(57)【要約】【課題】鉄骨柱の切断や加工を低減して製造コストを抑え、現場での溶接を不要として建方作業の作業時間を短縮し、梁ブラケットを不要とする異径柱梁接合構造を提供する。【解決手段】Ｈ形鋼梁５を鉄骨柱２、３の太さ寸法が異なる異径柱間に高力ボルトを用いた乾式接合による異径柱梁接合構造において、Ｈ形鋼梁５の上フランジ５０又は下フランジ５１のいずれか一方を、鉄骨柱２、３を上下に分断貫通して溶接された通しダイアフラムを介して接合し、他方を、鉄骨柱２に直接ボルト接合されたブラケットを介して接合するスプリットティ接合か、又は外ダイアフラム７が複数に分割された分割ダイアフラム７０を介して前記鉄骨柱２の側面２０との面圧で摩擦接合する分割外ダイア接合で、接合するとともに、通しダイアフラムを、Ｈ形鋼梁５のフランジ厚より厚い肉厚通しダイアフラム６とし、Ｈ形鋼梁５のフランジをボルト接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈ形鋼梁を鉄骨柱の太さ寸法が異なる異径柱間に高力ボルトを用いた乾式接合による異径柱梁接合構造であって、
前記Ｈ形鋼梁の上フランジ又は下フランジのいずれか一方が、前記鉄骨柱を上下に分断貫通して溶接された通しダイアフラムを介して接合され、他方が、前記鉄骨柱に直接ボルト接合されたスプリットティを介して接合するスプリットティ接合か、又は外ダイアフラムが複数に分割された分割ダイアフラムを介して前記鉄骨柱の側面との面圧で摩擦接合する分割外ダイア接合で、接合されており、
且つ、前記通しダイアフラムは、接合する前記Ｈ形鋼梁のフランジ厚より厚い肉厚通しダイアフラムであり、当該肉厚通しダイアフラムに前記Ｈ形鋼梁のフランジがボルト接合されていること
を特徴とする異径柱梁接合構造。
【請求項２】
前記Ｈ形鋼梁の上フランジ又は下フランジのいずれかは、前記分割外ダイア接合で接合されているとともに、前記鉄骨柱は、断面ロの字状のコラム柱であり、
前記分割ダイアフラムは、前記分割ダイアフラム同士の接合面が前記コラム柱のコーナー部近傍に配置され、当該接合面が接合部材で互いに締め付けられることで、前記鉄骨柱の側面との間に面圧を発生させて前記Ｈ形鋼梁を前記異径柱間に摩擦接合されていること
を特徴とする請求項１に記載の異径柱梁接合構造。
【請求項３】
前記Ｈ形鋼梁の他方のフランジは、揚重機で吊上げる前に予めボルト接合された前記分割ダイアフラムを介して前記鉄骨柱に分割外ダイア接合で接合されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の異径柱梁接合構造。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の異径柱梁接合構造の製造方法であって、
前記肉厚通しダイアフラムと前記Ｈ形鋼梁の一方のフランジをボルト接合した後、前記Ｈ形鋼梁の他方のフランジをスプリットティ接合又は分割外ダイア接合により接合すること
を特徴とする異径柱梁接合構造の製造方法。
【請求項５】
前記Ｈ形鋼梁の他方のフランジは、前記分割ダイアフラムを介して前記鉄骨柱に分割外ダイア接合で接合されるものであり、
前記Ｈ形鋼梁は、揚重機で吊り上げる前に前記分割ダイアフラムとボルト接合されていること
を特徴とする請求項４に記載の異径柱梁接合構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｈ形鋼梁を鉄骨柱の太さ寸法が異なる異径柱間に高力ボルトを用いた乾式接合による異径柱梁接合構造、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物（建築構造物）を構成するコラム柱（角形鋼管）や円形鋼管などの鉄骨柱とＨ形鋼からなる梁とが剛接合される接合箇所には、補強および変形防止のためにダイアフラム工法が適用されている。このようなダイアフラム工法の一つである通しダイアフラム工法は、鉄骨柱をＨ形鋼梁の上下フランジ位置で切断した上で、ダイアフラムを挿入して鉄骨柱に溶接することでこれを組み立てる。Ｈ形鋼梁は、鉄骨柱に接合する部分について梁ブラケットとして予め切り出しておき、その上下フランジを通しダイアフラムに溶接接合するとともに、そのウェブを鉄骨柱のスキンプレートに溶接接合することにより取り付ける。ダイアフラムに取り付けられた梁ブラケットとＨ形鋼梁とは、高力ボルト摩擦接合により互いに接合される。
【０００３】
このような通しダイアフラム工法では、鉄骨柱の切断工程に加え、ダイアフラムを鉄骨柱に溶接接合する工程が加わる。特にこの溶接接合の工程では、鉄骨鋼管の全周に亘り完全溶け込みの溶接が必要となる。このため、これら切断、溶接の各工程に加え、溶接部の検査が必要となり、製作に伴う作業労力の負担が増大してしまうという問題点があった。これに加えて、溶接部における品質を確保するためには、熟練の溶接技術者が必要となる。また、溶接部の非破壊検査において不合格となった場合には、再度手直しが必要となり、製作コストが過大となり、ひいては製作工期も長期化してしまうという問題点があった。また溶接や切断工程が入ることで、各種機器を使用する機会も多くなり、ひいては製作に伴うエネルギーの消費量の増大も招き、環境へ悪影響を与えてしまうおそれもあった。
【０００４】
また、従来のダイアフラム工法として、ハイブレード工法（登録商標）も実用化されている。このハイブレード工法（登録商標）では、上フランジ用と下フランジ用の２組の鋳鋼製一体型外ダイアフラム（ハイブレード）を鉄骨柱に挿入する。そして、Ｈ形鋼梁の上下フランジを、各外ダイアフラムに溶接接合で固定する。Ｈ形鋼梁は、鉄骨柱に接合するための梁ブラケットが切り出される。梁ブラケットの上下フランジは、ハイブレードに溶接接合され、梁ブラケットのウェブは、柱スキンプレートに取り付けられたリブプレートに溶接接合される。梁ブラケットとＨ形鋼梁とは互いに高力ボルト摩擦接合により接合される。このようなハイブレードでは、応力伝達性に優れた形状等が各種検討されている。
【０００５】
しかしながら、このハイブレード工法では、ハイブレードを鉄骨柱へ挿入する作業は多くの工程を要し、作業そのものも困難性を有するものが多い。このため、ハイブレードを鉄骨柱へ挿入するための特別な挿入装置も必要となる場合があった。また、このハイブレード工法では、ハイブレードをＨ形鋼梁の上下フランジに溶接接合する必要があり、前述したように製作労力、製作コストの増大を招き、施工期間が長期化してしまうという問題点もあった。
【０００６】
更に、従来の柱梁接合工法としては、高力ボルト引張接合工法も実用化されている。かかる工法では、鉄骨柱とＨ形鋼梁とをスプリットティ、又はＨ形鋼梁の短面に溶接接合されたエンドプレートを介して高力ボルト引張接合により連結する。
【０００７】
しかしながら、このスプリットティ或いはエンドプレートと、鉄骨柱との高力ボルト接合では、鉄骨柱が閉鎖断面であることから、高力ボルトの挿入と締め付け施工に多くの作業労力を要することとなっていた。一方向から挿入可能なワンサイド高力ボルト等も実用化されているが、そもそもボルトが高価であるとともに、強度も限界がある。また鉄骨柱へのボルト孔加工が必要となり、その位置決めや精度確保のために特別な制御装置が必要となってしまうという問題点もあった。
【０００８】
また、外ダイアフラムを複数の分割ダイアフラムで構成する技術も開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この特許文献１の開示技術においても分割ダイアフラムは、鉄骨柱に対して溶接により接合させる構成を採用していることから、前述したように製作労力、製作コストの増大を招き、施工期間が長期化してしまうという問題点も生じる。
【０００９】
また、特許文献２には、同様に外ダイアフラムとして、分割ダイアフラムの如き柱梁接合金物を組み合わせて構成する例が開示されている。この特許文献２の開示技術によれば、柱梁接合金物を鉄骨柱に対して溶接することなく、ボルトにより接合する方法を採用している。また柱梁接合金物の内部には、例えばモルタル樹脂等の充填物を充填することにより、その充填物の付着力及びボルトのせん断耐力によって応力伝達を行うものである。この特許文献２の開示技術では、鉄骨柱への取り付け時に溶接作業が不要となることで、製作労力の増大等を防止できる利点がある。
【００１０】
しかしながら、前述した特許文献２の開示技術では、あくまでモルタル樹脂等の充填物を充填する工程が入ることから、その分製作労力が増大し、またその充填物の材料コストを要してしまう等の問題点があった。
【００１１】
そこで、これらの問題点を解決して、柱と梁の外ダイアフラム接合において現場での溶接作業を低減するべく、本願の出願人らは、特許文献３に記載の柱と梁との接合構造及び接合方法を提案した。特許文献３には、鋼管柱５にＨ形鋼梁３を外ダイアフラム７により接合する柱と梁の接合構造において、外ダイアフラム７を複数に分割した分割ダイアフラム２における梁プレート２２をＨ形鋼梁３におけるフランジ３１、３３に添接するとともに、梁プレート２２の端部に設けられた柱プレート２３を鋼管柱５に当接させ、各分割ダイアフラム２間を、柱プレート２３から鋼管柱５の柱面へ接触圧が作用するようにボルト２５、ナット２６を介して互いに締め付け固定する柱と梁の接合構造が開示されている（特許文献３の請求項１、明細書の段落［００３０］〜［００４７］、図面の図１〜図３等参照）。
【００１２】
それに加え、建物に作用する応力は、上階に行くに従って小さくなるため、建物を構成する鋼構造において最下階から最上階に至るまで同じ太さの鉄骨柱とすることは不経済である。このため、上階に行くに従って鉄骨柱の太さ寸法を小さくすることが行われる場合が多い。鋼構造の柱梁接合部で、上下の柱径を縮径して異なる太さ寸法（角形コラム柱の幅が小さくなる場合も含む）とする場合、従来、図１１、図１２に示すように、主に２通りの柱梁接合構造が知られている。
【００１３】
１つ目の柱梁接合構造は、図１１に示すように、テーパーコラム式の接合構造である（例えば、特許文献４参照）。この接合構造は、管径の大きな下階の鉄骨柱Ｃ１と、それより管径の小さい上階の鉄骨柱Ｃ２を、接合するＨ形鋼梁の梁成間で上方に行くに従って徐々に縮径するテーパーコラムＣ３で接合するものである。
【００１４】
これらの鉄骨柱（Ｃ１〜Ｃ３）は、通しダイアフラムＤ１、Ｄ２を介して接続され、これらの通しダイアフラムＤ１、Ｄ２には、Ｈ形鋼梁と接合するための複数の梁ブラケットＨｂが溶接されている。そして、これらの梁ブラケットＨｂは、その上下のフランジＦ１、Ｆ２が、フランジＦ１の下面がダイアフラムＤ１の下面と、フランジＦ２の上面がダイアフラムＤ２の上面と、面一となるように取り付けられている。また、梁ブラケットＨｂのウェブＷは、テーパーコラムＣ３の側面に溶接されている。
【００１５】
このようなテーパーコラム式の柱梁接合構造は、鉄骨柱Ｃ１、Ｃ２の側面と、テーパーコラムＣ３の側面が一致するため、応力伝達は円滑である。しかし、テーパーコラムＣ３が、特注品となるため、入手が困難でコストが嵩み、制作日数が掛かるため工期遅延の要因になるという問題があった。
【００１６】
２つめの柱梁接合構造は、図１２に示すように、肉厚ダイアフラム式の接合構造である（例えば、特許文献５参照）。肉厚ダイアフラム式の接合構造は、管径の大きな下階の鉄骨柱Ｃ１と、それより管径の小さい上階の鉄骨柱Ｃ２を、前述のダイアフラムＤ２より肉厚な肉厚ダイアフラムＤ３を介して接合するものである。また、下方のダイアフラムＤ１’は、前述のダイアフラムＤ１と同様に、通しダイアフラムとなっている。このため、下階の鉄骨柱Ｃ１は、通しダイアフラムＤ１までで切断され、Ｈ形鋼梁の梁成間となる通しダイアフラムＤ１と肉厚ダイアフラムＤ３との間には、サイコロ状の接続ピースＣ４が介装されている。
【００１７】
このような肉厚ダイアフラム式の柱梁接合構造は、柱に作用する力が管径差によるモーメントで増幅される異径柱梁接合部において、肉厚ダイアフラムＤ３の剛性及び強度で対抗する構成である。このため、肉厚ダイアフラムＤ３の範囲内において、上階の鉄骨柱Ｃ２の設置位置の自由度が高くなるというメリットがある。しかし、肉厚ダイアフラム式の柱梁接合構造は、特に特注品はないが、下階の鉄骨柱Ｃ１を一旦切断して、その端部に通しダイアフラムＤ１や接続ピースＣ４を溶接しなければならなかった。このため、柱の加工手間が大きく、コスト増の要因となっていた。
【００１８】
その上、テーパーコラム式の接合構造、肉厚ダイアフラム式の接合構造のいずれにおいても、予め工場で梁ブラケットＨｂを鉄骨柱Ｃ１に溶接する場合は、梁ブラケットＨｂが突出しているため、鉄骨柱Ｃ１の運搬効率が悪いという問題があった。
【００１９】
勿論、建物の建設現場において、鉄骨柱Ｃ１にＨ形鋼梁を直接溶接することも考えられる。しかし、鉄骨柱Ｃ１にＨ形鋼梁の溶接が現場溶接されることとなるため、天候に大きく左右されるようになり、工期完了までの予見がしにくく、さらに、現場溶接を行うと、その品質確保するための対策が必要となり問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００１−２６２６９９号公報
【特許文献２】特開平７−３２４３８０号公報
【特許文献３】特開２０１５−２２４４６０号公報
【特許文献４】特開昭６０−１２０１０７号公報
【特許文献５】特開平６−２６４５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鉄骨柱の切断や加工を低減して製造コストを抑え、現場での溶接を不要として建方作業の作業時間を短縮するとともに、梁ブラケットを不要として鉄骨の運搬効率が向上する異径柱梁接合構造及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
第１発明に係る異径柱梁接合構造は、Ｈ形鋼梁を鉄骨柱の太さ寸法が異なる異径柱間に高力ボルトを用いた乾式接合による異径柱梁接合構造であって、前記Ｈ形鋼梁の上フランジ又は下フランジのいずれか一方が、前記鉄骨柱を上下に分断貫通して溶接された通しダイアフラムを介して接合され、他方が、前記鉄骨柱に直接ボルト接合されたスプリットティを介して接合するスプリットティ接合か、又は外ダイアフラムが複数に分割された分割ダイアフラムを介して前記鉄骨柱の側面との面圧で摩擦接合する分割外ダイア接合で、接合されており、且つ、前記通しダイアフラムは、接合する前記Ｈ形鋼梁のフランジ厚より厚い肉厚通しダイアフラムであり、当該肉厚通しダイアフラムに前記Ｈ形鋼梁のフランジがボルト接合されていることを特徴とする。
【００２３】
第２発明に係る異径柱梁接合構造は、第１発明において、前記Ｈ形鋼梁の上フランジ又は下フランジのいずれかは、前記分割外ダイア接合で接合されているとともに、前記鉄骨柱は、断面ロの字状のコラム柱であり、前記分割ダイアフラムは、前記分割ダイアフラム同士の接合面が前記コラム柱のコーナー部近傍に配置され、当該接合面が接合部材で互いに締め付けられることで、前記鉄骨柱の側面との間に面圧を発生させて前記Ｈ形鋼梁を前記異径柱間に摩擦接合されていることを特徴とする。
【００２４】
第３発明に係る異径柱梁接合構造は、第１発明又は第２発明において、前記Ｈ形鋼梁の他方のフランジは、揚重機で吊上げる前に予めボルト接合された前記分割ダイアフラムを介して前記鉄骨柱に分割外ダイア接合で接合されていることを特徴とする。
【００２５】
第４発明に係る異径柱梁接合構造の製造方法は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の異径柱梁接合構造の製造方法であって、前記肉厚通しダイアフラムと前記Ｈ形鋼梁の一方のフランジをボルト接合した後、前記Ｈ形鋼梁の他方のフランジをスプリットティ接合又は分割外ダイア接合により接合することを特徴とする。
【００２６】
第５発明に係る異径柱梁接合構造の製造方法は、第４発明において、前記Ｈ形鋼梁の他方のフランジは、前記分割ダイアフラムを介して前記鉄骨柱に分割外ダイア接合で接合されるものであり、前記Ｈ形鋼梁は、揚重機で吊り上げる前に前記分割ダイアフラムとボルト接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
第１発明〜第５発明によれば、柱径を縮径して異なる太さ寸法とする異形柱梁構造において、鉄骨柱を上下に貫通する通しダイアフラムが１つとなる。このため、肉厚ダイアフラム式の柱梁接合構造のように、下階の鉄骨柱を一旦切断して、その端部に通しダイアフラムや接続ピースを溶接する必要がなくなる。また、テーパーコラム式の柱梁接合構造のように、入手が困難でコストが嵩む特注品であるテーパーコラムが必要ない。このため、第１発明〜第５発明によれば、鉄骨柱の切断や加工を低減して製造コストを抑えることができる。また、肉厚通しダイアフラムにＨ形鋼梁のフランジがボルト接合されているので、Ｈ形鋼梁と通しダイアフラムを現場で溶接する必要がない。このため、現場での溶接を不要として建方作業の作業時間を短縮することができる。それに加え、肉厚通しダイアフラムにＨ形鋼梁を直接ボルト接合するので、梁ブラケットが不要となる。よって、鉄骨柱の運搬効率が向上する。
【００２８】
特に、第２発明によれば、Ｈ形鋼梁の上フランジ又は下フランジのいずれかが分割外ダイア接合で接合されているので、分割外ダイア接合部分で調整して、鉄骨柱やＨ形鋼梁の建方誤差や製品の反りや捻れ等による誤差にも容易に対応することができる。このため、建方作業の作業時間を大幅に短縮して設置コストを低減することができる。
【００２９】
特に、第３発明によれば、分割ダイアフラムが揚重機で吊上げる前に予めＨ形鋼梁にボルト接合されているので、分割ダイアフラムを揚重機で荷揚げする時間を省略することができる。このため、第３発明によれば、鉄骨の建方の作業時間を短縮してさらに設置コストを低減することができる。
【００３０】
特に、第４発明によれば、肉厚通しダイアフラムとＨ形鋼梁の一方のフランジをボルト接合した後、Ｈ形鋼梁の他方のフランジをスプリットティ接合又は分割外ダイア接合により接合する。このため、Ｈ形鋼梁を設置する際は、ダイアフラムのボルト孔とＨ形鋼梁のボルト孔の位置調整をし、その後、Ｈ形鋼梁の他方のフランジとスプリットティ接合のブラケットや分割外ダイア接合の分割ダイアフラムと接合する。よって、外ダイアフラム間にＨ形鋼梁を差し込むような極めて精度の高い位置調整をする必要がなくなり、鉄骨の建方の作業時間を短縮することができる。
【００３１】
特に、第５発明によれば、分割ダイアフラムが揚重機で吊上げる前に予めＨ形鋼梁にボルト接合されているので、分割ダイアフラムを揚重機で荷揚げする時間を省略することができる。このため、第６発明によれば、鉄骨の建方の作業時間を短縮してさらに設置コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る異径柱梁接合構造を示す斜視図である。
【図２】同上の異径柱梁接合構造を示す平面図である。
【図３】同上の異径柱梁接合構造を水平に見た側面図である。
【図４】同上の異径柱梁接合構造の分割ダイアフラムを示す斜視図である。
【図５】同上の分割ダイアフラムをコラム柱に装着する前の状態を示す分解平面図である。
【図６】同上の分割ダイアフラムの接合部材で締結する前の状態を示す平面図である。
【図７】同上の異径柱梁接合構造の分割ダイアフラムをスプリットティに代替した別の実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る異径柱梁接合構造を示す斜視図である。
【図９】同上の異径柱梁接合構造を示す平面図である。
【図１０】同上の異径柱梁接合構造を水平に見た側面図である。
【図１１】従来のテーパーコラム式の異径柱梁接合構造を示す斜視図である。
【図１２】従来の肉厚ダイアフラム式の異径柱梁接合構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態に係る異径柱梁接合構造及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
［第１実施形態］
先ず、図１〜図３を用いて、本発明の第１実施形態に係る異径柱梁接合構造について説明する。第１実施形態に係る異径柱梁接合構造１は、高力ボルトを用いた乾式接合の１つである分割外ダイア接合による異径柱梁接合構造である。なお、乾式接合とは、溶接やグラウト等を用いた接合などを除くオープンタイムをとる必要のない接合を指している。図１は、本発明の第１実施形態に係る異径柱梁接合構造を示す斜視図であり、図２は、図１の異径柱梁接合構造を鉛直方向下向きに見た平面図、図３は、図１の異径柱梁接合構造を水平に見た側面図である。
【００３５】
本発明の第１実施形態に係る異径柱梁接合構造１は、管径の大きな下階の鉄骨柱２と、それより管径の小さい上階の鉄骨柱３と、からなる異径柱接合部分４において、Ｈ形鋼からなる複数のＨ形鋼梁５を接合する異径柱梁接合構造である。図示形態は、１つの鉄骨柱２に４本のＨ形鋼梁５を接合する場合を例示している。
【００３６】
また、鉄骨柱２と鉄骨柱３とは、後述の肉厚通しダイアフラム６を介して溶接接合されている。そして、このダイアフラム６には、Ｈ形鋼梁５の上フランジ５０が後述の接合部材で締結されて接合され、Ｈ形鋼梁５の下フランジ５１は、後述の外ダイアフラム７を介して鉄骨柱２に摩擦接合されている。
【００３７】
（鉄骨柱）
図１〜図３に示すように、本実施形態に係る鉄骨柱２及び鉄骨柱３は、冷間ロール成形又は冷間プレス成形された建築構造用角形鋼管（BCR，BCP）からなる断面正方形状のそれぞれ４つの側面２０、３０を有するコラム柱である。勿論、本発明に係る鉄骨柱は、これらに限られず、一般構造用角形鋼管（STKR400,STKR490）や、４枚の鋼板から溶接で組み立てられたボックス柱などの他の角形鋼管、さらに断面が円形の建築構造用円形鋼管などの円形鋼管であっても構わない。要するに、本発明に係る鉄骨柱は、設計強度を有する鋼材からなる鉄骨柱であればよい。なお、鉄骨柱における管径とは、円形鋼管の場合は、直径を指し、コラム柱の場合は、太さ寸法、即ち、側面２０、３０同士の間隔の水平距離を指している。
【００３８】
（Ｈ形鋼梁）
図１〜図３に示すように、本実施形態に係るＨ形鋼梁５は、建築構造用圧延鋼材（SN400、SN490）や一般構造用圧延鋼材SS400、溶接構造用圧延鋼材SM490Aなどの圧延鋼材からなるＨ形鋼である。このＨ形鋼梁５は、上フランジ５０と、下フランジ５１と、これらを繋ぐウェブ５２と、から構成されている。
【００３９】
（肉厚通しダイアフラム）
本実施形態に係る肉厚通しダイアフラム６は、建築構造用圧延鋼材などの鉄骨柱２、３やＨ形鋼梁５と同程度の強度を有する平面視十字形状の鋼板からなり、Ｈ形鋼梁５をボルト接合するための複数のボルト孔（図示せず）が穿設されている。このため、肉厚通しダイアフラム６にＨ形鋼梁５が直接ボルト接合可能となっており、従来技術において必要であった梁ブラケットが不要となる。よって、鉄骨柱２、３の運搬効率が向上する。
【００４０】
勿論、本発明に係る肉厚通しダイアフラムは、鋼、ステンレス鋼、鋳鋼、球状黒鉛鋳鉄等の素材からなるものでも、鋼以外にアルミニウム合金等、他の金属から構成することも可能である。
【００４１】
なお、肉厚とは、一般的な通しダイアフラムより厚さが厚く、柱の管径差により生じる応力に対して板厚の剛性及び強度で対抗する構成の通しダイアフラムを指している。具体的には、肉厚通しダイアフラム６は、接続されるＨ形鋼梁５の上フランジ５０及び下フランジ５１より厚さが厚く（例えば、２倍以上）なっている。
【００４２】
（外ダイアフラム）
本実施形態に係る外ダイアフラム７は、４つに分割された分割ダイアフラム７０からなり、これらの分割ダイアフラム７０が接合部材であるボルトＢで連結され、平面視で矩形枠状のダイアフラムが形成される。
【００４３】
なお、ボルトＢ（接合部材）は、所定の張力が確保でき、複数の部材同士を摩擦接合可能なボルトであればよいが、一般的には、所定の張力に達するとピンテールが破断するため張力の管理が容易であるトルシア形高力ボルトが採用されている（図１等参照）。（以下、ボルトＢとはナットとセットの部材を指し、Ｂの符号は同じ構成を指すものとする）。
【００４４】
（分割ダイアフラム）
次に、図４、図５を用いて、分割ダイアフラム７０及び外ダイアフラム７について詳細に説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係る外ダイアフラム７の分割ダイアフラム７０を示す斜視図であり、図５は、分割ダイアフラム７０を鉄骨柱２に装着する前の状態を示す分解平面図である。
【００４５】
図４、図５に示すように、分割ダイアフラム７０は、鉄骨柱２の側面２０に当接して摩擦接合するための鋼板からなる柱プレート７１と、Ｈ形鋼梁５の下フランジ５１に接合するための鋼板からなる梁プレート７２など、から構成されている。
【００４６】
（柱プレート）
柱プレート７１は、図４に示すように、横方向（図中のＸ方向）に長い長方形状の鋼板の長手方向の両端部が鉄骨柱２から離れる方向に平面視で４５度程度傾斜して折れ曲がった部材である。この柱プレート７１は、平らな平板状の部分が一般部７１ａであり、折れ曲がった部分が引張接合部７１ｂである（図５も参照）。
【００４７】
各引張接合部７１ｂには、接合部材であるボルトＢを挿通するボルト孔７１ｃが梁プレート７２を挟んで上下一対、計４個それぞれ穿設されている。このボルト孔７１ｃを介して隣接する分割ダイアフラム７０同士がボルトＢで接合され、外ダイアフラム７を構成する仕組みとなっている。
【００４８】
また、一般部７１ａは、図５、図２に示すように、鉄骨柱２の側面２０の幅と略同じ幅となっており、側面２０側の当接面には、摩擦係数を上げるために粗面処理（高摩擦係数化処理）が施されていることが好ましい。粗面処理としては、既知のブラスト処理、塗装処理、金属溶射処理、ローレット或いは切削等による凹凸加工処理等が挙げられる。勿論、粗面処理は、従来の自然発錆による錆びでも構わない。
【００４９】
但し、建付け誤差や精度誤差等により柱プレート７１と鉄骨柱２の側面２０との間に隙間が生じる場合は、隙間調整のためのフィラープレート（図示しない）を介して鉄骨柱２にＨ形鋼梁５を摩擦接合してもよい。要するに、柱プレート７１が直接鉄骨柱２と当接するか否かに拘わらず、分割ダイアフラム７０同士をボルトＢで接合する際に発生する柱プレート７１の面圧で側面２０に外ダイアフラム７が摩擦接合できる構成であればよい。
【００５０】
（梁プレート）
梁プレート７２は、図４に示すように、柱プレート７１と梁プレート７２との互いの板面同士が直交するように、柱プレート７１の上下方向の中央付近に接合されている。この柱プレート７１と梁プレート７２の接合部分の入隅には、応力集中を防ぐためにＲ加工が施されていてもよい。
【００５１】
この梁プレート７２は、図２に示すように、突端部７２ａが接合するＨ形鋼梁５のフランジと同幅に形成され、側辺７２ｃが円弧状に鉄骨柱２に近づくに従って徐々に拡幅するように形成されている。これは、剛接合でせん断力や曲げ応力の応力負担が大きい基端部７２ｂの幅を広くとるためである。なお、図４、５に示すように、梁プレート７２は、２つの引張接合部７１ｂ間の幅が最も広くなっている。
【００５２】
また、梁プレート７２には、Ｈ形鋼梁５の下フランジ５１と摩擦接合するために、ボルトＢを挿通する複数のボルト孔７２ｄが穿設されている。なお、図４の破線で示すように、このボルト孔７２ｄをＨ形鋼梁５の軸方向に長い長孔としてもよい。長孔とすることにより、鉄骨柱２の建付け誤差や、製品誤差を吸収してＨ形鋼梁５と梁プレート７２とのボルト接合可能となるからである。
【００５３】
そして、このボルト孔７２ｄ付近のＨ形鋼梁５と鉄骨柱２との接合面は、前述の一般部７１ａと同様に、摩擦係数を上げるために粗面処理（高摩擦係数化処理）が施されている。
【００５４】
なお、この梁プレート７２は、接合するＨ形鋼梁５に応じて設けられるものである。そのため、鉄骨柱２が建物の隅角部や外壁沿いに配置されており、Ｈ形鋼梁５を接続しない側面に設置される分割ダイアフラム７０には、柱プレート７１のみで、梁プレート７２は設けられていなくてもよい。
【００５５】
次に、図６等を用いて、外ダイアフラム７の鉄骨柱２への設置について説明する。図６は、分割ダイアフラム７０が接合部材で締結される前の状態を示す平面図である。引張接合部７１ｂは、前述のように、柱プレート７１の長手方向（幅方向：水平方向）の両端に形成されており、一般部７１ａの幅は、鉄骨柱２の側面２０の幅と略同一となっている。
【００５６】
このため、図６に示すように、分割ダイアフラム７０同士をボルト接合する前は、柱プレート７１の長手方向の両端に位置する引張接合部７１ｂは、鉄骨柱２の角部近傍に位置することとなるとともに、隣接する引張接合部７１ｂ同士は、互いにほぼ平行となる。
【００５７】
また、図６に示すように、引張接合部７１ｂ同士をボルト接合する前は、分割ダイアフラム７０の引張接合部７１ｂ間は、互いに間隔ｅが形成される状態にある。本実施形態に係る外ダイアフラム７おいては、少なくとも間隔ｅがｅ＞０を満たすように設計されている。
【００５８】
このため、隣接する引張接合部７１ｂ同士をボルトＢでボルト接合することにより、間隔ｅがなくなり、外ダイアフラム７の枠体全体が縮まることで柱プレート７１と鉄骨柱２の側面２０との間に面圧を発生させる仕組みとなっている。これにより、外ダイアフラム７を介して鉄骨柱２にＨ形鋼梁５が摩擦接合される。
【００５９】
以上、本発明の実施形態に係る外ダイアフラム７として鉄骨柱２の角部で均等に４分割されているもの、即ち、それぞれ４つの同形の分割ダイアフラム７０から外ダイアフラム７が構成されているものを例示して説明した。しかし、鉄骨柱２の側面２０中央で均等に４分割された外ダイアフラムでも構わないし、不均等に分割された外ダイアフラムとすることもできる。また、分割外ダイア接合する場合、分割ダイアフラム７０の設置高さの調整が極めて容易である。
【００６０】
また、異径柱梁接合構造１のように鉄骨柱２に外ダイアフラム７でＨ形鋼梁５の下フランジ５１を分割外ダイア接合するに代わり、高力ボルトを用いた乾式接合による異径柱梁接合構造の１つである鉄骨柱２に直接ボルト接合されたスプリットティを介して接合するスプリットティ接合とすることもできる（図７の符号７’参照）。
【００６１】
第１実施形態に係る異径柱梁接合構造１によれば、管径の大きな下階の鉄骨柱２と、それより管径の小さい上階の鉄骨柱３と、からなる異径柱接合部分４において、鉄骨柱２、３を貫通する通しダイアフラムが肉厚通しダイアフラム６の１つだけである。このため、従来の肉厚ダイアフラム式の柱梁接合構造のように、下階の鉄骨柱を一旦切断して、その端部に通しダイアフラムや接続ピースを溶接する必要がなくなる。また、テーパーコラム式の柱梁接合構造のように、入手が困難でコストが嵩む特注品であるテーパーコラムが必要ない。このため、鉄骨柱の切断や加工を低減して製造コストを抑えることができる。
【００６２】
また、異径柱梁接合構造１によれば、肉厚通しダイアフラム６にＨ形鋼梁５の上フランジ５０がボルト接合されているので、Ｈ形鋼梁５と肉厚通しダイアフラム６を現場で溶接する必要がない。このため、現場での溶接を不要として建方作業の作業時間を短縮することができる。
【００６３】
それに加え、異径柱梁接合構造１によれば、Ｈ形鋼梁５の下フランジ５１が分割ダイアフラム７０をボルトＢで締め付けて、その面圧で鉄骨柱２に摩擦接合されているので、分割ダイアフラム７０の設置高さの調整が可能である。よって、鉄骨柱２やＨ形鋼梁５の建方誤差や製品の反りや捻れ等による誤差にも容易に対応することができる。このため、建方作業の作業時間を大幅に短縮して設置コストを低減することができる。
【００６４】
［第２実施形態］
次に、図７〜図９を用いて、本発明の第２実施形態に係る異径柱梁接合構造について説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る異径柱梁接合構造を示す斜視図であり、図８は、図７の異径柱梁接合構造を鉛直方向下向きに見た平面図、図９は、図７の異径柱梁接合構造を水平に見た側面図である。第２実施形態に係る異径柱梁接合構造１’が、前述の第１実施形態に係る異径柱梁接合構造１と相違する点は、肉厚通しダイアフラムと外ダイアフラムと上下の位置関係が逆になっただけである。よって、その相違点ついて主に説明し、同一構成は、同一符号を付して、説明を省略する。
【００６５】
本発明の第２実施形態に係る異径柱梁接合構造１’は、前述の異径柱梁接合構造１と同様に、管径の大きな下階の鉄骨柱２’と、それより管径の小さい上階の鉄骨柱３’とからなる異径柱接合部分４’において、Ｈ形鋼からなる複数のＨ形鋼梁５を接合する。
【００６６】
また、鉄骨柱２’と鉄骨柱３’とは、後述の肉厚通しダイアフラム６を介して溶接接合されている。但し、異径柱梁接合構造１’では、前述の異径柱梁接合構造１より肉厚通しダイアフラム６の溶接される位置が接続されるＨ形鋼梁５の梁成分だけ下方にずれている。つまり、ダイアフラム６には、Ｈ形鋼梁５の下フランジ５１がボルトＢで締結されて接合され、Ｈ形鋼梁５の上フランジ５０が、外ダイアフラム７を介して鉄骨柱２に摩擦接合されている。
【００６７】
なお、鉄骨柱２’は、前述の鉄骨柱２と長さが相違し、鉄骨柱３’は、前述の鉄骨柱３と長さが相違するだけなので、鉄骨柱２’及び鉄骨柱３’の詳細な説明は省略する。
【００６８】
第２実施形態に係る異径柱梁接合構造１’によれば、異径柱梁接合構造１と同様に、鉄骨柱２’と鉄骨柱３’とからなる異径柱接合部分４’において、鉄骨柱２’、３’を貫通する通しダイアフラムが肉厚通しダイアフラム６の１つだけである。このため、従来の肉厚ダイアフラム式の柱梁接合構造のように、下階の鉄骨柱を一旦切断して、その端部に通しダイアフラムや接続ピースを溶接する必要がなくなる。また、テーパーコラム式の柱梁接合構造のように、入手が困難でコストが嵩む特注品であるテーパーコラムが必要ない。このため、鉄骨柱の切断や加工を低減して製造コストを抑えることができる。
【００６９】
また、異径柱梁接合構造１’によれば、肉厚通しダイアフラム６にＨ形鋼梁５の下フランジ５１がボルト接合されているので、Ｈ形鋼梁５と肉厚通しダイアフラム６を現場で溶接する必要がない。このため、現場での溶接を不要として建方作業の作業時間を短縮することができる。
【００７０】
それに加え、異径柱梁接合構造１’によれば、Ｈ形鋼梁５の上フランジ５０が分割ダイアフラム７０をボルトＢで締め付けて、その面圧で鉄骨柱３’に摩擦接合されているので、分割ダイアフラム７０の設置高さの調整が可能である。よって、鉄骨柱２’やＨ形鋼梁５の建方誤差や製品の反りや捻れ等による誤差にも容易に対応することができる。このため、建方作業の作業時間を大幅に短縮して設置コストを低減することができる。
【００７１】
さらに、異径柱梁接合構造１’によれば、Ｈ形鋼梁５を設置する際は、Ｈ形鋼梁５の位置調整をして肉厚通しダイアフラム６の上に載置するだけでよい。このため、異径柱梁接合構造１において、Ｈ形鋼梁５を設置する際は、ボルトＢでＨ形鋼梁５の仮止めが終わるまで、揚重機でＨ形鋼梁５を吊り上げたままの状態で保持する必要があるのと比べて、各段に作業効率が向上する。
【００７２】
＜異径柱梁接合構造の製造方法＞
次に、図１〜図６を用いて、本発明の実施形態に係る異径柱梁接合構造の製造方法について説明する。前述の異径柱梁接合構造１を製造する場合を例示して説明する。
【００７３】
（１）鉄骨柱設置工程
本実施形態に係る異径柱梁接合構造の製造方法では、先ず、鉄骨柱２を設置する鉄骨柱設置工程を行う。このとき、所定本数の鉄骨柱２を複数本設置する。
【００７４】
具体的には、予めマーキングした所定の位置に、鉄骨柱２を順次設置していく。なお、施工現場に鉄骨柱を搬入する際には、鉄骨柱２の頂部に肉厚通しダイアフラム６が溶接された上、さらにその上に鉄骨柱３が溶接されている。このため、従来のテーパーコラム式や肉厚ダイアフラム式の異径柱梁接合構造と比べて、梁ブラケットＨｂが突出していない分、荷姿が整い運搬効率がよい。
【００７５】
（２）Ｈ形鋼梁設置工程
次に、本実施形態に係る異径柱梁接合構造の製造方法では、Ｈ形鋼梁５を設置するＨ形鋼梁設置工程を行う。
【００７６】
具体的には、Ｈ形鋼梁５の荷受け場において、Ｈ形鋼梁５の揚重機で吊り上げて揚重する前にＨ形鋼梁５の端部に分割ダイアフラム７０を予めボルト接合する。その後、揚重機でＨ形鋼梁５を吊り上げて鉄骨柱２と他の鉄骨柱２の間に架け渡し、Ｈ形鋼梁５の上フランジ５０を肉厚通しダイアフラム６にボルト接合して止め付ける。
【００７７】
また、このとき、分割ダイアフラム７０が揚重機で吊上げる前に予めＨ形鋼梁にボルト接合されているので、分割ダイアフラム７０を揚重機で荷揚げする時間を省略することができる。このため、鉄骨の建方の作業時間を短縮してさらに設置コストを低減することができる。
【００７８】
（３）分割外ダイア接合工程
次に、本実施形態に係る異径柱梁接合構造の製造方法では、分割ダイアフラム７０同士をボルトＢでボルト接合して鉄骨柱２に外ダイアフラム７でＨ形鋼梁５を摩擦接合する分割外ダイア接合工程を行う。
【００７９】
具体的には、インパクトレンチ等でボルトＢを所定のテンションとなるまで締め付けて分割ダイアフラム７０同士をボルト接合し、鉄骨柱２の側面２０と柱プレート７１との間に面圧を発生させて、鉄骨柱２にＨ形鋼梁５を摩擦接合する。
【００８０】
このとき、分割外ダイア接合は、鉄骨柱２に対する高さ方向等の自由度が大きく、位置調整が極めて容易である。
【００８１】
本実施形態に係る異径柱梁接合構造の製造方法によれば、分割ダイアフラム７０が揚重機で吊上げる前に予めＨ形鋼梁５にボルト接合されているので、分割ダイアフラム７０を揚重機で荷揚げする時間を省略することができる。このため、鉄骨の建方の作業時間を短縮してさらに設置コストを低減することができる。また、外ダイアフラム間にＨ形鋼梁を差し込むような極めて精度の高い位置調整をする必要がなくなり、鉄骨の建方の作業時間を短縮することができる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態に係る異径柱梁接合構造１、１’及びその製造方法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明に係る異径柱梁接合構造の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【符号の説明】
【００８３】
１、１’：異径柱梁接合構造
２、３、２’、３’：鉄骨柱（柱）
２０、３０：側面
４、４’：異径柱接合部分
５：Ｈ形鋼梁（梁）
５０：上フランジ（フランジ）
５１：下フランジ（フランジ）
５２：ウェブ
６：肉厚通しダイアフラム
７：外ダイアフラム
７’：スプリットティ
７０：分割ダイアフラム
７１：柱プレート
７１ａ：一般部
７１ｂ：引張接合部
７１ｃ：ボルト孔
７２：梁プレート
７２ａ：突端部
７２ｂ：基端部
７２ｃ：側辺
７２ｄ：ボルト孔
Ｂ：ボルト
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１’、Ｃ２’：（従来の）鉄骨柱（柱）
Ｃ３：テーパーコラム
Ｃ４：接続ピース
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ１’、Ｄ２’：通しダイアフラム
Ｄ３：肉厚ダイアフラム
Ｈｂ：梁ブラケット
Ｆ１、Ｆ２：フランジ
Ｗ：ウェブ
【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】
2018168653.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018168653.tif 000011
【図１０】
2018168653.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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