JP2004076479A - 鋼管柱と鋼管梁の接合構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的軽量でコストを低減できる柱・梁接合部の接合金物を備えた鋼管柱と鋼管梁の接合構造を提供する。
【解決手段】鋼管柱1に設けた角形断面の接合金物2に、エンドプレート11,16を有する角形断面の鋼管梁10,15をボルト接合するための構造であって、接合金物2を、内壁の角部3を肉厚に形成して一方の対向する面の角部3の上下方向に複数の第1のねじ穴4を設けると共に、他方の対向する面の角部3の上下方向に第1のねじ穴4と上下方向にずらせて複数の第2のねじ穴5を設け、エンドプレート11,16の鋼管梁10,15の両側に、接合金物2の第1のねじ穴4又は第2のねじ穴5に対応してボルト挿通穴を設けた。
【選択図】 図1
【解決手段】鋼管柱1に設けた角形断面の接合金物2に、エンドプレート11,16を有する角形断面の鋼管梁10,15をボルト接合するための構造であって、接合金物2を、内壁の角部3を肉厚に形成して一方の対向する面の角部3の上下方向に複数の第1のねじ穴4を設けると共に、他方の対向する面の角部3の上下方向に第1のねじ穴4と上下方向にずらせて複数の第2のねじ穴5を設け、エンドプレート11,16の鋼管梁10,15の両側に、接合金物2の第1のねじ穴4又は第2のねじ穴5に対応してボルト挿通穴を設けた。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管柱と鋼管梁の接合構造に係り、さらに詳しくは、角形断面又は円形断面の鋼管柱と、角形断面の鋼管梁とを接合するための構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
閉鎖断面である鋼管柱は、断面性能に方向性がなく、座屈しにくい性能のため、多くの鉄骨構造物に利用されている。
しかし、閉鎖断面であるために、外部から鋼管柱の内部に手が回らないため、梁やその他の部材を鋼管柱に接合する場合に、ボルトで簡単に取付けることができない。そのため、大型の建造物では、溶接により梁を接合するか、あるいは溶接により鋼管柱にブラケットを接合し、そのブラケットに梁をボルト接合する方式が一般的である。
【0003】
一方、住宅や小規模店舗あるいは駐車場などの小規模鉄骨骨組構造では、コスト面、現場作業面などから、溶接やブラケット接合は好まれず、簡単にボルト接合できることが望ましい。
このため、従来より多くの接合方法が提案されているが、その共通的な構成としては、次の通りである。
【0004】
(1)図9に示すように、鋼管柱1と梁35との接合部分(以下、柱・梁接合部という)に、鋳鋼からなる肉厚の厚い筒状の金物30を鋼管柱1に溶接して用いるか(例えば、特開平4−339937号、特開平4−343933号公報)、又は鋼管柱1に補強板を当てて肉増して柱・梁接合部とする。
(2)H形断面からなる梁35にはエンドプレート36を溶接しておく。
(3)梁35のエンドプレート36にはボルト挿通穴37を、また、対する筒状の金物30にはねじ穴31(又はナット状のものをつけておく)をあらかじめ加工しておく。
(4)エンドプレート36を鋼管柱1に設けた筒状の金物30にボルト40で接合し、鋼管柱1に梁35を接合する。
【0005】
ところで、小規模鉄骨骨組構造における柱と梁の接合方法については、前述のように多くの提案がなされており、これらの提案及び現に実施されている構造物においては、ほとんどのものにH形断面梁が用いられており、僅かに溝形断面梁が用いられている。
そして、H形断面梁を用いる場合は、これを筒状の金物30又は補強板に接合するボルト40は、図10に示すように、梁35のフランジに発生する応力46(斜線で示す)を柱・梁接合部に効果的に伝達するために、柱幅の中間位置近傍に配置することになるので、筒状の金物30や補強板は、幅方向の中間部においても板厚を厚くする必要があり、このため、幅方向にほぼ均等に肉厚化がはかられている。
【0006】
H形断面梁は、断面性能の効率がよく、住宅や店舗に必要な種々の構造部材、小梁や床・屋根の根太あるいは水平ブレースなどの二次部材を取付ける上でも、簡単にボルト接合できることなどから広く使用されている。
一方、閉鎖断面である角形鋼管は、上記のような他部材との接合が困難なため、このような構造物には全く使用されていない。しかしながら、H形断面梁に比べてねじれ難いなどの特性を有するため、特に長スパンの骨組構造にしたいが途中にねじれを防止する部材を設置できないような場合、あるいは、断面効率よりも意匠性を重視するような場合に、鋼管梁を使用することが考えられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
鋼管柱に鋼管梁を接合する場合、前記した従来技術に準じて角形断面の鋼管梁を接合しようとすると、梁が鋼管梁であることやコストの面で種々問題があり、新しい工夫が必要になる。
特に、コスト面では、従来技術では肉厚の筒状の金物が必要であり、このため、柱・梁接合部の重量が大きく、高価な鋳鋼金物を用いるため高コストの柱・梁接合部になってしまうという問題がある。
【0008】
本発明は、上記の課題を解決するめたになされたもので、比較的軽量で、コストを低減できる柱・梁接合部の接合金物を備えた鋼管柱と鋼管梁の接合構造を提供することを目的としたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鋼管柱に設けた角形断面の接合金物に、エンドプレートを有する角形断面の鋼管梁をボルト接合するための構造であって、前記接合金物を、内壁の角部を肉厚に形成して一方の対向する面の前記角部の上下方向に複数の第1のねじ穴を設けると共に、他方の対向する面の前記角部の上下方向に前記第1のねじ穴と上下方向にずらせて複数の第2のねじ穴を設け、前記エンドプレートの前記鋼管梁の両側に、前記接合金物の第1のねじ穴又は第2のねじ穴に対応してボルト挿通穴を設けたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1に係る鋼管柱と鋼管梁の接合構造の要部を示す斜視図である。
図において、1は角形鋼管柱、2は鋳鋼金物からなり、柱・梁接合部において、上下の角形鋼管柱1(図には上部の角形鋼管柱1は省略してある)の間に溶接により接合された筒状の接合金物である。
【0011】
この接合金物2は、図2に示すように、外形は角形鋼管柱1とほぼ同様に角形断面に形成されており、内壁は角部3が肉厚で、その他の部分は肉薄に形成されている。
4は一方の対向する面の両側縁部近傍(肉厚の角部3の近傍)の上下方向に設けられた複数の第1のねじ穴、5はこの面と直交して対向する前の両側縁部近傍の上下方向に設けられた複数の第2のねじ穴である。
【0012】
10は接合金物2の一方の対向する面に接合される断面長方形の鋼管梁で、一端にはエンドプレート11が溶接により接合されている。このエンドプレート11の幅は接合金物2の接合面の幅とほぼ等しいかこれより若干狭く、高さは鋼管梁10の高さより若干高く形成されており、鋼管梁10の両側には接合金物2の一方の対向面に設けた第1のねじ穴4に対応してボルト挿通穴12が設けられている。
【0013】
15は接合金物2の上記と直交する面に接合される断面長方形の鋼管梁で、一端にはエンドプレート16が溶接により接合されており、エンドプレート16の鋼管梁15の両側には、接合金物2の他方の対向面に設けた第2のねじ穴5に対応してボルト挿通穴17が設けられている。なお、鋼管梁15の幅が鋼管梁10の幅より狭い場合が示してあるが、両者は同じ幅であってもよい。また、鋼管梁15のエンドプレート16に、鋼管梁10のエンドプレート11と同じ形状のものを用いた場合を示したが、両者は高さが異なるものであってもよい。
【0014】
上記の接合金物2に設けた第1、第2のねじ穴4,5及びエンドプレート11,16にこのねじ穴4,5に対応して設けたねじ挿通穴12,17は、ねじ挿通穴12,17からねじ穴4,5にボルトを螺入したときに、ボルトが互いに干渉しないように、図3に示すように上下方向にずらせて設けられている。
【0015】
上記のような本実施の形態において、接合金物2を介して角形鋼管柱1に鋼管梁10,15を接合するにあたっては、図4に示すように、例えば鋼管梁10のエンドプレート11を接合金物2の一方の面に当接し、各ボルト挿通穴12に挿通したボルト40を接合金物2に設けたねじ穴4に螺入して固定する。
また、これと直交する面に鋼管梁15のエンドプレート16を当接し、前記と同様にボルト挿通穴17に挿通したボルト40をねじ穴5に螺入して固定する。このとき、直交する面のねじ穴4,5は、前述のように上下方向にずらせて設けられているので、ボルト40が干渉することはない。なお、接合金物2の直交する他方の面に鋼管梁10,15を接合する場合も、上記と同様にして行うことができる。
【0016】
次に、本実施の形態の作用及び効果を従来技術と比較しながら説明する。
従来技術で説明したH形断面梁の場合は、図10に示すように、H形断面梁35のウェブの上部中央部近傍が曲げモーメントに起因する梁35の応力の支配的な領域(図10に斜線46で示す)であるため、その近傍にボルト(ボルト挿通穴37で示す)を配置して応力を伝達することが効果的である。
一方、本実施の形態のように、長方形断面の鋼管梁10,15(以下、鋼管梁10について説明する)では、図5に斜線45で示すように、鋼管梁10の角部近傍が曲げモーメントに起因する応力の支配的領域であるため、その近傍にボルトを配置することが効果的であり、そのため、エンドプレート11のボルト挿通穴12を鋼管梁10の長辺に沿ってその両側に設けた。
【0017】
また、一般的に、梁幅に対して柱幅の方が広く、曲げモーメントに起因する梁の応力は、ボルトを介して柱・梁接合部の全面(エンドプレートが当接される面)からこの面と直交する面(パネルゾーンと呼ばれる)に流れ、下部の柱に伝達される。
このため、従来のH形断面梁35を用いた場合は、図11に矢印で示すように、応力がボルト40から筒状の金物30内を大きく曲って鋼管柱1に伝達されるため、応力の流れを円滑にするためには、筒状の金物30の板厚を一様に厚くしなければならず、高価な鋳鋼金物である筒状の金物30がより高価になり、重量も増大する。
【0018】
これに対して、本実施の形態においては、エンドプレート11に鋼管梁10の長辺に沿ってその両側にボルト挿通穴12を設けたので、図6に矢印で示すように、曲げモーメントに起因する応力は、ボルト40から急激に向きを変えることなく接合金物2の角部3を経て角形鋼管柱1に円滑に伝達されるため、角部3以外の板厚を十分薄くすることができる。
【0019】
この場合、一般に角形断面の部材においては、内壁の角部は直角に形成されることなく、適度なRによって形成されているので、本実施の形態においても接合金物2の角部3のRを若干大きめに形成すればよく、その他の部分の肉厚を大きく減らすことができる。
このように、本実施の形態においては、接合金物2の断面形状を上記のように形成したので、高価な鋳鋼製の接合金物2によって柱・梁接合部を構成する場合に、コストを低減できるばかりでなく、重量を軽減し作業性を向上することができる。
【0020】
本実施の形態において、鋼管梁10のエンドプレート11を、接合金物2の角部3の近傍にボルト接合することは、上述のように、応力伝達及びコスト上の効果が大きいが、接合金物2に直交して接合する鋼管梁10,15のボルト40が干渉することが問題になる。この点については、前述のように直交する鋼管梁10,15を固定するボルト40の位置を、上下方向にずらすことにより解決した。
【0021】
このため、柱・梁接合部に設ける接合金物2を特別な断面形状にする必要がないという効果が得られる一方、直交して接合する鋼管梁10,15を固定するボルト40の位置が上下方向にずれることによる構造性能的な問題について検討する必要がある。すなわち、直交して接合する鋼管梁10,15のボルト40の位置が異なれば、両者の接合強度が変わることは避けられないからである。
【0022】
一般に、鉄骨骨組構造においては、必要な性能に方向性を有するものである。例えば、図7に示すような小規模建築物で代表的な柱と梁の配置を想定すると、方向AとBとでは、スパンが異なることやそれぞれの方向に作用する外力も異なることから、柱1には等方向性の角形鋼管や円形鋼管を用いるが、A方向の梁10とB方向の梁15とでは必要な断面性能が異なるのが一般的である。したがって、たとえ梁に同じ部材を用いた場合でも(構造以外の観点から同じサイズの梁を用いる場合も多い)、直交する梁に必要な接合性能には必ず大小がある。
【0023】
図3で示したボルト配置の例では、鋼管梁10のボルト配置の場合に比べて、鋼管梁15のボルト配置では、同じサイズのボルトを用いたとすれば、鋼管梁15の方が接合耐力は弱いことになる。しかし、必要とする鋼管梁の耐力に方向によって大小があるのであるから、この方向性に対応して鋼管梁10及び鋼管梁15を接合することができるので、このように接合強度が変ることはバランス上好ましいということができる。
勿論、梁サイズ(板厚が薄い場合も含む)が小さければ全く問題がなく、また、必要であればボルトサイズを変えることで等価にすることができるので、直交して柱1に接合する鋼管梁10,15のボルトの位置を上下方向にずらすことは、全く問題がない。
【0024】
[実施の形態2]
図8は本発明の実施の形態2に係る鋼管柱と鋼管梁の接合構造の要部を示す説明図である。
実施の形態1では柱に角形断面の鋼管を用いた場合を示したが、本実施の形態は、柱に円形断面の鋼管(以下、円形断面鋼管柱という)を用いたもので、接合金物2には実施の形態1の場合とほぼ同じ構造のものを用い、その上下に円形断面鋼管柱1aを溶接により接合して、柱・梁接合部を構成したものである。
【0025】
従来、円形断面鋼管柱にH形断面梁をエンドプレートを介して接合する場合は、例えば、特開平4−339937号公報にみられるように、接合用筒体のボルト螺入位置の肉厚を大幅に厚くする必要があり、このため全体として肉厚を減らすことができず、コスト高になるばかりでなく、重量の増大は避けられなかった。
【0026】
本実施の形態は、柱・梁接合部を構成する接合部材2に、図8に示すように、角部3がRを利用して肉厚に形成され、その他の部分が肉薄で内部の中空部が円形に近い、実施の形態1とほぼ同じ構造のものを用いることができる。
このため、実施の形態1の場合と同様の作用、効果を得ることができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明に係る鋼管柱と鋼管梁の接合構造は、鋼管柱の柱・梁接合部に接合される角形断面の接合金物を、内壁の角部を肉厚にその他の部分を肉薄に形成し、この角部に鋼管梁のエンドプレートをボルト接合するためのねじ穴を設け、また、エンドプレートの鋼管梁の両側に接合金物のねじ穴に対応してボルト挿通穴を設けたので、鋳鋼からなる接合金物の重量を軽減し、コストを低減することができ、さらに、曲げモーメントに起因する応力を鋼管柱に円滑に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る鋼管柱と鋼管梁の接合構造の要部を示す斜視図である。
【図2】図1の接合金物の平断面図である。
【図3】図1の鋼管梁のエンドプレートの正面図である。
【図4】図1の接合金物への鋼管梁の接合状態を示す説明図である。
【図5】実施の形態1の鋼管梁に生じる応力の状態を示す説明図である。
【図6】実施の形態1の応力の伝達状態を示す説明図である。
【図7】小規模建築物における柱と梁の配置例を示す説明図である。
【図8】本発明の実施の形態2に係る鋼管柱と鋼管梁の接合構造の要部を示す説明図である。
【図9】従来の鋼管柱とH形断面梁との接合構造の一例を示す説明図である。
【図10】図9のH形断面梁に生じる応力の状態を示す説明図である。
【図11】図9の応力の伝達状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1,1a 鋼管柱
2 接合金物
3 角部
4 第1のねじ穴
5 第2のねじ穴
10,15 鋼管梁
11,16 エンドプレート
12,17 ボルト挿通穴
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管柱と鋼管梁の接合構造に係り、さらに詳しくは、角形断面又は円形断面の鋼管柱と、角形断面の鋼管梁とを接合するための構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
閉鎖断面である鋼管柱は、断面性能に方向性がなく、座屈しにくい性能のため、多くの鉄骨構造物に利用されている。
しかし、閉鎖断面であるために、外部から鋼管柱の内部に手が回らないため、梁やその他の部材を鋼管柱に接合する場合に、ボルトで簡単に取付けることができない。そのため、大型の建造物では、溶接により梁を接合するか、あるいは溶接により鋼管柱にブラケットを接合し、そのブラケットに梁をボルト接合する方式が一般的である。
【0003】
一方、住宅や小規模店舗あるいは駐車場などの小規模鉄骨骨組構造では、コスト面、現場作業面などから、溶接やブラケット接合は好まれず、簡単にボルト接合できることが望ましい。
このため、従来より多くの接合方法が提案されているが、その共通的な構成としては、次の通りである。
【0004】
(1)図9に示すように、鋼管柱1と梁35との接合部分(以下、柱・梁接合部という)に、鋳鋼からなる肉厚の厚い筒状の金物30を鋼管柱1に溶接して用いるか(例えば、特開平4−339937号、特開平4−343933号公報)、又は鋼管柱1に補強板を当てて肉増して柱・梁接合部とする。
(2)H形断面からなる梁35にはエンドプレート36を溶接しておく。
(3)梁35のエンドプレート36にはボルト挿通穴37を、また、対する筒状の金物30にはねじ穴31(又はナット状のものをつけておく)をあらかじめ加工しておく。
(4)エンドプレート36を鋼管柱1に設けた筒状の金物30にボルト40で接合し、鋼管柱1に梁35を接合する。
【0005】
ところで、小規模鉄骨骨組構造における柱と梁の接合方法については、前述のように多くの提案がなされており、これらの提案及び現に実施されている構造物においては、ほとんどのものにH形断面梁が用いられており、僅かに溝形断面梁が用いられている。
そして、H形断面梁を用いる場合は、これを筒状の金物30又は補強板に接合するボルト40は、図10に示すように、梁35のフランジに発生する応力46(斜線で示す)を柱・梁接合部に効果的に伝達するために、柱幅の中間位置近傍に配置することになるので、筒状の金物30や補強板は、幅方向の中間部においても板厚を厚くする必要があり、このため、幅方向にほぼ均等に肉厚化がはかられている。
【0006】
H形断面梁は、断面性能の効率がよく、住宅や店舗に必要な種々の構造部材、小梁や床・屋根の根太あるいは水平ブレースなどの二次部材を取付ける上でも、簡単にボルト接合できることなどから広く使用されている。
一方、閉鎖断面である角形鋼管は、上記のような他部材との接合が困難なため、このような構造物には全く使用されていない。しかしながら、H形断面梁に比べてねじれ難いなどの特性を有するため、特に長スパンの骨組構造にしたいが途中にねじれを防止する部材を設置できないような場合、あるいは、断面効率よりも意匠性を重視するような場合に、鋼管梁を使用することが考えられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
鋼管柱に鋼管梁を接合する場合、前記した従来技術に準じて角形断面の鋼管梁を接合しようとすると、梁が鋼管梁であることやコストの面で種々問題があり、新しい工夫が必要になる。
特に、コスト面では、従来技術では肉厚の筒状の金物が必要であり、このため、柱・梁接合部の重量が大きく、高価な鋳鋼金物を用いるため高コストの柱・梁接合部になってしまうという問題がある。
【0008】
本発明は、上記の課題を解決するめたになされたもので、比較的軽量で、コストを低減できる柱・梁接合部の接合金物を備えた鋼管柱と鋼管梁の接合構造を提供することを目的としたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鋼管柱に設けた角形断面の接合金物に、エンドプレートを有する角形断面の鋼管梁をボルト接合するための構造であって、前記接合金物を、内壁の角部を肉厚に形成して一方の対向する面の前記角部の上下方向に複数の第1のねじ穴を設けると共に、他方の対向する面の前記角部の上下方向に前記第1のねじ穴と上下方向にずらせて複数の第2のねじ穴を設け、前記エンドプレートの前記鋼管梁の両側に、前記接合金物の第1のねじ穴又は第2のねじ穴に対応してボルト挿通穴を設けたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1に係る鋼管柱と鋼管梁の接合構造の要部を示す斜視図である。
図において、1は角形鋼管柱、2は鋳鋼金物からなり、柱・梁接合部において、上下の角形鋼管柱1(図には上部の角形鋼管柱1は省略してある)の間に溶接により接合された筒状の接合金物である。
【0011】
この接合金物2は、図2に示すように、外形は角形鋼管柱1とほぼ同様に角形断面に形成されており、内壁は角部3が肉厚で、その他の部分は肉薄に形成されている。
4は一方の対向する面の両側縁部近傍(肉厚の角部3の近傍)の上下方向に設けられた複数の第1のねじ穴、5はこの面と直交して対向する前の両側縁部近傍の上下方向に設けられた複数の第2のねじ穴である。
【0012】
10は接合金物2の一方の対向する面に接合される断面長方形の鋼管梁で、一端にはエンドプレート11が溶接により接合されている。このエンドプレート11の幅は接合金物2の接合面の幅とほぼ等しいかこれより若干狭く、高さは鋼管梁10の高さより若干高く形成されており、鋼管梁10の両側には接合金物2の一方の対向面に設けた第1のねじ穴4に対応してボルト挿通穴12が設けられている。
【0013】
15は接合金物2の上記と直交する面に接合される断面長方形の鋼管梁で、一端にはエンドプレート16が溶接により接合されており、エンドプレート16の鋼管梁15の両側には、接合金物2の他方の対向面に設けた第2のねじ穴5に対応してボルト挿通穴17が設けられている。なお、鋼管梁15の幅が鋼管梁10の幅より狭い場合が示してあるが、両者は同じ幅であってもよい。また、鋼管梁15のエンドプレート16に、鋼管梁10のエンドプレート11と同じ形状のものを用いた場合を示したが、両者は高さが異なるものであってもよい。
【0014】
上記の接合金物2に設けた第1、第2のねじ穴4,5及びエンドプレート11,16にこのねじ穴4,5に対応して設けたねじ挿通穴12,17は、ねじ挿通穴12,17からねじ穴4,5にボルトを螺入したときに、ボルトが互いに干渉しないように、図3に示すように上下方向にずらせて設けられている。
【0015】
上記のような本実施の形態において、接合金物2を介して角形鋼管柱1に鋼管梁10,15を接合するにあたっては、図4に示すように、例えば鋼管梁10のエンドプレート11を接合金物2の一方の面に当接し、各ボルト挿通穴12に挿通したボルト40を接合金物2に設けたねじ穴4に螺入して固定する。
また、これと直交する面に鋼管梁15のエンドプレート16を当接し、前記と同様にボルト挿通穴17に挿通したボルト40をねじ穴5に螺入して固定する。このとき、直交する面のねじ穴4,5は、前述のように上下方向にずらせて設けられているので、ボルト40が干渉することはない。なお、接合金物2の直交する他方の面に鋼管梁10,15を接合する場合も、上記と同様にして行うことができる。
【0016】
次に、本実施の形態の作用及び効果を従来技術と比較しながら説明する。
従来技術で説明したH形断面梁の場合は、図10に示すように、H形断面梁35のウェブの上部中央部近傍が曲げモーメントに起因する梁35の応力の支配的な領域(図10に斜線46で示す)であるため、その近傍にボルト(ボルト挿通穴37で示す)を配置して応力を伝達することが効果的である。
一方、本実施の形態のように、長方形断面の鋼管梁10,15(以下、鋼管梁10について説明する)では、図5に斜線45で示すように、鋼管梁10の角部近傍が曲げモーメントに起因する応力の支配的領域であるため、その近傍にボルトを配置することが効果的であり、そのため、エンドプレート11のボルト挿通穴12を鋼管梁10の長辺に沿ってその両側に設けた。
【0017】
また、一般的に、梁幅に対して柱幅の方が広く、曲げモーメントに起因する梁の応力は、ボルトを介して柱・梁接合部の全面(エンドプレートが当接される面)からこの面と直交する面(パネルゾーンと呼ばれる)に流れ、下部の柱に伝達される。
このため、従来のH形断面梁35を用いた場合は、図11に矢印で示すように、応力がボルト40から筒状の金物30内を大きく曲って鋼管柱1に伝達されるため、応力の流れを円滑にするためには、筒状の金物30の板厚を一様に厚くしなければならず、高価な鋳鋼金物である筒状の金物30がより高価になり、重量も増大する。
【0018】
これに対して、本実施の形態においては、エンドプレート11に鋼管梁10の長辺に沿ってその両側にボルト挿通穴12を設けたので、図6に矢印で示すように、曲げモーメントに起因する応力は、ボルト40から急激に向きを変えることなく接合金物2の角部3を経て角形鋼管柱1に円滑に伝達されるため、角部3以外の板厚を十分薄くすることができる。
【0019】
この場合、一般に角形断面の部材においては、内壁の角部は直角に形成されることなく、適度なRによって形成されているので、本実施の形態においても接合金物2の角部3のRを若干大きめに形成すればよく、その他の部分の肉厚を大きく減らすことができる。
このように、本実施の形態においては、接合金物2の断面形状を上記のように形成したので、高価な鋳鋼製の接合金物2によって柱・梁接合部を構成する場合に、コストを低減できるばかりでなく、重量を軽減し作業性を向上することができる。
【0020】
本実施の形態において、鋼管梁10のエンドプレート11を、接合金物2の角部3の近傍にボルト接合することは、上述のように、応力伝達及びコスト上の効果が大きいが、接合金物2に直交して接合する鋼管梁10,15のボルト40が干渉することが問題になる。この点については、前述のように直交する鋼管梁10,15を固定するボルト40の位置を、上下方向にずらすことにより解決した。
【0021】
このため、柱・梁接合部に設ける接合金物2を特別な断面形状にする必要がないという効果が得られる一方、直交して接合する鋼管梁10,15を固定するボルト40の位置が上下方向にずれることによる構造性能的な問題について検討する必要がある。すなわち、直交して接合する鋼管梁10,15のボルト40の位置が異なれば、両者の接合強度が変わることは避けられないからである。
【0022】
一般に、鉄骨骨組構造においては、必要な性能に方向性を有するものである。例えば、図7に示すような小規模建築物で代表的な柱と梁の配置を想定すると、方向AとBとでは、スパンが異なることやそれぞれの方向に作用する外力も異なることから、柱1には等方向性の角形鋼管や円形鋼管を用いるが、A方向の梁10とB方向の梁15とでは必要な断面性能が異なるのが一般的である。したがって、たとえ梁に同じ部材を用いた場合でも(構造以外の観点から同じサイズの梁を用いる場合も多い)、直交する梁に必要な接合性能には必ず大小がある。
【0023】
図3で示したボルト配置の例では、鋼管梁10のボルト配置の場合に比べて、鋼管梁15のボルト配置では、同じサイズのボルトを用いたとすれば、鋼管梁15の方が接合耐力は弱いことになる。しかし、必要とする鋼管梁の耐力に方向によって大小があるのであるから、この方向性に対応して鋼管梁10及び鋼管梁15を接合することができるので、このように接合強度が変ることはバランス上好ましいということができる。
勿論、梁サイズ(板厚が薄い場合も含む)が小さければ全く問題がなく、また、必要であればボルトサイズを変えることで等価にすることができるので、直交して柱1に接合する鋼管梁10,15のボルトの位置を上下方向にずらすことは、全く問題がない。
【0024】
[実施の形態2]
図8は本発明の実施の形態2に係る鋼管柱と鋼管梁の接合構造の要部を示す説明図である。
実施の形態1では柱に角形断面の鋼管を用いた場合を示したが、本実施の形態は、柱に円形断面の鋼管(以下、円形断面鋼管柱という)を用いたもので、接合金物2には実施の形態1の場合とほぼ同じ構造のものを用い、その上下に円形断面鋼管柱1aを溶接により接合して、柱・梁接合部を構成したものである。
【0025】
従来、円形断面鋼管柱にH形断面梁をエンドプレートを介して接合する場合は、例えば、特開平4−339937号公報にみられるように、接合用筒体のボルト螺入位置の肉厚を大幅に厚くする必要があり、このため全体として肉厚を減らすことができず、コスト高になるばかりでなく、重量の増大は避けられなかった。
【0026】
本実施の形態は、柱・梁接合部を構成する接合部材2に、図8に示すように、角部3がRを利用して肉厚に形成され、その他の部分が肉薄で内部の中空部が円形に近い、実施の形態1とほぼ同じ構造のものを用いることができる。
このため、実施の形態1の場合と同様の作用、効果を得ることができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明に係る鋼管柱と鋼管梁の接合構造は、鋼管柱の柱・梁接合部に接合される角形断面の接合金物を、内壁の角部を肉厚にその他の部分を肉薄に形成し、この角部に鋼管梁のエンドプレートをボルト接合するためのねじ穴を設け、また、エンドプレートの鋼管梁の両側に接合金物のねじ穴に対応してボルト挿通穴を設けたので、鋳鋼からなる接合金物の重量を軽減し、コストを低減することができ、さらに、曲げモーメントに起因する応力を鋼管柱に円滑に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る鋼管柱と鋼管梁の接合構造の要部を示す斜視図である。
【図2】図1の接合金物の平断面図である。
【図3】図1の鋼管梁のエンドプレートの正面図である。
【図4】図1の接合金物への鋼管梁の接合状態を示す説明図である。
【図5】実施の形態1の鋼管梁に生じる応力の状態を示す説明図である。
【図6】実施の形態1の応力の伝達状態を示す説明図である。
【図7】小規模建築物における柱と梁の配置例を示す説明図である。
【図8】本発明の実施の形態2に係る鋼管柱と鋼管梁の接合構造の要部を示す説明図である。
【図9】従来の鋼管柱とH形断面梁との接合構造の一例を示す説明図である。
【図10】図9のH形断面梁に生じる応力の状態を示す説明図である。
【図11】図9の応力の伝達状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1,1a 鋼管柱
2 接合金物
3 角部
4 第1のねじ穴
5 第2のねじ穴
10,15 鋼管梁
11,16 エンドプレート
12,17 ボルト挿通穴
Claims (1)
- 鋼管柱に設けた角形断面の接合金物に、エンドプレートを有する角形断面の鋼管梁をボルト接合するための構造であって、
前記接合金物を、内壁の角部を肉厚に形成して一方の対向する面の前記角部の上下方向に複数の第1のねじ穴を設けると共に、他方の対向する面の前記角部の上下方向に前記第1のねじ穴と上下方向にずらせて複数の第2のねじ穴を設け、前記エンドプレートの前記鋼管梁の両側に、前記接合金物の第1のねじ穴又は第2のねじ穴に対応してボルト挿通穴を設けたことを特徴とする鋼管柱と鋼管梁の接合構造。
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