JP4011499B2 - Joint structure of steel column and steel beam - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄骨建造物における鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造に関する。より詳しくは、角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の鉄骨梁とを鉄骨柱側に設置される梁ブラケットを使用しないで連結するノンブラケット方式の鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨建造物に地震等の外力が作用した場合には、鉄骨柱と鉄骨梁との接合部に最も大きな曲げ荷重が作用する。したがって、鉄骨柱と鉄骨梁との接合部における破壊が問題となるが、この接合部の固着手段として溶接が用いられる場合が多いこともあって、変形性能が低く、脆性的で急激な破壊になりやすいため、地震時における緊急避難の機会を奪うことにもなりかねない。そこで、ノンブラケット方式の鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造においても、その接合部における強度を確保するため、種々の提案がなされている。例えば、鉄骨梁を接合する鉄骨柱の位置にダイヤフラムを設け、そのダイヤフラムの端部に形成したタップ穴を使用して鉄骨梁の端部に溶接したエンドプレートを締付け固定することにより鉄骨柱と鉄骨梁とを接合するもの（特許文献１）や、鉄骨梁が接合される鉄骨柱の位置の板厚を増肉するもの（特許文献２）、鉄骨梁を接合する鉄骨柱の位置にスリーブ用の角形鋼管を焼きばめ、鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を二重管構造にするもの（特許文献３）などが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−６１００７号公報
【特許文献２】
特開平１１−２４７２９３号公報
【特許文献３】
特開平１１−２６４１８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術により鉄骨柱と鉄骨梁との接合部の強化は図れるものの、変形性能が改善されるとは限らず、脆性的で急激な破壊により地震時における緊急避難の機会が奪われる問題は依然として払拭されていない。本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて発明したものであり、鉄骨柱と鉄骨梁との接合手段としてノンブラケット方式を採用した場合において、鉄骨柱と鉄骨梁との溶接部からの破壊を回避するために必要とされる溶接部と塑性化領域との耐力に関する相対的な差分を簡便に確保することができ、鉄骨柱と鉄骨梁との接合部における変形性能を改善することにより、脆性的で急激な破壊を回避して地震時における避難の時間的余裕を付与し得る鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の本発明では、角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の鉄骨梁とを連結する鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造において、前記鉄骨梁の端部の上下のフランジ部の両側部に連結用プレートを溶接するとともに、該鉄骨梁の端部に梁側位置決め手段を設け、その梁側位置決め手段を前記鉄骨柱側に設けた柱側位置決め手段に係着して鉄骨梁を鉄骨柱に対して位置決めした上、前記鉄骨梁のフランジ部自体の端部は鉄骨柱側に溶接することなく、前記各連結用プレートの端部を鉄骨柱に溶接して鉄骨柱と鉄骨梁とを接合することにより、前記連結用プレートによって補強された被補強部分に隣接する該連結用プレートの補強作用を受けない鉄骨梁の部分に前記連結用プレートと鉄骨柱との溶接部より先に塑性変形を起させて地震エネルギを吸収させるという技術手段を採用した。本発明によれば、前記連結用プレートの端部の長さに関する自由な設定によって、鉄骨柱と鉄骨梁側との十分な溶接長が簡便に確保できるとともに、前記連結用プレートによって、該連結用プレートと鉄骨柱との溶接部近傍の鉄骨梁が補強され、その溶接部から離れた鉄骨梁の部分から塑性変形が始ることから、地震作用を受けた場合に、鉄骨柱と鉄骨梁との接合部からの脆性的で急激な破壊は的確に回避することができる。
【０００６】
また、請求項２の発明では、前記鉄骨梁の端部の上下のフランジ部に対して、平板部の両側部に連結用プレートが固着又は一体形成された仕口金物を重合状態に固着するとともに、該鉄骨梁の端部に梁側位置決め手段を設け、その梁側位置決め手段を前記鉄骨柱側に設けた柱側位置決め手段に係着して鉄骨梁を鉄骨柱に対して位置決めした上、前記鉄骨梁のフランジ部自体の端部は鉄骨柱側に溶接することなく、前記各連結用プレートの端部を鉄骨柱に溶接して鉄骨柱と鉄骨梁とを接合することにより、前記連結用プレートによって補強された被補強部分に隣接する該連結用プレートの補強作用を受けない鉄骨梁の部分に前記連結用プレートと鉄骨柱との溶接部より先に塑性変形を起させて地震エネルギを吸収させるという技術手段を採用した。本発明の場合にも、請求項１の発明と同様に、前記連結用プレートの端部の長さに関する自由な設定によって、鉄骨柱と鉄骨梁側との十分な溶接長が簡便に確保できるとともに、前記連結用プレートによって、仕口金物の平板部を介して該連結用プレートと鉄骨柱との溶接部近傍の鉄骨梁が補強され、その溶接部から離れた鉄骨梁の部分から塑性変形が始ることから、地震作用を受けた場合に、鉄骨柱と鉄骨梁との接合部からの脆性的で急激な破壊は的確に回避することができる。なお、前記連結用プレートは、前記平板部の両側部に溶接してもよいし（請求項３）、前記平板部の両側部に断面Ｌ字状に一体形成してもよいし（請求項４）、前記平板部の両側部に断面Ｔ字状に一体形成してもよい（請求項５）。また、前記平板部は、鉄骨梁に沿って分割構成したものでもよい（請求項６）。すなわち、平板部は、１枚からなる一体の板体から構成したものでもよいし、鉄骨梁に沿って分割した左右の板体をそれぞれ鉄骨梁の両側部に固着するように構成したものでもよい。
【０００７】
さらに、前記連結用プレート相互間の幅が鉄骨柱のほぼ柱幅に向けて徐々に拡大するように構成してもよい（請求項７）。また、前記柱側位置決め手段を鉄骨柱に前記鉄骨梁のウェブ部に沿うように垂直状態に立設された挿通孔を有する板体から構成するとともに、前記梁側位置決め手段を鉄骨梁のウェブ部の端部近傍に形成された挿通孔から構成し、前記板体に形成された挿通孔と鉄骨梁のウェブ部の端部近傍に形成された挿通孔に結合部材を挿通して係着することにより位置決めを行うように構成してもよいし（請求項８）、前記柱側位置決め手段を鉄骨柱に水平状態に立設された受け金物から構成し、その受け金物に鉄骨梁のフランジ部を載置して、それらの受け金物と鉄骨梁のフランジ部を適宜の連結手段で係着することにより位置決めを行うように構成してもよい（請求項９）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の鉄骨梁との接合部に広く適用することが可能である。本発明では、鉄骨柱の内部に設置される従来のダイヤフラム等は省略が可能なことから、中空状の角筒体からなる鉄骨柱だけでなく、内部にコンクリート等の詰物をした角筒体からなる鉄骨柱にも適用が可能である。前記連結用プレートによる鉄骨梁に対する補強作用は、連結用プレートを鉄骨梁の上下のフランジ部の両側部に溶接することにより直接的に作用するように構成してもよいし、連結用プレートを仕口金物を構成する平板部の両側部に固着又は一体形成し、その平板部を鉄骨梁の上下のフランジ部に重合して固着することにより間接的に作用するように構成したものでもよい。後者の形態においては、連結用プレートは、平板部の両側部に垂直状態に溶接されたものでもよいし、平板部の両側部に断面Ｌ字状に一体形成されたものでもよいし、平板部の両側部に断面Ｔ字状に一体形成されたものでもよい。また、その平板部は、１枚の板体から構成したものでもよいし、鉄骨梁に沿って分割した左右の板体をそれぞれ鉄骨梁の両側部に固着するように構成したものでもよい。因みに、連結用プレートが平板部の両側部に断面Ｌ字状に一体形成された仕口金物は、市販のアングル材から切出すことも可能である。また、連結用プレートが平板部の両側部に断面Ｔ字状に一体形成された仕口金物は、市販のＨ形鋼材から切出すことも可能である。このように、連結用プレートが平板部の両側部に一体形成される仕口金物を採用する場合には、連結用プレートと平板部との間の溶接に伴う熱変形の問題を回避することができる。前記鉄骨梁側に設けた梁側位置決め手段と鉄骨柱側に設けた柱側位置決め手段との係着に関しては、両手段をボルトナット等の固着手段を用いて固着する形態でもよいし、両手段に設けた係合手段により相互に係合させたり、一方に設けた係止部に係止させる形態でもよい。また、鉄骨梁の上下のフランジ部あるいは仕口金物の平板部の接合側の幅を徐々に拡大することにより、連結用プレート相互間の幅が鉄骨柱のほぼ柱幅に向けて徐々に拡大するように構成してもよい。その場合に、鉄骨梁の上下のフランジ部あるいは仕口金物の平板部の両側部をテーパ状に傾斜させてもよいし、一方の側部を傾斜させてもよい。さらに、仕口金物の平板部を塑性化領域へ向けて張出すことにより、塑性化が最初に開始される位置を連結用プレートによって補強される被補強部分の境界部から離れた位置に設定することも可能である。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例に関して説明する。図１は本発明の第１実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した立面図であり、図２はその平面図である。図３は前記第１実施例に係る鉄骨梁を示した立面図であり、図４はその平面図である。図５は前記第１実施例に係る鉄骨柱を示した立面図であり、図６はその平面図である。図１及び図２に示したように、本実施例に係る鉄骨梁１は、その上下のフランジ部２，３の端部の両側部に溶接された同形の連結用プレート４のそれぞれの端部を鉄骨柱５に溶接することにより、その鉄骨柱５に対して接合される。本実施例では、鉄骨梁１の上下のフランジ部２，３の端部の両側部に、図４に示したように溶接部６，７を介して連結用プレート４が垂直状態に直接溶接されている。また、図３に示したように、鉄骨梁１のウェブ部８の端部近傍には、梁側位置決め手段としてボルト挿通孔９が形成されている。これらの連結用プレート４及びボルト挿通孔９は鉄骨梁１の他端部にも設けてある。図５及び図６に示したように、鉄骨柱５の鉄骨梁１の接合位置には、柱側位置決め手段としてボルト挿通孔１０を有する板体からなるガセットプレート１１が鉄骨梁１のウェブ部８に沿うように垂直状態に立設されており、図１のように、このガセットプレート１１に形成されたボルト挿通孔１０と鉄骨梁１のウェブ部８の端部近傍に形成されたボルト挿通孔９とを合わせてボルト１２を挿通してナットにより締付け固定することによって、鉄骨梁１の鉄骨柱５に対する位置決めが行われるとともにその位置決め状態が保持されるように構成されている。
【００１０】
しかして、本実施例において鉄骨梁１を鉄骨柱５に接合する場合には、目的の鉄骨梁１の吊上げ、所定位置に立設された鉄骨柱５の接合位置に設けられたガセットプレート１１のボルト挿通孔１０に対して前記鉄骨梁１のウェブ部８に形成されたボルト挿通孔９を合わせるように移動して、それらのボルト挿通孔９，１０にボルト１２を挿通してナットにより締付け固定することにより、鉄骨梁１の鉄骨柱５に対する位置決めを行う。この位置決め作業は、鉄骨梁１の両端部に対して同じように実施する。しかる後、鉄骨梁１の両端部の上下のフランジ部２，３の両側部に溶接された計８個の連結用プレート４の端部を、図２の溶接部１３，１４で示したように、それぞれ両側に立設する鉄骨柱５に対して完全溶込み溶接を行って所定の接合位置に接合することになる。
【００１１】
図７は本実施例において地震作用を受けた場合の鉄骨柱５と鉄骨梁１との接合部の各部に作用する曲げ荷重と耐力との関係を示した説明図である。図中、ラインＡは鉄骨柱５と鉄骨梁１との接合部の各部に作用する曲げ荷重を示したものであり、ラインＢは鉄骨柱５と鉄骨梁１との接合部の各部における曲げ荷重に対する耐力として当該部分の断面全体で塑性変形が起る全塑性曲げ耐力を示したものである。ラインＡで示したように、地震時に作用する曲げ荷重は、鉄骨梁１の中央部をゼロとして連結用プレート４と鉄骨柱５との溶接部へ向けて徐々に増加する。他方、全塑性曲げ耐力は、ラインＢで示したように、鉄骨梁１の中央部から連結用プレート４により補強された被補強部１５の境界部１６までは、一定の全塑性曲げ耐力を有する。そして、被補強部の境界部１６をすぎ、連結用プレート４による被補強部分１５に達すると、全塑性曲げ耐力も飛躍的に増大する。因みに、連結用プレート４と鉄骨柱５との溶接部の耐力は、その溶接長などを介して連結用プレート４によって補強されない部分の鉄骨梁１より大きく設定される。
【００１２】
しかして、地震による曲げ荷重が増大すると、ラインＡの傾斜角が大きくなり、やがてラインＢの全塑性曲げ耐力ラインと交差することになる。図７は曲げ荷重を示したラインＡが丁度ラインＢの全塑性曲げ耐力ラインと交差し始めた瞬間を例示したものである。図示のように、本実施例の場合には、連結用プレート４により補強された被補強部１５の境界部１６の部分からＡラインとＢラインとの交差が始り、その部分から塑性変形が始ることになる。そして、曲げ荷重が更に増大すると、それにつれて、ラインＡとラインＢとの交差部分が、図８に示したように、鉄骨梁１の中央部側へ拡がり、塑性化領域１７も追随して鉄骨梁１の中央部側へ拡がることにより地震エネルギが吸収されることになる。因みに、この場合に、連結用プレート４と鉄骨柱５との溶接部からの破壊を回避するため、前述のように、前記溶接部の耐力は連結用プレート４によって補強されない部分の鉄骨梁１より大きく設定される。以上のようにして、塑性化領域１７の塑性変形によって塑性ヒンジが形成され、地震エネルギが吸収されることから、鉄骨梁１と鉄骨柱５との接合部分における脆性的で急激な破壊は回避されることになる。
【００１３】
図９及び図１０は本発明の第２実施例において地震作用を受けた場合の鉄骨柱と鉄骨梁との接合部の各部に作用する曲げ荷重と耐力との関係を示した説明図である。本実施例は、前記第１実施例における鉄骨梁１の上下のフランジ部２，３の接合側端部に連結用プレート４相互間の幅が鉄骨柱５のほぼ柱幅に向けて徐々に拡大するように扇状に形成した拡幅部１８を形成した点で特徴を有する。図９に示したように、本実施例の場合には、塑性化が始る位置が連結用プレート４により補強された被補強部１５から少し離れた拡幅部１８の境界部１９にずれる。そして、曲げ荷重が更に増大すると、それにつれて、ラインＡとラインＢとの交差部分が、図１０に示したように、前記拡幅部１８の境界部１９を中心に両側に拡がり、塑性化領域２０も追随して境界部１９の両側へ拡がることにより地震エネルギが吸収されることになる。なお、塑性化領域２０の鉄骨柱５側の拡大は、図示したように連結用プレート４により補強された被補強部１５の境界部１６の部分で止る。因みに、本実施例の場合には、塑性化領域２０が連結用プレート４の端部から離れた前記拡幅部１８の境界部１９を中心に始ることから、連結用プレート４と鉄骨梁１の上下のフランジ部２，３の拡幅部１８との溶接部に与える影響が緩和される。
【００１４】
図１１〜図１７は本発明の第３実施例を示したものである。本実施例は仕口金物を用いて連結用プレートを鉄骨梁の接合側端部に取付けるタイプの接合構造に関する。図１１〜図１４はその仕口金物を示したもので、図１１は正面図、図１２は平面図、図１３は右側面図、図１４は左側面図である。図中、２１は仕口金物であり、図１２に示したように両側部が接合部側へ向けて広がったテーパ状の平板部２２とその平板部２２の両側部に垂直状態に溶接された連結用プレート２３，２４とから構成される。図中、２５は、それらの平板部２２と連結用プレート２３，２４との接続部に施した隅肉溶接や部分溶込み溶接による溶接部を示したものである。
【００１５】
図１５は前記仕口金物２１を鉄骨梁の端部に組付けた状態を示した正面図で、図１６はその平面図、図１７はＡ−Ａ断面図である。本実施例では、図１５及び図１６で図示したように、鉄骨梁２６の上下のフランジ部２７，２８に対して仕口金物２１の平板部２２を重合させ、図１７の溶接部２９，３０で示したように、それらの上下のフランジ部２７，２８と平板部２２との間を隅肉溶接等の溶接手段により固着している。なお、図１５に示したように、鉄骨梁２６のウェブ部３１の端部近傍には、前記第１実施例と同様に、梁側位置決め手段としてのボルト挿通孔３２が形成されており、鉄骨柱側に設けられる柱側位置決め手段としてのガセットプレートと共に鉄骨梁２６の鉄骨柱に対する位置決め手段を構成する。そして、本実施例の場合には、仕口金物２１の平板部２２が連結用プレート２３，２４により補強される被補強部の境界部より外側に張出しているので、図９及び図１０に示した第２実施例の場合と同様に、連結用プレート２３，２４により補強される被補強部の境界部から少し離れた平板部２２の端部が位置する部分から塑性化が開始されることになる。
【００１６】
図１８〜図２０は仕口金物に関する他の実施例を示したものである。図１８に示した第４実施例に係る仕口金物３３は、平板部３４に切欠部３５を形成したものであり、その切欠部３５の縁部に沿って溶接を行うことにより溶接長をかせいで鉄骨梁のフランジ部に対する固着力を強化できる。図１９に示した第５実施例に係る仕口金物３６は、平板部３７にボルト挿通孔を設けてボルト３８を用いて鉄骨梁３９の上下のフランジ部４０に対して固着するようにしたものであり、溶接による固着と併用してもよいし、単独で使用してもよい。図２０に示した第６実施例に係る仕口金物４１は、平板部４２の一方の側部に溶接する連結用プレート４３は傾斜させずに、他方の連結用プレート４４のみを傾斜させるとともに、開口部４５を設けてその縁部に沿って溶接を行うことにより溶接長をかせいで鉄骨梁４６のフランジ部４７に対する固着力を強化できるように構成したものである。
【００１７】
図２１〜図２６は本発明の第７実施例を示したものである。図２１は第７実施例に係る仕口金物を示した平面図、図２２はその仕口金物を鉄骨梁に固着した状態を示した正面図、図２３はその平面図、図２４は底面図である。また、図２５は鉄骨柱の正面図、図２６はその平面図である。図２１〜図２４に示したように、本実施例に使用される仕口金物４８は、平板部４９の中央部に大きな切欠部５０を有しており、その切欠部５０のテーパ状縁部５１に沿うように鉄骨梁５２の上下のフランジ部５３，５４に対する溶接が行われる。なお、本実施例の平板部４９の両側部はテーパ状に形成されており、連結用プレート５５，５６が垂直状に溶接され、前記実施例と同様の補強作用を奏する。また、図２４の底面図に示したように、鉄骨梁５２の下方のフランジ部５４の端部近傍には、梁側位置決め手段としてボルト挿通孔５７が形成されている。他方、図２５及び図２６に示したように、鉄骨柱５８には、柱側位置決め手段としてボルト挿通孔５９を有する受け金物６０が水平状態に設置されている。その受け金物６０の上に鉄骨梁５２の下方のフランジ部５４を載置して、それらの受け金物６０に形成されたボルト挿通孔５９と下方のフランジ部５４に形成されたボルト挿通孔５７に適宜のボルトを挿通してナットにより締付け固定することにより、鉄骨梁５２の鉄骨柱５８に対する位置決めが行われ、その位置決め状態が保持される。しかる後、前述の実施例と同様に、前記連結用プレート５５，５６の端部を鉄骨柱５８に溶接することにより、鉄骨梁５２の鉄骨柱５８に対する接合作業が完了することになる。
【００１８】
図２７〜図３２は本発明の第８実施例を示したものである。図２７はその第８実施例に使用された仕口金物を示した正面図であり、図２８はその平面図、図２９は右側面図、図３０は左側面図である。また、図３１は本実施例に係る仕口金物を鉄骨梁の端部に組付けた状態を示した正面図であり、図３２はその平面図である。本実施例に係る仕口金物は鉄骨梁に沿って対称的に分割構成された形態を示したもので、図２７〜図３０は、その片方の仕口金物６１ａを示したものである。図示のように、仕口金物６１ａは、平板部６２ａの端部に連結用プレート６３ａを断面Ｌ字状に一体形成したものから構成され、この点で特徴を有する。図３１に示したように、対称的に形成された仕口金物６１ａ，６１ｂは、鉄骨梁６４の上下のフランジ部６５，６６をそれぞれ挟んで上下対称的に溶接されるとともに、図３２に示したように、鉄骨梁６４の上下のフランジ部６５，６６の両側部に対しても左右対称的に溶接される。すなわち、本実施例では、図３２に示したように、鉄骨梁６４に沿って平板部を平板部６２ａと平板部６２ｂとに左右に分割構成し、その両端部に連結用プレート６３ａと連結用プレート６３ｂとを対称的に形成したものである。なお、仕口金物６１ａ，６１ｂの上下のフランジ部６５，６６に対する溶接において、それらのフランジ部６５，６６を挟んで上下に位置する平板部６２ａ，６２ｂ相互間の部分の溶接作業は困難なことから、上下の平板部６２ａ，６２ｂ間あるいは連結用プレート６３ａ，６３ｂを適宜の手段により連結するようにしてもよい。因みに、本実施例に係る仕口金物６１ａ，６１ｂでは、平板部６２ａ，６２ｂと連結用プレート６３ａ，６３ｂとが断面Ｌ字状に一体形成されることから、市販のアングル材を活用して図示の形状に切出して使用することも可能である。なお、図中６７は、梁側位置決め手段としてのボルト挿通孔である。しかして、以上のように仕口金物６１ａ，６１ｂを端部に組付けた鉄骨梁６４は、前述の実施例と同様に、連結用プレート６３ａ，６３ｂを介して鉄骨柱に溶接され、同様の機能を奏することになる。
【００１９】
図３３は本発明の第９実施例に係る仕口金物を鉄骨梁の端部に組付けた状態を示した正面図であり、図３４はその平面図である。本実施例は前記第８実施例の変形例であり、第８実施例では仕口金物６１ａ，６１ｂの鉄骨梁６４の上下のフランジ部６５，６６に対する固着手段として溶接を用いたのに対して、本実施例では、図３４に示したように、前記溶接に加えて、あるいは前記溶接に代えて、ボルトとナットを用いた固着手段６８ａ，６８ｂを採用したものである。他の構成においては基本的に異なるところはなく、同様の機能を奏する。
【００２０】
図３５は本発明の第１０実施例に係る仕口金物を鉄骨梁の端部に組付けた状態を示した斜視図であり、図３６はその組付け状態を示した右側面図である。図示のように、本実施例では、鉄骨梁６９に沿って対称的に分割構成された仕口金物７０ａ，７０ｂを使用する形態を示した。すなわち、本実施例に係る仕口金物７０ａ，７０ｂは、鉄骨梁６９に沿って分割構成された平板部７１ａ，７１ｂのそれぞれの端部に対称的に連結用プレート７２ａ，７２ｂを断面Ｔ字状に一体形成したものから構成され、この点で特徴を有する。そして、それらの仕口金物７０ａ，７０ｂは、図示のように鉄骨梁６９の上下のフランジ部７３，７４の両側部に対して対称的に溶接される。因みに、本実施例に係る仕口金物７０ａ，７０ｂでは、平板部７１ａ，７１ｂと連結用プレート７２ａ，７２ｂとが断面Ｔ字状に一体形成されることから、市販のＨ形鋼材を活用して、その長手方向の中央部から切断した上、図示の形状に切出して使用することも可能である。しかして、以上のように仕口金物７０ａ，７０ｂを端部に組付けた鉄骨梁６９は、前述の実施例と同様に、連結用プレート７２ａ，７２ｂを介して鉄骨柱に溶接され、同様の機能を奏することになる。
【００２１】
図３７は本発明の第１１実施例に係る仕口金物を鉄骨梁の端部に組付けた状態を示した斜視図であり、図３８はその組付け状態を示した右側面図である。図示のように、本実施例は前記第１０実施例の変形例であり、第１０実施例では仕口金物７０ａ，７０ｂの鉄骨梁６９の上下のフランジ部７３，７４に対する固着手段として溶接を用いたのに対して、本実施例では、前記溶接に加えて、あるいは前記溶接に代えて、ボルトとナットを用いた固着手段７５ａ，７５ｂを採用したものである。他の構成においては基本的に異なるところはなく、同様の機能を奏する。なお、以上の第８実施例〜第１１実施例においては、仕口金物の平板部を鉄骨梁に沿って分割構成した場合に関して説明したが、一体的な平板部に変更することが可能なことはいうまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、前記連結用プレートの端部の長さに関する自由な設定によって、鉄骨柱と鉄骨梁側との十分な溶接長が簡便に確保できるとともに、前記連結用プレートによって、鉄骨柱との溶接部近傍の鉄骨梁の端部が直接あるいは仕口金物の平板部を介して補強され、その連結用プレートの補強作用を受けない、鉄骨柱との溶接部から離れた鉄骨梁の部分から塑性変形が始ることから、地震作用を受けた場合に、前記鉄骨柱と鉄骨梁との接合部からの脆性的で急激な破壊は的確に回避することができ、延いては地震時における緊急避難のための時間的余裕を確保することが可能になる。なお、仕口金物を構成する平板部と連結用プレートとを断面Ｌ字状あるいは断面Ｔ字状に一体形成するようにすれば、それらの部材間の溶接時に伴う熱変形の問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分を示した立面図である。
【図２】 同接合部分の平面図である。
【図３】 第１実施例に係る鉄骨梁を示した立面図である。
【図４】 同鉄骨梁の平面図である。
【図５】 第１実施例に係る鉄骨柱を示した立面図である。
【図６】 同鉄骨柱の平面図である。
【図７】 第１実施例において地震作用を受けた場合の鉄骨柱と鉄骨梁との接合部の各部に作用する曲げ荷重と耐力との関係を示した説明図である。
【図８】 同曲げ荷重が増大した場合を示した説明図である。
【図９】 第２実施例において地震作用を受けた場合の鉄骨柱と鉄骨梁との接合部の各部に作用する曲げ荷重と耐力との関係を示した説明図である。
【図１０】 同曲げ荷重が増大した場合を示した説明図である。
【図１１】 第３実施例に係る仕口金物を示した正面図である。
【図１２】 同仕口金物の平面図である。
【図１３】 同仕口金物の右側面図である。
【図１４】 同仕口金物の左側面図である。
【図１５】 第３実施例に係る仕口金物を鉄骨梁の端部に組付けた状態を示した正面図である。
【図１６】 図１５の平面図である。
【図１７】 図１５のＡ−Ａ断面図である。
【図１８】 本発明の第４実施例に係る仕口金物を示した平面図である。
【図１９】 本発明の第５実施例に係る仕口金物を示した平面図である。
【図２０】 本発明の第６実施例に係る仕口金物を示した平面図である。
【図２１】 本発明の第７実施例に係る仕口金物を示した平面図である。
【図２２】 同仕口金物を鉄骨梁に固着した状態を示した正面図である。
【図２３】 図２２の平面図である。
【図２４】 図２２の底面図である。
【図２５】 第７実施例に係る鉄骨柱を示した正面図である。
【図２６】 同鉄骨柱の平面図である。
【図２７】 本発明の第８実施例に係る仕口金物を示した正面図である。
【図２８】 同仕口金物の平面図である。
【図２９】 同仕口金物の右側面図である。
【図３０】 同仕口金物の左側面図である。
【図３１】 第８実施例に係る仕口金物を鉄骨梁の端部に組付けた状態を示した正面図である。
【図３２】 図３１の平面図である。
【図３３】 本発明の第９実施例に係る仕口金物を鉄骨梁の端部に組付けた状態を示した正面図である。
【図３４】 図３３の平面図である。
【図３５】 本発明の第１０実施例に係る仕口金物を鉄骨梁の端部に組付けた状態を示した斜視図である。
【図３６】 同組付け状態を示した右側面図である。
【図３７】 本発明の第１１実施例に係る仕口金物を鉄骨梁の端部に組付けた状態を示した斜視図である。
【図３８】 同組付け状態を示した右側面図である。
【符号の説明】
１…鉄骨梁、２，３…フランジ部、４…連結用プレート、５…鉄骨柱、６，７…溶接部、８…ウェブ部、９，１０…ボルト挿通孔、１１…ガセットプレート、１２…ボルト、１３，１４…溶接部、１５…被補強部、１６…境界部、１７…塑性化領域、１８…拡幅部、１９…境界部、２０…塑性化領域、２１…仕口金物、２２…平板部、２３，２４…連結用プレート、２５…溶接部、２６…鉄骨梁、２７，２８…フランジ部、２９，３０…溶接部、３１…ウェブ部、３２…ボルト挿通孔、３３…仕口金物、３４…平板部、３５…切欠部、３６…仕口金物、３７…平板部、３８…ボルト、３９…鉄骨梁、４０…フランジ部、４１…仕口金物、４２…平板部、４３，４４…連結用プレート、４５…開口部、４６…鉄骨梁、４７…フランジ部、４８…仕口金物、４９…平板部、５０…切欠部、５１…テーパ状縁部、５２…鉄骨梁、５３，５４…フランジ部、５５，５６…連結用プレート、５７…ボルト挿通孔、５８…鉄骨柱、５９…ボルト挿通孔、６０…受け金物、６１ａ，６１ｂ…仕口金物、６２ａ，６２ｂ…平板部、６３ａ，６３ｂ…連結用プレート、６４…鉄骨梁、６５，６６…フランジ部、６７…ボルト挿通孔、６８ａ，６８ｂ…固着手段、６９…鉄骨梁、７０ａ，７０ｂ…仕口金物、７１ａ，７１ｂ…平板部、７２ａ，７２ｂ…連結用プレート、７３，７４…フランジ部、７５ａ，７５ｂ…固着手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a joint structure between a steel column and a steel beam in a steel structure. More specifically, the present invention relates to a non-bracketed steel column and steel beam connection structure that connects a steel column with a square cross section and a steel beam with an H-shaped cross section without using a beam bracket installed on the steel column side.
[0002]
[Prior art]
When an external force such as an earthquake acts on the steel structure, the largest bending load acts on the joint between the steel column and the steel beam. Therefore, the fracture at the joint between the steel column and the steel beam becomes a problem, but welding is often used as a fixing means for this joint, and the deformation performance is low, resulting in brittle and rapid fracture. Because it is easy to become, it may take the opportunity of emergency evacuation in the event of an earthquake. Therefore, various proposals have been made in order to ensure the strength of the joint portion even in the joint structure between the non-bracket type steel column and the steel beam. For example, by providing a diaphragm at the position of a steel column that joins the steel beam, and tightening and fixing the end plate welded to the end of the steel beam using a tapped hole formed at the end of the diaphragm, the steel column and the steel frame For joining the beam (Patent Document 1), increasing the thickness of the steel column to which the steel beam is joined (Patent Document 2), for the sleeve at the position of the steel column to join the steel beam There has been proposed a method in which a square steel pipe is shrink-fitted and a joint portion between a steel column and a steel beam is made into a double pipe structure (Patent Document 3).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-61007
[Patent Document 2]
JP 11-247293 A
[Patent Document 3]
JP-A-11-264185
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, although the joint between the steel column and the steel beam can be strengthened by the conventional technology, the deformation performance is not always improved, and the problem of the emergency evacuation in the event of an earthquake is lost due to brittle and rapid destruction Has not yet been dispelled. The present invention was invented in view of the above-described conventional technical situation, and when a non-bracket method is employed as a joining means between a steel column and a steel beam, a welded portion between the steel column and the steel beam It is possible to easily ensure the relative difference in the proof stress between the welded part and the plasticized region, which is required to avoid fracture from the steel, and improve the deformation performance at the joint between the steel column and the steel beam Accordingly, it is an object of the present invention to provide a joint structure between a steel column and a steel beam that can avoid brittle and rapid destruction and can provide a time margin for evacuation during an earthquake.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In this invention of Claim 1, in the joining structure of the steel column and steel beam which connect the steel column of a square cross section and the steel beam of an H shape cross section, it is on both sides of the flange part of the upper and lower sides of the edge part of the said steel beam The connecting plate is welded, and a beam-side positioning means is provided at the end of the steel beam, and the beam-side positioning means is engaged with the column-side positioning means provided on the steel column side to convert the steel beam into the steel column. In addition to positioning Without welding the end of the flange portion itself of the steel beam to the steel column side, Each connection for By welding the end of the plate to the steel column and joining the steel column and the steel beam, a steel beam that is not subjected to the reinforcing action of the connecting plate adjacent to the portion to be reinforced reinforced by the connecting plate. The technical means of causing the plastic deformation to absorb the seismic energy prior to the welded portion between the connecting plate and the steel column in the portion was adopted. According to the present invention, a sufficient welding length between the steel column and the steel beam side can be easily secured by a free setting relating to the length of the end portion of the connection plate, and the connection plate can be used for the connection. The steel beam near the weld between the plate and the steel column is reinforced, and plastic deformation starts from the part of the steel beam away from the weld. Brittle and sudden breakage from the joint can be avoided accurately.
[0006]
Further, in the invention of claim 2, the fitting having the connecting plate fixed or integrally formed on both side portions of the flat plate portion is fixed to the upper and lower flange portions of the end portion of the steel beam in a superposed state. The beam side positioning means is provided at the end of the steel beam, and the beam side positioning means is engaged with the column side positioning means provided on the steel column side to position the steel beam with respect to the steel column. Without welding the end of the flange portion itself of the steel beam to the steel column side, Each connection for By welding the end of the plate to the steel column and joining the steel column and the steel beam, a steel beam that is not subjected to the reinforcing action of the connecting plate adjacent to the portion to be reinforced reinforced by the connecting plate. The technical means of causing the plastic deformation to absorb the seismic energy prior to the welded portion between the connecting plate and the steel column in the portion was adopted. Also in the case of the present invention, as in the first aspect of the invention, a sufficient welding length between the steel column and the steel beam can be easily ensured by a free setting relating to the length of the end of the connecting plate. The connecting plate reinforces the steel beam in the vicinity of the welded portion between the connecting plate and the steel column through the flat plate portion of the fitting, and plastic deformation starts from the portion of the steel beam away from the welded portion. Therefore, when subjected to the seismic action, brittle and abrupt destruction from the joint between the steel column and the steel beam can be accurately avoided. The connecting plate may be welded to both side portions of the flat plate portion (Claim 3), or may be integrally formed on both side portions of the flat plate portion in an L-shaped cross section (Claim 4). ), And may be integrally formed in a T-shaped cross section on both side portions of the flat plate portion. The flat plate portion may be divided along a steel beam (Claim 6). That is, the flat plate portion may be constituted by an integral plate body made of one sheet, or may be constituted so that the left and right plate bodies divided along the steel beam are respectively fixed to both side portions of the steel beam. .
[0007]
Furthermore, you may comprise so that the width | variety between the said plates for connection may be gradually expanded toward the substantially column width | variety of a steel frame column (Claim 7). Further, the column side positioning means is constituted by a plate body having an insertion hole erected in a vertical state so as to follow the web portion of the steel beam in the steel column, and the beam side positioning means is formed of the web portion of the steel beam. A connecting member is inserted into and engaged with the insertion hole formed in the plate body and the insertion hole formed in the vicinity of the end of the web portion of the steel beam. (Claim 8), the column-side positioning means is composed of a receiving metal erected in a horizontal state on the steel column, and a flange portion of the steel beam is provided on the receiving metal. You may comprise so that it may mount and position by attaching those receiving metal objects and the flange part of a steel beam with a suitable connection means (Claim 9).
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention can be widely applied to a joint portion between a steel column having a square cross section and a steel beam having an H cross section. In the present invention, since a conventional diaphragm or the like installed inside a steel column can be omitted, not only from a steel column consisting of a hollow rectangular cylinder, but also from a square cylinder filled with concrete or the like inside. It can be applied to steel columns. The reinforcing action for the steel beam by the connecting plate may be configured to act directly by welding the connecting plate to both side portions of the upper and lower flange portions of the steel beam. It may be configured so as to act indirectly by being fixed or integrally formed on both side portions of the flat plate portion constituting the base, and superposing and fixing the flat plate portions to the upper and lower flange portions of the steel beam. In the latter form, the connecting plate may be welded in a vertical state to both sides of the flat plate portion, or may be integrally formed in both sides of the flat plate portion in an L-shaped cross section, or the flat plate portion. It may be integrally formed on both sides of the T-shaped cross section. Further, the flat plate portion may be constituted by a single plate body, or may be constituted so that the left and right plate bodies divided along the steel beam are respectively fixed to both side portions of the steel beam. Incidentally, it is also possible to cut out a joint fitting in which the connecting plate is integrally formed in both sides of the flat plate portion in an L-shaped cross section from a commercially available angle material. In addition, the joint fitting in which the connecting plate is integrally formed on both sides of the flat plate portion in a T-shaped cross section can be cut out from a commercially available H-shaped steel material. Thus, in the case of employing a fitting in which the connecting plate is integrally formed on both sides of the flat plate portion, it is possible to avoid the problem of thermal deformation caused by welding between the connecting plate and the flat plate portion. it can. Regarding the engagement between the beam side positioning means provided on the steel beam side and the column side positioning means provided on the steel column side, both means may be fixed using fixing means such as bolts and nuts, or both means It is also possible to engage with each other by the engaging means provided on the inner side, or to engage with the locking part provided on one side. Also, by gradually increasing the width of the joint side of the upper and lower flanges of the steel beam or the flat plate of the fitting, the width between the connecting plates gradually increases toward the column width of the steel column. You may comprise as follows. In that case, the upper and lower flange portions of the steel beam or the both side portions of the flat plate portion of the fitting may be inclined in a tapered shape, or one side portion may be inclined. Furthermore, by projecting the flat plate portion of the fitting into the plasticizing region, the position at which plasticization is first started is set at a position away from the boundary portion of the portion to be reinforced that is reinforced by the connecting plate. It is also possible.
[0009]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an elevation view showing a joint portion between a steel column and a steel beam according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof. FIG. 3 is an elevation view showing the steel beam according to the first embodiment, and FIG. 4 is a plan view thereof. FIG. 5 is an elevation view showing the steel column according to the first embodiment, and FIG. 6 is a plan view thereof. As shown in FIGS. 1 and 2, the steel beam 1 according to the present embodiment is configured so that the end portions of the connecting plate 4 having the same shape welded to both side portions of the end portions of the upper and lower flange portions 2 and 3. Is welded to the steel column 5 to be joined to the steel column 5. In this embodiment, the connecting plate 4 is directly welded to the both sides of the ends of the upper and lower flange portions 2 and 3 of the steel beam 1 through the welded portions 6 and 7 as shown in FIG. ing. Further, as shown in FIG. 3, a bolt insertion hole 9 is formed in the vicinity of the end portion of the web portion 8 of the steel beam 1 as a beam side positioning means. These connecting plate 4 and bolt insertion hole 9 are also provided at the other end of the steel beam 1. As shown in FIGS. 5 and 6, a gusset plate 11 made of a plate having a bolt insertion hole 10 as a column-side positioning means is provided at the joining position of the steel beam 1 of the steel column 5 as a web portion 8 of the steel beam 1. As shown in FIG. 1, the bolt insertion hole 10 formed in the gusset plate 11 and the bolt insertion hole formed in the vicinity of the end portion of the web portion 8 of the steel beam 1 as shown in FIG. 9 is inserted and bolts 12 are inserted and tightened and fixed with nuts, whereby the steel beam 1 is positioned with respect to the steel column 5 and the positioning state is maintained.
[0010]
Thus, when the steel beam 1 is joined to the steel column 5 in the present embodiment, the target steel beam 1 is lifted and the gusset plate 11 provided at the joining position of the steel column 5 standing at a predetermined position. It moves so that the bolt insertion hole 9 formed in the web portion 8 of the steel beam 1 is aligned with the bolt insertion hole 10, and the bolt 12 is inserted into the bolt insertion holes 9 and 10 and fixed with a nut. By doing so, the steel beam 1 is positioned with respect to the steel column 5. This positioning operation is performed in the same manner on both ends of the steel beam 1. Thereafter, the end portions of the total eight connecting plates 4 welded to both side portions of the upper and lower flange portions 2 and 3 at both ends of the steel beam 1 are shown by weld portions 13 and 14 in FIG. Then, complete penetration welding is performed on the steel column 5 erected on both sides, and the steel column 5 is joined to a predetermined joining position.
[0011]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the bending load and the proof stress acting on each part of the joint between the steel column 5 and the steel beam 1 when subjected to an earthquake action in this embodiment. In the figure, line A shows the bending load acting on each part of the joint between the steel column 5 and the steel beam 1, and line B shows the bending load at each part of the joint between the steel column 5 and the steel beam 1. This shows the total plastic bending proof strength at which plastic deformation occurs in the entire cross section of the part. As indicated by the line A, the bending load acting during the earthquake gradually increases toward the welded portion between the connecting plate 4 and the steel column 5 with the central portion of the steel beam 1 being zero. On the other hand, as shown by the line B, the total plastic bending strength has a certain total plastic bending strength from the center portion of the steel beam 1 to the boundary portion 16 of the reinforced portion 15 reinforced by the connecting plate 4. . And if it passes the boundary part 16 of a to-be-reinforced part and reaches the to-be-reinforced part 15 by the connection plate 4, the total plastic bending proof stress will also increase dramatically. Incidentally, the proof stress of the welded portion between the connecting plate 4 and the steel column 5 is set to be larger than that of the portion of the steel beam 1 that is not reinforced by the connecting plate 4 through the weld length.
[0012]
Therefore, when the bending load due to the earthquake increases, the inclination angle of the line A increases and eventually crosses the all plastic bending strength line of the line B. FIG. 7 illustrates the moment when the line A showing the bending load has just started to intersect the all-plastic bending strength line of line B. FIG. As shown in the figure, in the case of the present embodiment, the intersection of the A line and the B line starts from the boundary portion 16 portion of the reinforced portion 15 reinforced by the connecting plate 4, and plastic deformation starts from that portion. Will start. As the bending load further increases, the intersection of line A and line B expands toward the center of steel beam 1 as shown in FIG. 8, and the plasticized region 17 follows the steel frame. Seismic energy is absorbed by spreading toward the center of the beam 1. Incidentally, in this case, in order to avoid breakage from the welded portion between the connecting plate 4 and the steel column 5, the strength of the welded portion is higher than that of the steel beam 1 at a portion not reinforced by the connecting plate 4 as described above. It is set large. As described above, a plastic hinge is formed by the plastic deformation of the plasticized region 17 and the seismic energy is absorbed. Therefore, brittle and rapid fracture at the joint between the steel beam 1 and the steel column 5 is avoided. Will be.
[0013]
FIG. 9 and FIG. 10 are explanatory views showing the relationship between the bending load and the proof stress acting on each part of the joint between the steel column and the steel beam when subjected to the seismic action in the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the width between the connecting plates 4 is gradually increased toward the substantially column width of the steel column 5 at the joint side end portions of the upper and lower flange portions 2 and 3 of the steel beam 1 in the first embodiment. Thus, it has a feature in that the widened portion 18 formed in a fan shape is formed. As shown in FIG. 9, in the case of the present embodiment, the position where plasticization starts shifts to the boundary portion 19 of the widened portion 18 that is slightly away from the reinforced portion 15 reinforced by the connecting plate 4. Then, as the bending load further increases, as shown in FIG. 10, the intersecting portion of the line A and the line B expands on both sides centering on the boundary portion 19 of the widened portion 18, and the plasticized region 20 Then, the seismic energy is absorbed by spreading to both sides of the boundary portion 19. The expansion of the plasticized region 20 on the steel column 5 side stops at the boundary portion 16 of the portion to be reinforced 15 reinforced by the connecting plate 4 as illustrated. Incidentally, in the case of the present embodiment, since the plasticized region 20 starts from the boundary portion 19 of the widened portion 18 away from the end portion of the connecting plate 4, the connecting plate 4 and the steel beam 1 The influence on the welded portion between the upper and lower flange portions 2 and 3 and the widened portion 18 is alleviated.
[0014]
FIGS. 11 to 17 show a third embodiment of the present invention. The present embodiment relates to a joint structure in which a connecting plate is attached to a joint side end of a steel beam using a fitting. 11 to 14 show the fittings, FIG. 11 is a front view, FIG. 12 is a plan view, FIG. 13 is a right side view, and FIG. 14 is a left side view. In the figure, reference numeral 21 denotes a fitting, which is welded in a vertical state to a tapered flat plate portion 22 whose both side portions spread toward the joint portion side and both side portions of the flat plate portion 22 as shown in FIG. It is composed of connecting plates 23 and 24. In the figure, reference numeral 25 denotes a welded portion by fillet welding or partial penetration welding applied to the connecting portion between the flat plate portion 22 and the connecting plates 23 and 24.
[0015]
15 is a front view showing a state in which the fitting 21 is assembled to the end of the steel beam, FIG. 16 is a plan view thereof, and FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line AA. In this embodiment, as shown in FIGS. 15 and 16, the flat plate portion 22 of the fitting 21 is superposed on the upper and lower flange portions 27 and 28 of the steel beam 26, and the welded portions 29 and 30 in FIG. As shown by, the upper and lower flange portions 27 and 28 and the flat plate portion 22 are fixed by welding means such as fillet welding. As shown in FIG. 15, in the vicinity of the end of the web portion 31 of the steel beam 26, a bolt insertion hole 32 as a beam side positioning means is formed in the same manner as in the first embodiment. The positioning means with respect to the steel column of the steel beam 26 is comprised with the gusset plate as a column side positioning means provided in the column side. In the case of the present embodiment, the flat plate portion 22 of the fitting 21 protrudes outward from the boundary portion of the portion to be reinforced which is reinforced by the connecting plates 23 and 24. As in the case of the second embodiment, the plasticization is started from the portion where the end portion of the flat plate portion 22 is located slightly away from the boundary portion of the portion to be reinforced by the connecting plates 23 and 24. Become.
[0016]
18 to 20 show another embodiment relating to the fitting. The fitting 33 according to the fourth embodiment shown in FIG. 18 is obtained by forming a notch 35 in the flat plate portion 34, and by welding along the edge of the notch 35, the welding length is increased. With this, it is possible to reinforce the adhesion of the steel beam to the flange. The fitting 36 according to the fifth embodiment shown in FIG. 19 is formed by providing bolt insertion holes in the flat plate portion 37 and fixing them to the upper and lower flange portions 40 of the steel beam 39 using the bolts 38. It may be used together with fixing by welding or may be used alone. In the fitting 41 according to the sixth embodiment shown in FIG. 20, the connecting plate 43 to be welded to one side of the flat plate portion 42 is not inclined and only the other connecting plate 44 is inclined. The opening 45 is provided and welding is performed along the edge thereof, thereby increasing the welding length and strengthening the fixing force of the steel beam 46 to the flange 47.
[0017]
21 to 26 show a seventh embodiment of the present invention. 21 is a plan view showing a fitting according to the seventh embodiment, FIG. 22 is a front view showing a state in which the fitting is fixed to a steel beam, FIG. 23 is a plan view thereof, and FIG. 24 is a bottom view. It is. FIG. 25 is a front view of the steel column, and FIG. 26 is a plan view thereof. As shown in FIGS. 21 to 24, the fitting 48 used in this embodiment has a large notch 50 at the center of the flat plate portion 49, and the tapered edge of the notch 50. The upper and lower flange portions 53 and 54 of the steel beam 52 are welded along 51. Note that both side portions of the flat plate portion 49 of this embodiment are formed in a taper shape, and the connecting plates 55 and 56 are welded in a vertical shape, thereby providing the same reinforcing action as in the above embodiment. Further, as shown in the bottom view of FIG. 24, a bolt insertion hole 57 is formed as a beam side positioning means in the vicinity of the end of the flange portion 54 below the steel beam 52. On the other hand, as shown in FIGS. 25 and 26, the steel column 58 is provided with a receiving metal 60 having a bolt insertion hole 59 as a column side positioning means in a horizontal state. The lower flange portion 54 of the steel beam 52 is placed on the metal fitting 60, and the bolt insertion hole 59 formed in the metal fitting 60 and the bolt insertion hole 57 formed in the lower flange portion 54. By inserting an appropriate bolt and tightening and fixing with a nut, the steel beam 52 is positioned with respect to the steel column 58, and the positioning state is maintained. Thereafter, as in the above-described embodiment, the joining operation of the steel beam 52 to the steel column 58 is completed by welding the end portions of the connecting plates 55 and 56 to the steel column 58.
[0018]
27 to 32 show an eighth embodiment of the present invention. 27 is a front view showing the fitting used in the eighth embodiment, FIG. 28 is a plan view thereof, FIG. 29 is a right side view, and FIG. 30 is a left side view. FIG. 31 is a front view showing a state in which the fitting according to the present embodiment is assembled to the end portion of the steel beam, and FIG. 32 is a plan view thereof. The fitting according to the present embodiment shows a configuration in which the fitting is symmetrically divided along the steel beam, and FIGS. 27 to 30 show one of the fittings 61a. As shown in the drawing, the fitting 61a is formed by integrally forming a connecting plate 63a in an L-shaped cross section at the end of the flat plate portion 62a, and is characterized in this respect. As shown in FIG. 31, the fittings 61a and 61b formed symmetrically are welded symmetrically with respect to the upper and lower flange portions 65 and 66 of the steel beam 64, and are also shown in FIG. As described above, the left and right flange portions 65 and 66 of the steel beam 64 are welded symmetrically to both sides. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 32, the flat plate portion is divided into the flat plate portion 62a and the flat plate portion 62b along the steel beam 64, and the connecting plate 63a and the connecting plate are connected to both ends thereof. The plate 63b is formed symmetrically. In welding the upper and lower flange portions 65 and 66 of the fittings 61a and 61b, it is difficult to weld the portion between the flat plate portions 62a and 62b positioned above and below the flange portions 65 and 66. Therefore, the upper and lower flat plate portions 62a and 62b or the connecting plates 63a and 63b may be connected by an appropriate means. Incidentally, in the fittings 61a and 61b according to the present embodiment, since the flat plate portions 62a and 62b and the connecting plates 63a and 63b are integrally formed in an L-shaped cross section, the commercially available angle material is utilized to illustrate. It is also possible to cut out and use the shape. In the figure, reference numeral 67 denotes a bolt insertion hole as a beam side positioning means. As described above, the steel beam 64 having the fittings 61a and 61b assembled at the ends is welded to the steel column via the connecting plates 63a and 63b in the same manner as in the above-described embodiment. Will play a function.
[0019]
FIG. 33 is a front view showing a state in which the fitting according to the ninth embodiment of the present invention is assembled to the end portion of the steel beam, and FIG. 34 is a plan view thereof. This embodiment is a modification of the eighth embodiment. In the eighth embodiment, welding is used as a fixing means for the upper and lower flange portions 65, 66 of the steel beam 64 of the fittings 61a, 61b. In this embodiment, as shown in FIG. 34, fixing means 68a and 68b using bolts and nuts are employed in addition to or in place of the welding. There is basically no difference in other configurations, and the same function is achieved.
[0020]
FIG. 35 is a perspective view showing a state in which the fitting according to the tenth embodiment of the present invention is assembled to the end of the steel beam, and FIG. 36 is a right side view showing the assembled state. As shown in the figure, in this embodiment, the embodiment using the fittings 70a and 70b that are symmetrically divided along the steel beam 69 is shown. In other words, the fittings 70a and 70b according to the present embodiment have the connecting plates 72a and 72b symmetrically formed in a T-shaped cross section at the respective ends of the flat plate portions 71a and 71b divided along the steel beam 69. It has a feature in this respect. The fittings 70a and 70b are welded symmetrically to both side portions of the upper and lower flange portions 73 and 74 of the steel beam 69 as shown in the figure. Incidentally, in the fittings 70a and 70b according to the present embodiment, since the flat plate portions 71a and 71b and the connecting plates 72a and 72b are integrally formed in a T-shaped cross section, a commercially available H-shaped steel material is utilized. It is also possible to cut out from the center part in the longitudinal direction and cut out into the shape shown in the figure for use. As described above, the steel beam 69 having the fittings 70a and 70b assembled at the ends thereof is welded to the steel column via the connecting plates 72a and 72b in the same manner as in the above-described embodiment. Will play a function.
[0021]
FIG. 37 is a perspective view showing a state in which the fitting according to the eleventh embodiment of the present invention is assembled to the end portion of the steel beam, and FIG. 38 is a right side view showing the assembled state. As shown in the figure, this embodiment is a modification of the tenth embodiment. In the tenth embodiment, welding is used as a fixing means for the upper and lower flange portions 73, 74 of the steel beam 69 of the fittings 70a, 70b. On the other hand, in this embodiment, fixing means 75a and 75b using bolts and nuts are employed in addition to or instead of the welding. There is basically no difference in other configurations, and the same function is achieved. In addition, in the above 8th Example-11th Example, although demonstrated regarding the case where the flat part of a fitting was divided and comprised along the steel beam, it can be changed into an integral flat part. Needless to say.
[0022]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to easily ensure a sufficient weld length between the steel column and the steel beam side by a free setting relating to the length of the end of the connection plate, and the connection plate allows the steel column and The end of the steel beam near the welded part of the steel is reinforced directly or through the flat plate part of the fitting, and is not subjected to the reinforcing action of the connecting plate, from the part of the steel beam away from the welded part with the steel column Since the plastic deformation starts, the brittle and sudden fracture from the joint between the steel column and the steel beam can be avoided accurately in the event of an earthquake action. It will be possible to secure time for evacuation. If the flat plate portion and the connecting plate constituting the fitting are integrally formed in an L-shaped section or a T-shaped section, the problem of thermal deformation associated with welding between these members can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an elevational view showing a joint portion between a steel column and a steel beam according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the joint portion.
FIG. 3 is an elevation view showing the steel beam according to the first embodiment.
FIG. 4 is a plan view of the steel beam.
FIG. 5 is an elevational view showing a steel column according to the first embodiment.
FIG. 6 is a plan view of the steel column.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the bending load and the proof stress acting on each part of the joint between the steel column and the steel beam when subjected to an earthquake action in the first embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a case where the bending load increases.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the bending load acting on each part of the joint between the steel column and the steel beam and the proof stress when subjected to an earthquake action in the second embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a case where the bending load increases.
FIG. 11 is a front view showing a fitting according to a third embodiment.
FIG. 12 is a plan view of the joint fitting.
FIG. 13 is a right side view of the joint fitting.
FIG. 14 is a left side view of the joint fitting.
FIG. 15 is a front view showing a state in which the fitting according to the third embodiment is assembled to the end portion of the steel beam.
16 is a plan view of FIG. 15. FIG.
17 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 18 is a plan view showing a fitting according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a plan view showing a fitting according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a plan view showing a fitting according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a plan view showing a fitting according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a front view showing a state in which the fitting is fixed to a steel beam.
FIG. 23 is a plan view of FIG. 22;
24 is a bottom view of FIG.
FIG. 25 is a front view showing a steel column according to a seventh embodiment.
FIG. 26 is a plan view of the steel column.
FIG. 27 is a front view showing a fitting according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a plan view of the joint fitting.
FIG. 29 is a right side view of the joint fitting.
FIG. 30 is a left side view of the joint fitting.
FIG. 31 is a front view showing a state in which the fitting according to the eighth embodiment is assembled to the end portion of the steel beam.
32 is a plan view of FIG. 31. FIG.
FIG. 33 is a front view showing a state in which a fitting according to a ninth embodiment of the present invention is assembled to an end of a steel beam.
34 is a plan view of FIG. 33. FIG.
FIG. 35 is a perspective view showing a state in which a fitting according to a tenth embodiment of the present invention is assembled to an end portion of a steel beam.
FIG. 36 is a right side view showing the assembled state.
FIG. 37 is a perspective view showing a state in which a fitting according to an eleventh embodiment of the present invention is assembled to an end portion of a steel beam.
FIG. 38 is a right side view showing the assembled state.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steel beam, 2, 3 ... Flange part, 4 ... Connection plate, 5 ... Steel column, 6, 7 ... Welded part, 8 ... Web part, 9, 10 ... Bolt insertion hole, 11 ... Gusset plate, 12 ... Bolts 13, 14 ... welded portion, 15 ... reinforced portion, 16 ... boundary portion, 17 ... plasticized region, 18 ... widened portion, 19 ... boundary portion, 20 ... plasticized region, 21 ... fitting, 22 ... Flat plate part, 23, 24 ... Connecting plate, 25 ... Welded part, 26 ... Steel beam, 27, 28 ... Flange part, 29, 30 ... Welded part, 31 ... Web part, 32 ... Bolt insertion hole, 33 ... Joint 34, flat plate portion, 35 ... notched portion, 36 ... fitting, 37 ... flat plate portion, 38 ... bolt, 39 ... steel beam, 40 ... flange portion, 41 ... fitting, 42 ... flat plate portion, 43, 44 ... Connecting plate, 45 ... Opening, 46 ... Steel beam, 47 ... Flange, 48 ... Base: 49 ... Flat plate part, 50 ... Notch part, 51 ... Tapered edge part, 52 ... Steel beam, 53, 54 ... Flange part, 55, 56 ... Connection plate, 57 ... Bolt insertion hole, 58 ... Steel column , 59 ... bolt insertion hole, 60 ... metal fitting, 61a, 61b ... fitting, 62a, 62b ... flat plate part, 63a, 63b ... connecting plate, 64 ... steel beam, 65, 66 ... flange part, 67 ... bolt Insertion hole, 68a, 68b ... fixing means, 69 ... steel beam, 70a, 70b ... fitting, 71a, 71b ... flat plate part, 72a, 72b ... connecting plate, 73, 74 ... flange part, 75a, 75b ... fixing means

Claims (9)

角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の鉄骨梁とを連結する鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造において、前記鉄骨梁の端部の上下のフランジ部の両側部に連結用プレートを溶接するとともに、該鉄骨梁の端部に梁側位置決め手段を設け、その梁側位置決め手段を前記鉄骨柱側に設けた柱側位置決め手段に係着して鉄骨梁を鉄骨柱に対して位置決めした上、前記鉄骨梁のフランジ部自体の端部は鉄骨柱側に溶接することなく、前記各連結用プレートの端部を鉄骨柱に溶接して鉄骨柱と鉄骨梁とを接合することにより、前記連結用プレートによって補強された被補強部分に隣接する該連結用プレートの補強作用を受けない鉄骨梁の部分が前記連結用プレートと鉄骨柱との溶接部より先に塑性変形を起して地震エネルギを吸収するようにしたことを特徴とする鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造。In the joining structure of a steel column and a steel beam that connect a steel column with a square cross section and a steel beam with an H-shaped cross section, welding plates are welded to both sides of the upper and lower flanges at the end of the steel beam; Beam end positioning means is provided at the end of the steel beam, and the beam side positioning means is engaged with the column side positioning means provided on the steel column side to position the steel beam with respect to the steel column, and then the steel frame end of the flange portion itself of the beam without welding the steel pillar side, by bonding the steel column and the steel beam of the ends of the connecting plates welded to steel column, by the connecting plate The portion of the steel beam that is not subjected to the reinforcing action of the connecting plate adjacent to the reinforced portion to be reinforced is subjected to plastic deformation before the welded portion between the connecting plate and the steel column to absorb the seismic energy. Featuring iron Junction structure of the pillars and steel beams. 角形断面の鉄骨柱とＨ形断面の鉄骨梁とを連結する鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造において、前記鉄骨梁の端部の上下のフランジ部に対して平板部の両側部に連結用プレートが固着又は一体形成された仕口金物を重合状態に固着するとともに、該鉄骨梁の端部に梁側位置決め手段を設け、その梁側位置決め手段を前記鉄骨柱側に設けた柱側位置決め手段に係着して鉄骨梁を鉄骨柱に対して位置決めした上、前記鉄骨梁のフランジ部自体の端部は鉄骨柱側に溶接することなく、前記各連結用プレートの端部を鉄骨柱に溶接して鉄骨柱と鉄骨梁とを接合することにより、前記連結用プレートによって補強された被補強部分に隣接する該連結用プレートの補強作用を受けない鉄骨梁の部分が前記連結用プレートと鉄骨柱との溶接部より先に塑性変形を起して地震エネルギを吸収するようにしたことを特徴とする鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造。In a joining structure of a steel column and a steel beam connecting a steel column with a square cross section and a steel beam with an H cross section, a connecting plate on both sides of the flat plate portion with respect to the upper and lower flange portions of the end of the steel beam Is fixed or integrally formed in a superposed state, and a beam side positioning means is provided at the end of the steel beam, and the beam side positioning means is provided on the column side positioning means provided on the steel column side. engaged and on a steel beam is positioned relative to the steel columns, the ends of the flange portion itself of the steel beam without welding to the steel pillar side, the ends of the connecting plates welded to the steel columns By joining the steel column and the steel beam, the portion of the steel beam that is not subjected to the reinforcing action of the connecting plate adjacent to the portion to be reinforced by the connecting plate is connected to the connecting plate and the steel column. Plastic deformation before the weld Junction structure of the steel column and the steel beam, characterized in that it was so as to absorb the earthquake energy to. 前記連結用プレートは、前記平板部の両側部に溶接された請求項２に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造。  The joining structure of the steel column and the steel beam according to claim 2, wherein the connecting plate is welded to both side portions of the flat plate portion. 前記連結用プレートは、前記平板部の両側部に断面Ｌ字状に一体形成された請求項２に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造。  The joining structure of the steel column and the steel beam according to claim 2, wherein the connecting plate is integrally formed on both side portions of the flat plate portion so as to have an L-shaped cross section. 前記連結用プレートは、前記平板部の両側部に断面Ｔ字状に一体形成された請求項２に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造。  The joining structure of the steel column and the steel beam according to claim 2, wherein the connecting plate is integrally formed in a T-shaped cross section on both side portions of the flat plate portion. 前記平板部は、鉄骨梁に沿って分割構成された請求項２〜５のいずれか一項に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造。  The said flat plate part is the joining structure of the steel column and steel beam as described in any one of Claims 2-5 divided and comprised along the steel beam. 前記連結用プレート相互間の幅が前記鉄骨柱のほぼ柱幅に向けて徐々に拡大するように構成された請求項１〜６のいずれか一項に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造。  The joint structure of the steel column and the steel beam according to any one of claims 1 to 6, wherein a width between the connecting plates is gradually increased toward a substantially column width of the steel column. . 前記柱側位置決め手段は鉄骨柱に前記鉄骨梁のウェブ部に沿うように垂直状態に立設された挿通孔を有する板体からなるとともに、前記梁側位置決め手段は鉄骨梁のウェブ部の端部近傍に形成された挿通孔からなり、前記板体に形成された挿通孔と鉄骨梁のウェブ部の端部近傍に形成された挿通孔に結合部材を挿通して係着することにより位置決めを行うように構成された請求項１〜７のいずれか一項に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造。  The column-side positioning means comprises a plate body having an insertion hole standing upright in a steel column along the web portion of the steel beam, and the beam-side positioning means is an end portion of the web portion of the steel beam. It consists of an insertion hole formed in the vicinity, and positioning is performed by inserting a coupling member into and engaging with the insertion hole formed in the plate body and the insertion hole formed in the vicinity of the end of the web portion of the steel beam. The joint structure of the steel column and the steel beam according to any one of claims 1 to 7 configured as described above. 前記柱側位置決め手段は鉄骨柱に水平状態に立設された受け金物からなり、その受け金物に鉄骨梁のフランジ部を載置し、それらの受け金物と鉄骨梁のフランジ部を適宜の連結手段で係着することにより位置決めを行うように構成された請求項１〜７のいずれか一項に記載の鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造。  The column-side positioning means is composed of a receiving metal erected in a horizontal state on the steel column, and a flange portion of the steel beam is placed on the receiving metal object, and the receiving metal and the flange portion of the steel beam are appropriately connected. The joint structure of the steel column and the steel beam according to any one of claims 1 to 7, wherein the steel column and the steel beam are configured to be positioned by engaging with each other.

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