(57)【要約】【課題】梁に係る曲げモーメントは、パネルゾーンが空洞の場合パネルは面外変形が起こり弾性領域においてウエブ負担が期待できない。その為、梁端の断面係数はウエブを除いてフランジだけの断面係数になるので、梁端は低強度となり、その為、梁の全断面で曲げモーメントを負担するより大きなサイズの梁を用いる事になり余分な梁せいが必要になり、鉄骨重量が増加する。【解決手段】このような諸課題は種々研究した結果、ダイアフラムの板厚を増加させ、梁フランジの上面又は下面に当て板をするか、梁フランジの材料強度を上げるか、ダイアフラムや当て板の板厚を上げるか、ウエブに切り欠きをするか、梁下面を熱線加工して予歪みを与えるなどにより解決できることが判明した。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角形鋼管柱又は丸形鋼管柱に該柱からの出の無い通しダイアフラムを溶接接合させた溶接部とＨ形鋼梁フランジに該ダイアフラムを溶接接合させた溶接部を互いに重ね合わせるか、又は、角形鋼管柱又は丸形鋼管柱に内ダイアフラムを溶接接合させて該ダイアフラムの面内延長線上にＨ形鋼梁フランジを接合させ、
柱側梁端の上下フランジの溶接ルート側となる梁の上面又は下面に鋼製当て板を宛がい、
上下のそれぞれのダイアフラムの板厚を梁フランジ板厚と該当て板の板厚を加えた板厚以上とし、
少なくとも、該当て板の一方を梁フランジの梁中央側に開先加工して溶接接合すると共に該当て板の他方を梁端側ダイアフラム又はその面内延長線上の柱面に開先加工して溶接接合することを特徴とする柱梁接合部構造。
【請求項２】
Ｈ形鋼柱に該柱からの出の無い通しダイアフラムを接合させた溶接部とＨ形鋼梁フランジにダイアフラムの溶接部を接合させた溶接部を互いに重ね合わせるか、又は、Ｈ形鋼柱に梁フランジを直接溶接接合させるか、又は、Ｈ形鋼柱に内ダイアフラムを接合させそのダイアフラムの面内延長線上のＨ形鋼柱面にＨ形鋼梁フランジを接合させ、
柱側梁端の上下フランジの溶接ルート側となる梁の上面又は下面に四辺形の鋼製当て板を宛い、
上下のそれぞれのダイアフラムの板厚を梁フランジ板厚と該鋼製当て板の板厚を加えた板厚以上とし、
少なくとも、該鋼製当て板の一方を梁フランジの梁中央側に開先加工して溶接接合すると共に該鋼製当て板の他方を梁端側ダイアフラム又はその面内延長線上の柱面に開先加工して溶接接合することを特徴とする柱梁接合部構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載に発明において、
同一の柱梁接合部で一方の梁に隣接した、他方のより小さいせいの梁に対してハンチ処理を行い、柱梁接合部の複数の梁端部下フランジを同じダイアフラムに取り付けることを特徴とする柱梁接合部構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、
梁端のフランジ又は鋼製当て板又はその双方に梁中央部よりも許容応力度の高いか又は板厚の大きい鋼材を用いることを特徴とする柱梁接合部構造。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、
梁長さ中央部の上面又は下面に平鋼、立て板又は形鋼を溶接接合するか、又は、梁長さ中央部の下面に熱線加工するか又は溶接ビードを付加して、梁を予め上方向に変形させることを特徴とする柱梁接合部構造。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、
梁フランジと四辺形の鋼製当て板との間に０．５〜２ｍｍ程度の隙間を開けることを特徴とする柱梁接合部構造。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、
従来の裏当金なしで、溶接開先を施した梁フランジの反対側から溶接を行い、開先側に溶接ビードを出させるとともに、裏はつりなしに開先側の溶接をして、鋼製当て板付きの梁フランジとダイアフラム端部又は柱外面とを完全融け込み溶接で接合することを特徴とする柱梁接合部構造。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の発明において、
柱内面と０.５〜４ｍｍの隙間を開けた裏当金を柱内面に取り付け、柱からの出のない通しダイアフラムと該柱端部とを溶接ルートギャップが０〜４ｍｍの狭開先で溶接接合することを特徴とする柱梁接合部構造。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の発明において、
柱梁接合部パネル部を中実の鋼材で形成させて、該中実材と該柱端部とを溶接ルートギャップが０〜４ｍｍの狭開先で溶接接合することを特徴とする柱梁接合部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨構造物において、パネルゾーンの空洞又はスカラップにより、梁にかかる曲げモーメントの分担ができないか不十分なウエブを梁端部フランジの強化で補って梁端部を強化して、梁せいを低減する柱梁接合部構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築鉄骨構造物の柱梁接合部構造は、矩形断面柱を使った通しダイアフラム形式の場合に、図１に示すように、柱５、梁４、パネル２、及び柱５とパネル２を貫通するダイアフラム１から構成されて、梁フランジ４Ｆは柱５から出っ張ったダイアフラム１に溶接接合７され、梁ウエブ３はパネル２に溶接接合３Ｗされている。このダイアフラムは柱貫通でなくて柱内に内挿されるダイアフラムを使う内ダイアフラム形式のものもある。その場合は、梁フランジ４Ｆ及び梁ウエブ３はいずれもパネル２に溶接接合される。通しダイアフラム形式の場合の柱梁接合部の断面は、図２に示すように、通常、パネル２とダイアフラム１の溶接線６と梁フランジとダイアフラムの取付け溶接線７とは交差しないようにスカラップ１１が設けられている。また、通常総ての溶接に対して、裏当金１０が組立溶接８で取り付けられている。また、図３に示すように、ノンスカラップ法と言い、スカラップを用いずに柱梁接合部を溶接する形式のものもある。また、図４に示すように、ノンスカラップ法でダイアフラム１を柱の外に出さずに柱の外面で止めて、そのダイアフラムの端部に梁フランジを接合する方法もある。
【０００３】
また、特許文献１に示すように、ダイアフラムを柱貫通型の通しダイアフラム方式として、ダイアフラムの柱からの出をなくして、ダイアフラムと柱との溶接、及びダイアフラムと梁フランジとの溶接を重ね合わせて溶接部を一体化させた方法がある。
【０００４】
また、特許文献２に示すように、裏当金兼用のカバープレートを用いた柱と梁の溶接接合部構造が出願されている。この特許文献２は、柱と梁フランジのスカラップのついた突合せ溶接接合部の補強を行うものである。このカバープレートを梁フランジに添接してすみ肉溶接で固定し、カバープレートの鉄骨柱側の端部に開先を設けて、梁フランジしい突合せ溶接によりカバープレートを鉄骨柱の側板に固定する構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６４７０９号公報
【特許文献２】特開２０００−１１０２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来工法では、図４に示すように、パネル２によって梁曲げモーメントＭが支えられた場合の梁端部のモーメント１３は梁４の中立位置から離れるに従い大きくなり梁フランジ位置で最大となるが、パネルゾーン２Ｚが空洞の場合、梁に係る曲げモーメントは、パネル２は面外変形１２が起こり弾性領域においてウエブ位置では小さくなって曲げモーメント１３Ｎの負担が期待できない。また、図１１に示すように、パネルゾーン２Ｚがウエブとボルト接合される場合、梁に係る曲げモーメントは、ウエブ負担が期待できない。その為、梁端の断面係数はウエブを除いてフランジだけの断面係数になるので、梁端はその中央部よりも低強度となり、その為、梁の全断面で曲げモーメントを負担するよりも大きなサイズの梁を用いる事になり、鉄骨重量が増加する。
【０００７】
溶接の溶け落ちを防ぐための裏当金があると、裏当金と梁フランジ、及び裏当金とダイアフラムとの間に隙間ができて応力集中が発生し強度の低下を招き、且つ裏面からの超音波探傷試験を阻害する。梁・ダイアフラム間の補修溶接にＨ形鋼梁外面にカバープレートを取り付ける方法があるが、この方法は、梁フランジとダイアフラムに食い違いがあった場合の溶接継手の補強に用いるのであるが、梁に係る曲げモーメントは、パネル２は面外変形１２が起こり弾性領域においてウエブ負担が期待できない。また、本体梁フランジの超音波探傷検査を難しくしている。
【０００８】
梁ブラケットと中央梁を一体化したノンブラケット方法で、裏当金を予め柱側に取り付けると、柱間の距離であるスパンを図面通り一定値に保った状態では、ウエブが障害となって梁を柱に取り付けることができない。
【０００９】
ダイアフラム板厚を大きくしてその部分をウエブと溶接接合させるだけでは、ウエブ厚部分しか曲げモーメント負担効果が出てこない。この場合、その重量増加によりダイアフラムを厚くする効果が減じられる。
【００１０】
また、特許文献１では、ダイアフラムの柱からの出をなくして、その応力収集の緩和をすると共にとスカラップをなくしその応力収集の緩和をする。しかし、梁に係る曲げモーメントは、パネル２は面外変形１２が起こり弾性領域においてウエブ負担が期待できない。
【００１１】
また、特許文献２では、梁フランジとダイアフラムの溶接接合部スカラップがあった場合の溶接継手の補強に用いるのであるが、梁に係る曲げモーメントは、パネル２は面外変形１２が起こり弾性領域においてウエブ負担が期待できない。特許文献２では、裏当金兼用のカバープレートを用いているが、両者を兼ねているために、中央にウエブを挟み込むためのスリットがあり、カバープレートの形状が複雑になって加工上手間が掛かる。
【００１２】
また、特許文献２では、梁フランジの柱側溶接は部分溶け込み又は完全溶け込みの突合せ溶接であるが、部分溶け込み溶接では不溶着部の応力集中により溶接継手の強度低下を招き、完全溶け込みの突合せ溶接では、ガウジングで裏はつりを行いガウジングとそれによりできた溝とその溝埋めする溶接とがあり溶接工数の増大と大きな溶接変形を伴う。
【００１３】
また、特許文献２では、梁フランジに添接して取り付けられたカバープレートはダイアフラムの面内延長線上にないので、カバープレートに掛かる梁軸方向の力はダイアフラムで支持されていない。従って、ダイアフラムは梁フランジの分しか負担し得ないので、梁に係る曲げモーメントは、柱梁接合部のパネルは図４に示す面外変形１２が起こり弾性領域においてウエブ負担が期待できない。
【００１４】
また、特許文献２では、裏当金を兼ねたカバープレートの梁軸方向の長さは従来の裏当金の梁軸方向の長さの数倍即ち１００〜１５０ｍｍとしている。梁ウエブ端に対するパネルとの曲げモーメントの非負担の影響はウエブの高さ方向の幅と定義するウエブせいの１／２に程度に及びこの範囲で割れウエブの断面係数や断面二次モーメントは本来の梁の全断面の値よりも低下している。従って、裏当金を兼ねたカバープレートの梁軸方向の長さが従来の裏当金の梁軸方向の長さの数倍即ち１００〜１５０ｍｍでは、ウエブせいが３００ｍｍ以上では不十分である。
【００１５】
また、特許文献２では、カバープレートのフランジ側接合部はすみ肉溶接であり、梁軸方向の力は最大で溶接のど厚即ちカバープレート板厚の１／√３しか期待できなので接合効率が悪い。
【００１６】
また、特許文献２では、カバープレートは梁フランジに添接されているので、カバープレートと梁フランジとの間に隙間がなく、カバープレートの柱側溶接及び梁フランジ側のすみ肉溶接において溶け込みが悪く、且つルート部において溶接ガスの抜けが悪くて、溶接欠陥が出やすい。
【００１７】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、鉄骨構造物の柱梁接合部構造において、梁端部の強度を向上させて、梁せいを低減し、鉄骨重量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような諸課題は種々研究した結果、ダイアフラムの板厚をウエブ側に増加させたうえで、工場溶接では、梁フランジ内側即ちウエブ側に鋼製当て板をするか材料強度を上げるか、梁フランジや鋼製当て板の板厚を上げるか、ウエブ中央に切り欠きをするか、梁下面を熱線加工して予歪みを与えるか溶接ビード肉盛をするなどにより解決できることが判明した。
即ち、工場溶接では、ウエブの曲げモーメント負担を、上下梁フランジ内側に鋼製当て板を付加して、現場溶接では、ウエブの曲げモーメント負担を、上梁フランジ内側に該鋼製当て板を宛がい、梁フランジ外側に該鋼製当て板を宛がい、該鋼製当て板の一方をダイアフラムに突合せ溶接接合し他方を梁中央側フランジに開先付きの溶接接合することによって、梁フランジの板厚増加効果によるフランジの曲げモーメント負担増加により代替えするものである。このことにより、梁端の耐力を向上させ梁の断面２次モーメント及び断面係数を向上させて、必要な梁断面を縮減させ、梁せい等を低減させて建築鉄骨等の重量を低減させるものである。なお、ここで言う梁せいとは、Ｈ形鋼梁の下フランジ下面から上フランジ上面までの高さを言う。
【００１９】
請求項１に記載の本発明は、図２に示すダイアフラムの柱からの出１Ａを無くすと共に、ダイアフラムの板厚を増加させて、 柱とダイアフラムの溶接部、及び、梁フランジとダイアフラムの溶接部を重ねて接合すると共に、工場溶接ではウエブ側に梁フランジに鋼板当て板の板厚を加えた板厚よりも（望むらくは５ｍｍ以上）増加させたダイアフラムの該増厚部分を該当て板及び梁ウエブと溶接接合させ、更に、該当て板の梁中央側端部にも少なくとも梁フランジと開先加工して溶接接合させることである。現場溶接では下側の梁フランジのみ梁フランジの外側（下側）に鋼板当て板の板厚を加えた板厚よりも（望むらくは５ｍｍ以上）増加させたダイアフラムの該増厚部分を該当て板及び梁ウエブと溶接接合させ、更に、該当て板の梁中央側端部にも少なくとも梁フランジと開先加工して溶接接合させることである。
【００２０】
請求項１に記載の本発明の第１の構成は、図２に示すダイアフラムの柱からの出１Ａを無くすことで、ダイアフラムの重量を低減し、梁端の開先等の加工を容易にし、ダイアフラムに対する溶接部７の多重熱影響による脆化を防ぎ、ダイアフラムの板厚を増加させた場合の梁端機械加工を容易にする。ダイアフラムの柱からの出っ張り及びダイアフラムの板厚を梁ウエブ側に増厚させると、梁端加工時に梁フランジ及び梁ウエブの斬り込みを行う必要が出て複雑な加工を強いられる。ダイアフラムの柱からの出１Ａを除くためにはダイアフラムの溶接によるラメラーテアを防止する必要があり、その硫黄分を０.００８％以下に低減する必要がある。望むらくはその硫黄分を０.００４％以下に低減する。そして、柱シャフトとダイアフラムの溶接部、及び梁フランジとダイアフラムの溶接部を重ねて接合すると共に増加させたダイアフラムの該増厚部分を梁ウエブと溶接接合させることである。さもないと、これら溶接部同士の熱影響部を離すために、柱シャフトとダイアフラムの溶接部、及び梁フランジとダイアフラムの溶接部を離すことになり、それだけダイアフラム１の板厚を増加させることになりダイアフラム重量の増加になる。このことは、折角梁せい低減して梁重量を減らせてもその効果を低減させるものである。なお、ダイアフラムの柱からの出１Ａを無くすと言っても、従来のように、２５〜３０ｍｍも出すのではなくて、柱の製作精度を考慮して柱の径に応じて最大１０ｍｍ程度まで出すことは本発明の範疇である。
【００２１】
請求項１に記載の本発明の第２の構成は、第２の構成は、工場溶接では、柱側梁端の上下フランジの内側に四辺形の鋼製当て板を宛がうか、又は、現場溶接では、梁端の上フランジの内側に四辺形の鋼製当て板を宛がうと共に梁端の下フランジの外側に四辺形の鋼製当て板を宛がうことである。該四辺形の鋼製当て板は、梁フランジの内側においては、該当て板を取り付けるためにウエブを切り欠くことなく、ウエブの両側に分けて取り付ける。従来の裏受金は溶接の溶け落ちを防ぐためにあるが、請求項１に記載の本発明では、従来の裏当金の代わりに、本発明に係る新概念の鋼製当て板を、ダイアフラムを介して応力を受け持つ部材として活用することに新規性がある。また、現場溶接では、該当て板はダイアフラムを介して上フランジ部では上フランジの下側に取付けて、下フランジではその下フランジの下側に取り付けて建設現場での下向溶接姿勢での施工をも可能にしている点が新規性である。即ち、工場溶接施工でも、建設現場工事でも梁端フランジ溶接の上側と下側のビード幅の小さい方に鋼製当て金を取り付けることに新規性がある。
【００２２】
請求項１に記載の本発明の第３の構成は、ダイアフラムの板厚を梁ウエブ側に梁フランジに鋼板当て板の板厚を加えた板厚よりも（望むらくは５ｍｍ以上）増厚させるのは、梁フランジ４Ｆとダイアフラムとの溶接で溶接ビードが載せられる最小値及び梁フランジ４Ｆをダイアフラム１に載せられる取付け精度の許容値として必要である。この上下のそれぞれのダイアフラムの板厚を梁フランジ板厚に鋼板当て板の板厚を加えた板厚以上とし、梁フランジ板厚に鋼板当て板の板厚を加えた板厚から（望むらくは５ｍｍ以上）増厚させることに新規性がある。また、増厚分の該ダイアフラムに該鋼製当て板を直結することに新規性がある。ウエブに掛かる曲げモーメント負担分のうち、ダイアフラムとウエブの直結部分及び該ダイアフラムに結合された柱フランジの肉厚相当分のウエブ長さ部分をウエブの曲げモーメント負担として追加することができる。
【００２３】
請求項１に記載の本発明の第４の構成は、該当て板の一方を梁フランジの梁中央側に開先加工して溶接接合すると共に該当て板の他方を梁端側ダイアフラム又は柱に開先加工して溶接接合することである。このことにより、梁フランジの板厚増加又はフランジの幅方向のウエブ板厚の増加の効果をもたらし、梁フランジ端の耐力増加又はウエブ端の耐力増加をもたらし、梁に対するより大きな曲げモーメントの負担に耐えられるようになり、その分、より小さいせいの梁を用いることができる。このように、少なくとも、鋼製当て板の長手方向梁端側を梁フランジ端及びダイアフラム端に溶接し、長手方向梁中央側端部を梁フランジに溶接すること、特に梁フランジの梁中央側に開先溶接することは新規性がある。また、増厚した内ダイアフラムを用いた場合、該内ダイアフラムの面内で柱フランジ肉厚を介して梁フランジと該当て板をダイアフラムに繋げることに新規性がある。図２に示すように、従来工法では、内ダイアフラムの肉厚は梁フランジに対応した肉厚に設定されているので、梁フランジの内側には裏当金が取り付けられており、このようなことは想定できないことである。裏当金と鋼製当て材との違いは、裏当金が梁長手方向に幅２５ｍｍ程度の寸法でその両端が梁幅方向に部分的に組立溶接されているに対し、鋼製当て板は梁長手方向にウエブせい又は梁せいの１／８〜１／２程度以上の長い寸法を有しており、鋼製当て板の長手方向の両端部が全幅に亘って開先付きの溶接接合がなされていることである。更に、機能的には、裏当金は梁溶接等の溶け落ちを防止する目的であるが、鋼製当て金は梁ウエブに掛かる曲げモーメントの代替えとなる曲げモーメントを負担させることを目的にしている。また、裏当金は部材に密着させることが通常であるが、溶接溶け込みを良くし溶接ガスの抜けを良くして溶接欠陥防止のため鋼製当て板は０．５〜３ｍｍ程度部材から離すことが特長である。また、図２３〜図２８に示すように、鋼製当て板の形状は四辺形以上の多角形などの自由な形状を取ることができる。なお、本発明では、鋼製当て材の側面の片方又は両方に一部又は全長に亘り溶接することも可能である。このように側面に溶接をすれば鋼製当て材の座屈防止に有効である。
【００２４】
四辺形の鋼製当て板の幅及び厚さは、梁幅に固定されることはなく、梁端の耐力を任意に増加させることができる。また、鋼製当て板の梁フランジの中央側は該当て板端部に開先加工して該当て板の板厚分ののど厚を確保する突合せ溶接にすみ肉溶接を加えたものとする。
第１の構成は既知であるが、第２、第３及び第４の構成と組み合わせることにより、第１及び第３の構成により四辺形の鋼板製当て板が取り付けやすいという新たな機能が追加される。この四辺形の鋼板製当て板が取り付けやすい理由は、ダイアフラムが柱からの出がないと柱面が平らになって取り付けやすい為である。パネルゾーン内のウエブ位置に縦リブを入れてウエブに曲げモーメントを負担させる方法があるが、この方法は閉じたパネルゾーン内部に縦リブを溶接接合させることは技術的に極めて難しいので、非現実的である。
【００２５】
請求項２に記載の本発明では、請求項１に記載の柱に角形鋼管又は丸形鋼管を用いる代わりにＨ形鋼を用いており、その他の構成は請求項１と同一である。本発明では、Ｈ形鋼柱においても、従来の裏当金を、応力を受け持つ部材即ち鋼製当て板として活用することに新規性がある。
【００２６】
請求項３に記載の本発明の構成は、請求項１又は２に記載の本発明の構成に加えて、請求項１又は２の発明に係る梁に隣接し且つより小さいせいの梁に対してハンチ処理を行い同じパネルゾーンの柱梁接合部の梁端部の梁せいを揃えることを特徴とする。ハンチ処理を行うことにより梁せいが増加するが、大きい梁せいの下フランジが取り付いているダイアフラムの下側に梁せいの小さい梁の下フランジが取り付けられる。大きい梁せいの下フランジのダイアフラム下側に取り付ければ、梁せいの増大と、大きい梁せいの下フランジが取り付くダイアフラムの厚板効果によりウエブの曲げモーメント負担が期待できる。なお、小さい梁が大きい梁せいの下フランジに取り付くのは必須ではなくて、小さい梁の端部で受け持つモーメントが十分な値であれば該ダイアフラムの下側ではなくてダイアフラムの任意の位置に取り付けることができる。
【００２７】
請求項４に記載の本発明の構成は、請求項１から３のいずれかに記載の本発明の構成に加えて、梁端のフランジ又は該当て板又はその双方に梁中央部よりも許容応力度の高い又は板厚の大きい梁フランジを用いることを特徴とする。四辺形の鋼板製当て板を梁フランジ内側に取り付けて梁フランジ板厚を増加させると共に梁中央部よりも許容応力度の高い材料を梁ブラケットに用いればより薄板で梁フランジの応力集中に対して安全側にすることが出来て耐力が増加させられる。また四辺形の許容応力度の高い鋼板製当て板を梁フランジの内側又は外側に取り付ければ、より薄板で梁フランジの応力集中に対して安全側にすることが出来る。また、直接板厚の大きい梁フランジを用いることにより梁端フランジの耐力を更に増加させることができる。鋼製当て板を用いる場合に、梁端の局部的な場所に対して材料強度向上と梁フランジ板厚増加で耐力向上を図ることに新規性がある。
【００２８】
請求項５に記載の本発明の構成は、請求項１から４のいずれかに記載の本発明の構成に加えて、梁長さ中央部の上面又は下面に、平鋼、立て板又は形鋼を溶接接合するか又は梁長さ中央部の下面に熱線加工して梁を予め上方向に変形させ又は溶接ビードを付加して、梁を予め上方向に変形させることで、梁の撓みを抑えることを特徴とする。
【００２９】
請求項６に記載の本発明の構成は、請求項１から５のいずれかに記載の本発明の構成に加えて、梁フランジと四辺形の鋼製当て板との間に０．５〜２ｍｍ程度の隙間を開けることを特徴とする。これにより、鋼製当て板の溶接溶け込みを良くし、溶接ルートから溶接ガスの抜けを良くして溶接欠陥防止することができる。
【００３０】
請求項７に記載の本発明の構成は、請求項１から６のいずれかに記載の本発明の構成に加えて、溶接開先を施した梁フランジの反対側から溶接を行い、開先側に溶接ビードを出させるとともに、裏はつりなしに開先側の溶接をして、鋼製当て板付きの梁フランジとダイアフラム端部又は柱外面とを完全融け込み溶接で接合することを特徴とする。これにより、柱を水平に置き、梁フランジを鉛直に立てて溶接をすれば、裏当金及びエンドタブが不必要になる。
【００３１】
請求項８に記載の本発明の構成は、請求項１から７のいずれかに記載の本発明の構成に加えて、柱内面と０.５〜４ｍｍの隙間を開けた裏当金を柱内面に取り付けた上、柱からの出のない通しダイアフラムと該柱端部とを溶接ルートギャップ０〜４ｍｍの狭開先で溶接接合することを特徴とする。
【００３２】
請求項９に記載の本発明の構成は、請求項１から８のいずれかに記載の本発明の構成に加えて、柱内面と０.５〜４ｍｍの隙間を開けた裏当金を柱内面に取り付けた上、柱梁接合部パネル部を中実の鋼材即ち無垢材で形成させて、該中実材と該柱端部とを溶接ルートギャップ０〜４ｍｍの狭開先で溶接接合することを特徴とする。本発明に係る構成では、ムクのパネル部を用いることによる梁ウエブの曲げモーメント負担と梁フランジに取り付けた鋼製当て板の曲げモーメント負担が加算されて、梁の耐力がより一層高められることに新規性がある。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１及び２に記載の発明によれば、（１）ダイアフラムの板厚増加効果と、（２）ダイアフラムの柱からの出を無くす効果と、（３）溶接部を重ねての効果と、（４）柱と梁ウエブと溶接接合させる効果と（５）四辺形の鋼製当て板を梁フランジの内側又は外側に取り付ける効果と、（６）鋼製当て板の長手方向端部を溶接接合し、その梁端部側はダイアフラムと直結又はダイアフラムの面内で柱肉厚を通して面内で柱と溶接接合することと、（７）鋼製当て板は従来の裏当金取付と同じ感覚と手間で取り付けられる効果があり簡便である。これらの効果の相乗効果により梁端の曲げモーメント負担効果が大きく出てくる。特に、梁端ウエブに溶接がなされていても、柱内部が空洞であると、柱フランジ即ちスキンプレートの面外変形により、梁端ウエブに曲げモーメントの負担が期待できない場合に特に有効である。
上述の効果（１）だけでは、重量が増える不利があるだけであるが、四辺形の鋼板当て板と結合すれば梁フランジからの応力を伝達する役割がある。（２）では、ダイアフラムの重量増加を抑える効果と梁端の加工を容易にする効果が有り、ダイアフラムの柱からの出がある状態でダイアフラムの板厚を梁ウエブ側に増厚させると、梁フランジ及び梁ウエブの切り込みを行う必要が出て複雑な加工を強いられる。（３）では、ダイアフラムの重量増加を抑える効果とダイアフラムの熱影響の重なりによる脆化防止があり、（４）から（６）では、ダイアフラムの該増厚部分を梁ウエブと溶接接合させる効果の相乗効果により曲げモーメント負担効果が出てくる。このことにより、梁ウエブに掛かる応力を柱に伝達する効果を代替えすることができる。
ダイアフラムを厚くしてその部分をウエブと溶接接合するだけでは、ダイアフラムと直接溶接接合されたウエブ厚部分しか曲げモーメント負担効果が出てこない。この場合、その重量増加によりダイアフラムを厚くすることによるモーメント負担効果が減じられる。四辺形の鋼板を梁フランジの内側に取り付けることにより、梁フランジ板厚が増加する効果により、ダイアフラムを増厚すれば、ダイアフラム増厚部分でウエブ板厚を増やした効果が出てくる。従って、ダイアフラム増厚が効果的に働いてくる。即ち、請求項１の効果は、単独のダイアフラム板厚増加効果と単独のウエブ溶接効果と単独の四辺形の鋼製当て板の効果を超えたより大きな曲げモーメント負担効果が梁にもたらされる。言い換えれば、それぞれの構成は単独では僅かの梁の曲げモーメント負担しかもたらさないからである。これらの効果により、建築鉄骨全体の重量を５〜１５％低減させることができ、例えば、建築延べ床面積１００００平米で鉄骨重量１０００トンなら１００トン程度の重量低減ができる。この重量低減は建物の建造物大きさと建築鉄骨の日本全国年間生産量約７００万トンの需要を考慮すれば、極めて大きな効果だと判断される。
【００３４】
請求項１及び２に記載の発明おいて、梁フランジの柱への取付けは請求項７において、柱を水平に保持して梁フランジを柱に鉛直に立て水平溶接するか、梁フランジを柱に水平に宛がい立向き溶接して、従来の裏当金なしでガウジングなしの両側溶接を行う。このような作業は、ダイアフラムの柱からの出がないことによって柱面が平らになって梁が取り付けやすい為である。
【００３５】
請求項１及び２に記載の発明によれば、次の効果がある。即ち、四辺形の鋼板製当て板の幅・厚さ・長さの自由度があり、また、該当て板の梁中央側端の形状はウエブに影響されないで自由度が増す。梁中央部の強度を上げたり、梁端側の強度を上げたりの制御が可能である。鋼製当て板の幅を梁幅よりも大きくすれば梁端のフランジ端の応力集中をより大きく軽減することが出来る。第１及び第２の構成は既知であるが、第３の構成と組み合わせることにより、第１及び第２の構成の四辺形の鋼製当て板が取り付けやすいという新たな機能が追加されて第３の構成がより効果的になるという特徴がある。なぜなら、従来のようにダイアフラムが柱から出っ張っていると四辺形の鋼板製当て板をダイアフラムに完全融け込み溶接することは更に溶接用裏当金を用いたり、ガウジング作業を追加させたりする必要があり、余計な手間が掛かる。
【００３６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、次の効果がある。ハンチを用いることにより、梁せいの小さい側の梁の下フランジに取り付くダイアフラム及びその溶接を省略することが出来ると共に、柱梁接合部の梁下フランジが１枚のダイアフラムにまとめられて外観が良くなり、ハンチにより、梁せいが向上して梁端の断面係数が増加して耐力が向上する。ハンチを用いる場合は、梁中央側のハンチ端が梁の許容応力を超さないように十分長く取る必要がある。このことは、鋼製当て板の長さについても同様である。
【００３７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２又は３に記載の発明の効果に加えて、次の効果がある。梁又は鋼製当て板の許容応力度を高くすることにより、これらの板厚を薄くできたり、より高い応力度に耐えることが出来るほかに、低い許容応力度では応力集中に対し許容応力度を越す可能性があっても、応力集中部に対しより安全側になる。柱梁接合部では、梁フランジの許容応力度を高くすることにより梁せいを上げずにより大きな梁せいの梁の耐力に近づけたり、同等以上にすることができる。
【００３８】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１又は２又は３又は４に記載の発明の効果に加えて、次の効果がある。梁長さ中央部の上面又は下面に、平鋼、立て板又は形鋼を溶接接合するか又は梁長さ中央部の下面に熱線加工するか溶接肉盛をして梁を予め上方向に変形させて、梁の撓みを抑えることが出来る。梁せい低減による梁の撓み増加を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の柱梁接合部外観図である。
【図２】従来の柱梁接合部のスカラップを用いた梁端接合部詳細断面図である。
【図３】従来の柱梁接合部のスカラップを用いないノンスカラップの梁端接合部詳細断面図である。
【図４】柱梁接合部パネルの面外変形説明断面図である。
【図５】四辺形の鋼製当て板の梁内側への取付状況の断面図である。
【図６】四辺形の鋼製当て板の梁内側への取付溶接状況の断面図である。
【図７】四辺形の鋼製当て板の梁内側中央端の梁フランジへの突合せ溶接取付状況の断面図である。
【図８】柱組立方式としてスロット溶接を採用した場合の四辺形の鋼製当て板の梁内側への取付状況の断面図である。
【図９】柱組立方式として落とし込み内ダイアフラムを用いた場合の四辺形の鋼製当て板の梁内側への取付状況の断面図である。
【図１０】鋼製当て板の取付状況を示す柱梁接合部のウエブ中央部の水平断面である。
【図１１】現場溶接を実施する場合の実施の形態の断面図である。
【図１２】Ｈ形鋼柱の強軸側の通しダイアフラムに取り付けられた梁フランジへの鋼製当て板の取付け例を示す上面図、正面図、側面図である。
【図１３】Ｈ形鋼柱の弱軸側の通しダイアフラムに取り付けられた梁フランジへの鋼製当て板の取付け例を示す上面図、正面図、側面図である。
【図１４】内ダイアフラム方式のＨ形鋼柱パネルの強軸側に取り付けられた梁フランジへの鋼製当て板の取付け例を示す上面図、正面図、側面図である。
【図１５】梁端でハンチ加工処理を行い複数の柱梁接合部の梁端部下フランジを同じダイアフラムに取り付ける説明の断面図である。
【図１６】鋼中央梁の部材による撓み防止説明図である。
【図１７】鋼中央梁の溶接肉盛等による撓み防止説明図である。
【図１８】鋼中央梁の溶接肉盛による撓み防止説明図、即ち、梁長さ中央部の梁の上面又は下面に、平鋼、立て板又は形鋼を溶接接合する場合の説明断面図である。
【図１９】四辺形の鋼製当て板の隙間を開けた梁内側への取付溶接状況の断面図である。
【図２０】柱組立に裏当金を柱内面に対し隙間を開けて取り付ける断面説明図である。
【図２１】柱組立に中実のパネルを用いる場合の断面説明図である。
【図２２】ウエブの中央を四辺形の鋼板製当て板の長さだけ切り込んで、現場では、この切り込み部に梁フランジを通して柱梁接合部を組み立てる説明図である。
【図２３】下フランジの下に取り付ける四辺形の鋼製当て板の大きさの説明図である。
【図２４】下フランジの下に取り付ける鋼製当て板の形状及び梁フランジ内側に取り付ける鋼製当て板の形状の説明図である。
【図２５】下フランジの下に取り付ける鋼製当て板の形状及び梁フランジ内側に取り付ける鋼製当て板の形状の説明図である。
【図２６】下フランジの下に取り付ける鋼製当て板の形状及び梁フランジ内側に取り付ける鋼製当て板の形状の説明図である。
【図２７】下フランジの下に取り付ける鋼製当て板の形状及び梁フランジ内側に取り付ける鋼製当て板の形状の説明図である。
【図２８】下フランジの下に取り付ける鋼製当て板の形状及び梁フランジ内側に取り付ける鋼製当て板の形状の説明図である。
【図２９】梁端フランジ及び鋼製当て板のダイアフラムとの溶接接合部の超音波探傷検査の説明図である。
【図３０】鋼製当て板を予め梁フランジ側に曲げ加工し、梁フランジの内側に取り付けた断面図である。
【図３１】鋼製当て板を梁フランジへ取り付ける場合に、鋼製当て板の幅を梁フランジの幅よりも狭くして、鋼製当て板の梁中央側の溶接時に梁フランジ側面に達しないようにした説明図である。
【図３２】鋼製当て板を梁フランジへ取り付ける場合に、鋼製当て板の幅を梁フランジの幅と同一であったとしても、鋼製当て板の梁中央側の溶接字に梁フランジ側面に達しないようにした説明図である。
【図３３】鋼製当て板を梁フランジへ取り付ける場合に、鋼製当て板の梁中央側の隅を切り欠いて、鋼製当て板の幅を梁フランジの幅と同一であったとしても、鋼製当て板の梁中央側の溶接時に梁フランジ側面に達しないようにした説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図５に、請求項１に記載の本発明の実施の形態の一例して、建築鉄骨柱梁接合部において、ダイアフラム１の柱５からの出を無くすと共に、ダイアフラム１の板厚１ｔを増加させて、柱シャフト５とダイアフラム１の溶接部、及び、梁フランジ４Ｆとダイアフラム１の溶接部７を重ねて接合すると共に、ウエブ側に望むらくは梁フランジに鋼板当て板の板厚を加えた板厚よりも５ｍｍ以上増加させたダイアフラム１の少なくとも該増厚部分を梁ウエブと溶接接合させた例を示す。また、図５に、梁端の上下フランジ４Ｆの内側でウエブ３の両側に四辺形の鋼板製当て板１０ＲＰを宛がい、ダイアフラムの板厚１ｔを上下フランジの内側へ該当て板１０ＲＰの板厚以上に増加させて、該当て板１０ＲＰを少なくとも梁フランジの中央側及び梁端側に溶接接合することにより、梁に掛かる曲げモーメントの一部を梁ウエブ、又は梁ウエブと該四辺形の鋼板当て板１０ＲＰに負担させることを特徴とする柱梁接合部構造を示す。本実施の形態では、溶接の方法は特定しないが、通常、梁端フランジの溶接７は裏当金の無い両側突合せ溶接とし、図６に示すように、鋼板製当て板１０ＲＰの梁の中央側及びダイアフラムへの取付け溶接９Ｗは開先付きの突合せ溶接とする。なお、鋼板製当て板１０ＲＰの梁の中央側の取付け溶接９Ｗはすみ肉溶接９Ｗとすることもできる。また、図７に示すように、鋼板製当て板１０ＲＰの取付け溶接は、その開先角度を３５度〜５５度とすればその板厚１０ｔ以上ののど厚９ｔを有する。この場合、その板厚１０ｔの突合せ溶接継手と同等の引張強度が継手引張試験で得られた。また、鋼板製当て板１０ＲＰの幅は、特に制限はないが通常梁フランジ４Ｆの１／２と同等かより小さいか大きいものとする。長方形又は台形の四辺形の鋼板製当て板１０ＲＰの側面は梁フランジ４Ｆとすみ肉溶接することも可能である。また、四辺形の鋼板１０ＲＰの板厚１０ｔは望むらくは梁フランジ４Ｆの板厚の１５％以上の厚さとする。通常、四辺形の鋼板の１０ＲＰの梁軸方向の長さは梁せいの１／８以上であり、望むらくはウエブせい又は梁せいの１／２以上とする。この四辺形の鋼板製当て板１０ＲＰはいわゆる裏当金を大きくし梁フランジに掛かる応力を十分伝達できるようにその両端を溶接したものである。
本実施の形態においては、（１）ダイアフラムの板厚増加効果と、（２）ダイアフラムの柱からの出を無くす効果と、（３）溶接部を重ねての効果と、（４）柱と梁ウエブと溶接接合させる効果と、（５）四辺形の鋼板を梁フランジの内側又は外側に取り付ける効果と、（６）従来の裏当金取付と同じ感覚と手間で取り付けられる効果があり簡便である。これらの効果の相乗効果により曲げモーメント負担効果が大きく出てくる。
本実施の形態では、梁端のダイアフラムへの取付溶接は突合せ溶接であるが、両側溶接又は片側溶接で実施できる。両側溶接の場合、ガウジングを実施しても、しなくてもどちらでも良い。また、梁端に長方形又は台形の四辺形の鋼板製当て板１０ＲＰを予め工場で取り付けて建設現場で鋼板製当て板１０ＲＰを溶接接合するか、又はダイアフラムに予め工場で四辺形の鋼板製当て板１０ＲＰを取り付けて建設現場でダイアフラムと梁フランジ及び梁フランジと鋼板製当て板１０ＲＰを溶接接合することも可能である。梁フランジと四辺形の鋼製当て板との間に０．５〜２ｍｍ程度の隙間、望むらくは１ｍｍ程度の隙間を開けることにより、四辺形裏当金の先端が遊離して四辺形裏当金と梁フランジとの溶接の溶け込みが容易となり、その隙間からの溶接ガスが逃げやすくなってブローホールや溶け込み不足などの溶接欠陥もできにくくなる。また、梁端側の四辺形裏当金の先端を梁端から梁中央側に１〜４ｍｍ程度ずらすことにより梁端フランジの溶接溶け込みが良くなり溶け込み不足が起きにくくなる。
【００４１】
前記当て板の厚さは、通常は溶接性と超音波の探傷可能な厚さから少なくとも６ｍｍの確保が望ましい。また、該当て板の板厚は、ウエブ全断面の曲げモーメント負担だけを行うには梁フランジの２０％ほどで良い。なぜなら、２０％あれば有限要素法の計算によって明らかになったことであるが、ウエブの曲げモーメント負担を補えるからである。また、ウエブ全断面の曲げモーメント負担分以上の梁端に掛かる曲げモーメントの耐力向上のためには９ｍｍ〜１５ｍｍの板厚を用いる。この場合、ダイアフラムの梁フランジ内側への増厚は、梁フランジの鋼製当て板を加えた厚さを溶接するのに必要な該当て板の厚さ及び溶接の余盛りサイズから少なくとも５ｍｍの確保が望ましく、その厚さの上限はダイアフラムの板厚の２０％に溶接余盛りを加えた値である。ウエブせいは梁せいから梁フランジ厚さを差し引いた値であるが、鋼製当て板の梁軸方向の長さは、簡便さから効率的には梁せいの１／８程度であり、望むらくはウエブせいの１／２又は梁せいの１／２程度である。何故なら、梁端のウエブの曲げモーメントの非負担の状態即ち梁フランジだけの断面係数及び断面２次モーメントの状態から、梁全断面の断面係数及び断面２次モーメントの状態になるまでは、ウエブせいの１／２程度は梁中央部に達する必要がある。
【００４２】
図８に、請求項１に記載の本発明の実施の形態の一例として、ダイアフラムを内ダイアフラム１Ｕとして該内ダイアフラム１Ｕを角形鋼管柱又は丸形鋼管柱の内部に１〜１０ｍｍ程度内挿して、ダイアフラム１の端部と角形鋼管端部で囲まれた溝状の開先を溶接して、柱５Ｐとダイアフラム１Ｕを同時に溶接する方法（スロット工法という）を示し、更に、その柱とダイアフラムとの溶接部９Ｓに重ねて、梁フランジ４Ｆと鋼製当て板１０ＲＰを突合せ溶接する。鋼製当て板１０ＲＰの梁中央側端部には梁フランジとすみ肉溶接又は開先付きの突合せ溶接を行う。
【００４３】
図９に、請求項１に記載の本発明の実施の形態の一例を示す。本実施の形態では、ダイアフラムを内ダイアフラム１Ｕとして、該内ダイアフラム１Ｕを角形鋼管柱又は丸形鋼管柱の内部の梁フランジの高さ位置に落とし込みダイアフラム１Ｕの裏面に裏当金１０を宛がい溶接して、その内ダイアフラムの面内で梁フランジ４Ｆと鋼製当て板１０ＲＰを突合せ溶接する。鋼製当て板１０ＲＰの梁中央側端部には梁フランジとすみ肉溶接又は開先付きの突合せ溶接９Ｗを行う。
【００４４】
図１０に、請求項１に記載の本発明の実施の形態の一例として、鋼製当て板１０ＲＰの取付状況を示す柱梁接合部のウエブ中央部の水平断面を示す。鋼製当て板１０ＲＰの両端部は柱側と梁中央側で溶接９Ｗされている。鋼製当て板１０ＲＰの側面も必要により溶接することが可能である。
【００４５】
図１１に、請求項１に記載の本発明の実施の形態の一例として、梁端の上フランジの内側に四辺形の鋼製当て板を宛がうと共に梁端の下フランジの外側に四辺形の鋼製当て板を宛がう例を示す。図１１は、鋼製当て板１０ＲＰを用いて現場溶接を実施する場合の実施の形態の断面図を示す。本例では、梁中央側において上フランジの下側と下フランジの下側に鋼製当て板１０ＲＰを予め工場で取り付けておいて、建設現場では鋼製当て板１０ＲＰの下に裏当金を宛がって現場溶接している図を示す。この場合の応用として、工場で鋼製当て板１０ＲＰを柱又はダイアフラムに予め突合せ溶接しておいて、建設現場ではこの鋼製当て板１０ＲＰを裏当金として用いて、この上に梁フランジ端を載せて鋼製当て板１０ＲＰの梁中央側を梁フランジに溶接してから柱５Ｐと梁端４Ｆの突合せ溶接７を行う方法も可能である。
【００４６】
図１２〜図１４に、請求項２に記載の本発明の実施の形態を示す。これらの図において、Ｈ形鋼柱５Ｈに該柱からの出の無い通しダイアフラム１を接合させた溶接部とＨ形鋼梁フランジにダイアフラムの溶接部を接合させた溶接部を互いに重ね合わせ、又は、Ｈ形鋼柱に梁フランジを直接溶接接合させ、又は、Ｈ形鋼柱に内ダイアフラムを接合させそのダイアフラムの面内延長線上にＨ形鋼梁フランジを接合させた鉄骨柱梁接合部において、柱側梁端の上下フランジの内側に四辺形の鋼製当て板を宛がうか、上下のそれぞれのダイアフラムの板厚を梁フランジ板厚と該当て板の板厚を加えた板厚以上とし、少なくとも、該当て板の一方を梁フランジの梁中央側に溶接接合すると共に該当て板の他方を梁端側ダイアフラム又は柱に溶接接合することにより、梁に掛かる曲げモーメントのうち、梁端ウエブで負担すべき曲げモーメントの一部又は総て又はその以上のものを、該梁端フランジと該四辺形鋼製当て板とで負担させることを特徴とする柱梁接合部構造を示す。
【００４７】
図１２に、Ｈ形鋼柱５Ｈの強軸側の通しダイアフラム１に取り付けられた梁フランジ４への鋼製当て板１０ＲＰの取付け例を示す。本例は、柱５Ｈのウエブ３と梁４のウエブ３が同じ面内に存在し梁のウエブは曲げモーメントの負担が可能であるが、鋼製当て板１０ＲＰを取り付けることにより、更に大きな断面係数が梁４に確保される。また、梁４にスカラップがついている場合でも、ノンスカラップ以上の梁の断面係数の確保が可能である。
【００４８】
図１３に、Ｈ形鋼柱の弱軸側の通しダイアフラムに取り付けられた梁フランジへの鋼製当て板の取付け例を示す。本例は、柱５Ｈのスティフナー１８と梁４のウエブ３が同じ面内に存在し梁のウエブは曲げモーメントの負担が可能であるが、鋼製当て板１０ＲＰを取り付けることにより、更に大きな断面係数が梁４に確保される。また、梁４にスカラップがついている場合でも、ノンスカラップ以上の梁の断面係数の確保が可能である。
【００４９】
図１４に、内ダイアフラム方式のＨ形鋼柱パネルの強軸側に取り付けられた梁フランジへの鋼製当て板の取付け例を示す。Ｈ形鋼柱５Ｈの強軸側の内ダイアフラム１Ｕの面内に取り付けられた梁フランジ４への鋼製当て板１０ＲＰの取付け例を示す。本例は、柱５Ｈのウエブ３と梁４のウエブ３が同じ面内に存在し梁のウエブは曲げモーメントの負担が可能であるが、鋼製当て板１０ＲＰを取り付けることにより、更に大きな断面係数が梁４に確保される。また、梁４にスカラップがついている場合でも、ノンスカラップ以上の梁の断面係数の確保が可能である。
【００５０】
図１５に、請求項１又は２に記載の本発明の実施の形態の一例として、同一の柱梁接合部で一方の大きい方の梁４Ｌに隣接した、他方のより小さいせいの梁４に対してハンチ処理を行い柱梁接合部の複数の梁端部下フランジを同じダイアフラム１に取り付けることを特徴とする柱梁接合部構造を示す。ハンチを施した梁は梁せいが増大しているので断面係数が増大して鋼製当て板は不要の場合があるが、断面係数が不足の場合は請求項１又は２に従い鋼製当て板を梁フランジの内側又は外側に取り付ける。
【００５１】
請求項４に記載の本発明の実施の形態として、請求項１、２又は３に記載の発明において、梁端のフランジ又は当て板又はその双方に梁中央部例えば４００Ｎ／ｍｍ２級鋼よりも許容応力度の高い例えば４９０〜６００Ｎ／ｍｍ２級高強度鋼を用いる。梁端の梁フランジ４Ｆの板厚を梁中央部よりも大きくした梁フランジ４Ｂで梁端の梁フランジ４Ｆの一部を置き換えるか又は梁ブラケット４Ｋ全体を厚板のフランジ４Ｂで置き換えることもできる。
【００５２】
請求項５に記載の本発明の実施の形態として、図１６に、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、梁長さ中央部の上面又は下面に、平鋼、立て板又は形鋼１６などの部材を溶接接合するか又は梁長さ中央部の下面に熱線加工するか又は溶接ビード１９を付加して、梁を予め上方向に変形させることにより製作された柱梁接合部構造を示す。図１７は、撓み変形の程度に応じて肉盛溶接ビード１９の量を加減する。請求項５に記載の本発明の構成は、図１６及び図１７に示すように、請求項１から４に記載の発明に加えて、梁長さ中央部の梁４Ｃの上面又は下面に、平鋼、立て板又は形鋼１６を溶接接合するか又は梁長さ中央部の下面に熱線加工又は溶接肉盛をして梁を予め上方向に変形させて、梁の撓みを抑えることを特徴とする。これらの部材を梁フランジ上面に取り付けた場合は、梁幅中央に床スラブのコンクリート止めに用いる事もできる。これらの部材を梁フランジ下面に取り付けると梁軸方向の両端を溶接するだけで済むので最少の労力となる。
【００５３】
請求項６に記載の本発明の実施の形態として、図１８に、請求項１から５のいずれかに記載の発明において、梁フランジ４Ｆと四辺形の鋼製当て板１０ＲＰとの間に０．５〜２ｍｍ程度の隙間Ａを開けることを特徴とする柱梁接合部構造を示す。該隙間Ａが無いか又は少ないと溶接ルート部への溶接の溶け込み我悪くなり、大きすぎると溶接ビードの形成が難しい。隙間Ａが０．５から２ｍｍ程度望むらくは１ｍｍ態度の隙間が確保されると溶接ルート部への溶接の溶け込みの確保が容易となり且つ隙間から溶接ガスの逃げが容易となり溶接部の欠陥が起こりにくくなる。
【００５４】
請求項７に記載の本発明の実施の形態として、図１９に、請求項１から６のいずれかに記載の発明において、溶接開先を施した梁フランジ４Ｆの反対側即ち鋼製当て板１０ＲＰ側から溶接９Ｗを行い、開先側に溶接ビード表面を出させた後に、裏はつりなしに開先側の溶接７を実施して、鋼製当て板１０ＲＰ付きの梁フランジ４Ｆとダイアフラム１の端部又は柱５の外面とを完全融け込み溶接で接合することにより製作された柱梁接合部構造を示す。
【００５５】
請求項８に記載の本発明の実施の形態として、図２０に、請求項１から７のいずれかに記載の発明において、柱５の内面と０.５〜４ｍｍの隙間望むらくは２ｍｍ程度の隙間を開けて裏当金１０Ｕを柱内面に取り付けた上、柱からの出のない通しダイアフラムと該柱端部とを溶接ルートギャップ０〜５ｍｍ望むらくは３ｍｍ程度を確保したうえで、溶接接合することを特徴とする柱梁接合部構造を示す。
【００５６】
請求項９に記載の本発明の実施の形態として、図２１に、請求項１から８のいずれかに記載の発明において、柱内面と０.５〜４ｍｍの隙間を開けた裏当金１０Ｕを柱内面に取り付けた上、柱梁接合部パネル部を中実の鋼材２０で形成させて、該中実材２０と該柱端部２とを溶接ルートギャップ０〜４ｍｍの狭開先で溶接接合することを特徴とする柱梁接合部構造を示す。無垢材としては圧延鋼板、鍛造材、鋳造材のいずれでも良く、該無垢材は互いに溶接されて一体化した複数の部材から組み立てて製作しても良い。
【００５７】
請求項１に記載の発明において、建設現場溶接施工で、梁端の上下フランジの内側でウエブの両側に四辺形の鋼板製当て板を予め柱側に宛がった柱梁接合部の製作方法を採用した場合、現場建て方時に梁を柱間に挿入する場合に、該四辺形の鋼板がウエブに当たり、困難を生じる。また、該四辺形の鋼板を予め梁フランジの内側に溶接接合しておくと、柱と梁端との溶接ギャップが大きくなり過ぎ、溶接量が増加する。ダイアフラムに予め工場で四辺形の鋼板製当て板１０ＲＰを取り付けて建設現場でダイアフラムと梁フランジ及び梁フランジと鋼板製当て板１０ＲＰを溶接接合する場合に、四辺形の鋼板製当て板１０ＲＰは、ウエブを挟んで取り付けられるので、図２２に示すように、ウエブの中央を四辺形の鋼板製当て板１０ＲＰの長さだけ切り込んで、現場では、この切り込み部に梁フランジを通して柱梁接合部を組み立てる。
【００５８】
請求項１に記載の発明において、下フランジ下側に取り付ける鋼板製当て板９は、図２３に示すように、梁フランジ４Ｆの幅よりも大きくても小さくても可能である。
【００５９】
請求項１に記載の発明において、上下フランジの内側に取り付ける鋼板製当て板１０ＲＰ及び下フランジ下側に取り付ける鋼板製当て板９は、図２４から図２８に示すように、任意の多角形とすることができる。
【００６０】
請求項１〜９に記載の発明では、図２９に梁端フランジ４Ｆ及び鋼製当て板１０ＲＰのダイアフラム１との溶接接合部７と９Ｗの超音波探傷検査の説明図に示すように、従来の裏当金及びカバープレートがないので超音波ビーム２２が阻害されずに該溶接部を通過して超音波探傷試検査が容易に実施できる。
【００６１】
請求項１から９に記載の発明において、図６に示す梁フランジ４Ｆと鋼製当て板梁端部の応力集中を除いた平均発生応力が、鋼製当て板９の梁中央側端部溶接部止端部の梁フランジ４Ｆ単独の平均応力よりも小さくなるように、鋼製当て板９の厚さ１０ｔ及び長さ１０Ｌを設定する。このようにすれば、梁端における梁フランジ４Ｆ及び鋼製当て板９の座屈が起こりにくくなる。
【００６２】
請求項１から９に記載の発明において、図３０に示すように、鋼製当て板９Ｋを「へ」の字の曲げ加工してその両端において梁フランジ４Ｆとの隙間を１〜２ｍｍに保ち溶接すれば、鋼製当て板９Ｋに圧縮荷重が負荷されてもその変形が梁フランジ側に起こるので梁フランジから離れるような鋼製当て板９Ｋの座屈が起こりにくくなる。なお、「へ」の字の曲げ加工は２回以上に曲げ加工しても良く、円弧あるいは楕円形等に加工しても良い。
【００６３】
請求項１から９に記載の発明において、図３１に示すように、鋼製当て板９の梁フランジ４Ｆへの取り付ける場合に、鋼製当て板９の幅を梁フランジ４Ｆ幅よりも狭くして、鋼製当て板９の梁中央側の溶接字に梁フランジ４Ｆ側面に達しないようにする。これは梁フランジの側面が溶接熱で切り欠いたりすることを防止するためである。
【００６４】
請求項１から９に記載の発明において、図３２に示すように、鋼製当て板９の梁フランジ４Ｆへの取り付ける場合に、鋼製当て板９の幅を梁フランジ４Ｆ幅と同一であったとしても、鋼製当て板９の梁中央側の溶接字に梁フランジ４Ｆ側面に達しないようにする。これは梁フランジの側面が溶接熱で切り欠いたりすることを防止するためである。
【００６５】
請求項１から９に記載の発明において、図３３に示すように、鋼製当て板９の梁フランジ４Ｆへの取り付ける場合に、鋼製当て板９の梁中央側の隅を切り欠いて、鋼製当て板９の幅を梁フランジ４Ｆ幅と同一であったとしても、鋼製当て板９の梁中央側の溶接時に梁フランジ４Ｆ側面に達しないようにする。これは梁フランジの側面が溶接熱で切り欠いたりすることを防止するためである。また、鋼製当て板９の隅を切り欠く代わりに、鋼製当て板９の梁中央側の溶接近傍に鈍いノッチを入れて板９の梁中央側の溶接の梁フランジ側端に働く応力集中を緩和することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１      ダイアフラム
１Ａ    ダイアフラムの出
１Ｕ    内ダイアフラム
２      パネル
２Ｚ    パネルゾーンでダイアフラムと柱短管を組み合わせた部材の総称
３      ウエブ
３ａ    ウエブ非負担長
３ｂ    ウエブ負担長
３Ｗ    ウエブ取付溶接部
３ｔＷ  ウエブ板厚
４      梁
４Ｂ    厚板梁フランジ
４ｂｆ  梁フランジ幅
４Ｃ    中央梁
４Ｆ    梁フランジ
４Ｌ    大きい方の梁
４Ｍ    梁曲げモーメント分布
４Ｈ    ハンチ加工された梁フランジ
４Ｋ    梁ブラケット
４ｔｆ  梁フランジ板厚
５      柱シャフト
５Ｐ    角形鋼管柱又は丸形鋼管柱
５Ｈ    Ｈ形鋼柱
６      柱・ダイアフラム溶接部
７      梁フランジ・ダイアフラム溶接部
７Ｂ    厚板梁フランジと薄板梁フランジの溶接部
７Ｆ    厚板梁フランジと梁ウエブの溶接部
７Ｕ    内ダイアフラムと柱内部との溶接部
８      組立溶接
９      梁フランジに取り付けた鋼製当て板
９Ｋ    への字形に曲げ加工した鋼製当て板
９Ｗ    鋼製当て板溶接部
９Ｓ    スロット溶接部
９ｔ    鋼製当て板溶接部のど厚
１０    裏当金
１０Ｕ  裏当金
１０ＲＰ  梁フランジ内側に取り付けた鋼製当て板
１０ＦＰ  梁フランジ外側に取り付けた鋼製当て板
１０ｔ    鋼製当て板の板厚
１０Ｌ    鋼製当て板の長さ
１１    スカラップ
１１Ｎ  ノンスカラップ
１２    面外変形
１３    パネルによって梁曲げモーメントが支えられた場合の梁端部の応力の流れ
１４    ハンチ処理された梁フランジ
１５    増厚された梁フランジ
１６    長さ中央部の上面又は下面に溶接接合された平鋼、立て板又は形鋼などの部材
１７    ガセットプレート
１８    スティフナー
１９    肉盛溶接ビード
２０    中実材即ち無垢材
２１    超音波探触子
２２    超音波ビーム方向
２３    超音波探触子導線
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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