柱の接合用部材、柱の接合構造
【課題】 上下の柱の径が異なる場合において、柱の接合に用いられ、製造が容易でかつ、作業性に優れ、柱の設置位置によらず一種類の部材で対応可能な柱の接合用部材およびこれを用いた柱の接合構造を提供する。
【解決手段】 接合部材３の下面１７側には、開口部１９が形成される。開口部１９は、矩形形状であり、接合部材３と略中心位置を同一とする。開口部１９は下面１７から上面１１側に向かって縮径するようにテーパ部１５が形成され、上面１１に設けられた孔１３と連通している。孔１３は、４辺が矩形の接続部材３の各辺とそれぞれ平行である。孔１３の中心位置は、接合部材３の中心と偏心した位置に形成される。
【解決手段】 接合部材３の下面１７側には、開口部１９が形成される。開口部１９は、矩形形状であり、接合部材３と略中心位置を同一とする。開口部１９は下面１７から上面１１側に向かって縮径するようにテーパ部１５が形成され、上面１１に設けられた孔１３と連通している。孔１３は、４辺が矩形の接続部材３の各辺とそれぞれ平行である。孔１３の中心位置は、接合部材３の中心と偏心した位置に形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管柱を用いた構造物の柱の接合部に用いられる柱の接合用部材およびこれを用いた柱の接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管柱を用いた構造物において、上下方向に柱を接合する部位がある。このような柱の接合部においては、上下に接合する柱の外径が異なる場合がある。たとえば、下方の柱に対して、上方の柱の外径が小さい場合である。このような場合には、接合する柱の間に、テーパ形状の接合部材を用いる方法がある。
【０００３】
しかし、このようなテーパ状部材は、その製造が困難である。また、テーパ状部材とこれと接合される上下の水平面とは斜めに接触するため、テーパ状部材と水平面との接合部に設けられる板状部材である裏当て金の端面と水平面とが面接触ではなく、線接触となる。このため、この部位での溶接が困難であり、溶接不良の原因ともなる。したがって、外径の異なるより簡易な柱の接合構造が検討されている。
【０００４】
このような柱の接合構造としては、例えば、少なくとも一側面をテーパ形状とする枠状コラム部の上下にダイアフラムを接合し、ダイアフラムの側面と面一となるように枠状コラムのテーパ形状と対応するリブがもうけられた接続コラムがある（特許文献１）。
【０００５】
また、上下面に柱との接合部を有し、柱と接合される部位の中央に台形断面形状となる貫通孔等を有する接合部用金物がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案第３０５３４８０号公報
【特許文献２】実公平７−５１５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の接続コラムは、梁との接合部は垂直になるが、テーパ形状の側面を有するため、その製造が困難であり、また、前述のように、テーパ形状の側面の上下の端面と、上下の水平面との接合も困難である。
【０００８】
また、特許文献２に記載の接合部用金物は、テーパ形状側面を有するものではなく、製造は簡易であるが、上下の柱の位置関係のバリエーションを考慮した場合、最適な形状とは言えない。
【０００９】
例えば、上下に接合される柱は、必ずしも同一軸芯上に設置されるわけではない。したがって、接続部材に貫通孔等を形成する場合、大きな孔を形成すると、柱との接合部がなくなる恐れがある。一方で、このような孔をなくすと、接続部材は必要以上の強度を有し、重量増およびコスト増となる。しかしながら、柱の接合位置ごとに別の接合部材を用いたのでは、部材の管理や設置ミス等の原因等なり望ましくない。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、上下の柱の径が異なる場合において、柱の接合に用いられ、製造が容易で、かつ、作業性に優れ、柱の設置位置によらず一種類の部材で対応可能な柱の接合用部材およびこれを用いた柱の接合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、柱の接合用部材であって、両面に柱との接合が可能な平滑部を有する平板状部材に、前記平滑部以外の部位の少なくとも一方の面側から前記平板状部材の厚みを薄くする方向に除肉された除肉部が形成され、
前記除肉部の中心位置が、前記平板状部材の中心位置から偏心していることを特徴とする柱の接合用部材である。
【００１２】
ここで、除肉部とは、接合部材を構成する材料がくりぬかれた部分をいい、一方の面側からくりぬかれた凹部や貫通孔などである。また、除肉部の中心位置とは、接合部材の厚さ方向における任意の位置（一方の面における開口形状を除く）における断面形状の中心位置をいう。
【００１３】
前記除肉部の、前記平板状部材の一方の方向に対する偏心距離と、前記一方の側と直交する側への偏心距離とが略同一であることが望ましい。
【００１４】
前記除肉部は、薄肉部であってもよく、または前記除肉部は、貫通孔であってもよい。前記平板状部材は矩形であり、前記除肉部は前記平板状部材の辺と平行辺を有する８角形であってもよい。前記平滑部と前記除肉部との境界部は、肉厚が薄くなるテーパ形状を有してもよい。
【００１５】
第１の発明によれば、両面に柱と接合可能な平滑部を有し、また、除肉部が形成され、除肉部の中心が接続部材の中心から偏心しているため、上下に径違いの柱を接合することができ、また、柱の位置が中心からずれた場合でも、柱との接合部が確保され、かつ、除肉部を有するため、軽量で低コストである柱の接合部材を得ることができる。
【００１６】
また、除肉部の偏心距離は、一の方向とこれと直交する他の方向（例えば、矩形の平板状部材であれば、各辺に平行なそれぞれの方向）それぞれに対して同一であるため、上下の柱の接合位置のずれが一方向である場合も、二方向である場合にも適用可能である。なお、上下の柱の外径差は、概ね５０〜１５０ｍｍ程度であるため、最大偏心量としてはこの半分の２５〜７５ｍｍとすることが望ましい。
【００１７】
また、除肉部を貫通孔とすればより高い軽量効果を得ることができ、また、貫通孔とせずに薄肉部とすれば、より高い強度を得ることができる。除肉部の形状は、平板状部材の各辺と平行な辺を有する八角形とすれば、水平方向に接合する梁に対する強度と、軽量化のバランスが特に高い。さらに除肉部の周囲にテーパ部を形成すれば、応力集中が生じないため、より高い強度を得ることができる。
【００１８】
第２の発明は、第１の発明にかかる柱の接合部材を用い、第１の接合用部材の下面の平滑部には中空の第１の柱が接合され、前記第１の接合用部材の上面の平滑部には、前記第１の柱よりも外径の小さな中空の第２の柱が接合され、前記第２の柱の中心が前記第１の柱の中心と一致する場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第１の領域が形成され、前記第２の柱を前記第１の柱に対して一方の側に偏心させ、前記第１の一方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第２の領域が形成され、前記第２の柱を前記第１の柱に対して一方の側に偏心させ、前記第１の一方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させ、かつ、一方の側と直交する方向に前記第２の柱を前記第１の柱に対して偏心させ、前記第２の柱の他方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第３の領域が形成され、前記第１から第３の領域の共通する部位に除肉部が形成されることを特徴とする柱の接合構造である。
【００１９】
前記第１の柱の下方には、第２の接合用部材が設けられ、前記第２の接合用部材の上面の平滑部には第１の柱の下端が接合され、前記第２の接合用部材の下面の平滑部には第３の柱が接合され、前記第１および第２の接合用部材の一方の側の側面にまたがるように第１の梁が接合され、前記第１および第２の接合用部材の他方の側の側面にまたがるように前記第１の梁と高さの異なる第２の梁が接合され、前記第１の梁の下端が前記第２の接合用部材の下端近傍で接合され、前記第２の梁の下端が前記第２の接合用部材の上端近傍で接合されてもよい。
【００２０】
第２の発明によれば、下方の柱を接合部材の中心に接合し、上方に下方の柱よりも外径の小さな柱を接合した場合において、除肉部の位置が、上下の柱の中心が一致する場合における上方の柱の内部（中空部）と、上方の柱を下方の柱の一方の側面と一致させて偏心させた際の上方の柱の内部（中空部）と、上方の柱を下方の柱の角（２方向の側面）と一致させて偏心させた際の上方の柱の内部（中空部）との共通する範囲に設けるため、上記いずれの設置位置であっても、上方の柱が除肉部にかかることがない。したがって、確実に柱と接合することができる。
【００２１】
また、一対の接合部材を上下に用い、一方の側から上下の接合部材にまたがるように梁を接合し、他方の側に上下の接合部材にまたがるように先の梁と高さの異なる梁を接合し、この際、それぞれの梁の高さの違いを接合部材の側面の厚み部分で吸収するため、高さの異なる梁を接合することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上下の柱の径が異なる場合において、柱の接合に用いられ、製造が容易でかつ、作業性に優れ、柱の設置位置によらず一種類の部材で対応可能な柱の接合用部材およびこれを用いた柱の接合構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】接合部材３を用いた、柱の接合構造１を示す斜視図。
【図２】柱の接合構造１を示す立面図であり、図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】接合部材３を示す斜視図であり（ａ）は上面方向から見た図、（ｂ）は下面方向から見た図。
【図４】接合部材３を示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図５】構造体２５の柱の配置を示す模式図。
【図６】接合部材３に対する柱５ｂの配置を示す図。
【図７】接合部材３に対する柱５ｂの配置と孔１３との位置関係を示す図。
【図８】接合部材３ａ、３ｂを示す断面図。
【図９】接合部材４０を示す斜視図であり（ａ）は上面方向から見た図、（ｂ）は下面方向から見た図。
【図１０】接合部材４０を示す図であり、図９のＪ−Ｊ線断面図。
【図１１】接合部材４０を用いた、柱の接合構造５０を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態にかかる柱の接合構造１について説明する。図１は、柱の接合構造１を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。柱の接合構造１は、下方から柱５ａ、５ｂ、５ｃが鉛直方向に配置され、それぞれの柱間には接合部材３が設けられる。下方の接合部材３の下面１７には柱５ａの上端が接合され、上面１１には柱５ｂの下端が接合される。また、柱５ｂの上端は上方の接合部材３の下面１７と接合される。さらに上方の接合部材３の上面１１には柱５ｃの下端が接合される。
【００２５】
柱５ａ、５ｂは同一外径の中空の角型鋼管である。柱５ｃは、柱５ａ、５ｂよりも外径の小さな中空の角型鋼管である。接合部材３は、柱５ａ、５ｂの外径よりもわずかに大きな外径の、矩形形状の平板状部材である。なお、接合部材３は例えば鋼製であり、概ね３００〜１０００ｍｍ角程度の大きさであるが、接合される柱の外径により任意に設定することができる。
【００２６】
一対の接合部材３で挟まれた範囲の柱５ｂには、水平方向に梁７が接合される。したがって、梁７のフランジ部の端部は、接合部材３の側面に接合され、梁７のウェブ部の端部が柱５ｂの側面と接合される。すなわち、上下一対の接合部材３の設置間隔（柱５ｂの長さ）は、梁７の高さとほぼ一致する。なお、梁７のウェブ部の上下端部（フランジ部近傍）は、接合部材３との干渉を避けるため、切欠きが設けられる。
【００２７】
次に、接合部材３について詳細を説明する。図３は接合部材３を示す斜視図であり、図３（ａ）は上面側から見た図、図３（ｂ）は下面側から見た図である。接合部材３の上面１１および下面１７は、柱５ａ、５ｂ、５ｃとの接合部となる平滑部９ａ、９ｂが形成される。平滑部９ａ、９ｂ以外の部位には、下面１７側に開口部１９を有し、上面１１側まで貫通する孔１３が形成される。すなわち、接合部材３は矩形の環状部材である。
【００２８】
接合部材３の下面１７側には、開口部１９が形成される。開口部１９は、矩形形状であり、接合部材３と略中心位置を同一とする。なお、開口部１９の形状は、接合する柱５ａ、５ｂ等の外形に応じて変更される。例えば、丸型断面の柱であれば、これに応じた円形の開口部１９としてもよい。
【００２９】
開口部１９は下面１７から上面１１側に向かって縮径するようにテーパ部１５が形成され、上面１１に設けられた八角形の孔１３と連通している。すなわち、テーパ部１５は、開口部１９の各頂点から、対応する八角形の２つの頂点までをそれぞれ結ぶように形成される。八角形の孔１３は、４辺が矩形の接続部材３の各辺とそれぞれ平行であり、残りの４辺が接続部材３の各辺に対してそれぞれ略４５度の角度で形成される。孔１３の中心位置は、接合部材３の中心（すなわち開口部１９の中心）と偏心した位置に形成される。なお、孔１３および開口部１９の形状や配置、それらをつなぐテーパ部１５の形状や孔１３と開口部１９とのつなぎ方等は、これに限られず、本発明の効果を得られる範囲で任意に設定できる。たとえば、孔１３の形状を八角形以外の形状としてもよく、また、孔１３の各辺と接続部材３の各辺とが平行でなくてもよい。
【００３０】
なお、下方に柱が接合される平滑部９ｂは、下面１７において開口部１９以外の部位である。また、上方に柱が接合される平滑部９ａは、上面１１において孔１３以外の部位である。
【００３１】
図４は、孔１３の位置を示す図であり、図４（ａ）は接合部材３の底面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図４（ａ）において、線Ｄ、Ｅは、接合部材３（開口部１９）の接合部材３の各辺に平行な中心線を示す。図４（ａ）の線Ｆ、Ｇは、線Ｄ、Ｅとそれぞれ平行な孔１３の中心線である。
【００３２】
孔１３は、接合部材３の一方の方向（接合部材３の辺に平行な方向であり、例えば図中右側）に偏心量２１ａだけずれて形成される。同様に、当該偏心方向と垂直な方向（例えば図中上方）に偏心量２１ｂだけずれて形成される。偏心量２１ａと偏心量２１ｂとは略同じ偏心量（偏心距離）となる。なお、偏心して形成された孔１３の形成範囲は、接合部材３の底面から見た際に、開口部１９の形成範囲から水平方向にはみ出すことがなく、孔１３は開口部１９内に収まる位置に形成される。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、開口部１９から孔１３まではテーパ部１５で接続されているが、孔１３の配置が開口部１９から偏心しているため、テーパ部１５の傾斜は、一方の側と対向する側とで異なる。
【００３４】
同様に、図４（ｃ）に示すように、開口部１９から孔１３まではテーパ部１５で接続されており、孔１３の配置が開口部１９から偏心しているため、接続部材３の斜め方向に対しても、テーパ部１５の傾斜は一方の側と対向する側とで異なる。
【００３５】
ここで、下面１７の開口部１９側から上面１１側に向かって、接合部材３の素材が取り除かれた部分を除肉部２３とする。したがって、除肉部２３は、接続部材３の下面側で開口し、周囲をテーパ部１５で形成され、接続部材３の上面１１側の孔１３までを含むものである。すなわち、除肉部２３の接続部材３の任意の厚さ方向の位置の断面は八角形で形成されており、当該八角形の断面形状の中心が接合部材３の中心から偏心している。
【００３６】
除肉部２３の偏心量（偏心距離）は、下面１７の開口部１９から上面１１側に行くにつれて徐々に大きくなる。このため、上面１１近傍において、除肉部２３の偏心量は最大となる。前述した偏心量２１ａ、２１ｂは、上面１１における孔１３の偏心量であるため、除肉部２３の最大偏心量となる。
【００３７】
次に、接続部材３を使用する構造体２５について説明する。図５は、構造体２５を示す平面図であり、周囲を外壁２７で覆われ、所定間隔で柱５ｂ（５ａ）が設置される。柱５ｂ（５ａ）同士は梁７によって接続されている。なお、図５においては簡単のため接続部材３等は図示を省略する。下方に設置された柱５ｂ（５ａ）上には、柱５ｂ（５ａ）よりも外径の小さな柱５ｃが設置される。
【００３８】
ここで、４方向に梁７が接合される部位の柱を中柱２９と称する。また、一方の側に外壁２７が形成される部位の柱を側柱３１と称する。また、構造体２５の隅に形成され、２方向に外壁２７が形成される部位の柱を隅柱３３と称する。
【００３９】
中柱２９は、水平方向の縦横両方に梁７が接合されており、柱５ｂ（５ａ）に対して、柱５ｃは同心に配置される。すなわち、下方の柱５ｂ（５ａ）の中心と、より外径の小さな柱５ｃの中心位置が一致する。
【００４０】
これに対し、側柱３１は、下方の柱５ｂ（５ａ）の中心と、より外径の小さな柱５ｃの中心位置が一致せず、柱５ｂ（５ａ）に対して、柱５ｃは一方向に偏心して配置される。柱５ｃは、外壁２７側に偏心し、柱５ｂ（５ａ）の外壁２７側の側面と柱５ｃの外壁２７側の側面とが同一の位置となるように配置される。すなわち、柱５ｃは、柱５ｂ（５ａ）の一方向側（外壁２７側）に偏心し、偏心方向とは垂直な方向（図中左右方向）には偏心しない。
【００４１】
一方、隅柱３３は、２方向に接する外壁２７方向それぞれの方向に偏心する。柱５ｃは、それぞれの外壁２７側に偏心し、柱５ｂ（５ａ）のそれぞれの外壁２７側の側面と柱５ｃの対応する外壁２７側の側面とが同一の位置となるように配置される。すなわち、柱５ｃは、柱５ｂ（５ａ）の一方向側（外壁２７側）に偏心するとともにこれと垂直な方向にも同量だけ偏心する。
【００４２】
図６は、それぞれの柱位置における柱５ｂに対する柱５ｃの配置を示す平面断面図であり、図６（ａ）は中柱２９、図６（ｂ）は側柱３１、図６（ｃ）は隅柱３３の状態を示す図である。なお、各図において、接合部材３の除肉部２３は図示を省略する。
【００４３】
図６（ａ）に示すように、中柱２９では、柱５ｂ上に接合部材３が設置され、接合部材３の上面１１中心に柱５ｃが設置される。したがって、接合部材３の中心線Ｄ、Ｅは、柱５ｃの中心線と一致する。なお、接合部材３の下方に設置される柱５ｂの中心はいずれの配置においても接合部材３の中心と一致する。ここで、接合部材３の上面１１における柱５ｃの中空部に該当する領域が柱内部領域３５ａとする。すなわち、柱内部領域３５ａも接合部材３の中心と一致する。
【００４４】
一方、図６（ｂ）に示すように、側柱３１では、接合部材３を挟んで、下方の柱５ｂの一方の側面（図中上方）と、上方の柱５ｃの一方の側面（図中上方）とが一致するように設置される。したがって、接合部材３の中心線Ｄと、柱５ｃの中心線Ｈとが偏心量３７ａだけ偏心する。なお、側面が一致する側とは垂直な方向（図中左右方向）は、接合部材３の中心線Ｅと柱５ｃの中心線とが一致する。
【００４５】
なお、通常、接合部材３の上下に設置される異径柱は、外径が５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度異なるものが多い。したがって、偏心量３７ａは、概ね２５ｍｍ〜７５ｍｍとなる。ここで、接合部材３の上面１１における柱５ｃの中空部に該当する領域が柱内部領域３５ｂとする。すなわち、柱内部領域３５ｂも接合部材３の中心から偏心量３７ａだけ偏心する。
【００４６】
同様に、図６（ｃ）に示すように、隅柱３３においては、接合部材３を挟んで、下方の柱５ｂの一方の側面（図中上方）と、上方の柱５ｃの一方の側面（図中上方）とが一致するように設置され、さらに、これと垂直な方向（図中右側）に対しても柱５ｂの側面（図中右側）と、上方の柱５ｃの側面（図中右側）とが一致するように設置される。したがって、接合部材３の中心線Ｄと柱５ｃの中心線Ｈとが偏心量３７ａだけ偏心し、かつ、中心線Ｄと直交する接合部材３の中心線Ｅと、柱５ｃの中心線Ｉとが偏心量３７ｂだけ偏心する。
【００４７】
なお、前述の通り、通常、接合部材３の上下に設置される異径柱は、外径が５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度異なるものが多いため、偏心量３７ｂは、偏心量３７ａと同様に概ね２５ｍｍ〜７５ｍｍとなる。また、偏心量３７ａと偏心量３７ｂは略同量である。ここで、接合部材３の上面１１における柱５ｃの中空部に該当する領域が柱内部領域３５ｃとする。すなわち、柱内部領域３５ｃも接合部材３の中心から偏心量３７ａ、３７ｂだけ偏心する。
【００４８】
図７は、中柱２９、側柱３１、隅柱３３それぞれにおける柱内部領域３５ａ、３５ｂ、３５ｃを重ね合わせた状態を示す図である。柱内部領域３５ａ、３５ｂ、３５ｃが重なり合う領域が共通柱内部領域３９となる。すなわち、共通柱内部領域３９は、中柱２９、側柱３１、隅柱３３いずれの位置における柱５ｃの配置であっても、柱５ｃの中空部内部に位置する領域である。
【００４９】
孔１３は、接合部材３の共通柱内部領域３９内に形成される。すなわち、接合部材３の中心と孔１３の中心との偏心量３１ａ、３１ｂは、柱内部領域の偏心量３７ａ、３７ｂと一致する。なお、接合部材３の下面１７の開口部１９は、下方に設けられる柱５ｂの柱内部領域に形成される。すなわち、開口部１９の中心は、接合部材３の中心と一致し、開口部１９の大きさは、柱５ｂの中空形状に応じた大きさとなる。
【００５０】
孔１３は共通柱内部領域３９に形成されるため、中柱２９、側柱３１、隅柱３３のいずれの位置における柱に対しても、柱５ｃは平滑部９ａ上に配置され、柱５ｃの設置位置と孔１３とが重なることがない。
【００５１】
以上の実施例では、下面１７側に開口部を有し、上面１１側に向かって貫通する孔１３を有する接合部材３について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、図８（ａ）に示す接合部材３ａのように、接合部材を完全に貫通する八角形の孔に代えて八角形の薄肉部を形成してもよい。
【００５２】
この場合、開口部１９から上面側に薄肉部までが除肉部２３となる。接合部材３ａは、開口部１９が接合部材３と同様の構造であり、上面１１側に向かってテーパ部１５が形成される。なお、この場合、徐肉部２３の柱接合面に平行な断面における最小範囲（徐肉部２３における上面１１に最も近い位置での形成領域）が、前述の共通柱内部領域３９に形成されれば良く、また、この最小除肉部断面における中心と接合部材３ａの中心との（最大）偏心量が、前述の通り、偏心量３１ａ、３１ｂとなる。薄肉部を設けることでより強度を高めることができる。
【００５３】
また、図８（ｂ）に示すように、テーパ形状を設けなくてもよい。すなわち、貫通する孔１３の断面形状が、下面の開口部１９と同一形状であってもよい。この場合では、接合部材３ｂの厚さ方向の任意の位置で偏心量３１ａ、３１ｂは一定となる。
【００５４】
本実施の形態にかかる接続部３によれば、中柱２９、側柱３１、隅柱３３のいずれの位置における柱５ｃに対しても、同一形状の接合部材３を使用することができる。このため、設置位置によって接合部材を変更する必要がなく、同一形状の部材で対応することができる。
【００５５】
また、強度や接合等に対して不要な部分は徐肉部２３が形成されるため、不要な重量増やコスト増を防ぐことができる。また、このような除肉部２３が形成されても、柱との接合部は平滑部９ａ、９ｂとなるため、柱との接合に不都合が生じることがない。
【００５６】
また、徐肉部２３の断面形状が、接続部材３の各辺に平行な辺を有する八角形であるため、接合部材３への水平方向からの力（梁７からの力）に対して、効率良く応力伝達を行うことができ、応力集中が生じることがない。
【００５７】
次に、第２の実施の形態にかかる接合部材４０について説明する。図９は第２の実施の形態に係る接合部材４０を示す図であり、図９（ａ）は上面側から見た斜視図、図９（ｂ）は下面側から見た斜視図である。また、図１０は、図９（ａ）のＪ−Ｊ線断面図である。なお、以下の実施の形態において、図３に示す接合部材３と同一の機能、効果を果たす構成要素には、図３と同一番号を付し、重複した説明を避ける。
【００５８】
接合部材４０は、接合部材３と略同一の構成であるが、接合部材４０の外周部に、下方に向けてリブ４１が形成される点で異なる。リブ４１は、孔１３のテーパ部１５の端部から開口部１９と同一断面形状で接合部材３の柱接合方向に形成される。ここで、接合部材４０の下面１７は、リブ４１の下面となる。すなわち、接合部材４０の上面１１において、孔１３以外の部位が柱と接合される平滑部９ａとなり、リブ４１の下面１７が平滑部９ｂとなる。
【００５９】
図１０に示すように、接合部材４０も接合部材３と同様に、開口部１９からテーパ部１５が形成され、接合部材４０の上面１１に形成される孔１３と連通する。また、リブ４１および開口部１９は、接合部材４０の中心と同一中心位置に形成されるが、開口部１９から、徐肉部２３は徐々に偏心し、上面１１近傍で最大偏心量となる。孔１３の位置は前述の共通柱内部領域３９に形成される。
【００６０】
図１１は、接合部材４０を用いた柱の接合構造５０を示す図である。柱の接合構造５０は、柱の接合構造１と略同様であるが、柱を介して接合される梁の高さが異なる。
【００６１】
柱の接合構造５０は、下方から柱５ａ、５ｂ、５ｃが鉛直方向に配置され、それぞれの柱間には接合部材４０が設けられる。下方の接合部材４０の下面１７（リブ４１下面）には柱５ａの上端が接合され、上面１１には柱５ｂの下端が接合される。また、柱５ｂの上端は上方の接合部材４０の下面１７（リブ４１下面）と接合される。さらに上方の接合部材４０の上面１１には柱５ｃの下端が接合される。
【００６２】
一対の接合部材３で挟まれた範囲の柱５ｂには、水平方向に梁７ａ、７ｂが接合される。したがって、梁７ａ、７ｂのフランジ部の端部は、接合部材４０の側面に接合され、梁７ａ、７ｂのウェブ部の端部が柱５ｂの側面と接合される。梁７ａ、７ｂのウェブ部の上下端部（フランジ部近傍）は、接合部材４０との干渉を避けるため、切欠きが設けられる。
【００６３】
梁７ａは、梁７ｂよりも高さが低い。たとえば梁７ａは４５０ｍｍ高さであり、梁７ｂは５００ｍｍ高さである。このように柱を介して高さの異なる梁７ａ、７ｂを接合する必要がある場合には、高さの低い梁７ａのフランジ部上面を、上方に配置する接合部材４０の上面１１とほぼ合わせるように接合する。また、梁７ａのフランジ部下面を下方に配置する接合部材４０の上面１１近傍に接合する。このような位置関係となるように、柱５ｂの高さを調整する。
【００６４】
同様に、柱７ｂのフランジ部上面を、上方に配置する接合部材４０の上面１１とほぼ合わせるように接合する。また、梁７ｂのフランジ部下面を下方に配置する接合部材４０の下面１１近傍に接合する。梁７ａ、７ｂの高さの違いに応じて、リブ４１の高さを調整しておけばよい。なお、リブ４１を含む接合部材４０の総厚さは、接合する梁のフランジ厚さと高さの違いに応じて適宜設定されるが、概ね５０〜１００ｍｍ程度であれば良い。
【００６５】
第２の実施の形態にかかる接続部４０によれば、接合部材３と同様の効果を得ることができる。また、リブ４１により梁との接合高さを確保できるため、高さの異なる梁を接合することができる。また、リブ４１を設けても、不要な部位には除肉部２３が形成されるため、不要な重量増およびコスト増を防ぐことができる。
【００６６】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６７】
たとえば、孔１３（孔が形成されない場合には除肉部２３の最小部）の形状は、八角形以外でも良く、たとえば矩形等でも良い。ただし、応力の伝達等を考慮すると、接合部材の各辺に平行な辺を有する形状であることが望ましく、例えば、４ｎ角形（４の倍数の）であることが望ましい。また、柱の断面形状は矩形ではなく、円形等であってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１、５０………柱の接合構造
３、４０………接合部材
５ａ、５ｂ、５ｃ………柱
７………梁
９………平滑部
１１………上面
１３………孔
１５………テーパ部
１７………下面
１９………開口部
２１ａ、２１ｂ………偏心量
２３………除肉部
２５………構造体
２７………外壁
２９………中柱
３１………側柱
３３………隅柱
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ………柱内部領域
３７ａ、３７ｂ………偏心量
３９………共通柱内部領域
４１………リブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管柱を用いた構造物の柱の接合部に用いられる柱の接合用部材およびこれを用いた柱の接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管柱を用いた構造物において、上下方向に柱を接合する部位がある。このような柱の接合部においては、上下に接合する柱の外径が異なる場合がある。たとえば、下方の柱に対して、上方の柱の外径が小さい場合である。このような場合には、接合する柱の間に、テーパ形状の接合部材を用いる方法がある。
【０００３】
しかし、このようなテーパ状部材は、その製造が困難である。また、テーパ状部材とこれと接合される上下の水平面とは斜めに接触するため、テーパ状部材と水平面との接合部に設けられる板状部材である裏当て金の端面と水平面とが面接触ではなく、線接触となる。このため、この部位での溶接が困難であり、溶接不良の原因ともなる。したがって、外径の異なるより簡易な柱の接合構造が検討されている。
【０００４】
このような柱の接合構造としては、例えば、少なくとも一側面をテーパ形状とする枠状コラム部の上下にダイアフラムを接合し、ダイアフラムの側面と面一となるように枠状コラムのテーパ形状と対応するリブがもうけられた接続コラムがある（特許文献１）。
【０００５】
また、上下面に柱との接合部を有し、柱と接合される部位の中央に台形断面形状となる貫通孔等を有する接合部用金物がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案第３０５３４８０号公報
【特許文献２】実公平７−５１５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の接続コラムは、梁との接合部は垂直になるが、テーパ形状の側面を有するため、その製造が困難であり、また、前述のように、テーパ形状の側面の上下の端面と、上下の水平面との接合も困難である。
【０００８】
また、特許文献２に記載の接合部用金物は、テーパ形状側面を有するものではなく、製造は簡易であるが、上下の柱の位置関係のバリエーションを考慮した場合、最適な形状とは言えない。
【０００９】
例えば、上下に接合される柱は、必ずしも同一軸芯上に設置されるわけではない。したがって、接続部材に貫通孔等を形成する場合、大きな孔を形成すると、柱との接合部がなくなる恐れがある。一方で、このような孔をなくすと、接続部材は必要以上の強度を有し、重量増およびコスト増となる。しかしながら、柱の接合位置ごとに別の接合部材を用いたのでは、部材の管理や設置ミス等の原因等なり望ましくない。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、上下の柱の径が異なる場合において、柱の接合に用いられ、製造が容易で、かつ、作業性に優れ、柱の設置位置によらず一種類の部材で対応可能な柱の接合用部材およびこれを用いた柱の接合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、柱の接合用部材であって、両面に柱との接合が可能な平滑部を有する平板状部材に、前記平滑部以外の部位の少なくとも一方の面側から前記平板状部材の厚みを薄くする方向に除肉された除肉部が形成され、
前記除肉部の中心位置が、前記平板状部材の中心位置から偏心していることを特徴とする柱の接合用部材である。
【００１２】
ここで、除肉部とは、接合部材を構成する材料がくりぬかれた部分をいい、一方の面側からくりぬかれた凹部や貫通孔などである。また、除肉部の中心位置とは、接合部材の厚さ方向における任意の位置（一方の面における開口形状を除く）における断面形状の中心位置をいう。
【００１３】
前記除肉部の、前記平板状部材の一方の方向に対する偏心距離と、前記一方の側と直交する側への偏心距離とが略同一であることが望ましい。
【００１４】
前記除肉部は、薄肉部であってもよく、または前記除肉部は、貫通孔であってもよい。前記平板状部材は矩形であり、前記除肉部は前記平板状部材の辺と平行辺を有する８角形であってもよい。前記平滑部と前記除肉部との境界部は、肉厚が薄くなるテーパ形状を有してもよい。
【００１５】
第１の発明によれば、両面に柱と接合可能な平滑部を有し、また、除肉部が形成され、除肉部の中心が接続部材の中心から偏心しているため、上下に径違いの柱を接合することができ、また、柱の位置が中心からずれた場合でも、柱との接合部が確保され、かつ、除肉部を有するため、軽量で低コストである柱の接合部材を得ることができる。
【００１６】
また、除肉部の偏心距離は、一の方向とこれと直交する他の方向（例えば、矩形の平板状部材であれば、各辺に平行なそれぞれの方向）それぞれに対して同一であるため、上下の柱の接合位置のずれが一方向である場合も、二方向である場合にも適用可能である。なお、上下の柱の外径差は、概ね５０〜１５０ｍｍ程度であるため、最大偏心量としてはこの半分の２５〜７５ｍｍとすることが望ましい。
【００１７】
また、除肉部を貫通孔とすればより高い軽量効果を得ることができ、また、貫通孔とせずに薄肉部とすれば、より高い強度を得ることができる。除肉部の形状は、平板状部材の各辺と平行な辺を有する八角形とすれば、水平方向に接合する梁に対する強度と、軽量化のバランスが特に高い。さらに除肉部の周囲にテーパ部を形成すれば、応力集中が生じないため、より高い強度を得ることができる。
【００１８】
第２の発明は、第１の発明にかかる柱の接合部材を用い、第１の接合用部材の下面の平滑部には中空の第１の柱が接合され、前記第１の接合用部材の上面の平滑部には、前記第１の柱よりも外径の小さな中空の第２の柱が接合され、前記第２の柱の中心が前記第１の柱の中心と一致する場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第１の領域が形成され、前記第２の柱を前記第１の柱に対して一方の側に偏心させ、前記第１の一方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第２の領域が形成され、前記第２の柱を前記第１の柱に対して一方の側に偏心させ、前記第１の一方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させ、かつ、一方の側と直交する方向に前記第２の柱を前記第１の柱に対して偏心させ、前記第２の柱の他方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第３の領域が形成され、前記第１から第３の領域の共通する部位に除肉部が形成されることを特徴とする柱の接合構造である。
【００１９】
前記第１の柱の下方には、第２の接合用部材が設けられ、前記第２の接合用部材の上面の平滑部には第１の柱の下端が接合され、前記第２の接合用部材の下面の平滑部には第３の柱が接合され、前記第１および第２の接合用部材の一方の側の側面にまたがるように第１の梁が接合され、前記第１および第２の接合用部材の他方の側の側面にまたがるように前記第１の梁と高さの異なる第２の梁が接合され、前記第１の梁の下端が前記第２の接合用部材の下端近傍で接合され、前記第２の梁の下端が前記第２の接合用部材の上端近傍で接合されてもよい。
【００２０】
第２の発明によれば、下方の柱を接合部材の中心に接合し、上方に下方の柱よりも外径の小さな柱を接合した場合において、除肉部の位置が、上下の柱の中心が一致する場合における上方の柱の内部（中空部）と、上方の柱を下方の柱の一方の側面と一致させて偏心させた際の上方の柱の内部（中空部）と、上方の柱を下方の柱の角（２方向の側面）と一致させて偏心させた際の上方の柱の内部（中空部）との共通する範囲に設けるため、上記いずれの設置位置であっても、上方の柱が除肉部にかかることがない。したがって、確実に柱と接合することができる。
【００２１】
また、一対の接合部材を上下に用い、一方の側から上下の接合部材にまたがるように梁を接合し、他方の側に上下の接合部材にまたがるように先の梁と高さの異なる梁を接合し、この際、それぞれの梁の高さの違いを接合部材の側面の厚み部分で吸収するため、高さの異なる梁を接合することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上下の柱の径が異なる場合において、柱の接合に用いられ、製造が容易でかつ、作業性に優れ、柱の設置位置によらず一種類の部材で対応可能な柱の接合用部材およびこれを用いた柱の接合構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】接合部材３を用いた、柱の接合構造１を示す斜視図。
【図２】柱の接合構造１を示す立面図であり、図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】接合部材３を示す斜視図であり（ａ）は上面方向から見た図、（ｂ）は下面方向から見た図。
【図４】接合部材３を示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図５】構造体２５の柱の配置を示す模式図。
【図６】接合部材３に対する柱５ｂの配置を示す図。
【図７】接合部材３に対する柱５ｂの配置と孔１３との位置関係を示す図。
【図８】接合部材３ａ、３ｂを示す断面図。
【図９】接合部材４０を示す斜視図であり（ａ）は上面方向から見た図、（ｂ）は下面方向から見た図。
【図１０】接合部材４０を示す図であり、図９のＪ−Ｊ線断面図。
【図１１】接合部材４０を用いた、柱の接合構造５０を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態にかかる柱の接合構造１について説明する。図１は、柱の接合構造１を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。柱の接合構造１は、下方から柱５ａ、５ｂ、５ｃが鉛直方向に配置され、それぞれの柱間には接合部材３が設けられる。下方の接合部材３の下面１７には柱５ａの上端が接合され、上面１１には柱５ｂの下端が接合される。また、柱５ｂの上端は上方の接合部材３の下面１７と接合される。さらに上方の接合部材３の上面１１には柱５ｃの下端が接合される。
【００２５】
柱５ａ、５ｂは同一外径の中空の角型鋼管である。柱５ｃは、柱５ａ、５ｂよりも外径の小さな中空の角型鋼管である。接合部材３は、柱５ａ、５ｂの外径よりもわずかに大きな外径の、矩形形状の平板状部材である。なお、接合部材３は例えば鋼製であり、概ね３００〜１０００ｍｍ角程度の大きさであるが、接合される柱の外径により任意に設定することができる。
【００２６】
一対の接合部材３で挟まれた範囲の柱５ｂには、水平方向に梁７が接合される。したがって、梁７のフランジ部の端部は、接合部材３の側面に接合され、梁７のウェブ部の端部が柱５ｂの側面と接合される。すなわち、上下一対の接合部材３の設置間隔（柱５ｂの長さ）は、梁７の高さとほぼ一致する。なお、梁７のウェブ部の上下端部（フランジ部近傍）は、接合部材３との干渉を避けるため、切欠きが設けられる。
【００２７】
次に、接合部材３について詳細を説明する。図３は接合部材３を示す斜視図であり、図３（ａ）は上面側から見た図、図３（ｂ）は下面側から見た図である。接合部材３の上面１１および下面１７は、柱５ａ、５ｂ、５ｃとの接合部となる平滑部９ａ、９ｂが形成される。平滑部９ａ、９ｂ以外の部位には、下面１７側に開口部１９を有し、上面１１側まで貫通する孔１３が形成される。すなわち、接合部材３は矩形の環状部材である。
【００２８】
接合部材３の下面１７側には、開口部１９が形成される。開口部１９は、矩形形状であり、接合部材３と略中心位置を同一とする。なお、開口部１９の形状は、接合する柱５ａ、５ｂ等の外形に応じて変更される。例えば、丸型断面の柱であれば、これに応じた円形の開口部１９としてもよい。
【００２９】
開口部１９は下面１７から上面１１側に向かって縮径するようにテーパ部１５が形成され、上面１１に設けられた八角形の孔１３と連通している。すなわち、テーパ部１５は、開口部１９の各頂点から、対応する八角形の２つの頂点までをそれぞれ結ぶように形成される。八角形の孔１３は、４辺が矩形の接続部材３の各辺とそれぞれ平行であり、残りの４辺が接続部材３の各辺に対してそれぞれ略４５度の角度で形成される。孔１３の中心位置は、接合部材３の中心（すなわち開口部１９の中心）と偏心した位置に形成される。なお、孔１３および開口部１９の形状や配置、それらをつなぐテーパ部１５の形状や孔１３と開口部１９とのつなぎ方等は、これに限られず、本発明の効果を得られる範囲で任意に設定できる。たとえば、孔１３の形状を八角形以外の形状としてもよく、また、孔１３の各辺と接続部材３の各辺とが平行でなくてもよい。
【００３０】
なお、下方に柱が接合される平滑部９ｂは、下面１７において開口部１９以外の部位である。また、上方に柱が接合される平滑部９ａは、上面１１において孔１３以外の部位である。
【００３１】
図４は、孔１３の位置を示す図であり、図４（ａ）は接合部材３の底面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図４（ａ）において、線Ｄ、Ｅは、接合部材３（開口部１９）の接合部材３の各辺に平行な中心線を示す。図４（ａ）の線Ｆ、Ｇは、線Ｄ、Ｅとそれぞれ平行な孔１３の中心線である。
【００３２】
孔１３は、接合部材３の一方の方向（接合部材３の辺に平行な方向であり、例えば図中右側）に偏心量２１ａだけずれて形成される。同様に、当該偏心方向と垂直な方向（例えば図中上方）に偏心量２１ｂだけずれて形成される。偏心量２１ａと偏心量２１ｂとは略同じ偏心量（偏心距離）となる。なお、偏心して形成された孔１３の形成範囲は、接合部材３の底面から見た際に、開口部１９の形成範囲から水平方向にはみ出すことがなく、孔１３は開口部１９内に収まる位置に形成される。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、開口部１９から孔１３まではテーパ部１５で接続されているが、孔１３の配置が開口部１９から偏心しているため、テーパ部１５の傾斜は、一方の側と対向する側とで異なる。
【００３４】
同様に、図４（ｃ）に示すように、開口部１９から孔１３まではテーパ部１５で接続されており、孔１３の配置が開口部１９から偏心しているため、接続部材３の斜め方向に対しても、テーパ部１５の傾斜は一方の側と対向する側とで異なる。
【００３５】
ここで、下面１７の開口部１９側から上面１１側に向かって、接合部材３の素材が取り除かれた部分を除肉部２３とする。したがって、除肉部２３は、接続部材３の下面側で開口し、周囲をテーパ部１５で形成され、接続部材３の上面１１側の孔１３までを含むものである。すなわち、除肉部２３の接続部材３の任意の厚さ方向の位置の断面は八角形で形成されており、当該八角形の断面形状の中心が接合部材３の中心から偏心している。
【００３６】
除肉部２３の偏心量（偏心距離）は、下面１７の開口部１９から上面１１側に行くにつれて徐々に大きくなる。このため、上面１１近傍において、除肉部２３の偏心量は最大となる。前述した偏心量２１ａ、２１ｂは、上面１１における孔１３の偏心量であるため、除肉部２３の最大偏心量となる。
【００３７】
次に、接続部材３を使用する構造体２５について説明する。図５は、構造体２５を示す平面図であり、周囲を外壁２７で覆われ、所定間隔で柱５ｂ（５ａ）が設置される。柱５ｂ（５ａ）同士は梁７によって接続されている。なお、図５においては簡単のため接続部材３等は図示を省略する。下方に設置された柱５ｂ（５ａ）上には、柱５ｂ（５ａ）よりも外径の小さな柱５ｃが設置される。
【００３８】
ここで、４方向に梁７が接合される部位の柱を中柱２９と称する。また、一方の側に外壁２７が形成される部位の柱を側柱３１と称する。また、構造体２５の隅に形成され、２方向に外壁２７が形成される部位の柱を隅柱３３と称する。
【００３９】
中柱２９は、水平方向の縦横両方に梁７が接合されており、柱５ｂ（５ａ）に対して、柱５ｃは同心に配置される。すなわち、下方の柱５ｂ（５ａ）の中心と、より外径の小さな柱５ｃの中心位置が一致する。
【００４０】
これに対し、側柱３１は、下方の柱５ｂ（５ａ）の中心と、より外径の小さな柱５ｃの中心位置が一致せず、柱５ｂ（５ａ）に対して、柱５ｃは一方向に偏心して配置される。柱５ｃは、外壁２７側に偏心し、柱５ｂ（５ａ）の外壁２７側の側面と柱５ｃの外壁２７側の側面とが同一の位置となるように配置される。すなわち、柱５ｃは、柱５ｂ（５ａ）の一方向側（外壁２７側）に偏心し、偏心方向とは垂直な方向（図中左右方向）には偏心しない。
【００４１】
一方、隅柱３３は、２方向に接する外壁２７方向それぞれの方向に偏心する。柱５ｃは、それぞれの外壁２７側に偏心し、柱５ｂ（５ａ）のそれぞれの外壁２７側の側面と柱５ｃの対応する外壁２７側の側面とが同一の位置となるように配置される。すなわち、柱５ｃは、柱５ｂ（５ａ）の一方向側（外壁２７側）に偏心するとともにこれと垂直な方向にも同量だけ偏心する。
【００４２】
図６は、それぞれの柱位置における柱５ｂに対する柱５ｃの配置を示す平面断面図であり、図６（ａ）は中柱２９、図６（ｂ）は側柱３１、図６（ｃ）は隅柱３３の状態を示す図である。なお、各図において、接合部材３の除肉部２３は図示を省略する。
【００４３】
図６（ａ）に示すように、中柱２９では、柱５ｂ上に接合部材３が設置され、接合部材３の上面１１中心に柱５ｃが設置される。したがって、接合部材３の中心線Ｄ、Ｅは、柱５ｃの中心線と一致する。なお、接合部材３の下方に設置される柱５ｂの中心はいずれの配置においても接合部材３の中心と一致する。ここで、接合部材３の上面１１における柱５ｃの中空部に該当する領域が柱内部領域３５ａとする。すなわち、柱内部領域３５ａも接合部材３の中心と一致する。
【００４４】
一方、図６（ｂ）に示すように、側柱３１では、接合部材３を挟んで、下方の柱５ｂの一方の側面（図中上方）と、上方の柱５ｃの一方の側面（図中上方）とが一致するように設置される。したがって、接合部材３の中心線Ｄと、柱５ｃの中心線Ｈとが偏心量３７ａだけ偏心する。なお、側面が一致する側とは垂直な方向（図中左右方向）は、接合部材３の中心線Ｅと柱５ｃの中心線とが一致する。
【００４５】
なお、通常、接合部材３の上下に設置される異径柱は、外径が５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度異なるものが多い。したがって、偏心量３７ａは、概ね２５ｍｍ〜７５ｍｍとなる。ここで、接合部材３の上面１１における柱５ｃの中空部に該当する領域が柱内部領域３５ｂとする。すなわち、柱内部領域３５ｂも接合部材３の中心から偏心量３７ａだけ偏心する。
【００４６】
同様に、図６（ｃ）に示すように、隅柱３３においては、接合部材３を挟んで、下方の柱５ｂの一方の側面（図中上方）と、上方の柱５ｃの一方の側面（図中上方）とが一致するように設置され、さらに、これと垂直な方向（図中右側）に対しても柱５ｂの側面（図中右側）と、上方の柱５ｃの側面（図中右側）とが一致するように設置される。したがって、接合部材３の中心線Ｄと柱５ｃの中心線Ｈとが偏心量３７ａだけ偏心し、かつ、中心線Ｄと直交する接合部材３の中心線Ｅと、柱５ｃの中心線Ｉとが偏心量３７ｂだけ偏心する。
【００４７】
なお、前述の通り、通常、接合部材３の上下に設置される異径柱は、外径が５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度異なるものが多いため、偏心量３７ｂは、偏心量３７ａと同様に概ね２５ｍｍ〜７５ｍｍとなる。また、偏心量３７ａと偏心量３７ｂは略同量である。ここで、接合部材３の上面１１における柱５ｃの中空部に該当する領域が柱内部領域３５ｃとする。すなわち、柱内部領域３５ｃも接合部材３の中心から偏心量３７ａ、３７ｂだけ偏心する。
【００４８】
図７は、中柱２９、側柱３１、隅柱３３それぞれにおける柱内部領域３５ａ、３５ｂ、３５ｃを重ね合わせた状態を示す図である。柱内部領域３５ａ、３５ｂ、３５ｃが重なり合う領域が共通柱内部領域３９となる。すなわち、共通柱内部領域３９は、中柱２９、側柱３１、隅柱３３いずれの位置における柱５ｃの配置であっても、柱５ｃの中空部内部に位置する領域である。
【００４９】
孔１３は、接合部材３の共通柱内部領域３９内に形成される。すなわち、接合部材３の中心と孔１３の中心との偏心量３１ａ、３１ｂは、柱内部領域の偏心量３７ａ、３７ｂと一致する。なお、接合部材３の下面１７の開口部１９は、下方に設けられる柱５ｂの柱内部領域に形成される。すなわち、開口部１９の中心は、接合部材３の中心と一致し、開口部１９の大きさは、柱５ｂの中空形状に応じた大きさとなる。
【００５０】
孔１３は共通柱内部領域３９に形成されるため、中柱２９、側柱３１、隅柱３３のいずれの位置における柱に対しても、柱５ｃは平滑部９ａ上に配置され、柱５ｃの設置位置と孔１３とが重なることがない。
【００５１】
以上の実施例では、下面１７側に開口部を有し、上面１１側に向かって貫通する孔１３を有する接合部材３について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、図８（ａ）に示す接合部材３ａのように、接合部材を完全に貫通する八角形の孔に代えて八角形の薄肉部を形成してもよい。
【００５２】
この場合、開口部１９から上面側に薄肉部までが除肉部２３となる。接合部材３ａは、開口部１９が接合部材３と同様の構造であり、上面１１側に向かってテーパ部１５が形成される。なお、この場合、徐肉部２３の柱接合面に平行な断面における最小範囲（徐肉部２３における上面１１に最も近い位置での形成領域）が、前述の共通柱内部領域３９に形成されれば良く、また、この最小除肉部断面における中心と接合部材３ａの中心との（最大）偏心量が、前述の通り、偏心量３１ａ、３１ｂとなる。薄肉部を設けることでより強度を高めることができる。
【００５３】
また、図８（ｂ）に示すように、テーパ形状を設けなくてもよい。すなわち、貫通する孔１３の断面形状が、下面の開口部１９と同一形状であってもよい。この場合では、接合部材３ｂの厚さ方向の任意の位置で偏心量３１ａ、３１ｂは一定となる。
【００５４】
本実施の形態にかかる接続部３によれば、中柱２９、側柱３１、隅柱３３のいずれの位置における柱５ｃに対しても、同一形状の接合部材３を使用することができる。このため、設置位置によって接合部材を変更する必要がなく、同一形状の部材で対応することができる。
【００５５】
また、強度や接合等に対して不要な部分は徐肉部２３が形成されるため、不要な重量増やコスト増を防ぐことができる。また、このような除肉部２３が形成されても、柱との接合部は平滑部９ａ、９ｂとなるため、柱との接合に不都合が生じることがない。
【００５６】
また、徐肉部２３の断面形状が、接続部材３の各辺に平行な辺を有する八角形であるため、接合部材３への水平方向からの力（梁７からの力）に対して、効率良く応力伝達を行うことができ、応力集中が生じることがない。
【００５７】
次に、第２の実施の形態にかかる接合部材４０について説明する。図９は第２の実施の形態に係る接合部材４０を示す図であり、図９（ａ）は上面側から見た斜視図、図９（ｂ）は下面側から見た斜視図である。また、図１０は、図９（ａ）のＪ−Ｊ線断面図である。なお、以下の実施の形態において、図３に示す接合部材３と同一の機能、効果を果たす構成要素には、図３と同一番号を付し、重複した説明を避ける。
【００５８】
接合部材４０は、接合部材３と略同一の構成であるが、接合部材４０の外周部に、下方に向けてリブ４１が形成される点で異なる。リブ４１は、孔１３のテーパ部１５の端部から開口部１９と同一断面形状で接合部材３の柱接合方向に形成される。ここで、接合部材４０の下面１７は、リブ４１の下面となる。すなわち、接合部材４０の上面１１において、孔１３以外の部位が柱と接合される平滑部９ａとなり、リブ４１の下面１７が平滑部９ｂとなる。
【００５９】
図１０に示すように、接合部材４０も接合部材３と同様に、開口部１９からテーパ部１５が形成され、接合部材４０の上面１１に形成される孔１３と連通する。また、リブ４１および開口部１９は、接合部材４０の中心と同一中心位置に形成されるが、開口部１９から、徐肉部２３は徐々に偏心し、上面１１近傍で最大偏心量となる。孔１３の位置は前述の共通柱内部領域３９に形成される。
【００６０】
図１１は、接合部材４０を用いた柱の接合構造５０を示す図である。柱の接合構造５０は、柱の接合構造１と略同様であるが、柱を介して接合される梁の高さが異なる。
【００６１】
柱の接合構造５０は、下方から柱５ａ、５ｂ、５ｃが鉛直方向に配置され、それぞれの柱間には接合部材４０が設けられる。下方の接合部材４０の下面１７（リブ４１下面）には柱５ａの上端が接合され、上面１１には柱５ｂの下端が接合される。また、柱５ｂの上端は上方の接合部材４０の下面１７（リブ４１下面）と接合される。さらに上方の接合部材４０の上面１１には柱５ｃの下端が接合される。
【００６２】
一対の接合部材３で挟まれた範囲の柱５ｂには、水平方向に梁７ａ、７ｂが接合される。したがって、梁７ａ、７ｂのフランジ部の端部は、接合部材４０の側面に接合され、梁７ａ、７ｂのウェブ部の端部が柱５ｂの側面と接合される。梁７ａ、７ｂのウェブ部の上下端部（フランジ部近傍）は、接合部材４０との干渉を避けるため、切欠きが設けられる。
【００６３】
梁７ａは、梁７ｂよりも高さが低い。たとえば梁７ａは４５０ｍｍ高さであり、梁７ｂは５００ｍｍ高さである。このように柱を介して高さの異なる梁７ａ、７ｂを接合する必要がある場合には、高さの低い梁７ａのフランジ部上面を、上方に配置する接合部材４０の上面１１とほぼ合わせるように接合する。また、梁７ａのフランジ部下面を下方に配置する接合部材４０の上面１１近傍に接合する。このような位置関係となるように、柱５ｂの高さを調整する。
【００６４】
同様に、柱７ｂのフランジ部上面を、上方に配置する接合部材４０の上面１１とほぼ合わせるように接合する。また、梁７ｂのフランジ部下面を下方に配置する接合部材４０の下面１１近傍に接合する。梁７ａ、７ｂの高さの違いに応じて、リブ４１の高さを調整しておけばよい。なお、リブ４１を含む接合部材４０の総厚さは、接合する梁のフランジ厚さと高さの違いに応じて適宜設定されるが、概ね５０〜１００ｍｍ程度であれば良い。
【００６５】
第２の実施の形態にかかる接続部４０によれば、接合部材３と同様の効果を得ることができる。また、リブ４１により梁との接合高さを確保できるため、高さの異なる梁を接合することができる。また、リブ４１を設けても、不要な部位には除肉部２３が形成されるため、不要な重量増およびコスト増を防ぐことができる。
【００６６】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６７】
たとえば、孔１３（孔が形成されない場合には除肉部２３の最小部）の形状は、八角形以外でも良く、たとえば矩形等でも良い。ただし、応力の伝達等を考慮すると、接合部材の各辺に平行な辺を有する形状であることが望ましく、例えば、４ｎ角形（４の倍数の）であることが望ましい。また、柱の断面形状は矩形ではなく、円形等であってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１、５０………柱の接合構造
３、４０………接合部材
５ａ、５ｂ、５ｃ………柱
７………梁
９………平滑部
１１………上面
１３………孔
１５………テーパ部
１７………下面
１９………開口部
２１ａ、２１ｂ………偏心量
２３………除肉部
２５………構造体
２７………外壁
２９………中柱
３１………側柱
３３………隅柱
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ………柱内部領域
３７ａ、３７ｂ………偏心量
３９………共通柱内部領域
４１………リブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱の接合用部材であって、
両面に柱との接合が可能な平滑部を有する平板状部材に、前記平滑部以外の部位の少なくとも一方の面側から前記平板状部材の厚みを薄くする方向に除肉された除肉部が形成され、
前記除肉部の中心位置が、前記平板状部材の中心位置から偏心していることを特徴とする柱の接合用部材。
【請求項２】
前記除肉部の、前記平板状部材の一方の方向に対する偏心距離と、前記一方の側と直交する側への偏心距離とが略同一であることを特徴とする請求項１記載の柱の接合用部材。
【請求項３】
前記除肉部は、薄肉部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の柱の接合用部材。
【請求項４】
前記除肉部は、貫通孔であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の柱の接合用部材。
【請求項５】
前記平板状部材は矩形であり、前記除肉部は前記平板状部材の辺と平行辺を有する８角形であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の柱の接合用部材。
【請求項６】
前記平滑部と前記除肉部との境界部は、肉厚が薄くなるテーパ形状を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の柱の接合用部材。
【請求項７】
請求項１から請求項７のいずれかの柱の接合用部材を用い、
第１の接合用部材の下面の平滑部には中空の第１の柱が接合され、前記第１の接合用部材の上面の平滑部には、前記第１の柱よりも外径の小さな中空の第２の柱が接合され、
前記第２の柱の中心が前記第１の柱の中心と一致する場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第１の領域が形成され、
前記第２の柱を前記第１の柱に対して一方の側に偏心させ、前記第１の一方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第２の領域が形成され、
前記第２の柱を前記第１の柱に対して一方の側に偏心させ、前記第１の一方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させ、かつ、一方の側と直交する方向に前記第２の柱を前記第１の柱に対して偏心させ、前記第２の柱の他方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第３の領域が形成され、
前記第１から第３の領域の共通する部位に除肉部が形成されることを特徴とする柱の接合構造。
【請求項８】
前記第１の柱の下方には、第２の接合用部材が設けられ、
前記第２の接合用部材の上面の平滑部には第１の柱の下端が接合され、
前記第２の接合用部材の下面の平滑部には第３の柱が接合され、
前記第１および第２の接合用部材の一方の側の側面にまたがるように第１の梁が接合され、
前記第１および第２の接合用部材の他方の側の側面にまたがるように前記第１の梁と高さの異なる第２の梁が接合され、
前記第１の梁の下端が前記第２の接合用部材の下端近傍で接合され、前記第２の梁の下端が前記第２の接合用部材の上端近傍で接合されることを特徴とする請求項７記載の柱の接合部構造
【請求項１】
柱の接合用部材であって、
両面に柱との接合が可能な平滑部を有する平板状部材に、前記平滑部以外の部位の少なくとも一方の面側から前記平板状部材の厚みを薄くする方向に除肉された除肉部が形成され、
前記除肉部の中心位置が、前記平板状部材の中心位置から偏心していることを特徴とする柱の接合用部材。
【請求項２】
前記除肉部の、前記平板状部材の一方の方向に対する偏心距離と、前記一方の側と直交する側への偏心距離とが略同一であることを特徴とする請求項１記載の柱の接合用部材。
【請求項３】
前記除肉部は、薄肉部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の柱の接合用部材。
【請求項４】
前記除肉部は、貫通孔であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の柱の接合用部材。
【請求項５】
前記平板状部材は矩形であり、前記除肉部は前記平板状部材の辺と平行辺を有する８角形であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の柱の接合用部材。
【請求項６】
前記平滑部と前記除肉部との境界部は、肉厚が薄くなるテーパ形状を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の柱の接合用部材。
【請求項７】
請求項１から請求項７のいずれかの柱の接合用部材を用い、
第１の接合用部材の下面の平滑部には中空の第１の柱が接合され、前記第１の接合用部材の上面の平滑部には、前記第１の柱よりも外径の小さな中空の第２の柱が接合され、
前記第２の柱の中心が前記第１の柱の中心と一致する場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第１の領域が形成され、
前記第２の柱を前記第１の柱に対して一方の側に偏心させ、前記第１の一方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第２の領域が形成され、
前記第２の柱を前記第１の柱に対して一方の側に偏心させ、前記第１の一方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させ、かつ、一方の側と直交する方向に前記第２の柱を前記第１の柱に対して偏心させ、前記第２の柱の他方の側の外側面を前記第１の柱の対応する外側面と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する平板状部材の第３の領域が形成され、
前記第１から第３の領域の共通する部位に除肉部が形成されることを特徴とする柱の接合構造。
【請求項８】
前記第１の柱の下方には、第２の接合用部材が設けられ、
前記第２の接合用部材の上面の平滑部には第１の柱の下端が接合され、
前記第２の接合用部材の下面の平滑部には第３の柱が接合され、
前記第１および第２の接合用部材の一方の側の側面にまたがるように第１の梁が接合され、
前記第１および第２の接合用部材の他方の側の側面にまたがるように前記第１の梁と高さの異なる第２の梁が接合され、
前記第１の梁の下端が前記第２の接合用部材の下端近傍で接合され、前記第２の梁の下端が前記第２の接合用部材の上端近傍で接合されることを特徴とする請求項７記載の柱の接合部構造
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１７１８９（Ｐ２０１１−１７１８９Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６２５５４（Ｐ２００９−１６２５５４）
【出願日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（０００２３３２３９）日立機材株式会社 (225)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（０００２３３２３９）日立機材株式会社 (225)
【Ｆターム（参考）】
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