(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角形鋼管と他の鉄骨材とをＬ字形金具を用いて直交するかたちでボルト及びナットにより連結する鋼材連結機構において、
前記角形鋼管に設けられ、
前記ボルトの頭部が挿通可能な大きさとされたボルト頭部挿入部と、
当該ボルト頭部挿入部から、延在する長穴状のボルト係止部であって、幅が、前記ボルトの外径より小さく、かつ、前記ボルトの首部の軸径より大きいボルト係止部と、
を有するボルト締結孔を具備し、
前記ボルト頭部挿入部から前記ボルトの頭部を前記角形鋼管内に挿入し、前記ボルト係止部内をスライドさせて前記Ｌ字形金具との締結位置に前記ボルトを係止し、この状態で前記Ｌ字形金具のボルト孔に前記ボルトを挿通させて前記ナットで締結可能とされた
ことを特徴とする鋼材連結機構。
【請求項２】
角形鋼管と他の鉄骨材とをＬ字形金具を用いて直交するかたちでボルト及びナットにより連結する鋼材連結機構において、
前記角形鋼管に設けられ、
当該角形鋼管の幅方向中央部分に設けられ前記ボルトの頭部が挿通可能な大きさとされたボルト頭部挿入部と、
当該ボルト頭部挿入部から、前記幅方向の両端に向けて延在する長穴状のボルト係止部であって、前記角形鋼管の長さ方向の幅が、前記ボルトの外径より小さく、かつ、前記ボルトの首部の軸径より大きいボルト係止部と、
を有するボルト締結孔を具備し、
前記ボルト頭部挿入部から前記ボルトの頭部を前記角形鋼管内に挿入し、前記ボルト係止部内をスライドさせて当該ボルト係止部の両側端部に２つの前記ボルトを係止し、この状態で前記Ｌ字形金具のボルト孔に２つの前記ボルトを挿通させて前記ナットで締結可能とされた
ことを特徴とする鋼材連結機構。
【請求項３】
前記ボルトの外径が１６ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼材連結機構。
【請求項４】
角形鋼管と他の鉄骨材とをＬ字形金具を用いて直交するかたちでボルト及びナットにより連結する鋼材連結方法において、
前記角形鋼管に、
前記ボルトの頭部が挿通可能な大きさとされたボルト頭部挿入部と、
当該ボルト頭部挿入部から、延在する長穴状のボルト係止部であって、幅が、前記ボルトの外径より小さく、かつ、前記ボルトの首部の軸径より大きいボルト係止部と、
を有するボルト締結孔を配設し、
前記ボルト頭部挿入部から前記ボルトの頭部を前記角形鋼管内に挿入し、前記ボルト係止部内をスライドさせて前記Ｌ字形金具との締結位置に前記ボルトを係止し、この状態で前記Ｌ字形金具のボルト孔に前記ボルトを挿通させて前記ナットで締結する
ことを特徴とする鋼材連結方法。
【請求項５】
角形鋼管と他の鉄骨材とをＬ字形金具を用いて直交するかたちでボルト及びナットにより連結する鋼材連結方法において、
前記角形鋼管に、
当該角形鋼管の幅方向中央部分に設けられ前記ボルトの頭部が挿通可能な大きさとされたボルト頭部挿入部と、
当該ボルト頭部挿入部から、前記幅方向の両端に向けて延在する長穴状のボルト係止部であって、前記角形鋼管の長さ方向の幅が、前記ボルトの外径より小さく、かつ、前記ボルトの首部の軸径より大きいボルト係止部と、
を有するボルト締結孔を配設し、
前記ボルト頭部挿入部から前記ボルトの頭部を前記角形鋼管内に挿入し、前記ボルト係止部内をスライドさせて当該ボルト係止部の両側端部に２つの前記ボルトを係止し、この状態で前記Ｌ字形金具のボルト孔に２つの前記ボルトを挿通させて前記ナットで締結する
ことを特徴とする鋼材連結方法。
【請求項６】
前記ボルトの外径が１６ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の鋼材連結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材連結機構及び鋼材連結方法に係り、特に角形鋼管と他の鉄骨材とをＬ字形金具を用いて直交するかたちでボルト及びナットにより連結する鋼材連結機構及び鋼材連結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、溶接などの技術を用いずに、ねじを利用して角型鋼管にＬ型金具などを固定する技術としては、コの字状とされ、平行する両側端部に雄ねじが形成された締結部材を用いる連結機構が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の連結機構では、角形鋼管に２つの孔さえ設けておけば、鋼管の外面から全ての作業を行えるため、鋼管内で作業者の手が届かないような長尺の鋼管の中程の部分についてもＬ型金具を取り付け固定した上で他の鋼材を連結する作業を行える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０２７８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の連結機構では、コの字状の締結部材を角型鋼管内で回転させる必要があり、例えば高さが半分程度の角形鋼管などでは、内側に回転スペースがなく、コの字状の締結部材が使えない。
【０００６】
また、コの字状の締結部材は、棒状のねじの軸に２度屈曲加工を施すことから、軸径が比較的細い（例えばＭ１２程度）ものしか作れず、さらに高い強度を必要とする場合等において太い径のものを使用することができない。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、内側に手が入り難い長尺の鋼材に、Ｌ字形金具を外側からのナット締め作業で簡単にかつ堅固に締結することができるとともに、Ｍ１６等の従来より径の太いボルトを使用することのできる鋼材連結機構及び鋼材連結方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の鋼材連結機構は、角形鋼管と他の鉄骨材とをＬ字形金具を用いて直交するかたちでボルト及びナットにより連結する鋼材連結機構において、前記角形鋼管に設けられ、前記ボルトの頭部が挿通可能な大きさとされたボルト頭部挿入部と、当該ボルト頭部挿入部から、延在する長穴状のボルト係止部であって、幅が、前記ボルトの外径より小さく、かつ、前記ボルトの首部の軸径より大きいボルト係止部と、を有するボルト締結孔を具備し、前記ボルト頭部挿入部から前記ボルトの頭部を前記角形鋼管内に挿入し、前記ボルト係止部内をスライドさせて前記Ｌ字形金具との締結位置に前記ボルトを係止し、この状態で前記Ｌ字形金具のボルト孔に前記ボルトを挿通させて前記ナットで締結可能とされたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の鋼材連結方法は、角形鋼管と他の鉄骨材とをＬ字形金具を用いて直交するかたちでボルト及びナットにより連結する鋼材連結方法において、前記角形鋼管に、前記ボルトの頭部が挿通可能な大きさとされたボルト頭部挿入部と、当該ボルト頭部挿入部から、延在する長穴状のボルト係止部であって、幅が、前記ボルトの外径より小さく、かつ、前記ボルトの首部の軸径より大きいボルト係止部と、を有するボルト締結孔を配設し、前記ボルト頭部挿入部から前記ボルトの頭部を前記角形鋼管内に挿入し、前記ボルト係止部内をスライドさせて前記Ｌ字形金具との締結位置に前記ボルトを係止し、この状態で前記Ｌ字形金具のボルト孔に前記ボルトを挿通させて前記ナットで締結することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の鋼材連結機構及び鋼材連結方法によれば、内側に手が入り難い長尺の鋼材に、Ｌ字形金具を外側からのナット締め作業で簡単にかつ堅固に締結することができるとともに、Ｍ１６等の従来より径の太いボルトを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る鋼材連結機構及び鋼材連結方法の構成を示す図。
【図２】図１のボルト締結孔の構成を示す図。
【図３】ボルト締結孔へのボルトの配置方法を説明するための図。
【図４】ボルト締結孔へのボルトの配置方法を説明するための図。
【図５】ボルト締結孔へのボルトの配置方法を説明するための図。
【図６】図１の角形鋼管とＬ字形金具とを締結した状態を示す図。
【図７】ボルトの外径と首部の径を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、実施形態に係る鋼材連結機構及び鋼材連結方法について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る鋼材連結機構及び鋼材連結方法の構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態では、角形鋼管２と他の鋼材（図示せず）を、Ｌ字形金具７を介して連結（結合）するケースを例示し、以下このケースについて詳細に説明する。例えば、鉄骨建築物の壁面を構成する上下の梁を構成する角形鋼管２と、これらの梁間に直交する方向に介在される胴縁とを、Ｌ字形金具７を介して連結する連結機構等である。
【００１４】
図１に示すように、角形鋼管２は、面２ａ、面２ｂ、面２ｃ、面２ｄの４つの面を有する四角筒状に形成され、長手方向に延びる長尺の鋼管であり、１枚の金属板材を折り曲げて構成され、繋ぎ目は図示しない溶接部にて溶接されている。本実施形態では、この角形鋼管２の１つの面２ａに、Ｌ字形金具７を取り付けるための締め付け用のボルト８（図３等参照。）を挿通するためのボルト締結孔１０が設けられている。
【００１５】
このボルト締結孔１０は、図２、図３に示すように、角形鋼管２の幅方向の中央部分に設けられ、ボルト８の頭部８ａが挿通可能な寸法にて略円形状に形成された透孔からなるボルト頭部挿入部１０ａと、このボルト頭部挿入部１０ａから角形鋼管２の幅方向の両端に向けて延在する長穴状のボルト係止部１０ｂとを具備している。
【００１６】
図２に示すように、ボルト締結孔１０のボルト頭部挿入部１０ａの径（図２に示す長さＡ）は、例えばＭ１６のボルト８の頭部８ａ（例えばＭ１６の場合直径約２７．７ｍｍ）を挿通させることができる大きさ（例えば３１ｍｍ）とされている。また、ボルト係止部１０ｂの幅（図２に示す長さＢ（角形鋼管２の長さ方向の幅））は、ボルト８の外径（図７に示すＣ）（例えばＭ１６の場合１６ｍｍ）よりも小さく、かつ、ボルト８の頭部８ａとねじ部８ｂとの境界部である首部８ｃ（図７参照）の径（図７に示すＤ）（例えばＭ１６の場合１４．６ｍｍ）より大きな寸法とされている。ボルト係止部１０ｂの幅Ｂは、具体的には例えば、１５．５ｍｍ等である。
【００１７】
なお、ボルト８としては、上記した通り、ボルト８の首部８ｃの径（頭部８ａとねじ部８ｂとの境界部の軸径）が、ボルト８の外径より小さくなっているものを使用することができる。また、ボルト８として、ワッシャ―付きのものを使用する場合は、ボルト頭部挿入部１０ａは、頭部８ａとともに、ワッシャ―を挿通させることのできる大きさとする必要がある。
【００１８】
このような寸法のボルト係止部１０ｂを設けることにより、ボルト係止部１０ｂ内に、ボルト８のねじ部８ｂを係止してボルト８を支持することができ、かつ、ボルト８をボルト係止部１０ｂ内で、角形鋼管２の幅方向にスライドさせることできるようになっている。なお、このような寸法のボルト締結孔１０、特にボルト係止部１０ｂの部分は、高い寸法精度で製作する必要がある。このため、高い寸法精度で加工を行うことのできるレーザ加工装置等を用いて製作することが好ましい。
【００１９】
なお、ボルト締結孔１０の形状は、図２に示される形状のものに限られず、ボルト頭部挿入部１０ａとここから延在するボルト係止部１０ｂとを有するものであれば、どのような形状のものであってもよい。例えば、１本のボルト８で締結する鋼材連結機構であれば、ボルト頭部挿入部１０ａから一方へ延在するボルト係止部１０ｂを有する形状のボルト締結孔１０としてもよい。また、締結する複数のボルト８毎に夫々別々に、ボルト頭部挿入部１０ａとここから延在するボルト係止部１０ｂとを有するボルト締結孔１０を設けてもよい。
【００２０】
一方、図１に示すように、Ｌ字形金具７は、互いに直交する平板部５、６を有し、側面から見た時の形状がＬ字形のＬ形鋼等から構成されている。角形鋼管２の面２ａに当接されるＬ字形金具７の平板部６には、Ｌ字形金具７を角形鋼管２にボルト８でねじ止めするための円孔からなるボルト挿通孔１１が所定の間隔を空けて２つ設けられている。これらのボルト挿通孔１１の径は、当然ボルト８の外径（Ｍ１６の場合１６ｍｍ）よりも大きく設定されており、ボルト８を挿通可能とされている。また、Ｌ字形金具７の平板部５には、他の鋼材（図示せず）をボルト止めするためのボルトを挿通するための円孔からなるボルト挿通孔１２が、１又は複数（図１に示す例では１つ）設けられている。
【００２１】
上記構成の実施形態に係る鋼材連結機構及び鋼材連結方法では、ボルト締結孔１０を使用して、ボルト８を、その頭部８ａが角形鋼管２内に位置し、ねじ部８ｂが角形鋼管２の外部に突出するようにボルト８を係止した状態とし、このボルト８にＬ字形金具７のボルト挿通孔１１を挿通し、ナット９（図６参照。）を締め付けることによって、角形鋼管２にＬ字形金具７を固定する。
【００２２】
具体的には、ボルト８の先端側（ねじ部８ｂ側）を手等で把持した状態で図３に示すように、ボルト８の頭部８ａをボルト頭部挿入部１０ａから角形鋼管２の内部に挿入し、この後、図３に示す矢印のように、ボルト８をボルト係止部１０ｂに沿って一方（図３に示す例では図３中左側方向）へ移動させる。そして、図４に示すように、ボルト８がボルト係止部１０ｂに係止された状態で、Ｌ形金具７のボルト挿通孔１１とねじ止めされる位置へセットする。
【００２３】
この場合、前述したとおり、ボルト係止部１０ｂの幅（図２に示す長さＢ）は、ボルト８の外径（Ｍ１６の場合１６ｍｍ）よりも小さく、かつ、ボルト８の首部の径（頭部８ａとねじ部８ｂとの境界部の軸径）（例えばＭ１６の場合１４．６ｍｍ）より大きな寸法（例えば、１５．５ｍｍ等）とされているので、ボルト８から手を離しても、ボルト８が角形鋼管２の内部に落下することなく、ボルト係止部１０ｂに係止された状態となる。
【００２４】
次に、同様にしてもう一本のボルト８についても、図５に示すように、ボルト係止部１０ｂのもう一方の端部にセットする。この状態で、図６に示すように、角形鋼管２にセットされた２本のボルト８のねじ部８ｂをＬ字形金具７のボルト挿通孔１１に挿入し、Ｌ字形金具７の上から、夫々のボルト８にワッシャ―４等を介してインパクトレンチ等を用いてナット９を締め付けることによって、Ｌ字形金具７を角形鋼管２に固定する。
【００２５】
したがって、例えば、長尺の角形鋼管２の中間部分等、内側に手が入り難い部分であってもボルト８を容易に配置することができ、Ｌ字形金具７を、ボルト８とナット９によって、容易に角形鋼管２に固定することができる。
【００２６】
そして、Ｌ字形金具７のボルト挿入孔１２を使用して、例えば同種の角形鋼管やリップ溝形鋼等の他の鋼材（図示せず）をボルト８及びナット９等でねじ止めすることにより、Ｌ字形金具７を介して角形鋼管２と他の鋼材とを連結（結合）することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、コの字状の締結部材等を使用することなく、通常のボルト８をそのまま使用することができるので、例えば、ボルト８として、Ｍ１６等の径の太い物を使用することができ、従来では難しかったより強度が必要とされる部分にも適用することができる。
【００２８】
以上のように、Ｌ字形金具７の角形鋼管２への取り付け作業では、従来のように、手や治具などが届きにくい角形鋼管２内にボルトなどの締結具を差し入れるなどの面倒な作業をしなくても、Ｌ字形金具７の締結作業を角形鋼管の外で容易、迅速に行うことができる。このため、角形鋼管２が長大であり、かつその途中部分にＬ字形金具７を固定する必要がある場合でも、Ｌ字形金具７の角形鋼管２に対する取り付けを、角形鋼管２の外から簡単かつ確実に実施することができる。
【００２９】
ところで、上述した実施形態では、角形鋼管２に、ボルト頭部挿入部１０ａとボルト係止部１０ｂとを具備したボルト締結孔１０を設けている。このボルト締結孔１０の形成は、角形鋼管２に比較的面積の広い開口部を形成することになるため、Ｌ字形金具７と角形鋼管２との固定部分の強度が低くなってしまう可能性が考えられる。
【００３０】
このため、図６に示したように、角形鋼管にＬ字形金具を取り付けた状態で、両者に引張り荷重を負荷して強度試験を行った。角形鋼管は、スーパーダイマ（商品名（登録商標）日本製鉄社製）、サイズが３．２×１００×１００のものを用いた。また、前述した従来技術である、コ字状の締結部材を使用する技術と比較するために、ボルトはＭ１２のものを使用した。Ｌ字形金具は、材質がＳＳ４００、サイズがＬ−４×５０のものを用いた。
【００３１】
また、上記実施形態に準じて角形鋼管とＬ字形金具とを締結した実施例１の他、比較の対象として、従来技術であるコの字状の締結部材を使用して締結した比較例１、Ｍ１２のボルトで直接締結した比較例２、溶接により固着した比較例３について、強度試験を行った。
【００３２】
上記の強度試験は、実施例１、比較例１−３に対して、夫々２回ずつ実施し、角形鋼管の破断、ボルトの破断、溶接部の破断、ボルトの抜け等が発生した時点における引張り荷重（ｋＮ）（最大荷重）を測定して、これらの平均値をとった。この結果を以下に示す。
（１）比較例２＝４９．８０ｋＮ
（２）実施例１＝３９．３５ｋＮ
（３）比較例１＝３２．５０ｋＮ
（４）比較例３＝１９．１０ｋＮ
上記のように、実施例１、比較例１−３の強度は、ボルトで直接締結した比較例２が最も高く、実施例１、比較例１（従来技術）、比較例３（溶接）の順であった。このように、実施例１では、従来技術である比較例１や溶接した場合の比較例３より高い強度を有することが確認できた。
【００３３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
２……角形鋼管、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ……面、４……ワッシャ―、５……平板部、６……平板部、７……Ｌ字形金具、８……ボルト、８ａ……頭部、８ｂ……ねじ部、８ｃ……首部、９……ナット、１０……ボルト締結孔、１０ａ……ボルト頭部挿入部、１０ｂ……ボルト係止部、１１……ボルト挿通孔、１２……ボルト挿通孔。
【要約】
【課題】内側に手が入り難い長尺の鋼材に、Ｌ字形金具を外側からのナット締め作業で簡単にかつ堅固に締結することができるとともに、従来より径の太いボルトを使用することのできる鋼材連結機構等を提供する。
【解決手段】角形鋼管と他の鉄骨材とをＬ字形金具を用いて直交するかたちで連結する鋼材連結機構において、角形鋼管に設けられ、ボルトの頭部が挿通可能な大きさとされたボルト頭部挿入部と、当該ボルト頭部挿入部から、延在する長穴状のボルト係止部であって、幅が、ボルトの外径より小さく、かつ、ボルトの首部の軸径より大きいボルト係止部と、を有するボルト締結孔を具備し、ボルト頭部挿入部からボルトの頭部を角形鋼管内に挿入し、ボルト係止部内をスライドさせてＬ字形金具との締結位置にボルトを係止し、この状態でＬ字形金具のボルト孔にボルトを挿通させてナットで締結可能とされている。
【選択図】図１【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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