JP3405328B2 - 柱梁接合部構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄骨鉄筋コンク
リート柱（以後、ＳＲＣ柱）の柱用形鋼やコンクリート
充填鋼管柱（以後、ＣＦＴ柱）の角形鋼管と、梁用形鋼
とを接合する時に用いる柱梁接合部構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の柱梁接合部構造として
は、例えば、図10に示すように、フランジ30ａとウエブ
30ｂとから略Ｔ字状に形成した接合用金物30を介して、
ＳＲＣ柱36における柱用形鋼31（Ｈ形鋼や十字形鋼）の
フランジ31ａと梁用形鋼32のフランジ32ａとを接合して
いるものが一般に知られている。

【０００３】そして、この柱用形鋼31のフランジ31ａと
梁用形鋼32のフランジ32ａとの接合は、接合用金物30の
フランジ30ａと柱用形鋼31のフランジ31ａおよび接合用
金物30のウエブ30ｂと梁用形鋼32のフランジ32ａをそれ
ぞれ高力ボルト33で締付けることにより、接合用金物30
を介して行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の柱梁接
合部構造では、柱がＳＲＣ柱であることから、梁用形鋼
に対して、ＳＲＣ柱における柱用形鋼のサイズや耐力が
小さくなってしまう。このことは、接合用金物と比較し
て、柱用形鋼のフランジ厚さが小さくなってしまうこと
になる。

【０００５】そのため、図11に示すように、柱用形鋼31
のフランジ31ａが早期に降伏して、梁用形鋼32からの応
力をＳＲＣ柱36へ伝達できなくなることがある。

【０００６】なお、この柱用形鋼のフランジが早期に降
伏してしまうことに対しては、例えば、図12に示すよう
に、柱用形鋼31のフランジ31ａにカバープレート34を当
てて補強することにより対処できる。

【０００７】しかし、このような補強では、柱用形鋼の
フランジにカバープレートを溶接する作業が必要とな
り、柱梁の接合作業を面倒で多くの時間を必要とするも
のにしてしまう。

【０００８】また、このように補強しても、最終的に
は、図13に示すように、接合用金物30におけるフランジ
30ａが降伏して、梁の抜けだし変形が大きくなってしま
うことが考えられる。

【０００９】この梁の抜けだし変形が大きくなること
は、図14に示すように、柱コンクリート35が損傷して、
かぶりコンクリートの耐力が低下してしまうこととな
る。そのため、柱梁接合部の構造設計は、接合用金物に
おける接合ボルトの耐力だけで設計する必要がある。

【００１０】この発明は前述した事情に鑑みて創案され
たもので、その目的は梁用形鋼からの応力をＳＲＣ柱全
体またはＣＦＴ柱全体へ確実に伝達できるようにして、
柱用形鋼と梁用形鋼との接合部のみに集中してしまうこ
とを防ぎ、柱梁接合部を強固なものにできる柱梁接合部
構造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の柱梁接合部構
造（請求項１の発明）では、梁用形鋼に設けた接合用金
物のフランジを、ＳＲＣ柱における柱用形鋼一方側のフ
ランジまたはＣＦＴ柱における角形鋼管一方側の一辺に
高力ボルトで接合していると共に、その接合用金物のフ
ランジと、柱用形鋼他方側のフランジまたは角形鋼管他
方側の一辺とを長尺高力ボルトで接合している。

【００１２】そして、長尺高力ボルトにより、梁用形鋼
から接合用金物を介して伝達される応力を、一方側のフ
ランジまたは一方側の一辺と他方側面のフランジまたは
他方側の一辺との間のコンクリートへの接触部分から、
ＳＲＣ柱の内部またはＣＦＴ柱の内部に伝達できるよう
に構成している。

【００１３】また、請求項２の発明では、長尺高力ボル
トに代えて、ＰＣ鋼棒または高強度ネジ鉄筋を用いて接
合している。

【００１４】そして、このＰＣ鋼棒または高強度ネジ鉄
筋により、梁用形鋼から接合用金物を介して伝達される
応力を、一方側のフランジまたは一方側の一辺と他方側
のフランジまたは他方側面の一辺との間のコンクリート
への接触部分から、ＳＲＣ柱の内部またはＣＦＴ柱の内
部に伝達できるように構成している。

【００１５】このような構成から、柱用形鋼（Ｈ形鋼や
十字形鋼）のフランジまたは角形鋼管の一辺と、接合用
金物のフランジとの接合に際して、柱用形鋼のフランジ
または角形鋼管の一辺の耐力に見合った部分（耐力と同
等の力を伝達する範囲）を高力ボルトで接合し、残りの
部分には長尺高力ボルト，ＰＣ鋼棒または高強度ネジ鉄
筋を用いるということが行える。

【００１６】即ち、この発明の柱梁接合部構造では、長
尺高力ボルト，ＰＣ鋼棒または高強度ネジ鉄筋とを用い
ることにより、梁用形鋼から接合用金物を介して柱用形
鋼のフランジまたは角形鋼管の一辺に伝達される応力
を、柱用形鋼または角形鋼管に直接伝達されるものと、
柱用形鋼または角形鋼管の他方側（または他方側にも接
合した接合用金物）に伝達されるものとに分散すること
ができる。

【００１７】そして、柱用形鋼または角形鋼管の他方側
（または他方側にも接合した接合用金物）に伝達した応
力は、長尺高力ボルト，ＰＣ鋼棒または高強度ネジ鉄筋
によって、柱用形鋼または角形鋼管の他方側（他方側に
も接合した接合用金物）をアンカーとし、ＳＲＣ柱内ま
たはＣＦＴ柱内のコンクリート部分に伝達される。

【００１８】このようにこの発明の柱梁接合部構造によ
れば、高力ボルトと、長尺高力ボルト，ＰＣ鋼棒または
高強度ネジ鉄筋とを用いて分散することにより、梁用形
鋼から接合用金物を介して柱用形鋼のフランジまたは角
形鋼管の一辺に直接伝達される応力を低減できる。

【００１９】そのため、柱用形鋼のフランジまたは角形
鋼管の一辺に、その耐力以上の応力、即ち、柱用形鋼の
フランジまたは角形鋼管の一辺を早期に降伏させてしま
う応力が伝達してしまうことを防止することができる。

【００２０】しかも、分散した残りの応力を、長尺高力
ボルト，ＰＣ鋼棒または高強度ネジ鉄筋によって、ＳＲ
Ｃ柱の内部またはＣＦＴ柱の内部に伝達できるので、梁
用形鋼からＳＲＣ柱またはＣＦＴ柱への応力伝達は確実
に行えて柱梁接合部の強度を確保することができる。

【００２１】そして、これらのことから、柱用形鋼のフ
ランジまたは角形鋼管の一辺が早期に降伏して変形する
ようなことがなくなるので、柱用形鋼のフランジまたは
角形鋼管の一辺を補強する必要がなくなると共に、その
ための溶接作業もなくすことができる。

【００２２】また、柱用形鋼のフランジまたは角形鋼管
の一辺が早期に降伏して変形するようなことがなく、梁
の抜け出し変形を小さくすることができるので、ＳＲＣ
柱における、かぶりコンクリートの耐力が終局状態でも
発揮できて、靱性のある柱梁接合部を構成できる。

【００２３】なお、請求項３の発明では、一方側および
他方側の両接合用金物で柱用形鋼または角形鋼管を挟ん
だ状態にして、長尺高力ボルト，ＰＣ鋼棒または高強度
ネジ鉄筋は両接合用金物を接合する構造としている。

【００２４】請求項４の発明では、接合用金物のフラン
ジを、柱用形鋼の両側方向へ柱軸対象の状態で突出させ
て、その幅寸法を、柱用形鋼のフランジ幅よりも大きく
形成している。そして、このフランジの両突出部分に、
長尺高力ボルトまたはＰＣ鋼棒を配設している。

【００２５】この構成によれば、例えば、長尺高力ボル
ト，ＰＣ鋼棒または高強度ネジ鉄筋の本数を多く必要と
する場合等に対応できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の柱梁接合部構造
を図示する一実施形態によって説明する。

【００２７】この発明の柱梁接合部構造１（図１〜図３
参照）は、ＳＲＣ柱２における柱用形鋼３のフランジ3a
と、梁用形鋼４に設けた接合用金物５のフランジ5aとを
接合するに際して、柱用形鋼３一方側のフランジ3aと接
合用金物５のフランジ5aとを高力ボルト６で接合してい
ると共に、接合用金物５のフランジ5aと柱用形鋼３他方
側のフランジ3aとを長尺高力ボルト７で接合している。

【００２８】即ち、この発明の柱梁接合部構造１では、
ＳＲＣ柱２における柱用形鋼３のフランジ3aと、梁用形
鋼４に設けた接合用金物５のフランジ5aとの接合に際し
て、柱用形鋼３一方側のフランジ3aと接合用金物５のフ
ランジ5aとを接合している高力ボルト６と、この高力ボ
ルト６で接合した接合用金物５と柱用形鋼３他方側のフ
ランジ3aとを接合している長尺高力ボルト７とを併用し
ている。

【００２９】この実施形態での柱用形鋼３は、Ｈ形鋼で
構成しており、その一方側および他方側のフランジ3aに
接合用金物５を介して梁用形鋼４が接合されている。ま
た、柱用形鋼３のウエブ3b両面にも、梁用形鋼４が、溶
接にて（図示した形態）、または接合用金物を介して
（図示せず）、接合されている。

【００３０】即ち、この実施形態では、柱用形鋼３の他
方側にも接合用金物５を接合し、その一方側と他方側と
の両接合用金物５で柱用形鋼３を挟んだ状態にしてい
る。そして、長尺高力ボルト７は、柱用形鋼３一方側の
フランジ3aに接合している接合用金物５のフランジ5a
と、柱用形鋼３他方側のフランジ3a（フランジ3aに接合
している接合用金物５のフランジ5a）とである両接合用
金物３を接合している。

【００３１】この実施形態での接合用金物５は、柱用形
鋼３のフランジ3aに接合するフランジ5aと、梁用形鋼４
のフランジ4aに接合するウエブ5bとから略Ｔ字状に形成
している。この接合用金物５での符号5cは、梁用形鋼４
のウエブ4bに接合する補強部である。

【００３２】そして、この接合用金物５は、そのフラン
ジ5aの幅寸法を柱用形鋼３のフランジ3a幅寸法と同じに
していると共に、そのウエブ5bおよび補強部5cを、梁用
形鋼４におけるフランジ4aおよびウエブ4bの長手方向端
面（接合側端面）に溶接することで、梁用形鋼４に設け
られている。

【００３３】この接合用金物５と梁用形鋼４との接合
は、溶接でなく、図11（従来の技術）に示したように、
接合用金物５のウエブ5bを大きく形成すると共に、この
ウエブ5bと梁用形鋼４のフランジ4aとを高力ボルトで締
付けることによっても行うことができる。

【００３４】この実施形態での長尺高力ボルト７は、図
１に示すように、柱用形鋼３におけるフランジ3aの両外
側部分位置に一組の二本が、図２に示すように、接合用
金物５におけるウエブ5b上下のフランジ5a部分に対象状
態として配設されている。

【００３５】即ち、この長尺高力ボルト７は、一個の接
合用金物５に対して、計四本配設されている。

【００３６】なお、この実施形態での接合用金物５を介
して接合される梁用形鋼４は柱用形鋼３の一方側および
他方側の両フランジ3aに接合されているが、梁用形鋼４
を柱用形鋼３の一方側のみに接合する場合（図示せず）
でも、この発明の柱梁接合部構造を採用することができ
る。

【００３７】即ち、長尺高力ボルト７は、柱用形鋼３一
方側のフランジ3aに接合している接合用金物５のフラン
ジ5aと、柱用形鋼３他方側のフランジ3aとを接合する形
態にできればよい。

【００３８】ただし、このように梁用形鋼４を柱用形鋼
３の一方側のみに接合する場合であると共に、接合用金
物５のフランジ5aを柱用形鋼３の両側方向へ突出させた
両突出部分に長尺高力ボルト７を配設する形態の時に
は、柱用形鋼３の他方側に、接合用金物５に代わるアン
カー用金物（図示せず）のようなものを設ける必要があ
る。

【００３９】このような構成の柱梁接合部構造１では、
梁用形鋼４から接合用金物５を介して伝達される応力
を、高力ボルト６によって柱用形鋼３のフランジ3aに直
接伝達できるようにしていると共に、長尺高力ボルト７
によって、一方側のフランジ3aと他方側のフランジ3aと
の間のコンクリート2aへの接触部分から、ＳＲＣ柱２の
内部に伝達できるようにしている。

【００４０】即ち、高力ボルト６と長尺高力ボルト７と
を併用して、柱用形鋼３のフランジ3aと接合用金物５の
フランジ5aとを接合することにより、梁用形鋼４から接
合用金物５を介して柱用形鋼３のフランジ3aに伝達され
る応力を、柱用形鋼３のフランジ3aに直接伝達されるも
のと、柱用形鋼３の他方側面（または他方側面にも接合
した接合用金物５）に伝達されるものとに分散する。

【００４１】そして、柱用形鋼３の他方側（または他方
側にも接合した接合用金物５）へ伝達した応力は、長尺
高力ボルト７によって、柱用形鋼３の他方側（他方側に
も接合した接合用金物５）をアンカーとして、ＳＲＣ柱
２内部のコンクリート2aに伝達される。

【００４２】これらのことから、梁用形鋼４から接合用
金物５を介して伝達される応力の内、柱用形鋼３におけ
るフランジ3aの耐力以上の応力で、フランジ3aを早期に
降伏させてしまう応力は、長尺高力ボルト７によって、
ＳＲＣ柱２のコンクリート2a部分に、即ち、ＳＲＣ柱２
の内部に伝達できるようになる。

【００４３】このように、この発明の柱梁接合部構造１
によれば、長尺高力ボルト７により、梁用形鋼４から接
合用金物５を介して柱用形鋼３へ伝達される応力を分散
することができ、柱用形鋼３のフランジ3aに直接伝達さ
れる応力を低減できる。

【００４４】しかも、長尺高力ボルト７により、低減し
た残りの応力をＳＲＣ柱２内部のコンクリート2aに伝達
できるので、柱梁接合部の強度も確実に確保することが
できる。

【００４５】このことから、柱用形鋼３のフランジ3aが
早期に降伏して変形するようなことがなくなるので、柱
用形鋼３のフランジ3aをカバープレート（図12参照）で
補強する必要がなくなると共に、そのための溶接作業も
無くすことができる。

【００４６】また、柱用形鋼３のフランジ3aが早期に降
伏して変形するようなことがなく、梁の抜け出し変形を
小さくすることができるので、ＳＲＣ柱２における、か
ぶりコンクリートの耐力が終局状態でも発揮できて、靱
性のある柱梁接合部を形成できる。

【００４７】なお、長尺高力ボルト７を用いたこの発明
の柱梁接合部の強度と、長尺高力ボルト７を用いていな
い従来の柱梁接合部の強度とを比較すべく行った実験結
果を、図４のグラフに示しておく。

【００４８】図５および図６は、この発明の柱梁接合部
構造１における、他の実施形態（請求項２の発明）を示
すものである。

【００４９】ここでは、前述した実施形態の長尺高力ボ
ルト７に代えて、柱用形鋼３一方側のフランジ3aに接合
している接合用金物５のフランジ5aと、柱用形鋼３他方
側のフランジ3aとを、ＰＣ鋼棒８（図５参照）および高
強度ネジ鉄筋11（図６参照）で接合している。

【００５０】そして、このＰＣ鋼棒８および高強度ネジ
鉄筋11により、梁用形鋼４から接合用金物５を介して伝
達される応力を、一方側面のフランジ3aと他方側面のフ
ランジ3aとの間のコンクリートへの接触部分から、ＳＲ
Ｃ柱２の内部に伝達できるように構成している。

【００５１】なお、他の構成および応力の伝達やＰＣ鋼
棒８および高強度ネジ鉄筋11を用いる効果等は、前述し
た長尺高力ボルト７を用いる実施形態と同じである。

【００５２】図７および図８は、この発明の柱梁接合部
構造１における、他の実施形態（請求項４の発明）を示
すものである。

【００５３】ここでは、接合用金物５のフランジ5aを、
柱用形鋼３の両側方向へ柱軸対象の状態で突出させてい
ると共に、そのフランジ5aの両突出部分に、長尺高力ボ
ルト７，ＰＣ鋼棒８または高強度ネジ鉄筋11を配設して
いる。なお、図示した実施形態では長尺高力ボルト７を
配設している。

【００５４】そして、この長尺高力ボルト７（ＰＣ鋼棒
８，高強度ネジ鉄筋11）の配設形態としては、図７に示
すように、柱用形鋼３におけるフランジ3aの両外側部分
位置および接合用金物５におけるフランジ5aの両突出部
分位置にそれぞれ一組配設した形態と、図８に示すよう
に、接合用金物５におけるフランジ5aの両突出部分位置
にのみ一組配設した形態とが考えられる。

【００５５】このような構成にすれば、長尺高力ボルト
７（ＰＣ鋼棒８，高強度ネジ鉄筋11）の配設本数を多く
必要とする場合に、対処することができる。

【００５６】図９は、この発明の柱梁接合部構造１にお
ける、さらに別の実施形態を示すものである。

【００５７】ここでは、ＣＦＴ柱９における角形鋼管10
の一辺に、接合用金物５を介して梁用形鋼４を接合する
柱梁接合部構造である。即ち、角形鋼管10一方側の一辺
に接合している接合用金物５のフランジ5aと、角形鋼管
10他方側の一辺とを、長尺高力ボルト７で接合してい
る。

【００５８】そして、この長尺高力ボルト７により、梁
用形鋼４から接合用金物５を介して伝達される応力を、
一方側の一辺と他方側の一辺との間のコンクリート9aへ
の接触部分から、ＣＦＴ柱９の内部に伝達できるように
構成している。

【００５９】なお、長尺高力ボルト７に代えてＰＣ鋼棒
８および高強度ネジ鉄筋11を用いることや、長尺高力ボ
ルト７，ＰＣ鋼棒８または高強度ネジ鉄筋11を用いる効
果や、他の構成および応力の伝達等は、前述したＳＲＣ
柱２（柱用形鋼３のフランジ3a）と梁用形鋼４に設けた
接合用金物５のフランジ5aとの接合に関する実施形態と
同様である。

【００６０】

【００６１】

【発明の効果】この発明の柱梁接合部構造によれば、高
力ボルトで柱用形鋼のフランジに取付けた接合用金物を
介して、梁用形鋼から柱用形鋼のフランジに伝達される
応力を、長尺高力ボルト，ＰＣ鋼棒または高強度ネジ鉄
筋によって、ＳＲＣ柱またはＣＦＴ柱の内部へも伝達す
ることができる。

【００６２】そのため、梁用形鋼から接合用金物を介し
て柱用形鋼のフランジまたは角形鋼管の一辺に直接伝達
される応力を低減できる。

【００６３】このことから、柱用形鋼のフランジまたは
角形鋼管の一辺に、その耐力以上の応力、即ち、柱用形
鋼のフランジまたは角形鋼管の一辺を早期に降伏させて
しまう応力が伝達してしまうことを防止することができ
る。

【００６４】しかも、長尺高力ボルト，ＰＣ鋼棒または
高強度ネジ鉄筋によって、低減した残りの応力をＳＲＣ
柱の内部またはＣＦＴ柱の内部に伝達できるので、梁用
形鋼からＳＲＣ柱またはＣＦＴ柱への応力伝達は確実に
行えて柱梁接合部の強度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の柱梁接合部構造を示す概略断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。

【図３】この発明の柱梁接合部構造を示す概略斜視図で
ある。

【図４】この発明の柱梁接合部と従来の柱梁接合部との
強度比較実験結果を示すグラフである。

【図５】この発明の柱梁接合部構造における長尺高力ボ
ルト配設状態の別態様を示す概略図である。

【図６】この発明の柱梁接合部構造における長尺高力ボ
ルト配設状態の別態様を示す概略図である。

【図７】この発明の柱梁接合部構造の別実施形態を示す
概略図である。

【図８】この発明の柱梁接合部構造の別実施態様を示す
概略図である。

【図９】この発明の柱梁接合部構造の別実施態様を示す
概略図である。

【図１０】従来の柱梁接合部構造を示す概略図である。

【図１１】従来の柱梁接合部構造における柱用形鋼フラ
ンジの変形状態を示す概略図である。

【図１２】従来の柱梁接合部構造における柱用形鋼フラ
ンジの補強形態を示す概略図であ る。

【図１３】従来の柱梁接合部構造における梁用形鋼フラ
ンジの変形状態を示す概略図である。

【図１４】梁の抜けだし変形による柱コンクリートの損
傷状態を示す概略図である。

【符号の説明】

１…柱梁接合部構造、２…ＳＲＣ柱、2a…コンクリー
ト、３…柱用形鋼、3a…フランジ、3b…ウエブ、４…梁
用形鋼、4a…フランジ、4b…ウエブ、５…接合用金物、
5a…フランジ、5b…ウエブ、６…高力ボルト、７…長尺
高力ボルト、８…ＰＣ鋼棒、９…ＣＦＴ柱、9a…コンク
リート、10…角形鋼管、11…高強度ネジ鉄筋。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 宏一 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−269230（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−257226（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−281931（ＪＰ，Ａ) 特開2000−144907（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04B 1/16 E04B 1/30 E04B 1/58 508

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄骨鉄筋コンクリート柱における柱用形
   鋼のフランジまたはコンクリート充填鋼管柱における角
   形鋼管の一辺と、梁用形鋼に設けた接合用金物のフラン
   ジとを接合するに際して、 前記柱用形鋼一方側のフランジまたは角形鋼管一方側の
   一辺と、前記接合用金物のフランジとを高力ボルトで接
   合していると共に、前記接合用金物のフランジと、前記
   柱用形鋼他方側のフランジまたは角形鋼管他方側の一辺
   とを長尺高力ボルトで接合していることを特徴とする柱
   梁接合部構造。
2. 【請求項２】 前記長尺高力ボルトに代えて、ＰＣ鋼棒
   または高強度ネジ鉄筋を用いて接合していることを特徴
   とする請求項１記載の柱梁接合部構造。
3. 【請求項３】 前記柱用形鋼他方側のフランジまたは前
   記角形鋼管他方側の一辺にも前記接合用金物を高力ボル
   トで接合し、その両接合用金物で柱用形鋼または角形鋼
   管を挟んだ状態にしていると共に、前記長尺高力ボル
   ト，ＰＣ鋼棒または高強度ネジ鉄筋は前記両接合用金物
   を接合していることを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載の柱梁接合部構造。
4. 【請求項４】 前記接合用金物のフランジは、前記柱用
   形鋼の両側方向へ柱軸対象の状態で突出していると共
   に、そのフランジの両突出部分に、前記長尺高力ボル
   ト，ＰＣ鋼棒または高強度ネジ鉄筋を配設していること
   を特徴とする請求項１，２または請求項３記載の柱梁接
   合部構造。