JP2014031691A - 柱梁接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】柱の幅によらず梁の性能を向上でき、施工手間を増すことなく柱の幅と同程度の幅を有する梁を柱に接合することができる柱梁接合構造を提供する。
【解決手段】柱梁接合構造１００によれば、梁３の幅と柱１の幅を同程度に形成することができるので、梁３の性能向上を図ることができるものとなる。特に、エンドプレート６は、当該梁本体部４の端部に接合される梁端接合面部１２が当該梁本体部４の幅よりも大きい幅を有して形成されている。これによって、当該エンドプレート６の梁端接合面部１２に梁本体部４を溶接接合する際には、当該梁本体部４の周縁に沿ってまわし溶接を施すことができ、１度の溶接作業でこれらエンドプレート６と梁本体部４とを接合することができるものとなっているのである。
【選択図】図１

Description

本発明は、柱と梁を備える柱梁接合構造に関する。

従来、エンドプレート型式の柱梁接合構造では、梁フランジの幅が柱の幅よりも小さい構造となっていた。従って、柱の幅によって梁の性能が定められ、梁の性能を向上させたい場合には、柱の設計自体を見直す必要があった。このような問題を解決するために、例えば特許文献１に示すような構成が知られている。特許文献１に示す柱梁接合構造では、柱と梁の幅が同じ大きさとなっており、梁の端部に設けられるエンドプレートは、幅方向の寸法と高さ方向の寸法が梁の端部と等しくなっている。

特開２００７−１９８０６６号公報

しかしながら、特許文献１の構成は、梁とエンドプレートの端部が揃う構成であるので、エンドプレートを梁の端部に溶接接合する際には、梁フランジの両側にエンドタブ等の溶接補助部材を取り付けた上で溶接を行い、その後、当該溶接補助部材を切削する作業が必要となって手間となる問題がある。また、施工誤差等で梁が柱に対して僅かでもずれた状態で取り付けられると、当該梁と、該梁に隣り合う梁とが互いに緩衝しあって梁を取り付けられないという問題がある。

そこで、本願発明は、柱の幅によらず梁の性能を向上でき、施工手間を増すことなく柱の幅と同程度の幅を有する梁を柱に接合することができる柱梁接合構造を提供することを目的とする。

本発明に係る柱梁接合構造は、角型鋼管により形成される柱と、該柱の一側面部に固定される梁とを備え、該梁は、Ｈ形鋼又は角型鋼管からなる梁本体部と、該梁本体部に固着されて柱の外周面に面接触する板状のエンドプレートとを備えており、梁本体部は、柱の幅と同程度の幅を有して形成されており、エンドプレートは、柱に面接触する柱接触面部と、梁本体部の端部に接合される梁端接合面部とを備え、柱接触面部は柱の幅と同じ又は僅かに小さい幅を有して形成されると共に、梁端接合面部は梁本体部の幅よりも大きい幅を有して形成され、且つ、エンドプレートは梁本体部の高さ方向に沿って延在してこれら面部を連結する一対の側方小口面部を備え、側方小口面部は、柱接触面部及び梁端接合面部の法線に対して、少なくとも柱接触面側の一部または柱接触面部側から梁端接合面部に亘る全部が当該柱接触面部側から梁端接合面部側に向けて拡幅状に傾斜した状態に形成され、梁は、柱の軸心を通過する各面の法線を水平方向に４５°傾けた仮想線に、エンドプレートの側方小口面部を交差させない状態で取り付けられることを特徴とする。

本発明に係る柱梁接合構造によれば、梁の幅と柱の幅を同程度に形成することができるので、梁の性能向上を図ることができるものとなる。特に、エンドプレートは、当該梁本体部の端部に接合される梁端接合面部が当該梁本体部の幅よりも大きい幅を有して形成されているので、梁本体部の端部を梁端接合部に当接させた状態で当該梁本体部の端部の側縁よりもさらに側方に梁端接合面部が存在するものとなる。これによって、当該エンドプレートの梁端接合面部に梁本体部を溶接接合する際には、当該梁本体部の周縁に沿ってまわし溶接を施すことができ、１度の溶接作業でこれらエンドプレートと梁本体部とを接合することができるものとなっているのである。また、当該梁を柱の外周面に接合する場合には、梁は、エンドプレートの該側方小口面部を、柱の軸心を通過する各面の法線を水平方向に４５°傾けて形成される仮想線に交差しない状態で取り付けられるものとなっている。当該仮想線は、柱の断面に対する対角線を形成するものであって、当該対角線にエンドプレートの側方小口面部を交差させない状態で梁を柱の各面に取り付けるものとなっているので、柱の各面に梁を接合する場合にも梁同士の緩衝が発生するものとはならず、隣り合う梁の有無に関わらず当該梁を柱に取り付けることができるものとなっているのである。以上により、柱の幅によらず梁の性能を向上でき、施工手間を増すことなく柱の幅と同程度の幅を有する梁を柱に接合することができる。

また、本発明に係る柱梁接合構造において、エンドプレートの柱接触面部の幅は僅かに柱の幅よりも小さく、側方小口面部は柱接触面部及び梁端接合面部の法線に対して４５°の角度で傾斜していることが好ましい。例えば、法線に対して傾斜が大きい場合は、梁端接合面部の広さを確保し易いが、梁端接合面部側の角部が薄くなり、強度を確保し難くなる。一方、法線に対して傾斜が小さい場合は、角部の強度を確保し易いが、梁端接合面部の大きさを確保し難くなる。４５°とした場合、これらのバランスをとることができる。

また、本発明に係る柱梁接合構造において、エンドプレートは、梁本体部の上端部よりも上方に延在部を備えると共に、梁本体部の下端部よりも下方に延在部を備えていることが好ましい。これによれば、当該延在部と梁本体部との間にて溶接接合ができ、しかも、側方からまわし溶接が可能となるので、溶接手間を増大させること無く梁本体部とエンドプレートとの接合強度をさらに向上させることができるものとなっている。

また、本発明に係る柱梁接合構造において、一対の延在部のいずれか一方又は両方に柱との接合部を備えていることが好ましい。これによれば、梁と柱との接合強度を向上させることができるものとなっている。

本発明によれば、柱の幅によらず梁の性能を向上でき、施工手間を増すことなく柱の幅と同程度の幅を有する梁を柱に接合することができる。

本発明の実施形態に係る柱梁接合構造を上方から見た図である。 図１に示す柱梁接合構造を側方から見た図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る柱梁接合構造１００を上方から見た図である。図２は、図１に示す柱梁接合構造１００を側方から見た図である。図１及び図２に示すように、柱梁接合構造１００は、角型鋼管により形成される柱１と、該柱１の一の側面部２に固定される梁３とを備えている。柱１は、断面矩形状をなしており、四方に側面部２を有している。一の側面部２に対して、一の梁３が固定されている。

梁３は、Ｈ形鋼からなる梁本体部４と、該梁本体部４に固着されて柱１の外周面２ａに面接触する板状のエンドプレート６とを備えている。梁本体部４は、水平方向に拡がる上下一対のフランジ７，８と、鉛直方向に拡がり当該フランジ７，８を連結するウェブ９とを備えている。梁本体部４は、柱１の幅と同程度の幅を有して形成されている。具体的には、梁本体部４のフランジ７，８の幅方向の寸法Ｌ１は、柱１の幅方向の寸法Ｌ２と同程度である。なお、同程度とは、柱１の規格と、同程度の幅の規格に係る梁本体部４を用いることを指しており、寸法Ｌ１と寸法Ｌ２が同一であるか、差が±５ｍｍの範囲内である状態とする。

エンドプレート６は、柱１に面接触する柱接触面部１１と、梁本体部４の端部に接合される梁端接合面部１２と、を備えている。梁本体部４の端部は、溶接によってエンドプレート６の梁端接合面部１２と接合されている。なお、溶接の態様についての詳細な説明は、後述する。梁本体部４は、端部の幅方向の中心線が、エンドプレート６の梁端接合面部１２の幅方向の中心線と略一致するように、エンドプレート６に接合される。また、エンドプレート６は、柱接触面部１１の幅方向の中心線が、柱１の外周面２ａの幅方向の中心線と略一致するように、柱１に接合される。柱接触面部１１は柱１の幅と同じ大きさ又は僅かに小さい幅を有して形成される。すなわち、柱接触面部１１の幅方向の寸法Ｌ３は、柱１の幅方向の寸法Ｌ２と同じ又は僅かに小さい。なお、「僅かに小さい」とは、寸法Ｌ３が寸法Ｌ２よりも小さく、その差が５ｍｍ以内の範囲内である状態とする。梁端接合面部１２は梁本体部４の幅よりも大きい幅を有して形成されている。すなわち、梁端接合面部１２の幅方向の寸法Ｌ４は、梁本体部４のフランジ７，８の幅方向の寸法Ｌ１よりも大きい。従って、梁端接合面部１２の幅方向の両端部と、梁本体部４のフランジ７，８の幅方向の両端部との間には、梁本体部４の端部よりも外方に梁端接合面部１２が延在することによる拡幅部１３がそれぞれ形成される（図１参照）。

また、エンドプレート６は、梁本体部４の高さ方向に沿って延在して、柱接触面部１１と梁端接合面部１２を連結する一対の側方小口面部１４を備える。側方小口面部１４は、柱接触面部１１及び梁端接合面部１２の法線に対して、一部または全部が傾斜している。本実施形態では、エンドプレート６の厚さ方向でみて柱接触面部１１側の一部が前記法線に対して傾斜しており（すなわち、柱接触面部１１に対して傾斜している）、梁端接合面部１２側の一部が、前記法線に対して平行となっている（すなわち、梁端接合面部１２に対して垂直となっている）。

梁３は、柱１の軸心ＣＴを通過する各面２ａの法線ＮＬを水平方向に４５°傾けた仮想線ＶＬに、エンドプレート６の側方小口面部１４が交差しない状態で取り付けられる。本実施形態では、エンドプレート６の柱接触面部１１の幅は僅かに柱１の幅よりも小さく、側方小口面部１４は柱接触面部１１及び梁端接合面部１２の法線に対して４５°の角度で傾斜している。従って、側方小口面部１４の傾斜部分は、法線ＮＬに対して４５°傾斜しており、仮想線ＶＬと平行をなしている。また、側方小口面部１４の傾斜部分は、仮想線ＶＬと平行をなした状態で、当該仮想線ＶＬから僅かな隙間を空けて離間している。一のエンドプレート６の側方小口面部１４の傾斜部分と、当該エンドプレート６に隣り合う他のエンドプレート６の側方小口面部１４の傾斜部分は、互いに隙間を空けた状態で平行に対向しており、当該隙間を仮想線ＶＬが通過している。このように、隣り合うエンドプレート６は、互いに接触しない状態となっている。

図２に示すように、エンドプレート６は、上下方向の大きさが、梁本体部４よりも大きい。従って、エンドプレート６は、梁本体部４の上端部（上側のフランジ７の上面）よりも上方に延在部１６を備えると共に、梁本体部４の下端部（下側のフランジ８の下面）よりも下方に延在部１７を備えている。梁本体部４の上下方向の中心線とエンドプレート６の上下方向の中心線が一致するように接合される。従って、延在部１６と延在部１７の上下方向の大きさは等しい。また、エンドプレート６は、一対の延在部１６，１７のいずれか一方又は両方に柱１との接合部２１を備えている。本実施形態では、エンドプレート６は、上側の延在部１６に接合部２１を一対備え、下側の延在部１７に接合部２１を一対備えている。なお、エンドプレート６は、上側のフランジ７の下方に接合部２１を一対備え、下側のフランジ８の上方に接合部２１を一対備えている。なお、接合部２１は、ボルトとナットの締結によって、柱１にエンドプレート６を接合する。

次に、本実施形態に係る柱梁接合構造１００の作用・効果について説明する。

本実施形態に係る柱梁接合構造１００によれば、梁３の幅と柱１の幅を同程度に形成することができるので、梁３の性能向上を図ることができるものとなる。特に、エンドプレート６は、当該梁本体部４の端部に接合される梁端接合面部１２が当該梁本体部４の幅よりも大きい幅を有して形成されている。従って、梁本体部４の端部を梁端接合面部１２に当接させた状態で当該梁本体部４の端部の側縁よりもさらに側方に拡幅部１３が形成されて、梁端接合面部１２が存在するものとなる。これによって、当該エンドプレート６の梁端接合面部１２に梁本体部４を溶接接合する際には、当該梁本体部４のフランジ７、８の小口面部も溶接することができ、ひいては当該梁本体部４の端部周縁に沿ってまわし溶接を施すことができ、１度の溶接作業でこれらエンドプレート６と梁本体部４とを接合することができるものとなっているのである。

具体的には、図２に示すように、梁本体部４のＨ形状の周縁の全周に亘って溶接を施すことができる（図２において、梁本体部４を取り囲むようにハッチングを付した部分に溶接が施される）。例えば、フランジ７，８の幅方向の寸法Ｌ１とエンドプレート６の梁端接合面部１２の幅方向の寸法Ｌ４とが同じ寸法であった場合、フランジ７，８の両端部とエンドプレート６の両端部が揃う。この場合、フランジ７，８の両端部にエンドタブ等の溶接補助部材を取り付けた上で溶接を行い、その後、当該溶接補助部材を切削する作業が必要となって手間となる。しかしながら、エンドプレート６の梁端接合面部１２の幅方向の寸法Ｌ４が、梁本体部４の幅方向の寸法Ｌ１よりも大きく、当該梁本体部４の幅方向の両端部よりもさらに側方に拡幅部１３が形成されて（図１参照）、梁端接合面部１２が存在するものとなる。従って、溶接補助部材を用いなくとも、エンドプレート７，８の両端側の部分において、梁端接合面部１２の拡幅部１３が溶接部を受けることができる。従って、例えば、フランジ７の上面側を溶接している状態から、そのままフランジ７の幅方向の端部（小口面部）を溶接しながら、当該フランジ７の下面側へ回り込んで溶接を行うことができる。このように、フランジ７の幅方向の端部で溶接を中断することなく、連続的に溶接を行うことができる。フランジ８についても同様である。

このように、梁本体部４のフランジ７，８の幅方向の両端にも溶接を施すことが可能となることによって、梁本体部４に作用する荷重は、梁本体部４の上下方のみならず側方からでもエンドプレート６に（梁端接合面部１２に）伝達することができ、当該箇所の応力集中を回避しつつ、良好に荷重伝達を行うことができるものとなっているのである。

また、梁３を柱１の外周面２ａに接合する場合には、梁３は、エンドプレート６の該側方小口面部１４を、柱１の軸心ＣＬを通過する各面の法線ＮＬを水平方向に４５°傾けて形成される仮想線ＶＬに交差しない状態で取り付けられるものとなっている。当該仮想線ＶＬは、柱１の断面に対する対角線を形成するものであって、当該対角線にエンドプレート６の側方小口面部１４を交差させない状態で梁３を柱１の各外周面２ａに取り付けるものとなっているので、柱１の各外周面２ａに梁を接合する場合にも梁３同士の緩衝が発生するものとはならず、隣り合う梁３の有無に関わらず当該梁３を柱１に取り付けることができるものとなっているのである。

また、本実施形態に係る柱梁接合構造１００において、エンドプレート６の柱接触面部１１の幅は僅かに柱１の幅よりも小さく、側方小口面部１４は柱接触面部１１及び梁端接合面部１２の法線に対して４５°の角度で傾斜している。例えば、法線に対して傾斜が大きい場合は、上記拡幅部１３の広さを確保し易いが、梁端接合面部１２側の角部が薄くなり、強度を確保し難くなる。或いは、それに伴って柱接触面部側の幅が狭まってしまい、面接触部の幅が端の幅より小さく、所望の接合強度を得られないことにもつながり兼ねない。一方、法線に対して傾斜が小さい場合は、角部の強度を確保し易いが、梁端接合面部１２の大きさを確保し難くなる。４５°とした場合、これらのバランスをとることができる。また、柱１の外周面２ａにエンドプレート６を接合し、当該外周面２ａの隣の外周面２ａにもエンドプレート６を接合した場合、各エンドプレート６の側方小口面部１４は、互いに平行をなして対向するようになる。すなわち、柱接触面部１１側の角部同士が近接しすぎることもなく、梁端接合面部１２の角部同士が近接しすぎることもないため、梁を柱に接合する際に、隣り合うエンドプレート６の側方小口面部１４同士が干渉しないようにする接合作業が行い易くなる。

また、本実施形態に係る柱梁接合構造１００において、エンドプレート６は、梁本体部４の上端部よりも上方に延在部１６を備えると共に、梁本体部４の下端部よりも下方に延在部１７を備えている。これによれば、当該延在部１６，１７と梁本体部４との間にて溶接接合ができ、しかも、側方からまわし溶接が可能となるので、溶接手間を増大させること無く梁本体部４とエンドプレート６との接合強度をさらに向上させることができるものとなっている。

また、本実施形態に係る柱梁接合構造１００において、一対の延在部１６，１７のいずれか一方又は両方に柱１との接合部２１を備えている。これによれば、梁３と柱１との接合強度を向上させることができるものとなっている。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、四方の側面部２にそれぞれ梁３が固定されているが、少なくとも一つの側面部２に梁３が設けられていればよい。また、梁３は、Ｈ形鋼に限らず、角型鋼管であってもよい。また、側方小口面部１４は４５°に傾斜していなくてもよく、仮想線ＶＬに接触しない限り、あらゆる角度を採用してよい。また、側方小口面部１４は、柱接触面部１１側の一部が傾斜しており、梁端接合面部１２側は垂直となっていたが、側方小口面部１４の全部が傾斜していてよい。

１…柱、２…側面部、３…梁、４…梁本体部、６…エンドプレート、１１…柱接触面部、１２…梁端接合面部、１４…側方小口面部、１６，１７…延在部、２１…接合部、１００…柱梁接合構造。

Claims (4)

1. 角型鋼管により形成される柱と、
   該柱の一側面部に固定される梁とを備え、
   該梁は、Ｈ形鋼又は角型鋼管からなる梁本体部と、該梁本体部に固着されて前記柱の外周面に面接触する板状のエンドプレートとを備えており、
   前記梁本体部は、前記柱の幅と同程度の幅を有して形成されており、
   前記エンドプレートは、前記柱に面接触する柱接触面部と、前記梁本体部の端部に接合される梁端接合面部とを備え、
   前記柱接触面部は前記柱の幅と同じ又は僅かに小さい幅を有して形成されると共に、前記梁端接合面部は前記梁本体部の幅よりも大きい幅を有して形成され、且つ、前記エンドプレートは前記梁本体部の高さ方向に沿って延在してこれら面部を連結する一対の側方小口面部を備え、
   前記側方小口面部は、前記柱接触面部及び前記梁端接合面部の法線に対して、少なくとも柱接触面側の一部または柱接触面部側から梁端接合面部に亘る全部が当該柱接触面部側から梁端接合面部側に向けて拡幅状に傾斜した状態に形成され、
   前記梁は、前記柱の軸心を通過する各面の法線を水平方向に４５°傾けた仮想線に、前記エンドプレートの側方小口面部を交差させない状態で取り付けられる
   ことを特徴とする柱梁接合構造。
2. 前記エンドプレートの柱接触面部の幅は僅かに柱の幅よりも小さく、前記側方小口面部は前記柱接触面部及び前記梁端接合面部の法線に対して４５°の角度で傾斜している
   ことを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合構造。
3. 前記エンドプレートは、前記梁本体部の上端部よりも上方に延在部を備えると共に、梁本体部の下端部よりも下方に延在部を備えている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造。
4. 前記一対の延在部のいずれか一方又は両方に柱との接合部を備えている
   ことを特徴とする請求項３に記載の柱梁接合構造。
   

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