JP7373115B2 - 柱梁接合構造及び建物 - Google Patents

Description

本発明は、互いに間隔を空けて立設する一対の鉄骨柱の間に鉄骨梁を設置する柱梁接合構造に関する。

一般的に、ラーメン構造において、角形鋼管で形成された鉄骨柱にＨ形鋼で形成された鉄骨梁を接合する場合は、図１２に示すように、同じくＨ形鋼で形成されたブラケット材１０３を鉄骨柱１０１の側面に予め鉄骨工場で溶接しておき、施工現場でブラケット材１０３のフランジ１０３ａ及びウェブ１０３ｂと、鉄骨梁１０２のフランジ１０２ａ及びウェブ１０２ｂと、をそれぞれスプライスプレート１０４で挟んで高力ボルト１０５で接合する方法が主流である。しかしながら、このスプライスプレート１０４を用いた接合方法では、鉄骨柱１０１の傾きや鉄骨梁１０２の全長などの施工誤差をボルト孔のクリアランスである程度吸収できるものの、高力ボルト１０５の本数が多くなるため、施工手間が掛かるという問題があった。

そこで、鉄骨柱の側面や上端に固定された連結プレートに傾斜したエンドプレートを取付けるとともに、鉄骨梁の端部にも傾斜したエンドプレートを取り付け、そのエンドプレート同士を当接させて高力ボルトで接合する柱梁接合が提案されている（例えば、特許文献１、及び特許文献２）。これらの発明では、鉄骨柱と鉄骨梁との接合部分にスプライスプレートを設ける必要がなく、使用する高力ボルトの本数を削減して施工手間を省くことができる。

特願２０１２－１０７４１６ 特願２００７－２８４９１２

しかしながら特許文献１及び特許文献２に記載の発明は、エンドプレートが鉄骨梁の上下フランジよりも外側へ突出しているため、エンドプレートが鉄骨梁の上部に設置されるＡＬＣパネルや床スラブを受けるデッキプレートなどの水平面材に干渉して上階床の施工性が低下するという問題点が挙げられる。また、傾斜したエンドプレートを鉄骨梁の上下フランジ間の内側で納めたとしても、エンドプレートを挿通する高力ボルトのうち、鉄骨梁の上下フランジに最も近接する高力ボルトは各フランジに干渉するため締付ることができないという問題が発生する。

そこで、本発明は上述した課題を鑑みてなされたものであって、ラーメン構造において、スプライスプレートを用いることなく容易に鉄骨梁を鉄骨柱の側面に接合し、施工性及び作業効率を向上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。

本発明の第１の柱梁接合構造は、互いに間隔を空けて立設する一対の鉄骨柱の間に、鉄骨梁を設置する柱梁接合構造であって、Ｈ形鋼で形成され、水平方向へ延びる長尺材の長手方向の両端縁に、前記鉄骨柱側へ板面を向けた第１エンドプレートをそれぞれ固定してなる前記鉄骨梁と、Ｈ形鋼で形成され、前記一対の鉄骨柱の相対向する側面にそれぞれ支持される支持材の先端に、前記鉄骨梁側へ板面を向けて前記第１エンドプレートとボルト接合される第２エンドプレートを固定してなる一対のブラケット材と、を備え、それぞれの前記第１エンドプレートは、上下方向に沿って複数のボルト孔を有し、且つ、下方から上方へ向かって、相対向する前記第２エンドプレート側へ傾斜するとともに、下端が前記長尺材の下端面よりも上方に位置し、前記第２エンドプレートは、上下方向に沿って複数のボルト孔を有し、且つ、前記第１エンドプレートと同一の方向、及び前記第１エンドプレートと略同一の傾斜角度で傾斜するとともに、下端が前記支持材の下端面よりも上方に位置し、前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは、互いに相対向する面と反対側の面の前記複数のボルト孔廻りをそれぞれ鉛直面で形成され、前記第１エンドプレートの複数の前記鉛直面、及び前記第２エンドプレートの複数の前記鉛直面は、各々下方から上方へ向かって前記鉄骨柱側へ近接し、前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートの互いに相対向する面と反対側の面は、それぞれ面全体が段状であることを特徴としている。

本発明の第２の柱梁接合構造は、前記第１エンドプレートは、上端が前記長尺材の上端面よりも下方に位置し、前記第２エンドプレートは、上端が前記支持材の上端面よりも下方に位置することを特徴としている。

本発明の第１の建物は、第１又は第２の柱梁接合構造を具備することを特徴としている。

本発明の第１の柱梁接合構造によると、鉄骨梁の一部である長尺材の長手方向の両端縁に固定された第１エンドプレートと、一対の鉄骨柱の相対向する側面に固定されるブラケット材の第２エンドプレートと、をボルト接合するので、従来既知のスプライスプレートを用いる工法と比較して高力ボルトの本数を大幅に削減することができ、作業効率を向上させることができる。また第１エンドプレートは、下方から上方へ向かって、長尺材から離反する方向へ傾斜し、第２エンドプレートは、第１エンドプレートと同一の方向、且つ、第１エンドプレートと略同一の傾斜角度で傾斜するので、一対の鉄骨柱が施工誤差により内側へ傾斜している場合であっても、鉄骨梁を容易に一対のブラケット材間に落とし込んでブラケット材にボルト接合することができる。

本発明の第１の柱梁接合構造によると、第１エンドプレート及び第２エンドプレートは、互いに相対向する面と反対側の面のボルト孔廻りをそれぞれ垂直面で形成されるので、傾斜する各エンドプレートを挿通する高力ボルトのうち、長尺材及び支持材の上下フランジに近接する高力ボルトを容易に各ボルト孔に挿入して締付けることができ、施工性を向上させることができる。

本発明の第２の柱梁接合構造によると、第１エンドプレートは、上端が長尺材の上端面よりも下方に位置し、第２エンドプレートは、上端が支持材の上端面よりも下方に位置するので、第１エンドプレート及び第２エンドプレートが長尺材の上部に載置される上階の床材や屋根材に干渉することがなく、上階で行われる作業の効率を向上することができる。

本発明の第１の柱梁接合構造によると、第１エンドプレートは、下端が長尺材の下端面よりも上方に位置し、第２エンドプレートは、下端が支持材の下端面よりも上方に位置するので、第１エンドプレート及び第２エンドプレートが、長尺材や支持材の下部で行われる下階の配管・配線作業、区画壁設置作業、天井吊り作業等を阻害することがなく、下階の天井裏で行われる作業の効率を向上することができる。

本発明の第１の建物は、第１又は第２の柱梁接合構造を具備しているので、鉄骨建方の施工性や作業効率を向上させることができ、従来の建物と比較して工期を短縮することができる。

建物を示す概略断面図。 一対の鉄骨柱の間に鉄骨梁を設置する状況を示す概略平面図。 柱梁接合構造を示す部分省略側面図。 図３のＡ部分拡大図。 （ａ）鉄骨梁を示す部分省略側面図、（ｂ）鉄骨梁を示す正面図、（ｃ）第１エンドプレートを示す背面図。 （ａ）ブラケット材を示す側面図、（ｂ）ブラケット材を示す正面図。（ｃ）第２エンドプレートを示す背面図。 （ａ）第２板面全体を段状とした第１エンドプレートを示す斜視図、（ｂ）（ｃ）第１エンドプレートの他の実施形態を示す斜視図。 （ａ）第４板面全面を段状とした第２エンドプレートを示す斜視図、（ｂ）（ｃ）第２エンドプレートの他の実施形態を示す斜視図。 互いに近接する方向へ傾斜する一対の鉄骨柱間に鉄骨梁を設置する状況を示す側面図。 ブラケット材に鉄骨梁を当接する状況を示す側面図。 互いに離反する方向へ傾斜する一対の鉄骨柱に鉄骨梁を設置する状況を示す側面図。 鉄骨柱及び鉄骨梁をスプライスプレート接合した状況を示す側面図。

以下、本発明に係る柱梁接合構造１の実施形態について各図を参照しつつ説明する。本願の柱梁接合構造１は、図１に示す鉄骨柱２と鉄骨梁３とを接合して構成されるラーメン構造の建物Ｘに用いられる構造であり、図２に示すように、主に複数の方向から鉄骨梁３Ａを接合されている鉄骨柱２にさらに鉄骨梁３を接合する場合に使用される。

図２に示す鉄骨柱２は、角型鋼管で形成されており、側面２ａに設置されたブラケット材４を介して複数の方向から鉄骨梁３Ａが接合されている。特に一方の鉄骨柱２は、既に３方向から鉄骨梁３Ａが接合されて各方向への挙動を拘束されているため、施工誤差などによって特定の方向へ傾斜していたとしても建ち調整を行うことが非常に困難な状態となっている。

鉄骨梁３は、図３から図５に示すように、上下のフランジ３１ａ、３１ａ、及びウェブ３１ｂからなるＨ形鋼で形成される長尺材３１と、長尺材３１の長手方向の両端縁に固定される一対の第１エンドプレート３２と、から構成されている。第１エンドプレート３２は板面を鉄骨柱２側へ向けた板状部材で、それぞれ下方から上方へ向かって、長尺材３１から離反する方向へ傾斜しており、高力ボルトＭ１を挿通するための第１ボルト孔３２ａが複数形成されている。また図５及び図７（ａ）によく示されるように、第１エンドプレート３２は長尺材３１と反対側の板面である第１板面３２ｂの表面を平滑に形成されているが、長尺材３１側の板面である第２板面３２ｃは表面全体が段状に形成されている。この段状部分は、第１ボルト孔３２ａ廻りの面を鉛直方向へ延びる第１鉛直面３２ｄとされており、また図４に示すように、第１ボルト孔３２ａは第１鉛直面３２ｄに対して略直交する方向へ延びているため、高力ボルトＭ１を第１ボルト孔３２ａに挿入すると、高力ボルトＭ１のボルト軸は傾斜せずに水平方向に延びることになる。なお図５等では、第２板面３２ｃ全面を段状としているが、例えば図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第２板面３２ｃのうち、長尺材３１のウェブ３１ｂに当接しない部分のみを段状にしたり、第１ボルト孔３２ａ廻りのみを窪ませる形状としてもよい。なお第２板面３２ｃは、先述した高力ボルトＭ１のボルト軸を水平方向へ向けることができるのであればその他の形状としてもよいが、図７（ａ）のように第２板面３２ｃ全体を段状に窪ませれば、第１エンドプレート３２の重量を軽減して鋼材費を抑えることができるとともに、高力ボルトＭ１の締付け作業を容易に行うことができる。

また第１エンドプレート３２は、高力ボルトＭ１を挿通する第１ボルト孔３２ａの数に応じて高さが変化し、その高さや形状は特に限定されないが、所定数の第１ボルト孔３２ａを確保できるのであれば図示するように長尺材３１の上端面から下端面までの間に納まる高さで形成されることが望ましい。このような高さとすることによって、第１エンドプレート３２が長尺材３１の上部に載置される上階の床材や屋根材に干渉したり、下階の配管・配線作業、区画壁設置作業、天井吊り作業等を阻害することがなく、これら上下階で行われる作業の効率を向上することができる。

鉄骨梁３は、鋳鋼で形成されることが好ましく、また長尺材３１と第１エンドプレート３２とを鋳物で一体的に形成することが望ましい。このように両部材３１、３２を一体的に形成することによって、両部材３１、３２同士を溶接接合する場合と比較して施工手間を省略できるとともに、製作コストを抑えることができ、また、複雑な形状の第１エンドプレート３２を容易に形成することができる。なお、鉄骨梁３の材質や制作方法は限定されるものではなく、上述の形状に形成できるのであればその他の材質や製作方法で形成してもよい。

図３に示す一対の鉄骨柱２には、相対向する各側面２ａ、２ａにそれぞれ鉄骨梁３と接合されるブラケット材４が溶接固定されている。ブラケット材４は、図４及び図６に示すように、上下のフランジ４１ａ、４１ａ、及びウェブ４１ｂからなるＨ形鋼で形成され、鉄骨柱２に支持される支持材４１と、支持材４１の先端に固定される板状の第２エンドプレート４２と、から構成されており、支持材４１の基端側を鉄骨柱２に設置された従来既知のダイアフラム２１などに溶接接合することで鉄骨柱２の側面２ａに固定することができる。

図４及び図６に示すように、第２エンドプレート４２は板面を鉄骨梁３側へ向けた板状部材で、下方から上方へ向かって支持材４１に近接する方向へ傾斜しており、高力ボルトＭ１を挿通するための第２ボルト孔４２ａが複数形成されている。また図６及び図８（ａ）によく表れているように、第２エンドプレート４２は、鉄骨梁３側の板面である第３板面４２ｂの表面を平滑に形成されているが、支持材４１側の板面である第４板面４２ｃは表面全体が段状に形成されている。この第４板面４２ｃの段状部分には、第１エンドプレート３２の第２板面３２ｃと同様、第２ボルト孔４２ａ廻りに第２鉛直面４２ｄが形成されており、また、第２ボルト孔４２ａは第２鉛直面４２ｄに対して略直交する方向へ延びるとともに、第１エンドプレート３２と第２エンドプレート４２とを当接した際に第１ボルト孔３２ａと合致する位置に形成されている。なお、図６（ａ）に示す第２エンドプレート４２の傾斜角度θ１は、図５（ａ）に示す第１エンドプレート３２の傾斜角度θ２と同一となっている。そして第４板面４２ｃは、必ずしも全体を段状とする必要はなく、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第４板面４２ｃのうち、支持材４１のウェブ４１ｂに当接しない部分のみを段状にしたり、第２ボルト孔４２ａ廻りのみを窪ませる形状としてもよい。

ブラケット材４の材質や製作方法は特に限定されないが、鉄骨梁３と同様、鋳鋼で形成されることが好ましい。また、第２エンドプレート４２の形状は、第１エンドプレート３２の形状と同様特に限定されないが、高力ボルトＭ１を挿通する所定数の第２ボルト孔４２ａを確保できるのであれば、図示するように支持材４１の上端面から下端面までの間に納まる高さで形成されることが望ましい。

次に、柱梁接合構造１の施工方法について説明する。図２及び図９に示す一対の鉄骨柱２は、予め相対向する各側面２ａ、２ａにそれぞれブラケット材４が溶接固定された状態で現場に搬入され、図外の基礎等の上部に立設している。また、それぞれ異なる方向から鉄骨梁３Ａを接合された一対の鉄骨柱２は施工誤差により互いに近接する方向へ傾斜した状態となっているが、接合された鉄骨梁３Ａによって各方向への挙動が拘束されているため誤差を修正することが困難な状態となっている。この一対の鉄骨柱２の間に鉄骨梁３を上方から落とし込み、図１０（ａ）に示すように鉄骨梁３の第１エンドプレート３２をブラケット材４の第２エンドプレート４２に当接させて押し込むと、第１板面３２ｂが第３板面４２ｂ上を摺動して下方へ移動するとともに、鉄骨梁３がブラケット材４及び鉄骨柱２を鉄骨梁３から離反する方向へ押圧するので、図１０（ｂ）に示すように鉄骨柱２の建ちを調整して第１エンドプレート３２の第１板面３２ｂと第２エンドプレート４２の第３板面４２ｂとを全面当接させることができる。このように、第１エンドプレート３２を下方から上方へ向かって長尺材３１から離反する方向へ傾斜させ、且つ、第２エンドプレート４２を下方から上方へ向かって支持材４１に近接する方向へ傾斜させているので、鉄骨柱２の建ち調整が困難な場合であっても、鉄骨梁３を押し込んで容易に鉄骨柱２と鉄骨梁３とを接合することができる。

続いて、第１ボルト孔３２ａ及び第２ボルト孔４２ａの位置が合致していることを確認し、図４に示すように高力ボルトＭ１を両ボルト孔３２ａ、４２ａに挿通してボルト先端部にナットＭ２を螺着させ、専用の工具で締付固定して柱梁接合構造１を完成させる。このとき先述したように、第２板面３２ｃの第１ボルト孔３２ａ廻り、及び第４板面４２ｃの第２ボルト孔４２ａ廻りにはそれぞれ第１鉛直面３２ｄ、及び第２鉛直面４２ｄが形成されているため、長尺材３１及び支持材４１の各フランジ３１a、４１ａに近接する高力ボルトＭ１を各フランジ３１ａ、４１ａに干渉させることなく容易に第１ボルト孔３２ａ、及び第２ボルト孔４２ａに挿通させて締付けることができ、施工性を向上させることができる。

なお図１１に示すように、一対の鉄骨柱２の上方が互いに離反する方向へ傾斜している場合は、鉄骨柱２間の距離が広がるのでクリアランスが発生して容易に鉄骨梁３を落とし込むことができる。その際、第１エンドプレート３２と第２エンドプレート４２とを挿通する高力ボルトＭ１を締付ければ鉄骨梁３側へブラケット材４及び鉄骨柱２を引寄せることができるので、鉄骨柱２の建ちを調整して鉄骨柱２と鉄骨梁３とを接合することができる。

このように、本願の柱梁接合構造１は、鉄骨梁３の第１エンドプレート３２と、ブラケット材４の第２エンドプレート４２と、を接合することにより鉄骨柱２及び鉄骨梁３を接合することができるので、従来のスプライスプレートを用いる接合方法と比較して高力ボルトＭ１の本数を大幅に削減することができ、作業効率を向上させることができる。また、第１エンドプレート３２及び第２エンドプレート４２を所定の方向へ同一角度で傾斜させているので、鉄骨柱２の建ち調整が困難な場合であっても、容易に一対の鉄骨柱２間に鉄骨梁３を落とし込んで両部材２、３を接合することができる。さらに、第２板面３２ｂの第１ボルト孔３２ａ廻り、及び第４板面４２ｂの第２ボルト孔４２ａ廻りにそれぞれ鉛直面３２ｄ、４２ｄを形成するとともに、各ボルト孔３２ａ、４２ａが各々の鉛直面３２ｄ、４２ｄに対して直交する方向へ延びているので、高力ボルトＭ１を容易に締付けることができ、施工性を向上させることができる。

本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

本発明に係る柱梁接合構造は、ラーメン構造において、鉄骨柱の間に鉄骨梁を設置する際に好適に使用することができる。

１ 柱梁接合構造
２ 鉄骨柱
２ａ 鉄骨柱の側面
３ 鉄骨梁
３１ 長尺材
３１ａ 長尺材の（上下）フランジ
３２ 第１エンドプレート
３２ａ 第１ボルト孔（ボルト孔）
３２ｂ 第１板面（第２エンドプレートに対向する板面）
３２ｃ 第２板面（第１板面の反対側の面）
３２ｅ 第１鉛直面（鉛直面）
４ ブラケット材
４１ 支持材
４１ａ 支持材の（上下）フランジ
４２ 第２エンドプレート
４２ａ 第２ボルト孔（ボルト孔）
４２ｂ 第３板面（第１エンドプレートに対向する板面）
４２ｃ 第４板面（第３板面の反対側の面）
４２ｅ 第２鉛直面（鉛直面）
θ１ 第２エンドプレートの傾斜角度
θ２ 第１エンドプレートの傾斜角度
Ｘ 建物

Claims (3)

1. 互いに間隔を空けて立設する一対の鉄骨柱の間に、鉄骨梁を設置する柱梁接合構造であって、
   Ｈ形鋼で形成され、水平方向へ延びる長尺材の長手方向の両端縁に、前記鉄骨柱側へ板面を向けた第１エンドプレートをそれぞれ固定してなる前記鉄骨梁と、
   Ｈ形鋼で形成され、前記一対の鉄骨柱の相対向する側面にそれぞれ支持される支持材の先端に、前記鉄骨梁側へ板面を向けて前記第１エンドプレートとボルト接合される第２エンドプレートを固定してなる一対のブラケット材と、を備え、
   それぞれの前記第１エンドプレートは、上下方向に沿って複数のボルト孔を有し、且つ、下方から上方へ向かって、相対向する前記第２エンドプレート側へ傾斜するとともに、下端が前記長尺材の下端面よりも上方に位置し、
   前記第２エンドプレートは、上下方向に沿って複数のボルト孔を有し、且つ、前記第１エンドプレートと同一の方向、及び前記第１エンドプレートと略同一の傾斜角度で傾斜するとともに、下端が前記支持材の下端面よりも上方に位置し、
   前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは、互いに相対向する面と反対側の面の前記複数のボルト孔廻りをそれぞれ鉛直面で形成され、
   前記第１エンドプレートの複数の前記鉛直面、及び前記第２エンドプレートの複数の前記鉛直面は、各々下方から上方へ向かって前記鉄骨柱側へ近接し、
   前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートの互いに相対向する面と反対側の面は、それぞれ面全体が段状であることを特徴とする柱梁接合構造。
2. 前記第１エンドプレートは、上端が前記長尺材の上端面よりも下方に位置し、
   前記第２エンドプレートは、上端が前記支持材の上端面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造を具備することを特徴とする建物。

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