(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱又は該柱に設けられた通しダイアフラムにＨ鋼梁のフランジの端部が溶接接合してなる柱梁接合構造であって、
前記フランジと同一の高さレベルの両側域に前記柱又は前記通しダイアフラムに端部が溶接接合されることで配設され、かつ前記フランジと添え板を介してボルト接合されたサイドプレートを備えたことを特徴とする柱梁接合構造。
【請求項２】
前記サイドプレートは、前記添え板と一体に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造を用いたことを特徴とする建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱梁接合構造及び建物に関し、より詳細には、柱又は該柱に設けられた通しダイアフラムにＨ鋼梁のフランジの端部が溶接接合してなる柱梁接合構造及びこれを用いた建物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼構造建物において冷間成形角形鋼管や円形鋼管を柱に用いる場合の柱梁接合部には、梁通し型の通しダイアフラムが用いられることが多い。そして、柱とＨ鋼梁とは、通しダイアフラムとＨ鋼梁のフランジとが突き合わせ溶接され、かつ該柱とＨ鋼梁のウェブとがボルトあるいは溶接にて接合されている。
【０００３】
このような柱とＨ鋼梁との接合個所においては、例えば地震等によりＨ鋼梁に曲げモーメントが加わると、フランジの端部に応力が集中し、結果的にフランジと通しダイアフラムとの溶接接合部分に脆性的な破断が生じてしまう虞れがあることが知られている。
【０００４】
そこで、Ｈ鋼梁の各フランジの両側部に水平リブプレートをそれぞれ溶接し、これら水平リブプレートの端部を通しダイアフラムに溶接することで、フランジの端部を拡幅させて該端部に応力が集中することを回避するようにした柱梁接合構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４４１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述した特許文献１に提案されている柱梁接合構造では、フランジの端部の拡幅化により曲げモーメントによって応力が集中して塑性化が先行しやすい位置がＨ鋼梁の端部から中央側に設定することができるが、水平リブプレートとフランジとが溶接されているために、その溶接部分の中央側端部に応力が集中して該中央側端部を起点とした脆性的破断が生じてしまう虞れがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて、溶接接合部を起点とする脆性的破断を防止することができる柱梁接合構造及び建物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】
上記目的を達成するために、本発明に係る柱梁接合構造は、柱又は該柱に設けられた通しダイアフラムにＨ鋼梁のフランジの端部が溶接接合してなる柱梁接合構造であって、前記フランジと同一の高さレベルの両側域に前記柱又は前記通しダイアフラムに端部が溶接接合されることで配設され、かつ前記フランジと添え板を介してボルト接合されたサイドプレートを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記柱梁接合構造において、前記サイドプレートは、前記添え板と一体に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る建物は、上記柱梁接合構造を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の柱梁接合構造によれば、Ｈ鋼梁のフランジと同一の高さレベルの両側域に柱又は通しダイアフラムに端部が溶接接合されることで配設されたサイドプレートが、フランジと添え板を介してボルト接合されているので、フランジの端部の拡幅化を実現し、曲げモーメントによって応力が集中しやすい位置をＨ鋼梁の中央側に設定することができる。しかも、サイドプレートが添え板を介してフランジとボルト接合されていてＨ鋼梁の中央側には溶接接合部が存在しないため、塑性化が先行しやすい位置に溶接接合部が存在しない構造とすることができる。従って、溶接接合部を起点とする脆性的破断を防止することができるという効果を奏する。
【００１２】
また、本発明の建物によれば、上記柱梁接合構造を用いているので、柱梁の溶接接合部を起点とする脆性的破断を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１である柱梁接合構造を模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２である柱梁接合構造を模式的に示す平面図である。
【図５】図５は、図４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図６は、図４のＤ−Ｄ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る柱梁接合構造及び建物の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１である柱梁接合構造を模式的に示す平面図であり、一部を断面で示している。この図１において、紙面右方側を右側、紙面左方側を左側、紙面下方側を前側、紙面上方側を後側とする。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図であり、それぞれ一部を省略している。ここで例示する柱梁接合構造は、鉄骨建物に用いられるものであって、角形鋼管柱１０とＨ鋼梁２０との間で構成されるものである。
【００１６】
角形鋼管柱１０は、左右一対となる態様でそれぞれが上下方向に沿って延びるよう設けてある。この角形鋼管柱１０は、横断面形状が略矩形状をなすもので、接合部位１１が自身の延在方向（上下方向）に沿って所定間隔毎に設けてある。かかる接合部位１１の上下には、通しダイアフラム１２がそれぞれ配設してある。通しダイアフラム１２は、略矩形状をなしており、角形鋼管柱１０の全側部より外方に向けて突出する態様で設けてある。また、上記接合部位１１における上下の通しダイアフラム１２間には、ガセットプレート１３が上下に延設してある。
【００１７】
Ｈ鋼梁２０は、左右方向が長手方向となる長尺状部材であり、上下方向に延在するウェブ２１と、ウェブ２１の上端及び下端からそれぞれ前後方向に向けて延在するフランジ２２とを有している。尚、図２中の符号２３は、スカラップである。
【００１８】
このようなＨ鋼梁２０は、上下フランジ２２の左右両端部が対応する角形鋼管柱１０の通しダイアフラム１２に突き合わされて溶接にて接合されるとともに、ウェブ２１の左右両端部が対応する角形鋼管柱１０のガセットプレート１３にボルト１５で接合されている。
【００１９】
本実施の形態１である柱梁接合構造は、サイドプレート３１及び添え板３２を備えている。以下においては、説明の便宜上、Ｈ鋼梁２０の上側のフランジ２２における左端部と、左側角形鋼管柱１０の接合部位１１における上側の通しダイアフラム１２との接合構造についてのみ説明し、その他のＨ鋼梁２０のフランジ２２の端部と、角形鋼管柱１０の通しダイアフラム１２との接合構造についての説明は割愛する。説明を割愛する接合構造は、以下に説明する接合構造と上下方向、左右方向等が適宜異なるだけで、構成要素及び連結方法について同じである。
【００２０】
サイドプレート３１は、フランジ２２と同程度の厚みを有する矩形状の板状部材である。サイドプレート３１は、フランジ２２と同一の高さレベルの両側域、すなわちフランジ２２の前側及び後側において、それぞれ左端部３１１が通しダイアフラム１２に溶接接合されることで配設してある。
【００２１】
ここで、前側のサイドプレート３１の後端部はフランジ２２の前端部に接し、かつ後側のサイドプレート３１の前端部はフランジ２２の後端部に接しているが、サイドプレート３１はフランジ２２と溶接接合されていない。尚、本実施の形態では、サイドプレート３１とフランジ２２とが接する例について説明しているが、本発明においては、サイドプレート３１は、フランジ２２との間に間隙を形成して設けられていても構わない。
【００２２】
また、サイドプレート３１の左右方向の延在長さは、Ｈ鋼梁２０の延在長さや強度等によって適宜調整されるものである。
【００２３】
添え板３２は、平板状部材である。この添え板３２は、前後方向の長さがサイドプレート３１とフランジ２２とを跨るのに十分な大きさを有しており、本実施の形態では、前側のサイドプレート３１と後側のサイドプレート３１とを跨ることが可能な前後長を有している。
【００２４】
かかる添え板３２には、複数（図示の例では１２個）のボルト孔３２１が形成されており、これらボルト孔３２１がフランジ２２及びサイドプレート３１に形成されたボルト孔２２１，３１２に対応するよう配置され、該ボルト孔３２１，２２１，３１２を上方より挿通するボルト（高力ボルト）３５がナット３６と螺合して締め付けられることで、添え板３２はフランジ２２及びサイドプレート３１の外面（上面）にボルト３５にて接合してある。つまり、サイドプレート３１は、添え板３２を介してフランジ２２とボルト接合されている。
【００２５】
このような構成を有する柱梁接合構造においては、Ｈ鋼梁２０の曲げによってフランジ２２に軸方向力が作用する。この場合において、すべりが発生するまでは、フランジ２２と添え板３２との摩擦によって添え板３２に軸方向力の一部が伝達し、更に添え板３２とサイドプレート３１との摩擦によってサイドプレート３１に軸方向力の一部が伝達する。つまり、フランジ２２に作用する軸方向力の一部が添え板３２を介してサイドプレート３１に伝達する。この結果、上記柱梁接合構造では、Ｈ鋼梁２０とサイドプレート３１との合成断面として上記曲げにより加えられる曲げモーメントを負担するため、フランジ２２の端部、すなわちフランジ２２と通しダイアフラム１２との溶接接合部分に生ずる応力が緩和され、該端部に応力が集中することが回避される。これにより、曲げモーメントによって応力が集中しやすい位置（塑性化が最も先行しやすい位置：塑性化位置）をＨ鋼梁２０のフランジ２２の端部から中央側に設定することができる。
【００２６】
ところで、フランジ２２に作用する軸方向力が大きくなることでＨ鋼梁２０の塑性化が進行すると、フランジ２２の厚みが減少してしまい、すべりが生ずる虞れがある。かかるすべりが生じた場合には、該軸方向力の一部がボルト３５の支圧力を介して添え板３２に軸方向力の一部が伝達し、更に添え板３２とサイドプレート３１との摩擦、あるいはボルト３５の支圧力によってサイドプレート３１に軸方向力の一部が伝達する。つまり、すべりが生じた場合にも、上記柱梁接合構造では、フランジ２２に作用する軸方向力の一部が添え板３２を介してサイドプレート３１に伝達することができ、フランジ２２の端部（通しダイアフラム１２との溶接接合部分）に生ずる応力を緩和させることができる。
【００２７】
そして、上記柱梁接合構造によれば、曲げモーメントによって応力が集中しやすい位置をＨ鋼梁２０の軸方向の中央側に設定することができ、かかる中央側にはサイドプレート３１が添え板３２を介してフランジ２２とボルト接合されていて溶接接合部が存在しないため、塑性化位置に溶接接合部が存在しない構造とすることができる。これにより、延性に優れたフランジ２２の母材の塑性変形のみを生ずるようにし、溶接接合部を起点とする脆性的破断を防止することができる。
【００２８】
＜実施の形態２＞
図４は、本発明の実施の形態２である柱梁接合構造を模式的に示す平面図であり、一部を断面で示している。この図４において、紙面右方側を右側、紙面左方側を左側、紙面下方側を前側、紙面上方側を後側とする。図５は、図４のＣ−Ｃ線断面図であり、図６は、図４のＤ−Ｄ線断面図であり、それぞれ一部を省略している。尚、上述した実施の形態１と同一の構成を有するものには同一の符号を付して説明する。
【００２９】
ここで例示する柱梁接合構造は、鉄骨建物に用いられるものであって、角形鋼管柱１０とＨ鋼梁２０との間で構成されるものである。
【００３０】
角形鋼管柱１０は、左右一対となる態様でそれぞれが上下方向に沿って延びるよう設けてある。この角形鋼管柱１０は、横断面形状が略矩形状をなすもので、接合部位１１が自身の延在方向（上下方向）に沿って所定間隔毎に設けてある。かかる接合部位１１の上下には、通しダイアフラム１２がそれぞれ配設してある。通しダイアフラム１２は、略矩形状をなしており、角形鋼管柱１０の全側部より外方に向けて突出する態様で設けてある。また、上記接合部位１１における上下の通しダイアフラム１２間には、ガセットプレート１３が上下に延設してある。
【００３１】
Ｈ鋼梁２０は、左右方向が長手方向となる長尺状部材であり、上下方向に延在するウェブ２１と、ウェブ２１の上端及び下端からそれぞれ前後方向に向けて延在するフランジ２２とを有している。尚、図５中の符号２３は、スカラップである。
【００３２】
このようなＨ鋼梁２０は、上下フランジ２２の左右両端部が対応する角形鋼管柱１０の通しダイアフラム１２に突き合わされて溶接にて接合されるとともに、ウェブ２１の左右両端部が対応する角形鋼管柱１０のガセットプレート１３にボルト１５で接合されている。
【００３３】
本実施の形態２である柱梁接合構造は、一体型サイドプレート４０を備えている。以下においては、説明の便宜上、Ｈ鋼梁２０の上側のフランジ２２（以下、上フランジ２２ともいう）における左端部と、左側角形鋼管柱１０の接合部位１１における上側の通しダイアフラム１２との接合構造についてのみ説明し、その他のＨ鋼梁２０のフランジ２２の端部と、角形鋼管柱１０の通しダイアフラム１２との接合構造についての説明は割愛する。説明を割愛する接合構造は、以下に説明する接合構造と上下方向、左右方向等が適宜異なるだけで、構成要素及び連結方法について同じである。
【００３４】
一体型サイドプレート４０は、形鋼によって成形され、あるいは板状部材にプレス成形される等により構成され、サイド補強部４１及び連結部４２を備えて構成してある。
【００３５】
サイド補強部４１は、上フランジ２２と同程度の厚みを有しており、上フランジ２２と同一の高さレベルの両側域、すなわち上フランジ２２の前側及び後側において、それぞれ左端部４１１が通しダイアフラム１２に溶接接合されている。このサイド補強部４１の左右方向の延在長さは、Ｈ鋼梁２０の延在長さや強度等によって適宜調整されるものである。
【００３６】
連結部４２は、Ｈ鋼梁２０の上フランジ２２を跨る態様で前後一対となるサイド補強部４１どうしを連結するものである。この連結部４２は、基部４２ａと、前端部４２ｂと、後端部４２ｃとを備えている。基部４２ａは、上フランジ２２の上方側に位置する平板状部位である。前端部４２ｂは、基部４２ａの前端縁部から下方に向けて屈曲した後に前方に向けて屈曲する屈曲部位であり、前側のサイド補強部４１の後端部分に連続している。後端部４２ｃは、基部４２ａの後端縁部から下方に向けて屈曲した後に後方に向けて屈曲する屈曲部位であり、後側のサイド補強部４１の前端部分に連続している。
【００３７】
このような連結部４２は、サイド補強部４１よりも左右方向の長さが短くなっており、上方から見た場合通しダイアフラム１２との間に隙間が形成されている。
【００３８】
また、連結部４２には、基部４２ａに複数（図示の例では８個）のボルト孔４２１が形成されており、これらボルト孔４２１が上フランジ２２に形成されたボルト孔２２１に対応するよう配置され、該ボルト孔４２１，２２１を上方より挿通するボルト（高力ボルト）４５がナット４６と螺合して締め付けられることで、一体型サイドプレート４０は、上フランジ２２の外面（上面）にボルト接合されている。この場合において、一体型サイドプレート４０は、連結部４２の前端部４２ｂ及び後端部４２ｃと、上フランジ２２の後端部及び前端部との間にそれぞれ間隙Ｓを形成して設けられている。
【００３９】
つまり、本実施の形態２における一体型サイドプレート４０は、上記実施の形態１におけるサイドプレート３１と添え板３２とをプレス成形等により一体にして構成したものである。
【００４０】
このような構成を有する柱梁接合構造は次のようにして施工される。Ｈ鋼梁２０を角形鋼管柱１０に架設する前に、一体型サイドプレート４０を上フランジ２２にボルト４５で仮止めする。この際、上記間隙Ｓを形成する部位となる前側サイド補強部４１の左端部４１１と上フランジ２２との間、後側サイド補強部４１の左端部４１１と上フランジ２２との間、前側サイド補強部４１の前端部、並びに後側サイド補強部４１の後端部にエンドタブ５０を配設し、かつ上フランジ２２の内面（下面）側において該上フランジ２２及び両サイド補強部４１を跨る態様で裏当金５１を配設する。
【００４１】
そして、上フランジ２２を含む各フランジ２２に一体型サイドプレート４０がボルト４５で仮止めされたＨ鋼梁２０を角形鋼管柱１０に架設し、その後に通しダイアフラム１２と、フランジ２２及び一体型サイドプレート４０（サイド補強部４１）とを同時に溶接接合し、ボルト４５を本締めすることで上記柱梁接合構造が施工される。
【００４２】
このような構成を有する柱梁接合構造においては、Ｈ鋼梁２０の曲げによって上フランジ２２に軸方向力が作用する。この場合において、すべりが発生するまでは、上フランジ２２と一体型サイドプレート４０の連結部４２との摩擦によって該連結部４２に軸方向力の一部が伝達し、その後にサイド補強部４１に軸方向力の一部が伝達する。つまり、上フランジ２２に作用する軸方向力の一部が一体型サイドプレート４０に伝達する。この結果、上記柱梁接合構造では、Ｈ鋼梁２０と一体型サイドプレート４０との合成断面として上記曲げにより加えられる曲げモーメントを負担するため、上フランジ２２の端部、すなわち上フランジ２２と通しダイアフラム１２との溶接接合部分に生ずる応力が緩和され、該端部に応力が集中することが回避される。これにより、曲げモーメントによって応力が集中しやすい位置（塑性化が最も先行しやすい位置：塑性化位置）をＨ鋼梁２０の上フランジ２２の端部から中央側に設定することができる。
【００４３】
ところで、上フランジ２２に作用する軸方向力が大きくなることでＨ鋼梁２０の塑性化が進行すると、上フランジ２２の厚みが減少してしまい、すべりが生ずる虞れがある。かかるすべりが生じた場合には、該軸方向力の一部がボルト４５の支圧力を介して一体型サイドプレート４０の連結部４２に軸方向力の一部が伝達し、その後にサイド補強部４１に軸方向力の一部が伝達する。つまり、すべりが生じた場合にも、上記柱梁接合構造では、上フランジ２２に作用する軸方向力の一部が一体型サイドプレート４０に伝達することができ、上フランジ２２の端部（通しダイアフラム１２との溶接接合部分）に生ずる応力を緩和させることができる。
【００４４】
そして、上記柱梁接合構造によれば、曲げモーメントによって応力が集中しやすい位置をＨ鋼梁２０の中央側に設定することができ、かかる中央側には溶接接合部が存在しないため、塑性化位置に溶接接合部が存在しない構造とすることができる。これにより、延性に優れたフランジ２２の母材の塑性変形のみを生ずるようにし、溶接接合部を起点とする脆性的破断を防止することができる。
【００４５】
上記柱梁接合構造によれば、一体型サイドプレート４０を用いたことにより、実施の形態１におけるサイドプレート３１と添え板３２とをボルト接合する必要がなく、施工における工数の削減を図りつつボルト接合に用いるボルト４５の本数の低減化を図ることができる。これにより製造コストの低減化を図ることができる。
【００４６】
以上、本発明の好適な実施の形態１及び２について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
【００４７】
上述した実施の形態１では、添え板３２をフランジ２２の外面に配設、より詳細には、上フランジ２２に対しては添え板３２を上面に配設し、下側のフランジ２２に対しては添え板３２を下面に配設していたが、本発明においては、添え板をウェブ位置で二分割した形状で、内面に配設、すなわち上フランジに対しては添え板を下面に配設し、下側のフランジに対しては添え板を上面に配設してもよいし、フランジの内外面の両面に配設してもよい。特に添え板をフランジの内外面の両面に配設する場合には、すべり耐力を大きくすることができるため、ボルト接合に要するボルトの本数を低減させて、添え板やサイドプレートの左右方向の延在長さを短くすることができる。
【００４８】
上述した実施の形態２では、一体型サイドプレート４０をフランジ２２の外面に配設、より詳細には、上フランジ２２に対しては一体型サイドプレート４０の連結部４２を上面に配設し、下側のフランジ２２に対しては連結部４２を下面に配設していたが、本発明においては、一体型サイドプレートをウェブ位置で二分割した形状で、内面に配設、すなわち上フランジに対しては連結部を下面に配設し、下側のフランジに対しては連結部を上面に配設してもよい。
【００４９】
上述した実施の形態１では、サイドプレート３１及び添え板３２は矩形状をなしていたが、本発明においては、サイドプレート及び添え板の形状は特に限定されるものではない。
【００５０】
上述した実施の形態１及び２では、通しダイアフラム形式を用いたが、本発明においては、適用される柱径が十分に大きい場合には、内ダイアフラム形式の柱に直接溶接接合を行う構造であってもよい。
【００５１】
上述した実施の形態１及び２では、角形鋼管柱１０を柱として用いたが、本発明においては、円形状若しくは多角形状の柱を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０  角形鋼管柱
１１  接合部位
１２  通しダイアフラム
２０  Ｈ鋼梁
２１  ウェブ
２２  フランジ
２２１  ボルト孔
３１  サイドプレート
３１１  左端部
３１２  ボルト孔
３２  添え板
３２１  ボルト孔
３５  ボルト
３６  ナット
【図１】
0005971210.tif 000002
【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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