JPH11280150A - 耐震型柱・梁接合構造 - Google Patents
耐震型柱・梁接合構造Info
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- JPH11280150A JPH11280150A JP10084256A JP8425698A JPH11280150A JP H11280150 A JPH11280150 A JP H11280150A JP 10084256 A JP10084256 A JP 10084256A JP 8425698 A JP8425698 A JP 8425698A JP H11280150 A JPH11280150 A JP H11280150A
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Abstract
おり、加えて接合構造の簡素化、溶接の合理化及び鉄骨
重量の削減を図る耐震型柱・梁接合構造を提供するもの
である。 【解決手段】 本発明による耐震型柱・梁接合構造は、
基本的にH形鋼で形成される梁において、塑性変形点を
梁母材に設定し仕口耐力を塑性変形点における母材耐力
と同一にして塑性域の拡大を図るものであり、これを具
体的に達成するために、梁端部のフランジ幅を母材のロ
ール材と同一材質の補強板を設置することで所定の範囲
で拡大もしくは梁端部に向かって拡大させるようにし、
又、フランジ幅の拡大を母材の端部に設けるビルト材で
行うことを考慮している。さらに、幅を拡大したフラン
ジの母材側に傾斜を設けたり、上下のフランジ間にウエ
ブのみに付設したフランジの歪み止めを設けることも特
徴にしている。
Description
構造に関し、特に、塑性変形点を梁母材に設定し仕口耐
力を塑性変形点における母材耐力と同一にすることで塑
性変形能力、塑性耐力を大きくさせて耐震性の向上を図
り、併せて接合構造の簡素化、溶接の合理化及び鉄骨重
量の削減をも達成する耐震型柱・梁接合構造に関する。
充分に耐えられると言われていた従来の耐震設計で構築
されている建物においても大きな被害を受けている。そ
の中でも、鉄骨造建物の柱・梁接合部の塑性変形能力が
充分に発揮されないために、建物に大きな被害を与えて
いる事例が多く見受けられる。その要因としては、柱・
梁仕口部の耐力不足、接合部の形状から来る応力集中に
よる脆性破壊等が挙げられ、柱・梁仕口部の充分な塑性
変形能力の確保について多くの指摘がなされている。従
来の柱・梁接合部は、図8に見られるように構成されて
おり、設計上仕口部を塑性変形点にしている。従って、
大梁30は、中央部材31がロール材のH鋼で構成さ
れ、両端部32には仕口部の耐力を向上させるために、
工場等で別途に溶接加工されたビルト材33を溶接して
一体化してある。仕口部34の耐力は、柱に設けたダイ
ヤフラムとビルト材のフランジ35とを溶接処理した構
造として計算され、耐力的にはフランジ部分のみで計算
されておりウエブ部の結合強度は考慮されていない。こ
のため、ビルト材のフランジ35は母材のものより厚い
材料が使われていることが多い。しかし、一方では溶接
部に対する信頼性の点からこれを補完するために、実際
にはウエブ部分の接合も入念に実施される。このため、
柱にはシャープレート36が溶接されており、柱と梁は
大梁端部32とシャープレート36とを高力ボルト37
で接合することで一体化されている。従って、鉄骨単価
が高くなり、大梁部材の鉄骨数量やシャープレート・ボ
ルトの数量も多くなって曲げ応力の伝達を生じてしまっ
ていた。
性の向上を図ることを目的にしており、加えて接合構造
の簡素化、溶接の合理化及び鉄骨重量の削減を図る耐震
型柱・梁接合構造を提供するものである。
梁接合構造は、基本的にH形鋼で形成される梁におい
て、塑性変形点を梁母材に設定し仕口耐力を塑性変形点
における母材耐力と同一にして塑性域の拡大を図るもの
であり、これを具体的に達成するために、梁端部のフラ
ンジ幅を母材のロール材と同一材質の補強板を設置する
ことで所定の範囲で拡大もしくは梁端部に向かって拡大
させるようにし、又、フランジ幅の拡大を母材の端部に
設けるビルト材で行うことを考慮している。さらに、幅
を拡大したフランジの母材側に傾斜を設けたり、上下の
フランジ間にウエブのみに付設したフランジの歪み止め
を設けることも特徴にしている。
梁接合構造を説明するための平面図と側面図である。図
において、1はCFTの柱であり、2は大梁である。柱
1には、ダイヤフラム3とシャープレート4が取付けて
ある。大梁2はフランジ5を有するロール材のH鋼であ
り、その母材に設定した塑性変形点6の位置から端部7
まで、フランジ5に補強材8を溶接付けしてある。補強
材8の取り付けは、随時行うことができるもので特別の
制限はないものの、溶接による熱応力等を加味した製品
精度の観点からは、管理の行き届いた工場等での溶接加
工が推奨される。溶接方法としては、突き合わせ溶接、
部分溶け込み溶接等が用いられるが、突き合わせ溶接は
熱容量が大きく、鋼材を変質させて硬くなり割れやすく
なるので、後述の端部フランジの溶接も含めて部分溶け
込み溶接の採用が望ましい。
が広く形成された端部フランジ9との溶接及びシャープ
レート4と梁ウエブとの高力ボルト結合10で一体化し
ているが、仕口部における塑性耐力は、端部フランジ9
の接合部のみで設計されている。その結果、シャープレ
ート4と梁ウエブとの高力ボルト結合10は、お互いの
結合関係を維持する程度の強度で充分であるから、従来
の結合構造と比較して極めて簡潔に構成されている。
点6における塑性変形耐力を設定してから、これと同一
の値に梁端部の塑性変形耐力を設定している。従って、
地震力等が建物に加えられた時には、柱・梁仕口部と塑
性変形点を設定した大梁の母材部分とは同一で広範囲の
塑性変形域を形成することになり、塑性変形域の拡大は
柱・梁の塑性変形能力を向上させることになることか
ら、耐震対策として有効な手段といえる。図1では、補
強材8の形状を梁の端部に向かって暫時拡大させるテー
パー状にして、塑性モーメントに対応させてあるが、補
強材8の形状は決してこれに限定されるものでなく、母
材に設定した塑性変形点における塑性変形耐力と梁端部
の塑性変形耐力を同一に設定するという本発明の趣旨を
外れない範囲であれば矩形等の他の形状であっても当然
に採用可能である。
の中央部11の両端にビルト材の端部12を接合した大
梁の平面図であり、他の部分は図1の場合と同様であ
る。図2の形態は、上述の幅が広く形成された端部フラ
ンジ9をビルト材の端部12に形成するものであり、ビ
ルト材の加工時にフランジ部の鋼板を予め段差13を付
けて切断加工しておいたものを組立溶接することで製造
している。ただし、従来の場合と異なっていることは、
上述のように塑性変形点を仕口部におかず、かつ母材の
塑性変形耐力と仕口部のそれとを同一にしているので、
フランジ部の鋼板厚さは中央部のフランジとあまり違わ
ない厚さの鋼板で充分である点である。
ながら段差13を作ったビルト材の範囲に形成されるも
のであるから、段差13での耐力と仕口耐力とは設定が
し易く、別途に形成した補強材を溶接するような別立て
作業をする必要がなくなるので、製造面での効率化とコ
ストの削減が可能になる。
ランジ9をビルト材全体に形成するものであり、ビルト
材としてはロール材の中央部と同等厚のフランジ部の鋼
板を用いて端部H形鋼14として組立溶接することで製
造する。大梁は、ロール材の中央部11の両端にビルト
材の端部H形鋼14を接合して形成するから、フランジ
の補強部分はロール材とビルト材との接合部から始ま
る。従って、母材に設定した塑性変形点6の塑性耐力と
仕口部における塑性耐力とは溶接部同士の設定になる。
いずれの塑性耐力も、その溶接に対する信頼性の問題が
根底にあるとしても、設計値としての比較設定において
は同様の性状を踏まえて行うことになり、期待する母材
における塑性域の拡大には有効な形態といえる。
ジ補強の他の形態を示す平面図及び側面図である。上記
実施の形態では、梁の母材部分に塑性変形点を設定し柱
・梁仕口部の塑性耐力は塑性モーメント勾配に従って母
材部分の値より高いものにするために、梁端部のフラン
ジ幅を拡大するように補強して対応してきた。このこと
は、基本的に仕口部におけるフランジの断面積を拡大す
ることであるから、図4に示すように梁2の端部にフラ
ンジ5と平行に補助フランジ15を設けてフランジを2
重にして実質的に断面積を拡大するものである。この際
には、柱側にも新規にダイヤフラム16を設けて補助フ
ランジ15と溶接接合ができるようにする。
ており、その形状は図1に示すようにテーパー状のもの
も考えられるが、矩形状の場合には図5(a)、(b)
に示すように塑性変形点側の端部18を加工するのも効
果的である。図5(a)に示す例は、端部18を45度
の角度で切欠面19を形成するものであり、これによっ
て溶接時の熱応力が補強材全体に分布されて均一な品質
を確保することができる。なお、図5(a)では切欠面
19の形状を直線面として表示しているが、同面はこの
形状に限定されるものでなく、所定の曲率を持った切り
欠き形状であっても良い。図5(b)の例は、切欠面1
9に加えてフランジ5に接する端部をグラインダー等で
円形20に加工するものであり、端部に集中する応力を
分散させるのに効果的である。実験によれば、これらの
加工成形によって梁に応力が加えられた時に、溶接端の
フランジ5に亀裂が生じるのを防止できることが確認で
きている。
造の梁に付設したフランジ補強材を説明するための側面
図であり、図7は、図6のイーイ断面図である。上述の
ように、本発明による耐震型柱・梁接合構造は梁母材に
先行する塑性変形点を設定するものであるから、従来の
梁よりも中央部のフランジに大きな応力が加えられるこ
とになる。このために、フランジが部分的に歪んで座屈
するような現象が起こる。
を押さえるためのフランジ補強材21を付設しておくと
効果的である。フランジ補強材21の付設状態は、図7
に示す梁2の断面図で明らかなように、梁のウエブ部分
22にフランジ補強材21を溶接23によって取り付け
るもので、上下のフランジ5とは接合していない。 従
って、梁自体の剛性には全く影響がない状態でフランジ
5の座屈時の移動のみを押さえているから、本発明によ
る耐震型柱・梁接合構造のメリットをさらに向上させる
ことになる。
本的にH形鋼で形成される梁において、塑性変形点を梁
母材に設定し仕口耐力を塑性変形点における母材耐力と
同一にして塑性域の拡大を図るものであり、これを具体
的に達成するために、梁端部のフランジ幅を母材のロー
ル材と同一材質の補強板を設置することで所定の範囲で
拡大もしくは梁端部に向かって拡大させるようにし、
又、フランジ幅の拡大を母材の端部に設けるビルト材で
行うことを考慮している。さらに、幅を拡大したフラン
ジの母材側に傾斜を設けたり、上下のフランジ間にウエ
ブのみに付設したフランジの歪み止めを設けることも特
徴にしているから、塑性変形能力、塑性耐力を大きくさ
せて耐震性の向上を図ることができると共に、鉄骨単価
の低減を図ることができ、大梁部材の鉄骨数量の低減と
シャープレート・ボルト数量の低減が図れ、結果として
柱・梁接合部での応力の伝達が回避される効果を奏す
る。
図と側面図
示す平面図
示す平面図
示す平面図と側面図
造の側面図
ダイヤフラム 2 大梁 17
溶接付け 3 ダイヤフラム 18
塑性変形点側端部 4 シャープレート 19
切欠面 5 フランジ 20
円形切削 6 塑性変形点 21
フランジ補強材 7 端部 22
梁のウエブ部分 8 補強材 30
大梁 9 端部フランジ 31
中央部材 10 高力ボルト結合 32
梁端部 11 中央部 33
ビルト材 12 ビルト材端部 34
仕口部 13 段差 35
ビルト材のフランジ 14 端部H形鋼 36
シャープレート 15 補助フランジ 37
高力ボルト
Claims (9)
- 【請求項1】 H形鋼で形成される梁において、塑性変
形点を梁母材に設定し仕口耐力を塑性変形点における母
材耐力と同一にする耐震型柱・梁接合構造 - 【請求項2】 梁端部のフランジ幅を所定の範囲で拡大
することを特徴とする請求項1に記載の耐震型柱・梁接
合構造。 - 【請求項3】 梁端部のフランジ幅を梁端部に向かって
拡大させることを特徴とする請求項1に記載の耐震型柱
・梁接合構造。 - 【請求項4】 フランジ幅の拡大を補強板の設置で行う
ことを特徴とする請求項2、3に記載の耐震型柱・梁接
合構造。 - 【請求項5】 同一の材質で構成することを特徴とする
請求項2〜4のいずれかに記載の耐震型柱・梁接合構
造。 - 【請求項6】 フランジ幅の拡大をビルト材で行うこと
を特徴とする請求項2、3に記載の耐震型柱・梁接合構
造。 - 【請求項7】 ビルト材の端部部分で行うことを特徴と
する請求項6に記載の耐震型柱・梁接合構造。 - 【請求項8】 幅を拡大したフランジの母材側に傾斜を
設けたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載
の耐震型柱・梁接合構造。 - 【請求項9】 上下のフランジ間にウエブのみに付設し
たフランジの歪み止めを設けたことを特徴とする請求項
1〜8のいずれかに記載の耐震型柱・梁接合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10084256A JPH11280150A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 耐震型柱・梁接合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10084256A JPH11280150A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 耐震型柱・梁接合構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11280150A true JPH11280150A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13825385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10084256A Pending JPH11280150A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 耐震型柱・梁接合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11280150A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102852246A (zh) * | 2012-09-17 | 2013-01-02 | 同济大学 | 钢结构单向约束性能化连接节点 |
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-
1998
- 1998-03-30 JP JP10084256A patent/JPH11280150A/ja active Pending
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| CN102852246A (zh) * | 2012-09-17 | 2013-01-02 | 同济大学 | 钢结构单向约束性能化连接节点 |
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