WO2020100367A1 - 接合構造 - Google Patents

Abstract

上フランジ、下フランジ、およびウェブを含むＨ形断面梁と、Ｈ形断面梁の材軸方向に交差する支持面を含む支持部材と、下フランジの端面と支持面との間に介挿される接触部材とを備え、材軸方向における下フランジの端面または支持面の少なくともいずれかに少なくとも部分的に鉛直方向の斜角がつけられ、接触部材は、支持面に接触する第１面、および下フランジの端面に接触する第２面を含み、第１面と第２面とがなす角度は下フランジの端面と支持面との間の角度に対応する接合構造が提供される。

Description

接合構造

　本発明は、接合構造に関する。

　例えばＲＣ梁または壁と大梁との間、または大梁と小梁との間の梁端接合部は、一般的に剛接合またはピン接合として設計される。大梁と小梁との例でいうと、剛接合の場合には小梁のフランジを大梁に溶接またはボルト接合し、さらに小梁のウェブを大梁にボルト接合する。ピン接合の場合、小梁のウェブを大梁に取り付けたシアプレートにボルト接合し、小梁のフランジは大梁に接合しない。

　これに対して、非特許文献１には、水平力を負担しないグラビティフレームや、水平力が小さく逆対称曲げにならない場合のモーメントフレームなど、接合部のモーメントが逆転しない荷重条件下におけるコンタクトプレートを用いた接合が記載されている。コンタクトプレートは、被接触部材である鉄骨梁の下側フランジの小端面と支持部材との間の隙間に介挿され、鉄骨梁の圧縮側フランジの力を対向する支持部材に伝達する。

　ところが、一般に、鉄骨梁の下側フランジの小端面と支持部材との間の隙間は、建方精度のばらつきなどによってその寸法が変動する。コンタクトプレートの厚みが隙間の寸法に対応していなければ力は伝達されないため、コンタクトプレートの厚みを可変にする必要がある。具体的には、特許文献１では、コンタクトプレートに相当する部材をくさび状にすることによって隙間の寸法変動に対応する技術が記載されている。

特開２００５－２８２０１９号公報

EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION、「Eurocode 4: Design of Composite Steel and Concrete Structures Part 1-8: Design of joints」、２００５年５月

　しかしながら、特許文献１に記載された技術のようにコンタクトプレートに相当する部材をくさび状にした場合、鉄骨梁の下側フランジの小端面または支持部材の少なくともいずれかとの間の接触領域が線状あるいはフランジ板厚に対して狭幅になる。この場合、下側フランジの断面積に比べてメタルタッチ部の面積が小さくなるため、局所圧縮状態が発生し、作用する圧縮力に対して接触部分が塑性化したり、剛性および耐力が安定しないために設計が困難になったりする可能性がある。

　そこで、本発明は、隙間の寸法が変動する部材間の接合構造において、隙間の寸法にかかわらず安定した大きさの接触領域を確保することが可能な、新規かつ改良された接合構造を提供することを目的とする。

　本発明のある観点によれば、上フランジ、下フランジ、およびウェブを含むＨ形断面梁と、Ｈ形断面梁の材軸方向に交差する支持面を含む支持部材と、下フランジの端面と支持面との間に介挿される接触部材とを備え、材軸方向における下フランジの端面または支持面の少なくともいずれかに少なくとも部分的に鉛直方向の斜角がつけられ、接触部材は、支持面に接触する第１面、および下フランジの端面に接触する第２面を含み、第１面と第２面とがなす角度は下フランジの端面と支持面との間の角度に対応する接合構造が提供される。

　上記の接合構造において、接触部材は、下フランジの幅方向中央部分で下フランジの端面と支持面との間に介挿されてもよい。この場合、Ｈ形断面梁の材軸方向におけるウェブの端部に、下フランジに接する切り欠きが形成され、接触部材は、切り欠きを通過して下フランジを幅方向に横断するように配置されてもよい。

　上記の接合構造において、接触部材には、下フランジの幅方向で見た場合に切り欠きの領域に重複する溝が形成されてもよい。

　上記の接合構造は、コンクリート、およびコンクリートに埋設され少なくともＨ形断面梁の材軸方向に延びる鉄筋を含み、Ｈ形断面梁の上方に配置されるＲＣ床スラブと、上フランジに接合されるとともに、ＲＣ床スラブを構成するコンクリートに定着させられるシアコネクタとをさらに備えてもよい。この場合、下フランジの幅方向における接触部材の合計長さΣＬ_ｃｐ（ｍｍ）は、支持面と第１面との接触領域の換算板厚ｔ_ｐｌ（ｍｍ）、下フランジの端面と第２面との接触領域の換算板厚ｔ_ｆ（ｍｍ）、支持部材の降伏応力ｆ_ｙ，ｐｌ（Ｎ／ｍｍ^２）、下フランジの降伏応力ｆ_ｙ，ｆ（Ｎ／ｍｍ^２）、接触部材の降伏応力ｆ_ｙ，ｃｐ（Ｎ／ｍｍ^２）、材軸方向に垂直な断面におけるＲＣ床スラブの有効幅内の鉄筋の総断面積Ａ_ｒ（ｍｍ^２）、および鉄筋の降伏応力ｆ_ｙ，ｒ（Ｎ／ｍｍ^２）との関係において以下の式（ｉ）を満たしてもよい。

　上記の接合構造において、支持部材は、コンクリートで構成される第１の支持部材と、第１の支持部材の側面に接合されて支持面を形成する第２の支持部材とを含み、鉄筋は、第１の支持部材を構成するコンクリートに定着させられてもよい。

　上記の接合構造において、Ｈ形断面梁は、支持部材の両側にそれぞれ配置される第１のＨ形断面梁および第２のＨ形断面梁を含み、ＲＣ床スラブは、第１のＨ形断面梁、第２のＨ形断面梁および支持部材の上方に配置され、シアコネクタは、第１のＨ形断面梁の上フランジに接合される第１のシアコネクタと、第２のＨ形断面梁の上フランジに接合される第２のシアコネクタとを含んでもよい。

　上記の接合構造において、支持部材は、支持側上フランジ、支持側下フランジ、および支持側ウェブを含み、材軸方向に直交する方向に延びる支持側Ｈ形断面梁であり、支持面は、支持側Ｈ形断面梁の支持側下フランジの側端面であり、Ｈ形断面梁と支持側Ｈ形断面梁との断面高さが一致してもよい。

　上記の接合構造は、Ｈ形断面梁と接触部材との間、または支持部材と接触部材との間に形成される１または複数の隅肉溶接部をさらに備えてもよい。

　上記の接合構造において、第１面と第２面とがなす角度θ、支持面と第１面との間の静止摩擦係数μ_１、および下フランジの端面と第２面との間の静止摩擦係数μ_２が、tanθ≦μ_１＋μ_２の関係を満たしてもよい。

　上記の接合構造において、材軸方向および下フランジの幅方向を含む平面において、下フランジの端面と支持面とは非平行であり、下フランジの幅方向と接触部材の長さ方向とは非平行であってもよい。

　本発明によれば、隙間の寸法が変動する部材間の接合構造において、隙間の寸法にかかわらず安定した大きさの接触領域を確保することができる。

本発明の第１の実施形態に係る接合構造を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る接合構造を示す図である。 図２に示す接合構造の拡大図である。 図１から図３に示された接合構造において用いられる接触部材の例を示す斜視図である。 図４に示す接触部材の変形例を示す斜視図である。 図５に示す接触部材の介挿過程を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る接合構造を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る接合構造を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る接合構造を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る接合構造を示す図である。 本発明の実施形態において接触部材を用いて小梁の直角度公差を吸収する例について説明するための図である。 図１１のXII－XII線矢視図である。 本発明の実施形態における接触部材の角度に関する検討結果を示すグラフである。 本発明の実施形態における接触部材の長さに関する検討結果について説明するための図である。 図１４の接触部材付近の拡大図である。

　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

　図１は、本発明の第１の実施形態に係る接合構造を示す図である。図１に示される接合構造は、小梁１と、大梁２と、フィンプレート３１と、リブ３２と、接触部材４と、ＲＣ床スラブ５と、シアコネクタ６とを含む。より詳細には、小梁１は、上フランジ１１と、下フランジ１２と、ウェブ１３とを含むＨ形断面梁である。大梁２は、小梁１の材軸方向に直交する方向に延び、上フランジ２１と、下フランジ２２と、ウェブ２３とを含む支持側Ｈ形断面梁である。ＲＣ床スラブ５は、コンクリート５１と、コンクリート５１に埋設され少なくとも小梁１の材軸方向に延びる鉄筋５２と、デッキプレート５３とを含む。

　上記の接合構造において、大梁２、フィンプレート３１およびリブ３２は、小梁１を支持する支持部材を構成する。具体的には、フィンプレート３１は大梁２に直交する板状部材であり、ウェブ２３の両側に配置されて上フランジ２１、下フランジ２２、およびウェブ２３に溶接される。リブ３２は、大梁２の上フランジ２１および下フランジ２２に平行な板状部材であり、ウェブ２３およびフィンプレート３１に溶接される。リブ３２の端面３２Ｅは、小梁１の材軸方向に交差する支持面を構成する。

　接触部材４は、少なくとも部分的に鉛直方向の斜角がつけられた、小梁１の材軸方向における下フランジ１２の端面１２Ｅと、支持面であるリブ３２の端面３２Ｅとの間に介挿される。後述するように、接触部材４は、リブ３２の端面３２Ｅに接触する第１面と、下フランジ１２の端面１２Ｅに接触する第２面とを含む。第１面と第２面とがなす角度は、下フランジ１２の端面１２Ｅとリブ３２の端面３２Ｅとの間の角度に対応する。これによって、下フランジ１２とリブ３２との間の隙間の寸法が変動しても、接触部材４が鉛直方向に移動することで端面１２Ｅおよび端面３２Ｅとの接触が維持されるため、下フランジ１２と接触部材４との間、およびリブ３２と接触部材４との間に安定した大きさの接触領域を確保することができる。

　ここで、下フランジ１２の端面１２Ｅの斜角は、上記のような接触部材４を用いた接合のために加工されたものであってもよいし、例えば溶接のための開先として加工されたものを流用してもよい。つまり、下フランジ１２の端面１２Ｅに溶接のための開先が形成された小梁１の場合、開先の角度に対応した傾斜で第２面が形成された接触部材４を用意することによって、追加の加工をすることなく上記のような接合構造を構築することができる。なお、図示された例では端面１２Ｅの全体に斜角がつけられているが、例えば上記の開先を利用する場合のルート面のように、端面１２Ｅの一部には斜角がつけられていなくてもよい。

　一方、リブ３２の端面３２Ｅは、図示された例では下フランジ１２の端面１２Ｅに角度をもって対向する鉛直面であるが、他の例では端面３２Ｅにも少なくとも部分的に鉛直方向の斜角がつけられてもよい。この場合、例えば、リブ３２の端面３２Ｅの斜角は、下フランジ１２の端面１２Ｅの斜角とは逆向きであり、端面１２Ｅ，３２Ｅの間にＶ字形の開先が形成されるようなものであってもよい。あるいは、リブ３２の端面３２Ｅの斜角が図１に例示する下フランジ１２の端面１２Ｅの斜角とは逆向きであり、かつ端面１２Ｅには斜角がつけられておらず、それによって端面１２Ｅ，３２Ｅの間にレ形の開先が形成されるようなものであってもよい。

　さらに、図示された例では、小梁１の材軸方向におけるウェブ１３の端部に、下フランジ１２に接する切り欠き１３Ｃが形成される。図１に示されるように、接触部材４が切り欠き１３Ｃを通過して下フランジ１２を幅方向に横断するように配置することで、接触部材４とウェブ１３との干渉を避けることができる。なお、接触部材４は、必ずしも下フランジ１２を全幅にわたって横断していなくてもよく、切り欠き１３Ｃが形成されている部分を含む下フランジ１２の一部だけを横断していてもよい。より具体的には、例えば下フランジ１２とリブ３２との間の隙間の寸法が比較的小さい場合、接触部材４の上部は下フランジ１２よりも上方に、かつ下フランジ１２の端面１２Ｅとは反対側に突出するが、このときに接触部材４が突出する領域でウェブ１３に切り欠き１３Ｃを形成することによって、接触部材４とウェブ１３との干渉を避けることができる。

　上記のような構成によって、本実施形態では、小梁１の下フランジ１２の幅方向中央部分で、下フランジ１２の端面１２Ｅとリブ３２の端面３２Ｅとの間に接触部材４を介挿することができる。切り欠き１３Ｃを除く部分ではウェブ１３との交差部分でもある下フランジ１２の幅方向中央部分で端面１２Ｅとリブ３２の端面３２Ｅとを面接触させることによって、小梁１の材軸方向の圧縮力を効果的にリブ３２に伝達することができる。なお、例えばウェブ１３の材軸方向の端面が小梁１の端面１２Ｅに対して大梁２とは反対側に後退しているような場合は、上記のような切り欠き１３Ｃを設けなくても下フランジ１２の幅方向中央部分に接触部材４を介挿することが可能である。

　ここで、ウェブ１３に形成される切り欠き１３Ｃは、上記のような接触部材４を用いた接合のために加工されたものであってもよいし、例えば溶接のためのアクセスホールまたはスカラップとして加工されたものを流用してもよい。つまり、ウェブ１３の端部に溶接のためのアクセスホールまたはスカラップが形成された小梁１の場合、アクセスホールまたはスカラップが接触部材４の突出した部分を収容できる大きさを有していれば、追加の加工をすることなく切り欠き１３Ｃを含む上記のような接合構造を構築することができる。

　一方、上記の接合構造において、フィンプレート３１は、小梁１のウェブ１３にボルト３３を用いて接合される。従って、小梁１と大梁２との間では、上述したような下フランジ１２とリブ３２との間の接触部材４を介した接合によって圧縮力が伝達されるのに加えて、ウェブ１３とフィンプレート３１との間のボルト３３を介した接合によって圧縮力およびせん断力が伝達される。他の例では、フィンプレート３１がウェブ１３に溶接されてもよい。

　また、図示された例では、小梁１がシアコネクタ６によってＲＣ床スラブ５に接合される。具体的には、シアコネクタ６は、小梁１の上フランジ１１に接合されるとともに、ＲＣ床スラブ５を構成するコンクリート５１に定着させられる。これによって、ＲＣ床スラブ５にも小梁１の材軸方向の圧縮力および引張力が伝達され、小梁１に発生する曲げモーメントに対して小梁１とＲＣ床スラブ５とが一体的に対抗することができる。

　加えて、図示された例では、小梁１が支持部材である大梁２の両側にそれぞれ配置される小梁１Ａ（第１のＨ形断面梁）および小梁１Ｂ（第２のＨ形断面梁）を含み、ＲＣ床スラブ５が小梁１Ａ，１Ｂおよび大梁２の上方に配置され、小梁１Ａ，１Ｂおよび大梁２がシアコネクタ６によってＲＣ床スラブ５に接合される。具体的には、シアコネクタ６は、小梁１Ａ，１Ｂのそれぞれの上フランジ１１に接合されるシアコネクタ（第１および第２のシアコネクタ）、および大梁２の上フランジ２１にそれぞれ接合されるシアコネクタを含み、それぞれのシアコネクタがコンクリート５１に定着させられる。これによって、小梁１Ａ，１Ｂの端部に生じる曲げモーメントに対して、小梁１Ａ，１Ｂと大梁２とＲＣ床スラブ５とが一体的に対抗することができる。

　図２は、本発明の第２の実施形態に係る接合構造を示す図である。図２に示される接合構造では、小梁１の下フランジ１２およびウェブ１３が大梁２のウェブ２３に対向する位置まで延びている。なお、小梁１の上フランジ１１およびウェブ１３の一部は、大梁２の上フランジ２１と干渉する部分において切り欠かれている。上記の第１の実施形態と同様にフィンプレート３１およびボルト３３が小梁１のウェブ１３を大梁２のウェブ２３に接合するが、リブ３２は設けられない。他の例では、小梁１のウェブ１３が大梁２のウェブ２３に溶接され、フィンプレート３１が設けられなくてもよい。

　本実施形態において、小梁１の下フランジ１２の端面１２Ｅは大梁２のウェブ２３の側面２３Ｓに対向する。従って、本実施形態において、接触部材４は、下フランジ１２の端面１２Ｅと、支持面を構成するウェブ２３の側面２３Ｓとの間に介挿される。上記以外の構成について、本実施形態は第１の実施形態と同様である。

　図３は、図２に示す接合構造の拡大図である。図３に示されるように、接触部材４には、支持面を構成するウェブ２３の側面２３Ｓに接触する第１面４１と、小梁１の下フランジ１２の端面１２Ｅに接触する第２面４２とが形成される。上述のように、端面１２Ｅには鉛直方向の斜角がつけられるため、接触部材４の第２面４２はこの斜角に対応した角度θの傾斜をもって形成される。ここで、角度θは鉛直面に対する角度である。

　また、本実施形態では、接触部材４とウェブ２３の側面２３Ｓとの間に、隅肉溶接部４３が形成される。隅肉溶接部４３は、例えば、接触部材４が下フランジ１２の端面１２Ｅとウェブ２３の側面２３Ｓとの間に介挿され、それぞれの面と確実に接触させられた後に形成される。例えば、各面の間の摩擦係数に対して角度θが大きいために設置後の振動などによって接触部材４が脱落する可能性があるような場合には、隅肉溶接部４３を形成して接触部材４を固定することで脱落を防止することができる。

　なお、隅肉溶接部４３は、必ずしも接触部材４とウェブ２３の側面２３Ｓとの間に形成されなくてもよく、接触部材４と下フランジ１２の上面または下面との間に形成されてもよい。また、図示された例に限らず、他の実施形態でも、Ｈ形断面部材である小梁１と接触部材との間、または支持部材と接触部材との間に１または複数の隅肉溶接部を形成することによって、接触部材の脱落を防止することができる。

　図４は、図１から図３に示された接合構造において用いられる接触部材の例を示す斜視図である。図４に示された例において、接触部材４は、第１面４１および第２面４２を含む一様断面で形成される。既に述べたように、上記の実施形態では、小梁１の材軸方向におけるウェブ１３の端部に下フランジ１２に接する切り欠き１３Ｃが形成されるため、接触部材４とウェブ１３との干渉を避けることができる。この場合、小梁１を含む接合構造１つ（図１および図２には、小梁１Ａおよび小梁１Ｂの２つの接合構造が示されている）につき１本の接触部材４を用意すればよい。例えば、ウェブ１３に切り欠き１３Ｃを形成せず、ウェブ１３の両側に分離された接触部材４を用いてもよいが、その場合は接合構造１つにつき２本の接触部材４が必要になる。なお、接触部材４は必ずしも断面方向、および長手方向について一体に形成されなくてもよく、複数の部分をねじ止めや溶接などの各種の手法で接合することによって形成されてもよい。

　図５は図４に示す接触部材の変形例を示す斜視図であり、図６は図５に示す接触部材の介挿過程を示す図である。図示された例において、接触部材４Ａには溝４４が形成される。溝４４は、接触部材４Ａの材軸方向、すなわち、接触部材４Ａが小梁１の下フランジ１２の端面１２Ｅと大梁２のウェブ２３の側面２３Ｓとの間に介挿されたときの下フランジ１２の幅方向で見た場合に、小梁１のウェブ１３に形成された切り欠き１３Ｃの領域に重複する。より具体的には、溝４４は、この方向（下フランジ１２の幅方向）で見た場合の幅が、ウェブ１３の板厚以上になるように形成されている。図５に示されるように、ウェブ１３の両側を通じて１本の接触部材４が使用される場合、溝４４は接触部材４の材軸方向の中央付近に位置する。

　図６に示されるように、下フランジ１２の端面１２Ｅと支持面を構成するウェブ２３の側面２３Ｓとを互いに対向させた状態で接触部材４Ａを介挿する場合、例えば、接触部材４Ａを一旦、切り欠き１３Ｃを通して下フランジ１２の上面に載置し、次いで接触部材４Ａのその材軸回りに回転させながら上方から端面１２Ｅと側面２３Ｓとの間の隙間に嵌合させることができる。このとき、接触部材４Ａの上部は、一時的に介挿後よりも大きく下フランジ１２よりも上方に突出する。接触部材４Ａに溝４４を形成することによって、このときの接触部材４Ａとウェブ１３との干渉を避けることができる。つまり、図示された例では、溝４４を形成することによって、切り欠き１３Ｃの大きさを介挿工程における接触部材４Ａの最大突出量よりも小さくすることができる。

　図７は、本発明の第３の実施形態に係る接合構造を示す図である。図７に示される接合構造では、小梁１と大梁２との断面高さが一致する。つまり、図示された例において、小梁１の上フランジ１１の上面と大梁２の上フランジ２１（支持側上フランジ）の上面とは設計上同じ高さにあり、かつ小梁１の下フランジ１２の下面と大梁２の下フランジ２２（支持側下フランジ）の下面とは設計上同じ高さにある。なお、小梁１の上フランジ１１および下フランジ１２と、大梁２の上フランジ２１および下フランジ２２との間では、厚みが異なっていてもよい。図示された例では、大梁２の上フランジ２１および下フランジ２２の方が厚みが大きい。

　本実施形態では、上記の第１の実施形態と同様にフィンプレート３１およびボルト３３が小梁１のウェブ１３と大梁２のウェブ２３（支持側ウェブ）に接合するが、リブ３２は設けられず、小梁１の下フランジ１２の端面１２Ｅは大梁２の下フランジ２２の側端面２２Ｅに対向する。従って、本実施形態では、大梁２の下フランジ２２の側端面２２Ｅが支持面を構成し、接触部材４は小梁１の下フランジ１２の端面１２Ｅと大梁２の下フランジ２２の側端面２２Ｅとの間に介挿される。上記以外の構成について、本実施形態は第１の実施形態と同様である。

　図８は、本発明の第４の実施形態に係る接合構造を示す図である。図８に示される接合構造では、ＲＣ梁７、ベースプレート８１およびフィンプレート８２が、小梁１を支持する支持部材を構成する。ＲＣ梁７は、コンクリート７１と、コンクリート７１に埋設される鉄筋７２とを含む。鉄筋７２は、小梁１に直交する方向に延びる主筋７２Ａと、スターラップ７２Ｂとを含む。ベースプレート８１は、ベースプレート８１に接合されるアンカー８４がコンクリート７１に定着させられることによってＲＣ梁７に接合される。フィンプレート８２は、ＲＣ梁７およびベースプレート８１に直交する板状部材であり、ベースプレート８１の板面８１Ｓに溶接され、小梁１のウェブ１３にボルト８３を用いて接合される。他の例では、小梁１のウェブ１３がベースプレート８１に溶接され、フィンプレート８２が設けられなくてもよい。

　本実施形態において、小梁１の下フランジ１２の端面１２ＥはＲＣ梁７の側面に接合されるベースプレート８１の板面８１Ｓに対向する。従って、本実施形態では、ベースプレート８１の板面８１Ｓが支持面を構成し、接触部材４は下フランジ１２の端面１２Ｅとベースプレート８１の板面８１Ｓとの間に介挿される。

　また、本実施形態でもＲＣ床スラブ５が小梁１Ａ，１ＢおよびＲＣ梁７の上方に配置されるが、小梁１Ａ，１Ｂがシアコネクタ６によってＲＣ床スラブ５に接合されるのに対し、ＲＣ梁７は、鉄筋７２を上面から露出した状態でコンクリート７１を打設し、その後に上方にＲＣ床スラブ５のコンクリート５１を打設して鉄筋７２をコンクリート５１に定着させることによってＲＣ床スラブ５に接合される。上記以外の構成について、本実施形態の構成は第１の実施形態と同様である。

　図９は、本発明の第５の実施形態に係る接合構造を示す図である。図９に示される接合構造において、小梁１の一方の端部ではＲＣ柱９Ａ（第１の支持部材）、ベースプレート８１Ａ（第２の支持部材）およびフィンプレート８２Ａが支持部材を構成し、他方の端部ではＲＣ壁９Ｂ（第１の支持部材）、ベースプレート８１Ｂ（第２の支持部材）およびフィンプレート８２Ｂが支持部材を構成する。ベースプレート８１Ａ，８１Ｂおよびフィンプレート８２Ａ，８２Ｂは、上記の第４の実施形態で説明したベースプレート８１と同様に構成される。従って、ベースプレート８１の板面８１Ｓが支持面を構成し、接触部材４が小梁１の下フランジ１２の端面１２Ｅとベースプレート８１の板面８１Ｓとの間に介挿される点で、本実施形態と上記の第４の実施形態との構成は共通する。

　一方、ＲＣ柱９ＡおよびＲＣ壁９ＢとＲＣ床スラブ５との関係では、ＲＣ床スラブ５の鉄筋５２が、延長部分５２Ｅ（スターターバー）を介して、支持部材を構成するＲＣ柱９ＡおよびＲＣ壁９Ｂのそれぞれのコンクリートに定着させられる。具体的には、例えば、延長部分５２ＥをＲＣ壁９Ｂの側面から突出、または延長部分５２ＥのＲＣ壁９Ｂの側面側端部にカプラーを設けてカプラーの嵌合用の穴を側面に露出させた状態でＲＣ柱９ＡおよびＲＣ壁９Ｂのコンクリート打設し、その後に延長部分５２Ｅと鉄筋５２とを接合してから、ＲＣ床スラブ５のコンクリート５１を打設してもよい。これによって、小梁１の端部に発生する曲げモーメントによってＲＣ床スラブ５に伝達された引張力を、支持部材を構成するＲＣ柱９ＡおよびＲＣ壁９Ｂに効果的に伝達することができる。

　図１０は、本発明の第６の実施形態に係る接合構造を示す図である。図１０に示される接合構造において、小梁１の一方の端部ではＲＣ梁７、ベースプレート８１およびフィンプレート８２が支持部材を構成し、他方の端部ではＲＣ壁９Ｂ、ベースプレート８１およびフィンプレート８２が支持部材を構成する。本実施形態は、上記の第５の実施形態においてＲＣ柱９ＡをＲＣ梁７に置き換えたものとして説明される。ＲＣ床スラブ５の鉄筋５２の延長部分（スターターバー）は、支持部材を構成するＲＣ梁７およびＲＣ壁９Ｂのそれぞれのコンクリートに定着させられている。

　図１１および図１２は、本発明の実施形態において接触部材を用いて小梁の直角度公差を吸収する例について説明するための図である。図１１は小梁１の材軸方向と下フランジ１２の幅方向とを含む平面における接合構造の断面図であり、図１２は図１１のXII－XII線矢視図である。図示された接合構造の構成要素は、上記で図１を参照して説明した例と同様である。図示された例では、小梁１やフィンプレート３１の直角度公差のために、小梁１が大梁２に対して直角に配置されておらず、小梁１の材軸方向および下フランジ１２の幅方向を含む平面（水平断面）において下フランジ１２の端面１２Ｅとリブ３２の端面３２Ｅとが非平行である（角度φを有する）。この場合、端面１２Ｅと端面３２Ｅとの間の隙間は、下フランジ１２の幅方向両側で異なる（隙間ｇ_１および隙間ｇ_２として図示）。

　そこで、上記の例では、図１２に示されるように、下フランジ１２の幅方向と接触部材４の長さ方向とが非平行になる（角度ψを有する）ように、接触部材４を端面１２Ｅと端面３２Ｅとの間に介挿している。これによって、端面１２Ｅと端面３２Ｅとの間の隙間が大きい側（隙間ｇ_１の側）ではより深く、隙間が小さい側（隙間ｇ_２の側）ではより浅く接触部材４が端面１２Ｅと端面３２Ｅとの間に入り込み、隙間の大きさの変化に合わせて第１面４１および端面３２Ｅ、ならびに第２面４２および端面１２Ｅの面接触を維持することができる。つまり、上記の例では、接触部材４を用いて小梁１の直角度公差を吸収している。

　図１３は、本発明の実施形態における接触部材の角度に関する検討結果を示すグラフである。図１３の縦軸は図３に示した角度θ（ｄｅｇ）、すなわち接触部材４の第１面４１と第２面４２とがなす角度であり、横軸はすべり係数（静止摩擦係数）μである。上記で説明された各実施形態において、小梁１の下フランジ１２から支持面に伝達される圧縮力の大きさをＦとすると、斜角がつけられない支持面と接触部材４の第１面４１との間では、接触面に沿った方向の分力は理論上発生せず、接触面に対して垂直な方向に力Ｆが生じる。一方、角度θの斜角がつけられた下フランジ１２の端面１２Ｅと接触部材４の第２面４２と間では、接触面に沿った方向にＦsinθ、接触面に対して垂直な方向にＦcosθの分力が生じる。

　従って、接触部材４が滑動によって脱落しないためには、第２面４２側で生じる接触面に沿った方向の分力Ｆsinθ（接触部材４を脱落させる方向に作用する力）が、第１面４１側の接触面で生じる最大静止摩擦力μ_１Ｆの上記の力と同じ方向の分力μ_１Ｆcosθと、第２面４２側の接触面で生じる最大静止摩擦力μ_２Ｆcosθとの合力を超えなければよい。ここで、μ_１は支持面と第１面４１との間の静止摩擦係数であり、μ_２は端面１２Ｅと第２面４２との間の静止摩擦係数である。上記の条件を数式で表すと、Ｆsinθ≦μ_１Ｆcosθ＋μ_２Ｆcosθ、すなわちtanθ≦μ_１＋μ_２となる。μ_１＝μ_２＝μの場合、条件はtanθ≦２μになる。

　ここで、下フランジ１２の端面１２Ｅ、接触部材４の第１面４１および第２面４２、ならびに支持面がミルスケールのまま（黒皮）の場合、すべり係数（この場合は、静止摩擦係数μに等しい）は０．２～０．３５になる（日本建築学会「高力ボルト接合設計施工ガイドブック」第２版、２０１６年５月）。また、同文献によれば、下フランジ１２の端面１２Ｅ、接触部材４の第１面４１および第２面４２、ならびに支持面がブラスト処理されている場合、すべり係数は０．４～０．７になる。図１３には、すべり係数を０．２５としたときの角度θの最大値（約３１°）と、すべり係数を０．４５としたときの角度θの最大値（約７２°）とが示されている。

　図１４および図１５は、本発明の実施形態における接触部材の長さに関する検討結果について説明するための図である。図１４は、上記で図１を参照して説明した例と同様の接合構造の斜視図であり、小梁１の材軸方向に延びる鉄筋５２を除くＲＣ床スラブ５の構成要素を説明のために不図示にしている。図１５は、図１４の接触部材付近の拡大図である。図１５に示される接触部材４の合計長さΣＬ_ｃｐ（ｍｍ）は、リブ３２の端面３２Ｅと第１面４１との接触領域の換算板厚ｔ_ｐｌ（ｍｍ）、下フランジ１２の端面１２Ｅと第２面４２との接触領域の換算板厚ｔ_ｆ（ｍｍ）、リブ３２の降伏応力ｆ_ｙ，ｐｌ（Ｎ／ｍｍ^２）、下フランジ１２の降伏応力ｆ_ｙ，ｆ（Ｎ／ｍｍ^２）、接触部材４の降伏応力ｆ_ｙ，ｃｐ（Ｎ／ｍｍ^２）、小梁１の材軸方向に垂直な断面におけるＲＣ床スラブ５の有効幅内の鉄筋５２の総断面積Ａ_ｒ（ｍｍ^２）、および鉄筋５２の降伏応力ｆ_ｙ，ｒ（Ｎ／ｍｍ^２）との関係において以下の式（ｉ）を満たす。

　ここで、接触部材４の合計長さΣＬ_ｃｐは、接触部材４の長さ、すなわち長手方向の寸法の合計である。図示された例のように単一の接触部材４が配置される場合は当該接触部材４の長さが合計長さΣＬ_ｃｐになり、例えばウェブ１３の両側に複数の接触部材４を配置する場合はそれぞれの接触部材４の長さの総和が合計長さΣＬ_ｃｐになる。リブ３２の端面３２Ｅと第１面４１との接触領域の換算板厚ｔ_ｐｌは、端面３２Ｅと第１面４１との接触領域をリブ３２の板厚方向に投影した長さである。図示された例のように、鉛直断面において接触部材４の第１面４１が端面３２Ｅの全体に接触している場合、換算板厚ｔ_ｐｌはリブ３２の板厚に等しい。また、図２、図８、図９および図１０に示された例のように、鉛直断面において接触部材４の第１面の全体が支持部材の支持面に接触している場合、換算板厚ｔ_ｐｌは接触部材４の第１面の鉛直方向の寸法に等しい。

　下フランジ１２の端面１２Ｅと第２面４２との接触領域の換算板厚ｔ_ｆは、端面１２Ｅと第２面４２との接触領域を下フランジ１２の板厚方向に投影した長さである。図示された例のように、端面１２Ｅの全体に斜角がつけられ、鉛直断面において接触部材４の第２面４２が端面１２Ｅの全体に接触している場合、換算板厚ｔ_ｆは下フランジ１２の板厚に等しい。下フランジ１２にルート面のある開先が形成される場合のように端面１２Ｅの一部に斜角がつけられておらず、接触部材４の第２面４２が端面１２Ｅの斜角がつけられた部分のみに接触している場合、換算板厚ｔ_ｆは下フランジ１２の端面１２Ｅの板厚からルート面に相当する厚さを除いたものになる。

　各部材の降伏応力ｆ_ｙ，ｐｌ，ｆ_ｙ，ｆ，ｆ_ｙ，ｃｐ，ｆ_ｙ，ｒは、例えば各部材の材料の強度試験結果に基づいて特定することができる。ＲＣ床スラブ５の有効幅は、例えばEUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION、「Eurocode 4: Design of Composite Steel and Concrete Structures Part 1-1: General rules and rules for buildings」、２００５年５月、または日本建築学会、「各種合成構造設計指針・同解説」、２０１０年１１月に基づいて特定することができる。総断面積Ａ_ｒは、図１４に示されるように、上記の有効幅の範囲内に配置された鉄筋５２の断面積の総和である。

　上記の式（ｉ）は、下フランジ１２から接触部材４を介してリブ３２に伝達可能な圧縮荷重の上限値（左辺）が、鉄筋５２が伝達可能な引張荷重の上限値（右辺）以上であることを規定している。例えば地震時に小梁１から大梁２への最大伝達荷重が発生した場合を想定すると、下フランジ１２から接触部材４を介してリブ３２に伝達される圧縮荷重は、鉄筋５２で伝達される引張荷重に等しい。つまり、鉄筋５２が降伏することなく伝達可能な引張荷重の最大値が発生したときに、同じ大きさの圧縮荷重によって下フランジ１２、接触部材４、およびリブ３２が降伏することがなければ、圧縮荷重を伝達する接触部材４の長さは必要十分である。

　なお、上記の検討結果は一例であり、実際には発生しうる荷重の想定値や安全率などを考慮して、上記の式（ｉ）で規定される接触部材４の合計長さΣＬ_ｃｐ（ｍｍ）よりも短い長さで接触部材４が形成されてもよい。上記では図１を参照して説明した例と同様の接合構造について検討結果を説明したが、他の例についても同様の条件で接触部材の長さを規定することができる。

　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　１，１Ａ，１Ｂ…小梁、１１…上フランジ、１２…下フランジ、１２Ｅ…端面、１３…ウェブ、１３Ｃ…切り欠き、２…大梁、２１…上フランジ、２２…下フランジ、２２Ｅ…側端面、２３…ウェブ、２３Ｓ…側面、３１…フィンプレート、３２…リブ、３２Ｅ…端面、３３…ボルト、４，４Ａ…接触部材、４１…第１面、４２…第２面、４３…隅肉溶接部、４４…溝、５…ＲＣ床スラブ、５１…コンクリート、５２…鉄筋、５２Ｅ…延長部分、５３…デッキプレート、６…シアコネクタ、７…ＲＣ梁、７１…コンクリート、７２…鉄筋、７２Ａ…主筋、７２Ｂ…スターラップ、８１，８１Ａ，８１Ｂ…ベースプレート、８１Ｓ…板面、８２，８２Ａ，８２Ｂ…フィンプレート、８３…ボルト、８４…アンカー、９Ａ…ＲＣ柱、９Ｂ…ＲＣ壁。

Claims (12)

1. 　上フランジ、下フランジ、およびウェブを含むＨ形断面梁と、
   　前記Ｈ形断面梁の材軸方向に交差する支持面を含む支持部材と、
   　前記下フランジの端面と前記支持面との間に介挿される接触部材と
   　を備え、
   　前記材軸方向における前記下フランジの端面または前記支持面の少なくともいずれかに少なくとも部分的に鉛直方向の斜角がつけられ、
   　前記接触部材は、前記支持面に接触する第１面、および前記下フランジの端面に接触する第２面を含み、前記第１面と前記第２面とがなす角度は前記下フランジの端面と前記支持面との間の角度に対応する接合構造。
2. 　前記接触部材は、前記下フランジの幅方向中央部分で前記下フランジの端面と前記支持面との間に介挿される、請求項１に記載の接合構造。
3. 　前記Ｈ形断面梁の材軸方向における前記ウェブの端部に、前記下フランジに接する切り欠きが形成され、
   　前記接触部材は、前記切り欠きを通過して前記下フランジを幅方向に横断するように配置される、請求項２に記載の接合構造。
4. 　前記接触部材には、前記下フランジの幅方向で見た場合に前記切り欠きの領域に重複する溝が形成される、請求項３に記載の接合構造。
5. 　コンクリート、および前記コンクリートに埋設され少なくとも前記Ｈ形断面梁の材軸方向に延びる鉄筋を含み、前記Ｈ形断面梁の上方に配置されるＲＣ床スラブと、
   　前記上フランジに接合されるとともに、前記ＲＣ床スラブを構成するコンクリートに定着させられるシアコネクタと
   　をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の接合構造。
6. 　前記下フランジの幅方向における前記接触部材の合計長さΣＬ_ｃｐ（ｍｍ）は、前記支持面と前記第１面との接触領域の換算板厚ｔ_ｐｌ（ｍｍ）、前記下フランジの端面と前記第２面との接触領域の換算板厚ｔ_ｆ（ｍｍ）、前記支持部材の降伏応力ｆ_ｙ，ｐｌ（Ｎ／ｍｍ^２）、前記下フランジの降伏応力ｆ_ｙ，ｆ（Ｎ／ｍｍ^２）、前記接触部材の降伏応力ｆ_ｙ，ｃｐ（Ｎ／ｍｍ^２）、前記材軸方向に垂直な断面における前記ＲＣ床スラブの有効幅内の前記鉄筋の総断面積Ａ_ｒ（ｍｍ^２）、および前記鉄筋の降伏応力ｆ_ｙ，ｒ（Ｎ／ｍｍ^２）との関係において以下の式（ｉ）を満たす、請求項５に記載の接合構造。
   

   
7. 　前記支持部材は、コンクリートで構成される第１の支持部材と、前記第１の支持部材の側面に接合されて前記支持面を形成する第２の支持部材とを含み、
   　前記鉄筋は、前記第１の支持部材を構成するコンクリートに定着させられる、請求項５または請求項６に記載の接合構造。
8. 　前記Ｈ形断面梁は、前記支持部材の両側にそれぞれ配置される第１のＨ形断面梁および第２のＨ形断面梁を含み、
   　前記ＲＣ床スラブは、前記第１のＨ形断面梁、前記第２のＨ形断面梁および前記支持部材の上方に配置され、
   　前記シアコネクタは、前記第１のＨ形断面梁の上フランジに接合される第１のシアコネクタと、前記第２のＨ形断面梁の上フランジに接合される第２のシアコネクタとを含む、請求項５または請求項６に記載の接合構造。
9. 　前記支持部材は、支持側上フランジ、支持側下フランジ、および支持側ウェブを含み、前記材軸方向に直交する方向に延びる支持側Ｈ形断面梁であり、
   　前記支持面は、前記支持側Ｈ形断面梁の前記支持側下フランジの側端面であり、
   　前記Ｈ形断面梁と前記支持側Ｈ形断面梁との断面高さが一致する、請求項１から請求項６、または請求項８のいずれか１項に記載の接合構造。
10. 　前記Ｈ形断面梁と前記接触部材との間、または前記支持部材と前記接触部材との間に形成される１または複数の隅肉溶接部をさらに備える、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の接合構造。
11. 　前記第１面と前記第２面とがなす角度θ、前記支持面と前記第１面との間の静止摩擦係数μ_１、および前記下フランジの端面と前記第２面との間の静止摩擦係数μ_２が、tanθ≦μ_１＋μ_２の関係を満たす、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の接合構造。
12. 　前記材軸方向および前記下フランジの幅方向を含む平面において、前記下フランジの端面と前記支持面とは非平行であり、
    　前記下フランジの幅方向と前記接触部材の長さ方向とは非平行である、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の接合構造。
     

Images