(57)【要約】【課題】鉄骨柱に設置したダイアフラムと鉄骨梁のフランジ端部を突合せ溶接で接合してなる溶接接合構造において、簡単な構成で梁フランジとダイアフラムの突合せ溶接接合部を補強することができ、曲げモーメントに対する梁フランジの破断を確実に防止することのできる柱と梁の溶接接合構造を提供する。【解決手段】梁フランジ２ａと通しダイアフラム３との突合せ溶接部７を跨ぐように鉄骨柱側から鉄骨梁側へ連結プレート１０を延在させ、この連結プレート１０を梁フランジ２ａに添接させて溶接で固定するとともに、連結プレート１０の鉄骨柱側の端部を通しダイアフラム３に溶接で固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨柱とＨ形断面の鉄骨梁を接合する際に、鉄骨柱に設置したダイアフラムと鉄骨梁のフランジ端部を突合せ溶接で接合してなる溶接接合構造において、その突合せ溶接部を跨いで鉄骨柱側から鉄骨梁側へ連結プレートを延在させ、該連結プレートを鉄骨梁のフランジに添接して溶接で固定するとともに、同連結プレートの鉄骨柱側を前記ダイアフラムに溶接で固定することを特徴とする柱と梁の溶接接合構造。
【請求項２】
連結プレートの鉄骨梁側および鉄骨柱側にそれぞれ所定数の孔を設け、それらの孔内を溶着金属で充填して、連結プレートを鉄骨梁のフランジおよび前記ダイアフラムに固定することを特徴とする請求項１に記載の柱と梁の溶接接合構造。
【請求項３】
連結プレートは、鉄骨梁のフランジの幅端部より外側へはみ出して固定することを特徴とする請求項１または２に記載の柱と梁の溶接接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角形鋼管柱や溶接ボックス柱などの鉄骨柱と、上下に平行フランジを有するＨ形鋼やＩ形鋼などの鉄骨梁とを溶接で接合する場合に用いる柱と梁の溶接接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
角形鋼管柱や溶接ボックス柱などの鉄骨柱とＨ形鋼やＩ形鋼などの鉄骨梁を接合する場合、溶接を用いて接合することが行われている（例えば、特許文献１参照）。一例として、図３、図４に示すような溶接接合構造が採用されている。ちなみに、鋼管柱等の鉄骨柱とＨ形鋼等の鉄骨梁を溶接接合する際には、その溶接接合部の剛性を高め、応力の伝達をスムースにするために、鉄骨柱にダイアフラムを設置し、そのダイアフラムに鉄骨梁（梁ブラケット）のフランジ（梁フランジ）を溶接するのが一般的であるが、ダイアフラムの設置方法としては、鋼管柱を貫通してダイアフラムを設置する通しダイアフラム方式や鋼管柱の外周にダイアフラムを設置する外ダイアフラム方式などがあり、図３、図４は、通しダイアフラム方式の溶接接合構造の例である。
【０００３】
まず、図３は、通しダイアフラムと梁フランジの溶接を事前に工場で行う工場溶接の場合であり、（ａ）に側面図、（ｂ）に（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）に（ａ）のＡ部詳細図を示すように、角形鋼管柱の鉄骨柱１とＨ形鋼の鉄骨梁（梁ブラケット）２の接合部において、上下の梁フランジ２ａ、２ａの高さ位置に対応して、鉄骨柱１に通しダイアフラム３、３を設置している。そして、通しダイアフラム３に梁フランジ２ａの端部を溶接で接合するに際し、それぞれの梁フランジ２ａの接合端部に開先４を設け、梁ウェブ２ｂの接合端部における上下にスカラップ５を設け、前記開先４の底を形成する裏当て金５０を梁フランジ２ａに仮付け溶接しておき、このような梁フランジ２ａを通しダイアフラム３に突合せた後、開先４に溶接肉盛り（突合せ溶接）７を施すことにより、通しダイアフラム３に梁フランジ２ａを溶接接合している。また、それとともに、鉄骨柱１のスキンプレート１ａに梁ウェブ２ｂをすみ肉溶接６で固定している。
【０００４】
なお、裏当て金５０の梁幅方向の両端部にはエンドタブ５１を設け、このエンドタブ５１まで溶接を行うことにより、梁幅端部における溶接欠陥を防止している。
【０００５】
次に、図４は、通しダイアフラムと梁フランジの溶接を現場で行う現場溶接の場合であり、（ａ）に側面図、（ｂ）に（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）に（ａ）のＡ部詳細図を示すように、予め鉄骨柱１のスキンプレート８にガセットプレート８をすみ肉溶接等で取付けておくとともに、鉄骨梁２のフランジ２ａには裏当て金５０を取付けておき、現場で鉄骨柱１、１間に鉄骨梁２を吊り込み、ガセットプレート８に梁ウェブ２ｂをボルト９で仮止めした後、通しダイアフラム３と梁フランジ２ａの突合せ溶接７を行い、溶接終了後、ボルト９を本締めして鉄骨柱１と鉄骨梁２を接合している。
【特許文献１】特開平３−１７６５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、１９９５年兵庫県南部地震において、上述したような従来型の溶接接合部では、曲げモーメントに対して、多くの損傷が発生した。その損傷は、梁端溶接部、スカラップ近傍、エンドタブ近傍など多様なき裂・破断からなる。主な原因は、材料の靭性低下によるもの以外に、溶接部の欠陥、スカラップ形状、エンドタブによる形状不連続などの溶接構造自体に起因する。特に、柱が角形鋼管などの中空断面の場合は、梁ウェブ２ｂが有効に働かないことが多く、梁フランジ２ａに力が集中することにより、スカラップ底やエンドタブから発生したき裂が進展し、梁フランジ２ａが破断した例が多数見られた。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、鉄骨柱に設置したダイアフラムと鉄骨梁のフランジ端部を突合せ溶接で接合してなる溶接接合構造において、簡単な構成で梁フランジとダイアフラムの突合せ溶接接合部を補強することができ、曲げモーメントに対する梁フランジの破断を確実に防止することのできる柱と梁の溶接接合構造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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【０００９】
［１］鉄骨柱とＨ形断面の鉄骨梁を接合する際に、鉄骨柱に設置したダイアフラムと鉄骨梁のフランジ端部を突合せ溶接で接合してなる溶接接合構造において、その突合せ溶接部を跨いで鉄骨柱側から鉄骨梁側へ連結プレートを延在させ、該連結プレートを鉄骨梁のフランジに添接して溶接で固定するとともに、同連結プレートの鉄骨柱側を前記ダイアフラムに溶接で固定することを特徴とする柱と梁の溶接接合構造。
【００１０】
［２］連結プレートの鉄骨梁側および鉄骨柱側にそれぞれ所定数の孔を設け、それらの孔内を溶着金属で充填して、連結プレートを鉄骨梁のフランジおよび前記ダイアフラムに固定することを特徴とする前記［１］に記載の柱と梁の溶接接合構造。
【００１１】
［３］連結プレートは、鉄骨梁のフランジの幅端部より外側へはみ出して固定することを特徴とする前記［１］または［２］に記載の柱と梁の溶接接合構造。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、鉄骨柱に設置したダイアフラムとＨ形断面の鉄骨梁のフランジ端部を突合せ溶接で接合してなる溶接接合構造において、その突合せ溶接部を跨いで鉄骨柱側から鉄骨梁側へ延在させた連結プレートを梁フランジとダイアフラムに溶接で固定するようにしているので、簡単な構成で突合せ溶接接合部を補強することができ、曲げモーメントに対する梁フランジの破断を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る柱と梁の溶接接合構造を以下に述べる。なお、ここでは、通しダイアフラム方式の溶接接合構造を例にして説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る柱と梁の溶接接合構造を示すものであり、通しダイアフラムと梁フランジの溶接を事前に工場で行う工場溶接による溶接接合構造である。図１において、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視図、（ｄ）は（ａ）のＡ部詳細図を示している。
【００１５】
また、図２は、本発明の第２の実施形態に係る柱と梁の溶接接合構造を示すものであり、通しダイアフラムと梁フランジの溶接を現場で行う現場溶接による溶接接合構造である。図２において、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視図、（ｄ）は（ａ）のＡ部詳細図を示している。
【００１６】
そして、図１および図２に示すように、いずれの実施形態においても、前述の図３あるいは図４で示した溶接接合構造において、その突合せ溶接部７を補強するために、突合せ溶接部７を跨ぐようにして連結プレート１０を設置している。
【００１７】
すなわち、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態においては、鉄骨柱（鋼管柱等の閉鎖断面柱）１に設置した通しダイアフラム３に鉄骨梁（Ｈ形鋼やＩ形鋼の平行フランジを有する梁）２のフランジ２ａの端部を裏当て金５０を用いて突合せ溶接で接合してなる溶接接合構造において、その突合せ溶接部７を跨ぐように鉄骨柱側から鉄骨梁側へ連結プレート１０を延在させ、この連結プレート１０を梁フランジ２ａに添接させて溶接で固定するとともに、連結プレート１０の鉄骨柱側の端部を通しダイアフラム３に溶接で固定することによって、梁フランジ２ａ端部の溶接接合部７を補強するようにしている。
【００１８】
ここで、その連結プレート１０は、例えば、梁幅方向の幅が従来の裏当て金５０と両端エンドタブ５１を合わせた長さで、梁材長方向の長さが裏当て金５０の幅の数倍ある矩形のプレートとする。ちなみに、ここでは、梁幅方向で２枚に分割された連結プレート１０になっている。そして、連結プレート１０の厚さは、裏当て金５０の厚さと同じかそれ以上の厚さとする。なお、連結プレート１０の梁材長方向の長さおよび厚さは、鉄骨梁２の梁せいやフランジ厚などから適宜決定すればよい。
【００１９】
また、連結プレート１０の突合せ溶接部７を跨ぐ部分は、溶接幅よりやや大きなスリット１１を切り込み形成しておき、連結プレート１０が突合せ溶接部７と干渉しないようにしておく。
【００２０】
このような連結プレート１０を鉄骨梁２の梁フランジ２ａと鉄骨柱１の通しダイアフラム３に溶接で固定する。その際、鉄骨梁材長方向に沿って連結プレート１０に所定数の孔１０ａを設けておき、それらの孔１０ａを充填溶接１２することで、連結プレート１０を梁フランジ２ａに固定するとともに、連結プレート１０の鉄骨柱側の端部に所定数の孔１０ａを設けておき、それらの孔１０ａを充填溶接１２することで、連結プレート１０を通しダイアフラム３に固定する。
【００２１】
なお、連結プレート１０に設ける孔１０ａの形状は、設計者がこの連結プレート１０に要求する耐力により変化させることができ、正円だけでなく、楕円などでもよく、孔内を溶着金属で充填できれば形状を問わない。また、孔１０ａの数も所望の接合強度が得られるように適宜定めればよい。さらに、連結プレート１０は、図１、図２のように、２枚に分割したものだけでなく、１枚ものでも構わない。
【００２２】
そして、以上のような溶接接合構造において、図１に示す第１の実施形態（工場溶接）の場合は、鉄骨柱１と鉄骨梁２の突合せ溶接を行った後、連結プレート１０を充填溶接１２で鉄骨梁（梁ブラケット）２の梁フランジ２ａおよび鉄骨柱１の通しダイアフラム３に固定するという施工手順となる。
【００２３】
ちなみに、工場溶接の場合は、下向き溶接、横向き溶接など最適な溶接姿勢として溶接を行うことができるため、下部の梁フランジ２ａでは連結プレート１０を下面側に位置させて、上部の梁フランジ２ａと上下対称の構造とすることができる。
【００２４】
なお、曲げモーメントは上下のフランジ２ａ、２ａを介して通しダイアフラム３、３から鉄骨柱１に伝達され、せん断力は梁ウェブ２ｂを介して鉄骨柱１に伝達されるため、梁ウェブ２ｂはすみ肉溶接で鉄骨柱１のスキンプレート１ａに固定しておく。
【００２５】
一方、図２に示す第２の実施形態（現場溶接）の場合は、予め鉄骨柱１のスキンプレート８にガセットプレート８をすみ肉溶接等で取付けておくとともに、鉄骨梁２のフランジ２ａには裏当て金５０を取付けておき、現場で鉄骨柱１、１間に鉄骨梁２を吊り込み、ガセットプレート８に梁ウェブ２ｂをボルト９で仮止めした後、通しダイアフラム３と梁フランジ２ａの突合せ溶接７を行い、溶接終了後、ボルト９を本締めして鉄骨柱１と鉄骨梁２を接合する。その後、上記の第１の実施形態（工場溶接）の場合と同様に、連結プレート１０を充填溶接にて梁フランジ２ａと通しダイアフラム３に固定する。
【００２６】
なお、現場溶接においては、一般に下向き溶接が好ましいので、下部の梁フランジ２ａでは連結プレート１０を上面側に位置させて、上部の梁フランジ２ａと同じ位置関係にする。これにより、下部の梁フランジ２ａ側においても充填溶接１２を下向きで行うことが可能である。
【００２７】
以上のようにして構成された、本発明の実施形態に係る柱と梁の溶接接合構造においては、曲げモーメントは梁フランジ２ａを介して通しダイアフラム３から鉄骨柱１に伝達され、せん断力は梁ウェブ２ｂを介して鉄骨柱１のスキンプレート１ａに伝達されるが、その際に、連結プレート１０によって梁フランジ２ａの接合端部が補強されているので、曲げモーメントに対する梁フランジ２ａの破断を確実に防止することができる。
【００２８】
さらに、図１、図２に示しているように、連結プレート１０を梁フランジ２ａの幅端よりはみ出して固定することにより、鉄骨梁２からの応力を鉄骨柱１内へスムースに流すことができ、より一層の効果を得ることができる。
【００２９】
なお、上記の実施形態では、鉄骨柱に鉄骨梁が片側からのみ取付く場合を示しているが、外柱、中柱、内柱に応じて複数の鉄骨梁が取付くことはいうまでもない。
【００３０】
また、上記の実施形態では、通しダイアフラム方式の溶接接合構造を例にして説明したが、本発明は外ダイアフラム方式の溶接接合構造においても適用することができる。
【００３１】
さらに、上記の実施形態では、鋼管柱などの閉鎖断面柱に限定して説明したが、Ｈ形鋼柱などの開放断面柱にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る柱と梁の溶接接合部構造（工場溶接）を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る柱と梁の溶接接合部構造（現場溶接）を示す図である。
【図３】従来の柱と梁の溶接接合部構造（工場溶接）の例を示す図である。
【図４】従来の柱と梁の溶接接合部構造（現場溶接）の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      鉄骨柱（鋼管柱等の閉鎖断面柱）
１ａ    鉄骨柱のスキンプレート
２      鉄骨梁（Ｈ形鋼やＩ形鋼の平行フランジを有する梁）
２ａ    梁フランジ
２ｂ    梁ウェブ
３      通しダイアフラム
４      開先
５      スカラップ
６      すみ肉溶接（すみ肉溶接部）
７      突合せ溶接（突合せ溶接部）
８      ガセットプレート
９      ボルト
１０    連結プレート
１０ａ  孔
１１    スリット
１２    充填溶接（充填溶接部）
５０    裏当て金
５１    エンドタブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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