JPH0886046A - 柱梁仕口部を補強した鋼管柱およびその製造方法 - Google Patents

柱梁仕口部を補強した鋼管柱およびその製造方法

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JPH0886046A
JPH0886046A JP22008194A JP22008194A JPH0886046A JP H0886046 A JPH0886046 A JP H0886046A JP 22008194 A JP22008194 A JP 22008194A JP 22008194 A JP22008194 A JP 22008194A JP H0886046 A JPH0886046 A JP H0886046A
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JP
Japan
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steel pipe
pipe column
column
shear reinforcement
post
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JP22008194A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Miyao
俊明 宮尾
Yoshihiro Sakino
良比呂 崎野
Hidehiro I
英浩 井
Kazumi Sawamura
一巳 沢村
Osamu Hirano
攻 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】生産効率を低下させずに柱梁仕口部の断面積を
増し、柱梁仕口部を補強した鋼管柱およびその製造方法
を提供する。 【構成】鋼管柱1と、鋼管柱に嵌入された鋼管柱の外径
よりやや大きい内径を有する筒形の剪断補強材3と、鋼
管柱に挿入された鋼管柱の外径より大きくかつ剪断補強
材の外径より小さい内径の開口部を有する一対の環状板
(外ダイヤフラム)2a,2bとから構成する。突き合
わせた剪断補強材の端面と環状板の内径が溶接開先を形
成すると見做し、これらをそのまま相互に同時に溶接し
て柱梁仕口部と成す。従って、溶接長を最短に押さえた
ままで、柱梁仕口部の断面積が増大した補強鋼管柱を得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば土木、建築分野
で使用する鋼管柱の柱梁仕口部、特にその仕口部を補強
した鋼管柱およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、土木、建築分野で使用される鋼管
柱では、鋼管柱に梁を接合する際に、あらかじめ鋼管柱
に板状の鍔を溶接しておき、この鍔に梁のフランジを溶
接またはボルトで接合するのが一般的であった。この上
下一対の鍔に挾まれた鋼管柱部分、すなわち梁の上下の
フランジに挾まれた範囲を仕口部と呼んでいる。仕口部
には大きな剪断力がかかるため、この部分の肉厚を他の
部分に比べて厚くし、その断面積を増してやる必要があ
る。図3は従来の仕口部を補強した鋼管柱の構成を示す
縦断面図である。図において、31aは上方の鋼管柱,
32aは該鋼管柱31aに上面が溶接された上方の仕切
板(通しダイヤフラムと称す)であり上記鍔の役目をす
る。31bは下方の鋼管柱,32bは該鋼管柱31bに
下面が溶接された下方の仕切板(通しダイヤフラムと称
す)であり上記鍔の役目をする。そして33は上方の仕
切板32aの下面に上端面が溶接され、さらに下方の仕
切板32bの上面に下端面が溶接された厚肉の鋼管であ
る。図4および図5は従来の仕口部を補強した角形鋼管
柱の構成を示す横断面図および側面図である。図におい
て、41は角形鋼管柱、42は該角形鋼管柱41に貫通
された一対の環状の張り出し板(外ダイヤフラムと称
す)であり上記鍔の役目をする。さらに43は角形鋼管
柱41の仕口部外面に接着された複数枚の鋼板であり、
周囲が隅肉溶接されている。図6および図7は従来の仕
口部を補強した円形鋼管柱の構成を示す横断面図および
側面図である。図において、51は円形鋼管柱、、52
は該円形鋼管柱51に貫通された一対の環状の張り出し
板(外ダイヤフラムと称す)であり上記鍔の役目をす
る。そして53は円形鋼管柱51の仕口部外面に沿って
接着された複数枚の曲げられた鋼板または複数片の分割
された鋼管であり、周囲が隅肉溶接されている。
【0003】このような従来の柱梁仕口部を補強した鋼
管柱においては、上記のように構成されており、例えば
仕口部に厚肉の鋼管を着設すること、または仕口部に厚
鋼板を接着することによって鋼管仕口部の柱横断面積を
他の部分より大きくさせることになり、柱梁仕口部にか
かる剪断力および引張り力等を緩和させ、これにより仕
口部を補強するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図3に示すような従来
の柱梁仕口部を補強した鋼管柱では、該鋼管柱の途中に
上方の仕切板(通しダイアフラム)、厚肉の鋼管、およ
び下方の仕切板(通しダイアフラム)とが順次定着され
ているから、相互に溶接する場合には、より厚肉の鋼管
の準備、鋼管柱の切断、開先の加工、相互のセンター合
わせ、および相互の溶接による溶接長の延長等により多
くの工数がかるため、柱梁仕口部の生産性が悪化し、鋼
管柱の価格上昇という問題点があった。また鋼管柱には
曲げモーメントが加わるため特に信頼性の高い溶接と確
かな検査をする必要があるため、作業行程が増し、鋼管
柱の製造工期の延長および価格の上昇という問題点があ
った。また、仕切板(通しダイアフラム)によって仕切
られた鋼管柱の内部にはコンクリートを充填させること
ができないため、いわゆるコンクリート構造にならない
という問題点があった。
【0005】図4および図5に示すような従来の柱梁仕
口部を補強した角形鋼管柱では、該鋼管柱の外面に複数
枚の、略矩形の鋼板が貼りつけられているから、相互に
溶接する場合には、鋼板の切断、開先の加工、相互の位
置合わせ、および各鋼板の4辺の隅肉溶接による溶接長
の延長等により多くの工数がかるため、柱梁仕口部の生
産性が悪化し、鋼管柱の価格上昇という問題点があっ
た。図6および図7に示すような従来の柱梁仕口部を補
強した円形鋼管柱では、該鋼管柱の外面に複数枚の、曲
げ加工された略矩形の鋼板または分割された鋼管が貼り
つけられているから、相互に溶接する場合には、鋼板の
切断および曲げ加工または鋼管の切断、開先の加工、相
互の位置合わせ、および各鋼板または分割鋼管片の4辺
の隅肉溶接による溶接長の延長等により多くの工数がか
るため、柱梁仕口部の生産性が悪化し、鋼管柱の価格上
昇という問題点があった。
【0006】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、鋼管柱の仕口部の横断面積を他の
部分より大きくしても、柱梁仕口部の生産性が悪化せ
ず、鋼管柱の価格上昇を押さえることができる柱梁仕口
部を補強した鋼管柱およびその製造方法を得ることを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る柱梁仕口部
を補強した鋼管柱においては、鋼管柱、鋼管柱に嵌入さ
れた筒状の剪断補強材および鋼管柱に挿入されかつ該剪
断補強材の両端部に配置された一対の環状板とから構成
したものである。
【0008】本発明に係る柱梁仕口部を補強した鋼管柱
においては、鋼管柱に嵌入された筒状の剪断補強材の上
端部および下端部、鋼管柱に挿入された一対の環状板の
内周壁並びにこれらに対応した箇所の鋼管柱を、それぞ
れ相互に溶着したものである。
【0009】また、本発明に係る柱梁仕口部を補強した
鋼管柱の製造方法においては、筒状の剪断補強材を鋼管
柱に嵌入し、一対の環状板を鋼管柱に挿入し、この剪断
補強材の両端部にこの環状板をそれぞれ押し当て、これ
ら鋼管柱、剪断補強材および環状板をそれぞれ相互に固
定するものである。
【0010】さらに、筒状の剪断補強材の両端部に一対
の環状板をそれぞれあらかじめ仮付けし、仮付けした一
体物を鋼管柱に嵌入し、所定の位置において鋼管柱、剪
断補強材および環状板をそれぞれ相互に固定するもので
ある。
【0011】
【作用】本発明においては、鋼管柱に嵌入されかつ外周
壁が梁ウエブに接合される円筒形の剪断補強材と、鋼管
柱に挿入されかつ前記剪断補強の上端部および下端部に
それぞれ配置され外周壁が梁フランジに接合される一対
の環状板とから構成されるため、梁と鋼管柱の間に作用
する剪断力および引張り力等が分散、緩和され、柱梁仕
口部が補強される。
【0012】また、鋼管柱、鋼管柱に嵌入した筒状の剪
断補強材および該剪断補強材の両端部に配置された一対
の環状板から構成され、これらがそれぞれ相互に固定さ
れて仕口部を構成するから、鋼管柱の仕口部における横
断面積が増大するため、柱梁仕口部に働く剪断力および
引張り力等が緩和され、柱梁仕口部が補強される。
【0013】また、鋼管柱、鋼管柱に嵌入した筒状の剪
断補強材および該剪断補強材の両端部に配置された一対
の環状板を溶接により相互に固定するから、この溶接は
剪断補強材の端面を裏当て金とする、鋼管柱の外周と環
状板の内径の溶け込み溶接であるため、これら3者はそ
のまま溶接により同時に一体化され、溶接長は最小に押
さえられる。
【0014】また、あらかじめ筒状の剪断補強材と一対
の環状板を該剪断補強材の両端部において仮付した構成
によれば、鋼管柱への嵌入が同時になされ、さらに剪断
補強材および環状板を溶接により同時に一体化すると
き、環状板同志の位相合わせが不要であため、溶接作業
が迅速になる。
【0015】
【実施例】図1および図2は、本発明の一実施例に係る
柱梁仕口部を補強した鋼管柱の構成を示す横断面図およ
び縦断面図である。図1は図2に示すB−B断面、図2
は図1に示すA−A断面である。図において、1は鋼管
柱、2aは上方の環状板(外ダイヤフラム)、2bは下
方の環状板(外ダイヤフラム)、3は剪断補強材、4は
H形鋼梁、4aはH形鋼梁のウエブ、4bはH形鋼梁の
フランジである。鋼管柱1に、鋼管柱1の外径よりやや
大きい内径の筒状の剪断補強材3を嵌入し、鋼管柱1の
外径より大きくかつ剪断補強材3の外径より小さい内径
の開口部を有する一対の環状板(外ダイヤフラム)2を
別々に挿入し、かつ剪断補強材の両端にそれぞれ配設し
た後、鋼管柱、剪断補強材および環状張り出し板をそれ
ぞれ溶接により同時に一体化して柱梁仕口部を構成す
る。この時、鋼管柱1の外径と剪断補強材3の内径との
隙間は、剪断補強材が嵌入可能な程度に小さくした。こ
の剪断補強材は溶接時の裏当て金の役割を果たすため、
この隙間は2mm以下が望ましい。鋼管柱1の外径と環
状板2aおよび2bの内径との隙間は溶接ルート間隔に
等しくした。また剪断補強材3の肉厚は目的とする補強
割合により決まるが、鋼管柱本体の肉厚の0.5〜1.
5倍程度が望ましい。
【0016】さらに、鋼管柱1の外径よりもやや大きい
内径の筒状の剪断補強材3の両端に、鋼管柱の外径より
も大きくかつ剪断補強材の外径よりも小さい内径の開口
部を有する一対の環状板(外ダイヤフラム)2aおよび
2bを、剪断補強材の内径の中心と一対の環状の張り出
し板の内径の中心とがそれぞれ略一致するように配設し
かつ仮付けした後、鋼管柱1に挿入し、鋼管柱、剪断補
強材および環状板をそれぞれ溶接により同時に一体化し
て柱梁仕口部を構成する。なお、本実施例において鋼管
柱としては円形の鋼管柱について説明したが本発明は円
形の鋼管柱に限定されるものではなく、角形鋼管柱にも
当然適用可能である。
【0017】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。
【0018】本発明においては、鋼管柱に嵌入されかつ
外周壁が梁ウエブに接合される筒状の剪断補強材と、鋼
管柱に挿入されかつ前記剪断補強の上端部および下端部
にそれぞれ配置され外周壁が梁フランジに接合される一
対の環状板とから構成されるため、梁が鋼管柱に作用す
る剪断力および引張り力等が分散、緩和されるため、柱
梁仕口部が補強される。
【0019】本発明によれば、鋼管柱に筒状の剪断補強
材を挿入し、鋼管柱、剪断補強材および環状板を溶接に
より固定するから、鋼管柱の仕口部における横断面積が
増大するため、柱梁仕口部の剛性が増大し、かつ柱梁仕
口部に働く剪断力および引張り力等が緩和され、柱梁仕
口部が補強される。
【0020】また、本発明によれば、鋼管柱に筒形の剪
断補強材を挿入し、鋼管柱の外径と剪断補強材の内径と
の隙間を、剪断補強材が嵌入可能な程度に小さくし、か
つ鋼管柱の外径と環状板の内径との隙間を溶接ルート間
隔に等しくし、鋼管柱、剪断補強材および環状板をその
まま同時に溶接により一体化するから、嵌入された剪断
補強材の端面が裏当て金の役割を果たし、さらに剪断補
強材の端面と環状板の内径が溶接用開先の役割を果たす
ため、環状板の内径自体に溶接用開先を加工する必要が
無くなり、溶接のための準備作業が迅速になる。また、
溶接が円周2カ所であるため、溶接長は鋼管柱の外周の
略2倍となり、仕切板(通りダイヤフラム)を取り付け
る従来法と比較すると、溶接長が略半分ですみ、さらに
鋼管柱の切断および再接合が不要であるから、切断作
業、高信頼性の溶接作業および高精度の検査作業が省略
され、柱梁仕口部の製造工程が簡素になる。また、鋼管
柱の周囲に複数枚の補強板を張り付ける従来法と比較す
ると、補強板4辺の隅肉溶接を補強板枚数分繰り返す必
要がないため、大巾な溶接長の短縮ができる。さらに切
断作業及び曲げ作業等の補強板の準備工程が不要にな
る。従って、鋼管柱の生産性が大巾に向上し、鋼管柱の
製造価格が低減する。
【0021】また、本発明においては、あらかじめ剪断
補強材と環状板を仮付けし、一体物として鋼管柱に嵌入
するから、環状板単身で鋼管柱へ挿入する作業、剪断補
強材と環状板を突き合わせる作業および環状板同志の位
相を合わせる作業がなくなるため、溶接のための準備作
業が迅速になり、鋼管柱の生産性が向上し、鋼管柱の製
造価格が低減する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る柱梁仕口部を補強した
鋼管柱の横断面図である。
【図2】図1の実施例の鋼管柱の縦断面図である。
【図3】従来方法による柱梁仕口部の補強例を示す鋼管
柱の縦断面図である。
【図4】従来方法による柱梁仕口部の補強例を示す角形
鋼管柱の横断面図である。
【図5】図4の従来例の角形鋼管柱の側面図である。
【図6】従来方法による柱梁仕口部の補強例を示す丸形
鋼管柱の横断面図である。
【図7】図6の従来例の丸形鋼管柱の側面図である。
【符号の説明】
1 鋼管柱 3 剪断補強材 4 H形鋼梁 33 厚肉の鋼管 43 仕口部の補強板 53 仕口部の補強板 2a 環状板(外ダイヤフラム) 32a 上方の仕切板(通しダイヤフラム)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢村 一巳 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 平野 攻 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼管柱と、 該鋼管柱に嵌入されかつ外周壁が梁ウエブに接合される
    円筒形の剪断補強材と、 前記鋼管柱に挿入されかつ前記剪断補強材の上端部およ
    び下端部にそれぞれ固着され、外周壁が梁フランジに接
    合される一対の環状板とから構成され、上記鋼管柱と上
    記剪断補強材が結合されたことを特徴とする柱梁仕口部
    を補強した鋼管柱。
  2. 【請求項2】 剪断補強材の上端部および下端部、環状
    板の内周壁並びにこれらに対応した箇所の鋼管柱を、そ
    れぞれ相互に溶着してなることを特徴とする請求項1記
    載の柱梁仕口部を補強した鋼管柱。
  3. 【請求項3】 鋼管柱の外径よりやや大きい内径を有し
    かつ外周壁が梁ウエブに接合される円筒形の剪断補強材
    を、該鋼管柱に嵌入する工程と、 該鋼管柱の外径より大きくかつ該剪断補強材の外径より
    小さい内径の開口部を有しかつ外周壁が梁ウエブに接合
    される一対の環状板を、該鋼管柱に挿入する工程と、 挿入された該環状板を嵌入された該剪断補強材の両端部
    にそれぞれ衝止するこ工程と、 該鋼管柱、該剪断補強材および該環状板を相互に固定す
    る工程とを有することを特徴とする柱梁仕口部を補強し
    た鋼管柱の製造方法。
  4. 【請求項4】 鋼管柱の外径よりやや大きい内径を有し
    かつ外周壁が梁ウエブに接合される円筒形の剪断補強材
    の両端面に、該鋼管柱の外径より大きくかつ該剪断補強
    材の外径より小さい内径の開口部を有しかつ外周壁が梁
    ウエブに接合される一対の環状板を、該剪断補強材の内
    径の中心と該環状板の内径の中心とが略一致するように
    それぞれ配設しかつ仮付けする工程と、 仮付けされた該剪断補強材と該環状板との一体物を、該
    鋼管柱に嵌入しかつ定置する工程と、 該鋼管柱、該剪断補強材および該環状板を相互に固定す
    る工程とを有することを特徴とする柱梁仕口部を補強し
    た鋼管柱の製造方法。
JP22008194A 1994-09-14 1994-09-14 柱梁仕口部を補強した鋼管柱およびその製造方法 Pending JPH0886046A (ja)

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