(57)【要約】【課題】現場での施工性を損なうことなく、且つ安価に接合面の応力伝達性能を向上させることが可能な高力ボルト摩擦接合構造及び高力ボルト摩擦接合方法を提供する。【解決手段】添板３、４のボルト挿通孔を形成する周端側に、被接合部材１のボルト挿通孔１ｂ内に屈曲して嵌合する屈曲部３ｄ、４ｄを設ける。また、被接合部材１と添板３、４のボルト挿通孔に高力ボルト５の軸部５ａを挿通させた状態で、高力ボルト５の頭部５ｂ及び高力ボルト５に螺合したナット６と添板３、４との間に支圧リング９、１０を介装する。そして、高力ボルト５で一対の被接合部材１と添板３、４とを締め付けるとともに、支持リング９、１０によって、添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを押圧して屈曲させ、この屈曲部３ｄ、４ｄを被接合部材１のボルト挿通孔１ｂの周端１ｄ側に押圧して支持させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の被接合部材の外側に添板を設け、前記一対の被接合部材と前記添板とを高力ボルトで締め付けることにより、前記添板を介して前記被接合部材同士を接合する高力ボルト摩擦接合構造であって、
前記添板には、前記被接合部材に形成したボルト挿通孔よりも小径のボルト挿通孔が形成され、該添板のボルト挿通孔を形成する周端側に、前記高力ボルトで前記一対の被接合部材と前記添板とを締め付けるとともに押圧されて屈曲し、前記被接合部材のボルト挿通孔内に嵌合する屈曲部が設けられ、
前記被接合部材と前記添板のボルト挿通孔に前記高力ボルトの軸部を挿通させた状態で、前記高力ボルトの頭部及び／又は前記高力ボルトの軸部の先端側に螺合したナットと前記添板との間には、前記高力ボルトで前記一対の被接合部材と前記添板とを締め付けるとともに前記添板の屈曲部を押圧して屈曲させ、該添板の屈曲部を前記被接合部材のボルト挿通孔の周端側に押圧して支持する支圧リングが介装されていることを特徴とする高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項２】
請求項１記載の高力ボルト摩擦接合構造において、
前記添板には、前記ボルト挿通孔を形成する周端から該ボルト挿通孔の径方向外側に向けて延びる切欠部が前記ボルト挿通孔の周方向に間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項３】
請求項２記載の高力ボルト摩擦接合構造において、
前記切欠部が前記周方向に等間隔で４つ以上設けられていることを特徴とする高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の高力ボルト摩擦接合構造において、
前記添板が前記被接合部材よりも高強度で且つ薄厚の鋼材を用いて形成されていることを特徴とする高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の高力ボルト摩擦接合構造において、
前記被接合部材のボルト挿通孔が、前記高力ボルトの軸部の外径と前記添板の板厚を合わせた寸法よりも大径で形成されていることを特徴とする高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の高力ボルト摩擦接合構造において、
前記支圧リングが、前記被接合部材のボルト挿通孔の径よりも外径が小径で形成されていることを特徴とする高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の高力ボルト摩擦接合構造において、
前記支圧リングがＣ字状に形成されていることを特徴とする高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の高力ボルト摩擦接合構造において、
前記支圧リングがワッシャと一体に形成されていることを特徴とする高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の高力ボルト摩擦接合構造において、
前記支圧リングが前記高力ボルトの頭部及び／又は前記ナットと一体に形成されていることを特徴とする高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の高力ボルト摩擦接合構造において、
前記被接合部材のボルト挿通孔を形成する周端には、前記添板の屈曲部に係合する面取り部が設けられていることを特徴とする高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の高力ボルト摩擦接合構造によって前記被接合部材同士を接合する方法であって、
前記高力ボルトで前記一対の被接合部材と前記添板とを締め付けるとともに、前記添板の屈曲部を前記支圧リングで押圧して前記被接合部材のボルト挿通孔内に屈曲させることを特徴とする高力ボルト摩擦接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高力ボルトを用いて例えば鋼板や鉄骨などの被接合部材同士を接合する高力ボルト摩擦接合構造及び高力ボルト摩擦接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼板や鉄骨などの被接合部材同士を接合する手法として、一端部同士を突き合わせるように配置した一対の被接合部材を挟み込むように添板（スプライスプレート）を設置し、一対の被接合部材と添板を高力ボルトで締め付け、被接合部材と添板の接合面に生じる摩擦力によって応力伝達可能に被接合部材同士を接合する高力ボルト摩擦接合が多用されている。また、一般に、高力ボルト摩擦接合では、被接合部材や添板の接合面に赤錆処理やブラスト処理を施して所要の摩擦力が発生するようにしている。
【０００３】
しかしながら、赤錆処理においては、錆生成状態にばらつきが生じやすく、ブラスト処理においては、部材の鋼種やショット粒の種類などによって多少の違いが生じるが、表面粗さ、すなわち表面凹凸の高低差が５０μｍ程度である。このため、被接合部材や添板の接合面に赤錆処理やブラスト処理を施した場合においても、接合面の摩擦係数の増加には限界があり、一般に、処理後の接合面の摩擦係数（すべり係数）の設計値に摩擦係数０．４５という低い値を設定して、すべり耐力を算出している。
【０００４】
これに対し、高力ボルト、添板等の鋼材量の削減と、現場での生産性向上を図るために、被接合部材や添板の接合面を高摩擦係数化し、接合面の応力伝達性能の向上を試みる研究開発が進められている。そして、接合面の高摩擦係数化方法として、
（１）各部材の接合面の凹凸角度や硬さを調整し、接合面の性状を改善する方法
（２）鋼棒、ピアノ線、鋼線メッシュ、軟鋼などの接合補助部材を部材同士の間に介装する方法
（３）接合面に接着剤を塗布する方法
などが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００５】
ここで、高力ボルト摩擦接合における応力伝達機構は、主に凝着抵抗（部材同士の凝着）と、掘り起こし抵抗（凸部による掘り起こし）とに分けられる。そして、上記の（１）接合面の性状を改善する方法では、接合面の凹凸角度や硬さを調整して理想的な掘り起こし抵抗を実現することで高摩擦係数化を図っている。また、（２）接合補助部材を介装する方法では、各部材の接合面に接合補助部材を食い込ませ、支圧抵抗を付加することにより高摩擦係数化を図っている。（３）接合面に接着剤を塗布する方法では、接着剤による粘着抵抗を付加することにより高摩擦係数化を図っている。
【特許文献１】特開平１０−１８４２３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０６８６７号公報
【特許文献３】特開平８−１７７８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の（１）接合面の性状を改善する方法では、表面処理加工が難しく一般の鉄骨加工工場では加工できないため、納期、供給能力に問題が生じ、さらに加工費が高いため、コストダウンを図ることが難しいという問題がある。また、（２）接合補助部材を介装する方法では、理想的な支圧抵抗を得るために高精度で接合補助部材を配置して施工する必要があり、施工性に問題がある。さらに、（３）接合面に接着剤を塗布する方法では、現場施工性に加え、接着剤の耐久性、耐火性などに問題がある。このようにいずれの方法においても現場での施工性やコストなどに問題があるため、一般に広く普及するには至っていないのが現状である。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、現場での施工性を損なうことなく、且つ安価に接合面の応力伝達性能を向上させることが可能な高力ボルト摩擦接合構造及び高力ボルト摩擦接合方法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】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明の高力ボルト摩擦接合構造は、一対の被接合部材の外側に添板を設け、前記一対の被接合部材と前記添板とを高力ボルトで締め付けることにより、前記添板を介して前記被接合部材同士を接合する高力ボルト摩擦接合構造であって、前記添板には、前記被接合部材に形成したボルト挿通孔よりも小径のボルト挿通孔が形成され、該添板のボルト挿通孔を形成する周端側に、前記高力ボルトで前記一対の被接合部材と前記添板とを締め付けるとともに押圧されて屈曲し、前記被接合部材のボルト挿通孔内に嵌合する屈曲部が設けられ、前記被接合部材と前記添板のボルト挿通孔に前記高力ボルトの軸部を挿通させた状態で、前記高力ボルトの頭部及び／又は前記高力ボルトの軸部の先端側に螺合したナットと前記添板との間には、前記高力ボルトで前記一対の被接合部材と前記添板とを締め付けるとともに前記添板の屈曲部を押圧して屈曲させ、該添板の屈曲部を前記被接合部材のボルト挿通孔の周端側に押圧して支持する支圧リングが介装されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明においては、被接合部材と添板とを高力ボルトで締め付けるとともに、高力ボルトの頭部及び／又はナットで支圧リングが添板の屈曲部を押圧し、この支圧リングによって添板の屈曲部が面外曲げにより屈曲して塑性化し、被接合部材のボルト挿通孔内に嵌合する。そして、高力ボルトによる締め付けによって被接合部材と添板の接合面が密着するため、被接合部材に荷重が作用した際には、従来の高力ボルト摩擦接合と同様に、被接合部材と添板の接合面に生じる摩擦力によって応力伝達可能に被接合部材同士を接合することが可能になる。また、添板の屈曲部が被接合部材のボルト挿通孔に嵌合しているため、被接合部材に荷重が作用した際に、一方の被接合部材に生じた応力を添板の屈曲部を通じて他方の被接合部材に支圧伝達させることが可能になる。これにより、従来の高力ボルト摩擦接合の摩擦伝達に加えて支圧伝達を付加することができ、接合面の応力伝達性能を向上させることが可能になる。
【００１１】
また、本発明の高力ボルト摩擦接合構造において、前記添板には、前記ボルト挿通孔を形成する周端から該ボルト挿通孔の径方向外側に向けて延びる切欠部が前記ボルト挿通孔の周方向に間隔をあけて複数設けられていることが望ましい。
【００１２】
この発明においては、添板のボルト挿通孔を形成する周端側に切欠部が周方向に間隔をあけて複数設けられていることで、このボルト挿通孔の周方向に隣り合う切欠部で分けられた複数の屈曲部を形成することが可能になる。これにより、被接合部材と添板とを高力ボルトで締め付けるとともに、支圧リングで押圧して屈曲部を屈曲させ、被接合部材のボルト挿通孔内に嵌合させる場合に、高力ボルトで締め付けるとともに確実に支圧リングによって各屈曲部を屈曲させ、被接合部材のボルト挿通孔内に嵌合させることが可能になる。よって、確実に摩擦伝達に加えて支圧伝達を付加することができ、確実に接合面の応力伝達性能を向上させることが可能になる。
【００１３】
さらに、本発明の高力ボルト摩擦接合構造においては、前記切欠部が前記周方向に等間隔で４つ以上設けられていることがより望ましい。
【００１４】
この発明においては、切欠部を４つ以上設けることで、各屈曲部を屈曲させ、容易に被接合部材のボルト挿通孔内に嵌合させることが可能になる。これにより、より確実に摩擦伝達に加えて支圧伝達を付加することができ、接合面の応力伝達性能を向上させることが可能になる。
【００１５】
また、本発明の高力ボルト摩擦接合構造においては、前記添板が前記被接合部材よりも高強度で且つ薄厚の鋼材を用いて形成されていることがさらに望ましい。
【００１６】
この発明においては、添板が被接合部材よりも薄厚の鋼板を用いて形成されていることにより、屈曲部を屈曲させることが可能になり、添板が被接合部材よりも高強度の鋼板を用いて形成されていることにより、確実に一方の被接合部材に生じた応力を添板の屈曲部を通じて他方の被接合部材に支圧伝達させることが可能になる。
【００１７】
また、本発明の高力ボルト摩擦接合構造においては、前記被接合部材のボルト挿通孔が、前記高力ボルトの軸部の外径と前記添板の板厚を合わせた寸法よりも大径で形成されていることが望ましい。
【００１８】
この発明においては、被接合部材のボルト挿通孔を高力ボルトの軸部の外径と添板の板厚を合わせた寸法よりも大径で形成することにより、屈曲した添板の屈曲部を確実に被接合部材のボルト挿通孔内に嵌合させることが可能になるとともに、確実に屈曲部を通じて一方の被接合部材に生じた応力を他方の被接合部材に支圧伝達させることが可能になる。
【００１９】
さらに、本発明の高力ボルト摩擦接合構造においては、前記支圧リングが、前記被接合部材のボルト挿通孔の径よりも外径が小径で形成されていることがより望ましい。
【００２０】
この発明においては、支圧リングの外径が被接合部材のボルト挿通孔の径よりも小径であることにより、被接合部材と添板とを高力ボルトで締め付けた状態で、支圧リングによって屈曲部の先端（添板のボルト挿通孔の周端）により近い部分を押圧して支持することが可能になり、屈曲部が安定した状態で支圧リングによって支持され、確実に屈曲した添板の屈曲部を被接合部材のボルト挿通孔の周端側に押圧して支持することが可能になる。これにより、確実に屈曲部を通じて一方の被接合部材に生じた応力を他方の被接合部材に支圧伝達させることが可能になる。
【００２１】
また、本発明の高力ボルト摩擦接合構造においては、前記支圧リングがＣ字状に形成されていることがさらに望ましい。
【００２２】
この発明においては、被接合部材と添板とを高力ボルトで締め付ける際に、支圧リングが添板の屈曲部を押圧し、この屈曲部の屈曲状態に応じて外径及び内径が小さくなるように支圧リングを変形させることが可能になる。これにより、支圧リングによって屈曲部の先端（添板のボルト挿通孔の周端）により近い部分を押圧して支持することが可能になり、屈曲部が安定した状態で支圧リングによって支持され、確実に屈曲部を通じて一方の被接合部材に生じた応力を他方の被接合部材に支圧伝達させることが可能になる。
【００２３】
さらに、本発明の高力ボルト摩擦接合構造においては、前記支圧リングがワッシャと一体に形成されていてもよい。
【００２４】
この発明においては、高力ボルトの頭部及び／又は高力ボルトの軸部の先端側に螺合したナットと添板との間にワッシャを介装する場合に、ワッシャと支圧リングとをそれぞれ個別に設ける必要がなく、部材数の増加を抑えることが可能になる。
【００２５】
また、本発明の高力ボルト摩擦接合構造においては、前記支圧リングが前記高力ボルトの頭部及び／又は前記ナットと一体に形成されていてもよい。
【００２６】
この発明においては、高力ボルトの頭部及び／又はナットと支圧リングとが一体形成されていることにより、支圧リングを個別に設ける必要がなく、部材数の増加をなくすことができる。
【００２７】
さらに、本発明の高力ボルト摩擦接合構造において、前記被接合部材のボルト挿通孔を形成する周端には、前記添板の屈曲部に係合する面取り部が設けられていることがより望ましい。
【００２８】
この発明においては、添板の屈曲部が面取り部に係合することで、この屈曲部と被接合部材の接触面積を大きくすることができる。これにより、確実に屈曲部を通じて一方の被接合部材に生じた応力を他方の被接合部材に支圧伝達させることが可能になる。
【００２９】
本発明の高力ボルト摩擦接合方法は、上記のいずれかの高力ボルト摩擦接合構造によって前記被接合部材同士を接合する方法であって、前記高力ボルトで前記一対の被接合部材と前記添板とを締め付けるとともに、前記添板の屈曲部を前記支圧リングで押圧して前記被接合部材のボルト挿通孔内に屈曲させることを特徴とする。
【００３０】
この発明においては、被接合部材と添板とを高力ボルトで締め付けるとともに、高力ボルトの頭部及び／又はナットで支圧リングが添板の屈曲部を押圧し、この支圧リングによって添板の屈曲部が面外曲げにより屈曲して塑性化し、被接合部材のボルト挿通孔内に嵌合する。そして、高力ボルトによる締め付けによって被接合部材と添板の接合面が密着するため、被接合部材に荷重が作用した際には、従来の高力ボルト摩擦接合と同様に、被接合部材と添板の接合面に生じる摩擦力によって応力伝達可能に被接合部材同士を接合することが可能になる。また、添板の屈曲部が被接合部材のボルト挿通孔に嵌合しているため、被接合部材に荷重が作用した際に、一方の被接合部材に生じた応力を添板の屈曲部を通じて他方の被接合部材に支圧伝達させることが可能になる。これにより、従来の高力ボルト摩擦接合の摩擦伝達に支圧伝達を付加することができ、接合面の応力伝達性能を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の高力ボルト摩擦接合構造及び高力ボルト摩擦接合方法によれば、高力ボルトの締め付けとともに支圧リングで添板の屈曲部を押圧して屈曲させ、この屈曲部を被接合部材のボルト挿通孔内に嵌合させるとともに、屈曲部を支圧リングで被接合部材のボルト挿通孔の周端側に押圧して支持させることにより、従来の高力ボルト摩擦接合の摩擦伝達に支圧伝達を付加することができ、接合面の応力伝達性能を向上させることが可能になる。
【００３２】
そして、添板の屈曲部による支圧伝達が十分に大きい場合には、被接合部材や添板の接合面に、赤錆処理やブラスト処理（摩擦面処理）を施す必要がなくなり、部材加工数を減らすことが可能になる。また、従来の高力ボルト摩擦接合に対し、部材数の増加が支圧リングのみであり（支圧リングをワッシャ、高力ボルトの頭部、ナットと一体形成した場合には、部材数の増加がなく）、高力ボルトによる締め付けも従来と同様に行えるため、現場での施工性を損なうこともない。さらに、鋼材量及び部材加工数の増加が少なく、コストの増加も少ない。これにより、現場での施工性を損なうことなく、且つ安価に接合面の応力伝達性能を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図１から図８を参照し、本発明の一実施形態に係る高力ボルト摩擦接合構造及び高力ボルト摩擦接合方法について説明する。本実施形態は、互いに突き合わせるように配置した一対の接合鋼板（被接合部材）と、これら接合鋼板を挟み込むように配置した一対の添板を高力ボルトで締め付けることにより、一対の添板を介して接合鋼板同士を接合する高力ボルト摩擦接合構造及び高力摩擦接合方法に関するものである。
【００３４】
本実施形態の高力ボルト摩擦接合構造Ａは、例えば図１及び図２に示すように、接合する一対の接合鋼板１、２と、添板３、４と、高力ボルト５と、ナット６と、ワッシャ７、８と、支圧リング９、１０とを備えて構成されている。
【００３５】
一対の接合鋼板１、２は、図１から図３に示すように、互いの一端部１ａ、２ａ同士を突き合わせるように間隔をあけて平行配置されている。また、これら一対の接合鋼板１、２にはそれぞれ、一端部１ａ、２ａ側に、所定の間隔をあけてキリ孔のボルト挿通孔１ｂ、２ｂが一面から他面に２つずつ貫通形成されている。この接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂは、高力ボルト５の軸部５ａの外径ｄ１と添板３、４の板厚Ｔを合わせた寸法（ｄ１＋Ｔ）よりも大径ｄ２で形成されている。例えば軸部５ａの外径ｄ１と添板３、４の板厚Ｔを合わせた寸法（ｄ１＋Ｔ）の２倍程度の径ｄ２で形成されている。さらに、各接合鋼板１、２は、一面及び他面の一端部１ａ、２ａ側の接合面１ｃ、２ｃがブラスト処理（あるいは赤錆処理）され、高低差が５０μｍ程度の凹凸状に形成されている。
【００３６】
添板３、４は、接合鋼板１、２よりも高強度で且つ薄厚（薄い板厚Ｔ）の鋼材を用いて形成され、図１、図２及び図４に示すように、一対の接合鋼板１、２の一端部１ａ、２ａ側を挟み込むように、一対の接合鋼板１、２のそれぞれの外側に配置されている。また、各添板３、４は、一面（接合面３ａ、４ａ）がブラスト処理（あるいは赤錆処理）され、高低差が５０μｍ程度の凹凸状に形成されている。さらに、これら添板３、４にはそれぞれ、一方の接合鋼板１のボルト挿通孔１ｂと他方の接合鋼板２のボルト挿通孔２ｂにそれぞれ連通する４つのボルト挿通孔３ｂ、４ｂが所定の間隔をあけて一面（接合面３ａ、４ａ）から他面に貫通形成されている。このボルト挿通孔３ｂ、４ｂは、接合鋼板１、２に形成したボルト挿通孔１ｂ、２ｂの径ｄ２よりも小径ｄ３で形成されている。
【００３７】
そして、一対の接合鋼板１、２を挟み込むように添板３、４を設置し、接合鋼板１、２と添板３、４の互いのボルト挿通孔１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂを、互いの中心軸を略同軸上に配して連通させた状態（図８（ａ）の状態）で、添板３、４の接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ上に配される部分（すなわち添板３、４のボルト挿通孔３ｂ、４ｂを形成する周端３ｃ、４ｃ側）が屈曲部３ｄ、４ｄとされている。この屈曲部３ｄ、４ｄは、図２に示すように、高力ボルト５で一対の接合鋼板１、２と一対の添板３、４とを締め付けた状態で、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ内に屈曲し、この接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂに嵌合する。また、本実施形態の添板３、４においては、図５に示すように、ボルト挿通孔３ｂ、４ｂを形成する周端３ｃ、４ｃからボルト挿通孔３ｂ、４ｂの径方向外側に向けて延びる切欠部３ｅ、４ｅが、ボルト挿通孔３ｂ、４ｂの周方向に等間隔で４つ設けられている。これにより、添板３、４の各ボルト挿通孔３ｂ、４ｂの周端３ｃ、４ｃ側には、周方向に隣り合う切欠部３ｅ、４ｅで分けられた４つの屈曲部３ｄ、４ｄが設けられている。
【００３８】
支圧リング９、１０は、図２、図６及び図７に示すように、その内径ｄ４が高力ボルト５の軸部５ａの外径ｄ１よりも僅かに大径で形成され、また、外径ｄ５が接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの径ｄ２よりも僅かに小径で、且つ添板３、４のボルト挿通孔３ｂ、４ｂの径ｄ３よりも大径で形成されている。さらに、この支圧リング９、１０は、内周端から外周端まで切り欠かれた切欠部９ａ、１０ａが設けられて、Ｃ字状に形成されている。
【００３９】
そして、支圧リング９、１０は、図２に示すように、接合鋼板１、２と添板３、４のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂに高力ボルト５の軸部５ａを挿通させた状態で、ワッシャ７、８とともに高力ボルト５の軸部５ａを挿通させて設けられ、高力ボルト５の頭部５ｂと一方の添板３の間、及び高力ボルト５の軸部５ａの先端側に螺合したナット６と他方の添板４との間に介装されている。また、高力ボルト５により接合鋼板１、２と添板３、４を締め付けた状態で、各支圧リング９、１０は、屈曲した添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂを形成する周端１ｄ、２ｄ側に押圧して支持している。
【００４０】
ついで、上記構成からなる高力ボルト摩擦接合構造Ａによって接合鋼板１、２同士を接合する方法について説明するとともに、本実施形態の高力ボルト摩擦接合構造Ａ及び高力ボルト接合方法の作用及び効果について説明する。
【００４１】
図１及び図３に示すように、接合鋼板１、２同士を接合する際には、はじめに、一方の接合鋼板１の一端部１ａに他方の接合鋼板２の一端部２ａを突き合わせるように、一対の接合鋼板１、２を所定位置に配置する。ついで、図１及び図８（ａ）に示すように、一対の接合鋼板１、２を挟み込んで、且つ接合鋼板１、２と互いのボルト挿通孔１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂを連通させて、添板３、４を所定位置に設置する。そして、このとき、添板３、４のボルト挿通孔３ｂ、４ｂの径ｄ３が接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの径ｄ２よりも小径であるため、添板３、４のボルト挿通孔３ｂ、４ｂを形成する周端３ｃ、４ｃ側に設けられた４つの屈曲部３ｄ、４ｄが接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ上に配置される。
【００４２】
ついで、図８（ａ）に示すように、高力ボルト５の軸部５ａをワッシャ７と支圧リング９とにこの順で挿通させて、互いに連通する接合鋼板１、２と添板３、４のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂに、一方の添板３側から高力ボルト５の軸部５ａを挿通する。また、他方の添板４のボルト挿通孔４ｂから外側に突出した高力ボルト５の軸部５ａの先端側に、支圧リング１０とワッシャ８とをこの順に挿通させ、ナット６を螺合する。
【００４３】
そして、高力ボルト５の軸部５ａに所定の導入軸力が生じるように、高力ボルト５とナット６を締結し、高力ボルト５により一対の接合鋼板１、２と一対の添板３、４を締め付ける。これにより、従来の高力ボルト摩擦接合と同様に、ブラスト処理あるいは赤錆処理を施した接合鋼板１、２と添板３、４の接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａが互いに押圧されて密着する。
【００４４】
一方、このように接合鋼板１、２と添板３、４とを締め付ける際に、一方の添板３と高力ボルト５の頭部５ｂの間に介装した一方の支圧リング９と、他方の添板４とナット６の間に介装した他方の支圧リング１０とがそれぞれ、添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ内に向けて押圧する。これにより、高力ボルト５で接合鋼板１、２と添板３、４とを締め付けるとともに、添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄが面外曲げにより屈曲して塑性化し、図８（ｂ）に示すように、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ内に嵌合する。また、このとき、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂが高力ボルト５の軸部５ａの外径ｄ１と添板３、４の板厚Ｔを合わせた寸法よりも大径で形成されているため、屈曲した添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄが確実に接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ内に嵌合する。
【００４５】
さらに、添板３、４のボルト挿通孔３ｂ、４ｂを形成する周端３ｃ、４ｃ側に、周方向に等間隔で４つの切欠部３ｅ、４ｅを設け、４つの屈曲部３ｄ、４ｄが分かれて形成されている。このため、高力ボルト５で接合鋼板１、２と添板３、４とを締め付けるとともに、確実に且つ容易にこれら屈曲部３ｄ、４ｄが屈曲して接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ内に嵌合する。また、添板３、４が接合鋼板１、２よりも薄厚の鋼板を用いて形成されているため、この点からも、確実に且つ容易に屈曲部３ｄ、４ｄが屈曲して接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ内に嵌合する。
【００４６】
そして、高力ボルト５で接合鋼板１、２と添板３、４を締め付けた状態で、支圧リング９、１０によって、屈曲した添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄが接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの周端１ｄ、２ｄ側に押圧されて支持される。このとき、支圧リング９、１０が、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの径ｄ２よりも外径ｄ５が小径で形成されているため、屈曲部３ｄ、４ｄは、その先端（添板３、４のボルト挿通孔３ｂ、４ｂの周端３ｃ、４ｃ）により近い部分が支圧リング９、１０によって押圧されて支持される。
【００４７】
また、支圧リング９、１０は、Ｃ字状に形成されているため、接合鋼板１、２と添板３、４とを高力ボルト５で締め付ける際に、添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを押圧するとともに、屈曲部３ｄ、４ｄの屈曲状態に応じて外径ｄ５及び内径ｄ４が小さくなるように変形する。これにより、高力ボルト５で接合鋼板１、２と添板３、４を締め付けた状態で、屈曲部３ｄ、４ｄは、その先端（添板３、４のボルト挿通孔３ｂ、４ｂの周端３ｃ、４ｃ）により近い部分が支圧リング９、１０によって押圧されて支持される。
【００４８】
このように、高力ボルト５で接合鋼板１、２と添板３、４を締め付けた状態で、支圧リング９、１０が屈曲部３ｄ、４ｄをその先端により近い部分を押圧して支持することにより、屈曲部３ｄ、４ｄは、安定した状態で、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの周端１ｄ、２ｄ側に押圧されて支持されることになる。
【００４９】
上記のように、本実施形態の高力ボルト摩擦接合構造Ａ（高力ボルト摩擦接合方法）においては、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ内に添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄが屈曲して嵌合し、接合鋼板１、２と添板３、４の接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａが高力ボルト５の導入軸力に応じた押圧力で互いに密着することで、接合鋼板１、２同士が添板３、４を介して接合される。
【００５０】
そして、接合鋼板１、２に荷重が作用した際には、従来の高力ボルト摩擦接合と同様に、接合鋼板１、２と添板３、４のブラスト処理あるいは赤錆処理を施した接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａに生じる摩擦力によって応力が伝達される。また、添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄが接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂに嵌合し、支圧リング９、１０によって接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの周端１ｄ、２ｄ側に押圧して支持されているため、接合鋼板１、２に荷重が作用した際には、一方の接合鋼板１（２）に生じた応力が添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを通じて他方の接合鋼板２（１）に支圧伝達される。さらに、このとき、添板３、４が接合鋼板１、２よりも高強度の鋼板を用いて形成されているため、確実に接合鋼板１（２）に生じた応力が添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを通じて他方の接合鋼板２（１）に支圧伝達される。このように、本実施形態の高力ボルト摩擦接合構造Ａにおいては、従来の高力ボルト摩擦接合の摩擦伝達に支圧伝達が付加されることで、従来の高力ボルト摩擦接合と比較し、接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａの応力伝達性能が大幅に向上することになる。
【００５１】
したがって、本実施形態の高力ボルト摩擦接合構造Ａ及び高力ボルト摩擦接合方法においては、接合鋼板１、２と添板３、４を高力ボルト５で締め付けるとともに、支圧リング９、１０によって添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを屈曲させ、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ内に嵌合させることが可能になる。また、高力ボルト５による締め付けによって接合鋼板１、２と添板３、４の接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａを密着させることが可能である。このため、接合鋼板１、２に荷重が作用した際に、従来の高力ボルト摩擦接合と同様、接合鋼板１、２と添板３、４の接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａに生じる摩擦力によって応力伝達可能に接合鋼板１、２同士を接合することが可能になる。また、一方の接合鋼板１（２）に生じた応力を添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを通じて他方の接合鋼板２（１）に支圧伝達させることが可能になる。これにより、従来の高力ボルト摩擦接合の摩擦伝達に支圧伝達を付加することができ、接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａの応力伝達性能を向上させることが可能になる。
【００５２】
また、添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄによる支圧伝達が十分に大きい場合には、接合鋼板１、２や添板３、４の接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａの赤錆処理やブラスト処理（摩擦面処理）を不要にすることも可能になり、この場合には、部材加工数を減らすことが可能になる。さらに、従来の高力ボルト摩擦接合に対し、部材数の増加が支圧リング９、１０のみであり、高力ボルト５による締め付けも従来と同様に行えるため、現場での施工性を損なうこともない。さらに、鋼材量及び部材加工数の増加が少なく、コストの増加も少ない。よって、現場での施工性を損なうことなく、且つ安価に接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａの応力伝達性能を向上させることが可能になる。
【００５３】
さらに、本実施形態の高力ボルト摩擦接合構造Ａにおいては、添板３、４のボルト挿通孔３ｂ、４ｂを形成する周端３ｃ、４ｃ側に、周方向に等間隔で４つの切欠部３ｅ、４ｅを設け、４つの屈曲部３ｄ、４ｄが分かれて形成されているため、高力ボルト５で接合鋼板１、２と添板３、４とを締め付けるとともに、確実に且つ容易にこれら屈曲部３ｄ、４ｄを屈曲させて接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ内に嵌合させることが可能になる。これにより、確実に摩擦伝達に支圧伝達を付加することができ、接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａの応力伝達性能を向上させることが可能になる。
【００５４】
また、添板３、４が接合鋼板１、２よりも薄厚の鋼材を用いて形成されていることにより、支圧リング９、１０で押圧して確実に屈曲部３ｄ、４ｄを屈曲させることが可能になり、添板３、４が接合鋼板１、２よりも高強度の鋼板を用いて形成されていることにより、確実に一方の接合鋼板１（２）に生じた応力を添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを通じて他方の接合鋼板２（１）に支圧伝達させることが可能になる。
【００５５】
さらに、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂを高力ボルト５の軸部５ａの外径ｄ１と添板３、４の板厚Ｔを合わせた寸法よりも大径ｄ２で形成することにより、屈曲した添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを確実に接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂ内に嵌合させることが可能になるとともに、より確実に屈曲部３ｄ、４ｄを通じて一方の接合鋼板１（２）に生じた応力を他方の接合鋼板２（１）に支圧伝達させることが可能になる。
【００５６】
また、支圧リング９、１０の外径ｄ５が接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの径ｄ２よりも小径であることにより、接合鋼板１、２と添板３、４とを高力ボルト５で締め付けた状態で、支圧リング９、１０によって屈曲部３ｄ、４ｄの先端（添板３、４のボルト挿通孔３ｂ、４ｂの周端３ｃ、４ｃ）により近い部分を押圧して支持することが可能になり、屈曲部３ｄ、４ｄが安定した状態で支圧リング９、１０によって支持され、確実に屈曲した添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの周端１ｄ、２ｄ側に押圧して支持することが可能になる。これにより、さらに確実に屈曲部３ｄ、４ｄを通じて一方の接合鋼板１（２）に生じた応力を他方の接合鋼板２（１）に支圧伝達させることが可能になる。
【００５７】
また、支圧リング９、１０がＣ字状に形成されていることにより、接合鋼板１、２と添板３、４とを高力ボルト５で締め付ける際に、支圧リング９、１０が添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを押圧し、この屈曲部３ｄ、４ｄの屈曲状態に応じて外径ｄ５及び内径ｄ４が小さくなるように支圧リング９、１０を変形させることが可能になる。これにより、支圧リング９、１０によって屈曲部３ｄ、４ｄの先端（添板３、４のボルト挿通孔３ｂ、４ｂの周端３ｃ、４ｃ）により近い部分を押圧して支持することが可能になり、屈曲部３ｄ、４ｄが安定した状態で支圧リング９、１０により支持され、さらに確実に屈曲部３ｄ、４ｄを通じて一方の接合鋼板１（２）に生じた応力を他方の接合鋼板２（１）に支圧伝達させることが可能になる。
【００５８】
以上、本発明に係る高力ボルト摩擦接合構造及び高力ボルト摩擦接合方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、被接合部材が接合鋼板１、２であるものとしたが、本発明に係る被接合部材は、例えば鉄骨などの鋼板以外のものであってもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、支圧リング９、１０が、外径ｄ５を接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの径ｄ２よりも小径にして形成されているものとしたが、本発明に係る支圧リングは、高力ボルト５で接合鋼板１、２と添板３、４を締め付けるとともに、添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂを形成する周端１ｄ、２ｄ側に押圧して支持することが可能であれば、特に外径ｄ５を接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの径ｄ２よりも小径にして形成することに限定する必要はない。例えば小径部と大径部を備えて支圧リングを側面視でＴ型に形成し、小径部のみをその外径ｄ５が接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの径ｄ２よりも小径となるように形成して、高力ボルト５で締め付けるとともに、この小径部で屈曲部３ｄ、４ｄを押圧して屈曲させ、支持するようにしてもよい。
【００６０】
さらに、本実施形態では、添板３、４が、ボルト挿通孔３ｂ、４ｂを形成する周端３ｃ、４ｃ側に４つの切欠部３ｅ、４ｅを形成して、隣り合う切欠部３ｅ、４ｅで分けられた４つの屈曲部３ｄ、４ｄを備えているものとして説明を行ったが、本発明に係る屈曲部は、高力ボルト５による締め付けとともに、支圧リング９、１０によって接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂを形成する周端１ｄ、２ｄ側に押圧して支持されるように形成されていればよく、特に切欠部３ｅ、４ｅや屈曲部３ｄ、４ｄの数、配置を限定する必要はない。
【００６１】
また、例えば図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂを形成する周端１ｄ、２ｄに面取り部１ｅ、２ｅを設け、屈曲した添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄがこの面取り部１ｅ、２ｅに係合（嵌合）するようにしてもよい。この場合には、添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄが面取り部１ｅ、２ｅに係合することで、屈曲部３ｄ、４ｄと接合鋼板１、２の接触面積を大きくすることができる。このため、本実施形態に示した高力ボルト摩擦接合構造Ａよりも、確実に屈曲部３ｄ、４ｄを通じて一方の接合鋼板１（２）に生じた応力を他方の接合鋼板２（１）に支圧伝達させることが可能になる。また、このように面取り部１ｅ、２ｅを設けた場合には、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの周端１ｄ、２ｄ（周端面、内面）と、このボルト挿通孔１ｂ、２ｂに挿通する高力ボルト５の軸部５ａとの遊びＳを小さくすることが可能になる。すなわち、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの径を小径（標準サイズの径）にすることができる。このため、接合鋼板１、２のボルト挿通孔１ｂ、２ｂの加工手間を軽減することが可能になる。
【００６２】
さらに、例えば図１０に示すように、支圧リング９、１０をワッシャ７、８と一体に形成してもよく、また、例えば図１１に示すように、高力ボルト５の頭部５ｂやナット６と支圧リング９、１０を一体に形成してもよい。このようにした場合には、支圧リング９、１０を設けることによる部材数の増加がないため、本実施形態よりもさらに現場での施工性を損なうことを防止し、安価に接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａの応力伝達性能を向上させることが可能になる。また、図１０や図１１に示すように、添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを押圧する支圧リング９、１０の外面をテーパー状に形成することによって、屈曲した屈曲部３ｄ、４ｄと支圧リング９、１０との接触面積を大きくすることができ、より確実に接合鋼板１（２）に生じた応力を添板３、４の屈曲部３ｄ、４ｄを通じて他方の接合鋼板２（１）に支圧伝達させることが可能になる。このため、さらに確実に接合面１ｃ、２ｃ、３ａ、４ａの応力伝達性能を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る高力ボルト接合構造を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る高力ボルト接合構造において、被接合部材と添板の接合部分を示す断面図である。
【図３】被接合部材の平面図である。
【図４】添板の平面図である。
【図５】添板のボルト挿通孔、屈曲部、切欠部を拡大した平面図である。
【図６】支圧リングの平面図である。
【図７】支圧リングの側面図である。
【図８】高力ボルトにより被接合部材と添板を締め付けるとともに添板の屈曲部を屈曲させる状態を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る高力ボルト接合構造の変形例を示す図であり、高力ボルトにより被接合部材と添板を締め付けるとともに添板の屈曲部を屈曲させる状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る高力ボルト接合構造の変形例を示す図であり、支圧リングをワッシャと一体形成して構成した高力ボルト接合構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る高力ボルト接合構造の変形例を示す図であり、支圧リングを高力ボルトの頭部及びナットと一体形成して構成した高力ボルト接合構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１      接合鋼板（被接合部材）
１ａ    一端部
１ｂ    ボルト挿通孔
１ｃ    接合面
１ｄ    周端
１ｅ    面取り部
２      接合鋼板（被接合部材）
２ａ    一端部
２ｂ    ボルト挿通孔
２ｃ    接合面
２ｄ    周端
２ｅ    面取り部
３      添板
３ａ    接合面
３ｂ    ボルト挿通孔
３ｃ    周端
３ｄ    屈曲部
３ｅ    切欠部
４      添板
４ａ    接合面
４ｂ    ボルト挿通孔
４ｃ    周端
４ｄ    屈曲部
４ｅ    切欠部
５      高力ボルト
５ａ    軸部
５ｂ    頭部
６      ナット
７      ワッシャ
８      ワッシャ
９      支圧リング
１０    支圧リング
Ａ      高力ボルト摩擦接合構造
Ｔ      添板の板厚
ｄ１    高力ボルトの軸部の外径
ｄ２    接合鋼板のボルト挿通孔の径
ｄ３    添板のボルト挿通孔の径
ｄ４    支圧リングの内径
ｄ５    支圧リングの外径
【図１】
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【図２】
2010019371.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010019371.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010019371.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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