JP2009052302A - 鉄骨小梁の剛接構造 - Google Patents

Abstract

【課題】特殊な溶接技量資格を有する溶接工や超音波探傷装置による検査が不要な隅肉溶接によって剛接合を可能にした鉄骨小梁の剛接構造を提供する。
【解決手段】鉄骨大梁２の上フランジ２ａに鉄骨小梁３の上フランジ３ａを載せかけ、鉄骨大梁のウエブ２ｃに設けられた小梁受けプレート５に鉄骨小梁の下フランジ３ｂを載せかけ、鉄骨小梁のウエブ３ｃをガセットプレート４にボルト連結する一方、鉄骨小梁の上フランジと鉄骨大梁の上フランジ、鉄骨小梁の下フランジと小梁受けプレートを、夫々、隅肉溶接Ｗするか、或いは、鉄骨小梁の下フランジに連設された当接用プレート８を鉄骨大梁のウエブに当接させた状態で、鉄骨小梁の上フランジと鉄骨大梁の上フランジを隅肉溶接することにより、鉄骨小梁を剛接合とする。鉄骨小梁の上フランジには切欠き１１を形成して隅肉溶接の溶接長さを確保する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、鉄骨大梁に対して鉄骨小梁を剛接合とした鉄骨小梁の剛接構造に関する。

一般に、鉄骨造の建物における鉄骨大梁と鉄骨小梁との接合は、鉄骨大梁のウエブに予め溶接してあるガセットプレートと鉄骨小梁のウエブをボルト・ナットで連結することによって行われているので、構造的には、鉄骨小梁がピン接合となっている。

また、鉄骨小梁をピン接合するにあたって、鉄骨大梁のウエブに小梁受け部や小梁位置決め部を設けることによって、鉄骨大梁と鉄骨小梁のボルト連結作業を容易かつ迅速に行えるようにしたり、ボルト連結そのものを不要にすることも、特許文献１，２によって提案されている。

しかし、これらの従来技術においては、何れも、鉄骨小梁が実質的にピン接合された単純梁となり、剛接合とする場合に比べて鉄骨小梁のサイズを大きくしなければならないので、鉄骨小梁の重量が大きくなるという傾向がある。

殊に、ショッピングセンターのような比較的建築面積の大きい鉄骨造建物では、小梁の鉄骨総量に占める割合が高くなり、鋼材価格の高騰が趨勢となっている昨今、小梁の鉄骨重量の増加がそのまま建築コストを押し上げる要因となっている。

そこで、小梁の鉄骨重量を少なくして、低コスト化を図る工法の１つとして、ピン接合とされている鉄骨小梁を完全溶け込み溶接（突合せ溶接）により鉄骨大梁と一体化して、鉄骨小梁を剛接合にすることが考えられる。しかしながら、完全溶け込み溶接を要求する工法では、特殊な溶接技量資格を有する溶接工が必要とされる上、全ての溶接箇所について超音波探傷装置による検査が必要とされる。これらは鉄骨小梁の重量減による低コスト化を上回るコスト増の要因となるので、上記工法では低コスト化という所期の目的を達し得ない。

尚、ボルト部と平板部とから成る羽子板ボルト状の接合金物を使用し、その平板部を鉄骨小梁のウエブにボルト連結し、ボルト部を鉄骨大梁のウエブに挿通して、両側からナットで締め付けることにより、鉄骨小梁に張力を導入し、且つ、鉄骨小梁の上フランジを鉄骨大梁の上フランジに載せかけることにより、溶接作業を行わずに、鉄骨小梁を剛接合とした鉄骨小梁の剛接構造も、特許文献３によって提案されている。しかし、この剛接構造では、全ての鉄骨小梁に一定の張力を導入することが難しく、完全溶け込み溶接工法に比して信頼性に欠ける。

特開２００２−３５６９１３号公報 特開２００５−１０５７４２号公報 実開昭６０−４２８０２号公報

本発明は、上記の問題点を踏まえてなされたものであって、その目的とするところは、特殊な溶接技量資格を有する溶接工や超音波探傷装置による検査が不要な隅肉溶接によって剛接合を可能にした鉄骨小梁の剛接構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明が講じた技術的手段は、次のとおりである。即ち、請求項１に記載の発明による鉄骨小梁の剛接構造は、鉄骨大梁の上フランジに鉄骨小梁の上フランジを載せかけ、鉄骨大梁のウエブに予め設けられた小梁受けプレートに鉄骨小梁の下フランジを載せかけ、鉄骨小梁のウエブを鉄骨大梁のウエブに予め設けられたガセットプレートにボルト連結する一方、鉄骨小梁の上フランジと鉄骨大梁の上フランジ、鉄骨小梁の下フランジと小梁受けプレートを、夫々、隅肉溶接することにより、鉄骨小梁を剛接合としたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明による鉄骨小梁の剛接構造は、鉄骨大梁の上フランジに鉄骨小梁の上フランジを載せかけ、鉄骨小梁の下フランジ又は当該下フランジに連設された当接用プレートを鉄骨大梁のウエブに当接させ、鉄骨小梁のウエブを鉄骨大梁のウエブに予め設けられたガセットプレートにボルト連結する一方、鉄骨小梁の上フランジと鉄骨大梁の上フランジを隅肉溶接することにより、鉄骨小梁を剛接合としたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明による鉄骨小梁の剛接構造は、請求項１又は２に記載の鉄骨小梁の剛接構造であって、鉄骨小梁の上フランジに切欠きを形成することにより、隅肉溶接する溶接長さを長くしたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、鉄骨大梁の上フランジに鉄骨小梁の上フランジを載せかけて、鉄骨大梁の上フランジと隅肉溶接するので、鉄骨小梁の上フランジの少なくとも３辺（先端面と両側面）を鉄骨大梁の上フランジの上面と隅肉溶接することが可能となり、鉄骨小梁の上フランジの先端面と鉄骨大梁の上フランジの側面とを突き合わせた状態に溶接する完全溶け込み溶接と比べて、溶接長さを長くとることができ、隅肉溶接だけで、換言すれば、完全溶け込み溶接を行わずに、鉄骨小梁を剛接合とすることが可能である。

従って、鉄骨小梁をピン接合とする場合に比して、鉄骨小梁のサイズダウンが可能となり、しかも、隅肉溶接だけで剛接合を可能としたので、溶接工としては、特殊な溶接技量資格（現場溶接の代替タブ使用ＡＷ認定）を有する必要がなく、作業所の工程に合わせた溶接工の確保が容易であり、溶接工の費用も安くなる。

また、完全溶け込み溶接の場合、施工管理者は目視および超音波探傷装置による検査を全箇所行う必要があるが、隅肉溶接だけで剛接合を実現したことにより、溶接箇所の検査が目視による外観検査のみになり、管理が容易で、この点からも低コスト化を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、上記の諸効果に加えて、請求項１に記載の発明における小梁受けプレートを省略して、一層のコストダウンを図ることができる。即ち、鉄骨小梁に加わる鉛直荷重によって、鉄骨小梁のスパン中央部が撓む際、鉄骨大梁との接合部においては、鉄骨小梁の上端側（上フランジ）に引張力が作用し、下端側（下フランジ）には圧縮力が作用することになるので、鉄骨小梁の下フランジ又はそれに連設された当接用プレートを鉄骨大梁のウエブに当接（所謂メタルタッチ）させるだけで、圧縮力に耐えることができ、小梁受けプレートやそれを予め工場で鉄骨大梁に溶接する作業が省略されることになる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明において、鉄骨小梁の上フランジに切欠きを形成することにより、切欠きの両側縁部も鉄骨大梁の上フランジに隅肉溶接することが可能となり、鉄骨小梁をサイズダウンしながらも隅肉溶接の溶接長さを確保できる効果がある。

図１〜図４は、本発明に係る鉄骨小梁の剛接構造の一例を示す。図１において、１は柱、２は鉄骨大梁、３は鉄骨小梁である。図２〜図４において、２ａは鉄骨大梁２の上フランジ、２ｂは鉄骨大梁２の下フランジ、２ｃは鉄骨大梁２のウエブである。３ａは鉄骨小梁３の上フランジ、３ｂは鉄骨小梁３の下フランジ、３ｃは鉄骨小梁３のウエブである。４はガセットプレート、５は小梁受けプレートであり、これらは工場加工によって予め鉄骨大梁２のウエブ２ｃに溶接されている。

図１〜図４に示した実施形態における鉄骨小梁３の剛接構造は、鉄骨大梁２の上フランジ２ａに鉄骨小梁３の上フランジ３ａを載せかけ、前記小梁受けプレート５に鉄骨小梁３の下フランジ３ｂを載せかけ、鉄骨小梁３のウエブ３ｃを前記ガセットプレート４にボルト・ナット６で連結する一方、鉄骨小梁３の上フランジ３ａの３辺ａ，ｂ，ｃと鉄骨大梁２の上フランジ２ａの上面、鉄骨小梁３の下フランジ３ｂの３辺ｄ，ｅ，ｆと小梁受けプレート５の上面を、夫々、隅肉溶接Ｗすることにより、鉄骨小梁３を剛接合としたものである。

尚、図４においては、図面の煩雑さを避けるために、上述した隅肉溶接Ｗの図示を省略してある。鉄骨小梁３のウエブ３ｃの上部には、図３に示すように、鉄骨大梁２の上フランジ２ａを入り込ませるための切欠部７が形成されている。また、鉄骨大梁２の上フランジ２ａの側面とそれに対向する切欠部７の端面（小梁長手方向の端部）との間、鉄骨大梁２のウエブ２ｃとそれに対向する鉄骨小梁３のウエブ３ｃの端面及び下フランジ３ｂの先端面との間には、夫々、１０ｍｍ程度の隙間Ｓが形成されている。これは、柱１に全ての鉄骨大梁２を架設し、しかる後、鉄骨大梁２に鉄骨小梁３を架設するといった通常の施工手順を採用した場合、隣り合う鉄骨大梁２間に鉄骨小梁３を斜めに吊り込み、鉄骨小梁３を水平方向に回転しながら所定の位置にセットするといった架設作業を可能にするためと、鉄骨建方時の施工誤差の吸収を可能にするために設けられた隙間Ｓである。

上記の構成によれば、鉄骨大梁２の上フランジ２ａに鉄骨小梁３の上フランジ３ａを載せかけて、鉄骨大梁２の上フランジ２ａと隅肉溶接Ｗするので、鉄骨大梁２の上フランジ２ａに載置された鉄骨小梁３の上フランジ３ａの３辺（先端面と両側面）を全長にわたって鉄骨大梁２の上フランジ２ａの上面と隅肉溶接Ｗすることができ、鉄骨小梁の上フランジの先端面と鉄骨大梁の上フランジの側面とを突き合わせた状態に溶接する完全溶け込み溶接と比べて、溶接長さを長くとることができ、隅肉溶接Ｗだけで、換言すれば、完全溶け込み溶接を行わずに、鉄骨小梁３を剛接合とすることが可能である。

従って、鉄骨小梁３をピン接合とする場合に比して、鉄骨小梁３のサイズダウンが可能となり、しかも、隅肉溶接Ｗだけで剛接合を可能としたので、溶接工としては、特殊な溶接技量資格（現場溶接の代替タブ使用ＡＷ認定）を有する必要がなく、作業所の工程に合わせた溶接工の確保が容易であり、溶接工の費用も安くなる。

また、完全溶け込み溶接の場合、施工管理者は目視および超音波探傷装置による検査を全箇所行う必要があるが、隅肉溶接Ｗだけで剛接合を実現したことにより、溶接箇所の検査が目視による外観検査のみになり、管理が容易で、この点からも低コスト化を図ることができる。

図５は、本発明の他の実施形態を示し、鉄骨大梁２の上フランジ２ａに鉄骨小梁３の上フランジ３ａを載せかけ、鉄骨小梁３の下フランジ３ｂとウエブ３ｃを鉄骨大梁２のウエブ２ｃに当接（メタルタッチ）させ、鉄骨小梁３のウエブ３ｃを鉄骨大梁２のウエブ２ｃに予め設けられたガセットプレート４にボルト連結する一方、鉄骨小梁３の上フランジ３
ａと鉄骨大梁２の上フランジ２ａを隅肉溶接Ｗすることにより、鉄骨小梁３を剛接合とした点に特徴がある。

この構成によれば、上述した小梁受けプレート５を省略して、一層のコストダウンを図ることができる。即ち、鉄骨小梁３に加わる鉛直荷重によって、鉄骨小梁３のスパン中央部が撓む際、鉄骨大梁２との接合部においては、鉄骨小梁３の上端側（上フランジ３ａ）に引張力が作用し、下端側（下フランジ３ｂ）には圧縮力が作用することになるので、鉄骨小梁３の下フランジ３ｂやウエブ３ｃを鉄骨大梁２のウエブ２ｃに当接させるだけで、圧縮力に耐えることができ、上述した小梁受けプレート５やそれを鉄骨大梁２に予め工場で溶接する作業が省略されることになる。その他の構成、作用は、図１〜図４の実施形態と同じであるから、同一構成部材に同一符号を付し、説明を省略する。

図６〜図８は、本発明の他の実施形態を示し、鉄骨大梁２の上フランジ２ａに鉄骨小梁３の上フランジ３ａを載せかけ、鉄骨小梁３の下フランジ３ｂに連設された当接用プレート８を鉄骨大梁２のウエブ２ｃに当接（メタルタッチ）させ、鉄骨小梁３のウエブ３ｃを鉄骨大梁２のウエブ２ｃに予め設けられたガセットプレート４にボルト連結する一方、鉄骨小梁３の上フランジ３ａと鉄骨大梁２の上フランジ２ａを隅肉溶接Ｗすることにより、鉄骨小梁３を剛接合とした点に特徴がある。鉄骨大梁２の上フランジ２ａの側面とそれに対向する切欠部７の端面（小梁長手方向の端部）との間、鉄骨大梁２のウエブ２ｃとそれに対向する鉄骨小梁３のウエブ３ｃの端面及び下フランジ３ｂの先端面との間には、夫々、１０ｍｍ程度の隙間Ｓが形成されている。

前記当接用プレート８は、鉄骨小梁３の下フランジ３ｂにボルト・ナット９で取り付けられている。ボルト挿通孔のうち、当接用プレート８に形成されるボルト挿通孔はルーズホール１０に形成され、当接用プレート８を小梁長手方向に位置調節可能に構成してある。

この構成によれば、隣り合う鉄骨大梁２間に鉄骨小梁３を斜めに吊り込み、鉄骨小梁３を水平方向に回転しながら所定の位置にセットして、鉄骨小梁３の上フランジ３ａを鉄骨大梁２の上フランジ２ａに載せかけ、この状態で、鉄骨小梁３の下フランジ３ｂに対し当接用プレート８をルーズホール１０の範囲内で小梁長手方向にスライドさせて、当接用プレート８の先端を鉄骨大梁２のウエブ２ｃに当接（メタルタッチ）させることができる。そして、この状態で、ボルト・ナット９を締め込んで当接用プレート８を仮止めし、しかる後、図７、図８に示すように、鉄骨小梁３の下フランジ３ｂと当接用プレート８を隅肉溶接Ｗして、一体化することになる。

従って、この構成によれば、図５の実施形態よりも施工が容易である。その他の構成、作用は、図５の実施形態と同じであるから、同一構成部材に同一符号を付し、説明を省略する。

図９〜図１２は、本発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、鉄骨小梁３の上フランジ３ａに切欠き１１を形成することにより、隅肉溶接Ｗする溶接長さを長くした点に特徴がある。

この構成によれば、鉄骨小梁３の上フランジ３ａに切欠き１１を形成することにより、図１２に示すように、切欠き１１の両側縁部ｇ，ｈも鉄骨大梁２の上フランジ２ａの上面に隅肉溶接Ｗすることが可能となり、鉄骨小梁３をサイズダウンしながらも隅肉溶接Ｗの溶接長さを確保できる。尚、図１０においては、図面の煩雑さを避けるために、上述した隅肉溶接Ｗの図示を省略してある。その他の構成、作用は、図１〜図４の実施形態と同じであるから、同一構成部材に同一符号を付し、説明を省略する。

以上、本発明の実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態を採用できることは勿論である。例えば、図９〜図１２の実施形態で説明した上フランジ３ａの切欠き１１を、図５や図６〜図８で示した実施形態に付加して実施することも可能である。また、切欠き１１を複数設けてさらに溶接長を長くしてもよい。さらに、大梁の両側に小梁を剛接合して連梁にする形態のみならず、ねじれ剛性が大きな大梁（例えば、大断面や閉断面形状）の片側に小梁が剛接合される形態であっても構わない。

本発明に係る鉄骨小梁の剛接構造が採用された鉄骨造建物の概略平面図である。 要部の拡大図である。 要部の縦断側面図である。 要部の斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す要部の縦断側面図である。 本発明の他の実施形態を示す接合前の要部の構成説明図である。 接合後の状態を示す要部の縦断側面図である。 図７のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の他の実施形態を示す接合前の要部の構成説明図である。 接合後の状態を示す要部の斜視図である。 接合後の状態を示す要部の縦断側面図である。 接合後の状態を示す要部の平面図である。

符号の説明

１ 柱
２ 鉄骨大梁
２ａ 上フランジ
２ｂ 下フランジ
２ｃ ウエブ
３ 鉄骨小梁
３ａ 上フランジ
３ｂ 下フランジ
３ｃ ウエブ
４ ガセットプレート
５ 小梁受けプレート
６ ボルト・ナット
７ 切欠部
８ 当接用プレート
９ ボルト・ナット
１０ ルーズホール
１１ 切欠き
Ｓ 隙間
Ｗ 隅肉溶接

Claims (3)

1. 鉄骨大梁の上フランジに鉄骨小梁の上フランジを載せかけ、鉄骨大梁のウエブに予め設けられた小梁受けプレートに鉄骨小梁の下フランジを載せかけ、鉄骨小梁のウエブを鉄骨大梁のウエブに予め設けられたガセットプレートにボルト連結する一方、鉄骨小梁の上フランジと鉄骨大梁の上フランジ、鉄骨小梁の下フランジと小梁受けプレートを、夫々、隅肉溶接することにより、鉄骨小梁を剛接合としたことを特徴とする鉄骨小梁の剛接構造。
2. 鉄骨大梁の上フランジに鉄骨小梁の上フランジを載せかけ、鉄骨小梁の下フランジ又は当該下フランジに連設された当接用プレートを鉄骨大梁のウエブに当接させ、鉄骨小梁のウエブを鉄骨大梁のウエブに予め設けられたガセットプレートにボルト連結する一方、鉄骨小梁の上フランジと鉄骨大梁の上フランジを隅肉溶接することにより、鉄骨小梁を剛接合としたことを特徴とする鉄骨小梁の剛接構造。
3. 鉄骨小梁の上フランジに切欠きを形成することにより、隅肉溶接する溶接長さを長くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄骨小梁の剛接構造。

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