JPH0827898A - 鋼管柱の加工度を低減した建築骨組み構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼管柱の加工度を低減した建築骨組み構造を
提供する。 【構成】 建物の柱として鋼管柱を使用し、外周柱１の
間に架設した外周梁２が水平力を主として負担し、内部
柱３の間に架設した内部梁４は前記水平力を負担しない
建築骨組み構造である。外周梁２は、建物の腰壁の高さ
ｈ₁ と天井懐の高さｈ₂ を合計した高さに略等しいせい
Ｈのトラス梁とし、上弦材２ａ及び下弦材２ｂに取り付
けたエンドプレート５を鋼管柱へ当接させ、棒状又は管
状の軸力伝達材６を介してボルト接合する。内部梁４の
エンドプレート７も鋼管柱へ当接させ、棒状又は管状の
軸力伝達材６を介してボルト接合した。 【効果】 鋼管柱には梁取付け位置に軸力伝達材を貫通
させ仮付けする孔を必要数あけるだけの加工でほぼ足
り、ダイヤフラムを設けたりする必要は一切なく、加工
度は著しく低いから、加工コストの低減と省力化を達成
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼管柱を使用した中
小規模の鋼構造建物に実施される、鋼管柱の加工度を低
減した建築骨組み構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼管柱を使用する鋼構造建物は、
その規模の大小を問わず、梁接合部には梁が負担する曲
げモーメントによる鋼管柱の変形、破壊を防止するた
め、例えば図１０に例示したようにＨ形鋼を使用した梁
ａの上下のフランジ位置に鋼管柱ｂを横断するダイヤフ
ラムｃを設け、前記ダイヤフラムｃにＨ形鋼のフランジ
を突き合せ溶接で剛接合することが一般的に行われてい
る（特開平６−４２０４１号公報など参照）。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】鋼管柱に図１０に示
したダイヤフラムｃを設ける加工は、先ず鋼管を柱の長
さに切断し、その端部にダイヤフラムを溶接で接合する
と共に、Ｈ形鋼の上下のフランジの高さ相当の長さに輪
切りした鋼管を前記ダイヤフラムの上に接合し、更に前
記ダイヤフラムの上に次上階の鋼管柱を接合する３段階
の工程を要する。従って、鋼管の切断やダイヤフラムの
加工及び溶接に工数を要するばかりでなく、鋼管を切断
する際の長さの精度の確保、柱としての直線性の確保、
溶接に起因する残留応力の問題、溶接の信頼性の確保な
どに問題がある。また、輸送時には前記ダイヤフラムに
接合したブラケットが突起物となって輸送上のコストア
ップを生ずる問題、あるいはブラケットが損傷を受け易
いほか、ダイヤフラムが有るために鋼管柱内部にコンク
リートを充填しにくい、等々の問題がある。その他、外
壁パネルを取り付けるためには、別途耐風材を設置する
必要もあった。

【０００４】従って、本発明の目的は、鋼管柱にダイヤ
フラム又はこれに類似の補強体を一切取り付けたり加工
する必要がなく、勿論、鋼管の切断、溶接などの加工も
無用であり、更には外壁パネルの取り付け用耐風材も格
別用意する必要がない構成に改良した、鋼管柱の加工度
を低減した建築骨組み構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するための手段として、この発明に係る鋼管柱の加工
度を低減した建築骨組み構造は、建物の柱として鋼管柱
を使用し、建物外周に位置する外周柱１は下部を柱脚に
固定又はピン連結し、この外周柱１，１の間に架設した
外周梁２が地震力、風荷重等の水平力を主として負担
し、内部柱３は下部を柱脚にピン連結し、この内部柱３
の間に架設した内部梁４は前記水平力を負担しない建築
骨組み構造である。

【０００６】前記外周梁２は、建物の腰壁の高さｈ₁ と
天井懐の高さｈ₂ を合計した高さに略等しいせいＨのト
ラス梁として構成し、その上弦材２ａ及び下弦材２ｂの
端部に取り付けたエンドプレート５を外周柱たる鋼管柱
の梁取り付け位置へ当接させ、前記鋼管柱１の管壁を貫
通してその両側面に位置するエンドプレート５，５へ当
接する棒状又は管状の軸力伝達材６又は６′を介して前
記両側のエンドプレート５，５をボルト接合している。

【０００７】前記内部梁４と内部柱３たる鋼管柱との接
合は、内部梁４のエンドプレート７を鋼管柱の梁取り付
け位置へ当接させ、前記鋼管柱３の管壁を貫通してその
両側面に位置するエンドプレート７，７へ当接する棒状
又は管状の軸力伝達材６又は６′を介して前記両側のエ
ンドプレート７，７をボルト接合してあり、内部梁４と
外周柱１たる鋼管柱との接合はピン接合又は前記内部柱
３と同じボルト接合構造としたこと、をそれぞれ特徴と
する。

【０００８】本発明はまた、前記トラス梁２の上弦材２
ａ及び下弦材２ｂを耐風材に利用して外壁パネル８を取
り付けたことも特徴とする。

【０００９】

【作用】建物に作用する水平力は、外周柱１と、外周柱
１，１の間に架設したせいＨが大きいトラス梁２とによ
る外周架構が主として負担し処理する。内部柱３，３の
間に架設された内部梁４、及び内部柱３と外周柱１との
間に架設された内部梁４とによる内部架構は、鉛直力に
対しては鋼管柱を挟む二つのエンドプレート７，７が軸
力伝達材６又は６′及びボルト９で連結されているため
連続梁としての性能を発揮するが、水平力に対しては非
拘束（フリー）の柔構造である。従って、内部柱３に関
しては、内部梁４との接合部をダイヤフラム等で補強す
る必要はない訳である。

【００１０】地震力等の水平力が作用した場合は、外周
架構において、外周柱１，１間に架設したトラス梁２の
上・下弦材２ａ，２ｂに発生する軸力Ｆと−Ｆは、鉛直
力が作用した場合とは異なって、図６に示したように同
方向（Ｆ又は−Ｆの方向）となる。このため鋼管柱１の
管壁の両側面には引張る力と押込力とが同時に作用する
ことになる。しかし、前記軸力（Ｆ又は−Ｆ）は、はり
せいＨが１．１ｍ〜１．５ｍと大きいため通常のＨ鋼梁
（はりせいは５０cmぐらい）の場合に比べて半減する。
しかも適当な厚さと大きさのエンドプレート５を使用す
ると鋼管壁には広い接触面積で当接するので、管壁の変
形により発生する応力度を弾性範囲内に保つことが十分
に可能である。この場合、鋼管柱１の前記両側の管壁の
間に介在している応力伝達棒６により、一側の管壁に作
用した引張力はそのまま反対側の管壁に当接されている
適切な厚さと大きさのエンドプレート５の押込力として
広く伝達して処理されるので、管壁がボルトにより局部
的に引張られたり押し込まれたりして変形する現象は発
生しない。従って、外周柱１もダイヤフラム等で補強す
る必要性は格別無い訳である。

【００１１】以上要するに、外周柱１、内部柱３の区別
無く、鋼管柱には梁接合位置に軸力伝達材６又は６’を
通してセットするための孔を必要数だけ開ければ足り、
その加工度は著しく低くて済む。外周梁２は、建物の腰
壁の高さｈ₁ と天井懐の高さｈ₂ を合計した高さに略等
しいせいＨのトラス梁として構成し外周柱間に架設した
ので、その上弦材２ａ、下弦材２ｂは丁度外壁パネル８
の取り付け位置に有るから、上・下弦材を耐風材に利用
して直接又は間接的に外壁パネル８の取り付けができ、
別途に風圧力を受ける耐風材を設ける必要がない。

【００１２】

【実施例】次に、図面に示した本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明に係る建築骨組み構造の平面配置図を
示している。各々の柱には角形鋼管柱が使用されてい
る。建物外周に位置する外周柱１は、図示を省略したが
下部を柱脚に固定（又はピン連結）されている。これら
の外周柱１，１の間に架設した外周梁２は、床荷重を受
けると共に建物全体の地震力、風荷重等の水平力を主と
して負担する外周架構を形成している。内部柱３の下部
は柱脚にピン連結されており、これらの内部柱１，１の
間に架設した内部梁４、及び内部柱３と外周柱１との間
に架設した内部梁４は、鉛直力に対しては連続梁の性能
を有するが、前記水平力は拘束せず負担しない内部架構
を形成している。前記した外周架構と内部架構とを組合
せた建築骨組み構造とされている。

【００１３】前記の内部梁４は、図２〜図４に示したよ
うに、大きさが一例として３４６×１７４×６×９mm位
のＨ形鋼であり、その端部にはたて×よこが３９０×１
９５mm、厚さが１９mmと比較的大きくて厚い厚鋼板から
成るエンドプレート７が工場加工として溶接で接合され
ており、該エンドプレート７が内部柱たる鋼管柱３の梁
接合位置の側面にぴったり当接されている。因みに図示
例の鋼管柱３は大きさが２５０×２５０×９mm位の角管
であり、その梁取り付け位置には軸力伝達材６を通して
セットするため口径が５０mm位の孔をあけ、その孔に軸
力伝達材６を貫通させて点付け溶接等の方法で仮固定が
行われている。図示例の場合、軸力伝達材６には外径が
約４８mm，管壁厚さが約７mmの鋼管を前記鋼管柱３の外
法幅寸法と同一の長さに切断したものを使用し、これが
鋼管柱３の前記孔に少し緩めにはめ込まれている。軸力
伝達材６は、１個のエンドプレート７の正面の上下、左
右に合計４本設置されている（但し、本数はこの限りで
はなく、応力度に応じて必要本数を配置する。）。直交
する梁同士の関係では、軸力伝達材６は上下に互い違い
の配置で設置されている（図２、図３参照）。

【００１４】前記のように鋼管柱３の両側面に当接され
相対峙する二つのエンドプレート７，７同士は、前記軸
力伝達材６の中空部内に十分長い高張力ボルト９を通
し、反対側にナット１０を締結して強固に連結すること
により内部架構を形成している。従って、内部柱たる鋼
管柱３を間に挟んで隣接する内部梁４は軸力伝達材６及
び高張力ボルト１０によって一連に繋がった連続梁とし
て鉛直力（床荷重）を負担し処理する。但し、鋼管柱の
管壁へ直接軸力を伝達する構造ではなく、また、内部柱
３の下部は柱脚に対して自由なピン連結とし内部架構は
外周架構に比して水平剛性が極端に低いので、地震等の
水平力分担はほとんど無視できる柔構造になっている。
なお、内部梁４と外周柱１との接合は、前記と同様なボ
ルト接合とする場合のほか、図９に示したように鋼管柱
１へ取付けたガゼットプレート１５へ内部梁４のウエブ
をボルト接合した所謂ピン接合で実施することも行なわ
れる。

【００１５】なお、エンドプレート７，７同士のボルト
接合構造は、図５に例示したように、軸力伝達材６′と
して中実棒材の両端部にネジ孔を加工したものを使用
し、短かい高張力ボルト９が前記ネジ孔へねじ込まれる
構成で同様に実施することが出来る。一方、前記の外周
梁２は、図６〜図８に例示したように、上弦材２ａと下
弦材２ｂに一例として大きさが１００×１００×４．５
mm位の角管が使用され、斜材２ｃ及び垂直材２ｄには一
例として大きさが１００×５０×２０×３．２mm位のＣ
形鋼を使用したトラス梁として構成されている。しか
も、特には図８に示したように、建物の腰壁の高さｈ₁
と天井懐の高さｈ₂ を合計した高さにほぼ等しいせいＨ
（Ｈは通常１．１ｍ〜１．５ｍぐらい）のトラス梁とし
て構成し、上弦材２ａ、下弦材２ｂの端部に取付けたエ
ンドプレート５はやはり十分に厚くて大きい（広い）接
触面積の鋼板で形成され、外周柱たる鋼管柱１の梁取付
け位置に当接されている。外周梁２の上弦材２ａ、下弦
材２ｂのエンドプレート５，５同士を鋼管柱１の両側面
において相対峙する関係でボルト接合する構造は、既に
内部梁４のエンドプレート７のボルト接合として図２〜
図４に示したものと全く同様に、鋼管柱１の梁取付け位
置に予め貫通させ仮付けした軸力伝達材６又は６′を介
して高張力ボルト９とナット１０とにより強固に締結し
て外周架構が形成される。特に、外周梁２は、通常のＨ
鋼梁（せいは５０cmぐらい）などに比較してせいＨがは
るかに大きい（Ｈは１．１ｍ〜１．５ｍぐらい）ので、
水平力が作用した際に鋼管壁に対する上・下弦材の軸力
の伝達大きさは通常の梁に比べて半減する。しかもトラ
ス固有の性質として、各弦材には軸力のみが作用し、鋼
管柱１の側面には厚くて大きいエンドプレート７が広い
面積で接触するほか、軸力の大半以上は直接軸力伝達材
６又は６′及びボルト９を通じて伝達するので、鋼管柱
１の管壁に過大な応力、曲げモーメントが作用して変
形、破壊するようなことはなく、よって鋼管柱をダイヤ
フラム等によって補強する必要性は特にないのである。
なお、外周柱１に関しては、外周梁（トラス梁）があま
り長くなることは好ましくないので、柱間スパンが大き
い設計の場合には、中間に板を配置する対策が望まし
い。

【００１６】のみならず、外周梁２は、上述したよう
に、建物の腰壁の高さｈ₁ と天井懐の高さｈ₂ を合計し
た高さに略等しい大きなせいＨのトラス梁として構成さ
れているので、図８に示したように、外壁パネル８を取
付けるに際しては、上弦材２ａ及び下弦材２ｂを風荷重
に対する耐風材として利用し、これらにつなぎ材１２を
取付けただけの簡単な構造で外壁パネル８の取付けがで
き、従前のようにわざわざ外壁パネル取付け用の下地を
設ける必要がない。

【００１７】ちなみに、床１１の構築は床レベルに沿っ
て外周梁２にアングル１３を取付け、前記アングル１３
の上に床用デッキプレート１４を架設し、その上にコン
クリートを打設することによって行われている。

【００１８】

【本発明が奏する効果】本発明に係る鋼管柱の加工度を
低減した建築骨組み構造によれば、外周柱であると内部
柱であるとの別を問わず、鋼管柱には梁取付け位置に軸
力伝達材を貫通させ仮付けする孔を必要数あけるだけの
加工でほぼ足り、特に鋼管柱を切断したりダイヤフラム
を設けたりする必要は一切なく、加工度は著しく低いか
ら、加工コストの低減と省力化を達成できるほか、所定
の品質を安定的に得やすく、管理も簡単になる。

【００１９】従って、鋼管を切断する際の長さの精度の
確保とか柱としての直線性の確保、溶接に起因する残留
応力の問題、溶接の信頼性の確保、輸送上突起物となる
ブラケットに原因するコストアップの問題、あるいはブ
ラケットが損傷を受け易いとか、ダイヤフラムが有るた
めに鋼管柱内部にコンクリートを充填しにくい、等々の
問題も一挙に解決して建築の合理化に寄与するのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される建物の骨組構造を示した平
面配置図である。

【図２】内部柱に対する内部梁のボルト接合部分を示し
た正面図である。

【図３】内部柱に対する内部梁のボルト接合部分を示し
た側面図である。

【図４】内部柱に対する内部梁のボルト接合部分を示し
た平面図である。

【図５】内部柱に対する内部梁のボルト接合部分を拡大
して示した断面図である。

【図６】外周柱に対する外周梁のボルト接合部分を示し
た正面図である。

【図７】外周柱に対する外周梁のボルト接合部分を示し
た平面図である。

【図８】外周梁に対する外壁パネルの取付けと床の構築
構造を示した側面方向の断面図である。

【図９】外周柱に対する内部梁のピン接合を示した側面
図である。

【図１０】従来の梁と柱の接合構造を示した斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 外周柱 ２ 外周梁 ３ 内部柱 ４ 内部梁 ｈ₁ 腰壁の高さ ｈ₂ 天井懐の高さ Ｈ トラス梁のせい ２ａ 上弦材 ２ｂ 下弦材 ５ エンドプレート ６，６′ 軸力伝達材 ９ ボルト ７ エンドプレート ８ 外壁パネル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建物の柱として鋼管柱が使用され、建物外
   周に位置する外周柱は下部を柱脚に固定又はピン連結さ
   れ、外周柱の間に架設した外周梁が地震力、風荷重等の
   水平力を主として負担し、内部柱は下部を柱脚にピン連
   結されており、内部柱の間に架設した内部梁は前記水平
   力を負担しない建築骨組み構造であって、 外周梁は、建物の腰壁の高さと天井懐の高さを合計した
   高さに略等しいせいのトラス梁として構成され、その上
   弦材及び下弦材の端部に取り付けたエンドプレートが外
   周柱たる鋼管柱の梁取り付け位置に当接され、前記鋼管
   柱の管壁を貫通してその両側面に位置するエンドプレー
   トへ当接する棒状又は管状の軸力伝達材を介して前記両
   側のエンドプレートがボルト接合されていること、 前記内部梁と内部柱たる鋼管柱との接合は、内部梁のエ
   ンドプレートが鋼管柱の梁取り付け位置に当接され、前
   記鋼管柱の管壁を貫通してその両側面に位置するエンド
   プレートへ当接する棒状又は管状の軸力伝達材を介して
   前記両側のエンドプレートがボルト接合されており、内
   部梁と外周柱たる鋼管柱との接合はピン接合又は前記内
   部柱と同じボルト接合構造とされていること、をそれぞ
   れ特徴とする、鋼管柱の加工度を低減した建築骨組み構
   造。
2. 【請求項２】請求項１に記載したトラス梁の上弦材及び
   下弦材を耐風材に利用して外壁パネルが取り付けられて
   いることを特徴とする、鋼管柱の加工度を低減した建築
   骨組み構造。