(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の柱と梁とを接合する柱梁接合金物であって、
角形断面管からなる上階柱の端部が接続される側の角形断面管の上端部に、上面が柱の軸方向と直交すると共に、前記上階柱の外周側面位置に対応する厚さが該上階柱の板厚の
【数１】
0004526158.tif 000008
且つ下面または下面の接線が柱の軸方向に対して４０度以上、且つ５０度以下の傾斜角度を有して角形断面管の内部に向かって徐々に肉薄になるように形成された補強部を有することを特徴とする柱梁接合金物。
【請求項２】
前記補強部と前記角形断面管とが一体的に鋳造成形されたことを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合金物。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の柱梁接合金物を有し、前記柱梁接合金物の端部に角形断面管の柱が溶接接合され、該柱梁接合金物の外周側面部に鉄骨梁が溶接接合されたことを特徴とする柱梁接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨建物構造物の角形断面鋼管の柱とＨ形鋼等の鉄骨梁とを接合する柱梁接合金物及びこれを用いた柱梁接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上下階の柱の外形寸法が異なる所謂柱絞りの柱梁接合部において、上下階の柱間で力を効率良く伝達するために、図５（ａ）に示すように接合部断面を上方に向かって徐々に小さくなるように構成したテーパ管51を使用するものが一般であった。
【０００３】
図５（ａ）において、テーパ管51は２枚の板を折り曲げてコの字状に加工して組み合わせるか、或いは４枚の平板を組み合わせて溶接することにより作成され、テーパ管51の上下面及び中間部にも適宜ダイアフラム52が溶接され、上下面のダイアフラム52に角形断面管の上下柱53を溶接接合し、テーパ管51の側面にＨ形鋼からなる梁54が溶接接合される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例では、テーパ管51のパネル面が柱53の軸方向に対して斜めになることから柱梁接合部の寸法精度を確保することが難しく、位置合わせに手間がかかっていた。
【０００５】
また、柱53とダイアフラム52との溶接部と、該ダイアフラム52と梁54との溶接部とが干渉し合う虞が有り、両者の溶接部の干渉を避けるためにテーパ管51のパネル面から突出するダイアフラム52の突出量を大きくする必要がある。そのため、図５（ｂ）に示すように、梁54の端部の形状が複雑になり、複数の切断工程からなるＨ形鋼の切り欠き加工が必要になり、溶接作業も困難で溶接工程が多くなり、高度な溶接技能を要するため時間がかかりコスト高になっていた。また、柱梁接合部の品質がばらつくという問題もあった。
【０００６】
また、ダイアフラム52を用いた構成では、溶接工数が多く、手間がかかるため接合作業に時間を要し、工期が延びて高コストになる上、接合部の品質がばらつく虞があった。この傾向は、図５（ａ）に示すように梁54のフランジ54ａの取り付く位置が異なる場合にはダイアフラム52の数が増えるため顕著となる。
【０００７】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、簡単な構成で柱梁接合部の寸法精度を容易に確保することが出来、位置合わせが容易で、梁の複雑な切削加工が不要で溶接加工が少なく、上下階の柱間で力を効率良く伝達出来、耐震性に優れ、低コストで信頼性の高い柱絞りの柱梁接合構造を構築し得る柱梁接合金物を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る柱梁接合金物は、建物の柱と梁とを接合する柱梁接合金物であって、角形断面管からなる上階柱の端部が接続される側の角形断面管の上端部に、上面が柱の軸方向と直交すると共に、前記上階柱の外周側面位置に対応する厚さが該上階柱の板厚の
【数２】
0004526158.tif 000002
且つ下面または下面の接線が柱の軸方向に対して４０度以上、且つ５０度以下の傾斜角度を有して角形断面管の内部に向かって徐々に肉薄になるように形成された補強部を有することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、角形断面管の上端部に設けられた補強部の上面に上階柱の下端部を溶接接合することで、上下階の柱の外形寸法が異なる所謂柱絞りの柱梁接合部を容易に形成することが出来る。
【００１０】
また、補強部の上階柱の外周側面位置に対応する厚さが該上階柱の板厚の
【数３】
0004526158.tif 000003
とすることで、特に補強部に剪断力として作用する上階柱からの力を下階柱に確実に伝達することが出来る。
【００１１】
更に、補強部の下面または下面の接線が柱の軸方向に対して４０度以上、且つ５０度以下の傾斜角度を有して角形断面管の内部に向かって徐々に肉薄になるように形成されたことにより、上階柱から補強部に作用する力の分布に応じた肉厚で該補強部が形成され、該補強部に発生する応力を略均一にして該補強部の局部的な降伏を効果的に防止することが出来る。
【００１２】
また、上階柱の降伏モーメント以降の耐力上昇域で上階柱からの力を効率的に下階柱に伝達することが出来、更には補強部の体積を抑えて軽量化且つ低コスト化することが出来る。
【００１３】
また、前記補強部と前記角形断面管とが一体的に鋳造成形された場合には好ましい。
【００１４】
また、前述の柱梁接合金物を有し、該柱梁接合金物の端部に角形断面管の柱が溶接接合され、該柱梁接合金物の外周側面部に鉄骨梁が溶接接合された柱梁接合構造によれば、簡単な構成で柱梁接合部の寸法精度を容易に確保することが出来、位置合わせが容易で、梁の複雑な切削加工が不要で溶接加工が少なく、上下階の柱間で力を効率良く伝達出来、耐震性に優れ、低コストで信頼性の高い柱絞りの柱梁接合構造を構築することが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る柱梁接合金物及びこれを用いた柱梁接合構造の一実施形態を具体的に説明する。図１（ａ）は本発明に係る柱梁接合構造を隅柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す平面説明図、図１（ｂ）は本発明に係る柱梁接合構造を隅柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す断面説明図、図２（ａ）は柱梁接合金物の補強部の構成の一例を説明する部分断面図、図２（ｂ）は梁端部の形状を示す断面説明図、図３（ａ）は本発明に係る柱梁接合構造を中柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す平面説明図、図３（ｂ）は本発明に係る柱梁接合構造を中柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す断面説明図、図４（ａ）は本発明に係る柱梁接合構造を側柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す平面説明図、図４（ｂ）は本発明に係る柱梁接合構造を側柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す断面説明図である。
【００１６】
図１〜図４において、鉄骨建物構造物の角形断面鋼管からなる下階柱１及び上階柱２と、Ｈ形鋼からなる梁３とを溶接により接合する柱梁接合金物４は、下階柱１の外径と略同一の外径を有し、該下階柱１の板厚よりも大きい肉厚を有して構成されている。
【００１７】
下階柱１及び上階柱２は角形断面管であれば良く、ロール成形柱、プレス成形柱、或いは組立溶接柱であっても良い。また、中空内部にコンクリートを充填したコンクリート充填鋼管柱を使用して高強度化と耐火性向上を図ったものでも良い。また、梁３はＨ形鋼であり、ロール成形梁、プレス成形梁或いは組立溶接梁であっても良い。梁３の端部は図２（ｂ）に示すように、単一工程の切断加工により単純な形状で構成される。
【００１８】
柱梁接合金物４は、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、角形断面管４ａと、該角形断面管４ａの上端部に設けられる補強部４ｂとが鋳鋼やダクタイル鋳鉄等を鋳造成型することにより一体的に成形され、且つ梁３が取り付けられる範囲の外周側面４ｆが平坦に形成される。尚、柱梁接合金物４は鋳造の他にも高周波加熱による断面増厚法を用いて製作しても良い。
【００１９】
補強部４ｂの上面４ｃは柱の軸方向（柱梁接合金物４の軸方向）と直交すると共に角形断面管４ａの上端面４ｄと略面一に形成されている。そして、補強部４ｂの下面４ｅ（図１（ｂ）参照）または該下面４ｅの上下柱２の外周面位置での接線（図２（ａ）参照）が柱の軸方向（柱梁接合金物４の軸方向）に対して４０度以上、且つ５０度以下の傾斜角度θを有して角形断面管４ａの内部に向かって徐々に肉薄になるように形成されている。
【００２０】
図１（ｂ）、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す補強部４ｂの下面４ｅは傾斜した平面からなるテーパ面で構成され、図２（ａ）に示す補強部４ｂの下面４ｅは所定の曲率を有する円弧面で構成された一例を示す。本実施形態では、これ等の下面４ｅまたは下面４ｅの上階柱２の外周面位置での接線の傾斜角度θが４５度に設定された一例を示す。
【００２１】
図２（ａ）において、角形断面管からなる上階柱２の外周側面位置Ａに対応する補強部４ｂの厚さＴＡと、上階柱２の板厚ｔとの関係は以下の(1)式に示すように設定されている。
【００２２】
【数４】
0004526158.tif 000004
【００２３】
本実施形態では、その一例として、上階柱２の外周側面位置Ａに対応する補強部４ｂの厚さＴＡと上階柱２の板厚ｔとが以下の(2)式の関係になるように設定したものである。
【００２４】
【数５】
0004526158.tif 000005
【００２５】
柱梁接合金物４の下端部には下階柱１の上端部が溶接接合され、柱梁接合金物４の上端部には上階柱２の下端部が溶接接合される。図１（ｂ）に示すように、角形断面管からなる下階柱１及び上階柱２の端部には開先が施されており、裏当て金５を下階柱１及び上階柱２の内側面に配置して柱梁接合金物４と下階柱１及び上階柱２とが溶接される。
【００２６】
また、Ｈ形鋼からなる梁３のフランジ３ａの端部にも開先が施されており、裏当て金５を該梁３のフランジ３ａのウェブ３ｂ側の面に配置して柱梁接合金物４の平坦に形成された外周側面４ｆに梁３がノンスカラップ溶接により接合される。
【００２７】
また、柱梁接合金物４を使用すれば、図１（ｂ）に示すように、柱に接合される梁３のフランジ３ａに段差が生じた場合でも、図５（ａ）に示して前述した従来例のようなダイアフラム52等の補強材の追加なしに対応することが出来、部品点数を削減すると共に溶接工数を低減することが出来、品質性能を安定化させることが出来る。また、柱梁接合金物４のどの位置に梁３が溶接接合されても良いので、梁３の梁成（上下方向の寸法）を変更したり、梁３の上下左右方向の取付位置や梁３の取付方向を変更することが容易である。
【００２８】
また、柱梁接合金物４の上端部に補強部４ｂを形成したことで、下階柱１の外形寸法に対して上階柱２の外形寸法が小さくなる所謂、柱絞りの柱梁接合構造が容易に構築出来る。
【００２９】
また、柱梁接合金物４が鋳造により成形された場合には、隅角部外周面の曲率半径は５mm程度以下に小さく出来るので、図１（ａ）及び図４（ａ）に示すように、柱梁接合金物４の外周側面４ｆ(下階柱１及び上階柱２の外周側面)と梁３のフランジ３ａの側面3a1とを同一平面上に配置する外面合わせとする場合でも柱梁接合金物４の外周側面４ｆと梁３のフランジ３ａの側面3a1との隙間が殆ど無い。従って、柱梁接合金物４の外周側面４ｆと梁３のフランジ３ａの側面3a1との隙間を埋めるための板材等が不要であり、製作加工のコストを低減して工期を短縮することが出来る。
【００３０】
従って、図１（ａ）及び図４（ａ）に示すように、柱と梁３とが偏芯した場合でも、図３（ａ）に示すように柱と梁３とが偏芯しない場合でも共通の柱梁接合金物４を用いて建物の柱と梁３とを接合する柱梁接合構造を構築することが出来る。
【００３１】
また、鉄骨建物構造物において、図１（ａ）に示すように、梁３が直交する２方向に接合され、柱と梁３とが２方向に偏芯する隅柱、図３（ａ）に示すように、梁３が直交する４方向に接合され、柱と梁３とが偏芯しない中柱、図４（ａ）に示すように、梁３が１８０度反対方向に接合され、柱と梁３とが１方向に偏芯する側柱のように柱の設置位置により室内空間の有効利用の観点から偏芯の方向が異なる場合があるが、いずれの柱として使用されても補強部４ｂの配置を工夫することで共通の柱梁接合金物４を利用して下階柱１の外形寸法に対して上階柱２の外形寸法が小さくなる柱絞りの柱梁接合構造が容易に構築出来る。
【００３２】
また、梁成（梁３の上下方向の寸法）が異なる梁３が複数接合される場合であっても共通の柱梁接合金物４で対応出来るので柱梁接合金物４の種類を低減して大量生産することが出来、製造コストや部品管理コストを低減することが出来る。
【００３３】
また、上階柱２の外周側面位置Ａに対応する補強部４ｂの厚さＴＡと上階柱２の板厚ｔとを上記(1)式の関係になるように設定したことにより、補強部４ｂが上階柱２よりも先に剪断降伏することを防止出来、上階柱２からの力を下階柱１に確実に伝達することが出来る。
【００３４】
また、上階柱２の外周側面位置Ａに対応する補強部４ｂの厚さＴＡと上階柱２の板厚ｔとの関係を以下の(3)式の関係になるように設定した場合には、補強部４ｂの強度は向上するものの材料費が増大して不経済である上、柱梁接合金物４の重量が増して不利である。
【００３５】
【数６】
0004526158.tif 000006
【００３６】
また、補強部４ｂの下面４ｅまたは下面４ｅの接線と柱の軸方向との傾斜角度θが４０度以上、且つ５０度以下で角形断面管４ａの内部に向かって徐々に肉薄になるように形成したことにより、上階柱２から補強部４ｂに作用する力の分布に応じた肉厚で補強部４ｂが形成され、該補強部４ｂに発生する応力を略均一にして該補強部４ｂの局部的な降伏を効果的に防止することが出来る。
【００３７】
補強部４ｂの下面４ｅまたは下面４ｅの接線と柱の軸方向との傾斜角度θが４０度よりも小さい場合には補強部４ｂの外面側の肉厚が過大になって不経済であり、該傾斜角度θが５０度よりも大きい場合には補強部４ｂの外面側で局部降伏が発生し易くなり、上階柱２からの力を下階柱１に確実に伝達することが出来なくなる虞がある。
【００３８】
図２（ａ）に示すように、補強部４ｂの下面４ｅを所定の曲率を有する円弧面で構成した場合には、鋳造等による製造を容易にすることが出来る。
【００３９】
尚、鉄骨建物構造物において、全部の柱と梁３の接合部に柱梁接合金物４を用いても良いし、一部の柱と梁３の接合部に柱梁接合金物４を用いて構成しても良い。また、角形断面管からなる柱の内部にセメント等を充填してコンクリート充填鋼管柱とし、高強度化と耐火性の向上を図ることも出来る。
【００４０】
また、柱梁接合金物４と梁３との接続は溶接以外の接合方法として、梁３の端部にエンドプレートを設け、該エンドプレートと柱梁接合金物４とを高力ボルトによって接合しても良い。
【００４１】
また、他の構成として、図２（ａ）に示す補強部４ｂの上階柱２の内周側面位置Ｂに対応する厚さＴＢと、該上階柱２の板厚ｔとが以下の(4)式の関係になるように設定した場合には、特に柱軸力が大きい場合でも耐力、剛性上、有利であり、補強部４ｂに剪断力として作用する上階柱２からの力を下階柱１に更に確実に伝達することが出来る。
【００４２】
【数７】
0004526158.tif 000007
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、簡単な構成で柱梁接合部の寸法精度を容易に確保することが出来、位置合わせが容易で、梁の複雑な切削加工が不要で溶接加工が少なく、上下階の柱間で力を効率良く伝達出来、耐震性に優れ、低コストで信頼性の高い柱絞りの柱梁接合構造を構築し得る柱梁接合金物を提供することが出来る。
【００４４】
即ち、柱梁接合金物の形状が単純であることから寸法精度を容易に確保することが出来、短時間で容易に柱梁接合部を製作することが出来る。また、溶接工程が少なく、高度な溶接技能を要しないため品質のばらつきを抑えることが出来る。
【００４５】
また、補強部の配置を工夫することで柱と梁の偏芯の方向に関わらず、共通の柱梁接合金物で対応することが出来、大量生産することにより製造コストを低減し、在庫販売が可能で短納期とすることが出来、鋳造による製造時に形状が単純であるため欠陥が生じにくく柱梁接合金物の強度のばらつきが少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明に係る柱梁接合構造を隅柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す平面説明図、（ｂ）は本発明に係る柱梁接合構造を隅柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す断面説明図である。
【図２】  （ａ）は柱梁接合金物の補強部の構成の一例を説明する部分断面図、（ｂ）は梁端部の形状を示す断面説明図である。
【図３】  （ａ）は本発明に係る柱梁接合構造を中柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す平面説明図、（ｂ）は本発明に係る柱梁接合構造を中柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す断面説明図である。
【図４】  （ａ）は本発明に係る柱梁接合構造を側柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す平面説明図、（ｂ）は本発明に係る柱梁接合構造を側柱の柱絞りに適用した場合の構成を示す断面説明図である。
【図５】  従来例を説明する図である。
【符号の説明】
１…下階柱
２…上階柱
３…梁
３ａ…フランジ
3a1…側面
３ｂ…ウェブ
４…柱梁接合金物
４ａ…角形断面管
４ｂ…補強部
４ｃ…上面
４ｄ…上端面
４ｅ…下面
４ｆ…外周側面
５…裏当て金
【図１】
0004526158.tif 000009
【図２】
0004526158.tif 000010
【図３】
0004526158.tif 000011
【図４】
0004526158.tif 000012
【図５】
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