JPH09195385A - 角形鋼管柱の接合構造および接合金物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合ボルトの頭が鋼管柱の外側に突出するこ
となくて納まりが良く、かつ剛性の確保および接合作業
の容易化が図れる接合構造とする。 【解決手段】 互いに嵌合する鋳鋼製の内側接合金物３
と外側接合金物４とを用い、一方は上側角形鋼管柱１の
下端に、他方は下側角形鋼管柱２の上端に溶接する。外
側接合金物４は、断面８角形の筒状とし、その外面の４
面が角形鋼管柱１，２の４側面と略同一平面に位置し、
かつ残り４面が角形鋼管柱１，２の各角部から控えた位
置となる形状とする。内側接合金物３は外面が外側接合
金物４に内嵌する８角形状とし、角形鋼管柱１，２の角
部と対応する４面の管壁部分は厚肉とする。角形鋼管柱
１，２の各角部と対応する内外の接合金物３，４の管壁
部に接合ボルト５を挿通して両接合金物３，４を相互に
接合する。

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、鉄骨造建物等に
おける角形鋼管柱の接合構造および接合金物に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、角
形鋼管柱の上下相互を剛接合する場合は、上下の鋼管柱
の端部同士を現場で溶接により接合していた。しかし、
このように現場で上下の鋼管柱相互を溶接するのでは、
作業環境が悪く天候に左右されるばかりか、接合の精度
も溶接作業者の技能に依存する度合いが高くて品質が不
安定となり、溶接後の品質検査に労力をかけるなど多大
の問題点がある。

【０００３】そこで、図８に示すように、接合金物を介
して上下の角形鋼管柱５０，５１の相互を剛接合する接
合構造が提案されている。すなわち、この接合構造で
は、プレート５３上に４枚の立片５４を角筒状に並べて
溶接してなる接合金物５２を下側角形鋼管柱５１の上端
に溶接し、上側角形鋼管柱５０の下端を前記接合金物５
２に外嵌させ、ボルト挿通孔５０ａ，５４ａにわたって
挿通した高力ボルト５５を、立片５４の裏面の溶接ナッ
ト５６に締め込むことにより接合する。

【０００４】しかし、前記構成では、プレート５３が鋼
管柱５０の外周に突出し、またこのプレート５３の突出
を無くしたとしても、高力ボルト５５の頭部が鋼管柱５
０の外側に突出するため、施工上や仕上げの納まり上に
おいて邪魔になるという問題点がある。なお、立片５４
を設ける代わりに、上下の鋼管柱の間に接合金物を設
け、接合金物を細いものとすれば、ボルト頭の突出を防
止することができるが、接合部の剛性が低下する。

【０００５】この発明は、このような課題を解消し、接
合ボルトが鋼管柱の外側に突出することがなくて、柱周
りの納まりが良く、接合部の剛性が確保でき、また現場
での接合作業を無溶接でボルト接合により行える角形鋼
管柱の接合構造および接合金物を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の角形鋼管柱の接合構造は、互いに嵌合する内側接合金
物と外側接合金物とを設け、これら接合金物を相互にボ
ルト接合したものである。前記両接合金物は鋳鋼製と
し、いずれか一方の接合金物を上側角形鋼管柱の下端
に、他方の接合金物を下側角形鋼管柱の上端に各々溶接
する。前記外側接合金物は、断面８角形の筒状とし、そ
の外面の４面が角形鋼管柱の４側面と略同一平面に位置
し、かつ残り４面が角形鋼管柱の各角部から控えた位置
となる形状とする。前記内側接合金物は外面が外側接合
金物に内嵌する８角形状とし、角形鋼管柱角部と対応す
る４面の管壁部分は厚肉とする。前記角形鋼管柱の各角
部と対応する内外の接合金物の管壁部に接合ボルトを挿
通し、両接合金物を相互に接合する。この構成によれ
ば、各接合ボルトが、外側接合金物の外面における角形
鋼管柱の角部から内側へ控えられた面に配置されるた
め、角形鋼管柱の外側に突出しない。そのため、角形鋼
管柱に接して面材等を配置する場合等にボルト頭が邪魔
とならず、柱周りの部材配置や意匠上の納まりが良い。
また、接合金物は鋳鋼製とするため、鋼板等で構成する
場合に比べて高い剛性が得られる。そのため、鋼管柱の
各角部から控えた面を持つ小断面の接合金物としなが
ら、必要な剛性を確保することができる。また、上下の
接合金物を上下の鋼管柱に溶接しておくことで、現場で
は上下の接合金物を嵌合させてボルト締めを行うだけで
接合が行え、施工性が良い。前記接合ボルトは、内側接
合金物に設けたねじ孔に締め込むるようにしても良く、
内側接合金物の内面に溶接等で取付けられたナットに締
め込むようにしても良い。また、接合ボルトとしてワン
サイドボルトを使用してもよい。この明細書で言う「ワ
ンサイドボルト」とは、一端側からの操作により他端で
頭部が拡径状態に塑性変形して形成されて締め付けが行
える軸状締め付け金具の総称であり、ブラインドボルト
等とも呼ばれる。接合ボルトとしてワンサイドボルトを
用いた場合、内側接合金物にねじ切りやナット溶接等を
行わずに接合ができ、内側接合金物の製作が容易とな
る。また、ワンサイドボルトは軸部の破断により締め付
け力が定まるため、施工管理が目視だけで済む。

【０００７】この発明の角形鋼管柱接合金物は、互いに
嵌合する鋳鋼製の内側接合金物と外側接合金物とからな
るものである。いずれか一方の接合金物は上側角形鋼管
柱の下端に、他方の接合金物は下側角形鋼管柱の上端に
各々溶接される。前記外側接合金物は、断面８角形の筒
状であって、その外面の４面が角形鋼管柱の４側面と略
同一平面に位置し、かつ残り４面が角形鋼管柱の各角部
から控えた位置となる形状とする。前記内側接合金物は
外面が外側接合金物に内嵌する８角形状とし、角形鋼管
柱角部と対応する４面の管壁部分は厚肉とする。この厚
肉となった管壁部分およびこの管壁部分に重なる外側接
合金物の管壁部分に、互いに整合するボルト挿通孔を形
成する。この構成の角形鋼管柱接合金物は、請求項１記
載のような角形鋼管柱の接合構造に使用できる。

【０００８】この発明の請求項４記載の角形鋼管柱の接
合構造は、上下の角形鋼管柱の端面に鋳鋼製の上側接合
金物および下側接合金物を溶接したものであり、これら
上下の接合金物には、互いに重ねられる端板部を各々設
ける。また、上下の接合金物にはボルト締め作業用の開
口を有する４個の中空部を四隅に各々設ける。これら中
空部の間の仕切り壁は金物中心部が薄く外面部が厚肉と
なる断面形状とし、上下の接合金物を、前記各中空部内
に各々配置されて前記端板部を貫通する４本のボルトで
接合する。この構成によれば、上下の角形鋼管柱に溶接
された上下の接合金物の端板部同士を重ね、各接合金物
の４個の中空部内にそのボルト締め作業用開口から手や
工具を差し込んでボルト接合することにより、現場での
溶接を必要とせずに施工性良く接合できる。各ボルトは
接合金物の中空部内に配置されるため、ボルト頭等が角
形鋼管柱の外側に突出することがなく、周辺部材の配置
や意匠上の納まりが良い。各接合金物は鋳鋼製であり、
また前記中空部の間の仕切り壁は外面部が厚肉となった
断面形状としたため、前記のような中空部を設けなが
ら、曲げ等に対する剛性も確保される。前記構成におい
て、上下いずれかの一方の接合金物に代えて、他方の接
合金物に重なる端板部を有しその端板部のボルト締め箇
所が厚肉となった鋳鋼製の接合金物を用いても良い。前
記端板部の厚肉部分にはねじ孔を形成する。これら上下
の接合金物は、前記他方の接合金物の端板部のボルト挿
通孔から接合ボルトを挿通し、前記ねじ孔にねじ込んで
接合する。このように構成した場合も、上下いずれかの
接合金物の中空部に手や工具を差し込むことによりボル
ト接合作業を行うことができる。また、前記他方の接合
金物は外面に開口する部分が無いため、鋳鋼製とするこ
とと相まって剛性の確保が容易である。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図３と共に説明する。図１（Ａ），（Ｂ）はこの実施
形態の角形鋼管柱の接合構造の斜視図および水平断面図
であり、図２はその分解斜視図である。この接合構造
は、上側角形鋼管柱１の下端に溶接した鋳鋼製の内側接
合金物３を、下側角形鋼管柱２の上端に溶接した同じく
鋳鋼製の外側接合金物４に内嵌させ、両接合金物３，４
をワンサイドボルト５で接合したものである。

【００１０】外側接合金物４は、断面８角形の筒状であ
って、その外面の４つの面４ａが角形鋼管柱１，２の４
面と略同一平面に位置し、かつ残り４つの面４ｂが角形
鋼管柱１，２の各角部から控えた位置となる形状とされ
る。前記４つの面４ｂには両接合金物３，４を前記ワン
サイドボルト５で接合するための複数のボルト挿通孔６
が形成される。前記内側接合金物３は、その外面が外側
接合金物４に内嵌する８角形状とされ、かつ角形鋼管柱
１，２の各角部と対応する４つの面３ｂの管壁部分が厚
肉とされる。その４つの面３ｂには外側接合金物４の前
記ボルト挿通孔６と整合するボルト挿通孔７が形成され
る。

【００１１】この構成によると、上下の角形鋼管柱１，
２の端面への各接合金物３，４の溶接を工場で予め行っ
ておくことにより、現場では互いに嵌合させた内外の接
合金物３，４をボルト接合する作業だけで、容易に角形
鋼管柱１，２の相互を堅固に接合することができる。ま
た、接合金物３，４は鋳鋼製であるため、剛性の確保が
容易である。接合ボルトであるワンサイドボルト５は、
角形鋼管柱１，２の各角部から内側に控えた位置に納ま
り、施工上や仕上げの納まり上において邪魔にならな
い。

【００１２】図３は前記実施形態に使用するワンサイド
ボルト５の一例を示す。このワンサイドボルト５は、ピ
ン２２と、このピン２２の外周にピン頭部２２ａ側から
順に並んで被さったバルブスリーブ２１ａ、グリップス
リーブ２１ｂ、シェア座金２３ａ、受け座金２３、およ
びナット２４を有する。ピン２２は、丸軸部２２ｅに続
くねじ部２２ｂの中間に破断溝２２ｄを有し、かつ先端
にピン径よりも若干大径のピン頭部２２ａを有する。ま
た、ねじ部２２ｂに続いて短いピンテール２２ｃが設け
られている。ピンテール２２ｃは、外径面を滑り止め用
の凹凸面に形成してある。バルブスリーブ２１ａは、グ
リップスリーブ２１ｂよりも軟質の材料で形成されて軸
方向力の負荷で外側へ鍔状に塑性変形可能なものとす
る。例えば、グリップスリーブ２１ｂは硬質の鋼合金と
し、バルブスリーブ２１ａは軟質の鋼合金とする。シェ
ア座金２３ａは、内周がバルブスリーブ２１ｂの端面に
係合して所定軸力で剪断するものとする。受け座金２３
は、シェア座金２３ａの外周部が嵌合する環状凹部を一
側面に有するものである。また、この例ではピン２２の
丸軸部２２ｅの先端側部分２２ｅ₁ を基端側部分２２ｅ
₂ よりも段差部２２ｆを介して僅かに大径とし、グリッ
プスリーブ２１ｂの内径を前記先端側部分２２ｅ₁ より
も小径としてある。

【００１３】このワンサイドボルト５の締結作業は、回
転式の電動締結工具（図示せず）を用いて行うことがで
きる。すなわち、締結工具でピンテール２２ｃを把持し
た状態で、同工具のボックス状のナット係合部でナット
２４を締め付ける。これにより、ピン頭部２２ａとシェ
ア座金２３ａの間に圧縮力が作用してシェア座金２３
ａ，グリップスリーブ２１ｂ，およびバルブスリーブ２
１ａが挟み付けられ、まず先端のバルブスリーブ２１ａ
が外側へ鍔状に塑性変形し始める。すなわちバルビング
が生じる。ピン２２の丸軸部２２ｅが段付きである場合
は、その段差部２２ｆにグリップスリーブ２１ｂが係合
するまで前記のバルビングが生じる。さらにナット２４
の締め付けを行うと、シェア座金２３ａが剪断し、グリ
ップスリーブ２１ｂが受け座金２３内に進入する。これ
によりバルブスリーブ２１ａの鍔状変形部分２１ａ₁ が
内側接合金物３の表面に係合すると、受け座金２３を介
してナット２４と鍔状塑性変形部分２１ａ₁ との間で両
接合金物３，４の管壁に締付軸力が導入される。ナット
２４をさらに締め付け回転させると、所定の軸力が導入
された状態で、ピンテール２２ｃが破断溝２２ｄで破断
する（図３（Ｂ））。

【００１４】このように接合ボルトとしてワンサイドボ
ルト５を使用した場合、ボルト締め作業が一層容易にな
る。また、所定の軸力でシェア座金２３ａが剪断するた
め、締め付け軸力の管理が不要となり、施工管理が容易
となる。

【００１５】なお、前記実施形態では、上側角形鋼管柱
１に内側接合金物３を、下側角形鋼管柱２に外側接合金
物４を各々溶接したが、前記と逆に、上側角形鋼管柱１
に外側接合金物４を、下側角形鋼管柱２に内側接合金物
３を各々溶接してもよい。また、前記接合構造による接
合位置は、応力の少ない柱高さの中間、つまり上下階の
梁が接合される位置の中間とするのが好ましい。

【００１６】また、前記実施形態では接合ボルトとして
ワンサイドボルト５を使用したが、図４に水平断面図で
示すように両切りボルト８とナット８ａを使用してもよ
い。この場合、内側接合金物３の４面３ｂには、ボルト
挿通孔６に代えて、前記両切りボルト８をねじ込むねじ
孔９を形成する。その他の構成については先の実施形態
と同様である。両切りボルト８およびナット８ａに代え
て通常の頭付きのボルトを用いても良いが、前記のよう
に両切ボルト８を用いた場合、規定の締め付け軸力を得
るための施工管理が容易となる。

【００１７】図５，図７，図８は、各々この発明の他の
実施形態を示し、図６は参考提案例を示す。図５に示す
実施形態では、上下の角形鋼管柱１，２の端面に各々上
側接合金物１０および下側接合金物１１を溶接し、前記
両接合金物１０，１１にそれぞれ設けた端板部１２，１
３を重ね、この両端板部１２，１３を高力ボルト等のボ
ルト１４で接合している。

【００１８】上下の接合金物１０，１１は鋳鋼製であっ
て、ボルト締め作業用の開口１５ａを有する４つの中空
部１５が四隅に各々設けられる。これら各中空部１５
は、断面概形が十字状の仕切り壁１６で仕切られる。仕
切り壁１６の断面形状は、図５（Ｂ）に水平断面図で示
すように金物中心部が薄く、外面側へ次第に２次曲線状
に厚くなる形状とされている。前記上下の端板部１２，
１３の前記４つの中空部１５に対応する部分には前記ボ
ルト１４を挿通させるボルト挿通孔（図示せず）が設け
られる。このボルト挿通孔にボルト１４を挿通させ、上
下の端板部１２，１３を締めつけることにより、上下の
角形鋼管柱１，２の相互が接合される。

【００１９】この構成の場合も、上下の角形鋼管柱１，
２の端面への各接合金物１０，１１の溶接を工場で予め
行っておくことにより、現場では両接合金物１０，１１
の端板部１２，１３同士を重ねてボルト締めする作業だ
けで、容易に角形鋼管柱１，２の相互を堅固に接合する
ことができる。また、そのボルト接合作業は、接合金物
１０，１１の開口１５ａから中空部１５内に手を差し込
むことにより容易に行うことができ、ボルト１４も両接
合金物１０，１１の中空部１５内に納まるので、施工上
や仕上げの納まり上において邪魔にならない。

【００２０】図６に示す参考提案例は、図５の実施形態
の上下の接合金物１０，１１を、鋼板を溶接して構成し
たものである。すなわち、前記仕切り壁１６Ａは、断面
十字状に交差させた２枚の鋼板からなり、端板部１２，
１２′間および端板部１３，１３′間に各々溶接され
る。その他の構成は図５と同様である。

【００２１】図７に示す実施形態は、図５の実施形態の
接合構造において、下側接合金物１１の代わりに箱状の
接合金物１１Ａを用いたものである。この接合金物１１
Ａは、上側接合金物１０に重なる端板部１３Ａのボルト
締め箇所が厚肉となった鋳鋼製のものであり、端板部１
３Ａの厚肉部分にはねじ孔１７が形成される。このねじ
孔１７に整合する上側接合金物１０のボルト挿通孔１８
からボルト１４を挿通させ、そのボルト１４を前記ねじ
孔１７にねじ込むことにより、上下の端板部１２，１３
Ａが接合される。これにより、上下の角形鋼管柱１，２
の相互が接合される。なお、上側接合金物１０と下側接
合金物１１Ａとは互いに上下を入れ換えて用いても良
い。

【００２２】

【発明の効果】この発明の請求項１記載の角形鋼管柱の
接合構造、および請求項３記載の角形鋼管柱接合金物
は、互いに嵌合する鋳鋼製の内側接合金物および外側接
合金物を用い、外側接合金物を角形鋼管柱の各角部から
内側へ控えた断面形状としてその角部対応位置でボルト
接合する構成としたため、接合ボルトのボルト頭等が角
形鋼管柱の外側に突出せず、柱周りの施工上や意匠上の
納まりが良い。また、現場溶接が不要で、現場ではボル
ト接合作業だけで済み、施工性が良い。しかも各接合金
物が鋳鋼性であるため、剛性の確保が容易である。前記
接合ボルトとしてワンサイドボルトを使用した場合は、
内側接合金物にねじ加工が不要で、内側接合金物の製作
が容易であり、しかもワンサイドボルトは締め付け軸力
が一定となるため、施工の管理が容易となる。この発明
の請求項４記載の角形鋼管柱の接合構造は、上下の角形
鋼管柱の端面に上側接合金物および下側接合金物を溶接
し、これら上下の接合金物には互いに重ねられる端板部
を各々設け、かつ上下の接合金物はボルト締め作業用の
開口を有する４個の中空部を四隅に各々設け、上下の接
合金物を、前記各中空部内に各々配置されて前記端板部
を貫通する４本のボルトで接合する構成としたため、ボ
ルト頭等が角形鋼管柱の外部に突出せず、柱周りの施工
上や意匠上の納まりが良い。また、現場溶接が不要で、
現場ではボルト接合作業だけで済み、施工性が良い。し
かも各接合金物が鋳鋼性であり、かつ前記中空部の間の
仕切り壁が、金物中心部が薄く外面部が厚肉となる断面
形状とされているため、剛性の確保が容易である。前記
構成において、上下いずれか一方の接合金物に代えて、
他方の接合金物に重なる端板部を有しその端板部のボル
ト締め箇所が厚肉となった鋳鋼製の接合金物を用い、前
記端板部の厚肉部分にねじ孔を形成し、他方の接合金物
の端板部のボルト挿通孔から挿通された接合ボルトを前
記ねじ孔にねじ込んで上下の接合金物を接合した場合
は、前記一方の接合金物に代わる接合金物を閉鎖断面と
することができて、剛性の確保が一層容易となる。ま
た、その端板部の厚肉部分にねじ孔を形成するため、接
合ボルトに両ねじボルトを使用すること等により、締め
付け軸力の一定化等の施工管理が行い易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる角
形鋼管柱の接合構造を示す斜視図、（Ｂ）は同水平断面
図である。

【図２】同接合構造の分解斜視図である。

【図３】（Ａ）は同接合構造に使用するワンサイドボル
トの締結前の状態を示す縦断面図、（Ｂ）は同ワンサイ
ドボルトによる締結後の状態を示す縦断面図である。

【図４】同接合構造の他の例を示す水平断面図である。

【図５】（Ａ）はこの発明の第２の実施形態にかかる角
形鋼管柱の接合構造を示す斜視図、（Ｂ）は同水平断面
図である。

【図６】（Ａ）は参考提案例にかかる角形鋼管柱の接合
構造を示す斜視図、（Ｂ）は同水平断面図である。

【図７】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかか
る角形鋼管柱の接合構造を示す斜視図、（Ｂ）はその部
分破断正面図、（Ｃ）は同水平断面図、（Ｄ）は同図
（Ｂ）のＤ−Ｄ線矢視図、（Ｅ）は同図（Ｂ）のＥ−Ｅ
線断面図である。

【図８】従来例を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１…上側角形鋼管柱、２…下側角形鋼管柱、３…内側接
合金物、４…外側接合金物、５…ワンサイドボルト（接
合ボルト）、６，７…ボルト挿通孔、８…ボルト、９…
ねじ孔、１０…上側接合金物、１１…下側接合金物、１
２，１３…端板部、１４…ボルト、１５…中空部、１５
ａ…開口、１６，１６Ａ…仕切り壁、１７…ねじ孔、１
８…ボルト挿通孔、１９…ワンサイドボルト

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに嵌合する内側接合金物と外側接合
   金物とを設け、これら接合金物は鋳鋼製としていずれか
   一方の接合金物を上側角形鋼管柱の下端に、他方の接合
   金物を下側角形鋼管柱の上端に各々溶接し、前記外側接
   合金物は、断面８角形の筒状であって、その外面の４面
   が角形鋼管柱の４側面と略同一平面に位置し、かつ残り
   ４面が角形鋼管柱の各角部から控えた位置となる形状と
   され、前記内側接合金物は外面が外側接合金物に内嵌す
   る８角形状とされて角形鋼管柱角部と対応する４面の管
   壁部分が厚肉とされ、前記角形鋼管柱の各角部と対応す
   る内外の接合金物の管壁部に挿通された接合ボルトによ
   り両接合金物を相互に接合した角形鋼管柱の接合構造。
2. 【請求項２】 前記接合ボルトがワンサイドボルトであ
   る請求項１記載の角形鋼管柱の接合構造。
3. 【請求項３】 互いに嵌合する鋳鋼製の内側接合金物と
   外側接合金物とでなり、いずれか一方の接合金物は上側
   角形鋼管柱の下端に、他方の接合金物は下側角形鋼管柱
   の上端に各々溶接されるものであり、前記外側接合金物
   は、断面８角形の筒状であって、その外面の４面が角形
   鋼管柱の４側面と略同一平面に位置し、かつ残り４面が
   角形鋼管柱の各角部から控えた位置となる形状とされ、
   前記内側接合金物は外面が外側接合金物に内嵌する８角
   形状とされて角形鋼管柱角部と対応する４面の管壁部分
   が厚肉とされ、この厚肉となった管壁部分およびこの管
   壁部分に重なる外側接合金物の管壁部分に、互いに整合
   するボルト挿通孔が形成された角形鋼管柱接合金物。
4. 【請求項４】 上下の角形鋼管柱の端面に鋳鋼製の上側
   接合金物および下側接合金物を溶接し、これら上下の接
   合金物は、互いに重ねられる端板部を各々有し、かつ上
   下の接合金物はボルト締め作業用の開口が設けられた４
   個の中空部を四隅に各々有し、これら中空部の間の仕切
   り壁は金物中心部が薄く外面部が厚肉となる断面形状と
   され、上下の接合金物を、前記各中空部内に各々配置さ
   れて前記端板部を貫通する４本のボルトで接合した角形
   鋼管柱の接合構造。
5. 【請求項５】 請求項４記載の角形鋼管柱の接合構造に
   おいて、上下いずれか一方の接合金物に代えて、他方の
   接合金物に重なる端板部を有しかつその端板部のボルト
   締め箇所が厚肉となった鋳鋼製の接合金物を用い、前記
   端板部の厚肉部分にねじ孔を形成し、他方の接合金物の
   端板部のボルト挿通孔から挿通された接合ボルトを前記
   ねじ孔にねじ込んで上下の接合金物を接合した角形鋼管
   柱の接合構造。