JPH0826585B2 - スチール構造体に於ける立体骨組のためのジョイント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビルディング構造体のための構造部材に係わ
り、特に柱と梁とによって形成され、対角支柱即ちブレ
ースによって任意に補強される金属製の格子骨組みのた
めのジョイントに関する。

一般に、ビルディング建設で現在行われている方法は
３つの形式のジョイントを使用している。即ち、断絶さ
れた金属製の梁および柱を連結するジョイント、ジョイ
ントを通して延在する１本の金属製の柱を断絶された梁
に対して連結するジョイント、そして通常の梁を強化コ
ンクリートで作られた複合柱並びに支持足場に対して連
結するジョイント、を使用している。

複数階層のビルディングのモデルに関して行った比較
テストによれば、格子状にブレース補強された格子骨組
を有する骨組構造がかなりの構造的な柔軟性を示して地
震エネルギーに耐える上で非常に有効であることが示さ
れている。

この柔軟性、即ちしなやかさ、の程度に関して、次の
構造上の分類を定義することができる。即ち −対角バーまたは強化コンクリート壁コアーの何れかに
よって局部的にブレース補強されたヒンジ構造 −スチールまたは強化コンクリートの何れかのブレース
によって補強された全耐震骨組構造 −柱−梁の連結部にプラスチックヒンジを使用する柔軟
性の高いジョイントを備えた格子骨組構造 に分類することができる。

任意であるが、この最後の構造は全耐震の対角バーお
よび柔軟な補強ブレースによって更に補強されて、その
組立体に於ける全体的な柔軟性と経済性とを一層向上さ
せるようにすることができる。

スチールブレース又は強化コンクリートブレースを備
えたヒンジ構造は剛性ジョイントを備えた構造に比較し
て一層経済的で且つ簡単に効果をあげることができるも
のと知られている。事実、剛性構造体の溶接のジョイン
トや高耐震ボルト結合は、明らかに能率の悪い状態で作
業されねがならない。更に、ボルト結合は最も重要な構
造部材である柱に対してその曲げモーメントの最大集中
位置に近い位置に貫通穴を形成しなければならず、これ
によって構造体を弱体化している。

仏国特許明細書FR−Ａ−2 457 349号はモジュラージ
ョイントを開示している。このジョイントは一体形の円
筒本体を含み、この円筒本体は垂直支柱を受け入れるよ
うになされていると共に、半径方向に延在する周縁部分
を一端に形成されて該支柱を水平方向の梁に連結するよ
うになされている。この円筒本体はボルトによって支柱
および梁に対して直接に取り付けられるのであり、これ
らのボルトは円筒本体の壁部に形成されている貫通穴に
挿入される。それ故に最も重要な箇所で円筒本体が弱体
化されてしまうのである。更に、このような従来のジョ
イントに於いては、梁がボルト結合によって各円筒本体
に実質的にヒンジ取付けされてモーメントの伝達が悪く
なっている。これらのモジュラー本体は鋳造法によって
形成されており、この鋳造法は高価な技術であると知ら
れていると共に許容可能な品質を篩分けるのに厳しい非
破壊テストが採用されている。

本発明の目的は、地震エネルギーに対する全体的な耐
震性能を向上するように剛性に高い柔軟性を組み合わせ
た特徴を表す格子骨組構造のためのジョイントを提供す
ることによって、上述した欠点を改善することである。

本発明の他の目的は、構造体の重要な部材を弱体化す
ることを防止するジョイントを提供することである。

本発明の他の目的は、構造が簡単で、専門工場に於い
て通常の材料で容易に大量生産することができ、しかも
安価に製造することができるように製造されるジョイン
トを提供することである。

本発明の更に他の目的は、素早く取付けできて簡単な
手順で安全に組み立てることができ、時間および材料の
浪費を生じることのない構造とされたジョイントを提供
することである。

後に説明する本発明の実施例に用いられている符号を
参考のために付記して記載すれば、本発明は、梁を柱に
連結する建築用骨組のためのジョイントであって柱に連
結可能であり且つヒンジ接続によって前記骨組に最終的
に備えられる水平及び垂直の突っ張り部材に連結可能で
ある第１部材Ａと、それぞれの梁に連結可能である少な
くとも１つの第２部材Ｂとを含み、前記第１部材Ａ及び
少なくとも１つの前記第２部材Ｂには、前記建築用骨組
の最終組み立ての際に十分な抵抗溶接された結合によっ
てそれらを互いに結合するために、穴と対応するボルト
とが備えられており、前記第１部材Ａと少なくとも１つ
の前記第２部材Ｂとは、可変である相互に予め定めた傾
斜角度で、それぞれ前記柱及び前記梁に連結可能であ
る、前記ジョイントにおいて、前記第２部材Ｂは４つの
プレート2,3,28,30、すなわち、前記梁から前記第１部
材Ａへ曲げモーメントを伝達するための、実質的に平行
であって且つ垂直方向に間隔を隔てられた、２つのほぼ
水平方向に長いプレート2,28と、前記梁から前記第１部
材Ａへ剪断応力を伝達するために、前記梁に連結されて
いて、垂直方向に延びるプレート３と、前記の２つのほ
ぼ水平方向に延びるプレート2,28の間にあって垂直方向
に延び且つこれらプレート2,28を連結していて、前記梁
によって誘起されるトルクを前記第１部材Ａに伝達する
ためのプレート30とによって作られており、これら４つ
のプレートはボルトを貫通しての連結によって前記第１
部材Ａに連結可能であり、前記第２部材Ｂはそれに連結
された梁の構造強度よりも高い構造強度を有することを
特徴とする。

本発明によって与えられる利点は主として、提案され
たジョイントが柱に対する応力の全伝達を行う一方、地
震に際してプラスチックヒンジを局部的に形成できるよ
うにするということである。

提案されたジョイントの他の利点は、梁に於ける骨組
のボルト結合した組立体を組み立て可能にし、且つ頂部
からの組み立てを可能にするということである。

本発明の更に他の特徴および利点は、例として与えら
れたが限定する実施例ではない３つの実施例に関する添
付図面に関連した以下の詳細説明から容易に明白となろ
う。図面に於いて、 第１図は、本発明によるジョイント構造の第１の実施
例の一部破断した立面図。

第２図は、線II−IIに沿う部分的に破断した第１図の
ジョイント構造の平面図。

第３図は、第１図の線III−IIIに沿う部分的に破断し
た第１図のジョイント構造の平面図。

第４図は、線IV−IVに沿う第３図の細部の破断断面
図。

第５図は、本発明によるジョイント構造の第２の実施
例の一部破断した立面図。

第６図は、線VI−VIに沿う部分的に破断した第５図の
ジョイント構造の平面図。

第７図は、本発明によるジョイント構造の第３の実施
例の一部破断した立面図。

第８図は、線VIII−VIIIに沿う部分的に破断した第７
図のジョイント構造の平面図。

第９図は、線IX−IXに沿う第７図の破断断面図。

本発明によるジョイントを組み込んだ格子骨組構造
は、重ねられて全体的に垂直方向に配向された柱11,15
が、スチールで作られるのが好ましい実質的に水平方向
に配向された梁１に連結されて、一般に形成されてい
る。

第１図〜第４図を参照すれば、梁および断絶された柱
を結合するジョイントの第１の実施例が示されている。
この形式のジョイントは床数の少ないビルディングに好
適である。これに於いては１つの柱から他の柱へボルト
結合を介して伝達される機械的応力は、利用空間が狭い
ことから小さな大きさとされる。この形式のジョイント
はそれ故に小さなビルディングの構造に使用されるよう
になされるのであって、又、全てのブレースがジョイン
トの位置にて中断されて小さな寸法および重量を有する
ものとされているので、手作業による組み立てに適して
いる。

第５図〜第７図を参照すれば、本発明による第２の形
式のジョイントが示されている。これは１本の柱を中断
された梁に結合するのに特に適用される。これらのジョ
イントは例えば12m長の柱の回りに配置されることがで
き、更にまた柱の軸線と整合されるのが好ましい所望の
高さ位置に調整されることができる。水平線に対して傾
斜した部材が使用される場合、それらは工場にて予備的
に行われる溶接によってジョイントに取り付けることが
できる。この種のジョイントは複数階層のビルディング
を含む何れの形式の構造体にも適当である。

第８図〜第９図を参照すれば、強化コンクリート製の
柱および金属製の梁と共に使用するようになされたジョ
イントの第３の実施例が示されている。これに於いて梁
はコンクリートが硬化したならばそのコンクリート並び
に付加されるバーと協力する。柱の金属鋳型を鋳造支持
骨組に於けるバーとして演算したならば、柱の強化コン
クリートはジョイントの一部であると見做すことができ
る。この種のジョイントは大きな複数階層のビルディン
グに於けるコンクリート構造体のためのスチール骨組に
非常に有効である。

一般に、上述した全てのジョイント構造は２つの主要
部分で形成されるか、ボルト結合によって手作業で取付
けられるようになされる符号ＡおよびＢで示された部材
で形成されるように考えられる。

更に詳しくは、部材Ａは柱11,15に固定されるように
なされており、一方、部材Ｂはそれぞれの梁１に結合さ
れるようになされている。部材Ａは一対の重ね合わされ
た係止プレート、即ち、貫通穴21を備えた下側プレート
４および貫通穴29を備えた上側プレート20、を含んで構
成される。対応する貫通穴21′および29′が部材Ｂに形
成されており、比較的大径のボルトを使用して十分な抵
抗溶接された結合を形成するようになされる。これらが
対応する取付け部分に弱体部を形成することはない。任
意の貫通穴17をプレート４および20に形成して水平対角
部材22に対するヒンジ連結部を受け止めるようになすこ
とができる。部材ＡおよびＢはビルディング設備を通す
開口32を備えることができる。

第５図〜第９図に示され、且つ又、スチール又は強化
コンクリートで作られたジョイントを通して延在された
連続する柱を具備している第２および第３の形式のジョ
イントに於いては、上側および下側の係止プレート４お
よび20は柱を通すために軸線的に整合された中央開口23
を有している。柱15に対する部材Ａの主要部分の係止
は、溶接手段等によって工場にて行われる。柱が大きな
圧延公差（要素を圧延している間に生じる公差）を示す
場合には、位置決め間隙および適当な連結プレート16の
幅寸法を変化させることができる。

強化コンクリートで作られた柱の場合、部材Ａは柱11
の複合構造体の中に埋め込められる。強化コンクリート
製の柱11は上方の骨組と一体的に鋳造形成される。この
足場は、スチール梁、図示していないが予備製造された
スラブ、支持モールド型８の何れかによって、或いは任
意であるが下側対角ブレース24によって支持される。モ
ールド型８は符号12で示す箇所に於いてプレート25にボ
ルト止めされることができる。このプレート25はプレー
ト４および20に対して垂直方向に溶接される。この構造
によって、プレート25およびモールド型８は強化コンク
リートの柱11の断面の限界位置を定めており、これは形
成ボックスを形成している。

ジョイントを通過する柱と共に使用するようになされ
たジョイントの場合には、係止プレート４および20は実
質的に平行で且つ間隔を隔てた状態に保持され、又、ス
ペーサープレート５によって互いに剛性的に連結され
る。このスペーサープレートは頂部および底部にてこれ
らの係止プレートに溶接されて一体構造を形成する。こ
のようなスペーサープレート５は設備を通すための開口
32を備えており、又、梁および柱の間で剪断応力を伝達
するための相互連結プレート26によって部材Ｂに連結さ
れることができる。この相互連結プレート26は貫通穴31
を形成されている。

係止プレート４および20は図示していない付加的な補
強部材によって自体の曲げを生じないように更に強化さ
れることができる。この補強部材は中央に配置されてト
ルクモーメントに抵抗するようになされ、その一部をジ
ョイントと交差する対角ブレースに伝達される曲げモー
メントに変換する。

第１〜第４図に示したように断絶された柱の場合に
は、係止プレート４および20は骨組の組み立ての前に工
場で互いに溶接されることはない。しかし、現場にてボ
ルト結合によって取付けられることができる。このため
に、係止プレート４および20は２対のスペーサー部材19
によって間隔を隔てられる。この部材は直角或いは同様
な断面形状を有して構成され、一端にてプレート４およ
び20に対して溶接される。又、貫通穴31を形成されてい
る。これらの２つのスペーサー部材19の取付けは現場で
骨組の組み立てが行われる間に行われ、柱の上部から下
部へ至る曲げ圧力の伝達を可能にする。更に、このボル
ト結合されたジョイントがジョイントＢに係わるプレー
ト３に結合されると、梁４から柱15に至る剪断応力の伝
達をも可能にする。

ジョイントを通過する一体形の柱と共に使用するよう
になされたジョイントを参照すれば、上側プレート20は
下側プレート４よりも有利に小さくされている。これ
は、上方からの柱に対する梁の位置決めを可能にするた
めに上側プレートの方が下側プレートよりも小さな半径
方向の拡がりを有するということによるのである。部材
Ａは上側および下側連結フィン65を備え、又、垂直ブレ
ースをジョイントに対してヒンジ連結するための周縁の
貫通穴27を備えることができる。これらの付加的なヒン
ジ連結手段はジョイントに対して溶接されるか、或いは
別個の部品として供給されて後に溶接されることができ
る。この場合、それらの部品は適当に調整することがで
きる。

部材Ｂは複数の応力伝達プレート、好ましくは４枚の
プレートで一般に形成される。これらのプレートは溶接
や同様手段によって各梁１の端部に取付けられるように
なされる。これらのプレートの最初の対は実質的に平行
で垂直方向に間隔を隔てられたプレート２および28であ
り、組み合う梁の上部および下部ウィングに対して取付
けられ、それぞれ貫通穴21′および29′を備えている。
プレート２および28は、固定結合位置にて大きなモーメ
ントに対抗するように連結された梁のウィングと比較し
て大きな抵抗力を有し、部材Ｂの部分に対して梁１を溶
接できる適当な長さを有し、ボルト結合された連結部2
1′および29′の位置決めを可能にする幅を有し、そし
てジョイントに結合されるブレースの抵抗力を考慮した
寸法とされる。組み立て作業を簡単にするために、ボル
ト結合には直径の大きな少数のボルトを使用し、梁に生
じる弱体化を避ける。比較的大きな直径の貫通穴は、ジ
ョイントに於ける空間が足りないために梁の組み立ての
間に形成されることはできない。それ故に、組み立てが
行われる前に工場にて形成されるのが有利であることは
明白である。

上方からの梁の位置決めを可能にするために、側プレ
ート２が上側プレート28よりも短くされる。これは、部
材Ａの係止プレート20の半径方向の拡がりが異なるため
による。部材Ｂは第３図のプレート３を有しており、こ
のプレートは梁１から部材Ａの部分へ剪断応力を伝達す
るようになされる貫通穴31を備えている。このプレート
３はプレート２および28のボルト結合部の軸線に沿って
梁のウェブに対して溶接されている。又、ビルディング
設備を通す任意の貫通穴32を更に含むことができる。４
番目のプレート30はプレート２および28に連結され、梁
１によって誘起されるトルクを部材Ａに伝達するように
なされる。

ジョイントの上述した構造は次の効果を与える。

非常に小さい工場に於いても予備製造されたジョイン
トを使用することで独自の構造体を建設することがで
き、耐風ブレース補強された骨組を使用するように導か
れる。スチール構造が最も適当である。何故ならば実施
すべき作業が、ボルトを弛め、その部材の要素を準備
し、それらを工場内で溶接するだけですむからである。
部材Ａは１本または複数本の柱に対して溶接され、部材
Ｂは梁の一端に溶接されるのである。ブレースに関して
必要とされる作業はそれらを必要に応じた寸法に切断す
ることだけである。このようにして全ての構造上の欠陥
が回避されるのであり、これは理論演算対策から始ま
り、耐震構造に関して最初に要求される規則的形状の構
造体を得ることが可能となる。

他の利点は何れの構造体も非常に短い機関内で設計で
き、演算でき、そして建設できる。又、コンピューター
のプログラムを作製することもできる。

本発明のジョイントを使用するこの建設方法は、結合
部分に適当なアダプターやスペーサーを使用することが
できるので回転公差から切り離して考えることができ
る。組立体に望まれる精度は専門の作業員によって行わ
れる予備製造されたボルト連結、並びにジョイントの整
合によって保証することができる。

格子枠組みのブレースを考えるならば、それらは最大
寸法とされる必然性を有することはなく、ジョイントに
対して簡単に取付けられるようにその他の形状を使用す
ることができる。部材Ａの部分が少数のブレースに連結
されるべき場合には、ジョイントの不要部分は容易に切
除することができる。

ジョイントの寸法を変化させ、下層階では抵抗の大き
な形状を使用し、高層階では剛性の小さな形状を使用す
ることができ、これにより理論的演算による良好な資材
の分散が可能となる。これらのジョイントの使用は強化
コンクリートに於ける複合構造に対して全金属構造を一
層競争力のあるものとすることができ、強化コンクリー
トとは相違して比較的安価なコストにて対角張力バーを
備えた補強ブレースを形成することが可能とされるので
ある。一般的に、これらのジョイントの使用は構造体の
全重量を軽減し、又、より安価な投資にて梁高さの均一
性を保証する。局部的な耐風ブレースは最早必要とされ
ない。従って、応力集中を低減し、基礎構造に関するコ
ストを低下させることになる。

ジョイントの提案されたこの構造は、部材ＡおよびＢ
に於ける貫通穴が楕円形となることによって生じるボル
ト結合部での非弾性変形、並びに部材Ｂに対する結合に
応じて生じる塑性変形によって、地震エネルギーの消失
を可能とする。

事実、ボルト結合されたジョイントの挙動は連結部分
を伴うスライド運動に依存することが知られている。こ
の作用は完全に不規則ではないことが知られており、耐
震に積極的な作用を及ぼすことが知られている。更に、
ボルト結合されたジョイントを組み込んだ構造体のしな
やかさ、即ち柔軟性、は全体を溶接した構造体と少なく
とも等しいのである。

最後に、比較的大きな直径のボルトを使用したこと
で、このしなやかさ、即ち柔軟性、を損なうことなく機
械的な抵抗力を全体的に向上された。又、ヒステリシス
サイクルに於けるエネルギーの消失はかなり増大され
た。

最後に、この提案したジョイントは特に梁形状の断面
部と結合の行われる断面部分との間の通路箇所に塑性ヒ
ンジを形成する。事実、中心線モーメントにほぼ等しい
が最大モーメントよりは小さいモーメントに抵抗するよ
うに梁が寸法決めされねばならない部分に於いては、固
定ジョイントはフランジ付ジョイントを備えた梁と同じ
寸法が与えられ、又、横断面が急に減少される。

提案されたジョイントは柱を頂部から組み立てるのを
可能にすることが見られている。柱はクレーンで下げら
れて現場にガイドされ、自動的に位置決めされて落下で
きないようになされる。何故ならば柱はジョイントにも
たれ掛り、ジョイントの部材Ｂは水平方向に移動できな
いからである。

ジョイントの例示的な構造に於いて、垂直方向に延在
する柱と、互いに直交する４本の梁、４本又は８本の水
平方向のブレース、および８本の垂直方向の耐風ブレー
スが備えられる。しかしながら或る形式の組み立てによ
れば、異なる角度に配向し、同様に梁の高さを変えるこ
とによって、これと異なる本数の梁およびブレースを実
現することが可能である。結合スリーパーに於ける他の
異なる角度は、それらを部材Ｂのプレート２および28と
実質的に整合させるように配向し、プレート30に応じて
それらのプレートを曲げることによって、得ることがで
きる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】梁を柱に連結する建築用骨組のためのジョ
   イントであって、柱に連結可能であり且つヒンジ接続に
   よって前記骨組に最終的に備えられる水平及び垂直の突
   っ張り部材に連結可能である第１部材（Ａ）と、それぞ
   れの梁に連結可能である少なくとも１つの第２部材
   （Ｂ）とを含み、前記第１部材（Ａ）及び少なくとも１
   つの前記第２部材（Ｂ）には、前記建築用骨組の最終組
   み立ての際に十分な抵抗溶接された結合によってそれら
   を互いに結合するために、穴と対応するボルトとが備え
   られており、前記第１部材（Ａ）と少なくとも１つの前
   記第２部材（Ｂ）とは、可変である相互に予め定めた傾
   斜角度で、それぞれ前記柱及び前記梁に連結可能であ
   る、前記ジョイントにおいて、 前記第２部材（Ｂ）は４つのプレート（2,3,28,30）、
   すなわち、前記梁から前記第１部材（Ａ）へ曲げモーメ
   ントを伝達するための、実質的に平行であって且つ垂直
   方向に間隔を隔てられた、２つのほぼ水平方向に長いプ
   レート（2,28）と、前記梁から前記第１部材（Ａ）へ剪
   断応力を伝達するために、前記梁に連結されていて、垂
   直方向に延びるプレート（３）と、前記の２つのほぼ水
   平方向に延びるプレート（2,28）の間にあって垂直方向
   に延び且つこれらプレート（2,28）を連結していて、前
   記梁によって誘起されるトルクを前記第１部材（Ａ）に
   伝達するためのプレート（30）とによって作られてお
   り、これら４つのプレートはボルトを貫通しての連結に
   よって前記第１部材（Ａ）に連結可能であり、前記第２
   部材（Ｂ）はそれに連結された梁の構造強度よりも高い
   構造強度を有することを特徴とするジョイント。
2. 【請求項２】請求項１に記載のジョイントにおいて、前
   記ボルトを貫通しての連結（21,29,31）は、互いに独立
   していることを特徴とするジョイント。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載のジョイントにおい
   て、前記第２部材（Ｂ）は前記梁と結合する点において
   変動する部分を有し、この変動はこの点におけるプラス
   チックヒンジを実現させるように断続的に行われるよう
   になっていることを特徴とするジョイント。
4. 【請求項４】請求項１に記載のジョイントにおいて、前
   記第１部材（Ａ）は前記第２部材（Ｂ）の１つまたはそ
   れ以上を受け入れるとともに、上方及び下方の、ボルト
   を貫通しての連結（21,29,31）を備えており、前記第１
   部材（Ａ）は前記第２部材（Ｂ）に対してより高い構造
   強度を有していることを特徴とするジョイント。
5. 【請求項５】請求項４に記載のジョイントにおいて、前
   記第１部材（Ａ）は前記柱を通すための中央孔（23）を
   備え、また、該第１部材（Ａ）は単一構造を実現するた
   めに更なるプレート（4,20）に連結された剪断応力伝達
   のためのプレート（5,26）を含み、更なるプレートの１
   つ（20）は他の更なるプレート（４）よりも小さいこと
   を特徴とするジョイント。
6. 【請求項６】請求項５に記載のジョイントにおいて、前
   記第１部材（Ａ）は、ボルトによって該第１部材（Ａ）
   を連結するために前記更なるプレート（4,20）上に置か
   れて穴（12）を備えたプレート（25）を含み、このプレ
   ート（25）は支持モールド型（８）を支持していること
   を特徴とするジョイント。
7. 【請求項７】請求項４に記載のジョイントにおいて、前
   記第１部材（Ａ）は、ボルト連結（31,21,29）及び少な
   くとも１つの前記第２部材（Ｂ）によって互いに連結さ
   れた２つの別々の部分で作られており、前記更なるプレ
   ート（4,20）及び前記水平方向に長いプレート（2,28）
   は、すき間を得るように、前記ボルト連結（31）に対応
   する穴を有するスペーサー部材（19）を備えていること
   を特徴とするジョイント。