柱梁接続装置
【課題】金属素材の無駄を少なくして安価に製作できるとともに、金属組織を緻密に構成して、引張強度などの機械的強度を向上でき、しかも既存設備を有効活用して製作できる柱梁接続装置を提供する。
【解決手段】金属製柱１から外方へ突出してＨ鋼梁２に連結されるＨ形の継手部材１２を備えた柱梁接続装置１０であって、継手部材１２を構成するウェブ部材１６と１対のフランジ部材１７のうちの１種又は２種以上の継手構成板２２として、素材金属板を圧延することによって、長さ方向の途中部に、厚さと幅の少なくとも一方がＨ鋼梁２との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定した振動吸収部２３を形成したものを用いた。
【解決手段】金属製柱１から外方へ突出してＨ鋼梁２に連結されるＨ形の継手部材１２を備えた柱梁接続装置１０であって、継手部材１２を構成するウェブ部材１６と１対のフランジ部材１７のうちの１種又は２種以上の継手構成板２２として、素材金属板を圧延することによって、長さ方向の途中部に、厚さと幅の少なくとも一方がＨ鋼梁２との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定した振動吸収部２３を形成したものを用いた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角形鋼管や丸形鋼管やＨ形鋼などからなる金属製柱と、Ｈ形鋼からなるＨ鋼梁を用いた建築物の柱梁接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の耐震強度を高めるため、角形鋼管からなる鋼管柱と、Ｈ形鋼からなるＨ鋼梁との連結構造が種々提案され、実用化されている。例えば、Ｈ鋼梁のフランジ部における両端部の両側に、Ｈ鋼梁の長さ方向の中央部側へ向けて順次幅狭となる傾斜面を有する台形状の補助フランジを溶接接合したり（例えば、特許文献１参照。）、ダイヤフラムの矩形部にＨ鋼梁に接続されるブラケット部を一体的に形成し、このブラケット部をＨ鋼梁の長さ方向の中央部側へ向けて幅狭となる台形状に形成したり（例えば、特許文献２参照。）したものが提案されている。
【０００３】
また、Ｈ鋼梁の両端部を高周波加熱により加熱して、型枠内に挿入して加圧することで、両端部に長さ方向の中央部側へ向けて順次幅狭や薄肉となる振動吸収部を形成したＨ鋼梁も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
一方、本出願人は、テーパ部を有する圧延製品の製造方法として、１対の鉛直ロール間に長尺な被圧延素材を送給して、幅可変手段により鉛直ロール間の距離を可変させながら被圧延素材を幅方向に連続的に圧延して複数の幅方向テーパ部を有する１次圧延加工品を製作する幅方向圧延工程と、１対の水平ロール間に前記１次圧延加工品を送給して、厚さ可変手段により水平ロール間の距離を可変させながら１次圧延加工品を厚さ方向に連続的に圧延して複数の厚さ方向テーパ部を有する２次圧延加工品を製作する厚さ方向圧延工程と、前記２次圧延加工品を所定長さに切断して１本の被圧延素材から複数の圧延製品を得る切断工程とを備えた製造方法を提案し、リーフスプリングやフォークリフトの爪の製造ラインで実施している（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０９９８０号公報
【特許文献２】特開２００３−８２７６３号公報
【特許文献３】特開２０００−３０９９８１号公報
【特許文献４】特開平７−１００５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１記載の発明では、Ｈ鋼梁に補助フランジを溶接する必要があり、その溶接作業に多大な作業時間を要し、Ｈ鋼梁の製作コストが高くなる。また、溶接時の加熱によりＨ鋼梁の機械的強度が低下するという問題もある。
【０００７】
一方、特許文献２記載の発明では、打ち抜き加工などにより、ダイヤフラム及びブラケット部を効率的に製作できるが、素材金属板の外周部に利用できない無駄な部分が発生するので、その分製作コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献３記載の発明では、Ｈ鋼梁の両端部を高周波加熱により加熱してから、型押し型枠内に挿入加圧して振動吸収部を形成しており、型押し鍛造にて振動吸収部を形成するものと思われるが、具体的な成形方法が不明瞭であり、また成形できたとしても、長尺なＨ鋼梁の両端部に対して振動吸収部を形成することから、新たな大型設備が必要となり、設備経済的な負担が大きくなる。
【０００９】
本発明の目的は、金属素材の無駄を少なくして安価に製作できるとともに、金属組織を緻密に構成して、引張強度などの機械的強度を向上でき、しかも既存設備を有効活用して製作できる柱梁接続装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る柱梁接続装置は、金属製柱から外方へ突出してＨ鋼梁に連結されるＨ形の継手部材を備えた柱梁接続装置であって、前記継手部材を構成するウェブ部材と１対のフランジ部材のうちの１種又は２種以上の継手構成板として、素材金属板を圧延することによって、長さ方向の途中部に、厚さと幅の少なくとも一方がＨ鋼梁との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定した振動吸収部を形成したものを用いたものである。
【００１１】
この接続装置では、角形鋼管や丸形鋼管やＨ形鋼などからなる金属製柱と、Ｈ形鋼からなるＨ鋼梁間に、地震等により作用する、引張力や圧縮力を振動吸収部の伸縮により漸次吸収できるので、Ｈ鋼梁と金属製柱との接続部分における応力集中を緩和して、該接続部分の破損を効果的に防止できる。振動吸収部を形成する継手構成板は、ウェブ部材であってもよいし、フランジ部材であってもよいし、ウェブ部材とフランジ部材の両方であってもよい。また、フランジ部材に設ける場合には、上下のフランジ部材の一方にのみ設けることもできるが、バランスよく振動を吸収できるように上下のフランジ部の両方に設けることが好ましい。振動吸収部は、幅のみをＨ鋼梁との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできるし、厚さのみをＨ鋼梁との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできるし、幅と厚さの両方をＨ鋼梁との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできる。
【００１２】
この柱梁接続装置では、素材金属板を厚さ方向や幅方向に圧延して振動吸収部を形成しているので、打ち抜きや切削により振動吸収部を形成する場合と比較して、素材金属板の無駄を少なくして、継手構成板の製作コストを安くできる。しかも、振動吸収部を熱間圧延により形成するので、金属組織が緻密になり、打ち抜きなどにより成形する場合と比較して、継手構成板の引張強度や曲げ強度などの機械的強度を向上できる。また、継手構成板は、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを圧延により製造するメーカーにとっては、現在まで培ってきた圧延技術を利用して製作でき、しかも製造設備に関しても、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを製作するための既存設備を利用したり、既存設備の設計を基礎にして設計したりできるので、設備経済的な負担も軽減できる。
【００１３】
ここで、前記１対のフランジ部材の対向面側を平坦面に形成し、対向面とは反対側に傾斜面を形成して振動吸収部を設けることが好ましい。この場合には、ウェブ部を平坦な平板状の金属板で構成できるので、柱梁接続装置の製作コストを一層安くできる。
【００１４】
前記ウェブ部材とフランジ部材のＨ鋼梁側の端部の板厚をＨ鋼梁のウェブ部とフランジ部の板厚と同じに設定することもできる。このように構成することで、継手部材の端部にＨ鋼梁を突き合わせて連結板を介してボルト及びナットで、継手部材にＨ鋼梁を容易に接続することができる。
【００１５】
上下の金属製柱間に、コア部材とその上下両端に固着したダイヤフラムとを有する連結部材を介装し、前記継手部材の一端部を連結部材に固定することもできる。この場合には、連結部材と継手部材とを工場等で精度良く組み立てて、これを建設現場へ輸送して施工できるので、建築物の施工精度を向上でき、しかも現場での作業時間を大幅に削減して、建築物の施工コストを低減できる。ただし、本発明は、Ｈ鋼梁の取付位置に対する金属製柱の高さ位置に枠状のダイヤフラムを上下に間隔をあけて外嵌状に設けた建築物に対しても適用でき、この場合には上下のダイヤフラムとその間に配置される金属製柱とに継手部材を接合することになる。
【００１６】
ダイヤフラムを用いる場合には、前記フランジ部材のコア部材側の端部の板厚をダイヤフラムの板厚と同じに設定することもできる。このように構成することで、フランジ部材とダイヤフラム間に段差が形成されることを防止して、段差部分が形成されることによる応力集中の発生を防止でき、フランジ部材とダイヤフラムとの接合部分の機械的強度を向上できる。
【００１７】
また、ダイヤフラムを用いる場合には、前記ダイヤフラムとフランジ部材とを一体圧延部材で構成することもできる。この場合には柱梁接続装置を構成する部品点数を減らして、その製作コストを一層安くできる。また、ダイヤフラムとフランジ部材とを溶接にて接合する場合と比較して、効率的且つ安価に製作でき、しかも両者の境界部分における引張強度や曲げ強度などの機械的強度を向上できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る柱梁接続装置によれば、素材金属板を厚さ方向や幅方向に圧延して振動吸収部を形成しているので、打ち抜きや切削により振動吸収部を形成する場合と比較して、素材金属板の無駄を少なくして、継手構成板の製作コストを安くできる。しかも、振動吸収部を熱間圧延により形成するので、金属組織が緻密になり、打ち抜きなどにより成形する場合と比較して、継手構成板の引張強度や曲げ強度などの機械的強度を向上できる。また、継手構成板は、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを圧延により製造するメーカーにとっては、現在まで培ってきた圧延技術を利用して製作でき、しかも製造設備に関しても、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを製作するための既存設備を利用したり、既存設備の設計を基礎にして設計したりできるので、設備経済的な負担も軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】柱梁接続装置の斜視図
【図２】フランジ部材の斜視図
【図３】フランジ部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【図４】他の構成の柱梁接続装置の斜視図
【図５】同柱梁接続装置のウェブ部材の斜視図
【図６】他の構成の柱梁接続装置の斜視図
【図７】同柱梁接続装置のフランジ部材の斜視図
【図８】同柱梁接続装置のフランジ部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【図９】他の構成の柱梁接続装置の斜視図
【図１０】同柱梁接続装置のフランジ部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【図１１】他の構成の柱梁接続装置の斜視図
【図１２】同柱梁接続装置のフランジ部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、柱梁接続装置１０は、角形鋼管や丸形鋼管などの鋼管柱やＨ形鋼などからなる上下の金属製柱１間に介装されて上下の金属製柱１を連結する連結部材１１と、連結部材１１から外方へ突出してＨ鋼梁２に連結されるＨ形の継手部材１２を備えている。
【００２１】
図１に示す柱梁接続装置１０では、連結部材１１から四方へ突出状に延びる４つの継手部材１２を設けて、４本のＨ形梁を接続できるように構成したが、継手部材１２の個数は建築物の施工部位の構造に応じて任意に設定することが可能であり、例えば１〜３つの継手部材１２を設けて、１〜３本のＨ形梁を接続できるように構成できる。
【００２２】
連結部材１１は、金属製柱１と同じ横断面形状の短尺な鋼管からなるコア部材１３と、コア部材１３の上下の開口を閉鎖するように、コア部材１３の上下両端部に溶接したダイヤフラム１４とを有している。ダイヤフラム１４は、金属製柱１の外形よりもやや大きい寸法の平坦な方形状の金属板で構成されている。コア部材１３に対するダイヤフラム１４の接合は、コア部材１３の端部外周部に予め傾斜部を形成し、図示外の枠状の裏当金をコア部材１３の端部内側に配置させた状態で、コア部材１３をダイヤフラム１４に設置して、コア部材１３の傾斜部とダイヤフラム１４間に形成される開先隙間に対して外側から順次溶接を行うことにより接合されている。なお、ダイヤフラム１４は平坦な金属板で構成することもできるが、金属製柱１内にコンクリートを充填する場合などにおいては、図１に仮想線で示すように、中央部に開口部１５を有する枠状の金属板で構成することもできる。また、本実施の形態では、上下の金属製柱１間に連結部材１１を介装して、この連結部材１１に継手部材１２を取り付けたが、連結部材１１を省略して、金属製柱１に継手部材１２を直接的に接合したり、連結部材１１に代えて金属製柱１に外嵌される上下１対の枠状の外ダイヤフラム（図示略）を溶接して、外ダイヤフラムと金属製柱１とに継手部材１２を接合したりすることも可能である。
【００２３】
継手部材１２は、ウェブ部材１６と、ウェブ部材１６の上下両端部に溶接した平行な１対のフランジ部材１７とからＨ形に形成されている。継手部材１２のフランジ部材１７の基端部はダイヤフラム１４と同じ厚さに設定され、ダイヤフラム１４に段差なく突き合わされて溶接接合され、ウェブ部材１６の基端部はコア部材１３に溶接接合されている。継手部材１２の先端部はＨ鋼梁２の端部と同一形状で同一寸法に形成され、ウェブ部材１６とフランジ部材１７の先端部には平坦な取付部１６ａ、１７ａが形成され、Ｈ鋼梁２はその端部を継手部材１２の先端部に突き合せた状態で、Ｈ鋼梁２のウェブ部２ａと継手部材１２のウェブ部材１６とにわたって連結プレート１８を重ね合わせるとともに、Ｈ鋼梁２のフランジ部２ｂと継手部材１２のフランジ部材１７とにわたって連結プレート１９を重ね合わせて、ボルト２０及びナット２１で結合されている。
【００２４】
ウェブ部材１６と１対のフランジ部材１７のうちの１種又は２種以上の継手構成板２２には、素材金属板を圧延することによって、長さ方向の途中部に、厚さと幅の少なくとも一方がＨ鋼梁２との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定した振動吸収部２３が形成されている。板厚を調整して振動吸収部２３を形成する場合には、継手構成板２２の厚さ方向の両側面の少なくとも一方に板厚方向傾斜面２４を形成することになり、幅を調整して振動吸収部２３を形成する場合には、継手構成板２２の幅方向の両側面の少なくとも一方に幅方向傾斜面２５を形成することになる。ただし、幅方向傾斜面２５は、継手構成板２２の幅方向の一側部にのみ形成することも可能であるが、継手構成板２２に対してバランスよく引張力や圧縮力が作用するように、図１〜図３に示すように、継手構成板２２の幅方向の両側部に対称に設けることが好ましい。また、板厚方向傾斜面２４は、図４、図５に示す柱梁接続装置１０Ａの継手部材１２Ａにおけるウェブ部材１６Ａの振動吸収部２３Ａや、図６〜図８に示す柱梁接続装置１０Ｂの継手部材１２Ｂにおけるフランジ部材１７Ｂの振動吸収部２３Ｂのように、厚さ方向の両側面に設けることも可能であるし、図１〜図３に示す柱梁接続装置１０のフランジ部材１７のように、厚さ方向の一側面に設けることも可能である。厚さ方向の一側面に設ける場合には、図１〜図３に示すように、上下のフランジ部材１７の対向面が平坦面になるように構成することで、ウェブ部材１６として平坦な金属板を採用できるので好ましい。
【００２５】
振動吸収部２３は、図１〜図３に示すように、幅及び厚さがＨ鋼梁２との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできるし、図９、図１０に示す柱梁接続装置１０Ｃのフランジ部材１７Ｃの振動吸収部２３Ｃのように、幅を一様に設定して、厚さのみがＨ鋼梁２との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできるし、図示していないが、幅のみがＨ鋼梁２との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできる。
【００２６】
振動吸収部２３は、図１〜図３に示す柱梁接続装置１０の継手部材１２のように、上下のフランジ部材１７の長さ方向の途中部に形成したり、図４、図５に示す柱梁接続装置１０Ａの継手部材１２Ａのように、上下のフランジ部材１７とウェブ部材１６の長さ方向の途中部にそれぞれ形成したりすることになる。また、上下のフランジ部材１７として振動吸収部２３を有しない平板状の金属板を用い、ウェブ部材１６として、その長さ方向の途中部に振動吸収部２３を形成したものを用いることもできる。更に、フランジ部材１７の一方にのみ振動吸収部２３を形成し、他方は平板状の金属板を用いることも可能であるが、上下のフランジ部材１７でバランスよく振動を吸収できるように、振動吸収部２３は上下のフランジ部材１７に形成することが好ましい。
【００２７】
継手構成板２２の長さ方向に対する振動吸収部２３の形成位置は任意に設定でき、継手構成板２２の途中部であれば基部側や先端部側でもよい。また、振動吸収部２３における幅を調整した部分と厚さを調整した部分との形成位置を、継手構成板２２の長さ方向に異なる位置に設定することも可能である。継手構成板２２の長さ方向に対する振動吸収部２３の形成範囲は任意に設定可能であり、図示したように部分的に設けることもできるし、全長に亙って設けることも可能である。振動吸収部２３における厚さや幅の変化率も適宜に設定できる。なお、振動吸収部は、厚さや幅や形成位置に関する前述の構成を任意に組合せて構成することができる。
【００２８】
振動吸収部２３を設けた継手構成板２２の製造方法としては、特開平７−１００５６９号公報に記載の製造方法を採用できる。具体的には、圧延面が軸心と夫々同心状に形成された１対の鉛直ロール間に素材金属板を送給し、幅可変手段により鉛直ロール間の距離を可変させながら素材金属板を幅方向に圧延して幅方向傾斜面２５を有する１次圧延加工品を製作し、圧延面が軸心と夫々同心状に形成された１対の水平ロール間に前記１次圧延加工品を送給し、厚さ可変手段により水平ロール間の距離を可変させながら１次圧延加工品を厚さ方向に連続的に圧延して板厚方向傾斜面２４を有する２次圧延加工品を製作し、２次圧延加工品を設定長さに切断して振動吸収部２３を有する継手構成板２２を製作することになる。ただし、水平方向に圧延してから鉛直方向に圧延して継手構成板２２を製作することもできる。
【００２９】
この柱梁接続装置１０では、地震等によりＨ鋼梁２と金属製柱１間に作用する引張力や圧縮力を振動吸収部２３の伸縮により漸次吸収できるので、Ｈ鋼梁２と金属製柱１との接続部分における応力集中を緩和して、該接続部分の破損を効果的に防止できる。また、素材金属板を厚さ方向や幅方向に圧延して振動吸収部２３を形成しているので、打ち抜きや切削により振動吸収部２３を形成する場合と比較して、素材金属板の無駄を少なくして、継手構成板２２の製作コストを安くできる。しかも、振動吸収部２３を熱間圧延により形成するので、金属組織が緻密になり、打ち抜きなどにより成形する場合と比較して、継手構成板２２の引張強度や曲げ強度などの機械的強度を向上できる。また、継手構成板２２は、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを圧延により製造するメーカーにとっては、現在まで培ってきた圧延技術を利用して製作でき、しかも製造設備に関しても、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを製作するための既存設備を利用したり、既存設備の設計を基礎にして設計したりできるので、設備経済的な負担も軽減できる。
【００３０】
なお、図１１、図１２に示す柱梁接続装置１０Ｄのように、ダイヤフラム１４とその両側に配置される１対のフランジ部材１７に代えて、これら３者を一体圧延部材で構成してなる継手構成板３０を用いることもできる。この場合には、継手構成板３０のダイヤフラム部３０ａをコア部材１３の端部に溶接固定して、コア部材１３の両端部に継手構成板３０を溶接し、上下の継手構成板３０のフランジ部３０ｂ間にウェブ部材１６を配置させて、ウェブ部材１６の上下両端部をフランジ部３０ｂに溶接固定するとともに、ウェブ部材１６の基端部をコア部材１３に固定し、２つの継手部材１２をダイヤフラム部３０ａとコア部材１３とに溶接して柱梁接続装置１０Ｄを組み立てることになる。フランジ部３０ｂの長さ方向の先端部にはＨ鋼梁２への取付部３０ｃが形成され、フランジ部３０ｂの長さ方向の途中部には前記実施例の振動吸収部２３と同様の構成の振動吸収部２３Ｄが形成され、継手構成板３０においては振動吸収部２３Ｄにより金属製柱１とＨ鋼梁２間に作用する引張力や圧縮力が吸収されるように構成されている。ただし、ダイヤフラム部３１ａとコア部材１３とに溶接する継手部材１２の個数は、接続するＨ鋼梁２の本数などに応じて適宜に設定することができる。
【００３１】
この柱梁接続装置１０Ｄでは、部品点数を少なくしてその製作コストを低減できるとともに、金属製柱１とＨ鋼梁２間に作用する引張力や圧縮力などに対する柱梁接続装置１０Ｄの機械的強度を向上して、耐震性能を向上できる。なお、コア部材１３を省略し、継手構成板３０に、ダイヤフラム部３１ａに代えて金属製柱１に外嵌溶接される外ダイヤフラムを一体的に設けることも可能である。また、この継手構成板３１の振動吸収部２３は、前記と同様に構成することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１ 金属製柱 ２ Ｈ鋼梁
２ａ ウェブ部 ２ｂ フランジ部
１０ 柱梁接続装置 １１ 連結部材
１２ 継手部材 １３ コア部材
１４ ダイヤフラム １５ 開口部
１６ ウェブ部材 １６ａ 取付部
１７ フランジ部材 １８ 連結プレート
１９ 連結プレート ２０ ボルト
２１ ナット ２２ 継手構成板
２３ 振動吸収部 ２４ 板厚方向傾斜面
２５ 幅方向傾斜面
１０Ａ 柱梁接続装置 １２Ａ 継手部材
１６Ａ ウェブ部材 ２３Ａ 振動吸収部
１０Ｂ 柱梁接続装置 １２Ｂ 継手部材
１７Ｂ フランジ部材 ２３Ｂ 振動吸収部
１０Ｃ 柱梁接続装置 １２Ｃ 継手部材
１７Ｃ フランジ部材 ２３Ｃ 振動吸収部
１０Ｄ 柱梁接続装置 ２３Ｄ 振動吸収部
３０ 継手構成板 ３０ａ ダイヤフラム部
３０ｂ フランジ部 ３０ｃ 取付部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角形鋼管や丸形鋼管やＨ形鋼などからなる金属製柱と、Ｈ形鋼からなるＨ鋼梁を用いた建築物の柱梁接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の耐震強度を高めるため、角形鋼管からなる鋼管柱と、Ｈ形鋼からなるＨ鋼梁との連結構造が種々提案され、実用化されている。例えば、Ｈ鋼梁のフランジ部における両端部の両側に、Ｈ鋼梁の長さ方向の中央部側へ向けて順次幅狭となる傾斜面を有する台形状の補助フランジを溶接接合したり（例えば、特許文献１参照。）、ダイヤフラムの矩形部にＨ鋼梁に接続されるブラケット部を一体的に形成し、このブラケット部をＨ鋼梁の長さ方向の中央部側へ向けて幅狭となる台形状に形成したり（例えば、特許文献２参照。）したものが提案されている。
【０００３】
また、Ｈ鋼梁の両端部を高周波加熱により加熱して、型枠内に挿入して加圧することで、両端部に長さ方向の中央部側へ向けて順次幅狭や薄肉となる振動吸収部を形成したＨ鋼梁も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
一方、本出願人は、テーパ部を有する圧延製品の製造方法として、１対の鉛直ロール間に長尺な被圧延素材を送給して、幅可変手段により鉛直ロール間の距離を可変させながら被圧延素材を幅方向に連続的に圧延して複数の幅方向テーパ部を有する１次圧延加工品を製作する幅方向圧延工程と、１対の水平ロール間に前記１次圧延加工品を送給して、厚さ可変手段により水平ロール間の距離を可変させながら１次圧延加工品を厚さ方向に連続的に圧延して複数の厚さ方向テーパ部を有する２次圧延加工品を製作する厚さ方向圧延工程と、前記２次圧延加工品を所定長さに切断して１本の被圧延素材から複数の圧延製品を得る切断工程とを備えた製造方法を提案し、リーフスプリングやフォークリフトの爪の製造ラインで実施している（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０９９８０号公報
【特許文献２】特開２００３−８２７６３号公報
【特許文献３】特開２０００−３０９９８１号公報
【特許文献４】特開平７−１００５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１記載の発明では、Ｈ鋼梁に補助フランジを溶接する必要があり、その溶接作業に多大な作業時間を要し、Ｈ鋼梁の製作コストが高くなる。また、溶接時の加熱によりＨ鋼梁の機械的強度が低下するという問題もある。
【０００７】
一方、特許文献２記載の発明では、打ち抜き加工などにより、ダイヤフラム及びブラケット部を効率的に製作できるが、素材金属板の外周部に利用できない無駄な部分が発生するので、その分製作コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献３記載の発明では、Ｈ鋼梁の両端部を高周波加熱により加熱してから、型押し型枠内に挿入加圧して振動吸収部を形成しており、型押し鍛造にて振動吸収部を形成するものと思われるが、具体的な成形方法が不明瞭であり、また成形できたとしても、長尺なＨ鋼梁の両端部に対して振動吸収部を形成することから、新たな大型設備が必要となり、設備経済的な負担が大きくなる。
【０００９】
本発明の目的は、金属素材の無駄を少なくして安価に製作できるとともに、金属組織を緻密に構成して、引張強度などの機械的強度を向上でき、しかも既存設備を有効活用して製作できる柱梁接続装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る柱梁接続装置は、金属製柱から外方へ突出してＨ鋼梁に連結されるＨ形の継手部材を備えた柱梁接続装置であって、前記継手部材を構成するウェブ部材と１対のフランジ部材のうちの１種又は２種以上の継手構成板として、素材金属板を圧延することによって、長さ方向の途中部に、厚さと幅の少なくとも一方がＨ鋼梁との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定した振動吸収部を形成したものを用いたものである。
【００１１】
この接続装置では、角形鋼管や丸形鋼管やＨ形鋼などからなる金属製柱と、Ｈ形鋼からなるＨ鋼梁間に、地震等により作用する、引張力や圧縮力を振動吸収部の伸縮により漸次吸収できるので、Ｈ鋼梁と金属製柱との接続部分における応力集中を緩和して、該接続部分の破損を効果的に防止できる。振動吸収部を形成する継手構成板は、ウェブ部材であってもよいし、フランジ部材であってもよいし、ウェブ部材とフランジ部材の両方であってもよい。また、フランジ部材に設ける場合には、上下のフランジ部材の一方にのみ設けることもできるが、バランスよく振動を吸収できるように上下のフランジ部の両方に設けることが好ましい。振動吸収部は、幅のみをＨ鋼梁との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできるし、厚さのみをＨ鋼梁との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできるし、幅と厚さの両方をＨ鋼梁との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできる。
【００１２】
この柱梁接続装置では、素材金属板を厚さ方向や幅方向に圧延して振動吸収部を形成しているので、打ち抜きや切削により振動吸収部を形成する場合と比較して、素材金属板の無駄を少なくして、継手構成板の製作コストを安くできる。しかも、振動吸収部を熱間圧延により形成するので、金属組織が緻密になり、打ち抜きなどにより成形する場合と比較して、継手構成板の引張強度や曲げ強度などの機械的強度を向上できる。また、継手構成板は、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを圧延により製造するメーカーにとっては、現在まで培ってきた圧延技術を利用して製作でき、しかも製造設備に関しても、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを製作するための既存設備を利用したり、既存設備の設計を基礎にして設計したりできるので、設備経済的な負担も軽減できる。
【００１３】
ここで、前記１対のフランジ部材の対向面側を平坦面に形成し、対向面とは反対側に傾斜面を形成して振動吸収部を設けることが好ましい。この場合には、ウェブ部を平坦な平板状の金属板で構成できるので、柱梁接続装置の製作コストを一層安くできる。
【００１４】
前記ウェブ部材とフランジ部材のＨ鋼梁側の端部の板厚をＨ鋼梁のウェブ部とフランジ部の板厚と同じに設定することもできる。このように構成することで、継手部材の端部にＨ鋼梁を突き合わせて連結板を介してボルト及びナットで、継手部材にＨ鋼梁を容易に接続することができる。
【００１５】
上下の金属製柱間に、コア部材とその上下両端に固着したダイヤフラムとを有する連結部材を介装し、前記継手部材の一端部を連結部材に固定することもできる。この場合には、連結部材と継手部材とを工場等で精度良く組み立てて、これを建設現場へ輸送して施工できるので、建築物の施工精度を向上でき、しかも現場での作業時間を大幅に削減して、建築物の施工コストを低減できる。ただし、本発明は、Ｈ鋼梁の取付位置に対する金属製柱の高さ位置に枠状のダイヤフラムを上下に間隔をあけて外嵌状に設けた建築物に対しても適用でき、この場合には上下のダイヤフラムとその間に配置される金属製柱とに継手部材を接合することになる。
【００１６】
ダイヤフラムを用いる場合には、前記フランジ部材のコア部材側の端部の板厚をダイヤフラムの板厚と同じに設定することもできる。このように構成することで、フランジ部材とダイヤフラム間に段差が形成されることを防止して、段差部分が形成されることによる応力集中の発生を防止でき、フランジ部材とダイヤフラムとの接合部分の機械的強度を向上できる。
【００１７】
また、ダイヤフラムを用いる場合には、前記ダイヤフラムとフランジ部材とを一体圧延部材で構成することもできる。この場合には柱梁接続装置を構成する部品点数を減らして、その製作コストを一層安くできる。また、ダイヤフラムとフランジ部材とを溶接にて接合する場合と比較して、効率的且つ安価に製作でき、しかも両者の境界部分における引張強度や曲げ強度などの機械的強度を向上できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る柱梁接続装置によれば、素材金属板を厚さ方向や幅方向に圧延して振動吸収部を形成しているので、打ち抜きや切削により振動吸収部を形成する場合と比較して、素材金属板の無駄を少なくして、継手構成板の製作コストを安くできる。しかも、振動吸収部を熱間圧延により形成するので、金属組織が緻密になり、打ち抜きなどにより成形する場合と比較して、継手構成板の引張強度や曲げ強度などの機械的強度を向上できる。また、継手構成板は、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを圧延により製造するメーカーにとっては、現在まで培ってきた圧延技術を利用して製作でき、しかも製造設備に関しても、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを製作するための既存設備を利用したり、既存設備の設計を基礎にして設計したりできるので、設備経済的な負担も軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】柱梁接続装置の斜視図
【図２】フランジ部材の斜視図
【図３】フランジ部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【図４】他の構成の柱梁接続装置の斜視図
【図５】同柱梁接続装置のウェブ部材の斜視図
【図６】他の構成の柱梁接続装置の斜視図
【図７】同柱梁接続装置のフランジ部材の斜視図
【図８】同柱梁接続装置のフランジ部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【図９】他の構成の柱梁接続装置の斜視図
【図１０】同柱梁接続装置のフランジ部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【図１１】他の構成の柱梁接続装置の斜視図
【図１２】同柱梁接続装置のフランジ部材の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、柱梁接続装置１０は、角形鋼管や丸形鋼管などの鋼管柱やＨ形鋼などからなる上下の金属製柱１間に介装されて上下の金属製柱１を連結する連結部材１１と、連結部材１１から外方へ突出してＨ鋼梁２に連結されるＨ形の継手部材１２を備えている。
【００２１】
図１に示す柱梁接続装置１０では、連結部材１１から四方へ突出状に延びる４つの継手部材１２を設けて、４本のＨ形梁を接続できるように構成したが、継手部材１２の個数は建築物の施工部位の構造に応じて任意に設定することが可能であり、例えば１〜３つの継手部材１２を設けて、１〜３本のＨ形梁を接続できるように構成できる。
【００２２】
連結部材１１は、金属製柱１と同じ横断面形状の短尺な鋼管からなるコア部材１３と、コア部材１３の上下の開口を閉鎖するように、コア部材１３の上下両端部に溶接したダイヤフラム１４とを有している。ダイヤフラム１４は、金属製柱１の外形よりもやや大きい寸法の平坦な方形状の金属板で構成されている。コア部材１３に対するダイヤフラム１４の接合は、コア部材１３の端部外周部に予め傾斜部を形成し、図示外の枠状の裏当金をコア部材１３の端部内側に配置させた状態で、コア部材１３をダイヤフラム１４に設置して、コア部材１３の傾斜部とダイヤフラム１４間に形成される開先隙間に対して外側から順次溶接を行うことにより接合されている。なお、ダイヤフラム１４は平坦な金属板で構成することもできるが、金属製柱１内にコンクリートを充填する場合などにおいては、図１に仮想線で示すように、中央部に開口部１５を有する枠状の金属板で構成することもできる。また、本実施の形態では、上下の金属製柱１間に連結部材１１を介装して、この連結部材１１に継手部材１２を取り付けたが、連結部材１１を省略して、金属製柱１に継手部材１２を直接的に接合したり、連結部材１１に代えて金属製柱１に外嵌される上下１対の枠状の外ダイヤフラム（図示略）を溶接して、外ダイヤフラムと金属製柱１とに継手部材１２を接合したりすることも可能である。
【００２３】
継手部材１２は、ウェブ部材１６と、ウェブ部材１６の上下両端部に溶接した平行な１対のフランジ部材１７とからＨ形に形成されている。継手部材１２のフランジ部材１７の基端部はダイヤフラム１４と同じ厚さに設定され、ダイヤフラム１４に段差なく突き合わされて溶接接合され、ウェブ部材１６の基端部はコア部材１３に溶接接合されている。継手部材１２の先端部はＨ鋼梁２の端部と同一形状で同一寸法に形成され、ウェブ部材１６とフランジ部材１７の先端部には平坦な取付部１６ａ、１７ａが形成され、Ｈ鋼梁２はその端部を継手部材１２の先端部に突き合せた状態で、Ｈ鋼梁２のウェブ部２ａと継手部材１２のウェブ部材１６とにわたって連結プレート１８を重ね合わせるとともに、Ｈ鋼梁２のフランジ部２ｂと継手部材１２のフランジ部材１７とにわたって連結プレート１９を重ね合わせて、ボルト２０及びナット２１で結合されている。
【００２４】
ウェブ部材１６と１対のフランジ部材１７のうちの１種又は２種以上の継手構成板２２には、素材金属板を圧延することによって、長さ方向の途中部に、厚さと幅の少なくとも一方がＨ鋼梁２との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定した振動吸収部２３が形成されている。板厚を調整して振動吸収部２３を形成する場合には、継手構成板２２の厚さ方向の両側面の少なくとも一方に板厚方向傾斜面２４を形成することになり、幅を調整して振動吸収部２３を形成する場合には、継手構成板２２の幅方向の両側面の少なくとも一方に幅方向傾斜面２５を形成することになる。ただし、幅方向傾斜面２５は、継手構成板２２の幅方向の一側部にのみ形成することも可能であるが、継手構成板２２に対してバランスよく引張力や圧縮力が作用するように、図１〜図３に示すように、継手構成板２２の幅方向の両側部に対称に設けることが好ましい。また、板厚方向傾斜面２４は、図４、図５に示す柱梁接続装置１０Ａの継手部材１２Ａにおけるウェブ部材１６Ａの振動吸収部２３Ａや、図６〜図８に示す柱梁接続装置１０Ｂの継手部材１２Ｂにおけるフランジ部材１７Ｂの振動吸収部２３Ｂのように、厚さ方向の両側面に設けることも可能であるし、図１〜図３に示す柱梁接続装置１０のフランジ部材１７のように、厚さ方向の一側面に設けることも可能である。厚さ方向の一側面に設ける場合には、図１〜図３に示すように、上下のフランジ部材１７の対向面が平坦面になるように構成することで、ウェブ部材１６として平坦な金属板を採用できるので好ましい。
【００２５】
振動吸収部２３は、図１〜図３に示すように、幅及び厚さがＨ鋼梁２との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできるし、図９、図１０に示す柱梁接続装置１０Ｃのフランジ部材１７Ｃの振動吸収部２３Ｃのように、幅を一様に設定して、厚さのみがＨ鋼梁２との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできるし、図示していないが、幅のみがＨ鋼梁２との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定することもできる。
【００２６】
振動吸収部２３は、図１〜図３に示す柱梁接続装置１０の継手部材１２のように、上下のフランジ部材１７の長さ方向の途中部に形成したり、図４、図５に示す柱梁接続装置１０Ａの継手部材１２Ａのように、上下のフランジ部材１７とウェブ部材１６の長さ方向の途中部にそれぞれ形成したりすることになる。また、上下のフランジ部材１７として振動吸収部２３を有しない平板状の金属板を用い、ウェブ部材１６として、その長さ方向の途中部に振動吸収部２３を形成したものを用いることもできる。更に、フランジ部材１７の一方にのみ振動吸収部２３を形成し、他方は平板状の金属板を用いることも可能であるが、上下のフランジ部材１７でバランスよく振動を吸収できるように、振動吸収部２３は上下のフランジ部材１７に形成することが好ましい。
【００２７】
継手構成板２２の長さ方向に対する振動吸収部２３の形成位置は任意に設定でき、継手構成板２２の途中部であれば基部側や先端部側でもよい。また、振動吸収部２３における幅を調整した部分と厚さを調整した部分との形成位置を、継手構成板２２の長さ方向に異なる位置に設定することも可能である。継手構成板２２の長さ方向に対する振動吸収部２３の形成範囲は任意に設定可能であり、図示したように部分的に設けることもできるし、全長に亙って設けることも可能である。振動吸収部２３における厚さや幅の変化率も適宜に設定できる。なお、振動吸収部は、厚さや幅や形成位置に関する前述の構成を任意に組合せて構成することができる。
【００２８】
振動吸収部２３を設けた継手構成板２２の製造方法としては、特開平７−１００５６９号公報に記載の製造方法を採用できる。具体的には、圧延面が軸心と夫々同心状に形成された１対の鉛直ロール間に素材金属板を送給し、幅可変手段により鉛直ロール間の距離を可変させながら素材金属板を幅方向に圧延して幅方向傾斜面２５を有する１次圧延加工品を製作し、圧延面が軸心と夫々同心状に形成された１対の水平ロール間に前記１次圧延加工品を送給し、厚さ可変手段により水平ロール間の距離を可変させながら１次圧延加工品を厚さ方向に連続的に圧延して板厚方向傾斜面２４を有する２次圧延加工品を製作し、２次圧延加工品を設定長さに切断して振動吸収部２３を有する継手構成板２２を製作することになる。ただし、水平方向に圧延してから鉛直方向に圧延して継手構成板２２を製作することもできる。
【００２９】
この柱梁接続装置１０では、地震等によりＨ鋼梁２と金属製柱１間に作用する引張力や圧縮力を振動吸収部２３の伸縮により漸次吸収できるので、Ｈ鋼梁２と金属製柱１との接続部分における応力集中を緩和して、該接続部分の破損を効果的に防止できる。また、素材金属板を厚さ方向や幅方向に圧延して振動吸収部２３を形成しているので、打ち抜きや切削により振動吸収部２３を形成する場合と比較して、素材金属板の無駄を少なくして、継手構成板２２の製作コストを安くできる。しかも、振動吸収部２３を熱間圧延により形成するので、金属組織が緻密になり、打ち抜きなどにより成形する場合と比較して、継手構成板２２の引張強度や曲げ強度などの機械的強度を向上できる。また、継手構成板２２は、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを圧延により製造するメーカーにとっては、現在まで培ってきた圧延技術を利用して製作でき、しかも製造設備に関しても、リーフスプリングやフォークリフトの爪などを製作するための既存設備を利用したり、既存設備の設計を基礎にして設計したりできるので、設備経済的な負担も軽減できる。
【００３０】
なお、図１１、図１２に示す柱梁接続装置１０Ｄのように、ダイヤフラム１４とその両側に配置される１対のフランジ部材１７に代えて、これら３者を一体圧延部材で構成してなる継手構成板３０を用いることもできる。この場合には、継手構成板３０のダイヤフラム部３０ａをコア部材１３の端部に溶接固定して、コア部材１３の両端部に継手構成板３０を溶接し、上下の継手構成板３０のフランジ部３０ｂ間にウェブ部材１６を配置させて、ウェブ部材１６の上下両端部をフランジ部３０ｂに溶接固定するとともに、ウェブ部材１６の基端部をコア部材１３に固定し、２つの継手部材１２をダイヤフラム部３０ａとコア部材１３とに溶接して柱梁接続装置１０Ｄを組み立てることになる。フランジ部３０ｂの長さ方向の先端部にはＨ鋼梁２への取付部３０ｃが形成され、フランジ部３０ｂの長さ方向の途中部には前記実施例の振動吸収部２３と同様の構成の振動吸収部２３Ｄが形成され、継手構成板３０においては振動吸収部２３Ｄにより金属製柱１とＨ鋼梁２間に作用する引張力や圧縮力が吸収されるように構成されている。ただし、ダイヤフラム部３１ａとコア部材１３とに溶接する継手部材１２の個数は、接続するＨ鋼梁２の本数などに応じて適宜に設定することができる。
【００３１】
この柱梁接続装置１０Ｄでは、部品点数を少なくしてその製作コストを低減できるとともに、金属製柱１とＨ鋼梁２間に作用する引張力や圧縮力などに対する柱梁接続装置１０Ｄの機械的強度を向上して、耐震性能を向上できる。なお、コア部材１３を省略し、継手構成板３０に、ダイヤフラム部３１ａに代えて金属製柱１に外嵌溶接される外ダイヤフラムを一体的に設けることも可能である。また、この継手構成板３１の振動吸収部２３は、前記と同様に構成することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１ 金属製柱 ２ Ｈ鋼梁
２ａ ウェブ部 ２ｂ フランジ部
１０ 柱梁接続装置 １１ 連結部材
１２ 継手部材 １３ コア部材
１４ ダイヤフラム １５ 開口部
１６ ウェブ部材 １６ａ 取付部
１７ フランジ部材 １８ 連結プレート
１９ 連結プレート ２０ ボルト
２１ ナット ２２ 継手構成板
２３ 振動吸収部 ２４ 板厚方向傾斜面
２５ 幅方向傾斜面
１０Ａ 柱梁接続装置 １２Ａ 継手部材
１６Ａ ウェブ部材 ２３Ａ 振動吸収部
１０Ｂ 柱梁接続装置 １２Ｂ 継手部材
１７Ｂ フランジ部材 ２３Ｂ 振動吸収部
１０Ｃ 柱梁接続装置 １２Ｃ 継手部材
１７Ｃ フランジ部材 ２３Ｃ 振動吸収部
１０Ｄ 柱梁接続装置 ２３Ｄ 振動吸収部
３０ 継手構成板 ３０ａ ダイヤフラム部
３０ｂ フランジ部 ３０ｃ 取付部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製柱から外方へ突出してＨ鋼梁に連結されるＨ形の継手部材を備えた柱梁接続装置であって、
前記継手部材を構成するウェブ部材と１対のフランジ部材のうちの１種又は２種以上の継手構成板として、素材金属板を圧延することによって、長さ方向の途中部に、厚さと幅の少なくとも一方がＨ鋼梁との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定した振動吸収部を形成したものを用いた、
ことを特徴とする柱梁接続装置。
【請求項２】
前記１対のフランジ部材の対向面側を平坦面に形成し、対向面とは反対側に傾斜面を形成して振動吸収部を設けた請求項１記載の柱梁接続装置。
【請求項３】
前記ウェブ部材とフランジ部材のＨ鋼梁側の端部の板厚をＨ鋼梁のウェブ部とフランジ部の板厚と同じに設定した請求項１又は２記載の柱梁接続装置。
【請求項４】
上下の金属製柱間に、コア部材とその上下両端に固着したダイヤフラムとを有する連結部材を介装し、前記継手部材の一端部を連結部材に固定した請求項１〜３のいずれか１項記載の柱梁接続装置。
【請求項５】
前記フランジ部材のコア部材側の端部の板厚をダイヤフラムの板厚と同じに設定した請求項４記載の柱梁接続装置。
【請求項６】
前記ダイヤフラムとフランジ部材とを一体圧延部材で構成した請求項４記載の柱梁接続装置。
【請求項１】
金属製柱から外方へ突出してＨ鋼梁に連結されるＨ形の継手部材を備えた柱梁接続装置であって、
前記継手部材を構成するウェブ部材と１対のフランジ部材のうちの１種又は２種以上の継手構成板として、素材金属板を圧延することによって、長さ方向の途中部に、厚さと幅の少なくとも一方がＨ鋼梁との連結部側へ行くにしたがって小さくなるように設定した振動吸収部を形成したものを用いた、
ことを特徴とする柱梁接続装置。
【請求項２】
前記１対のフランジ部材の対向面側を平坦面に形成し、対向面とは反対側に傾斜面を形成して振動吸収部を設けた請求項１記載の柱梁接続装置。
【請求項３】
前記ウェブ部材とフランジ部材のＨ鋼梁側の端部の板厚をＨ鋼梁のウェブ部とフランジ部の板厚と同じに設定した請求項１又は２記載の柱梁接続装置。
【請求項４】
上下の金属製柱間に、コア部材とその上下両端に固着したダイヤフラムとを有する連結部材を介装し、前記継手部材の一端部を連結部材に固定した請求項１〜３のいずれか１項記載の柱梁接続装置。
【請求項５】
前記フランジ部材のコア部材側の端部の板厚をダイヤフラムの板厚と同じに設定した請求項４記載の柱梁接続装置。
【請求項６】
前記ダイヤフラムとフランジ部材とを一体圧延部材で構成した請求項４記載の柱梁接続装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−８４８８４（Ｐ２０１１−８４８８４Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３６８２３（Ｐ２００９−２３６８２３）
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【出願人】（３９０００７３８６）株式會社トヨシマ (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１４日（２００９．１０．１４）
【出願人】（３９０００７３８６）株式會社トヨシマ (1)
【Ｆターム（参考）】
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