JP7055978B2

JP7055978B2 - 柱梁接合構造

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Publication number: JP7055978B2
Application number: JP2018023004A
Authority: JP
Inventors: 耕司山本; 利明伊藤; 将也青山
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: JP2019138067A

Description

本発明は、鋼製の柱部材に鋼製の梁部材を接合する柱梁接合構造に関する。

鋼製の柱部材に鋼製の梁部材を接合する柱梁接合構造がある。例えば、特許文献１には、鉄骨柱に鉄骨梁が溶接接合された柱梁接合構造が開示されている。

この柱梁接合構造のように、一般に、梁部材は、梁部材の材軸の延長線と柱部材の材軸とが交わるようにして柱部材に接合されているので、柱部材の配置によって梁部材の配置が決まってしまう。

よって、建物において、決められた鋼製の柱部材の配置に基づいて配置された鋼製の梁部材を避けて有効な室内空間が形成される場合、有効な室内空間が狭くなってしまうことが問題となる。

特開２０１２－２４１３８７号公報

本発明は係る事実を考慮し、有効な室内空間を広くすることが可能な柱梁接合構造を提供することを課題とする。

第１態様に係る柱梁接合構造は、鋼製の柱部材と、前記柱部材から張り出して設けられた接合部材と、前記接合部材に接合され前記柱部材に対して偏心した鋼製の梁部材と、を有する。

第１態様に係る柱梁接合構造によれば、柱部材から張り出して設けられた接合部材に梁部材を接合することにより、柱部材に対して偏心した位置に（柱部材の材軸から横方向へずれた位置に梁部材の材軸の延長線がくるように）梁部材を配置することができ、これによって有効な室内空間を広くすることができる。

第２態様に係る柱梁接合構造は、第１態様に係る柱梁接合構造において、前記梁部材は、前記接合部材に剛接合されている。

第２態様に係る柱梁接合構造によれば、梁部材を接合部材に剛接合することにより、柱部材と梁部材とを有して構成される柱梁架構を、地震時の水平せん断力の負担が可能な構造フレームとすることができる。

第３態様に係る柱梁接合構造は、第２態様に係る柱梁接合構造において、前記接合部材は、前記柱部材から張り出して設けられた下ダイアフラムと、前記柱部材から張り出して前記下ダイアフラムの上方に設けられた上ダイアフラムと、前記下ダイアフラムと前記上ダイアフラムとの間に設けられたリブと、を有する。

第３態様に係る柱梁接合構造によれば、接合部材を、下ダイアフラムと上ダイアフラムとリブとを有して構成することにより、梁部材に作用する曲げモーメントを接合部材のねじれモーメントとして柱部材へ伝達することができる。

本発明は上記構成としたので、有効な室内空間を広くすることが可能な柱梁接合構造を提供することができる。

本発明の実施形態に係る建物の基準階を示す平面図である。本発明の実施形態に係る柱梁接合構造を示す平面図である。図２のＡ－Ａ断面図である。図３のＢ－Ｂ断面図である。図４のＣ－Ｃ断面図である。従来の柱梁接合構造を示す側面断面図である。従来の柱梁接合構造を示す側面断面図である。従来の柱梁接合構造を示す側面断面図である。本発明の実施形態に係る柱梁接合構造を示す側面断面図である。本発明の実施形態に係る柱梁接合構造のバリエーションを示す平面図である。図１０のＤ－Ｄ断面図である。図１１のＥ－Ｅ断面図である。

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柱梁接合構造について説明する。

図１の平面図には、建物１０の基準階１２の平面配置が示されている。基準階１２には、角形鋼管からなる鋼製の柱部材１４が複数配置され、隣り合う柱部材１４間にＨ形鋼からなる大梁１６、４０が架設されている。

また、図１の中央部付近に配置された柱部材１４（以下、「柱部材１４Ａ」とする）間に、鋼製の梁部材としてのＨ形鋼からなる小梁１８が架設されている。さらに、隣り合う大梁１６間、及び隣り合う大梁４０間に、Ｈ形鋼からなる小梁２０が架設されている。また、隣り合う大梁４０と小梁２０との間、及び隣り合う小梁１８と小梁２０との間にＨ形鋼からなる小梁２２が架設されている。さらに、基準階１２には、床スラブが小梁１８、２０、２２、及び大梁１６、４０に支持されて配置されている。説明の都合上、図１には、床スラブが省略されている。

柱梁接合構造２４は、柱部材１４Ａと、柱部材１４Ａから張り出して設けられた鋼製の接合部材２６と、接合部材２６に接合され柱部材１４Ａに対して偏心した小梁１８と、を有して構成されている。ここで、柱部材１４Ａに対して偏心した小梁１８とは、柱部材１４Ａの材軸から横方向へずらした位置に小梁１８の材軸の延長線がくるように配置された小梁１８を意味する。

図２の平面図、図２のＡ－Ａ断面図である図３、図３のＢ－Ｂ断面図である図４、及び図４のＣ－Ｃ断面図である図５に示すように、接合部材２６は、下ダイアフラムとしての鋼板からなる通しダイアフラム２８と、上ダイアフラムとしての鋼板からなる通しダイアフラム３０と、鋼板からなるリブ３２、３４、３６、３８と、を有して構成されている。説明の都合上、図２～５には、床スラブが省略されている。

通しダイアフラム２８は、柱部材１４Ａから張り出して設けられている。通しダイアフラム３０は、柱部材１４Ａから張り出して通しダイアフラム２８の上方に設けられている。

リブ３２、３４、３６、３８は、下端部が通しダイアフラム２８上面に接合され、上端部が通しダイアフラム３０下面に接合されて、通しダイアフラム２８と通しダイアフラム３０との間に略鉛直に設けられている。

図２及び図５に示すように、リブ３４は、通しダイアフラム２８、３０の幅方向４２略中央に配置され、リブ３２は、通しダイアフラム２８、３０の幅方向４２に対してリブ３４から所定距離だけ離してリブ３４の左右に配置されている。また、リブ３６は、リブ３２、３４と略直交するように配置され、リブ３８は、リブ３２と略直交するように配置されている。また、リブ３６、３８は、略直線状となるように配置されている。

図４に示すように、小梁１８の下フランジ４４の先端部と通しダイアフラム２８の側端部とを開先溶接により溶接接合し、小梁１８の上フランジ４６の先端部と通しダイアフラム３０の側端部とを開先溶接により溶接接合するとともに、リブ３８に溶接接合された鋼板からなる接合プレート４８に小梁１８のウェブ５０をボルト接合することにより、小梁１８は接合部材２６に剛接合されている。これにより、図１に示すように、柱部材１４Ａ及び小梁１８を有する柱梁架構５２が構成されている。

図３に示すように、大梁１６の下フランジ５４の先端部と通しダイアフラム２８の先端部とを開先溶接により溶接接合し、大梁１６の上フランジ５６の先端部と通しダイアフラム３０の先端部とを開先溶接により溶接接合するとともに、リブ３４に溶接接合された鋼板からなる接合プレート５８に大梁１６のウェブ６０をボルト接合することにより、大梁１６は柱部材１４Ａに剛接合されている。

図３に示すように、柱部材１４Ａには、通しダイアフラム６２が設けられている。通しダイアフラム６２は、通しダイアフラム２８の下方に設けられている。また、通しダイアフラム６２と通しダイアフラム２８との間には、鋼板からなるリブ６４が設けられ、通しダイアフラム２８と通しダイアフラム３０との間には、鋼板からなるリブ６６が設けられている。

図３に示すように、大梁４０の下フランジ６８の先端部と通しダイアフラム６２の先端部とを開先溶接により溶接接合し、大梁４０の上フランジ７０の先端部と通しダイアフラム３０の先端部とを開先溶接により溶接接合するとともに、リブ６４、６６に溶接接合された鋼板からなる接合プレート７２に大梁４０のウェブ７４をボルト接合することにより、大梁４０は柱部材１４Ａに剛接合されている。

図５に示すように、接合部材２６に接合された２つの小梁１８は略直線状に配置されるとともに、大梁１６と大梁４０とは略直線状に配置され、また、小梁１８は大梁１６、４０と材軸の延長線同士が略直交するように配置されている。

次に、本発明の実施形態に係る柱梁接合構造の作用と効果について説明する。

本実施形態の柱梁接合構造２４では、図２、図３及び図５に示すように、柱部材１４Ａから張り出して設けられた接合部材２６に梁部材としての小梁１８を接合することにより、柱部材１４Ａに対して偏心した位置に（柱部材１４Ａの材軸から横方向へずれた位置に小梁１８の材軸の延長線がくるように）小梁１８を配置することができ、これによって有効な室内空間を広くすることができる。

従来の建物において、決められた柱部材の配置に基づいて配置された梁部材を避けて有効な室内空間が形成される場合、浴室等の床下がりや設備シャフトなどによって、有効な室内空間が狭くなってしまうことがある。

例えば、図６の側面断面図に示す柱梁接合構造７６のように、角形鋼管からなる柱部材７８の材軸と、Ｈ形鋼からなる梁部材８０の材軸の延長線とが交わるようにして、梁部材８０が柱部材７８に接合され、この梁部材８０に床下がりを有する床スラブ８２の上段部分が支持されている場合、柱部材７８の右側面８４付近から右側が有効な室内空間Ｓとなるので、有効な室内空間Ｓが狭くなってしまう。図６では、設備配管８６が、床スラブ８２の下方に床スラブ８２に沿って配置され、梁部材８０を貫通している。

また、例えば、図７の側面断面図に示す柱梁接合構造８８のように、角形鋼管からなる柱部材７８の材軸と、Ｈ形鋼からなる梁部材８０の材軸の延長線とが交わるようにして、梁部材８０が柱部材７８に接合され、この梁部材８０に床下がりを有する床スラブ８２の上段部分が支持されており、さらに、設備シャフトＰが配置されている場合、設備シャフトＰは、梁部材８０を避けて（梁部材８０の隣りに）配置され、この配置された設備シャフトＰの右側面９０付近から右側が有効な室内空間Ｓとなるので、有効な室内空間Ｓが狭くなってしまう。図７では、設備配管８６が、床スラブ８２の下方に床スラブ８２に沿って配置され、梁部材８０を貫通している。

さらに、例えば、図８の側断面図に示す柱梁接合構造９２のように、角形鋼管からなる柱部材７８の材軸と、Ｈ形鋼からなる梁部材８０の材軸の延長線とが交わるようにして、梁部材８０が柱部材７８に接合され、この梁部材８０に床下がりを有する床スラブ８２の下段部分が支持されている場合、梁部材８０の下方に十分な高さが確保できず、柱部材７８の右側面８４付近から右側が有効な室内空間Ｓとなるので、有効な室内空間Ｓが狭くなってしまう。また、梁部材８０の位置を高くして梁部材８０の下方に十分な高さを確保しようとすると、階高が高くなってしまう。図８では、設備配管８６が、床スラブ８２の下方に床スラブ８２に沿って配置され、梁部材８０を貫通している。

これに対して、本実施形態の柱梁接合構造２４では、図９の側面断面図に示すように、柱部材１４Ａに対して偏心した位置に梁部材としての小梁１８を配置することができるので、小梁１８を柱部材１４Ａの左側へ配置することにより、床スラブ８２の床下がりの段差を柱部材１４Ａの左側面９４付近に配置することができる。これにより、柱部材１４Ａの左側面９４付近から右側が有効な室内空間Ｓとなる。また、床下がりを有する床スラブ８２の上段部分を梁部材１８に支持させることにより、階高を高くせずに梁部材１８の下方に十分な高さを確保することができる。

すなわち、図６～８に示す、柱部材７８の材軸と梁部材８０の材軸の延長線とが交わるようにして梁部材８０が柱部材７８に接合されている柱梁接合構造７６、８８、９２と比べて、図９に示す柱梁接合構造２４は、有効な室内空間Ｓを広くすることができる。

また、本実施形態の柱梁接合構造２４では、図４に示すように、小梁１８を接合部材２６に剛接合することにより、図１に示すように、柱部材１４Ａと小梁１８とを有して構成される柱梁架構５２を、地震時の水平せん断力の負担が可能な構造フレームとすることができる。

さらに、本実施形態の柱梁接合構造２４では、図２～５に示すように、接合部材２６を、下ダイアフラムとしての通しダイアフラム２８と、上ダイアフラムとしての通しダイアフラム３０と、リブ３２、３４、３６、３８と、を有して構成することにより、小梁１８に作用する曲げモーメントを接合部材２６のねじれモーメントとして柱部材１４Ａへ伝達することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態の柱梁接合構造２４では、図２及び図３に示すように、柱部材１４Ａを角形鋼管により構成し、梁部材としての小梁１８をＨ形鋼により構成した例を示したが、柱部材１４Ａ、及び小梁１８は、鋼製であればよい。例えば、柱部材１４Ａ、及び小梁１８は、鉄骨鉄筋コンクリート造やＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）の部材であってもよい。

また、本実施形態の柱梁接合構造２４では、図４に示すように、梁部材としての小梁１８を接合部材２６に剛接合した例を示したが、小梁１８は、接合部材２６にピン接合してもよい。

さらに、本実施形態の柱梁接合構造２４では、図２、図３及び図５に示すように、柱部材１４Ａから張り出して設けられた接合部材２６に梁部材としての小梁１８を接合することにより、柱部材１４Ａに対して偏心した位置に小梁１８を配置した例を示したが、図１０の平面図、図１０のＤ－Ｄ断面図である図１１、及び図１１のＥ－Ｅ断面図である図１２に示す柱梁接合構造９６のように、柱部材１４Ａに接合された大梁１６を接合部材とし、この大梁１６に梁部材としての小梁１８を接合することにより、柱部材１４Ａに対して偏心した位置に小梁１８を配置するようにしてもよい。

柱梁接合構造９６は、角形鋼管からなる鋼製の柱部材１４Ａと、柱部材１４Ａに先端部が剛接合され、柱部材１４Ａから張り出して設けられた接合部材としてのＨ形鋼からなる大梁１６と、大梁１６に先端部が接合され柱部材１４Ａに対して偏心した、鋼製の梁部材としてのＨ形鋼からなる小梁１８と、を有して構成されている。

図１０～１２に示すように、大梁１６の下フランジ５４と上フランジ５６との間には、鋼板からなるリブ１００が設けられている。リブ１００は、平面視にて大梁１６のウェブ６０と略直交するように設けられている。

図１１に示すように、小梁１８の下フランジ４４の先端部と大梁１６の下フランジ５４の側端部とを開先溶接により溶接接合し、小梁１８の上フランジ４６の先端部と大梁１６の上フランジ５６の側端部とを開先溶接により溶接接合するとともに、リブ１００に溶接接合された鋼板からなる接合プレート９８に小梁１８のウェブ５０をボルト接合することにより、小梁１８は大梁１６に剛接合されている。

図１０及び図１２に示すように、大梁１６に接合された２つの小梁１８は略直線状に配置され、また、小梁１８は、小梁１８の材軸の延長線が大梁１６の材軸と略直交するように配置されている。

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。

１４Ａ柱部材
１８小梁（梁部材）
２４、９６柱梁接合構造
２６接合部材
２８通しダイアフラム（下ダイアフラム）
３０通しダイアフラム（上ダイアフラム）
３２、３４、３６、３８リブ

Claims

鋼製の柱部材と、
前記柱部材から張り出して設けられた接合部材と、
前記接合部材に接合され前記柱部材に対して偏心したＨ型鋼製の梁部材と、を有し、
前記接合部材は、前記柱部材から張り出して設けられた下ダイアフラムと、前記柱部材から張り出して前記下ダイアフラムの上方に設けられた上ダイアフラムと、前記下ダイアフラムと前記上ダイアフラムとの間に設けられたリブと、を有し、
前記梁部材は、前記下ダイアフラム及び前記上ダイアフラムが張り出した張出方向に対して直交する方向に延び、かつ、前記下ダイアフラム及び前記上ダイアフラムにおいて前記柱部材から張り出した部分に接合され、前記下ダイアフラム及び前記上ダイアフラムを挟んで一対設けられ、
前記リブは、前記梁部材が延びる方向に延びて配置され、前記リブの両端部に夫々溶接接合された接合プレートに一対の前記梁部材のウェブ部が夫々ボルト接合されている、
柱梁接合構造。
前記張出方向に延びて配置されている他のリブが前記下ダイアフラムと前記上ダイアフラムとの間に設けられている請求項１に記載の柱梁接合構造。
前記梁部材は、前記接合部材に剛接合されている請求項１又は２に記載の柱梁接合構造。