JPH06330567A - 高力ボルトによる摩擦接合部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な手段によって、厚肉鋼板と薄肉鋼板と
を強力にかつ確実に摩擦接合する。 【構成】 厚肉鋼板１と薄肉鋼板２とを直列に配置し、
薄肉鋼板２の端部に補足鋼板３を重合し、厚肉鋼板１の
表面と薄肉鋼板２の表面とにわたって継手鋼板４を当接
し、厚肉鋼板１の裏面と補足鋼板３の表面とにわたって
継手鋼板５を当接し、前記各継手鋼板４，５の摩擦接合
側の表面硬さおよび表面粗さを、厚肉鋼板１と薄肉鋼板
２と補足鋼板３の摩擦接合側の表面硬さおよび表面粗さ
よりも大きく設定し、補足鋼板３における薄肉鋼板２と
の摩擦接合側の表面硬さおよび表面粗さを、薄肉鋼板２
の補足鋼板３との摩擦接合側の表面硬さおよび表面粗さ
よりも大きく設定し、厚肉鋼板１と薄肉鋼板２と補足鋼
板３と各継手鋼板４，５とを、それぞれ複数の高力ボル
ト６により締付結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築鉄骨構造物あるい
はその他の鉄骨構造物における板厚の異なる鋼板を高力
ボルトにより締付結合する摩擦接合部構造に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄骨構造物の高力ボルトによる摩
擦接合部構造においては、鋼材の摩擦面は自然発生の赤
錆が標準になっており（建築学会ＪＡＳＳ６参照）、施
工上のバラツキを考慮して、設計上は低いすべり係数値
（μ＝0.４５）に設定している。この改善策として、
（１）特開昭５１−５２３３６号公報により公表されて
いるように、鋼材の表面に特殊な塗装を施して高力ボル
トにより接合する方式、（２）特開平１−２６６３０９
号公報により公表されているように、鋼材の接合面にセ
ラミックのプラズマ溶射処理を施して、高力ボルトによ
り接合する方式が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の赤錆を発生
させる場合は、施工上のバラツキが大きく、かつ施工品
質の管理が非常に困難である為、0.４５よりも大きなす
べり係数値を接合部設計に用いることができないという
欠点がある。また従来提案されている前記（１）の接合
方式の場合は、鋼材に特殊な塗装を施す必要があるの
で、煩雑であり、さらに従来提案されている前記（２）
の接合方式の場合は、鉄骨加工工程中で新たな専用設備
を必要とするという欠点がある。そのため従来提案され
ている前記（１）（２）の接合方式は、何れも広く実施
されていない。本発明は、異なる板厚の鋼板を高力ボル
トにより締付結合する摩擦接合部において、新たな接合
部構造を発明することにより、前記課題の解決を図り、
摩擦接合面の施工品質の安定性の確保と高いすべり係数
の確保を目的としたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前述の問題を有利に解決
するために、本発明の高力ボルトによる摩擦接合部構造
においては、厚肉鋼板１と薄肉鋼板２とを同一平面上に
おいて直列に配置し、薄肉鋼板２の端部における片面
に、厚肉鋼板１とほぼ同一厚さにするための補足鋼板３
を重合し、厚肉鋼板１の表面と薄肉鋼板２の表面とにわ
たって継手鋼板４を当接し、厚肉鋼板１の裏面と補足鋼
板３の表面とにわたって継手鋼板５を当接し、前記各継
手鋼板４，５の摩擦接合側の表面硬さおよび表面粗さ
を、厚肉鋼板１と薄肉鋼板２と補足鋼板３の摩擦接合側
の表面硬さおよび表面粗さよりも大きく設定し、補足鋼
板３における薄肉鋼板２との摩擦接合側の表面硬さおよ
び表面粗さを、薄肉鋼板２の補足鋼板３との摩擦接合側
の表面硬さおよび表面粗さよりも大きく設定し、厚肉鋼
板１と薄肉鋼板２と補足鋼板３と各継手鋼板４，５と
を、それぞれ複数の高力ボルト６により締付結合する。
なお、本発明において表面粗さとは十点平均粗さＲｚ
（ＤＩＮ）をいう。

【０００５】

【実施例】図面は本発明の実施例を示すものであって、
帯状の厚肉鋼板１と帯状の薄肉鋼板２とが、同一平面上
において直列に配置され、前記薄肉鋼板２の端部におけ
る片面に、厚肉鋼板１とほぼ同一厚さにするための補足
鋼板３が重合され、厚肉鋼板１の表面（図２の下面）お
よび薄肉鋼板２の表面（図２の下面）とにわたって、継
手鋼板４が当接され、厚肉鋼板１の裏面（図２の上面）
と補足鋼板３の表面（図２の上面）とにわたって、継手
鋼板５が当接されている。

【０００６】前記各継手鋼板４，５の摩擦接合側の表面
硬さおよび表面粗さは、厚肉鋼板１と薄肉鋼板２と補足
鋼板３の摩擦接合側の表面硬さおよび表面粗さよりも大
きく設定され、補足鋼板３における薄肉鋼板２との摩擦
接合側の表面硬さおよび表面粗さを、薄肉鋼板２の補足
鋼板３との摩擦接合側の表面硬さおよび表面粗さよりも
大きく設定し、厚肉鋼板１の端部と各継手鋼板４，５の
一側部とは、それらにわたって挿通された複数の高力ボ
ルト６により締付結合され、かつ薄肉鋼板２の端部と補
足鋼板３と継手鋼板４，５の他側部とは、それらにわた
って挿通された複数の高力ボルト６により締付結合さ
れ、厚肉鋼板１，薄肉鋼板２，補足鋼板３および継手鋼
板４，５が摩擦接合されている。

【０００７】前記厚肉鋼板１，薄肉鋼板２および補足鋼
板３における摩擦面側の表面粗さは、グライダー，ショ
ットブラスト，グリッドブラストなどにより、表面粗さ
４０μ以上を確保できていればよい。

【０００８】図５は前記実施例の接合部に関する調査結
果を示すものであり、前記厚肉鋼板１，薄肉鋼板２およ
び補足鋼板３における摩擦面側の表面硬さをＨｖ１６０
程度、表面粗さを４０μ程度として、厚肉鋼板１，薄肉
鋼板２および補足鋼板３に対する硬さ比を1.０，1.３，
1.７，2.５以上の４種類の硬さの継手鋼板４，５を対象
とし、すべり係数と表面粗さとの関係を調査した結果を
示すものであって、前記継手鋼板４，５の表面硬さに関
しては、表面粗さが４０μ程度では、従来の摩擦接合部
と同程度のすべり係数（約0.４５）しか確保できない。

【０００９】しかし、前記継手鋼板４，５の表面粗さを
大きくすることにより、すべり係数は大きくなり、ある
表面粗さに達すると一定値となることが判る。このすべ
り係数が安定する表面粗さは継手鋼板４，５の硬さによ
り異なるが、継手鋼板４，５の表面粗さを１２０μ以上
に大きくすることにより、いずれの硬さにおいても、す
べり係数を安定化させることができることが判る。たと
えば、厚肉鋼板１，薄肉鋼板２および補足鋼板３に対す
る継手鋼板４，５の表面硬さ比が2.５の継手鋼板４，５
を使用する場合は、0.８５のすべり係数を確保すること
が可能である。このように、厚肉鋼板１，薄肉鋼板２お
よび補足鋼板３を構成する各鋼材の硬さに応じて、安定
した高いすべり係数を発現させることが可能である。

【００１０】特に、前記厚肉鋼板１，薄肉鋼板２，補足
鋼板３および継手鋼板４，５について、継手鋼板４，５
の表面硬さの比が1.３以上の場合に、表面粗さを７０μ
以上に設定することにより、摩擦係数は0.６以上とな
り、従来の摩擦接合部よりも格段に性能を向上させるこ
とが可能である。また前記厚肉鋼板１，薄肉鋼板２，補
足鋼板３および継手鋼板４，５の表面粗さの上限は約１
５０μである。その理由は、それ以上の表面粗さを確保
しても、摩擦係数が大きくならず、かつそれ以上の表面
粗さを確保することは、工業的に非常に困難となり不経
済となるためである。

【００１１】図６は前記継手鋼板４，５の硬さに対する
前記厚肉鋼板１，薄肉鋼板２，補足鋼板３の硬さの比
と、すべり係数に関して調査した結果を示すものであっ
て、前記継手鋼板４，５に関しては、その継手鋼板４，
５の表面硬さが前記厚肉鋼板１，薄肉鋼板２，補足鋼板
３の表面硬さと同じ場合、すべり係数が、従来の場合と
同程度（約0.４５）が若干上昇するだけであるのに対し
て、継手鋼板４，５の表面硬さの比を上げることによ
り、各種表面粗さにおいても、すべり係数は向上するこ
とが判る。また各種表面粗さに対して、前記厚肉鋼板
１，薄肉鋼板２，補足鋼板３に対する継手鋼板４，５の
硬さの比を2.５以上とすることにより、すべり係数は安
定することが判る。

【００１２】以上のことから、前記厚肉鋼板１，薄肉鋼
板２，補足鋼板３の表面粗さを４０μ程度とした場合、
前記継手鋼板４，５の表面粗さを７０μ以上とし、前記
厚肉鋼板１，薄肉鋼板２，補足鋼板３の硬さに対する前
記継手鋼板４，５の硬さの比を1.３倍以上とすることに
より、従来の高力ボルト摩擦接合部構造よりも性能が向
上し、すべり係数0.６以上を確保することが可能であ
る。

【００１３】次に厚肉鋼板１，薄肉鋼板２，補足鋼板
３，継手鋼板４，５の硬度および粗さについて採用でき
る第１例を図７および表１に示し、第２例を図８および
表２に示す。

【表１】

【表２】 なお図７および図８において、摩擦面Ｉ〜Ｖは、グライ
ンダーまたはショットブラストなどにより表面粗さを４
０ミクロン以上に確保する面である。

【００１４】また、前記厚肉鋼板１，薄肉鋼板２，補足
鋼板３の表面粗さを４０μ程度とした場合、前記継手鋼
板４，５は、その表面を１２０μ以上とした場合や、前
記厚肉鋼板１，薄肉鋼板２，補足鋼板３に対する継手鋼
板４，５の硬さの比を2.５倍以上とした場合には、すべ
り係数を安定して確保することが可能であるが、それ以
上の性能向上は得られない。

【００１５】本発明による高力ボルトによる摩擦接合部
構造では、厚肉鋼板１，薄肉鋼板２および補足鋼板３に
対する継手鋼板４，５の表面硬さの比は、1.３以上が必
要であり、好ましい範囲は1.３〜2.５程度である。また
厚肉鋼板１，薄肉鋼板２および補足鋼板３に対する継手
鋼板４，５の表面硬さの比を1.３以上に設定すると、従
来の摩擦接合耐力（すべり係数＝約0.４５）よりも、性
能が著しく改善される。

【００１６】本発明に係る鋼材摩擦接合構造を構成する
高い表面硬さの継手鋼板４，５としては、焼き入れが可
能な鋼を熱処理することにより硬さを高めたものを使用
することができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、厚肉鋼板１と薄肉鋼板
２とを同一平面上において直列に配置し、薄肉鋼板２の
端部における片面に、厚肉鋼板１とほぼ同一厚さにする
ための補足鋼板３を重合し、厚肉鋼板１の表面と薄肉鋼
板２の表面とにわたって継手鋼板４を当接し、厚肉鋼板
１の裏面と補足鋼板３の表面とにわたって継手鋼板５を
当接し、前記各継手鋼板４，５の摩擦接合側の表面硬さ
および表面粗さを、厚肉鋼板１と薄肉鋼板２と補足鋼板
３の摩擦接合側の表面硬さおよび表面粗さよりも大きく
設定し、補足鋼板３における薄肉鋼板２との摩擦接合側
の表面硬さおよび表面粗さを、薄肉鋼板２の補足鋼板３
との摩擦接合側の表面硬さおよび表面粗さよりも大きく
設定し、厚肉鋼板１と薄肉鋼板２と補足鋼板３と各継手
鋼板４，５とを、それぞれ複数の高力ボルト６により締
付結合したので、簡単な手段によって、板厚の異なる厚
肉鋼板１と薄肉鋼板２とを、高力ボルト６により強力に
かつ確実に摩擦接合することができる。その結果、高力
ボルト６による摩擦接合部のコンパクト化が可能とな
り、低コスト化をはかることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る高力ボルトによる摩擦接
合部構造を示す平面図である。

【図２】本発明の実施例に係る高力ボルトによる摩擦接
合部構造を示す縦断側面図である。

【図３】図２の一部を拡大して示す縦断側面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】すべり係数と厚肉鋼板および薄肉鋼板ならびに
補足鋼板の表面粗さとの関係を示す図である。

【図６】厚肉鋼板および薄肉鋼板ならびに補足鋼板の硬
さとすべり係数との関係を示す図である。

【図７】厚肉鋼板，薄肉鋼板，補足鋼板および継手鋼板
の摩擦処理面と硬度との第１例を示す概略側面図であ
る。

【図８】厚肉鋼板，薄肉鋼板，補足鋼板および継手鋼板
の摩擦処理面と硬度との第２例を示す概略側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 厚肉鋼板 ２ 薄肉鋼板 ３ 補足鋼板 ４ 継手鋼板 ５ 継手鋼板 ６ 高力ボルト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚肉鋼板１と薄肉鋼板２とを同一平面上
   において直列に配置し、薄肉鋼板２の端部における片面
   に、厚肉鋼板１とほぼ同一厚さにするための補足鋼板３
   を重合し、厚肉鋼板１の表面と薄肉鋼板２の表面とにわ
   たって継手鋼板４を当接し、厚肉鋼板１の裏面と補足鋼
   板３の表面とにわたって継手鋼板５を当接し、前記各継
   手鋼板４，５の摩擦接合側の表面硬さおよび表面粗さ
   を、厚肉鋼板１と薄肉鋼板２と補足鋼板３の摩擦接合側
   の表面硬さおよび表面粗さよりも大きく設定し、補足鋼
   板３における薄肉鋼板２との摩擦接合側の表面硬さおよ
   び表面粗さを、薄肉鋼板２の補足鋼板３との摩擦接合側
   の表面硬さおよび表面粗さよりも大きく設定し、厚肉鋼
   板１と薄肉鋼板２と補足鋼板３と各継手鋼板４，５と
   を、それぞれ複数の高力ボルト６により締付結合した高
   力ボルトによる摩擦接合部構造。