JPH0615045Y2 - 柱梁接合構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はコンクリート充填された鋼管、特に角形鋼管の
柱とたとえば鉄骨の梁との柱梁接合構造に関する。

［従来技術］ 柱や梁等の骨組みで構成されるたとえば建築等の構造物
は、近年純鉄骨部材の構成に代わり、剛性、構造強度、
靱性等を向上できる利点を備えているため、円柱形若し
くは角形からなる鋼管にコンクリートを充填した柱の利
用が増加している。

また、前記それぞれの骨組みから構成される構造物の鋼
管コンクリート柱と梁との接合方法は、溶接接合方法、
柱に溶接されたスチフナーリング若しくはブラケット等
と梁とをボルト等を介して接合する方法、又は柱と梁の
エンドプレートとに貫装させた長締めの高力ボルトであ
る長尺ボルト等を介して接合する方法等に用いられ、前
記使用部材の組合せや使用部署等に適応させて採用され
ている。

このうち前記コンクリートを充填された角形鋼管柱と純
鉄骨部材例えばＨ型鋼とより構成される梁との接合で
は、第８図に示すように隅柱或いは側柱等の外側面に外
壁が配設される柱１とエンドプレート２ａが配設された
梁２とを、前記長尺ボルト３を貫装させ、その両端をナ
ットおよびボルトで締結接合させる方法の強度解析又は
有用性が、例えば「コンクリート工学」（社団）日本コ
ンクリート工学協会発行，1975年，Vol.13,No.３（３月
号）、及び1983年，Vol.21,No.12（１２月号）に開示さ
れていると共に実際に適用されている。

［考案が解決しようとする課題］ しかし、前記長尺ボルト３等を介して接合する方法で
は、座板４を併設させるため、重量の伴う材料を多量に
必要とする問題や、前記座板４やナットが前記柱１外面
側に突出し、そのために柱１外面側にＡＬＣパネル等の
外壁６を取付ける際、該外壁６もこれに追随して突出
し、たとえば居住区区画等の有効スペースが狭くなった
り、前記外壁６を直張りできない等の問題があった。

本考案は前記問題点を解決するために、柱外面側にナッ
トやボルトを突出させることなく締結接合できる柱と梁
との接合構造を得ることを目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 前記問題点は、鋼管コンクリート柱とエンドプレートを
有するたとえば鉄骨の梁とを長尺ボルトにより引張り接
合してなる柱梁の接合構造において、前記エンドプレー
トと対向する鋼管の柱側面の内面側に、少なくともナッ
トまたはボルトを内蔵できる内径と底板とを有する筒形
状で、かつ底板部にボルト貫通孔を具備したナット定着
用キャップを突設させ、さらに前記長尺ボルトを前記ナ
ット定着用キャップと前記鉄骨梁のエンドプレートとを
貫装させ、ナットおよびボルトにて締結接合させること
により解決される。

［作用］ 本考案におけるナット定着用キャップは、鋼管の柱側面
の内面側に突設させたので、長尺ボルトを用い締結接合
させる際、前記長尺ボルト締結用のナットまたはボルト
が前記鋼管の柱側面から外面側に突出することなく前記
鋼管の柱と鉄骨等の梁とを締結接合させることができ
る。

［実施例］ 以下本考案の一実施例を第１図および第２図に基づいて
説明する。第１図はナット定着用キャップを示す拡大断
面図で、第２図は前記ナット定着用キャップを用い、鋼
管の柱と純鉄骨の梁との締結接合部を示す一部切欠断面
図である。

図中１は鋼管の柱、２は梁、３は長尺ボルト、５はコン
クリート、６は外壁、１１はナット定着用キャップであ
る。

鋼管の柱１側面の内面側に突設させるナット定着用キャ
ップ１１は第１図に示すように、少なくともナットまた
はボルトを内蔵できる胴部１１ａと底板部１１ｂとを有
する円筒形状で、底板部にボルト貫通孔を持ち、充填さ
れたコンクリートにより長尺ボルト３による引張力に対
抗できる強度を具備し、さらに頂部には外径側に延出さ
れた前記鋼管の柱１側面との接合面である鍔部１１ｃを
具備している。

前記ナット定着用キャップ１１を用いて行う柱１と梁２
との接合は第２図に示すように、接合させる梁２のエン
ドプレート２ａを柱１側面の所定位置に対接させるとと
もに、前記対接面と対向する鋼管の柱１側面に、前記ナ
ット定着用キャップ１１の円筒外径より僅かに大きな開
孔を設け、該開孔に前記ナット定着用キャップ１１を柱
１外面から内面側に突設させて溶接等により接合させ、
さらに前記エンドプレート２ａおよび柱１側面の対接面
に配設させたボルト貫通孔と前記ナット定着用キャップ
１１の底板部１１ｂのボルト貫通孔とに柱１外面から長
尺ボルト３を貫装させ、ナット等で締結接合させてい
る。

長尺ボルト３を柱１内面側に突設させた前記ナット定着
用キャップ１１の筒内に内蔵させることにより、前記長
尺ボルト３のボルト頂部は前記柱１側面の外面から突出
することがなく、さらに前記ナット定着用キャップ１１
の鍔部１１ｃ端部を柱１に溶接等により固着させること
により、前記柱１と梁２とは所定位置で締結接合できる
とともに、前記鍔部１１ｃは前記柱１側面の開孔の補強
部材としての効果をも与えることができる。

なお、このときの前記ナット定着用キャップ１１の胴部
１１ａは円筒形としているが、これは製作の容易さとか
柱１側面の開孔を極力小さくできる等を考慮したもので
あり、前記長尺ボルト３のボルト等を内蔵できる形状の
ものであれば、たとえばその縦断面が台形状のものと
か、横断面がボルト形状と同様なたとえば６角形状のも
のとかでもよく、またその製作も例えばプレス成形した
り、適切な長さの鋼管に底板等を溶着させたものとかで
もよい。

さらに本考案者は前記ナット定着用キャップ１１を用い
た柱梁接合構造の試験体を製作し、柱の横断面における
断面欠損による柱梁接合部の強度試験を行った。

この時の試験体２０は第３図に示すように、ナット定着
用キャップが配設された長さ1060mmの柱２１と、該柱２
１の中央部にＴ字状に配設され前記柱２１中心から850m
m離れた位置に支持点を具備する梁２２と、前記柱２１
と梁２２とを締結接合する長尺ボルト３と、柱２１内に
充填されたコンクリート５とを備え、柱２１は250mm角
で梁２２締結用の長尺ボルト３との直交面側の板厚はそ
れぞれ6.5mm，平行面側の板厚はそれぞれ3mmの角形鋼管
で鋼材材質ＪＩＳ−ＳＴＫＲ４１とした。

なお、この時の前記柱２１で前記平行面側の板厚は、前
記直交面側の板厚等の影響を大幅に受けることなく、計
測面である前記平行面側に顕著に現れるように薄くし
た。

梁２２はウェブ268mm×12mm，フランジ200mm×16mmで鋼
材材質ＪＩＳ−ＳＭ５０のＨ形鋼の一端部に、該梁２２
と直交させて460mm×240mm×28mmで鋼材材質ＪＩＳ−Ｓ
Ｍ５０のエンドプレート２２ａを固着させた。

ナット定着用キャップ１１は、460mm×240mm×4.5mmで
鋼材材質ＪＩＳ−ＳＳ４１の鍔部の板と、60.5mmΦ×3.
9mm，長さ30mmの鋼管で鋼材材質ＪＩＳ−ＳＴＰＧ３８
の胴部の円筒と、60.5mmΦ×4.5mmで鋼材材質ＪＩＳ−
ＳＳ４１の底板部の板とよりなり、前記胴部内径と同一
の開孔を有する鍔部の板に前記胴部の一端を、さらに前
記胴部の他端に前記底板部をそれぞれ固着したものより
なり、前記梁２２のウェブとの直交面側でかつ前記梁２
２のエンドプレート２２ａの対向面側に底板部が柱の内
面側に突出するように配設し、前記鍔部の板の端部周囲
は溶接により前記柱２１に固着させた。

前記柱２１と梁２２との締結用の長尺ボルト３はＭ２４
の長締め高力ボルトで、その配置は、柱２１軸心方向で
は前記梁２２のそれぞれのフェイス端部からそれぞれ40
mm、柱２１幅方向では前記梁２２のウェブ中心からそれ
ぞれ60mmの間隔をおいて合計８本で締結接合した。なお
この時の前記エンドプレート２２ａと該エンドプレート
２２ａと当接する柱２１の直交面側のボルト貫通孔は25
mmΦとした。

さらに前記柱２１で梁２２のウェブとの平行面側には隅
柱でのボルト開孔による応力変形等を考慮し、柱２１の
幅方向では柱２１中心からそれぞれ60mmの間隔をおくと
ともに、柱２１軸心方向では前記ウェブとの直交面側の
長尺ボルトで囲まれた面内にＭ２０の長尺ボルト２７合
計８本を貫装させた。なおこの時の前記柱２１のボルト
貫通孔は21mmΦとした。

試験体２０は、前記構成よりなる柱２１と梁２２間に前
記エンドプレート２２ａと同形状で板厚6mmの座板４を
配設した状態で前記締結用の長尺ボルト３で締結した
り、Ｍ２０の長尺ボルト２７を貫装させた後、圧縮強度
292kg/cm²のコンクリート５を前記柱２１内に充填させ
るとともに、両端に平板を固着させた。

これに加え、前記梁２２のウェブとの平行面側の柱２１
側面端部で、前記梁２２のフェイス延長線上に100mm×M
10のボルト２８を４本立設させた。

第４図は前記試験体２０の試験装置を示すもので、立設
させた前記柱２１の両端を、前記梁２２のウェブ中心か
ら730mm離れた位置２９，２９でそれぞれピン支持する
とともに、一端側を固定点で支持され往復動の動作を行
う油圧ジャッキ３０の他端側とピン支持された前記梁２
２の支持点２２ｂに、地震力を想定した荷重を静的に作
用させ、柱２１側面の荷重と剪断変形量とを変位計３
１，３１を用い計測した。

なお、この時の前記変位計３１，３１は、前記柱２１の
平行面側に配設された前記M1028のボルト間に、それぞ
れの変位計３１，３１が斜交するように配設した。

第５図は前記試験体２０の荷重と剪断変形量とを示す代
表的な相関関係図で縦軸は荷重(ton)、横軸は剪断変形
量(rad)を示す。

図中Ｐａ、Ｐｕ、Ｋｅは柱250mm角でウェブ板厚3mmとし
た時の、日本建築学会発行の文献（鉄骨鉄筋コンクリー
ト構造計算規準）に則り計算されたそれぞれ計算上の短
期許容耐力、最大耐力、初期剛性を示すもので、本図よ
り本考案のナット定着用キャップ１１を用いて行う柱梁
構造物の接合は、前記柱梁接合部の剪断力を低下させる
ことなく、耐力、靱性の大きな構造を得られることが確
認できた。

さらに本考案者は従来技術での柱梁接合構造の試験体４
０を製作し、前述の試験体２０と同一の試験装置を用い
て試験を行った。

この時の試験体４０は第６図に示すように、前述の試験
体２０とほぼ同一の構造体であるが、前記ナット定着用
キャップ１１の代わりに、460mm×240mm×6mmで鋼材材
質ＳＳ４１の座板４２を柱４１外面側に固着するととも
に、前述と同一のＭ２４の締結用の長尺ボルト３で柱４
１と梁２２とを締結接合したものである。なおこの時の
柱４１と座板４２のボルト貫通孔は25mmΦとした。

第７図は前記従来技術の試験体４０での荷重と剪断変形
量とを示す代表的な相関関係図で、前述の文献（コンク
リート工学）での試験結果とほぼ同様な傾向の値を示し
ており、本試験方法の妥当性が確認されるとともに、前
述の本考案の試験体２０の試験結果は、前記従来技術の
試験体４０の試験結果と比較すると大きな差異はなく、
これからも本考案のナット定着用キャップ１１を用いて
行う接合は、強度的に充分な柱梁構造物の接合部を得ら
れることが確認できた。

［考案の効果］ 以上のように本考案によれば、柱と梁とを締結する長尺
ボルトのナットやボルトを、鋼管の柱側面の内面に突設
させたナット定着用キャップに、柱外面側に突出させる
ことなく内蔵した状態で締結接合できるので、ＡＬＣパ
ネル等の外壁を取付ける際柱外面側に大幅に突出して取
付けることがない。

このことにより、たとえば居住区区画等の有効スペース
を広くしたり、外壁を直張りすることもできる。

またこのような接合部を有する柱梁接合構造物は、該接
合部の剪断力を低下させることなく、耐力、靱性の大き
な構造を得ることができるので、構造強度等の局部的な
低下を防止させるために座板を併設させる事もなく、多
量で重量の伴う座板の材料が不要となったり、加工、取
付の工数が低減できる等の効果も得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の柱梁接合構造のナット定着
用キャップを示す拡大断面図、第２図は本考案の一実施
例の柱梁接合構造のナット定着用キャップで鋼管の柱と
純鉄骨の梁との締結接合部を示す一部切欠断面図、第３
図（イ），（ロ）は本考案の一実施例の柱梁接合構造の
ナット定着用キャップを用いた柱梁接合構造の試験体を
示す断面図及び側面図、第４図は柱梁接合構造の試験体
の試験装置を示す説明図、第５図は本考案の一実施例の
柱梁接合構造の試験体の荷重と剪断変形量との関係示す
グラフ図、第６図（イ），（ロ）は従来技術の柱梁接合
構造の試験体の断面図及び側面図、第７図は従来技術の
試験体での荷重と剪断変形量との関係を示すグラフ図、
第８図は従来技術の柱梁接合構造を示す一部切欠断面図
である。 １……鋼管の柱、２……梁、３……長尺ボルト、５……
コンクリート、６……外壁、１１……ナット定着用キャ
ップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 舟木 英雄 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)考案者 林 靖男 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 審査官 青山 敏

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】コンクリート充填された鋼管の柱と、エン
   ドプレートを有する鉄骨等の梁とを長尺ボルトにより引
   張り接合してなる柱梁接合構造において、前記エンドプ
   レートと対向する鋼管の柱側面の内面側に、少なくとも
   ナットまたはボルトを内蔵できる内径と底板とを有する
   筒形状で、かつ底板部にボルト貫通孔を具備したナット
   定着用キャップを突設させ、さらに前記長尺ボルトを前
   記ナット定着用キャップと前記梁のエンドプレートとを
   貫装させ、ナットおよびボルトにて締結接合してなる柱
   梁接合構造。