(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角形の鋼管柱に、この鋼管柱よりも幅狭のＨ形鋼製の梁を接合した柱梁接合構造において、上記鋼管柱の梁接合部がノンダイヤフラム構造であり、上記梁は、梁端部で上側のフランジの上面および下側のフランジの下面にそれぞれ重ねて接合された接合プレートを介して上記鋼管柱に接合され、上記各接合プレートは鋼管柱側の幅が幅広となるようにテーパ状に先広がり形状となり、柱接合端が梁幅よりも広がっていて、この接合プレートは、梁の幅方向に並ぶ２枚の分割接合プレートに分割され、これら分割接合プレートは、梁幅中央側の辺、梁接合端と反対側の辺、および梁幅外側の斜めの辺の一部となる、上記梁のフランジに重なる全ての辺が上記フランジに隅肉溶接され、上記各接合プレートは柱接合端が鋼管柱の側面に突合せ溶接され、上記鋼管柱の梁接合部が、この鋼管柱の他の部分よりも肉厚の厚い厚肉部であって、素材となる鋼管を増肉加工した部分である角形鋼管柱の柱梁接合構造。
【請求項２】
請求項１において、上記梁は、ウェブが鋼管柱の側面に溶接されたものである角形鋼管柱の柱梁接合構造。
【請求項３】
請求項１において、上記梁は、上記鋼管柱の側面に上下方向に沿って接合されたガセットプレートにボルト接合されたものである角形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】
この発明は、角形の鋼管柱に、鋼管柱よりも幅狭のＨ形鋼製の梁を接合したノンダイヤフラム形式の柱梁接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の柱梁接合構造の従来例として、図７に示す構造のものがある。この従来例では、梁２２の端部に水平ハンチ２３（図７（Ｃ））を形成し、この梁端部を角形鋼管柱２１の側面に溶接することで、柱梁接合部の剛性と耐力を確保している。この場合、梁端部の材料として、ウェブ２２ｂとフランジ２２ａを溶接してＨ形とするビルト型のＨ形鋼を用いることで、上記水平ハンチ２３の形成を可能としている。また、柱梁接合部の耐力を増強するために、角形鋼管柱２１の梁接合部は、この角形鋼管柱２１の他の部分よりも肉厚の厚い厚肉部２１ａとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような梁端部に水平ハンチ２３を有するビルト型のＨ型鋼を生産するには、加工が煩雑でコストアップとなる。
【０００４】
この発明の目的は、このような課題を解消し、十分な剛性と耐力を確保して、コストダウンを図ることのできる角形鋼管柱の柱梁接合構造を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の角形鋼管柱の柱梁接合構造は、角形の鋼管柱に、この鋼管柱よりも幅狭のＨ形鋼製の梁を接合した柱梁接合構造において、上記鋼管柱の梁接合部がノンダイヤフラム構造であり、上記梁は、梁端部で上側のフランジの上面および下側のフランジの下面にそれぞれ重ねて接合された接合プレートを介して上記鋼管柱に接合され、上記各接合プレートは柱接合端が梁幅よりも広がっていて、この柱接合端が鋼管柱の側面に突合せ溶接されたものである。
この構成によると、梁のフランジに発生する荷重は、接合プレートを介して鋼管柱に伝わる。この場合に、接合プレートは柱接合端が梁幅よりも広がっているため、広い範囲で鋼管柱と接合できて、鋼管柱の面外変形耐力も確保される。また、梁端部が、小部材の接合プレートを介して角形鋼管柱に接合されるため、梁の端部の柱接合部をビルト型のＨ型鋼で広げた従来例の構造のものに比べて安価に構成できる。ノンダイヤフラム構造であるため、鋼管柱の構造自体も簡素なものとなる。
【０００６】
上記構成において、上記接合プレートは、梁の幅方向に並ぶ２枚の分割接合プレートに分割し、梁のフランジに重なる全ての辺、つまり梁幅中央側の辺、梁接合端と反対側の辺、および梁幅外側の斜めの辺の一部で、梁のフランジに隅肉溶接する。このように分割構造とすると、接合プレートを溶接で接合する場合に、梁への接合プレートの溶接長が長くなり、十分な接合強度を確保できる。
【０００７】
この発明において、上記接合プレートは、鋼管柱側の幅が幅広となるように、テーパ状に先広がり形状となったものとする。テーパ状に先広がりとなった形状であれば、鋼管柱の面外変形耐力の確保が可能で、かつ接合プレートの余分な梁幅方向への突出部分がなく、材料の節減ともなる。このテーパ状の接合プレートは、柱接合端の幅を鋼管柱の幅に応じて自由に変更し、鋼管柱の径等に応じて、鋼管柱の面外耐力を適正化することができる。
【０００８】
上記構成において、上記梁は、ウェブが鋼管柱の側面に溶接されたものであっても良い。この構成の場合、梁のウェブと鋼管柱側面とを溶接した堅固な構成でありながら、従来の梁接合用のブラケットを鋼管柱に溶接する構造のものに比べ、鋼管柱からの出っ張りも少なくなるので、現場への運搬や構築前の保管が容易になる。
【０００９】
上記構成において、上記梁は、上記鋼管柱の側面に上下方向に沿って接合されたガセットプレートにボルト接合されたものであっても良い。
この構造の場合、鋼管柱の側面に予め接合されたガセットプレートに梁のウェブをボルト接合した状態で、接合プレートの鋼管柱や梁への接合作業を行うことができる。そのため、現場での梁溶接作業をより容易に行うことができる。
【００１０】
上記構成において、上記鋼管柱の梁接合部が、この鋼管柱の他の部分よりも肉厚の厚い厚肉部であっても良い。このように厚肉部とした場合、ノンダイヤフラム構造であっても、鋼管柱の十分な剛性，面外変形耐力を確保できる。上記厚肉部は、素材となる鋼管を増肉加工した部分とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はこの実施形態に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造を示す正面図，側面図および平面図である。この柱梁接合構造は、角形の鋼管柱１に、この鋼管柱１よりも幅狭のＨ形鋼製の梁２を接合したものであって、鋼管柱１の梁接合部がノンダイヤフラム構造とされている。角形鋼管柱１の梁接合部は、この鋼管柱１の他の部分よりも肉厚の厚い厚肉部１ａとされている。上記梁２は、梁端部で上下のフランジ２ａ，２ａにそれぞれ接合される接合プレート３，３を介して鋼管柱１に接合される。各接合プレート３は、鋼管柱１側の幅が幅広となるようにテーパ状の先広がり形状とされ、柱接合端が梁幅よりも広がっている。この接合プレート３は、梁２の幅方向に並ぶ２枚の分割接合プレート４，４に分割されている。換言すれば、梁幅方向に並ぶ２枚の分割接合プレート４，４を合わせて「接合プレート３」と称している。
【００１２】
鋼管柱１は、この接合プレート３が溶接された状態で、工場より現場に運搬され、建てられる。現場では、この建てられた鋼管柱１の上記の接合プレート３，３間に梁端部が嵌まり込むように、梁２が吊り上げて配置される。この後、接合プレート３が梁２の上下のフランジ２ａにそれぞれ溶接される。この場合に、図１（Ｃ）のように、接合プレート３を構成する２枚の分割接合プレート４，４は、フランジ２ａに重なる全ての辺が隅肉溶接される。接合プレート３がこのようなテーパ形状である場合、その各分割接合プレート４のフランジ２ａと重なる辺は、梁幅中央側の辺４ａ、梁接合端と反対側の辺４ｂ、および梁幅外側の斜めの辺４ｃの一部となる。また、梁２は、そのウェブ２ｂの端部が鋼管柱１の側面に溶接される。
【００１３】
この角形鋼管柱の柱梁接合構造によると、梁２のフランジ２ａに発生する荷重は、接合プレート３を介して鋼管柱１に伝わる。この場合に、接合プレート３は柱接合端が梁幅よりも広がっているため、広い範囲で鋼管柱１と接合できて、鋼管柱１の面外変形耐力も確保される。この場合に、梁２の端部が、小部材の接合プレート３，３を介して角形鋼管柱１に接合されるため、梁の端部の柱接合部をビルト型のＨ型鋼で広げた従来例の構造のもの（図７）に比べて安価に構成でき、十分な剛性と耐力を確保できる。また、梁２には圧延型のＨ形鋼を用いることができる。また、ノンダイヤフラム構造であるため、鋼管柱１の構造自体も簡素なものとなる。
【００１４】
さらに、上記接合プレート３は、梁２の幅方向に並ぶ２枚の分割接合プレート４，４からなるものとしているので、各分割接合プレート４は、梁幅中央側の辺４ａ、梁接合端と反対側の辺４ｂ、および梁幅外側の辺４ｃの一部で、梁２のフランジ２ａに隅肉溶接することができる。そのため、同サイズの接合プレート３を１枚の非分離のものとした場合に比べて、梁２への接合プレート３の溶接長が長くなる。そのため、十分な接合強度を確保できる。また、この場合の溶接は隅肉溶接なので、その検査が簡単となる。
【００１５】
鋼管柱１に接合プレート３を工場溶接しておいても、鋼管柱に梁接合用のブラケットを溶接する構造のものに比べ、鋼管柱１からの出っ張りも少ないので、現場への運搬が容易である。角形鋼管柱１の梁接合部が厚肉部１ａとされているので、ノンダイヤフラム構造であっても十分な剛性，耐力を確保できる。
【００１６】
なお、この実施形態において、接合プレート３の鋼管柱１への溶接は、現場で行うようにしても良い。
【００１７】
図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は提案例に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造を示す正面図，側面図および平面図である。この柱梁接合構造は、図１に示す第１の実施形態において、梁２のフランジ２ａへの接合プレート３の接合をボルト５で行ったものである。現場において、接合プレート３の柱接合端と、梁２のウェブ２ｂの端部とを角形鋼管柱１の側面に溶接すること、およびその他の構造は先の実施形態と同じである。
【００１８】
図３は他の提案例に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造を示す平面図である。この柱梁接合構造は、図１に示す実施形態において、接合プレート３を１枚のプレートとしたものである。接合プレート３は、鋼管柱１側の幅が幅広となるように、テーパ状に先広がり形状となっている。その他の構成は図１の実施形態と同様である。
【００１９】
この実施形態の場合、接合プレート３が１枚のプレートからなるので、梁２のフランジ２ａに接合プレート３を隅肉溶接するときの溶接長は図１の実施形態の場合より短くなるが、その他の効果は図１の実施形態の場合と同様である。
【００２０】
図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はこの発明のさらに他の実施形態に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造を示す正面図，側面図および平面図である。この柱梁接合構造では、図１に示す実施形態において、角形鋼管柱１の梁接合部の側面に、予め工場で上下方向に沿うガセットプレート６が溶接により接合される。現場では、先ず梁２のウェブ２ｂの端部が前記ガセットプレート６にボルト７で接合される。このように接合した状態で、梁２のフランジ２ａが接合プレート３を介して鋼管柱１の側面に接合される。すなわち、接合プレート３の柱接合端が鋼管柱１の側面に突き合わせ溶接され、接合プレート３の他部が梁２のフランジ２ａに隅肉溶接される。梁２のフランジ２ａへの接合プレート３の隅肉溶接は、工場で予め行っても良い。
【００２１】
この実施形態の場合、鋼管柱１に予め接合されたガセットプレート６に梁２のウェブ２ｂをボルト７で接合してから、鋼管柱１の側面への接合プレート３の突き合わせ溶接を行うので、現場での梁接合作業を容易に行うことができる。
【００２２】
図５はこの発明のさらに他の実施形態に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造を示す平面図である。この柱梁接合構造は、図１に示す実施形態において、角形鋼管柱１内にコンクリート９を充填してＣＦＴ構造の鋼管柱としたものである。その他の構成は図１の実施形態と同様である。
このように構成することにより、角形鋼管柱１に十分な圧縮耐力を確保することができる。
【００２３】
図６はこの発明のさらに他の実施形態に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造を示す平面図である。この柱梁接合構造は、図４に示す実施形態において、角形鋼管柱１内にコンクリート９を充填してＣＦＴ構造の鋼管柱としたものである。その他の構成は図１の実施形態の場合と同様である。
このように構成することにより、角形鋼管柱１に十分な耐力を確保することができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明の角形鋼管柱の柱梁接合構造は、角形の鋼管柱に、この鋼管柱よりも幅狭のＨ形鋼製の梁を接合した柱梁接合構造において、上記鋼管柱の梁接合部がノンダイヤフラム構造であり、上記梁は、梁端部で上下のフランジにそれぞれ接合された接合プレートを介して上記鋼管柱に接合され、上記各接合プレートは柱接合端が梁幅よりも広がっていて、この柱接合端が鋼管柱の側面に突合せ溶接されたものとしたため、梁の端部の柱接合部をビルト型のＨ型鋼で広げた従来例の構造のものに比べて安価に構成でき、十分な剛性と耐力を確保できる。ノンダイヤフラム構造であるため、構造自体も簡素なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造の正面図、（Ｂ）は同側面図、（Ｃ）は同平面図である。
【図２】  （Ａ）は提案例に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造の正面図、（Ｂ）は同側面図、（Ｃ）は同平面図である。
【図３】  他の提案例に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造の平面図である。
【図４】（Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造の正面図、（Ｂ）は同側面図、（Ｃ）は同平面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造の平面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る角形鋼管柱の柱梁接合構造の平面図である。
【図７】（Ａ）は従来例の正面図、（Ｂ）は同側面図、（Ｃ）は同平面図である。
【符号の説明】
１…角形鋼管柱
１ａ…厚肉部
２…梁
２ａ…フランジ
２ｂ…ウェブ
３…接合プレート
４…分割接合プレート
６…ガセットプレート
７…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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