(57)【要約】【課題】接合部材を寸法が変動する部材間の隙間に介挿することが可能であり、かつ部材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。【解決手段】、接合部材の第１部材は、第１の方向における被接合部材の端面に当接される第１後端面と、第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成される接触面とを含む。第２部材は、被接合部材の端面に対向する支持部材の面に当接される第２後端面と、第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成され、かつ寸法が第１部材の接触面とは異なる接触面とを含み、第１部材の接触面と第２部材の接触面とが互いに接触する。【選択図】図２
2020079478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材とを含み、被接合部材と支持部材との間で第１の方向に圧縮力を伝達する接合部材であって、
前記第１部材は、
前記第１の方向における前記被接合部材の端面に当接される第１後端面と、
前記第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成される接触面と
を含み、
前記第２部材は、
前記被接合部材の端面に対向する前記支持部材の面に当接される第２後端面と、
前記第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成され、かつ前記第１の方向を含む鉛直断面における寸法が前記第１部材の接触面とは異なる接触面と
を含み、
前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とが互いに接触する、接合部材。
【請求項２】
前記第１部材は、前記第１後端面から前記被接合部材側に突出する突出部をさらに含む、請求項１に記載の接合部材。
【請求項３】
前記第２部材は、前記第２後端面から前記支持部材側に突出する突出部をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の接合部材。
【請求項４】
前記第１部材の接触面は、
第１接触面と、
前記第１接触面に対して平行であり、かつ前記第１接触面に対して前記第１の方向の前記第１後端面側に後退して形成される第２接触面とを含み、
前記第２部材の接触面は、
前記第１の方向を含む鉛直断面における寸法が前記第１接触面よりも大きい第３接触面と、
前記第３接触面に対して平行であり、前記第３接触面に対して前記第１の方向の前記第２後端面と反対側に前進して形成され、かつ前記第１の方向を含む鉛直断面における寸法が前記第２接触面よりも小さい第４接触面とを含み、
前記第１接触面と前記第３接触面とが互いに接触し、前記第２接触面と前記第４接触面とが互いに接触する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の接合部材。
【請求項５】
前記第１部材は、前記第１の方向を含む鉛直断面において前記第１接触面の反対側で前記第２接触面に隣接して位置し、かつ前記第２接触面から突出する突出部をさらに含む、請求項４に記載の接合部材。
【請求項６】
前記第１部材は、前記第１の方向を含む鉛直断面において前記第１接触面の反対側で前記第２接触面に隣接して位置し、前記第１接触面および前記第２接触面に対して平行であり、かつ前記第２接触面に対して前記第１の方向の前記第１後端面と反対側に前進して形成される第５接触面をさらに含み、
前記第２部材は、前記第１の方向を含む鉛直断面において前記第３接触面の反対側で前記第４接触面に隣接して位置し、前記第３接触面および前記第４接触面に対して平行であり、前記第４接触面に対して前記第１の方向の前記第２後端面側に後退して形成され、かつ前記第１の方向を含む鉛直断面における寸法が前記第５接触面よりも大きい第６接触面をさらに含み、
前記第５接触面と前記第６接触面とが互いに接触する、請求項４に記載の接合部材。
【請求項７】
前記斜角の大きさθと、前記第１部材と前記第２部材との間の静止摩擦係数μとが、tanθ≦μの関係を満たす、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の接合部材。
【請求項８】
前記第１部材および前記第２部材は、前記第１の方向を含む鉛直断面において一様な形状を有する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の接合部材。
【請求項９】
前記被接合部材と、
前記支持部材と、
前記被接合部材の端面と前記支持部材の面との間の隙間に介挿される、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の接合部材と
を備える接合構造。
【請求項１０】
コンクリート、および前記コンクリートに埋設される鉄筋を含み、前記被接合部材および前記支持部材の上方に配置されるＲＣ床スラブをさらに備え、
前記被接合部材は、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、
前記被接合部材の端面は、前記第１のＨ形断面梁の下フランジの材軸方向の端面と、前記第２のＨ形断面梁の下フランジの材軸方向の端面とを含み、
前記接合部材は、前記第１のＨ形断面梁および前記第２のＨ形断面梁のそれぞれの下フランジの端面と前記支持部材の面との間の隙間にそれぞれ介挿される１対の接合部材を含み、
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、
前記第１のＨ形断面梁の上フランジ、および前記第２のＨ形断面梁の上フランジは、シアコネクタを用いて前記ＲＣ床スラブに接合される、請求項９に記載の接合構造。
【請求項１１】
前記被接合部材は第１のＨ形断面梁であり、前記被接合部材の端面は前記第１のＨ形断面梁の下フランジの材軸方向の端面であり、
前記支持部材は第２のＨ形断面梁であり、前記支持部材の面は前記第２のＨ形断面梁の下フランジの幅方向の端面であり、
前記第１のＨ形断面梁と前記第２のＨ形断面梁との断面高さが等しい、請求項９に記載の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合部材および接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＲＣ柱、ＳＲＣ柱、ＲＣ梁もしくはＲＣ壁を支持部材とし鉄骨大梁を被接合部材とする場合、またはＲＣ大梁もしくは鉄骨大梁を支持部材とし鉄骨小梁を被接合部材とする場合に、支持部材と被接合部材との間に形成される梁端接合部は、一般的に剛接合またはピン接合として設計される。鉄骨大梁と鉄骨小梁との例でいうと、剛接合の場合には鉄骨小梁のフランジを鉄骨大梁に溶接またはボルト接合し、さらに鉄骨小梁のウェブを鉄骨大梁にボルト接合する。ピン接合の場合、鉄骨大梁に取り付けたシアプレートに鉄骨小梁のウェブをボルト接合し、鉄骨小梁のフランジは鉄骨大梁に接合しない。
【０００３】
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で適用可能な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、被接合部材である鉄骨梁の下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。
【０００４】
ところが、一般に、鉄骨梁の下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および特許文献２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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−６８００１号公報
【特許文献２】特開２００５−２８２０１９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION、「Eurocode 4: Design of Composite Steel and Concrete Structures Part 1-8: Design of joints」、２００５年５月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば図１５に示すように接合部材９１をくさび状にした場合、被接合部材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になる。接触領域が線状である場合、フランジの断面積に対して接触領域が極端に小さい局所支圧状態になるため、圧縮力に対応する支圧部の応力が大きくなり塑性変形が生じる。従って、この場合、圧縮力Ｆに対する剛性および耐力を安定させることが困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、接合部材を寸法が変動する部材間の隙間に介挿することが可能であり、かつ部材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部材および接合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある観点によれば、第１部材と第２部材とを含み、被接合部材と支持部材との間で第１の方向に圧縮力を伝達する接合部材が提供される。第１部材は、第１の方向における被接合部材の端面に当接される第１後端面と、第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成される接触面とを含み、第２部材は、被接合部材の端面に対向する支持部材の面に当接される第２後端面と、第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成され、かつ第１の方向を含む鉛直断面における寸法が第１部材の接触面とは異なる接触面とを含み、第１部材の接触面と第２部材の接触面とが互いに接触する。
【００１０】
上記の接合部材において、第１部材は、第１後端面から被接合部材側に突出する突出部をさらに含んでもよい。
【００１１】
上記の接合部材において、第２部材は、第２後端面から支持部材側に突出する突出部をさらに含んでもよい。
【００１２】
上記の接合部材において、第１部材の接触面は、第１接触面と、第１接触面に対して平行であり、かつ第１接触面に対して第１の方向の第１後端面側に後退して形成される第２接触面とを含み、第２部材の接触面は、第１の方向を含む鉛直断面における寸法が第１接触面よりも大きい第３接触面と、第３接触面に対して平行であり、第３接触面に対して第１の方向の第２後端面と反対側に前進して形成され、かつ第１の方向を含む鉛直断面における寸法が第２接触面よりも小さい第４接触面とを含み、第１接触面と第３接触面とが互いに接触し、第２接触面と第４接触面とが互いに接触してもよい。
【００１３】
上記の接合部材において、第１部材は、第１の方向を含む鉛直断面において第１接触面の反対側で第２接触面に隣接して位置し、かつ第２接触面から突出する突出部をさらに含んでもよい。
【００１４】
上記の接合部材において、第１部材は、第１の方向を含む鉛直断面において第１接触面の反対側で第２接触面に隣接して位置し、第１接触面および第２接触面に対して平行であり、かつ第２接触面に対して第１の方向の第１後端面と反対側に前進して形成される第５接触面をさらに含み、第２部材は、第１の方向を含む鉛直断面において第３接触面の反対側で第４接触面に隣接して位置し、第３接触面および第４接触面に対して平行であり、第４接触面に対して第１の方向の第２後端面側に後退して形成され、かつ第１の方向を含む鉛直断面における寸法が第５接触面よりも大きい第６接触面をさらに含み、第５接触面と第６接触面とが互いに接触してもよい。
【００１５】
上記の接合部材において、斜角の大きさθと、第１部材と第２部材との間の静止摩擦係数μとが、tanθ≦μの関係を満たしてもよい。
【００１６】
上記の接合部材において、第１部材および第２部材は、第１の方向を含む鉛直断面において一様な形状を有してもよい。
【００１７】
本発明の別の観点によれば、被接合部材と、支持部材と、被接合部材の端面と支持部材の面との間の隙間に介挿される上記の接合部材とを備える接合構造が提供される。
【００１８】
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る鉄筋を含み、被接合部材および支持部材の上方に配置されるＲＣ床スラブをさらに備え、被接合部材は、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、被接合部材の端面は、第１のＨ形断面梁の下フランジの材軸方向の端面と、第２のＨ形断面梁の下フランジの材軸方向の端面とを含み、接合部材は、第１のＨ形断面梁および第２のＨ形断面梁のそれぞれの下フランジの端面と支持部材の面との間の隙間にそれぞれ介挿される１対の接合部材を含み、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、第１のＨ形断面梁の上フランジ、および第２のＨ形断面梁の上フランジは、シアコネクタを用いてＲＣ床スラブに接合されてもよい。
【００１９】
上記の接合構造において、被接合部材は第１のＨ形断面梁であり、被接合部材の端面は第１のＨ形断面梁の下フランジの材軸方向の端面であり、支持部材は第２のＨ形断面梁であり、支持部材の面は第２のＨ形断面梁の下フランジの幅方向の端面であり、第１のＨ形断面梁と第２のＨ形断面梁との断面高さが等しくてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
上記の構成によれば、第１部材と第２部材とが、接触面の接触を維持したまま、鉛直方向に対して斜角θだけ傾いた方向で、互いに対して摺動することができる。第１部材と第２部材との間の摺動距離をＬとすると、第１部材の第１後端面と第２部材の第２後端面との間の距離はＬsinθだけ変化する。従って、接合部材は、寸法が変動する部材間の隙間に介挿することができる。また、上記のような各接触面の寸法の大小関係によって、第１部材と第２部材とが互いに対して摺動しても、第１接触面と第３接触面との間の接触面積は第１接触面の寸法に依存して一定であり、第２接触面と第４接触面との間の接触面積も第４接触面の寸法に依存して一定である。従って、接合部材では、部材間の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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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２】図１に示された接合部材を拡大して示す斜視図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図１に示された接合部材の摺動時の動作について説明するための図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る接合構造の別の例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る接合構造のさらに別の例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る接合構造のさらに別の例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る接合部材の斜視図である。
【図９】図８のIX−IX線断面図である。
【図１０Ａ】実施例１における各部の寸法を示す断面図である。
【図１０Ｂ】実施例２における各部の寸法を示す断面図である。
【図１０Ｃ】実施例３における各部の寸法を示す断面図である。
【図１０Ｄ】実施例４における各部の寸法を示す断面図である。
【図１０Ｅ】実施例５における各部の寸法を示す断面図である。
【図１１】実施例において算出された公称圧縮応力と圧縮ひずみとの関係を示すグラフである。
【図１２】実施例における接合構造の寸法を示す図である。
【図１３】実施例において算出されたモーメントと回転角度との関係を示すグラフである。
【図１４】斜角の大きさに関する検討結果を示すグラフである。
【図１５】従来の接合部材の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
（第１の実施形態）
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。図示された例において、接合構造は、被接合部材である小梁１と、大梁２に接合される支持部材であるシアプレート３１およびフランジ連結板３２と、ＲＣ床スラブ（または合成デッキスラブ）５と、接合部材１０とを含む。より詳細には、小梁１は、上フランジ１Ａと、下フランジ１Ｂと、ウェブ１Ｃ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２Ａと、下フランジ２Ｂと、ウェブ２Ｃとを含む支持側Ｈ形断面梁である。シアプレート３１は、大梁２に直交する板状部材であり、ウェブ２Ｃの少なくとも片側に配置されて上フランジ２Ａ、下フランジ２Ｂ、およびウェブ２Ｃに溶接される。フランジ連結板３２は、大梁２の上フランジ２Ａおよび下フランジ２Ｂに平行な板状部材であり、ウェブ２Ｃおよびシアプレート３１に溶接される。フランジ連結板３２の端面３２Ｅは、小梁１の材軸方向における下フランジ１Ｂの端面１Ｅに対向する。ＲＣ床スラブ５は、コンクリート５１と、コンクリート５１に埋設される鉄筋５２と、デッキプレート５３と、シアコネクタ５４とを含み、小梁１の上フランジ１Ａおよび大梁２の上フランジ２Ａはシアコネクタ５４を介してＲＣ床スラブ５に接合される。接合部材１０は、小梁１の下フランジ１Ｂの材軸方向の端面１Ｅと、端面１Ｅに対向するフランジ連結板３２の端面３２Ｅとの間の隙間ｇに介挿され、小梁１とフランジ連結板３２との間で圧縮力を伝達する。
【００２４】
図２は図１に示された接合部材１０を拡大して示す斜視図であり、図３は図２のIII−III線断面図である。図示されるように、接合部材１０は、第１部材１１と第２部材１２とを含み、上述したように小梁１の下フランジ１Ｂとフランジ連結板３２との間で圧縮力Ｆを伝達する。圧縮力Ｆが伝達される方向（図中のｘ方向。以下、本明細書では圧縮力Ｆの伝達方向、または第１の方向ともいう）は、小梁１の材軸方向に一致する。第１部材１１は、第１の方向を含む鉛直断面（図中のｘ−ｚ断面）において一様な形状を有し、第１後端面１１１と、第１接触面１１２と、第２接触面１１３と、第１突出部１１４と、第２突出部１１５とを含む。第２部材１２も、第１の方向を含む鉛直断面において一様な形状を有し、第２後端面１２１と、第３接触面１２２と、第４接触面１２３と、第３突出部１２４とを含む。
【００２５】
上記で図１に示したような接合構造が組み立てられた状態において、接合部材１０に含まれる第１部材１１の第１後端面１１１は、小梁１の下フランジ１Ｂの端面１Ｅに当接される。端面１Ｅは、第１の方向、すなわち小梁１の材軸方向における端面である。図示された例では端面１Ｅが第１の方向に対して垂直であるため、第１後端面１１１も第１の方向に対して垂直に形成される。一方、第１部材１１の第１接触面１１２は、図３に示されるように第１の方向を法線とする平面Ｐ（図中のｙ−ｚ平面）に対して斜角θ（０＜θ＜９０°）をもって形成される。第２接触面１１３は、第１接触面１１２に対して平行であり、かつ第１接触面１１２に対して第１の方向の第１後端面１１１側に後退して形成される。つまり、図示されているように第１部材１１と第２部材１２とが互いに対向させられた状態では、第１接触面１１２よりも第２接触面１１３の方が第２部材１２から離れている。
【００２６】
また、接合構造が組み立てられた状態において、第２部材１２の第２後端面１２１は、フランジ連結板３２の端面３２Ｅに当接される。図示された例では、端面３２Ｅも、第１の方向、すなわち小梁１の材軸方向に対して垂直であるため、第２後端面１２１も第１の方向に対して垂直に形成される。一方、第２部材１２の第３接触面１２２は、第１部材１１の第１接触面１１２と同じく、図３に示されるように第１の方向を法線とする平面Ｐに対して斜角θをもって形成される。第４接触面１２３は、第３接触面１２２に対して平行であり、かつ第３接触面１２２に対して材軸方向の第２後端面１２１と反対側に前進して形成される。つまり、図示されているように第１部材１１と第２部材１２とが互いに対向させられた状態では、第３接触面１２２よりも第４接触面１２３の方が第１部材１１に近づいている。
【００２７】
なお、図示された例において、第１部材１１および第２部材１２は、小梁１のウェブ１Ｃと下フランジ１Ｂの幅方向端部との間に収容可能な幅（図中のｙ方向の長さ）を有している。この例に限定されず、第１部材１１および第２部材１２の幅は、隙間ｇの大きさ、被接合部材（図示された例では小梁１）、および支持部材（図示された例では大梁２）の断面形状などに応じて、それぞれの場合において隙間ｇ内に安定的に介挿された状態を維持できるように適宜決定される。
【００２８】
上記のような接合部材１０では、第１部材１１の第１接触面１１２と第２部材１２の第３接触面１２２とが互いに接触し、第１部材１１の第２接触面１１３と第２部材１２の第４接触面１２３とが互いに接触する。ここで、図３に示されるように、第１の方向を含む鉛直断面において、第３接触面１２２の寸法ｄ３は第１接触面１１２の寸法ｄ１よりも大きく、第４接触面１２３の寸法ｄ４は第２接触面１１３の寸法ｄ２よりも小さい。これによって、第１部材１１と第２部材１２とは、上記のような２組の接触面の接触を維持したまま、鉛直方向に対して斜角θだけ傾いた方向で、互いに対して摺動することができる。図４に示すように、第１部材１１と第２部材１２との間に摺動距離Ｌが発生すると、第１部材１１の第１後端面１１１と第２部材１２の第２後端面１２１との間の距離はＬsinθだけ変化する（図示された例では、第２後端面１２１が第１後端面１１１から遠ざかる）。従って、接合部材１０は、寸法が変動する部材間の隙間、具体的には小梁１の下フランジ１Ｂの端面１Ｅとフランジ連結板３２の端面３２Ｅとの間の隙間ｇ（図１参照）に介挿することができる。
【００２９】
ここで、上記のような各接触面の寸法の大小関係（具体的には、ｄ３＞ｄ１、ｄ４＜ｄ２）によって、第１部材１１と第２部材１２とが互いに対して摺動しても、第１接触面１１２と第３接触面１２２との間の接触面積は第１接触面１１２の寸法ｄ１に依存して一定であり、第２接触面１１３と第４接触面１２３との間の接触面積も第４接触面１２３の寸法ｄ４に依存して一定である。従って、接合部材１０では、部材間の隙間の寸法、具体的には小梁１の下フランジ１Ｂの端面１Ｅとフランジ連結板３２の端面３２Ｅとの間の隙間ｇ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。これによって、小梁１とフランジ連結板３２との間で、安定して圧縮力Ｆを伝達することができる。
【００３０】
加えて、本実施形態では、第１部材１１に第１後端面１１１から小梁１側に突出する第１突出部１１４が形成され、第２部材１２に第２後端面１２１からフランジ連結板３２側に突出する第３突出部１２４が形成される。第１突出部１１４および第３突出部１２４は、例えば図示されているように接合構造が組み立てられた状態において第１後端面１１１および第２後端面１２１のそれぞれの上端にあたる位置から突出する。これによって、第１部材１１および第２部材１２のそれぞれの第１の方向（図中のｘ方向）での寸法が大きくなるため、第１部材１１または第２部材１２が隙間ｇから脱落することを防止でき、施工が容易になる。なお、こうした機能が必要ではない場合は、第１突出部１１４および第３突出部１２４は設けられなくてもよい。また、第１突出部１１４および第３突出部１２４のいずれか一方だけが設けられてもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、第１部材１１に、第１の方向を含む鉛直断面（図中のｘ−ｚ断面）において第１接触面１１２の反対側で第２接触面１１３に隣接して位置し、かつ第２接触面１１３から突出する第２突出部１１５が形成される。第２突出部１１５によって、第２部材１２の第１部材１１に対する摺動が、第４接触面１２３が第２接触面１１３の下端に達したところで規制される。従って、例えば隙間ｇが大きすぎた場合にも、第２部材１２がフランジ連結板３２の端面３２Ｅと第１部材１１との間から脱落することが防止される。なお、図示された例では第２部材１２の第３突出部１２４によっても同様の機能が得られる。こうした機能が必要ではない場合は、第２突出部１１５は設けられなくてもよい。
【００３２】
以上で説明したように、本発明の第１の実施形態では、寸法が変動する部材間の隙間、具体的には小梁１の下フランジ１Ｂの端面１Ｅとフランジ連結板３２の端面３２Ｅとの間の隙間ｇに接合部材１０を介挿することができ、また接合部材１０によって隙間ｇ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。加えて、第１部材１１および第２部材１２はいずれも第１の方向を含む鉛直断面（図中のｘ−ｚ断面）において一様な形状を有するため、例えば押出成形によって容易に製造することができる。
【００３３】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る接合構造の別の例を示す図である。図示された例において、接合構造は、被接合部材である小梁１（第１のＨ形断面梁）と、支持部材である大梁４（第２のＨ形断面梁）と、接合部材１０とを含む。図１に示された例との違いとして、図５に示された例では、小梁１の断面高さ（梁せい）ＨＳと大梁４の断面高さ（梁せい）ＨＰとが等しい。これによって、接合部材１０を、小梁１の下フランジ１Ｂの材軸方向の端面１Ｅと、端面１Ｅに対向する大梁４の下フランジ４Ｂの幅方向の側端面４Ｅとの間の隙間ｇに介挿することができる。なお、図示されているように、大梁４の下フランジ４Ｂの厚みｔｐｆが、小梁１の下フランジ１Ｂの厚みｔｓｆよりも大きくてもよい。
【００３４】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る接合構造のさらに別の例を示す図である。図示された例では、被接合部材である２つの小梁１が、大梁２を幅方向の両側から挟んで対向するように配置され、支持部材であるシアプレート３１およびフランジ連結板３２、ならびに接合部材１０も、大梁２の両側にそれぞれ配置される。つまり、図示された例では、接合構造に、２つの小梁１（第１のＨ形断面梁および第２のＨ形断面梁）のそれぞれの下フランジ１Ｂの端面１Ｅと支持部材の面との間の隙間ｇにそれぞれ介挿される１対の接合部材１０が含まれる。図示された例において、ＲＣ床スラブ５は、２つの小梁１、大梁２、およびそれらの間のシアプレート３１およびフランジ連結板３２の上方に配置され、１つの小梁１のそれぞれの上フランジ１Ａ、および大梁２の上フランジ２Ａは、シアコネクタ５４を用いてＲＣ床スラブ５に接合される、
【００３５】
上記の例において、接合部材１０は、大梁２の両側で小梁１の下フランジ１Ｂの端面１Ｅとフランジ連結板３２の端面３２Ｅとの間に形成される２ヶ所の隙間ｇにそれぞれ介挿され、フランジ連結板３２および大梁２を介して、２つの小梁１の下フランジ１Ｂ同士の間で圧縮力を伝達する。ここで、２つの小梁１のそれぞれの下フランジ１Ｂの厚みｔｓｆ１，ｔｓｆ２は互いに異なってもよいが、断面高さ（梁せい）は２つの小梁１で一致することが好ましい。また、図５の例と同様に大梁を支持部材とし、２つの小梁および大梁の断面高さを一致させて、それぞれの小梁の下フランジの端面と、大梁の下フランジの幅方向両側の側端面との間の隙間ｇに接合部材を介挿してもよい。この場合、大梁の下フランジの厚みは、それぞれの小梁の下フランジの厚みよりも大きくてもよい。
【００３６】
図７も、本発明の第１の実施形態に係る接合構造のさらに別の例を示す図である。図示された例は、小梁１、シアプレート３１および接合部材１０が大梁２の両側にそれぞれ配置され、両方の小梁１の上フランジ１Ａおよび大梁２の上フランジ２Ａがそれぞれシアコネクタ５４を介してＲＣ床スラブ５に接合される点では図６の例と同様である。その一方で、図７の例では、小梁１の下フランジ１Ｂおよびウェブ１Ｃが大梁２のウェブ２Ｃに対向する位置まで延び、小梁１の上フランジ１Ａおよびウェブ１Ｃの一部は大梁２の上フランジ２Ａと干渉する部分において切り欠かれている。これによって、小梁１の下フランジ１Ｂの端面１Ｅは大梁２のウェブ２Ｃの側面２Ｓに対向し、接合部材１０は下フランジ１Ｂの端面１Ｅとウェブ２Ｃの側面２Ｓとの間に介挿される。この例では、フランジ連結板３２は設けられない。さらに、小梁１のウェブ１Ｃの端部を大梁２のウェブ２Ｃに溶接して、シアプレート３１を設けないことも可能である。
【００３７】
上記の例において、接合部材１０は、大梁２の両側で小梁１の下フランジ１Ｂの端面１Ｅと大梁２のウェブ２Ｃの側面２Ｓとの間に形成される２ヶ所の隙間ｇにそれぞれ介挿され、小梁１の下フランジ１Ｂと大梁２との間で圧縮力を伝達する。図示された例におけるウェブ２Ｃの側面２Ｓのように、支持部材の面が接合部材１０の鉛直寸法よりも大きい鉛直面であるような場合、支持部材の面に当接される第２後端面から支持部材側に突出する突出部（具体的には、図２に示される第２部材１２の第２後端面１２１から突出する第３突出部１２４）は設けられない。これによって、大梁２の代わりに、例えばＲＣ梁やＲＣ柱、またはＲＣ壁に小梁１を接合する場合にも、小梁１の下フランジ１Ｂの端面１Ｅと対向する支持部材の側面との間に形成される隙間ｇに接合部材１０を介挿することができる。図６の例と同様に、２つの小梁１のそれぞれの下フランジ１Ｂの厚みｔｓｆ１，ｔｓｆ２は互いに異なってもよいが、断面高さ（梁せい）は２つの小梁１で一致することが好ましい。
【００３８】
（第２の実施形態）
図８は本発明の第２の実施形態に係る接合部材の斜視図であり、図９は図８のIX−IX線断面図である。図示されるように、接合部材１０Ａは、第１部材１１Ａと第２部材１２Ａとを含み、被接合部材である小梁１の下フランジ１Ｂと、支持部材であるフランジ連結板３２との間で圧縮力Ｆを伝達する。なお、以下で説明する接合部材１０Ａの第１部材１１Ａおよび第２部材１２Ａの構成を除いて、本実施形態は上記の第１の実施形態と同様に構成されるため、重複した説明は省略する。
【００３９】
本実施形態において、第１部材１１Ａは、第１後端面１１１と、第１接触面１１２と、第２接触面１１３と、第１突出部１１４と、第５接触面１１６とを含む。このうち、第５接触面１１６は、第１の方向、すなわち圧縮力Ｆの伝達方向を含む鉛直断面（図中のｘ−ｚ断面）において第１接触面１１２の反対側で第２接触面１１３に隣接して位置し、第１接触面１１２および第２接触面１１３に対して平行であり、かつ第２接触面１１３に対して第１の方向に前進して形成される。つまり、図示されているように第１部材１１Ａと第２部材１２Ａとが互いに対向された状態では、第２接触面１１３よりも第５接触面１１６の方が第２部材１２Ａに近づいている。
【００４０】
一方、本実施形態において、第２部材１２Ａは、第２後端面１２１と、第３接触面１２２と、第４接触面１２３と、第３突出部１２４と、第６接触面１２６とを含む。このうち、第６接触面１２６は、第１の方向を含む鉛直断面において第３接触面１２２の反対側で第４接触面１２３に隣接して位置し、第３接触面１２２および第４接触面１２３に対して平行であり、かつ第４接触面１２３に対して第１の方向に後退して形成される。つまり、図示されているように第１部材１１Ａと第２部材１２Ａとが互いに対向された状態では、第４接触面１２３よりも第６接触面１２６の方が第１部材１１Ａから離れている。
【００４１】
上記のような接合部材１０Ａでは、第１部材１１Ａの第１接触面１１２と第２部材１２Ａの第３接触面１２２とが互いに接触し、第１部材１１Ａの第２接触面１１３と第２部材１２Ａの第４接触面１２３とが互いに接触するのに加えて、第１部材１１Ａの第５接触面１１６と第２部材１２Ａの第６接触面１２６とが互いに接触する。ここで、図９に示されるように、第１の方向を含む鉛直断面において、第５接触面１１６の寸法ｄ５は第６接触面１２６の寸法ｄ６よりも小さい。これによって、第１部材１１Ａと第２部材１２Ａとは、上記のような３組の接触面の接触を維持したまま、鉛直方向に対して斜角θだけ傾いた方向で、互いに対して摺動することができる。
【００４２】
従って、本実施形態でも、上記の第１の実施形態と同様に、寸法が変動する部材間の隙間、具体的には小梁１の下フランジ１Ｂの端面１Ｅとフランジ連結板３２の端面３２Ｅとの間の隙間ｇ（図１参照）に接合部材１０Ａを介挿することができ、また接合部材１０Ａによって隙間ｇ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。第１部材１１Ａおよび第２部材１２Ａを例えば押出成形によって容易に製造することができる点も第１の実施形態と同様である。
【実施例】
【００４３】
続いて、本発明の実施例について説明する。まず、上記で図２および図３を参照して接合部材１０について、隙間ｇの寸法に応じて第１部材１１と第２部材１２とが互いに対して摺動して位置関係が変化した複数の場合において、ＦＥＡ（Finite Element Analysis）を用いて公称圧縮応力と圧縮ひずみとの関係をシミュレートした。
【００４４】
図１０Ａ〜図１０Ｅは、実施例１〜実施例５における各部の寸法を示す断面図である。図１０Ａ〜図１０Ｅに示されるように、隙間ｇの寸法は、実施例１で３２．６ｍｍ、実施例２で３３．０ｍｍ、実施例３で３４．０ｍｍ、実施例４で３５．０ｍｍ、実施例５で３６．０ｍｍである。この条件下で、圧縮力Ｆによる公称圧縮応力σＣ、すなわち圧縮力Ｆを小梁１の下フランジ１Ｂの端面１Ｅの面積で割ったものと、隙間ｇの圧縮ひずみεＣ、すなわち圧縮力Ｆによる隙間ｇの縮小率との関係をＦＥＡによって算出した。
【００４５】
図１１は、実施例において算出された公称圧縮応力と圧縮ひずみとの関係を示すグラフである。図１１には、上記の実施例１〜実施例５のそれぞれについて算出された公称圧縮応力σＣと圧縮ひずみεＣとの関係、および、比較例１および比較例２において同様に算出された公称圧縮応力σＣと圧縮ひずみεＣとの関係が示されている。ここで、比較例１は被接合部材と支持部材とを連続させて完全な剛結合とした例であり、比較例２は被接合部材と支持部材との間の隙間ｇに図１５に示したようなくさび状の接合部材９１を介挿した例である。
【００４６】
上記の図１１に示された結果から、実施例１〜実施例５ではいずれも、公称圧縮応力σＣが小さい段階では圧縮ひずみεＣが剛結合である比較例１に近い挙動を示すことがわかる。つまり、本発明の実施例では、隙間ｇの寸法に応じて第１部材１１と第２部材１２とが互いに対して摺動して位置関係が変化しても、接合部材１０によって示される剛性がほとんど変化しない。一方、隙間ｇにくさび状の接合部材９１を介挿した比較例２では、公称圧縮応力σＣが小さくても大きな圧縮ひずみεＣが発生する。これは、接合部材９１と被接合部材の端面との間の接触領域が線状であり、圧縮力Ｆがかかった場合に剛性が示されずに部材が変形するためである。
【００４７】
次に、上記の実施例１〜実施例５について、モーメントに対する剛性をＦＥＡによって算出した。具体的には、図１を参照して説明した接合部材１０を含む接合構造に、図１２に示されるような寸法を適用して、上記で図１０Ａ〜図１０Ｅに示された例と同様に隙間ｇの寸法が変化した場合のモーメントＭｊに対する小梁１の回転角度φｊをＦＥＡによって算出した。具体的な計算手法としては、小梁１の下フランジ１Ｂとフランジ連結板３２との接触によって示される圧縮剛性、および小梁１の上フランジ１ＡとＲＣ床スラブ５との接合によって示される引張剛性をそれぞればねとしてモデル化し、モーメントＭｊが加わったときにこれらのばねに作用する圧縮力および引張力とばねの剛性に応じて生じる変位から被接合部材（小梁１）の回転角度φｊを算出した。なお、図１２に示された各部の寸法は、以下の通りである。Ｈｐ＝９００ｍｍ、ＨＳ＝５００ｍｍ、Ｂｐｆ＝３００ｍｍ、ｔｐｆ＝２５ｍｍ、ｔｐｗ＝１４ｍｍ、ｔｓｆ＝１２ｍｍ、ｗｒｉｂ＝１１８ｍｍ、ＤＳ＝１５０ｍｍ、ｄｒ１＝２５ｍｍ、ｄｒ２＝４５ｍｍ、ｄｒ，ｅｑ＝３３ｍｍ、ｈｊ＝２００ｍｍ、ｄｇ１＝４０ｍｍ、ｄｇ２＝４０ｍｍ。
【００４８】
図１３は、実施例において算出されたモーメントと回転角度との関係を示すグラフである。図１３には、実施例１〜実施例５のそれぞれについて算出されたモーメントＭｊと回転角度φｊとの関係、および、比較例１および比較例２において同様に算出されたモーメントＭｊと回転角度φｊとの関係が示されている。図１３に示された結果から、実施例１〜実施例５ではいずれも、モーメントＭｊが小さい段階では回転角度φｊが剛結合である比較例１に近い挙動を示すことがわかる。つまり、本発明の実施例では、隙間ｇの寸法に応じて第１部材１１と第２部材１２とが互いに対して摺動して位置関係が変化しても、接合部材１０によって示される剛性がほとんど変化しないことによって、小梁１の下フランジ１Ｂ側における圧縮剛性が低下せず、従ってモーメントＭｊに対する小梁１の回転角度φｊが抑制されている。一方、隙間ｇにくさび状の接合部材９１を介挿した比較例２では、同じモーメントＭｊに対して実施例よりも大きな回転角度φｊが発生している。これは、接合部材９１と小梁の下フランジの端面との間の接触領域が線状であり、圧縮力Ｆがかかった場合に剛性が示されずに部材が変形するためである。
【００４９】
（斜角の大きさに関する検討）
図１４は、本発明の実施形態における斜角θの大きさに関する検討結果を示すグラフである。上記の第１および第２の実施形態において、圧縮力Ｆは、第１部材１１，１１Ａと第２部材１２，１２Ａとの間の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の分力を生じる。第１部材１１，１１Ａと第２部材１２，１２Ａとの間で滑動が生じないためには、接触面に沿った方向の分力Ｆsinθが、接触面に対して垂直な方向の分力Ｆcosθによって生じる最大静止摩擦力μＦcosθを超えなければよい。ここで、μは、第１部材１１，１１Ａと第２部材１２，１２Ａとの間の静止摩擦係数であり、第１部材１１，１１Ａおよび第２部材１２，１２Ａの材質、および表面状態によって定まる。上記の条件を数式で表すと、Ｆsinθ≦μＦcosθ、すなわちtanθ≦μとなる。
【００５０】
ここで、第１部材１１，１１Ａおよび第２部材１２，１２Ａの表面がいずれも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）。図１４に示された「Maximum Bevel for Mill scale surface」は、すべり係数を０．２５としたときの斜角θの最大値（約１４°）を示す。また、同文献によれば、第１部材１１，１１Ａおよび第２部材１２，１２Ａの表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１４に示された「Maximum Bevel for Blast-cleaned surface」は、すべり係数を０．４５としたときの斜角θの最大値（約２４．２°）を示す。
【００５１】
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、特許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。
【符号の説明】
【００５２】
１…小梁、１Ｅ…端面、２，４…大梁、３１…シアプレート、３２…フランジ連結板、３Ａ…面、４Ａ…側端面、５…ＲＣ床スラブ、１０，１０Ａ…接合部材、１１，１１Ａ…第１部材、１２，１２Ａ…第２部材、１１１…第１後端面、１１２…第１接触面、１１３…第２接触面、１１４…第１突出部、１１５…第２突出部、１２１…第２後端面、１２２…第３接触面、１２３…第４接触面、１２４…第３突出部、１１６…第５接触面、１２６…第６接触面。
【図１】
2020079478.tif 000003
【図２】
2020079478.tif 000004
【図３】
2020079478.tif 000005
【図４】
2020079478.tif 000006
【図５】
2020079478.tif 000007
【図６】
2020079478.tif 000008
【図７】
2020079478.tif 000009
【図８】
2020079478.tif 000010
【図９】
2020079478.tif 000011
【図１０Ａ】
2020079478.tif 000012
【図１０Ｂ】
2020079478.tif 000013
【図１０Ｃ】
2020079478.tif 000014
【図１０Ｄ】
2020079478.tif 000015
【図１０Ｅ】
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【図１１】
2020079478.tif 000017
【図１２】
2020079478.tif 000018
【図１３】
2020079478.tif 000019
【図１４】
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【図１５】
2020079478.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月27日(2019.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材とを含み、被接合部材と支持部材との間で第１の方向に圧縮力を伝達する接合部材であって、
前記第１部材は、
前記第１の方向における前記被接合部材の端面に当接される第１後端面と、
前記第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成される接触面と
を含み、
前記第２部材は、
前記被接合部材の端面に対向する前記支持部材の面に当接される第２後端面と、
前記第１の方向を法線とする平面に対して前記斜角をもって形成され、かつ前記第１の方向を含む鉛直断面における寸法が前記第１部材の接触面とは異なる接触面と
を含み、
前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とが互いに接触し、
前記斜角の大きさθと、前記第１部材と前記第２部材との間の静止摩擦係数μとが、tanθ≦μの関係を満たす、接合部材。
【請求項２】
第１部材と第２部材とを含み、被接合部材と支持部材との間で第１の方向に圧縮力を伝達する接合部材であって、
前記第１部材は、
前記第１の方向における前記被接合部材の端面に当接される第１後端面と、
前記第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成される接触面と
を含み、
前記第２部材は、
前記被接合部材の端面に対向する前記支持部材の面に当接される第２後端面と、
前記第１の方向を法線とする平面に対して前記斜角をもって形成され、かつ前記第１の方向を含む鉛直断面における寸法が前記第１部材の接触面とは異なる接触面と
を含み、
前記第１部材の接触面と前記第２部材の接触面とが互いに接触し、
前記第１部材および前記第２部材は、前記第１の方向を含む鉛直断面において一様な形状を有する、接合部材。
【請求項３】
前記第１部材は、前記第１後端面から前記被接合部材側に突出する突出部をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の接合部材。
【請求項４】
前記第２部材は、前記第２後端面から前記支持部材側に突出する突出部をさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の接合部材。
【請求項５】
前記第１部材の接触面は、
第１接触面と、
前記第１接触面に対して平行であり、かつ前記第１接触面に対して前記第１の方向の前記第１後端面側に後退して形成される第２接触面とを含み、
前記第２部材の接触面は、
前記第１の方向を含む鉛直断面における寸法が前記第１接触面よりも大きい第３接触面と、
前記第３接触面に対して平行であり、前記第３接触面に対して前記第１の方向の前記第２後端面と反対側に前進して形成され、かつ前記第１の方向を含む鉛直断面における寸法が前記第２接触面よりも小さい第４接触面とを含み、
前記第１接触面と前記第３接触面とが互いに接触し、前記第２接触面と前記第４接触面とが互いに接触する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の接合部材。
【請求項６】
前記第１部材は、前記第１の方向を含む鉛直断面において前記第１接触面の反対側で前記第２接触面に隣接して位置し、かつ前記第２接触面から突出する突出部をさらに含む、請求項５に記載の接合部材。
【請求項７】
前記第１部材は、前記第１の方向を含む鉛直断面において前記第１接触面の反対側で前記第２接触面に隣接して位置し、前記第１接触面および前記第２接触面に対して平行であり、かつ前記第２接触面に対して前記第１の方向の前記第１後端面と反対側に前進して形成される第５接触面をさらに含み、
前記第２部材は、前記第１の方向を含む鉛直断面において前記第３接触面の反対側で前記第４接触面に隣接して位置し、前記第３接触面および前記第４接触面に対して平行であり、前記第４接触面に対して前記第１の方向の前記第２後端面側に後退して形成され、かつ前記第１の方向を含む鉛直断面における寸法が前記第５接触面よりも大きい第６接触面をさらに含み、
前記第５接触面と前記第６接触面とが互いに接触する、請求項５に記載の接合部材。
【請求項８】
前記被接合部材と、
前記支持部材と、
前記被接合部材の端面と前記支持部材の面との間の隙間に介挿される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の接合部材と
を備える接合構造。
【請求項９】
コンクリート、および前記コンクリートに埋設される鉄筋を含み、前記被接合部材および前記支持部材の上方に配置されるＲＣ床スラブをさらに備え、
前記被接合部材は、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、
前記被接合部材の端面は、前記第１のＨ形断面梁の下フランジの材軸方向の端面と、前記第２のＨ形断面梁の下フランジの材軸方向の端面とを含み、
前記接合部材は、前記第１のＨ形断面梁および前記第２のＨ形断面梁のそれぞれの下フランジの端面と前記支持部材の面との間の隙間にそれぞれ介挿される１対の接合部材を含み、
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、
前記第１のＨ形断面梁の上フランジ、および前記第２のＨ形断面梁の上フランジは、シアコネクタを用いて前記ＲＣ床スラブに接合される、請求項８に記載の接合構造。
【請求項１０】
前記被接合部材は第１のＨ形断面梁であり、前記被接合部材の端面は前記第１のＨ形断面梁の下フランジの材軸方向の端面であり、
前記支持部材は第２のＨ形断面梁であり、前記支持部材の面は前記第２のＨ形断面梁の下フランジの幅方向の端面であり、
前記第１のＨ形断面梁と前記第２のＨ形断面梁との断面高さが等しい、請求項８に記載の接合構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明のある観点によれば、第１部材と第２部材とを含み、被接合部材と支持部材との間で第１の方向に圧縮力を伝達する接合部材が提供される。第１部材は、第１の方向における被接合部材の端面に当接される第１後端面と、第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成される接触面とを含み、第２部材は、被接合部材の端面に対向する支持部材の面に当接される第２後端面と、第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成され、かつ第１の方向を含む鉛直断面における寸法が第１部材の接触面とは異なる接触面とを含み、第１部材の接触面と第２部材の接触面とが互いに接触し、斜角の大きさθと、第１部材と第２部材との間の静止摩擦係数μとが、tanθ≦μの関係を満たす。
本発明の別の観点によれば、第１部材と第２部材とを含み、被接合部材と支持部材との間で第１の方向に圧縮力を伝達する接合部材が提供される。第１部材は、第１の方向における被接合部材の端面に当接される第１後端面と、第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成される接触面とを含み、第２部材は、被接合部材の端面に対向する支持部材の面に当接される第２後端面と、第１の方向を法線とする平面に対して斜角をもって形成され、かつ第１の方向を含む鉛直断面における寸法が第１部材の接触面とは異なる接触面とを含み、第１部材の接触面と第２部材の接触面とが互いに接触し、第１部材および第２部材は、第１の方向を含む鉛直断面において一様な形状を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】