(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及び方法を提供する。【解決手段】鋼管柱５にＨ形鋼梁３を外ダイアフラム１により接合する柱と梁の接合方法において、外ダイアフラム１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。【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Ｈ形鋼梁におけるフランジに添接される梁プレートと、上記梁プレートの端部に設けられ、上記柱に当接される柱プレートとを有し、
上記各分割ダイアフラム間は、上記柱プレートから上記柱の柱面へ接触圧が作用するように接合部材を介して互いに締め付け固定されていること
を特徴とする柱と梁との接合構造。
【請求項２】
上記分割ダイアフラムは、上記柱プレートを介して上記柱に対して溶接又は接着を除く手段により締め付け固定されていること
を特徴とする請求項１記載の柱と梁との接合構造。
【請求項３】
上記外ダイアフラムは、上記柱プレートを上記柱に当接させつつ、当該柱の周囲に配置された上記分割ダイアフラム間で互いに間隔が形成されるように構成され、上記接合部材により当該間隔を縮減するように上記分割ダイアフラムを締め付け固定することにより、上記接触圧を発生させること
を特徴とする請求項１又は２項記載の柱と梁との接合構造。
【請求項４】
上記分割ダイアフラムは、他の分割ダイアフラムと互いに嵌合固定するための嵌合部を更に有し、
上記嵌合部は、他の分割ダイアフラムとの間で互いに上記間隔が形成される状態下では、嵌合状態から外れる形状とされ、上記接合部材による締め付けに応じて嵌合状態へ移行可能な形状とされていること
を特徴とする請求項３記載の柱と梁との接合構造。
【請求項５】
上記各分割ダイアフラム間は、上記接合部材としてのボルト及びナットによる高力ボルトにより互いに締め付け固定されていること
を特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の柱と梁との接合構造。
【請求項６】
一部の複数の上記分割ダイアフラム間では、互いの柱プレートを介して回転自在に取り付けられていること
を特徴とする請求項１〜５のうち何れか１項記載の柱と梁との接合構造。
【請求項７】
上記外ダイアフラムは、上記Ｈ形鋼梁の上下フランジに対してそれぞれ設けられること
を特徴とする請求項１〜６のうち何れか１項記載の柱と梁との接合構造。
【請求項８】
上記外ダイアフラムは、上記Ｈ形鋼梁のフランジ上面に上記梁プレートを添接させる上側の上記分割ダイアフラムと、上記Ｈ形鋼梁のフランジ下面に上記梁プレートを添接させる下側の上記分割ダイアフラムとを有すること
を特徴とする請求項１〜７のうち何れか１項記載の柱と梁との接合構造。
【請求項９】
上記梁プレートは、上記Ｈ形鋼梁からの引張応力が伝達された場合に、当該梁プレートの端部に設けられた柱プレートから上記柱の柱面への接触圧を低減させるとともに、当該柱プレートから上記柱を介して対面する他の柱プレートを有する他の分割ダイアフラムまで上記引張応力を伝達し、
上記他の分割ダイアフラムは、伝達されてきた引張応力に基づいて上記他の柱プレートから上記柱に対して圧縮応力を負荷すること
を特徴とする請求項１〜８のうち何れか１項記載の柱と梁との接合構造。
【請求項１０】
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方法において、
上記外ダイアフラムを複数に分割した分割ダイアフラムにおける梁プレートを上記Ｈ形鋼梁におけるフランジに添接するとともに、上記梁プレートの端部に設けられた柱プレートを上記柱に当接させ、
上記各分割ダイアフラム間を、上記柱プレートから上記柱の柱面へ接触圧が作用するように接合部材を介して互いに締め付け固定すること
を特徴とする柱とＨ形鋼梁との接合方法。
【請求項１１】
一の外ダイアフラムを上記Ｈ形鋼梁の下フランジに対して取り付けてこれを締め付け固定するとともに、上記Ｈ形鋼梁の上フランジに対して設けるべき他の外ダイアフラムを当該上フランジよりも上方に離間した状態で上記柱に対して仮固定し、
上記仮固定した他の外ダイアフラムを上記Ｈ形鋼梁の下フランジに対して取り付けてこれを締め付け固定すること
を特徴とする請求項１０記載の柱とＨ形鋼梁との接合方法。
【請求項１２】
一の外ダイアフラムを上記Ｈ形鋼梁の上フランジに対して取り付けてこれを締め付け固定し、上記Ｈ形鋼梁の下フランジに対して設けるべき他の外ダイアフラムを上記Ｈ形鋼梁の下フランジに対して取り付けてこれを締め付け固定すること
を特徴とする請求項１０記載の柱とＨ形鋼梁との接合方法。
【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及び方法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（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。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
【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】
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及び方法において、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、しかもモルタル樹脂等の充填物の充填も不要とすることで、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た柱と梁の接合構造及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の柱と梁との接合構造は、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Ｈ形鋼梁におけるフランジに添接される梁プレートと、上記梁プレートの端部に設けられ、上記柱に当接される柱プレートとを有し、上記各分割ダイアフラム間は、上記柱プレートから上記柱の柱面へ押圧力が作用するように接合部材を介して互いに締め付け固定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の柱と梁との接合構造は、請求項１記載の発明において、上記分割ダイアフラムは、上記柱プレートを介して上記柱に対して溶接又は接着を除く手段により締め付け固定されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の柱と梁との接合構造は、請求項１又は２項記載の発明において、上記外ダイアフラムは、上記柱プレートを上記柱に当接させつつ、当該柱の周囲に配置された上記分割ダイアフラム間で互いに間隔が形成されるように構成され、上記接合部材により当該間隔を縮減するように上記分割ダイアフラムを締め付け固定することにより、上記接触圧を発生させることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の柱と梁との接合構造は、請求項３記載の発明において、上記分割ダイアフラムは、他の分割ダイアフラムと互いに嵌合固定するための嵌合部を更に有し、上記嵌合部は、他の分割ダイアフラムとの間で互いに上記間隔が形成される状態下では、嵌合状態から外れる形状とされ、上記接合部材による締め付けに応じて嵌合状態へ移行可能な形状とされていることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の柱と梁との接合構造は、請求項１〜３のうち何れか１項記載の発明において、上記各分割ダイアフラム間は、上記接合部材としてのボルト及びナットによる高力ボルトにより互いに締め付け固定されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の柱と梁との接合構造は、請求項１〜５のうち何れか１項記載の発明において、一部の複数の上記分割ダイアフラム間では、互いの柱プレートを介して回転自在に取り付けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の柱と梁との接合構造は、請求項１〜６のうち何れか１項記載の発明において、上記外ダイアフラムは、上記Ｈ形鋼梁の上下フランジに対してそれぞれ設けられることを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の柱と梁との接合構造は、請求項１〜７のうち何れか１項記載の発明において、上記外ダイアフラムは、上記Ｈ形鋼梁のフランジ上面に上記梁プレートを添接させる上側の上記分割ダイアフラムと、上記Ｈ形鋼梁のフランジ下面に上記梁プレートを添接させる下側の上記分割ダイアフラムとを有することを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の柱と梁との接合構造は、請求項１〜８のうち何れか１項記載の発明において、上記梁プレートは、上記Ｈ形鋼梁からの引張応力が伝達された場合に、当該梁プレートの端部に設けられた柱プレートから上記柱の柱面への接触圧を低減させるとともに、当該柱プレートから上記柱を介して対面する他の柱プレートを有する他の分割ダイアフラムまで上記引張応力を伝達し、上記他の分割ダイアフラムは、伝達されてきた引張応力に基づいて上記他の柱プレートから上記柱に対して圧縮応力を負荷することを特徴とする。
【００２２】
請求項１０記載の柱とＨ形鋼梁との接合方法は、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方法において、上記外ダイアフラムを複数に分割した分割ダイアフラムにおける梁プレートを上記Ｈ形鋼梁におけるフランジに添接するとともに、上記梁プレートの端部に設けられた柱プレートを上記柱に当接させ、上記各分割ダイアフラム間を、上記柱プレートから上記柱の柱面へ接触圧が作用するように接合部材を介して互いに締め付け固定することを特徴とする。
【００２３】
請求項１１記載の柱とＨ形鋼梁との接合方法は、請求項１０記載の発明において、一の外ダイアフラムを上記Ｈ形鋼梁の下フランジに対して取り付けてこれを締め付け固定するとともに、上記Ｈ形鋼梁の上フランジに対して設けるべき他の外ダイアフラムを当該上フランジよりも上方に離間した状態で上記柱に対して仮固定し、上記仮固定した他の外ダイアフラムを上記Ｈ形鋼梁の下フランジに対して取り付けてこれを締め付け固定することを特徴とする。
【００２４】
請求項１２記載の柱とＨ形鋼梁との接合方法は、請求項１０記載の発明において、一の外ダイアフラムを上記Ｈ形鋼梁の上フランジに対して取り付けてこれを締め付け固定し、上記Ｈ形鋼梁の下フランジに対して設けるべき他の外ダイアフラムを上記Ｈ形鋼梁の下フランジに対して取り付けてこれを締め付け固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
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のみ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。
【００２６】
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いる。即ち、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、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なくなるため、設計の自由度を向上させることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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】分割ダイアフラムを組み合わせて一の外ダイアフラムを構成する例を示す図である。
【図７】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８】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応力の伝達経路を示す図である。
【図９】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応力の伝達経路を示す図である。
【図１０】引張応力が作用した場合に、分割ダイアフラムに負荷される力の重心線を示す図である。
【図１１】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１２】分割ダイアフラム間で、互いに柱プレートを介して回動自在に構成した例を示す図である。
【図１３】互いに高さの異なるＨ形鋼梁を鋼管柱に対して取り付ける例を示す側断面図である。
【図１４】互いに高さの異なるＨ形鋼梁を鋼管柱に対して取り付ける他の例を示す側断面図である。
【図１５】互いに高さの異なるＨ形鋼梁を鋼管柱に対して取り付ける更なる他の例を示す側断面図である。
【図１６】隣接する分割ダイアフラム間の各柱プレートにおける端部に、棒状体を挿通可能な孔部を上下方向に向けて設けた例を示す図である
【図１７】図１６に示す棒状体を孔部に挿通させることによりこれらを取り付ける例を示す図である。
【図１８】図１６の例において、楕円状の棒状体を挿通させる例について説明するための図である。
【図１９】分割ダイアフラムを互いに接合する他の例について説明するための図である。
【図２０】図１９に示す例における嵌合部の詳細について説明するための図である。
【図２１】分割ダイアフラムにおける柱プレート同士を嵌合させる例について示す図である。
【図２２】本発明を適用した接合構造を、いわゆる二面摩擦接合に基づいてＨ形鋼梁に接合する例を示す図である。
【図２３】本発明を適用した接合構造による実際の接合方法の例について説明するための図である。
【図２４】本発明を適用した接合構造による実際の接合方法の他の例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
図１は、本発明を適用した接合構造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。
【００３０】
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。但し、これに限定されるものではなく、鋼管柱５における柱面に対して上下方向又は左右方向に向けてＨ形鋼梁３を傾斜させて配置するようにしてもよい。
【００３１】
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。大地震等の大応力作用時においても最初にこの鋼管柱５が降伏してしまうのを防止する観点から、後述するように、特にこの鋼管柱５において弾性変形域に収まるように設計されている。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が、これに限定されるものではなく断面円形である場合も、この鋼管柱５に含まれる。
【００３２】
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上フランジ３１と、ウェブ３２の下端に設けられた下フランジ３３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、あくまで鋼管柱５に対して４本のＨ形鋼梁を互いに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。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の塑性化を防止することで、建築構造物の倒壊を防ぐように作用する。
【００３３】
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。
【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は、外ダイアフラム１を均等に４分割した構成とされているが、これに限定されるものではなく、複数であればいかなる数で分割されるものであってもよい。また互いに均等に分割された形状に限定されるものではなく、複数であれば不均等に分割された形状を組み合わせることで一つの外ダイアフラム１を構成するものであってもよい。
【００３５】
図４は、一の分割ダイアフラム２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２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に沿って複数個に亘り設けられている。また長手方向Ｃに直交する幅方向Ｗとしたとき、梁プレート２２の幅方向Ｗに向けた側端部２１はいわゆるリブ状に形成されている。即ち、この側端部２１は、梁プレート２２の面よりも上方及び下方に向けて凸状に形成されることで、上述したリブを形成している。なお、ここでいう側端部２１は、あくまで分割ダイアフラム２を組み合わせて外ダイアフラム１を構成した場合に周端に位置する部分を示すものである。このため、分割ダイアフラム２を組み合わせたときに他の分割ダイアフラム２における当該梁プレート２２に近接する近接端部２２ａは特段リブ状で構成する必要は無い。このようにして側端部２１をリブ状に形成させることにより、梁プレート２２について面内剛性及び面外剛性を向上させることが可能となる。なお、この側端部２１についてリブ状に構成することは特段必須とはならない。
【００３７】
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、この梁プレート２２としては、高摩擦係数化を図ることができる薄板金属板を使用してもよいし、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。
【００３８】
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Ｈ形鋼梁３に添って取り付けられるものであることから、一の分割ダイアフラム２を構成する２枚の梁プレート２２は平面視で互いに９０°の間隔で配向している。また、側端部２１を構成するリブは、この２枚の梁プレート２２に沿って幅方向Ｗの端部に連続させて設けられ、平面視でほぼ９０°に折り曲げられたＬ字形状とされる。このとき側端部２１を構成するリブは、図４に示すように折曲部分２９を柱プレート２３に連続させるようにしてもよい。
【００３９】
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。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。仮に鋼管柱５が断面矩形状に構成されている場合に、この柱プレート２３は、平面視でその鋼管柱５の矩形に添ったＬ形形状で連続することとなる。
【００４０】
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。
【００４１】
柱プレート２３の端部には、固定片２４が設けられている。この固定片２４は、柱プレート２３の端部からＣ方向に向けて延長されている。換言すれば、この固定片２４は、梁プレート２２における近接端部２２ａに沿ったＣ方向に向けて延長されている。この固定片２４は、梁プレート２２から上方に延設された上部固定片２４ａと、梁プレート２２から下方に延設された下部固定片２４ｂとを有するものとされていてもよい。これら固定片２４は、幅方向Ｗに向けて貫通したボルト孔１２６が設けられている。このボルト孔１２６は、Ｃ方向に向けて一列で設けられている場合に限定されるものではなく２列以上に亘り設けられていてもよい。
【００４２】
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。
【００４３】
次に、上述の如き構成からなる分割ダイアフラム２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６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２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２の柱プレート２３を当接させる。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は、互いに間隔が形成される状態にある。即ち、分割ダイアフラム２を互いに隙間無く組み合わせた場合における柱プレート２３の内周の長さを、鋼管柱５の外周の長さよりも短くなるように予め設定しておく。これにより、隣接する分割ダイアフラム２における柱プレート２３の近接端部２２ａ間において間隔ｅが形成される。本発明においては、少なくとも間隔ｅがｅ≧０を満たすように設計される。
【００４４】
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２間の接合は、互いの固定片２４に形成されたボルト孔１２６にボルト２５を挿通させ、その足をナット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２は、固定片２４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２における互いの固定片２４、及び梁プレート２２の近接端部２２ａが互いに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。
【００４５】
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２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。
【００４６】
このように本発明では、分割ダイアフラム２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。
【００４７】
また分割ダイアフラム２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。
【００４８】
このようにして分割ダイアフラム２間の間隔ｅを減らすようにし、最終的にｅが０となる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が作用していることにより、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。外ダイアフラム１は、その重力により下方に落下しようとする力が作用するが、柱プレート２３と鋼管柱５間の互いの接触面に強い接触圧が作用していることから、当該接触面間において重力に対する摩擦力を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は、鋼管柱５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のみに基づいて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。
【００４９】
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。即ち、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、接合構造１０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なくなるため、設計の自由度を向上させることも可能となる。
【００５０】
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７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。Ｈ形鋼梁３においてウェブ３２は、鋼管柱５に対して離間しているから、鋼管柱５に対して直接応力は伝達されることは無い。その代替として、このような曲げモーメントがＨ形鋼梁３に作用した場合には、これがフランジ３１、３３の軸力に変換されることとなり、この軸力がフランジ３１、３３中を伝搬していくこととなる。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８に示すように接合構造１０において引張応力Ｔとなり、また図９に示すような圧縮応力Ｐとなる。
【００５１】
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に引張応力が作用している場合には、下フランジ３３には圧縮応力が作用することになる。また上フランジ３１に圧縮応力が作用している場合には、下フランジ３３には引張応力が作用することとなる。
【００５２】
ここで接合構造１０において軸力に基づく引張応力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）を介して当該引張応力Ｔが伝達される。フランジ３１（３３）からの引張応力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が図中の引張応力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。その結果、柱プレート２３から鋼管柱５に対して元々負荷されていた接触圧Ｆが弱められることとなる。ちなみに、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、引張応力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。
【００５３】
また、分割ダイアフラム２における梁プレート２２に伝達された引張応力Ｔは、図８中の応力σa、σbの経路へと伝達されることとなる。即ち、応力σa、σbは、柱プレート２３及び折曲部分２９を介して鋼管柱５を迂回するように伝達する。そして、当初の引張応力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２３ａと鋼管柱５を介して対面する他の柱プレート２３ｂを有する分割ダイアフラム２までこれを伝達させる。
【００５４】
この柱プレート２３ｂは、この伝達されてきた応力に基づいてちょうど図８中の応力σcが鋼管柱５に向けて作用することとなる。この応力σcは、梁プレート２２から伝達されてきた引張応力Ｔと同一方向であり、受けた柱プレート２３ｂから鋼管柱５に向けて作用する圧縮応力σcとなる。即ち、引張応力Ｔは、対面する柱プレート２３ｂから鋼管柱５へ作用する圧縮応力σcへと変換されることとなる。柱プレート２３ｂから鋼管柱５に対しては、上述した接合部材による締め付けに基づく接触圧が元々作用しているが、これに加えて更に圧縮応力σcが加わることとなる。
【００５５】
このように、本発明によれば、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とすることで、引張応力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応力Ｔは余儀なく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において圧縮応力σcへと変換可能とされている。
【００５６】
接合構造１０において軸力に基づく圧縮応力Ｐが作用する場合には、図９に示すように、先ずＨ形鋼梁３におけるフランジ３１（３３）を介して当該圧縮応力Ｐが伝達される。フランジ３１（３３）からの圧縮応力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が図中の圧縮応力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２３ａも当該方向に押圧される。柱プレート２３ａから鋼管柱５に対しては、上述した接合部材による締め付けに基づく接触圧が元々作用しているが、これに加えて更に圧縮応力Ｐが加わることとなる。
【００５７】
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を介して引張応力Ｔ、圧縮応力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。
【００５８】
本発明においては鋼管柱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。
【００５９】
なお本発明では、図８に示すように柱プレート２３ａに対して引張応力Ｔが作用する結果、柱プレート２３ａから鋼管柱５に対して元々負荷されていた接触圧Ｆが弱められた場合においても、鋼管柱５を介してこれに対面する柱プレート２３ｂからの接触圧が、圧縮応力σcの分において強められる結果、外ダイアフラム１全体の柱プレート２３と鋼管柱５との間で作用する接触圧は殆ど変化しないため、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、鋼管柱５に対する接触圧Ｆが弱められても、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。
【００６０】
更に本発明によれば、高力ボルト接合を各箇所において行っているため、以下に説明する作用効果を奏する。
【００６１】
図１０に示すように引張応力Ｔが作用した場合に、上述した応力σa、σbが伝搬していく結果、分割ダイアフラム２に負荷される力の重心が鋼管柱５側に偏ることとなり、その結果、分割ダイアフラム２は図中の曲げモーメントＭが負荷されることとなる。この曲げモーメントＭが作用すると、分割ダイアフラム２は、このようなＶ方向の重心が作用すると、分割ダイアフラム２全体が、図中ｘ方向に互いに開かせようとする力が作用することとなる。
【００６２】
一方、この分割ダイアフラム２は、ボルト２５ａとナット２６ａにより締め付け固定されている。このため分割ダイアフラム２自体がｘ方向とは逆のｙ方向に向けて応力が作用する。その結果、梁プレート２２の変形を防止することが可能となる。
【００６３】
このとき、ボルト４１とナット４２を高力ボルト摩擦接合とするとともに、ボルト２５ａとナット２６ａとを高力ボルト引張接合とすることにより、これらの応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。
【００６４】
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、各所に発生する応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。
【００６５】
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。
【００６６】
次に本発明を適用した接合構造１０の他の実施の形態について説明をする。図１１は、建築構造物における側部と隅部に接合構造１０を適用する例を示している。図１１（ａ）は、鋼管柱５に対して３本のＨ形鋼梁３が平面視でＴ字状に取り付けられる場合もあり、図１１（ｂ）は、鋼管柱５に対して２本のＨ形鋼梁３が平面視でＬ字状に取り付ける例である。このような隅部では、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２は、互いに均等な形状とはならない。また、Ｈ形鋼梁３が設けられない柱面に当接される分割ダイアフラム２の形状は、特に限定されるものではないが、フランジ３１、３３に添設させるための梁プレート２２を小さく構成するようにしてもよいし、又は梁プレート２２自体を省略するようにしてもよい。このようなＨ形鋼梁３が設けられない柱面に当接される分割ダイアフラム２においても、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等の接合部材を介して互いに締め付け固定されていることで上述した効果を発揮させることが可能となる。また、同様の応力伝達性能を持たせる観点から、引張応力の応力伝達経路上に位置する分割ダイアフラム２間で互いに断面積をほぼ等しく構成しておくことが望ましい。
【００６７】
図１２は、分割ダイアフラム２間で、互いに柱プレート２３を介してＱ方向に向けて回動自在に構成した例を示している。互いに隣接するダイアフラム２における柱プレート２３の端部には、上下方向に予め貫通孔７５が設けられている。互いの柱プレート２３に設けられた貫通孔７５に棒状体７６を挿通させることにより、この柱プレート２３は、棒状体７６を中心として互いに回動自在となる。従って、この分割ダイアフラム２間で、棒状体７６、貫通孔７５によるいわゆるヒンジ機構を構成することが可能となる。即ち、本発明によれば、一部の複数の分割ダイアフラム２間において、このように柱プレート２３を介して互いに回動自在なヒンジ機構が設けられていてもよい。
【００６８】
また図１３〜１５は、互いに高さの異なるＨ形鋼梁３を鋼管柱５に対して取り付ける例を示す側断面図である。高さのより高いＨ形鋼梁３については、上述と同様の方法に基づいて外ダイアフラム１への取り付けを行う。即ち、Ｈ形鋼梁３の上下に設けられる外ダイアフラム１の上限間隔は、高さのより高いＨ形鋼梁３に応じたものとなっている。このため高さの低いＨ形鋼梁３に対して、外ダイアフラム１の上下間隔がより広いものとなっていることから、そのＨ形鋼梁３と外ダイアフラム１との間に隙間が形成されることになる。このため、Ｈ形鋼梁３と外ダイアフラム１との間に他の部材を介装させることにより、その隙間分を埋める。
【００６９】
図１３の例では、断面Ｌ字状の鋼製の介装部材５１におけるフランジ５１ａをＨ形鋼梁３の下フランジ３３に対してボルト５３、ナット５４により取り付ける。また介装部材５１におけるウェブ５１ｂを分割ダイアフラム２における柱プレート２３に当接させる。分割ダイアフラム２における梁プレート２２上には、断面Ｌ字状の鋼製の介装部材５２におけるフランジ５２ａをボルト５３、ナット５４により取り付ける。このとき、介装部材におけるウェブ５２ｂを、介装部材５１におけるウェブ５１ｂに対して外側から当接させる。即ち、このウェブ５１ｂは、柱プレート２３とウェブ５２ｂにより挟持される。
【００７０】
かかる構成によれば、下フランジ３３から伝達されてくる引張応力に基づいて、介装部材５１におけるウェブ５１ｂから介装部材５２におけるウェブ５２ｂを介して応力σdが伝わる。この応力σdに基づいて、分割ダイアフラム２における梁プレート２２にも引張応力Ｔが同様に負荷されて、上述と同様の作用効果が生じることとなる。また下フランジ３３から圧縮応力が伝達されてきた場合には、ウェブ５１ｂを介して直接柱プレート２３に伝達させる。
【００７１】
図１４の例では、断面Ｌ字状の鋼製の介装部材５１におけるフランジ５１ａをＨ形鋼梁３の下フランジ３３に対してボルト５３、ナット５４により取り付ける。また介装部材５１におけるウェブ５１ｂを直接鋼管柱５に当接させる。ウェブ５１ｂを鋼管柱５に直接当接できるようにするため、分割ダイアフラム２において、柱プレート２３の構成は無くす。分割ダイアフラム２における梁プレート２２上には、断面Ｌ字状の鋼製の介装部材５２におけるフランジ５２ａをボルト５３、ナット５４により取り付ける。このとき、介装部材におけるウェブ５２ｂを、介装部材５１におけるウェブ５１ｂに対して外側から当接させる。即ち、このウェブ５１ｂは、鋼管柱５とウェブ５２ｂにより挟持される。
【００７２】
かかる構成によれば、下フランジ３３から伝達されてくる引張応力に基づいて、介装部材５１におけるウェブ５１ｂから介装部材５２におけるウェブ５２ｂを介して応力σdが伝わる。この応力σdに基づいて、分割ダイアフラム２における梁プレート２２にも引張応力Ｔが同様に負荷されて、上述と同様の作用効果が生じることとなる。また下フランジ３３から圧縮応力が伝達されてきた場合には、ウェブ５１ｂを介して直接鋼管柱５に伝達させる。
【００７３】
図１５の例では、Ｈ形鋼を切り欠いた介装部材５６をＨ形鋼梁３と分割ダイアフラム２との間に介装する。介装部材５６は、ウェブ５７の上下端にフランジ５８、５９を形成してなるものである。このフランジ５８は、Ｈ形鋼梁３における下フランジ３３とボルト５３、ナット５４により接合され、フランジ５９は、分割ダイアフラム２における梁プレート２２に対してボルト５３、ナット５４により接合される。ちなみに、この介装部材５６は、柱プレート２３に対しては当接させることなく互いに離間させて固定される。
【００７４】
かかる構成によれば、下フランジ３３から伝達されてくる引張応力に基づいて、介装部材５６を介して分割ダイアフラム２における梁プレート２２にも引張応力Ｔが同様に負荷されて、上述と同様の作用効果が生じることとなる。また下フランジ３３から圧縮応力が伝達されてきた場合には、介装部材５６を介してこれが梁プレート２２に伝達され、そのまま鋼管柱５に伝達されることとなる。
【００７５】
また、本発明を適用した接合構造１０では、分割ダイアフラム２間の締め付け固定は、ボルト２５、ナット２６からなる接合部材を利用して行う場合以外に、以下に説明する方法に基づいて締め付け固定を行うようにしてもよい。
【００７６】
例えば図１６に示すように、隣接する分割ダイアフラム２間の各柱プレート２３における端部に、金属性のピン等からなる棒状体６３を挿通可能な孔部６１を上下方向に向けて設けておく。この孔部６１は、図１７（ａ）に示す側面図に示すように、互いの柱プレート２３の端部に形成された凹凸状の嵌合部６２を互いに嵌合させたときに、孔部６１ａ、６１ｂの軸線が一致し、ちょうど上下方向に向けてテーパーが形成される断面形状とされている。このテーパーは、上から下に向けて、或いは下から上に向けて互いに近接離間する方向に向けて傾斜されていることが前提となる。
【００７７】
図１７（ｂ）は、棒状体６３を挿通させる前の状態における嵌合部６２を示している。互いの嵌合部６２は離間している状態にあり、それぞれに形成されている孔部６１の軸は互いに不一致となっている。かかる状態下で棒状体６３を挿入すると、孔部６１ａ、６１ｂに形成されているテーパーに棒状体６３の先端が当接され、棒状体６３を更に押し込むことにより、孔部６１ａ、６１ｂの軸線が互いに近接する方向へ変位し、これに応じて隣接する分割ダイアフラム２の間隔が徐々に接近してくる。そして、最終的に棒状体６３の押し込みが完了した状態で図１７（ａ）に示すように、凹凸状の嵌合部６２が互いに隙間無く嵌合され、上述したｅは縮減することとなる。このような手法であっても、分割ダイアフラム２間の接合を、いずれも溶接接合を一切用いることなく、機械的な接合部材のみに基づいて行うことが可能となる。また上述の手法により、互いに分割ダイアフラム２間で引っ張られている状態を作り出していることから、柱プレート２３と鋼管柱５との間で互いに接触圧を作用させることが可能となる。
【００７８】
このとき、図１８に示すように楕円状の棒状体６３を挿通させるようにしてもよい。かかる場合には、孔部６１ａ、６１ｂについて上述した上下方向へのテーパーを設けることなく、平面視で円、楕円、多角形状とする。また棒状体６３の断面形状である楕円の長径は、これら孔部６１ａ、６１ｂの最小寸法としておく。このような棒状体６３を孔部６１ａ、６１ｂに挿入後、回転させることにより、孔部６１ａ、６１ｂの内壁と当接させ、十分な接触圧が確保できるまで強回転させる。これにより、孔部６１ａ、６１ｂの軸線が互いに近接する方向へ変位し、これに応じて隣接する分割ダイアフラム２を互いに隙間無く当接させることが可能となる。
【００７９】
また図１９は、互いに隣接する分割ダイアフラム２のうち、一方の分割ダイアフラム２における柱プレート２３と、他方の分割ダイアフラム２における柱プレート２３とを互いに嵌合させる例を示している。一方の柱プレート２３には、図２０（ａ）に示す拡大平面図のような凸部６９が形成され、他方の柱プレート２３には、凹部７０が形成されている。そして、それぞれの凸部６９、凹部７０には、孔部７１ａ、７１ｂが設けられている。凸部６９と凹部７０は、当初互いに完全な嵌合状態から僅かに変位している状態とされている。また、孔部７１ａ、７１ｂには、互いに近接する方向に向けて傾斜したテーパーが内部に形成されていてもよい。
【００８０】
このような孔部７１ａ、７１ｂにボルト７２を挿入すると、孔部７１ａ、７１ｂに形成されているテーパーにボルト７２の先端が当接さる。ボルト７２を更に押し込むことにより、孔部７１ａ、７１ｂの軸線が互いに近接する方向へ変位し、これに応じて隣接する柱プレート２３、ひいては分割ダイアフラム２の間隔が徐々に接近してくる。そして、最終的にボルト７２を孔部７１ａ、７１ｂに貫通させた状態では、図２０（ｂ）に示すように凸部６９と凹部７０と嵌合された状態となり、互いに係止された状態となる。ボルト７２の先端はナット７３により螺着することでこの凹部７０と凸部６９との嵌合状態を安定して保持できる。ナット７３は、鋼管柱５側に突出しないように、溝１７０の内部に収容されるサイズで構成されている。これにより、上述した分割ダイアフラム２の間隔ｅは縮減する。このような手法であっても、分割ダイアフラム２間の接合を、いずれも溶接接合を一切用いることなく、機械的な接合部材のみに基づいて行うことが可能となる。また上述の手法により、互いに分割ダイアフラム２間で引っ張られている状態を作り出していることから、柱プレート２３と鋼管柱５との間で互いに接触圧を作用させることが可能となる。
【００８１】
また図２１では、隣接する柱プレート２３を互いに嵌合させる他の構成例を示している。図２１（ａ）の平面図に示すように、隣接する柱プレート２３間におけるそれぞれの嵌合部分１６１を拡径させている。またこの互いの嵌合部分１６１の突き合わせ面には、円形状の溝１５１が予め形成されている。この嵌合部分１６１を互いに突き合わせると、互いの溝１５１が合わさって、円形状の擬似的な孔が構成される。
【００８２】
このような嵌合部分１６１に対して、図２１（ｂ）の側面図に示すように、装着部品１５２を上下から装着させる。そして、この装着部品１５２に形成された孔１５６４と、溝１５１とに対して、ボルト１５３を挿通させ、その先端をナット１５４により螺着する。これにより、嵌合部分１６１を上下から押さえつけた状態で固定することが可能となる。
【００８３】
また、互いの嵌合部分１６１が当初離間していた場合においても、上下から装着部品１５２を嵌め込むことにおり、装着部品１５２と嵌合部分１６１とが互いの当接面に形成されたテーパーを介して接触することとなる。この状態でボルト１５３とナット１５４を互いに螺合させることにより、上下の装着部品１５２の間隔が狭くなり、これに応じてテーパーを介して接触している嵌合部分１６１が徐々に近接させることができ、鋼管柱５への押し込み力を発揮させることが可能となる。
【００８４】
このように、上述した、図１６〜図２１では、分割ダイアフラム２を互いに嵌合固定するための嵌合部６２等を有し、嵌合部６２は、他の分割ダイアフラム２との間で互いに間隔ｅ（＞０）が形成される状態下では、嵌合状態から外れる形状とされ、接合部材による締め付けに応じて嵌合状態へ移行可能な形状とされている。なお、接合部材による分割ダイアフラム２間の連結については、上述の手法に限定されるものではなく、圧縮治具を用いて油圧を利用して接合を行う等、いかなる方法に代替されるものであってもよい。
【００８５】
図２２は、本発明を適用した接合構造１０において、いわゆる二面摩擦接合に基づいてＨ形鋼梁３に接合する例を示している。
【００８６】
この例では、Ｈ形鋼梁３のフランジ３１、３３に対して、上面に分割ダイアフラム２０ａを、下面に分割ダイアフラム２０ｂをそれぞれ添設させる。分割ダイアフラム２０ａ、２０ｂは、分割ダイアフラム２について梁プレート２２を中心にいて二つに分離した形状とされている。この分割ダイアフラム２０について、上述した分割ダイアフラム２と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
【００８７】
分割ダイアフラム２０ａは、梁プレート１２２ａを有しており、この梁プレート１２２ａをフランジ３１、３３の上面に添設する。分割ダイアフラム２０ｂは、梁プレート１２２ｂを有しており、この梁プレート１２２ｂをフランジ３１、３３の下面に添設する。これら梁プレート１２２には図示しないボルト孔がそれぞれ設けられており、そのボルト孔を介して、ボルト４１、ナット４２によりフランジ３１、３３に取り付けられる。このとき、ボルト４１、ナット４２により、いわゆる高力ボルト摩擦接合となるように締め付け固定を行う。
【００８８】
このような構成からなる接合構造１０では、フランジ３１、３３の両面に亘り梁プレート１２２が添設されていることから、フランジ３１、３３と梁プレート１２２との総接触面積が増加する。その結果、上述と同様にフランジ３１、３３を介して軸力（引張応力Ｔ、圧縮応力Ｐ）が負荷された場合には、フランジ３１、３３と梁プレート１２２との間にはより大きな摩擦力を働かせることが可能となる。このような摩擦力の増加が期待できる構成であるため、ボルト４１とナット４２の本数を減らすことも可能となる。
【００８９】
次に、本発明を適用した接合構造１０による実際の接合方法の例について説明をする。
【００９０】
最初に下側の外ダイアフラム１を鋼管柱５に対して仮固定する。ちなみに、この段階においては、鋼管柱５に対して下側の外ダイアフラム１を本固定するようにしてもよい。次に上側の外ダイアフラム１を柱に対して仮固定する。
【００９１】
次に図２３（ａ）に示すようにＨ形鋼梁３を下側の外ダイアフラム１上に載置し、下フランジ３３を当該下側の外ダイアフラム１に仮固定する。このＨ形鋼梁３を載置させる際には、鋼管柱５の上下に設けられた外ダイアフラム１の間に当該Ｈ形鋼梁３を横方向から差し込む作業が発生することとなる。これによりＨ形鋼梁３は、仮固定した外ダイアフラム１により支持されている状態となっている。またかかる工程では、上フランジ３１に取り付けるべき上側の外ダイアフラム１は、Ｈ形鋼梁３の所定位置への設置をスムーズに行うために、その上フランジ３１よりも上方において鋼管柱５に対して仮固定しておく。なお、この外ダイアフラム１の仮固定は、仮締めのみならず、受け金具やボルトによる仮固定を妨げるものではない。
【００９２】
次に、Ｈ形鋼梁３における下フランジ３３と外ダイアフラム１との仮固定を終了後、鋼管柱５に対する上側の外ダイアフラム１の仮固定を一旦解除する。この仮固定の解除は、上述したボルト２５、ナット２６を緩めるのみで実現できる。その結果、上側の外ダイアフラム１は鋼管柱５に対していわば遊嵌された状態にあり、鋼管柱５を中心として上下移動自在となる。このダイアフラム１を図２３（ｂ）に示すように上フランジ３１まで押し下げ、一度緩めたボルト２５、ナット２６を鋼管柱５の所定位置にて締め付け固定する。次にＨ形鋼梁３における上フランジ３１を上側の外ダイアフラム１に仮固定する。次にこれら仮固定した上フランジ３１と上側の外ダイアフラム１とを仮固定する。
【００９３】
本固定の前には、Ｈ形鋼梁３における他の鋼管柱５への仮固定をも含めて全体的に微調整を行った後、最後にＨ形鋼梁３と、上下の外ダイアフラム１とを互いに本接合する。この本接合では、ボルト４１、ナット４２を介して強固に螺入させることで行うようにしてもよい。
【００９４】
ちなみに、施工手順は上述に限定されるものではなく、Ｈ形鋼梁３を下側の外ダイアフラム１の上に載置する代わりに、図２４に示すように、上側の外ダイアフラム１に吊り下げるようにしてもよい。かかる場合には、上側のダイアフラム１の鋼管柱５への仮固定と、下側のダイアフラム１の鋼管柱５への仮固定を何れかから行い、双方を仮固定した後、Ｈ形鋼梁３を挿入して、上側のダイアフラム１に吊り下げ固定する。ちなみに、下側のダイアフラム１は、このＨ形鋼梁３の吊り下げ固定後に、鋼管柱５へ仮固定するようにしてもよい。その後、下側の外ダイアフラム１を押し上げてＨ形鋼梁３に当接させて再度仮固定する。その後、上述と同様に本固定を行う。
【００９５】
ちなみに、鋼管柱５に対して、予め上下のダイアフラム１を仮固定した状態で現場に搬送するようにしてもよい。
【００９６】
本発明では、鋼管柱５に対する外ダイアフラム１の取り付けにつき溶接を使用することなく、ボルトとナットを始めとした機械的な接合部材のみで行うものであることから上述のように接合作業を容易に行うことが可能となる。
【００９７】
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をしったが、これに限定されるものではなく、鉄筋コンクリート造（ＲＣ）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。かかる場合いおいても、分割ダイアフラム２における柱プレート２３をＲＣの柱に対して同様に当接させ、その柱プレート２３から柱に対して接触圧を負荷することで同様の機能を奏することとなる。
【００９８】
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。
【符号の説明】
【００９９】
１  外ダイアフラム
２、２０  分割ダイアフラム
３  形鋼梁
５  鋼管柱
１０  接合構造
２１  側端部
２２  梁プレート
２３  柱プレート
２４  ボルト孔
２４  固定片
２５  ボルト
２６  ナット
２９  折曲部分
３１  上フランジ
３２  ウェブ
３３  下フランジ
４１  ボルト
４２  ナット
５１、５２、５６  介装部材
５１ａ、５２ａ  フランジ
５１ｂ、５２ｂ  ウェブ
５３  ボルト
５４  ナット
５７  ウェブ
５８  フランジ
５９  フランジ
６１  孔部
６２  嵌合部
６３  棒状体
６５  貫通孔
６９  凸部
７０  凹部
７１ａ  孔部
７２  ボルト
７３  ナット
７５  貫通孔
７６  棒状体
１２２  梁プレート
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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【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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