(57)【要約】【課題】外ダイアフラムについて溶接を使用することなく柱に取り付け可能とし、地震時における応力伝達性能にも優れた柱と梁の接合構造を提供する。【解決手段】外ダイアフラム１は、複数に分割された分割ダイアフラム２からなり、分割ダイアフラム２は、柱５に当接される柱プレート２３を有する。分割ダイアフラム２間が接合部材を介して締め付け固定されるとともに柱プレート２３の両端部に設けられた引張接合部２１により分割ダイアフラム２間の接合面が形成されることにより、柱５の各柱面には、一の分割ダイアフラム２における柱プレート２３のみが当接される。外壁６１に対面する柱プレート２３及びその両端部に設けられる引張接合部２１には、上下方向に離間した一対の補強プレート２９、２９が設けられ、一対の補強プレート２９、２９の間には、接合部材が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱にＨ形鋼梁を外ダイアフラムにより接合する柱と梁の接合構造において、
上記外ダイアフラムは、複数に分割された分割ダイアフラムからなり、
上記分割ダイアフラムは、上記柱に当接される柱プレートを有し、
複数の上記分割ダイアフラムのうち、上記Ｈ形鋼梁に沿って配置される上記分割ダイアフラムは、上記Ｈ形鋼梁におけるフランジに取り付けられるとともに端部に上記柱プレートが設けられる梁プレートを有し、
上記分割ダイアフラム間が接合部材を介して締め付け固定されるとともに上記柱プレートの両端部に設けられた引張接合部により上記分割ダイアフラム間の接合面が形成されることにより、上記柱の各柱面には、一の上記分割ダイアフラムにおける上記柱プレートのみが当接され、
外壁に対面する上記柱プレート及びその両端部に設けられる引張接合部には、上下方向に離間した一対の補強プレートが設けられ、
一対の上記補強プレートの間には、上記接合部材が設けられること
を特徴とする柱と梁の接合構造。
【請求項２】
上記接合部材は、上記引張接合部に上下方向に離間して複数設けられ、
上記外壁に対面する上記柱プレート及びその両端部に設けられる引張接合部には、上下方向に離間した複数の上記接合部材の間に伝達プレートが設けられること
を特徴とする請求項１記載の柱と梁の接合構造。
【請求項３】
上記補強プレートは、上記外壁に設けられる縦胴縁に応じた第１切欠が設けられ、
上記伝達プレートは、上記縦胴縁に応じた第２切欠が設けられていること
を特徴とする請求項２記載の柱と梁の接合構造。
【請求項４】
隅部を構成する各外壁に対面する上記柱プレートは、上記柱に沿って平面視でＬ字状となり、
当該柱プレート及びその両端部に設けられる上記引張接合部には、平面視でＬ字状となる上記補強プレートが設けられること
を特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の柱と梁の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱にＨ形鋼梁を外ダイアフラムにより接合する柱と梁の接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建築構造物を構成する鋼管柱には、随所に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る場合が多い。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、鋼管柱を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鋼管柱に溶接することでこれを組み立てる。Ｈ形鋼梁は、鋼管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、そのウェブを鋼管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、鋼管柱の切断工程に加え、ダイアフラムを鋼管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、鋼管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ことにもなっていた。
【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）を鋼管柱に挿入する。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、鋼管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、ハイブレードを鋼管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、ハイブレードを鋼管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、上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、鋼管柱とＨ形鋼梁とをスプリットティ、又はＨ形鋼梁の端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。ちなみにスプリットティを利用する場合には、そのフランジと鋼管柱のスキンプレートとを高力ボルト引張接合し、スプリットティのウェブとＨ形鋼梁のフランジとを高力ボルト摩擦接合する。Ｈ形鋼梁のウェブは、必要に応じて鋼管柱に取り付けられたリブプレートと高力ボルト摩擦接合する。
【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、鋼管柱との高力ボルト接合では、鋼管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。また鋼管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、鋼管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、上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、柱梁接合金物を鋼管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、鋼管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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【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】特開昭５９−２２４７４０号公報
【特許文献４】特開２０１７−２０６８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献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。
【００１２】
また、外壁に近接するいわゆる側柱や、外壁の隅部に近接するいわゆる隅柱に設けられる外ダイアフラムは、柱面よりも外壁側に向けて大きく突出してしまうことは避けられない。
【００１３】
この点、特許文献３の開示技術では、隅柱に設けられる外ダイアフラムの実施例が開示されている。また、特許文献４の開示技術では、側柱や隅柱に設けられる外ダイアフラムにおいて外壁又はこの外壁に設けられる縦胴縁との関係において干渉を防止する技術が開示されている。
【００１４】
これら特許文献３、４の開示技術は、側柱や隅柱に設けられる外ダイアフラムにおいて、柱に当接される柱プレートと、水平方向に延びる金属板とを有する複数の分割ダイアフラムからなり、梁が取り付けられる分割ダイアフラムと、梁が取り付けられずに外壁側に設けられる分割ダイアフラムとで構成される。梁が取り付けられる分割ダイアフラムは、金属板の水平方向への突出長を大きくすることで、梁に取り付けでき、外壁側に設けられる分割ダイアフラムは、金属板の水平方向への突出長を小さくすることで、側柱や隅柱に適用できるものである。
【００１５】
しかしながら、これら特許文献３、４の開示技術では、外壁側に設けられる分割ダイアフラムは、金属板の突出長が小さいため、その曲げ剛性が、梁に取り付けられる分割ダイアフラムの曲げ剛性よりも低いものとなる。このため、外壁に対面する柱プレートに水平方向に向かう圧縮力が作用したとき、当該柱プレートの両端に位置した引張接合部が互いに拡がる方向に向けて柱プレートが曲げ変形する場合がある。かかる場合には、外壁側に設けられる分割ダイアフラムとこれに隣接する分割ダイアフラムとを締め付け固定していたボルトに付加的な曲げが作用する。その結果、外壁側に設けられる分割ダイアフラムとこれに隣接する分割ダイアフラムとを締め付け固定するボルトを、梁が取り付けられる分割ダイアフラム間を締め付け固定するボルトよりも大きくする必要がある。
【００１６】
また、これら特許文献３、４の開示技術では、分割ダイアフラムが水平方向に延びる金属板を１枚有するものとなる。このため、分割ダイアフラムに梁からの曲げモーメントが作用したとき、上述した柱プレートの曲げ変形に加え、外壁側に設けられる分割ダイアフラムの引張接合部が面外方向に向けて面外曲げ変形する場合がある。かかる場合には、当該引張接合部におけるボルトに梃子反力が作用する。その結果、外壁側に設けられる分割ダイアフラムの引張接合部の板厚を、梁に取り付けられる分割ダイアフラムの引張接合部の板厚よりも大きくする必要がある。
【００１７】
そこで本発明は、上述した問題点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、柱にＨ形鋼梁を外ダイアフラムにより接合する柱と梁の接合構造において、外ダイアフラムについて溶接を使用することなく柱に取り付け可能とし、製作労力、製作コストを低減させることができ、施工期間の短縮化も図ることができ、更には地震時における応力伝達性能にも優れ、さらには、側柱や隅柱に設けられる外ダイアフラムにおいて外壁に対面する柱プレートの曲げ変形と、当該柱プレートの両端に位置する引張接合部の面外曲げ変形と、を抑制することが可能となる柱と梁の接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
第１発明に係る柱と梁の接合構造は、柱にＨ形鋼梁を外ダイアフラムにより接合する柱と梁の接合構造において、上記外ダイアフラムは、複数に分割された分割ダイアフラムからなり、上記分割ダイアフラムは、上記柱に当接される柱プレートを有し、複数の上記分割ダイアフラムのうち、上記Ｈ形鋼梁に沿って配置される上記分割ダイアフラムは、上記Ｈ形鋼梁におけるフランジに取り付けられるとともに端部に上記柱プレートが設けられる梁プレートを有し、上記分割ダイアフラム間が接合部材を介して締め付け固定されるとともに上記柱プレートの両端部に設けられた引張接合部により上記分割ダイアフラム間の接合面が形成されることにより、上記柱の各柱面には、一の上記分割ダイアフラムにおける上記柱プレートのみが当接され、外壁に対面する上記柱プレート及びその両端部に設けられる引張接合部には、上下方向に離間した一対の補強プレートが設けられ、一対の上記補強プレートの間には、上記接合部材が設けられることを特徴とする。
【００１９】
第２発明に係る柱と梁の接合構造は、第１発明において、上記接合部材は、上記引張接合部に上下方向に離間して複数設けられ、上記外壁に対面する上記柱プレート及びその両端部に設けられる引張接合部には、上下方向に離間した複数の上記接合部材の間に伝達プレートが設けられることを特徴とする。
【００２０】
第３発明に係る柱と梁の接合構造は、第２発明において、上記補強プレートは、上記外壁に設けられる縦胴縁に応じた第１切欠が設けられ、上記伝達プレートは、上記縦胴縁に応じた第２切欠が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
第４発明に係る柱と梁の接合構造は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、隅部を構成する各外壁に対面する上記柱プレートは、上記柱に沿って平面視でＬ字状となり、当該柱プレート及びその両端部に設けられる上記引張接合部には、平面視でＬ字状となる上記補強プレートが設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
上述した構成からなる本発明によれば、外ダイアフラムは、鋼管柱に対して溶接接合を行わなくても、機械的な取り付け手段に基づいて安定した状態で設置することが可能となり、鋼管柱と外ダイアフラムとの間で発揮させている摩擦力に基づいて、その外ダイアフラムが重力により落下するのを防止することが可能となる。また、これに加えて、地震時には、上下方向に働く力により当該外ダイアフラムが上下方向に向けて、力の伝達上、問題となるほど有意に移動してしまうことを防止することが可能となる。特に、外ダイアフラムについて溶接を使用することなく鋼管柱に固定することができることから、製作に伴う作業労力を軽減させることができる。また溶接部の品質維持に必要な人件費や検査装置等の各種機器のコストを低減でき、製作工期も短縮化できる。このため、消費エネルギーを低減させた施工を行うことができ、環境にやさしい接合方法とすることが可能となる。また、モルタル樹脂等の充填物を充填する工程も省略することもでき、製作労力、製作コストを低減することも可能となる。
【００２３】
また、本発明によれば、従来の通しダイアフラム工法のように鋼管柱を切断する労力を省くことが可能となる。さらに本発明によれば、いわゆるＨ形鋼梁におけるウェブを鋼管柱との間で直接接合されない構成とし、ウェブと鋼管柱との間に従来技術の如き梁ブラケットを設けない構成としてもよい。かかる場合には、従来技術において主として用いられていた梁ブラケットの構成が不要となることから、製作労力の軽減に基づく施工コストの大幅な低減を図ることができ、施工工期も短縮することも可能となる。また、梁ブラケットが不要となることから、鋼管柱にこれを予め取り付ける必要も無くなり、鋼管のままの状態で搬送できるため輸送効率化を図ることも可能となる。また、接合構造の安定した品質を確保することが可能となる。また、溶接を行わない構成としているため、耐衝撃性等を向上させるための設計について考慮する必要もかなり軽減されるため、設計の自由度を向上させることも可能となる。
【００２４】
更に本発明によれば、外壁側に設けられる分割ダイアフラムの柱プレート及び引張接合部には、上下方向に離間した一対の補強プレートが設けられ、一対の補強プレートの間には、接合部材が設けられる。これにより、圧縮力が作用したとしても、外壁側に設けられる分割ダイアフラムにおいて、引張接合部が互いに拡がる方向に向かう柱プレートの曲げ変形を抑制することができる。このため、外壁に対面する柱プレートの両端に位置する引張接合部において分割ダイアフラム間を締め付け固定していた接合部材に付加的な曲げを抑制することができる。その結果、本発明によれば、外壁側に設けられる分割ダイアフラムとこれに隣接する分割ダイアフラム間を締め付け固定する接合部材を、Ｈ形鋼梁に沿って配置される分割ダイアフラム間を締め付け固定する接合部材よりも大きくする必要がなく、同一の規格の接合部材を用いることができる。
【００２５】
また、本発明によれば、外壁側に設けられる分割ダイアフラムの柱プレート及び引張接合部には、上下方向に離間した一対の補強プレートが設けられ、一対の補強プレートの間には、接合部材が設けられる。これにより、分割ダイアフラムにＨ形鋼梁からの曲げモーメントが作用したとしても、外壁側に設けられる分割ダイアフラムの引張接合部が面外方向に向かう面外曲げ変形を抑制することができる。このため、外壁に対面する柱プレートの両端に位置する引張接合部において分割ダイアフラム間を締め付け固定していた接合部材に作用する梃子反力を抑制することができる。その結果、本発明によれば、外壁側に設けられる分割ダイアフラムの引張接合部の板厚を、Ｈ形鋼梁に取り付けられる分割ダイアフラムの引張接合部の板厚よりも大きくする必要がなく、これらを板厚を同一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用した鋼管柱と梁の接合構造の斜視図である。
【図２】本発明を適用した鋼管柱と梁の接合構造の平断面図である。
【図３】本発明を適用した鋼管柱と梁の接合構造の側面図である。
【図４】一の分割ダイアフラムの平面図である。
【図５】一の分割ダイアフラムの斜視図である。
【図６】外壁側に設けられる分割ダイアフラムの平面図である。
【図７】外壁側に設けられる分割ダイアフラムの斜視図である。
【図８】本発明を適用した鋼管柱と梁の接合方法の一例について説明するための図である。
【図９】本発明を適用した鋼管柱と梁の他の接合方法について説明するための図である。
【図１０】本発明を適用した接合構造において、地震力が作用した場合にＨ形鋼梁に対して作用する曲げモーメントＭを示す図である。
【図１１】分割ダイアフラムにおける梁プレートに伝達された引張力の伝達経路を示す図である。
【図１２】分割ダイアフラムにおける梁プレートに伝達された圧縮力の伝達経路を示す図である。
【図１３】建築構造物における隅部に接合構造を適用する例を示す図である。
【図１４】平面視でＬ字状に構成された分割ダイアフラムの構成例を示す図である。
【図１５】分割ダイアフラムにおける伝達プレートについて切欠を設けた例を示す図である。
【図１６】本試験に用いた試験体を示す正面図である。
【図１７】（ａ）は、比較例の分割ダイアフラムを示す断面図であり、（ｂ）は、本発明例の分割ダイアフラムを示す断面図である。
【図１８】（ａ）は、本試験の載荷の状況を示す正面図を、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図１９】（ａ）は、比較例の各分割ダイアフラム間のひらき変形量と荷重との関係を示す図であり、（ｂ）は、本発明例の各分割ダイアフラム間のひらき変形量と荷重との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を適用した鋼管柱と梁の接合構造について、図面を参照しながら詳細に説明をする。
【００２８】
図１は、本発明を適用した鋼管柱と梁の接合構造１０の斜視図であり、図２は、その平断面図であり、図３はその側面図を示している。
【００２９】
本発明を適用した鋼管柱と梁の接合構造１０では、外ダイアフラム１により、鋼管柱５における柱面へＨ形鋼梁３を直交させて配置するものである。中でも本発明は、外ダイアフラム１を外壁６１に近接するいわゆる側柱としての鋼管柱５に設ける場合に特化したものである。
【００３０】
鋼管柱５は、断面矩形状で所定の板厚からなる鋼管を、建築構造物用の柱体として適用したものである。この鋼管柱５は、大地震による大きな揺れにおいても建築構造物自体の自重を支えつつ、その倒壊や崩落を防ぐ役割を担う。鋼管柱５は外壁６１に近接する位置に設けられる、いわゆる側柱である。なお、以下の実施の形態では、この鋼管柱５として断面正方形、断面長方形等のような矩形断面である場合を例にとり説明する。鋼管柱５におけるコーナー部５ａは、円弧状とされていてもよいし、ほぼ直角でもよい。
【００３１】
Ｈ形鋼梁３は、鋼管柱５とともに、建築構造物の骨組を形造るものであって、ウェブ３２の上端に設けられたフランジ３１（以下、上フランジ３１ともいう）と、ウェブ３２の下端に設けられたフランジ３３（以下、下フランジ３３ともいう）とを有するＨ形鋼からなる。Ｈ形鋼梁３は、鋼管柱５の柱面に対して直交するようにして外ダイアフラム１を介して取り付けられる。図１の例では、鋼管柱５に対して、外壁６１に対面する方向を除く３方向に３本のＨ形鋼梁３を互いに９０°間隔で配設する場合について示しているがこれに限定されるものでは無い。なお、このＨ形鋼梁３は、後述するように大地震等の大応力作用時においても鋼管柱５よりも先に降伏させることで塑性化させ、ひいては鋼管柱５の塑性化を防止し、又は低減させることで、建築構造物の倒壊を防ぐように作用する。
【００３２】
外ダイアフラム１は、図３に示すようにＨ形鋼梁３を介して上下一対で構成される。上側の外ダイアフラム１は、上フランジ３１の上方側から取り付けられ、下側の外ダイアフラム１は、下フランジ３３の下方側から取り付けられる。この外ダイアフラム１は、複数の分割ダイアフラム２を組み合わせることにより構成される。即ち平面視において、この外ダイアフラム１は、分割ダイアフラム２により鋼管柱５の周囲を囲むようにして配置される。この外ダイアフラム１は、鋼、ステンレス鋼、鋳鋼、球状黒鉛鋳鉄等を使用する場合を前提としているが、これに限定されるものではなく、鋼以外にアルミニウム合金等、他のいかなる金属を使用するようにしてもよい。
【００３３】
また、分割ダイアフラムは、厳密な溶接品質管理がなされた工場溶接組立製品とすることが可能である。
【００３４】
分割ダイアフラム２は、互いに組み合わせることで一つの外ダイアフラム１としての機能を奏するものである。本実施の形態において、この分割ダイアフラム２のうち、３本のＨ形鋼梁にそれぞれ取り付けられる分割ダイアフラム２ａと、外壁６１側に設けられる分割ダイアフラム２ｂとを有している。
【００３５】
図４は、一の分割ダイアフラム２ａの平面図であり、図５はその斜視図である。分割ダイアフラム２ａは、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１又は下フランジ３３に添接される梁プレート２２と、鋼管柱５に当接される柱プレート２３とを有している。
【００３６】
梁プレート２２は、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１又は下フランジ３３とボルト接合をするためのボルト孔１２７が予め穿設されている。この梁プレート２２は、Ｈ形鋼梁３の長手方向をＣとしたときに、ボルト孔１２７は、長手方向Ｃや幅方向に沿って複数個に亘り設けられている。
【００３７】
梁プレート２２は、直線状の前端部２２ａと、この前端部２２ａから拡径された側端部２２ｂとを有している。この側端部２２ｂには、上方及び／又は下方に向けて凸状に形成された図示しないリブが形成されていてもよい。梁プレート２２における前端部２２ａのＷ方向の幅は、Ｈ形鋼梁３の上フランジ３１又は下フランジ３３のＷ方向の幅と略同一とされていてもよい。いずれの場合においても、一枚の梁プレート２２は、Ｈ形鋼梁３における一の上フランジ３１又は一の下フランジ３３のみと接合可能なサイズとされている。換言すれば、一の上フランジ３１又は一の下フランジ３３に対して互いに隣接する２以上の分割ダイアフラム２における梁プレートが接合されることは無い。なお、梁プレート２２における側端部２２ｂは、他のいかなる拡径形状とされていてもよい。
【００３８】
また梁プレート２２におけるフランジ３１、３３との添接面は、必要に応じて高摩擦係数化処理が施される。この高摩擦係数化処理では、金属溶射処理、無機ジンクリッチ塗装処理等が適宜選択される。或いは、梁プレート２２とフランジ３１、３３との間に高摩擦係数処理された薄板金属板を挿入するようにしてもよい。
【００３９】
このような梁プレート２２は、平面視で互いに９０°の間隔で配置される各Ｈ形鋼梁３毎に取り付けられるものである。
【００４０】
柱プレート２３は、梁プレート２２におけるＣ方向端部に設けられている。柱プレート２３のＷ方向の幅は、梁プレート２２の前端部２２ａにおけるＷ方向の幅よりも広く構成されている。換言すれば、梁プレート２２は、前端部２２ａから徐々に拡径されて柱プレート２３に到達することとなる。柱プレート２３のプレート面は、梁プレート２２のプレート面に対して互いに垂直となる方向に延設されている。柱プレート２３のＷ方向の幅は、鋼管柱５における各柱面の幅とほぼ同一、構成されている。また、この柱プレート２３は、図５に示すように梁プレート２２の端部から上方に延設された上部柱プレート部２３ａと、梁プレート２２の端部から下方に延設された下部柱プレート部２３ｂとを有するものとされていてもよい。柱プレート２３は、鋼管柱５の表面に添わせて当接させて固定可能とされている。柱プレート２３は、上部柱プレート部２３ａと、下部柱プレート部２３ｂとの何れか一方のみで構成されていてもよい。
【００４１】
また柱プレート２３は、鋼管柱５への当接面において、必要に応じて滑り止め処理が施されていてもよい。この滑り止め処理は、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適宜選択される。
【００４２】
柱プレート２３の両端部には、引張接合部２１が設けられている。鋼板を使用して分割ダイアフラム２を形成する場合は、この柱プレート２３と引張接合部２１は互いに一体化されている鋼板を折り曲げ加工することにより形成されていてもよいし、互いに別個の鋼板を溶接等を介して接合するようにしてもよい。隣接する分割ダイアフラム２ａ間に位置する引張接合部２１の折り曲げ角度θ１は、平面視で柱プレート２３の延長方向（Ｗ方向）から略４５°折り曲げた方向へ延長されている。分割ダイアフラム２ｂにおける引張接合部２１と隣接する場合、この折り曲げ角度θ１は、如何なる角度で構成されていてもよく、例えば４５°程度とされていてもよいし、例えば７０°〜８０°とされていてもよい。この引張接合部２１には、前端部２２ａから徐々に拡径されてきた梁プレート２２が下側から連続することとなる。この引張接合部２１は、梁プレート２２から上方に延設された上部引張接合部２１ａと、梁プレート２２から下方に延設された下部引張接合部２１ｂとを有するものとされていてもよい。これら引張接合部２１は、貫通したボルト孔１２６が上下方向に離間して２つ設けられている。このボルト孔１２６は、引張接合部２１を上部引張接合部２１ａ及び下部引張接合部２１ｂとにより構成する場合において、それぞれの上部引張接合部２１ａ及び下部引張接合部２１ｂ毎に設けられていてもよい。なお、ボルト孔１２６は、上下方向に離間して３以上の複数で設けられてもよい。
【００４３】
なお、引張接合部２１は、柱プレート２３とその板厚が異なるものであってもよいし、また上方向、下方向への延長長さが異なるものであってもよい。
【００４４】
ちなみに、この柱プレート２３の面は、梁プレート２２の面に対してほぼ垂直とされている。このとき柱プレート２３と梁プレート２２との接合部分における隅部が略垂直となっている場合には、当該隅部に応力が集中してしまう。この隅部における応力集中を避ける観点から、当該隅部にＲを設けるようにしてもよい。
【００４５】
図６は、一の分割ダイアフラム２ｂの平面図であり、図７はその斜視図である。分割ダイアフラム２ｂは、上述した梁プレート２２と略同一高さの平面を有する伝達プレート２８と、鋼管柱５に当接される柱プレート２３と、柱プレート２３の両端部に設けられた引張接合部２１と、伝達プレート２８に対して略平行に配置される一対の補強プレート２９、２９とを有している。
【００４６】
伝達プレート２８には、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１又は下フランジ３３に接合されることは無いため、ボルト孔が特段設けられることは無い。この伝達プレート２８は、柱プレート２３及びその両端に設けられた引張接合部２１に設けられている。Ｃ方向への伝達プレート２８の突出長は、引張接合部２１とほぼ同一か、或いはこれよりも短く構成されていてもよい。但しこの伝達プレート２８は、引張接合部２１よりもＣ方向に向けて突出されていてもよいが、その突出長は極力小さい方が望ましい。
【００４７】
伝達プレート２８は、引張接合部２１のボルト孔１２６が上下方向に離間して２つ設けられる場合、上下方向に離間した２つのボルト孔１２６の間に設けられる。なお、引張接合部２１のボルト孔１２６が上下方向に離間して３つ以上で設けられる場合には、伝達プレート２８は、何れか２つのボルト孔１２６の間に設けれればよく、各ボルト孔１２６間にそれぞれ伝達プレート２８が設けられてもよい。
【００４８】
伝達プレート２８に設けられる柱プレート２３は、伝達プレート２８におけるＣ方向端部に設けられている。この柱プレート２３のプレート面は、伝達プレート２８のプレート面に対して互いに垂直となる方向に延設されている。柱プレート２３と伝達プレート２８との間に形成される隅部における応力集中を避ける観点から、当該隅部にＲを設けるようにしてもよい。
【００４９】
引張接合部２１の延長方向における、柱プレート２３の延長方向（Ｗ方向）に対する折り曲げ角度θ２は、如何なる角度で構成されていてもよく、例えば図６に示す形態においては、０°超〜４５°未満で構成されている。この角度θ２は、１０〜２０°とされていることが望ましい。ちなみに、この分割ダイアフラム２ｂにおける引張接合部２１の折り曲げ角度θ２は、これと隣接する分割ダイアフラム２ａにおける引張接合部２１の折り曲げ角度θ１との関係において調整されることとなる。即ち、この折り曲げ角度θ２は、ほぼ９０°−θ１となるように調整される。
【００５０】
Ｃ方向への伝達プレート２８の突出長を、引張接合部２１以下とする場合において、引張接合部２１におけるＷ方向に対する折り曲げ角度θ２を小さくすることにより、伝達プレート２８のＣ方向への突出長そのものを小さくすることも可能となる。なお、伝達プレート２８は、省略するようにしてもよい。
【００５１】
補強プレート２９は、その外形が伝達プレート２８の外形と略等しい。補強プレート２９には、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１又は下フランジ３３に接合されることは無いため、ボルト孔が特段設けられることは無い。この補強プレート２９は、柱プレート２３及びその両端に設けられた引張接合部２１に設けられている。Ｃ方向への補強プレート２９の突出長は、引張接合部２１とほぼ同一か、或いはこれよりも短く構成されていてもよい。また、補強プレート２９の突出長は、伝達プレート２８の突出長と略等しくしてもよい。この補強プレート２９は、引張接合部２１よりもＣ方向に向けて突出されていてもよいが、その突出長は極力小さい方が望ましい。
【００５２】
補強プレート２９は、引張接合部２１のボルト孔１２６を上下方向で挟んで両側に一対となって設けられる。図７に示すように、引張接合部２１のボルト孔１２６が上下方向に離間して２つ設けられる場合には、２つのボルト孔１２６を上下方向で挟んで両側に一対の補強プレート２９、２９が設けられることとなる。即ち、一対の補強プレート２９、２９の間に、上下方向に離間した２つのボルト孔１２６が設けられる。もちろん、ボルト孔１２６が３以上の複数で設けられる場合には、一対の補強プレート２９の間に、上下方向に離間した複数のボルト孔１２６が設けられればよい。
【００５３】
補強プレート２９は、引張接合部２１を上部引張接合部２１ａ及び下部引張接合部２１ｂとにより構成する場合において、補強プレート２９ａが上部引張接合部２１ａの上端に設けられ、補強プレート２９ｂが下部引張接合部２１ｂの下端に設けられてもよい。なお、上部引張接合部２１ａは、補強プレート２９ａよりもさらに上方向に突出されていてもよいし、下部引張接合部２１ｂは、補強プレート２９ｂよりもさらに下方向に突出されていてもよい。
【００５４】
補強プレート２９に設けられる柱プレート２３は、補強プレート２９におけるＣ方向端部に設けられている。この柱プレート２３のプレート面は、補強プレート２９のプレート面に対して互いに垂直となる方向に延設されている。柱プレート２３と補強プレート２９との間に形成される隅部における応力集中を避ける観点から、当該隅部にＲを設けるようにしてもよい。
【００５５】
なお、分割ダイアフラム２ｂは、金属板を折り曲げ加工して形成された柱プレート２３及び引張接合部２１に対して、金属板からなる伝達プレート２８と補強プレート２９とが溶接により取り付けられてもよい。また、分割ダイアフラム２ｂは、熱した金属を鋳型に流し込むことで、柱プレート２３、引張接合部２１、伝達プレート２８及び補強プレート２９が形成されてもよい。
【００５６】
次に、上述の如き構成からなる分割ダイアフラム２ａ、２ｂを組み合わせて一の外ダイアフラム１を構成する場合、例えば図８に示すように、鋼管柱５の周囲に４枚の分割ダイアフラム２ａ、２ｂを配置させる。このとき、鋼管柱５の柱面に、分割ダイアフラム２ａ、２ｂの柱プレート２３を当接させる。上述したように、柱プレート２３のＷ方向の幅は、鋼管柱５における各柱面の幅とほぼ同一とされているため、ちょうど鋼管柱５の各柱面には、一の分割ダイアフラム２における柱プレート２３のみが当接される状態となる。その結果、鋼管柱５の一の柱面に２以上の分割ダイアフラム２ａ、２ｂの柱プレート２３が当接されることはなくなる。
【００５７】
また隣接する分割ダイアフラム２間の接合面としての引張接合部２１が、鋼管柱５のコーナー部５ａ近傍に位置するよう構成されている。
【００５８】
引張接合部２１は、上述したように柱プレート２３のＷ方向の両端に形成されている。柱プレート２３のＷ方向の幅は、鋼管柱５における各柱面の幅とほぼ同一とされているため、柱プレート２３のＷ方向の両端に位置する引張接合部２１は、鋼管柱５のコーナー部５ａ近傍に位置することとなる。
【００５９】
また隣接する分割ダイアフラム２ａ間における各引張接合部２１は、平面視で柱プレート２３の延長方向（Ｗ方向）から平面視で略４５°方向に折り曲げた方向へ延長されているため、隣接する分割ダイアフラム２間の引張接合部２１は、互いにほぼ平行となる。また分割ダイアフラム２ａにおける引張接合部２１と、これに隣接する分割ダイアフラム２ｂにおける引張接合部２１は、折り曲げ角度θ２が９０°−θ１とされることにより、互いにほぼ平行となる。
【００６０】
この当接段階においては、互いに隣接する分割ダイアフラム２における引張接合部２１間は、互いに間隔が形成される状態にある。本発明においては、少なくとも間隔ｅ（ｅ1、ｅ2、ｅ3、ｅ4）がｅ≧０を満たすように設計される。
【００６１】
次に外ダイアフラム１の取り付けを行う。隣接する分割ダイアフラム２ａ、２ｂ間の接合は、互いに平行に位置する引張接合部２１に形成されたボルト孔１２６にボルト２５を挿通させ、ボルト２５のネジ部分をナット２６により締め付け固定する。このボルト２５、ナット２６による締め付けを行うことにより、隣接する分割ダイアフラム２ａ、２ｂは、引張接合部２１を介して徐々に近接していくこととなる。そして、ボルト２５、２６間で完全に締め付けが終わる段階で、隣接する分割ダイアフラム２ａ、２ｂにおける互いの引張接合部２１が接触又は近接することとなり、上述したｅが縮減することとなる。このとき、ｅが縮減するものであれば、ｅは０であることは勿論であるが、ｅ＞０とされていることで、分割ダイアフラム２が互いに非接触とされていてもよい。
【００６２】
分割ダイアフラム２ａ、２ｂ間は、図１に示すように、ボルト２５及びナット２６とを介して締め付け固定される。分割ダイアフラム２ｂの柱プレート２３及び引張接合部２１には、上下方向に離間した一対の補強プレート２９、２９が設けられ、一対の補強プレート２９、２９の間に、ボルト２５及びナット２６が設けられることとなる。さらに、分割ダイアフラム２ｂの柱プレート２３及び引張接合部２１には、上下方向に離間した２つのボルト２５及びナット２６の間に伝達プレート２８が設けられることとなる。
【００６３】
次に外ダイアフラム１とＨ形鋼梁３との取り付けを行う。分割ダイアフラム２ａにおける梁プレート２２に穿設されたボルト孔１２７にボルト４１を挿通させる。このとき、この梁プレート２２と添設すべき上フランジ３１、又は下フランジ３３においても図示しないボルト孔が予め形成されており、これらとボルト孔１２７とを合わせ込んでボルト４１を挿通させる。また、フランジ３１、３３から突出されたボルト４１のねじ部分にナット４２を螺着させ締め付ける。これにより、梁プレート２２と、Ｈ形鋼梁３におけるフランジ３１、３３とは互いに強固に取り付け固定される。また、分割ダイアフラム２とＨ形鋼梁３とをこのようなボルト接合で行う場合以外に、梁プレート２２の端部と、Ｈ形鋼梁３におけるフランジ３１、３３の端部とを突き合わせて溶接することで固定するようにしてもよい。また、梁プレート２２とフランジ３１、３３とを互いに重ね合わせて隅肉溶接により固着させるようにしてもよいし、他のいかなる接合手段により代替させるようにしてもよい。
【００６４】
なお分割ダイアフラム２ｂに対して、Ｈ形鋼梁３を取り付ける作業は特段行うことは無い。但し、この分割ダイアフラム２ｂは、その柱プレート２３が図２に示すように外壁６１に対面する位置に設けられることが前提となる。この外壁６１には、その内側において縦胴縁６２が設けられるが、この縦胴縁６２に近接する伝達プレート２８及び補強プレート２９は、上述したようにＣ方向への突出長が小さい。このため、この縦胴縁６２と、伝達プレート２８及び補強プレート２９とが互いに干渉することも無くなる。その結果、外壁６１に対して鋼管柱５を極力近接させる設計も可能となる。
【００６５】
一枚の梁プレート２２は、上述したように、一の上フランジ３１又は一の下フランジ３３のみと接合可能なサイズとされている。即ち、一枚の梁プレート２２と、一の上フランジ３１又は一の下フランジ３３とは、互いに１対１の対応である。従って、図９に示すように、Ｈ形鋼梁３における上フランジ３１又は下フランジ３３に対して、予め梁プレート２２をボルト接合することもできる。即ち、Ｈ形鋼梁３に分割ダイアフラム２を予め取り付けた状態で一体化させた上で、これらを鋼管柱５に対して図中矢印方向に向けて近づけて当接させるようにしてもよい。これにより、接合構造１０の施工が簡単になり、迅速な施工を実現することが可能となる。これに加えて、本発明によれば、工場においてＨ形鋼梁３に分割ダイアフラム２を予め取り付けた状態で一体化させ、その状態で現場まで搬送して取り付けを行うことも可能となるため、現場施工の効率化を図ることも可能となる。
【００６６】
このように本発明では、分割ダイアフラム２ａ、２ｂ間の接合を、いずれも溶接接合を一切用いることなく、すべてボルトを始めとした、いわゆる機械的な接合部材のみに基づいて行う。ちなみに、このボルト２５、４１による接合の代替としては、他のいかなる接合部材を用いるようにしてもよい。
【００６７】
また分割ダイアフラム２ａ、２ｂ間の接合と、梁プレート２２と上フランジ３１及び下フランジ３３との接合については、いかなる順序で行うようにしてもよい。
【００６８】
このようにして分割ダイアフラム２ａ、２ｂ間の間隔ｅを減らすように接合を行うことにより、分割ダイアフラム２を構成する外ダイアフラム１から鋼管柱５に向けた押し込み力が作用することとなる。この押し込み力は、分割ダイアフラム２における柱プレート２３から鋼管柱５における柱面へと伝達されることとなる。その結果、この柱プレート２３と鋼管柱５との間で互いに接触圧させていることにより、互いの接触面間で強い摩擦力を発揮させることができる。その結果、外ダイアフラム１は、鋼管柱５に対して溶接接合を行わなくても安定した状態で設置することが可能となり、重力等に基づいて落下するのを防止することが可能となる。特に、外ダイアフラム１について溶接を使用することなく鋼管柱５に固定することができることから、製作に伴う作業労力を軽減させることができる。また溶接部の品質維持に必要な人件費や検査装置等の各種機器のコストを低減でき、製作工期も短縮化できる。このため、消費エネルギーを低減させた施工を行うことができ、環境にやさしい接合方法とすることが可能となる。
【００６９】
また、本実施例によれば、従来の通しダイアフラム工法のように鋼管柱を切断する労力を省くことが可能となる。さらに本実施例によれば、いわゆるＨ形鋼梁３におけるウェブ３２を鋼管柱５との間で直接接合されない構成とし、ウェブ３２と鋼管柱５との間に従来技術の如き梁ブラケットを設けない構成としている。この場合、従来技術における梁ブラケットの構成が不要となることから、製作労力の軽減に基づく施工コストの大幅な低減を図ることができ、施工工期も短縮することが可能となる。また、梁ブラケットが不要となることから、鋼管柱５にこれを予め取り付ける必要も無くなり、鋼管のままの状態で搬送できるため輸送効率化を図ることが可能となる。また、極力、溶接を排除した構成としているため、接合構造１０の安定した品質を確保することが容易となる。
【００７０】
なお、本実施例によれば、上述した効果は薄れるものの、ウェブ３２と鋼管柱５との間に従来技術の如きシアプレートや、ずれ落ちを防止するための部材を設ける構成としてもよいことは勿論である。
【００７１】
上述の如き構成からなる本発明を適用した接合構造１０において、地震力が作用した場合、図１０に示すようにＨ形鋼梁３に対して曲げモーメントＭが作用する。このような曲げモーメントＭがＨ形鋼梁３に作用した場合には、これがフランジ３１、３３の軸力に変換され、この軸力がフランジ３１、３３中を伝搬していく。フランジ３１、３３中を伝搬する軸力は、曲げモーメントの向きに応じて、図１１に示すように接合構造１０において引張力Ｔとなり、また図１２に示すような圧縮力Ｐとなる。
【００７２】
上述のような曲げモーメントＭが作用した場合に、上フランジ３１に引張力が作用している場合には、下フランジ３３には圧縮力が作用することになる。また上フランジ３１に圧縮力が作用している場合には、下フランジ３３には引張力が作用することとなる。
【００７３】
ここで接合構造１０において軸力に基づく引張力Ｔが作用する場合には、先ずＨ形鋼梁３におけるフランジ３１（３３）を介して当該引張力Ｔが伝達される。フランジ３１（３３）からの引張力Ｔは、分割ダイアフラム２における梁プレート２２に伝達される。梁プレート２２が図１１中の引張力Ｔのベクトル方向に引っ張られる結果、これに連結されている柱プレート２３も当該方向に引っ張られる。ちなみに、本実施例においては、この鋼管柱５と柱プレート２３とは単に当接されているのみであり、他の連結手段や溶接接合を介して直接的に連結されているものではない。このため、引張力Ｔがこの梁プレート２２及び柱プレート２３を介して直接鋼管柱５に作用することは無い。
【００７４】
また、分割ダイアフラム２における梁プレート２２に伝達された引張力Ｔは、図１１中の力Ｔa、Ｔbの経路へと伝達されることとなる。即ち、力Ｔa、Ｔbは、柱プレート２３及び引張接合部２１を介して鋼管柱５を迂回するように伝達する。そして、当初の引張力Ｔが伝達されてきた梁プレート２２に設けられている柱プレート２３と鋼管柱５を介して対面する他の柱プレート２３を有する分割ダイアフラム２までこれを伝達させる。
【００７５】
このとき、梁プレート２２は、前端部２２ａから徐々に拡径されて柱プレート２３に到達する形状とされているため、力Ｔa、Ｔbの伝達経路をより広くすることが可能となり、スムーズな応力伝達が可能となる。その結果、力Ｔa、Ｔbが伝達する経路が局所的に狭くなったり急激に折れ曲がることもなくなることから、応力集中を小さく抑えられる。また接合構造１０自体の構造的な安定性を確保することも可能となる。
【００７６】
当初の引張力Ｔが伝達されてきた梁プレート２２に設けられている柱プレート２３と鋼管柱５を介して対面する柱プレート２３は、この伝達されてきた応力に基づいてちょうど図１１中の力Ｃcが鋼管柱５に向けて作用することとなる。この力Ｃcは、梁プレート２２から伝達されてきた引張力Ｔと同一方向であり、受けた柱プレート２３から鋼管柱５に向けて作用する圧縮力Ｃcとなる。即ち、引張力Ｔは、対面する柱プレート２３から鋼管柱５へ作用する圧縮力Ｃcへと変換されることとなる。対面する柱プレート２３と鋼管柱５とは締め付け固定されているが、これに加えて更に圧縮力Ｃcが加わることとなる。
【００７７】
このように、本実施例によれば、鋼管柱５と柱プレート２３とを単に当接させるのみに構成にすることで、引張力Ｔがこの梁プレート２２及び柱プレート２３を介して直接鋼管柱５に作用させないようにし、一方でその分の引張力Ｔは他へと伝播することとなり、最終的に対面する分割ダイアフラム２において圧縮力Ｃcへと変換可能とされている。
【００７８】
また、図１１に示すように圧縮力Ｃcが作用（分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１に力Ｔbが作用）したとき、分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１、２１が互いに拡がる方向に向けて分割ダイアフラム２ｂの柱プレート２３が曲げ変形しようとする。このとき、分割ダイアフラム２ｂの柱プレート２３及び引張接合部２１には、上下方向に離間した一対の補強プレート２９、２９が設けられ、一対の補強プレート２９、２９の間には、接合部材としてのボルト２５及びナット２６が設けられる。これにより、一対の補強プレート２９、２９が分割ダイアフラム２ｂの柱プレート２３の曲げ変形に抵抗するものとなる。
【００７９】
接合構造１０において軸力に基づく圧縮力Ｐが作用する場合には、図１２に示すように、先ずＨ形鋼梁３におけるフランジ３１（３３）を介して当該圧縮力Ｐが伝達される。フランジ３１（３３）からの圧縮力Ｐは、分割ダイアフラム２における梁プレート２２に伝達される。梁プレート２２が図中の圧縮力Ｐのベクトル方向に押圧される結果、これに連結されている柱プレート２３も当該方向に押圧される。柱プレート２３と鋼管柱５とは、互いに締め付け固定されているが、これに加えて更に圧縮力Ｐが加わることとなる。
【００８０】
このようにして、本発明を適用した接合構造１０は、梁プレート２２を介して引張力Ｔ、圧縮力Ｐの何れが作用した場合においても、鋼管柱５に対して直接引張力として伝達するのではなく、全て圧縮力としてこれを伝達することが可能となる。このため、Ｈ形鋼梁３が地震力に基づいて何れの方向の曲げモーメントＭが負荷された場合においても、鋼管柱５に対してこれを圧縮力として伝達することができる。
【００８１】
また、分割ダイアフラム２にＨ形鋼梁３からの曲げモーメントＭが作用したとき、分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１が面外方向に向けて面外曲げ変形しようとする。このとき、本実施例では、分割ダイアフラム２ｂの柱プレート２３及び引張接合部２１には、上下方向に離間した一対の補強プレート２９、２９が設けられ、一対の補強プレート２９、２９の間には、接合部材としてのボルト２５及びナット２６が設けられる。これにより、一対の補強プレート２９、２９が分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１の面外方向に向かう面外曲げ変形に抵抗するものとなる。
【００８２】
本実施例においては鋼管柱５に対して圧縮力のみ作用させる構成としていることから、圧縮力が負荷される鋼管柱５は、特に接合部において大きな面外変形することなく略弾性変形域内に留まるものとなる。その結果、鋼管柱５に対して引張力が負荷されることによる塑性化を防止することが可能となる。また鋼管柱５の塑性変形を防止する一方で、引張力が負荷されるＨ形鋼梁３を先に塑性化させることで、建築構造物の倒壊を防止することが可能となる。このため、鋼管柱５の塑性変形を防止するために、鋼管柱５の板厚を厚くする必要も無くなり、鋼材の材料コストの低減にもつながる。
【００８３】
なお本実施例では、図１１に示すように柱プレート２３に対して引張力Ｔが作用し、圧縮力Ｃcの分において強められる結果、両者間で摩擦力を好適に発揮させることが可能となる。その結果、外ダイアフラム１の重力等に基づいて落下してしまうのを防止することができる。
【００８４】
本実施例では、分割ダイアフラム２ｂの柱プレート２３及び引張接合部２１には、上下方向に離間した一対の補強プレート２９、２９が設けられ、一対の補強プレート２９、２９の間には、接合部材としてのボルト２５及びナット２６が設けられる。これにより、図１１に示すように圧縮力Ｃcが作用（分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１に力Ｔbが作用）したとしても、外壁６１側に設けられる分割ダイアフラム２ｂにおいて、引張接合部２１、２１が互いに拡がる方向に向かう柱プレート２３の曲げ変形を抑制することができる。このため、外壁６１に対面する柱プレート２３の両端に位置する引張接合部２１において分割ダイアフラム間２ａ、２ｂを締め付け固定していたボルト２５に付加的な曲げが作用するのを抑制することができる。その結果、本実施例では、分割ダイアフラム２ｂとこれに隣接する分割ダイアフラム２ａ間を締め付け固定するボルト２５を、Ｈ形鋼梁３に沿って配置される分割ダイアフラム２ａ、２ａ間を締め付け固定するボルト２５よりも大きくする必要がなく、同一の規格のボルト２５を用いることができる。
【００８５】
また、本実施例では、分割ダイアフラム２ｂの柱プレート２３及び引張接合部２１には、上下方向に離間した一対の補強プレート２９、２９が設けられ、一対の補強プレート２９、２９の間には、接合部材としてのボルト２５及びナット２６が設けられる。これにより、外壁６１側に設けられる分割ダイアフラム２にＨ形鋼梁３からの曲げモーメントＭが作用したとしても、分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１が面外方向に向かう面外曲げ変形を抑制することができる。このため、外壁６１に対面する柱プレート２３の両端に位置する引張接合部２１において分割ダイアフラム２ａ、２ｂ間を締め付け固定していたボルト２５に梃子反力が作用するのを抑制することができる。その結果、分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１の板厚を、分割ダイアフラム２ａの引張接合部２１の板厚よりも大きくする必要がなく、これらを板厚を同一にすることができる。
【００８６】
さらに、本実施例では、分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１に上下方向に離間して接合部材としてのボルト２５及びナット２６が２つ設けられ、外壁６１に対面する柱プレート２３及びその引張接合部２１には、上下方向に離間した２つのボルト２５及びナット２６の間に伝達プレート２８が設けられる。これにより、分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１、２１が互いに拡がる方向に向かう分割ダイアフラム２ｂの柱プレート２３の曲げ変形と、分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１の面外方向に向かう面外曲げ変形と、をより効果的に抑制することができる。
【００８７】
更に本実施例によれば、引張接合部２１について、平面視で柱プレート２３の延長方向（Ｗ方向）から平面視で上述した角度θ１、θ２の範囲の方向に折り曲げた方向へ延長されている。このため、Ｈ形鋼梁３におけるフランジ３１、３３の端部を鋼管柱５に近接させた場合においても、これらフランジ３１、３３は引張接合部２１に対して離間しており、互いに干渉することが無くなる。同様に、互いに当接させた引張接合部２１間を締結するボルト２５及びナット２６等の接合部材も鋼管柱５に近接させたフランジ３１、３３に対して離間しており、互いに干渉することが無くなる。
【００８８】
このため、本実施例によれば、Ｈ形鋼梁３を鋼管柱５の柱面に対してより近接させることが可能となる。このＨ形鋼梁３を鋼管柱５の柱面に対してより近くまで近接させることにより、図１０に示すＨ形鋼梁３の曲げモーメントに基づいて外ダイアフラム１に作用する荷重を低減することができる。その結果、外ダイアフラム１を構成する各プレートの板厚を薄肉化することができるため設計の自由度が増大し、ひいては外ダイアフラム１の部材としての製作コストを低く抑えることが可能となる。
【００８９】
また本発明は、側柱としての鋼管柱５に対してＨ形鋼梁３を平面視でＴ字状に取り付ける場合を想定したものであるが、建築構造物の室内をより広く取る観点から、鋼管柱５の中心に対してＨ形鋼梁３をずらして配置する場合がある。これに応じて分割ダイアフラム２ａは、互いに均等な形状とはならず、ボルト孔１２７の位置を外壁６１側に向けて偏心させることで容易に対応することができる。
【００９０】
これに加えて、本発明では、分割ダイアフラム２ｂにつき、外壁６１に対面する柱プレート２３の両端に位置する引張接合部２１の接合面ｍ（図１、２参照）は、平面視で当該柱プレート２３の延長方向Ｗに対して０°超〜４５°未満とされている。その結果、柱プレート２３並びにその両端部に設けられた引張接合部２１に設けられる伝達プレート２８は、そのＣ方向への突出長を引張接合部２１とほぼ同一と仮定した場合に、Ｃ方向への突出長を小さくすることが可能となる。その結果、この伝達プレート２８が外壁６１の縦胴縁６２と干渉することなく、鋼管柱５を極力外壁６１側に近接させることができ、建築構造物の室内をより広く取ることが可能となる。
【００９１】
図１３は、鋼管柱５を外壁６１の隅部に最も近接した位置にある隅柱に適用する場合の例を示している。かかる場合には、鋼管柱５に対して２本のＨ形鋼梁３を上述した分割ダイアフラム２ａを使用して平面視でＬ字状に取り付ける。そして、鋼管柱５を構成する各周面のうち、Ｈ形鋼梁３が取り付けられない面、換言すれば外壁６１と対面する面については、分割ダイアフラム２ｃを当接させる。
【００９２】
図１４は、分割ダイアフラム２ｃの斜視図である。分割ダイアフラム２ｃは、平面視でＬ字状に構成されており、柱プレート２３は、鋼管柱５の周面形状に応じて隅部６３が略９０°に折り曲げられて構成されている。鋼管柱５の隅部にＲが設けられている場合には、それに応じて分割ダイアフラム２ｃの柱プレート２３も同様に隅部６３にＲが形成されていてもよい。また、この柱プレート２３は、隅部６３を介して折り曲げ成形される場合に限定されるものではなく、２枚の柱プレート２３を互いに溶接等により固着されて構成されるものであってもよい。この柱プレート２３に取り付けられる伝達プレート２８及び補強プレート２９も同様に柱プレート２３に沿った平面視でＬ字状となるように構成されている。この伝達プレート２８及び補強プレート２９も外側への突出長を小さく構成しており、例えば、引張接合部２１とほぼ同程度又はそれ以下の突出長とされている。また柱プレート２３の両端部には、上述と同様に引張接合部２１が設けられており、その接合面ｍは、平面視で当該柱プレート２３の延長方向Ｗに対して如何なる角度で構成されていてもよいが、０°超〜４５°未満とされていることが望ましい。
【００９３】
このような分割ダイアフラム２ｃと、２つの分割ダイアフラム２ａをボルト２５、ナット２６を介して同様に取り付けることにより、上述した所期の効果を奏することが可能となる。これに加えて、伝達プレート２８及び補強プレート２９は、外側への突出長を小さく構成しているため、外壁６１の隅部にある縦胴縁６２と干渉することなく、鋼管柱５を極力外壁６１の隅部側に近接させることができ、建築構造物の室内をより広く取ることが可能となる。また本発明によれば、分割ダイアフラム２ｃにおける隅部６３において引張接合部２１を設けることなく柱プレート２３、伝達プレート２８及び補強プレート２９を平面視でＬ字状に折り曲げて構成していることにより、引張接合部２１を設けることでこれが外側に突出することによる縦胴縁６２との干渉を防止することができる。
【００９４】
また、分割ダイアフラム２ｃの柱プレート２３及び引張接合部２１には、上下方向に離間した一対の補強プレート２９、２９が設けられ、一対の補強プレート２９、２９の間には、接合部材としてのボルト２５及びナット２６が設けられる。これにより、柱プレート２３に圧縮力が作用したとしても、分割ダイアフラム２ｃにおいて、引張接合部２１、２１が互いに拡がる方向に向かう柱プレート２３の曲げ変形を抑制することができる。このため、分割ダイアフラム間２ａ、２ｃを締め付け固定していたボルト２５に付加的な曲げが作用するのを抑制することが可能となる。その結果、分割ダイアフラム２ｃとこれに隣接する分割ダイアフラム２ａ間を締め付け固定するボルト２５を、Ｈ形鋼梁３に沿って配置される分割ダイアフラム２ａ、２ａ間を締め付け固定するボルト２５よりも大きくする必要がなく、同一の規格のボルト２５を用いることができる。
【００９５】
また、分割ダイアフラム２ｃの柱プレート２３及び引張接合部２１には、上下方向に離間した一対の補強プレート２９、２９が設けられ、一対の補強プレート２９、２９の間には、接合部材としてのボルト２５及びナット２６が設けられる。これにより、分割ダイアフラム２にＨ形鋼梁３からの曲げモーメントＭが作用したとしても、分割ダイアフラム２ｃの引張接合部２１が面外方向に向かう面外曲げ変形を抑制することができる。このため、分割ダイアフラム２ａ、２ｃ間を締め付け固定していたボルト２５に梃子反力が作用するのを抑制することが可能となる。その結果、分割ダイアフラム２ｃの引張接合部２１の板厚を、分割ダイアフラム２ａの引張接合部２１の板厚よりも大きくする必要がなく、これらを板厚を同一にすることができる。
【００９６】
さらに、分割ダイアフラム２ｃの引張接合部２１に上下方向に離間して接合部材としてのボルト２５及びナット２６が２つ設けられ、外壁６１に対面する柱プレート２３及びその引張接合部２１には、上下方向に離間した２つのボルト２５及びナット２６の間に伝達プレート２８が設けられる。これにより、分割ダイアフラム２ｃにおいて、引張接合部２１、２１が互いに拡がる方向に向かう柱プレート２３の曲げ変形と、分割ダイアフラム２ｃの引張接合部２１の面外方向に向かう面外曲げ変形と、をより効果的に抑制することができる。ちなみに本実施形態においても、この伝達プレート２８を省略してもよい。
【００９７】
また、引張接合部２１における接合面ｍを柱プレート２３の延長方向Ｗに対して０°超〜４５°未満とされていることで、この引張接合部２１自体の外壁６１への突出量を抑えることができ、縦胴縁６２との干渉を防ぐことが可能となる。
【００９８】
また図１５（ａ）の例では、鋼管柱５を側柱として使用する際において、分割ダイアフラム２ｂにおける伝達プレート６８について第１切欠１０１を、補強プレート６９について第２切欠２０１を設けた例を示している。この第１切欠１０１は、ちょうど縦胴縁６２の形成位置に応じて伝達プレート６８の前端６８ａから柱プレート２３側に向けて切り欠かれて構成されている。また、第２切欠２０１は、ちょうど縦胴縁６２の形成位置に応じて補強プレート６９の前端６９ａから柱プレート２３側に向けて切り欠かれて構成されている。第１切欠１０１と、第２切欠２０１とは、互いに同じ形状とされているが、異なる形状とされていてもよく、これら第１切欠１０１、第２切欠２０１の形状はいかなるものであってもよい。実際にこの分割ダイアフラム２ｃを配設する際には、第１切欠１０１、第２切欠２０１の形成箇所に縦胴縁６２を近接させることで、縦胴縁６２と柱プレート２３との間隔を短くすることができる。その結果、鋼管柱５を外壁６１の隅部側に極力近接させることができる。
【００９９】
また、分割ダイアフラム２ｂの柱プレート２３及び引張接合部２１には、上下方向に離間した一対の補強プレート２９、２９が設けられ、一対の補強プレート２９、２９の間には、接合部材としてのボルト２５及びナット２６が設けられる。これにより、図１５（ａ）の例においても、分割ダイアフラム２ｂにおいて、引張接合部２１、２１が互いに拡がる方向に向かう柱プレート２３の曲げ変形と、分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１の面外方向に向かう面外曲げ変形と、を抑制することができる。
【０１００】
図１５（ｂ）の例では、鋼管柱５を隅柱として使用する際において、分割ダイアフラム２ｃにおける伝達プレート６８について第１切欠１０２を、補強プレート６９について第２切欠２０２を設けた例を示している。この第１切欠１０２は、分割ダイアフラム２ｃの隅部６３近傍において、この伝達プレート６８の角部分を切り欠いたものである。この第２切欠２０２は、分割ダイアフラム２ｃの隅部６３近傍において、この補強プレート６９の角部分を切り欠いたものである。これら第１切欠１０２、第２切欠２０２の形状はいかなるものであってもよい。実際にこの分割ダイアフラム２ｃを配設する際には、第１切欠１０２、第２切欠２０２の形成箇所に縦胴縁６２を近接させることで、縦胴縁６２と柱プレート２３との間隔を短くすることができる。その結果、鋼管柱５を外壁６１の隅部側に極力近接させることができる。これに加えて、この図１５の例では第１切欠１０１、１０２、第２切欠２０１、２０２を導入するのみで上述した期待される効果を発揮させることが可能となり、特に新たな部材、構成要素を導入する必要もなくなることから、部品点数を少なくすることによる施工コストの低減化、施工工程の省力化を図ることが可能となる。なお、図１５に示す形態においても、伝達プレート２８は省略してもよい。
【０１０１】
また、分割ダイアフラム２ｃの柱プレート２３及び引張接合部２１には、上下方向に離間した一対の補強プレート２９、２９が設けられ、一対の補強プレート２９、２９の間には、ボルト２５及びナット２６が設けられる。これにより、図１５（ｂ）の例においても、分割ダイアフラム２ｃにおいて引張接合部２１、２１が互いに拡がる方向に向かう柱プレート２３の曲げ変形と、分割ダイアフラム２ｂの引張接合部２１の面外方向に向かう面外曲げ変形と、を抑制することができる。
【０１０２】
ちなみに、この図１５の例において、柱プレート２３の両端部には、上述と同様に引張接合部２１が設けられており、その接合面ｍは、平面視で当該柱プレート２３の延長方向Ｗに対して、如何なる角度で構成されていてもよい。
【０１０３】
更に本発明によれば、ボルト２５、ナット２６間において、いわゆる高力ボルト引張接合を行うようにしてもよい。これにより、上述した引張力Ｔが負荷された結果、このボルト２５、ナット２６に引張力が負荷された場合においても、これらを吸収することができ、分割ダイアフラム２が変位してしまうのを防止することが可能となる。
【０１０４】
このように本発明によれば、溶接接合を用いることなく、ボルト接合を中心に組み立てを行うことが可能となることで、高力ボルト接合を組み合わせ、各所に発生する力を吸収させることができ、ひいては地震等に対する接合構造１０全体の耐力を向上させることが可能となる。
【０１０５】
また、本発明によれば、上述の如き外ダイアフラム１をＨ形鋼梁３の上フランジ３１、下フランジ３３にそれぞれ取り付けている。このため、地震時においてＨ形鋼梁３において振動に基づく曲げモーメントが負荷された場合において、上フランジ３１側、下フランジ３３側においてそれぞれ上述した作用効果を期待することが可能となる。
【０１０６】
また、本発明を適用した接合構造１０は、角形鋼管からなる鋼管柱５に対して外ダイアフラム１を取り付ける場合を例にとり説明したが、これに限定されるものではなく、鉄筋コンクリート造の柱に対しても同様に適用可能であることは勿論である。かかる場合においても、分割ダイアフラム２における柱プレート２３を柱に対して同様に当接させ、締め付け固定することで同様の機能を奏することとなる。
【０１０７】
さらに本発明は、鋼管柱５の代替として、コンクリート充填鋼管造（ＣＦＴ）にも適用可能である。
【実施例】
【０１０８】
本発明者らは、試験体を作製し、本発明の作用効果を確認するための試験を行った。
【０１０９】
図１６は、本試験に用いた試験体を示す正面図である。試験体は、鋼管５５の周囲に４つの分割ダイアフラムＡ〜Ｄが配置され、各分割ダイアフラム間がそれぞれ２本のボルト７５及びナット７６で接合されている。ボルト７５は、日本工業規格で規定されるＦ１０Ｔ×Ｍ１６の高力ボルトを用いた。各分割ダイアフラム間の接合には、同一の規格のボルトが用いられている。
【０１１０】
鋼管５５は、３００ｍｍ×３００ｍｍ×１２ｍｍの角形鋼管を用いた。また、分割ダイアフラムＡ〜Ｄの材質は、日本工業規格で規定されるＳＮ４９０Ｂの鋼材を用いた。また、分割ダイアフラムＡ〜Ｄは、一枚の鋼板を折り曲げ加工することで、柱プレート７３の両端に引張接合部７１を形成した。引張接合部７１の板厚と、柱プレート７３の板厚と、それぞれ１６ｍｍとした。また、梁プレート７２の板厚を、１９ｍｍとした。分割ダイアフラムＡ〜Ｃは、梁プレート７２を、引張接合部７１と柱プレート７３とに対して、溶接により取り付けた。
【０１１１】
図１７（ａ）は、比較例の試験体の分割ダイアフラムＤを示す断面図であり、図１７（ｂ）は、本発明例の試験体の分割ダイアフラムＤを示す断面図である。比較例の試験体は、分割ダイアフラムＤに伝達プレート７８を１枚設け、補強プレート７９を設けないものとした。また、本発明例の試験体は、分割ダイアフラムＤに伝達プレート７８を設けるとともに、一対の補強プレート７９を設けた。このため、本発明例の試験体は、一対の補強プレート７９の間に、分割ダイアフラムＤの引張接合部７１に設けられるボルト７５及びナット７６が設けられるものとなる。また、分割ダイアフラムＤの伝達プレート７８の板厚と、補強プレート７９の板厚とを、それぞれ１９ｍｍとした。なお、伝達プレート７８及び補強プレート７９は、引張接合部７１と柱プレート７３とに対して、溶接により取り付けた。
【０１１２】
即ち、比較例の試験体と、本発明例の試験体との差異は、一対の補強プレート７９の有無のみであり、鋼管５５、ボルト７５、ナット７６、分割ダイアフラムＡ〜Ｄの引張接合部７１、梁プレート７２、柱プレート７３、伝達プレート７８は、同様のものが用いられている。
【０１１３】
図１８（ａ）は、本試験の載荷の状況を示す側面図を、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の正面図である。試験は、比較例と本発明例の各試験体に荷重Ｒの単調引張載荷を行い、分割ダイアフラムＡＢ間、分割ダイアフラムＢＣ間、分割ダイアフラムＣＤ間、分割ダイアフラムＤＡ間の４箇所で、各分割ダイアフラム間のひらき変形量Δｓを測定した。図１９（ａ）は、比較例の各分割ダイアフラム間のひらき変形量Δｓと荷重との関係を示す図であり、図１９（ｂ）は、本発明例の各分割ダイアフラム間のひらき変形量Δｓと荷重との関係を示す図である。
【０１１４】
比較例は、０．９Ｒmax付近まで載荷したとき、分割ダイアフラムＣＤ間のボルト７５が２本とも破断して終局した。また、図１９（ａ）に示すように、ボルト７５が破断した分割ダイアフラムＣＤ間のひらき変形量Δｓが他の各分割ダイアフラム間（分割ダイアフラムＡＢ間、分割ダイアフラムＢＣ間、分割ダイアフラムＤＡ間）のひらき変形量Δｓよりも大きくなった。このように、比較例では、伝達プレート７８のみが設けられる分割ダイアフラムＤとの接合箇所において、ひらき変形量Δｓが大きくなり、ボルト７５の破断が生じた。
【０１１５】
一方、本発明例は、０．９Ｒmax付近まで載荷したとき、何れの分割ダイアフラム間においてもボルト７５が破断しなかった。なお、本発明例は、試験の安全性を考慮して、０．９Ｒmax付近まで載荷した後に、途中で載荷を終了した。また、図１９（ｂ）に示すように、分割ダイアフラムＣＤ間及び分割ダイアフラムＤＡ間のひらき変形量Δｓが、他の各分割ダイアフラム間（分割ダイアフラム間ＡＢ、分割ダイアフラム間ＢＣ）のひらき変形量Δｓよりも小さくなった。このように、本発明例では、伝達プレート７８と、補強プレート７９とが設けられる分割ダイアフラムＤとの接合箇所において、ひらき変形量Δｓが小さくなった。このことから、仮に、本発明例の載荷を途中で終了させずに載荷を続けていた場合、ひらき変形量Δｓの大きかった分割ダイアフラムＡＢ間又は分割ダイアフラムＢＣ間の何れかにおいてボルト７５が破断して終局するものと推定される。したがって、本発明例においては、分割ダイアフラムＣＤ間及び分割ダイアフラムＤＡ間が分割ダイアフラムＡＢ間及び分割ダイアフラムＢＣ間の耐力を上回ることができたといえる。分割ダイアフラムＣＤ間及び分割ダイアフラムＤＡ間のひらき変形量ΔＳが抑制でき、分割ダイアフラムＡＢ間及び分割ダイアフラムＢＣ間よりも耐力が上回ったのは、一対の補強プレート７９の間にボルト７５及びナット７６が設けられることにより、分割ダイアフラムＤにおける柱プレート７３の曲げ変形と、引張接合部７１の面外方向に向かう面外曲げ変形とが抑制できたためである。
【０１１６】
このように、本発明例では、柱プレート７３及びその両端部に設けられる引張接合部７１には、一対の補強プレート７９が設けられ、一対の補強プレート７９の間には、ボルト７５及びナット７６が設けられる。これにより、本発明例では、分割ダイアフラムＤの引張接合部７１、７１が互いに拡がる方向に向かう柱プレート７３の曲げ変形を抑制することができる。このため、分割ダイアフラムＤの接合箇所におけるボルト７５に付加的な曲げが作用するのを抑制することが可能となる。その結果、本発明では、分割ダイアフラムＤの接合に用いられるボルト７５を大きくする必要がなく、他の分割ダイアフラム間を接合するボルト７５と、同一の規格のボルトを用いることができる。
【０１１７】
また、本発明例では、柱プレート７３及びその両端部に設けられる引張接合部７１には、一対の補強プレート７９が設けられ、一対の補強プレート７９の間には、ボルト７５及びナット７６が設けられる。これにより、本発明例では、分割ダイアフラムＤの引張接合部７１が面外方向に向かう面外曲げ変形を抑制することができる。このため、分割ダイアフラムＤの接合箇所におけるボルト７５に梃子反力を抑制することができる。その結果、本発明では、分割ダイアフラムＤの引張接合部７１の板厚を、他の分割ダイアフラムＡ〜Ｃの引張接合部７１の板厚よりも大きくする必要がなく、これらを板厚を同一にすることができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１  外ダイアフラム
２  分割ダイアフラム
３  Ｈ形鋼梁
５  鋼管柱
１０  接合構造
２１  引張接合部
２１ａ  上部引張接合部
２１ｂ  下部引張接合部
２２  梁プレート
２２ａ  前端部
２２ｂ  側端部
２３  柱プレート
２３ａ  上部柱プレート部
２３ｂ  下部柱プレート部
２５、４１  ボルト
２６、４２  ナット
２８  伝達プレート
２９  補強プレート
３１  上フランジ
３２  ウェブ
３３  下フランジ
６１  外壁
６２  縦胴縁
６３  隅部
６８  伝達プレート
６９  補強プレート
１０１、１０２  第１切欠
２０１、２０２  第２切欠
１２６、１２７  ボルト孔
【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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