JPH09100573A - 円形鋼管柱とh形鋼梁の接合構造 - Google Patents

円形鋼管柱とh形鋼梁の接合構造

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JPH09100573A
JPH09100573A JP25853195A JP25853195A JPH09100573A JP H09100573 A JPH09100573 A JP H09100573A JP 25853195 A JP25853195 A JP 25853195A JP 25853195 A JP25853195 A JP 25853195A JP H09100573 A JPH09100573 A JP H09100573A
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JP
Japan
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steel beam
shaped steel
welding
flange
circular
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JP25853195A
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English (en)
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Masataka Oshima
正隆 大島
Toshiaki Miyao
俊明 宮尾
Nobuyuki Nakamura
信行 中村
Hiroshi Ishimura
博 石村
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 円形鋼管柱とH形鋼梁の接合構造を得る。 【解決手段】 円形鋼管柱に設けたリングダイヤフラム
の円形外周部から外方に突出させた突出部に、H形鋼梁
のフランジを突き合せ溶接して接合する円形鋼管柱とH
形鋼梁の接合構造において、前記リングダイヤフラムに
設けた前記H形鋼梁のフランジを突き合せ溶接するため
の突出部は継ぐことなく前記リングダイヤフラムと一体
的に形成され、この突出部に前記H形鋼梁のフランジが
突き合せ溶接されている円形鋼管柱とH形鋼梁の接合構
造。 【効果】 H形鋼梁とリングダイヤフラムの溶接部の破
壊に対する信頼性が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、円形鋼管柱に、
リングダイヤフラムを介してH形鋼梁を溶接接合する円
形鋼管柱とH形鋼梁の接合構造に関する。
【0002】
【従来の技術】閉鎖型断面の鉄骨柱(円形鋼管柱)に、
リングダイヤフラムを介して鉄骨梁(H形鋼梁)を溶接
接合する閉鎖型断面の鉄骨柱(円形鋼管柱)と鉄骨梁
(H形鋼梁)の接合構造に関する従来の技術としては、
特開平5−255972号公報に開示された技術があ
る。この技術に基づく閉鎖型断面の鉄骨柱(円形鋼管
柱)と鉄骨梁(H形鋼梁)の接合構造は、鉄骨柱と鉄骨
梁とを結合してなる鉄骨構造体の仕口において、鉄骨柱
が閉鎖型断面の鋼材(鋼管)で形成され、環状体の開口
が鉄骨柱(鋼管柱)の外周の寸法よりも少々大きくさ
れ、二つの環状体が鉄骨柱(鋼管柱)に嵌められ、それ
らの環状体が鉄骨梁のフランジの取り付け位置に対応す
る鉄骨柱の部分にそれぞれ隅肉溶接され、梁取付位置に
対応する位置の環状体間にガセットプレートが配され、
該ガセットプレートの内側縁が鉄骨柱(鋼管柱)に隅肉
溶接され、鉄骨梁(H形鋼梁)のウェブが前記ガセット
プレートに固定され、鉄骨梁(H形鋼梁)のフランジが
環状体のフランジ取付部に固定されているというもので
ある。
【0003】また、他の従来技術としては、特開平6−
101269号公報に開示されたものがある。この技術
に基づく閉鎖型断面の鉄骨柱(鋼管柱)と鉄骨梁(H形
鋼梁)の接合構造は、閉鎖型断面の鉄骨柱(鋼管柱)と
鉄骨梁(H形鋼梁)とが結合されている鉄骨構造体の仕
口において、環状体の開口が鉄骨柱(鋼管柱)の外周の
寸法以下の大きさにされ、環状体が鉄骨梁(H形鋼梁)
のフランジの取付位置に対応する鉄骨柱(鋼管柱)の部
分にそれぞれ焼き嵌めされて、各環状体が鉄骨柱(鋼管
柱)に対して不動にされ、鉄骨梁(H形鋼梁)のウェブ
が環状体の間の鉄骨柱(鋼管柱)に直接に、またはガセ
ットプレートを介して固定され、環状体に鉄骨梁(H形
鋼梁)のフランジが固定されているものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平5−255972号公報および特開平6−10
1269号公報に開示された技術においては、いずれも
環状体に直接鉄骨梁(H形鋼梁)のフランジが溶接によ
り固定されるという接合構造であるため、次のような問
題点があった。すなわち、鉄骨梁(H形鋼梁)のフラン
ジと環状体の接合部においては、接合のための溶接線を
境に急激な断面積の変化がある。したがって、梁に引張
力が加わった場合には、この断面積変化部に応力集中が
生じる。そして、応力集中位置が溶接線位置と一致する
ことになる。このため、溶接部に溶接欠陥があると、母
材に比較して破壊に対する信頼性が低下するという問題
点があった。
【0005】この発明は、円形鋼管柱とH形鋼梁の接合
構造において、円形鋼管柱とH形鋼梁の間に配置する環
状体とH形鋼梁のフランジとの溶接接合部を、応力集中
部とは異なる位置とするので、溶接部に応力が集中する
のを防止することができ、したがって溶接部の破壊に対
する信頼性を高めることのできる円形鋼管柱とH形鋼梁
の接合構造を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る円形鋼管
柱とH形鋼梁の接合構造は、円形鋼管柱に設けたリング
ダイヤフラムの円形外周部から外方に突出させた突出部
に、H形鋼梁のフランジを突き合せ溶接して接合する円
形鋼管柱とH形鋼梁の接合構造において、前記リングダ
イヤフラムに設けた前記H形鋼梁のフランジを突き合せ
溶接するための突出部は継ぐことなく前記リングダイヤ
フラムと一体的に形成され、この突出部に前記H形鋼梁
のフランジが突き合せ溶接されているものである。
【0007】リングダイヤフラムと継ぐことなしに一体
的に形成された突出部に、H形鋼梁のフランジを突き合
せ溶接して接合するので、溶接接合部の位置は、梁に引
張力が加わった場合に応力が集中する突出部の付け根で
はなくて、それから外れた位置となる。したがって、溶
接部に欠陥があっても、溶接部に応力が集中しないの
で、母材に比較して、溶接部の破壊に対する信頼性が著
しく低下するということはない。
【0008】また、前記リングダイヤフラムの突出部の
幅は、前記H形鋼梁のフランジの幅にほぼ等しく、前記
突出部と前記H形鋼梁のフランジとの突き合せ溶接部の
側面は滑らかに加工されているものである。
【0009】突出部の幅を、H形鋼梁のフランジ幅とほ
ぼ等しい大きさにしているので、突出部にH形鋼梁のフ
ランジを突き合せ溶接した場合、溶接部において断面変
化を生じることがなく、突き合せ溶接部に応力が集中す
ることがないので、突き合せ溶接部の破壊に対する信頼
性が高まる。
【0010】また、突出部とH形鋼梁のフランジとの突
き合せ溶接部の側面が、機械切削またはグラインダー研
削等で滑らかに加工されているので、溶接余盛等によっ
て突き合せ溶接部において断面変化を生じることがな
く、突き合せ溶接部に応力が集中することがないので、
突き合せ溶接部の破壊に対する信頼性が高まる。
【0011】また、前記リングダイヤフラムの突出部の
外周面からの突出長さは、前記H形鋼梁のフランジの厚
さの1/2以上であるものである。
【0012】突出部の長さをH形鋼梁のフランジの厚さ
の1/2以上としたのは、次の理由による。すなわち、
断面積変化による応力集中の影響は、断面積変化位置を
離れるにつれて減少する。リングダイヤフラムとH形鋼
梁のフランジを直接突き合せ溶接した場合を考えると、
リングダイヤフラムからH形鋼梁のフランジ厚みの1/
2以上離れた位置における断面の応力集中の度合は、応
力集中の度合をσmax/σav(σmax はその断面に作用
する最大引張応力、σavはその断面に作用する引張応力
の平均値)で表すと、σmax /σav≦1.5となる。す
なわち、σmax≦1.5σavとなる。
【0013】一方、通常の設計においては、降伏応力を
σy とすると、σav=(2/3)×σy として設計され
るので、リングダイヤフラムからH形鋼梁のフランジ厚
みの1/2以上離れた位置における最大引張応力σmax
は、σmax ≦1.5×(2/3)×σy 、すなわち、σ
max ≦σy となり、降伏応力を超えることはないのであ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態である円形
鋼管柱とH形鋼梁の接合構造を、図1により説明する。
【0015】図1に示すように、外径Dp 、肉厚t p
鋼管柱1に、鋼管柱1の外径よりもやや大きめの開口
と、突出長さLmm、幅Wr mmの突出部2を2個有
し、外径がDr 、肉厚tr の外ダイヤフラム(リングダ
イヤフラム)3をはめ込み、溶接接合した後、それぞれ
の突出部2に、フランジ幅Wb mm、フランジ厚みtb
mmのH形鋼4のフランジ5を突き合せ溶接した。そし
て、突出部2とフランジ5の溶接部6の側面はグライン
ダーで滑らかに研削した。
【0016】
【実施例】
第一の実施例 図1に示したような突出部を有する外ダイヤフラムにH
形鋼のフランジを突き合せ溶接した。各部材の寸法諸元
は次のとおりである。 鋼管柱 Dp :750mm、t p :32mm 外ダイヤフラム Dr :870mm、tr :60mm 突出部 L:20mm、W:300mm H形鋼梁フランジ Wb :300mm、tb :34mm 突出部とフランジの溶接部の側面はグラインダーで滑ら
かに研削した。
【0017】上述のようにして構成した円形鋼管柱とH
形鋼梁の接合構造体の両側のH形鋼梁4に、徐々に引張
り力Pを加えていき、その時の突出部2の付け根からフ
ランジ5の長手方向に向かう距離(L)をフランジ5の
厚み(tb )で割ったL/t b の値と、溶接始終端に作
用する最大引張り応力σmax とH形鋼梁フランジ断面に
作用する引張り応力の平均値σavとの比σmax /σav
の関係(●印で表示)を調査した。その結果を図2のグ
ラフに示す。この場合、σmax は、H形鋼梁フランジの
側面に貼った歪ゲージによって測定される歪を、応力に
換算して求めたものであり、σavは、引張り力PをH形
鋼梁フランジの断面積で割った値である。また、応力P
は、100tonfとした。
【0018】図2のグラフから明らかなように、σmax
/σavが1.5以下、すなわちσma x が降伏応力σy
下となるのは、L/tb が0.5(1/2)のときであ
り、この実施例においてはtb は34mmであるので、
Lは17mmであればよいことになる。この実施例での
実際の突出長さは20mmであるので、L/tb は0.
6となり、σmax /σavは1.35とより破壊に対して
安全であることが分かる。
【0019】なお、図2のグラフには、比較のために突
出部2とフランジ5との突き合せ溶接部6の側面をグラ
インダーで研削しない場合のσmax /σavの値を△印で
表示したが、σmax /σavは1.71となり、溶接まま
であると溶接部6に応力集中が生じることが分かる。
【0020】また、図3に示すように外ダイヤフラム3
に突出部2を設けずに、外ダイヤフラム3とフランジ5
とを直接突き合せ溶接すると、溶接部6におけるσmax
/σ avの値は、図2のグラフから分かるように2.8と
なり、大きな応力集中が生じることになる。もちろん、
溶接部6の側面をグラインダーで研削しない場合に、さ
らに大きな応力集中が生じることになり、溶接部6の破
壊に対する信頼性はより低いものとなる。
【0021】第二の実施例 この実施例においては、図4に示すように、外ダイヤフ
ラム3の一部に切り欠き部7を設け、この切り欠き部7
に突出部2を設けたものであり、各構成部材の寸法諸元
は、第1の実施例の場合と同じとして試験を行い、同様
な結果を得た。なお、この場合の切り欠き部7のコーナ
ーR8は、応力集中を減少させるために、5mm以上と
するのが望ましい。
【0022】
【発明の効果】この発明により、円形鋼管柱とH形鋼梁
の接合構造において、溶接部の破壊に対する信頼性が高
まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の円形鋼管柱とH形鋼梁
の接合構造体の説明図である。
【図2】外ダイヤフラムからの距離と応力比との関係を
示すグラフである。
【図3】外ダイヤフラムに突起のない円形鋼管柱とH形
鋼梁の接合構造体の説明図である。
【図4】本発明の第2の実施例の円形鋼管柱とH形鋼梁
の接合構造体の説明図である。
【符号の説明】
1 鋼管柱 2 突出部 3 外ダイヤフラム 4 H形鋼 5 フランジ 6 溶接部 7 欠き部 8 コーナーR
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石村 博 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円形鋼管柱に設けたリングダイヤフラム
    の円形外周部から外方に突出させた突出部に、H形鋼梁
    のフランジを突き合せ溶接して接合する円形鋼管柱とH
    形鋼梁の接合構造において、前記リングダイヤフラムに
    設けた前記H形鋼梁のフランジを突き合せ溶接するため
    の突出部は継ぐことなく前記リングダイヤフラムと一体
    的に形成され、この突出部に前記H形鋼梁のフランジが
    突き合せ溶接されていることを特徴とする円形鋼管柱と
    H形鋼梁の接合構造。
  2. 【請求項2】 前記リングダイヤフラムの突出部の幅
    は、前記H形鋼梁のフランジの幅にほぼ等しく、前記突
    出部と前記H形鋼梁のフランジとの突き合せ溶接部の側
    面は滑らかに加工されていることを特徴とする請求項1
    に記載の円形鋼管柱とH形鋼梁の接合構造。
  3. 【請求項3】 前記リングダイヤフラムの突出部の外周
    面からの突出長さは、前記H形鋼梁のフランジの厚さの
    1/2以上であることを特徴とする請求項1、または2
    に記載の円形鋼管柱とH形鋼梁の接合構造。
JP25853195A 1995-10-05 1995-10-05 円形鋼管柱とh形鋼梁の接合構造 Pending JPH09100573A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6436340B1 (en) 1998-06-17 2002-08-20 Kawasaki Steel Corporation Weatherable steel material

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

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Effective date: 20011023