JP2000282567A - 柱梁接合部への加力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、実状に促した接合部詳細部を有す
る部分骨組み架構試験体（十字形）等を用いることな
く、簡略なモデル試験体を用いた実験方法で柱梁接合部
性能を評価できる試験方法、載荷装置を提供する。 【解決手段】 柱梁接合部への加力装置は、反力架台
と、二つの反力ブロックと、二つのジャッキとを備えて
いる。反力架台は、基盤に垂直に立設された少なくとも
２本の脚と、これら脚間に架設された載荷梁とを有し、
正面視略コの字状をなしている。反力ブロックは、前記
鋼管柱の軸方向の両端を固定するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に土木・建築分
野における鋼構造柱梁接合部で、柱部材に梁フランジが
取り付く場合の接合部の局部耐力、及び、柱部材にダイ
アフラム等を介して梁フランジが取り付く場合の接合部
の局部耐力を、精度良くかつ比較的容易な実験方法で評
価できる、柱梁接合部への加力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１、図２は鋼管柱とＨ形鋼梁による柱
梁接合部を記したものである。図１は短期荷重時、すな
わちラーメン骨組における床位置に水平力が作用した時
の柱梁接合部に作用する力を記している。一方、図２は
長期荷重時、すなわちラーメン骨組における床位置に積
載荷重等鉛直力が作用した場合の柱梁接合部に作用する
力を記している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、鋼管柱とＨ
形鋼梁による柱梁接合部耐力の評価は、図４に示すよう
に図２の柱梁接合部における鋼管柱と梁フランジ部分を
取り出した、モデル試験体による引張試験に基づく計算
式（例えば、日本建築学会 鋼管構造設計施工指針同解
説）を個々の梁フランジ毎に適用して求められる。

【０００４】しかしながら、そこで得られた値は、引張
荷重時および圧縮荷重時の局部耐力と見なされ、梁フラ
ンジ相互の関係は無視されていた。

【０００５】また、この計算式は、一連の引張試験結果
をもとに導かれた実験式であり、適用範囲が限定されて
いるほか、一般に地震地域における耐力算定が想定する
地震荷重時すなわち図３のように鋼管の両側に付く梁フ
ランジに引張力と圧縮力が作用する場合（以下、逆対称
荷重時）を正しく評価するものとは言えない。

【０００６】また、実験式であるため、設計者はその算
定の根拠を認識することができず、実験で規定された適
用範囲を外れる特別なケースへの応用が不可能である。

【０００７】そして、地震荷重時における柱梁接合部の
挙動を正確に把握するためには、実架構の部分骨組架構
試験体（十字形）試験の柱端部を固定し、梁端部をジャ
ッキ、アクチュエータ等の加力装置で加力し、接合部に
モーメントを与え、結果的に柱梁接合部梁フランジに引
張力と圧縮力を与えている。

【０００８】ところが、十字形架構試験では、架構全体
の変形は、１）柱変形、２）梁変形、３）パネル変形、
４）接合部局部変形の複数の変形の足し合わせであり、
各変形の分離は難しく、とりわけ、接合部の局部変形の
みの抽出は非常に難しい。

【０００９】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、上記問題点を解決
できる技術を提供する点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべく、以下に掲げる構成とした。請求項１記載の発明
の要旨は、鋼管に固定された、梁フランジが取り付くリ
ングに引張力、圧縮力を加える、柱梁接合部への加力装
置であって、前記鋼管の軸方向の各端部を支持する二つ
の反力ブロックと、前記リングの両側に位置し、該両側
のそれぞれに圧縮力、引張力を独立して加える二つのジ
ャッキとを備えたことを特徴とした、柱梁接合部への加
力装置に存する。請求項２記載の発明の要旨は、さら
に、基盤に垂直に立設された少なくとも２本の脚と、該
脚間に架設された載荷梁とを有する反力架台を備え、前
記両反力ブロックは前記脚に、同一高さに固定され、前
記二つのジャッキのうち、一の前記ジャッキは基盤に固
定され、他の前記ジャッキは、前記一のジャッキに対向
して前記載荷梁に固定されていることを特徴とした請求
項１記載の、柱梁接合部への加力装置に存する。請求項
３記載の発明の要旨は、前記鋼管の軸方向面内において
回動可能なピンローラ治具が前記反力ブロックの下面に
設けられて、該ピンローラ治具を介して前記鋼管柱の各
端部が支持されることを特徴とした請求項１又は２に記
載の、柱梁接合部への加力装置に存する。請求項４記載
の発明の要旨は、前記ピンローラは、前記鋼管の軸方向
にスライド可能に設けられていることを特徴とした請求
項１乃至３のいずれかに記載の、柱梁接合部への加力装
置に存する。

【００１１】なお、本出願人は特願平１１−０３９３９
１号等にて発明を開示しているが、本発明により初めて
実験結果と比較でき、前記発明の工学的妥当性を確認で
きた。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図９に示すように、本実施
の形態に係る、試験体１（柱梁接合部）への加力装置Ｆ
は、反力架台１０と、二つの反力ブロック１１と、二つ
のジャッキ１３Ｕ、１３Ｌとを備えている。

【００１３】まず、加力装置Ｆに用いられる試験体１に
ついて説明する。図５乃至図８に示すように、鋼管柱に
相当する短尺の鋼管２の中央に、リング３ダイアフラム
に相当するリング３が設けられているものである。

【００１４】リング３には、図５に示すように上側には
取付孔４ａを有する取付材４が取り付けられている。ま
た、下側には、座板５が取り付けられている。

【００１５】鋼管２の両端にはリブ６が設けられてい
る。リブ６は正面視正方形をなし、一辺に押上板６ａが
それぞれ固定されている。

【００１６】次に、加力装置Ｆについて説明する。

【００１７】反力架台１０は、図９に示すように、基盤
に垂直に立設された少なくとも２本の脚１０ａと、これ
ら脚１０ａ間に架設された載荷梁１０ｂとを有し、正面
視略コの字状をなしている。

【００１８】反力ブロック１１は、脚１０ａの内側に互
いに対向するように一ずつ各別に同一高さに対向して設
けられ、鋼管２の軸方向の両端を支持するものである。
下面には、鋼管２の軸方向面内において回動し且つ軸方
向にスライド可能なピンローラ治具１２が反力ブロック
１１の下面に設けられている。このピンローラ治具１２
を介して鋼管２の各端部が支持される。なお、本実施の
形態においては、ピンローラ治具１２の上面にベアリン
グ（図示略）が設けられてスライド可能になっている。

【００１９】二つのジャッキは、上ジャッキ１３Ｕと、
下ジャッキ１３Ｌであり、リング３の両側（上下端）に
位置し、リング３の上側と下側とのそれぞれに引張力、
圧縮力を独立して加える。下ジャッキ１３Ｌは、基盤に
固定され、ピストンロッドの先端（上端）は球座１３Ｌ
ａになっており、リング３に設けられた座板に接してい
る。上ジャッキ１３Ｕは、下ジャッキ１３Ｌに対向する
ように載荷梁１０ｂに固定されている。ピストンロッド
の先端（下端）には蛙股１３Ｕａが設けられている。

【００２０】蛙股１３Ｕａは、リング３に取り付けられ
ている取付材４の取付孔４ａにピン１３Ｕｂを挿通する
ことにより、取付材４を介してリング３をピストンロッ
ド（上ジャッキ１３Ｕ）に取り付けている。また、蛙股
１３Ｕａは、軸方向周りに回転可能にロードセルＲＣＵ
に取り付けられている。

【００２１】なお、符号ＲＣＬは、下ジャッキ１３Ｌに
取り付けられたロードセルである。

【００２２】次に、試験体１の取付方法を説明する。ま
ず、チェーンブロック等を使って、試験体１を吊下す
る。この時点でピン１３Ｕｂは、挿入されていない。

【００２３】次いで、図９に示す位置に試験体１移動
し、リング３に取り付けられた取付材４の取付孔４ａを
蛙股１３Ｕａの中に入れ、孔軸を合わせたところで、試
験体１と蛙股１３Ｕａを共に図９に示す位置から軸方向
回りに９０°回転させ、ピン１３Ｕｂを挿通する。下ジ
ャッキ１３Ｌのピストンロッドの先端も球座１３Ｌａに
なっているので回転可能である。

【００２４】次いで、試験体１及び蛙股１３Ｕａを再
び、図９に示す位置まで９０°回転させる。

【００２５】試験体１の取り外しには上記工程の逆を行
えばよい。

【００２６】次に、柱梁接合部への加力装置Ｆを用いた
加力方法（動作）を説明する。

【００２７】図１に示す逆対称荷重を加える方法を示
す。

【００２８】下ジャッキ１３Ｌのピストンロッドが伸長
すると、球座１３Ｌａ及び座板を介して試験体１を上方
に押し上げる。また、上ジャッキ１３Ｕのピストンロッ
ドを縮退させて試験体１を上方に引き上げる。反力ブロ
ック１１により鋼管２端部を押圧するので、試験体１の
両端部は上昇することはない。

【００２９】加力荷重を上げていくと、リング３が変形
すると共に試験体１の中央部分が上方に折れ曲がり、く
の字に変形する。ピンローラ治具１２は、鋼管２の軸方
向面内において回動し且つ軸方向にスライド可能なの
で、試験体端部に不静定の軸力や固定端モーメントが生
ずることなく、理想的な単純梁状態を再現することがで
きる。また、鋼管２の端部、反力ブロック１１が破損す
ることはない。

【００３０】以上のように、本実施の形態によれば、逆
対称荷重について、実架構の部分を用いた接合部にモー
メントを与える代わりに、柱材と梁フランジのみからな
る簡略なモデルに同力の引張力・圧縮力を与えることで
精度良く上記接合部性能評価が可能な実験を行うことが
できる。

【００３１】なお、本実施の形態においては上記の如き
試験体１に適用したが、本発明はそれに限定されず、本
発明を適用する上で好適なものに適用することができ
る。

【００３２】また、試験体のフランジの位置を変えれ
ば、鉛直偏心、水平偏心した場合の試験も行うことがで
きる。フランジを鋼管軸方向のいずれか一方の端部に偏
在させて固定すれば鉛直偏心となる。鋼管の周方向に偏
在させれば水平偏心させることができる。

【００３３】また、上記構成部材の数、位置、形状等は
上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好
適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図
において、同一構成要素には同一符号を付している。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明に係る加力装置によ
れば、逆対称荷重について、実状に促した接合部詳細部
を有する部分骨組架構試験体（十字形）等を用いること
なく、簡略なモデル試験体を用いた実験方法で柱梁接合
部性能を評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る、鋼管と梁との接合部分の力の流
れを示す概念側面図である。

【図２】本発明に係る、鋼管と梁との接合部分の力の流
れを示す概念側面図である。

【図３】図１に示す力学モデルを示す概念側面図であ
る。

【図４】図２に示す力学モデルを示す概念側面図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態に係る、試験体の正面図で
ある。

【図６】図５のＡ―Ａ’断面図である。

【図７】図５のＢ−Ｂ’断面図である。

【図８】図５のＣ−Ｃ’断面図である。

【図９】本発明の実施の形態に係る加力装置の正面図で
ある。

【符号の説明】

Ｆ 加力装置 １ 試験体 ２ 鋼管 ３ リング ４ 取付材 ４ａ 取付孔 ５ 座板 ６ リブ ６ａ 押上板 １０ 反力架台 １０ａ 脚 １０ｂ 載荷梁 １１ 反力ブロック １２ ピンローラ治具 １３Ｕ 上ジャッキ １３Ｕａ 蛙股 １３Ｕｂ ピン １３Ｌ 下ジャッキ １３Ｌａ 球座 ＲＣＵ，ＲＣＬ ロードセル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 難波 隆行 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 岡本 晴仁 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 中村 信行 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼管に固定された、梁フランジが取り付
   くリングに引張力、圧縮力を加える、柱梁接合部への加
   力装置であって、 前記鋼管の軸方向の各端部を支持する二つの反力ブロッ
   クと、 前記リングの両側に位置し、該両側のそれぞれに圧縮
   力、引張力を独立して加える二つのジャッキとを備えた
   ことを特徴とした、柱梁接合部への加力装置。
2. 【請求項２】 さらに、基盤に垂直に立設された少なく
   とも２本の脚と、該脚間に架設された載荷梁とを有する
   反力架台を備え、 前記両反力ブロックは前記脚に、同一高さに固定され、 前記二つのジャッキのうち、一の前記ジャッキは基盤に
   固定され、他の前記ジャッキは、前記一のジャッキに対
   向して前記載荷梁に固定されていることを特徴とした請
   求項１記載の、柱梁接合部への加力装置。
3. 【請求項３】 前記鋼管の軸方向面内において回動可能
   なピンローラ治具が前記反力ブロックの下面に設けられ
   て、該ピンローラ治具を介して前記鋼管柱の各端部が支
   持されることを特徴とした請求項１又は２に記載の、柱
   梁接合部への加力装置。
4. 【請求項４】 前記ピンローラは、前記鋼管の軸方向に
   スライド可能に設けられていることを特徴とした請求項
   １乃至３のいずれかに記載の、柱梁接合部への加力装
   置。