(57)【要約】【課題】梁等と外壁との間に無用な空間が生じることなく、施工費用を低減し得る鋼管柱と鉄骨梁との接合構造及び接合方法を提供する。【解決手段】鋼管柱１は、鋼管３の内側面に、下フランジ２ｂが載置される下ダイヤフラム５と、鉄骨梁２の上側に配置される上ダイヤフラム４と、それらダイヤフラム４，５の間にガゼットプレート６とを備え、外側面に上ダイヤフラムあるいは下ダイヤフラムと溶接された鉛直ダイヤフラム７を備えている。下フランジ２ｂと下ダイヤフラム５とが、ウェブ２ｃとガゼットプレート６とが、上フランジ２ａ及び上ダイヤフラム４とスプライスプレート１０とが、それぞれボルトにより締結されている【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の側柱及び隅柱としての鋼管柱に、上下のフランジとウェブとを備えた鉄骨梁を接合した鋼管柱と鉄骨梁との接合構造において、
前記鋼管柱は、柱をなす鋼管における前記建物の内側に臨む側面に、前記鉄骨梁が載置される下ダイヤフラムと、前記鉄骨梁の上側に配置される上ダイヤフラムと、それらダイヤフラムの間にて突出するガゼットプレートとを備え、外側に臨む側面に、鉛直方向に沿って配置され、前記上ダイヤフラムあるいは下ダイヤフラムと溶接された鉛直ダイヤフラムを備え、
前記下のフランジと前記下ダイヤフラムとが、前記ウェブと前記ガゼットプレートとが、前記上のフランジ及び前記上ダイヤフラムとそれらに跨って配置されたスプライスプレートとが、それぞれボルトにより締結されていることを特徴とする鋼管柱と鉄骨梁との接合構造。
【請求項２】
前記溶接は、断続溶接及び部分溶け込み溶接であることを特徴とする請求項１に記載の鋼管柱と鉄骨梁との接合構造。
【請求項３】
建物の側柱及び隅柱としての鋼管柱に、上下のフランジとウェブとを備えた鉄骨梁を接合する鋼管柱と鉄骨梁との接合方法において、
柱となる鋼管における前記建物の内側に臨む側面に、前記鉄骨梁が載置される下ダイヤフラム、前記鉄骨梁の上側に配置される上ダイヤフラム、それらダイヤフラムの間にて突出するガゼットプレート、及び、外側に臨む側面に、鉛直方向に沿って配置される鉛直ダイヤフラムを予め接合するとともに、鉛直ダイヤフラムと、前記上ダイヤフラムあるいは下ダイヤフラムとを溶接して鋼管柱を形成するステップと、
前記下ダイヤフラムに前記鉄骨梁を載置して前記下フランジをボルトを用いて締結するステップと、
前記上フランジ及び前記上ダイヤフラムと、それらに跨らせて配置したスプライスプレートとをボルトを用いて締結するステップと、
前記ウェブと前記ガゼットプレートとをボルトを用いて締結するステップと、を有することを特徴とする鋼管柱と鉄骨梁との接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋼管柱に、上下のフランジとウェブとを備えた鉄骨梁を接合した鋼管柱と鉄骨梁との接合構造及び接合方法に関し、特に建物の側柱及び隅柱としての鋼管柱と鉄骨梁との接合構造及び接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄骨造の構造物にあっては、柱部材としてボックスコラムに代表され内部が中空となる管状の柱部材を用い、該柱部材にフランジおよびウェブを備えた鋼材でなる鉄骨梁を接合するようにしたラーメン構造の構造物がある。このようなラーメン構造における柱部材と鉄骨梁との接合構造は、図４に示すように鉄骨梁５２のフランジ５２ａ，５２ｂを接合しようとする柱部材１の部位に、４枚の鋼板を柱部材１の四隅で溶接して八角形をなすダイアフラム５４，５５を配し、このダイアフラム５４，５５と鉄骨梁５２のフランジ５２ａ、５２ｂとを接合するものが知られている。これは、前記ダイアフラム５４，５５の内径と柱部材１表面とを全周に亘り溶接するとともに、柱部材５１表面と前記ダイアフラム５４，５５の接合部とを繋ぐリブ６２有する接合部材６３を用いてそれらを溶接し、このダイアフラム５４，５５と鉄骨梁５２の上下フランジ５２ａ，５２ｂとをスプライスプレート６０と共にボルトで締結して繋いでいる。さらに、柱部材に溶接したブラケットとウェブとをガゼットプレートを介してボルトにて締結しているものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の鋼管柱と鉄骨梁との接合構造を、建物の側柱及び隅柱として用いると、上下のダイヤフラム５４、５５が側柱及び隅柱の外側に突出するため、外壁を取り付ける際には柱部材１及び鉄骨梁５２と外壁との間に隙間が生じてしまい、建物内部の空間が無用に狭められてしてしまうことになる。また、外壁を梁等に直接固定することができず、梁と外壁との間に外壁を固定するための部材を別途設けるため施工費用が高騰するという課題があった。
【０００４】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みてなされたもので、梁等と外壁との間に無用な空間が生じることなく、施工費用を低減し得る鋼管柱と鉄骨梁との接合構造及び接合方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の請求項１に示す鋼管柱と鉄骨梁との接合構造は、建物の側柱及び隅柱としての鋼管柱に、上下のフランジとウェブとを備えた鉄骨梁を接合した鋼管柱と鉄骨梁との接合構造において、前記鋼管柱は、柱をなす鋼管における前記建物の内側に臨む側面に、前記鉄骨梁が載置される下ダイヤフラムと、前記鉄骨梁の上側に配置される上ダイヤフラムと、それらダイヤフラムの間にて突出するガゼットプレートとを備え、外側に臨む側面に、鉛直方向に沿って配置され、前記上ダイヤフラムあるいは下ダイヤフラムと溶接された鉛直ダイヤフラムを備え、前記下のフランジと前記下ダイヤフラムとが、前記ウェブと前記ガゼットプレートとが、前記上のフランジ及び前記上ダイヤフラムとそれらに跨って配置されたスプライスプレートとが、それぞれボルトにより締結されていることを特徴とする。
【０００６】
このような鋼管柱と鉄骨梁との接合構造によれば、鋼管柱は、鉄骨梁を接合するための上下のダイヤフラムと、ガゼットプレートと、鉛直ダイヤフラムとを備え、さらに上ダイヤフラムあるいは下ダイヤフラムと鉛直ダイヤフラムとを溶接した構成としたので、ダイヤフラム、ガゼットプレート、及び、柱をなす鋼管を予め確実に且つ十分な強度を有する鋼管柱として形成しておくことができる。よって、剛強なラーメン構造を実現することが可能となる。
【０００７】
また、側柱及び隅柱における建物の外側に臨む側面には、上下のダイヤフラムは存在せず、鉛直方鉛直ダイヤフラムだけが存在する。そして、鉛直ダイヤフラムは、鉛直方向に沿って配置されているので、建物の外側に向かって、側柱及び隅柱から大きく突出することはない。したがって、建物の限られた空間内を有効に使用することができ、側柱及び隅柱より内側に形成される空間を広く形成することが可能となる。さらに、側柱、隅柱及び鉄骨梁等と外壁とを直接固定することが可能となるため、梁等と外壁との間に別の部材を介在させることなく、施工コストを低減させることが可能となる。
また、鋼管柱と鉄骨梁との接合は、ボルトによる接合のみとしたので、現場において作業し易い鋼管柱と鉄骨梁との接合構造を実現することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の請求項２に示す鋼管柱と鉄骨梁との接合構造は、前記溶接が、断続溶接及び部分溶け込み溶接であることを特徴とする構成とした。
このような接合構造によれば、この接合構造に用いる溶接を断続溶接及び部分溶け込み溶接としたので、溶接作業の効率が良く、短かい工期にて施工可能な鋼管柱と鉄骨梁との接合構造を実現することが可能となる。なお、断続溶接とは、溶接線の方向において溶接部分が分断している溶接であり、部分溶込み溶接とは、溶接断面上において溶込み部分を母材の板厚と同等あるいは意図的に小さくした溶接をいう。
【０００９】
また、本発明の請求項３に示す鋼管柱と鉄骨梁との接合方法は、建物の側柱及び隅柱としての鋼管柱に、上下のフランジとウェブとを備えた鉄骨梁を接合する鋼管柱と鉄骨梁との接合方法において、柱となる鋼管における前記建物の内側に臨む側面に、前記鉄骨梁が載置される下ダイヤフラム、前記鉄骨梁の上側に配置される上ダイヤフラム、それらダイヤフラムの間にて突出するガゼットプレート、及び、外側に臨む側面に、鉛直方向に沿って配置される鉛直ダイヤフラムを予め接合するとともに、鉛直ダイヤフラムと、前記上ダイヤフラムあるいは下ダイヤフラムとを溶接して鋼管柱を形成するステップと、前記下ダイヤフラムに前記鉄骨梁を載置して前記下フランジをボルトを用いて締結するステップと、前記上フランジ及び前記上ダイヤフラムと、それらに跨らせて配置したスプライスプレートとをボルトを用いて締結するステップと、前記ウェブと前記ガゼットプレートとをボルトを用いて締結するステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
このような鋼管柱と鉄骨梁との接合方法によれば、鋼管柱に、予め上下のダイヤフラム、ガゼットプレート、及び、鉛直ダイヤフラムとを接合し、さらに、上ダイヤフラムあるいは下ダイヤフラムと鉛直ダイヤフラムとを溶接するので、例えば工場などの充実した設備を用いて、それらを容易に且つ強固に固定することが可能である。また、現場での作業は、鋼管柱と下ダイヤフラムと下フランジ、上フランジ及び上ダイヤフラムとスプライスプレートとをボルトを用いて接合するだけなので、煩雑な溶接作業の作業量を大幅に削減されて、作業性が向上する。このため、上記の接合方法によれば、強固で確実に接合されたラーメン架構を、短期間で形成することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる鋼管柱と鉄骨梁との接合構造の好適な一実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１、２は本発明の一実施形態を示し、図１は側柱としての鋼管柱と鉄骨梁との接合部を示す斜視図、図２は図１に示す接合部の構成を示す分解図である。
【００１２】
本発明の鋼管柱と鉄骨梁との接合構造として、例えば側柱と鉄骨梁との接合構造は、断面形状が略四角形の鋼管を柱とする鋼管柱１と、上下２つのフランジ２ａ，２ｂとウェブ２ｃとを有するＨ形鋼材でなる３本の鉄骨梁２とが接合されている。
【００１３】
前記鋼管柱１は、柱をなす角形鋼管３と、上下のダイヤフラム４，５と、角形鋼管３の側面に突設された３枚のガゼットプレート６と、角形鋼管３において建物の外側に臨む面（以下、外側面という）に取り付けられた鉛直ダイヤフラム７とを備えている。詳述すると、角形鋼管３には、その４つの側面のうち建物の内側に臨む３つの側面を囲むように、鋼板でなる上下のダイヤフラム４，５が、角形鋼管３に対し建物の内側から取り付けられている。このとき、上下のダイヤフラム４，５には、その一縁部が角形鋼管３の外周形状とほぼ同形状に切り欠かれてコ字状の切欠部４ａ，５ａが設けられ、この切欠部４ａ，５ａに角形鋼管３が嵌め込まれて、切欠部４ａ，５ａと角形鋼管３との間は、断続溶接及び部分溶け込み溶接にて接合されている。また、嵌め込まれた角形鋼管３における建物の外側に位置する側面と、切欠部４ａ，５ａが形成されている上下のダイヤフラム４，５の端縁とは、ほぼ面一の状態をなしている。即ち、３本の鉄骨梁２が接合される角形鋼管３の３つの側面には、ほぼ水平な面を有する２つのダイヤフラム４，５が上下に間隔を隔てて溶接されている。ここで、下のダイヤフラム５（以下、下ダイヤフラムという）は、その上に下フランジ２ｂを接触させて鉄骨梁２を載置した際に、当該鉄骨梁２が接合すべき位置に配置されるように、上のダイヤフラム４（以下、上ダイヤフラムという）は、下ダイヤフラム５に載置した鉄骨梁２の上フランジ２ａと、上ダイヤフラム５とがほぼ同一平面をなす位置に、それぞれ溶接されている。
【００１４】
また、角形鋼管３の上下ダイヤフラム４，５が溶接されている側面には、鋼板でなるガゼットプレート６が、角形鋼管３の長手方向に沿って突設されている。このガゼットプレート６は、下ダイヤフラム５に載置された鉄骨梁２を、そのフランジ２ａ，２ｂの側縁と角形鋼管３の側面とが直線状に繋がるように配置すると、鉄骨梁２のウェブ２ｃと面接触する位置に断続溶接、隅肉溶接あるいは部分溶け込み溶接にて接合されている。
【００１５】
さらに、角形鋼管３における建物の外側面には、４枚の鉛直ダイヤフラム７が断続溶接、隅肉溶接あるいは部分溶け込み溶接にて接合されている。この４枚の鉛直ダイヤフラム７は、ほぼ長方形状をなす鋼板で形成され、鋼板の一面が角形鋼管３の外側面と対向し、短手方向が鉛直方向に沿わされ、長手方向が水平方向に沿わされている。即ち、鉛直ダイヤフラム７が鉛直方向に沿わされて配置されているので、鋼管柱１の外側面は、角形鋼管３の外側面より、鉛直ダイヤフラム７の板厚分だけ僅かに外側に位置することになる。このとき、各鉛直ダイヤフラム７の角形鋼管３と対向する部位には、上下方向の中央近傍に水平方向に沿ってスリット７ａが形成されている。このスリット７ａは、角形鋼管３と鉛直ダイヤフラム７との溶接長さを長くするものであり、これにより、各鉛直ダイヤフラム７を固定するための溶接を断続溶接、隅肉溶接あるいは部分溶け込み溶接としても、十分な強度を確保することができる。当然のことながら、十分な強度が得られるだけの溶接長さが確保できる場合には、スリット７ａは必ずしも設ける必要はない。
【００１６】
４枚の鉛直ダイヤフラム７は、２枚ずつ対をなして上下に配置され、一対の鉛直ダイヤフラム７は、角形鋼管３の外側面における幅方向のほぼ中央から角形鋼管３の側方に向かってそれぞれ突出されている。対をなす鉛直ダイヤフラム７の上側の２枚は、その上下方向中央が上ダイヤフラム４と一致する位置に、また、下側の２枚は、その上下方向中央が下ダイヤフラム５と一致する位置に配置され、各々の先端は、上下のダイヤフラム４，５と同じ位置まで延出されている。そして、上側の鉛直ダイヤフラム７と、上ダイヤフラム４の、建物の外側に臨む縁部とが、また、下側の鉛直ダイヤフラム７と、下ダイヤフラム５の、建物の外側に臨む縁部とが、断続溶接、隅肉溶接あるいは部分溶け込み溶接にて接合されている。
【００１７】
下ダイヤフラム５と、下フランジ２ｂとにはそれぞれ、また、ガゼットプレート６と、ウェブ２ｃとにはそれぞれ、下ダイヤフラム５上に載置した鉄骨梁２を固定するための高力ボルトが貫通される小孔２ｄ、２ｅ、５ｂ、６ａが設けられている。
【００１８】
前記３本の鉄骨梁２は、下ダイヤフラム５に鉄骨梁２を載置した際に、上フランジ２ａと上ダイヤフラム４とが干渉しないように、上フランジ２ａが切除されている。これにより、下ダイヤフラム５に載置した鉄骨梁２の上フランジ２ａと上ダイヤフラム４とが同一の水平面を形成する。そして、上フランジ２ａと上ダイヤフラム４とには、それらの上面に跨って載置されるスプライスプレート１０を介して固定するための高力ボルトが貫通される小孔４ｂ、２ｄ、１０ａが設けられている。
【００１９】
上記側柱をなす鋼管柱１と鉄骨梁２との接合方法は、柱をなす角形鋼管３に上下ダイヤフラム４，５と、ガゼットプレート６と，４枚の鉛直ダイヤフラム７とを、また、上下ダイヤフラム４，５と、鉛直ダイヤフラム７とを予め工場等において、断続溶接、隅肉溶接あるいは部分溶け込み溶接にて十分な強度を有するように固定して鋼管柱１を形成しておく。この鋼管柱１と鉄骨梁２とを現場に搬入し、側柱を備えるべき所定の位置に鋼管柱１を立設する。
【００２０】
立設された鋼管柱１の上下ダイヤフラム４，５間に、鉄骨梁２を挿入し、鉄骨梁２の端部と鋼管柱１の側面とが当接するように、鉄骨梁２を下ダイヤフラム５上に載置する。このとき、鉄骨梁２のウェブ２ｃとガゼットプレート６とを面接触させる。そして、下ダイヤフラム５の小孔５ｂと下フランジ２ｂの小孔２ｄとに、また、ウェブ２ｃの小孔２ｅとガゼットプレート６の小孔６ａとに、高力ボルトを貫通させ、それぞれナットにて締結する。
【００２１】
その後、上ダイヤフラム４と上フランジ２ａの上に、両者に跨るようにスプライスプレート１０を載置し、上ダイヤフラム４の小孔４ｂと上フランジ２ａの小孔２ｄとに、高力ボルトを貫通させそれぞれナットにて締結する。
【００２２】
すなわち、本実施形態における鋼管柱１と鉄骨梁２との接合構造及び接合方法によれば、鋼管柱１は、上下ダイヤフラム４，５と、ガゼットプレート６と、鉛直ダイヤフラム７とを備えているので、現場での作業が削減されるとともに、鋼管柱１と鉄骨梁２との接合部分に十分な強度を備えることが可能となる。特に、鋼管柱１と鉄骨梁２とをボルトにより締結して接合するので、施工現場における溶接作業がなく、容易に且つ短時間にて鋼管柱１と鉄骨梁２とを接合することが可能となるとともに、剛強なラーメン構造を実現することが可能となる。
【００２３】
また、鋼管柱１の外側面には、上下ダイヤフラム４，５が突出しない構成としたので、建物内に形成される空間を広く形成することが可能となるとともに、直接外壁を固定することが可能なので、無用な部材を用いることないため施工コストを低減させることが可能となる。
【００２４】
以下に本発明の他の実施形態を添付図面を用いて説明するが、上記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００２５】
図３は、本発明の鋼管柱と鉄骨梁との接合構造を隅柱に適用した例を示す斜視図である。
この実施形態では、隅柱をなす鋼管柱１と、Ｈ形鋼材でなる２本の鉄骨梁２とが接合されている。鋼管柱２１は、柱をなす角形鋼管３と、上下のダイヤフラム２４，２５と、角形鋼管３の側面に突設された２枚のガゼットプレート６と、角形鋼管３において建物の外側に臨む２つの面に取り付けられた鉛直ダイヤフラム７とを備えている。
【００２６】
角形鋼管３には、建物の内側に臨む２つの側面に、鋼板でなる上下のダイヤフラム２４，２５が取り付けられている。このとき、上下のダイヤフラム２４，２５に設けられた切欠部に角形鋼管３が嵌め込まれ、切欠部と角形鋼管３との間は、断続溶接及び部分溶け込み溶接され、上下のダイヤフラム２４，２５の間にはガゼットプレート６が断続溶接及び隅肉溶接されている。
【００２７】
さらに、角形鋼管３における建物の２つの外側面には、それぞれ２枚ずつの鉛直ダイヤフラム７が断続溶接、隅肉溶接あるいは部分溶け込み溶接にて接合されている。これら鉛直ダイヤフラム７は、角形鋼管３の隅角に配置される角部近傍から、接合される鉄骨梁２の方向に向かって突出されている。また、これら鉛直ダイヤフラム７と、上下ダイヤフラム４、５の、建物の外側に臨む縁部とは、断続溶接、隅肉溶接あるいは部分溶け込み溶接にて接合されている。
【００２８】
上記側柱をなす鋼管柱１と鉄骨梁２との接合方法は、予め工場等において形成され、所定の位置に立設された鋼管柱１と鉄骨梁２とを、所定の位置にて高力ボルトとナットにて締結して接合する。
【００２９】
このように本発明の鋼管柱と鉄骨梁との接合構造による隅柱と、前記側柱とを用いて架構を構成すると、建物の全周に置いて外壁を直接梁や柱に固定することが可能となり、且つ、形成される内部空間を広く形成することが可能となるという優れた効果を奏する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の鋼管柱と鉄骨梁との接合構造及び接合方法によれば、鉄骨梁と接合するための、上下のダイヤフラムと、ガゼットプレートと、鉛直ダイヤフラムとを備えた鋼管柱を、予め工場などで確実に且つ強固に固定して、十分な強度を有する鋼管柱を形成することができ、これにより剛強なラーメン構造を実現することが可能となる。
【００３１】
また、鋼管柱と鉄骨梁との接合は、ボルト接合のみとしたので、施工し易い鋼管柱と鉄骨梁との接合構造を実現することが可能となる。さらに、その溶接を断続溶接、隅肉溶接あるいは部分溶け込み溶接としたので、現場で行う溶接作業を効率が良く行うことが可能となる。これにより、短かい工期にて施工可能な鋼管柱と鉄骨梁との接合構造を実現することが可能となる。
【００３２】
また、側柱及び隅柱における建物の外側に臨む側面には、上下のダイヤフラムは備えられていないため、側柱及び隅柱より内側に形成される空間を広く形成することが可能となるとともに、直接外壁を梁等に固定することが可能となるため、施工コストを低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】側柱としての鋼管柱と鉄骨梁との接合部を示す斜視図である。
【図２】図１に示す接合部の構成を示す分解図である。
【図３】本発明の鋼管柱と鉄骨梁との接合構造を隅柱に適用した例を示す斜視図である。
【図４】従来の鋼管柱と鉄骨梁との接合構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　鋼管柱
２　　鉄骨梁
２ａ　上フランジ
２ｂ　下フランジ
２ｃ　ウェブ
２ｄ，２ｅ　小孔
３　　角形鋼管
４　　上ダイアフラム
４ａ　切欠部
４ｂ　小孔
５　　下ダイアフラム
５ａ　切欠部
５ｂ　小孔
６　　ガゼットプレート
６ａ　小孔
７　　鉛直ダイヤフラム
７ａ　スリット
１０　スプライスプレート
１０ａ　小孔
２４　上ダイアフラム
２５　下ダイアフラム
【図１】
2004011377.tif 000003
【図２】
2004011377.tif 000004
【図３】
2004011377.tif 000005
【図４】
2004011377.tif 000006