JPH04231541A

JPH04231541A - 角形鋼管柱

Info

Publication number: JPH04231541A
Application number: JP40907990A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Yasuda; 博和安田; Junji Hashimoto; 順次橋本; Masamitsu Nagai; 永易　正光; Kazuyoshi Fujisawa; 藤沢　一善; Koji Morita; 耕次森田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1992-08-20
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JP2915149B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鉄骨構造物に用いら
れる角形鋼管柱に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の角形鋼管柱は、例えば特開昭４８
−５２２５号公報及び特開昭４９−１１８６３９号公報
に記載されているものがある。前者の公報においては、
接合される梁からの応力伝達に対する耐力を高めるため
に、溝形鋼材の溝内の梁を接合する高さに予めスチフナ
を溶着し、前記スチフナを溶着した溝形鋼材の一対を、
その溝を内側にして対向させた状態で溶接して角形鋼管
柱を製造する。

【０００３】また後者の公報においては、ダイヤフラム
取付け位置のフランジ部にスリットを切削した溝形鋼材
と、前記スリット長に係合させるダイヤフラムを溝部に
溶着した別の溝形鋼材とを２丁合わせにし両溝形鋼材の
フランジ突合せ部を溶着して角形鋼管柱を製造したり、
製造した角形鋼管柱を径方向に貫通させてダイヤフラム
を取付けるための仕口部を形成した溝形鋼材を２丁合わ
せにして角形鋼管柱を製造している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の角形鋼管柱は、
溝形鋼材のみでは接合される梁からの曲げモーメント等
の応力に対する耐力が充分にないため、前記従来の角形
鋼管柱は、接合された梁からの応力伝達が充分に行われ
るように、前もって溝形鋼材の溝部にスチフナ等の補強
材を取付けたりすることで、前記梁からの応力に対する
耐力を高くする必要がある。

【０００５】よって、角形鋼管柱を構成する溝形鋼材の
溝部にスチフナ等の補強材を所定の高さ位置に溶着した
り，該溝形鋼材にスリットを形成する等の作業を必要と
し、特に梁接合予定位置に合わせて補強材の溶着位置や
スリットの形成位置を特定して該角形鋼管柱を製造する
必要があるため、汎用性が低いという問題がある。なお
、一対の溝形鋼材を溶着して角形鋼管柱を製造してから
、前記スチフナ等の補強材を取付けることも考えられる
が、前記補強材を溶接する作業を角形鋼管柱内の中空部
において行うことは作業が困難であり、これを解消する
ためには、補強材取付け位置に予め溶接用の開孔部を設
けておく等の工程が必要となり、また前記補強材の組み
付け作業が面倒である。

【０００６】本発明は前記のような問題点に着目してな
されたもので、角形鋼管柱内にスチフナ等の補強材を設
けることなく、梁からの応力伝達が充分に行われるだけ
の耐力を柱梁接合部に有する角形鋼管柱を目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の角形鋼管柱は、一対の溝形鋼材を、溝を内
側にして対向させた状態で両溝形鋼材のフランジ突合せ
部を溶接してなる角形鋼管柱において、前記溝形鋼材を
、幅厚比の制限値の逆数に対する、前記溝形鋼材の幅厚
比の逆数の比である増厚比を１．５　から３とし、且つ
、前記フランジ突合せ部の肉厚に対する、ウェブ部とフ
ランジ部とで形成される角部の肉厚の比である差厚比を
１．５　から４としたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】増厚比は、同幅の溝形鋼材に対する鋼構造設計
基準で許容される最低の厚みの比を示し、その増厚比を
１．５　から３にすることで角形鋼管柱を構成する溝形
鋼材の肉厚を厚くする。さらに、フランジ突合せ部の肉
厚に対する角部の肉厚の比である差厚比を１．５　から
３とすることで、該溝形鋼材のウェブ部とフランジ部の
角部の肉厚をフランジ突合せ部より厚くして、角形鋼管
柱の管面での面外曲げ応力等に対する耐力を増大する。なお、幅厚比の制限値は、例えば日本建築センター発行
「構造設計指針・同解説」の表１．８−１８に示される
ように、柱の種別がＦＡに対しては、鋼種がＳＳ４１級
で３３，鋼種がＳＭ５０で２７となる。

【０００９】このため、前記角形鋼管柱は、梁を接合す
る柱梁接合部に充分な剛性を持たせて、前記梁からの角
形鋼管柱への応力伝達を充分に行い、もって該角形鋼管
柱内にスチフナ等の補強材を設ける必要はないか、梁の
接合時に軽微な補強材を外付けで組み付けるだけで済む
。なお、従来の角形鋼管柱においては、梁との接合部に
補強材を不要とする目的で肉厚を厚くすることは行われ
ていない。

【００１０】また、増厚比が１．５　未満及び差厚比が
１．５　未満では、角形鋼管柱の耐力の増大は小さく、
また、増厚比が３を越えたり、差厚比が４を越えたりす
ると、溝形鋼材の圧延加工が限界となり、また角形鋼管
柱自体の重量が重くなりすぎるため、スチフナ等の補強
材を内蔵しない角形鋼管柱としては不適当となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、角形鋼管柱に用いられる溝形鋼材１を圧延
によって加工する。その加工によって成形された溝形鋼
材１は、図１に示すように、板状のウェブ部１ａと、該
ウェブ部１ａの両端にそれぞれ形成されたフランジ部１
ｂと、該ウェブ部１ａとフランジ部１ｂとを内面が断面
弧状をなして一体に連結する角部１ｃとから構成され、
また、前記フランジ部１ｂの開放端部をフランジ突合せ
部１ｄとしている。

【００１２】また、前記加工された溝形鋼材１は、増厚
比を１．５　から３にして、該溝形鋼材１の肉厚を従来
の溝形鋼材に比べて増厚し、また、前記角部１ｃに偏肉
させて差厚比が１．５　から４になるように加工されて
いる。ここで、前記増厚比は、幅厚比の制限値の逆数に
対する、前記加工により成形した溝形鋼材１の幅厚比の
逆数の比を示して、同幅の溝形鋼材に許容される最低制
限の厚さに対する厚さの比を示し、また、前記差厚比Ｋ
／Ｔは、前記フランジ突合せ部１ｄの肉厚Ｔに対する前
記角部１ｃの肉厚Ｋの比を示している。

【００１３】そして、前記のように加工された溝形鋼材
１を一対用意して、図２（Ａ）に示すように、溝１ｅを
内側に対向させて夫々のフランジ突合せ部１ｄを突合せ
、その突合せ部分をバットシーム溶接等の公知の手段に
より溶着して角形鋼管柱を製造する。前記のように製造
された角形鋼管柱は鉄骨構造物の柱に使用されて、その
角形鋼管柱へ、図３に示すように、所定の高さ位置の柱
梁接合部２へ梁３が接合される。なお、図３は実際の梁
接合例ではなく、柱に梁３を接合した状態を示す模式図
である。

【００１４】そして、接合された梁３から角形鋼管柱の
柱梁接合部２に曲げモーメントや引張力等による応力が
伝達されると、該柱梁接合部２に面外曲げ抵抗力が発生
してその柱梁接合部は前記応力に対抗する。前記面外曲
げ抵抗力は、従来であれば角形鋼管柱内の前記柱梁接合
部２の高さ位置近傍にスチフナ等の補強材を設けて充分
な剛性を持たせ、前記柱梁接合部２の曲げ降伏を抑えて
いるが、本実施例では、角形鋼管柱の肉厚の増厚及び角
部１ｃに偏肉を行うことで充分な強さの面外曲げ抵抗力
を発生させて前記角形鋼管柱の柱梁接合部２の耐力を高
め、梁３から伝達される応力による角形鋼管柱の柱梁接
合部２での曲げ降伏を抑えている。

【００１５】前記角形鋼管柱の肉厚の増加による柱梁接
合部２での耐力を、降伏線理論を用いて従来の角形鋼管
柱との比で計算すると図４のような結果が得られる。こ
れは、比較する従来の角形鋼管柱を、柱幅２００〜７０
０ｍｍ，肉厚９〜２８ｍｍの中から現在実際に使用され
ている組み合わせを４１組選び出し、さらに、その角形
鋼管柱に接合される梁３を、その梁幅を柱幅の０．７　
倍，梁厚を柱厚と等しい厚さとして計算したものである
。

【００１６】図４のグラフから分かるように、増厚比を
大きくして角形鋼管柱の肉厚を厚くするほど耐力が増大
し、例えば角形鋼管柱の肉厚を従来の１．５倍にすると
耐力が２倍となり、肉厚を２．５倍にすると５倍の耐力
を持たせることができる。また、前記角部１ｃへの偏肉
による差厚比Ｋ／Ｔと柱梁接合部２での耐力との関係を
、従来の角形鋼管柱をもとに降伏線理論を用いて計算す
ると図５のような結果が得られる。これは、比較する従
来の角形鋼管柱を、柱幅２００〜７００ｍｍ，肉厚９〜
２８ｍｍの中から現在実際に使用されている組み合わせ
を４１組選び出して、角部１ｃの肉厚だけを増加させ、
また、その角形鋼管柱に接合される梁３を、その梁幅を
柱幅の０．７　倍，梁厚を柱厚と等しい肉厚として計算
したものである。

【００１７】図５のグラフから分かるように、差厚比Ｋ
／Ｔが大きいほど耐力が増大し、例えばフランジ突合せ
部１ｄの肉厚よりも角部１ｃの肉厚を２倍にすることで
前記柱梁接合部２の耐力は約１．３　倍になり、角部１
ｃの肉厚を３．５　倍にすることで約１．５　倍の耐力
を得ることができる。よって、角形鋼管柱の管厚を厚く
し、さらに角部１ｃへの偏肉を行うと、相乗効果により
、例えば増厚比を１．５　とし差厚比を２とすると従来
と比較して約２．６　倍の耐力を得ることができる。

【００１８】なお、図４及び図５のグラフに示されてい
る曲線に上下方向の幅があるのは、前記４１組の計算結
果の曲線を重ね合わせたことによって発生している。ま
た、前記計算値から、増厚比が１．５　未満及び差厚比
が１．５　未満では、角形鋼管柱の耐力の増大は小さく
、また、増厚比が３を越えたり、差厚比が４を越えたり
すると、圧延加工が限界になり又角形鋼管柱自体の重量
が重くなりすぎるため、補強材を内蔵しない角形鋼管柱
としては不適当となる。

【００１９】以上のように、角形鋼管柱を構成する溝形
鋼材１の肉厚を厚くし、さらに該溝形鋼材１の角部１ｃ
の肉厚をフランジ突合せ部１ｄより厚くすることで、製
造された角形鋼管柱の柱梁接合部２での面外曲げ応力等
に対する耐力は増大する。このため、該角形鋼管柱の柱
梁接合部２に充分な剛性が発生して、梁３からの該角形
鋼管柱への応力伝達が充分に行われ、該角形鋼管柱内に
スチフナ等の補強材を設ける必要がなくなり、たとえ補
強が必要であっても梁接合時に軽微な補強材を外付けで
組み付けるだけで済み、かくして一対の溝形鋼材１のフ
ランジ突合せ部１ｄを溶接するだけで角形鋼管柱を製造
することができる。

【００２０】なお、本実施例では、角部１ｃになだらか
な曲線を持たせてフランジ部１ｂとウェブ部１ａとの角
部を形成しているが、角形鋼管柱の中空部の径方向での
断面形状を図２（Ａ）及び図２（Ｂ）のように八角形に
するなど、角部１ｃがフランジ突合せ部１ｄより肉厚で
あれば、前記断面形状を左右対象にする必要もなく該断
面形状は自由に選択することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の角形
鋼管柱は、角形鋼管柱内にスチフナ等の補強材を溶着す
る必要がなく、一対の溝形鋼材のフランジ突合せ部を溶
着するだけで製造することができ、しかも、該角形鋼管
柱の柱梁接合部に、梁からの応力伝達を充分に行えるだ
けの耐力を持たせることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で使用される溝形鋼材を示す斜視図であ
る。

【図２】本実施例の角形鋼管柱の径方向の断面図である
。

【図３】角形鋼管柱の柱梁接合部に梁を接合した側面図
である。

【図４】増厚比と耐力比との関係を示すグラフである。

【図５】差厚比と耐力比との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１　　　　溝形鋼材１ａ　　ウェブ部１ｂ　　フランジ部１ｃ　　角部１ｄ　　フランジ突合せ部１ｅ　　溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　一対の溝形鋼材を、溝を内側にして対
向させた状態で両溝形鋼材のフランジ突合せ部を溶接し
てなる角形鋼管柱において、前記溝形鋼材を、幅厚比の
制限値の逆数に対する、前記溝形鋼材の幅厚比の逆数の
比である増厚比を１．５　から３とし、且つ、前記フラ
ンジ突合せ部の肉厚に対する、ウェブ部とフランジ部と
で形成される角部の肉厚の比である差厚比を１．５　か
ら４としたことを特徴とする角形鋼管柱。