(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプリットティーがフランジで鉄骨柱にボルト接合され、前記スプリットティーのウエブに鉄骨梁が組み付けられてボルト接合されてなる柱・梁接合構造において、前記スプリットティーのフランジを曲げ降伏させることで地震のエネルギーを吸収する柱・梁接合部構造であって、スプリットティーのフランジの一部を減厚して薄肉化した薄肉部を設け、かつ前記薄肉部はスプリットティーのウエブと反対側が減厚されて薄肉化され、さらに前記薄肉部におけるウエブと反対側の外面側において、ボルト接合される減厚されないフランジ部の外面と前記薄肉部の外面とにより形成される内隅部には、フランジ全幅にわたり断面円弧状部が設けられ、前記スプリットティーの降伏点管理値の上限値は下限値の２倍以内に設定され、かつ前記スプリットティーのフランジ両端と鉄骨柱とのボルト接合部間には間隔保持部材が挟入され、前記スプリットティーのフランジと鉄骨柱とが間隙を有した状態で接合されたことを特徴とする柱・梁接合構造。
【請求項２】
フランジの断面積を部分的に減少させたスプリットティーを用いたことを特徴とする請求項１に記載の柱・梁接合構造。
【請求項３】
鉄骨柱の上下に間隔をおいて２つのスプリットティーがフランジでボルト接合され、これらのスプリットティーのウェブ間に鉄骨梁が組み付けられてボルト接合されてなる柱・梁接合構造において、上下いずれか一方の柱・梁接合部は請求項１または請求項２に記載された柱・梁接合部構造であって、他方の柱・梁接合部には、一方の柱・梁接合部のスプリットティーの降伏点上限値よりも高い降伏点を有するスプリットティーを用いたことを特徴とする柱・梁接合構造。
【請求項４】
他方の柱・梁接合部における梁の取付面にコンクリートスラブを打設したことを特徴とする請求項３に記載の柱・梁接合構造。
【請求項５】
前記鉄骨柱が角形鋼管柱であり、かつ前記間隔保持部材がＬ字状間隔保持部材であり、角形鋼管柱の隅部に上下に間隔をおいて、それぞれＬ字状間隔保持部材が取付けられ、各Ｌ字状間隔保持部材の上からスプリットティーがボルト接合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の柱・梁接合構造。
【請求項６】
前記鉄骨柱がＨ形鋼柱であり、かつ前記間隔保持部材がＬ字状間隔保持部材であり、内向きに対向した１対のＬ字状金具がＨ形鋼柱のフランジの内側に上下に間隔をおいて２組接合され、１対のＬ字状間隔保持部材がＨ形鋼柱のフランジの外側から前記Ｌ字状金具に重ね合わせるようにして２組配置され、各Ｌ字状間隔保持部材の上からスプリットティーがボルト接合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の柱・梁接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプリットティーを用いた鉄骨柱と鉄骨梁との柱・梁接合構造において、特にスプリットティーのフランジを先行して曲げ降伏させることで地震時のエネルギーを吸収する柱・梁接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨柱と鉄骨梁との柱・梁接合構造では、大地震等の大応力作用時において柱より先に梁を降伏させる設計とすることが本来的な手法である。これは、大応力作用時に柱が損傷した場合には、建物の修復が困難なことから全面的な建て直しをせざるを得なくなるためである。
【０００３】
しかし、梁の鋼材の降伏点は下限値でしか管理されていない場合が多く、実際には梁の耐力が大きすぎる場合もあることから、結果的には、耐力的に余裕のない柱の接合部位で破壊が生じることもある。例えば、鉄骨梁と鉄骨柱とを直接溶接することで固定した場合には、大応力作用時に鉄骨柱と鉄骨梁との溶接部がクリティカルな部位となって破壊が発生する。この場合には、鉄骨梁と鉄骨柱とが溶接されているため柱が損傷することも多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そのため従来から柱・梁接合構造では、大地震等においても建物の修復が可能なように、柱以外の部位を柱に先行して降伏させて地震時のエネルギーを吸収し、柱の損傷を防止する提案がなされている。
【０００５】
例えば、特開平１１−２２９４９３号公報は、スプリットティーを用いた柱・梁接合構造の補強を開示し、特開平７−１０２６３５号公報は、スプリットティーを用いた柱・梁接合構造の耐震性向上に関する。しかし、上記の従来技術の場合には、スプリットティーのフランジ曲げ耐力が設計上クリティカルになるため、スプリットティーの厚さおよび幅が大きくなり不経済である。またスプリットティーのフランジの曲がりに伴い、ボルトが曲げ引張りを受けて、ボルトの引張り破断が最終崩壊系になる。かかるボルトの引張り破断の場合には、柱も引張りを受けて損傷することがある。
【０００６】
また、特開２００１−３２３６９号公報では、スプリットティーのフランジの曲げ降伏をボルトの引張り降伏に先行させることで、エネルギー吸収部材とした従来技術が開示されている。しかし、この従来技術はスプリットティーのウエブが引張を受ける場合には有効であるが、ウェブが圧縮される場合にはエネルギー吸収を期待できない点で改善の余地がある。
【０００７】
一方、特開平８−４１１２号公報、特開２０００−１９２５４７号公報、特開平８−１５１６８６号公報には、鉄骨梁の端部付近にエネルギー吸収機構を設けた柱・梁接合構造が開示されている。
しかし、Ｈ形鋼梁の端部付近における上下両フランジの両側部に切り欠きを形成して、Ｈ形鋼梁を積極的に降伏させてエネルギーを吸収する場合（特開平８−４１１２号公報）には、梁が破断するため大地震後の修復作業が非常に大規模なものとなってしまう。また、特開２０００−１９２５４７号公報、特開平８−１５１６８６号公報の場合では、エネルギー吸収機構は溶接により柱に固定されている。したがって、大地震により再使用できなくなったエネルギー吸収機構を交換することが現実には困難である。
【０００８】
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてされたものであり、その目的は、スプリットティーのフランジの曲げ降伏で大地震時のエネルギーを吸収する柱・梁接合構造であって、交換が容易であり、かつウエブの引張りの場合のみならずウエブの圧縮の場合にも効果的にエネルギーを吸収できる柱・梁接合構造を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、スプリットティー１がフランジ１ａで鉄骨柱２にボルト接合され、スプリットティー１のウエブ１ｂに鉄骨梁３が組み付けられてボルト接合されてなる柱・梁接合構造において、スプリットティーのフランジ１ａを他の部位に先行して曲げ降伏させることで地震のエネルギーを吸収する柱・梁接合部構造であって、スプリットティーのフランジの一部を減厚して薄肉化した薄肉部を設け、かつ前記薄肉部はスプリットティーのウエブと反対側が減厚されて薄肉化され、前記薄肉部におけるウエブと反対側の外面側において、ボルト接合される減厚されないフランジ部の外面と前記薄肉部の外面とにより形成される内隅部には、フランジ全幅にわたり断面円弧状部が設けられ、スプリットティー１の降伏点管理値の上限値は下限値の２倍以内に設定され、かつスプリットティーのフランジ１ａの両端と鉄骨柱２とのボルト接合部間には間隔保持部材（４，９）が挟入され、スプリットティーのフランジ１ａと鉄骨柱２とが間隙を有した状態で接合されたことを特徴とする。
なお、第１の発明で用いられるスプリットティー１は、フランジ１ａの断面積を部分的に減少させることが好ましい。
【００１０】
また第２の発明は、鉄骨柱２の上下に間隔をおいて２つのスプリットティー（１，５）がフランジでボルト接合され、これらのスプリットティー（１，５）のウェブ間に鉄骨梁が組み付けられてボルト接合されてなる柱・梁接合構造において、上下いずれか一方の柱・梁接合部は請求項１または請求項２に記載された柱・梁接合部構造であって、他方の柱・梁接合部には、一方の柱・梁接合部のスプリットティー１の降伏点上限値よりも高い降伏点を有するスプリットティー５を用いたことを特徴とする。
なお、第２の発明では、他方の柱・梁接合部（第１の発明における柱・梁接合部の反対側の柱・梁接合部）における梁の取付面にはコンクリートスラブを打設してもよい。
また、第３の発明では、前記のいずれかの発明の柱・梁接合構造において、前記鉄骨柱が角形鋼管柱であり、かつ前記間隔保持部材がＬ字状間隔保持部材であり、角形鋼管柱の隅部に上下に間隔をおいて、それぞれＬ字状間隔保持部材が取付けられ、各Ｌ字状間隔保持部材の上からスプリットティーがボルト接合されていることを特徴とする。
また、第４の発明では、前記のいずれかの発明の柱・梁接合構造において、前記鉄骨柱がＨ形鋼柱であり、かつ前記間隔保持部材がＬ字状間隔保持部材であり、内向きに対向した１対のＬ字状金具がＨ形鋼柱のフランジの内側に上下に間隔をおいて２組接合され、１対のＬ字状間隔保持部材がＨ形鋼柱のフランジの外側から前記Ｌ字状金具に重ね合わせるようにして２組配置され、各Ｌ字状間隔保持部材の上からスプリットティーがボルト接合されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態または参考形態を図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）に示す参考形態は、角形鋼管柱２ａと鉄骨梁（Ｈ形鋼梁）３との柱・梁接合構造である。Ｈ形鋼梁３端部には、Ｈ形鋼梁３の上下にそれぞれスプリットティー１，５が配置され、スプリットティーのウェブ１ｂ，５ｂとＨ形鋼梁３とがボルト接合される。そして、上下の各スプリットティー１，５はフランジ１ａ，５ａの上下２ヵ所で角形鋼管柱２ａにボルト接合されて、角形鋼管柱２ａとＨ形鋼梁３とが連結されている。
【００１２】
ここで、Ｈ形鋼梁３の下側の柱・梁接合部（一方の柱・梁接合部）において、スプリットティー１のフランジ１ａの両端と鉄骨柱２とのボルト接合部間には、座板４（間隔保持部材）が挟入されている。そして、フランジ１ａのボルト接合部の外側には押さえ板８が配置され、押さえ板８の外側からボルトが螺合されている。
【００１３】
すなわち、図１（ｂ）に示すように、下側の柱・梁接合部では、スプリットティーのフランジ１ａの両端には座板４が狭入され、フランジ１ａの中央部ではフランジ１ａと鉄骨柱２とが間隙を有するように構成されている。したがって、スプリットティーのウエブの圧縮方向に過大な応力が作用する場合でも、スプリットティーのフランジ１ａと鉄骨柱２とが間隙を有するため、スプリットティー１によるエネルギー吸収が可能であり、柱が損傷することがないようになっている。なお、図１（ｂ）において、フランジ１ａが引張側または圧縮側に塑性化した状態を２点鎖線で示す。
【００１４】
さらに、下側の柱・梁接合部（一方の柱・梁接合部）のスプリットティー１は、降伏点管理値の上限値が下限値の２倍以内、好ましくは１．３倍以内に設定されている。本発明では、下側の柱・梁接合部のスプリットティー１のフランジ１ａが、鉄骨柱と締結するボルト６やＨ形鋼梁３などよりも先行して曲げ降伏するので、フランジ１ａの塑性化で地震時のエネルギーを吸収でき、かつ梁端回転角を定量化することができるようになっている。これにより地震・風などに対する応答低減効果を高めることができ、またボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止することが可能になる。
【００１５】
また、下側の柱・梁接合部におけるスプリットティー１は、フランジの断面積を部分的に減少させて、より確実に、鉄骨柱と締結するボルト６やＨ形鋼梁３などに先行してフランジ１ａが曲げ降伏するようにすることが好ましい。具体的には、（Ａ）フランジの一部を減厚して薄肉化し、前記薄肉部におけるウエブと反対側の外面側において、ボルト接合される減厚されないフランジ部の外面と前記薄肉部の外面とにより形成される内隅部には、フランジ全幅にわたり断面円弧状部を設けた場合［本発明の実施形態として示す図２参照］、（Ｂ）フランジの両側に切り欠きを形成した場合［図３参照］、（Ｃ）フランジに開孔した場合［図４参照］、などが例として挙げられる。なお、図示された薄肉部１ｃ、切り欠き部１ｄ、開孔１ｅの形態は適宜変更可能である。
【００１６】
これに対して、Ｈ形鋼梁３の上側の柱・梁接合部（他方の柱・梁接合部）では、スプリットティー５のフランジ５ａとＨ形鋼梁３とが直接ボルト接合されている。この上側の柱・梁接合部のスプリットティー５は、下側の柱・梁接合部のスプリットティー１の降伏点上限値よりも高い降伏点を有している。
【００１７】
つまり本発明では、上側の高い降伏点を有するスプリットティー５より先行して下側の降伏点管理されたスプリットティー１が確実に曲げ降伏する。したがって、地震時のエネルギーによる損傷は、下側の柱・梁接合部のスプリットティー１にまず集中する。そして、地震後に下側の柱・梁接合部のスプリットティー１が使用不能となった場合でも、スプリットティー１の取り替えによって建物として耐震性能を回復できるようになっている。なお、スプリットティー１の取り合いがボルト接合のため、取り替え作業も非常に容易である。
【００１８】
なお、Ｈ形鋼梁３の上側（他方の柱・梁接合部における梁の取付面）にはコンクリートスラブを打設してもよい［図示を省略する］。この場合にも、取り替えの対象となるスプリットティー１は、コンクリートスラブの打設されていない下側にあるため、スプリットティー１の取り替え作業が妨げられることはない。
【００１９】
図５および図６は、直交する２つの面が同じ大きさで、かつ各面にボルト穴がそれぞれ開孔されたＬ字状間隔保持部材９を用いた例を示したものである。
図５の場合は、角形鋼管柱２ａの４つの各垂直面に同じ高さでスプリットティー１を複数（図中では４個）取付けるものである。この例では、角形鋼管柱２ａの各４隅に上下に間隔をおいて、それぞれ上記のＬ字状間隔保持部材９を取付けて、Ｌ字状間隔保持部材９の上からスプリットティー１をボルト接合する。
【００２０】
また、図６の場合は、Ｈ形鋼柱２ｂのフランジ間にスプリットティー１を取付けるものである。この例では、まず、内向きに対向した１対のＬ字状金具１０を、Ｈ形鋼柱２ｂのフランジの内側に上下に間隔をおいて２組接合する。そして、１対のＬ字状間隔保持部材９を、Ｈ形鋼柱２ｂのフランジの外側から上記のＬ字状金具１０に重ね合わせるようにして２組配置して、Ｌ字状間隔保持部材９の上からスプリットティー１をボルト接合する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の柱・梁接合構造は、スプリットティーのフランジの一部を減厚して薄肉化した薄肉部を設け、かつ前記薄肉部はスプリットティーのウエブと反対側が減厚されて薄肉化され、前記薄肉部におけるウエブと反対側の外面側において、ボルト接合される減厚されないフランジ部の外面と前記薄肉部の外面とにより形成される内隅部には、フランジ全幅にわたり断面円弧状部が設けられているので、地震時などで梁の圧縮・引張方向に過大な応力が作用する際に、一方の柱・梁接合部のスプリットティーのフランジの薄肉部が、鉄骨柱との連結ボルトやＨ形鋼梁よりも先行してより確実に曲げ降伏する。したがって、フランジの塑性化により地震時のエネルギーが吸収され、これにより地震・風などに対する応答低減効果を高めることができる。
【００２２】
また、本発明の柱・梁接合構造は、一方の柱・梁接合部のスプリットティーのフランジが先行して曲げ降伏するため、梁端回転角を定量化することができ、大地震などによる破壊後のスプリットティーの取り替えを容易に行うことができる。これにより、ボルトの引張破壊などの望ましくない部位での崩壊を防止することができる。
【００２３】
また、特にスプリットティーのウエブの圧縮方向に過大な応力が作用する場合でも、本発明の柱・梁接合構造は、スプリットティーのフランジと鉄骨柱とが間隙を有するため、スプリットティーによるエネルギー吸収が可能であり、柱が損傷することはない。
【００２４】
本発明の柱・梁接合構造は、地震後に下側の柱・梁接合部のスプリットティーが使用不能となった場合でも、スプリットティーの取り替えによって建物として耐震性能を回復できる。しかも、スプリットティーの取り合いはボルト接合のため、取り替え作業も非常に容易である。
【００２５】
本発明の柱・梁接合構造は、柱とスプリットティーの接合部位およびスプリットティーのエネルギー吸収機構に溶接を用いないことにより、大地震時における脆性破壊を回避することができ、耐震性能の高い建物を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は参考形態の柱・梁接合構造を示した側面図であり、（ｂ）は（ａ）における下側の柱・梁接合部（一方の柱・梁接合部）を示した斜視図である。
【図２】  （ａ）はフランジの一部を減厚して薄肉化したスプリットティーを示した斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図３】  （ａ）はフランジの両側に切り欠きを形成したスプリットティーを示した斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の正面図である。
【図４】  （ａ）はフランジに開孔したスプリットティーを示した斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の正面図である。また（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】  本発明の柱・梁接合部において、スプリットティーを角形鋼管柱へ取付ける場合の取付例の参考形態を示した図である。
【図６】  本発明の柱・梁接合部において、スプリットティーをＨ形鋼柱のフランジ間に取付ける場合の取付例の参考形態を示した図である。
【符号の説明】
１ スプリットティー
１ａ フランジ
１ｂ ウエブ
１ｃ 薄肉部
１ｄ 切り欠き
１ｅ 開孔
１ｆ ボルト挿通孔
２ 鉄骨柱
２ａ 角形鋼管柱
２ｂ Ｈ形鋼柱
３ Ｈ形鋼梁（鉄骨梁）
４ 座板（間隔保持部材）
５ スプリットティー
５ａ フランジ
５ｂ ウエブ
６ ボルト
７ ナット
８ 押さえ板
９ Ｌ字状間隔保持部材
１０ Ｌ字状金具
１１  断面円弧状部
【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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