(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管柱の側面に接合されて幅方向に延出する添え板と、該添え板の延出部とＨ形断面梁のフランジの間に介在設置されて両者を連結する連結部材とを備え、
前記連結部材をＨ形断面材のみで構成し、
前記Ｈ形断面材のフランジと前記添え板とのボルト接合および前記Ｈ形断面材のウェブと前記Ｈ形断面梁のフランジとのボルト接合のみによって、前記Ｈ形断面梁のフランジが前記鋼管柱の側面に接合されていることを特徴とする鋼管柱の柱梁接合構造。
【請求項２】
前記鋼管柱は、内部にコンクリートを充填してなるコンクリート充填管構造であることを特徴とする請求項１記載の鋼管柱の柱梁接合構造。
【請求項３】
角形鋼管柱と、
該角形鋼管柱が挿入され、かつ該角形鋼管柱の側面に接合された、一定幅の鋼板を井桁状に組み立ててなる、延出部を具備する添え板と、
該添え板の延出部のうち互いに平行な延出部同士の間に配置されるＨ形断面材と、
該Ｈ形断面材を介して前記角形鋼管柱に接合されるＨ形断面梁と、
を有し、
前記Ｈ形断面材のフランジと前記延出部とのボルト接合および前記Ｈ形断面材のウェブと前記Ｈ形断面梁のフランジとのボルト接合のみによって、前記Ｈ形断面梁のフランジが前記鋼管柱の側面に接合されていることを特徴とする鋼管柱の柱梁接合構造。
【請求項４】
前記角形鋼管柱は、内部にコンクリートを充填してなるコンクリート充填管構造であることを特徴とする請求項３記載の鋼管柱の柱梁接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管柱の柱梁接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管柱の断面形状には、円形断面のものと角形断面のものとがある。このうち角形断面の鋼管柱においては、ロール成形またはプレス成形した角形鋼管を一旦切断して通しダイアフラムを溶接して、柱梁仕口部を形成するのが一般的である。
また、コンクリート充填管構造（ＣＦＴ構造）の場合には、通しダイアフラムに貫通孔を設け、柱継手部からのコンクリート落とし込みや、トレミー管を使ったコンクリート打ち上げ等によって鋼管内にコンクリートを充填している。
【０００３】
しかし、柱梁接合部が通しダイアフラム構造の場合には、ダイアフラムで囲まれた柱梁仕口部（いわゆるサイコロ部）へのコンクリート充填性が悪くなることや、ダイアフラム近傍でのコンクリートのブリージングによって、鋼管内部、特に柱梁接合部付近に空隙部ができるという問題点があった。
そして、これらの問題点を解決するために、
（１）通しダイアフラム構造の鋼管柱に高流動コンクリートを用いて、コンクリート充填性能を向上させる。
（２）外ダイアフラム構造とする
などの方法が取られてきたが、いずれも次に述べるような課題を有していた。
【０００４】
（１）に関して
高流動コンクリートが高価であるため、コスト増となる。また、コンクリートのブリージング現象は、コンクリートが水との反応を必要とする材料である限り少なからず起こり、完全には防止できないこと、などがある。
さらに、特開平１１−２６９９９０号公報に示されたように展開阻止筒などのコンクリート充填用部材を鋼管内部の通しダイアフラム貫通孔付近に取り付けるという方法もあるが、この取付には繊細な作業を必要とし、効率が悪い。また、この方式によったとしても、ブリージングの問題を完全には解決することはできない。
【０００５】
（２）に関して
外ダイアフラム構造を採用したものとしては特開平１１−２６９９８５号公報、特開平１１−２６９９８６号公報などに見られるスプリットＴ構造がある。しかし、このスプリットＴ構造は以下に示す種々の問題点を有している。
高力ボルト接合であるため、柱との溶接が不要となるが、梁ウェブに相当する部分を持たないスプリットＴ断面のみで梁からのモーメント・せん断力を負担しなければならないため、ウェブを持つ通常のブラケット接合に対して剛性が小さい。
また、柱部分にボルト孔を必要とするため、鋼管柱面のボルト孔断面欠損が大きくなる。
さらに、閉断面に対する締め付けを行うブラインドボルトを必要とするが、そのコストは通常高力ボルトに対して高くなる。また、ブラインドボルトは低強度の扱いを受けるため、通常高力ボルトに比較してより多くの本数を必要とし、全体としてみればかなりのコスト増となる。
【０００６】
以上述べた従来構造の種々の問題点を解決するものとして、本願の発明者は本願の先願にかかる特開平１０−２２７０６３号に示される角形鋼管柱とＨ形断面梁の接合構造を発明した。
同公報に開示した角形鋼管柱とＨ形断面梁の接合構造は、図５に示すように、角形鋼管柱２１の側面に、該角形鋼管柱２１の幅方向に所定長さ延出する添え板（サイドプレート）２３を溶接接合し、該添え板２３の延出部とＨ形断面梁２５のフランジ部２７をアングル材２９と溝形断面材３１を介してボルト３３，３５で接合してなるものである。
これによれば、上述した通しダイアフラム構造の鋼管柱に高流動コンクリートを充填する方法（１）、外ダイアフラム構造（２）の有する種々の問題点を解決できる優れた構造となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、図６に示した構造は優れたものであるが、添え板２３と梁２５のフランジ部２７をつなぐ部材として、２個のアングル材２９及び１個の溝形断面材３１という複数部材を用いているため、ボルト引張線の偏心の影響が大きくなるという課題を残していた。
【０００８】
この点を平面模式図である図６及び図５の矢視Ａ−Ａ断面図である図７に基づいて説明する。
ボルト３３とボルト３５の水平方向の偏心距離をｅ１、アングル材２９がボルト３３，３５から受ける力をＰとすると、各アングル材２９にはそれぞれＭ１，Ｍ２＝Ｐ・ｅ１のモーメントＭ１，Ｍ２が作用する。
したがって、各アングル材２９はこのモーメントＭ１，Ｍ２を考慮して板厚を厚くする等の強度を強くする必要がある。
また、ボルト３３，３５に発生する応力がボルトのせん断耐力を越えるとアングル材２９に回転が生じてしまうことになるので、ボルト３３，３５についてもモーメントＭ１，Ｍ２に耐えうるものにする必要がある。
【０００９】
また、鉛直方向についても、図７に示すように、ボルト３５の鉛直方向の偏心距離をｅ２、溝形鋼３１及びアングル材２９がボルト３５から受ける力をそれぞれＱとすると、溝形鋼３１及びアングル材２９にはそれぞれＭ１’，Ｍ２’＝Ｑ・ｅ２のモーメントＭ１’，Ｍ２’が作用する。したがって、このモーメントＭ１’，Ｍ２’を考慮して溝形鋼３１及びアングル材２９の板厚を厚くする等、強度・剛性を高める必要がある。
【００１０】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、ボルト位置の偏心による影響が少なく経済的な設計が可能な角形鋼管柱とＨ形梁の接合構造を得ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋼管柱の柱梁接合構造は、鋼管柱の側面に接合されて幅方向に延出する添え板と、該添え板の延出部とＨ形断面梁のフランジの間に介在設置されて両者を連結する連結部材とを備え、
前記連結部材をＨ形断面材のみで構成し、
前記Ｈ形断面材のフランジと前記添え板とのボルト接合および前記Ｈ形断面材のウェブと前記Ｈ形断面梁のフランジとのボルト接合のみによって、前記Ｈ形断面梁のフランジが前記鋼管柱の側面に接合されていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記鋼管柱は、内部にコンクリートを充填してなるコンクリート充填管構造であることを特徴とするものである。
さらに、本発明に係る鋼管柱の柱梁接合構造は、
角形鋼管柱と、
該角形鋼管柱が挿入され、かつ該角形鋼管柱の側面に接合された、一定幅の鋼板を井桁状に組み立ててなる、延出部を具備する添え板と、
該添え板の延出部のうち互いに平行な延出部同士の間に配置されるＨ形断面材と、
該Ｈ形断面材を介して前記角形鋼管柱に接合されるＨ形断面梁と、
を有し、
前記Ｈ形断面材のフランジと前記延出部とのボルト接合および前記Ｈ形断面材のウェブと前記Ｈ形断面梁のフランジとのボルト接合のみによって、前記Ｈ形断面梁のフランジが前記鋼管柱の側面に接合されていることを特徴とする。
さらに、前記角形鋼管柱は、内部にコンクリートを充填してなるコンクリート充填管構造であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態にかかる角形鋼管とＨ形断面梁との接合構造の斜視図、図２は正面図である。
本実施の形態は、角形鋼管柱１の側面に接合されて幅方向に延出する添え板３と、該添え板３の延出部３ａとＨ形断面梁５のフランジ５ａの間に介在設置されて両者を連結するＨ形断面材７とを備え、Ｈ形断面材７のフランジ部７ａと添え板３の延出部３ａをボルト９で接合し、Ｈ形断面材７のウェブ７ｂとＨ形断面梁５のフランジ５ａ，５ｂをボルト１１で接合したものである。
【００１４】
接合部を構成する各要素について詳細に説明する。添え板３は、図１に示すように、一定の幅を有する鋼板を予め井桁状に組み立て、これを角形鋼管柱１に挿入して隅肉溶接によって角形鋼管柱１に接合されて構成されている。
そして、添え板３の延出部３ａにおける上下部の略対称位置には延出方向に沿って複数のボルト穴１５が形成されている。
また、Ｈ形断面梁５の上下フランジ５ａ，５ｂの端部における両側部にも梁の軸線方向に沿って複数のボルト穴１７が形成されている。
【００１５】
さらに、Ｈ形断面材７はその幅（ウェブ高さ）が添え板３における対向する延出部３ａ間の距離とほぼ同寸法に形成されており、その両側のフランジ部７ａには複数のボルト穴１９が設けられている。また、Ｈ形断面材７のウェブ７ｂにも複数のボルト穴２１が形成されている。
【００１６】
次に、上記の構成要素による接合手順について説明する。角形鋼管柱１に予め井桁状に組まれた添え板３を、角形鋼管柱１の上下方向に所定の間隔を離して溶接する。そして、Ｈ形断面梁５の端部を、その上下フランジ５ａ，５ｂがそれぞれ上下の添え板３の延出部３ａの中間に位置するように配置する。さらに、上フランジ５ａの上面側に、上フランジ５ａをＨ形断面材７のウェブ７ｂで覆うように配置し、添え板３とＨ形断面材７のそれぞれに設けられたボルト穴１５，１９にボルト９を挿通してボルト接合する。さらに、Ｈ形断面材７とＨ形断面梁５のそれぞれのボルト穴２１，１７にボルト１１を挿通してボルト接合する。
また、下フランジ５ｂについても同様の手順で配置及びボルト接合する。
【００１７】
以上のように、本実施の形態においては、添え板３とＨ形断面梁５を連結する部材として単一のＨ形断面材７にて接合するようにしたので、複数の連結部材を用いていたことによるボルト引張線の偏心の悪影響がなくなる。
【００１８】
この点を、平面模式図である図３及び図２の矢視Ｂ−Ｂ断面図である図４に基づいて説明する。
ボルト９とボルト１１の水平方向の偏心距離をｅ１、Ｈ形断面梁５のフランジ５ａに作用する引張力の１／２をＰとすると、Ｈ形断面材７のウェブ７ｂの内部にはそれぞれＭ１，Ｍ２＝Ｐ・ｅ１のモーメントＭ１，Ｍ２が発生する。
しかし、ウェブ７ｂは分割されていない単一の部材なので、各モーメントＭ１，Ｍ２はウェブ７ｂの内部で相殺される。
このため、Ｈ形断面材７のウェブ７ｂには回転力が発生せず、引っ張り力のみを考慮すればよいことになり、部材のコスト低減ができると共に、設計が容易になる。
また、ボルト１１についてもモーメントＭ１，Ｍ２の影響を考慮する必要がなく、引っ張り力のみを考慮すればよくなり、従来例に比較してより大きな外力に耐えうると共に、設計も容易になる。
【００１９】
また、鉛直方向についても、図４に示すように、ボルト９のウェブ７ｂからの偏心距離をｅ２、ｅ２’（≒ｅ２）、Ｈ形断面梁５のフランジ５ａに作用する力を２Ｑとすると、フランジ部７ａにはそれぞれＭ１’＝Ｑ・ｅ２、Ｍ２’＝Ｑ・ｅ２’≒Ｑ・ｅ２のモーメントＭ１’，Ｍ２’が発生する。
しかし、フランジ部７ａは単一の部材で構成されており、かつモーメントＭ１’，Ｍ２’の大きさはほぼ等しいので各モーメントＭ１’，Ｍ２’はフランジ部７ａの内部で相殺される。
このため、Ｈ形断面材７のフランジ部７ａには回転力が発生せず、引っ張り力のみを考慮すればよいことになり、部材のコスト低減ができると共に、設計が容易になる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、連結部材をＨ形断面材で構成し、該Ｈ形断面材のフランジ部と添え板をボルト接合し、該Ｈ形断面材のウェブとＨ形断面梁のフランジをボルト接合するようにしたので、従来の連結部材が複数あることによるボルト引張線の偏心の悪影響がなくなると共に、極めてシンプルな接合構造が実現できる。
また、通しダイアフラム構造のように、鋼管内部を分断する部分を持たないため、鋼管柱をコンクリート充填管構造にした場合にも、極めて充填性の高いコンクリート充填管構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態を説明する斜視図である。
【図２】  本発明の一実施の形態を説明する正面図である。
【図３】  本発明の一実施の形態の作用の説明図である。
【図４】  本発明の一実施の形態の作用の説明図である。
【図５】  従来例の説明図である。
【図６】  従来例の作用の説明図である。
【図７】  従来例の作用の説明図である。
【符号の説明】
１  角形鋼管柱
３  添え板
５  Ｈ形断面梁
７  Ｈ形断面材
９，１１  ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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