JPH07117088B2 - 鋼構造物のボルト接合構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、住宅や工場、事務所、
研究所、橋梁等の鋼構造物において柱や梁、筋交い部材
等の軸方向力を伝達する部材間に使用されるボルト接合
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼構造物のボルト接合のうち支圧接合
は、ボルト軸部の剪断抵抗と接合部材の支圧力を同時に
働かせて応力を伝達する接合方式である。この接合方式
では作用機構上、接合部材とボルトの軸部は密着してい
る必要があるので、通常、ボルト孔のクリアランスは小
さく、接合部材の寸法精度としては、かなり高いものが
要求される。しかし、鋼構造物では一般に建方時の施工
誤差が生じ易く、この施工誤差を吸収するために、次の
第１ないし第３の方策が実施されている。

【０００３】第１の方策は、接合部材の製作加工時と建
方時の精度管理を厳密に行なうことによって、所定性能
の確保を図ることである。第２の方策は、図１５に示し
たように一方の接合部材３１の途中にターンバックル等
の誤差吸収機構３２を支圧接合部以外に挿入し、ボルト
３３とナット３４によって一方の接合部材３１を他方の
接合部材３５に接合し、この建方の完了後に誤差吸収機
構３２を操作することによって、製作誤差や施工誤差を
処理するものである。

【０００４】第３の方策は、図１６と図１７に示したよ
うに一方の接合部材４１の受孔４２と座金４３の受孔４
４をクリアランス小さく加工し、一方の接合部材４１と
座金４３の間に挟み込まれる他方の接合部材４５の透孔
４６をクリアランス大きく加工し、該透孔４６に緩く嵌
め合わせたボルト４７を前記受孔４３と受孔４２に密に
嵌め合わせ、ボルト４７にねじあわせたナット４８によ
って一方の接合部材４１に他方の接合部材４５を締め付
け、この建方完了後に座金４３を他方の接合部材４５に
溶接４９することによって、製作誤差や施工誤差を処理
するものである。

【０００５】しかしながら、第１の方策では、精度を確
保するための製作費用が嵩み、製作加工に長期間を要す
るため、経済性に問題がある。第２の方策では、誤差吸
収機構３２を設けることによって接合部材３１の部材形
状が複雑となり、耐力上問題を生じ易く、製作費用の増
大をもたらす。また、接合部が大きくなるため、意匠上
好ましくない場合がある。第３の方策では、施工現場に
おいて溶接接合を使用することにより、経済性と品質確
保の両面で問題がある。

【０００６】米国特許第３００６４４３号公報に開示さ
れたボルト接合構造では、座金の片面に円盤部を突設
し、該円盤部の中心から偏心させて透孔を座金に設け、
接合部材の受孔に該円盤部を密に嵌め合わせ、ボルトを
前記透孔に密に嵌め合わせ、該ボルトにねじ合わせたナ
ットによって二つの接合部材を互いに締め付けている。

【０００７】しかしながら、この第４の方策では、座金
を所要角度回転させて誤差を吸収する時、ボルトが前記
受孔の中心を中心とし、前記透孔の偏心距離を半径とす
る円上を移動するため、接合部材の中心軸線が固定躯体
との関係で本来占めるべき位置から若干ずれて配置さ
れ、軸方向力の伝達の点で問題を生じることがある。

【０００８】

【発明が解決すべき課題】従って本発明の目的は、とも
に偏心リングであるインナーリングとアウターリングを
相対的に回転させるという簡単な操作によって、製作誤
差と施工誤差を接合部材の位置ずれを招くことなく、的
確に吸収処理することができ、接合部材の製作施工の費
用削減と工程の短縮が可能である、鋼構造物のボルト接
合構造を提供することである。

【０００９】また、本発明の目的は、機構的に簡明であ
り、偏心リングであるインナーリングと偏心リングまた
は非偏心リングとしたアウターリングの介在によって、
ボルトが軸部の嵌め込み長さの全長にわたって両接合部
材と密着するため、大きな応力にも無理なく適用でき、
品質の確保が容易である鋼構造物のボルト接合構造を提
供することである。

【００１０】更にまた、本発明の目的は、前記アウター
リングとインナーリングの大部分が一方の接合部材の厚
さ内に収容されるため、接合部を全体としてコンパクト
に形成でき、高い意匠性が容易に得られて、鋼構造物の
設計上の自由度を高めることができる、鋼構造物のボル
ト接合構造を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以下、添付図面中の参照
符号を用いて本発明を説明すると、第１の発明のボルト
接合構造は、一方の接合部材１に設けた受孔２と、他方
の接合部材３に設けた透孔４と、内径の中心５ｂが外径
の中心５ａから偏心しており、一方の接合部材１の外面
に当接するフランジ９を外端に設けてあり、前記受孔２
に密に嵌め合わされるアウターリング５と、内径の中心
６ｂが外径の中心６ａから偏心しており、アウターリン
グ５のフランジ９に当接するフランジ１０を外端に設け
てあり、アウターリング５に密に嵌め合わされるインナ
ーリング６と、前記透孔４とインナーリング６に密に嵌
め合わされるボルト７と、ボルト７にねじ合わされ、前
記フランジ１０を押圧して一方の接合部材１を座金１７
を介して又は介さずに他方の接合部材３に締め付けるナ
ット８とから成る。

【００１２】また、第２の発明のボルト接合構造では、
アウターリング５の内周面１１は外側に向かって拡径し
たテーパー面に形成され、円周の一部に分断スリット１
２が形成され、アウターリング５は当初の段階では一方
の部材１の受孔２に緩く嵌め合わされる。インナーリン
グ６の外周面１３は内側に向かって縮径したテーパー面
に形成され、一方の接合部材１の外面に当接するフラン
ジ１０を外端に設けてある。インナーリング６の押し込
み時にアウターリング５の外周面１４が受孔２の内周面
１５に密着させられる。その他の点は第１の発明のボル
ト接合構造と同じである。

【００１３】第３の発明のボルト接合構造では、アウタ
ーリング５は内径の中心５ｂが外径の中心５ａに合致し
た非偏心リングである。その他の点は第２の発明のボル
ト接合構造と同じである。

【００１４】

【作用】軸方向に応力を伝達する二つの接合部材１，３
をボルト接合するには、第１の発明では、一方の接合部
材１の受孔２にアウターリング５を密に嵌め合わせ、該
アウターリング５にインナーリング６を密に嵌め合わせ
た後、該インナーリング６の開口部と他方の接合部材３
の透孔４の位置を合わせ、該透孔４とインナーリング６
にボルト７を密に嵌め合わせ、該ボルト７にねじ合わせ
たナット８をアウターリング５とインナーリング６が回
転可能な程度に仮締めして置く。

【００１５】接合部材１，３の製作誤差と施工誤差を吸
収するため、アウターリング５とインナーリング６を所
要方向に所要角度回転操作した後、前記ナット８を本締
めし、図４に示したようにナット８の内端面でインナー
リング６のフランジ１０を押圧し、該フランジ１０でア
ウターリング５のフランジ９を押圧し、該フランジ９で
一方の接合部材１をボルト７に嵌めた座金１７を介して
他方の接合部材３に締め付ける。

【００１６】誤差の吸収処理に際して、前記インナーリ
ング６と透孔４の位置合わせは、図６に示したようにア
ウターリング５の外径の中心５ａとインナーリング６の
外径の中心６ａ（アウターリング５の内径の中心５ｂ）
とインナーリング６の内径の中心６ｂ（ボルト７の中心
７ａ）が接合部材１の中心軸線１ａ上に来るように行な
われる。

【００１７】この位置合わせ後、アウターリング５とイ
ンナーリング６を逆方向に同角度、即ち図７に示したよ
うにアウターリング５を時計回り方向に角度θ、インナ
ーリング６を反時計回り方向に角度θだけ回転させる
と、アウターリング５の外径の中心５ａと内径の中心５
ｂの偏心距離およびインナーリング６の外径の中心６ａ
と内径の中心６ｂの偏心距離がいずれもｄである時、ボ
ルト７の中心７ａは接合部材１の中心軸線１ａに沿って
２ｄ・ｃｏｓθだけ移動することになり、他方の接合部
材３を一方の接合部材１の側に直線的に引き寄せる。

【００１８】第２の発明では、一方の接合部材１の受孔
２にアウターリング５を緩く嵌め合わせ、図１１に示し
たように、インナーリング６の外周面１３の先端部をア
ウターリング５の内周面１１の基端部に係合させて、イ
ンナーリング６をアウターリング５に一部嵌め入れる。
この後、インナーリング６の開口部と他方の接合部材３
の透孔４の位置を合わせ、該透孔４とインナーリング６
にボルト７を密に嵌め合わせ、ボルト７にねじ合わせた
ナット８をアウターリング５とインナーリング６が回転
可能な程度に仮締めして置く。

【００１９】接合部材１，３の製作誤差と施工誤差を吸
収するため、アウターリング５とインナーリング６を所
要方向に所要角度回転操作した後、前記ナット８を本締
めすることによって、ナット８の内端面でインナーリン
グ６のフランジ１０を押圧し、フランジ１０が一方の接
合部材１の外面に当接するまで、インナーリング６をア
ウターリング５内に押し込む。

【００２０】この押し込み操作により前記テーパー面の
外周面１３が前記テーパー面１１の内周面を押圧するた
め、図９に示したようにアウターリング５は分断スリッ
ト１２で開いて拡径変形させられ、図１０に示したよう
にアウターリング５の外周面１４が接合部材１の受孔２
の内周面１５に密着させられる。

【００２１】アウターリング５が受孔２の内周面１５に
密着した時点で一方の接合部材１と他方の接合部材３が
座金１７を介して緊密に締め付けられている場合には、
ナット８の回転操作はそこで終了となる。これら接合部
材１，３の締め付けが未了の時には、ナット８の回転操
作が続行される。

【００２２】第２の発明においても、アウターリング５
とインナーリング６を互いに逆方向に同角度回転させる
ことによって、他方の接合部材３を一方の接合部材１の
側に直線的に牽引することができる。

【００２３】第３の発明では、一方の接合部材１の受孔
２にアウターリング５を緩く嵌め合わせ、インナーリン
グ６の外周面１３の先端部をアウターリング５の内周面
１１の基端部に係合させて、インナーリング６をアウタ
ーリング５に一部嵌め入れる。この後、インナーリング
６の開口部と他方の接合部材３の透孔４の位置を合わ
せ、該透孔４とインナーリング６にボルト７を密に嵌め
合わせ、ボルト７にねじ合わせたナット８をアウターリ
ング５とインナーリング６が回転可能な程度に仮締めす
る。

【００２４】接合部材１，３の製作誤差と施工誤差を吸
収するため、インナーリング６を所要角度だけ回転操作
した後、前記ナット８を本締めすることによって、ナッ
ト８の内端面でインナーリング６のフランジ１０を押圧
し、フランジ１０が一方の接合部材１の外面に当接する
まで、インナーリング６をアウターリング５内に押し込
む。

【００２５】この押し込み操作により前記テーパー面の
外周面１３が前記テーパー面１１の内周面を押圧するた
め、図１３に示したようにアウターリング５は分断スリ
ット１２で開いて拡径変形させられ、図１４に示したよ
うにアウターリング５の外周面１４が接合部材１の受孔
２の内周面１５に密着させられる。

【００２６】アウターリング５が受孔２の内周面１５に
密着した時点で一方の接合部材１と他方の接合部材３が
座金１７を介して緊密に締め付けられている場合には、
ナット８の回転操作はそこで終了となる。これら接合部
材１，３の締め付けが未了の時には、ナット８の回転操
作が更に続行される。

【００２７】

【実施例】図１から図７に示した第１の発明の実施例で
は、一方の接合部材１は筋交い部材の鋼製芯板であり、
他方の接合部材３は芯板の上下端部を鋼構造物の躯体１
８に連結するための鋼製取付板であり、躯体１８に固着
されている。アウターリング５とインナーリング６及び
ボルト７とナット８はいずれも金属製である。アウター
リング５のフランジ９とインナーリング６のフランジ１
０は座金を兼ねており、回転操作を容易に行なうため、
インナーリング６のフランジ１０はナット８よりも大径
に形成され、アウターリング５のフランジ９はインナー
リング６のフランジ１０よりも大径に形成されている。

【００２８】本実施例では、一方の接合部材１は２枚使
用され、他方の接合部材３は１枚使用されている。これ
ら接合部材１，３は２枚の座金１７を間に挿入して重ね
合わされている。アウターリング５とインナーリング６
の組み合わせは２組使用され、これら接合部材１，３は
ボルト７の両端部にねじ合わせた２個のナット８によっ
て締め付けられている。

【００２９】ナット８の本締めによってアウターリング
５のフランジ９は一方の接合部材１に締め付けられ、イ
ンナーリング６のフランジ１０はアウターリング５のフ
ランジ９に締め付けられるため、アウターリング５やイ
ンナーリング６の戻り回転は通常発生しないが、本実施
例では、予期しない過大な力が作用した場合において
も、アウターリング５やインナーリング６が回転しない
ようにする安全策として、フランジ９を接合部材１に溶
接１９し、フランジ１０をフランジ９に溶接２０してあ
る。

【００３０】なお、前記フランジ９，１０の溶接は本発
明の要旨には関係しない付加的なものであるから、省略
することもできる。また、１本のボルト７と２個のナッ
ト８の代わりに、一本の頭部付きボルトと１個のナット
を使用することもできる。

【００３１】図８から図１１図に示した第２の発明の実
施例でも、一方の接合部材１は２枚使用され、他方の接
合部材３は１枚使用されている。これら接合部材１，３
は２枚の座金１７を間に挿入して重ね合わされている。
アウターリング５とインナーリング６の組み合わせは２
組使用され、これら接合部材１，３はボルト７の両端部
にねじ合わせた２個のナット８によって締め付けられて
いる。

【００３２】アウターリング５の分断スリット１２は、
拡径変形を容易にするため、最も幅の広い部分に設けら
れている。アウターリング５の厚さは接合部材１の厚さ
に等しく、インナーリング６のフランジ１０が接合部材
１の外面に当接した時、フランジ１０はアウターリング
５の外端面２１にも当接して、アウターリング５の全体
を受孔２内に閉じ込める。本実施例においても、インナ
ーリング６のフランジ１０を予備的に接合部材１に溶接
２２している。

【００３３】図１２から図１４に示した第３の発明の実
施例でも、一方の接合部材１は２枚使用され、他方の接
合部材３は１枚使用されている。これら接合部材１，３
は２枚の座金１７を間に挿入して重ね合わされている。
アウターリング５とインナーリング６の組み合わせは２
組使用され、これら接合部材１，３はボルト７の両端部
にねじ合わせた２個のナット８によって締め付けられて
いる。

【００３４】アウターリング５の厚さは接合部材１の厚
さに等しく、インナーリング６のフランジ１０が接合部
材１の外面に当接した時、フランジ１０はアウターリン
グ５の外端面２１にも当接して、アウターリング５の全
体を受孔２内に閉じ込める。本実施例においても、イン
ナーリング６のフランジ１０を予備的に接合部材１に溶
接２２している。

【００３５】いずれの発明においても接合部材１，３の
重ね合わせ枚数やボルト７の使用本数などは図示のもの
に限定されず、座金１７の挿入は行わなくてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上のように第１の発明と第２の発明お
よび第３の発明のボルト接合構造では、内径の中心５ｂ
が外径の中心５ａから偏心したアウターリング５を一方
の接合部材１の受孔２に嵌め合わせ、内径の中心６ｂが
外径の中心６ａから偏心したインナーリング６をアウタ
ーリング５に嵌め合わせ、インナーリング６と他方の接
合部材３の透孔４にボルト７を嵌め合わせたものであ
り、アウターリング５とインナーリング６を適宜回転さ
せることによって、一方の接合部材１に対してボルト７
が占める位置、換言すれば、一方の接合部材１と他方の
接合部材３との相対的位置を一定範囲内で変更すること
ができるため、接合部材１，３の製作誤差や施工誤差を
的確に吸収処理することができる。そのため、接合部材
１，３の製作と施工に当たり精度の管理レベルを極めて
高く設定する必要がなくなり、製作と施工の費用削減お
よび工程の短縮が容易であり、経済性も格段に向上す
る。

【００３７】第１の発明と第２の発明および第３の発明
のボルト接合構造では、ボルト７は接合部材３の透孔４
とインナーリング６に密に嵌め合わされるので、ボルト
７の軸部は透孔４の内周面２３とインナーリング６の内
周面１６に嵌め合わせ長さの全長で密着しており、ま
た、該インナーリング６はアウターリング５に密に嵌め
合わされるので、インナーリング６の外周面１３はアウ
ターリング５の内周面１１に嵌め合わせ長さの全長で密
着しており、更にまた、アウターリング５は接合部材１
の受孔２に密に嵌め合わされるか、インナーリング６の
押し込みによる拡径変形されるので、アウターリング５
の外周面１４は受孔２の内周面１５に嵌め合わせ長さの
全長で密着しており、一方の接合部材１と他方の接合部
材３との間の応力の伝達は、ボルト７の嵌め込まれた軸
部の全長にわたって的確に行なわれる。そのため、大き
な応力が想定される接合部においても無理なく適用する
ことができ、ボルト接合の品質を高いレベルに確保する
ことができる。

【００３８】第１の発明のボルト接合構造では、誤差の
吸収処理に当たり、ともに偏心リングであるアウターリ
ング５とインナーリング６を互いに逆方向に同角度回転
させることによって、ボルト７が一方の接合部材１の中
心軸線１ａ上を移動し、他方の接合部材３を一方の接合
部材１の側に直線的に引き寄せることができるため、接
合部材１を設計時に定められた本来の位置から変位させ
ることなく、両部材１，３間の軸方向力の伝達が的確に
なされる。

【００３９】第１の発明のボルト接合構造では、アウタ
ーリング５の主体部が一方の接合部材１の受孔２内に埋
没され、インナーリング６の主体部が該アウターリング
５内に埋没され、受孔２の外部にはフランジ９，１０が
突出するだけであり、また、第２の発明と第３の発明の
ボルト接合構造では、アウターリング５の全体が受孔２
内に埋没され、インナーリング６の主体部がアウターリ
ング５内に埋没され、受孔２の外部にはフランジ１０が
突出するだけであり、これらフランジ９，１０の突出量
は従来のボルト接合で普通に使用されている座金の厚さ
に相当する程度のものであるから、接合部は十分コンパ
クトにまとめ上げられる。そのため、高い意匠性が容易
に得られ、鋼構造物の設計上の自由度を高めることがで
きる。。

【００４０】第３の発明のボルト接合構造では、アウタ
ーリング５は内径の中心５ｂが外径の中心５ａに合致し
た非偏心リングであり、幅が全周にわたって同等である
ため、インナーリング６の押し込みによる拡径変形は局
部的な歪みを生じることなく、円滑かつ的確に行われ、
アウターリング５の外周面１４と受孔２の内周面１５と
の密着性をより一段と向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るボルト接合構造を示す
分解斜視図である。

【図２】該ボルト接合構造を適用した鋼構造物の概略的
な正面図である。

【図３】図２の円Ａで示したボルト接合部分の拡大正面
図である。

【図４】図３の矢印Ｂ方向からの該ボルト接合部の平面
図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ線断面図である。

【図６】誤差吸収前における該ボルト接合部の横断面図
である。

【図７】誤差吸収後における該ボルト接合部の横断面図
である。

【図８】本発明の別の実施例に係るボルト接合構造を示
す分解斜視図である。

【図９】該ボルト接合構造を適用した鋼構造物の要部正
面図である。

【図１０】図９のＤ−Ｄ線断面図である。

【図１１】該ボルト接合構造のインナーリングの押し込
み前の縦断面図である。

【図１２】本発明の更に別の実施例に係るボルト接合構
造を示す分解斜視図である。

【図１３】該ボルト接合構造を適用した鋼構造物の要部
正面図である。

【図１４】図１３のＥ−Ｅ線断面図である。

【図１５】従来の誤差吸収方式を適用した鋼構造物の概
略的な正面図である。

【図１６】従来のボルト接合構造を示す要部正面図であ
る。

【図１７】図１６のＦーＦ線断面図である。

【符号の説明】

１ 一方の接合部材 １ａ 中心軸線 ２ 接合部材の受孔 ３ 他方の接合部材 ４ 接合部材の透孔 ５ アウターリング ５ａ 外径の中心 ５ｂ 内径の中心 ６ インナーリング ６ａ 外径の中心 ６ｂ 内径の中心 ７ ボルト ７ａ ボルトの中心 ８ ナット ９ アウターリングのフランジ １０ インナーリングのフランジ １１ アウターリングの内周面 １２ アウターリングの分断スリット １３ インナーリングの外周面 １４ アウターリングの外周面 １５ 受孔の内周面 １６ インナーリングの内周面 １７ 座金 １８ 躯体 １９ 溶接部 ２０ 溶接部 ２１ アウターリングの外端面 ２２ 溶接部 ２３ 透孔の内周面 ３１ 一方の接合部材 ３２ 誤差吸収機構 ３３ ボルト ３４ ナット ３５ 他方の接合部材 ４１ 一方の接合部材 ４２ 接合部材の受孔 ４３ 座金 ４４ 座金の受孔 ４５ 他方の接合部材 ４６ 接合部材の透孔 ４７ ボルト ４８ ナット ４９ 溶接部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の接合部材１に設けた受孔２と；他
   方の接合部材３に設けた透孔４と；内径５ｂの中心が外
   径の中心５ａから偏心しており、一方の接合部材１の外
   面に当接するフランジ９を外端に設けてあり、前記受孔
   ２に密に嵌め合わされるアウターリング５と；内径の中
   心６ｂが外径の中心６ａから偏心しており、アウターリ
   ング５のフランジ９に当接するフランジ１０を外端に設
   けてあり、アウターリング５に密に嵌め合わされるイン
   ナーリング６と；前記透孔４とインナーリング６に密に
   嵌め合わされるボルト７と；ボルト７にねじ合わされ、
   前記フランジ１０を押圧して一方の接合部材１を座金１
   ７を介して又は介さずに他方の接合部材３に締め付ける
   ナット８とから成る鋼構造物のボルト接合構造。
2. 【請求項２】 一方の接合部材１に設けた受孔２と；他
   方の接合部材３に設けた透孔４と；内径の中心５ｂが外
   径の中心５ａから偏心しており、内周面１１が外側に向
   かって拡径したテーパー面に形成され、円周の一部に分
   断スリット１２が形成され、前記受孔２に緩く嵌め合わ
   されるアウターリング５と；内径の中心６ｂが外径の中
   心６ａから偏心しており、外周面１３が内側に向かって
   縮径したテーパー面に形成され、一方の接合部材１の外
   面に当接するフランジ１０を外端に設けてあり、アウタ
   ーリング５に密に嵌め合わされるインナーリング６と；
   前記透孔４とインナーリング６に密に嵌め合わされるボ
   ルト７と；ボルト７にねじ合わされ、前記フランジ１０
   を押圧して、アウターリング５の外周面１４を前記受孔
   ２の内周面１５に密着させ、一方の接合部材１に座金１
   ７を介して又は介さずに他方の接合部材３を締め付ける
   ナット８とから成る鋼構造物のボルト接合構造。
3. 【請求項３】 一方の接合部材１に設けた受孔２と；他
   方の接合部材３に設けた透孔４と；内径の中心５ｂが外
   径の中心５ａと合致しており、内周面１１が外側に向か
   って拡径したテーパー面に形成され、円周の一部に分断
   スリット１２が形成され、前記受孔２に緩く嵌め合わさ
   れるアウターリング５と；内径の中心６ｂが外径の中心
   ６ａから偏心しており、外周面１３が内側に向かって縮
   径したテーパー面に形成され、一方の接合部材１の外面
   に当接するフランジ１０を外端に設けてあり、アウター
   リング５に密に嵌め合わされるインナーリング６と；前
   記透孔４とインナーリング６に密に嵌め合わされるボル
   ト７と；ボルト７にねじ合わされ、前記フランジ１０を
   押圧して、アウターリング５の外周面１４を前記受孔２
   の内周面１５に密着させ、一方の接合部材１に座金１７
   を介して又は介さずに他方の接合部材３を締め付けるナ
   ット８とから成る鋼構造物のボルト接合構造。