(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨構造物の横方向に延在するＨ形鋼からなる鋼材本体のフランジどうしを接合するボルト継手に対して、各スプライスプレートと各鋼材本体のフランジとの間にそれぞれ補強板を取り付けて、各スプライスプレートから各鋼材本体の軸方向に各補強板をはみ出させて、各補強板のはみ出し端部と各鋼材本体のフランジとを溶接接合させ、
前記補強板が前記スプライスプレートからはみ出すはみ出し部の長さが、前記鋼材本体のフランジの板厚の１倍〜５倍であり、
前記鋼材本体、前記補強板および前記スプライスプレートが同様の引張強度の場合に、前記スプライスプレートの横断面積≧１.３×（鋼材本体のフランジの全横断面積）であるとともに、前記補強板の全横断面積≧０.３×（鋼材本体のフランジの全横断面積）である、
ことを特徴とする鉄骨構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
鉄骨構造物の接合には、溶接接合によるものとボルト接合によるものがある。本発明は、柱又は梁に取り付ける高力ボルト継手を更に高強度にした鉄骨構造物に関するものである。ボルト継手において、スプライスプレート(添板)と母材とをボルトとナットで締め付けて両部材間の摩擦力を利用するものを通常のボルト継手とし、両部材間の摩擦力を利用するものを高力ボルト継手とする。
【背景技術】
【０００２】
高力ボルト継手は、スプライスプレートと母材とを強度の高いボルトとナットで締め付けて両部材間で生ずる摩擦力で継手の強度を確保する。従って、高力ボルト継手は高力ボルトによる摩擦接合継手とも言う。
特開２００８−２２６８号公報に、高力ボルトによる摩擦接合構造及び構造物耐震補強方法が開示されている。本方法は、鋼材の外側に突きだした第１添え板と第２添え板との間にスペーサを配置させて鋼材に穴を開けずに鋼材同士を接合させる方法である。本方法は、溶接による接合が難しいところに適用することを目的としている。
また、特開平７−８２８００号公報では、摩擦接合高力ボルト継手と溶接継手を併用する施工方法が開示されている。本方法では、同じ材料部材の中で溶接とボルト接合が併用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２６８号公報
【特許文献２】特開平７−８２８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１に示す従来の高力ボルト接合では、鋼材本体の降伏点までは摩擦が一定の割合で確保されているが、鋼材本体の降伏点よりも鋼材本体に働く応力が高くなると鋼材本体の伸びと絞りが起こり、鋼材本体の断面積が減少し、鋼材本体とスプライスプレートとの摩擦力が低減する。建築の耐震鋼材本体に働く応力が降伏点を超えて鋼材本体の変形が進むと応力がボルトと鋼材本体のボルト穴部に掛かりボルト破損又は鋼材本体の破損が起こる。その場合、鋼材本体の引張強度まで確保できない。建築設計で保有水平耐力設計を実施した場合は、保有耐力（規格引張強度）までボルト継手が確保されない場合はそれだけ耐力を低減させて設計する必要がある。
特開２００８−２２６８号公報では、ボルト穴が本体に開けられていないので、鋼材本体の保有耐力は確保できない。また、特開平７−８２８００号公報では、鋼材本体の耐力は向上するが、ボルト接合も残っているのでその分耐力の低下が避けられないし、また、建設現場での溶接作業が必要で建設現場での雨・風等天候の影響や現場作業員の採用、現場養生等が必要になってくる。
本発明では、係る現場溶接の問題を避けると共に、ボルト継手において保有耐力での強度が確保できることを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記目的を達成するために建築物や橋梁等の摩擦接合高力ボルト継手に、接合される鋼材本体の板厚等が異なったときに良く用いられるフィラー材をスプライスプレートと鋼材本体との間に挿入し、該フィラー材をスプライスプレートから鋼材本体に働く主応力方向にはみ出させてはみ出したフィラー材と本体鋼材を溶接接合させ、鋼材本体のボルト継手部の断面積増加によりボルト継手部で降伏させないようにする方法を用いる。このようにすればフィラー材は予め工場で鋼材本体と溶接接合させて、建設現場で溶接ほど天候に左右されずに摩擦接合高力ボルト継手を作ることができる。
図２に示すように、本発明は、鉄骨構造物の横方向に延在するＨ形鋼からなる鋼材本体１，１のフランジどうしを接合するボルト継手２に対して、各スプライスプレート５と各鋼材本体１のフランジとの間に補強板１０を挟み込んで、各スプライスプレート５から各鋼材本体１の軸方向に該補強板１０をはみ出させて、各補強板１０のはみ出し端部と鋼材本体１のフランジとを溶接接合７させたことを特徴とする鉄骨構造物である。この発明の特徴は、該スプライスプレート５から鋼材本体１の軸方向に該補強板１０をはみ出させることであり、はみ出したところの端部と鋼材本体１のフランジとを突合せ溶接又はすみ肉溶接で溶接接合７させることである。また、前記補強板が前記スプライスプレートからはみ出すはみ出し部の長さが、前記鋼材本体のフランジの板厚の１倍〜５倍であり、前記鋼材本体、前記補強板および前記スプライスプレートが同様の引張強度の場合に、前記スプライスプレートの横断面積≧１.３×（鋼材本体のフランジの全横断面積）であるとともに、前記補強板の全横断面積≧０.３×（鋼材本体のフランジの全横断面積）である。このようにして、ボルト継手部及び鋼材本体の部分まで鋼材本体のフランジの板厚を増加させ該補強板１０部分で鋼材本体のフランジよりも耐力を向上させて荷重が付加されても鋼材本体のフランジよりも降伏荷重を増加させ該補強板１０部での摩擦力の低下を防ぎ、ボルト穴部の鋼材本体１のフランジ又はボルト剪断破壊を防止することを目的としている。また、図２に示すように、該スプライスプレート５から鋼材本体１の軸方向に該補強板１０をはみ出させるのは、ボルト継手部２に対して突合せ溶接又はすみ肉溶接の溶接接合７による熱影響及び熱変形を避けるためである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、補強板を梁又は鋼材本体に溶接接合させることにより、高力ボルト接合部の降伏変形を防止してボルト継手の強度を梁又は鋼材本体より高めて接合効率を上げるのに、薄い補強板を梁又は鋼材本体に溶接接合させるだけで可能になるので、製作が容易であり、且つ、本体梁又は鋼材本体のサイズダウンによりコスト低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】Ｈ形鋼の場合の従来の摩擦接合高力ボルト継手の正面図である。
【図２】Ｈ形鋼の場合で、スプライスプレートと梁フランジの間に補強板を挿入した摩擦接合高力ボルト継手の正面図である。
【図３】梁フランジと補強板の長手方向が梁軸方向１１に設置されて互いに完全溶け込み溶接されている正面図である。
【図４】梁フランジと補強板の長手方向が梁軸方向１１に設置されて互いに溶接される状況の正面図であって、（イ）は、開先角度θが３０〜６０°の場合の完全溶け込み溶接の例であり、（ロ）は開先角度θが６０〜１２０°の場合のすみ肉溶接の例である。
【図５】建築鉄骨柱梁接合部でダイアフラムに梁ブラケット１３を取り付けて、その梁ブラケットと柱梁１とを高力ボルト接合した正面図である。
【図６】建築鉄骨柱梁接合部でダイアフラムを柱から突出させて、その突出ダイアフラム端部と中央梁の両方に補強板を溶接させて高力ボルト接合した正面図である。
【図７】建築鉄骨柱梁接合部で厚板のダイアフラムを柱から突出させて、その突出ダイアフラムと補強板溶接された中央梁とを高力ボルト接合した正面図である。
【図８】角形鋼管柱及び該柱から突出したダイアフラムの上面図であって、（イ）はダイアフラムが２方向に突出した場合、（ロ）はダイアフラムが３方向に突出した場合、（ハ）はダイアフラムが４方向に突出した場合である。これらのダイアフラム端部と中央梁とボルト継手で接合される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１
本発明において、通常用いられる最適な寸法は図２において次の通りである。
完全溶け込み溶接（突合せ溶接）の開先角度範囲はθ＝３０〜６０°（度）
すみ肉溶接の開先角度範囲はθ＝６０〜１２０°（度）
補強板のはみ出し部１０の長さ＝補強板が取り付けられる鋼材母材板厚（Ｈ形鋼からなる鋼材本体のフランジの板厚）の１倍〜５倍
鋼材本体と補強板の溶接はシャコ万力等で抑えて実施し、その後スプライスプレートをあてがってボルト接合を行う。シャコ万力の代わりに、鋼材本体と補強板とスプライスプレートを同時にボルトで仮締めして鋼材本体と補強板の溶接を実施して、その後ボルトで本締めしても良い。
実施の形態２
鋼材本体、スプライスプレート、補強板の全ての部材のボルト摩擦接合される表面はいずれもサンドブラスト処理をするか赤さび状態にする。そして、通常、ボルトは高力ボルトを用いて仮締めを行った後に所定のボルト締めを行い摩擦接合させる。
実施の形態３
補強ボルト継手が、鋼材本体よりも高い耐力を持つために用いられる鋼材・補強板・スプライスプレートが同様の引張強度の場合は次の条件を満たす必要がある。
（１）スプライスプレートの全横断面積≧１.３×（鋼材本体のフランジの全横断面積）
即ち、鋼材本体が終局耐力に達してもスプライスプレートが降伏しない条件である。
（２）補強板の全横断面積≧０.３×（鋼材本体のフランジの全横断面積）
即ち、鋼材本体が終局耐力に達しても溶接された補強板はみ出し部（余長部）で降伏しない。これにより、鋼材本体の降伏による降伏変形で補強板はみ出し部の鋼材本体とはみ出し補強板部で降伏せず断面の収縮が抑制されて、鋼材本体と補強板部とスプライスプレートの間の摩擦力が確保される。
参考例１
図７に一例を示すように、左右の鋼材本体（突出ダイアフラム１６と中央梁フランジ３）で板厚が異なる場合は、その片方（中央梁フランジ３）だけに該補強板１０を挿入して鋼材本体（中央梁フランジ３）と補強板１０のはみ出し部との溶接８を行う。
参考例２
本参考例においては、スプライスプレート又は補強板又はその両方を鋼材本体よりも高い強度の材質を用いることを特徴とする鉄骨構造物とする。このようにすれば、降伏強度の比の分だけスプライスプレート又はボルト材料を節約できるし、より効率的なボルト継手を得ることができる。
実施の形態４
本発明において、スプライスプレート又は補強板又はその両方を本体鋼板よりも幅広にして板厚を増やす効果を上げることができる。
実施の形態５
溶接継手開先と溶接のど厚の例を説明する。
図３は、本発明で梁フランジと補強板の長手方向が梁軸方向１１に設置されて互いに完全溶け込み溶接されている正面図である。
図４は、梁フランジ３と補強板１０の長手方向が梁軸方向１１に設置されて互いに溶接される状況の正面図である。（イ）は、開先角度θが３０〜６０°の場合の完全溶け込み溶接の例である。（ロ）は開先角度θが６０〜１２０°の場合のすみ肉溶の例である。なお、補強板１０の板厚が必要とされる板厚以上の場合は、図４（イ）又は（ロ）ののど厚は必要とする板厚に必要な分だけでも良い。
参考例３
本参考例のように柱梁接合部に適用した場合は、図５に示す梁ブラケット１３の長さ（スパン）Lを５００ｍｍ以下に短くすることができる。これは、本参考例では、建築の保有水平耐力による耐震設計時に、ボルト継手が母材と同等以上であるために、ボルト継手が柱近傍の高いモーメントによる高い応力に対しても耐えることができるため柱フランジの母材よりも先に塑性ヒンジとなることがないである。従来では、ボルト継手は建築の保有水平耐力による耐震設計時に、ボルト継手が母材以下であるために梁ブラケットの長さ即ちスパンＬを大きくして梁の応力度の小さいところまで移動せざるを得ない。この場合、余りスパンＬを長くすると製作工場から建設現場までの運送が困難になるという問題がある。従って、このスパンＬは小さい方が望ましく、本参考例により柱梁接合部等部材の輸送上の効率が向上する。
【符号の説明】
【０００９】
１  梁又は鋼材本体
２  ボルト継手
３  フランジ
４  ウエブ
５  スプライスプレート
６  高力ボルト
７  溶接接合（すみ肉溶接又は突合せ溶接）
８  突合せ溶接（完全溶け込み溶接）
９  すみ肉溶接
１０  補強板又はフィラー
１１  補強板又はフィラーのスプライスプレートからのはみ出し部
１２  梁軸方向又は主応力方向
１３  梁ブラケット
１４  柱
１５  ダイアフラム
１６  柱から突出したダイアフラム
１７  柱と突出ダイアフラムで囲まれたところに取り付けられたガセット又はウエブ
【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】
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【図８】
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