(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖断面構造の内ダイアフラム形式の柱とＨ形鋼の梁を接合する柱梁接合部の製造方法であって、前記柱の内ダイアフラムと前記梁のフランジの柱スキンプレートへの取り付けを、上下のダイアフラムの間隔が、前記梁の上下のフランジの間隔より狭く、且つ前記梁から前記柱のダイアフラムに作用する曲げモーメントが最小となるように、所定の距離だけ偏心させて取り付けることを特徴とする柱梁接合部の製造方法。
【請求項２】
前記曲げモーメントを、梁フランジの軸方向応力と梁ウェブの軸方向応力、梁ウェブのせん断力を作用応力として求めることを特徴とする請求項１記載の柱梁接合部の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨構造における柱梁接合部の製造方法に関し、特に耐震性に優れた、閉鎖断面の柱とＨ形鋼の梁による柱梁接合部の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄骨構造における溶接による柱梁接合部は、溶接部の材質劣化や溶接欠陥により地震などの際、最も破壊される確率が高いとされている。内ダイアフラム形式の柱の場合、ダイアフラムを柱スキンプレートに溶接するエレクトロスラグ溶接部に欠陥を生じると梁からの応力により開口量の大きな亀裂となり耐震性を劣化させる。
【０００３】
図５は、柱を閉鎖断面とし、梁をＨ形鋼とする内ダイアフラム形式の仕口構造１００を説明する図で（ａ）は部分断面図、（ｂ）は平面図を示し、柱２００の内部で、梁３００の梁フランジ３１０に対向する位置にダイアフラム４００がエレクトロスラグ溶接で取り付けられている。
【０００４】
柱２００内部の、梁ウェブ３２０に対向する位置に補強材を設けないと、柱スキンプレート２１０に面外変形が発生する。そして、梁フランジ３１０の軸方向応力８００ａ、梁ウェブ３２０の軸方向応力８００の一部、及び梁ウェブのせん断力７００を作用応力とする曲げモーメントが、エレクトロスラグ溶接部Ａを介してダイアフラム４００に作用する。梁フランジ３１０からダイアフラム４００には矢印９００のように応力の流れが生じる。
【０００５】
図６は、柱スキンプレート２１０とダイアフラム４００を溶接するエレクトロスラグ溶接部Ａの構成を示す図で、ダイアフラム４００とその両側に配置された裏当金５００による開先部を溶接し、溶着金属６００とする。
【０００６】
柱梁接合部のエレクトロスラグ溶接は入熱４００ｋＪ／ｃｍ以上の大入熱溶接となるため、裏当金５００と柱スキンプレートとの間に空隙１０ａが発生する場合があり、空隙１０ａに梁ウェブ３２０の軸方向応力８００等を作用応力とする曲げモーメントが作用すると、空隙１０ａが開口して亀裂を生じ、柱梁接合部が破壊される。
【０００７】
特許文献１、特許文献２は、そのような破壊を防止するエレクトロスラグ溶接法に関し、裏当金と柱スキンプレートを溶接し、両者の間で空隙の発生を防止することが記載されている。
【特許文献１】特開平８−１５５６６１号公報
【特許文献２】特開平２００２−５４２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、特許文献２記載の方法は狭隘な柱内部における溶接作業量が増大し、また、新たに溶接部が増えることなり、好ましくない。更に、裏当金と柱スキンプレートが溶接されたとしても、長期間の使用によって疲労亀裂が導入され、梁からの曲げモーメントによって開口し、柱梁接合部を破壊することが懸念される。
【０００９】
そこで、本発明は、エレクトロスラグ溶接部に作用し、溶接部における裏当金と、柱スキンプレートを開口させる曲げモーメント自体を減少させて、柱梁接合部の破壊を抑制する柱梁接合部の製造方法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】
【００１０】
本発明者等は、エレクトロスラグ溶接部に作用する曲げモーメントについて鋭意検討し、以下の知見を得た。１  柱が箱型断面形で、梁ウェブが取付けられる柱スキンプレートの内側に内部ウェブを取り付けない場合、梁ウェブの材軸方向応力は柱フランジの面外曲げ抵抗で柱ウェブおよびダイアフラムに伝達される。
【００１１】
２  よって，梁フランジの軸方向力のダイアフラムへの伝達のほか，この梁ウェブの材軸方向応力を考慮した力の釣り合いからダイアフラム板厚や柱スキンプレートに取付ける位置の決定が必要で、梁からダイアフラムに作用する曲げモーメントの作用応力を、梁フランジの軸方向応力、梁ウェブの軸方向応力、梁ウェブのせん断力とする。
３  梁ウェブの軸方向応力は、柱スキンプレートの面外変形をもたらし、その結果、ダイアフラムの軸力と曲げモーメントとして作用するので、エレクトロスラグ溶接部においてダイアフラムと裏当金の間に空隙が発生すると、空隙を開口させ、亀裂の発生により柱梁接合部の耐震性を劣化させる。
【００１２】
本発明は以上の知見をもとに更に検討を加えてなされたもので、すなわち、本発明は
１ 閉鎖断面構造の内ダイアフラム形式の柱とＨ形鋼の梁を接合する柱梁接合部の製造方法であって、前記柱の内ダイアフラムと前記梁のフランジの柱スキンプレートへの取り付けを、上下のダイアフラムの間隔が、前記梁の上下のフランジの間隔より狭く、且つ前記梁から前記柱のダイアフラムに作用する曲げモーメントが最小となるように、所定の距離だけ偏心させて取り付けることを特徴とする柱梁接合部の製造方法。
【００１３】
２  前記曲げモーメントを、梁フランジの軸方向応力と梁ウェブの軸方向応力、梁ウェブのせん断力を作用応力として求めることを特徴とする１記載の柱梁接合部の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エレクトロスラグ溶接部に空隙が生じたとしても、上下の梁フランジの間隔より、上下のダイアフラムの間隔が狭いので、柱スキンプレートの面外変形が抑制され、梁フランジの軸方向応力、梁ウェブの軸方向応力、梁ウェブのせん断力を作用応力とする曲げモーメントのエレクトロスラグ溶接部に対する作用が減少し、空隙からの亀裂の発生が抑制されて耐震性に優れた柱梁接合部が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
柱梁接合部には、内ダイアフラム形式と通しダイアフラム形式が一般的に用いられるが、両形式における梁から柱への基本的な応力伝達方法は同じとされているので、内ダイアフラム形式の柱梁接合部を用いて本発明を説明する。尚、本発明では、ダイアフラムの板厚は梁フランジの板厚以上とする。
図１は本発明を説明する図で、（ａ）は本発明を適用した柱梁接合部の部分断面図、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）に示した柱梁接合部において、柱スキンプレートにダイアフラムと梁フランジを取り付けた個所の拡大詳細図を示す。（ｂ），（ｃ）においてエレクトロスラグ溶接部は省略する。
【００１６】
図において、１は柱梁接合部、２は内ダイアフラム形式の柱、２１は梁３が取り付けられる柱スキンプレート、３は梁、３１は梁の上フランジ、３１ａは梁の下フランジ、３２は梁ウェブ、４は柱スキンプレート２１の、梁フランジ３１の略対向する位置に取り付けられる上ダイアフラム、４ａは柱スキンプレート２１の、梁フランジ３１ａの略対向する位置に取り付けられる下ダイアフラムを示す。
【００１７】
本発明に係る製造方法は、まず、上下の梁フランジ３１、３１ａの間隔より、上下のダイアフラム４，４ａの間隔を狭くして、柱スキンプレート２１の剛性を高めて、面外変形を抑制し、更に、ダイアフラム４、４ａに作用する曲げモーメントが、最小となるように、柱スキンプレート２１にダイアフラム４を取付ける位置を、梁フランジとの関係において規定する。
【００１８】
梁フランジ３１（３１ａ）の中心線ａとダイアフラム４（４ａ）の中心線ｂが偏心すると、ダイアフラム４（４ａ）に作用する、梁フランジの軸方向応力、梁ウェブの軸方向応力、梁ウェブのせん断力を作用応力とする曲げモーメントは変化するので、曲げモーメントが最も小さくなるように求めた距離だけ、梁フランジ３１（３１ａ）の中心線ａとダイアフラム４（４ａ）の中心線ｂを偏心させて、ダイアフラム４を柱スキンプレートに取り付ける。
【００１９】
この際、上のダイアフラム４は梁フランジ３１に対して−方向に偏心させ（図１（ｂ））、下のダイアフラム４ａは梁フランジ３１ａに対して＋方向に偏心させる（図１（ｃ））。
【００２０】
図４は、ラーメン構造の柱梁接合部のモデル試験体に強制変位を与えて、ダイアフラムに作用する曲げモーメントに及ぼす偏心距離ｅの影響を、有限要素法により求めた結果を示す図で、図２に試験条件、図３に試験体を示す。
【００２１】
モデル試験体は１／２対称モデルで、柱端支持条件をピン接合として、梁端部に強制変位を与えた。図４から明らかなように、偏心距離ｅが−１．４ｍｍの場合、曲げモーメントは０となるので、図１（ｂ）（ｃ）の偏心距離ｅを１．４ｍｍとする。
【００２２】
以上の説明では、モデル試験体を用いた有限要素法による解析で、偏心距離を求めたが、本発明での偏心距離を求める方法を限定するものでなく、偏心距離は、実体モデルの載荷試験等で求めても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る柱梁接合部を説明する模式図で（ａ）は部分断面図、（ｂ）は上ダイアフラムと梁の上フランジの取付け位置を説明する図、（ｃ）は下ダイアフラムと梁の下フランジの取付け位置を説明する図。
【図２】実施例の試験条件を説明する模式図。
【図３】実施例の試験体を説明する模式図。
【図４】実施例。
【図５】従来例の柱梁接合部を示す図で、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は平面図を示す。
【図６】図５のエレクトロスラグ溶接部の拡大図。
【符号の説明】
【００２４】
１      柱梁接合部
２      内ダイアフラム形式の柱
２１    柱スキンプレート
３      梁
３１    梁の上フランジ
３１ａ  梁の下フランジ
３２    梁ウェブ  
４      上ダイアフラム
４ａ    下ダイアフラム
１０ａ  空隙
１００  内ダイアフラム形式の仕口構造
２００  柱
２１０  柱スキンプレート
３００  梁
３１０  梁フランジ
３２０  梁ウェブ
４００  ダイアフラム
５００  裏当金
６００  溶着金属
７００  梁ウェブのせん断力
８００  梁ウェブの軸方向応力
８００ａ梁フランジの軸方向応力
９００  流れ応力
【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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