(57)【要約】【課題】分割ダイアフラムを採用した鋼管柱と鋼製梁との接合構造において、品質が安定しかつ安価な接合構造を提供する。【解決手段】ダイアフラム２は、このダイアフラム２を鋼管柱１の周方向に複数に分割してなる４つの分割ダイアフラム２ａで構成されており、分割ダイアフラム２ａに鉄骨梁３が溶接接合されており、隣接する分割ダイアフラム２ａ，２ａ相互は部分溶け込み溶接（Ｂ）されている。したがって、ダイアフラムにボルト孔による断面欠損を考慮する必要がないため、ダイアフラム幅あるいはダイアフラム板厚の増加を招くことがないので、ダイアフラムの材料費の高騰等を抑えることができ、品質が安定しかつ安価な接合構造を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管柱にダイアフラムを介して鋼製梁が接合される柱・梁接合構造において、
前記ダイアフラムは、このダイアフラムを前記鋼管柱の周方向に複数に分割してなる複数の分割ダイアフラムで構成されており、
前記分割ダイアフラムに前記鋼製梁が溶接接合されており、隣接する分割ダイアフラム相互は部分溶け込み溶接されていることを特徴とする柱・梁接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管柱と鋼製梁との接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管柱と鉄骨梁（鋼製梁）の接合構造の一例としてダイアフラム構造が知られており、このダイアフラム構造としては、内ダイアフラム構造、通しダイアフラム構造、外ダイアフラム構造等が知られている。
外ダイアフラム構造は、鋼管柱を切断することなく、梁との接合のために鋼管柱の外側に外ダイアフラムとなる鋼板を取り付けたもので、この外ダイアフラムを介して梁の応力が柱や他の梁等に伝達されるようになっている。この外ダイアフラム構造によれば、溶接量が少なく、かつ溶接が容易であり、また構造計算が簡単となる長所がある。
しかし、１枚板からなるダイアフラムを使用した外ダイアフラム構造では、ダイアフラムとなる鋼板を一枚の板から切断加工して製造するため、切り落とされて無駄となる部分が多いので、ダイアフラム板採取の歩留まり向上の観点からダイアフラムを分割する技術として、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４に記載の技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術は、鋼管柱の柱面に直交する外ダイアフラムが、柱面に接合される鉄骨梁の位置で分割された分割ダイアフラムで構成され、分割ダイアフラムが柱面に溶接され、この分割ダイアフラムの先端部に鉄骨梁のフランジを接合したものである。
特許文献２に記載の技術は、外ダイアフラムを隣接する梁間に跨って外方から配設される形状とし、切欠部側を鋼管柱に固定し、側縁部側を隣接する他の外ダイアフラムの側縁部とともに梁のフランジに対向配設し、スプライスプレートおよびハイテンションボルトで固定することにより鋼管柱と梁とを連結したものである。
特許文献３に記載の技術は、外ダイアフラムを、２つ若しくは複数組合わせてボルト接合することで円形鋼管柱の外形にフィットするリングとなし、梁フランジの接合用にボルト孔を有するものである。
特許文献４に記載の技術は、角形鋼管を柱材とした鉄骨構造物の柱はり接合部のはり上下フランジ取り付け部に各々４枚の矩形の板を溶接して接合する外ダイアフラムである。
【０００４】
前記特許文献１および特許文献２では、鋼管柱と鉄骨梁との接合構造において分割形ダイアフラムを採用しており、該ダイアフラム相互のつなぎ位置は梁フランジ中央に設けられ、ダイアフラム相互は直接接合されていない。また、ダイアフラムと梁フランジとはボルト接合されている。
前記特許文献３においても、鋼管柱と鉄骨梁との接合構造において分割形ダイアフラムを採用している。ダイアフラム相互のつなぎ位置は直交する梁の中間部に設けられ、ダイアフラム相互はボルト接合されている。また、ダイアフラムと梁フランジとはボルト接合されている。
前記特許文献４では、鋼管柱と鉄骨梁との接合部において、４枚板で構成された分割形外ダイアフラムが採用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７３９７８号公報
【特許文献２】特開２００３−２７５９０号公報
【特許文献３】特開２００２−２２０８７６号公報
【特許文献４】実開平６−２９７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記特許文献１および特許文献２に記載の技術では、ダイアフラムと梁とをボルト接合することを前提としているため、ダイアフラムはボルト孔による断面欠損を考慮する必要があり、ダイアフラム幅あるいはダイアフラム板厚の増加を招く。また、ボルトを配置するため、ダイアフラムと梁とを溶接接合する場合に比べ、ダイアフラムの軸方向の長さが長くなり、ダイアフラムの材料費の高騰、運搬効率の低下等の問題点を有する。
また、前記特許文献３に記載の技術では、ダイアフラム相互をボルト接合しているが、ボルト孔欠損による断面積を補うためにダイアフラム相互の取り付け位置のダイアフラム幅あるいは板厚の増加を招き、ダイアフラムの材料費の高騰、運搬効率の低下等の問題点を有する。
前記特許文献４に記載の技術では、４枚板で構成された分割形外ダイアフラム相互の溶接は完全溶け込み溶接を前提としており、完全溶け込み溶接は加工工数の増加、溶接熱による歪や鋼材の材質劣化を招くことになる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、分割ダイアフラムを採用した鋼管柱と鋼製梁との接合構造において、品質が安定しかつ安価な接合構造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】
【０００８】
本発明者らが鋭意研究したところ、鋼製梁からの応力は分割ダイアフラムおよびこの分割ダイアフラムを介して鋼管柱にも伝達されるので、分割ダイアフラム相互の接合部には梁からの応力の一部を伝達できるだけの強度を有すればよいという知見を得て、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、鋼管柱にダイアフラムを介して鋼製梁が接合される柱・梁接合構造において、前記ダイアフラムは、このダイアフラムを前記鋼管柱の周方向に複数に分割してなる複数の分割ダイアフラムで構成されており、前記分割ダイアフラムに前記鋼製梁が溶接接合されており、隣接する分割ダイアフラム相互は部分溶け込み溶接されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、分割ダイアフラムに鋼製梁が溶接接合されているので、従来のボルト接合と異なり、ダイアフラムにボルト孔による断面欠損を考慮する必要がないので、ダイアフラム幅あるいはダイアフラム板厚の増加を招くことがなく、またボルト接合のようにダイアフラムの軸方向の長さを長くする必要がない。したがって、ダイアフラムの材料費の高騰、運搬効率の低下等を抑制できる。
また、隣接する分割ダイアフラム相互は部分溶け込み溶接されているので、従来のダイアフラム相互をボルト接合するものと異なり、ボルト孔欠損による断面積を補う必要がないので、ダイアフラム相互の取り付け位置のダイアフラム幅あるいは板厚の増加を招くことがない。したがって、この点においてもダイアフラムの材料費の高騰、運搬効率の低下等を抑制できる。また、溶接熱による歪や鋼材の劣化等を抑制できる。
よって、品質が安定しかつ安価な柱・梁接合構造とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図５は本発明の第１の実施の形態に係る柱・梁接合構造を示す図であって、図１は平面図、図２は分割ダイアフラムを鋼管柱とともに示す分割平面図、図３は分割ダイアフラム相互の部分溶け込み溶接部を示す平面図、図４は分割ダイアフラムの部分溶け込み溶接部を示す縦断面図、図５は分割ダイアフラム相互の部分溶け込み溶接部を示す断面図である。
【００１１】
これらの図に示すように、鋼管柱１は円筒状の柱であり、その内部にはコンクリートが充填されている。鋼管柱１の外周面には、リング状のダイアフラム２が溶接接合されている。このダイアフラム２は全体として八角形リング状のものであり、４つの分割ダイアフラム２ａによって構成されている。分割ダイアフラム２ａは、ダイアフラム２を鋼管柱１の周方向に等分で４つに分割してなるもので、全て同形状となっている。また、ダイアフラム２における分割位置は、八角形の一辺の中央部であるが、この分割位置がある一辺は周方向に一つおきに配置された一辺である。さらに、分割線は前記一辺と直角であり、かつ鋼管柱１の中心を向いている。
【００１２】
前記分割ダイアフラム２ａは鋼管柱１側を向く平面視円弧状の部位が隅肉溶接Ｃによって鋼管柱１の外周面に溶接接合されている。
また、分割ダイアフラム２ａの外周部には、鉄骨梁３のフランジの端部が当接されており、この分割ダイアフラム２ａに前記フランジが溶接接合されている。
さらに、周方向に隣接する分割ダイアフラム２ａ，２ａ相互は部分溶け込み溶接されている。すなわち、隣接する分割ダイアフラム２ａ，２ａの分割線に沿って部分溶け込み溶接部Ｂが形成されており、この部分溶け込み溶接部Ｂは、分割ダイアフラム２ａの鋼管柱１の表面に当接する部位から外周部にかけて形成されている。また、部分溶け込み溶接部Ｂは分割ダイアフラム２ａの上下両面に形成されている。
【００１３】
このような柱・梁接合構造によれば、分割ダイアフラム２ａに鉄骨梁３が溶接接合されているので、従来のボルト接合と異なり、ダイアフラム２にボルト孔による断面欠損を考慮する必要がないので、ダイアフラム幅あるいはダイアフラム板厚の増加を招くことがなく、また、ボルト接合のようにダイアフラム２の軸方向の長さを長くする必要がない。したがって、ダイアフラムの材料費の高騰、運搬効率の低下等を抑えることができる。
また、隣接する分割ダイアフラム２ａ，２ａ相互は部分溶け込み溶接されているので、従来のダイアフラム相互をボルト接合するものと異なり、ボルト孔欠損による断面積を補う必要がないので、分割ダイアフラム相互の取り付け位置のダイアフラム幅あるいは板厚の増加を招くことがない。この点においてもダイアフラムの材料費の高騰、運搬効率の低下等を抑えることができる。また、溶接熱による歪や鋼材の劣化等を抑えることができる。
よって、品質が安定しかつ安価な柱・梁接合構造とすることができる。
【００１４】
（第２の実施の形態）
図６および図７は本発明の第２の実施の形態に係る柱・梁接合構造を示す図であって、図６は平面図、図７は分割ダイアフラムを鋼管柱とともに示す分解平面図である。
これらの図に示す柱・梁接合構造が、前記第１の実施の形態の柱・梁構造と異なる点は、ダイアフラム２の分割位置であり、その他の構成は第１の実施の形態と共通であるので、共通部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００１５】
図６および図７に示すように、ダイアフラム２の分割位置は、鉄骨梁３の中心部、つまりフランジの幅方向中央に対応している。そして、このような位置で分割されてなる分割ダイアフラム２ａの形状は、第１の実施の形態の分割ダイアフラム２ａと等しくなっている。
鉄骨梁３のフランジは、隣接する分割ダイアフラム２ａ，２ａの外周部に、分割線を跨ぐようにして当接されたうえで、これら分割ダイアフラム２ａ，２ａに溶接接合されている。
また、分割ダイアフラム２ａは第１の実施の形態と同様に、鋼管柱１側を向く平面視円弧状の部位が隅肉溶接によって溶接接合され、周方向に隣接する分割ダイアフラム２ａ，２ａ相互は部分溶け込み溶接されている。
【００１６】
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、分割ダイアフラム２ａ，２ａの部分溶け込み溶接部Ｂに鉄骨梁３から上下方向に曲げモーメントが作用しないので、分割溶け込み溶接部Ｂの耐力の低下は生じないという効果が得られる。
【００１７】
（第３の実施の形態）
図８および図９は本発明の第３の実施の形態に係る柱・梁接合構造を示す図であって、図６は平面図、図７は分割ダイアフラムを鋼管柱とともに示す分割平面図である。
これらの図に示す柱・梁接合構造が、前記第２の実施の形態の柱・梁構造と異なる点は、ダイアフラム２の分割数であり、その他の構成は第２の実施の形態と共通であるので、共通部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
図８および図９に示すように、ダイアフラム２は２つに分割されており、その分割位置は、４本の鉄骨梁３のうち、対向する２つの鉄骨梁３，３中心部、つまりフランジの幅方向中央に対応している。そして、このような位置で分割されてなる分割ダイアフラム２ｂの形状は、第１の実施の形態の２つの分割ダイアフラム２ａ，２ａを接合したものと等しくなっている。
４本の鉄骨梁３のうち、対向する２つの鉄骨梁３，３のフランジは、隣接する分割ダイアフラム２ｂ，２ｂの外周部に、分割線を跨ぐようにして当接されたうえで、これら分割ダイアフラム２ｂ，２ｂに溶接接合されている。また、残り２つの鉄骨梁３，３のフランジは、分割ダイアフラム２ｂの外周部中央に当接されたうえで、溶接接合されている。
また、分割ダイアフラム２ｂは第２の実施の形態と同様に、鋼管柱１側を向く平面視円弧状の部位が隅肉溶接によって溶接接合され、隣接する分割ダイアフラム２ｂ，２ｂ相互は部分溶け込み溶接されている。
本実施の形態では、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
なお、本実施の形態では、ダイアフラムを外ダイアフラム形式としたが、本発明は通しダイアフラム形式でも適用することができる。
また、本実施の形態では、鋼管柱を円筒状としたが、角形鋼管柱であってもよいし、鋼管柱内には、コンクリート充填してもしなくてもよい。
【実施例】
【００２０】
本発明に係る柱・梁構造において、分割ダイアフラム相互の継ぎ目（接合部）を部分溶け込み溶接とすることで実用的には問題がないことを実証するための試験を行った。
図１０は試験体を示す。この試験体は引張り側梁フランジを抽出し一方向に引く、局部引張試験である。鋼管（鋼管柱）１にはコンクリートが充填されている。なお、分割ダイアフラム２ａ，２ａ相互の継ぎ目位置（接合位置）は、梁３が取り付く位置を０°とすると、この位置から周方向に±４５°の位置であり、この位置を４５°の位置としている。
表１に試験体の一覧を示す。表１において、ダイアとはダイアフラムを省略して記載したものである。表１中、想定梁断面は接合部に取り付く梁サイズである。接合部のダイアフラム板厚は一体ダイアフラムで、想定梁サイズの終局耐力（梁Ｍｐの１．２倍）と接合部終局耐力がほぼ等しくなるように設定されている。なお、一体ダイアフラムとは、接合部のないリング状のダイアフラムのことである。
【表１】
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【００２１】
試験体は一体ダイアフラムおよび分割ダイアフラム相互を部分溶け込み溶接としたものおよび分割ダイアフラム相互が溶接接合されていない３ケースについて、鋼管径厚比、梁フランジ幅をパラメータにしている。分割ダイアフラム相互の継ぎ目位置は４５°としている。分割ダイアフラム相互の部分溶け込み溶接の深さはダイアフラム板厚の１０％としている。ダイアフラム（分割ダイアフラム）および梁フランジ鋼種はいずれもＳＭ４９０Ｂ、鋼管はＳＴＫＮ４９０Ｂである。
図１１は一方向の接合部引張りの結果であり、実線が一体ダイアフラム、一点鎖線が部分溶け込み溶接ダイアフラム、破線が完全分割ダイアフラムの場合をそれぞれ示している。鋼管径厚比（Ｄ／ｔ）＝４２、梁フランジ幅／柱径の比率（Ｂｆ／Ｄ）＝０．５の場合には、一体ダイアフラムと部分溶け込み溶接ダイアフラムはほぼ耐力が同等であるのに対して、完全分割ダイアフラムは明らかに荷重が低下している。
Ｄ／ｔ＝４２、Ｂｆ／Ｄ＝０．３７の場合には一体ダイアフラムと部分溶け込み溶接ダイアフラムは耐力が同等であるのに対して、完全分割ダイアフラムはやや荷重が低下する。
Ｄ／ｔ＝２２、Ｂｆ／Ｄ＝０．５の場合には一体ダイアフラムと部分溶け込み溶接ダイアフラムおよび完全分割ダイアフラムはほぼ同一の耐力となっている。
【００２２】
いずれのケースも一体ダイアフラムと部分溶け込み溶接ダイアフラムは耐力がほぼ一致しており、実用上の差異は見られない。一方、完全分割ダイアフラムは梁幅や鋼管径厚比により耐力が影響される。
【００２３】
図１２は接合部の直交方向にも梁が取り付き、接合部の両方向から荷重を漸増させた結果である。
Ｄ／ｔ＝４２、Ｂｆ／Ｄ＝０．５、Ｄ／ｔ＝４２、Ｂｆ／Ｄ＝０．３７、Ｄ／ｔ＝２２、Ｂｆ／Ｄ＝０．５のいずれも一体ダイアフラムと部分溶け込み溶接ダイアフラムで耐力に優位差は見られない。
【００２４】
図１１および図１２はダイアフラム分割位置が４５°の位置に対しての結果であるが、０°すなわち、梁フランジ中央位置で分割ダイアフラム相互を溶接する場合には、梁からの曲げモーメントが分割ダイアフラム継ぎ目位置（接合位置）には発生しないので、接合部耐力の低下は生じず、分割ダイアフラム相互を部分溶け込み溶接としても問題はない。
以上より分割ダイアフラム相互の継ぎ目（接合部）を部分溶け込み溶接とすることで実用的には問題がないことが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る柱・梁接合構造を示す図であって、平面図である。
【図２】同、分割ダイアフラムを鋼管柱とともに示す分解平面図である。
【図３】同、分割ダイアフラム相互の部分溶け込み溶接部を示す平面図である。
【図４】同、分割ダイアフラムの部分溶け込み溶接部を示す縦断面図である。
【図５】同、分割ダイアフラム相互の部分溶け込み溶接部を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る柱・梁接合構造を示す図であって、平面図である。
【図７】同、分割ダイアフラムを鋼管柱とともに示す分解平面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る柱・梁接合構造を示す図であって、平面図である。
【図９】同、分割ダイアフラムを鋼管柱とともに示す分解平面図である。
【図１０】試験体を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は縦断面図、（ｄ）は分割ダイアフラム相互の部分溶け込み溶接部を示す断面図である。
【図１１】１方向加力による分割ダイアフラム相互の溶接有無の影響を示すグラフである。
【図１２】２方向加力による分割ダイアフラム相互の溶接有無の影響を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１  鋼管柱
２  ダイアフラム
２ａ，２ｂ  分割ダイアフラム
３  鉄骨梁（鋼製梁）
Ｂ  部分溶け込み溶接部
【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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【図１０】
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【図１１】
2007162368.tif 000014
【図１２】
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