JPH10317492A - 鋼管柱の無溶接柱・柱接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業性良く、また材料の無駄な増加を伴うこ
となく、堅固な接合が行え、かつ通常の高力ボルトを用
いて接合することが可能な無溶接柱・柱接合構造を提供
する。 【解決手段】 短管状の接合金物３を介して上下の鋼管
柱１，２を接合する構造であって、接合金物３の周壁
に、作業者の手が入るハンドホール７を設ける。接合金
物３の上部３ａと上側の鋼管１、および接合金物３の下
部３ｃと下側の鋼管２とは、各々添え板３と共に、ボル
ト１２およびナット１３で接合する。このボルト１２に
一般の高力ボルトを用いる。

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、上下の鋼管柱を
相互に無溶接で接合する鋼管柱の無溶接柱・柱接合構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】上下の鋼管柱を無溶接で相互に接合する
構造として、例えば次の〜に示す構造が提案されて
いる。 上下の鋼管柱の間にボックス状の接合金物を介在さ
せ、前記接合金物の壁面にタップ孔を形成しておいて、
上下の鋼管柱を添え板と共に前記タップ孔にボルト接合
するもの。前記タップ孔の代わりに、接合金物の裏面に
ナットを溶接をしておくものもある。 上下の鋼管柱に渡って添え板を重ね、添え板と上下の
鋼管柱の管壁とを、ワンサイドボルトあるいは片側締め
込みリベット等と呼ばれる軸状締め付け金具で接合する
もの。ワンサイドボルトは、先端を孔内に貫通させ、基
端側で操作を行うことで、先端に頭部を塑性変形で拡径
状態に形成し、ナット無しで締結できるようにした金物
であり、閉鎖断面での使用に開発されたものである。 上下の鋼管柱の管径が異なる場合は、中間にテーパ状
の拡径部を有する接合金物を介在させる。この接合金物
の上下部に、上下の鋼管柱を各々添え板と共に前記ワン
サイドボルトで接合する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のタッ
プ孔を形成したジョイントボックスでは、タップ孔の加
工に手間がかかるうえ、タップ孔では堅固なボルト接合
を行うことが難しい。タップ孔に代えて裏ナット溶接を
行うものでは、締め付け性は向上するが、通常のトルシ
ア型等の高力ボルトを使用することができず、締め付け
力の管理が難しい。そのため、接合品質の安定化が図り
難い。上記のワンサイドボルトを用いるものは、外面
からだけの操作で接合が可能であり、また堅固な接合が
可能であるが、ワンサイドボルトの締め付け時に塑性変
形で形成される頭部の径は小さく、そのためボルト挿通
孔の孔径に余裕を得ることができない。そのため、建方
に高精度が必要とされ、仮ボルトを挿通しておいて、
柱，梁を仮組しておき、仮ボルトを抜いてワンサイドボ
ルトによる本締めを行う等の作業が必要となる。そのた
め、建方に手間と時間がかかる。しかも、ワンサイドボ
ルトは構成が複雑な部品であるため、高価であり、これ
を用いると架構のコストが高くなる。前記の接合金物
とワンサイドボルトとを組み合わせて用いる場合も、前
記と同様に建方の手間，時間の課題、およびコスト高の
課題がある。

【０００４】このような課題を解消するため、鋼管柱に
ハンドホールを設け、通常の高力ボルトを用いることを
考えたが、ハンドホールの形成による鋼管柱の断面欠損
により、鋼管柱の強度が不足する。この断面欠損を補う
ために、鋼管柱に厚肉のものや管径の大きいものを使用
すると、強度が十分な箇所まで無駄に鋼材が使用される
ことになり、不経済である。

【０００５】この発明は、作業性良く、また材料の無駄
な増加を伴うことなく、堅固な接合が行え、かつ通常の
高力ボルト等のボルト・ナットを用いて接合することの
できる鋼管柱の無溶接柱・柱接合構造を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の鋼管柱の無溶
接柱・柱接合構造は、短管状の接合金物を介して上下の
鋼管柱を接合する構造であって、前記接合金物の周壁
に、作業者の手が入るハンドホールを設けたものであ
る。前記接合金物の上部と上側の鋼管柱とは、添え板と
共に、これら鋼管柱または接合金物と添え板とを貫通す
るボルト，ナットにより接合する。前記接合金物の下部
と下側の鋼管柱とも、添え板と共に、これら鋼管柱また
は接合金物と添え板とを貫通するボルト，ナットにより
接合する。なお、鋼管柱は、角型であっても丸型であっ
ても良い。この構成によると、ハンドホールから作業者
の手を入れ、鋼管柱の内部からボルトを挿通することな
どにより、通常の高力ボルト等を用いて接合が行える。
ハンドホールは接合金物に設けるようにしたため、接合
金物の断面積を増やすことにより、ハンドホールの形成
に伴う断面欠損を補い、構造的に満足する強度を得るこ
とができる。鋼管柱の断面積を大きくする場合と異な
り、局部的な接合金物の断面積の増加で済むため、鋼材
の使用量の増加も最小限で済む。このように、コストの
易い普通の高力ボルトで堅固な接合が行える。また、高
力ボルトによる組立では、孔径にワンサイドボルトほど
の厳しい精度は要求されず、仮ボルト等による仮組み等
を必要とせずに、簡単に建方が行える。上記のように接
合金物のハンドホールの形成に伴う断面欠損を補うため
に、接合金物の管壁は上下の鋼管柱の管壁よりも厚肉と
することが好ましい。

【０００７】上記構成において、上下の鋼管柱は、管径
が上側の鋼管柱の方が細いものであっても良い。その場
合、前記接合金物は、上側の鋼管柱に外径が等しい上側
直管部と、この上側直管部から下方へ次第に拡径する拡
径部と、この拡径部の下方に続き、下側の鋼管柱と等し
い外径に形成された下側直管部とを有するものとし、前
記ハンドホールは前記拡径部に設ける。拡径部は、鋼管
柱とボルト接合するための添え板を沿わせることが難し
く、添え板との重ね部分として利用されない箇所である
ため、この部分を利用してハンドホールを設けることに
より、接合金物が上下に長くなったり、またハンドホー
ルの形成箇所を避けて添え板を配置するような特別の工
夫を施すことなく、ハンドホールの形成が行える。ま
た、上記各構成において、鋼管柱内にコンクリートを充
填しても良い。このようにコンクリートを充填すること
により、鋼管柱の耐力、主に圧縮耐力が向上する。ま
た、ハンドホールの形成に伴う断面欠損を補う効果も得
られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１に基
づいて説明する。この鋼管柱の無溶接柱・柱接合構造
は、上側の鋼管柱１と下側の鋼管柱２とを、短管状の接
合金物３を介して、添え板４と共に、高力ボルト等のボ
ルト１２およびナット１３で接合する構造であり、接合
金物３にハンドホール７を設けたことを特徴とする。上
下の鋼管柱１，２は角形鋼管からなる。接合金物３は、
角形鋼管を所定長さに切断したものであり、鋼管柱１，
２と外径が同じで管壁が鋼管柱１，２よりも厚肉のもの
としてある。ハンドホール７は、作業者の手を差し込む
孔であり、この例では接合金物３の対向する２面に各々
円形に形成してある。接合金物３は、上下端を上下の鋼
管柱１，２と突き合わせても良く、また誤差吸収のため
の若干の隙間が上下の鋼管柱１，２との間に生じるよう
に配置しても良い。

【０００９】添え板４は、鋼板等の所定の大きさ，形状
の矩形に切断したものであり、鋼管柱１，２の外周の４
側面において、上側鋼管柱１と接合金物３との間、およ
び下側鋼管柱２と接合金物３との間に渡って各々重ねて
ある。上側鋼管柱１と接合する添え板４と、下側鋼管柱
２と接合する添え板４とは、上下に若干離れており、こ
の上下の添え板４，４の間にハンドホール７が位置して
いる。添え板４には、上側鋼管柱１の下端の４側面およ
び下側鋼管柱２の下端の４側面に各々形成したボルト挿
通孔８，８、並びに接合金物３の４側面の上下部分に形
成したボルト挿通孔９と整合するボルト挿通孔１０が形
成してある。これら鋼管柱１，２と添え板４、および接
合金物３と添え板４とは、これらに形成した対応するボ
ルト挿通孔８〜１０に挿通したボルト１２およびナット
１３により、摩擦ボルト接合で接合してある。ボルト１
２には、トルシア型等の高力ボルトが用いられ、そのボ
ルト頭が鋼管柱１，２および接合金物３の内側に配置す
るように差し込まれる。

【００１０】この構成によると、ハンドホール７から作
業者の手を入れ、接合金物３および鋼管柱１，２の内部
からボルト１２を外へ向けて差し込むことにより、通常
の高力ボルト１２を用いて接合が行える。ハンドホール
７は接合金物３に設けるようにしたため、接合金物３を
このように厚肉として断面積を増やすことにより、ハン
ドホール７の形成に伴う断面欠損を補い、構造的に満足
する強度を得ることができる。鋼管柱１，２の断面積を
大きくする場合と異なり、局部的に設けられる接合金物
３の断面積の増加で済むため、鋼材の使用量の増加も最
小限で済む。このように、コストの易い普通の高力ボル
ト１２で堅固な接合が行える。また、高力ボルト１２に
よる組立では、孔径にワンサイドボルトほどの厳しい精
度は要求されず、仮ボルト等による仮組み等を必要とせ
ずに、簡単に建方が行える。

【００１１】なお、図１の実施形態は、鋼管柱１，２の
表面のみに添え板４を重ねる１面剪断の摩擦ボルト接合
としたが、図２（Ａ）に示すように、鋼管柱１，２およ
び接合金物３の表裏両面に添え板４，４を重ね、２面剪
断の摩擦ボルト接合構造としても良い。両面に添え板
４，４を重ねる場合、内側の添え板４と鋼管柱１，２と
の間にライナ１６を介在させることで、鋼管柱１，２と
接合金物３との肉厚差を埋める。このように、２面剪断
の接合構造とすることで、一層堅固な接合が行える。

【００１２】また、図２（Ｂ）に示すように、鋼管柱
１，２に、互いの接合端部となる部分が、一般部よりも
厚肉の増肉部１ａ，２ａに加工されたものを用いても良
い。同図の例では、増肉部１ａ，２ａは、接合金物３と
同じ肉厚とされ、図２（Ａ）におけるライナ等を用いる
ことなく、内外の添え板４，４で鋼管柱１，２および接
合金物３を挟み込んで、２面剪断の摩擦ボルト接合構造
とされている。なお、増肉部１ａ，２ａと接合金物３と
の肉厚は必ずしも同じ厚さとしなくても良く、図２
（Ａ）の例のようにライナを介在させて内外の添え板４
で挟み込むようにしても良い。また、鋼管柱１，２の外
面側だけに添え板４を重ねて接合しても良い。このよう
に、鋼管柱１，２に増肉部１ａ，２ａを形成した場合、
ボルト挿通孔８の形成による断面欠損も補うことがで
き、接合部をより一層堅固な構造とすることができる。
増肉部１ａ，２ａの形成方法については、通常の鋼管を
素材とし、局部的に高周波加熱等で加熱しながら軸方向
の圧縮力を加えることで、任意長さ部分を厚肉とする技
術が実用化されている。

【００１３】図３は、この発明の他の実施形態を示す。
この実施形態は、上側の鋼管柱１を下側の鋼管柱２より
も小径の角形鋼管とした例である。この例では、接合金
物３として、上側の鋼管柱１に外径が等しい上側直管部
３ａと、この上側直管部３ａから下方へ次第に拡径する
テーパ筒状の拡径部３ｂと、この拡径部３ｂの下方に続
き、下側の鋼管柱２と等しい外径に形成された下側直管
部３ｃとを有する形状のものが使用されている。この接
合金物３は、鋼管を絞り加工することにより、あるいは
鋳鋼または鋳鉄で鋳造することにより形成されており、
上下の鋼管柱１，２よりも管壁が厚肉のものとされてい
る。ハンドホール７は、拡径部３ｂにおける対向する２
面に形成されている。上下の鋼管柱１，２は、図１の例
と同様に、上側鋼管柱１の外面および接合金物３の上側
直管部３ａの外面に重なる添え板４、並びに下側鋼管柱
２の外面および接合金物３の下側直管部３ｃの外面に重
なる添え板４を用いて、ボルト１２およびナット１３で
接合されている。

【００１４】このように、管径が異なる上下の鋼管柱
１，２を接合する場合も、ハンドホール７を有する接合
金物３を用いることにより、ボルト１２として、通常の
高力ボルトを用いて接合することができる。なお、この
ように異形の鋼管柱１，２を接合する場合も、内外に添
え板４を用いる２面剪断の摩擦ボルト接合構造とでき
る。その場合、図２（Ａ）の例のようにライナ１６を介
在させるか、あるいは図２（Ｂ）の例のように鋼管柱
１，２に増肉部１ａ，２ａを設けて、肉厚差を埋める。
また、図３（Ａ）に示す接合金物３は、図３（Ｃ）に示
すように、ハンドホール７を上側直管部３ａに設けても
良い。

【００１５】また、図３の例の接合金物３は、図８に示
すように、上側直管部３ａが下側直管部３ｂよりも厚肉
であり、拡径部３ｂの肉厚が下側から上側へ次第に増加
するものとしても良い。下側直管部３ｂは、下側の鋼管
柱２と同じ肉厚とする。このように接合金物３の肉厚を
変化させても、下側直管部３ｂは管径が大きくて断面係
数が大きいため、強度不足の問題が生じない。そのた
め、鋼材使用量の節減を図りながら、必要な強度を確保
することができる。

【００１６】図４は、図３に示す柱・柱接合構造を応用
した鉄骨架構の一例を示す。この例では、鋼管柱は、３
段階以上に管径が異なるものとしてあり、その管径の変
化部となる上下の鋼管柱１，２の接合箇所に、この柱・
柱接合構造Ａが用いられている。なお、図の中段の鋼管
柱は、上側の柱・柱接合構造Ａに対しては下側鋼管柱２
となり、下側の柱・柱接合構造Ｂに対しては上側鋼管柱
１となる。これら接合金物３による接合箇所は、上下階
の梁１５，１５の中間位置に配置されている。

【００１７】図３に示す柱・柱接合構造では、上下の鋼
管柱１，２を互いに同心に配置したが、図５に建物の柱
配置を平面図で示すように、下側の鋼管柱２に対して上
側の鋼管柱１が１辺側または角部側へ偏るように配置し
ても良い。すなわち、外壁面２０に沿う箇所の柱では、
上側の鋼管柱１が１辺側（外壁面側）に偏るように配置
し、外壁面２０の出隅部２０ａに沿う箇所の柱では、上
側の鋼管柱１が隅部側に偏るように配置する。これによ
り、各部の柱における上側鋼管柱１の柱芯を合わせるこ
とができる。このように、上側鋼管柱１を下側鋼管柱２
に対して辺側または隅部側へ偏らせる場合、図３におけ
る接合金物３の拡径部３ｂを非対称形状とし、上側直管
部３ａを下側直管部３ｃに対して辺側または隅側に偏ら
せるようにする。

【００１８】図６はさらに他の実施形態を示す。この例
は、上下の鋼管柱１，２が丸形の鋼管であって、互いに
同径である場合を示す。接合金物３は、上下の鋼管柱
１，２と同じ外径で肉厚が厚いものを用いている。上下
の添え板４は、円弧状に湾曲したものを、円周方向に複
数枚並べて配置する。各添え板４のボルト挿通孔１０
は、縦一列としてあるが、添え板４の幅に応じて複数列
に設けても良い。その他の構成は図１の実施形態と同様
である。このように、丸形の鋼管柱における無溶接柱・
柱接合構造においても、この発明を適用することができ
る。丸形の鋼管柱１，２の接続の場合も、図２（Ａ），
（Ｂ）と同様に、内外に添え板４を用いて接合すること
ができ、また鋼管柱１，２に増肉部１ａ，２ａを有する
ものを用いることもできる。

【００１９】さらに、丸形の鋼管柱１，２の接続の場合
も、図７に示すように、接合金物３として、小径の上側
直管部３ａと、テーパ状の拡径部３ｂと、大径の下側直
管部３ｃとからなる円形の異径接合金物３を用いて接合
することができる。この場合にも、接合金物３の拡径部
３ｂにハンドホール７を設けることで、ボルト１２に通
常の安価な高力ボルトを用い、容易に接合することがで
きる。

【００２０】なお、前記各実施形態において、上下の鋼
管柱１，２および接合金物３にわたり、内部にコンクリ
ート３０（図８）を充填しても良い。また、その充填コ
ンクリート３０に鉄筋を埋め込むようにしても良い。

【００２１】

【発明の効果】この発明の鋼管柱の無溶接柱・柱接合構
造は、短管の接合金物を介して上下の鋼管柱を接合する
構造であって、前記接合金物の周壁に、作業者の手が入
るハンドホールを設け、添え板と共に、ボルト，ナット
により接合したものであるため、作業性が良く、また使
用材料の無駄を生じることなく、ハンドホールの形成に
伴う断面欠損を補って堅固な接合が行え、しかもコスト
の安い通常の高力ボルト等のボルト・ナットを用いて接
合することができる。特に、接合金物の管壁を上下の鋼
管柱の管壁よりも厚肉とした場合は、ハンドホールの形
成に伴う断面欠損を、鋼材の使用量の無駄な増加を伴う
ことなく、効率的に補うことができる。また、この発明
は、上下の鋼管柱の管径が異なる場合にも適用できる。
この場合に、前記接合金物は、上側の鋼管柱に外径が等
しい上側直管部と、拡径部と、下側の鋼管柱と等しい外
径に形成された下側直管部とを有し、前記ハンドホール
に前記拡径部を設けた場合は、接合金物の大型化を伴う
ことなく、上下の異径の鋼管柱を堅固に接合することが
できる。さらに、鋼管柱内にコンクリートを充填した場
合は、鋼管柱の耐力、主に圧縮耐力が向上し、ハンドホ
ールの形成に伴う断面欠損を補う効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる鋼管柱
の無溶接柱・柱接合構造の斜視図、（Ｂ）はその縦断面
図である。

【図２】（Ａ）はこの発明の他の実施形態の断面図、
（Ｂ）はさらに他の実施形態の断面図である。

【図３】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態の斜視
図、（Ｂ）は同実施形態の断面図、（Ｃ）はさらに他の
実施形態における接合金物の断面図である。

【図４】図３の実施形態にかかる鋼管柱の無溶接柱・柱
接合構造を使用した架構の部分側面図である。

【図５】この発明のさらに他の実施形態の無溶接柱・柱
接合構造の使用箇所を示す架構の部分平面図である。

【図６】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態の斜視
図、（Ｂ）はさらに他の実施形態の断面図である。

【図７】この発明のさらに他の実施形態の斜視図であ
る。

【図８】この発明のさらに他の実施形態の断面図であ
る。

【符号の説明】

１…上側の鋼管柱 ２…下側の鋼管柱 ３…接合金物 ３ａ…上側直管部 ３ｂ…拡径部 ３ｃ…下側直管部 ４…添え板 ７…ハンドホール １２…ボルト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短管状の接合金物を介して上下の鋼管柱
   を接合する構造であって、前記接合金物の周壁に、作業
   者の手が入るハンドホールを設け、前記接合金物の上部
   と上側の鋼管柱とを、添え板と共に、これら鋼管柱また
   は接合金物と添え板とを貫通するボルト，ナットにより
   接合し、前記接合金物の下部と下側の鋼管柱とを、添え
   板と共に、これら鋼管柱または接合金物と添え板とを貫
   通するボルト，ナットにより接合した鋼管柱の無溶接柱
   ・柱接合構造。
2. 【請求項２】 前記接合金物の管壁を上下の鋼管柱の管
   壁よりも厚肉とした請求項１記載の鋼管柱の無溶接柱・
   柱接合構造。
3. 【請求項３】 上下の鋼管柱は、管径が上側の鋼管柱の
   方が細いものであり、前記接合金物は、上側の鋼管柱に
   外径が等しい上側直管部と、この上側直管部から下方へ
   次第に拡径する拡径部と、この拡径部の下方に続き、下
   側の鋼管柱と等しい外径に形成された下側直管部とを有
   し、前記ハンドホールは前記拡径部に設けられた請求項
   １または請求項２記載の鋼管柱の無溶接柱・柱接合構
   造。
4. 【請求項４】 鋼管柱内にコンクリートを充填した請求
   項１ないし請求項３のいずかに記載の無溶接柱・柱接合
   構造。