(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通させた柱体の外面に接合され梁部材と前記柱体との接合に用いられる外ダイアフラムであって、前記外ダイアフラムは、前記柱体を包囲する鋳鋼製または鍛鋼製の接合部と、前記接合部に対し互いに９０度をなすように溶接部を介して接合され前記梁部材との接合用ボルト孔を有する２つまたは３つの鋼板製の板部とからなり、前記接合部を、前記板部が連接された梁接合部と、前記板部が連接されない鉛直スティフナとで形成し、前記梁接合部の高さを前記板部の板厚より高くするとともに、前記鉛直スティフナの高さを前記梁接合部の高さより高くしたことを特徴とする鋼管柱接合用の外ダイアフラム。
【請求項２】
前記接合部の梁接合部の高さが前記板部の板厚の２倍〜５倍である請求項１記載の鋼管柱接合用の外ダイアフラム。
【請求項３】
前記板部が前記接合部に向かって勾配をなすように連接された請求項１または２記載の鋼管柱接合用の外ダイアフラム。
【請求項４】
前記板部が前記接合部の中心から偏心した位置に連接された請求項１〜３のいずれかに記載の鋼管柱接合用の外ダイアフラム。
【請求項５】
前記板部が、当該板部の側方へ傾斜した状態に連接された請求項１〜４のいずれかに記載の鋼管柱接合用の外ダイアフラム。
【請求項６】
水平断面が矩形状の鋼管柱の外面に請求項１〜５のいずれかに記載の鋼管柱接合用の外ダイアフラムを取り付け、前記外ダイアフラムの接合部と前記鋼管柱の外面とを溶接接合したことを特徴とする接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨構造物の柱部材と梁部材との接合技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨構造物における柱部材と梁部材との接合構造のうちダイアフラムを用いるものとしては、従来より、通しダイアフラム方式、内ダイアフラム方式、外ダイアフラム方式の３種類が一般に知られている。
【０００３】
通しダイアフラム方式は、梁部材の上下フランジ位置で柱部材を切断し、この部分に柱部材より外径の大きなダイアフラムを挿入配置したもので、このダイアフラムに梁部材のフランジを溶接し、梁部材のウェブは柱部材に直接溶接して一体化する構造である。
【０００４】
内ダイアフラム方式は、梁部材せいの中央付近で一旦柱部材を切断し、梁部材の上下フランジ位置で柱部材の内側にダイアフラムを溶接し、再び柱部材を一体化して、これを梁部材に溶接する方式である。
【０００５】
これらに対し、外ダイアフラム方式は柱貫通方式とも呼ばれるものであり、柱部材を切断、再溶接することなく、梁部材のフランジ位置に相当する柱部材の外面にリング形状の外ダイアフラムを取り付けるようにしたものである。
【０００６】
従来より使用されている外ダイアフラムとして、例えば、図１０、図１１に示すものがある。同図に示す従来の外ダイアフラム１００は、鋼管柱などの柱部材を包囲するように装着される接合部１０１と、接合部１０１の外周に連接された板部１０２と、板部１０２に形成されたボルト孔１０３とから構成されている。鋼管柱などの柱部材に接合部１０１を装着し、ボルト・ナットを介して梁部材を板部１０２に固定することによって柱部材と梁部材とを接合する。
【０００７】
外ダイアフラム方式の場合、柱部材と梁部材との接合部において溶接が不要であるため、溶接欠陥や脆性破壊による破断のおそれがない。また、外ダイアフラムと柱部材とは溶接で固定することができ、柱部材へのコンクリート充填も容易であるなどの長所を備えている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
鉄骨構造物に使用される柱部材あるいは梁部材の寸法は、鉄骨構造物の種類や規模などによって異なるため、柱部材と梁部材との接合部においては、柱部材などの寸法に適した外ダイアフラムを使用する必要があり、従来より、施工条件に応じた様々な寸法の外ダイアフラムが製造されている。
【０００９】
ところが、図１０、図１１に示す従来の外ダイアフラム１００は、鋳鋼あるいは鍛造で一体に製造されているので、その製造設備の能力によって製造可能な寸法の下限や上限が決定される場合がある。したがって、下限寸法あるいは上限寸法から外れたサイズの外ダイアフラムを製造することは困難である。
【００１０】
近年における鉄骨構造物の大型化、多様化に伴い、従来より寸法の大きな外ダイアフラムが要求されるようになっているが、製造設備の能力に限界があるため、これらの要求に十分に対応できていないのが実状である。
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、鋼管柱接合用の外ダイアフラムを、製造設備の能力にとらわれず、必要な寸法に比較的容易に得ることができる手段を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の外ダイアフラムは、貫通させた柱体の外面に接合され梁部材と柱体との接合に用いられるものであって、柱体を包囲する接合部と接合部に連接され梁部材との接合用ボルト孔を有する板部とからなり、この接合部の少なくとも一部を板部よりも嵩高の鋳鋼製または鍛鋼製とし、板部を鋼板製としたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成とすることにより、別々に製作した接合部と板部とを連接させて外ダイアフラムを形成することが可能となるため、製造設備の能力にとらわれず必要な寸法の外ダイアフラムを得ることができる。また、接合部の少なくとも一部を板部よりも嵩高とすることによって接合部の剛性が増大し、板部に加わる荷重による変形を防止することができるようになる。
【００１４】
接合部と板部とは溶接接合することにより、両者を強固に接合することが可能となり、接合作業も比較的容易である。なお、接合部と板部とを溶接する際に、板部の辺縁部分に開先加工を施し、完全溶け込み溶接を行えば、優れた接合強度が得られる。
【００１５】
また、本発明の外ダイアフラムは、貫通させた柱体の外面に接合され梁部材と柱体との接合に用いられるものであって、柱体を包囲する接合部と接合部に連接され梁部材との接合用ボルト孔を有する板部とからなり、接合部の少なくとも一部を板部よりも嵩高とし、接合部を鋳鋼製、鍛鋼製または鋼板製の複数の接合部構成部材同士を接合して形成したことを特徴とする。これにより、接合部を、接合部全体より小さな、複数の接合部構成部材に分かれた状態で別々に製作することが可能となるので、製造設備の能力にとらわれず比較的大きな寸法の接合部を得ることができる。
【００１６】
この場合、接合部構成部材と板部とを一体成形したものを用いることにより、接合部構成部材と板部とを接合する工程が不要となるので、作業効率の向上を図ることができる。
【００１７】
ここで、接合部の一部を鉛直スティフナで形成することにより、梁部材との接合用の板部が連接されていない部分の剛性を高めることができる。したがって、梁部材を連結した側からの引っ張り力などに対する強度が増大し、接合部に対し異なる２〜３方向から梁部材が接合される、鉄骨構造物の側柱部分あるいは隅柱部分における梁部材と柱部材との接合に適したものとなる。
【００１８】
また、接合部の嵩高部分の高さを板部の板厚の２倍〜５倍とすることにより、板部に加わる荷重を支えるのに十分な剛性が得られるようになり、板部を接合部に溶接接合する際に完全溶け込み溶接を確保することが可能となり、溶接施工性も良好となる。
【００１９】
また、板部を接合部に向かって勾配をなすように連接することにより、柱部材に対して梁部材が傾斜状態にある接合箇所において、柱部材と梁部材とを接合することが可能となる。
【００２０】
また、板部を接合部の中心から偏心した位置に連接することにより、柱部材の柱心と、梁部材の梁心とが交差せずずれた位置関係にある接合箇所においても、柱部材と梁部材とを確実に接合することができるようになる。
【００２１】
さらに、板部を、その板部の側方へ傾斜した状態に連接することにより、梁部材が梁心を中心に所定角度だけ回動した状態にある接合箇所においても、梁部材を柱部材に容易に接合することができる。
【００２２】
本発明の接合構造は、水平断面が矩形状の鋼管柱の外面に前述した外ダイアフラムを取り付け、この外ダイアフラムの接合部と鋼管柱の外面とを溶接接合したことを特徴とする。
【００２３】
これによって、梁部材と接合可能な板部を備えた外ダイアフラムが鋼管柱の外面に固定された構造が得られ、梁部材を板部にボルト接合することが可能となるため、鋼管柱と梁部材とを直接溶接することなく接合することができる。したがって、溶接欠陥や脆性破壊による破断のおそれがない接合構造を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態の外ダイアフラムの斜視図、図２は図１の外ダイアフラムの平面図、図３は図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【００２５】
外ダイヤフラム１０では、鋼管柱などの柱部材が貫通可能な接合部１１の外周面に３つの板部１２が互いに９０度をなすように連接され、各々の板部１２には梁部材との接合用ボルト孔１４が形成されている。接合部１１は板部１２より嵩高の鋳鋼製、板部１２は鋼板製であり、接合部１１と板部１２は溶接部１５を介して接合されている。溶接部１５は、板部１２に開先加工を施して溶接されている。
【００２６】
このように、外ダイアフラム１０は、別々に製作した鋳鋼製の接合部１１と鋼板製の板部１２とを溶接接合して形成しているため、製造設備の上限や下限にとらわれず必要な寸法の外ダイアフラムを得ることができ、両者の接合強度も優れている。なお、本実施形態の外ダイヤフラム１０では、接合部１１の外周面に３つの板部１２を連接しているが、図１に示すように、接合部１１の外周面に４つの板部１２を互いに９０度をなすように連接することもできる。
【００２７】
また、接合部１１の高さ１１ｈを板部１２の厚さ１２ｔの約３倍とすることにより接合部１１の剛性を高めているため、３つの板部１２に加わる荷重によって接合部１１が変形することがない。
【００２８】
図４は第１実施形態の外ダイヤフラムを用いた接合構造を示す斜視図である。同図に示すように、水平断面が矩形状をした鋼管柱１６の外面に、鋼管柱１６を包囲するように２つの外ダイアフラム１０が接合されている。これらの外ダイアフラム１０は梁部材１８の高さに適合するような間隔に上下に配置され、外ダイアフラム１０と鋼管柱１６とは、それぞれ溶接部１７を介して接合されている。
【００２９】
接合部１１に連接された板部１２には、３方向に配置された梁部材１８が接合されている。この場合、板部１２と梁部材１８とは、板部１２に形成された接合用ボルト孔１４と梁部材１８の端部に形成された接合用ボルト孔２１とに挿通させたボルト１９およびナット２０の締め付けによって固定されている。このように、外ダイアフラム１０を用いることにより、鋼管柱１６と梁部材１８とを直接溶接することなく接合することができるので、溶接欠陥や脆性破壊による破断のおそれがない接合構造を得ることができる。
【００３０】
図５は本発明の第２実施形態の外ダイアフラムを示す斜視図である。図５（ａ）に示す外ダイアフラム５０では、接合部５２に対し３つの板部５４が互いに９０度をなすように溶接部４０を介して接合され、各板部５４に梁部材との接合用ボルト孔５６が形成されている。接合部５２は、板部５４が連接された梁連結部５８と、板部５４が連接されていない鉛直スティフナ４８とで形成されている。
【００３１】
この外ダイアフラム５０は、剛性の高い鉛直スティフナ４８を備えているので梁部材と連結される板部５４の方向からの引っ張り力などに対する強度が高いという点で優れている。したがって、外ダイアフラム５０は、接合部５２に対して互いに９０度をなす３方向から梁部材を接合する必要がある、鉄骨構造物の側柱部分における柱部材と梁部材との接合に適している。
【００３２】
図５（ｂ）に示す外ダイアフラム５１では、互いに９０度をなす２つの板部５５が接合部５３に溶接部４０を介して接合され、各板部５５には梁部材との接合用ボルト孔５７が形成されている。接合部５３は、板部５５が連接された梁連結部５９と、板部５５が連接されていない鉛直スティフナ４９とで構成されている。
【００３３】
外ダイアフラム５１は、剛性の高い鉛直スティフナ４９を備えているため、梁部材と連結される板部５５の方向からの引っ張り力などに対する強度が高いという点で優れている。したがって、外ダイアフラム５１は、接合部５３に対して互いに９０度をなす２方向から梁部材を接合する必要がある、鉄骨構造物の隅柱部分における柱部材と梁部材との接合に適している。
【００３４】
図６は本発明の第３実施形態の外ダイアフラムおよびこれを用いた接合構造を示す斜視図である。同図に示す外ダイアフラム６０では、鋼管柱６４が貫入可能な接合部６１の外周に、互いに９０度をなす４つの板部６２ａ〜６２ｄが、溶接部６６を介して連接され、板部６２ａ〜６２ｄには梁部材６３ａ〜６３ｄと接合するための接合用ボルト孔６５が形成されている。
【００３５】
この外ダイアフラム６０は、板部６２ｂ，６２ｄが接合部６１と同一平面をなすように連接され、板部６２ａが接合部６１に向かう下り勾配状態に連接され、板部６２ｃが接合部６１に向かう上り勾配状態に連接されている。したがって、水平状態に配置された梁部材６３ｂ，６３ｄはそれそれ板部６２ｂ，６２ｄを介して鋼管柱６４に接合することが可能であり、傾斜状態に配置された梁部材６３ａ，６３ｃはそれぞれ板部６２ａ，６２ｃを介して鋼管柱６４に接合することが可能であり、接合状態も強固なものとなる。
【００３６】
図７は本発明の第４実施形態の外ダイアフラムを示す斜視図、図８は図７の外ダイアフラムを用いた接合構造を示す斜視図である。図７（ａ）に示す外ダイアフラム７０は、柱部材が貫入可能な接合部７１の外周に、互いに９０度をなす４つの板部７２ａ〜７２ｄが溶接部７３を介して連接されている。板部７２ａ〜７２ｄには、梁部材と接合するための接合用ボルト孔７４が形成されている。板部７２ｂ，７２ｄは、接合部７１の中心から板部７２ｃ方向へ偏心した位置に、板部７２ｃ方向へ下り傾斜状態に連接されている。
【００３７】
図７（ｂ）に示す外ダイアフラム７５は、柱部材が貫入可能な接合部７６の外周に、互いに９０度をなす４つの板部７７ａ〜７７ｄが溶接部７８を介して連接されている。板部７７ａ〜７７ｄには、梁部材と接合する際に利用する接合用ボルト孔７９が形成されている。板部７７ｂ，７７ｄは、接合部７６の中心から板部７７ａ方向へ偏心した位置に、板部７７ａ方向へ上り傾斜状態に連接されている。
【００３８】
したがって、図８に示すように、梁部材８１ａ，８１ｃが水平に配置され、梁部材８１ｂ，８１ｄは梁心８１ｘを中心に所定角度回動した状態に配置された接合箇所において、これらの外ダイアフラム７０，７５を上下に組み合わせて鋼管柱８０の外面に接合すれば、梁部材８１ａ〜８１ｄを鋼管柱８０に容易かつ強固に接合することができる。
【００３９】
図９は本発明の第５実施形態の外ダイアフラムを示す斜視図である。同図（ａ）に示す外ダイアフラム９０および（ｂ）に示す外ダイアフラム９１は、略四辺形状をした接合部９２，９３の外周面に、それぞれ４つの板部９４，９５が連接され、板部９４，９５には梁部材との接合用ボルト孔９６，９７が形成されている。
【００４０】
外ダイアフラム９０，９１は、接合部９２，９３が、それぞれ４つの接合部構成部材９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄおよび接合部構成部材９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄを接合して形成されている。したがって、接合部９２，９３よりも寸法が小さい接合部構成部材９２ａ〜９２ｄ，９３ａ〜９３ｄに分けた状態でそれぞれ個別に製作することが可能であり、製造設備の能力にとらわれず比較的大きな寸法の接合部９２，９３を得ることができる。
【００４１】
本実施形態において、接合部構成部材９２ａ〜９２ｄと板部９４、および接合部構成部材９３ａ〜９３ｄと板部９５とは、それぞれ鋳鋼で一体成形されたものであるため、接合部構成部材９２ａ〜９２ｄ，９３ａ〜９３ｄと板部９４，９５とをそれぞれ接合する工程が不要であり、作業効率の向上を図ることができる。なお、鋳鋼のほか、鍛鋼で一体成形されたものを用いることもできる。
【００４２】
また、本実施形態とは別の実施形態として、鋳鋼製、鍛鋼製または鋼板製の接合部構成部材９２ａ〜９２ｄ，９３ａ〜９３ｄに、それぞれ鋼板製の板部９４，９６を溶接接合したものを用いるようにすることもできる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によって、以下の効果を奏することができる。
【００４４】
（１）柱体を包囲する接合部と接合部に連接され梁部材との接合用ボルト孔を有する板部とからなる外ダイアフラムにおいて、接合部の少なくとも一部を板部よりも嵩高の鋳鋼製または鍛鋼製とし、板部を鋼板製としたことにより、別々に製作した接合部と板部とを連接させて外ダイアフラムを形成可能となるため、製造設備の能力にとらわれず必要寸法の外ダイアフラムを比較的容易に得ることができる。また、接合部の少なくとも一部を板部よりも嵩高とすることにより接合部の剛性が増大するため、板部に加わる荷重によって変形がすることがない。接合部と板部とは溶接接合することにより、比較的容易な作業で両者を強固に接合することが可能となる。
【００４５】
（２）柱体を包囲する接合部と接合部に連接され梁部材との接合用ボルト孔を有する板部とからなる外ダイアフラムにおいて、接合部の少なくとも一部を板部よりも嵩高とし、接合部を鋳鋼製、鍛鋼製または鋼板製の複数の接合部構成部材同士を接合して形成したことにより、接合部を、接合部全体より小さな、接合部構成部材に分かれた状態で別々に製作することが可能となるので、製造設備の能力にとらわれず比較的大きな寸法の接合部を得ることができる。また、接合部構成部材と板部とを一体成形したものを用いることにより、接合部構成部材と板部とを接合する工程が不要となるので、作業効率が向上する。
【００４６】
（３）接合部の一部を鉛直スティフナで形成することにより、接合部のうちの梁部材と連結しない部分の剛性を高めることができるため、梁部材を連結した側からの引っ張り力などに対する強度が増大し、接合部に対し異なる２〜３方向から梁部材が接合される、鉄骨構造物の側柱部分あるいは隅柱部分における梁部材と柱部材との接合に適したものとなる。
【００４７】
（４）接合部の嵩高部分の高さを板部の板厚の２倍〜５倍とすることにより、板部に加わる荷重を支えるのに十分な剛性が得られるようになり、板部を接合部に溶接接合する際に完全溶け込みを確保することが可能となり、溶接施工性も良好となる。
【００４８】
（５）板部を接合部に向かって傾斜した状態に連接することにより、柱部材に対して梁部材が傾斜状態にある接合箇所において、柱部材と梁部材とを接合することが可能となる。
【００４９】
（６）板部を接合部の中心から偏心した位置に連接することにより、柱部材の柱心と、梁部材の梁心とが交差せずずれた位置関係にある接合箇所においても、柱部材と梁部材とを確実に接合することができるようになる。
【００５０】
（７）板部を、その板部の側方へ傾斜した状態に連接することにより、梁部材が梁心を中心に所定角度だけ回動した状態にある接合箇所においても、梁部材を柱部材に容易かつ強固に接合することができる。
【００５１】
（８）水平断面が矩形状の鋼管柱の外面に請求項１〜９のいずれかに記載の鋼管柱接合用の外ダイアフラムを取り付け、外ダイアフラムの接合部と鋼管柱の外面とを溶接接合することにより、鋼管柱の外面に固定された外ダイアフラムの板部に梁部材を接合するだけで、鋼管柱と梁部材とを強固に接合することが可能となり、鋼管柱と梁部材とを直接溶接することなく接合することができるので、溶接欠陥や脆性破壊による破断のおそれのない接合構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態の外ダイアフラムの斜視図である。
【図２】  図１に示す外ダイアフラムの平面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】  図１の外ダイアフラムを用いた接合構造を示す斜視図である。
【図５】  第２実施形態の外ダイアフラムを示す斜視図である。
【図６】  第３実施形態の外ダイアフラムおよびこれを用いた接合構造を示す斜視図である。
【図７】  第４実施形態の外ダイアフラムを示す斜視図である。
【図８】  図７の外ダイアフラムを用いた接合構造を示す斜視図である。
【図９】  第５実施形態の外ダイアフラムを示す斜視図である。
【図１０】  従来の外ダイアフラムを示す平面図である。
【図１１】  図１０のＸ−Ｘ線における断面図である。
【符号の説明】
１０，５０，５１，６０，７０，７５，９０，９１  外ダイアフラム
１１，５２，５３，６１，７１，７６，９２，９３  接合部
１１ｈ  接合部の高さ
１２，５４，５５，６２ａ〜６２ｄ，７２ａ〜７２ｄ，７７ａ〜７７ｄ，９４，９５  板部
１２ｔ  板部の厚さ
１４，５６，５７，６５，７４，７９，９６，９７  接合用ボルト孔
１５，１７，４０，６６，７３，７８  溶接部
１６，６４，８０  鋼管柱
１８，６３ａ〜６３ｄ，８１ａ〜８１ｄ  梁部材
１９  ボルト
２０  ナット
４８，４９  鉛直スティフナ
５８，５９  梁連結部
８１ｘ  梁心
９２ａ〜９２ｄ，９３ａ〜９３ｄ  接合部構成部材
【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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