JPH09125599A

JPH09125599A - 鋼管柱体

Info

Publication number: JPH09125599A
Application number: JP28133595A
Authority: JP
Inventors: Osamu Eito; 修栄藤; Kimisuke Tagano; 公甫多賀野; Akio Gunda; 昭雄郡田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-05-13

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接工数が少なく、仕口部の精度維持が容易
であり、しかも、現場での施工性が向上した鋼管柱体を
提供する。【解決手段】鋼管柱のうち梁４を接合させるための仕
口部３に対し、それの上下に連なる丸形鋼管柱２を完全
溶込み溶接してなる鋼管柱体１であって、前記仕口部３
を、その外周面７に少なくとも一つの略矩形状平坦面８
を有し、その内周面が円形断面を有する筒状に形成した
鋼管柱体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管柱のうち梁を
接合させるための仕口部に対し、それの上下に連なる丸
形鋼管柱を完全溶込み溶接してなる鋼管柱体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の建築構造物においては、通常、矩
形断面の柱が用いられる。しかし、構造物の耐震性を高
めたい場合、あるいは、意匠性を向上させる目的から、
曲げ特性・外観形状等に方向性のない丸形断面の柱を用
いることがある。この場合の仕口部としては、例えば図
６に示すごとく、柱形状に合わせて丸形鋼管２を用いる
ものが多かった。つまり、仕口部３において梁４を貫通
させた形式とすべく、梁フランジ６が取付く位置の全て
において一旦仕口部３を切断し、夫々の切断個所にダイ
アフラムＤを挿入して溶接接合してなる構造のもの、ま
たは、仕口部３を切断せずに、梁フランジ６が取付く位
置の全てにおいて外ダイアフラムＤを溶接接合してなる
構造のものを用いていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような仕
口部においては、梁の接合作業等が煩雑であった。つま
り、ダイアフラムＤを挿入するために、仕口部３の切断
作業あるいは仕口部３とダイアフラムＤとの溶接作業が
新たに発生するから、仕口部３の製作効率が大きく損な
われるうえ、仕口部３の精度を維持することも困難にな
る。また、溶接工数の増加に伴い、溶接残留応力の影
響、或いは、溶接入熱に起因した仕口部材料の材質劣
化、溶接欠陥の発生なども問題となる。そして、仕口部
３と梁フランジ６との溶接作業を容易にすべく梁ウェブ
ＷにスカラップＳを設ける一般工法に対し、ノンスカラ
ップ工法と称して、梁からの水平力に対する梁フランジ
の負担を少しでも軽減するためにスカラップを設けない
工法を用いる場合には、図６のごとく仕口部外部にダイ
アフラムが突出する構成ではウェブの加工が困難にな
る。さらに、一つの仕口部３に同じ成の梁４が取付く場
合には、ダイアフラムＤは、上下の梁フランジ６に対応
した二枚だけでよいが、成の異なる複数の梁４が取付け
られる、いわゆる段違い梁仕口部の場合、梁フランジ６
の高さの数だけダイアフラムＤが必要となる。そればか
りではなく、仕口部３にはダイアフラムＤの突起が生じ
る結果、仕口部３と梁４のウェブＷとを接続するための
ガセットプレートＧの形状も複雑にならざるを得ない。
図６には示していないが、ウェブＷを仕口部３に直接接
合する場合には、ウェブＷの形状を複雑に構成しなけれ
ばならない。このような段違い梁仕口部の場合には、上
記作業効率はさらに低下し、施工期間が長くなって製作
コストがかかる。この他、仕口部３の意匠感を向上させ
る目的で、あるいは、梁４との接合部耐力を向上させる
等の目的からダイアフラムＤの外形も円形に構成した場
合には、梁４の取付作業がさらに煩雑になる。つまり、
梁端部を前記仕口部表面の曲面に沿わせるよう曲縁状に
加工しなければならず、溶接用の開先も当該曲縁部分に
曲面状に加工する必要がある。そして、施工現場におい
て、このような端部形状を有する梁４を、既に組立てが
終了している柱の間に挿入し、溶接接合する場合には、
柱間隔よりも梁長さの方が勝っているから、物理的に挿
入できないか、梁を傾けながら挿入することを余儀なく
される場合も生じる。

【０００４】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、溶接工数が少なく、仕口部の精度維持が容
易であり、しかも、現場での施工性が向上した鋼管柱体
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

（構成１）この目的を達成するための本発明の特徴構成
は、請求項１に記載したごとく、鋼管柱体の仕口部を、
その外周面に少なくとも一つの略矩形状平坦面を有し、
その内周面が円形断面を有する筒状に形成した点にあ
る。（作用・効果）本構成の鋼管柱体の仕口部は、従来の仕
口部に取付けられていた梁貫通タイプのダイアフラムあ
るいは外ダイアフラムを省略して構成されるから、梁フ
ランジの取付けが容易になる。つまり、仕口部の外周面
に形成した略矩形状平坦面のうち、何れの位置に対して
も梁フランジを溶接できる。また、ノンスカラップ工法
による溶接接合も容易に行える。しかも、取付ける梁の
梁成、あるいは、梁フランジの幅にかなりの自由度を確
保できる。そして、梁端部の溶接開先は直線状に加工す
るから煩雑さが増すことはない。施工現場においては、
既に組立てられた柱間への梁の挿入が容易に行え、現場
溶接作業も円滑に行える。一方、当該鋼管柱体の仕口部
は、その内周面が円形断面を有する。本構成であれば、
仕口部の断面形状がリング状に近付くから、仕口部に作
用する梁からの圧縮・引張力に対して最も有利な形状と
なる。基本的には、仕口部の管厚さえ増せば、仕口部断
面は何れの形状を採ることもできるがこの場合には、仕
口部分での強度・剛性が不必要に高まる。その結果、地
震時において、前記仕口部が適度に剪断変形して構造物
の崩壊を阻止しながら地震力を有効に吸収する、という
効果が発揮できなくなる。また、重量の増加に伴って製
作コストも向上してしまうという欠点が生じるのに対
し、本発明の鋼管柱体は仕口部において、内周面が円形
断面であるために、全体としてできるだけ部材重量を押
さえながら必要な強度を保持させることができる。この
他、後に柱および仕口部内部にコンクリートを充填する
場合、仕口部内面の形状が柱の内面形状と近似している
方ためにコンクリートの充填作業がスムーズかつ確実に
行えるという利点も期待できる。

【０００６】（構成２）本発明の鋼管柱体に係る仕口部
は、請求項２に記載したごとく、前記仕口部の外周面が
四つの略矩形状平坦面を有するように構成することがで
きる。（作用・効果）本構成仕口部であれは、構造物の内部に
あって四方から梁の取付く仕口部に用いることができ
る。一般に、建築構造物の仕口部は、仕口部毎に柱の取
付状態が微妙に異なるから、原則として単品製作され
る。よって、特定の仕口部を他の部分の仕口部として流
用できる場合等は殆どなく、仕口部の製作は多くの工数
を必要とする。しかし、本構成の仕口部であれば、梁の
取付面は単に平坦面に形成してあるに過ぎず、仕口部の
管厚および仕口部の成が決まれば、何れの仕口部にも適
用できる。よって、仕口部の製作工数が大幅に削減で
き、製作コストを低減化することができる。

【０００７】（構成３）本発明の鋼管柱体に係る仕口部
は、請求項３に記載したごとく、前記仕口部の端部が、
略円筒形状の断面を有し、当該端部の外径寸法が、前記
丸形鋼管柱の外径寸法と略同一であると共に、当該端部
の内径寸法も、前記丸形鋼管柱の内径寸法と略同一であ
るように構成することができる。（作用・効果）本構成のごとく、前記仕口部と前記丸形
鋼管柱との溶接部において、両者の外径寸法および内径
寸法を略同一にすれば、柱に作用する軸方向応力をスム
ーズに伝達することができる。よって、地震時等におい
ても、溶接接合部に応力が集中することがなく、溶接部
の信頼性、さらには、鋼管柱体の信頼性が向上する。そ
して、溶接接合部を挟む両部材の寸法が同じであるか
ら、溶接開先を狭開先に形成することができる。この結
果、溶接量の低減による溶接工数並びに溶接コストの削
減、あるいは、溶接入熱低減による母材強度の劣化防止
など種々の効果が得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図１〜図
４に基づいて説明する。

【０００９】本発明の鋼管柱体１は、鉄骨構造による構
造物あるいは鋼管コンクリート構造による構造物に多く
用いられるが、特に、丸形鋼管柱２（以下、単に「丸形
柱２」という）を利用する構造物に適用するとその効果
が大きい。前記丸形柱２を用いる場合の主な利点は、リ
ング状の断面形状が、前記丸形柱２に作用する梁４から
の圧縮・引張力に対して有利であり、前記丸形柱２の何
れの方向に対しても曲げ特性が一定であるうえ、意匠上
において優れた効果を発揮する等の点にある。前記丸形
柱２を用いる場合には、前記仕口部３の形状も同様な筒
状に構成するのが望ましい。つまり、下階から上階まで
の柱性状を均一化し、前記丸形柱２と前記仕口部３との
接合作業を容易にし、意匠性を向上させるなどの目的を
満たすためである。この結果、前記仕口部３自体の耐力
も向上することになる。

【００１０】本願発明の鋼管柱体１に係る前記仕口部３
においては、さらに、前記仕口部３の製作工数を削減す
るためにダイアフラムを用いない中空の仕口部としてい
る。具体的には、前記仕口部３の内周面５を円形断面を
有するものとし、かつ、前記仕口部３の管厚を前記丸形
柱２の管厚よりも大きく形成してある。これにより、前
記梁４を介して当該仕口部３に作用する引張・圧縮力に
対抗できる構造としている。ただし、前記内周面５の形
状は円筒面状である必要はない。例えば、梁フランジ６
の取付位置近傍のみを厚肉にし、前記仕口部３の中間部
位では薄肉にすることも可能である。この場合には、前
記内周面５の内径は夫々の部位で変化することとなる。

【００１１】これに対し、外周面７は、例えば図２に示
すごとく八角形の断面を有し、略矩形状の平坦面で囲ま
れた角柱状に構成してある。前記外周面７に略矩形状平
坦面を形成するのは、通常の形態を有する梁の取付を容
易にするためである。八つの略矩形状平坦面のうち、互
いに直角な位置関係にある一組の四つの面が、四方から
の梁を取付ける梁取付面８として機能し、他の相互に直
角な位置関係の四つの面は、単に前記梁取付面８どうし
をつなげる連接面９として機能する。一般的には、梁取
付面８の幅は、前記連接面９の幅よりも広く構成する。
前記連接面９は、平坦面に限られるものではないが、例
えば、この連接面９が凹状になり過ぎると、当該凹状部
分の管厚が不足して前記仕口部３が所定の耐力を保持で
きなくなるおそれがある。この場合、一方の梁４から入
った引張・圧縮力が、対向する梁４に適切に伝達され
ず、前記仕口部３で変形が生じてしまう。逆に、前記連
接面９が凸状になり過ぎると、前記仕口部３は必要な耐
力を有するものの、前記仕口部３の重量増加を招くこと
になる。このように、前記連接面９の形状は適切に決定
する必要があるが、そのためには、以下の手法が一つの
目安となる。図４には、前記梁取付面８および前記連接
面９の管厚分布を決定するための一手法を示す。ダイア
フラムを有しない中空仕口部としては、円筒形状である
ものが最も効率がよい。つまり、部材重量の増加を抑え
ながら高強度を得ることができる。本発明のごとく仕口
部３の外面に複数の平坦面を形成するには、この円筒部
を包含するような、例えば外面形状のみを正八角柱形状
にすればよい。この場合、重量増加を小さく抑えること
ができ、前記梁取付面８での管厚ｔ８と前記連接面９で
の管厚ｔ９とは等しくなる。前記管厚ｔ９を決定するに
は、前記正八角柱を基本形状として、前記管厚ｔ９が前
記管厚ｔ８よりも厚くなるように形成するとよい。ＦＥ
Ｍ解析においても、前記管厚ｔ９が前記管厚ｔ８よりも
厚い場合には、円筒形状の仕口部、更には、前記正八角
柱形状の仕口部と同等以上の耐力を有することが確認で
きている。

【００１２】前記梁取付面８は、前記仕口部３の成に亘
って平坦面に形成し、その法線は前記仕口部３の軸芯と
交わるように構成する。つまり、前記仕口部３に取り付
けられる夫々の梁４の軸芯が前記仕口部３の軸芯と交わ
るようにし、夫々の梁４から前記丸形柱２に作用する水
平力が偏心するのを防止して、前記鋼管柱体１の全体が
ねじれない構成する。ただし、多少の偏心に対しても問
題なく対応できることはＦＥＭ解析により確認してあ
る。前記梁４を前記梁取付面８に接続する場合、前記仕
口部３の上下方向において前記梁４の取付位置は任意で
ある。よって、本発明の前記仕口部３は、成の異なる梁
４が一つの前記仕口部３に取付けられる段違い梁仕口部
としても使用できる。前記梁取付面８が平坦面であれ
ば、梁端部は直線状に加工するだけでよく、その後の溶
接作業も効率的に行える。梁端部および溶接開先の形状
が単純であれば、これらの加工・溶接を自動化すること
は容易だからである。尚、前記梁取付面８への前記梁４
の取付けは、柱間のサイズに合わせて単一に形成された
梁４を建設現場で溶接接合するものでもよいし、図１に
示したごとく、予め工場でブラケット４ａを前記仕口部
３に溶接接合しておき、建設現場においては前記ブラケ
ット４ａ間に梁を接合するものであってもよい。このよ
うに本発明の鋼管柱体１に係る前記仕口部３は、その管
厚・成が決まれば、何れの仕口部としても使用すること
ができる。前記梁取付面８は、必ずしも四方に設ける必
要はないが、四方に設けた構成であれば適用範囲が最も
広くなってよい。仮に、構造物の角部に配置される柱の
仕口部で、直行する二本の梁しか取付かないような場合
でも、二箇所の梁取付面だけを使用すれば済むからであ
る。

【００１３】鋼管柱体１の製作は、柱部材として所定の
長さに切断した前記丸形柱２と、上記のごとく形成され
た前記仕口部３とを単に完全溶込み溶接により接合して
する。完全溶込み溶接とは、一般に、二つの部材を溶接
接合する際に、何れか一方の部材断面の全てが溶接され
るものをいう。本実施例の場合には、図３に示すごと
く、管厚が薄い方の部材である前記丸形柱２の端面にレ
型開先１１などの溶接開先を形成し、他方の仕口部３端
面は、単に柱軸芯に直角な面に形成しておく。その後、
両者を突合わせ、前記丸形柱２の管厚全部に亘る溶接を
行って鋼管柱体１を製作する。尚、前記仕口部３は、何
れの方法で製作することもできるが、例えば、遠心鋳造
によれば容易に製作することができる。

【００１４】〔別実施形態〕上記実施例においては、前
記丸形柱２を管厚の厚い仕口部３に単純に溶接する例を
示した。しかし、前記仕口部３と前記丸形鋼管柱２との
完全溶込み溶接部において、両者の外径寸法および内径
寸法を略同一にすれば、柱に作用する軸方向応力をスム
ーズに伝達することができる。即ち、図５に示すごと
く、前記仕口部３の端面形状を前記丸形鋼管柱２の端面
形状に合わせ、溶接部を挟んで、前記仕口部３と前記丸
形鋼管柱２とが、外面においても内面においても略面一
となるように構成する。この結果、地震時等において
も、溶接部に応力が集中することがなく、溶接部の信頼
性、鋼管柱体１の信頼性が向上する。また、溶接部を挟
む両部材の管厚が同じであれば、溶接開先を狭開先１２
に形成しても溶接作業は容易である。よって、溶接量の
低減による溶接工数並びに溶接コストの削減、さらに
は、溶接入熱低減による母材強度の劣化防止など種々の
効果が得られる。

【００１５】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鋼管柱体の外観を示す分解斜視図

【図２】本発明の鋼管柱体に係る仕口部端面を示す説明
図

【図３】本発明の鋼管柱体に係る仕口部近傍の一部切欠
側面図

【図４】仕口部の管厚分布を決定する手法を示す説明図

【図５】別実施形態に係る仕口部近傍の一部切欠側面図

【図６】従来の鋼管柱体の外観を示す斜視図

【符号の説明】

１鋼管柱体２丸形鋼管柱３仕口部４梁５内周面７外周面８略矩形状平坦面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼管柱のうち梁（４）を接合させるため
の仕口部（３）に対し、それの上下に連なる丸形鋼管柱
（２）を完全溶込み溶接してなる鋼管柱体（１）であっ
て、前記仕口部（３）を、その外周面（７）に少なくとも一
つの略矩形状平坦面（８）を有し、その内周面（５）が
円形断面を有する筒状に形成した鋼管柱体。
【請求項２】前記仕口部（３）の外周面（７）が四つ
の略矩形状平坦面（８）を有する請求項１に記載の鋼管
柱体。
【請求項３】前記仕口部（３）の端部が、略円筒形状
の断面を有し、当該端部の外径寸法が、前記丸形鋼管柱
（２）の外径寸法と略同一であると共に、当該端部の内
径寸法も、前記丸形鋼管柱（２）の内径寸法と略同一で
ある請求項１または請求項２に記載の鋼管柱体。