JPH11264185A - 鋼管コラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来公知の柱梁仕口部、接合構造に付属する
問題点を解消または改善して、その構造を確実かつ簡易
化し、各種の仕様に即応して納入可能な均質で高品質な
梁接合部を備えた鋼管コラムを提供する。 【解決手段】 軸方向に長い通しコラム用角形鋼管１
と、梁の接合部よりも所定長さ長い軸方向長さを備えた
スリーブ用角形鋼管３とを有する。スリーブ用角形鋼管
３の内径を通しコラム用角形鋼管１の外径の外側に位置
させて、スリーブ用角形鋼管３を通しコラム用角形鋼管
１の軸方向に移動させる。予め特定された位置まで持ち
来し位置決め停止させたのち、スリーブ用角形鋼管３を
通しコラム用角形鋼管１に固着して、二重角形鋼管構造
の梁接合部を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨構造物の建築
に使用する通しコラム用角形鋼管に対する二重角形鋼管
構造の梁接合部を有する鋼管コラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】柱の梁接合部には各部材の軸力・曲げモ
ーメント・せん断力が集中し、接合部の狭い部分で釣り
合い、特に、地震力のような大きな水平力・加速度が建
物に作用するときの接合部の応力状態（せん断力が卓越
する）が問題になるので、充分な耐力と剛性があるよう
に設計することが必要となる。具体的には、応力の伝達
が円滑で施工性が良く、また、検査が容易な細部構造に
なるように留意すべきである。

【０００３】柱梁の接合（仕口）形式・構成は、接合方
法によってボルト・高力ボルトなどのファスナー接合と
溶接接合とに、力学性状によって柔接合と剛接合とに大
別される。鋼管柱（コラム）を用いる構造では、部材断
面が閉鎖型でファスナー接合が容易でないため、一般に
溶接接合が採用されている。したがって、剛接合となっ
て大きな曲げモーメントとせん断力を伝達することが要
求されるから、鋼管柱の当該接合部は、これに対応する
充分な耐力と剛性が必要である。角形鋼管を用いる柱梁
接合の構造を大別すると、工場溶接したブラケット型の
場合と現場溶接の場合になるが、通常、施工性・信頼性
の上からブラケット型が広く採用されている。

【０００４】ブラケット型は、柱貫通タイプとはり貫通
タイプとに分類される。 （ａ）柱貫通タイプに属するスプリットダイヤフラム構
造の仕口部は、そのため各梁接合部に対応するコラムの
内壁にスプリット形のダイヤフラムを溶接した構成を備
えるが、ダイヤフラムがスプリット形であるため、仕口
部の構造・強度に異方性が生じることを免れない。ま
た、作業性が良くない狭い鋼管柱内においてすべての仕
口部に対応しダイヤフラムを溶接することは容易でな
い。

【０００５】内ダイヤフラム構造の仕口部は、この解決
策として通しコラムを仕口部中央において横断し、その
各端面から梁接合部に対応するコラムの内壁にダイヤフ
ラムを挿入・溶接したのち、前記コラムの横断面部を突
合せ溶接することにより鋼管柱内においてすべての仕口
部に対応して内ダイヤフラムを設置するようにしている
が、前記のタイプは、通しコラムを細分して強度を低下
させるとか、構造上、大きな曲げモーメントとせん断力
を伝達することが要求される仕口部コラムを横断して、
材質的に溶接部分が長くなる等して、いま一つ問題をか
かえている。

【０００６】通しダイヤフラム構造の仕口部は、コラム
を長手軸方向に短く、かつ、直角に切断してサイコロ状
とし、その端面にそれぞれダイヤフラムを蓋するように
取付け・溶接し、かつ反対面をコラム端面に突合せ溶接
して、梁接合部ごとに通しダイヤフラムを構成（工程の
詳細は後述する）しており、構造が複雑で、工程が多く
溶接部が比較的に長い上に形状誤差が生じやすい構成に
もかかわらず、工場における加工の自動化が可能で比較
的に成形が容易であることから、一般に広く採用されて
いる。 （ｂ）柱貫通タイプに属する外ダイヤフラム構造の仕口
部は、通しコラムに対しその仕口部ごとの外壁に外ダイ
ヤフラム（スチフナーリング）を溶着した構成よりなる
が、外ダイヤフラムの板取りが経済的でなく、また、施
工後のダイヤフラム構造の処理に難があるなどの問題が
あって、広く普及するまでには至っていない。ところ
で、三ないし五階程度の低層建築物に対しては、必ずし
も上記構造の柱はり仕口部を採用することを要しない。

【０００７】上記従来公知の仕口構造に限らず、要する
に、柱の梁接合部には大きな曲げモーメントとせん断力
を釣合・伝達することが要求されているので、鋼管柱の
当該梁接合部は、これに対応する充分な耐力と剛性が与
えられていれば良い。例えば、通しコラムにおける梁接
合部の外壁の四隅面に、前記梁接合部に所定長を加えた
長さの厚肉山形鋼をそれぞれ接合・溶接し、コラムの柱
梁接合部を強化したものが提案されている。本件発明
も、大略、このタイプの系統に属するものである。

【０００８】以下に従来、業界で広く採用されている梁
貫通タイプ・通しダイヤフラムの仕口部成形工法の一例
について、図２に沿って概説する。図中、（ａ）は、コ
ラム素材の厚肉角形鋼管１の斜視図、（ｂ）は、同角形
鋼管１を仕様に応じて切断し、それぞれ仕口部を形成す
るサイコロ状部材５を形成する工程を示す。（ｃ）にお
いては、角形鋼管１の切断した各端面に開先加工６を施
す工程を示し、同端面に沿ってその内側壁に突合せ溶接
のための裏当て金を仮付け溶接する。別に、角形鋼管１
と同厚板のダイヤフラム７を、それぞれ仕口部に対して
２枚づつ、準備する。

【０００９】（ｄ）は、それぞれ設計に従って仕口部を
形成したコラム用鋼管の斜視図であるが、その成形には
一般に、前記サイコロ状部材５の各端面に対して前記ダ
イヤフラム７で蓋をするように組付け芯出しして両者間
を突合せ溶接した後、これらダイヤフラム７の反対側に
コラム用角形鋼管１の端面を組付けて両者間を、それぞ
れ突合せ溶接するという、多工程を要するものとされて
いる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
型式の仕口部を備えたコラムは、角形鋼管を切断し、そ
れぞれ突合せ溶接により連結しているからウイークポイ
ントが生じ易く、その直線性が損なわれる恐れもある。
また、さきに述べたような問題点を内包している。

【００１１】そこで本発明のうち請求項１記載の発明
は、従来公知の柱梁仕口部、接合構造に付属する上述の
ような問題点を解消または改善して、その構造を確実か
つ簡易化し、各種の仕様に即応して納入可能な均質で高
品質な梁接合部を備えた鋼管コラムを提供することを目
的としたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の鋼管コラムは、
軸方向に長い通しコラム用角形鋼管と、梁の接合部より
も所定長さ長い軸方向長さを備えたスリーブ用角形鋼管
とを有し、このスリーブ用角形鋼管の内径を通しコラム
用角形鋼管の外径の外側に位置させて、このスリーブ用
角形鋼管を通しコラム用角形鋼管の軸方向に移動させ、
予め特定された位置まで持ち来し位置決め停止させたの
ち、スリーブ用角形鋼管を通しコラム用角形鋼管に固着
して、二重角形鋼管構造の梁接合部を形成したことを特
徴としたものである。

【００１３】したがって請求項１の発明によると、梁接
合部の肉厚は、通しコラム用角形鋼管の板厚に合わせス
リーブ用角形鋼管の板厚が重なる二重構造となっている
ため、通しコラム用角形鋼管の他の個所に較べ構造強度
が大きくなる。勿論、当該個所に、はり部材端面をボル
ト締めするための強度は充分にある。必要に応じ当該個
所に、梁部材端面を溶接することも不可ではない。上記
スリーブ用角形鋼管は、一本の通しコラム用角形鋼管に
対し設計仕様に基づくすべての梁接合部個所にそれぞれ
同様な工程を用いて、順次、配設・施工しても良い。

【００１４】このような構造によれば、規格品の鋼管素
材を在庫するだけで、注文・仕様に即刻対応し所望の梁
接合部付き通りコラムを成形することができるから、在
庫管理が容易であることは勿論、各種仕様の梁接合部付
き通しコラムの効率的な即納体制を整備することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
１を引用して説明するが、本出願当時の技術レベルの範
囲内で有効な厚肉鋼管の種類・取扱方法は多々知られて
おり、これらを本発明中に採用することは技術常識に属
するので、本発明中に利用されている手段を、単に、他
の公知の手段に変換しただけの技術は、本発明の技術的
範囲から逸脱するものとはいえない。

【００１６】図１は、工法及び同工法により形成したコ
ラムを示す模式的な斜視図である。図中、（ａ）におい
て、１は通しコラム用角形鋼管であって、たとえば、材
質はＳＴＫＣ４００Ｒ、直角断面の辺の長さが２５０×
２５０ｍｍ、板厚１２ｍｍ、軸長１５ｍの、建物の中を
それぞれ継目無しに一本で通すものである。したがっ
て、建物が複数階建てである場合は、この通しコラム用
角形鋼管１には複数の梁接合部を設ける必要がある。
［（ｅ）参照］ （ｂ）において、２は前記通しコラム用角形鋼管１と同
質のスリーブ用角形鋼管素材で、内径は２５０×２５０
ｍｍをそれぞれ２ｍｍ狭くしており、板厚は１２ｍｍな
いし１６ｍｍである。

【００１７】まず、前記スリーブ用角形鋼管素材２
を、梁接合部に所定長さを加えた軸長１ごとに切断し、
（ｃ）に示すように、それぞれ、短管のスリーブ用角形
鋼管３、３…を形成する。ここで「梁接合部に所定長さ
を加えた軸長１」とは、仕様に応じて、梁接合部長か
ら、同長さプラスαまたはゼロであって良い。

【００１８】（ｄ）に示すとおり、各スリーブ用角形
鋼管３を、それぞれ４００〜９００℃程度に加熱する。
加熱源としては、電力、ガス、石油等いずれのエネルギ
ーをも選択することができる。

【００１９】加熱したスリーブ用角形鋼管３の端面内
径を、通しコラム用角形鋼管１の一端に向かい合わせ
て、その外径に挿入または圧入する。スリーブ用角形鋼
管３は加熱により膨脹しているので、常温では断面内径
が略、同径の通しコラム用角形鋼管１の外周に支障なく
挿入できるが、通しコラム用角形鋼管１の端面に面取り
を施すことにより、加熱状態でも僅かに小さな内径を有
するスリーブ用角形鋼管３の通しコラム用角形鋼管１に
対する圧入を容易にする。また、スリーブ用角形鋼管３
は加熱により材質が伸び易くなっているため、簡単に通
しコラム用角形鋼管１の軸方向に移動可能となる。

【００２０】通しコラム用角形鋼管１の軸方向に対
し、予め特定されている柱梁接合部の位置に個々のスリ
ーブ用角形鋼管３を移動・配置したことを確認した後、
可及的均一に自然放冷する。

【００２１】スリーブ用角形鋼管３の温度が２００℃
程度まで低下したとき、周囲から水などを均一に吹き付
け、または噴霧して冷却スピードを速めて、同スリーブ
用角形鋼管３の焼きばめを確実なものとする。その際、
通しコラム用角形鋼管１の直線性を損なわぬよう、材質
的劣化を伴なわぬように慎重に冷却作業を施すことを要
する。

【００２２】要すれば、各スリーブ用角形鋼管３の端
面と通しコラム用角形鋼管１との間を溶着することによ
り、柱梁接合部の構造をより強固なものとする。

【００２３】（ｅ）は、上記工程に基づいて成形され
た梁接合部付き通しコラムの斜視図であって、各スリー
ブ用角形鋼管３は、通しコラム用角形鋼管１の長手軸方
向に、それぞれ仕様どおりの、ｈ¹，ｈ²，ｈ³…ｈⁿの間
隔をおいて配設・固着され、柱梁接合部を構成してい
る。各スリーブ用角形鋼管３の側面に明けられている孔
は、梁端面の接合ボルト孔４を示す。

【００２４】なお、角形鋼管を使用する場合は、たとえ
ば、材質は、ＳＴＫＣ４９０Ｒ、辺の長さで２００×２
００ｍｍ乃至４００×４００ｍｍ程度、板厚は、６ｍｍ
乃至１９ｍｍ程度の範囲を目的とする。

【００２５】

【発明の効果】上記した本発明の請求項１によると、 （１）通しコラムの梁接合部を二重角形鋼管構造にする
ことにより補強したので、必要な強度を保持することが
できる。 （２）従来公知の柱梁仕口部の構成に較べ、ダイヤフラ
ムを採用していないため、柱梁接合構造が非常に簡単に
なる。 （３）従来の柱梁仕口部成形工法、たとえば、梁貫通タ
イプ・通しダイヤフラムの成形工法に較べ、工数が節減
でき、極めて経済的である。 （４）短いスリーブ用角形鋼管のみの切断加工だけで、
工数・時間が少なくなる。 （５）従来公知の仕口部材形成のように、各端面の開先
加工が必要でない。 （６）裏当て金、通しダイヤフラム等の部材が不要で、
溶接加工、溶接個所・検査の必要もないので、大幅なコ
ストダウンが可能となる。 （７）スリーブ用角形鋼管の挿入・圧入高さを仕様に応
じて調整することにより各種型式の受注に即応して加工
することができ、通しコラム用角形鋼管の在庫管理、製
品の即納体制を整備することが可能となる。 （８）工場内加工により、信頼性が高く、均質な製品を
提供することができる。 （９）鋼管コラムと梁との接合部の構造を簡単にする
（接合ボルトにより）ことができ、構造物の組付けを省
力化することができる。 （10）通しコラム用角形鋼管を施工するために、強度的
に信頼性が高く、精度の良い構造物を組立ることができ
る。 等々、従来、実施されている柱梁仕口部成形コラムには
期待することができない、格別の作用および効果を奏す
るものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、工法に基づ
いて成形中の柱梁接合部を備えた通しコラム用鋼管の斜
視図である。

【図２】従来公知の、梁貫通タイプ・通しダイヤフラム
仕口部の成形工法の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 通しコラム用角形鋼管 ２ スリーブ用角形鋼管素材 ３ スリーブ用角形鋼管 ４ 接合ボルト孔 ｌ スリーブ用角形鋼管素材２の軸長

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に長い通しコラム用角形鋼管と、
   梁の接合部よりも所定長さ長い軸方向長さを備えたスリ
   ーブ用角形鋼管とを有し、このスリーブ用角形鋼管の内
   径を通しコラム用角形鋼管の外径の外側に位置させて、
   このスリーブ用角形鋼管を通しコラム用角形鋼管の軸方
   向に移動させ、予め特定された位置まで持ち来し位置決
   め停止させたのち、スリーブ用角形鋼管を通しコラム用
   角形鋼管に固着して、二重角形鋼管構造の梁接合部を形
   成したことを特徴とする鋼管コラム。