JPH08302899A - 角形鋼管柱の柱梁仕口部及びその製造方法 - Google Patents

角形鋼管柱の柱梁仕口部及びその製造方法

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JPH08302899A
JPH08302899A JP10728795A JP10728795A JPH08302899A JP H08302899 A JPH08302899 A JP H08302899A JP 10728795 A JP10728795 A JP 10728795A JP 10728795 A JP10728795 A JP 10728795A JP H08302899 A JPH08302899 A JP H08302899A
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steel pipe
pipe column
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rectangular steel
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JP10728795A
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Yukio Murakami
行夫 村上
Suetomi Inoue
末富 井上
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】角形鋼管柱の柱梁仕口部の溶接部を著しく減少
させ、作業工数を減少し、安価で強度の高い柱梁仕口部
を形成する。 【構成】厚肉継目無鋼管を熱間圧延成形した角鋼管柱に
梁を取付けて柱梁仕口部を形成する。この仕口部の角鋼
管柱は四隅コーナ部外面丸みを上下に連結する柱の四隅
コーナ部外面丸みと一致させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、角形鋼管柱の柱梁仕口
部及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、中低層建築物の鉄骨構造物の柱と
して従来のH鋼や組立柱の代わりに角鋼管柱が用いられ
る傾向にある。角鋼管柱は比較的薄肉でも剛性が大きい
こと、断面のX軸とY軸方向の曲げ特性が等方的である
こと、横材受けブラケット等の取付が容易であること、
外面断熱耐火被覆が容易であること等の利点を生かして
有利に使用されている。
【0003】従来、角鋼管柱の製造方法としては、電縫
管ミルで連続冷間ロール成形する方法、板をコ字状断面
(正方形半割り形状)に冷間プレス成形しこれを向き合
わせてシーム溶接して製造する方法、短冊状の4枚の板
を四辺としダイヤフラム等を内蔵させて溶接にて組み立
てる方法等が取られていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】中低層建築物の鉄骨造
ラーメン構造の建築物等の構造物では、地震その他の外
力による荷重により、柱と梁の接合部いわゆる柱梁仕口
部に大きな応力が作用し、この部分の強度、剛性、靭性
等が構造物の設計を決める重要な要素となる。この柱梁
仕口部の構造に関して、従来の角鋼管柱の柱梁仕口部で
は、図3に示すように上下の柱1、2の間に柱を横断す
るダイアフラム11、12、13……と角鋼管柱14、
15とを有する仕口補強部10を設けて柱の仕口部を強
化し、このダイアフラム11、12、13……に梁と結
合するためのブラケット21、22などを取付ける構造
が用いられている。中低層建築物では構造体内で異った
梁背の梁を使い分けることが多く、このような角形鋼管
柱の柱梁仕口部は、梁背の異なる梁を取付けるために、
例えば梁ブラケット21と22を設けるときには、梁背
ごとに梁の上下辺に対応するダイアフラム等の補強を設
けることを必要とし、柱の構造が複雑となるばかりでな
く、柱の製造に多くの溶接施工を要し、製造手間が莫大
であった。ダイアフラムを省略した方法も考えられる
が、従来の冷間ロール成形による角形鋼管では、コーナ
部の材質やシーム溶接部の材質に問題がある。
【0005】そこで、仕口部を厚肉の角鋼管柱等によっ
て強化することが考えられるが、上下柱との接合部に段
差や目違いが生じたり、冷間成形の厚肉角鋼管ではコー
ナ部の降伏点上昇や靭性劣化等の問題がある。また冷間
成形の角形鋼管では最大板厚に限度がある。また、特開
平3−194011号公報には、鉄骨柱と鉄骨梁との結
合部となる仕口部の鉄骨柱の部分が、鉄で一体成形され
た仕口柱体で構成され、前記仕口柱体の下面および上面
の形状がその上面および下面に結合する柱鉄骨の平面視
の外形に略一致する形状にされ、前記仕口柱体の高さが
少なくとも鉄骨柱の取り付け部分の長さにされ、かつ前
記仕口柱体に長手方向の孔が形成されてあり、前記仕口
柱体の下面に下方の鉄骨柱の上端が結合され、前記仕口
柱体の上面に上方の鉄骨柱の下端が結合され、仕口柱体
の側部に鉄骨梁が結合されていることを特徴とする鉄骨
構造体が開示されている。その発明では「鉄で一体成形
された仕口柱体」は、(i)砂型等の鋳型に溶融鉄を注
入して鋳造した仕口柱体、(ii)回転する型内に溶融
鋳鉄を注入して遠心鋳造した仕口柱体、(iii )加熱し
た構造用鋳材を成形型を使って鍛造した仕口柱体、およ
び(iv)構造用鋳材を短角柱形体または角錐台形体で
あって、それに孔をあけて形成した仕口柱体を意味する
ものとすると示されている。このような鋳造品や鋳造品
では、重量が大きく且つ高価なものとなってしまうとい
う問題がある。
【0006】本発明は上記問題点を解決した角形鋼管柱
の柱梁仕口部を開発し、これを提供するものである。す
なわち本発明の課題は、角鋼管柱を用いる建築物等の柱
梁仕口部の構造としてダイアフラムによる補強を省略
し、溶接量を削減し、加工量を削減しコストダウンが可
能となる厚肉の角鋼管柱を用いて合理的な仕口部設計を
可能とし、一方、上下に連結する角鋼管柱と段差や目違
いを生じない構造の仕口部及びその製造方法を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、次の技術手段を講じたことを特徴とす
る。すなわち、本発明は、厚肉継目無鋼管を熱間圧延成
形して構成した仕口部角鋼管柱と、この仕口部角鋼管柱
に取付けた梁とからなることを特徴とする角形鋼管柱の
柱梁仕口部を提供するものである。なお、本発明におい
て厚肉継目無鋼管の厚肉とは柱梁仕口部の上下の柱の肉
厚よりも厚い肉厚のことである。
【0008】前記仕口部角鋼管柱は、継目無鋼管を熱間
圧延して製造するので、四隅コーナ部外面丸みを、上下
に連結する角鋼管柱の四隅コーナ部外面丸みと一致させ
た角鋼管柱とすることが容易にでき、しかもコーナ部の
機械的性質が損なわれないので好適である。このような
柱梁仕口部の製造方法は、接続すべき角鋼管柱の横断面
外形と一致する外面プロフィールをもつ仕口部角鋼管柱
を厚肉継目無鋼管から熱間圧延成形し、この仕口部角鋼
管柱に梁を取付けると共に、前記上下角鋼管柱と突合溶
接することを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の角形鋼管柱の柱梁仕口部は、継目無し
鋼管を熱間圧延して製造した厚肉の角鋼管柱を用いるも
のである。このような角鋼管柱は、シーム溶接継手がな
いので、強度が極めて大きく、任意の厚肉のものを容易
に製造することができ、四隅のコーナ部の丸みを任意の
形状に成形することが容易であり、機械的性質を損なわ
れることがない。また、従来のダイアフラムを備えた仕
口補強部を製造して溶接接合する手間が全く必要がな
く、強度的にも、工数的にも、経済的にも最適な設計が
容易であり、梁背の異なる梁をそれぞれ取付ける場合で
も、それぞれに対応する補強を要しない。
【0010】上記柱梁仕口部は接続すべき角鋼管柱の横
断面外形と一致する外面プロフィールをもつ仕口部角鋼
管柱を厚肉継目無鋼管から熱間圧延成形し、この仕口部
角鋼管柱に任意の梁背の梁を取付けると共に、前記上下
角鋼管柱と突合溶接することによって容易に製造するこ
とができ、コーナ部の外面丸味を一致させることも圧延
ロールの孔型により容易にできる。従って、柱梁仕口部
の要求に応じた断面特性のものを容易に製造することが
でき、上下柱との段差や目違いのない接続が可能であ
る。
【0011】
【実施例】図1は本発明の実施例の角形鋼管柱の柱梁仕
口部を示す柱の縦断面図、図2はそのA−A矢視断面図
である。本発明の角形鋼管柱の柱梁仕口部は継目無鋼管
を熱間圧延成形して角鋼管柱3を用いている。この角鋼
管柱3は上下の柱1、2と外周面が一致するように装置
されている。例えば上下の柱1、2は断面寸法が外法3
00mm×300mm×肉厚9mm、コーナ部半径18
mmRで、角鋼管柱3は外法300mm×300mm×
肉厚19〜25mm、コーナ部半径18mmRである。
梁背の異なる梁21、22を取りつけている。必要に応
じ23、24も取りつける。上下柱1、2との接合はレ
形開先を裏当金4を用いて溶接する。5は溶接金属であ
る。この継目はずれや目ちがいを生じない。
【0012】図1〜図3は、段差梁が取り付く柱梁接合
部の実施例であるが、異なる梁フランジレベル毎にダイ
アフラムを挿入しなければならない従来形式に対して、
本発明による補強形式では、増厚補強部(シームレス角
形鋼管部)を適当な長さに設定することによって、汎用
的に段差梁に対応が可能である。仕口部の耐力、剛性を
知るため、図4に示すラーメン構造31に曲げモーメン
ト32、剪断力33を生ずる荷重を負荷したモデルを想
定し、この構造中の柱梁仕口部34を取出してモデル化
を行い、図5に示すような1/2対称モデルを有限要素
法によって解析した。
【0013】図5に示すように、柱41を固定支点4
6、可動支点45で支持し、仕口部柱補強コラム42に
取り付けた梁43、44に作用力47、48を負荷した
解析を行った。柱、梁の仕様は次のとおりである。 柱:角鋼管300mm×300mm×厚さ9mm 柱補強部コラム:角鋼管300mm×300mm×厚さ
19〜32mmで変更 梁:H形鋼400mm×200mm×6mm×12mm 図6に解析結果の一例を示す。図6は、梁端回転角と梁
端モーメントとの関係を示すグラフで、図6中の各曲線
は、それぞれ仕口部増厚部板厚が、曲線A:32mm、
曲線B:28mm、曲線C:25mm、曲線D:22m
m、曲線F:19mm曲線である。また、曲線Eは、従
来例を示し、ダイアフラムを設けたものである。鋼管の
径厚比が15〜10程度であれば、従来形式に比べ剛性
は若干落ちるが、耐力は同等あるいはそれ以上であるこ
とが分かる。また、剛性についても、骨組解析を行った
結果、十分実用範囲であることが判明している。
【0014】ダイアフラムを省略した仕口部では、板厚
方向に引張力が作用したり、コーナ部に応力が集中する
傾向が見られたりするが、増厚補強部に使用する継目無
し角形鋼管は、既存の継目無し鋼管製造ラインを利用し
熱間で角形成形を行うので、角形鋼管のコーナ部におい
て良好な引張・シャルピー特性が得られ、且つシーム溶
接部もないので、材質的な問題が解決できる。また圧延
ラインで製造するため、寸法精度が良くかつ柱一般部と
のコーナ部丸み(R)も一致させやすいことに加え、安
価な継目無し角形鋼管を製造することができる。
【0015】
【発明の効果】本発明の角形鋼管柱の柱梁仕口部は、以
上のように構成されているので、柱の溶接部仕口部仕口
補強部の製造取付などを著しく減少させることができ、
信頼性を高め、作業工数を減少し、安価であり、すっき
りとした単純な構造で強度が高く、また上下柱との結合
部に段差や目違いを生じないなどの優れた効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】角形鋼管柱の柱梁仕口部を示す縦断面図(図2
のB−B矢視)である。
【図2】実施例の角形鋼管柱の柱梁仕口部を示す図1の
A−A矢視横断面図である。
【図3】従来の角形鋼管柱の柱梁仕口部を示す側面図で
ある。
【図4】実施例の骨組モデル図である。
【図5】実施例の有限要素法解析モデル図である。
【図6】実施例の有限要素法解析結果を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 上柱 2 下柱 3 角鋼管柱 4 裏当金 5 溶接金属 10 仕口補強部 11、12、13 ダイアフラム 14、15 角鋼
管柱 21、22、23、24 梁 31 ラーメン構造 32 曲げモーメ
ント 33 剪断力 34 柱梁仕口部 41 柱 42 仕口部柱補
強部コラム 43、44 梁 45、46 支点 47、48 作用力

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 厚肉継目無鋼管を熱間圧延成形してなる
    仕口部角鋼管柱と、該仕口部角鋼管柱に取付けた梁とか
    らなることを特徴とする角形鋼管柱の柱梁仕口部。
  2. 【請求項2】 前記角鋼管柱は四隅コーナ部外面丸みを
    上下に連結する柱の四隅コーナ部外面丸みと一致させた
    角鋼管柱であることを特徴とする請求項1記載の角形鋼
    管柱の柱梁仕口部。
  3. 【請求項3】 接続すべき角鋼管柱の横断面外形と一致
    する外面プロフィールをもつ仕口部角鋼管柱を、厚肉継
    目無鋼管から熱間圧延成形し、該仕口部角鋼管柱に梁を
    取付けると共に、前記上下角鋼管柱と突合溶接すること
    を特徴とする角形鋼管柱の柱梁仕口部の製造方法。
JP10728795A 1995-05-01 1995-05-01 角形鋼管柱の柱梁仕口部及びその製造方法 Withdrawn JPH08302899A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010216137A (ja) * 2009-03-17 2010-09-30 Nakajima Steel Pipe Co Ltd ノンダイアフラム構法の設計方法
JP2010216138A (ja) * 2009-03-17 2010-09-30 Nakajima Steel Pipe Co Ltd ノンダイアフラム構法の設計方法
JP2017089125A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 Jfeスチール株式会社 突合せ溶接継手構造、仕口構造、構造物および接合方法
JP2019060192A (ja) * 2017-09-28 2019-04-18 大和ハウス工業株式会社 鋼製コラムコア及び柱梁接合部構造

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