(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
突き合わされた一対の鋼管柱の接合構造であって、
前記一対の鋼管柱は第１の鋼管柱と第２の鋼管柱を含み、
前記第１の鋼管柱の接合端には、開口部を有する第１のエンドプレートが接合されており、
前記第２の鋼管柱の接合端には、前記第１の鋼管柱との接合面に凸部を有する、第２のエンドプレートが接合されており、
前記第２のエンドプレートの前記凸部は、前記第１のエンドプレートの前記開口部に、前記凸部の外側周面と前記開口部の内壁が近接するように嵌合されており、
前記第１及び第２のエンドプレートは、前記第１及び第２の鋼管柱の内側で、複数の緊締具によって締結されており、
前記複数の緊締具は、前記第１及び第２の鋼管柱の中心を通る、水平な第１の仮想線の方向に密に設置されており、
前記第１及び第２の鋼管柱の各々の接合端の、前記中心において前記第１の仮想線に直交する水平な第２の仮想線上に位置する側面にはそれぞれ、窓孔が開設されている、鋼管柱の接合構造。
【請求項２】
前記第２の鋼管柱は、前記第２のエンドプレートが上側に位置するように設置されている、請求項１に記載の鋼管柱の接合構造。
【請求項３】
前記緊締具は、前記第１及び第２のエンドプレートの各々に開設されたボルト孔を挿通するボルトであり、
前記第１のエンドプレートの前記ボルト孔は、前記第２のエンドプレートの前記ボルト孔よりも大きくなっており、
前記第１のエンドプレートの前記ボルト孔の半径と、前記ボルトの軸部の半径の差は、前記開口部の前記内壁と、前記凸部の前記外側周面間の距離よりも大きい、請求項１または２に記載の鋼管柱の接合構造。
【請求項４】
前記第１及び第２の鋼管柱は、前記第１の仮想線を、せん断力を負担する方向に一致するように設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の鋼管柱の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管柱の接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、鉄骨構造や鉄骨鉄筋コンクリート構造は、建築構造物の躯体の構造として、特に強度に優れているため、中高層建築物に広く採用されている。
【０００３】
このような、鉄骨構造や鉄骨鉄筋コンクリート構造においては、柱として鋼管柱を使用した際に、鋼管柱同士を鉛直方向に接合することが一般に行われている。
【０００４】
従来の鋼管柱においては、エンドプレートが、鋼管柱の外周面より大きく突出するように、鋼管柱の端部に予め接合されている。２本の鋼管柱は、互いのエンドプレートが対向するように設置され、エンドプレートの突出部においてボルトで緊締することによって締結される。
【０００５】
しかし、上記のような従来の鋼管柱の接合構造においては、エンドプレートが鋼管柱の外周面より大きく突出しているため、仕上げ材などの取付けの妨げとなり、また、外観を悪くするという問題があった。
【０００６】
これに対し、特許文献１には、図４に示すような鋼管柱の接合構造１００が開示されている。鋼管柱１０１の先端には、エンドプレート１０２が接合されている。エンドプレート１０２の、鋼管柱１０１の内側に位置する部分には、ボルト孔１０３が開設されている。２本の鋼管柱１０１の、それぞれのエンドプレート１０２のボルト孔１０３が連通するように、２本の鋼管柱１０１を設置したうえで、ボルト１０４を、２枚のエンドプレート１０２間で連通するボルト孔１０３へ差し込んで、ナット１０５を螺合することで、２本の鋼管柱１０１が締結されている。ボルト１０４・ナット１０５による締結作業は、エンドプレート１０２近傍に開設された窓孔１０６を介して行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２９９６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の鋼管柱の接合構造、及び、特許文献１に開示されている鋼管柱の接合構造１００においては、曲げ応力はボルトによって伝達される一方で、せん断力の伝達は、緊締されたボルトの摩擦及び軸断面耐力に依存せざるを得ない。このような構造においては、ボルト引張力とせん断力の両方を負担する必要があり、特に鋼管径の大きな部材を接合する場合には、大地震が発生した際に発生する、大きなせん断力を十分に伝達することができない。
【０００９】
また、鋼管柱同士の接合前の、互いの位置合わせをする際には、双方のエンドプレートの対応する全てのボルト孔の位置が合うように、鋼管柱間の位置を調整しなければならない。従来の鋼管柱の接合構造、及び、特許文献１に開示されている鋼管柱の接合構造１００においては、この位置調整は、一方の鋼管柱を他方の鋼管柱に対して、任意の方向に移動しながら回転させることにより、行われる。重量が大きな鋼管柱の微妙な位置調整は、このように鋼管柱の移動自由度が高い場合には特に困難であり、したがって、施工が容易ではない。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、せん断力の伝達性能が高く、施工が容易な、鋼管柱の接合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明の一態様としての鋼管柱の接合構造は、突き合わされた一対の鋼管柱の接合構造であって、前記一対の鋼管柱は第１の鋼管柱と第２の鋼管柱を含み、前記第１の鋼管柱の接合端には、開口部を有する第１のエンドプレートが接合されており、前記第２の鋼管柱の接合端には、前記第１の鋼管柱との接合面に凸部を有する、第２のエンドプレートが接合されており、前記第２のエンドプレートの前記凸部は、前記第１のエンドプレートの前記開口部に、前記凸部の外側周面と前記開口部の内壁が近接するように嵌合されており、前記第１及び第２のエンドプレートは、前記第１及び第２の鋼管柱の内側で、複数の緊締具によって締結されている。
上記のような構成によれば、第１の鋼管柱のエンドプレートに開設された開口部の内壁と、第２の鋼管柱のエンドプレートに設けられた凸部の外側周面が、近接するように嵌合されているため、大きなせん断力が作用しても、開口部の内壁と凸部の外側周面が接触することにより、開口部の内壁と凸部の外側周面の間でせん断力を伝達することが可能である。したがって、大きなせん断力を伝達可能な、強い構造を実現することができる。
また、第１の鋼管柱の開口部と、第２の鋼管柱の凸部が嵌合される構造であるため、第１の鋼管柱と第２の鋼管柱の位置合わせは、開口部と凸部を嵌合させることで、容易に行うことが可能である。したがって、施工が容易となる。
また、第１及び第２のエンドプレートは、第１及び第２の鋼管柱の内側で、複数の緊締具によって締結されているため、接合のために、エンドプレートを鋼管柱の外周面から大きく突出させる必要がなくなる。したがって、接合構造の仕上げ材への干渉が少なくなるので、施工が容易となり、かつ、外観を向上させることが可能となる。
【００１２】
別の態様においては、前記第２の鋼管柱は、前記第２のエンドプレートが上側に位置するように設置されている。
接合構造の施工においては、下側の鋼管柱を、接合端を上向きに設置した後に、上側の鋼管柱を設置するのが一般であるが、上記のような構成によれば、下側に設置される、すなわち、接合端が上向きに設置されるのは、開口部を有さない第２の鋼管柱であるため、第２の鋼管柱設置後、第１の鋼管柱設置前の期間において、外部からの、雨などの侵入を防ぐことができる。これにより、腐食を防止し、強い構造を維持することができる。
【００１３】
別の態様においては、前記緊締具は、前記第１及び第２のエンドプレートの各々に開設されたボルト孔を挿通するボルトであり、前記第１のエンドプレートの前記ボルト孔は、前記第２のエンドプレートの前記ボルト孔よりも大きくなっており、前記第１のエンドプレートの前記ボルト孔の半径と、前記ボルトの軸部の半径の差は、前記開口部の前記内壁と、前記凸部の前記外側周面間の距離よりも大きい。
上記のような構成によれば、接合は、溶接ではなく、ボルトを使用して行われるため、施工が容易であり、施工が天候に左右されない。また、超音波探傷試験が不要である。したがって、短期間での施工と、接合品質の向上が可能である。更に、作業員に溶接技術を必要とせず、誰でも接合作業を実施することができるため、施工計画の立案が容易である。
また、第１のエンドプレートのボルト孔は、第２のエンドプレートのボルト孔よりも大きくなっているため、ボルトの挿入を第２のエンドプレート側から第１のエンドプレートの方向へ行うことにより、第１の鋼管柱と第２の鋼管柱の位置合わせが多少ずれていたとしても、容易にボルトを挿入することが可能となる。したがって、施工を更に容易に行うことができる。
また、第１のエンドプレートのボルト孔の半径と、ボルトの軸部の半径の差、すなわちボルトの軸部の外周と、ボルト孔の内壁とのクリアランスは、開口部の内壁と、凸部の外側周面間の距離よりも大きいため、せん断力が作用しても、ボルトの軸部の外周がボルト孔の内壁に接触する前に、開口部の内壁と凸部の外側周面間が接触し、開口部と凸部間でせん断力を伝達する構成となっている。すなわち、ボルトはせん断力の影響を受けず、せん断力によっては破損されないため、以降に作用する曲げ応力を継続して伝達することが可能となる。したがって、強い構造を実現することができる。
【００１４】
別の態様においては、前記複数の緊締具は、前記第１及び第２の鋼管柱の中心を通る、水平な第１の仮想線の方向に密に設置されており、前記第１及び第２の鋼管柱の各々の接合端近傍の、前記中心において前記第１の仮想線に直交する水平な第２の仮想線上に位置する側面にはそれぞれ、窓孔が開設されている。
上記のような構成によれば、第１及び第２の鋼管柱の各々の接合端近傍に、それぞれ、窓孔が開設されているため、窓孔を介して緊締具による締結作業を行うことができる。したがって、施工を容易に行うことができる。
また、第１の仮想線が、せん断力が発生する方向に一致するように、接合構造を設置することによって、強い構造を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、せん断力の伝達性能が高い鋼管柱の接合構造を、提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態として示した鋼管柱の接合構造の側面図である。
【図２】本発明の実施形態として示した鋼管柱の接合構造の、一部断面視した側面図である。
【図３】本発明の実施形態として示した鋼管柱の接合構造の断面図である。
【図４】従来の鋼管柱の接合構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態として示した鋼管柱の接合構造の側面図、図２は一部断面視した側面図、図３は、図１及び図２のＡ−Ａ´断面図である。
【００１９】
鋼管柱の接合構造１においては、一対の鋼管柱２、３が突き合わされている。一対の鋼管柱は第１の鋼管柱２と第２の鋼管柱３を含んでいる。接合構造１は、突き合わされた第１の鋼管柱２と第２の鋼管柱３の端部同士が接合されている構造である。本実施形態においては、第１及び第２の鋼管柱２、３は、共に、断面形状が円形である円形鋼管である。
【００２０】
第１の鋼管柱２の接合端には、開口部５を有する第１のエンドプレート４が接合されている。第１のエンドプレート４は、第１の鋼管柱２よりも少し大きな径を有する、円形の鋼板である。第１のエンドプレート４は、第１の鋼管柱２と同心となるように位置づけられて、図２に示されるように、第１のエンドプレート４の鋼管柱側表面４ａの、第１の鋼管柱２に接触する部分及び第１の鋼管柱２の外周から少し突出した部分において、第１の鋼管柱２に、溶接２ａにより接合されている。
【００２１】
開口部５は、略円形形状を成しており、第１のエンドプレート４の中央に、第１のエンドプレート４と同心となるように開設されている。開口部５の内壁５ａが、第１のエンドプレート４の鋼管柱側表面４ａに対して垂直になるように、開口部５は形成されている。
【００２２】
後述するように、第１及び第２のエンドプレート４、６は、第１及び第２の鋼管柱２、３の内側で、複数の緊締具によって締結される。本実施形態においては、締結具は、第１及び第２のエンドプレート４、６の各々に開設されたボルト孔４ｃ、６ｃを挿通するボルト８である。すなわち、第１のエンドプレート４には、ボルト８が挿通するための、複数のボルト孔４ｃが開設されている。
【００２３】
第１のエンドプレート４において、ボルト孔４ｃは、第１の鋼管柱２の内側側面と、開口部５との間に位置するように開設されている。ボルト孔４ｃは、図３においてボルト８と同じ位置に開設されており、第１の鋼管柱２の中心を通る、水平な第１の仮想線Ｂの方向に密に設置されている。
【００２４】
第１の鋼管柱２の接合端近傍の、第１の鋼管柱２の中心において第１の仮想線Ｂに直交する、水平な第２の仮想線Ｃ上に位置する側面には、図３に示すように、２か所に窓孔２ｂが開設されている。
【００２５】
第２の鋼管柱３の接合端には、第１の鋼管柱２との接合面に凸部７を有する、第２のエンドプレート６が接合されている。第２のエンドプレート６は、第２の鋼管柱３よりも少し大きな径を有する、円形の鋼板である。第２のエンドプレート６は、第２の鋼管柱３と同心となるように位置づけられて、図２に示されるように、第２のエンドプレート６の鋼管柱側表面６ａの、第２の鋼管柱３に接触する部分及び第２の鋼管柱３の外周から少し突出した部分において、第２の鋼管柱３に、溶接３ａにより接合されている。
【００２６】
凸部７は、円形形状の鋼板の中心に円形の開口部が開設された形状を有する、所謂ドーナツ形状の部材であり、ドーナツ形状の外側の周面、すなわち外側周面７ａと、開口部を形成する内側の周面、すなわち内側周面７ｂにより画定された形状を有している。凸部７の外側周面７ａと内側周面７ｂは、同心となるように形成されている。凸部７は、第２のエンドプレート６の中央に、外側周面７ａ及び内側周面７ｂが、第２のエンドプレート６と同心となるように、第２のエンドプレート６の、鋼管柱側表面６ａとは反対側の外側表面６ｂ上に、設置されている。凸部７の外側周面７ａ及び内側周面７ｂは、第２のエンドプレート６の外側表面６ｂに対して、垂直になるように形成、設置されている。凸部７は、内側周面７ｂと第２のエンドプレート６との接触部において、第２のエンドプレート６の外側表面６ｂに対して溶接７ｃにより接合されている。
【００２７】
凸部７の、第２のエンドプレート６に接合された側とは反対側の表面である外側表面７ｄにおいては、外側表面７ｄと、凸部７の外側周面７ａが、垂直に交わることにより形成される端辺が、外側表面７ｄと外側周面７ａが滑らかに連続するように、小さな径で面取り７ｅがされている。
【００２８】
第２のエンドプレート６には、ボルト８が挿通するための、複数のボルト孔６ｃが開設されている。ボルト孔６ｃは、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃと対応する位置に、開設されている。
【００２９】
第２のエンドプレート６において、ボルト孔６ｃは、第２の鋼管柱３の内側側面と、凸部７の外側周面７ａとの間に位置するように開設されている。ボルト孔６ｃは、図３においてボルト８と同じ位置に開設されており、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃと同様に、第２の鋼管柱３の中心を通る、水平な第１の仮想線Ｂの方向に密に設置されている。
【００３０】
第２の鋼管柱３の接合端近傍の、第２の鋼管柱３の中心において第１の仮想線Ｂに直交する、水平な第２の仮想線Ｃ上に位置する側面には、図３に示される窓孔２ｂと対応する位置２か所に、図１に示されるように、窓孔３ｂが開設されている。
【００３１】
後述するように、第２のエンドプレート６の凸部７は、第１のエンドプレート４の開口部５に、凸部７の外側周面７ａと開口部５の内壁５ａが近接するように嵌合される。この時に、凸部７の外側周面７ａと、開口部５の内壁５ａとの間に、小さな、例えば１ｍｍ程度の間隙ができるように、凸部７の外側周面７ａは、開口部５の内壁５ａよりも、直径が、例えば２ｍｍ程度小さくなるように形成されている。
【００３２】
第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃは、第２のエンドプレート６のボルト孔６ｃよりも大きく形成されている。また、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃの半径と、ボルト８の軸部８ａの半径の差は、開口部５の内壁５ａと、凸部７の外側周面７ａ間の距離よりも大きくなるように形成されている。
【００３３】
例えば、上記のように、凸部７の外側周面７ａと開口部５の内壁５ａの間隙が１ｍｍであり、なおかつ、軸部８ａの直径が２２ｍｍのボルト８を使用する場合を考える。この場合においては、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃの直径を、例えば２７ｍｍとすることにより、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃとボルト８の軸部８ａの半径の差を２．５ｍｍとして、上記の１ｍｍの間隙より大きくすることが可能である。この場合、第２のエンドプレート６のボルト孔６ｃの直径は、例えば２４ｍｍと、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃの直径よりも小さくなるように、ボルト孔６ｃは形成されている。
【００３４】
第１の鋼管柱２の窓孔２ｂと、第２の鋼管柱３の窓孔３ｂは、施工性を考慮して、それぞれ最小の大きさとなるように、形成されている。
【００３５】
上記のように形成されている、第１の鋼管柱２と、第２の鋼管柱３が、第１のエンドプレート４と、第２のエンドプレート６を介して、互いに接合されることにより、接合構造１が形成されている。第１の鋼管柱２は、第１のエンドプレート４が下側に位置するように設置されており、第２の鋼管柱３は、第２のエンドプレート６が上側に位置するように設置されている。第１のエンドプレート４の、鋼管柱側表面４ａとは反対側の、外側表面４ｂと、第２のエンドプレート６の外側表面６ｂが、互いに接触するように配置されている。第２のエンドプレート６の凸部７は、第１のエンドプレート４の開口部５に、凸部７の外側周面７ａと開口部５の内壁５ａが近接するように嵌合されている。
【００３６】
第１のエンドプレート４と第２のエンドプレート６は、第１のエンドプレート４の各ボルト孔４ｃと、第２のエンドプレート６の対応するボルト孔６ｃの、水平面上の位置が互いに重なって、ボルト孔４ｃとボルト孔６ｃが連通するように、回転位置が調整されて配置されている。第２のエンドプレート６の下側、すなわち、鋼管柱側表面６ａの下方から、ボルト８の軸部８ａが挿入されている。ボルト８の軸部８ａの先端は、第１のエンドプレート４の上側の表面、すなわち、鋼管柱側表面４ａから突出しており、この突出した先端には、ワッシャープレート１０を介して、ナット９が螺着されている。
【００３７】
上記のように、ボルト孔４ｃは、第１の鋼管柱２の内側側面と、開口部５との間に位置しており、また、ボルト孔６ｃは、第２の鋼管柱３の内側側面と、凸部７の外側周面７ａとの間に位置している。これにより、第１及び第２のエンドプレート４、６は、第１及び第２の鋼管柱２、３の内側で、複数の緊締具、すなわちボルト８によって締結されている。
【００３８】
また、ボルト孔４ｃ、６ｃは、第１及び第２の鋼管柱２、３の中心を通る、水平な第１の仮想線Ｂの方向に密に設置されている。これにより、複数の緊締具、すなわちボルト８は、図３に示されるように、第１及び第２の鋼管柱２、３の中心を通る、水平な第１の仮想線Ｂの方向に密に設置されている。
【００３９】
ワッシャープレート１０は、図３に示されるように、曲率半径が第１の鋼管柱２の内側側面の半径よりも小さく、中心角が１８０°以下の外側周辺１０ａと、曲率半径が第１の鋼管柱２の開口部５の半径よりも大きく、外側周辺１０ａと同じ中心角を有する内側周辺１０ｂ、及び、外側周辺１０ａと内側周辺１０ｂの両端点間を、半径方向にそれぞれ結ぶ、２つの側辺１０ｃにより画定された、扇形形状を有している。ワッシャープレート１０は、第１のエンドプレート４上に、外側周辺１０ａが第１の鋼管柱２の内側表面より少し内側に位置するように、設置されている。
【００４０】
ワッシャープレート１０には、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃに対応する位置に、図示しないボルト孔が開設されている。ワッシャープレート１０のボルト孔の大きさは、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃよりも小さくなるように形成されている。例えば上記のように、ボルト８の軸部８ａの直径が２２ｍｍであり、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃの直径が２７ｍｍである場合には、ワッシャープレート１０のボルト孔は、直径が２４ｍｍ程度の大きさを有している。
【００４１】
施工現場においては、上記の要領で形成された接合構造１に対して、窓孔２ｂ、３ｂに、窓孔２ｂ、３ｂを覆うように、図示しないラス網を設置したうえで、第１及び第２の鋼管柱２、３、及びこれらの接合構造１の外側表面に、耐火被覆を行い、金属パネルや珪酸カルシウム板などの仕上げパネルが設置される。
【００４２】
次に、鋼管柱の接合構造１を施工する方法について説明する。
【００４３】
まず、工場などで、第１の鋼管柱２と第１のエンドプレート４を溶接などにより接合する。また、同様に、第２の鋼管柱３と第２のエンドプレート６、及び、第２のエンドプレート６と凸部７を、溶接などにより接合する。第１のエンドプレート４が接合された第１の鋼管柱２と、第２のエンドプレート６及び凸部７が接合された第２の鋼管柱３は、施工現場へ移送される。
【００４４】
次に、施工場所において、第２の鋼管柱３を、第２のエンドプレート６が上側に位置するように設置する。ここで、第１の仮想線Ｂを、せん断力を主に負担する方向に一致させるようにして、第２の鋼管柱３を配置する。
【００４５】
更に、第１の鋼管柱２を、第１のエンドプレート４が下側に位置するように、かつ、第２のエンドプレート６の上に第１のエンドプレート４が位置するように、第２の鋼管柱３の上に移動して、第２のエンドプレート６の凸部７を、第１のエンドプレート４の開口部５に、凸部７の外側周面７ａと開口部５の内壁５ａが近接するように嵌合させる。このとき、第１のエンドプレート４の各ボルト孔４ｃと、対応する第２のエンドプレート６のボルト孔６ｃが、互いに重なるように、回転位置を調整する。
【００４６】
その後、次の手順により、第１及び第２のエンドプレート４、６を、ボルト８とナット９で締結する。まず、第２の鋼管柱３の窓孔３ｂを介して、ボルト８を第２の鋼管柱３の内部に位置せしめ、軸部８ａを上向きにして、第２のエンドプレート６のボルト孔６ｃと、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃに順次、上方に移動させながら挿通させる。次に、第１の鋼管柱２の窓孔２ｂを介して、ナット９を第１の鋼管柱２の内部に位置せしめ、第１のエンドプレート４の鋼管柱側表面４ａから突出したボルト８の軸部８ａの先端に、ワッシャープレート１０を介して、仮留めして螺着させる。その後、第１の鋼管柱２の窓孔２ｂを介して、トルクレンチなどを第１の鋼管柱２の内部に挿入し、仮留めしたナット９を緊締する。
【００４７】
耐火被覆が必要な場合には、窓孔２ｂ、３ｂを覆うようにラス網を設置して、第１及び第２の鋼管柱２、３、及びこれらの接合構造１の外側表面に、耐火被覆を行い、その上に仕上げパネルを設置する。
【００４８】
次に、上記の鋼管柱の接合構造１の作用、効果について説明する。
【００４９】
地震が発生し、図３に示される、第１の仮想線Ｂの方向にせん断力が作用した場合を考える。
【００５０】
せん断力が小さければ、第１のエンドプレート４と、第２のエンドプレート６は、ボルト８とナット９によって緊締されているため、第１のエンドプレート４の外側表面４ｂと第２のエンドプレート６の外側表面６ｂの間に発生する摩擦力によって、せん断力に対抗することができる。
【００５１】
せん断力が大きく、第１のエンドプレート４の外側表面４ｂと第２のエンドプレート６の外側表面６ｂの間に発生する摩擦力によって、せん断力に対抗することができない場合、せん断力が作用する方向に、第１のエンドプレート４と第２のエンドプレート６が互いに相対移動する。
【００５２】
第１のエンドプレート４と第２のエンドプレート６の相対移動は、開口部５の内壁５ａと凸部７の外側周面７ａが接触することにより停止し、以降は第１のエンドプレート４と第２のエンドプレート６の間でせん断力が伝達される。このとき、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃの半径と、ボルト８の軸部８ａの半径の差は、開口部５の内壁５ａと、凸部７の外側周面７ａ間の距離よりも大きくなっているため、ボルト８の軸部８ａは第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃの内壁に接触しておらず、したがってボルト８はせん断力の影響を受けていない。
【００５３】
すなわち、大きなせん断力が作用しても、開口部５の内壁５ａと凸部７の外側周面７ａが接触することにより、開口部５の内壁５ａと凸部７の外側周面７ａの間でせん断力を伝達することが可能である。
【００５４】
ここで、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃの半径と、ボルト８の軸部８ａの半径の差、すなわちボルト８の軸部８ａの外周と、ボルト孔４ｃの内壁とのクリアランスは、開口部５の内壁５ａと、凸部７の外側周面７ａ間の距離よりも大きいため、せん断力が作用しても、ボルト８の軸部８ａの外周がボルト孔４ｃの内壁に接触する前に、開口部５の内壁５ａと凸部７の外側周面７ａ間が接触し、開口部５と凸部７間でせん断力を伝達する構成となっている。すなわち、ボルト８はせん断力の影響を受けず、せん断力によっては破損されないため、以降に作用する曲げ応力を継続して伝達することが可能となる。
【００５５】
以上の理由により、大きなせん断力を伝達可能な、強い構造を実現することができる。接合部分が、曲げ応力が小さな階高中央付近に位置するように設置することで、建築物全体の強度を高く保つことが可能となる。
【００５６】
また、第１の鋼管柱２の開口部５と、第２の鋼管柱３の凸部７が嵌合される構造であるため、第１の鋼管柱２と第２の鋼管柱３の位置合わせは、開口部５と凸部７をガイドとして、これらを嵌合させることで、容易に行うことが可能である。
【００５７】
凸部７の、外側表面７ｄと外側周面７ａが垂直に交わることにより形成される端辺には、外側表面７ｄと外側周面７ａが滑らかに連続するように、小さな径で面取り７ｅされているため、開口部５への凸部７の嵌合は容易である。
【００５８】
第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃは、第２のエンドプレート６のボルト孔６ｃよりも大きくなっているため、ボルト８の挿入を、第２のエンドプレート６側から第１のエンドプレート４の方向へ行うことにより、第１の鋼管柱２と第２の鋼管柱３の位置合わせが多少ずれていたとしても、容易にボルト８を挿入することが可能となる。
【００５９】
更に、第１及び第２の鋼管柱２、３の各々の接合端近傍に、それぞれ、窓孔２ｂ、３ｂが開設されているため、窓孔２ｂ、３ｂを介して緊締具による締結作業を行うことができる。
【００６０】
以上の理由により、施工を正確に、かつ容易に行うことができる。
【００６１】
また、第１のエンドプレート４と第２のエンドプレート６との間の接合は、溶接ではなく、ボルト８を使用して行われるため、施工が容易であり、施工が天候に左右されない。また、超音波探傷試験が不要である。したがって、短期間での施工と、接合品質の向上が可能である。更に、作業員に溶接技術を必要とせず、誰でも接合作業を実施することができるため、施工計画の立案が容易である。
【００６２】
また、第１及び第２のエンドプレート４、６は、第１及び第２の鋼管柱２、３の内側で、複数の緊締具、すなわちボルト８によって締結されているため、接合のために、エンドプレート４、６を鋼管柱２、３の外周面から大きく突出させる必要がなくなる。したがって、接合構造の仕上げ材への干渉が少なくなるので、施工が容易となり、かつ、外観を向上させることが可能となる。本実施形態においては、第１及び第２の鋼管柱２、３と、第１及び第２のエンドプレート４、６とを、それぞれ強固に溶接するために、第１及び第２のエンドプレート４、６を、第１及び第２の鋼管柱２、３の外周面から少し突出させているが、十分な溶接強度が実現できるのであれば、第１及び第２のエンドプレート４、６が突出しないように構成することも可能である。
【００６３】
また、接合構造の施工においては、下側の鋼管柱を、接合端を上向きに設置した後に、上側の鋼管柱を設置するのが一般であるが、本実施形態においては、下側に設置される、すなわち、接合端が上向きに設置されるのは、開口部を有さない第２の鋼管柱３であるため、第２の鋼管柱３設置後、第１の鋼管柱２設置前の期間において、外部からの、雨などの侵入を防ぐことができる。これにより、腐食を防止し、強い構造を維持することができる。
【００６４】
なお、本発明の鋼管柱の接合構造は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
【００６５】
例えば、上記の実施形態においては、第１のエンドプレート４の外側表面４ｂと、第２のエンドプレート６の外側表面６ｂが直接接するように配置して、ボルト８で両者を締結したが、上側に位置する第１の鋼管柱２の高さ位置を調整するために、第１のエンドプレート４の外側表面４ｂと、第２のエンドプレート６の外側表面６ｂの間に、ワッシャープレート１０と略同じ形状の、シムプレートを挟むようにしてもよい。このとき、シムプレートのボルト孔は、シムプレートの位置合わせ、及び、ボルト８の挿入を容易にするために、第１のエンドプレート４のボルト孔４ｃと同程度の大きさに形成するのが望ましい。
【００６６】
また、上記したように、第１及び第２のエンドプレート４、６の径を、第１及び第２の鋼管柱２、３の外周と同じ径として、第１及び第２のエンドプレート４、６が第１及び第２の鋼管柱２、３の外方に突出しないように構成してもよい。
【００６７】
また、上記の実施形態においては、第１及び第２の鋼管柱２、３は円形鋼管であるが、角形鋼管であってもよい。
【００６８】
また、上記の実施形態においては、開口部５の内壁５ａ、及び、凸部７の外側周面７ａは、断面形状がドーナツ形状であるが、中央に開口部を有さない、円形であってもよいし、多角形などの、他の形状であってもよい。
【００６９】
また、上記の実施形態においては、凸部７は、第２のエンドプレート６に対して溶接で接合されているが、例えば一枚の鋼板を切り出して、第２のエンドプレート６と凸部７が一体となるように、作製しても構わない。
【００７０】
また、上記の実施形態においては、図３に示されるように、ボルト８は、第１の仮想線Ｂの方向に密に設置されているが、これに代え、第１及び第２のエンドプレート４、６上に均等に設置されてもよい。この場合は、窓孔２ｂ、３ｂの近辺に一部のボルト８が配置されるため、施工性が向上する。
【００７１】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１              鋼管柱の接合構造
２              第１の鋼管柱
３              第２の鋼管柱
４              第１のエンドプレート
５              開口部
６              第２のエンドプレート
７              凸部
８              ボルト
９              ナット
１０            ワッシャープレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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