JPH09189075A

JPH09189075A - 角形鋼管柱とｈ形断面梁の接合構造

Info

Publication number: JPH09189075A
Application number: JP10259096A
Authority: JP
Inventors: Tadateru Katayama; 忠輝形山; Haruhito Okamoto; 晴仁岡本; Minoru Hirota; 実廣田; Hisaya Kamura; 久哉加村
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 1997-07-22
Anticipated expiration: 2016-04-24
Also published as: JP3284877B2

Abstract

(57)【要約】【課題】施工が簡単かつ強度的にも優れ、さらに適用
範囲の広い角形鋼管柱とＨ形梁の接合構造を得る。【解決手段】角形鋼管柱１の側面に角形鋼管柱１の幅
方向に所定長さ延出する添え板２１を溶接接合し、添え
板２１の延出部とＨ形断面梁５のフランジ部５ａとをア
ングル材２３でボルト接合してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築鉄骨構造にお
ける角形鋼管断面柱とＨ形断面梁との接合構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１８は、一般的な従来の角形鋼管柱と
Ｈ形断面梁の接合部の側面図である。図に示すように、
角形鋼管柱とＨ形断面梁の接合部の構造は、角形鋼管柱
１にダイアフラム３を取り付け、このダイアフラム３に
Ｈ形断面梁５を溶接接合するというものである。この
際、Ｈ形断面梁５のフランジ部５ａは突き合わせ溶接
（現場溶接もしくは工場溶接）により接合される。ま
た、ウェブ５ｂは、角形鋼管柱１に溶接接合されたガセ
ットプレート７に、スプライスプレート９を介してボル
ト接合される。

【０００３】図１９は、角形鋼管柱１とＨ形断面梁５と
の接合部の他の例の説明図である。この図１９に示すも
のは、ダイアフラムにブラケット１１を溶接にて接合
し、このブラケット１１にＨ形断面梁５をボルト接合す
るというものである。

【０００４】図２０は、例えば実公昭５２−７９２５号
公報に開示された角柱とＨ梁材の接合構造の他の例の説
明図である。図２０に示すものは、角柱の側面１ａに、
該角柱１の側面幅と略同一のフランジ幅を有するＨ梁材
５の端部５ｄを溶着固定し、該Ｈ梁材端部の両側縁部と
角柱側面１ａの間に前記角柱の肉厚と略同一肉厚を有す
るサイドプレート６を溶着固定したものである。そし
て、この実公昭５２−７９２５号公報に示すものは、サ
イドプレート６によりＨ梁材５からの応力を最も剛性の
高い角柱１の角部分に伝達するようにして、簡単な構造
でありながら高剛性の接合を可能にしたものである。

【０００５】図２１は、例えば特公昭６３−５１２２０
号公報に開示されたＨ形断面梁を角形鋼管柱に接合する
構造の他の例の説明図である。図２１に示すものは、ウ
ェブ１３ｂの上下にフランジ１３ａを一体的に設けてな
るダイアフラム１３を介して、角形鋼管柱１とＨ形断面
梁（図示なし）とを接合する仕口構造において、フラン
ジ１３ａの外端部直角方向に帯板１５を添設したもので
ある。この例におけるダイアフラム１３は、角形鋼管柱
１に溶接にて接合されるものである。その他の従来技術
として、特開平７−１０９７６９号公報に記載のものが
ある。同公報に記載のものは、鋼製のＬ形柱梁連結部材
を、柱にブラインドボルトで接合し、梁には梁フランジ
に高力ボルトにて一面せん断状態で摩擦接合されるもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１８に示す接合方法
の場合、ウェブ５ｂがフランジ部５ａに当たる部位で
は、溶接の信頼性確保のために、スカラップと呼ばれる
切り欠き５ｃを入れて、フランジ部５ａに裏当て金１７
を取り付け、ウェブを切り欠くことによりフランジ部の
溶接線を一本として溶接することが行われる。しかし、
この切り欠き５ｃは、力学的には応力集中を引き起こす
と共に連続体構造としては、一種の欠陥であり、大地震
の際には全体構造の破壊の起点となりやすい、という問
題点がある。なお、このことは、地震被害においても実
証されているものである。

【０００７】また、図１９または図２１に示したもの
は、スカラップをとらない場合の施工法であるため、上
述した図１８のような問題はないと考えられる。しか
し、ブラケット１１またはダイアフラム１３を現場にて
溶接施工することは、極めて困難であり、通常はこれら
を角形鋼管柱１に工場にてあらかじめ溶接施工しておく
方式がとられる。この方式の場合は、柱梁接合部１カ所
につき工場での溶接と現場でのボルト接合との２種類の
接合が必要になり、そのため工期が長くなる。また、図
２１に示したものはダイアフラム１３の形状が複雑であ
るため、製作・施工コストが高くなるという問題もあ
る。さらに、この図２１の接合形式において梁が４方向
から取り付く場合には、接合が困難になるという問題点
もある。また、図２０に示したものは、角部が丸い冷間
成形角形鋼管および熱間成形角形鋼管には適用できない
という問題がある。

【０００８】また、特開平７−１０９７６９号公報に記
載のものにおいては、梁フランジ側ボルト接合部、柱側
ボルト接合部共に一面摩擦状態でのせん断力で抵抗しな
くてはならないため、ボルトの必要本数が増加し、接合
部材の長さが増大してしまって不経済である。特に、柱
径が小さい場合、最小ボルトピッチを使用しても一列に
配置できる本数は限られてしまい設計耐力を満足しない
場合が考えられる。なおかつブラインドボルトの設計耐
力は、同じ材質の高力ボルトに比べて低く評価されてい
る。これらの理由から、この接合形式は現実には成立し
ない場合が多いと推定される。たとえ設計でボルトを２
列または３列に増やそうとしても、今度は柱の孔欠損に
より柱の耐力が低下してしまうため、ボルト本数を増や
せない場合が多い。

【０００９】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたものであり、施工が簡単かつ強度的にも優れ、
さらに適用範囲の広い角形鋼管柱とＨ形梁の接合構造を
得ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る角形鋼管柱
とＨ形断面梁の接合構造は、角形鋼管柱の側面に、該角
形鋼管柱の幅方向に所定長さ延出する添え板を溶接接合
し、該添え板の延出部とＨ形断面梁のフランジ部をアン
グル材でボルト接合してなるものである。

【００１１】上記のように構成された角形鋼管柱とＨ形
断面梁の接合構造においては、現場にて、添え板とＨ形
断面梁のフランジ部をアングル材でボルト接合すること
により、角形鋼管柱とＨ形断面梁を簡単に接合できる。
また、Ｈ形断面梁のフランジ部の応力は、柱から離れた
位置から徐々にアングル状金物２３および添え板に流
れ、角形鋼管柱の側面にて比較的均等なせん断応力状態
となり、角形鋼管柱に応力伝達される。そのため、角形
鋼管柱に大きな応力（局部的な力）がかかることがな
い。また、角形鋼管柱にＨ形断面梁を接合するのに際し
てスカラップを設ける必要もなく、ウェブとフランジの
交点に応力集中が生ずることもない。

【００１２】また、本発明に係る角形鋼管柱とＨ形断面
梁の接合構造は、添え板を、前記角形鋼管柱に挿入可能
な井桁状に形成したものである。

【００１３】さらに、添え板を、前記角形鋼管柱の各角
部に接合可能な複数の略十字状部材にしたものである。

【００１４】また、前記アングル状連結部材に代えて箱
形連結部材を用いたものである。

【００１５】さらに、前記アングル状連結部材に代えて
チャンネル状連結部材を用いたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は、本発明の位置実施形態の正面
図、図２は側面図（ただし、Ｈ形断面梁の接合前の状
態）であり、図３は１方向にＨ形断面梁が接合された状
態を示す斜視図である。以下、図１、図２に基づいて本
実施形態を説明する。なお、従来例を示した図１８乃至
図２１と同一部分には同一符号を付してある。本実施形
態においては、角形鋼管柱１の側面部１ａに、角形鋼管
柱１の幅方向に所定長さ延出する添え板２１を接合し、
この添え板２１の延出部とＨ形断面梁５のフランジ５ａ
をアングル状金物２３でボルト接合してなるものであ
る。また、角形鋼管柱１の正面部には、ガセットプレー
トが溶接接合され、このガセットプレートとＨ形断面梁
５のウェブ５ｂが、この図１の場合においては１枚のス
プライスプレートを介してボルト接合されている。

【００１７】さらに詳細に説明すると、添え板２１は角
形鋼管柱１の両側面に、上下方向所定の距離（Ｈ形断面
梁５の高さ程度の距離）を離して、それぞれ２枚溶接に
て接合されている。従って、角形鋼管柱１とＨ形断面梁
５との接合部１カ所につき、４枚の添え板２１が角形鋼
管柱１に接合されることになる。なお、この添え板２１
の接合は通常は工場であらかじめ取り付けておくように
する。また、添え板２１の延出部にはボルト孔２１ａが
穿設されている。なお、添え板２１の板厚および幅は接
合されるＨ形断面梁５のサイズに応じて適宜設定するよ
うにする。ガセットプレートにもボルト孔が穿設されて
おり、これら添え板２１およびガセットプレートの角形
鋼管柱１への接合状態の一例を図２に示してある。

【００１８】アングル状金物２３には、その屈曲部を挟
む両端部にボルト孔が穿設されている。そして、Ｈ形断
面梁５を角形鋼管柱１に接合する際には、２枚のアング
ル状金物２３によって添え板２１及びＨ形断面梁５のフ
ランジ５ａを挟持するように配置し、アングル状金物２
３の両端部にボルトを挿通して、ボルト接合するように
している。このときの接合状態は図３に示す通りであ
る。なお、図３には示されていないが、ガセットプレー
トとＨ形断面梁５のウェブ５ｂも、スプライスプレート
を介して接合されている。

【００１９】上記のように構成された本実施形態におい
ては、添え板２１をあらかじめ工場で溶接しておき、現
場においてはボルト接合のみを行うようにしたので、溶
接欠陥などの施工不良が生じにくくなり、信頼性の高い
構造物の構築が可能となる。また、添え板２１の形状が
単純であり、工場における溶接もごく簡単なものである
ことから、短い工期で工事が可能となると共に、コスト
低減を図ることもできる。さらに、通常ボルトとボルト
孔径は一定のクリアランスを持っているので、Ｈ形断面
梁５を角形鋼管柱１に接合するのに際して、水平方向お
よび上下方向の誤差を吸収しやすくなり、現場溶接の場
合に比べると、施工性が良いという利点もある。

【００２０】また、Ｈ形断面梁５のフランジ５ａの応力
は、柱から離れた位置から徐々にアングル状金物２３お
よび添え板２１に流れ、角形鋼管柱１の側面にて比較的
均等なせん断応力状態となり、角形鋼管柱１に応力伝達
される。したがって、Ｈ形断面梁５のフランジ５ａの幅
が角形鋼管柱１の側面の幅よりも狭い場合であっても、
角形鋼管柱１に大きな応力（局部的な力）がかかること
がない。また、本実施形態の接続構造によれば、図１８
に示したような、スカラップを設ける必要もなく、ウェ
ブとフランジの交点を起点とした破壊に対する心配がな
い。従って、本実施形態のものは、信頼性の高い構造で
あるといえる。

【００２１】なお、角形鋼管柱１の鋼管の中にコンクリ
ートを充填した場合にも、同様に適用できることは言う
までもない。

【００２２】実施の形態２．図４は本発明の他の実施形
態の正面図である。本実施形態においては、Ｈ形断面梁
５を角形鋼管柱１の軸心よりも図中左側にずらして配置
した例を示している。この場合には、図に示すように、
図中右側に配置されるアングル状金物２３の水平辺を長
寸法に、左側に配置されるアングル状金物３の水平辺を
短寸法に設定すればよい。本実施形態によれば、Ｈ形断
面梁５を角形鋼管柱１の軸心から左右の方向にずらして
配置することができるため、Ｈ形断面梁５と角形鋼管柱
１の配置の自由度が大きくなる。

【００２３】実施の形態３．図５は本発明の他の実施形
態における添え板とアングルの接合状態を示す正面図で
ある。本実施形態においては、Ｈ形断面梁５の各フラン
ジ部５ａを挟持する一対のアングル状金物２３を、その
アングル部ａの向きが互いに逆向きになるように配置し
たものである。こうすることにより、添え板２１を上下
方向にのばすことが可能となるため、添え板の板厚を抑
えることができる。

【００２４】なお、実施形態１乃至３においては、Ｈ形
断面梁５が角形鋼管柱１の一側面に接合される場合を例
に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものでは
ない。例えば、Ｈ形断面梁５を角形鋼管柱１の直交する
二側面に接合する場合には、図６乃至図９に示すよう
に、直交するそれぞれの面に添え板２１を溶接するよう
にすればよい。なお、図６に示したものは各面に溶接す
る添え板２１をそれぞれ上下方向にずらして設置するよ
うにしたものである。この場合には、隣り合う２枚の添
え板２１の接合位置はそれぞれ上下方向にずれを生ずる
が、アングル状金物２３の垂直方向の辺の長さを調整す
ることによって、直行するそれぞれの面に接合するＨ形
断面梁５の接合高さを一致させることができる。図７は
図６に示した方法で設置した添え板２１にＨ形断面梁５
を設置した状態を示す斜視図である。

【００２５】また、図８に示すように、添え板２１にお
ける、角形鋼管柱１との接合部分の幅（上下方向の長
さ）を大きくすることによって、添え板２１と角形鋼管
柱１との溶接部が負担する荷重が軽減され、大きな荷重
に耐え得る構造となる。なお、図６、図８に示したもの
は角形鋼管柱１の直交する二側面に設置する添え板２１
を上下方向にずらして設置する例を示したが、これらの
添え板２１をずらさない場合は図９に示すようにすれば
よい。さらに、１方向または２方向の添え板２１を直交
する添え板２１に溶接する際、図１０に示すように柱径
の内側にずらすと、アングル状金物２３の持ち出し長さ
を抑えることが可能となる。すると、柱径が大きな場合
でも既存の山形鋼を使用できるようになり、工場におけ
るアングル状金物２３の曲げ加工の費用、工数も削減で
きる。

【００２６】また、図１１に示すように、添え板２１を
あらかじめ井桁状に加工し、この加工したものを角形鋼
管柱１に挿入して組み立てるようにしてもよい。これに
より、直交方向の梁の上端高さを揃えることにより、各
階の階高を抑えることができるため、より経済的な設計
が可能となる。

【００２７】さらにまた、図１２に示すように、添え板
２１を十字形状に形成し、このように形成した部材を角
形鋼管柱１の側面に設置するようにしてもよい。この例
によれば、鋼管の寸法誤差による接合時の不都合を防ぐ
ことができる。

【００２８】また、図１３に示すように、アングル状金
物２３のうち添え板２１の内側に配置されるものを箱形
連結材３０に代えてもよい。この箱形連結材３０は図１
３に示すように矩形状の有底枠体の対向する一対の側面
と底面にボルト孔が設けられている。そして、ボルト孔
が設けられていない一対の側面を連結するリブ部材３０
ａが設けられている。このリブ部材３０ａは箱形連結材
３０の剛性を高める機能を有している。このような箱形
連結材３０を用いることにより、フレームの補強効果を
担うばかりか、部材数の低減も行える。なお、この箱形
連結材３０に代えて、図１４に示すようなチャンネル状
連結材３１を用いてもよい。このチャンネル状連結材３
１の場合にも箱形連結材３０とほぼ同等の効果が見込ま
れる。チャンネル状連結材３１の場合には製作が簡単で
ありコスト低減を図ることが出来るという効果がある。
なお、図１３、図１４に示したものは図６に示した方法
で設置した添え板２１を例に挙げて説明したが、箱形連
結材３０及びチャンネル状連結材３１は図６に示したも
のに限られず、図８乃至図１２に示した形状の添え板２
１に対しても用いることができることはいうまでもな
い。

【００２９】図１５、図１６、図１７は角形鋼管柱１と
Ｈ形断面梁５の接合状態を示す平面図である。そして、
図１５は角形鋼管柱１の４面にＨ形断面梁５を接合した
例、図１６は角形鋼管柱１の３面にＨ形断面梁５を接合
した例、図１７は角形鋼管柱１の２面にＨ形断面梁５を
接合した例をそれぞれ示している。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にお
いては、添え板をあらかじめ角形鋼管柱の側面に接合
し、この添え板とＨ形断面梁のフランジとをアングル材
でボルト接合するようにしたので、施工が簡単でかつ強
度的にも優れ、さらに適用範囲の広い角形鋼管柱とＨ形
梁の接合構造となる。

【００３１】また、角形鋼管柱の側面幅とＨ形断面梁の
フランジ幅が一致しない場合にも、アングル材の辺長さ
を変更することによって両者を接合することができる。
従って、角形鋼管柱の側面幅とＨ形断面梁のフランジ幅
を一致させる必要がなく、Ｈ形断面梁のフランジ幅を自
由に選定できるのである。また、梁芯と柱芯とをずらす
こともでき、Ｈ形断面梁のフランジの高さ位置も自由に
移動させることができる。さらに、角形鋼管は、角の丸
い鋼管、溶接組立鋼管のいずれであっても、Ｈ形断面梁
を接合でき、適用範囲が広い接合構造である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の正面図である。

【図２】本発明の一実施形態の側面図である（ただし、
Ｈ形断面梁の接合前の状態）。

【図３】本発明の一実施形態における接合状態を示す斜
視図である。

【図４】本発明の他の実施形態の正面図である。

【図５】本発明の他の実施形態の正面図である。

【図６】本発明の他の実施形態における添え板の接合状
態を示す斜視図である。

【図７】本発明の他の実施形態における梁の接合状態を
示す斜視図である。

【図８】本発明の他の実施形態における添え板の接合状
態を示す斜視図である。

【図９】本発明の他の実施形態における添え板の他の態
様を示す斜視図である。

【図１０】本発明の他の実施形態における添え板の接合
状態を示す斜視図である。

【図１１】本発明の他の実施形態における添え板を説明
する斜視図である。

【図１２】本発明の他の実施形態における添え板の接合
状態を示す斜視図である。

【図１３】本発明の他の実施形態における箱形連結材を
用いた例の斜視図である。

【図１４】本発明の他の実施形態におけるチャンネル状
連結材を用いた例の斜視図である。

【図１５】本実施形態におけるＨ形断面梁の接合状態を
示す平面図である。（４方向）

【図１６】本実施形態におけるＨ形断面梁の接合状態を
示す平面図である。（３方向）

【図１７】本実施形態におけるＨ形断面梁の接合状態を
示す平面図である。（２方向）

【図１８】従来の角形鋼管柱とＨ形断面梁との接合部の
側面図である。

【図１９】従来の角形鋼管柱とＨ形断面梁との接合部の
他の例の説明図である。

【図２０】従来の角柱とＨ梁材の接合構造の他の例の説
明図である。

【図２１】従来のＨ形断面梁を角形鋼管柱に接合する構
造の他の例の説明図である。

【符号の説明】

１角形鋼管柱５Ｈ形断面梁５ａＨ形断面梁のフランジ５ｂＨ形断面梁のウェブ２１添え板２３アングル金物２７ボルト

フロントページの続き (72)発明者加村久哉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

【特許請求の範囲】

【請求項１】角形鋼管柱の側面に、該角形鋼管柱の幅
方向に所定長さ延出する添え板を溶接接合し、該添え板
の延出部とＨ形断面梁のフランジ部をアングル状連結材
でボルト接合してなる角形鋼管柱とＨ形断面梁の接合構
造。
【請求項２】前記添え板は、前記角形鋼管柱に挿入可
能な井桁状に形成されていることを特徴とする請求項１
記載の角形鋼管柱とＨ形断面梁の接合構造。
【請求項３】前記添え板は、前記角形鋼管柱の各角部
に接合可能な複数の略十字状部材からなることを特徴と
する請求項１記載の角形鋼管柱とＨ形断面梁の接合構
造。
【請求項４】前記アングル状連結部材に代えて箱形連
結部材を用いたことを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載の角形鋼管柱とＨ形断面梁の接合構造。
【請求項５】前記アングル状連結部材に代えてチャン
ネル状連結部材を用いたことを特徴とする請求項１乃至
３のいずれかに記載の角形鋼管柱とＨ形断面梁の接合構
造。