JPH0693654A - 二重鋼管型トラス構造物用構造材およびその接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トラス鋼構造物の大きい荷重が作用する個所
に断面外形寸法の小さい二重管を採用でき、外管の塑性
変形を大きくかつ安定なものにすること。 【構成】 接合ボルト２６の左右に、節点部材のねじ孔
に螺合する接合用雄ねじ２６ａと、二重管の外管に取り
つけたエンド部材２５のねじ孔２５ａに螺合し接合用雄
ねじ２６ａと同一ピッチの逆螺旋とした接続用雄ねじ２
６ｂを設ける。鋼管構造部材２３とそれに挿入される曲
げ抵抗鋼管２４とが軸方向の中央部位で固定され、エン
ド部材２５のガイド部２５Ｂの外周面２５ｃと鋼管構造
部材２３の内周面２３ａとの間に、曲げ抵抗鋼管２４の
先端部位を挿入すると共に、曲げ抵抗鋼管２４の端面２
４ａとカバー部２５Ａの裏面２５ｂとの間に、鋼管構造
部材２３が座屈したとき曲げ抵抗鋼管２４の端部が相対
的に変位することができる座屈許容長さＬ₃₃の１／２よ
り長い寸法のガイド空間２８が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は二重鋼管型トラス構造物
用構造材およびその接合方法に係り、詳しくは、大スパ
ン構造物もしくは塔状構造物等のトラス鋼構造物に適用
される複数の長尺な鋼管構造部材を、その端部において
節点部材へ容易にかつ強固に接合することができるよう
にした構造材やその接合方法、さらには、多数の構造材
を用いてトラスを組み立てる際に好適となるトラス構築
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】長尺な鋼管などの構造部材を多数使用し
て、大スパン構造物や塔状構造物等を構築する場合に
は、各構造部材の端部を節点部材に接合し、トラス構造
を構成させることが多い。そして、多面体をなす一つの
節点部材に対して幾本かの構造部材を放射状に接合する
ために、構造部材の軸方向に変位可能とした接合ボルト
が使用される。そのような接合ボルトを介して構造部材
を節点部材に強力に接合することができるようにしたも
のとして、特開昭６３−５１５３９号公報，実開平２−
１８００３号公報や実開平２−１２５１０２号公報にお
いて提案されている接合装置がある。これらは、いずれ
も接合ボルトとスリーブ体とを主たる構成要素とし、接
合ボルトに形成したねじ部の径より大きい断面を有する
ボス部の外面に係合して回転力を伝達するとともに、そ
の接合ボルトの軸方向変位を可能にしたスリーブ体の回
転によって、構造部材の端部に取りつけた接合ボルトを
節点部材に形成したねじ孔に送りこむことができるよう
になっている。

【０００３】現在までに提案されている上記した接合装
置は、いずれも鋼管などの薄肉パイプを構造部材として
採用した場合に適用される構造となっている。一方、ト
ラス構造物では、各構造部材に作用する軸荷重に大小が
生じるのは周知のとおりであり、とりわけ、塔状構造物
の柱となる部分には非常に大きい力が作用する。それゆ
えに、薄肉の鋼管ばかりを構造部材として採用すると、
軸荷重の大きく作用する構造部材には大きい径の接合ボ
ルトが要求され、これに伴って大径の鋼管を使用しなけ
ればならなくなる。その場合に、トラス構造物中の構造
部材の太さが著しく不揃いとなって見栄えを損なった
り、一つの節点部材に幾つもの構造部材を放射状に接合
するに際して大きい接合装置が他の接合装置の取付けを
阻害するなどの事態が生じる。ところで、大径の鋼管と
同等な耐力を備えた構造部材として中実断面の棒材もし
くは厚肉管などの構造部材を採用すれば、その断面寸法
の縮小化を図ることができる。しかしながら、中実材も
しくは厚肉管を用いた構造部材を節点部材に接合するた
めに、構造部材の軸方向に変位可能とした接合ボルトを
備える接合装置を採用した例は、現在までほとんど存在
しない。これは、中実材などの構造部材が有する非常に
大きな断面耐力にバランスさせることができるコンパク
トな接合装置が開発されていないからである。したがっ
て、通常は、中実材の端部にボルトを予め溶接してお
き、トラスを構築している高所などへ搬送している。し
かし、大量の構造部材を投入する必要のある大型のトラ
ス構造物において、次々と組み立てられた他の構造部材
の端部に位置する節点部材にボルト溶接された構造部材
を接合するには、構造部材自体を回転させなければなら
ず、中実材や厚肉管などを組み込むことは極めて煩雑で
大掛かりな作業となる欠点がある。

【０００４】一方、本出願人は、特開平４−１４９３４
５号公報においてトラス用二重管型構造部材を提案し
た。これは、長尺な鋼管構造部材の撓みを抑制して座屈
変形を極めて大きくでき、トラス鋼構造物を構成する鋼
管構造部材のうち所望する鋼管構造部材のみに大きい軸
方向の短縮化を許容させることが可能となっている。こ
の構造部材によれば、大規模地震時に鋼管構造部材が大
きい軸荷重を受けても、大きい塑性変形と二重管による
総合耐力により、トラス構造物が急激に倒壊するのを防
止できる大きい耐震性を発揮させることができる。その
構造材５０は、図１９に示すように、薄肉管などの鋼管
構造部材５１と、その中に嵌挿される曲げ抵抗鋼管５２
と、ねじ孔機構５３を有して鋼管構造部材５１の端部開
口を閉止するエンド部材５４と、そのねじ孔機構５３に
取りつけられる接合ボルト５５を含む接合装置５６など
からなり、接合装置５６を介して構造材５０を節点部材
５７に接合することができる。その曲げ抵抗鋼管５２に
は鋼管構造部材５１の内周面との隙間が可及的に小さく
なる外径が与えられ、かつ、鋼管構造部材５１が軸方向
に塑性変形するとき設計上許容される予め決められた座
屈許容長さβの半分の長さだけ、両端でそれぞれ短くな
っている。

【０００５】このような構造によれば、構造材５０が大
きい軸圧縮力Ｐを受けたとき、鋼管構造部材５１は曲げ
抵抗鋼管５２に影響されることなく降伏して座屈許容長
さβだけ短くなることができ、構造材５０の大きい軸方
向変形が実現される。その変形の間に曲げ力が作用した
としても、曲げ抵抗鋼管５２が鋼管構造部材５１の曲げ
剛性を補う。鋼管構造部材５１が座屈許容長さβ分短く
なれば、曲げ抵抗鋼管５２の端面５２ａはエンド部材５
４の裏面５４ａに当接し、構造材５０に作用する軸圧縮
力Ｐが、鋼管構造部材５１と曲げ抵抗鋼管５２のそれぞ
れの耐力の総和で対抗され、以後の塑性変形の進行を緩
やかなものとすることができる。上記した鋼管構造部材
５１に座屈許容長さβを確保しておくと、構造材５０の
所望する軸方向塑性変形を達成することができる反面、
座屈許容長さβの半分が確保されている鋼管構造部材５
１の両端部には、曲げ抵抗鋼管５２の存在しない部分が
残る。すなわち、曲げ抵抗鋼管５２の端面５２ａとエン
ド部材５４の裏面５４ａとの間の部分は鋼管構造部材５
１のみであって、曲げ抵抗鋼管５２による補強がなされ
ておらず、その部分における鋼管構造部材５１の降伏後
の塑性変形が必ずしも軸対称的とならず不安定になりや
すい問題がある。その場合には、図２０中の実線Ａで示
すように、塑性変形直後の耐力が急激に低下し、その後
は、鋼管構造部材５１と曲げ抵抗鋼管５２との総合耐力
でもって圧縮力に対抗させることができなくなる。

【０００６】例えば、特開昭５６−２５５４９号公報に
は、構造部材を二重管として、内管を外管に対して変位
可能としたものが記載されている。この構造部材の内管
は外管が塑性変形する間の曲げ抵抗を発揮するととも
に、その一方の端面が外管の端部開口を閉止しているエ
ンド部材の裏面に当接した後は、両管の耐力によって圧
縮荷重に対抗させることができるようになっている。し
かし、内管の他方の端部は外管の他方端を閉止している
エンド部材に固定されており、内管に影響されない外管
の降伏後の塑性変形は上記の一方側においてのみ可能と
なっている。すなわち、前記した座屈許容長さは構造部
材の一方側だけに与えられる結果、外管の一方側の端部
における内管で補強されない部分が長くなり、外管に大
きい塑性変形量を与えようとすると、上記したごときの
不安定な変形がますます助長される難点がある。これを
回避するために構造部材を三重管にして、第一内管の一
方端を一つのエンド部材に固定しかつその第一内管に嵌
挿される第二内管の他方端を他方のエンド部材に固定す
るといった複雑な構成が余儀なくされる。これによって
構造部材の重量は増大し、その使用の途が制限される。
重量軽減を図るために二つの内管を薄くすれば、それぞ
れの内管の剛性や圧縮耐力は低くなり、内管が二重にな
っていない部分での曲げに対する外管の補強は著しく低
下する欠点がある。ところで、二重鋼管型の構造部材の
耐力を一重鋼管型の構造部材に発揮させようとすると、
その一重鋼管型の構造部材の径は著しく大きくなる。し
たがって、二重鋼管型の構造部材が実現されると、その
外径も小さいものとすることができる。一方、二重管の
構造部材を節点部材に接合するために好適な接合装置は
いまだ提案されていない。トラス構造物において大きい
荷重の作用する部位に二重鋼管型の構造部材を採用しよ
うとしても、一重鋼管型の構造部材を接合している節点
部材に接合することができなければ、荷重分担に応じた
幾つもの構造部材を一つの節点部材に放射状に配置する
ことができなくなる。

【０００７】本発明は上記の問題に鑑みなされたもの
で、その目的は、一重管に比べて外径寸法が小さくな
り、かつ、塑性変形量が大きく耐力も増大させることが
できる二重鋼管型の構造材を、他の一重鋼管型の構造部
材などとともにトラス構造物に採用できるようにするこ
と、トラス構造物を構成する多数の構造部材の太さの不
揃いを少なくして見栄えをよくすることができる二重鋼
管型の構造材のためのコンパクトな接合装置を提案する
こと、二重鋼管型の構造材を使用するうえで回避するこ
とのできない曲げ抵抗鋼管の存在しない部分における鋼
管構造部材の降伏後の塑性変形の安定化を図ること、構
造材における多重化を避けて軽量で曲げ抵抗を大きくす
ることができること、などを実現する二重鋼管型トラス
構造物用構造材およびその接合方法、ならびに、大スパ
ン構造物もしくは塔状構造物等におけるトラス構築方法
を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋼管構造部材
の端部を節点部材に接続する接合ボルトを、該接合ボル
トに形成したねじ部の径より大きい断面を有するボス部
の外面に係合して回転力を伝達するとともに、接合ボル
トの軸方向変位を可能にしたスリーブ体の回転によっ
て、前記節点部材に形成したねじ孔に送りこむことがで
きるようになっており、かつ、鋼管構造部材に作用する
軸圧縮力が直ちに伝わらないように鋼管構造部材より短
くされている曲げ抵抗鋼管が鋼管構造部材に内挿され、
曲げ抵抗鋼管の外径はその外面が鋼管構造部材の内周面
と可及的に小さい隙間を隔てて対向する寸法に選定さ
れ、鋼管構造部材に軸圧縮力が作用して鋼管構造部材が
変形しはじめたとき、その鋼管構造部材がその軸線に対
して直角方向へ撓むのを曲げ抵抗鋼管によって抑制する
ことができるようになっているトラス鋼構造物用の二重
鋼管型構造部材に適用される。その特徴とするところ
は、図１を参照して、鋼管構造部材２３の端部に取りつ
けられ軸線２５ｍの方向へ延びるねじ孔２５ａの形成し
たエンド部材２５は、鋼管構造部材２３の端面に当接し
てその鋼管構造部材２３の開口２３ｂを覆うカバー部２
５Ａと、そのカバー部２５Ａより小さい外径を有してカ
バー部２５Ａの裏面２５ｂに連なり鋼管構造部材２３内
へ突入するガイド部２５Ｂとを備える。接合ボルト２６
のボス部２６Ａの一方側には節点部材２１（図２参照）
のねじ孔２１ａに噛みあう接合用雄ねじ２６ａが形成さ
れるとともに、他方側にはエンド部材２５のねじ孔２５
ａに噛みあい接合用雄ねじ２６ａと同一ピッチの逆方向
螺旋とした接続用雄ねじ２６ｂが形成される。その接合
用雄ねじ２６ｂには、節点部材２１のねじ孔２１ａとの
噛みあいに必要なねじ込み長さＬ₁ のねじ部が確保され
る一方、接続用雄ねじ２６ｂには、エンド部材２５に設
けたねじ孔２５ａとの噛みあいに必要なねじ込み長さＬ
₂ のねじ部が確保される。スリーブ体２７の長さＬ
_S は、接合ボルト２６の全長Ｌから接合用雄ねじ２６ａ
の全長Ｌ₁₁と接続用雄ねじ２６ｂの全長Ｌ₂₂とを差し引
いた寸法よりも長く設定される。鋼管構造部材２３に内
挿される曲げ抵抗鋼管２４は、その軸線２４ｍの方向に
おける中央部位が鋼管構造部材２３の軸線２３ｍの方向
における中央部位で固定される（図２中の溶接点３２を
参照）。上記のガイド部２５Ｂの外周面２５ｃと鋼管構
造部材２３の内周面２３ａとの間には、曲げ抵抗鋼管２
４の先端部位が挿入されるとともに、曲げ抵抗鋼管２４
の端面２４ａとカバー部２５Ａの裏面２５ｂとの間に、
鋼管構造部材２３が座屈したとき曲げ抵抗鋼管２４の端
部がカバー部２５Ａの裏面２５ｂに向けて相対的に変位
することができる座屈許容長さＬ₃₃の１／２より長い変
位用隙間２９を確保したガイド空間２８が形成される。
また、図５に示すように、座屈許容長さＬ₃₃の１／２
と、鋼管構造部材２３が軸引張力を受けた場合に曲げ抵
抗鋼管２４の一方の端面２４ａが反カバー部側へ相対的
に離隔する設計上の許容引張変位量δ_t との和を、ガイ
ド空間２８の全長Ｌ_t から差し引いた長さＬ₆₆は、曲げ
抵抗鋼管２４の内径Ｄ₂₄の１倍ないし４倍とされる。図
１に戻って、ボス部２６Ａの接合用雄ねじ２６ａ寄りの
部位には、ボス部２６Ａの外面に係合させたスリーブ体
２７の脱落を阻止するとともに、鋼管構造部材２３を節
点部材２１に接合するために接合ボルト２６を回転させ
た際に破断しもしくは簡単に外すことができる脱落防止
部材３０を取りつけておくとよい。

【０００９】接合方法においては、図６に示すように、
まず、接続用雄ねじ２６ｂを、その全長Ｌ₂₂から接合用
雄ねじ２６ａのねじ込み長さＬ₁ を差し引いた長さにほ
ぼ等しい長さＬ₃ 分だけエンド部材２５のねじ孔２５ａ
に予め噛みあわせる。次に、スリーブ体２７の回転によ
って接合ボルト２６を回転させながら摺動変位させ、接
合用雄ねじ２６ａを節点部材２１のねじ孔２１ａに送り
込むとともに、接続用雄ねじ２６ｂをエンド部材２５の
ねじ孔２５ａに送り込む（図７参照）。スリーブ体２７
の一方端２７ａ（図８参照）が節点部材２１の接合面２
１ｐに当接し、かつ、他方端２７ｂがエンド部材２５の
外端面２５ｐに当接した時点で、増し締めするようにし
ている。トラス構築方法の発明にあっては、接合装置２
０を備えた二重鋼管型の構造材２２を順次節点部材２１
に接合する。節点部材２１，２１の芯間距離が定まった
以後は、接合ボルト３７（例えば図１２参照）に形成し
たねじ部３７ａの径より大きい断面外形を有するボス部
３７Ａの外面に係合して回転力を伝達するとともに、接
合ボルト３７の軸方向変位を可能にしたスリーブ体３４
を備え、接合ボルト３７が構造部材３５側へ後退してス
リーブ体３４内に退避できるとともに（図１３参照）、
その後に接合ボルト３７をスリーブ体３４から進出させ
ることができる接合装置３６によって、節点部材２１，
２１間に一重鋼管型の構造部材３５を順次接合するよう
にしたことである。

【００１０】

【作用】まず、鋼管構造部材２３よりは短い曲げ抵抗鋼
管２４を鋼管構造部材２３内へ挿入し、その曲げ抵抗鋼
管２４の中央部位と鋼管構造部材２３の中央部位とを固
定し（図２参照）、曲げ抵抗鋼管２４が鋼管構造部材２
３の中で動かないようにしておく。そして、エンド部材
２５を、そのガイド部２５Ｂが鋼管構造部材２３の開口
２３ｂを覆うように、鋼管構造部材２３に取りつける。
これによって、ガイド部２５Ｂの外周面２５ｃと鋼管構
造部材２３の内周面２３ａとの間にガイド空間２８が形
成され、曲げ抵抗鋼管２４の先端部位はガイド空間２８
に挿入配置される。このとき、曲げ抵抗鋼管２４の端面
２４ａとカバー部２５Ａとの間に、設計上予め決められ
た座屈許容長さＬ₃₃の１／２より少し長い変位用隙間２
９が確保される。次に、接合ボルト２６の接続用雄ねじ
２６ｂをエンド部材２５に設けたねじ孔２５ａに挿入
し、接続用雄ねじ２６ｂが、その全長Ｌ₂₂から接合用雄
ねじ２６ａのねじ込み長さＬ₁ を差し引いた長さにほぼ
等しい長さＬ₃ 分だけねじ孔２５ａに噛みあわされる。
接合ボルト２６のボス部２６Ａにスリーブ体２７を嵌め
（図６参照）、二重鋼管型の構造材２２を節点部材２１
に接近させて、接合ボルト２６の接合用雄ねじ２６ａを
節点部材２１のねじ孔２１ａに臨ませる。接続用雄ねじ
２６ｂは接合用雄ねじ２６ａと同一ピッチの逆ねじであ
り、スリーブ体２７を回転させると（図７参照）、接合
用雄ねじ２６ａが節点部材２１に送り込まれると同時
に、接続用雄ねじ２６ｂも同じ量だけエンド部材２５の
ねじ孔２５ａに送り込まれる。接続用雄ねじ２６ｂは予
め長さＬ₃ だけねじ孔２５ａに挿入されているので、ス
リーブ体２７を回転して接合用雄ねじ２６ａがねじ孔２
１ａとの噛みあいに必要なねじ込み長さＬ₁ 分挿入され
ると、接続用雄ねじ２６ｂもねじ孔２５ａとの噛みあい
に必要なねじ込み長さＬ₂ を達成する（図８参照）。ス
リーブ体２７の長さＬ_s は、接合ボルト２６の全長Ｌか
ら接合用雄ねじ２６ａの全長Ｌ₁₁と接続用雄ねじ２６ｂ
の全長Ｌ₂₂とを差し引いた寸法よりも長いため、接合用
雄ねじ２６ａがねじ込み長さＬ₁ を、接合用雄ねじ２６
ａもねじ込み長さＬ₂ を達成した時点で、スリーブ体２
７の両端２７ａ，２７ｂが節点部材２１とエンド部材２
５に当接する。その状態でスリーブ体２７を増し締めす
れば、大きい軸力が作用しても十分な接合強度を備えた
接合状態が実現される。

【００１１】上記のように接合してトラス構造物に組み
込まれた二重鋼管型の構造材２２に圧縮荷重が作用した
場合、節点部材２から伝達される圧縮力は、接合用雄ね
じ２６ａから接続用雄ねじ２６ｂを介して鋼管構造部材
２３へ伝達される。その際に曲げが生じようとしても、
鋼管構造部材２３は曲げ抵抗鋼管２４によって補強され
ており、簡単に曲がることはない。その軸圧縮力が大き
ければ、鋼管構造部材２３は降伏し塑性変形を始める。
しかし、ガイド空間２８には曲げ抵抗鋼管２４の先端部
位が挿入されており（図１参照）、かつ、その端面２４
ａとカバー部２５Ａの裏面２５ｂとの間にも、エンド部
材２４のガイド部２５Ｂが位置しているので、鋼管構造
部材２３の座屈変形はエンド部材２５の近くで外方に膨
らむ軸対称形をした安定なものとなる（図４参照）。鋼
管構造部材２３の座屈によって、曲げ抵抗鋼管２４の端
部２４ａがガイド空間２８を鋼管構造部材２３に対して
相対的に変位し、鋼管構造部材２３が座屈許容長さＬ₃₃
分短くなると、曲げ抵抗鋼管２４の端面２４ａがエンド
部材２５の裏面２５ａに当接する。この時点で鋼管構造
部材２３の座屈は止まり、鋼管構造部材２３と曲げ抵抗
鋼管２４の座屈耐力が軸圧縮力に対抗する。その対抗力
は鋼管構造部材２３のみの場合よりも大きいので、その
後の圧縮力に対して二重鋼管型の構造材２２は緩やかな
変形となる。

【００１２】二重鋼管型の構造材２２に引張荷重が作用
した場合には、その引張力が曲げ抵抗鋼管２４に及ぶこ
とはなく、設計上許容される大きさの引張力を受けたと
きには、鋼管構造部材２３の片側において許容引張変位
量δ_t （図５参照）の伸びが発生する。その結果、曲げ
抵抗鋼管２４の端面２４ａが反カバー部側へその変位量
δ_t だけ余分に離隔する。しかし、その時点で、座屈許
容長さＬ₃₃の１／２と許容引張変位量δ_t との和を、ガ
イド空間２８の全長Ｌ_t から差し引いた長さＬ₆₆が、曲
げ抵抗鋼管２４の内径Ｄ₂₄の１倍ないし４倍確保されて
いると、二重鋼管型の構造材２２に引張荷重が作用した
直後に圧縮荷重が作用して圧縮降伏したとしても、鋼管
構造部材２３の端部に生じる座屈変形は軸対称形に保持
され、最初に圧縮荷重が作用したときと同じ挙動を呈し
た安定なものとなる。ちなみに、ボス部２６Ａの接合用
雄ねじ２６ａ寄りに脱落防止部材３０（図１参照）を取
りつけておくと、二重鋼管型の構造材２２をトラス構築
中の節点部材２１の位置へ運ぶまでに、ボス部２６Ａの
外面２６ｍに係合させたスリーブ体２７を脱落させない
ようにしておくことができる。その脱落防止部材３０
は、構造材２２を節点部材２１に接合するために接合ボ
ルト２６を回転させた際、スリーブ体２７との相対移動
でもって破断したり、簡単に手で外すことができ、接合
作業に支障をきたすことはない。

【００１３】トラス構築方法においては、接合装置２０
を備えた二重鋼管型の構造材２２を順次節点部材２１に
接合すると（図１１参照）、節点部材２１，２１の芯間
距離が定まる。それ以後は、接合ボルト３７（図１２参
照）が構造部材３５側へ後退してスリーブ体３４内に退
避できるとともに、その後に、接合ボルト３７をスリー
ブ体３４から進出させることができる接合装置３６によ
って、その節点部材２１，２１間に構造部材３５を順次
接合する。二重鋼管型の構造材２２の断面外形寸法は、
同等の耐力を発揮させようとする一重管を採用した場合
よりも著しく小さく、トラス構造物中の荷重が大きく作
用しない個所に適用された構造部材３５との太さの不揃
いが抑制される。加えて、二重鋼管型の構造材２２では
コンパクトな接合装置２０によって節点部材２１に接合
でき、一つの節点部材２１に一重鋼管型の他の多くの構
造部材３５とともに接合する場合でも、接合装置相互の
干渉を回避しやすくなる。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、接合ボルトのボス部の
一方側に節点部材と接合する接合用雄ねじが、他方側に
鋼管構造部材の端部のエンド部材に接続する接続用雄ね
じが形成されているので、厚肉鋼管に代わる二重鋼管型
の構造材を、大スパン構造物もしくは塔状構造物等のト
ラス鋼構造物に採用することができる。その結果、中実
材などを使用した場合に必要とされるボルトの溶接作業
などが不要となり、構造部材の製作が簡便化される。そ
して、接合装置のコンパクト化も図られる。トラスの組
立作業においては長尺で重量の大きい構造部材を回転さ
せる必要もなく接合作業が容易となる。加えて、スリー
ブ体を用いて、逆ねじ構成の接合用雄ねじと接続用雄ね
じとを同時に節点部材とエンド部材に送り込むことがで
きるので、スリーブ体による増し締めもより一層精度よ
いものとなり、大きな締めつけトルクを与えた剛性の高
い接合部を形成させることができる。二重鋼管型の構造
材の採用が可能になると、断面耐力の大きい部材によっ
て小径化が図られ、また、荷重が大きく作用しない他の
個所に接合される一重管などと太さの揃ったものでトラ
スを構成させることができ、その見栄えも著しく向上す
る。二重鋼管型の構造材が圧縮荷重を受けても、曲げ抵
抗鋼管によって補強されて曲げ剛性が大きくなってお
り、曲がるような挙動が生じにくくなる。鋼管構造部材
が圧縮力によって降伏した後に生じる座屈変形は、鋼管
構造部材が曲げ抵抗鋼管とエンド部材のガイド部で拘束
され、外方に膨らんだ軸対称形となって安定したものと
なる。曲げ抵抗鋼管の端面がエンド部材のカバー部の裏
面に当接すると鋼管構造部材の座屈は止まり、鋼管構造
部材の耐力と曲げ抵抗鋼管の耐力とでもって軸圧縮力に
対抗することができ、その後の圧縮力に対して構造材の
変形は緩やかとなる。したがって、トラス構造物の急激
な倒壊は回避され、建物の中にいる人々は最初の大きい
変形の時点で危険に気づき、その後の緩やかな変形の間
に屋外へ脱出する時間的な余裕が確保される。ボス部の
接合用雄ねじ寄りの部位に脱落防止部材を取りつけてお
けば、構築中のトラス構造の所定位置まで二重鋼管型の
構造材を運搬する間に構造材の姿勢が水平でなくなって
も、ボス部の外面に係合させたスリーブ体を脱落させな
くて済む。二重鋼管型の構造材を節点部材に接合するた
めにスリーブ体を回転して接合ボルトを相対的に変位さ
せたときには脱落防止部材は簡単に破断され、また、手
作業などで容易に取り除くことができ、接合作業の円滑
化が促進される。

【００１５】接合方法の発明によれば、二重鋼管型の構
造材を節点部材に迅速かつ確実に接合することができ、
また、スリーブ体を増し締めして強固な接合を達成する
ことができる。トラス構築方法では、二重鋼管型の構造
材をその接合装置で順次節点部材に接合し、節点部材の
芯間距離が定まった後は、接合ボルトのスリーブ体内へ
の退避とスリーブ体外への進出が可能な接合装置を用い
て、荷重が大きく作用しない個所に適用される一重管を
節点部材間に接合すれば、大スパン構造物もしくは塔状
構造物等のトラス鋼構造物における構造部材の太さが比
較的揃いやすく、見栄えがよくなる。それのみならず、
接合装置もコンパクト化され、一つの節点部材に二重鋼
管型の構造材や一重鋼管型の構造部材を幾つも接合する
ときの接合装置の相互の干渉が回避され、所望する本数
の構造部材を配置することができるようになる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明に係る二重鋼管型トラス構造
物用構造材やそれを用いた接合方法などを、図面をもと
にして詳細に説明する。図２は、接合装置２０，２０を
用いて、二つの節点部材２１，２１の間に一本の二重鋼
管型の構造材２２を接合するときの全体図である。その
接合装置２０は個々に接合ボルト２６を備えており、そ
の接合ボルト２６は、後で詳しく述べるが、それ自体が
両端部に有するねじ部の径より大きい六角の断面外形を
したボス部を備えている。そして、その外面に係合して
回転力を伝達するとともに、その接合ボルト２６の軸方
向変位を可能にしたスリーブ体２７の回転によって、節
点部材２１に形成したねじ孔２１ａに接合ボルト２６を
噛みあわせ、二重鋼管型の構造材２２を節点部材２１に
強固に接合することができるようになっている。上記の
構造材２２は次に述べるごとく二重鋼管構造であり、そ
れを接合する節点部材２１は、例えば周囲の四個所およ
び前後の各面に接合面２１ｐ，２１ｐを形成しており、
何本かの構造材２２を放射状に接合することができる多
面体となっている。

【００１７】図１は接合装置２０を含む構造材２２の片
側における縦断面図であり、外管としての鋼管構造部材
２３と内管としての曲げ抵抗鋼管２４とで二重管を構成
している。その曲げ抵抗鋼管２４は、鋼管構造部材２３
に作用する軸圧縮力Ｐが直ちに伝わらないように、鋼管
構造部材２３より短くされている。その外径は、外面２
４ｃが鋼管構造部材２３の内周面２３ａと可及的に小さ
い隙間αを隔てて対向する寸法に選定されている。具体
的には、例えば、外径６０．５ｍｍで厚み３．２ｍｍの
鋼管構造部材２３と、外径５３．６ｍｍといった曲げ抵
抗鋼管２４とが採用され、周囲の隙間αは０．２５ｍｍ
が確保される。このように小さな隙間αが設けられてい
るのは、曲げ抵抗鋼管２４を鋼管構造部材２３に挿入で
きるようにするためと、鋼管構造部材２３に軸圧縮力が
作用して変形しはじめたとき、誇張して示す図３のよう
に、その鋼管構造部材２３がその軸線２３ｍに対して直
角方向へ撓もうとするのを抑制するように機能させるた
めである。なお、曲げ抵抗鋼管２４として引抜鋼管を採
用すれば、その所要の内外径寸法を得るための加工は容
易となる。図１に戻って、鋼管構造部材２３の端部に
は、軸線２５ｍの方向へ延びる左螺旋のねじ孔２５ａを
形成したエンド部材２５が溶接などによって固定され
る。これは、鋼管構造部材２３の端面に当接してその開
口２３ｂを覆うカバー部２５Ａと、そのカバー部２５Ａ
より小さい外径を有してカバー部２５Ａの裏面２５ｂに
連なり、鋼管構造部材２３内へ突入するガイド部２５Ｂ
とを備えている。

【００１８】そのエンド部材２５に取りつけられる接合
装置２０は、接合ボルト２６とスリーブ体２７とからな
っている。その接合ボルト２６には、その軸方向の略中
央部位にボス部２６Ａが形成され、そのボス部２６Ａの
一方側すなわち左側には節点部材２１（図２参照）のね
じ孔２１ａに噛みあう右ねじの接合用雄ねじ２６ａが形
成される。そして、右側は、エンド部材２５の中心部位
に形成したねじ孔２５ａに噛みあい接合用雄ねじ２６ａ
と同一ピッチの左ねじの接続用雄ねじ２６ｂとなってい
る。上記の接合用雄ねじ２６ａには、節点部材２１のね
じ孔２１ａとの噛みあいに必要なねじ込み長さＬ₁ のね
じ部が確保される一方、接続用雄ねじ２６ｂには、ねじ
孔２５ａとの噛みあいに必要なねじ込み長さＬ₂ のねじ
部が確保される。そして、接合用雄ねじ２６ａはねじ込
み長さＬ₁ より少し長い全長Ｌ₁₁を備え、接続用雄ねじ
２６ｂはねじ込み長さＬ₂ より長い全長Ｌ₂₂となってい
る。なお、上記した接合用雄ねじ２６ａのねじ込み長さ
Ｌ₁ は、接続用雄ねじ２６ｂのねじ込み長さＬ₂ よりも
短い。これは、一般的に、節点部材２１の材料強度が鋼
管構造部材２３と曲げ抵抗鋼管２４とをあわせた強度よ
り大きいので、接続用雄ねじ２６ｂのねじ込み長さＬ₂
を長くしておくことが好ましいことに基づいている。し
かし、本発明においては、後述するごとく、構造材２２
を節点部材２１に接合するに先だち、エンド部材２５に
接合ボルト２６を予めある程度噛みあわせておく必要が
あるために、接続用雄ねじ２６ｂのねじ込み長さＬ₂ は
接合用雄ねじ２６ａのねじ込み長さＬ₁ よりも必然的に
長くなっている。

【００１９】上記したごとく接合用雄ねじ２６ａの節点
部材２１との噛みあいに必要な長さがＬ₁ であり、接続
用雄ねじ２６ｂの全長はＬ₂₂とされているので、当初に
接合ボルト２６がエンド部材２５に取りつけられると
き、接続用雄ねじ２６ｂがねじ孔２５ａと噛みあわされ
る長さＬ₃ は、Ｌ₂₂−Ｌ₁ かそれより少し短く選定され
る（図６参照）。この長さＬ₃ に、スリーブ体２７の回
転によって接続用雄ねじ２６ｂをねじ孔２５ａに噛みあ
わせた長さＬ₁ を加えると、エンド部材２５のねじ孔２
５ａとの噛みあいに必要な接続用雄ねじ２６ｂのねじ込
み長さＬ₂ が達成される（図８参照）。その結果、トラ
ス構造が組みあがった後に設計上の最大軸力が材料強度
の大きい節点部材２１から構造材２２に伝達されたとし
ても、それに十分耐えることができる接合強度を確保す
ることができる。なお、図６と同じ状態にある図１にお
いて、接合用雄ねじ２６ａの先端からスリーブ体２７の
一方端２７ａまでの距離Ｌ₄ を、接合用雄ねじ２６ａの
必要ねじ込み長さＬ₁ の二倍とすべく、接続用雄ねじ２
６ｂがねじ孔２５ａに噛みあわされる。その結果、接合
用雄ねじ２６ａが節点部材２１のねじ孔２１ａに所望量
送り込まれた時点で、図８のように、スリーブ体２７の
一方端２７ａが節点部材２１の接合面２１ｐに当接し、
また、他方端２７ｂもエンド部材２５の外端面２５ｐに
当接することになる。

【００２０】接合装置２０を構成するスリーブ体２７の
外面には、接合ボルト２６のボス部２６Ａを回転するた
め回転力作用部３３（図１参照）が断面六角形に形成さ
れ、その内面はボス部２６Ａの外面２６ｍに係合して回
転力を伝達し、かつ、接合ボルト２６が軸方向に摺動し
ながら変位することができる六角状の挿入孔２７ｎを備
えている。そして、スリーブ体２７の長さＬ_s は、接合
ボルト２６の全長Ｌから接合用雄ねじ２６ａの全長Ｌ₁₁
と接続用雄ねじ２６ｂの全長Ｌ₂₂とを差し引いた寸法よ
りも少し長く選定される。このスリーブ体２７は、構造
材２２を節点部材２１に接合するに先だち接合ボルト２
６に嵌め込まれる。そして、スリーブ体２７を回転させ
れば、図７を経て図８のように、接合ボルト２６を軸方
向へ変位させながら、接合用雄ねじ２６ａを節点部材２
１に噛みあわせ、同時に接続用雄ねじ２６ｂもエンド部
材２５のねじ孔２５ａに送り込むことができる。なお、
エンド部材２５のねじ孔２５ａには接続用雄ねじ２６ｂ
を後述する長さＬ₃ だけ予め挿入して接合ボルト２６が
取りつけられる（図６参照）。このようにして接合ボル
ト２６を取りつけた構造材２２は節点部材２１の位置す
るところまで移動される。しかし、クレーンなどによる
運搬の途中で構造材２２が水平に保たれないこともある
のを考慮して、接合ボルト２６に外挿したスリーブ体２
７が簡単に脱落するのを防止するために、図１に示すよ
うな脱落防止部材３０が装着される。この脱落防止部材
３０は、構造材２２を節点部材２１に接合するために接
合ボルト２６を回転させ、スリーブ体２７が節点部材２
１に接近した時点で破断したり脱落させまた手で簡単に
外すことができるようにするために、ボス部２６Ａの接
合用雄ねじ２６ａ寄りの部位に取りつけられる。これ
は、例えば短いプラスチック製のピン３０ａであり、ボ
ス部２６Ａに設けた小さな孔に立てておけばよい。もし
くは、ボス部２６Ａの１８０度隔てた個所に孔を形成
し、それに図示しないがＣ形のフックを係止させたよう
なものでもよい。

【００２１】二重鋼管型の構造材２２は、上記した鋼管
構造部材２３と曲げ抵抗鋼管２４、鋼管構造部材２３の
端部に固定したエンド部材２５と、そのエンド部材２５
に取りつけられる接合装置２０とから構成されるが、そ
の接合装置２０に使用される接合ボルト２６としては、
二重鋼管型の構造材２２を節点部材２１に接合するに適
した高力ボルトが採用される。二重管を形成する鋼管構
造部材２３と曲げ抵抗鋼管２４とは、曲げ抵抗鋼管２４
の軸線２４ｍの方向における中央部位と、鋼管構造部材
２３の軸線２３ｍの方向の中央部位とで固定される。こ
れは、図２に示すようにプラグ溶接３２などによって達
成される。その場合、鋼管構造部材２３に孔が設けら
れ、その孔に溶接肉盛りするようにして、曲げ抵抗鋼管
２４を鋼管構造部材２３に一体化させることができる。
もちろん、上記の孔にねじを刻設しておき、図示しない
が、そのねじ孔にボルトを挿入して曲げ抵抗鋼管２４の
周上の例えば三個所を強く押さえたり、曲げ抵抗鋼管２
４に設けたねじ孔にねじ込んだりする形態を採ることも
できる。これは、構造材２２の取付姿勢の如何によら
ず、初期状態においては、次に述べるガイド空間２８
（図１参照）が左右同じ長さとなり、また、鋼管構造部
材２３が軸圧縮力を受けたり軸引張力を受けて軸方向の
長さが変化しても、中央部位における相対変位が生じな
いようにして、左右における相対的な変化が同一となる
ようにするためである。上記したエンド部材２５のガイ
ド部２５Ｂは後述するがカバー部２５Ａよりも長く設定
されており、そのガイド部２５Ｂの外周面２５ｃと鋼管
構造部材２３の内周面２３ａとの間には、ガイド空間２
８がリング状に形成される。このガイド空間２８には、
上記の曲げ抵抗鋼管２４の先端部位が挿入されるが、そ
の内面２４ｂとガイド部２５Ｂの外周面２５ｃとの隙間
γは可及的に小さくされている。そして、曲げ抵抗鋼管
２４の端面２４ａとカバー部２５Ａの裏面２５ｂとの間
には、少なくとも鋼管構造部材２３が座屈したとき曲げ
抵抗鋼管２４の端部がカバー部２５Ａの裏面２５ｂに向
けて相対的に変位することができる座屈許容長さＬ₃₃の
半分、もしくはそれより少し長い変位用隙間２９が確保
されている。ちなみに、その座屈許容長さＬ₃₃は、構造
材２２が例えば２ｍの場合１０ｍｍ程度に、３ｍの場合
１５ｍｍ程度に選定される。

【００２２】上記の曲げ抵抗鋼管２４は、構造材２２が
圧縮荷重を受けたとき、鋼管構造部材２３の曲げ剛性の
強化を図るとともに、鋼管構造部材２３の降伏後の塑性
変形を安定した軸対称形となるように案内する機能を有
している。すなわち、鋼管構造部材２３に軸圧縮力Ｐが
作用して座屈荷重が作用すると、前述したが、曲げ抵抗
鋼管２４は図３に示す状態で曲げ防止作用を発揮する。
それのみならず、鋼管構造部材２３が降伏した後の座屈
変形において、エンド部材２５の近傍の鋼管構造部材２
３の周囲が、図４に示すように、均等に外方へ膨らみや
すいように誘導する。そのような曲げ抵抗鋼管２４の機
能をより一層効果的なものとするために、上記のガイド
空間２８は、曲げ抵抗鋼管２４の先端部位が鋼管構造部
材２３に対して相対的に動くための空間の確保と曲げ抵
抗鋼管２４の相対変位のためのガイディングを提供す
る。なお、ガイド空間２８は、少なくとも上記した座屈
許容長さＬ₃₃の１／２と曲げ抵抗鋼管２４の内径Ｄ₂₄の
１倍ないし４倍の長さとを加えた長さを備えている。ち
なみに、構造材２２は圧縮荷重を受けるだけでなく引張
荷重も作用することを考慮しておけば、ガイド空間２８
の長さを、図５に示すように、上記した寸法に鋼管構造
部材２３が軸引張力を受けた場合に曲げ抵抗鋼管２４の
一方の端面２４ａが反カバー部側へ相対的に離隔する設
計上の許容引張変位量δ_t を加えたものにしておくとよ
い。この場合、座屈許容長さＬ₃₃の１／２と許容引張変
位量δ_t との和をガイド空間２８の全長Ｌ_t から差し引
いた長さＬ₆₆も、曲げ抵抗鋼管２４の内径Ｄ₂₄の１倍な
いし４倍とされる。なお、以上のいずれの図において
も、長さＬ₆₆は内径Ｄ₂₄の約１倍の寸法で表されてい
る。

【００２３】上記したように、鋼管構造部材２３に軸対
称形の変形が生じやすくさせているのは、大きい圧縮荷
重が作用した場合に、図２０の破線Ｂで示すように、そ
の軸方向に大きい塑性変形を実現し、地震などによって
大きい荷重が作用したとき、トラス構造物が大きく変形
するのを許容するためである。しかし、その後も大きな
荷重が作用するときには、曲げ抵抗鋼管２４の端面２４
ａがエンド部材２５に当接し、鋼管構造部材２３の耐力
と曲げ抵抗鋼管２４の耐力との和でもってその荷重に対
抗させ、上記の破線Ｂの右端のほぼ平らな部分Ｂａのよ
うに変形を持続させ、トラス構造物の急激な倒壊を防止
することができる。ちなみに、上記の接合ボルト２６は
エンド部材２５のカバー部２５Ａとガイド部２５Ｂとを
貫通したねじ孔２５ａに噛みあわされているが、図示し
ないが、エンド部材２５のカバー部２５Ａには、その中
央部位に接続用雄ねじ２６ｂより大きい孔をあけてお
き、その接続用雄ねじ２６ｂが噛みあうねじ孔を形成し
た別体のガイド部２５Ｂをカバー部２５Ａの裏面２５ｂ
に溶接するなどして一体化させておいてもよい。その場
合には、ガイド部２５Ｂとして六角ナットのようなもの
を採用することができる。

【００２４】以上のような構成によれば、次のようにし
て、二重鋼管型の構造材２２を節点部材２１に強固に高
力ボルト２６を用いて接合することができる。まず、鋼
管構造部材２３よりは短い曲げ抵抗鋼管２４を鋼管構造
部材２３内へ挿入し、その曲げ抵抗鋼管２４の中央部位
が鋼管構造部材２３の軸方向中央部位に一致するように
配置する。そして、双方の中央部位を溶接もしくはねじ
止めなどによって、曲げ抵抗鋼管２４を鋼管構造部材２
３の中で動かないように固定する（図２参照）。次に、
軸線２５ｍの方向へ延びるねじ孔２５ａを形成したカバ
ー部２５Ａと、そのカバー部２５Ａより小さい外径を有
してカバー部２５Ａの裏面２５ｂに連なり鋼管構造部材
２３内へ突入するガイド部２５Ｂとを備えるエンド部材
２５を、そのカバー部２５Ａが鋼管構造部材２３の端部
に当接してその開口２３ｂを覆うように、溶接などによ
って取りつける。これによって、ガイド部２５Ｂの外周
面２５ｃと鋼管構造部材２３の内周面２３ａとの間には
ガイド空間２８が形成される。なお、曲げ抵抗鋼管２４
の先端部位は、そのガイド空間２８に挿入された恰好と
なる。そして、曲げ抵抗鋼管２４の端面２４ａとカバー
部２５Ａの裏面２５ｂとの間には、設計上予め決められ
た座屈許容長さＬ₃₃の１／２より長い変位用隙間２９が
確保される。

【００２５】トラス構築現場の地上などにおいて、節点
部材２１のねじ孔２１ａに噛みあう接合用雄ねじ２６ａ
が形成されている接合ボルト２６を、接続用雄ねじ２６
ｂを介してエンド部材２５に設けたねじ孔２５ａに噛み
あわせる。このとき、接合ボルト２６のボス部２６Ａを
手でエンド部材２５に向かって左回転させ、接続用雄ね
じ２６ｂを長さＬ₃ だけエンド部材２５のねじ孔２５ａ
に挿入する（図１参照）。そして、スリーブ体２７をボ
ス部２６Ａの外面２６ｍに係合させ、その他方端２７ｂ
がエンド部材２５の外端面２５ｐに当接するようにす
る。そして、スリーブ体２７の一方端２７ａに接触する
程度の近い個所に脱落防止用のピン３０ａを立てる。上
記の接続用雄ねじ２６ｂを長さＬ₃ だけねじ孔２５ａに
挿入する作業、接合ボルト２６をエンド部材２５に仮止
めする作業、さらには、接合ボルト２６にスリーブ体２
７を嵌めた後にピン３０ａを取りつける作業は、構造材
２２を出荷する時点で行っておけば、作業現場での手間
を省くことができる。構造材２２の輸送中にスリーブ体
２７が左回転しようとしてもピン３０ａによって接合ボ
ルト２６の進出が阻止され、接続用雄ねじ２６ｂのねじ
孔２５ａとの所定の噛みあい長さＬ₃ は維持される。一
方、スリーブ体２７が右に回転すれば接続用雄ねじ２６
ｂのねじ孔２５ａとの噛みあい長さはＬ₃ より少なくな
るが、その回転量が多くないかぎりは、構造材２２の姿
勢が水平に保持されていなくても、スリーブ体２７はピ
ン３０ａによってその脱落が防止される。なお、輸送中
にスリーブ体２７が少し右回転している場合には、スリ
ーブ体２７がエンド部材２５の外端面２５ｐかピン３０
ａのいずれか一方から離れているので、接続用雄ねじ２
６ｂのねじ孔２５ａとの噛みあい長さがＬ₃ より少なく
なっていることが一目で分かる。その場合には、節点部
材２１に接合する直前にスリーブ体２７を手で左回転し
てやれば、所定の噛みあい長さＬ₃ は簡単に再現され
る。

【００２６】二重管の両端に接合装置２０を装着したも
のを、トラス構築中の節点部材２１の位置までクレーン
などで移動し、図６に示すように、節点部材２１のねじ
孔２１ａに接合ボルト２６の接合用雄ねじ２６ａの先端
を臨ませる。接続用雄ねじ２６ｂは接合用雄ねじ２６ａ
と同一ピッチの逆ねじであり、スリーブ体２７の回転力
作用部３３にレンチなどを掛けて、図７のように右回転
させる。挿入孔２７ｎを介して接合ボルト２６は回転
し、接合用雄ねじ２６ａが節点部材２１のねじ孔２１ａ
内に送り込まれる。これと同時に、接合用雄ねじ２６ａ
と同一ピッチを有する左ねじの接続用雄ねじ２６ｂも同
じ量だけエンド部材２５のねじ孔２５ａ内に送り込まれ
る。この間に、ピン３０ａはスリーブ体２７の一方端２
７ａによって破断され、接合ボルト２６はスリーブ体２
７の挿入孔２７ｎ内で軸方向へ摺動変位する。接続用雄
ねじ２６ｂは予め長さＬ₃ だけねじ孔２５ａに挿入され
ているので、スリーブ体２７を回転して接合用雄ねじ２
６ａがねじ孔２１ａとの噛みあいに必要なねじ込み長さ
Ｌ₁ 分挿入されると（図８参照）、接続用雄ねじ２６ｂ
はねじ孔２５ａにＬ₃ ＋Ｌ₁ の長さすなわち噛みあいに
必要なねじ込み長さＬ₂ の噛みあわせを達成する。スリ
ーブ体２７の長さＬ_s は、接合ボルト２６の全長Ｌから
接合用雄ねじ２６ａの全長Ｌ₁₁と接続用雄ねじ２６ｂの
全長Ｌ₂₂とを差し引いた寸法よりも少し長く選定されて
いる。その結果、上記したねじ込み長さＬ₁ だけ接合ボ
ルト２６を送り込んだ時点で、スリーブ体２７の一方端
２７ａが節点部材２１の平坦な接合面２１ｐに当接する
と同時に、他方端２７ｂがエンド部材２５の外端面２５
ｐに当接する。この図８の状態において、スリーブ体２
７に大きいトルクを作用させて増し締めすることがで
き、構造材２２は剛性の高い接合部を介して節点部材２
１に強固に接合される。

【００２７】このようにして、構造材２２を節点部材２
１に接合すれば、例えば図９の矢印の方向へ順次構造材
２２を組立てていくことができる。ちなみに、このよう
にして一列に接合されたものを柱にして、後述するが、
その各節点部材２１に他の形式の接合装置３６を用いて
鋼管などの構造部材３５を図１０に示すごとく多数接合
すれば、所望する形状のトラスを構築することができ
る。図６から図８までの動きから分かるように、接合ボ
ルト２６を固定して眺めると、二重管は左行する一方、
節点部材２１が右行するように挙動し、両者間の距離が
スリーブ体２７の長さＬ_s となる。実際には、節点部材
２１の位置が定まっていることが多く、スリーブ体２７
の回転につれて構造材２２が移動することになる。しか
し、構造材２２はクレーンなどで吊り下げられた状態に
あり、その動きは何ら阻害されることがない。ところ
で、スリーブ体２７の長さはもちろんのこと、エンド部
材２５の外端面２５ｐから他方のエンド部材２５の外端
面２５ｐまでの寸法は、現在の加工技術をもってすれば
極めて正確に所望長さとすることができる。したがっ
て、構造材２２を節点部材２１に接合した時点では、構
造材２２の左右の節点部材２１，２間の距離は計画どお
りのものとなる。二重鋼管型の構造材２２は非常に大き
な断面耐力を有するが、それに対応して大きい荷重の伝
達を可能にする接合装置をコンパクトに形成することが
できる。それと同時に、大きな力が作用する部分に一重
鋼管を採用するとその外径は大きくなるが、同等かそれ
以上の耐力を発揮するにもかかわらず小さな断面外形を
した二重鋼管型の構造材の使用が可能となる。従前にお
いて中実材などを採用しようとすると、高力ボルトを溶
接しておかなければならなかったが、エンド部材にねじ
孔加工を施しておくだけでよく、構造材の製造が簡便で
輸送も容易なものとなる。それのみならず、節点部材と
の接合においては長尺な構造材自体を回転させる必要が
なく、接合作業の簡便化も図られ、所望するトルクを接
合部位に作用させることが極めて容易となる。

【００２８】ちなみに、ボス部２６Ａの長さは図１に示
したごとくスリーブ体２７の長さに近いものである必要
はない。当初に接合ボルト２６を二重管に組み込んだ時
点でボス部２６Ａの外面２６ｍにスリーブ体２７を係合
させることができれば、二点鎖線で示したような短いも
のであってもよい。接合装置においては、それに使用さ
れる接合ボルト２６に形成したボス部２６Ａの形状も前
述した六角断面に限られることはなく、トルク伝達の可
能な多角形を採用することができる。その場合、スリー
ブ体２７の中に形成される挿入孔２７ｎも、その形に見
あったものにしておけばよいことは言うまでもない。ま
た、接合ボルト２６の接合用雄ねじ２６ａと接続用雄ね
じ２６ｂとは同一ピッチの逆ねじであれば、その径は同
じである必要がない。したがって、節点部材２１の大き
さや鋼管構造部材２３などの断面寸法を勘案して、接続
用雄ねじ２６ｂに所望するねじ径を与えておけばよい。

【００２９】上記のように接合してトラス構造物に組み
込まれた二重鋼管型の構造材２２に圧縮荷重が作用した
場合、節点部材２から伝達される圧縮力は、接合用雄ね
じ２６ａから接続用雄ねじ２６ｂを介して鋼管構造部材
２３へ伝達される。その際に曲げ力が作用しても、鋼管
構造部材２３は曲げ抵抗鋼管２４によって補強されてお
り、簡単に曲がることはない。その圧縮力が大きけれ
ば、鋼管構造部材２３は降伏し塑性変形を始める。しか
し、ガイド空間２８には曲げ抵抗鋼管２４の先端部位が
挿入されており、かつ、その端面２４ａとカバー部２５
Ａの裏面２５ｂとの間にもエンド部材２４のガイド部２
５Ｂが位置しているので、鋼管構造部材２３の座屈変形
は、図４に示すように、エンド部材２５の近くで外方に
膨らむ軸対称形をした安定なものとなる。鋼管構造部材
２３の座屈によって、曲げ抵抗鋼管２４の端部が変位用
隙間２９を鋼管構造部材２３に対して相対的に移動し、
鋼管構造部材２３が座屈許容長さＬ₃₃分短くなると、曲
げ抵抗鋼管２４の端面２４ａがエンド部材２５の裏面２
５ａに当接する（図４参照）。この時点で鋼管構造部材
２３の軸対称形した座屈変形は止まり、鋼管構造部材２
３と曲げ抵抗鋼管２４の座屈耐力が軸圧縮力に対抗す
る。その対抗力は鋼管構造部材２３のみの場合よりも大
きいので、その後の圧縮力に対して二重鋼管型の構造材
２２は極めて緩やかな変形となる（図２０の破線Ｂａ参
照）。したがって、トラス構造物の急激な倒壊は回避さ
れ、建物の中にいる人々は最初の大きい変形の時点で危
険に気づき、その後の緩やかな変形の間に屋外へ脱出す
ることができる。なお、二重鋼管型の構造材２２に引張
荷重が作用した場合には、その引張力が曲げ抵抗鋼管２
４に及ぶことはない。設計上許容される大きさの引張力
を受けたときには、鋼管構造部材２３の片側において許
容引張変位量δ_t の伸びが生じ、その結果、曲げ抵抗鋼
管２４の一方の端面２４ａが反カバー部側へ許容引張変
位量δ_t だけ離隔する。しかし、その時点で、図５に示
すように、座屈許容長さＬ₃₃と許容引張変位量δ_t との
和を、ガイド空間２８の全長Ｌ_t から差し引いた長さＬ
₆₆が、曲げ抵抗鋼管２４の内径Ｄ₂₄の１倍ないし４倍分
確保されていると、二重鋼管型の構造材２２に引張荷重
が作用した直後に圧縮荷重が作用して降伏したとして
も、鋼管構造部材２３の端部に生じる座屈変形は軸対称
形に保持され、最初から圧縮荷重が作用したときと同じ
挙動を呈した安定したものとなる。

【００３０】図１１は、上記した接合装置２０でもって
二重鋼管型の構造材２２，２２を、塔状構造物の柱に使
用した場合の例である。図中の太い部材が二重管であ
り、中太もしくは細く示した部材が一重管の構造部材３
５である。その薄肉管などの構造部材３５は、トラス構
造のなかでも大きい力の作用しないところに採用され、
一般的には構造材２２よりも細いパイプとなっている。
しかも、構造材２２を配置した後は、その構造材２２の
長さに規定されて、両端に位置する節点部材２１，２１
間の芯間距離が定まっていることが多い。そこで、その
構造部材３５には、従来技術のところで少し触れたが、
特開昭６３−５１５３９号公報に記載の構造、すなわち
図１２のごとく、接合ボルト３７に形成したねじ部３７
ａの径より大きい断面を有するボス部３７Ａの外面に係
合して回転力を伝達するとともに、その接合ボルト３７
の軸方向変位を可能にしたスリーブ体３４を備え、接合
ボルト３７を構造部材３５側へ押し込みスリーブ体３４
内に完全に退避させることができる接合装置を採用した
り、実開平２−１８００３号公報に記載の構造すなわち
図１４に示す接合装置３９や、図示しないが実開平２−
１２５１０２号公報にあるような接合装置を採用すると
よい。

【００３１】前者は、スリーブ体３４内に位置する接合
ボルト３７の背部、すなわち、ボス部３７Ａと構造部材
３５側の端面３５ｐとの間にスプリング３８を介在させ
ている。そして、そのスプリング３８の弾力を利用して
接合ボルト３７を構造部材３５側へ押し込み、スリーブ
体３４内に完全に退避させることができるような接合装
置３６となっている。したがって、図１３のように接合
ボルト３７の先端を節点部材２１の接合面２１ｐに接触
させればスプリング３８が縮んで接合ボルト３７が後退
し、その接合ボルト３７が節点部材２１のねじ孔２１ａ
に臨むと、ねじ部３７ａがスプリング３８の弾発力で復
元される。その先端はねじ孔２１ａに呼び込まれ、以後
スリーブ体３４を回転させれば、接合ボルト３７が前進
して、構造部材３５を節点部材２１に強固に接合するこ
とができる（図１２参照）。上記した図１４の接合装置
３９では、接合ボルト４０にスリーブ体４１の回転によ
って正逆の送りを可能にする変位用ねじ４２が形成され
ている。ちなみに、この接合装置３９では、薄肉鋼管４
３の端部にエンド部材４３Ａが固定され、それに噛みあ
わせて固定した支持筒４３Ｂに、上記の変位用ねじ４２
が螺合されている。したがって、構造部材４３を節点部
材へ運ぶ前に、ボス部４０Ａを介したスリーブ体４１の
逆回転により、図示のごとく、変位用ねじ４２を支持筒
４３Ｂ内へ進入させて接合ボルト４０を後退させてお
き、その接合ボルト４０のねじ部４０ａを節点部材のね
じ孔に臨ませた後にスリーブ体４１を正回転させると、
接合ボルト４０が前進して強固な接合が達成されるよう
になっている。上記したいずれもが、二つの節点部材の
芯間距離が定まった後に構造部材を配置することができ
るようにしているので、図１０や図１１に示すように、
一重管などの構造部材３５と二重鋼管型の構造材２２と
を混在して、トラス構造物全体を組み立てることができ
る。中実材と同じ耐力を発揮する中空の一重管は極めて
大きい径となるが、それに代えて二重管を採用すると、
一重管よりは細い構造材２２とすることができるので、
他の構造部材３５などとの太さのばらつきも少なくな
り、トラス構造物の見栄えもよくなる。接合装置２０は
上述したようにコンパクト化されており、他の接合装置
３６とともに節点部材２１に取りつける際の相互の干渉
も少なく、所望する耐力を備えた構造材２２や構造部材
３５を配置することができる。

【００３２】図１５は、トラス構造物の支持点４４，４
４が対向する二辺にのみに存在する場合の例であり、図
１６は、支持点４５，４５が四隅のみにある場合の平面
図である。ちなみに、図１７および図１８は図１５の正
面矢視および側面矢視を示している。図中の二本線で示
した個所が二重管の構造材２２であり、一本線で示した
ところが一重管の構造部材３５である。これらの場合
は、いずれも二本線で示す構造材２２に作用する応力
が、他の個所の構造部材３５などに比べ極端に大きくな
る。そのような個所に本発明の接合装置２０を採用した
耐力の大きな構造材２２を使用すればよいことが分か
る。以上の説明からも分かるように二重鋼管型の構造材
２２およびそれに採用された接合装置２０は、非常に大
きな力が作用する例えば塔状構造物の柱などに適用する
ことが好適であり、中空材もしくは薄肉管を用いた構造
部材と混在して使用しても、トラス鋼構造物に採用され
る構造部材の太さの不揃いが軽減され、その見栄えもよ
いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 接合装置を備えた本発明に係る二重鋼管型ト
ラス構造物用構造材の端部における拡大縦断面図。

【図２】 一つの構造材を左右の節点部材に接合する状
態の全体図。

【図３】 曲げ変形しようとする状態にある二重鋼管型
構造材の誇張した模式図。

【図４】 鋼管構造部材が軸対称形に塑性変形した場合
の構造材の部分断面図。

【図５】 最初に軸引張力を受けた後に軸圧縮力を受け
るときの二重鋼管型構造材の端部構成を示す断面図。

【図６】 接合ボルトを節点部材に噛みあわせる直前の
設置状態図。

【図７】 スリーブ体を回転させて接合ボルトを節点部
材およびエンド部材に噛みあわせている途中の動作図。

【図８】 接合装置によって二重管を節点部材に完全に
接合した後の接合状態図。

【図９】 二重鋼管の構造材を一方向へ延びるように接
合した場合の接合状態図。

【図１０】 一つの節点部材に二重鋼管構造材と一重鋼
管型の構造部材とを放射状に接合したときの節点部材近
傍における拡大図。

【図１１】 塔状構造物の柱に二重鋼管型の構造材を適
用した場合のトラス構造の部分図。

【図１２】 スプリングの伸縮で接合ボルトが進退可能
となっている接合装置の構成断面図。

【図１３】 接合ボルトがスリーブ体内に退避した状態
の動作説明図。

【図１４】 接合ボルトに形成した変位用ねじによって
接合ボルトの進退動作を可能にした接合装置の構成断面
図。

【図１５】 支持点が両側に設けられている場合のトラ
ス構造物であって、二重鋼管型構造材の取付個所を説明
する平面図。

【図１６】 支持点が四隅とした場合のトラス構造物で
あって、二重鋼管構造材の取付個所を説明する平面図。

【図１７】 図１５のXVII−XVII線矢視図。

【図１８】 図１５の XVIII−XVIII 線矢視図。

【図１９】 先行技術の二重管を節点部材に接合した状
態の説明図。

【図２０】 先行技術における二重管および本発明に係
る二重鋼管型構造材の弾塑性変形を説明するグラフ。

【符号の説明】

２１…節点部材、２１ａ…ねじ孔、２１ｐ…接合面、２
２…二重鋼管型の構造材、２３…鋼管構造部材、２３ａ
…内周面、２３ｂ…開口、２３ｍ…軸線、２４…曲げ抵
抗鋼管、２４ａ…端面、２４ｃ…外面、２４ｍ…軸線、
２５…エンド部材、２５Ａ…カバー部、２５Ｂ…ガイド
部、２５ａ…ねじ孔、２５ｂ…裏面、２５ｃ…外周面、
２５ｍ…軸線、２５ｐ…外端面、２６…接合ボルト、２
６Ａ…ボス部、２６ａ…接合用雄ねじ、２６ｂ…接続用
雄ねじ、２６ｍ…外面、２７…スリーブ体、２７ａ…一
方端、２７ｂ…他方端、２８…ガイド空間、２９…変位
用隙間、３０…脱落防止部材、３５…一重管の構造部
材、Ｄ₂₄…曲げ抵抗鋼管の内径、Ｌ…接合ボルトの全
長、Ｌ₁ …接合用雄ねじが節点部材のねじ孔との噛みあ
いに必要なねじ込み長さ、Ｌ₂ …接続用雄ねじがエンド
部材に設けたねじ孔との噛みあいに必要なねじ込み長
さ、Ｌ₁₁…接合用雄ねじの全長、Ｌ₂₂…接続用雄ねじの
全長、Ｌ₃ （≒Ｌ₂₂−Ｌ₁ ）…当初に接続用雄ねじがね
じ孔に噛みあわされる長さ、Ｌ₃₃…座屈許容長さ、Ｌ₆₆
…長さ、Ｌ_s …スリーブ体の長さ、Ｌ_t …ガイド空間の
全長、Ｐ…軸圧縮力、α…隙間、δ_t …許容引張変位
量。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各鋼管構造部材の端部を節点部材に接続
   する接合ボルトを、該接合ボルトに形成したねじ部の径
   より大きい断面を有するボス部の外面に係合して回転力
   を伝達するとともに接合ボルトの軸方向変位を可能にし
   たスリーブ体の回転によって、前記節点部材に形成した
   ねじ孔に送りこむことができるようになっており、か
   つ、上記鋼管構造部材に作用する軸圧縮力が直ちに伝わ
   らないように該鋼管構造部材より短くされている曲げ抵
   抗鋼管が上記鋼管構造部材に内挿され、該曲げ抵抗鋼管
   の外径はその外面が上記鋼管構造部材の内周面と可及的
   に小さい隙間を隔てて対向する寸法に選定され、上記鋼
   管構造部材に軸圧縮力が作用して該鋼管構造部材が変形
   しはじめたとき、その鋼管構造部材がその軸線に対して
   直角方向へ撓むのを前記曲げ抵抗鋼管によって抑制する
   ことができるようになっているトラス鋼構造物用の二重
   鋼管型構造部材において、 上記鋼管構造部材の端部に取りつけられ軸線方向へ延び
   るねじ孔の形成されたエンド部材は、該鋼管構造部材の
   端面に当接してその鋼管構造部材の開口を覆うカバー部
   と、該カバー部より小さい外径を有してカバー部の裏面
   に連なり鋼管構造部材内へ突入するガイド部とを備え、 前記接合ボルトのボス部の一方側には前記節点部材のね
   じ孔に噛みあう接合用雄ねじが形成されるとともに、他
   方側には前記エンド部材のねじ孔に噛みあい上記接合用
   雄ねじと同一ピッチの逆方向螺旋とした接続用雄ねじが
   形成され、 上記接合用雄ねじには、前記節点部材のねじ孔との噛み
   あいに必要なねじ込み長さのねじ部が確保される一方、
   前記接続用雄ねじには、前記エンド部材に設けたねじ孔
   との噛みあいに必要なねじ込み長さのねじ部が確保さ
   れ、 前記スリーブ体の長さは、前記接合ボルトの全長から前
   記接合用雄ねじの全長と接続用雄ねじの全長とを差し引
   いた寸法よりも長く設定され、 前記鋼管構造部材に内挿される前記曲げ抵抗鋼管は、そ
   の軸線方向における中央部位が該鋼管構造部材の軸線方
   向における中央部位で固定され、 前記ガイド部の外周面と前記鋼管構造部材の内周面との
   間には、前記曲げ抵抗鋼管の先端部位が挿入されるとと
   もに、該曲げ抵抗鋼管の端面と前記カバー部の裏面との
   間に、前記鋼管構造部材が座屈したとき曲げ抵抗鋼管の
   端部が該カバー部の裏面に向けて相対的に変位すること
   ができる座屈許容長さの１／２より長い変位用隙間を確
   保したガイド空間が形成されていることを特徴とする二
   重鋼管型トラス構造物用構造材。
2. 【請求項２】 前記座屈許容長さの１／２と、前記鋼管
   構造部材が軸引張力を受けた場合に上記曲げ抵抗鋼管の
   一方の端面が反カバー部側へ相対的に離隔する設計上の
   許容引張変位量との和を、前記ガイド空間の全長から差
   し引いた長さは、前記曲げ抵抗鋼管の内径の１倍ないし
   ４倍となっていることを特徴とする請求項１に記載され
   た二重鋼管型トラス構造物用構造材。
3. 【請求項３】 前記ボス部の前記接合用雄ねじ寄りの部
   位には、該ボス部の外面に係合させたスリーブ体の脱落
   を阻止するとともに、前記鋼管構造部材を節点部材に接
   合するために接合ボルトを回転させた際に破断しもしく
   は簡単に外すことができる脱落防止部材が取りつけられ
   ていることを特徴とする請求項１に記載された二重鋼管
   型トラス構造物用構造材。
4. 【請求項４】 請求項１に記載された二重鋼管型トラス
   構造物用構造材において、 前記接続用雄ねじを、その全長（Ｌ₂₂）から前記接合用
   雄ねじのねじ込み長さ（Ｌ₁ ）を差し引いた長さにほぼ
   等しい長さ（Ｌ₃ ）分だけ前記エンド部材に形成したね
   じ孔に予め噛みあわせ、 前記スリーブ体の回転によって接合ボルトを回転させな
   がら摺動変位させ、上記接合用雄ねじを前記節点部材の
   ねじ孔に送り込むとともに、上記接続用雄ねじを前記エ
   ンド部材のねじ孔に送り込み、 上記スリーブ体の一方端が前記節点部材の接合面に当接
   し、かつ、他方端が前記エンド部材の外端面に当接した
   時点で、増し締めするようにしたことを特徴とする二重
   鋼管型トラス構造物用構造材の接合方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載された二重鋼管型トラス
   構造物用構造材を順次節点部材に接合し、該節点部材の
   芯間距離が定まった以後は、接合ボルトに形成したねじ
   部の径より大きい断面を有するボス部の外面に係合して
   回転力を伝達するとともに該接合ボルトの軸方向変位を
   可能にしたスリーブ体を備え、接合ボルトが構造部材側
   へ後退してスリーブ体内に退避できるとともに、その後
   に接合ボルトをスリーブ体から進出させることができる
   接合装置によって、上記節点部材間に一重鋼管型の構造
   部材を順次接合するようにしたことを特徴とする大スパ
   ン構造物もしくは塔状構造物等におけるトラス構築方
   法。