柱の接合用部材、柱の接合構造
【課題】 上下の柱のサイズ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、薄肉部１３ａの周囲にリブ１２が形成される。リブ１２は、本体部側（リブの基部側）が略矩形であり、リブ先端側（頂部側）に行くにつれて円形となる形状である。下面１７のリブ１２の周囲には、柱接合部１５ａが形成される。柱接合部１５ａは、本体部と略同一の矩形形状であり、それぞれの辺における中央位置には、中心マーク１８ａがそれぞれ設けられる。薄肉部１３ａを除く、柱接合部１５ａ、リブ１２の基部外形およびリブ１２の頂部外形は、本体部の中心に位置するが、リブ１２の内部に形成される薄肉部１３ａのみが本体部に対して偏心して形成される。
【解決手段】 接合部材３の下面１７側には、薄肉部１３ａの周囲にリブ１２が形成される。リブ１２は、本体部側（リブの基部側）が略矩形であり、リブ先端側（頂部側）に行くにつれて円形となる形状である。下面１７のリブ１２の周囲には、柱接合部１５ａが形成される。柱接合部１５ａは、本体部と略同一の矩形形状であり、それぞれの辺における中央位置には、中心マーク１８ａがそれぞれ設けられる。薄肉部１３ａを除く、柱接合部１５ａ、リブ１２の基部外形およびリブ１２の頂部外形は、本体部の中心に位置するが、リブ１２の内部に形成される薄肉部１３ａのみが本体部に対して偏心して形成される。
【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サイズが異なる場合がある。たとえば、下方の柱に対して、上方の柱のサイズ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、サイズ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設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、必ずしも同一軸心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、上下の柱のサイズ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、両面が柱と接合可能な略矩形の平板状の本体部と、前記本体部の一方の面に形成される第１の薄肉部と、前記本体部の他方の面に形成される第２の薄肉部と、前記第１の薄肉部の周囲を囲むように設けられる略矩形の柱接合部と、前記第２の薄肉部の周囲を囲むように形成されるリブと、を具備し、前記柱接合部の中心位置は前記第１の薄肉部の中心位置と略一致し、前記柱接合部は前記本体部の外周に対して偏心しており、前記柱接合部の、前記本体部の一方の側に対する偏心距離と、前記一方の側と直交する他方の側への偏心距離とが略同一であり、前記第２の薄肉部は、前記第１の薄肉部と同一の方向に偏心しており、前記リブは、底部は略矩形であり、頂部が略円形であることを特徴とする柱の接合用部材である。
【００１２】
前記リブのそれぞれの角部における、前記本体部の対角線に対するそれぞれの断面積は、前記第２の薄肉部の偏心方向とは反対側で最も大きく、偏心方向で最も小さくなることが望ましい。
【００１３】
前記リブが設けられる側の面において、柱が接続される範囲が、他の部位に対して凸形状であることが望ましい。
【００１４】
第１の発明によれば、強度が不要である部位には、薄肉部が形成されるため、軽量かつ低コストである柱の接合用部材を得ることができる。また、薄肉部の中心が接合用部材の中心から偏心しているため、上下にサイズ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る。特に、薄肉部の本体部に対する偏心距離が、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。
【００１５】
また、第１の薄肉部と同一方向に偏心する第２の薄肉部の周囲にリブが形成され、リブの底部（基部）が略矩形であり、頂部が略円形であるため、応力がかかる部位に適切に補強を行うことができるとともに、応力集中がない。
【００１６】
特に、前記リブのそれぞれの角部における、本体部の対角線に対するそれぞれの断面積は、第２の薄肉部の偏心方向とは反対側で最も大きく、偏心方向で最も小さくなるため、応力集中を防止できるとともに、軽量化を達成することができる。
【００１７】
また、柱が接続される範囲が、他の部位に対して凸形状であるため、接合範囲が分かりやすく、確実に柱と接合用部材とを接合することができる。
【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、前記柱の接合用部材の前記柱接合部側を上面とし、前記柱の接合用部材の下面には中空の第１の柱が接合され、前記柱の接合用部材の上面には、前記第１の柱よりもサイズの小さな中空の第２の柱が接合され、前記柱の接合用部材の本体部に対し、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おいて、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第１の領域とし、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２の柱の当該一方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させた場合において、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第２の領域とし、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２の柱の当該一方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させ、かつ、一方の側と直交する他方の側に前記第２の柱を前記第１の柱に対して偏心させ、前記第２の柱の当該他方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第３の領域とし、前記第１の領域から前記第３の領域の共通する部位に前記第１の薄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】
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サイズの小さな柱を接合した場合において第１の薄肉部が、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（二方向の側面）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られるため、上記いずれの設置位置であっても、上方の柱が薄肉部にかかることがなく、十分な強度を得ることができる。したがって、確実に柱と接合することができる。ここで、柱のサイズとは、柱が矩形断面であれば、その柱の幅を指し、円断面であれば外径を指す。なお、下方の柱よりもサイズの小さな柱とは、柱が略正方形であれば、各辺の長さが下方の柱よりも短いことを指し、略長方形であれば、長辺側または短辺側の少なくともいずれか一方が下方の柱よりも小さいことを指す。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上下の柱のサイズ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】
【００２１】
【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）は裏面斜視図、（ｂ）は表面斜視図。
【図４】接合部材３を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）底面図。
【図５】接合部材３のリブ１２の形状を示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は図４のＣ−Ｃ線断面図。
【図６】接合部材３を示す平面図。
【図７】構造体２５の柱の配置を示す模式図。
【図８】接合部材３に対する柱５ｃの配置を示す図。
【図９】接合部材３に対する柱５ｃの配置と薄肉部１３ｂとの位置関係を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図１０】柱位置マーク１９の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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柱の接合用部材である接合部材３ａ、３が設けられる。下方の接合部材３ａの下面１７ａには柱５ａの上端が接合され、上面１１ａ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。なお、接合部材３ａは、通常の平板形状の接合部材でよい。
【００２３】
柱５ａ、５ｂは同一サイズの中空の角型鋼管である。柱５ｃは、柱５ａ、５ｂよりもサイズの小さな中空の角型鋼管である。接合部材３は、柱５ｂのサイズよりもわずかに大きなサイズ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、接合される柱のサイズにより任意に設定することができる。
【００２４】
接合部材３、３ａ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、３ａ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、上下の接合部材３、３ａ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、３ａとの干渉を避けるため、切欠きが設けられる。
【００２５】
次に、接合部材３について詳細を説明する。図３（ａ）は接合部材３を示す裏面斜視図、図３（ｂ）は表面斜視図である。接合部材３は、略矩形の平板状部材である本体部の柱接合部１５ａ、１５ｂが、柱５ｂ、５ｃとの接合部となる。接合部材３の本体部の下面側（裏面側）には、薄肉部１３ａが設けられ、上面側（表面側）には、薄肉部１３ｂが設けられる。薄肉部１３ａ、１３ｂは、それぞれの面において、他の部位に対して厚みが薄く凹んだ部位である。
【００２６】
接合部材３の下面１７側には、薄肉部１３ａの周囲にリブ１２が形成される。リブ１２は、本体部側（リブの基部側）が略矩形であり、リブ先端側（頂部側）に行くにつれて円形となる形状である。したがって、薄肉部１３ａは略円形となる。下面１７のリブ１２の周囲には、柱接合部１５ａが形成される。柱接合部１５ａは、下面１７において他の部位よりもわずかに肉厚が厚く形成される。柱接合部１５ａは、下面側において柱と接合される範囲となる。なお、柱接合部１５ａおよびリブ１２の基部（略矩形部）のそれぞれの中心線は、接合部材３の本体部（外形）の中心線と一致する。
【００２７】
柱接合部１５ａは、本体部と略同一の矩形形状であり、それぞれの辺における中央位置には、中心マーク１８ａがそれぞれ設けられる。中心マーク１８ａは、柱接合部１５ａの周囲に形成される突起部であり、柱を柱接合部１５ａに接合する際に、柱のそれぞれの辺の中心位置と中心マーク１８ａの位置とを合わせることで、柱と接合部材３とがずれて接合されることを防止するものである。なお、下面に柱が接合される際には、リブ１２は、中空柱の内部に位置する。
【００２８】
接合部材３の上面１１側には、薄肉部１３ｂの周囲に柱接合部１５ｂが形成される。柱接合部１５ｂは、上面１１において他の部位よりもわずかに肉厚が厚く形成される。柱接合部１５ｂは、接合部材３の上面側に接合される柱との接合部である。なお、略矩形の薄肉部１３ｂは、柱接合部１５ｂの略中心に配置される。
【００２９】
柱接合部１５ｂは、本体部と略同一の矩形形状であり、それぞれの辺には、中心マーク１８ｂがそれぞれ設けられる。中心マーク１８ｂは、柱接合部１５ｂの周囲に形成される突起部であり、柱を柱接合部１５ｂに接合する際に、柱のそれぞれの辺の中心位置と中心マーク１８ｂの位置とを合わせることで、柱と接合部材３とがずれて接合されることを防止する。なお、中心マーク１８ｂは、柱接合部１５ｂの各辺の内の隣り合う二辺には、同一辺に２箇所形成される。
【００３０】
柱接合部１５ｂの所定の角部には、柱位置マーク１９が形成される。また、柱接合部１５ｂは、接合部材３の本体部に対して偏心して配置される。柱接合部１５ｂの配置および柱位置マーク１９については詳細を後述する。
【００３１】
なお、柱接合部１５ａ、１５ｂは、それぞれ他の部位に対して突出するように形成したが、当該部分を他の部位より薄肉に凹むように形成してもよい。
【００３２】
次に、リブ１２について詳細を説明する。図４（ａ）は接合部材３の正面図、図４（ｂ）は底面図である。前述の通り、リブ１２の基部（略矩形部）における外周の中心位置は、接合部材３の本体部の中心位置と略一致する。ここで、図４（ｂ）において、線Ｄ、Ｅは、接合部材３の本体部の各辺に平行な中心線を示す。図４（ｂ）の線Ｆ、Ｇは、線Ｄ、Ｅとそれぞれ平行な線であって、薄肉部１３ａ（リブ１２の頂部における円形形状の内側の円形薄肉部）の中心線である。図４（ｂ）に示すように、薄肉部１３ａの中心位置は、接合部材３の中心（リブ１２の基部における略矩形部の中心）から偏心した位置に形成される。
【００３３】
薄肉部１３ａ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（例えば図中下方）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。すなわち、薄肉部１３ａを除く、柱接合部１５ａ、リブ１２の基部外形およびリブ１２の頂部外形は、本体部の中心に位置するが、リブ１２の内部に形成される薄肉部１３ａのみが本体部に対して偏心して形成される。
【００３４】
図５は、リブ１２のそれぞれの角部におけるリブ１２の形状を示す図であり、図５（ａ）は底面図、図５（ｂ）は図４（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、図５（ｃ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。すなわち、前述の通り、薄肉部１３ａは、接合部材３の本体部の１方の角部方向（図中右下方向）に偏心しており、図５（ｂ）は、偏心方向の対角線による断面図である。
【００３５】
リブ１２は、薄肉部１３ａの周囲を囲むように形成される。薄肉部１３ａは偏心しているため、リブ１２の厚み（幅）は部位によって異なる。偏心方向とは反対側の角部（図中Ｈ部）におけるリブ１２は、頂部における平面部幅がＫとなり、他の周方向位置おける当該幅に対して最も厚くなる。一方、偏心方向側の角部（図中Ｊ部）におけるリブ１２は、切欠き１４となり、リブ１２が切欠かれた形状となる。なお、切欠き１４がないとした場合におけるリブ（図中波線部）の頂部における平面部幅はＭとなり、他の周方向位置おける当該幅に対して最も薄くなる。
【００３６】
同様に、図５（ｃ）は偏心方向に垂直な対角線による断面図である。偏心方向に垂直なそれぞれの角部（図中Ｉ部）におけるリブ１２は、頂部における平面部幅がＬとなり、最厚部であるＫと、最薄部である幅Ｍの略中間となる。すなわち、リブ１２の周方向それぞれの部位における断面積は、偏心方向とは反対側から偏心方向に向かって徐々に小さくなるように形成されている。したがって、リブ１２のそれぞれの角部における、各対角線に対するそれぞれの断面積は、薄肉部１３ａの偏心方向とは反対側で最も大きく、偏心方向で最も小さくなる。
【００３７】
次に、柱接合部１５ｂについて詳細を説明する。図６は、接合部材３の平面図である。ここで、図６において、線Ｄ、Ｅは、接合部材３の本体部の各辺に平行な中心線を示し、図６の線Ｎ、Ｏは、線Ｄ、Ｅとそれぞれ平行な線である。図６に示すように、薄肉部１３ｂの中心位置は、接合部材３の中心から偏心した位置に形成される。
【００３８】
薄肉部１３ｂ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２１ｃ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（例えば図中下方）に偏心量２１ｄだけずれて形成される。偏心量２１ｃと偏心量２１ｄとは略同じ偏心量（偏心距離）となる。すなわち、薄肉部１３ｂおよび柱接合部１５ｂは本体部に対して偏心して形成される。ここで、薄肉部１３ｂの偏心方向（図中右下方向）は、裏面における薄肉部１３ａの偏心方向と一致する。但し、偏心量は薄肉部１３ａよりも薄肉部１３ｂの方が大きい。
【００３９】
ここで、各辺に対して一方の偏心方向（図中下側）であって、他方の偏心方向の反対側（図中左側）の角部には柱位置マーク１９が形成される。また、一方の偏心方向（図中下側）の柱接合部１５ｂの辺に対しては、柱接合部１５ｂの辺の中心位置に中心マーク１８ｂが設けられ、これと対向する辺においては、本体部の中心位置およびこれと偏心量２１ｃだけずれた位置の二か所に中心マーク１８ｂが設けられる。
【００４０】
また、他方の偏心方向（図中右側）の柱接合部１５ｂの辺に対しては、柱接合部１５ｂの辺の中心位置および本体部の中心位置の二か所に中心マーク１８ｂが設けられ、これと対向する辺においては、本体部の中心位置に中心マーク１８ｂが設けられる。
【００４１】
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７は、構造体２５を示す平面模式図であり、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７においては簡単のため接合部材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）よりもサイズの小さな柱５ｃが設置される。
【００４２】
ここで、四方向に梁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、二方向に外壁２７が形成される部位の柱を隅柱３３と称する。
【００４３】
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、よりサイズの小さな柱５ｃの中心位置が一致する。
【００４４】
これに対し、側柱３１は、下方の柱５ｂ（５ａ）の中心と、よりサイズの小さな柱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（例えば図中上方向）。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（例えば図中左右方向）には偏心しない。
【００４５】
一方、隅柱３３は、二方向に接する外壁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（例えば図中上側の外壁２７側）に偏心するとともにこれと垂直な方向（例えば図中右側の外壁２７側）にも同量だけ偏心する。
【００４６】
図８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８（ａ）は中柱２９、図８（ｂ）は側柱３１、図８（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の薄肉部１３ｂ等は図示を省略する。
【００４７】
図８（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。
【００４８】
一方、図８（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Ｐとが偏心量３７ａだけ偏心する。なお、側面が一致する側に対して垂直な方向（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。
【００４９】
なお、通常、接合部材３の上下に設置される異なるサイズの柱は、サイズが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。
【００５０】
同様に、図８（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Ｐ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Ｑとが偏心量３７ｂだけ偏心する。
【００５１】
なお、前述の通り、通常、接合部材３の上下に設置される柱は、サイズが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。
【００５２】
図９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り、図９（ａ）は上面１１側より見た図、図９（ｂ）は正面側から見た図である。図９（ａ）に示すように、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。
【００５３】
薄肉部１３ｂ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の中心と薄肉部１３ｂの中心との偏心量２１ｃ、２１ｄ（図６）は、柱内部領域の偏心量（柱５ｃの偏心量）３７ａ、３７ｂと一致する。薄肉部１３ｂは共通柱内部領域３９に形成されるため、柱５ｃの設置位置と薄肉部１３ｂとが重なることがない。
【００５４】
柱接合部１５ｂは、中柱、側柱および隅柱の全ての配置の柱５ｃの設置範囲（および溶接代）を包含する範囲に形成される。したがって、いずれの配置の柱５ｃであっても、柱５ｃは、柱接合部１５ｂ上で接合部される。なお、柱５ｃが中柱の位置で接合される場合には、柱５ｃは、柱接合部１５ｂの偏心方向とは反対側（図９（ａ）左下方向）に位置が合わされ、この際、当該方向に接する二辺（図中下側および左側）の中心位置に中心マーク１８ｂ（図６におけるＺ１およびＺ２）が形成されるため、柱５ｃの中心位置を確実に合わせることができる。
【００５５】
同様に、柱５ｃが側柱の位置で接合される場合には、柱５ｃは、柱接合部１５ｂの偏心方向の一方側（図中上方向）に位置が合わされ、この際、当該方向で接する辺（図中上側）の中心位置に中心マーク１８ｂ（図６におけるＺ３およびＺ４）が形成されるため、柱５ｃの中心位置を確実に合わせることができる。また、柱５ｃが隅柱の位置で接合される場合には、柱５ｃは、柱接合部１５ｂの偏心方向（図中右上方向）に位置が合わされ、この際、当該方向で接する二辺（図中右上側）の中心位置に中心マーク１８ｂ（図６におけるＺ５およびＺ６）が形成されるため、柱５ｃの中心位置を確実に合わせることができる。
【００５６】
また、図９（ｂ）に示すように、柱５ｃが中柱の配置である場合（図中Ｓ）、柱５ｃは柱接合部１５ｂ上に位置する。したがって、柱５ｂは柱接合部１５ｂと接合される。一方、側柱、隅柱のように、柱５ｃが偏心して配置される場合、偏心される方向に柱５ｃがずれて配置される（図中Ｔ）。この場合でも、柱５ｃは柱接合部１５ｂ上に位置する。なお、柱接合部１５ｂは、中柱、側柱、隅柱のいずれの配置の柱５ｃよりもわずかに広い範囲に形成され、柱５ｃとの溶接代が確保される。
【００５７】
これに対し、接合部材３の向きを誤った場合には、柱５ｃが、薄肉部１３ｂ等の偏心方向に対して逆方向にずれて配置される（図中Ｕ）。この場合、柱５ｃが柱接合部１５ｂ上から外れてしまう。このため、柱５ｃと接合部材３との間に隙間が生じる。したがって、接合部材３の向きが正しくないことを作業者が把握することができる。接合部材３の向きを誤ると、柱５ｃの配置によっては接合部材３の強度が不足するためである。なお、柱接合部１５ｂの高さとしては、目視で隙間が認識できれば良く、２ｍｍ〜５ｍｍ程度であれば良い。
【００５８】
また、接合部材３の設置方向を確認するため、柱接合部１５ｂには、柱位置マーク１９が設けられる。図１０は、図９のＲ部拡大図である。柱位置マーク１９は、柱５ｃが中柱位置および隅柱位置のそれぞれの接合位置において接合された場合における、柱５ｃのそれぞれの位置における当該部位に対応する角の外形を重ねた形状となる。したがって、柱５ｂ上に接合部材３を接合する際に、柱５ｃの位置に応じて、当該柱位置マーク１９の向きを決めれば、接合部材３の接合方向を間違えることがない。
【００５９】
本実施の形態にかかる接合部材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。また、柱が接続される範囲に柱接合部１５ａ、１５ｂが形成されるため、柱の接合位置を間違えることがない。
【００６０】
また、強度や接合等に対して不要な部分は薄肉部１３ａ、１３ｂ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、このような薄肉部１３ａ、１３ｂが形成されても、柱との接合部とは重ならないため、柱との接合に不都合が生じることがない。
【００６１】
また、薄肉部１３ａの周囲にリブ１２が形成され、リブ１２の底部（基部）が略矩形であり、頂部が略円形であるため、応力がかかる部位に適切に補強を行うことができる。薄肉部１３ａの周囲の応力が集中しやすい部位の強度を確保することができる。特に、薄肉部１３ａの配置を偏心させ、応力の集中しやすい部位の厚さ（幅）が他の部位よりも厚いため、より強度向上の効果を得ることができるとともに、他の部位の厚さが薄いため、必要以上の強度を確保することがなく、軽量化およびコストダウンにつながる。また、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。
【００６２】
また、上面の柱５ｃの設置範囲に柱接合部１５ｂが形成され、さらに、柱位置マーク１９が設けられるため、柱５ｃの設置範囲が明確となり、接合部材３の向きを誤って設置することを防止することができる。特に、柱位置マーク１９が接合される柱の角の外形に対応するため、単なる突起やマークよりも、より容易かつ確実に柱の接合方向を視認することができる。このため、接合部材３の設置方向に対して柱５ｃが間違った位置に設置されることによる接合部材３の破損等を防止することができる。また、中心マーク１８ｂが設けられるため、柱の接合位置がずれることもない。
【００６３】
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。
【００６４】
例えば、柱の形状は実施例のような略正方形の角型柱に限られず、略長方形や円断面など柱の形状によらず、本発明は適用可能である。また、前述した中心マーク１８ｂは、接合される柱の位置（中柱、側柱、隅柱）に応じて、使用される中心マークが異なるが、例えば、中柱用の中心マーク（図６のＺ１、Ｚ２）と、側柱用中心マーク（図６のＺ３、Ｚ４）、隅柱用中心マーク（図６のＺ５、Ｚ６）のそれぞれの組みのマークを異なる形態（形状や色など）とすることで、より確実に接合位置を合わせることができる。また、薄肉部１３ｂは略矩形としたが、この形状は共通柱内部領域の範囲内であれば、その他の形状（例えば多角形など）であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１………柱の接合構造
３………接合部材
５ａ、５ｂ、５ｃ………柱
７………梁
１１、１１ａ………上面
１２………リブ
１３ａ、１３ｂ………薄肉部
１４………切欠き
１５ａ、１５ｂ………柱接合部
１７、１７ａ………下面
１８、１８ａ………中心マーク
１９………柱位置マーク
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ………偏心量
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
【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サイズが異なる場合がある。たとえば、下方の柱に対して、上方の柱のサイズ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、サイズ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設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、必ずしも同一軸心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、上下の柱のサイズ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、両面が柱と接合可能な略矩形の平板状の本体部と、前記本体部の一方の面に形成される第１の薄肉部と、前記本体部の他方の面に形成される第２の薄肉部と、前記第１の薄肉部の周囲を囲むように設けられる略矩形の柱接合部と、前記第２の薄肉部の周囲を囲むように形成されるリブと、を具備し、前記柱接合部の中心位置は前記第１の薄肉部の中心位置と略一致し、前記柱接合部は前記本体部の外周に対して偏心しており、前記柱接合部の、前記本体部の一方の側に対する偏心距離と、前記一方の側と直交する他方の側への偏心距離とが略同一であり、前記第２の薄肉部は、前記第１の薄肉部と同一の方向に偏心しており、前記リブは、底部は略矩形であり、頂部が略円形であることを特徴とする柱の接合用部材である。
【００１２】
前記リブのそれぞれの角部における、前記本体部の対角線に対するそれぞれの断面積は、前記第２の薄肉部の偏心方向とは反対側で最も大きく、偏心方向で最も小さくなることが望ましい。
【００１３】
前記リブが設けられる側の面において、柱が接続される範囲が、他の部位に対して凸形状であることが望ましい。
【００１４】
第１の発明によれば、強度が不要である部位には、薄肉部が形成されるため、軽量かつ低コストである柱の接合用部材を得ることができる。また、薄肉部の中心が接合用部材の中心から偏心しているため、上下にサイズ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る。特に、薄肉部の本体部に対する偏心距離が、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。
【００１５】
また、第１の薄肉部と同一方向に偏心する第２の薄肉部の周囲にリブが形成され、リブの底部（基部）が略矩形であり、頂部が略円形であるため、応力がかかる部位に適切に補強を行うことができるとともに、応力集中がない。
【００１６】
特に、前記リブのそれぞれの角部における、本体部の対角線に対するそれぞれの断面積は、第２の薄肉部の偏心方向とは反対側で最も大きく、偏心方向で最も小さくなるため、応力集中を防止できるとともに、軽量化を達成することができる。
【００１７】
また、柱が接続される範囲が、他の部位に対して凸形状であるため、接合範囲が分かりやすく、確実に柱と接合用部材とを接合することができる。
【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、前記柱の接合用部材の前記柱接合部側を上面とし、前記柱の接合用部材の下面には中空の第１の柱が接合され、前記柱の接合用部材の上面には、前記第１の柱よりもサイズの小さな中空の第２の柱が接合され、前記柱の接合用部材の本体部に対し、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おいて、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第１の領域とし、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２の柱の当該一方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させた場合において、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第２の領域とし、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２の柱の当該一方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させ、かつ、一方の側と直交する他方の側に前記第２の柱を前記第１の柱に対して偏心させ、前記第２の柱の当該他方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第３の領域とし、前記第１の領域から前記第３の領域の共通する部位に前記第１の薄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】
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サイズの小さな柱を接合した場合において第１の薄肉部が、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（二方向の側面）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られるため、上記いずれの設置位置であっても、上方の柱が薄肉部にかかることがなく、十分な強度を得ることができる。したがって、確実に柱と接合することができる。ここで、柱のサイズとは、柱が矩形断面であれば、その柱の幅を指し、円断面であれば外径を指す。なお、下方の柱よりもサイズの小さな柱とは、柱が略正方形であれば、各辺の長さが下方の柱よりも短いことを指し、略長方形であれば、長辺側または短辺側の少なくともいずれか一方が下方の柱よりも小さいことを指す。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上下の柱のサイズ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】
【００２１】
【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）は裏面斜視図、（ｂ）は表面斜視図。
【図４】接合部材３を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）底面図。
【図５】接合部材３のリブ１２の形状を示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は図４のＣ−Ｃ線断面図。
【図６】接合部材３を示す平面図。
【図７】構造体２５の柱の配置を示す模式図。
【図８】接合部材３に対する柱５ｃの配置を示す図。
【図９】接合部材３に対する柱５ｃの配置と薄肉部１３ｂとの位置関係を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。
【図１０】柱位置マーク１９の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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柱の接合用部材である接合部材３ａ、３が設けられる。下方の接合部材３ａの下面１７ａには柱５ａの上端が接合され、上面１１ａ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。なお、接合部材３ａは、通常の平板形状の接合部材でよい。
【００２３】
柱５ａ、５ｂは同一サイズの中空の角型鋼管である。柱５ｃは、柱５ａ、５ｂよりもサイズの小さな中空の角型鋼管である。接合部材３は、柱５ｂのサイズよりもわずかに大きなサイズ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、接合される柱のサイズにより任意に設定することができる。
【００２４】
接合部材３、３ａ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、３ａ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、上下の接合部材３、３ａ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、３ａとの干渉を避けるため、切欠きが設けられる。
【００２５】
次に、接合部材３について詳細を説明する。図３（ａ）は接合部材３を示す裏面斜視図、図３（ｂ）は表面斜視図である。接合部材３は、略矩形の平板状部材である本体部の柱接合部１５ａ、１５ｂが、柱５ｂ、５ｃとの接合部となる。接合部材３の本体部の下面側（裏面側）には、薄肉部１３ａが設けられ、上面側（表面側）には、薄肉部１３ｂが設けられる。薄肉部１３ａ、１３ｂは、それぞれの面において、他の部位に対して厚みが薄く凹んだ部位である。
【００２６】
接合部材３の下面１７側には、薄肉部１３ａの周囲にリブ１２が形成される。リブ１２は、本体部側（リブの基部側）が略矩形であり、リブ先端側（頂部側）に行くにつれて円形となる形状である。したがって、薄肉部１３ａは略円形となる。下面１７のリブ１２の周囲には、柱接合部１５ａが形成される。柱接合部１５ａは、下面１７において他の部位よりもわずかに肉厚が厚く形成される。柱接合部１５ａは、下面側において柱と接合される範囲となる。なお、柱接合部１５ａおよびリブ１２の基部（略矩形部）のそれぞれの中心線は、接合部材３の本体部（外形）の中心線と一致する。
【００２７】
柱接合部１５ａは、本体部と略同一の矩形形状であり、それぞれの辺における中央位置には、中心マーク１８ａがそれぞれ設けられる。中心マーク１８ａは、柱接合部１５ａの周囲に形成される突起部であり、柱を柱接合部１５ａに接合する際に、柱のそれぞれの辺の中心位置と中心マーク１８ａの位置とを合わせることで、柱と接合部材３とがずれて接合されることを防止するものである。なお、下面に柱が接合される際には、リブ１２は、中空柱の内部に位置する。
【００２８】
接合部材３の上面１１側には、薄肉部１３ｂの周囲に柱接合部１５ｂが形成される。柱接合部１５ｂは、上面１１において他の部位よりもわずかに肉厚が厚く形成される。柱接合部１５ｂは、接合部材３の上面側に接合される柱との接合部である。なお、略矩形の薄肉部１３ｂは、柱接合部１５ｂの略中心に配置される。
【００２９】
柱接合部１５ｂは、本体部と略同一の矩形形状であり、それぞれの辺には、中心マーク１８ｂがそれぞれ設けられる。中心マーク１８ｂは、柱接合部１５ｂの周囲に形成される突起部であり、柱を柱接合部１５ｂに接合する際に、柱のそれぞれの辺の中心位置と中心マーク１８ｂの位置とを合わせることで、柱と接合部材３とがずれて接合されることを防止する。なお、中心マーク１８ｂは、柱接合部１５ｂの各辺の内の隣り合う二辺には、同一辺に２箇所形成される。
【００３０】
柱接合部１５ｂの所定の角部には、柱位置マーク１９が形成される。また、柱接合部１５ｂは、接合部材３の本体部に対して偏心して配置される。柱接合部１５ｂの配置および柱位置マーク１９については詳細を後述する。
【００３１】
なお、柱接合部１５ａ、１５ｂは、それぞれ他の部位に対して突出するように形成したが、当該部分を他の部位より薄肉に凹むように形成してもよい。
【００３２】
次に、リブ１２について詳細を説明する。図４（ａ）は接合部材３の正面図、図４（ｂ）は底面図である。前述の通り、リブ１２の基部（略矩形部）における外周の中心位置は、接合部材３の本体部の中心位置と略一致する。ここで、図４（ｂ）において、線Ｄ、Ｅは、接合部材３の本体部の各辺に平行な中心線を示す。図４（ｂ）の線Ｆ、Ｇは、線Ｄ、Ｅとそれぞれ平行な線であって、薄肉部１３ａ（リブ１２の頂部における円形形状の内側の円形薄肉部）の中心線である。図４（ｂ）に示すように、薄肉部１３ａの中心位置は、接合部材３の中心（リブ１２の基部における略矩形部の中心）から偏心した位置に形成される。
【００３３】
薄肉部１３ａ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（例えば図中下方）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。すなわち、薄肉部１３ａを除く、柱接合部１５ａ、リブ１２の基部外形およびリブ１２の頂部外形は、本体部の中心に位置するが、リブ１２の内部に形成される薄肉部１３ａのみが本体部に対して偏心して形成される。
【００３４】
図５は、リブ１２のそれぞれの角部におけるリブ１２の形状を示す図であり、図５（ａ）は底面図、図５（ｂ）は図４（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、図５（ｃ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。すなわち、前述の通り、薄肉部１３ａは、接合部材３の本体部の１方の角部方向（図中右下方向）に偏心しており、図５（ｂ）は、偏心方向の対角線による断面図である。
【００３５】
リブ１２は、薄肉部１３ａの周囲を囲むように形成される。薄肉部１３ａは偏心しているため、リブ１２の厚み（幅）は部位によって異なる。偏心方向とは反対側の角部（図中Ｈ部）におけるリブ１２は、頂部における平面部幅がＫとなり、他の周方向位置おける当該幅に対して最も厚くなる。一方、偏心方向側の角部（図中Ｊ部）におけるリブ１２は、切欠き１４となり、リブ１２が切欠かれた形状となる。なお、切欠き１４がないとした場合におけるリブ（図中波線部）の頂部における平面部幅はＭとなり、他の周方向位置おける当該幅に対して最も薄くなる。
【００３６】
同様に、図５（ｃ）は偏心方向に垂直な対角線による断面図である。偏心方向に垂直なそれぞれの角部（図中Ｉ部）におけるリブ１２は、頂部における平面部幅がＬとなり、最厚部であるＫと、最薄部である幅Ｍの略中間となる。すなわち、リブ１２の周方向それぞれの部位における断面積は、偏心方向とは反対側から偏心方向に向かって徐々に小さくなるように形成されている。したがって、リブ１２のそれぞれの角部における、各対角線に対するそれぞれの断面積は、薄肉部１３ａの偏心方向とは反対側で最も大きく、偏心方向で最も小さくなる。
【００３７】
次に、柱接合部１５ｂについて詳細を説明する。図６は、接合部材３の平面図である。ここで、図６において、線Ｄ、Ｅは、接合部材３の本体部の各辺に平行な中心線を示し、図６の線Ｎ、Ｏは、線Ｄ、Ｅとそれぞれ平行な線である。図６に示すように、薄肉部１３ｂの中心位置は、接合部材３の中心から偏心した位置に形成される。
【００３８】
薄肉部１３ｂ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２１ｃ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（例えば図中下方）に偏心量２１ｄだけずれて形成される。偏心量２１ｃと偏心量２１ｄとは略同じ偏心量（偏心距離）となる。すなわち、薄肉部１３ｂおよび柱接合部１５ｂは本体部に対して偏心して形成される。ここで、薄肉部１３ｂの偏心方向（図中右下方向）は、裏面における薄肉部１３ａの偏心方向と一致する。但し、偏心量は薄肉部１３ａよりも薄肉部１３ｂの方が大きい。
【００３９】
ここで、各辺に対して一方の偏心方向（図中下側）であって、他方の偏心方向の反対側（図中左側）の角部には柱位置マーク１９が形成される。また、一方の偏心方向（図中下側）の柱接合部１５ｂの辺に対しては、柱接合部１５ｂの辺の中心位置に中心マーク１８ｂが設けられ、これと対向する辺においては、本体部の中心位置およびこれと偏心量２１ｃだけずれた位置の二か所に中心マーク１８ｂが設けられる。
【００４０】
また、他方の偏心方向（図中右側）の柱接合部１５ｂの辺に対しては、柱接合部１５ｂの辺の中心位置および本体部の中心位置の二か所に中心マーク１８ｂが設けられ、これと対向する辺においては、本体部の中心位置に中心マーク１８ｂが設けられる。
【００４１】
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７は、構造体２５を示す平面模式図であり、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７においては簡単のため接合部材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）よりもサイズの小さな柱５ｃが設置される。
【００４２】
ここで、四方向に梁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、二方向に外壁２７が形成される部位の柱を隅柱３３と称する。
【００４３】
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、よりサイズの小さな柱５ｃの中心位置が一致する。
【００４４】
これに対し、側柱３１は、下方の柱５ｂ（５ａ）の中心と、よりサイズの小さな柱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（例えば図中上方向）。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（例えば図中左右方向）には偏心しない。
【００４５】
一方、隅柱３３は、二方向に接する外壁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（例えば図中上側の外壁２７側）に偏心するとともにこれと垂直な方向（例えば図中右側の外壁２７側）にも同量だけ偏心する。
【００４６】
図８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８（ａ）は中柱２９、図８（ｂ）は側柱３１、図８（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の薄肉部１３ｂ等は図示を省略する。
【００４７】
図８（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。
【００４８】
一方、図８（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Ｐとが偏心量３７ａだけ偏心する。なお、側面が一致する側に対して垂直な方向（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。
【００４９】
なお、通常、接合部材３の上下に設置される異なるサイズの柱は、サイズが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。
【００５０】
同様に、図８（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Ｐ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Ｑとが偏心量３７ｂだけ偏心する。
【００５１】
なお、前述の通り、通常、接合部材３の上下に設置される柱は、サイズが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。
【００５２】
図９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り、図９（ａ）は上面１１側より見た図、図９（ｂ）は正面側から見た図である。図９（ａ）に示すように、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。
【００５３】
薄肉部１３ｂ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の中心と薄肉部１３ｂの中心との偏心量２１ｃ、２１ｄ（図６）は、柱内部領域の偏心量（柱５ｃの偏心量）３７ａ、３７ｂと一致する。薄肉部１３ｂは共通柱内部領域３９に形成されるため、柱５ｃの設置位置と薄肉部１３ｂとが重なることがない。
【００５４】
柱接合部１５ｂは、中柱、側柱および隅柱の全ての配置の柱５ｃの設置範囲（および溶接代）を包含する範囲に形成される。したがって、いずれの配置の柱５ｃであっても、柱５ｃは、柱接合部１５ｂ上で接合部される。なお、柱５ｃが中柱の位置で接合される場合には、柱５ｃは、柱接合部１５ｂの偏心方向とは反対側（図９（ａ）左下方向）に位置が合わされ、この際、当該方向に接する二辺（図中下側および左側）の中心位置に中心マーク１８ｂ（図６におけるＺ１およびＺ２）が形成されるため、柱５ｃの中心位置を確実に合わせることができる。
【００５５】
同様に、柱５ｃが側柱の位置で接合される場合には、柱５ｃは、柱接合部１５ｂの偏心方向の一方側（図中上方向）に位置が合わされ、この際、当該方向で接する辺（図中上側）の中心位置に中心マーク１８ｂ（図６におけるＺ３およびＺ４）が形成されるため、柱５ｃの中心位置を確実に合わせることができる。また、柱５ｃが隅柱の位置で接合される場合には、柱５ｃは、柱接合部１５ｂの偏心方向（図中右上方向）に位置が合わされ、この際、当該方向で接する二辺（図中右上側）の中心位置に中心マーク１８ｂ（図６におけるＺ５およびＺ６）が形成されるため、柱５ｃの中心位置を確実に合わせることができる。
【００５６】
また、図９（ｂ）に示すように、柱５ｃが中柱の配置である場合（図中Ｓ）、柱５ｃは柱接合部１５ｂ上に位置する。したがって、柱５ｂは柱接合部１５ｂと接合される。一方、側柱、隅柱のように、柱５ｃが偏心して配置される場合、偏心される方向に柱５ｃがずれて配置される（図中Ｔ）。この場合でも、柱５ｃは柱接合部１５ｂ上に位置する。なお、柱接合部１５ｂは、中柱、側柱、隅柱のいずれの配置の柱５ｃよりもわずかに広い範囲に形成され、柱５ｃとの溶接代が確保される。
【００５７】
これに対し、接合部材３の向きを誤った場合には、柱５ｃが、薄肉部１３ｂ等の偏心方向に対して逆方向にずれて配置される（図中Ｕ）。この場合、柱５ｃが柱接合部１５ｂ上から外れてしまう。このため、柱５ｃと接合部材３との間に隙間が生じる。したがって、接合部材３の向きが正しくないことを作業者が把握することができる。接合部材３の向きを誤ると、柱５ｃの配置によっては接合部材３の強度が不足するためである。なお、柱接合部１５ｂの高さとしては、目視で隙間が認識できれば良く、２ｍｍ〜５ｍｍ程度であれば良い。
【００５８】
また、接合部材３の設置方向を確認するため、柱接合部１５ｂには、柱位置マーク１９が設けられる。図１０は、図９のＲ部拡大図である。柱位置マーク１９は、柱５ｃが中柱位置および隅柱位置のそれぞれの接合位置において接合された場合における、柱５ｃのそれぞれの位置における当該部位に対応する角の外形を重ねた形状となる。したがって、柱５ｂ上に接合部材３を接合する際に、柱５ｃの位置に応じて、当該柱位置マーク１９の向きを決めれば、接合部材３の接合方向を間違えることがない。
【００５９】
本実施の形態にかかる接合部材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。また、柱が接続される範囲に柱接合部１５ａ、１５ｂが形成されるため、柱の接合位置を間違えることがない。
【００６０】
また、強度や接合等に対して不要な部分は薄肉部１３ａ、１３ｂ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、このような薄肉部１３ａ、１３ｂが形成されても、柱との接合部とは重ならないため、柱との接合に不都合が生じることがない。
【００６１】
また、薄肉部１３ａの周囲にリブ１２が形成され、リブ１２の底部（基部）が略矩形であり、頂部が略円形であるため、応力がかかる部位に適切に補強を行うことができる。薄肉部１３ａの周囲の応力が集中しやすい部位の強度を確保することができる。特に、薄肉部１３ａの配置を偏心させ、応力の集中しやすい部位の厚さ（幅）が他の部位よりも厚いため、より強度向上の効果を得ることができるとともに、他の部位の厚さが薄いため、必要以上の強度を確保することがなく、軽量化およびコストダウンにつながる。また、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。
【００６２】
また、上面の柱５ｃの設置範囲に柱接合部１５ｂが形成され、さらに、柱位置マーク１９が設けられるため、柱５ｃの設置範囲が明確となり、接合部材３の向きを誤って設置することを防止することができる。特に、柱位置マーク１９が接合される柱の角の外形に対応するため、単なる突起やマークよりも、より容易かつ確実に柱の接合方向を視認することができる。このため、接合部材３の設置方向に対して柱５ｃが間違った位置に設置されることによる接合部材３の破損等を防止することができる。また、中心マーク１８ｂが設けられるため、柱の接合位置がずれることもない。
【００６３】
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。
【００６４】
例えば、柱の形状は実施例のような略正方形の角型柱に限られず、略長方形や円断面など柱の形状によらず、本発明は適用可能である。また、前述した中心マーク１８ｂは、接合される柱の位置（中柱、側柱、隅柱）に応じて、使用される中心マークが異なるが、例えば、中柱用の中心マーク（図６のＺ１、Ｚ２）と、側柱用中心マーク（図６のＺ３、Ｚ４）、隅柱用中心マーク（図６のＺ５、Ｚ６）のそれぞれの組みのマークを異なる形態（形状や色など）とすることで、より確実に接合位置を合わせることができる。また、薄肉部１３ｂは略矩形としたが、この形状は共通柱内部領域の範囲内であれば、その他の形状（例えば多角形など）であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１………柱の接合構造
３………接合部材
５ａ、５ｂ、５ｃ………柱
７………梁
１１、１１ａ………上面
１２………リブ
１３ａ、１３ｂ………薄肉部
１４………切欠き
１５ａ、１５ｂ………柱接合部
１７、１７ａ………下面
１８、１８ａ………中心マーク
１９………柱位置マーク
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ………偏心量
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱の接合用部材であって、
両面が柱と接合可能な略矩形の平板状の本体部と、
前記本体部の一方の面に形成される第１の薄肉部と、
前記本体部の他方の面に形成される第２の薄肉部と、
前記第１の薄肉部の周囲を囲むように設けられる略矩形の柱接合部と、
前記第２の薄肉部の周囲を囲むように形成されるリブと、
を具備し、
前記柱接合部の中心位置は前記第１の薄肉部の中心位置と略一致し、前記柱接合部は前記本体部の外周に対して偏心しており、
前記柱接合部の、前記本体部の一方の側に対する偏心距離と、前記一方の側と直交する他方の側への偏心距離とが略同一であり、
前記第２の薄肉部は、前記第１の薄肉部と同一の方向に偏心しており、
前記リブは、底部は略矩形であり、頂部が略円形であることを特徴とする柱の接合用部材。
【請求項２】
前記リブのそれぞれの角部における、前記本体部の対角線に対するそれぞれの断面積は、前記第２の薄肉部の偏心方向とは反対側で最も大きく、偏心方向で最も小さくな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】
前記リブが設けられる側の面において、柱が接続される範囲が、他の部位に対して凸形状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】
請求項１から請求項３のいずれかの柱の接合用部材を用い、
前記柱の接合用部材の前記柱接合部側を上面とし、
前記柱の接合用部材の下面には中空の第１の柱が接合され、前記柱の接合用部材の上面には、前記第１の柱よりもサイズの小さな中空の第２の柱が接合され、
前記柱の接合用部材の本体部に対し、
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おいて、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第１の領域とし、
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２の柱の当該一方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させた場合において、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第２の領域とし、
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２の柱の当該一方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させ、かつ、一方の側と直交する他方の側に前記第２の柱を前記第１の柱に対して偏心させ、前記第２の柱の当該他方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第３の領域とし、
前記第１の領域から前記第３の領域の共通する部位に前記第１の薄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１】
柱の接合用部材であって、
両面が柱と接合可能な略矩形の平板状の本体部と、
前記本体部の一方の面に形成される第１の薄肉部と、
前記本体部の他方の面に形成される第２の薄肉部と、
前記第１の薄肉部の周囲を囲むように設けられる略矩形の柱接合部と、
前記第２の薄肉部の周囲を囲むように形成されるリブと、
を具備し、
前記柱接合部の中心位置は前記第１の薄肉部の中心位置と略一致し、前記柱接合部は前記本体部の外周に対して偏心しており、
前記柱接合部の、前記本体部の一方の側に対する偏心距離と、前記一方の側と直交する他方の側への偏心距離とが略同一であり、
前記第２の薄肉部は、前記第１の薄肉部と同一の方向に偏心しており、
前記リブは、底部は略矩形であり、頂部が略円形であることを特徴とする柱の接合用部材。
【請求項２】
前記リブのそれぞれの角部における、前記本体部の対角線に対するそれぞれの断面積は、前記第２の薄肉部の偏心方向とは反対側で最も大きく、偏心方向で最も小さくな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】
前記リブが設けられる側の面において、柱が接続される範囲が、他の部位に対して凸形状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】
請求項１から請求項３のいずれかの柱の接合用部材を用い、
前記柱の接合用部材の前記柱接合部側を上面とし、
前記柱の接合用部材の下面には中空の第１の柱が接合され、前記柱の接合用部材の上面には、前記第１の柱よりもサイズの小さな中空の第２の柱が接合され、
前記柱の接合用部材の本体部に対し、
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おいて、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第１の領域とし、
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２の柱の当該一方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させた場合において、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第２の領域とし、
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２の柱の当該一方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させ、かつ、一方の側と直交する他方の側に前記第２の柱を前記第１の柱に対して偏心させ、前記第２の柱の当該他方の側の外側面の位置を、前記第１の柱の対応する外側面の位置と一致させた場合に、前記第２の柱の中空部に該当する部位を第３の領域とし、
前記第１の領域から前記第３の領域の共通する部位に前記第１の薄肉部が形成されることを特徴とする柱の接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１７２３７２（Ｐ２０１２−１７２３７２Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３４７０８（Ｐ２０１１−３４７０８）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００２３３２３９）日立機材株式会社 (225)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００２３３２３９）日立機材株式会社 (225)
【Ｆターム（参考）】
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