JP6034071B2 - 柱梁接合構造及び柱梁接合方法 - Google Patents
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Description
このとき、柱フランジ(通しダイアフラム形式又は外ダイアフラム形式の接合部ではダイアフラム)と下フランジの突合せ溶接時には、下フランジの上面と接するウェブの端面に予めスカラップを形成し、下フランジの溶接不良をなくしていた。
そこで、スカラップを形成せずに柱鉄骨のフランジに梁を接合する技術が提案されている(特許文献1)。
このため、ガセットプレートの幅が、下フランジの溶接作業を確保するため上下方向に狭められ、ウェブから柱へ伝達する曲げモーメントが低下してしまう。
また、ウェブ端部と下フランジとの交差部に発生する未溶接部は、ウェブの下部端面に開先を形成することでなくすことができる。
これにより、現地で、柱フランジ又はダイアフラムとの突合せ溶接ができる。
このとき、ウェブにスカラップを設けた場合には、溶接金属で埋め戻すことで、ウェブの上端部から下端部までの全範囲を、柱フランジに突合せ溶接することができる。
図1、2に示すように、第1の実施形態に係る柱梁接合構造10は、鋼製の柱12の柱フランジ30に、H形鋼製の梁14が突合せ溶接された構成である。ここに、柱12は内ダイアフラム方式の柱であり、柱フランジ30と梁14との突合せ溶接作業は、現地で行われる。
なお、各図におけるドットが施された範囲は溶接部24を示し、図2(a)〜図2(c)の一部には、溶接部24を取り除いた溶接前の状態が記載されている。
ガセットプレート20は、溶接接合時の裏当て金の役目も果たし、ウェブ18の端面と柱12の柱フランジ30との隙間47(ルート間隔)を塞いでいる。この状態でウェブ18が、柱12の柱フランジ30に突合せ溶接され、溶接部24W(ドットで示す範囲)が形成されている。
また、裏当て金26により、上フランジ16及び下フランジ17の端面と柱12の柱フランジ30とのルート間隔48、49が塞がれている。これにより、現地での、柱12の柱フランジ30と上フランジ及び下フランジとの突合せ溶接が容易となる。
図3(a)には、従来から現場作業で採用されている、柱梁接合構造39の側面図が示されている。
また、ウェブ36の柱フランジ30側端部の上下(上フランジ34及び下フランジ35とガセットプレート37の上下端との間)には、扇形に切りかかれたスカラップ38が設けられている。
即ち、従来の柱梁接合構造39は、ウェブ36がガセットプレート37に高力ボルト接合され、上フランジ34及び下フランジ35が、柱フランジ30に溶接接合された混用接合形式であった。
これにより、梁端フランジの現場溶接部での破断を回避している。
このため、図3(a)に示すように、開先35Fの全幅に渡り完全溶け込み溶接を行うには、ウェブ36との交差部において、運棒の移動範囲を確保するために、ウェブ36にスカラップ38を設ける必要がある。
これにより、柱梁接合部のせん断耐力を低下させることなく、ウェブ18に作用する曲げモーメントを、柱12に伝達することができる。
また、以下に述べるように、ウェブ位置でのフランジ現場溶接部にある程度の溶接欠陥を許容でき、非破壊検査の管理が容易となる。このとき、溶接欠陥を小さくするためにウェブ18に切削部を設けても良いが、切削部は微小寸法でよく溶接量の節約となる。
図4(a)の斜視図に示すように、溶接組立H形鋼の場合、部材段階で下フランジ17に開先17Fを形成し、ウェブ18にも部材段階で開先18Fを形成し、それらを溶接してH形鋼の梁14が形成される。
このとき、ウェブ18を仮止めするガセットプレート20の下端部は、一点鎖線R2で示す運棒のX2方向の移動に支障がない位置に設けられている。
スカラップの高さh4が未溶接部42の高さ寸法h3より大きいとき、下フランジ17の開先17Fの未溶接部42は消滅する。
この場合も、上述した場合と同様に、ウェブ18の下端部とガセットプレート20の下端部を、下フランジ17の上面から上方へ移動させる(距離h5を大きくする)ことで未溶接部44を減少させることができる。
図10、図11に示すように、第2の実施形態に係る柱梁接合構造50は、第1の実施形態で説明した柱梁接合構造10における、ウェブ52の柱側端面の下端部に開先を形成した構成である。第1の実施形態と同一部分には同じ番号を付して、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
一方、一点鎖線R2は矢印X2の方向から溶接した場合、ウェブ52のV字状にカットされた下端部と運棒が当接する位置(一点鎖線R2で示す位置)が限界となる。
このとき、ガセットプレート58の下端部を、矢印P方向からみたとき、断面形状がカタカナのレ字状にカットし、ウェブ52とガセットプレート58重ねた状態でV字状とする(図11(a)参照)。
図12、図13に示すように、第3の実施形態に係る柱梁接合構造60は、第2の実施形態で説明した柱梁接合構造50における、ウェブ54の下端部の開先54Fの断面形状を、カタカナのレ字状にした構成である。第1の実施形態と同一部分には同じ番号を付して、第2の実施形態との相違点を中心に説明する。
他の構成は第2の実施形態と同様であり、説明は省略する。
図14に示すように、第4の実施形態に係る柱梁接合構造70は、鋼製の柱12と、鋼製の柱12の柱フランジ30に突合せ溶接されるH形鋼製の梁71を有している。梁71の下フランジ74には、上向きの開先74Fが設けられ、ウェブ72には開先72Fが設けられている。
図14(a)に示すように、下フランジ74の開先74Fは、開先74Fの加工時にウェブ72との交差部を切削せず、ウェブ72の両側に下フランジ74の開先74Fを形成する。その後、ウェブ72の端部に、柱12の柱フランジ30と突合せ溶接するための開先72Fを加工する。
これにより、ウェブ72と、柱12の柱フランジ30との接合部24Wの接合長さを長く確保することができ、柱梁の接合強度を高めることができる。
他の構成は第1の実施形態と同様であり、説明は省略する。
図15に示すように、第5の実施形態に係る柱梁接合構造76は、鋼製の柱12と、鋼製の柱12の柱フランジ30に突合せ溶接されるH形鋼製の梁68を有し、梁68の下フランジ75には、上向きの開先75Fが設けられ、ウェブ78には開先78F1、78F2が設けられている。
図15(a)は梁68の接合部の斜視図を示し、図15(b)は溶接接合前の柱梁接合構造76の側面図を示し、図15(c)は溶接接合後の柱梁接合構造76の側面図を示している。
他の構成は第4の実施形態と同様であり、説明は省略する。
第1の実施形態〜第5の実施形態で説明した柱梁接合構造10、50、60、70、76について、実証実験を行い、下フランジ部の一部に発生する未溶接部分が力学的挙動の欠点にならないことを検証した。
図16(b)は、図16(a)のA−A線断面図であり、試験体80の断面形状を示している。試験体80は、H形鋼84の下フランジ88と、ウェブ90の下側半分程度で構成され、試験体80に形成したスカラップ等は、破線86で囲む位置に配置した。
試験体(1)は、下フランジ88とウェブ90が溶接接合された状態(溶接部96は一部のみ図示されている)で、柱92の柱フランジ92Fに、下フランジ88とウェブ90とが溶接接合されている。
図19に示す特性は、大きく2つのグループ(AグループとBグループ)に区分できる。Aグループは、比較用の試験体(1)及び試験体(6)〜(10)で構成されている。Aグループは、比較用の試験体(1)とほぼ同じ引張荷重−変位特性を示している。
図20(a)に示すように、第6の実施形態に係る柱梁接合構造110は、鋼製の柱114を有し、柱114には、梁118との接合部に通しダイアフラム112が設けられている。柱114が通しダイアフラム形式である点が、柱12が内ダイアフラム形式である第1の実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
他の構成は、第1の実施形態と同じであり詳細な説明は省略する。
これにより、現地作業で、上側の通しダイアフラムの端面と上フランジ(図示せず)、下側の通しダイアフラム112の端面と下フランジ120の端面、及び柱フランジ116とウェブ126をそれぞれ突合せ溶接することができる。
図21(a)、図21(b)に示すように、第7の実施形態に係る柱梁接合構造132は、鋼製の柱134を有し、柱134には、梁138との接合部に外ダイアフラム136が設けられている。柱134が外ダイアフラム形式である点が、柱12が内ダイアフラム形式である第1の実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
続いて、スカラップ148を溶接金属で埋め戻し、最後に、柱フランジ144とウェブ142を突合せ溶接する。
12 柱
14 梁
16 上フランジ
16F 開先(フランジ開先)
17 下フランジ
17F 開先(フランジ開先)
18 ウェブ
18F 開先(ウェブ開先)
20 ガセットプレート(裏当て金)
22 ボルト
24 突合せ溶接部
26 裏当て金
30 柱フランジ
47 ルート間隔
48 ルート間隔
49 ルート間隔
112 通しダイアフラム
136 外ダイアフラム
Claims (3)
- 鋼製の柱と、
ウェブの端面に形成されたウェブ開先、及び上フランジと下フランジの端面に形成され上方へ開口するフランジ開先が設けられ、前記ウェブ開先と前記柱の柱フランジが突合せ溶接され、前記柱が内ダイアフラム形式の場合には前記フランジ開先と前記柱フランジが突合せ溶接され、前記柱が通しダイアフラム形式又は外ダイアフラム形式の場合には前記フランジ開先とダイアフラムが突合せ溶接されたH形鋼製の梁と、
を有し、前記ウェブの前記端面の下端部に、前記フランジ開先の幅と等しい幅の切欠きが形成されている、柱梁接合構造。 - 前記柱フランジから突出され、前記ウェブがボルトで留められたガセットプレートと、
前記上フランジ及び前記下フランジから突出され、前記柱が内ダイアフラム形式の場合には前記上フランジ及び前記下フランジの端面と前記柱フランジとのルート間隔を塞ぎ、前記柱が通しダイアフラム形式又は外ダイアフラム形式の場合には前記上フランジ及び前記下フランジの端面と前記ダイアフラムとのルート間隔を塞ぐ裏当て金と、
を有する請求項1に記載の柱梁接合構造。 - 鋼製の柱の柱フランジにガセットプレートを取り付け、
H形鋼製の梁の上フランジ及び下フランジの端面にフランジ開先を設け、ウェブの端面にウェブ開先を設け、
前記上フランジ及び前記下フランジから突出され、前記柱が内ダイアフラム形式の場合には、前記上フランジ及び前記下フランジの端面と前記柱フランジとのルート間隔を塞ぎ、前記柱が通しダイアフラム形式又は外ダイアフラム形式の場合には、前記上フランジ及び前記下フランジの端面とダイアフラムとのルート間隔を塞ぐ裏当て金を取り付け、
前記柱フランジと前記ウェブの先端とのルート間隔を維持した状態で、前記梁を前記ガセットプレートで仮止めし、
前記ガセットプレートを裏当て金として、前記柱フランジと前記ウェブ開先を突合せ溶接し、
前記上フランジ及び前記下フランジの上方から、前記柱が内ダイアフラム形式の場合には、前記フランジ開先と前記柱フランジを突合せ溶接し、前記柱が通しダイアフラム形式又は外ダイアフラム形式の場合には、前記フランジ開先と前記ダイアフラムを突合せ溶接する柱梁接合方法。
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