ａには、
梁２の長手方向に延び梁２の端面よりも柱１側に突出す
る２個の中空部材４が溶接Ｗによって固定されている。

各中空部材４は、梁２の腹板２Ｃを中心として左右にそ
れぞれ位置している。すなわち、本実施例は鋼棒２本の
場合を例示している。

中空部材４は、横断面形状が四角形となっており、その
ほぼ中心部に貫通穴４ａを有している。

中空部４の横断面積は鋼棒７の断面積に比べて著しく大
となっており、かつ後述するナフト８を十分に収めるに
足るだけの大きさとなっている。中空部材４の両端面は
、機械加工によって平坦面に形成されている。これは、
後述するはさみ板５およびナフト８との接触面を十分に
確保するためである。中空部材４の一方の端面４ｂは、
梁２の端面よりもたとえばｌＱ＋＋ｍ程度突出している
。

梁２の下部のフランジ２ｂには、上述と同様に２個の中
空部材４が溶接によって固定されている。

この中空部材４の一方の端面の柱１側への突出量は、上
述と同一になっている。

各中空部材４の端面４ｂと柱１のフランジ１ａとの間に
は、長方形状のはさみ仮５が介装されている。はさみ板
５の板厚は、柱１および梁２．３のフランジの板厚より
も著しく厚くなっており、たとえば３０關前後となって
いる。はさみ板５の面積は、中空部材４の横断面積に比
べて著しく大となっており、柱１との接触面積が大に確
保されている。はさみ板５には、後述する鋼棒７が挿通
される２個の孔５ａが穿設されている。

他方の梁３の端部のフランジ３ａ、３ｂは、柱１に対し
て上下方向に位置している。各フランジ３ａ、３ｂには
、梁２の長手方向に延び梁３の端面よりも柱１側に突出
する２個の中空部材４が溶接によって固定されている。

各中空部材４の取付は状態は、梁２の場合に準じるので
、その説明は省略する。

梁３に固定された各中空部材４の端面４ｂと柱ｌのフラ
ンジ１ｂとの間には、はさみ板６が介装されている。こ
のはさみ板６は、上述のはさみ仮５と板厚のみが異なり
、その他の構成は、はさみ板５に準している。はさみ板
５．６の板厚が異なるのは、梁２．３の長さの寸法精度
を高くしなくとも、正規の位置への梁２．３の建込みを
容易にするためである。したがって、同じ板厚のはさみ
板で対応可能な場合もある。なお、柱１の各フランジ１
ａ、１ｂには、後述する鋼棒７が押通される孔１ｄが穿
設されている。

梁２．３の各中空部材４と、はさみ板５．６と柱１とに
は、長い鋼棒７が串刺し状に挿通されている０ｗ４棒７
には、たとえばＰＣ鋼棒Ａ種２号（Ｓ　Ｂ　Ｐ　Ｒ８０
／１０５）が用いられている。鋼棒７は、第５図に示す
ように、両端にねじ部７ａが形成されている。各ねじ部
７ａは、転造によって底形されて断面積の欠損がな、い
ようになっている、一方のねじ部７ａは、梁２の中空部
材４から突出しており、他方のねじ部７ａは梁３の中空
部材４から突出している。

鋼棒７の両ねじ部７ａには、ナフト８がそれぞれ螺合さ
れている。各ナフト８は、所定のトルクで締付けられて
おり、鋼棒には長締めボルトとしての十分な軸力が導入
されている。これによって各はさみ板５．６は、柱１の
フランジｌａ、ｌｂに強く押圧されて十分な材間圧縮力
を保有している。

柱１の腹板ＩＣには、鋼棒７に沿って延びるスチフナ９
が取付けられている。スチフナ９は、フランジ１ａとフ
ランジ１ｂを連結するものであり、鋼棒７による材間圧
縮力から各フランジｌａ、１ｂの変形を防止するように
なっている。

柱ｌのフランジｌａ、ｌｂには、連結板１０がそれぞれ
溶接によって取付けられている。連結板１０は、各梁２
．３の腹板２Ｃ１３Ｃと重なり合うようになっており、
両者はボルト１１を介して連結されている。この連結板
１０は、梁２．３の剪断力伝達のためにとくに必要なも
のではないが、組立時の位置めに用いることができ、か
つ何らかの原因で材間圧縮力が低下した場合に、梁２．
３の剪断力を柱１に伝達する機能を有する。

なお、本実施例では、柱１および梁２．３としてＨ型鋼
を用いたが、角管や溝型鋼への適用も可能である。さら
に、中空部材４の断面形状を角形としたが、これに限定
されないのは勿論である。

また、鋼棒７の両端にねし部を形成したが、鋼棒７の一
方を中空部材４との保合構造にすれば、他方のねし締め
だけでよいことになり、その分、接合作業時間の短縮が
可能となる。

つぎに、第１実施例における作用について説明する。

まず、中間柱の場合は、柱間に梁２．３が建込まれ、梁
２．３の腹板２ｃ、’３ｃと柱１に溶接された連結板１
０とがボルト１１によって連結される。

この状態では、柱ｌと梁２．３は仮止め状態である。つ
ぎに、梁２の中空部材４の端面４ｂと柱１のフランジ１
ａとの間に、はさみ板５が介装される。同様に梁３の中
空部材４の端面４ｂと柱１のフランジ１ｂとの間に、は
さみ板６が介装される。

このはさみ板５．６の板厚は、梁２側の中空部材４の端
面４ｂと、梁３側の中空部材４の端面４ｂとの間の寸法
精度を考慮して選択される。したがって、接合時には、
２〜３種類の厚さのはさみ板を用意することで、かなり
の寸法誤差に対応することができる。なお、はさみ板５
．６を柱１に保持させる構造とすれば、さらに作業性の
向上がはかれる。

はさみ板５．６の介装が終了すると、鋼棒７が一方の中
空部材４、はさみ板５、柱１、はさみ板６、他方の中空
部材４に、串刺し状に挿通される。

その後、各中空部材４から突出した鋼棒７のねじ部７ａ
に、ナフト８が螺合され、ナフト８が所定のトルクで締
付けられる。これによって、各はさみ板５．６が柱１の
フランジｌａ、、Ｌｂに押圧され、柱１と各梁２．３と
の間には鋼棒７による材間圧縮力が作用する。この材間
圧縮力により、はさみ板５．６と柱１との接触面には、
大きく摩擦力が働き、梁２．３の剪断力はこの摩擦力で
十分に受は止めること力ｔできる。

ナフト８の緊締が終了すると、連結板１０と梁２．３の
腹板２Ｃ，３Ｃを連結するポル）１１が項線めされる。

なお、仮止め状態では、連結板１０に対して各梁２．３
は長平方向に動くことが可能であるのでの、鋼棒７によ
る接合時の作業に支障をきたすことはない。

このように、長い鋼棒７を用いて柱１と梁２．３を連結
する接合構造では、柱１と梁２．３の接合部に地震によ
る低サイクルの繰返し荷重が作用した場合でも、鋼棒７
による材間圧縮力の変動を極めて小に抑えることができ
る。つまり、長い鋼棒７の場合は、短いボルトに比べて
同一の荷重に対して長さに対する弾性変形量（伸び量）
の割合が小さくなるので、外力が加わった場合でも、鋼
棒７の引張り応力が著しく大となることはなくなり、材
間圧縮力の変化は小に抑えられる。したがって、柱１と
梁２．３との摩擦力も所望の値を維持でき、しかも低サ
イクルの繰返し荷重に対する接合部の疲労強度を高め梁
から柱へ伝達すべき曲げモーメントによる接−合部の変
形もきわめて小さくすることができる。したがって、剛
度の大きな構造を得ることができる。

梁２．３のフランジに溶接Ｗによって固定された中空部
材４は、フランジ２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂに補強部材と
して作用するので、各フランジの局部座屈や変形を防止
することができる。

各はさみ板５．６の面積は、中空部材４の横断面積より
も大となっているため、鋼棒７による圧縮力を広い接触
面積を介して柱１に伝達することが可能となり、１本当
りの鋼棒７の引張力を大きくすることが可能となる。し
たがって、鋼棒７の本数低減による接合作業の迅速化が
はかれる。

また、柱１と梁２．３とを連結ｖｉ、１０およびボルト
を介して連結しているので、何らかの原因で材間圧縮力
の低下した場合でも、連結板１０と梁２．３との摩擦力
によって、梁２．３の剪断力を受けることが可能となる
。このように、連結板１０はフェイル・セーフの機能を
有する。なお、連結板１０は、柱１と梁２．３の仮止め
手段としても機能するので、作業能率の向上をはかるこ
とができる。

第２実施例 第６図は、本発明の第２実施例を示している。

第２実施例が第１実施例と異なるところは、中空部材の
固定位置のみであり、その他の部分は第１実施例に準じ
るので、準じる部分に第１実施例と同一の符号を付すこ
とにより準じる部分の説明を省略し、異なる部分につい
て説明する。後述する他の実施例も同様とする。

第６図において、中空部材４は、梁３のフランジ３ａの
内面に溶接により固定されている。中空部材４をフラン
ジ３ａの内面に固定することにより、梁３の上面は第１
実施例とは異なり、平坦にすることができる。したがっ
て、梁３にデツキブレート等の床材２１を直接のせる場
合でも、中空部材４が邪魔にならず、作業が円滑になる
。

第３実施例 第７図は、本発明の第３実施例を示している。

第１実施例は、中間柱と梁との接合構造を示したが、本
実施例では、側柱と梁との接合、または隅柱と梁との接
合に対応可能な接合構造を示している。

第７図において、柱１に接合される梁２には、中空部材
４が固定されており、この中空部材４と柱１との間には
、はさみ板５が介装されている。

柱１を介して梁２と対向する位置には、梁は存在しない
が、この部分には、はさみ仮２２が位置している。はさ
み板２２は、はさみ板５よりも板厚が大となっている。

中空部材４と、はさみ板５と、柱１と、はさみ板２２に
は、鋼棒２３が串刺し状に挿通されている。

鋼棒２３は、両端にねじ部２３ａが形成されており、各
ねじ部２３ａは中空部材４の端面およびはさみ仮２２か
ら突出している。各ねじ部２３ａにはナフト８が螺合さ
れており、ナフト８は所定のトルクで締付けられている
。これにより、各はさみ板５．２２は柱１のフランジｌ
ａ、ｌｂに押圧されている。

このように構成された第３実施例においては、長い鋼棒
２３による材間圧縮力により、はさみ板５と柱１との接
触面には、大きな摩擦力が働き、梁２の剪断力はこの摩
擦力で十分に受けることが可能となる。その他の作用は
第１実施例に準じる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の長い鋼棒による柱と梁と
の接合構造によるときは、下記の効果が得られる。

（イ）少なくとも一方にねし部を有する鋼棒を、梁のフ
ランジに固定される中空部材と、この中空部材と柱との
間に介装されるはさみ仮と、梁が接合される柱とに串刺
し状に挿通し、鋼棒のねじ部に螺合されるナフトの緊締
によりはさみ板を柱の外面に押圧するよにしたので、鋼
棒の長さを長くすることができ、柱と梁との接合部に地
震などによる低サイクルの繰返し荷重が作用した場合で
も、鋼棒による林間圧縮力の変動を極めて小に抑えるこ
とができる。したがって、柱と梁との摩擦力も所望の値
を維持することができるとともに、低サイクルの繰返し
荷重に対する疲労強度が高まり、剛性が高くしかも粘り
のある接合構造を得ることができる。

（ロ）中空部材の端面と柱の外面との間に介装されるは
さみ板の面積を中空部材の横断面積よりも大としている
ので、鋼棒による圧縮力を広い接触面積を介して柱に伝
達することができる。そのため、１本当りの鋼棒の張力
を大きくでき、接合部における鋼棒の本数を少なくする
ことが可能となる。したがって、鋼棒の本数低減により
、柱と梁との接合作業を迅速化することが可能となり、
工期を短縮することができる。

（ハ）溶接のための開先加工が不要で、しかも高品質の
溶接が要求されないため、ライセンスを有する溶接工を
確保する必要がなく、現場での作業はねじ締めだけでよ
い、したがって、接合部の加工費が低減できるとともに
、現場での作業もとくに熟練工が不要となり、工費を低
減することができる。

（ニ）数本の鋼棒による接合構造のため、構造が簡単と
なり、工場における製作費を大幅に低減することができ
、かつ施工管理上の検査が容易である。

（ホ）梁の長さに若干のバラツキが生しても、板厚の異
なる複数種類のはさみ板を用いることにより、寸法精度
のバラツキを吸収することができ、高精度を要しないの
で工場製作費が低減でき、かつ現場の建て大作業が容易
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る長い鋼棒による柱と
梁の接合構造の正面図、 第２図は第１図の側面図、 第３図は第１図の部分拡大正面図、 第４図は第２図の部分拡大側面図、 第５図は第１図における銅棒の拡大正面図、第６図は本
発明の第２実施例に係る長い鋼棒による柱と梁の接合構
造の部分拡大側面図、第７図は本発明の第３実施例に係
る長い鋼棒による柱と梁の接合構造の正面図、 である。 １・・・・・・柱 ２　ａ、２　ｂ、３　ａ、３　ｂ・・・・・−７ランジ
２．３・・・・・・梁 ４・・・・・・中空部材 ５．６．２２・・・・・・はさみ板 ７．２３・・・・・・鋼棒 ７ａ、２３ａ・・・・・・ねじ部 ８・・・・・・ナンド （１世　ｌ　るン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、柱と接合される梁の端部のフランジに、該梁の長手
   方向に延び梁の端面よりも突出する中空部材を溶接によ
   って固定し、該中空部材の端面と前記柱の外面との間に
   、前記中空部材の横断面積よりも大きな面積を有するは
   さみ板を介装し、少なくとも一方にねじ部を有する鋼棒
   を、前記中空部材とはさみ板と柱とに串刺し状に挿通し
   、該鋼棒のねじ部に螺合されるナフトの緊締により前記
   はさみ板を柱の外面に押圧したことを特徴とする長い鋼
   棒による柱と梁の接合構造。