JP2004308168A

JP2004308168A - 柱梁接合部コアおよび柱梁接合構造

Info

Publication number: JP2004308168A
Application number: JP2003100674A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Suzuki; 孝彦鈴木
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】梁フランジの脆性破断を防止でき、かつ製作コストの低減および効率的な製作が可能な柱梁接合部コアを提供する。
【解決手段】鋼管柱に１以上のＨ形鋼梁を接合してなる柱梁接合構造の接合部位に用いられる柱梁接合部コア１であって、角形鋼管柱部材２に対してほぼ４５度回転した状態で内接角形鋼管３が前記角形鋼管柱部材２内に配設され、かつ前記内接角形鋼管３の隅部が前記Ｈ形鋼梁の梁ウェブの延長線上に位置する状態で前記角形鋼管柱部材２の内周面と溶接されていることを特徴とする柱梁接合部コア１。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は柱梁接合構造の接合部位に用いられる柱梁接合部コアであって、特に梁フランジの脆性破断を防止でき、かつ製作コストの低減および効率的な製作が可能な柱梁接合部コアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の角形鋼管柱およびＨ形鋼梁からなる鉄骨構造物の柱梁接合部では、鋼管柱にダイアフラムを取り付け、ダイアフラムにＨ形鋼梁の梁フランジを接合することで柱と梁とが接合されている。そして、梁に作用する曲げモーメント等の応力は、ダイアフラムを介して鋼管柱に伝達されるようになっている。
【０００３】
しかし、上記の柱梁接合部において柱にスチフナ等の補強が行なわれていない場合には、ウェブから鋼管柱に作用する荷重を梁フランジが負担するようになるので梁フランジの接合部に応力が集中し、梁フランジが脆性破断する１つの要因となっていた。
【０００４】
このような梁フランジの脆性破断を防止する従来技術としては、鋼管柱内に補強を入れた柱梁接合部の構造が特許文献１（特開２００１−２７１４１９公報）および特許文献２（特開平９−３２８８１７号公報）に開示されている。
【０００５】
特許文献１では、十字形に組み立てたスチフナが鋼管柱を分割し、かつスチフナの側端部が梁ウェブに対応する位置に配置されてなる柱梁接合部コアが開示されている。この特許文献１の発明は、十字形に組み立てたスチフナがウェブから鋼管柱に作用する荷重を負担するので、梁フランジの脆性破断を防止できる点で優れた発明である。しかし、特許文献１の発明は部品点数が多く、十字形スチフナの製作や、スチフナと通しダイアフラムとの接合、スチフナと鋼管柱との接合で溶接線が多いことからコスト高となる点で改善の余地があった。
【０００６】
また特許文献２には、角形鋼管内の梁フランジの対応位置にダイアフラムを配置し、梁ウェブに対応する位置に縦スチフナを配置した柱梁接合部コアが開示されている。しかし、特許文献２の発明も、分割された鋼管柱内にダイアフラムやスチフナを溶接し、その後鋼管柱を接合して構成されるため、特許文献１の発明と同様に、溶接線が多くなることからコスト高となる点で改善の余地があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２７１４１９公報第３頁−第５頁、図１−図１１
【特許文献２】
特開平９−３２８８１７号公報第２頁−第５頁、図３および図５
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来技術の課題を解決するためにされたものであり、その目的は柱梁接合部における梁フランジの脆性破断を防止し、かつ柱梁接合部コアの製作コストの低減および効率的な製作を可能とすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）第１の発明は、鋼管柱５に１以上のＨ形鋼梁８を接合してなる柱梁接合構造の接合部位に用いられる柱梁接合部コア用部材であって、角形鋼管柱部材２に対してほぼ４５度回転した状態で内接角形鋼管３が前記角形鋼管柱部材２内に配設され、かつ前記内接角形鋼管３の隅部が前記Ｈ形鋼梁８の梁ウェブ８ｂの延長線上に位置する状態で前記角形鋼管柱部材２の内周面と溶接されていることを特徴とする柱梁接合部コア用部材である。
（２）第２の発明は、第１の発明記載の柱梁接合部コア用部材の、または、該部材から所定の高さに切り出された部材の角形鋼管柱部材２の上下端に通しダイアフラム４が接合され、前記通しダイアフラム４にＨ形鋼梁８の梁フランジ８ａ端を接合可能としたことを特徴とする。
（３）第３の発明は、第２の発明において、上側の通しダイアフラム４ａの配置位置が、接合される２以上のＨ形鋼梁８の中で最も高い位置にあるＨ形鋼梁８の上側梁フランジに対応し、下側の通しダイアフラム４ｂの配置位置が、接合される２以上のＨ形鋼梁８の中で最も低い位置にあるＨ形鋼梁８の下側梁フランジに対応してなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の柱梁接合部コア１は以下の工程で製造される。すなわち、角形鋼管柱部材２の内部にほぼ４５度回転した状態で内接角形鋼管３を配置して、前記内接角形鋼管３の隅部と前記角形鋼管柱部材２の内周面とをエレクトロスラグ溶接で接合した後、前記角形鋼管柱部材２の上下端に通しダイアフラム４を、また前記角形鋼管柱部材２および前記内接角形鋼管３の上下端に通しダイアフラム４を接合して製造される。このとき、通しダイアフラム４と角形鋼管柱部材２との接合はＣＯ_２溶接、フラッシュバット溶接、拡散融合接合のいずれかによって行い、通しダイアフラム４と内接角形鋼管３との接合はフラッシュバット溶接または拡散融合接合によって行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の柱梁接合部コアを用いた柱梁接合構造について図面を参照しつつ説明する。図１に示すように本発明の柱梁接合部コア１は、角形鋼管柱部材２、内接角形鋼管３、通しダイアフラム４を主要な構成としている。
【００１２】
角形鋼管柱部材２は、柱梁接合部コア１の上下に接合される角形鋼管柱５に用いられる角形鋼管を少なくとも所定の柱梁接合部コア高さの１倍ないし複数倍の長さとなる所望の長さで切断して構成される。角形鋼管柱部材２の内側には、角形鋼管柱部材２よりも小型角形鋼管からなる角形鋼管柱部材２と同じ長さの内接角形鋼管３が配設されている。本発明の柱梁接合部コア１は角形鋼管柱部材２と内接角形鋼管３との二重管接合構造であるため、縦スチフナの場合と比べて接合箇所が減少し、また、個々の柱梁接合部コアに切り出す前に複数の柱梁接合部コア分の内接角形鋼管の隅部の溶接をまとめて行うことができ、製造コストが大幅に低減する。
【００１３】
内接角形鋼管３は角形鋼管柱部材２に対してほぼ４５度回転した状態で角形鋼管柱部材２の内周面と内接した状態で溶接固定されている。すなわち、図３（ｂ）に示すように、内接角形鋼管３の隅部はそれぞれ角形鋼管柱部材２の４つの内周面中央と内接した状態で溶接されている。また本発明における角形鋼管柱部材２と内接角形鋼管３との接合は、製作コスト低減のために４箇所同時に１人のオペレーターで溶接可能なエレクトロスラグ溶接で行なう。
【００１４】
図４は角形鋼管柱部材２と内接角形鋼管３との接合前の状態を示した図である。角形鋼管柱部材２と内接角形鋼管３との溶接では、まず角形鋼管柱部材２に対して４５度回転した状態で内接角形鋼管３を角形鋼管柱部材２の内部に配置する。このとき角形鋼管柱部材２の内周面と内接角形鋼管３の隅部との間には、それぞれ溶接棒を挿入するための隙間６を確保する。
【００１５】
次に角形鋼管柱部材と内接角形鋼管との隙間６の両側面および底面に、溶融スラグおよび溶融金属の流出を防ぐために当て金７を配置する。そして、角形鋼管柱部材２、内接角形鋼管３、当て金７で囲まれた隙間６の上方から溶接棒を挿入して、角形鋼管柱部材２および内接角形鋼管３を溶接する。なお、製作コスト低減の観点からは、エレクトロスラグ溶接機の可動範囲の上限まで角形鋼管柱部材２および内接角形鋼管３を長尺化し、溶接後の角形鋼管柱部材を切断して複数の柱梁接合部コアを製造するのが好ましい。
【００１６】
また角形鋼管柱部材２および内接角形鋼管３の上下端には、Ｈ形鋼梁８の梁フランジ８ａを取り付けるための通しダイアフラム４が配置されている。この通しダイアフラム４は、Ｈ形鋼梁８と角形鋼管柱部材２との荷重伝達を確実に行なわせるために、角形鋼管柱部材２と溶接される。さらに、柱梁接合部の耐力および剛性を高める必要がある場合には、角形鋼管柱部材２に加えて、内接角形鋼管３と通しダイアフラム４とが溶接される。具体的には、通しダイアフラム４と角形鋼管柱部材２との接合はＣＯ_２溶接、フラッシュバット溶接、拡散融合接合のいずれかによって行われ、通しダイアフラム４と内接角形鋼管３との接合はフラッシュバット溶接または拡散融合接合によって行われる。
【００１７】
図２、図３は、本発明の柱梁接合部コア１に角形鋼管柱５およびＨ形鋼梁８を接合した状態を示した図である。本発明の柱梁接合部コア１の通しダイアフラム４の上面および下面には角形鋼管柱５が接合され、柱梁接合部コア１の角形鋼管柱部材２と上下の角形鋼管柱５とが１本の柱を構成するようになっている。
【００１８】
一方、柱梁接合部コア１の通しダイアフラム４の側面にはＨ形鋼梁８の梁フランジ８ａが接合され、角形鋼管柱部材２の側面にはＨ形鋼梁８の梁ウェブ８ｂが接合されている。本発明の柱梁接合部コア１では、角形鋼管柱部材２、内接角形鋼管３および通しダイアフラム４が相互に接合されて一体化していることにより、柱−梁間の荷重伝達が円滑かつ効率的に行なわれる。
【００１９】
本発明の柱梁接合部コア１は、Ｈ形鋼梁８の梁ウェブ８ｂの背面に内接角形鋼管３の隅部が溶接されており、梁ウェブ８ｂの延長線上に内接角形鋼管３による補強部が位置するようになっている。本発明では、内接角形鋼管３によって梁ウェブ８ｂに対応する箇所の面外曲げ耐力および剛性が向上していることから、梁フランジ８ａの応力集中が緩和され、梁フランジ８ａが脆性破断するおそれは大幅に低下している。
【００２０】
また本発明の柱梁接合部コア１では、Ｈ形鋼梁８の一方の梁フランジ８ａが通しダイアフラム４に接合されていなくともよい。例えば、２以上のＨ形鋼梁８が異なる高さで接合されている柱梁接合構造では、本発明の柱梁接合部コア１の上側の通しダイアフラム４を最も高い位置にあるＨ形鋼梁８の上側梁フランジに対応させ、下側の通しダイアフラム４を２以上のＨ形鋼梁の中で最も低い位置にあるＨ形鋼梁８の下側梁フランジに対応させるようにしてもよい［図示を省略する］。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の柱梁接合部コアでは、Ｈ形鋼梁の梁ウェブの延長線上に内接角形鋼管による補強部が位置し、梁ウェブに対応する箇所の面外曲げ耐力および剛性が向上していることから、梁フランジの応力集中が緩和され、梁フランジが脆性破断するおそれが大幅に低下している。
【００２２】
また本発明の柱梁接合部コアは角形鋼管柱部材と内接角形鋼管との二重管接合構造であるため、縦スチフナの場合と比べて接合箇所が減少し、製造コストが大幅に低減している。
【００２３】
さらに本発明では、角形鋼管柱部材と内接角形鋼管との溶接は、４箇所同時に１人のオペレーターで溶接可能なエレクトロスラグ溶接で行なうため、少人数の短時間の作業で柱梁接合部コアを製造することができる。特にエレクトロスラグ溶接機の可動範囲の上限まで角形鋼管柱部材および内接角形鋼管を長尺化し、溶接後の角形鋼管柱部材を切断して複数の柱梁接合部コアを製造する場合には、製造コストを更に抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の柱梁接合部コアの斜視図である。
【図２】本発明の柱梁接合部コアを用いた柱梁接合構造の斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明の柱梁接合部コアを用いた柱梁接合構造の側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）は角形鋼管柱部材と内接角形鋼管との接合前の状態を示した図であり、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。
【符号の説明】
１柱梁接合部コア
２角形鋼管柱部材
３内接角形鋼管
４通しダイアフラム
５角形鋼管柱
６隙間
７，７ａ当て金
８Ｈ形鋼梁
８ａ梁フランジ
８ｂ梁ウェブ
１０溶接棒

Claims

鋼管柱に１以上のＨ形鋼梁を接合してなる柱梁接合構造の接合部位に用いられる柱梁接合部コア用部材であって、角形鋼管柱部材に対してほぼ４５度回転した状態で内接角形鋼管が前記角形鋼管柱部材内に配設され、かつ前記内接角形鋼管の隅部が前記Ｈ形鋼梁の梁ウェブの延長線上に位置する状態で前記角形鋼管柱部材の内周面と溶接されているとともに、前記角形鋼管柱部材および前記内接角形鋼管の長さが、少なくとも所定の柱梁接合部コア高さの１倍ないし複数倍の長さを有することを特徴とする柱梁接合部コア。
請求項１に記載の柱梁接合部コア用部材の、または、該部材から所定の高さに切り出された部材の角形鋼管柱部材の上下端に通しダイアフラムが接合され、前記通しダイアフラムにＨ形鋼梁の梁フランジ端を接合可能としたことを特徴とする柱梁接合部コア。
上側の通しダイアフラムの配置位置が、接合される２以上のＨ形鋼梁の中で最も高い位置にあるＨ形鋼梁の上側梁フランジに対応し、下側の通しダイアフラムの配置位置が、接合される２以上のＨ形鋼梁の中で最も低い位置にあるＨ形鋼梁の下側梁フランジに対応してなることを特徴とする請求項２に記載の柱梁接合部コア。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された柱梁接合部コアの上下の一方または両方に鋼管柱が接合され、かつ前記柱梁接合部コアの側面に少なくとも１以上のＨ形鋼梁が接合されていることを特徴とする柱梁接合構造。
角形鋼管柱部材の内部にほぼ４５度回転した状態で内接角形鋼管を配置して、前記内接角形鋼管の隅部と前記角形鋼管柱部材の内周面とをエレクトロスラグ溶接で接合した後、前記角形鋼管柱部材および前記内接角形鋼管の上下端に通しダイアフラムを接合することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の柱梁接合部コアの製造方法。