(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定構造体に鉄骨の一端を接合する接合構造であって、
前記固定構造体に鉄骨接合用の接合金物が設けられ、
この接合金物は、前記固定構造体に所定方向に間隔を開けて配置された一対の垂直板と、両垂直板の前記鉄骨側の先端縁間に設けられ前記固定構造体とは直接には非接合である変形許容板とでなり、
前記鉄骨の一端が前記変形許容板に接合され、
前記接合金物の前記変形許容板は、前記鉄骨を挟んだ両側に剛性低下用の切抜孔を有し、前記接合金物の前記変形許容板のうちの前記切抜孔を除いた部分である、隣合う前記切抜孔間の部分、および前記切抜孔と前記変形許容板の外周縁との間の部分がトラス構造を成す鉄骨の接合構造。
【請求項２】
固定構造体に鉄骨の一端を接合する接合構造であって、
前記固定構造体に鉄骨接合用の接合金物が設けられ、
この接合金物は、前記固定構造体に所定方向に間隔を開けて配置された一対の垂直板と、両垂直板の前記鉄骨側の先端縁間に設けられ前記固定構造体とは直接には非接合である変形許容板とでなり、
前記鉄骨の一端が前記変形許容板に接合され、
前記接合金物の前記変形許容板は、前記鉄骨を挟んだ両側に剛性低下用の切抜孔を有し、前記鉄骨の一端が前記変形許容板の前記所定方向の中央に接合され、前記鉄骨の長手方向は前記変形許容板に対して垂直であり、前記鉄骨を挟んで両側に位置する前記切抜孔は、斜辺が対向するように形成された２つの直角三角形であって、前記鉄骨を挟んで対称形に形成されている鉄骨の接合構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の鉄骨の接合構造において、前記固定構造体の前記鉄骨が接合される部材が鉄骨製の梁または柱であり、前記鉄骨が梁である鉄骨の接合構造。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の鉄骨の接合構造において、前記接合金物の前記変形許容板は、前記所定方向となる幅方向の中間位置から前記鉄骨の長手方向に突出する立姿勢の中央接合板を有し、前記鉄骨は前記中央接合板に接合されている鉄骨の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物流倉庫、工場等の建築物における柱、梁等の固定構造体に対して一端が接合される鉄骨の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８、図９に示すように、物流倉庫、工場等の建築物２０には、商品や原材料等の搬入・搬出用の開口部２１の上方に長大な庇２２が設けられていることが多い。この種の庇２２は、例えば、柱２３に固定した複数の大梁１を屋外側に突出して設け、各大梁１間に複数の小梁２を設け、これら大梁１および小梁２の下側に折板等からなる庇材２４が取り付けられる。大梁１および小梁２の下側に庇材２４を取り付けるのは、庇材２４の止水等を考慮して、大梁１の先端を引っ張り上げておく吊り材２５を、庇材２４を貫通させずに設けるためである。
【０００３】
このような長大な庇２２は、連続配置されている小梁２が日射による温度上昇で伸長し、大梁１との接合部に多大な力がかかることで、大梁１と小梁２とを接合する部位の鉄骨、ボルト、ガセットプレート等に変形や損傷等が生じる可能性がある。特に、大梁１および小梁２の下側に庇材２４が取り付けられている場合、小梁２が日射を直接受けるため、温度上昇が著しく、上記変形や損傷がより顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−０６２７６２号公報
【特許文献２】特開平７−０６２７６３号公報
【特許文献３】特開平７−０７１０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、物流倉庫、工場等の建築物２０では、柱、梁等の鉄骨の接合に高力ボルト（ＨＴＢ）が用いられている。庇２２における大梁１と小梁２との接合部についても同様である。高力ボルトによる接合は接合強度が強いので、小梁２が日射による温度上昇で伸長しても、大梁１と小梁２間で長孔からなるボルト孔に沿ってすべりが発生せず、可動ジョイントとして機能しないことがある。この場合、庇２２の全体における各大梁１間の同じ並びの小梁２が、あたかも１本の連続した梁であるかのような挙動を示し、全体で大きな伸びとなる。例えば、晴天時には、１００ｍの庇２２で３０ｍｍ程度伸びる。このため、大梁１と小梁２とを接合する部位の鉄骨、ボルト、ガセットプレート等の変形や損傷が避けられない。
【０００６】
なお、庇２２における大梁１と小梁２の接合に、高力ボルトではなく中ボルトを使用するようにすれば、常に可動ジョイントとして機能させることができるが、同じ作業現場で高力ボルトと中ボルトを使い分けるのは、現場の混乱を招く原因となるので現実的ではない。また、庇２２を長手方向に複数の部分に分割すれば、小梁２の伸びを分散させて、大梁１と小梁２とを接合する部位の鉄骨、ボルト、ガセットプレート等に与える影響を低減させることができるが、この場合、各分割部で２本の大梁１が必要となって、庇２２の部材点数が多くなり、コスト増を招くことになる。
【０００７】
特許文献１，２に、火災等による梁の熱膨張に起因して架構が大きく変形するのを防止するために、隣合う躯体区画に隙間を設け、両躯体区画を伸縮可能なジョイントプレートで連結することで、両躯体区画の梁の熱的伸びを吸収する建築の耐火構造が開示されている。しかし、この構造は、隣合う２つの躯体区画間の熱的伸びを吸収するが、熱的伸びの方向に垂直な方向、例えば鉛直方向の剛性は確保されない。なお、大梁と柱との間の接合部についても、上記と同様の課題がある。
【０００８】
この発明の目的は、鉄骨が温度変化により伸縮しても、その伸縮を吸収することができ、かつ前記鉄骨の長手方向に垂直な方向の剛性および接合耐力も確保することができる鉄骨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】
【０００９】
この発明の鉄骨の接合構造の基本構成は、固定構造体に鉄骨の一端を接合する接合構造であって、前記固定構造体に鉄骨接合用の接合金物が設けられ、この接合金物は、前記固定構造体に所定方向に間隔を開けて配置された一対の垂直板と、両垂直板の前記鉄骨側の先端縁間に設けられ前記固定構造体とは直接には非接合である変形許容板とでなり、前記鉄骨の一端が前記変形許容板に接合される。
例えば、前記固定構造体の前記鉄骨が接合される部材は鉄骨製の梁または柱であり、前記鉄骨は梁である。この場合、前記所定方向は、固定構造体の構成部材である梁または柱の長手方向となる。
【００１０】
この構成によると、鉄骨の一端が変形許容板に接合されているため、鉄骨が温度変化により長手方向に伸縮すると、接合金物の変形許容板が鉄骨の長手方向に曲げ変形することで鉄骨の伸縮を吸収する。自重や風によって鉄骨に作用するこの鉄骨の長手方向に垂直な方向のせん断力は、接合金物の変形許容板および一対の垂直板を介して固定構造体に伝達する。また、せん断力が一対の垂直板に均等に伝達されるため、大きなせん断耐力が得られる。
【００１１】
前記基本構成において、前記接合金物の前記変形許容板は、前記所定方向となる幅方向の中間位置から前記鉄骨の長手方向に突出する立姿勢の中央接合板を有し、前記鉄骨は前記中央接合板に接合されているのが良い。
この場合、鉄骨の一端を、変形許容板における所定方向の中間位置に無理なく接合することができる。
【００１２】
この発明は、前記基本構成において、前記接合金物の前記変形許容板は、前記接合金物の前記変形許容板は、前記鉄骨を挟んだ両側に剛性低下用の切抜孔を有している。
変形許容板が剛性低下用の切抜孔を有すると、鉄骨の伸縮に対して変形許容板が鉄骨の長手方向に曲げ変形し易くなる。また、剛性低下用の切抜孔が鉄骨を挟んだ両側に位置していると、面外方向（変形許容板の表裏面と直交する方向）の剛性、すなわち変形許容板の曲げ変形し易さが鉄骨を挟んだ両側で同程度となる。
【００１３】
この発明の第１の鉄骨の接合構造は、前記基本構成において、前記変形許容板に前記切抜孔を設け、前記接合金物の前記変形許容板のうちの前記切抜孔を除いた部分である、隣合う前記切抜孔間の部分、および前記切抜孔と前記変形許容板の外周縁との間の部分がトラス構造を成すようにする。
変形許容板のうちの切抜孔を除いた部分をトラス構造とすることで、面外方向の剛性を調整しつつ、大きなせん断耐力を確保したまま面内方向（変形許容板の表裏面と平行な方向）にせん断力を伝達することができる。
【００１４】
この発明の第２の鉄骨の接合構造は、前記基本構成において、前記変形許容板に前記切抜孔を設け、前記鉄骨の一端が前記変形許容板の前記所定方向の中央に接合され、前記鉄骨の長手方向は前記変形許容板に対して垂直であり、前記鉄骨を挟んで両側に位置する前記切抜孔は、斜辺が対向するように形成された２つの直角三角形であって、前記鉄骨を挟んで対称形に形成されている。
鉄骨の一端が変形許容板の前記所定方向の中央に接合され、鉄骨の長手方向は変形許容板に対して垂直であるため、変形許容板の曲げ変形が鉄骨を挟んで対称に生じる。このため、鉄骨の一端が変形許容板の偏った箇所に接合させている場合と比べて、大きな曲げ変形量が得られる。また、切抜孔を上記直角三角形の形状および配置とすると、面外方向の剛性を効果的に落としつつ、面内方向の大きなせん断耐力を確保したトラス構造を実現できる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の鉄骨の接合構造は、固定構造体に鉄骨の一端を接合する接合構造であって、前記固定構造体に鉄骨接合用の接合金物が設けられ、この接合金物は、前記固定構造体に所定方向に間隔を開けて配置された一対の垂直板と、両垂直板の前記鉄骨側の先端縁間に設けられ前記固定構造体とは直接には非接合である変形許容板とでなり、前記鉄骨の一端が前記変形許容板に接合されるため、鉄骨が温度変化により伸縮しても、その伸縮を吸収することができ、かつ前記鉄骨の長手方向に垂直な方向の剛性および接合耐力も確保することができる
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態に鉄骨の接合構造の一部省略正面図、（Ｂ）はその一部破断平面図、（Ｃ）はその側面図である。
【図２】同鉄骨の接合構造の分解斜視図である。
【図３】同鉄骨の接合構造に用いられる接合金物の２つの例の平面図である。
【図４】同鉄骨の接合構造の各部に作用する力の説明図である。
【図５】同接合金物の変形許容板の構成を模式化して表した図である。
【図６】異なる変形許容板の構成を模式化して表した図である。
【図７】さらに異なる変形許容板の正面図である。
【図８】庇を備えた建築物の斜視図である。
【図９】同建築物の破断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の一実施形態を図１〜図５と共に説明する。
この鉄骨の接合構造は、例えば図８、図９に示すような物流倉庫、工場等の建築物２０の庇２２における、庇材２４を支持する大梁１と小梁２との接合箇所に適用される。大梁１は柱２３に固定されて屋外側に突出して設けられている。小梁２は、一対の大梁１間に両端をそれぞれ接合して設けられている。大梁１は請求項で言う「固定構造体」の一部となる構成部材であり、小梁２は請求項でいう「鉄骨」である。
【００１８】
図１はこの発明の一実施形態にかかる鉄骨の接合構造の一部省略正面図、一部破断平面図、および側面図、図２は同接合構造の分解斜視図である。固定構造体の構成部材である大梁１はＨ形鋼等からなり、ウェブ部１ａを鉛直方向に向けて設置されている。鉄骨である小梁２は、例えば大梁１よりもサイズが小さいＨ形鋼等からなり、ウェブ部２ａを鉛直方向に向けて設置され、一端が大梁１に突き当てられている。図１（Ａ）では、小梁２の図示が省略され、図１（Ｂ）では大梁１の一部を破断して示している。
【００１９】
大梁１と小梁２との接合には、接合金物３が用いられる。接合金物３は、所定方向に間隔を開けて配置されて所定方向に対して垂直な一対の垂直板４と、両垂直板４の小梁２側の先端縁間に亘って設けられた変形許容板５と、この変形許容板５の所定方向の中間位置から前記垂直板４の位置する側とは反対側に突出する中央接合板６とでなる。変形許容板５は、大梁１とは直接には非接合である。これら垂直板４、変形許容板５、および中央接合板６はいずれも鋼板からなる。ここで、「所定方向」とは、大梁１と小梁２を接合した状態における大梁１の長手方向のことである。大梁１と小梁２との接合状態において、変形許容板５は、小梁２の長手方向に対し垂直な姿勢となる。
【００２０】
一対の垂直板４と変形許容板５は、図３（Ａ）のように溶接により互いに固定してもよく、図３（Ｂ）のように、アングル材７を介して互いに固定してもよい。図の例では、垂直板４にアングル材７が予め溶接により固定されており、施工現場でアングル材７と変形許容板５とを高力ボルト８により互いに固定する。図３（Ａ），（Ｂ）のいずれについても、変形許容板５と中央接合板６とは溶接により固定されている。図３（Ａ）の構成は現場作業が少なくて済む利点があり、図３（Ｂ）の構成は嵩張らずに運搬に好都合であるという利点がある。
【００２１】
変形許容板５には、複数の剛性低下用の切抜孔１０Ａ〜１０Ｄが設けられている。切抜孔１０Ａ〜１０Ｄは、中央接合板６が接合されている箇所の両側にそれぞれ２つずつ設けられている。つまり、後述するように中央接合板６に小梁２の一端を固定した状態において、小梁２の左側に切抜孔１０Ａ，１０Ｂが位置し、右側に切抜孔１０Ｃ，１０Ｄが位置する。各切抜孔１０Ａ〜１０Ｄは直角三角形であり、左側の切抜孔１０Ａ，１０Ｂは右下がりに傾斜した斜辺が対向するように形成され、右側の切抜孔１０Ｃ，１０Ｄは左下がりに傾斜した斜辺が対向するように形成されている。また、片側の切抜孔１０Ａ，１０Ｂともう片側の切抜孔１０Ｃ，１０Ｄとは、小梁２を挟んで対称形に形成されている。
【００２２】
上記切抜孔１０Ａ〜１０Ｄが設けられた変形許容板５は、切抜孔１０Ａ〜１０Ｄと変形許容板５の外周縁との間の部分、換言すると外周縁に沿う部分５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、および隣合う切抜孔１０Ａ〜１０Ｄ間の部分５ｅ，５ｆ，５ｇで構成される。切抜孔１０Ａ，１０Ｂ間の部分５ｅおよび切抜孔１０Ｃ，１０Ｄ間の部分５ｇは互いに傾斜方向が異なる斜め方向を向き、切抜孔１０Ａ，１０Ｃ間の部分５ｆは前記長手方向に対し垂直な方向（具体的には鉛直方向）を向いている。
【００２３】
この構成を模式化して示すと、図５のようなトラス構造を成す。このトラス構造は、切抜孔１０Ａ〜１０Ｄ（図１）を設けたことにより、面外方向（変形許容板５の表裏面と直交する方向）の曲げに対しては剛性が小さいが、面内方向（変形許容板５の表裏面と平行な方向）のせん断力に対しては剛性が大きい構造である。特に、この例のように切抜孔１０Ａ〜１０Ｄを直角三角形として、鉛直方向を向く前記部分５ｆを形成することにより、面外方向の剛性を効果的に落としつつ、大きなせん断耐力（具体的には鉛直方向の剛性）を確保したトラス構造を実現できる。切抜孔１０Ａ〜１０Ｄの大きさおよび配置を変えることで、面外方向の剛性を調整することができる。
【００２４】
接合金物３は、一対の垂直板４の各基端縁を大梁１のウェブ部１ａに溶接により固定し、かつ一対の垂直板４の各上下端縁を大梁１の上下のフランジ部１ｂにそれぞれ溶接により固定することで、大梁１に固定される。この状態で、変形許容板５は大梁１のフランジ部１ｂの外端よりも外側に位置している。そして、中央接合板６に、小梁２のウェブ部２ａが高力ボルト１１により固定される。
【００２５】
また、大梁１のウェブ部１ａを挟んで接合金物３の一対の垂直板４と反対側に、補強垂直板１２が固定される。補強垂直板１２は、垂直板４と同様に、基端縁を大梁１のウェブ部１ａに溶接により固定し、かつ上下端縁を大梁１の上下のフランジ部１ｂにそれぞれ溶接により固定することで、大梁１に固定される。
【００２６】
この鉄骨の接合構造の作用を図４と共に説明する。
日射等により小梁２が温度上昇して長手方向に伸びると、接合金物３の変形許容板５に対して押し出し力Ｆ１が作用する。これにより、変形許容板５が想像線で示すように小梁２の長手方向（変形許容板５の面外方向）に曲げ変形することで、小梁２の伸び変形を吸収する。変形許容板５に切抜孔１０Ａ〜１０Ｄを設けて曲げ剛性を低下させているので、変形許容板５が曲げ変形し易い。変形許容板５を大梁１のフランジ部１ｂの外端よりも外側に位置させてあるので、変形許容板５が曲げ変形してもフランジ部１ｂと干渉しない。なお、寒冷時等に小梁２が収縮した場合には、変形許容板５が想像線とは逆向きに曲げ変形する。
【００２７】
自重や風により小梁２に作用する鉛直方向のせん断力Ｆ２は、接合金物３の変形許容板５および一対の垂直板４を介して大梁１に伝達される。変形許容板５に関しては、主に斜めの部分５ｅ，５ｇにせん断力Ｆ２に対する反力Ｐ３が作用する。小梁２の一端が、変形許容板５における大梁１の長手方向の中間に接合されて、変形許容板５の曲げ変形が小梁２を挟んで対称に生じるため、小梁２の一端が変形許容板５の偏った箇所に接合させている場合と比べて、大きな曲げ変形量が得られる。また、せん断力が一対の垂直板４に均等に伝達されるため、大きなせん断耐力が得られる。
【００２８】
上述したように、この鉄骨の接合構造は、小梁２が温度変化等により伸縮しても、その伸縮を吸収することができ、かつ小梁２の長手方向に垂直な方向、例えば鉛直方向の剛性も確保することができるため、日射による温度変化の影響を受け易い物流倉庫、工場等の長大な庇２２に適用することで、大梁１と小梁２とを接合する部位の鉄骨の変形、ボルトの破断、ガセットプレートの破断等を防止することができる。
【００２９】
この実施形態は、固定構造体の鉄骨が接合される部材が大梁１であり、鉄骨が小梁２である例を示しているが、固定構造体の鉄骨が接合される部材が鉄骨製の柱であり、鉄骨が大梁等の梁であってもよい。また、固定構造体の鉄骨が接続される部材は、例えば基礎や壁等であってもよく、鉄骨は、固定構造体に一端が接合されるものであれば梁以外の鉄骨であってもよい。なお、変形許容板５は、図６に示すトラス構造であってもよい。
【００３０】
また、この実施形態の接合金物３は、変形許容板５に設けられる切抜孔１０Ａ〜１０Ｄが直角三角形であるが、それ以外の形状であっても良い。例えば、図７のように切抜孔１０Ａ〜１０Ｄを円形としても良い。この場合も、変形許容板５はトラス構造となる。
【符号の説明】
【００３１】
１…大梁（固定構造体の一部）
２…小梁（鉄骨）
３…接続金物
４…垂直板
５…変形許容板
６…中央接合板
１０Ａ〜１０Ｄ…切抜孔
【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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【図８】
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【図９】
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