構造材、接続構造体及び構造材の接続方法
【課題】 一対のフランジの外側主面からはみ出すようにスプライスプレートをあてがうことなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することを可能にする。
【解決手段】 Ｈ型鋼ないしＩ型鋼としての構造材１００は、本体部をなすウェブ１、フランジ２、３の他に、接続用フランジ１１を有している。本体部には、長手方向一端部においてウェブ１の幅方向一端縁の側に切り欠き部９が形成されている。切り欠き部９に面するウェブ１の部分の幅方向端縁に、接続用フランジ１１が連続している。接続用フランジ１１には、好ましくは、ボルト挿通用の孔６が形成される。同一に構成される構造材１００どうしの接続を、接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、達成することができる。
【解決手段】 Ｈ型鋼ないしＩ型鋼としての構造材１００は、本体部をなすウェブ１、フランジ２、３の他に、接続用フランジ１１を有している。本体部には、長手方向一端部においてウェブ１の幅方向一端縁の側に切り欠き部９が形成されている。切り欠き部９に面するウェブ１の部分の幅方向端縁に、接続用フランジ１１が連続している。接続用フランジ１１には、好ましくは、ボルト挿通用の孔６が形成される。同一に構成される構造材１００どうしの接続を、接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、達成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｈ型鋼を一例とするフランジとウェブとを有する構造材、当該構造材を接続してなる接続構造体、及び構造材の接続方法に関し、特に構造材どうしの接続を、ウェブの両端からはみ出す部材を用いることなく達成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
フランジとウェブとを有する構造材の代表例であるＨ型断面形状を有する鋼材、即ちＨ型鋼は、建設資材等、様々な分野で多用されている。中でも山留材と称されるＨ型鋼は、主として仮設工事に使用されるために、山留材メーカは、長さ等の寸法、ボルト本数、ボルト孔開け位置などを規格化した規格品を幾種類も保有し、汎用リース鋼材としてユーザに提供している。かかる山留材の構造は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
図２４は、従来技術による２本の山留材２００，２０１の接続部分を示す斜視図である。２本の山留材２００，２０１は互いに同一に構成されるので、両者の間で同一の部分については同一の符号を付している。山留材２００，２０１の各々は、ウェブ５１、フランジ５２、５３、エンドプレート５４、及びリブプレート５５を有している。一方向に延在するフランジ５２及び５３は、同方向に延在するウェブ５１の幅方向端縁の一方と他方とにそれぞれ連続しており、それによってＨ型の断面形状を実現している。Ｈ型の断面形状をなすウェブ５１及びフランジ５２、５３は、例えば熱間引き抜きによって一体的に形成される。
【０００４】
ウェブ５１及びフランジ５２、５３の長手方向端縁には、エンドプレート５４が溶接により連続している。更に、エンドプレート５４とウェブ５１の端縁近傍とには、リブプレート５５が溶接により連続している。リブプレート５５は、フランジ５２とフランジ５３との間の中心にあって、且つこれらフランジ５２、５３に平行に配置されている。
【０００５】
フランジ５２、５３は、ウェブ５１とともにＨ型断面形状を形成することにより、長手方向の対称軸Ｑを含む何れの平面に垂直な（ベクトルとしての）曲げモーメントに対しても、曲げ剛性を高める機能を果たしている。曲げ剛性が高められることにより、曲げ変形が低く抑えられるとともに曲げ強度が高められる。エンドプレート５４は、２本の山留材２００、２０１どうしを接続するためにボルト６０で締結される接続板として機能する。さらにエンドプレート５４は、ウェブ５１及びフランジ５２、５３の間の変形を抑制する機能をも果たしている。リブプレート５５は、エンドプレート５４とウェブ５１及びフランジ５２、５３との間の連結を補強する機能を果たす。さらにリブプレート５５は、２本の山留材２００、２０１の間に作用する対称軸Ｑ方向引張り力に対するエンドプレート５４の変形抵抗を高める機能をも果たす。
【０００６】
２本の山留材２００、２０１のエンドプレート５４どうしを突き合わせた状態で、エンドプレート５４どうしの締結、スプライスプレート（splice plate；添え継ぎ板）７０の締結、及びスプライスプレート７１の締結を行うことにより、これらの山留材２００及び２０１は互いに接続される。双方のエンドプレート５４には、対応する位置にボルト孔が形成されており、これらのボルト孔にボルト６０を挿通しナット締めすることにより、エンドプレート５４どうしが締結される。
【０００７】
フランジ５２及び５３にはボルト孔５６が形成されており、スプライスプレート７０及び７１の対応する位置にもボルト孔が形成されている。２本の山留材２００、２０１のフランジ５２の上に接続部を覆うようにスプライスプレート７０を重ね、各フランジ５２とスプライスプレート７０とに形成されているボルト孔にボルト７３を挿通しナット締めすることにより、各フランジ５２とスプライスプレート７０とが締結される。同様に、２本の山留材２００、２０１のフランジ５３の上に接続部を覆うようにスプライスプレート７１を重ね、各フランジ５３とスプライスプレート７１とに形成されているボルト孔に、ボルト７３を挿通しナット締めすることにより、各フランジ５３とスプライスプレート７１とが締結される。このように山留材２００、２０１は、建設現場等において、現場の必要に応じて適宜接続することが可能なように形成されている。
【０００８】
山留材の代表的な用途として、腹起（はらおこし）材、切梁材など、山留め（「土留め（どどめ）」とも称される）を目的とした仮設鋼材としての利用が挙げられる。図２５は、山留材２００、２０１を腹起材として利用した例を示す平面図である。山留めを行う場合には、土留め（どどめ）壁１５１と腹起材との間には、乾式裏込め材９０が挿入される。土留め壁１５１は、掘削により出来上がる土壁１５０を覆う壁材であり、例えば鋼矢板である。乾式裏込め材９０は、例えば特許文献２に開示されるように、土留め壁１５１が土壁１５０から受ける側圧を腹起材に伝えるために、それらの間に挿入されるものである。乾式裏込め材９０には楔が設けられており、この楔を抜き差しすることにより、乾式裏込め材９０の本体の厚さを変えることができる。乾式裏込め材９０は、それにより、土留め壁１５１と腹起材との間に押圧力をもって挿入することができるようになっている。
【０００９】
しかしながら、従来の山留材２００、２０１の接続部では、スプライスプレート７０、７１及びボルト７３の頭部が、フランジ５２、５３の外側にはみ出すこととなる。このため、スプライスプレート７０，７１が配設される山留材２００、２０１の接続部と土留め壁１５１との間に乾式裏込め材９０を安定して挿入することが困難であるという問題点があった。また、接続部と土留め壁１５１との間の間隔に比べて、山留材２００、２０１の大半を占める接続部以外の部分と土留め壁１５１との間の間隔は広くなるので、多くの乾式裏込め材９０に余分のスペーサ９１を介挿する必要があり、余分のコストと手間とを要するという問題点があった。
【００１０】
更に、土留め壁１５１とスプライスプレート７０との間の間隔が狭いために、土留め壁１５１側にあるスプライスプレート７０を締結するためのボルト７３の取り付けが容易でなく、しかもインパクトレンチが使用できないために締め付けも容易でないという問題点があった。すなわち、腹起材として使用される山留材２００、２０１を接続するための作業に手間を要するという問題点があった。
【００１１】
図２６は、山留材２００、２０１を切梁材として利用した例を示す正面図である。切梁材は、腹起材に直交して配設されることにより、自身の長手方向の圧縮力により腹起材を支持する部材である。ビルディングなどの建設現場では、土台部分及び地下部分を形成するために、建設作業の早期において地面が底深く掘削される。掘削された空洞を包囲する四方の側壁に山留めを施すためには、互いに直交する二方向に沿って格子をなすように切梁材が空洞内に配設される。さらに、空洞の底に突き立てられた多数の支持杭に支持されることにより、格子が鉛直方向に幾重にも積み重ねられる。その結果、空洞内にはあたかもビルディングの骨組みであるかのように仮設部材が組み上げられる。
【００１２】
格子をなす切梁材が交差する部分では、下部切梁材としての山留材２０３と上部切梁材としての山留材２０１とが、Ｌ型鋼片８０、コ字型の接続部材８１及びナット８２により締結される。この場合に、山留材２００、２０１の接続部にはスプライスプレート７０、７１及びボルト７３の頭部がフランジ５２、５３の外側にはみ出しているため、これらのはみ出し部が下部切梁材及びＬ型鋼片８０と干渉しないようにする必要がある。すなわち、上部切梁材と下部切梁材との交差部を外れるように、山留材２００、２０１の接続部の位置を割り付ける必要がある。このように接続部の配置に制限があるため、切梁材を架設する工程が複雑なものとなり、手間を要するという問題点があった。また、空中高く架設される山留材２００、２０１を互いに接続するために、下方に向いたフランジ５３にスプライスプレート７１を添わせてボルト７３で締結するという作業を高所で行うのは容易ではないという問題点があった。
【００１３】
山留材の他の用途として、桟橋、構台などの仮設の橋梁を構築することを目的とした仮設鋼材としての利用が挙げられる。しかしながら、図２７に例示する根太材１６０、１６１としての利用には、山留材２００、２０１は適しないという問題点があった。支柱１６４の上に受け桁（大引材）１６３を介して架設される根太材１６０、１６１は、受け桁１６３の断面中央において突き合わせる必要がある。山留材２００、２０１の接続部の強度は、接続部以外の部分の強度に比べて低いため、山留材２００、２０１を仮に根太材として利用する場合にも、それらの接続部を受け桁１６３の上に配置する必要がある。
【００１４】
しかし、支柱１６４は杭打ち機などにより地盤に打設されるものであるため、支柱１６４が設置される位置には、設計上の位置からある程度のずれが生じるのが通常である。山留材２００、２０１は寸法が規格化されているので、支柱１６４の打設位置のずれをも吸収して、その接続部を支柱１６４の真上に配置することは困難であった。更に、山留材２００、２０１の接続部には、はみ出し部があるため、山留材２００、２０１の接続部を支柱１６４の真上に配置するのは、そもそも適切ではない。このため、設計寸法よりも定尺の長いＨ型鋼材の母材を施工現場へ搬入し、打設された支柱１６４どうしの間隔を実測し、この実測値に合うように施工現場でガス溶断等により母材を切断して根太材１６０、１６１として用いるという作業が行われていた。
【００１５】
すなわち、根太材１６０、１６１を架設する作業に手間を要すると共に、母材の溶断によりスクラップが発生するという問題点があった。もしも、山留材２００、２０１の接続部の強度を、接続部以外の部分の強度から大きくは劣らない程度ないしそれ以上に高めることができれば、接続部の位置を支柱１６４の真上に制限することなく山留材２００、２０１を根太材１６０、１６１として利用することが可能となる。それにより、根太材１６０、１６１の架設作業の効率を高めることができると共に、スクラップの発生という問題点も解消することができる。
【００１６】
仮設を主目的とした山留材２００、２０１に限らず、ビルディング等の建築物の永久的な鉄骨或いは杭材に利用されるＨ型鋼においても、接続部にはスプライスプレートが用いられ、ボルト締結又は溶接による接続が行われる。従って、これらの永久部材においても、山留材２００、２０１と同様の問題が存する。
【００１７】
また、Ｈ型鋼に限らず、Ｔ型鋼、Ｌ型鋼、その他のウェブとフランジとを有する鋼製の構造材、更には鋼製のものに限らず、一般の金属、プラスチック、木材、ガラス、セラミクスその他を材料とし、ウェブとフランジとを有する構造材においても、同様の問題が存する。
【特許文献１】特開平２−１２０４４１号公報（図８及び図１１）
【特許文献２】特公昭６２−２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、ウェブとフランジとを本体部に有する構造材について、ウェブの幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することを可能にする構造材、接続構造体、及び構造材の接続方法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】
【００１９】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ウェブと当該ウェブに連続するフランジとを本体部として備える構造材であって、当該本体部には、長手方向一端部において前記ウェブの幅方向一端縁の側に切り欠き部が形成されており、前記構造材は、前記フランジを第１フランジとして、前記切り欠き部に面する前記ウェブの幅方向端縁に、前記ウェブに交差するように連続している第２フランジを更に備えているものである。
【００２０】
この構成によれば、ウェブと第１フランジとを含む本体部の長手方向一端部において、ウェブの幅方向一端側に切り欠き部が形成されており、切り欠き部に面するウェブの幅方向端縁に、ウェブに交差するように第２フランジが連続している。このため、互いに同一ないし対として構成される一方構造材と他方構造材との接続を、第２フランジどうしを重ねて接続することにより達成することができる。それにより、例えばスプライスプレートのようなウェブの幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００２１】
なお、「連続」とは、例えば、金属材における一体引き抜きや溶接、プラスチック材やセラミクス材における一体成型や接着、木材における一木切り出しや接着などの代表的な形態のほか、ボルト締め、木ねじ止め等をも含めて、何らかの手段により互いに連続となるように固定された形態を幅広く包含するものである。また、「Ａ部材がＢ部材の端縁に連続」とは、Ａ部材がＢ部材の端縁、即ち端面を覆うように連続する形態のほか、Ａ部材がＢ部材の端縁を挟む一対の主面の一方に連続する形態、及び双方の主面に分離して連続する形態をも包含する。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構造材であって、前記第１フランジが、前記ウェブの幅方向他端側の端縁に連続しているものである。
【００２３】
この構成によれば、第１フランジがウェブの幅方向他端側の端縁に連続しているので、汎用性有る構造材について、第１フランジの外側主面からはみ出すようにスプライスプレート等の部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の構造材であって、前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｈ型であるものである。
【００２５】
この構成によれば、本体部が長手方向一端部を除く部分において断面Ｈ型であるので、最も汎用性の高い構造材について、一対の第１フランジの外側主面からはみ出すようにスプライスプレート等の部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の構造材であって、前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｉ型であるものである。
【００２７】
この構成によれば、本体部が長手方向一端部を除く部分において断面Ｉ型であるので、汎用性の高い構造材について、一対の第１フランジの外側主面からはみ出すようにスプライスプレート等の部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の構造材であって、前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｃ型であるものである。
【００２９】
この構成によれば、本体部が長手方向一端部を除く部分において断面Ｃ型であるので、汎用性の高い構造材について、一対の第１フランジの外側主面からはみ出すようにスプライスプレート等の部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００３０】
請求項６記載の発明は、請求項２ないし５の何れかに記載の構造材であって、前記第１フランジが、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁が投影された部分において他の部分より厚くなっているものである。
【００３１】
この構成によれば、ウェブの幅方向他端側の端縁に連続する第１フランジが、本体部の長手方向内側端縁が投影された部分において、厚くなっているので、接続構造体の曲げモーメントに対する中立軸が、当該部分に接近する方向に移動する。その結果、曲げモーメントに対する接続構造体の強度が高められる。
【００３２】
請求項７記載の発明は、請求項２ないし６の何れかに記載の構造材であって、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁と、当該長手方向内側端縁が投影された前記第１フランジの部分との間に設けられた第１板材を更に備え、当該第１板材は、前記第１フランジと前記ウェブと前記第２フランジとに連続しているものである。
【００３３】
この構成によれば、本体部の長手方向内側端縁と当該端縁が投影された第１フランジの部分との間に第１板材が設けられ、しかも当該第１板材が第１フランジとウェブと第２フランジとに連続しているので、構造材どうしが接続されたときに、接続構造体の剛性が高められる。それにより、接続断面における曲げモーメント及びねじり外力に対する接続構造体の強度が高められる。
【００３４】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れかに記載の構造材であって、前記第２フランジは、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁を超えて延長され且つ前記ウェブに連続する長手方向延長部を有するものである。
【００３５】
この構成によれば、第２フランジが長手方向延長部を有するので、構造材どうしが接続されたときに、接続構造体の剛性が高められる。それにより、接続断面における曲げモーメント、ねじり外力及び引張り外力に対する接続構造体の強度が高められる。
【００３６】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れかに記載の構造材であって、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁に、前記本体部に交差するように連続し、且つ前記第２フランジに連続する第２板材を更に備えるものである。
【００３７】
この構成によれば、本体部に交差し長手方向内側端縁に連続するとともに第２フランジに連続する第２板材が設けられるので、構造材どうしが接続されたときに、接続構造体の剛性が高められる。それにより、接続断面における曲げモーメント及びねじり外力に対する接続構造体の強度が更に高められる。
【００３８】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９の何れかに記載の構造材であって、前記切り欠き部に面しない前記本体部の長手方向の端縁である長手方向外側端縁に、前記本体部に交差するように連続し、且つ前記第２フランジに連続する第３板材を更に備えるものである。
【００３９】
この構成によれば、本体部に交差し長手方向外側端縁に連続すると共に、第２フランジに連続する第３板材が設けられるので、構造材どうしが接続されたときに、接続構造体の剛性が高められる。それにより、接続断面における曲げモーメント及びねじり外力に対する接続構造体の強度が一層高められる。また、請求項９記載の構成と請求項１０記載の構成とを同時に備える構造材については、互いに同一ないし対として構成される一方構造材と他方構造材との接続を、一方の第２板材と他方の第３板材とを重ねて接続するとともに、一方の第３板材と他方の第２板材とを重ねて接続することにより達成することができる。それにより、更に高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００４０】
請求項１１記載の発明は、接続構造体であって、第１構造材としての請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材と、第２構造材としての請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材と、を備え、前記第１構造材の前記第２フランジと前記第２構造材の前記第２フランジとが重ね合わされて互いに接続されているものである。
【００４１】
この構成によれば、１組の本発明の構造材どうしが、第２フランジどうしを重ねて接続することにより接続されている。このため、各構造材のウェブの幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしが接続された接続構造体が実現する。
【００４２】
請求項１２記載の発明は、構造材の接続方法であって、第１構造材として、請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材を準備する工程と、第２構造材として、請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材を準備する工程と、前記第１構造材の前記第２フランジと前記第２構造材の前記第２フランジとを重ね合わせて互いに接続する工程と、を備えるものである。
【００４３】
この構成によれば、１組の本発明の構造材どうしの接続が、接続用フランジどうしを重ねて接続することにより達成される。このため、各構造材のウェブの幅方向の本体部両端からはみ出す部材を要することなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【発明の効果】
【００４４】
以上のように本発明によれば、ウェブとフランジとを本体部に有する構造材について、例えばスプライスプレートのようなウェブの幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。本発明の構造材は、特定の断面形状を有するものに限定されず、且つ特定の材料を有するものにも限定されず、ウェブ及びこれに連続するフランジを有する構造材一般に適用可能であるが、最も応用範囲の広いＨ型鋼ないしＩ型鋼として具体化された構造材から説明する。なお、以下の図面において、互いに対応する部分には、同一の形状ではなくとも同一の符号を付すものとする。
【００４６】
図１は、本発明の一実施の形態による構造材の長手方向一端部の構成図である。図１（ａ）は当該構造材の長手方向一端部の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ切断線に沿った同断面図である。この構造材１００は、Ｈ型鋼ないしＩ型鋼として具体化されており、本体部をなすウェブ１、フランジ２、３の他に、接続用フランジ１１を有している。構造材１００の長手方向に延在するフランジ２及び３は、同方向に延在するウェブ１の幅方向端縁の一方と他方とにそれぞれ連続しており、それによってＨ型ないしＩ型の断面形状を形成している。フランジ２及び３は、本発明の第１フランジの実施の形態に該当し、接続用フランジ１１は、本発明の第２フランジの実施の形態に該当する。
【００４７】
Ｈ型ないしＩ型の断面形状をなすウェブ１及びフランジ２、３は、例えば熱間引き抜きによって一体的に形成されるものであっても良く、溶接によって互いに連続するように形成されるものであっても良い。溶接は、例えば、フランジ２及び３の内側主面と、ウェブ１の幅方向端縁とが接触する形態で行われると良い。或いは、フランジ２及び３の各々が、２枚のフランジ片に分割され、各フランジ片の外側主面がウェブ１の幅方向端縁と同一平面となるように、これらのフランジ片の外周端縁とウェブ１の一対の主面とが接触する形態で溶接が行われても良い。
【００４８】
当分野において、Ｈ型鋼は、フランジ２，３の幅に該当する全幅と、フランジ２，３の外側主面間の距離に該当する全高とが、略同一のもの、或いは全幅が全高よりも大きいものを意味する。これに対して、Ｉ型鋼は、幅よりも全高が略同一の範囲を超えて大きいものを意味する。従って、図１以下の図において、Ｈ型鋼ないしＩ型鋼として描かれる構造材は、全幅が全高さに比較して略同一ないし大きく設定されると、Ｈ型鋼に該当し、全高が全幅に比べて略同一の範囲を超えて大きく設定されると、Ｉ型鋼に該当する。有用性の高いＨ型鋼ないしＩ型鋼のうち、Ｈ型鋼は最も汎用性の高い鋼材である。中でも、全幅と全高が同一に設定されたＨ型鋼は最も広く利用されている。既に述べた山留材は、全幅と全高が同一のＨ型鋼の一例に該当する。
【００４９】
構造材１００の本体部には、長手方向一端部においてウェブ１の幅方向一端縁の側に切り欠き部９が形成されている。より特定的には、本体部の長手方向一端縁から長手方向所定長にわたって、フランジ３からウェブ１の所定深さにわたる部分が切り欠かれており、それによりウェブ１は端部付近において段差を有している。切り欠き部９に面する本体部の長手方向の端縁（即ち端面）を、長手方向内側端縁２６と称する。また、切り欠き部９に面しない本体部の長手方向の端縁（即ち端面）を、長手方向外側端縁２７と称する。長手方向内側端縁２６は、ウェブ１及びフランジ３の切除された部分の長手方向端縁であり、長手方向外側端縁２７は、ウェブ１の切除されない部分及びフランジ２の長手方向端縁である。
【００５０】
更に、切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁に沿って、ウェブ１に交差するように接続用フランジ１１が連続している。接続用フランジ１１は、フランジ２、３と同一幅に形成され、フランジ２、３と平行に対向するように配設されている。すなわち、フランジ３と接続用フランジ１１とは、平行な段差面を形成している。フランジ２の外側主面（図１における底面）を基準とした接続用フランジ１１の外側主面の高さ（「段差高」と仮称する）は、フランジ３の外側主面の高さ（上記「全高」に該当する）の１／２倍に設定されている。
【００５１】
ウェブ１と接続用フランジ１１とは、例えば溶接によって互いに連続するように形成される。溶接は、例えば、接続用フランジ１１の内側主面と、切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁とが接触する形態で行われると良い。或いは、接続用フランジ１１が、２枚のフランジ片に分割され、各フランジ片の外側主面が切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁と同一平面となるように、これらのフランジ片の外周端縁とウェブ１の一対の主面とが接触する形態で溶接が行われても良い。
【００５２】
接続用フランジ１１には、締結用のボルトを挿通するための孔６が形成されている。また同じく、長手方向外側端縁２７の付近において、締結用のボルトを挿通するための孔６がウェブ１及びフランジ２に形成されている。更に、長手方向内側端縁２６の付近においても、締結用のボルトを挿通するための孔６がウェブ１及びフランジ３に形成されている。なお、後述するようにフランジ２及び３に形成された孔６にはボルトを挿通することなく、構造材１００どうしを接続することが可能である。
【００５３】
図２は、構造材１００どうしを接続してなる接続構造体の正面図である。互いに接続される構造材の一方と他方とを区別するために、便宜上、一方を構造材１００とし、他方を構造材１０１とする。構造材１００及び１０１は、一方の接続用フランジ１１の外側主面と他方の接続用フランジ１１の外側主面とが互いに当接し、即ち１組の接続用フランジ１１どうしが重ね合わされ、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とが互いに当接ないし向き合った状態で接続される。図２の例では、１組の接続用フランジ１１どうしは溶接により接続されており、長手方向内側端縁２６と長手方向外側端縁２７との間も溶接により接続されている。これにより、構造材１００及び１０１の接続部の強度を、非接続部の強度と同等ないしそれ以上の強度とすることが可能となる。
【００５４】
図３に示すように、溶接に代えてボルト締めにより構造材１００及び１０１を接続することも可能である。図３の例では、互いに重ね合わされる１組の接続用フランジ１１が、孔６に挿通されたボルト１５により締結されている。また、長手方向内側端縁２６と長手方向外側端縁２７とが互いに当接ないし向き合った状態で接続される１組のウェブ１が、ウェブ１の一方主面（図３の手前側）及び他方主面（図３の裏側）にそれぞれ接触するように添えられたスプライスプレート１７を通じて接続されている。１対のスプライスプレート１７は、スプライスプレート１７及びウェブ１に形成されている孔６に挿通されたボルト１６によりウェブ１に締結されている。それにより、構造材１００及び１０１の接続部の強度を、非接続部の強度に比して、大きく劣らない程度、ないしそれ以上の強度とすることが可能となる。特に、ボルト１６として高力ボルト（ハイテンションボルト）を使用することにより、一対のウェブ１と一対のスプライスプレート１７とが摩擦により一体化するので、引張り外力等に対する接続部の強度を高めることができる。
【００５５】
なお、ボルト１６による締結は、例えば図３に例示するように、ボルト１６に螺合するナットを用いた締結である。本明細書ではボルト及びナットの組を用いた締結をも、「ボルト締め」或いは「ボルトによる締結」と称している。
【００５６】
図３に例示するように、構造材１００及び１０１がボルト１６により接続される場合には、図２４を参照しつつ従来の山留材の接続方法について説明したように、所定の目的での使用に供された後に接続を解除し、構造材１００及び１０１を再利用に供することも可能となる。図２に例示した溶接による接続、図３に例示したボルト締めによる接続の何れの接続形態を採用する場合であっても、フランジ２及び３の外側主面にスプライスプレートをあてがうことなく、構造材１００と構造材１０１とを接続することが可能となる。即ち、フランジ２及び３の外側主面から外方にはみ出す部材を設けることなく、構造材１００及び１０１を互いに接続することが可能となる。
【００５７】
図４に構造材１０２として例示するように、フランジ２のうち、長手方向内側端縁２６に対向する部分、言い換えると長手方向内側端縁２６が投影された部分は、他の部分より厚く形成されるのが望ましい。図４の例では、フランジ２を厚くするために、増肉用の板材である増肉板１３が例えば溶接によりフランジ２の内側主面に固着されている。フランジ２が長手方向内側端縁２６に対向する部分は、構造材１００及び１０１が互いに接続されたときに、長手方向の軸Ｐに垂直な曲げモーメントＭの印加にともなって大きな応力が作用する部分に該当する。この部分において、フランジ２の増肉板１３は、接続構造体の接続部の曲げ変形における中立軸をフランジ２の側に引き寄せることにより、接続構造体のウェブ１における強度負担を軽減させることに効率的に寄与する。
【００５８】
図５に構造材１０４として例示するように、長手方向内側端縁２６と、当該長手方向内側端縁２６が投影されたフランジ２の部分との間に、板材１４が設けられるのが望ましい。当該板材１４は、本発明の第１板材の実施の形態に該当する。板材１４は、例えば溶接により接続用フランジ１１、ウェブ１及びフランジ２に連続するように設けられる。また、板材１４は、ウェブ１の両主面（図５において手前側の主面と裏側の主面）に連続するように、１対設けられる。板材１４は、補強材の一種であるいわゆるスティフナ（Stiffener）として機能するものである。すなわち、構造材１００及び１０１が互いに接続されたときに、板材１４によって、切り欠き部９の内縁断面、即ち長手方向内側端縁２６におけるねじり剛性を高めることができ、それにより、接続断面における曲げモーメント及びねじり外力に対する接続構造体の強度が効率的に高められる。
【００５９】
また、図５に示すように、接続用フランジ１１は、長手方向内側端縁２６を超えて延長され、しかもウェブ１に連続する長手方向延長部５を有するのが更に望ましい。構造材１００及び１０１が互いに接続されたときに、長手方向延長部５によって接続構造体の接続部付近の応力状態の均質化を図ることができ、それによって接続部の曲げ、ねじり、引張り強度を高めることに効率的に寄与する。
【００６０】
更に、図６に構造材１０５として例示するように、本体部の長手方向内側端縁２６に連続するように接続用内側板材４を設け、本体部の長手方向外側端縁２７、並びに長手方向外側端縁２７と同一面をなす接続用フランジ１１の端縁に連続するように接続用外側板材１２を設けるのが、更に望ましい。接続用内側板材４は、本発明の第２板材の実施の形態に該当し、接続用外側板材１２は、本発明の第３板材の実施の形態に該当する。図６に示すように接続用内側板材４は、接続用フランジ１１にも連続する。接続用内側板材４及び接続用外側板材１２は、何れもその主面が長手方向の軸Ｐに直交するように配置される。
【００６１】
図６では、接続用内側板材４は、長手方向内側端縁２６を覆うようにウェブ１及びフランジ３に連続している。これに対して、板材１４と同様に、接続用内側板材４を２枚に分割し、それぞれの主面が長手方向内側端縁２６と同一平面となるように、それぞれをウェブ１の両側に配置しても良い。このとき、２枚に分割された接続用内側板材４の外周端縁が、ウェブ１の主面、フランジ３の内側主面、接続用フランジ１１又は長手方向延長部５の主面に接して連続する。
【００６２】
同様に、接続用外側板材１２を２枚に分割し、それぞれの主面が長手方向外側端縁２７及び接続用フランジ１１の端面と同一平面となるように、それぞれをウェブ１の両側に配置しても良い。このとき、２枚に分割された接続用外側板材１２の外周端縁が、ウェブ１の主面、フランジ２の内側主面、接続用フランジ１１の主面に接して連続する。
【００６３】
接続用板材４及び１２は何れも、構造材どうしが接続されたときに、接続構造体の剛性を高めるのに寄与する。それにより、接続断面における曲げモーメント及びねじり外力に対する接続構造体の強度が更に高められる。即ち、接続用板材４及び１２は、何れかが単独に設けられた場合であっても、板材１４と同様に補強材としての役割を果たす。
【００６４】
更に、接続用板材４及び１２の双方が設けられる場合には、１組の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続し、一方の接続用内側板材４と他方の接続用外側板材１２とを重ねて接続することにより、１組の構造材１０５どうしの接続を達成することが可能となる。それにより、更に高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。一方の接続用内側板材４と他方の接続用外側板材１２との接続は、例えば溶接により実現することが可能である。
【００６５】
図６に例示するように、接続用内側板材４及び接続用外側板材１２の何れにもボルト挿通用の孔６が形成されるのが望ましい。それにより、一方の接続用内側板材４と他方の接続用外側板材１２とを、ボルト締めによって接続することが可能となる。
【００６６】
図４〜図６を参照しつつ述べた増肉板１３、板材１４、長手方向延長部５、接続用内側板材４及び接続用外側板材１２は、何れも接続構造体の接続部の強度の応力性状を均質化することに寄与する。
【００６７】
図７は、同一に構成される構造材１０６及び１０７を接続してなる接続構造体の斜視図である。この構造材１０６及び１０７は、図１に例示した構造材１００を基本としつつ、図４に例示した増肉板１３、図５に例示した板材１４及び長手方向延長部５、並びに図６に例示した接続用内側板材４及び接続用外側板材１２の何れをも備えるものである。図７の例では、構造材１０６及び１０７は、接続用フランジ１１どうしがボルト１５で締結され、一方の接続用内側板材４と他方の接続用外側板材１２とが、平面視コ字型の補強材２０を介してボルト２２により締結される。すなわち、互いに当接する一方の接続用内側板材４と他方の接続用外側板材１２とが、補強材２０によって挟まれた上で、補強材２０に形成されている孔２１、接続用内側板材４に形成されている孔６、及び接続用外側板材１２に形成されている孔６にボルト２２が挿通され、ナット２３を締め上げることにより、接続用内側板材４及び接続用外側板材１２が締結されている。
【００６８】
形状及び材料が適切に設定された補強材２０が用いられるならば、接続構造体にとって最も強度が問題となるウェブ１の主面に垂直な曲げモーメントＭに対する強度に関して、構造材１０６及び１０７の接続部は、構造材１０６及び１０７の非接続部以上の強度を発揮することとなる。長手方向の軸Ｐに沿った引張りの外力に対する接続部の強度を非接続部以上の強度とするためには、１組の接続用フランジ１１どうしを締結するボルト１５として高力ボルト（ハイテンションボルト）を用いるのが望ましい。
【００６９】
図８に例示するように、フランジ２の外側主面（図８における底面）を基準とした接続用フランジ１１の外側主面の高さ、すなわち段差高は、フランジ３の外側主面の高さ、すなわち全高の１／２倍以外の値に設定することも可能である。図８（ａ）に例示する構造材１０８では、段差高は全高の１／２よりも高く設定されている。これに対して、図８（ｂ）に例示する構造材１１０では、段差高は全高の１／２よりも低く設定されている。例えば、段差高が全高の２／３倍である構造材１０８の接続相手として、段差高が全高の１／３倍である構造材１１０を選択すると、図８（ａ）及び図８（ｂ）に例示するように、一方のフランジ２の外側主面と他方のフランジ３の外側主面とが同一平面（いわゆる「面一」（つらいち））となる接続構造体が実現する。
【００７０】
また、図９に構造材１１２として例示するように、一般に切り欠き部９によってウェブ１に形成される段差は、複数段からなるものであっても良い。図９の例では、段差が２段であって、切り欠き部９に面するウェブ１の段差を有する幅方向端縁に、接続用フランジ１１Ａ及び１１Ｂが設けられている。例えば、各段差高が全高の２／３倍、及び１／３倍である場合には、互いに同一に構成される構造材１１２及び１１３どうしを、一方の接続用フランジ１１Ａと他方の接続用フランジ１１Ｂとが接触する形態で接続することができ、しかも、一方のフランジ２の外側主面と他方のフランジ３の外側主面とを同一平面とすることができる。
【００７１】
構造材１００〜１１３は以上に示した構成を有するので、例えば図１０に構造材１００及び１０１を用いた例を示すように、根太材としての利用にも適する。構造材１００及び１０１の接続部の位置を支柱１６４の上方に制限する必要がないので、定尺の構造材１００及び１０１を、切断等の加工を施すことなくそのまま根太材として使用することができる。
【００７２】
更に図１１に例示するように、構造材１００〜１１３を用いることにより、全高の異なる構造材どうしを容易に接続することが可能となる。図１１（ａ）は、全高が低く段差高が全高の１／２倍である構造材１００と、全高が高く段差高も高い構造材１０８とを接続した接続構造体を例示している。段差高を適切に選択することにより、一方のフランジ２の外側主面と他方のフランジ３の外側主面とを同一平面とすることも可能となる。
【００７３】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の接続構造体に対比すべき従来の接続構造体を例示している。図１１（ｂ）に例示するように、従来においては、全高の異なるＨ型鋼（Ｉ型鋼であっても良い）１７０及び１７１を接続するために、一方のＨ型鋼１７０として、全高が長手方向に沿って変化する特殊な構造材が用いられていた。このような接続は、例えば建築、土木構造物の骨組み部材としての鉄骨の梁や柱に用いられている。全高と全幅とが同一に設定されるＨ型鋼の一例として断面形状が規格化されている山留材では、そもそも図１１（ｂ）に例示する形態で、全高の異なるものどうしを接続することすらできなかった。これに対して、図１１（ａ）に例示するように、構造材１００〜１１３を用いる場合には、何ら特殊な構造材を用いることなく全高の異なる構造材を接続することが可能となる。構造材１００等を山留材として利用する場合においても、全高の異なる山留材を簡単に接続することが可能となる。
【００７４】
図１２に例示する構造材１１４及び１１５は、何れも断面Ｔ字型のＴ型鋼として具体化されている。構造材１１４と構造材１１５とは互いに接続相手となるべき対を構成する。図１２（ａ）は構造材１１４の長手方向一端部の斜視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ切断線に沿った構造材１１４の断面図であり、図１２（ｃ）は、構造材１１５の長手方向一端部の斜視図である。
【００７５】
構造材１１４は、本体部をなすウェブ１、フランジ３に加えて、接続用フランジ１１を有している。構造材１１４の長手方向に延在するフランジ３は、同方向に延在するウェブ１の幅方向端縁の一方に連続しており、それによってＴ型の断面形状を形成している。Ｔ型の断面形状をなすウェブ１及びフランジ３は、例えば熱間引き抜きによって一体的に形成される。
【００７６】
構造材１１４の本体部には、長手方向一端部においてウェブ１の幅方向一端縁の側に切り欠き部９が形成され、切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁に、ウェブ１に交差するように接続用フランジ１１が連続している。すなわち構造材１１４は、構造材１００から、あたかもフランジ２を除去した構造をなしている。同様に、構造材１１５は、構造材１０１から、あたかもフランジ３を除去した構造をなしている。
【００７７】
構造材１００〜１１３と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１１４と１１５との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１１３の接続と同様に、ウェブ１の幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１１４と１１５との接続を達成することができる。
【００７８】
一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とは互いに当接ないし向き合う。従って、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを溶接することによりウェブ１どうしを接続することが可能であり、スプライスプレート１７を用いてウェブ１どうしを接続することも可能である。それにより、構造材１００〜１１３の接続と同様に、ウェブ１の幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、更に高い接続強度をもって、構造材１１４と１１５との接続を達成することができる。
【００７９】
図１３は別の構造材１１６を例示している。図１３（ａ）は構造材１１６の長手方向一端部の斜視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＣ−Ｃ切断線に沿った構造材１１６の断面図である。図１３が示すように構造材１１６は、図１２に例示した構造材１１４を、あたかも長手方向の軸の周りに３方向放射状に配置した構造を有している。すなわち、構造材１１６は、本体部をなすウェブ１Ａ〜１Ｃ及びフランジ３Ａ〜３Ｃに加えて、接続用フランジ１１Ａ〜１１Ｃを有している。これらは互いに一体的に連結している。ウェブ１Ｂとウェブ１Ｃとは同一平面上にあり、ウェブ１Ａはこれらに直交している。構造材１１６に対となる構造材は、図１２に例示した構造材１１５を、あたかも長手方向の軸の周りに３方向放射状に配置した構造を有するものとなる（図示略）。
【００８０】
構造材１００〜１１５と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１１６と対をなす構造材との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１１５の接続と同様に、ウェブ１の幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１１６と対をなす構造材との接続を達成することができる。また、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし対向させた状態で、構造材１１６と対をなす構造材との接続を達成することができる。
【００８１】
図１４に別の構造材１１８とこれに対となるべき構造材１１９とを例示する。図１４（ａ）は構造材１１８の長手方向一端部の斜視図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＤ−Ｄ切断線に沿った構造材１１８の断面図である。また、図１４（ｃ）は構造材１１８と対をなす構造材１１９の長手方向一端部の斜視図である。図１４が示すように、構造材１１８は、断面形状がＴ型ではなくＬ型である点を除いて、図１２に示した構造材１１４と同様の構造を有している。同様に構造材１１９は、断面形状の相違を除いて、図１２に示した構造材１１５と同様の構造を有している。
【００８２】
Ｌ型の断面形状をなすウェブ１及びフランジ３は、例えば熱間引き抜きによって一体的に形成されるものであっても良く、溶接によって互いに連続するように形成されるものであっても良い。溶接は、例えば、フランジ３の内側主面と、ウェブ１の幅方向端縁とが接触する形態で行われると良い。或いは、フランジ３の外側主面がウェブ１の幅方向端縁と同一平面となるように、フランジ３の外周端縁とウェブ１の一方主面とが接触する形態で溶接が行われても良い。
【００８３】
ウェブ１と接続用フランジ１１とは、例えば溶接によって互いに連続するように形成される。溶接は、例えば、接続用フランジ１１の内側主面と、切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁とが接触する形態で行われると良い。或いは、接続用フランジ１１の外側主面が切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁と同一平面となるように、接続用フランジ１１の外周端縁とウェブ１の一方主面とが接触する形態で溶接が行われても良い。
【００８４】
従って、構造材１００〜１１７と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１１８と構造材１１９との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１１７の接続と同様に、ウェブ１の幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１１８と構造材１１９との接続を達成することができる。また、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし対向させた状態で、構造材１１８と構造材１１９とを接続することができる。
【００８５】
図１５に別の構造材１２０とこれに対となるべき構造材１２１とを例示する。図１５（ａ）は構造材１２０の長手方向一端部の斜視図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＥ−Ｅ切断線に沿った構造材１２０の断面図である。また、図１５（ｃ）は構造材１２０と対をなす構造材１２１の長手方向一端部の斜視図である。図１５が示すように、構造材１２０は、断面形状がＨ型ないしＩ型ではなくコ字型（或いはＣ型）である点を除いて、図１に示した構造材１００と同様の構造を有している。同様に構造材１２１は、断面形状の相違を除いて、図１に示した構造材１０１と同様の構造を有している。
【００８６】
従って、構造材１００〜１１９と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１２０と構造材１２１との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１１９の接続と同様に、ウェブ１の幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１２０と構造材１２１との接続を達成することができる。また、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし対向させた状態で、構造材１２０と構造材１２１とを接続することができる。
【００８７】
構造材は、以上に例示したものの他、図１６に例示するような様々な断面形状を採り得る。図１６（ａ）に例示する構造材は、ハット（帽子）型の断面形状を有しており、１対のウェブ１Ａ、１Ｂ、及びフランジ２Ａ、２Ｂ、３を有している。図１６（ｂ）に例示する構造材は、オメガ（Ω）型の断面形状を有しており、ウェブ１Ａ〜１Ｃ、及びフランジ２Ａ、２Ｂ、３を有している。図１６（ｃ）に例示する構造材は、Ｚ型の断面形状を有しており、ウェブ１及びフランジ２，３を有している。また、図１６（ｄ）に例示する構造材は、略Ｌ型の断面形状を有しており、ウェブ１及びフランジ２，３を有している。
【００８８】
図１６（ｅ）に例示する構造材は、Ｓ型の断面形状を有しており、ウェブ１，１Ａ，１Ｂ、及びフランジ２，３を有している。図１６（ｆ）に例示する構造材は、山形の断面形状を有しており、ウェブ１Ａ、１Ｂ、及びフランジ２Ａ、２Ｂ、３を有している。図１６（ｇ）に例示する構造材は、変形Ｈ型ないし変形Ｉ型の断面形状を有しており、ウェブ１Ａ、及びフランジ２，３を有している。図１６（ｇ）の例では、フランジ２に比べてフランジ３は幅が狭くなっている。
【００８９】
図１６（ｈ）に例示する構造材は、変形Ｈ型ないし変形Ｉ型の断面形状を有しており、ウェブ１及びフランジ２，３を有している。図１６（ｈ）の例では、ウェブ１は、フランジ２及び３の幅方向中心からずれた位置に設けられている。図１６（ｉ）に例示する構造材は、変形Ｔ型の断面形状を有しており、ウェブ１及びフランジ３を有している。図１６（ｉ）の例では、ウェブ１は、フランジ３の幅方向中心からずれた位置に設けられている。
【００９０】
図１６（ｊ）に例示する構造材は、台型の断面形状を有しており、１対のウェブ１Ａ及び１Ｂ、及びフランジ２，３を有している。図１６（ｊ）の例では、フランジ３はフランジ２よりも幅が狭くなっている。図１６（ｋ）に例示する構造材は、傾斜Ｈ型ないし傾斜Ｉ型の断面形状を有しており、ウェブ１及びフランジ２，３を有している。図１６（ｌ）に例示する構造材は、図１３に示した構造材１１６の変形であり、１本の断面Ｔ型の構造材と２本の傾斜Ｔ型の構造材とが、長手方向に沿った軸の周りに放射状に配置された構造を有している。即ち、図１６（ｌ）に例示する構造材は、ウェブ１Ａ〜１Ｃ、及びフランジ３Ａ〜３Ｃを有しており、ウェブ１Ａ〜１Ｃは幅方向端部において互いに連続している。
【００９１】
図１７に別の構造材１２２とこれに対となるべき構造材１２３とを例示する。図１７（ａ）は構造材１２２の長手方向一端部の斜視図であり、図１７（ｂ）は構造材１２３の長手方向一端部の斜視図である。図１７が示すように、構造材１２２及び１２３は、図１６（ｆ）に示した山形の断面形状を有している。構造材１２２及び１２３においても、切り欠き部９に面するウェブ１Ａ及び１Ｂの幅方向端縁に、接続用フランジ１１が連続している。
【００９２】
従って、構造材１００〜１２１と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１２２と構造材１２３との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１２１の接続と同様に、ウェブ１Ａ及び１Ｂの幅方向の本体部両端、すなわちフランジ２Ａ、２Ｂ、３の外側主面からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１２２と構造材１２３との接続を達成することができる。また、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし対向させた状態で、構造材１２２と構造材１２３とを接続することができる。
【００９３】
図１８に別の構造材１２４とこれに対となるべき構造材１２５とを例示する。図１８（ａ）は構造材１２４及び１２５の長手方向一端部の斜視図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＦ−Ｆ切断線に沿った構造材１２４の断面図である。図１８が示すように、構造材１２４及び１２５は、矩形の断面形状を有している。構造材１２４及び１２５においても、切り欠き部９に面するウェブ１Ａ及び１Ｂの幅方向端縁に、接続用フランジ１１が連続している。
【００９４】
従って、構造材１００〜１２３と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１２４と構造材１２５との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１２３の接続と同様に、ウェブ１Ａ及び１Ｂの幅方向の本体部両端、すなわちフランジ２、３の外側主面からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１２４と構造材１２５との接続を達成することができる。また、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし対向させた状態で、構造材１２４と構造材１２５とを接続することができる。
【００９５】
図１９に別の構造材１２６とこれに対となるべき構造材１２７とを例示する。図１９（ａ）は構造材１２６及び１２７の長手方向一端部の斜視図であり、図１９（ｂ）は構造材１２６及び１２７を接続して成る接続構造体の斜視図である。図１９に示すように、構造材１２６及び１２７は、接続用フランジ１１が、ウェブ１Ａ及び１Ｂの外側主面の外方に延長されて突出する幅方向延長部３１及び３２を有する点において、図１８に示した構造材１２４及び１２５とは異なっている。幅方向延長部３１及び３２には、好ましくはボルト挿通用の孔６が形成される。構造材１２６及び１２７の接続は、図１９（ｂ）に示すように、幅方向延長部３１及び３２を互いに重ね合わせ、ボルト１５で締結することにより、取り外し可能に容易に達成することができる。また、ボルト１５を用いることなく、溶接により接続を達成する場合においても、幅方向延長部３１及び３２を容易に溶接することが可能となる。
【００９６】
図２０に別の構造材１２８とこれに対となるべき構造材１２９とを例示する。図２０は構造材１２８及び１２９を接続して成る接続構造体の正面図である。図２０に示すように、構造材１２８及び１２９は、接続用フランジ１１の主面が、ウェブ１の主面の法線Ｖの周りに回転することにより、長手方向の軸Ｐに対して平行ではなく傾斜している点において、図１に示した構造材１００及び１０１とは異なっている。このように、接続用フランジ１１の主面は、フランジ２及び３の主面とは必ずしも平行でなくても良い。この場合においても、図２０に示すように、接続用フランジ１１どうしを重ねて接続し、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし向き合わせて、構造材１２８及び１２９を接続することが可能である。
【００９７】
図２１に別の構造材１３０を例示する。図２１は構造材１３０の長手方向一端部の斜視図である。図２１が示すように、構造材１３０は、接続用フランジ１１の幅が、フランジ２及び３の幅よりも狭くなっている点において、図１に示した構造材１００及び１０１とは異なっている。このように、接続用フランジ１１の寸法形状は、フランジ２及び３の寸法形状とは必ずしも一致していなくても良い。この場合においても、図２に示したように、接続用フランジ１１どうしを重ねて接続し、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし向き合わせて、１組の構造材どうしを接続することが可能である。
【００９８】
図２２に別の構造材１３２とこれに対となるべき構造材１３３とを例示する。図２２は構造材１３２及び１３３を接続して成る接続構造体の正面図である。図２２が示すように、構造材１３２及び１３３は、長手方向内側端縁２６及び２７の面が、ウェブ１の主面の法線Ｖの周りに回転することにより、長手方向の軸Ｐに対して垂直ではなく傾斜している点において、図１に示した構造材１００及び１０１とは異なっている。このように、長手方向内側端縁２６及び２７は、長手方向の軸Ｐとは必ずしも垂直でなくても良い。この場合においても、図２２に示すように、接続用フランジ１１どうしを重ねて接続し、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし向き合わせて、構造材１３２及び１３３を接続することが可能である。
【００９９】
図２３に別の構造材１３４を例示する。図２３は構造材１３４の長手方向一端部の斜視図である。図２３に示すように、接続用フランジ１１の主面が、長手方向の軸Ｐの周りに回転することにより、フランジ２及び３の主面に対して平行ではなく傾斜している点において、図１に示した構造材１００及び１０１とは異なっている。この場合においても、図２に示したように、接続用フランジ１１どうしを重ねて接続し、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし向き合わせて、１組の構造材どうしを接続することが可能である。
【０１００】
図１〜図２３を参照しつつ説明した各構造材１００〜１３４は、鋼材を材料とするものとした。これに対し、各構造材１００〜１３４は、鋼材に限らない一般の金属材料、木材、プラスチック、ガラス、セラミクス、繊維強化プラスチック等の複合材料、その他、様々な材料で形成することが可能である。また、ボルト１５、１６、２２による締結が、ナットを用いることなく、孔６等にネジ山を形成しておき、当該ネジ山にボルト１５、１６、２２が螺合することにより達成されても良い。更に、材料が例えばプラスチック或いは木材である場合には、ボルト１５、１６、２２の代わりに、木ねじを用いたり、溶接の代わりに接着剤を用いたりすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の一実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図２】図１の構造材を接続してなる接続構造体の正面図である。
【図３】図１の構造材を接続してなる接続構造体の別の例の正面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図５】本発明の更に別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図６】本発明の更に別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図７】本発明の更に別の実施の形態による構造材を接続してなる接続構造体の斜視図である。
【図８】本発明の更に別の実施の形態による構造材の正面図である。
【図９】本発明の更に別の実施の形態による構造材の正面図である。
【図１０】本発明の各実施の形態による構造材の利点を示す説明図である。
【図１１】本発明の各実施の形態による構造材の利点を示す説明図である。
【図１２】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図１３】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図１４】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図１５】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図１６】本発明の様々な実施の形態による構造材の断面形状を示す断面図である。
【図１７】本発明の更に別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図１８】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図１９】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図２０】本発明の更に別の実施の形態による構造材を接続してなる接続構造体の正面図である。
【図２１】本発明の更に別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図２２】本発明の更に別の実施の形態による構造材を接続してなる接続構造体の正面図である。
【図２３】本発明の更に別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図２４】従来技術による２本の山留材を接続してなる接続構造体の斜視図である。
【図２５】従来技術による山留材を腹起材として利用した例を示す平面図である。
【図２６】従来技術による山留材を切梁材として利用した例を示す正面図である。
【図２７】従来技術によるＨ型鋼を根太材として利用した例を示す正面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ ウェブ ２，３ フランジ（第１フランジ）
４ 接続用内側板材（第２板材） ５ 長手方向延長部
６ 孔 ９ 切り欠き部
１１ 接続用フランジ（第２フランジ） １２ 接続用外側板材（第３板材）
１３ 増肉板 １４ 板材（第１板材）
１５，１６，２２ ボルト １７ スプライスプレート
２０ 補強材 ２６ 長手方向内側端縁
２７ 長手方向外側端縁 １００〜１３４ 構造材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｈ型鋼を一例とするフランジとウェブとを有する構造材、当該構造材を接続してなる接続構造体、及び構造材の接続方法に関し、特に構造材どうしの接続を、ウェブの両端からはみ出す部材を用いることなく達成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
フランジとウェブとを有する構造材の代表例であるＨ型断面形状を有する鋼材、即ちＨ型鋼は、建設資材等、様々な分野で多用されている。中でも山留材と称されるＨ型鋼は、主として仮設工事に使用されるために、山留材メーカは、長さ等の寸法、ボルト本数、ボルト孔開け位置などを規格化した規格品を幾種類も保有し、汎用リース鋼材としてユーザに提供している。かかる山留材の構造は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
図２４は、従来技術による２本の山留材２００，２０１の接続部分を示す斜視図である。２本の山留材２００，２０１は互いに同一に構成されるので、両者の間で同一の部分については同一の符号を付している。山留材２００，２０１の各々は、ウェブ５１、フランジ５２、５３、エンドプレート５４、及びリブプレート５５を有している。一方向に延在するフランジ５２及び５３は、同方向に延在するウェブ５１の幅方向端縁の一方と他方とにそれぞれ連続しており、それによってＨ型の断面形状を実現している。Ｈ型の断面形状をなすウェブ５１及びフランジ５２、５３は、例えば熱間引き抜きによって一体的に形成される。
【０００４】
ウェブ５１及びフランジ５２、５３の長手方向端縁には、エンドプレート５４が溶接により連続している。更に、エンドプレート５４とウェブ５１の端縁近傍とには、リブプレート５５が溶接により連続している。リブプレート５５は、フランジ５２とフランジ５３との間の中心にあって、且つこれらフランジ５２、５３に平行に配置されている。
【０００５】
フランジ５２、５３は、ウェブ５１とともにＨ型断面形状を形成することにより、長手方向の対称軸Ｑを含む何れの平面に垂直な（ベクトルとしての）曲げモーメントに対しても、曲げ剛性を高める機能を果たしている。曲げ剛性が高められることにより、曲げ変形が低く抑えられるとともに曲げ強度が高められる。エンドプレート５４は、２本の山留材２００、２０１どうしを接続するためにボルト６０で締結される接続板として機能する。さらにエンドプレート５４は、ウェブ５１及びフランジ５２、５３の間の変形を抑制する機能をも果たしている。リブプレート５５は、エンドプレート５４とウェブ５１及びフランジ５２、５３との間の連結を補強する機能を果たす。さらにリブプレート５５は、２本の山留材２００、２０１の間に作用する対称軸Ｑ方向引張り力に対するエンドプレート５４の変形抵抗を高める機能をも果たす。
【０００６】
２本の山留材２００、２０１のエンドプレート５４どうしを突き合わせた状態で、エンドプレート５４どうしの締結、スプライスプレート（splice plate；添え継ぎ板）７０の締結、及びスプライスプレート７１の締結を行うことにより、これらの山留材２００及び２０１は互いに接続される。双方のエンドプレート５４には、対応する位置にボルト孔が形成されており、これらのボルト孔にボルト６０を挿通しナット締めすることにより、エンドプレート５４どうしが締結される。
【０００７】
フランジ５２及び５３にはボルト孔５６が形成されており、スプライスプレート７０及び７１の対応する位置にもボルト孔が形成されている。２本の山留材２００、２０１のフランジ５２の上に接続部を覆うようにスプライスプレート７０を重ね、各フランジ５２とスプライスプレート７０とに形成されているボルト孔にボルト７３を挿通しナット締めすることにより、各フランジ５２とスプライスプレート７０とが締結される。同様に、２本の山留材２００、２０１のフランジ５３の上に接続部を覆うようにスプライスプレート７１を重ね、各フランジ５３とスプライスプレート７１とに形成されているボルト孔に、ボルト７３を挿通しナット締めすることにより、各フランジ５３とスプライスプレート７１とが締結される。このように山留材２００、２０１は、建設現場等において、現場の必要に応じて適宜接続することが可能なように形成されている。
【０００８】
山留材の代表的な用途として、腹起（はらおこし）材、切梁材など、山留め（「土留め（どどめ）」とも称される）を目的とした仮設鋼材としての利用が挙げられる。図２５は、山留材２００、２０１を腹起材として利用した例を示す平面図である。山留めを行う場合には、土留め（どどめ）壁１５１と腹起材との間には、乾式裏込め材９０が挿入される。土留め壁１５１は、掘削により出来上がる土壁１５０を覆う壁材であり、例えば鋼矢板である。乾式裏込め材９０は、例えば特許文献２に開示されるように、土留め壁１５１が土壁１５０から受ける側圧を腹起材に伝えるために、それらの間に挿入されるものである。乾式裏込め材９０には楔が設けられており、この楔を抜き差しすることにより、乾式裏込め材９０の本体の厚さを変えることができる。乾式裏込め材９０は、それにより、土留め壁１５１と腹起材との間に押圧力をもって挿入することができるようになっている。
【０００９】
しかしながら、従来の山留材２００、２０１の接続部では、スプライスプレート７０、７１及びボルト７３の頭部が、フランジ５２、５３の外側にはみ出すこととなる。このため、スプライスプレート７０，７１が配設される山留材２００、２０１の接続部と土留め壁１５１との間に乾式裏込め材９０を安定して挿入することが困難であるという問題点があった。また、接続部と土留め壁１５１との間の間隔に比べて、山留材２００、２０１の大半を占める接続部以外の部分と土留め壁１５１との間の間隔は広くなるので、多くの乾式裏込め材９０に余分のスペーサ９１を介挿する必要があり、余分のコストと手間とを要するという問題点があった。
【００１０】
更に、土留め壁１５１とスプライスプレート７０との間の間隔が狭いために、土留め壁１５１側にあるスプライスプレート７０を締結するためのボルト７３の取り付けが容易でなく、しかもインパクトレンチが使用できないために締め付けも容易でないという問題点があった。すなわち、腹起材として使用される山留材２００、２０１を接続するための作業に手間を要するという問題点があった。
【００１１】
図２６は、山留材２００、２０１を切梁材として利用した例を示す正面図である。切梁材は、腹起材に直交して配設されることにより、自身の長手方向の圧縮力により腹起材を支持する部材である。ビルディングなどの建設現場では、土台部分及び地下部分を形成するために、建設作業の早期において地面が底深く掘削される。掘削された空洞を包囲する四方の側壁に山留めを施すためには、互いに直交する二方向に沿って格子をなすように切梁材が空洞内に配設される。さらに、空洞の底に突き立てられた多数の支持杭に支持されることにより、格子が鉛直方向に幾重にも積み重ねられる。その結果、空洞内にはあたかもビルディングの骨組みであるかのように仮設部材が組み上げられる。
【００１２】
格子をなす切梁材が交差する部分では、下部切梁材としての山留材２０３と上部切梁材としての山留材２０１とが、Ｌ型鋼片８０、コ字型の接続部材８１及びナット８２により締結される。この場合に、山留材２００、２０１の接続部にはスプライスプレート７０、７１及びボルト７３の頭部がフランジ５２、５３の外側にはみ出しているため、これらのはみ出し部が下部切梁材及びＬ型鋼片８０と干渉しないようにする必要がある。すなわち、上部切梁材と下部切梁材との交差部を外れるように、山留材２００、２０１の接続部の位置を割り付ける必要がある。このように接続部の配置に制限があるため、切梁材を架設する工程が複雑なものとなり、手間を要するという問題点があった。また、空中高く架設される山留材２００、２０１を互いに接続するために、下方に向いたフランジ５３にスプライスプレート７１を添わせてボルト７３で締結するという作業を高所で行うのは容易ではないという問題点があった。
【００１３】
山留材の他の用途として、桟橋、構台などの仮設の橋梁を構築することを目的とした仮設鋼材としての利用が挙げられる。しかしながら、図２７に例示する根太材１６０、１６１としての利用には、山留材２００、２０１は適しないという問題点があった。支柱１６４の上に受け桁（大引材）１６３を介して架設される根太材１６０、１６１は、受け桁１６３の断面中央において突き合わせる必要がある。山留材２００、２０１の接続部の強度は、接続部以外の部分の強度に比べて低いため、山留材２００、２０１を仮に根太材として利用する場合にも、それらの接続部を受け桁１６３の上に配置する必要がある。
【００１４】
しかし、支柱１６４は杭打ち機などにより地盤に打設されるものであるため、支柱１６４が設置される位置には、設計上の位置からある程度のずれが生じるのが通常である。山留材２００、２０１は寸法が規格化されているので、支柱１６４の打設位置のずれをも吸収して、その接続部を支柱１６４の真上に配置することは困難であった。更に、山留材２００、２０１の接続部には、はみ出し部があるため、山留材２００、２０１の接続部を支柱１６４の真上に配置するのは、そもそも適切ではない。このため、設計寸法よりも定尺の長いＨ型鋼材の母材を施工現場へ搬入し、打設された支柱１６４どうしの間隔を実測し、この実測値に合うように施工現場でガス溶断等により母材を切断して根太材１６０、１６１として用いるという作業が行われていた。
【００１５】
すなわち、根太材１６０、１６１を架設する作業に手間を要すると共に、母材の溶断によりスクラップが発生するという問題点があった。もしも、山留材２００、２０１の接続部の強度を、接続部以外の部分の強度から大きくは劣らない程度ないしそれ以上に高めることができれば、接続部の位置を支柱１６４の真上に制限することなく山留材２００、２０１を根太材１６０、１６１として利用することが可能となる。それにより、根太材１６０、１６１の架設作業の効率を高めることができると共に、スクラップの発生という問題点も解消することができる。
【００１６】
仮設を主目的とした山留材２００、２０１に限らず、ビルディング等の建築物の永久的な鉄骨或いは杭材に利用されるＨ型鋼においても、接続部にはスプライスプレートが用いられ、ボルト締結又は溶接による接続が行われる。従って、これらの永久部材においても、山留材２００、２０１と同様の問題が存する。
【００１７】
また、Ｈ型鋼に限らず、Ｔ型鋼、Ｌ型鋼、その他のウェブとフランジとを有する鋼製の構造材、更には鋼製のものに限らず、一般の金属、プラスチック、木材、ガラス、セラミクスその他を材料とし、ウェブとフランジとを有する構造材においても、同様の問題が存する。
【特許文献１】特開平２−１２０４４１号公報（図８及び図１１）
【特許文献２】特公昭６２−２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、ウェブとフランジとを本体部に有する構造材について、ウェブの幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することを可能にする構造材、接続構造体、及び構造材の接続方法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】
【００１９】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ウェブと当該ウェブに連続するフランジとを本体部として備える構造材であって、当該本体部には、長手方向一端部において前記ウェブの幅方向一端縁の側に切り欠き部が形成されており、前記構造材は、前記フランジを第１フランジとして、前記切り欠き部に面する前記ウェブの幅方向端縁に、前記ウェブに交差するように連続している第２フランジを更に備えているものである。
【００２０】
この構成によれば、ウェブと第１フランジとを含む本体部の長手方向一端部において、ウェブの幅方向一端側に切り欠き部が形成されており、切り欠き部に面するウェブの幅方向端縁に、ウェブに交差するように第２フランジが連続している。このため、互いに同一ないし対として構成される一方構造材と他方構造材との接続を、第２フランジどうしを重ねて接続することにより達成することができる。それにより、例えばスプライスプレートのようなウェブの幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００２１】
なお、「連続」とは、例えば、金属材における一体引き抜きや溶接、プラスチック材やセラミクス材における一体成型や接着、木材における一木切り出しや接着などの代表的な形態のほか、ボルト締め、木ねじ止め等をも含めて、何らかの手段により互いに連続となるように固定された形態を幅広く包含するものである。また、「Ａ部材がＢ部材の端縁に連続」とは、Ａ部材がＢ部材の端縁、即ち端面を覆うように連続する形態のほか、Ａ部材がＢ部材の端縁を挟む一対の主面の一方に連続する形態、及び双方の主面に分離して連続する形態をも包含する。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構造材であって、前記第１フランジが、前記ウェブの幅方向他端側の端縁に連続しているものである。
【００２３】
この構成によれば、第１フランジがウェブの幅方向他端側の端縁に連続しているので、汎用性有る構造材について、第１フランジの外側主面からはみ出すようにスプライスプレート等の部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の構造材であって、前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｈ型であるものである。
【００２５】
この構成によれば、本体部が長手方向一端部を除く部分において断面Ｈ型であるので、最も汎用性の高い構造材について、一対の第１フランジの外側主面からはみ出すようにスプライスプレート等の部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の構造材であって、前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｉ型であるものである。
【００２７】
この構成によれば、本体部が長手方向一端部を除く部分において断面Ｉ型であるので、汎用性の高い構造材について、一対の第１フランジの外側主面からはみ出すようにスプライスプレート等の部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の構造材であって、前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｃ型であるものである。
【００２９】
この構成によれば、本体部が長手方向一端部を除く部分において断面Ｃ型であるので、汎用性の高い構造材について、一対の第１フランジの外側主面からはみ出すようにスプライスプレート等の部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００３０】
請求項６記載の発明は、請求項２ないし５の何れかに記載の構造材であって、前記第１フランジが、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁が投影された部分において他の部分より厚くなっているものである。
【００３１】
この構成によれば、ウェブの幅方向他端側の端縁に連続する第１フランジが、本体部の長手方向内側端縁が投影された部分において、厚くなっているので、接続構造体の曲げモーメントに対する中立軸が、当該部分に接近する方向に移動する。その結果、曲げモーメントに対する接続構造体の強度が高められる。
【００３２】
請求項７記載の発明は、請求項２ないし６の何れかに記載の構造材であって、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁と、当該長手方向内側端縁が投影された前記第１フランジの部分との間に設けられた第１板材を更に備え、当該第１板材は、前記第１フランジと前記ウェブと前記第２フランジとに連続しているものである。
【００３３】
この構成によれば、本体部の長手方向内側端縁と当該端縁が投影された第１フランジの部分との間に第１板材が設けられ、しかも当該第１板材が第１フランジとウェブと第２フランジとに連続しているので、構造材どうしが接続されたときに、接続構造体の剛性が高められる。それにより、接続断面における曲げモーメント及びねじり外力に対する接続構造体の強度が高められる。
【００３４】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れかに記載の構造材であって、前記第２フランジは、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁を超えて延長され且つ前記ウェブに連続する長手方向延長部を有するものである。
【００３５】
この構成によれば、第２フランジが長手方向延長部を有するので、構造材どうしが接続されたときに、接続構造体の剛性が高められる。それにより、接続断面における曲げモーメント、ねじり外力及び引張り外力に対する接続構造体の強度が高められる。
【００３６】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れかに記載の構造材であって、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁に、前記本体部に交差するように連続し、且つ前記第２フランジに連続する第２板材を更に備えるものである。
【００３７】
この構成によれば、本体部に交差し長手方向内側端縁に連続するとともに第２フランジに連続する第２板材が設けられるので、構造材どうしが接続されたときに、接続構造体の剛性が高められる。それにより、接続断面における曲げモーメント及びねじり外力に対する接続構造体の強度が更に高められる。
【００３８】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９の何れかに記載の構造材であって、前記切り欠き部に面しない前記本体部の長手方向の端縁である長手方向外側端縁に、前記本体部に交差するように連続し、且つ前記第２フランジに連続する第３板材を更に備えるものである。
【００３９】
この構成によれば、本体部に交差し長手方向外側端縁に連続すると共に、第２フランジに連続する第３板材が設けられるので、構造材どうしが接続されたときに、接続構造体の剛性が高められる。それにより、接続断面における曲げモーメント及びねじり外力に対する接続構造体の強度が一層高められる。また、請求項９記載の構成と請求項１０記載の構成とを同時に備える構造材については、互いに同一ないし対として構成される一方構造材と他方構造材との接続を、一方の第２板材と他方の第３板材とを重ねて接続するとともに、一方の第３板材と他方の第２板材とを重ねて接続することにより達成することができる。それにより、更に高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【００４０】
請求項１１記載の発明は、接続構造体であって、第１構造材としての請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材と、第２構造材としての請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材と、を備え、前記第１構造材の前記第２フランジと前記第２構造材の前記第２フランジとが重ね合わされて互いに接続されているものである。
【００４１】
この構成によれば、１組の本発明の構造材どうしが、第２フランジどうしを重ねて接続することにより接続されている。このため、各構造材のウェブの幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしが接続された接続構造体が実現する。
【００４２】
請求項１２記載の発明は、構造材の接続方法であって、第１構造材として、請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材を準備する工程と、第２構造材として、請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材を準備する工程と、前記第１構造材の前記第２フランジと前記第２構造材の前記第２フランジとを重ね合わせて互いに接続する工程と、を備えるものである。
【００４３】
この構成によれば、１組の本発明の構造材どうしの接続が、接続用フランジどうしを重ねて接続することにより達成される。このため、各構造材のウェブの幅方向の本体部両端からはみ出す部材を要することなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。
【発明の効果】
【００４４】
以上のように本発明によれば、ウェブとフランジとを本体部に有する構造材について、例えばスプライスプレートのようなウェブの幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって構造材どうしを接続することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。本発明の構造材は、特定の断面形状を有するものに限定されず、且つ特定の材料を有するものにも限定されず、ウェブ及びこれに連続するフランジを有する構造材一般に適用可能であるが、最も応用範囲の広いＨ型鋼ないしＩ型鋼として具体化された構造材から説明する。なお、以下の図面において、互いに対応する部分には、同一の形状ではなくとも同一の符号を付すものとする。
【００４６】
図１は、本発明の一実施の形態による構造材の長手方向一端部の構成図である。図１（ａ）は当該構造材の長手方向一端部の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ切断線に沿った同断面図である。この構造材１００は、Ｈ型鋼ないしＩ型鋼として具体化されており、本体部をなすウェブ１、フランジ２、３の他に、接続用フランジ１１を有している。構造材１００の長手方向に延在するフランジ２及び３は、同方向に延在するウェブ１の幅方向端縁の一方と他方とにそれぞれ連続しており、それによってＨ型ないしＩ型の断面形状を形成している。フランジ２及び３は、本発明の第１フランジの実施の形態に該当し、接続用フランジ１１は、本発明の第２フランジの実施の形態に該当する。
【００４７】
Ｈ型ないしＩ型の断面形状をなすウェブ１及びフランジ２、３は、例えば熱間引き抜きによって一体的に形成されるものであっても良く、溶接によって互いに連続するように形成されるものであっても良い。溶接は、例えば、フランジ２及び３の内側主面と、ウェブ１の幅方向端縁とが接触する形態で行われると良い。或いは、フランジ２及び３の各々が、２枚のフランジ片に分割され、各フランジ片の外側主面がウェブ１の幅方向端縁と同一平面となるように、これらのフランジ片の外周端縁とウェブ１の一対の主面とが接触する形態で溶接が行われても良い。
【００４８】
当分野において、Ｈ型鋼は、フランジ２，３の幅に該当する全幅と、フランジ２，３の外側主面間の距離に該当する全高とが、略同一のもの、或いは全幅が全高よりも大きいものを意味する。これに対して、Ｉ型鋼は、幅よりも全高が略同一の範囲を超えて大きいものを意味する。従って、図１以下の図において、Ｈ型鋼ないしＩ型鋼として描かれる構造材は、全幅が全高さに比較して略同一ないし大きく設定されると、Ｈ型鋼に該当し、全高が全幅に比べて略同一の範囲を超えて大きく設定されると、Ｉ型鋼に該当する。有用性の高いＨ型鋼ないしＩ型鋼のうち、Ｈ型鋼は最も汎用性の高い鋼材である。中でも、全幅と全高が同一に設定されたＨ型鋼は最も広く利用されている。既に述べた山留材は、全幅と全高が同一のＨ型鋼の一例に該当する。
【００４９】
構造材１００の本体部には、長手方向一端部においてウェブ１の幅方向一端縁の側に切り欠き部９が形成されている。より特定的には、本体部の長手方向一端縁から長手方向所定長にわたって、フランジ３からウェブ１の所定深さにわたる部分が切り欠かれており、それによりウェブ１は端部付近において段差を有している。切り欠き部９に面する本体部の長手方向の端縁（即ち端面）を、長手方向内側端縁２６と称する。また、切り欠き部９に面しない本体部の長手方向の端縁（即ち端面）を、長手方向外側端縁２７と称する。長手方向内側端縁２６は、ウェブ１及びフランジ３の切除された部分の長手方向端縁であり、長手方向外側端縁２７は、ウェブ１の切除されない部分及びフランジ２の長手方向端縁である。
【００５０】
更に、切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁に沿って、ウェブ１に交差するように接続用フランジ１１が連続している。接続用フランジ１１は、フランジ２、３と同一幅に形成され、フランジ２、３と平行に対向するように配設されている。すなわち、フランジ３と接続用フランジ１１とは、平行な段差面を形成している。フランジ２の外側主面（図１における底面）を基準とした接続用フランジ１１の外側主面の高さ（「段差高」と仮称する）は、フランジ３の外側主面の高さ（上記「全高」に該当する）の１／２倍に設定されている。
【００５１】
ウェブ１と接続用フランジ１１とは、例えば溶接によって互いに連続するように形成される。溶接は、例えば、接続用フランジ１１の内側主面と、切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁とが接触する形態で行われると良い。或いは、接続用フランジ１１が、２枚のフランジ片に分割され、各フランジ片の外側主面が切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁と同一平面となるように、これらのフランジ片の外周端縁とウェブ１の一対の主面とが接触する形態で溶接が行われても良い。
【００５２】
接続用フランジ１１には、締結用のボルトを挿通するための孔６が形成されている。また同じく、長手方向外側端縁２７の付近において、締結用のボルトを挿通するための孔６がウェブ１及びフランジ２に形成されている。更に、長手方向内側端縁２６の付近においても、締結用のボルトを挿通するための孔６がウェブ１及びフランジ３に形成されている。なお、後述するようにフランジ２及び３に形成された孔６にはボルトを挿通することなく、構造材１００どうしを接続することが可能である。
【００５３】
図２は、構造材１００どうしを接続してなる接続構造体の正面図である。互いに接続される構造材の一方と他方とを区別するために、便宜上、一方を構造材１００とし、他方を構造材１０１とする。構造材１００及び１０１は、一方の接続用フランジ１１の外側主面と他方の接続用フランジ１１の外側主面とが互いに当接し、即ち１組の接続用フランジ１１どうしが重ね合わされ、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とが互いに当接ないし向き合った状態で接続される。図２の例では、１組の接続用フランジ１１どうしは溶接により接続されており、長手方向内側端縁２６と長手方向外側端縁２７との間も溶接により接続されている。これにより、構造材１００及び１０１の接続部の強度を、非接続部の強度と同等ないしそれ以上の強度とすることが可能となる。
【００５４】
図３に示すように、溶接に代えてボルト締めにより構造材１００及び１０１を接続することも可能である。図３の例では、互いに重ね合わされる１組の接続用フランジ１１が、孔６に挿通されたボルト１５により締結されている。また、長手方向内側端縁２６と長手方向外側端縁２７とが互いに当接ないし向き合った状態で接続される１組のウェブ１が、ウェブ１の一方主面（図３の手前側）及び他方主面（図３の裏側）にそれぞれ接触するように添えられたスプライスプレート１７を通じて接続されている。１対のスプライスプレート１７は、スプライスプレート１７及びウェブ１に形成されている孔６に挿通されたボルト１６によりウェブ１に締結されている。それにより、構造材１００及び１０１の接続部の強度を、非接続部の強度に比して、大きく劣らない程度、ないしそれ以上の強度とすることが可能となる。特に、ボルト１６として高力ボルト（ハイテンションボルト）を使用することにより、一対のウェブ１と一対のスプライスプレート１７とが摩擦により一体化するので、引張り外力等に対する接続部の強度を高めることができる。
【００５５】
なお、ボルト１６による締結は、例えば図３に例示するように、ボルト１６に螺合するナットを用いた締結である。本明細書ではボルト及びナットの組を用いた締結をも、「ボルト締め」或いは「ボルトによる締結」と称している。
【００５６】
図３に例示するように、構造材１００及び１０１がボルト１６により接続される場合には、図２４を参照しつつ従来の山留材の接続方法について説明したように、所定の目的での使用に供された後に接続を解除し、構造材１００及び１０１を再利用に供することも可能となる。図２に例示した溶接による接続、図３に例示したボルト締めによる接続の何れの接続形態を採用する場合であっても、フランジ２及び３の外側主面にスプライスプレートをあてがうことなく、構造材１００と構造材１０１とを接続することが可能となる。即ち、フランジ２及び３の外側主面から外方にはみ出す部材を設けることなく、構造材１００及び１０１を互いに接続することが可能となる。
【００５７】
図４に構造材１０２として例示するように、フランジ２のうち、長手方向内側端縁２６に対向する部分、言い換えると長手方向内側端縁２６が投影された部分は、他の部分より厚く形成されるのが望ましい。図４の例では、フランジ２を厚くするために、増肉用の板材である増肉板１３が例えば溶接によりフランジ２の内側主面に固着されている。フランジ２が長手方向内側端縁２６に対向する部分は、構造材１００及び１０１が互いに接続されたときに、長手方向の軸Ｐに垂直な曲げモーメントＭの印加にともなって大きな応力が作用する部分に該当する。この部分において、フランジ２の増肉板１３は、接続構造体の接続部の曲げ変形における中立軸をフランジ２の側に引き寄せることにより、接続構造体のウェブ１における強度負担を軽減させることに効率的に寄与する。
【００５８】
図５に構造材１０４として例示するように、長手方向内側端縁２６と、当該長手方向内側端縁２６が投影されたフランジ２の部分との間に、板材１４が設けられるのが望ましい。当該板材１４は、本発明の第１板材の実施の形態に該当する。板材１４は、例えば溶接により接続用フランジ１１、ウェブ１及びフランジ２に連続するように設けられる。また、板材１４は、ウェブ１の両主面（図５において手前側の主面と裏側の主面）に連続するように、１対設けられる。板材１４は、補強材の一種であるいわゆるスティフナ（Stiffener）として機能するものである。すなわち、構造材１００及び１０１が互いに接続されたときに、板材１４によって、切り欠き部９の内縁断面、即ち長手方向内側端縁２６におけるねじり剛性を高めることができ、それにより、接続断面における曲げモーメント及びねじり外力に対する接続構造体の強度が効率的に高められる。
【００５９】
また、図５に示すように、接続用フランジ１１は、長手方向内側端縁２６を超えて延長され、しかもウェブ１に連続する長手方向延長部５を有するのが更に望ましい。構造材１００及び１０１が互いに接続されたときに、長手方向延長部５によって接続構造体の接続部付近の応力状態の均質化を図ることができ、それによって接続部の曲げ、ねじり、引張り強度を高めることに効率的に寄与する。
【００６０】
更に、図６に構造材１０５として例示するように、本体部の長手方向内側端縁２６に連続するように接続用内側板材４を設け、本体部の長手方向外側端縁２７、並びに長手方向外側端縁２７と同一面をなす接続用フランジ１１の端縁に連続するように接続用外側板材１２を設けるのが、更に望ましい。接続用内側板材４は、本発明の第２板材の実施の形態に該当し、接続用外側板材１２は、本発明の第３板材の実施の形態に該当する。図６に示すように接続用内側板材４は、接続用フランジ１１にも連続する。接続用内側板材４及び接続用外側板材１２は、何れもその主面が長手方向の軸Ｐに直交するように配置される。
【００６１】
図６では、接続用内側板材４は、長手方向内側端縁２６を覆うようにウェブ１及びフランジ３に連続している。これに対して、板材１４と同様に、接続用内側板材４を２枚に分割し、それぞれの主面が長手方向内側端縁２６と同一平面となるように、それぞれをウェブ１の両側に配置しても良い。このとき、２枚に分割された接続用内側板材４の外周端縁が、ウェブ１の主面、フランジ３の内側主面、接続用フランジ１１又は長手方向延長部５の主面に接して連続する。
【００６２】
同様に、接続用外側板材１２を２枚に分割し、それぞれの主面が長手方向外側端縁２７及び接続用フランジ１１の端面と同一平面となるように、それぞれをウェブ１の両側に配置しても良い。このとき、２枚に分割された接続用外側板材１２の外周端縁が、ウェブ１の主面、フランジ２の内側主面、接続用フランジ１１の主面に接して連続する。
【００６３】
接続用板材４及び１２は何れも、構造材どうしが接続されたときに、接続構造体の剛性を高めるのに寄与する。それにより、接続断面における曲げモーメント及びねじり外力に対する接続構造体の強度が更に高められる。即ち、接続用板材４及び１２は、何れかが単独に設けられた場合であっても、板材１４と同様に補強材としての役割を果たす。
【００６４】
更に、接続用板材４及び１２の双方が設けられる場合には、１組の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続し、一方の接続用内側板材４と他方の接続用外側板材１２とを重ねて接続することにより、１組の構造材１０５どうしの接続を達成することが可能となる。それにより、更に高い接続強度をもって構造材どうしを接続することができる。一方の接続用内側板材４と他方の接続用外側板材１２との接続は、例えば溶接により実現することが可能である。
【００６５】
図６に例示するように、接続用内側板材４及び接続用外側板材１２の何れにもボルト挿通用の孔６が形成されるのが望ましい。それにより、一方の接続用内側板材４と他方の接続用外側板材１２とを、ボルト締めによって接続することが可能となる。
【００６６】
図４〜図６を参照しつつ述べた増肉板１３、板材１４、長手方向延長部５、接続用内側板材４及び接続用外側板材１２は、何れも接続構造体の接続部の強度の応力性状を均質化することに寄与する。
【００６７】
図７は、同一に構成される構造材１０６及び１０７を接続してなる接続構造体の斜視図である。この構造材１０６及び１０７は、図１に例示した構造材１００を基本としつつ、図４に例示した増肉板１３、図５に例示した板材１４及び長手方向延長部５、並びに図６に例示した接続用内側板材４及び接続用外側板材１２の何れをも備えるものである。図７の例では、構造材１０６及び１０７は、接続用フランジ１１どうしがボルト１５で締結され、一方の接続用内側板材４と他方の接続用外側板材１２とが、平面視コ字型の補強材２０を介してボルト２２により締結される。すなわち、互いに当接する一方の接続用内側板材４と他方の接続用外側板材１２とが、補強材２０によって挟まれた上で、補強材２０に形成されている孔２１、接続用内側板材４に形成されている孔６、及び接続用外側板材１２に形成されている孔６にボルト２２が挿通され、ナット２３を締め上げることにより、接続用内側板材４及び接続用外側板材１２が締結されている。
【００６８】
形状及び材料が適切に設定された補強材２０が用いられるならば、接続構造体にとって最も強度が問題となるウェブ１の主面に垂直な曲げモーメントＭに対する強度に関して、構造材１０６及び１０７の接続部は、構造材１０６及び１０７の非接続部以上の強度を発揮することとなる。長手方向の軸Ｐに沿った引張りの外力に対する接続部の強度を非接続部以上の強度とするためには、１組の接続用フランジ１１どうしを締結するボルト１５として高力ボルト（ハイテンションボルト）を用いるのが望ましい。
【００６９】
図８に例示するように、フランジ２の外側主面（図８における底面）を基準とした接続用フランジ１１の外側主面の高さ、すなわち段差高は、フランジ３の外側主面の高さ、すなわち全高の１／２倍以外の値に設定することも可能である。図８（ａ）に例示する構造材１０８では、段差高は全高の１／２よりも高く設定されている。これに対して、図８（ｂ）に例示する構造材１１０では、段差高は全高の１／２よりも低く設定されている。例えば、段差高が全高の２／３倍である構造材１０８の接続相手として、段差高が全高の１／３倍である構造材１１０を選択すると、図８（ａ）及び図８（ｂ）に例示するように、一方のフランジ２の外側主面と他方のフランジ３の外側主面とが同一平面（いわゆる「面一」（つらいち））となる接続構造体が実現する。
【００７０】
また、図９に構造材１１２として例示するように、一般に切り欠き部９によってウェブ１に形成される段差は、複数段からなるものであっても良い。図９の例では、段差が２段であって、切り欠き部９に面するウェブ１の段差を有する幅方向端縁に、接続用フランジ１１Ａ及び１１Ｂが設けられている。例えば、各段差高が全高の２／３倍、及び１／３倍である場合には、互いに同一に構成される構造材１１２及び１１３どうしを、一方の接続用フランジ１１Ａと他方の接続用フランジ１１Ｂとが接触する形態で接続することができ、しかも、一方のフランジ２の外側主面と他方のフランジ３の外側主面とを同一平面とすることができる。
【００７１】
構造材１００〜１１３は以上に示した構成を有するので、例えば図１０に構造材１００及び１０１を用いた例を示すように、根太材としての利用にも適する。構造材１００及び１０１の接続部の位置を支柱１６４の上方に制限する必要がないので、定尺の構造材１００及び１０１を、切断等の加工を施すことなくそのまま根太材として使用することができる。
【００７２】
更に図１１に例示するように、構造材１００〜１１３を用いることにより、全高の異なる構造材どうしを容易に接続することが可能となる。図１１（ａ）は、全高が低く段差高が全高の１／２倍である構造材１００と、全高が高く段差高も高い構造材１０８とを接続した接続構造体を例示している。段差高を適切に選択することにより、一方のフランジ２の外側主面と他方のフランジ３の外側主面とを同一平面とすることも可能となる。
【００７３】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の接続構造体に対比すべき従来の接続構造体を例示している。図１１（ｂ）に例示するように、従来においては、全高の異なるＨ型鋼（Ｉ型鋼であっても良い）１７０及び１７１を接続するために、一方のＨ型鋼１７０として、全高が長手方向に沿って変化する特殊な構造材が用いられていた。このような接続は、例えば建築、土木構造物の骨組み部材としての鉄骨の梁や柱に用いられている。全高と全幅とが同一に設定されるＨ型鋼の一例として断面形状が規格化されている山留材では、そもそも図１１（ｂ）に例示する形態で、全高の異なるものどうしを接続することすらできなかった。これに対して、図１１（ａ）に例示するように、構造材１００〜１１３を用いる場合には、何ら特殊な構造材を用いることなく全高の異なる構造材を接続することが可能となる。構造材１００等を山留材として利用する場合においても、全高の異なる山留材を簡単に接続することが可能となる。
【００７４】
図１２に例示する構造材１１４及び１１５は、何れも断面Ｔ字型のＴ型鋼として具体化されている。構造材１１４と構造材１１５とは互いに接続相手となるべき対を構成する。図１２（ａ）は構造材１１４の長手方向一端部の斜視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ切断線に沿った構造材１１４の断面図であり、図１２（ｃ）は、構造材１１５の長手方向一端部の斜視図である。
【００７５】
構造材１１４は、本体部をなすウェブ１、フランジ３に加えて、接続用フランジ１１を有している。構造材１１４の長手方向に延在するフランジ３は、同方向に延在するウェブ１の幅方向端縁の一方に連続しており、それによってＴ型の断面形状を形成している。Ｔ型の断面形状をなすウェブ１及びフランジ３は、例えば熱間引き抜きによって一体的に形成される。
【００７６】
構造材１１４の本体部には、長手方向一端部においてウェブ１の幅方向一端縁の側に切り欠き部９が形成され、切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁に、ウェブ１に交差するように接続用フランジ１１が連続している。すなわち構造材１１４は、構造材１００から、あたかもフランジ２を除去した構造をなしている。同様に、構造材１１５は、構造材１０１から、あたかもフランジ３を除去した構造をなしている。
【００７７】
構造材１００〜１１３と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１１４と１１５との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１１３の接続と同様に、ウェブ１の幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１１４と１１５との接続を達成することができる。
【００７８】
一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とは互いに当接ないし向き合う。従って、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを溶接することによりウェブ１どうしを接続することが可能であり、スプライスプレート１７を用いてウェブ１どうしを接続することも可能である。それにより、構造材１００〜１１３の接続と同様に、ウェブ１の幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、更に高い接続強度をもって、構造材１１４と１１５との接続を達成することができる。
【００７９】
図１３は別の構造材１１６を例示している。図１３（ａ）は構造材１１６の長手方向一端部の斜視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＣ−Ｃ切断線に沿った構造材１１６の断面図である。図１３が示すように構造材１１６は、図１２に例示した構造材１１４を、あたかも長手方向の軸の周りに３方向放射状に配置した構造を有している。すなわち、構造材１１６は、本体部をなすウェブ１Ａ〜１Ｃ及びフランジ３Ａ〜３Ｃに加えて、接続用フランジ１１Ａ〜１１Ｃを有している。これらは互いに一体的に連結している。ウェブ１Ｂとウェブ１Ｃとは同一平面上にあり、ウェブ１Ａはこれらに直交している。構造材１１６に対となる構造材は、図１２に例示した構造材１１５を、あたかも長手方向の軸の周りに３方向放射状に配置した構造を有するものとなる（図示略）。
【００８０】
構造材１００〜１１５と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１１６と対をなす構造材との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１１５の接続と同様に、ウェブ１の幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１１６と対をなす構造材との接続を達成することができる。また、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし対向させた状態で、構造材１１６と対をなす構造材との接続を達成することができる。
【００８１】
図１４に別の構造材１１８とこれに対となるべき構造材１１９とを例示する。図１４（ａ）は構造材１１８の長手方向一端部の斜視図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＤ−Ｄ切断線に沿った構造材１１８の断面図である。また、図１４（ｃ）は構造材１１８と対をなす構造材１１９の長手方向一端部の斜視図である。図１４が示すように、構造材１１８は、断面形状がＴ型ではなくＬ型である点を除いて、図１２に示した構造材１１４と同様の構造を有している。同様に構造材１１９は、断面形状の相違を除いて、図１２に示した構造材１１５と同様の構造を有している。
【００８２】
Ｌ型の断面形状をなすウェブ１及びフランジ３は、例えば熱間引き抜きによって一体的に形成されるものであっても良く、溶接によって互いに連続するように形成されるものであっても良い。溶接は、例えば、フランジ３の内側主面と、ウェブ１の幅方向端縁とが接触する形態で行われると良い。或いは、フランジ３の外側主面がウェブ１の幅方向端縁と同一平面となるように、フランジ３の外周端縁とウェブ１の一方主面とが接触する形態で溶接が行われても良い。
【００８３】
ウェブ１と接続用フランジ１１とは、例えば溶接によって互いに連続するように形成される。溶接は、例えば、接続用フランジ１１の内側主面と、切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁とが接触する形態で行われると良い。或いは、接続用フランジ１１の外側主面が切り欠き部９に面するウェブ１の幅方向端縁と同一平面となるように、接続用フランジ１１の外周端縁とウェブ１の一方主面とが接触する形態で溶接が行われても良い。
【００８４】
従って、構造材１００〜１１７と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１１８と構造材１１９との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１１７の接続と同様に、ウェブ１の幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１１８と構造材１１９との接続を達成することができる。また、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし対向させた状態で、構造材１１８と構造材１１９とを接続することができる。
【００８５】
図１５に別の構造材１２０とこれに対となるべき構造材１２１とを例示する。図１５（ａ）は構造材１２０の長手方向一端部の斜視図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＥ−Ｅ切断線に沿った構造材１２０の断面図である。また、図１５（ｃ）は構造材１２０と対をなす構造材１２１の長手方向一端部の斜視図である。図１５が示すように、構造材１２０は、断面形状がＨ型ないしＩ型ではなくコ字型（或いはＣ型）である点を除いて、図１に示した構造材１００と同様の構造を有している。同様に構造材１２１は、断面形状の相違を除いて、図１に示した構造材１０１と同様の構造を有している。
【００８６】
従って、構造材１００〜１１９と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１２０と構造材１２１との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１１９の接続と同様に、ウェブ１の幅方向の本体部両端からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１２０と構造材１２１との接続を達成することができる。また、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし対向させた状態で、構造材１２０と構造材１２１とを接続することができる。
【００８７】
構造材は、以上に例示したものの他、図１６に例示するような様々な断面形状を採り得る。図１６（ａ）に例示する構造材は、ハット（帽子）型の断面形状を有しており、１対のウェブ１Ａ、１Ｂ、及びフランジ２Ａ、２Ｂ、３を有している。図１６（ｂ）に例示する構造材は、オメガ（Ω）型の断面形状を有しており、ウェブ１Ａ〜１Ｃ、及びフランジ２Ａ、２Ｂ、３を有している。図１６（ｃ）に例示する構造材は、Ｚ型の断面形状を有しており、ウェブ１及びフランジ２，３を有している。また、図１６（ｄ）に例示する構造材は、略Ｌ型の断面形状を有しており、ウェブ１及びフランジ２，３を有している。
【００８８】
図１６（ｅ）に例示する構造材は、Ｓ型の断面形状を有しており、ウェブ１，１Ａ，１Ｂ、及びフランジ２，３を有している。図１６（ｆ）に例示する構造材は、山形の断面形状を有しており、ウェブ１Ａ、１Ｂ、及びフランジ２Ａ、２Ｂ、３を有している。図１６（ｇ）に例示する構造材は、変形Ｈ型ないし変形Ｉ型の断面形状を有しており、ウェブ１Ａ、及びフランジ２，３を有している。図１６（ｇ）の例では、フランジ２に比べてフランジ３は幅が狭くなっている。
【００８９】
図１６（ｈ）に例示する構造材は、変形Ｈ型ないし変形Ｉ型の断面形状を有しており、ウェブ１及びフランジ２，３を有している。図１６（ｈ）の例では、ウェブ１は、フランジ２及び３の幅方向中心からずれた位置に設けられている。図１６（ｉ）に例示する構造材は、変形Ｔ型の断面形状を有しており、ウェブ１及びフランジ３を有している。図１６（ｉ）の例では、ウェブ１は、フランジ３の幅方向中心からずれた位置に設けられている。
【００９０】
図１６（ｊ）に例示する構造材は、台型の断面形状を有しており、１対のウェブ１Ａ及び１Ｂ、及びフランジ２，３を有している。図１６（ｊ）の例では、フランジ３はフランジ２よりも幅が狭くなっている。図１６（ｋ）に例示する構造材は、傾斜Ｈ型ないし傾斜Ｉ型の断面形状を有しており、ウェブ１及びフランジ２，３を有している。図１６（ｌ）に例示する構造材は、図１３に示した構造材１１６の変形であり、１本の断面Ｔ型の構造材と２本の傾斜Ｔ型の構造材とが、長手方向に沿った軸の周りに放射状に配置された構造を有している。即ち、図１６（ｌ）に例示する構造材は、ウェブ１Ａ〜１Ｃ、及びフランジ３Ａ〜３Ｃを有しており、ウェブ１Ａ〜１Ｃは幅方向端部において互いに連続している。
【００９１】
図１７に別の構造材１２２とこれに対となるべき構造材１２３とを例示する。図１７（ａ）は構造材１２２の長手方向一端部の斜視図であり、図１７（ｂ）は構造材１２３の長手方向一端部の斜視図である。図１７が示すように、構造材１２２及び１２３は、図１６（ｆ）に示した山形の断面形状を有している。構造材１２２及び１２３においても、切り欠き部９に面するウェブ１Ａ及び１Ｂの幅方向端縁に、接続用フランジ１１が連続している。
【００９２】
従って、構造材１００〜１２１と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１２２と構造材１２３との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１２１の接続と同様に、ウェブ１Ａ及び１Ｂの幅方向の本体部両端、すなわちフランジ２Ａ、２Ｂ、３の外側主面からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１２２と構造材１２３との接続を達成することができる。また、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし対向させた状態で、構造材１２２と構造材１２３とを接続することができる。
【００９３】
図１８に別の構造材１２４とこれに対となるべき構造材１２５とを例示する。図１８（ａ）は構造材１２４及び１２５の長手方向一端部の斜視図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＦ−Ｆ切断線に沿った構造材１２４の断面図である。図１８が示すように、構造材１２４及び１２５は、矩形の断面形状を有している。構造材１２４及び１２５においても、切り欠き部９に面するウェブ１Ａ及び１Ｂの幅方向端縁に、接続用フランジ１１が連続している。
【００９４】
従って、構造材１００〜１２３と同様に、双方の接続用フランジ１１どうしを重ねて接続することにより、構造材１２４と構造材１２５との接続を達成することができる。それにより、構造材１００〜１２３の接続と同様に、ウェブ１Ａ及び１Ｂの幅方向の本体部両端、すなわちフランジ２、３の外側主面からはみ出す部材を用いることなく、高い接続強度をもって、構造材１２４と構造材１２５との接続を達成することができる。また、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし対向させた状態で、構造材１２４と構造材１２５とを接続することができる。
【００９５】
図１９に別の構造材１２６とこれに対となるべき構造材１２７とを例示する。図１９（ａ）は構造材１２６及び１２７の長手方向一端部の斜視図であり、図１９（ｂ）は構造材１２６及び１２７を接続して成る接続構造体の斜視図である。図１９に示すように、構造材１２６及び１２７は、接続用フランジ１１が、ウェブ１Ａ及び１Ｂの外側主面の外方に延長されて突出する幅方向延長部３１及び３２を有する点において、図１８に示した構造材１２４及び１２５とは異なっている。幅方向延長部３１及び３２には、好ましくはボルト挿通用の孔６が形成される。構造材１２６及び１２７の接続は、図１９（ｂ）に示すように、幅方向延長部３１及び３２を互いに重ね合わせ、ボルト１５で締結することにより、取り外し可能に容易に達成することができる。また、ボルト１５を用いることなく、溶接により接続を達成する場合においても、幅方向延長部３１及び３２を容易に溶接することが可能となる。
【００９６】
図２０に別の構造材１２８とこれに対となるべき構造材１２９とを例示する。図２０は構造材１２８及び１２９を接続して成る接続構造体の正面図である。図２０に示すように、構造材１２８及び１２９は、接続用フランジ１１の主面が、ウェブ１の主面の法線Ｖの周りに回転することにより、長手方向の軸Ｐに対して平行ではなく傾斜している点において、図１に示した構造材１００及び１０１とは異なっている。このように、接続用フランジ１１の主面は、フランジ２及び３の主面とは必ずしも平行でなくても良い。この場合においても、図２０に示すように、接続用フランジ１１どうしを重ねて接続し、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし向き合わせて、構造材１２８及び１２９を接続することが可能である。
【００９７】
図２１に別の構造材１３０を例示する。図２１は構造材１３０の長手方向一端部の斜視図である。図２１が示すように、構造材１３０は、接続用フランジ１１の幅が、フランジ２及び３の幅よりも狭くなっている点において、図１に示した構造材１００及び１０１とは異なっている。このように、接続用フランジ１１の寸法形状は、フランジ２及び３の寸法形状とは必ずしも一致していなくても良い。この場合においても、図２に示したように、接続用フランジ１１どうしを重ねて接続し、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし向き合わせて、１組の構造材どうしを接続することが可能である。
【００９８】
図２２に別の構造材１３２とこれに対となるべき構造材１３３とを例示する。図２２は構造材１３２及び１３３を接続して成る接続構造体の正面図である。図２２が示すように、構造材１３２及び１３３は、長手方向内側端縁２６及び２７の面が、ウェブ１の主面の法線Ｖの周りに回転することにより、長手方向の軸Ｐに対して垂直ではなく傾斜している点において、図１に示した構造材１００及び１０１とは異なっている。このように、長手方向内側端縁２６及び２７は、長手方向の軸Ｐとは必ずしも垂直でなくても良い。この場合においても、図２２に示すように、接続用フランジ１１どうしを重ねて接続し、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし向き合わせて、構造材１３２及び１３３を接続することが可能である。
【００９９】
図２３に別の構造材１３４を例示する。図２３は構造材１３４の長手方向一端部の斜視図である。図２３に示すように、接続用フランジ１１の主面が、長手方向の軸Ｐの周りに回転することにより、フランジ２及び３の主面に対して平行ではなく傾斜している点において、図１に示した構造材１００及び１０１とは異なっている。この場合においても、図２に示したように、接続用フランジ１１どうしを重ねて接続し、一方の長手方向内側端縁２６と他方の長手方向外側端縁２７とを当接ないし向き合わせて、１組の構造材どうしを接続することが可能である。
【０１００】
図１〜図２３を参照しつつ説明した各構造材１００〜１３４は、鋼材を材料とするものとした。これに対し、各構造材１００〜１３４は、鋼材に限らない一般の金属材料、木材、プラスチック、ガラス、セラミクス、繊維強化プラスチック等の複合材料、その他、様々な材料で形成することが可能である。また、ボルト１５、１６、２２による締結が、ナットを用いることなく、孔６等にネジ山を形成しておき、当該ネジ山にボルト１５、１６、２２が螺合することにより達成されても良い。更に、材料が例えばプラスチック或いは木材である場合には、ボルト１５、１６、２２の代わりに、木ねじを用いたり、溶接の代わりに接着剤を用いたりすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の一実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図２】図１の構造材を接続してなる接続構造体の正面図である。
【図３】図１の構造材を接続してなる接続構造体の別の例の正面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図５】本発明の更に別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図６】本発明の更に別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図７】本発明の更に別の実施の形態による構造材を接続してなる接続構造体の斜視図である。
【図８】本発明の更に別の実施の形態による構造材の正面図である。
【図９】本発明の更に別の実施の形態による構造材の正面図である。
【図１０】本発明の各実施の形態による構造材の利点を示す説明図である。
【図１１】本発明の各実施の形態による構造材の利点を示す説明図である。
【図１２】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図１３】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図１４】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図１５】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図１６】本発明の様々な実施の形態による構造材の断面形状を示す断面図である。
【図１７】本発明の更に別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図１８】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図１９】本発明の更に別の実施の形態による構造材の構成を示す図である。
【図２０】本発明の更に別の実施の形態による構造材を接続してなる接続構造体の正面図である。
【図２１】本発明の更に別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図２２】本発明の更に別の実施の形態による構造材を接続してなる接続構造体の正面図である。
【図２３】本発明の更に別の実施の形態による構造材の斜視図である。
【図２４】従来技術による２本の山留材を接続してなる接続構造体の斜視図である。
【図２５】従来技術による山留材を腹起材として利用した例を示す平面図である。
【図２６】従来技術による山留材を切梁材として利用した例を示す正面図である。
【図２７】従来技術によるＨ型鋼を根太材として利用した例を示す正面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ ウェブ ２，３ フランジ（第１フランジ）
４ 接続用内側板材（第２板材） ５ 長手方向延長部
６ 孔 ９ 切り欠き部
１１ 接続用フランジ（第２フランジ） １２ 接続用外側板材（第３板材）
１３ 増肉板 １４ 板材（第１板材）
１５，１６，２２ ボルト １７ スプライスプレート
２０ 補強材 ２６ 長手方向内側端縁
２７ 長手方向外側端縁 １００〜１３４ 構造材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブと当該ウェブに連続するフランジとを本体部として備える構造材であって、
当該本体部には、長手方向一端部において前記ウェブの幅方向一端縁の側に切り欠き部が形成されており、
前記構造材は、前記フランジを第１フランジとして、前記切り欠き部に面する前記ウェブの幅方向端縁に、前記ウェブに交差するように連続している第２フランジを更に備える構造材。
【請求項２】
前記第１フランジは、前記ウェブの幅方向他端側の端縁に連続している請求項１記載の構造材。
【請求項３】
前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｈ型である請求項２記載の構造材。
【請求項４】
前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｉ型である請求項２記載の構造材。
【請求項５】
前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｃ型である請求項２記載の構造材。
【請求項６】
前記第１フランジは、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁が投影された部分において他の部分より厚くなっている請求項２ないし５の何れかに記載の構造材。
【請求項７】
前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁と、当該長手方向内側端縁が投影された前記第１フランジの部分との間に設けられた第１板材を更に備え、
当該第１板材は、前記第１フランジと前記ウェブと前記第２フランジとに連続している請求項２ないし６の何れかに記載の構造材。
【請求項８】
前記第２フランジは、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁を超えて延長され且つ前記ウェブに連続する長手方向延長部を有する請求項１ないし７の何れかに記載の構造材。
【請求項９】
前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁に、前記本体部に交差するように連続し、且つ前記第２フランジに連続する第２板材を更に備える請求項１ないし８の何れかに記載の構造材。
【請求項１０】
前記切り欠き部に面しない前記本体部の長手方向の端縁である長手方向外側端縁に、前記本体部に交差するように連続し、且つ前記第２フランジに連続する第３板材を更に備える請求項１ないし９の何れかに記載の構造材。
【請求項１１】
第１構造材としての請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材と、
第２構造材としての請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材と、を備え、
前記第１構造材の前記第２フランジと前記第２構造材の前記第２フランジとが重ね合わされて互いに接続されている接続構造体。
【請求項１２】
第１構造材として、請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材を準備する工程と、
第２構造材として、請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材を準備する工程と、
前記第１構造材の前記第２フランジと前記第２構造材の前記第２フランジとを重ね合わせて互いに接続する工程と、を備える構造材の接続方法。
【請求項１】
ウェブと当該ウェブに連続するフランジとを本体部として備える構造材であって、
当該本体部には、長手方向一端部において前記ウェブの幅方向一端縁の側に切り欠き部が形成されており、
前記構造材は、前記フランジを第１フランジとして、前記切り欠き部に面する前記ウェブの幅方向端縁に、前記ウェブに交差するように連続している第２フランジを更に備える構造材。
【請求項２】
前記第１フランジは、前記ウェブの幅方向他端側の端縁に連続している請求項１記載の構造材。
【請求項３】
前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｈ型である請求項２記載の構造材。
【請求項４】
前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｉ型である請求項２記載の構造材。
【請求項５】
前記本体部が前記長手方向一端部を除く部分において断面Ｃ型である請求項２記載の構造材。
【請求項６】
前記第１フランジは、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁が投影された部分において他の部分より厚くなっている請求項２ないし５の何れかに記載の構造材。
【請求項７】
前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁と、当該長手方向内側端縁が投影された前記第１フランジの部分との間に設けられた第１板材を更に備え、
当該第１板材は、前記第１フランジと前記ウェブと前記第２フランジとに連続している請求項２ないし６の何れかに記載の構造材。
【請求項８】
前記第２フランジは、前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁を超えて延長され且つ前記ウェブに連続する長手方向延長部を有する請求項１ないし７の何れかに記載の構造材。
【請求項９】
前記切り欠き部に面する前記本体部の長手方向の端縁である長手方向内側端縁に、前記本体部に交差するように連続し、且つ前記第２フランジに連続する第２板材を更に備える請求項１ないし８の何れかに記載の構造材。
【請求項１０】
前記切り欠き部に面しない前記本体部の長手方向の端縁である長手方向外側端縁に、前記本体部に交差するように連続し、且つ前記第２フランジに連続する第３板材を更に備える請求項１ないし９の何れかに記載の構造材。
【請求項１１】
第１構造材としての請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材と、
第２構造材としての請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材と、を備え、
前記第１構造材の前記第２フランジと前記第２構造材の前記第２フランジとが重ね合わされて互いに接続されている接続構造体。
【請求項１２】
第１構造材として、請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材を準備する工程と、
第２構造材として、請求項１ないし１０の何れかに記載の構造材を準備する工程と、
前記第１構造材の前記第２フランジと前記第２構造材の前記第２フランジとを重ね合わせて互いに接続する工程と、を備える構造材の接続方法。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００６−２９９７３７（Ｐ２００６−２９９７３７Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２６３４８（Ｐ２００５−１２６３４８）
【出願日】平成１７年４月２５日（２００５．４．２５）
【出願人】（５０３１６７９９４）株式会社大三 (2)
【出願人】（５０４１４５３２０）国立大学法人福井大学 (287)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２５日（２００５．４．２５）
【出願人】（５０３１６７９９４）株式会社大三 (2)
【出願人】（５０４１４５３２０）国立大学法人福井大学 (287)
【Ｆターム（参考）】
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