(57)【要約】【課題】加工・施工手間の大幅低減可能でかつ接合品質確保の容易な剛または半剛の柱と梁の接合構造を実現すること。【解決手段】鋼製柱１の相対する２つの側面にそれぞれ鋼製梁２を接合し、梁上にコンクリート床スラブ１０を構築してなる建物の柱・梁の接合構造において、梁上フランジ５に作用する梁軸方向応力を床スラブ１０へ伝達する機能を有するずれ止め部材１４を梁上フランジ５に有しており、鋼製柱１の周辺で、かつ鋼製柱１の相対する２つの側面に接合した鋼製梁２に跨って軸力伝達材１５を床スラブ１０内に配置し、一方の梁上フランジ５に作用する引張力を、他方の梁上面フランジ５上の床スラブ１０を介して鋼製柱１の他側に圧縮力として伝達可能に構成したことを特徴とする。【選択図】図１
2004316073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱の相対する２つの側面にそれぞれ梁を接合し、前記梁上にコンクリート床スラブを構築してなる建物の柱・梁の接合構造において、梁上フランジに作用する梁軸方向応力を前記床スラブへ伝達する機能を有するずれ止め部材を梁上フランジに有しており、前記柱の周辺で、かつ前記柱の相対する２つの側面に接合した梁に跨って軸力伝達材を床スラブ内に配置し、一方の梁上フランジに作用する引張力を他方の梁上面の床スラブを介して柱に圧縮力として伝達可能に構成したことを特徴とする床スラブ合成機能を有する柱・梁の接合構造。
【請求項２】
柱の相対する一方の側面に梁を接合し、前記梁上にコンクリート床スラブを構築してなる建物の柱・梁の接合構造において、梁上フランジに作用する梁軸方向応力を前記床スラブへ伝達する機能を有するずれ止め部材を梁上フランジに有しており、前記柱の周辺でかつ前記梁を接合した側面から相対する側面に跨って軸力伝達材を当該床スラブ内に配置し、前記軸力伝達材に結合した接合部材を介して梁フランジに作用する引張力を柱に圧縮力として伝達可能に構成したことを特徴とする床スラブ合成機能を有する柱・梁の接合構造。
【請求項３】
前記梁上フランジは、柱に対し非接合とされていることを特徴とする請求項１または２記載の床スラブ合成機能を有する柱・梁の接合構造。
【請求項４】
梁上フランジ上面に梁フランジに作用する梁軸方向応力を前記床スラブヘ伝達するずれ止め部材を設け、前記軸力伝達材は、前記ずれ止め部材の上端より梁上フランジ上面寄りに配置されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項記載の床スラブ合成機能を有する柱・梁の接合構造。
【請求項５】
前記ずれ止め部材が頭付きスタッドであることを特徴とする、請求項４記載の床スラブ合成機能を有する柱・梁の接合構造。
【請求項６】
前記ずれ止め部材がアングル材もしくはスプリットティーなど梁上フランジに接合されている金物であることを特徴とする、請求項４記載の床スラブ合成機能を有する柱・梁の接合構造。
【請求項７】
前記軸力伝達材は、梁と平行若しくは梁に対し所定の角度傾斜配置した異形鉄筋で構成したことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載の床スラブ合成機能を有する柱・梁の接合構造。
【請求項８】
前記軸力伝達材は、鋼製梁と平行に配置したアンカー機能を有するボルトで構成したことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載の床スラブ合成機能を有する柱・梁の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、床を有する建築物その他の構造物において、Ｈ型などの開断面や角形鋼管などの閉鎖断面を有する鋼部材もしくはコンクリート充填鋼管材（ＣＦＴ）を柱材とし、この柱材の側面にＨ形鋼、Ｉ形鋼、Ｃ形鋼などからなる梁材を取り付ける床スラブ合成機能を有する柱・梁の接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物その他の構造物において、地震の水平力などにより梁に梁せん断力が作用したときに、柱・梁の接合部では、強力な曲げモーメントおよびせん断力が作用し、この接合部が損壊を受けやすいという問題があり、この損壊を防止するため、柱・梁の接合構造については従来種々の改良がなされている。
【０００３】
さらに説明すると、鋼製柱と鋼製梁の接合構造には、▲１▼慣例的な従来技術として、通しダイアフラム形式の溶接方法があるが、この方法は、鋼製柱を切断してダイアフラムを溶接した後、再度溶接するもので加工数が多くなり、また品質確保の点で問題がある。▲２▼また、特開２００２−２６６４２４では高力ボルトを主体とする接合構造とすることで接合品質の安定確保を図っているが、多大な接合金物が必要なため加工・施工工数が大きいことや接合金物重量増大などの問題がある。
【０００４】
▲３▼実開昭６２−１２０６３号公報には、ＣＦＴ柱と鋼製梁の接合構造と、梁上フランジ非接合の構造が示されている。ここに開示の技術は、鋼製柱がＣＦＴで、柱にアンカーボルトまたはスラブ鉄筋貫通用の孔をあけることが前提であるが、梁上フランジの応力をスラブ鉄筋で柱に伝達させる場合、十分なスラブ鉄筋を配筋するためには、柱の孔径を大きくする必要があり、柱の強度が低下する。また、ＣＦＴ内に充填されたコンクリートだけでは、スラブ鉄筋との付着長さが不十分である。
【０００５】
図１０によって、従来の柱・梁の接合構造の一例を説明する。図に示される鋼製柱１は角形鋼管で構成されているとともに、鋼製梁２はＨ形鋼で構成さている。鋼製柱１の相対する側面には上下一対のスプリットティ３、４のフランジ３ａ、４がボルト７で接合されているとともに、これら上下両スプリットティ３、４のウエブ３ｂ、４ｂの間には前記Ｈ形鋼製の鋼製梁２の上下両フランジ３ａ、４ａの端部がボルト７にて組みつけられている。
【０００６】
そして、鋼製梁２の梁上フランジ５上面には、床面材としてのコンクリート床スラブ１０が打設されていて、梁上フランジ５に溶接した頭付きスタッド（ずれ止め部材）１４を介して鋼製梁２と床スラブ１０とが一体化されている。床スラブ１０内には複数のスラブ鉄筋が配設されているが図示を省略している。
【０００７】
前記柱・梁の接合構造において、地震等により鋼製梁２に梁軸方向応力が作用したときに、柱を中心として水平力が作用する下流側において、鋼製柱１及び鋼製梁２の梁上フランジ５の端部５ａでの上部スプリットティ３による接合部には強大な引張力が作用し、接合部が剛結合の場合損傷することがある。また、柱・梁の接合部の損壊を回避するため梁上フランジ５と鋼製柱１とを非接合とする場合があるが、その場合は鋼製梁上部と鋼製柱１との適切な応力の伝達機構が必要であるが、既存の床スラブ補強鉄筋に所期の伝達機能を期待するのは困難である。
【０００８】
【特許文献１】
実開昭６２−１２０６３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
鉄骨建築物における柱・梁の接合構造には、地震時などの水平力によって損壊しない構造とすることが求められるが、簡潔な構造により前記の要望を満たす柱・梁の接合構造が従来はなかった。
【００１０】
本発明は、鋼製梁と一体化されるコンクリート床スラブと軸力伝達材を組合わせることにより、柱の相対する一側の柱・梁接合部に作用する引張力を柱の相対する他側の柱・梁接合部に圧縮力として伝達させることにより、前記従来の問題点を解決したものである。すなわち、本発明は、加工・施工手間が大幅に低減可能で、かつ接合品質確保の容易な剛または半剛の柱と梁の接合構造を実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【００１２】
第１の発明は、柱の相対する２つの側面にそれぞれ梁を接合し、前記梁上にコンクリート床スラブを構築してなる建物の柱・梁の接合構造において、梁上フランジに作用する梁軸方向応力を前記床スラブへ伝達する機能を有する軸力伝達材を、前記柱の周辺で、かつ前記柱の相対する２つの側面に接合した梁に跨って床スラブ内に配置し、一方の梁フランジに作用する引張力を他方の梁上面の床スラブを介して柱に圧縮力として伝達可能に構成したことを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、柱の相対する一方の側面に梁を接合し、前記梁上にコンクリート床スラブを構築してなる建物の柱・梁の接合構造において、梁上フランジに作用する梁軸方向応力を前記床スラブへ伝達する機能を有する軸力伝達材を当該床スラブ内に配置し、前記軸力伝達材に結合した接合部材を介して梁フランジに作用する引張力を柱に圧縮力として伝達可能に構成したことを特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記梁上フランジは、柱に対し非接合とされていることを特徴とする。
【００１５】
第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明において、梁上フランジ上面に梁フランジに作用する梁軸方向応力を前記床スラブヘ伝達するずれ止め部材を設け、前記軸力伝達材は、前記ずれ止め部材の上端より梁上フランジ上面寄りに配置されていることを特徴とする。
【００１６】
第５の発明は、第４の発明において、前記ずれ止め部材が頭付きスタッドであることを特徴とする。
【００１７】
第６の発明は、第４の発明において、前記ずれ止め部材がアングル材もしくはスプリットティーなど梁上フランジに接合されている金物であることを特徴とする。
【００１８】
第７の発明は、第１〜第６の発明において、前記軸力伝達材は、鋼製梁と平行若しくは鋼製梁に対し所定の角度傾斜配置した異形鉄筋で構成したことを特徴とする。
【００１９】
第８の発明は、第１〜第６の何れかの発明において、前記軸力伝達材は、鋼製梁と平行に配置したアンカー機能を有するボルトで構成したことを特徴とする。
【００２０】
【作用】
地震の水平力などにより建物に梁軸方向応力が作用したときに、鋼製柱を中心に水平力が作用する下流側の鋼製柱と鋼製梁の接合部には引張力が作用し、この接合部が損壊を受けやすいが、本発明では、鋼製柱の周囲において床スラブ内に配置した軸力伝達材により柱・梁の下流側接合部に作用する引張力を、柱・梁の上流側接合部に圧縮力として伝達させるので、床スラブ合成効果により柱・梁の下流側接合部に作用する引張力低減でき、柱・梁の接合部の接合品質の確保が容易かつ確実にでき、しかも加工・施工手間を大幅に低減可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。なお、従来と同一要素には同一符号を付して説明する。
【００２２】
図１（ａ）は、実施形態１に係る柱・梁の接合構造の横断平面図、（ｂ）は、縦断面図である。同図に示される鋼製柱１は角形鋼管で構成されているとともに、鋼製梁２はＨ形鋼で構成さている。鋼製柱１の相対する側面には下部スプリットティ４のフランジ４ａがボルト７で接合されているとともに、下部スプリットティ４のウエブ４ｂの上面には前記Ｈ形鋼製の鋼製梁２の梁下フランジ６の端部がボルト７にて組みつけられている。また、鋼製柱１の相対する側面で下部スプリットティ７の上方部位には、中間部スプリットティ１１のフランジ１１ａがボルト７で接合されているとともに、中間部スプリットティ１１のウエブ１１ｂの側面には前記Ｈ形鋼製の鋼製梁２のウエブ２ａの端部がボルト７にて組みつけられている。したがって、鋼製梁２の梁上フランジ５の端部５ａと鋼製柱１の間は非接合に設けられている。
【００２３】
そして、鋼製梁２の梁上フランジ５上面には、床面材としてのコンクリート床スラブ１０が打設されていて、梁上フランジ５に溶接した頭付きスタッド等のずれ止め部材１４を介して鋼製梁２と床スラブ１０とが一体化されている。床スラブ１０内には複数のスラブ鉄筋を配設しているが図示を省略している。
【００２４】
前記柱・梁の接合構造において、地震等により鋼製梁２に梁軸方向応力が作用したときに、柱を中心として水平力が作用する下流側において、鋼製柱１及び鋼製梁２の梁上フランジ５の端部５ａの間に引張力が作用する。とくに実施形態１の場合、鋼製柱１と梁上フランジ５の端部５ａの間は非接合であるから、非接合部に作用する引張力を鋼製柱１に伝達する機構が必要であり、このため実施形態１では、軸力伝達材１５をコンクリート床スラブ１０に配置している。
【００２５】
軸力伝達材１５は本発明の主要素であるので詳しく説明する。図１（ａ）に示すように軸力伝達材１５は、鋼製柱１の周辺で、かつ鋼製柱１の相対する２つの側面に接合した鋼製梁２、２に跨って、これと平行に床スラブ内に配置している。軸力伝達材１５はアンカーボルトまたは異形鉄筋などで構成するとともに所定の長さに設定し、この軸力伝達材１５を１本または複数本所定の間隔をあけて配置する。さらに、軸力伝達材１５は、床スラブ１０内において、ずれ止め部材１４の上端より梁上フランジ５の上面寄りに配置されている。
【００２６】
実施形態１によると、建物に水平力が作用し、梁軸方向応力が発生した場合において、鋼製柱１を中心に水平力の柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を、軸力伝達材１５及び鋼製梁２と一体化された床スラブ１０を介して鋼製柱１の上流側の柱・梁の接合部に圧縮力として伝達させることができる。すなわち、図１（ｂ）に矢印で示す水平力は、柱の下流側の水平力（Ｂ）を軸力伝達材１５と床スラブ１０を介して柱の上流側の水平力（Ａ）に伝達でき、したがって、いわゆる床スラブ合成効果により、柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を低減でき、柱・梁の接合部の接合品質の確保が容易かつ確実にできる。軸力伝達材１５は、梁上フランジ５の端部５ａと柱を結合する従来のスプリットティなどに代わる接合機能を有するもので、床スラブ鉄筋（図示省略）とは別に設計に基づき柱の周辺に配置されるものである。なお軸力伝達材１５の長さは、以下の条件を満たすように設定するのが望ましい。
Ｌ≧４０×Ｄ
ここで、Ｌは軸力伝達材１５のコンクリートへの付着長さで、Ｄは軸力伝達材の直径である。
【００２７】
図３（ａ）は、実施形態２に係る柱・梁の接合構造の横断平面図、（ｂ）は、縦断面図である。実施形態２では、実施形態１における下部スプリットティ４に代えて、下部外ダイアフラム１６が鋼製柱１の外周に溶接されていて、この下部外ダイアフラム１６の上面にＨ形鋼製の鋼製梁２の梁下フランジ６の端部が溶接１７にて組みつけられている。他の構成は実施形態１と同じである。
【００２８】
実施形態２によると、実施形態１と同様に柱の下流側の水平力を軸力伝達材１５と床スラブ１０を介して柱の上流側の水平力に伝達できる。したがって、柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を低減でき、柱・梁の接合部の接合品質の確保が容易かつ確実にできる。
【００２９】
図４（ａ）は、実施形態３に係る柱・梁の接合構造の横断平面図、（ｂ）は、縦断面図である。実施形態３では、下部通しダイアフラム１８が鋼製柱１に設けられ、この下部通しダイアフラム１８にＨ形鋼製の鋼製梁２の梁下フランジ６の端部が溶接１７にて組みつけられている。また、Ｈ形鋼製の鋼製梁２の梁上フランジ５の端部５ａにアングル材１９が高力ボルトにて組みつけられ、このアングル材１９の起立部に開口された孔２０に軸力伝達材１５が挿通支持されている。また、このアングル材１９は高いずれ止め効果を有するずれ止め材であり、頭付きスタッドをずれ止め材として用いた場合に比べ、接合部をコンパクト化でき、コストも低減できる。他の構成は実施形態２と同じである。
【００３０】
実施形態３によると、実施形態１、２と同様に柱の下流側の水平力を軸力伝達材１５と床スラブ１０を介して柱の上流側の水平力に伝達できる。したがって、柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を低減でき、柱・梁の接合部の接合品質の確保が容易かつ確実にできる。
【００３１】
図５（ａ）は、実施形態４に係る柱・梁の接合構造の横断平面図、（ｂ）は、縦断面図である。実施形態４では、鋼製柱１の相対する一方の側面にＨ形鋼製の鋼製梁２が接合されている。そして、下部外ダイアフラム１６が鋼製柱１の外周に溶接されていて、この下部外ダイアフラム１６の上面に鋼製梁２の梁下フランジ６の端部が溶接１７にて組みつけられている。
【００３２】
さらに実施形態４では、鋼製梁２は鋼製柱１の相対する一方の側面（図の右側）のみに接合されるており、軸力伝達材１５も鋼製柱１の右側に伸長して、鋼製梁２と平行に配置されている。鋼製柱１の両側に配設される軸力伝達材１５の他端（図の左側）は、鋼製柱１の側部に接して配設された所定長、所定幅の接合部材２１に開設された孔２０に挿通されていて、その端部にナット等の定着部材２２が固着されている。その他の構成は、実施形態１〜３と同じである。
【００３３】
実施形態４によると、柱に作用する水平力（梁軸方向応力）により柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を、床スラブ１０と軸力伝達材１５に結合した接合部材２１を介して柱の上流側に圧縮力として伝達できる。したがって、柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を低減でき、柱・梁の接合部の接合品質の確保が容易かつ確実にできる。
【００３４】
図６、図７は、実施形態５に係る柱・梁の接合構造の横断平面図と縦断面図である。実施形態５では、鋼製柱１の相対する四方の各側面にＨ形鋼製の鋼製梁２が接合されている。そして、下部通しダイアフラム１８が鋼製柱１に設けられていて、この下部通しダイアフラム１８に鋼製梁２の梁下フランジ６の端部が溶接１７にて組みつけられている。
【００３５】
さらに、実施形態５では、所定長の軸力伝達材１５は、鋼製柱１を取り囲んでその周囲に平行に配設した複数本が一組となって井桁状に配設され、鋼製柱１の四方向に接合される鋼製梁２に対して所定の角度傾斜して配置されている。その他の構成は、実施形態１〜４と同じである。
【００３６】
実施形態５によると、鋼製柱１の四方向に接合される鋼製梁２の接合構造において、柱に作用する水平力（梁軸方向応力）により柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を、井桁状に配置した軸力伝達材１５と床スラブ１０を介して柱の上流側に圧縮力として伝達できる。したがって、柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を低減でき、柱・梁の接合部の接合品質の確保が容易かつ確実にでき、さらに軸力伝達材１５は柱梁接合部まわりの床スラブのひび割れ防止筋としての機能も付与できる。なお軸力伝達材１５の長さは、以下の条件を満たすように設定するのが望ましい。
Ｌ≧４０×Ｄ
ここで、Ｌは軸力伝達材１５のコンクリートへの付着長さで、Ｄは軸力伝達材の直径である。
【００３７】
図８（ａ）は、実施形態６に係る柱・梁の接合構造の横断平面図、（ｂ）は、縦断面図である。実施形態６では、軸力伝達材１５の配置形態が実施形態１と相異し、鋼製柱１の相対する側面にＨ形鋼製の鋼製梁２が接合されるとともに、鋼製梁２の梁下フランジ６および梁ウエブ２ａの端部が、下部スプリットティ４と中間部スプリットティ１１により鋼製柱１に接合される構成は実施形態１と同じである。
【００３８】
実施形態６では、軸力伝達材１５は、鋼製柱１の相対する両側面に接合される鋼製梁２の一方の鋼製梁２（図７の右側）と平行に配置されていて、この軸力伝達材１５の一方の端部（図７の左側）の間は、他方の鋼製梁２（図７の左側）の上部において、軸力伝達材接合部１５ａによって接合されている。軸力伝達材１５と軸力伝達材接合部１５ａは、長尺の異形鉄筋等を平面Ｕ字形に曲げ成形することで一体成形できる。
【００３９】
実施形態６によると、柱に作用する水平力（梁軸方向応力）により柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を、軸力伝達材１５及びこれと一体の軸力伝達材接合部１５ａ並びに床スラブ１０を介して柱の上流側に圧縮力として伝達できる。したがって、柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を低減でき、柱・梁の接合部の接合品質の確保が容易かつ確実にできる。
【００４０】
図９、図１０は、実施形態７に係る柱・梁の接合構造の横断平面図と縦断面図である。実施形態７では、鋼製柱１の相対する四方の各側面にＨ形鋼製の鋼製梁２が接合されている。また、所定長の軸力伝達材１５は、鋼製柱１を取り囲んでその周囲に矩形状に曲げ配置され、したがって、鋼製柱１の四方向に接合される鋼製梁２に対して所定の角度傾斜して配置されている。その他の構成は、実施形態５と同じである。
【００４１】
実施形態５によると、鋼製柱１の四方向に接合される鋼製梁２の接合構造において、柱に作用する水平力（梁軸方向応力）により柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を、矩形状に配置した軸力伝達材１５と床スラブ１０を介して柱の上流側に圧縮力として伝達できる。したがって、柱・梁の下流側の接合部に作用する引張力を低減でき、柱・梁の接合部の接合品質の確保が容易かつ確実にできる。
【００４２】
本発明は、各実施形態で示した構成を適宜設計変更して実施することは構わない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると次の効果がある。すなわち、地震の水平力などにより建物に梁軸方向応力が作用したときに、鋼製柱を中心に水平力が作用する下流側の鋼製柱と鋼製梁の接合部には引張力が作用し、この接合部が損壊を受けやすいが、本発明では、鋼製柱の周囲において床スラブ内に配置した軸力伝達材により柱・梁の下流側接合部に作用する引張力を、柱・梁の上流側接合部に圧縮力として伝達させるので、床スラブ合成効果により柱・梁の下流側接合部に作用する引張力低減でき、柱・梁の接合部の接合品質の確保が容易かつ確実にでき、しかも加工・施工手間を大幅に低減可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、実施形態１に係る柱・梁の接合構造の横断平面図、（ｂ）は、縦断面図である。
【図２】（ａ）は、実施形態２に係る柱・梁の接合構造の横断平面図、（ｂ）は、縦断面図である。
【図３】（ａ）は、実施形態３に係る柱・梁の接合構造の横断平面図、（ｂ）は、縦断面図である。
【図４】（ａ）は、実施形態４に係る柱・梁の接合構造の横断平面図、（ｂ）は、縦断面図である。
【図５】実施形態５に係る柱・梁の接合構造の横断平面図である。
【図６】図５の縦断面図である。
【図７】（ａ）は、実施形態７に係る柱・梁の接合構造の横断平面図、（ｂ）は、縦断面図である。
【図８】実施形態８に係る柱・梁の接合構造の横断平面図である。
【図９】図８の縦断面図である。
【図１０】（ａ）は、従来例に係る柱・梁の接合構造の横断平面図、（ｂ）は、縦断面図である。
【符号の説明】
１  鋼製柱
２  鋼製梁
２ａ  ウエブ
３  上部スプリットティ
４  下部スプリットティ
５  梁上フランジ
５ａ  フランジの端部
６  梁下フランジ
７  ボルト
１０  コンクリート床スラブ
１１  中間部スプリットティ
１４  ずれ止め部材
１５  軸力伝達材
１５ａ  軸力伝達接合部
１６  下部外ダイアフラム
１７  溶接
１８  下部通しダイアフラム
１９  アングル材
２０  孔
２１  接合部材
２２  定着部材
【図１】
2004316073.tif 000003
【図２】
2004316073.tif 000004
【図３】
2004316073.tif 000005
【図４】
2004316073.tif 000006
【図５】
2004316073.tif 000007
【図６】
2004316073.tif 000008
【図７】
2004316073.tif 000009
【図８】
2004316073.tif 000010
【図９】
2004316073.tif 000011
【図１０】
2004316073.tif 000012