JP6839910B2

JP6839910B2 - 接合構造

Info

Publication number: JP6839910B2
Application number: JP2015093067A
Authority: JP
Inventors: 宣行小澤; 山下　真吾; 真吾山下; 拓川合
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2035-04-30
Also published as: JP2016211164A

Description

本発明は、複数の鋼管を１つに集約する接合構造に関する。

特許文献１には、地盤に立設された１つの垂直柱と、この垂直柱の上端部から異なる斜め上方向へ向って設けられた２つの斜柱とを有して構成され、建築物の構造部材となる支柱部材が開示されている。

このような、複数の軸状部材の端部同士を接合して１つの連結部に集約する接合構造においては、連結部に局部的な曲げ変形や座屈等が生じないように、複数の軸状部材と、連結部が接合される接合部（特許文献１では、垂直柱の上端部）との間での良好な軸力の伝達が求められる。

特開２００９−３０２５３号公報

本発明は係る事実を考慮し、複数の鋼製筒体と、複数の鋼製筒体の端部同士を接合して構成された連結部が接合される接合部との間で、良好な軸力の伝達ができることを課題とする。

第１態様の発明は、一の接合部に一端部がそれぞれ接合された複数の鋼製筒体と、前記複数の鋼製筒体の他端部同士を接合して１つの閉断面を形成するとともに、他の接合部に接合される連結部と、前記連結部に幅方向の端部が接合されて前記閉断面を仕切るとともに、長さ方向の端部が前記他の接合部に接合される鋼製仕切板と、を有する接合構造である。

第１態様の発明では、複数の鋼製筒体の他端部同士を接合して連結部を形成し、この連結部を他の接合部に接合することにより、１つの他の接合部から複数の鋼製筒体に分岐することができる。

また、鋼製仕切板の幅方向の端部を連結部に接合して連結部の閉断面を複数の閉断面に仕切るとともに、鋼製仕切板の長さ方向の端部を他の接合部に接合することにより、連結部の断面欠損が補われ、複数の鋼製筒体から他の接合部へ、又は他の接合部から複数の鋼製筒体へ、軸力を良好に伝達することができる。

例えば、柱梁仕口部上に連結部が設けられ、この連結部から複数の鋼製筒体が分岐柱として上方へ向けて設けられている場合には、複数の鋼製筒体に作用する軸力を、連結部を介して柱梁仕口部へ良好に伝達することができる。

さらに、連結部の閉断面を複数の閉断面に仕切るように鋼製仕切板が設けられているので、連結部の耐力を高めることができる。

また、連結部の閉断面を複数の閉断面に仕切るように鋼製仕切板が設けられているので、連結部内にコンクリートを充填してＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：コンクリート充填鋼管構造）にすれば、コンファインド効果により連結部の耐力をさらに高めることができる。

第２態様の発明は、第１態様の接合構造において、前記鋼製筒体は、４つの鋼板を溶接接合して構成された角形鋼管である。

第２態様の発明では、鋼製筒体は、４つの鋼板を溶接接合して構成された角形鋼管なので、既製の鋼管と比較して、連結部の形成や、連結部への鋼製仕切板の接合を容易に行うことができる。

本発明は上記構成としたので、複数の鋼製筒体と、複数の鋼製筒体の端部同士を接合して構成された連結部が接合される接合部との間で、良好な軸力の伝達ができる。

本発明の実施形態に係る接合構造を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る接合構造を示す正面図である。図３（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図、図３（ｃ）は図２のＣ−Ｃ断面図である。図４（ａ）は建物の３階フロアを示す平面図、図４（ｂ）は建物の１階フロアを示す平面図である。本発明の実施形態に係る改修建物を示す立面図である。図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）は、本発明の実施形態に係る接合構造のバリエーションを示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る接合構造のバリエーションを示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る接合構造のバリエーションを示す平面断面図である。本発明の実施形態に係る免震建物を示す立面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る接合構造について説明する。

図１の斜視図、及び図２の正面図には、建物１０の１階に立設された柱１２を２つの斜柱１４、１６に分岐する本実施形態の接合構造１８が示されている。

斜柱１４、１６は、建物１０の２階に設けられており、１つの柱１２と、建物１０の３階に立設された２つの柱（不図示、以下「柱２０、２２」とする）とを繋いで、後に説明する梁２６、２８、３０とともに柱梁架構４４を構成している。柱１２、２０、２２は、内部にコンクリートが充填された角形鋼管からなり、柱１２の上端部は、柱梁仕口部２４となっている。

柱梁仕口部２４の上下端部には、通しダイアフラム形式の上ダイアフラム１０６と下ダイアフラム１０８が設けられており、略水平に配置されたＨ形鋼からなる梁２６、２８、３０の上下フランジの端部を上ダイアフラム１０６と下ダイアフラム１０８にそれぞれ溶接接合し、梁２６、２８、３０のウェブの端部を柱梁仕口部２４の側面に溶接接合することによって、柱梁仕口部２４に梁２６、２８、３０が接合されている。梁２６と梁３０は、平面視にて一直線上に配置され、梁２６、３０と梁２８は、平面視にて直交して配置されている。以下の説明において、梁２６、３０の梁長方向を方向Ｘとし、梁２８の梁長方向を方向Ｙとする。すなわち、方向Ｘと方向Ｙとは、平面視にて直交している。

接合構造１８は、複数の鋼製筒体としての２つの斜柱１４、１６と、連結部３２と、鋼製仕切板としての鋼板からなる仕切板３４と、を有して構成されている。斜柱１４は、方向Ｙへ傾斜して設けられ、斜柱１６は、方向Ｘへ傾斜して設けられている。

図１、及び図２のＡ−Ａ断面図である図３（ａ）に示すように、斜柱１４、１６は、４つの鋼板３６を開先溶接により接合して構成された角形鋼管からなり、内部にコンクリートＶが充填されている。斜柱１４、１６の一端部としての上端部（不図示）は、一の接合部としての柱２０、２２の下端部（不図示）にそれぞれ接合されている。

図１、及び図２のＢ−Ｂ断面図である図３（ｂ）に示すように、連結部３２は、２つの斜柱１４、１６の他端部としての下端部３８、４０同士を開先溶接により接合し、１つの閉断面４２を形成するようにして形成されている。また、図２に示すように、連結部３２は、他の接合部としての柱梁仕口部２４に接合されている。

図３（ｂ）、及び図２のＣ−Ｃ断面図である図３（ｃ）に示すように、仕切板３４は、上ダイアフラム１０６を介して連結部３２の内部から柱梁仕口部２４の内部へ渡って上下へ配設されている。

図３（ｂ）に示すように、連結部３２の内部において、仕切板３４は、仕切板３４の幅方向Ｗの左右端部が連結部３２に開先溶接によって接合されており、閉断面４２を２つに仕切っている。また、連結部３２の内部において、仕切板３４は、連結部３２の内部に充填されたコンクリートＶ中に埋設されている。

図３（ｃ）に示すように、仕切板３４の下端部（上ダイアフラム１０６よりも下の部分）は、仕切板３４の幅方向Ｗの左右端部が柱梁仕口部２４に開先溶接によって接合されて、柱梁仕口部２４の閉断面を２つに仕切っている。また、仕切板３４の下端部は、柱梁仕口部２４の内部に充填されたコンクリートＶ中に埋設されている。さらに、仕切板３４の下端面は、下ダイアフラム１０８の上面に溶接接合されている。

すなわち、仕切板３４は、仕切板３４の幅方向Ｗの左右端部が連結部３２に接合されて閉断面４２を仕切るとともに、上ダイアフラム１０６及び下ダイアフラム１０８と一体に設けられ、仕切板３４の長さ方向の端部（本例では、下端部）が他の接合部としての柱梁仕口部２４に接合されている。

次に、本発明の実施形態に係る接合構造の作用と効果について説明する。

本実施形態の接合構造１８では、図１に示すように、２つの斜柱１４、１６の下端部３８、４０同士を接合して連結部３２を形成し、この連結部３２を柱梁仕口部２４に接合することにより、１つの柱梁仕口部２４から２つの斜柱１４、１６に分岐することができる。

また、本実施形態の接合構造１８では、図３（ｂ）に示すように、仕切板３４の幅方向Ｗの左右端部を連結部３２に接合して連結部３２の閉断面４２を複数の閉断面に仕切るとともに、仕切板３４の下端部を柱梁仕口部２４に接合することにより、連結部３２の断面欠損が補われ、２つの斜柱１４、１６から柱梁仕口部２４へ斜柱１４、１６に作用する軸力を良好に伝達することができる。また、図１に示すように、２つの斜柱１４、１６から柱梁仕口部２４へ斜柱１４、１６に作用する軸力を良好に伝達することにより、連結部３２に局部的な曲げ変形や座屈等が生じることを抑制することができるので、斜柱１４、１６を有して構成する柱梁架構４４に高い変形性能を発揮させて、崩壊メカニズムが靭性的となる柱梁架構４４を構築することができる。

さらに、本実施形態の接合構造１８では、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、連結部３２の閉断面４２、及び柱梁仕口部２４の閉断面を複数の閉断面に仕切るように仕切板３４が設けられているので、連結部３２及び柱梁仕口部２４の耐力を高めることができる。

また、本実施形態の接合構造１８では、図１に示すように、１つの柱梁仕口部２４から２つの斜柱１４、１６に分岐することができるので、建物１０の１階に立設された１つの柱１２と、建物１０の３階に立設された２つの柱２０、２２とを２つの斜柱１４、１６で繋いで、３階の荷重を１階へ良好に伝えることができる。すなわち、下階と上階とで柱割り及び柱本数が異なる建物において、上階に設けられた柱と、下階に設けられた柱とを繋いで、上階の荷重を下階へ良好に伝えることができる。

例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）の平面図に示す建物４６では、建物４６の３階を構成するフロア４８を、眺望のためにフロア４８の隅部以外に柱５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄを配置した（隅柱を無くした）住宅用途のフロアとし、建物４６の１階を構成するフロア５２を、車を出入りさせるために柱５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃの設置間隔を大きくした駐車場用途のフロアとしているので、フロア４８とフロア５２との柱割り及び柱本数が異なっており、フロア４８に配置された柱５０Ｂ、５０Ｃの直下には柱が配置されず、フロア５２に設けられた柱５４Ｂの直上には柱が配置されない。

このような、建物４６において、本実施形態の接合構造１８で分岐された斜柱１４、１６の上端部を柱５０Ｂ、５０Ｃの下端部に接合し、連結部３２を柱５４Ｂの上端部に接合して、柱５０Ｂ、５０Ｃと柱５４Ｂとを繋げれば、建物４６の３階の荷重を建物４６の１階へ良好に伝えることができる。

また、例えば、図５の立面図に示す既存建物５６（１〜４階）の上に増築構造物５８（５〜６階）を増築して構成された改修建物６０では、既存建物５６の柱６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ、６２Ｅと、増築構造物５８の柱６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃとの柱割り及び柱本数が異なっている。

このような、改修建物６０において、本実施形態の接合構造１８で分岐された斜柱１４、１６（本例では、斜柱１４、１６は、ともに方向Ｘへ傾斜している）の上端部を柱６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃの下端部に接合し、連結部３２を柱６２Ｂ、６２Ｄの上端部に接合して、柱６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃと、柱６２Ｂ、６２Ｄとを繋げれば、改修建物６０の６階の荷重を既存建物５６へ良好に伝えることができる。

さらに、本実施形態の接合構造１８では、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、連結部３２及び柱梁仕口部２４の内部にコンクリートＶが充填され、連結部３２の閉断面４２、及び柱梁仕口部２４の閉断面を複数の閉断面に仕切るように仕切板３４が設けられているので、コンファインド効果により連結部３２及び柱梁仕口部２４の耐力をさらに高めることができる。

また、本実施形態の接合構造１８では、斜柱１４、１６が、４つの鋼板３６を溶接接合して構成された角形鋼管からなるので、既製の鋼管と比較して、連結部３２の形成や、連結部３２への仕切板３４の接合を容易に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態では、図１に示すように、鋼製筒体としての斜柱１４、１６を、内部にコンクリートが充填された角形鋼管とした例を示したが、斜柱１４、１６は、鋼製の筒体であればよい。例えば、斜柱１４、１６は、角形鋼管、丸形鋼管等の鋼管であってもよいし、内部にコンクリートが充填された角形鋼管、丸形鋼管等の鋼管であってもよい。

また、斜柱１４、１６の断面形状や断面サイズは、どのようなものであってもよいし、図６（ａ）、図６（ｂ）、及び図６（ｃ）の平面断面図に示すように、断面形状が異なる斜柱１４、１６同士を接合するようにしてもよい。すなわち、本実施形態の接合構造１８は、さまざまな断面形状や断面サイズの鋼製筒体を任意の方向へ分岐させることができる。

また、本実施形態では、図１に示すように、鋼製筒体を柱（斜柱１４、１６）とした例を示したが、鋼製筒体は、ブレース部材であってもよい。例えば、分岐される複数の鋼製筒体の全てをブレース部材としてもよいし、一部をブレース部材として残りを柱部材としてもよい。

さらに、本実施形態では、図１、図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図３（ｃ）に示すように、１つの柱梁仕口部２４から２つの斜柱１４、１６に分岐する例を示したが、１つの柱梁仕口部２４から３つ以上の斜柱に分岐させてもよい。３つ以上の斜柱の下端部同士を接合して形成された１つの閉断面を仕切板で仕切ることができれば、３つ以上の斜柱から柱梁仕口部２４へ軸力を良好に伝達することができる。

例えば、図７及び図８の平面断面図に示すように、１つの柱梁仕口部２４から３つの斜柱１４、１６、６６に分岐してもよい。図７では、３つの斜柱１４、１６、６６の下端部同士を接合して形成され、閉断面６８を有する連結部７０において、斜柱１４と斜柱１６の交点７２と、斜柱１６と斜柱６６の交点７４と、斜柱６６と斜柱１４の交点７６とを結ぶように鋼鈑からなる仕切板７８、８０、８２が配置されるとともに、仕切板７８、８０、８２の幅方向Ｗの左右端部が連結部７０に溶接接合されて、１つの閉断面６８を４つに仕切っている。

図８では、３つの斜柱１４、１６、６６の下端部同士を接合して形成され、閉断面６８を有する連結部７０において、斜柱１４と斜柱１６の交点７２、斜柱１６と斜柱６６の交点７４、及び斜柱６６と斜柱１４の交点７６と、閉断面６８の中心点８４とを結ぶように鋼鈑８６、８８、９０が配置されるとともに、鋼鈑８６、８８、９０の端部同士が中心点８４で接合されている。

また、鋼鈑８６と鋼鈑８８とによって仕切板９２が構成され、鋼鈑８８と鋼鈑９０とによって仕切板９４が構成され、鋼鈑９０と鋼鈑８６とによって仕切板９６が構成されている。そして、仕切板９２、９４、９６の幅方向Ｗの左右端部が連結部７０に溶接接合されて、１つの閉断面６８を３つに仕切っている。

また、本実施形態では、図１、図２、及び図３（ｂ）に示すように、斜柱１４を方向Ｙへ傾斜して設け、斜柱１６を方向Ｘへ傾斜して設けた例を示したが、複数の斜柱が異なる方向へ分岐されれば、斜柱をどのように傾斜させて設けてもよいし、斜柱を鉛直柱にしてもよい。例えば、斜柱を、方向Ｘへ傾斜させて設けてもよいし、方向Ｙへ傾斜させて設けてもよいし、方向Ｘと方向Ｙの両方向へ傾斜させて設けてもよい。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、斜柱１４、１６の上端部を柱２０、２２の下端部にそれぞれ接合し、連結部３２を柱梁仕口部２４に接合して、複数の鋼製筒体としての２つの斜柱１４、１６を上方へ向かって分岐させた例を示したが、複数の鋼製筒体を下方へ向かって分岐させてもよい。すなわち、複数の斜柱の下端部を、下階に設けられた柱の上端部にそれぞれ接合し、複数の斜柱の上端部同士を接合して形成した連結部を、上階に設けられた柱の下端部に接合するようにしてもよい。この場合においても、上階に設けられた柱の下端部から複数の斜柱へ、軸力を良好に伝達することができる。

また、本実施形態では、図１示すように、建物１０の１階に立設された柱１２と、建物１０の３階に立設された２つの柱とを、建物１０の２階に設けた斜柱１４、１６によって繋げた例を示したが、斜柱１４、１６は、建物のどの階に設けてもよい。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、一の接合部を柱２０、２２の下端部とし、他の接合部を柱梁仕口部２４とした例を示したが、一の接合部及び他の接合部は、建物の他の部分であってもよい。

例えば、図９の立面図に示すように、本実施形態の接合構造１８を免震建物９８に適用してもよい。図９の免震建物９８では、他の接合部としての免震装置１００の上端部１０２に連結部３２を接合し、上階の柱１０４の下端部に斜柱１４、１６の上端部を接合している（本例では、斜柱１４、１６は、ともに方向Ｘへ傾斜している）。

また、本実施形態では、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、連結部３２の内部から柱梁仕口部２４の内部へ渡って上下へ仕切板３４を配設した例を示したが、仕切板３４は連結部３２の内部に配設されていればよい（仕切板３４は柱梁仕口部２４の内部に配設されていなくてもよい）。柱梁仕口部２４の内部に仕切板３４を配設すれば、連結部３２に作用した軸力を柱梁仕口部２４へ良好に伝達できるので好ましい。

さらに、本実施形態では、柱梁架構４４を構成する柱１２、２０、２２を、角形鋼管の内部にコンクリートが充填されたＣＦＴ造とし、梁２６、２８、３０を、Ｈ形鋼とした例を示したが、これらの柱や梁は、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造、それらの混合構造など、さまざまな構造のものであってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１４、１６、６６斜柱（鋼製筒体）
１８接合構造
２４柱梁仕口部（他の接合部）
３２、７０連結部
３４、７８、８０、８２、９２、９４、９６仕切板（鋼製仕切板）
３８、４０下端部（他端部）
４２、６８閉断面
１０２上端部（他の接合部）

Claims

一の接合部に一端部がそれぞれ接合され、同じ断面形状及び同じ断面サイズの鋼製筒体で形成される２本の斜柱と、
前記２本の斜柱の他端部同士を接合して１つの閉断面を形成するとともに、柱梁仕口部に接合される連結部と、
前記閉断面を仕切るとともに幅方向の端部が前記連結部に接合され、長さ方向の端部が前記柱梁仕口部に接合される鋼製仕切板と、
を有し、
前記柱梁仕口部に接合される前記連結部の端部の水平断面は、前記２本の斜柱の各々の水平断面と同じ断面形状及び同じ断面サイズであり、
前記鋼製仕切板は、前記連結部から前記柱梁仕口部の閉断面内に延出し、該閉断面を仕切るとともに幅方向の端部が前記柱梁仕口部に接合される、
接合構造。
前記鋼製筒体は、４つの鋼板を溶接接合して構成された角形鋼管である請求項１に記載の接合構造。