JPH0967861A - 閉鎖断面の角形鋼管柱と梁材の接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補強材を必要としない閉鎖断面の角形鋼管柱
と梁材との接合構造を得る。 【解決手段】 角形鋼管柱１と梁材２、２’が当接材
３、３’を介してワンサイドボルト４、４’で接合され
ている閉鎖断面の角形鋼管柱１と梁材２、２’の接合構
造であって、角形鋼管柱幅と角形鋼管柱板厚との比が１
０〜２２の範囲にあり、かつ、ワンサイドボルト４ー
４、４’ー４’の柱幅方向最外縁の間隔が角形鋼管柱幅
の２／３以上にあることを特徴とする閉鎖断面の角形鋼
管柱１と梁材２、２’の接合構造。

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、土木分野で使
用される角形鋼管柱と梁材の接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】中・低層鉄骨建築物の柱には、角形鋼管
柱が多く用いられている。しかしながら、角形鋼管柱は
閉鎖断面であり、該閉鎖断面の角形鋼管柱に梁材を取り
付ける場合は、角形鋼管柱の内側にナットを係止する手
段がないので、当て板を設ける等してボルト機能を持た
せるようにしていた。また、前記閉鎖断面の角形鋼管柱
に梁材を取り付ける手段は、溶接により行われていた。

【０００３】ところが、最近、高強度ワンサイドボルト
を用いた接合技術が、雑誌「建築技術」１９９４年９月
発行・１０６頁〜１１３頁に紹介されている。

【０００４】前記雑誌には、閉鎖断面の角形鋼管柱の外
側からだけの締め付けで施工が可能で、かつ、充分な強
度を有するワンサイドボルトが開発され、該閉鎖断面の
角形鋼管柱に、エンドプレートを取り付けた梁材をボル
トで接合することが記載されている。

【０００５】図２６は、前記雑誌に記載された閉鎖断面
の角形鋼管柱に、エンドプレートを取り付けた梁材をワ
ンサイドボルトで接合した構造を示した立面図で、図２
７は図２６のＲ−Ｒ断面図である。

【０００６】図２６および図２７において、１は閉鎖断
面の角形鋼管柱、９、１０、１１、１２は、互いを溶接
して前記角形鋼管柱１の周囲に当接されたＬ型補強材、
１３、１４は梁材、１５、１６は該梁材１３、１４と一
体のエンドプレートで、該エンドプレート１５、１６は
角形鋼管柱１の側面に当接され、該エンドプレート１
５、１６と角形鋼管柱１とは複数のワンサイドボルト４
で接合され、柱梁の接合構造が形成されている。

【０００７】また、特開平３ー１６６４３３号公報に
は、柱の仕口部のみを厚肉柱とし、該仕口部に梁材のエ
ンドプレートをワンサイドボルトで接合した柱梁の接合
構造が開示されている。

【０００８】さらに、特開平４ー４９３４１号公報に
は、角形鋼管柱の周囲に厚肉プレートを４枚包囲させ、
該厚肉プレート相互を角溶接により一体化して該角形鋼
管柱を補強し、その後、梁材のエンドプレートをワンサ
イドボルトで接合した柱梁の接合構造が開示されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ワンサイドボルト４を用いた角形鋼管柱１と梁材１３、
１４との接合構造は、角形鋼管柱１と梁材１３、１４と
の接合部の耐力を確保するため、Ｌ型補強材９、１０、
１１、１２による増厚を行っており、そのため、隣合う
Ｌ型補強材９、１０、１１、１２相互を溶接する必要が
ある。

【００１０】前述の特開平３ー１６６４３３号公報に開
示される技術においては、柱の仕口部のみが厚肉柱とし
て上下の薄肉柱との現場溶接が必要であり、柱形状の異
なるユニットを形成する必要があり効率的でない。

【００１１】さらに、前述の特開平４ー４９３４１号公
報に開示される技術においても、厚肉プレート相互の溶
接が必要である。

【００１２】低層、中層建築分野においては、溶接技量
を必要としない通常の作業者が現場で建付け可能な建築
工法が望まれている。

【００１３】本発明は、ワンサイドボルトを用いた角形
鋼管柱と梁材との接合において、Ｌ型補強材や溶接を必
要とせず、しかも接合部の耐力確保に問題のない角形鋼
管柱と梁材との接合方法を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題は、角形鋼管柱
幅と角形鋼管柱板厚との比を１０〜２２の範囲とし、か
つ、ワンサイドボルトの柱幅方向最外縁の間隔を角形鋼
管柱幅の２／３以上とするという条件の下に、角形鋼管
柱と梁材とを当接材を介してワンサイドボルトで接合す
ることにより解決される。

【００１５】発明者らは、上記条件の下においては、特
別なＬ型補強材や溶接を必要とせず、角型鋼管柱と梁材
の当接材とを直接ワンサイドボルトで接合可能であるこ
とを見出した。

【００１６】角形鋼管柱の柱幅と柱板厚との比を１０〜
２２の範囲に限定した理由は、角形鋼管柱とＨ型梁材の
接合部耐力は、該角形鋼管柱の柱幅と柱板厚との比に大
きく依存するからである。即ち、柱幅と柱板厚の比が１
０未満の場合は、柱板厚が充分あるので、ワンサイドボ
ルトの取付け位置を問わず柱・梁接合が可能となる。

【００１７】一方、中低層鉄骨建築物を対象とした、一
般に用いられる角形鋼管柱とＨ型梁材の組合せを検討
し、梁全塑性耐力（Ｍｐ）の最も厳しい値を考慮する
と、ワンサイドボルトを適用できる角形鋼管柱の柱幅と
柱板厚との比の上限は、２２となる。２２を越えると角
形鋼管柱の柱板厚が不足し、柱板厚を増厚する等の補強
対策をとらないと梁材を柱にワンサイドボルトで直接接
合することは困難となる。

【００１８】図２５は、角形鋼管柱の柱幅（Ｂｃ）と柱
板厚（Ｃｔ）との比が２２．０の試験体についてワンサ
イドボルトの取付け位置における仕口部耐力Ｍと梁全塑
性耐力Ｍｐとの比を示したグラフである。

【００１９】図中、□印の位置は、ワンサイドボルトの
柱幅方向最外縁間隔（Ｘ）が２／３Ｂｃの場合を、〇印
の位置は、柱幅端部に最もワンサイドボルトを接近させ
て取付けた場合（角型鋼管柱の幅から板厚を差し引いた
位置）を、各々示す。

【００２０】本例によると、ワンサイドボルトの柱幅方
向最外縁間隔（Ｘ）が、角形鋼管柱の柱幅（Ｂｃ）の２
／３以上になると仕口部耐力が梁全塑性耐力を上回るの
で、梁を柱にワンサイドボルトで直接接合することが可
能となる。角形鋼管柱の柱幅（Ｂｃ）と柱板厚（Ｃｔ）
との比が小さくなるに従って、図２５に示される曲線は
上方に移動するので、仕口部耐力が梁全塑性耐力を上回
る位置は２／３Ｂｃより小さくなる。よって、柱幅と柱
板厚の比が１０〜２２の全範囲で、ワンサイドボルトの
柱幅方向最外縁間隔（Ｘ）が角形鋼管柱の柱幅（Ｂｃ）
の２／３以上の場合には直接結合が可能となる。この位
置においては、角形鋼管柱の曲げ抵抗が大きいので、梁
材を経由して角形鋼管柱に作用する曲げ応力に耐えるこ
とができる。

【００２１】上記構造に加え、角形鋼管柱の梁材と接合
されていない面に、ワンサイドボルトでプレートを添設
することにより、角形鋼管柱のウェブ板厚を増大させる
ことなく、角型鋼管柱の強度を保つことができる。

【００２２】また、角形鋼管柱の梁材が接合される仕口
部内部に、コンクリートを充填することにより、角型鋼
管柱の強度を向上させることが可能となる。

【００２３】前記当接材をスプリットティーで構成すれ
ば、スプリットティーを梁材にボルトで結合することが
でき、溶接作業を省略することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に従って図
面を参照して説明する。

【００２５】図１は、本発明の柱梁接合部の実施例にか
かる立面図で、１は閉鎖断面の角形鋼管柱、２、２′は
梁材、３、３′は前記梁材２、２′の端部にあらかじめ
工場で溶接等の手段で一体化されたエンドプレート等の
当接材である。４、４′は前記梁材２、２′の当接材
３、３′を角形鋼管柱１の側面に接合したワンサイドボ
ルトである。

【００２６】角形鋼管柱１の側面と梁材２、２′の当接
材３、３′を貫通する孔を穿ち、ワンサイドボルト４、
４′を挿入し、外方からワンサイドボルト４、４′のピ
ンテールを回転させると、外方からの回転のみで角形鋼
管柱１と梁材２、２′の当接材３、３′との接合が完了
する。

【００２７】図２は、図１のＡ−Ａ断面図で、ワンサイ
ドボルト４と４および４′と４′との間隔（Ｂｂ）は、
角形鋼管柱１の柱幅（Ｂｃ）の２／３以上であり、角形
鋼管柱１の隅部に最も接近した位置である。

【００２８】図３は、図１のＢ−Ｂ断面図であり、断面
形状ＨのＨ型梁材２′が使用されている例を図示してお
り、梁材形状は特に限定されない。

【００２９】図４は、本発明の他の実施例にかかる図３
のＣ−Ｃ断面図に相当する図で、角形鋼管柱１の梁仕口
部にコンクリート５を充填しているため、該角形鋼管柱
１の柱壁の面外変形が拘束され接合部耐力は上昇する。

【００３０】図５（立面図）および図６（図５のＤ−Ｄ
断面図）は、本発明の他の実施例にかかる角形鋼管柱１
と梁材２、２′との接合構造である。

【００３１】この実施例においては、角形鋼管柱１のウ
ェブ側面にプレート６を添設し、ワンサイドボルト４で
接合したものである。プレート６の添設により、角形鋼
管柱１のウェブの面外変形が防止できる。

【００３２】尚、図７は図５のＥ−Ｅ断面図であり、図
８は図７のＦ−Ｆ断面相当図で、前述の図４と同様に、
角形鋼管柱１の梁仕口部内部にコンクリート５を充填
し、前述と同様の効果を図ったものである。

【００３３】図９（立面図）および図１０（図９のＧ−
Ｇ断面図）は、本発明の他の実施例で、梁材２ａ、２ｂ
が追加され、角形鋼管柱１に対し二方向に梁材を有する
仕口部構造で、追加された梁材２ａ、２ｂも、端部にあ
らかじめ当接材３ａ、３ｂを一体化したのち、建築現場
で角形鋼管柱１にワンサイドボルト４で接合したもので
ある。この場合、Ｂｃ／ｃｔ＝２１．９、Ｂｂ＝２／３
・Ｂｃである。

【００３４】図１１は、図９のＨ−Ｈ断面図で、図１２
は図１１のＩ−Ｉ断面相当図であり前述の実施例と同様
の効果を図るため、角形鋼管柱１の梁仕口部にコンクリ
ート５を充填したものである。

【００３５】図１３（立面図）、図１４（図１３のＪ−
Ｊ断面図）および図１５（図１３のＫ−Ｋ断面図）に示
す実施例は、本発明の前記図１、図２に類似した他の実
施例であり、相違点は、梁材２１、２２のフランジ幅が
前記図１、図２より狭くなり、その分だけ当接材３１、
３２の板厚を増加させて、当接材３１、３２の曲げ変形
を防止した構造で、角形鋼管柱１にワンサイドボルト４
で接合したものである。

【００３６】この場合は、梁からの集中荷重を、前記当
接材３１、３２の増厚により強度を補うものである。
尚、角形鋼管柱１の仕口部にコンクリートを充填すれ
ば、前述と同様の効果が図れる。

【００３７】図１６（立面図）、図１７（図１６のＬ−
Ｌ断面図）および図１８（図１６のＭ−Ｍ断面図）に示
す実施例は、本発明の前記図１３、１４および図１５に
類似した他の実施例であり、相違点は、ワンサイドボル
ト４１を角形鋼管柱１の柱幅中央でも接合する構造であ
る。

【００３８】この場合は、ワンサイドボルト４のてこ反
力によりエンドプレート３１、３２が曲げ変形を生ずる
のを防止するために柱幅方向の柱芯位置にワンサイドボ
ルト４１を配したものである。尚、角形鋼管柱１の仕口
部にコンクリートを充填すれば、前述と同様の効果が図
れる。

【００３９】図１９（立面図）、図２０（図１９のＮ−
Ｎ断面図）および図２１（図１９のＯ−Ｏ断面図）に示
す実施例は、本発明の前記図１６、１７および図１８に
類似した他の実施例であり、相違点は、角形鋼管柱１の
ウェブにプレート６１、６１を添設した接合構造であ
る。

【００４０】この場合は、柱ウェブの面外変形を防止す
るために、プレート６１、６１をワンサイドボルト４で
取付け、角形鋼管柱１のウェブ強度を向上させ、曲げ抵
抗力を強化したものである。尚、角形鋼管柱１の仕口部
にコンクリートを充填すれば、前述と同様の効果が図れ
る。

【００４１】図２２（立面図）、図２３（図２２のＰ−
Ｐ断面図）および図２４（図２２のＱ−Ｑ断面図）に示
す実施例は、本発明の他の実施例であり、角形鋼管柱１
と梁材２、２′とは、当接材としてスプリットティ７、
７′で接合した構造である。前記スプリットティ７、
７′は、角形鋼管柱１に対してはワンサイドボルト４、
４′で接合され、梁材２、２′に対してはボルト８で接
合される。

【００４２】この場合は、梁材２、２′からの応力を、
スプリットティ７、７′を介して角形鋼管柱柱１に伝達
するため、梁材２、２′のウェブ応力伝達効果は損なわ
れるが、梁材２、２′のフランジでの応力伝達が可能な
設計を行えば、施工上、溶接作業を一切必要としない利
点がある。

【００４３】尚、角形鋼管柱１の仕口部にコンクリート
を充填すれば、前述と同様の効果が図れる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、角形鋼管柱幅と角形鋼
管柱板厚との比を１０〜２２の範囲とし、かつ、ワンサ
イドボルトの柱幅方向最外縁の間隔を角形鋼管柱幅の２
／３以上とすることにより、角形鋼管柱と梁材とを当接
材を介してワンサイドボルトで接合することが可能にな
り、角形鋼管柱を補強する必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる立面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。

【図４】本発明の他の実施形態にかかる断面図（図３の
Ｃ−Ｃ断面相当）

【図５】本発明の他の実施形態にかかる立面図。

【図６】図５のＤ−Ｄ断面図。

【図７】図５のＥ−Ｅ断面図。

【図８】本発明の他の実施形態にかかる断面図（図７の
Ｆ−Ｆ断面相当）

【図９】本発明の他の実施形態にかかる立面図。

【図１０】図９のＧ−Ｇ断面図。

【図１１】図９のＨ−Ｈ断面図。

【図１２】本発明の他の実施形態にかかる断面図（図１
１のＩ−Ｉ断面相当）

【図１３】本発明の他の実施形態にかかる立面図。

【図１４】図１３のＪ−Ｊ断面図。

【図１５】図１３のＫ−Ｋ断面図。

【図１６】本発明の他の実施形態にかかる立面図。

【図１７】図１６のＬ−Ｌ断面図。

【図１８】図１６のＭ−Ｍ断面図。

【図１９】本発明の他の実施形態にかかる立面図。

【図２０】図１９のＮ−Ｎ断面図。

【図２１】図１９のＯ−Ｏ断面図。

【図２２】本発明の他の実施形態にかかる立面図。

【図２３】図２２のＰ−Ｐ断面図。

【図２４】図２２のＱ−Ｑ断面図。

【図２５】ワンサイドボルトの取付け位置（Ｘ）と仕口
部耐力と梁全塑性耐力との比との関係を示すグラフ。

【図２６】従来技術におけるワンサイドボルトによる角
形鋼管柱と梁材の接合構造。

【図２７】図２６のＲ−Ｒ断面図。

【符号の説明】

１ 角形鋼管柱 ２ 梁材 ３ 当接材（エンドプレート） ４ ワンサイドボルト ５ コンクリート ６ プレート ７ スプリットティ（当接材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】角形鋼管柱と梁材が当接材を介してワンサ
   イドボルトで接合されている閉鎖断面の角形鋼管柱と梁
   材の接合構造であって、角形鋼管柱幅と角形鋼管柱板厚
   との比が１０〜２２の範囲にあり、かつ、ワンサイドボ
   ルトの柱幅方向最外縁の間隔が角形鋼管柱幅の２／３以
   上にあることを特徴とする閉鎖断面の角形鋼管柱と梁材
   の接合構造。
2. 【請求項２】角形鋼管柱の梁材と接合されていない面
   に、ワンサイドボルトでプレートを取り付けたことを特
   徴とする請求項１に記載の閉鎖断面の角形鋼管柱と梁材
   の接合構造。
3. 【請求項３】角形鋼管柱の梁材が接合される仕口部内部
   に、コンクリートを充填したことを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載の閉鎖断面の角形鋼管柱と梁材の
   接合構造。
4. 【請求項４】当接材がスプリットティーであることを特
   徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載
   の閉鎖断面の角形鋼管柱と梁材の接合構造。