解体自在型柱・梁接合部
【課題】現場溶接と高力ボルトの使用が不可能な高強度鋼材を柱部材に使用する場合にも解体が自在な状態に接合部を完成させる。
【解決手段】閉鎖断面形の柱部材１とフランジ２ａを有する梁部材２からなり、梁部材２のフランジ２ａの端面に接合されたエンドプレート３を柱部材１の外周面に接触させた状態で、梁部材２を柱部材１の外周に配置し、梁部材２のフランジ２ａの上下に位置し、エンドプレート３の梁部材２側の面に接触する一組の環状の接合リング４、４を互いにボルト接合した状態で梁部材２を柱部材１に接合する。
【解決手段】閉鎖断面形の柱部材１とフランジ２ａを有する梁部材２からなり、梁部材２のフランジ２ａの端面に接合されたエンドプレート３を柱部材１の外周面に接触させた状態で、梁部材２を柱部材１の外周に配置し、梁部材２のフランジ２ａの上下に位置し、エンドプレート３の梁部材２側の面に接触する一組の環状の接合リング４、４を互いにボルト接合した状態で梁部材２を柱部材１に接合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建築・土木構造物において、現場で柱・梁接合部を構築した後の解体を可能にした解体自在型柱・梁接合部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼製部材を用いた柱・梁の接合部を完成させるために、鋼製部材同士を現場で接合する場合、溶接接合と高力ボルト接合のいずれかが用いられる。但し、これまでの鋼材の２〜３倍の強度を有し、現在、開発途上にある高強度鋼材（特許文献１〜３参照）の使用を前提としたとき、溶接条件や溶接性能の面から現場での溶接は不可能とされている。
【０００３】
鋼材を溶接する際には溶接性能の低下を回避するために、予熱や後熱、入熱量の制限等、一定の溶接条件が与えられる。溶接条件は鋼材の強度が高くなる程、厳しくなるが、鋼材の強度は溶接性能にも影響し、強度が高くなる程、伸び変形能力が低下する関係で、溶接性能が低下することが知られている。
【０００４】
通常の鋼材（普通強度鋼材）を溶接する場合には、溶接姿勢の向き（下向き、横向き、立ち向き、上向き）の制約はないが、高強度鋼材の場合には下向きのみに限定される可能性があるため、柱部材に高強度鋼材を使用した場合、実質的に柱部材に対して溶接することができない。
【０００５】
一方、近年、環境負荷の低減や二酸化炭素の低減策の一環として、建設業界においてもリユース工法の積極的な普及が望まれており、この観点からすれば、現場での作業により柱・梁の接合部を完成させた後、解体、または解体と再構築が可能であることが要請される。従って、仮に高強度鋼材の現場での溶接が可能であるとしても、現場での溶接により接合部を完成させる作業はこの要請には適合しない。
【０００６】
高力ボルト接合は解体、再構築の要請には適合するが、少なくとも柱部材に高強度鋼材を用い、柱部材同士、または柱部材と梁部材同士を接合する場合には、高強度鋼材の強度を生かす上で、高力ボルト自体が高強度鋼材の強度に匹敵する強度を有することが必要である。
【０００７】
鋼材の高強度化は溶接性能のみならず、鋼材の曲げ加工性にも影響し、高強度鋼材では例えば冷間で曲げられる角度が制限され、通常の鋼材の場合に可能であった９０度の曲げ加工をすること、すなわち角形鋼管を製作することが困難であることから、高強度鋼材で製作される鋼管は円形断面（円形鋼管）が多くを占める。
【０００８】
そこで、例えば鋼管である柱部材を、接合部を貫通させた形で、この柱部材に対してＨ形鋼である梁部材を接合する場合、梁部材の各フランジに接合されたスプリットティー金物（Ｔ形接合金物）のフランジを柱部材の表面に密着させた状態で、両者を貫通するボルトにより接合することが行われる（特許文献４参照）。
【０００９】
ここで、柱部材が高強度鋼材である場合、梁部材と柱部材間での応力の伝達が行われるようにするには、スプリットティー金物を貫通するボルトが上記のように高強度鋼材の強度に匹敵する強度を有することが必要である。
【００１０】
ところが、高力ボルトに高強度鋼材からなる鋼管の強度に見合う強度を持たせることが現状ではできない、とされている。高力ボルトに高強度鋼材に見合う強度を持たせようとすれば、これまでのＦ１０Ｔ級（１ｋＮ／ｍｍ２）から２倍のＦ２０Ｔ級（２ｋＮ／ｍｍ２）の引張強度が必要になるが、開発まで４〜５年掛かることが見込まれている。
【００１１】
以上のように、少なくとも柱部材に高強度鋼材を使用する場合に、解体が可能な状態に接合部を現場で完成させる手法は未だ確立されていない。柱部材に鋼管を用い、梁部材にＨ形鋼を用いた場合の解体可能な接合部の構造が存在するに過ぎない（特許文献５、６参照）。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−８８４４０号公報（段落０００１、００５１）
【特許文献２】特開２００４−２８５３６９号公報（段落００１６）
【特許文献３】特開２００６−１１８００７号公報（段落０００１、０００６）
【特許文献４】特開２００４−１００３３８号公報（請求項１、図１）
【特許文献５】特開平７−２９２９６８号公報（請求項１〜３、段落００１４〜００１７、図１〜図４）
【特許文献６】特開２００３−０５６０６０号公報（請求項４、段落００１９〜００２０、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献５では下階側の柱部材の頭部と上階側の柱部材の脚部に位置するリング状部材の間に、両リング状部材が螺合可能な接合部材を配置し、リング状部材を回転させて接合部材と梁部材端部のエンドプレートに螺合させ、梁部材を柱部材に接合している。よって高力ボルトを用いることがないため、柱部材に高強度鋼材を用いた場合にも対応することができると考えられる。しかしながら、分離している２部材に対してリング状部材を螺合させるため、各部材の製作誤差や施工誤差が許容されず、製作と施工に高い精度が要求される。また柱部材の断面に相当する口径のリング状部材を回転させるため、接合部の完成時、及び解体時の作業が大掛かりになる。
【００１４】
特許文献６では上階側の柱部材と下階側の柱部材の間にフランジを有する仕口部鉄骨を配置し、そのフランジに各柱部材の端部に一体化しているプレートをボルトにより接合しているため、前記の通り、ボルトが高強度鋼材の強度に見合う強度を有しない現状では柱部材に高強度鋼材を使用した場合に対応することはできない。
【００１５】
本発明は上記背景より、柱部材に高強度鋼材を使用する場合にも解体が自在な状態に接合部を完成させることが可能な解体自在型柱・梁接合部を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に記載の解体自在型柱・梁接合部は、閉鎖断面形の柱部材とフランジを有する梁部材からなり、前記梁部材のフランジの端面に接合されたエンドプレートが前記柱部材の外周面に接触した状態で、前記梁部材が前記柱部材の外周に配置され、前記梁部材のフランジの上下に位置し、前記エンドプレートの梁部材側の面に接触する一組の環状の接合リングが互いにボルト接合された状態で前記梁部材が前記柱部材に接合されていることを構成要件とする。
【００１７】
本発明は少なくとも柱部材が主に高強度鋼材である場合を対象とするが、普通強度鋼材である場合も含む。高強度鋼材は現行の構造用鋼材（普通強度鋼材）の引張強度４００Ｎ／ｍｍ２の約２倍程度の８００Ｎ／ｍｍ２前後程度以上の引張強度を有する鋼材であり、１５００Ｎ／ｍｍ２前後程度までの引張強度を有する超高強度鋼材を含む。
【００１８】
請求項１では梁部材のフランジ端面に接合されたエンドプレートが柱部材の外周面に接触した状態で、一組の接合リングが互いにボルト接合されることで、両接合リングの接合に伴い、内周側へ圧力を及ぼし、エンドプレートを柱部材側へ押圧する。この結果、エンドプレートの柱部材側の面が柱部材に密着するため、ずれることなく、梁部材からの力を柱部材に伝達することが可能になる。
【００１９】
梁部材のフランジはそれを上下から挟み込む一組の接合リングが接合されることにより、接合リングに一体化する。また接合リングがボルトの締結によりエンドプレートに押圧力を与えることで、エンドプレートを柱部材に密着させることになる。
【００２０】
環状の接合リングは柱部材の回りを周回して配置されるため、一方の梁部材に作用する引張力は対向する梁部材側からエンドプレートを介して柱部材に伝達される。結果としてエンドプレートが柱部材に対して何らずれを生ずることなく、梁部材と柱部材間での曲げモーメントの伝達が図られる。
【００２１】
梁部材から柱部材へのせん断力の伝達を円滑にするには、梁部材のウェブと柱部材の双方にガセットプレートが接合されるが、ガセットプレートの配置が困難な場合は、梁部材のフランジに水平ハンチを形成することにより対応することが行われる。
【００２２】
エンドプレートが柱部材に密着し、梁部材と柱部材間での曲げモーメントの伝達が可能になりながらも、実際にはエンドプレートと柱部材の接合にボルトは使用されないため、ボルトが高強度鋼材の強度に見合う強度を有する必要性に直面することがなく、鋼管（柱部材）が高強度鋼材である場合に対応することが可能になる。
【００２３】
また請求項１では梁部材の各フランジの上下に接合リングがボルトにより接合されるものの、接合リングとエンドプレート、エンドプレートと柱部材は直接接合されることがない。このため、ボルトの締結を解除し、接合リングを梁部材から分離させれば、接合リングとエンドプレート、柱部材がそれぞれ分離自在となり、ボルトの解除のみで接合部を解体することが可能になる。
【００２４】
ボルトは上下の接合リングを接合することによりエンドプレートを柱部材側へ押圧し、エンドプレートと柱部材を密着させるだけの引張強度を有すればよい。ここで、エンドプレートの接合リング側の面と、接合リングのエンドプレート側の面の少なくともいずれか一方に傾斜を付ければ、上下の接合リング間に作用する圧縮力の、傾斜面に直交する成分がエンドプレートを柱部材側へ押圧する力として作用するため、ボルトの締結によるエンドプレートに対する押圧効果を上げることが可能である。
【００２５】
この場合、エンドプレート、または接合リングには、上下の接合リングに挟まれる梁部材のフランジ位置からその上下へかけ、梁部材から柱部材へ向かう傾斜が付けられる。エンドプレートを柱部材に密着させるときに、柱部材をその内側へ変形させないようにするために、柱部材のエンドプレートの配置区間を厚肉にすることもある。
【００２６】
エンドプレートを柱部材側へ押圧する効果は請求項２に記載のように、接合リングのエンドプレート側に挿入孔が形成され、この挿入孔にピンが打ち込まれることによっても得られる。この場合、挿入孔の内周面は打ち込み側から奥側へかけて断面が次第に小さくなる傾斜が付けられ、ピンは打撃され、奥側へ打ち込まれることによりエンドプレートを柱部材側へ押圧する。ピン自体が根元側から先端側へかけて断面が小さくなる形をすることもある。
【００２７】
請求項３に記載の解体自在型柱・梁接合部は、閉鎖断面形の柱部材とフランジを有する梁部材からなり、前記柱部材の外周を包囲し、その外周面に接触する環状の接合リングが一体化したダイヤフラムの前記接合リングが前記柱部材の外周面に接触した状態で、前記梁部材が柱部材の外周に配置され、前記ダイヤフラムが前記梁部材のフランジに重なってボルト接合されていることを構成要件とする。
【００２８】
請求項３に記載の発明も、少なくとも柱部材が主に高強度鋼材である場合を対象とするが、普通強度鋼材である場合も含む。高強度鋼材は前記の通り、約８００Ｎ／ｍｍ２前後程度以上の引張強度を有する鋼材であり、１５００Ｎ／ｍｍ２前後程度までの引張強度を有する超高強度鋼材を含む。
【００２９】
請求項３では柱部材の外周面に接触する接合リングがダイヤフラムに一体化していることから、ダイヤフラムを梁部材のフランジにボルトにより接合することで、梁部材からの圧縮力を柱部材に伝達することが可能になる。接合リングは柱部材に直接接合されないため、両者間に引張ボルト接合した場合と同等の圧縮力を作用させることはないが、請求項２と同様に、例えば接合リングの柱部材側に挿入孔を形成し、この挿入孔にピンを打ち込むことで、接合リングと柱部材間に圧縮力を作用させるようにすることもできる。
【００３０】
また請求項４に記載のように柱部材の外周面と接合リングの内周面との間に楔が挿入されることで、ピンを打ち込む場合と同等の効果が得られる。楔は前記ピンと同様に根元側から先端側へかけて断面が、または板厚が小さくなる形状をし、ピンと同様に打撃されることにより（動的に）、またはねじ（ボルト）の螺入等に伴って（静的に）柱部材と接合リングとの間に挿入される。楔の挿入に伴い、楔が柱部材と接合リングに対し、互いに分離する向きに圧力を及ぼすため、接合リングの柱部材への密着効果が向上する。
【００３１】
一方の梁部材からの引張力は柱部材の回りを周回する接合リングを介し、対向する梁部材側から柱部材に伝達される。結果としてダイヤフラムの梁部材フランジへのボルト接合により、梁部材と柱部材間での曲げモーメントの伝達が図られる。
【００３２】
梁部材から柱部材へのせん断力の伝達は、梁部材のウェブと柱部材の双方にガセットプレートを接合することにより図られるが、ガセットプレートの配置が困難な場合は、梁部材のフランジに水平ハンチを形成することにより対応することもある。
【００３３】
請求項３ではダイヤフラムの梁部材への接合により梁部材と柱部材間での曲げモーメントの伝達が可能になるが、柱部材との接合に高力ボルトを使用することがないため、ボルトが高強度鋼材の強度に見合う強度を有する必要性に直面することがなく、鋼管（柱部材）が高強度鋼材である場合に対応することが可能になる。
【００３４】
また請求項３では梁部材のフランジにダイヤフラムがボルトにより接合されるものの、接合リングと柱部材は直接接合されることがないことから、ボルトの締結を解除し、ダイヤフラムを梁部材から分離させれば、ダイヤフラムと柱部材がそれぞれ分離するため、ボルトの解除のみで接合部を解体することが可能である。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１、３のいずれも、梁部材と柱部材との直接の接合に高力ボルトを使用することがないため、ボルトが高強度鋼材の強度に見合う強度を有する必要がなく、鋼管（柱部材）が高強度鋼材である場合に対応することが可能である。
【００３６】
また請求項１、３のいずれも、柱部材とその外周面に接触するエンドプレートや接合リングが直接接合されることがないため、ボルトの締結を解除することにより接合部を解体することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３８】
図１は閉鎖断面形の柱部材１とフランジ２ａを有する梁部材２からなり、梁部材２のフランジ２ａの端面に接合されたエンドプレート３が柱部材１の外周面に接触した状態で、梁部材２が柱部材１の外周に配置され、梁部材２のフランジ２ａの上下に位置し、エンドプレート３の梁部材２側の面に接触する一組の環状の接合リング４、４が互いにボルト５により接合され、エンドプレート３が柱部材１（鋼管６）に密着した状態で梁部材２が柱部材１に接合されている解体自在型柱・梁接合部の構成例を示す。
【００３９】
柱部材１には鋼管、または角形鋼管が使用される。梁部材２には主にＨ形鋼が使用されるが、上下にフランジ２ａを有する鋼材であればよいため、梁部材２はＨ形鋼が並列した形や閉鎖形の断面の場合もある。柱部材１の内部にはコンクリートやモルタル等が充填されることもある。
【００４０】
図面ではエンドプレート３の柱部材１への密着・押圧に伴う柱部材１の変形を防止するために、上下のエンドプレート３、３が跨る区間に厚肉の鋼管６を配置しているが、柱部材１自体が変形を生じない程度の十分な肉厚を有している場合には鋼管６は必ずしも必要とはされない。柱部材１に高強度鋼材を用いた場合には、柱部材１と鋼管６は工場で溶接される。エンドプレート３は柱部材１に高強度鋼材を用いた場合の現場溶接による影響を回避するために、原則として工場で梁部材２のフランジ２ａに溶接される。
【００４１】
柱部材１の変形を防止するために、少なくとも上下のエンドプレート３、３が跨る区間を厚肉にすることは図３に示すように柱部材１に鋼管６を内接させることによっても可能である。柱部材１に高強度鋼材を使用した場合、原則として図１、図３に示す鋼管６にも高強度鋼材が使用されるが、鋼管６に十分な肉厚を与えることができれば、普通強度鋼材も使用される。
【００４２】
図３−（ａ）に示す、鋼管６が内接した柱部材１は（ｂ）に示すように電縫鋼管の製造の要領で、帯状から円形状に折り曲げられた柱部材１の原形の鋼材に鋼管６を挿入し、鋼材の幅方向両端を溶接することにより製作される。（ｃ）は柱部材１が角形鋼管である場合に、鋼管６が一体化した柱部材１を製作した様子を示す。ここでは加工の便宜から柱部材１の中心を挟んで対向する２箇所で柱部材１を鋼管６に溶接している。
【００４３】
接合リング４は図１−（ｂ）に示すようにエンドプレート３が柱部材１（鋼管６）に外接したときに、全エンドプレート３を包囲する大きさの環状をし、内周面においてエンドプレート３の梁部材２側の面に接触し得る状態になる。一組の接合リング４、４は梁部材２の各フランジ２ａに付き、上下で対になり、ボルト５によって接合されるため、接合リング４の本体部４ａのいずれかに挿通孔４ｂが形成される。
【００４４】
接合リング４の本体部４ａは例えば角形の断面形状をし、ボルト５の締め付けに伴って幅方向（半径方向）にエンドプレート３に圧力を与えられるだけの厚さと幅を有する。ボルト５には主に高力ボルトが使用される。
【００４５】
一組の接合リング４、４は梁部材２の各フランジ２ａに付き、上下で対になるため、同一の形状に形成されることもあるが、図面ではボルト５の締結作業性等により上下の接合リング４、４を非対称形にしている。具体的にはボルト５の締結と解除の作業をし易くするために、上部のフランジ２ａの上側に位置する接合リング４と下部のフランジ２ａの下側に位置する接合リング４の、平面上、梁部材２を外した位置の４箇所に、挿通孔４ｂを有する連結部４ｅを形成している。挿通孔４ｂ、または連結部４ｅの配置と数は任意である。
【００４６】
図面ではまた、エンドプレート３に対して楔効果を付与する後述のピン７を挿入する便宜より、ピン７を挿入する側、すなわち上部のフランジ２ａの上側の接合リング４と下部のフランジ２ａの下側の接合リング４の本体部４ａに連続し、エンドプレート３に沿って接触する起立部４ｃを形成している。
【００４７】
接合リング４にピン７を挿入する場合は、図１−（ｃ）に示すように起立部４ｃの内周に、周方向に沿って複数の挿入孔４ｄが形成され、全挿入孔４ｄ、またはいずれかの挿入孔４ｄにピン７が打ち込まれる。挿入孔４ｄは少なくとも図１−（ｂ）におけるエンドプレート３が存在する区間に形成されればよい。挿入孔４ｄの内周面、またはピン７はピン７の打ち込みによって接合リング４を外周側へ、エンドプレート３を内周側へそれぞれ押圧するよう、楔形の形状に形成される。図１−（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面を示す。
【００４８】
上下で対になる一組の接合リング４、４は図１−（ａ）、（ｃ）に示すようにそれぞれの本体部４ａ、４ａを貫通するボルト５にナット５ａが緊結されることにより梁部材２のフランジ２ａに密着しながら、互いに接合される。接合リング４、４の接合と同時に、エンドプレート３が柱部材１側へ押圧されて塑性変形しようとし、柱部材１（鋼管６）に密着する。接合リング４はフランジ２ａの厚さ方向に圧縮力を受け、その方向に変形しようとすることで、ポアソン比に従って直交方向に膨らもうとするため、ボルト５による接合によってエンドプレート３を押圧する効果が発生する。
【００４９】
このボルト５の締結に伴う接合リング４、４によるエンドプレート３に対する押圧効果を確実に得るために、図１−（ｃ）に示すようにエンドプレート３の接合リング４側の面と、接合リング４のエンドプレート３側の面のいずれか一方、または双方に傾斜が付けられる。いずれの場合も、面には図示するように梁部材２のフランジ２ａに近い側から遠い側へかけて梁部材２から柱部材１へ向かう傾斜が付けられる。
【００５０】
図１の場合、（ａ）に示すように梁部材２の上部のフランジ２ａの下側、及び下部のフランジ２ａの上側に接合リング４とエンドプレート３が存在することから、これらとの干渉を回避するために、梁部材２はウェブ２ｂの端面がフランジ２ａの端面より柱部材１に対して後退した形になる。
【００５１】
接合リング４とエンドプレート３の存在により梁部材２のウェブ２ｂと柱部材１（鋼管６）との間の空間に、せん断力の伝達を図るガセットプレート８を配置することができなくなる可能性がある。そこで、ガセットプレート８を配置できない場合に備え、図面ではフランジ２ａの幅を梁部材２の材軸方向の中心側から端部側へかけて次第に拡大する形状にし、水平ハンチを形成することにより、フランジ２ａを通じての梁部材２と柱部材１間でのせん断力の伝達を図っている。
【００５２】
ここで、図２により図１に示す接合部の施工手順を説明する。図２−（ａ）に示すように梁部材２の建て入れに先行し、柱部材１の周囲に、梁部材２の各フランジ２ａ毎に、一組の接合リング４、４が配置される。接合リング４は梁部材２に一体化しているエンドプレート３との干渉が生じない位置に配置される。
【００５３】
続いて（ｂ）に示すように予めフランジ２ａにエンドプレート３が溶接された梁部材２が柱部材１の回りに建て入れられ、エンドプレート３が柱部材１（鋼管６）の表面に接触した状態で設置される。そのまま、梁部材２が柱部材１等に支持された状態で、（ｃ）に示すように一組の接合リング４、４がフランジ２ａに接触させられ、両接合リング４、４とフランジ２ａに対し、ボルト５が貫通させられ、ナット５ａが緊結されることにより接合部が完成する。
【００５４】
梁部材２の建て入れ時に梁部材２の柱部材１側の端部を柱部材１に支持させるために、図１では梁部材２の上部のフランジ２ａに接合されているエンドプレート３の下端位置の柱部材１（鋼管６）にストッパ９を固定している。ストッパ９は例えば少なくとも先端側にねじが切られた形をし、柱部材１（鋼管６）にその外周側から螺入することにより柱部材１（鋼管６）に固定される。
【００５５】
接合部の解体は組み立て時とは逆に、ナット５ａの緊結を解除してボルト５を接合リング４から外し、接合リング４をフランジ２ａから分離させ、梁部材２を柱部材１から分離させることにより行われる。
【００５６】
図４は閉鎖断面形の柱部材１とフランジ２ａを有する梁部材２からなり、柱部材１の外周を包囲し、その外周面に接触する環状の接合リング１０が一体化したダイヤフラム１１の接合リング１０が柱部材１の外周面に接触した状態で、梁部材２が柱部材１の外周に配置され、ダイヤフラム１１が梁部材２のフランジ２ａに重なってボルト接合されている解体自在型柱・梁接合部の構成例を示す。柱部材１には鋼管、または角形鋼管が使用される。梁部材２にはＨ形鋼の他、Ｈ形鋼が並列した形や閉鎖形の断面の鋼材が使用され、柱部材１の内部にはコンクリートやモルタル等が充填されることもある。
【００５７】
図面では柱部材１に材軸方向に同一断面の鋼管を使用しているが、図１、図３の場合と同様に鋼管６を付加する等により少なくとも接合部の区間の肉厚を増すこともある。またダイヤフラム１１のフランジ２ａへの接合によって接合リング１０の柱部材１への密着効果を得るために、図１−（ｃ）に示すように柱部材１（鋼管６）の表面に傾斜を付けることもある。
【００５８】
接合リング１０は柱部材１の外周を周回する大きさの環状をし、内周面において柱部材１の表面に接触し得る状態になる。柱部材１が図４−（ｃ）に示すような角形鋼管の場合には、接合リング１０は方形状に形成される。接合リング１０は接合リング４の本体部４ａと同様に例えば角形の断面形状をし、幅方向（半径方向）に、柱部材１との間で圧力を及ぼし合える厚さと幅を有する。
【００５９】
接合リング１０の内周面と柱部材１の外周面との間には、接合リング１０を柱部材１の外周に配置した状態から落とし込めるよう、実際にはクリアランスが存在する。このクリアランスの存在により接合リング１０が柱部材１に対してがたつきやずれを生ずる可能性がある場合等、クリアランスを埋める必要がある場合には、後述（図７〜図９）のようにクリアランスに楔１３が挿入される。
【００６０】
ダイヤフラム１１は図４−（ｂ）に示すように柱部材１に接合される全梁部材２、または一部の梁部材２のフランジ２ａを同時に覆い、フランジ２ａとの間で曲げモーメントを伝達できるだけの平面積を持ち、接合リング１０とは予め溶接により一体化する。図４−（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の断面を示す。図４に示す接合部ではダイヤフラム１１がフランジ２ａに摩擦接合されるため、ボルト１２には主に高力ボルト（超高力ボルトも可能）が使用される。
【００６１】
図４に示す接合部は梁部材２と柱部材１との接合がダイヤフラム１１を梁部材２のフランジ２ａにボルト１２により接合するのみで行われることから、梁部材２の上部のフランジ２ａの下、及び下部のフランジ２ａの上に空間が確保される。このため、梁部材２のウェブ２ｂを柱部材１の表面に近い位置まで形成することができ、ウェブ２ｂと柱部材１との間にガセットプレート８を配置し、ガセットプレート８を通じて梁部材２と柱部材１間のせん断力を伝達することができる。
【００６２】
ここで、図５により図４に示す接合部の施工手順を説明する。図５−（ａ）に示すように柱部材１の表面には予め工場でガセットプレート８が溶接される。また梁部材２の建て入れに先行し、柱部材１の周囲の、梁部材２のフランジ２ａに対応した位置に接合リングが一体化したダイヤフラム１１が配置される。
【００６３】
続いて（ｂ）に示すように梁部材２が柱部材１に回りに建て入れられ、ウェブ２ｂがガセットプレート８に、フランジ２ａがダイヤフラム１１にそれぞれボルト１２により接合される。（ｃ）に示すように全フランジ２ａのダイヤフラム１１への接合が完了した時点で、接合部が完成するが、接合リング１０と柱部材１との密着効果を上げるために、図１−（ｄ）に示すピン７を接合リング９と柱部材１との間に打ち込むこともある。
【００６４】
接合部の解体はボルト１２をダイヤフラム１１から外し、ダイヤフラム１１を梁部材2のフランジ２ａから、ウェブ２ｂをガセットプレート８からそれぞれ分離させ、梁部材２を柱部材１から分離させることにより行われる。
【００６５】
図６は柱部材１に接合される各梁部材２の梁成に差がある場合の、接合リング１０付きダイヤフラム１１の形成例を示す。（ｂ）に示すようにダイヤフラム１１は梁成の相違する梁部材２毎に段差が付けられるが、接合リング１０はその材軸方向には全ダイヤフラム１１に跨る長さを有する。接合リング１０に全ダイヤフラム１１が接合されることで、柱部材１を挟んで対向する一方の梁部材２からの引張力は他方の梁部材２から柱部材１へ伝達される。
【００６６】
図６は方向毎に梁部材２の梁成が相違する場合に対応する、下部のフランジ２ａに接合される接合リング１０付きダイヤフラム１１を示す。この場合、ダイヤフラム１１は２枚になる。上部のフランジ２ａには図４に示す接合リング１０付きダイヤフラム１１が接合される。同様の要領で、柱部材１に接合される全梁部材２の梁成が相違する場合にも接合リング１０付きダイヤフラム１１を製作することが可能である。
【００６７】
図７〜図９は柱部材１の外周面と接合リング１０の内周面との間に楔１３を挿入し、接合リング１０の柱部材１への密着効果を高めた接合部の様子を示す。図７は柱部材１が円形鋼管の場合、図８は角形鋼管の場合である。図９−（ａ）は図７−（ａ）の破線円部分の拡大図、図９−（ｂ）は図９−（ａ）の平面図である。
【００６８】
楔１３は接合リング１０と柱部材１の密着効果を高める目的で両者間のクリアランスに挿入されることから、挿入された状態を維持することができれば、挿入方法は問われないが、図面ではダイヤフラム１１を梁部材２のフランジ２ａに接合するためのボルト１２を利用して楔１３を挿入している。この場合、楔１３にはボルト１２が挿通する挿通孔１４ａを有する取付板１４が一体化し、ボルト１２のダイヤフラム１１及びフランジ２ａへの螺入に伴い、取付板１４がクリアランスに静的に挿入される。楔１３の挿入はボルト１２、もしくはそれに螺合するナット１２ａの回転によって行われる。
【００６９】
楔１３は柱部材１の断面形状に応じ、柱部材１に外接し得る平面形状をし、縦断面上は楔１３の柱部材１側の面、もしくは接合リング１０側の面に傾斜が付けられることにより根元側から先端側へかけて板厚が小さくなる形状に形成される。楔１３に取付板１４を一体化させ、ボルト１２、もしくはナット１２ａの回転によって楔１３を挿入する方法によれば、楔１３が常にボルト１２やナット１２ａにより抜け出しに対して拘束された状態にあるため、柱部材１、１を接合した使用状態において楔１３が離脱する危険性がない利点がある。
【００７０】
図面では柱部材１の外周面をガイドとして楔１３を平行移動させながら、楔１３の接合リング１０側の面によって接合リング１０をその外周側へ押圧するよう、楔１３の接合リング１０側の面に傾斜を付け、その面が接触する接合リング１０の内周面にも傾斜を付けている。接合リング１０内周面の傾斜は楔１３の挿入側から形成され、図面では下部のフランジ２ａの上側から、上部のフランジ２ａの下側からそれぞれ傾斜を形成している。
【００７１】
図７、図８のいずれの場合も、接合リング１０の中心に対する柱部材１の中心の偏りが生じないよう、楔１３は柱部材１の周方向に均等に配置されるが、柱部材１が角形鋼管の場合には図８に示すように柱部材１を安定させ易い柱部材１の各隅角部に楔１３を２方向に向けて挿入している。
【００７２】
図９は柱部材１が円形鋼管である場合の、楔１３と接合リング１０の詳細例を示す。ここでは６０ｍｍの長さに対して根元側の厚さが４ｍｍ、先端の厚さが２ｍｍの楔１３を厚さが３．３ｍｍの位置まで柱部材１と接合リング１０間のクリアランスに挿入した状況を示している。楔１３挿入前のクリアランスの幅が２ｍｍであったとすれば、１．３ｍｍ分、クリアランスが拡張しているため、それだけ接合リング１０と柱部材１の密着効果が生まれている。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）は柱部材に外接するエンドプレートと接合リングを用いて梁部材を柱部材に接合した場合の接合部の例を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）の接合リング部分の拡大図、（ｄ）はエンドプレートと接合リング間にピンを挿入する場合の状況を示した平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は図１に示す接合部の施工手順を示した縦断面図である。
【図３】（ａ）は柱部材に別体の鋼管を内接させたときの様子を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は角形鋼管の柱部材に鋼管を内接させた様子を示した平面図である。
【図４】（ａ）は柱部材に外接する接合リングが一体化したダイヤフラムを用いて梁部材を柱部材に接合した場合の接合部の例を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は柱部材が角形鋼管である様子を示した平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は図４に示す接合部の施工手順を示した縦断面図である。
【図６】（ａ）は梁成毎にダイヤフラムに段差を付けた場合の、柱部材への接合リングの装着例を示した平面図、（ｂ）は（ａ）の立面図である。
【図７】（ａ）は楔を用いて接合リングを柱部材に密着させる場合の接合部を示した縦断面図、（ｂ）は柱部材が円形鋼管の場合の（ａ）の平面図、（ｃ）は（ｂ）で使用される楔の形成例を示した平面図、（ｄ）は（ｃ）の立面図、（ｅ）は（ｃ）の側面図である。
【図８】（ａ）は楔を用いて接合リングを柱部材に密着させる場合の他の接合部を示した平面図、（ｂ）は（ａ）で使用される楔の形成例を示した平面図、（ｃ）は（ｂ）の立面図、（ｄ）は（ｂ）の側面図である。
【図９】（ａ）は図７−（ａ）の破線円部分の拡大図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１………柱部材
２………梁部材
２ａ……フランジ
２ｂ……ウェブ
３………エンドプレート
３ａ……被係止部
４………接合リング
４ａ……本体部
４ｂ……挿通孔
４ｃ……起立部
４ｄ……挿入孔
４ｅ……連結部
５………ボルト
５ａ……ナット
６………鋼管
７………ピン
８………ガセットプレート
９………ストッパ
１０……接合リング
１１……ダイヤフラム
１２……ボルト
１２ａ…ナット
１３……楔
１４……取付板
１４ａ…挿通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は建築・土木構造物において、現場で柱・梁接合部を構築した後の解体を可能にした解体自在型柱・梁接合部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼製部材を用いた柱・梁の接合部を完成させるために、鋼製部材同士を現場で接合する場合、溶接接合と高力ボルト接合のいずれかが用いられる。但し、これまでの鋼材の２〜３倍の強度を有し、現在、開発途上にある高強度鋼材（特許文献１〜３参照）の使用を前提としたとき、溶接条件や溶接性能の面から現場での溶接は不可能とされている。
【０００３】
鋼材を溶接する際には溶接性能の低下を回避するために、予熱や後熱、入熱量の制限等、一定の溶接条件が与えられる。溶接条件は鋼材の強度が高くなる程、厳しくなるが、鋼材の強度は溶接性能にも影響し、強度が高くなる程、伸び変形能力が低下する関係で、溶接性能が低下することが知られている。
【０００４】
通常の鋼材（普通強度鋼材）を溶接する場合には、溶接姿勢の向き（下向き、横向き、立ち向き、上向き）の制約はないが、高強度鋼材の場合には下向きのみに限定される可能性があるため、柱部材に高強度鋼材を使用した場合、実質的に柱部材に対して溶接することができない。
【０００５】
一方、近年、環境負荷の低減や二酸化炭素の低減策の一環として、建設業界においてもリユース工法の積極的な普及が望まれており、この観点からすれば、現場での作業により柱・梁の接合部を完成させた後、解体、または解体と再構築が可能であることが要請される。従って、仮に高強度鋼材の現場での溶接が可能であるとしても、現場での溶接により接合部を完成させる作業はこの要請には適合しない。
【０００６】
高力ボルト接合は解体、再構築の要請には適合するが、少なくとも柱部材に高強度鋼材を用い、柱部材同士、または柱部材と梁部材同士を接合する場合には、高強度鋼材の強度を生かす上で、高力ボルト自体が高強度鋼材の強度に匹敵する強度を有することが必要である。
【０００７】
鋼材の高強度化は溶接性能のみならず、鋼材の曲げ加工性にも影響し、高強度鋼材では例えば冷間で曲げられる角度が制限され、通常の鋼材の場合に可能であった９０度の曲げ加工をすること、すなわち角形鋼管を製作することが困難であることから、高強度鋼材で製作される鋼管は円形断面（円形鋼管）が多くを占める。
【０００８】
そこで、例えば鋼管である柱部材を、接合部を貫通させた形で、この柱部材に対してＨ形鋼である梁部材を接合する場合、梁部材の各フランジに接合されたスプリットティー金物（Ｔ形接合金物）のフランジを柱部材の表面に密着させた状態で、両者を貫通するボルトにより接合することが行われる（特許文献４参照）。
【０００９】
ここで、柱部材が高強度鋼材である場合、梁部材と柱部材間での応力の伝達が行われるようにするには、スプリットティー金物を貫通するボルトが上記のように高強度鋼材の強度に匹敵する強度を有することが必要である。
【００１０】
ところが、高力ボルトに高強度鋼材からなる鋼管の強度に見合う強度を持たせることが現状ではできない、とされている。高力ボルトに高強度鋼材に見合う強度を持たせようとすれば、これまでのＦ１０Ｔ級（１ｋＮ／ｍｍ２）から２倍のＦ２０Ｔ級（２ｋＮ／ｍｍ２）の引張強度が必要になるが、開発まで４〜５年掛かることが見込まれている。
【００１１】
以上のように、少なくとも柱部材に高強度鋼材を使用する場合に、解体が可能な状態に接合部を現場で完成させる手法は未だ確立されていない。柱部材に鋼管を用い、梁部材にＨ形鋼を用いた場合の解体可能な接合部の構造が存在するに過ぎない（特許文献５、６参照）。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−８８４４０号公報（段落０００１、００５１）
【特許文献２】特開２００４−２８５３６９号公報（段落００１６）
【特許文献３】特開２００６−１１８００７号公報（段落０００１、０００６）
【特許文献４】特開２００４−１００３３８号公報（請求項１、図１）
【特許文献５】特開平７−２９２９６８号公報（請求項１〜３、段落００１４〜００１７、図１〜図４）
【特許文献６】特開２００３−０５６０６０号公報（請求項４、段落００１９〜００２０、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献５では下階側の柱部材の頭部と上階側の柱部材の脚部に位置するリング状部材の間に、両リング状部材が螺合可能な接合部材を配置し、リング状部材を回転させて接合部材と梁部材端部のエンドプレートに螺合させ、梁部材を柱部材に接合している。よって高力ボルトを用いることがないため、柱部材に高強度鋼材を用いた場合にも対応することができると考えられる。しかしながら、分離している２部材に対してリング状部材を螺合させるため、各部材の製作誤差や施工誤差が許容されず、製作と施工に高い精度が要求される。また柱部材の断面に相当する口径のリング状部材を回転させるため、接合部の完成時、及び解体時の作業が大掛かりになる。
【００１４】
特許文献６では上階側の柱部材と下階側の柱部材の間にフランジを有する仕口部鉄骨を配置し、そのフランジに各柱部材の端部に一体化しているプレートをボルトにより接合しているため、前記の通り、ボルトが高強度鋼材の強度に見合う強度を有しない現状では柱部材に高強度鋼材を使用した場合に対応することはできない。
【００１５】
本発明は上記背景より、柱部材に高強度鋼材を使用する場合にも解体が自在な状態に接合部を完成させることが可能な解体自在型柱・梁接合部を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に記載の解体自在型柱・梁接合部は、閉鎖断面形の柱部材とフランジを有する梁部材からなり、前記梁部材のフランジの端面に接合されたエンドプレートが前記柱部材の外周面に接触した状態で、前記梁部材が前記柱部材の外周に配置され、前記梁部材のフランジの上下に位置し、前記エンドプレートの梁部材側の面に接触する一組の環状の接合リングが互いにボルト接合された状態で前記梁部材が前記柱部材に接合されていることを構成要件とする。
【００１７】
本発明は少なくとも柱部材が主に高強度鋼材である場合を対象とするが、普通強度鋼材である場合も含む。高強度鋼材は現行の構造用鋼材（普通強度鋼材）の引張強度４００Ｎ／ｍｍ２の約２倍程度の８００Ｎ／ｍｍ２前後程度以上の引張強度を有する鋼材であり、１５００Ｎ／ｍｍ２前後程度までの引張強度を有する超高強度鋼材を含む。
【００１８】
請求項１では梁部材のフランジ端面に接合されたエンドプレートが柱部材の外周面に接触した状態で、一組の接合リングが互いにボルト接合されることで、両接合リングの接合に伴い、内周側へ圧力を及ぼし、エンドプレートを柱部材側へ押圧する。この結果、エンドプレートの柱部材側の面が柱部材に密着するため、ずれることなく、梁部材からの力を柱部材に伝達することが可能になる。
【００１９】
梁部材のフランジはそれを上下から挟み込む一組の接合リングが接合されることにより、接合リングに一体化する。また接合リングがボルトの締結によりエンドプレートに押圧力を与えることで、エンドプレートを柱部材に密着させることになる。
【００２０】
環状の接合リングは柱部材の回りを周回して配置されるため、一方の梁部材に作用する引張力は対向する梁部材側からエンドプレートを介して柱部材に伝達される。結果としてエンドプレートが柱部材に対して何らずれを生ずることなく、梁部材と柱部材間での曲げモーメントの伝達が図られる。
【００２１】
梁部材から柱部材へのせん断力の伝達を円滑にするには、梁部材のウェブと柱部材の双方にガセットプレートが接合されるが、ガセットプレートの配置が困難な場合は、梁部材のフランジに水平ハンチを形成することにより対応することが行われる。
【００２２】
エンドプレートが柱部材に密着し、梁部材と柱部材間での曲げモーメントの伝達が可能になりながらも、実際にはエンドプレートと柱部材の接合にボルトは使用されないため、ボルトが高強度鋼材の強度に見合う強度を有する必要性に直面することがなく、鋼管（柱部材）が高強度鋼材である場合に対応することが可能になる。
【００２３】
また請求項１では梁部材の各フランジの上下に接合リングがボルトにより接合されるものの、接合リングとエンドプレート、エンドプレートと柱部材は直接接合されることがない。このため、ボルトの締結を解除し、接合リングを梁部材から分離させれば、接合リングとエンドプレート、柱部材がそれぞれ分離自在となり、ボルトの解除のみで接合部を解体することが可能になる。
【００２４】
ボルトは上下の接合リングを接合することによりエンドプレートを柱部材側へ押圧し、エンドプレートと柱部材を密着させるだけの引張強度を有すればよい。ここで、エンドプレートの接合リング側の面と、接合リングのエンドプレート側の面の少なくともいずれか一方に傾斜を付ければ、上下の接合リング間に作用する圧縮力の、傾斜面に直交する成分がエンドプレートを柱部材側へ押圧する力として作用するため、ボルトの締結によるエンドプレートに対する押圧効果を上げることが可能である。
【００２５】
この場合、エンドプレート、または接合リングには、上下の接合リングに挟まれる梁部材のフランジ位置からその上下へかけ、梁部材から柱部材へ向かう傾斜が付けられる。エンドプレートを柱部材に密着させるときに、柱部材をその内側へ変形させないようにするために、柱部材のエンドプレートの配置区間を厚肉にすることもある。
【００２６】
エンドプレートを柱部材側へ押圧する効果は請求項２に記載のように、接合リングのエンドプレート側に挿入孔が形成され、この挿入孔にピンが打ち込まれることによっても得られる。この場合、挿入孔の内周面は打ち込み側から奥側へかけて断面が次第に小さくなる傾斜が付けられ、ピンは打撃され、奥側へ打ち込まれることによりエンドプレートを柱部材側へ押圧する。ピン自体が根元側から先端側へかけて断面が小さくなる形をすることもある。
【００２７】
請求項３に記載の解体自在型柱・梁接合部は、閉鎖断面形の柱部材とフランジを有する梁部材からなり、前記柱部材の外周を包囲し、その外周面に接触する環状の接合リングが一体化したダイヤフラムの前記接合リングが前記柱部材の外周面に接触した状態で、前記梁部材が柱部材の外周に配置され、前記ダイヤフラムが前記梁部材のフランジに重なってボルト接合されていることを構成要件とする。
【００２８】
請求項３に記載の発明も、少なくとも柱部材が主に高強度鋼材である場合を対象とするが、普通強度鋼材である場合も含む。高強度鋼材は前記の通り、約８００Ｎ／ｍｍ２前後程度以上の引張強度を有する鋼材であり、１５００Ｎ／ｍｍ２前後程度までの引張強度を有する超高強度鋼材を含む。
【００２９】
請求項３では柱部材の外周面に接触する接合リングがダイヤフラムに一体化していることから、ダイヤフラムを梁部材のフランジにボルトにより接合することで、梁部材からの圧縮力を柱部材に伝達することが可能になる。接合リングは柱部材に直接接合されないため、両者間に引張ボルト接合した場合と同等の圧縮力を作用させることはないが、請求項２と同様に、例えば接合リングの柱部材側に挿入孔を形成し、この挿入孔にピンを打ち込むことで、接合リングと柱部材間に圧縮力を作用させるようにすることもできる。
【００３０】
また請求項４に記載のように柱部材の外周面と接合リングの内周面との間に楔が挿入されることで、ピンを打ち込む場合と同等の効果が得られる。楔は前記ピンと同様に根元側から先端側へかけて断面が、または板厚が小さくなる形状をし、ピンと同様に打撃されることにより（動的に）、またはねじ（ボルト）の螺入等に伴って（静的に）柱部材と接合リングとの間に挿入される。楔の挿入に伴い、楔が柱部材と接合リングに対し、互いに分離する向きに圧力を及ぼすため、接合リングの柱部材への密着効果が向上する。
【００３１】
一方の梁部材からの引張力は柱部材の回りを周回する接合リングを介し、対向する梁部材側から柱部材に伝達される。結果としてダイヤフラムの梁部材フランジへのボルト接合により、梁部材と柱部材間での曲げモーメントの伝達が図られる。
【００３２】
梁部材から柱部材へのせん断力の伝達は、梁部材のウェブと柱部材の双方にガセットプレートを接合することにより図られるが、ガセットプレートの配置が困難な場合は、梁部材のフランジに水平ハンチを形成することにより対応することもある。
【００３３】
請求項３ではダイヤフラムの梁部材への接合により梁部材と柱部材間での曲げモーメントの伝達が可能になるが、柱部材との接合に高力ボルトを使用することがないため、ボルトが高強度鋼材の強度に見合う強度を有する必要性に直面することがなく、鋼管（柱部材）が高強度鋼材である場合に対応することが可能になる。
【００３４】
また請求項３では梁部材のフランジにダイヤフラムがボルトにより接合されるものの、接合リングと柱部材は直接接合されることがないことから、ボルトの締結を解除し、ダイヤフラムを梁部材から分離させれば、ダイヤフラムと柱部材がそれぞれ分離するため、ボルトの解除のみで接合部を解体することが可能である。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１、３のいずれも、梁部材と柱部材との直接の接合に高力ボルトを使用することがないため、ボルトが高強度鋼材の強度に見合う強度を有する必要がなく、鋼管（柱部材）が高強度鋼材である場合に対応することが可能である。
【００３６】
また請求項１、３のいずれも、柱部材とその外周面に接触するエンドプレートや接合リングが直接接合されることがないため、ボルトの締結を解除することにより接合部を解体することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３８】
図１は閉鎖断面形の柱部材１とフランジ２ａを有する梁部材２からなり、梁部材２のフランジ２ａの端面に接合されたエンドプレート３が柱部材１の外周面に接触した状態で、梁部材２が柱部材１の外周に配置され、梁部材２のフランジ２ａの上下に位置し、エンドプレート３の梁部材２側の面に接触する一組の環状の接合リング４、４が互いにボルト５により接合され、エンドプレート３が柱部材１（鋼管６）に密着した状態で梁部材２が柱部材１に接合されている解体自在型柱・梁接合部の構成例を示す。
【００３９】
柱部材１には鋼管、または角形鋼管が使用される。梁部材２には主にＨ形鋼が使用されるが、上下にフランジ２ａを有する鋼材であればよいため、梁部材２はＨ形鋼が並列した形や閉鎖形の断面の場合もある。柱部材１の内部にはコンクリートやモルタル等が充填されることもある。
【００４０】
図面ではエンドプレート３の柱部材１への密着・押圧に伴う柱部材１の変形を防止するために、上下のエンドプレート３、３が跨る区間に厚肉の鋼管６を配置しているが、柱部材１自体が変形を生じない程度の十分な肉厚を有している場合には鋼管６は必ずしも必要とはされない。柱部材１に高強度鋼材を用いた場合には、柱部材１と鋼管６は工場で溶接される。エンドプレート３は柱部材１に高強度鋼材を用いた場合の現場溶接による影響を回避するために、原則として工場で梁部材２のフランジ２ａに溶接される。
【００４１】
柱部材１の変形を防止するために、少なくとも上下のエンドプレート３、３が跨る区間を厚肉にすることは図３に示すように柱部材１に鋼管６を内接させることによっても可能である。柱部材１に高強度鋼材を使用した場合、原則として図１、図３に示す鋼管６にも高強度鋼材が使用されるが、鋼管６に十分な肉厚を与えることができれば、普通強度鋼材も使用される。
【００４２】
図３−（ａ）に示す、鋼管６が内接した柱部材１は（ｂ）に示すように電縫鋼管の製造の要領で、帯状から円形状に折り曲げられた柱部材１の原形の鋼材に鋼管６を挿入し、鋼材の幅方向両端を溶接することにより製作される。（ｃ）は柱部材１が角形鋼管である場合に、鋼管６が一体化した柱部材１を製作した様子を示す。ここでは加工の便宜から柱部材１の中心を挟んで対向する２箇所で柱部材１を鋼管６に溶接している。
【００４３】
接合リング４は図１−（ｂ）に示すようにエンドプレート３が柱部材１（鋼管６）に外接したときに、全エンドプレート３を包囲する大きさの環状をし、内周面においてエンドプレート３の梁部材２側の面に接触し得る状態になる。一組の接合リング４、４は梁部材２の各フランジ２ａに付き、上下で対になり、ボルト５によって接合されるため、接合リング４の本体部４ａのいずれかに挿通孔４ｂが形成される。
【００４４】
接合リング４の本体部４ａは例えば角形の断面形状をし、ボルト５の締め付けに伴って幅方向（半径方向）にエンドプレート３に圧力を与えられるだけの厚さと幅を有する。ボルト５には主に高力ボルトが使用される。
【００４５】
一組の接合リング４、４は梁部材２の各フランジ２ａに付き、上下で対になるため、同一の形状に形成されることもあるが、図面ではボルト５の締結作業性等により上下の接合リング４、４を非対称形にしている。具体的にはボルト５の締結と解除の作業をし易くするために、上部のフランジ２ａの上側に位置する接合リング４と下部のフランジ２ａの下側に位置する接合リング４の、平面上、梁部材２を外した位置の４箇所に、挿通孔４ｂを有する連結部４ｅを形成している。挿通孔４ｂ、または連結部４ｅの配置と数は任意である。
【００４６】
図面ではまた、エンドプレート３に対して楔効果を付与する後述のピン７を挿入する便宜より、ピン７を挿入する側、すなわち上部のフランジ２ａの上側の接合リング４と下部のフランジ２ａの下側の接合リング４の本体部４ａに連続し、エンドプレート３に沿って接触する起立部４ｃを形成している。
【００４７】
接合リング４にピン７を挿入する場合は、図１−（ｃ）に示すように起立部４ｃの内周に、周方向に沿って複数の挿入孔４ｄが形成され、全挿入孔４ｄ、またはいずれかの挿入孔４ｄにピン７が打ち込まれる。挿入孔４ｄは少なくとも図１−（ｂ）におけるエンドプレート３が存在する区間に形成されればよい。挿入孔４ｄの内周面、またはピン７はピン７の打ち込みによって接合リング４を外周側へ、エンドプレート３を内周側へそれぞれ押圧するよう、楔形の形状に形成される。図１−（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面を示す。
【００４８】
上下で対になる一組の接合リング４、４は図１−（ａ）、（ｃ）に示すようにそれぞれの本体部４ａ、４ａを貫通するボルト５にナット５ａが緊結されることにより梁部材２のフランジ２ａに密着しながら、互いに接合される。接合リング４、４の接合と同時に、エンドプレート３が柱部材１側へ押圧されて塑性変形しようとし、柱部材１（鋼管６）に密着する。接合リング４はフランジ２ａの厚さ方向に圧縮力を受け、その方向に変形しようとすることで、ポアソン比に従って直交方向に膨らもうとするため、ボルト５による接合によってエンドプレート３を押圧する効果が発生する。
【００４９】
このボルト５の締結に伴う接合リング４、４によるエンドプレート３に対する押圧効果を確実に得るために、図１−（ｃ）に示すようにエンドプレート３の接合リング４側の面と、接合リング４のエンドプレート３側の面のいずれか一方、または双方に傾斜が付けられる。いずれの場合も、面には図示するように梁部材２のフランジ２ａに近い側から遠い側へかけて梁部材２から柱部材１へ向かう傾斜が付けられる。
【００５０】
図１の場合、（ａ）に示すように梁部材２の上部のフランジ２ａの下側、及び下部のフランジ２ａの上側に接合リング４とエンドプレート３が存在することから、これらとの干渉を回避するために、梁部材２はウェブ２ｂの端面がフランジ２ａの端面より柱部材１に対して後退した形になる。
【００５１】
接合リング４とエンドプレート３の存在により梁部材２のウェブ２ｂと柱部材１（鋼管６）との間の空間に、せん断力の伝達を図るガセットプレート８を配置することができなくなる可能性がある。そこで、ガセットプレート８を配置できない場合に備え、図面ではフランジ２ａの幅を梁部材２の材軸方向の中心側から端部側へかけて次第に拡大する形状にし、水平ハンチを形成することにより、フランジ２ａを通じての梁部材２と柱部材１間でのせん断力の伝達を図っている。
【００５２】
ここで、図２により図１に示す接合部の施工手順を説明する。図２−（ａ）に示すように梁部材２の建て入れに先行し、柱部材１の周囲に、梁部材２の各フランジ２ａ毎に、一組の接合リング４、４が配置される。接合リング４は梁部材２に一体化しているエンドプレート３との干渉が生じない位置に配置される。
【００５３】
続いて（ｂ）に示すように予めフランジ２ａにエンドプレート３が溶接された梁部材２が柱部材１の回りに建て入れられ、エンドプレート３が柱部材１（鋼管６）の表面に接触した状態で設置される。そのまま、梁部材２が柱部材１等に支持された状態で、（ｃ）に示すように一組の接合リング４、４がフランジ２ａに接触させられ、両接合リング４、４とフランジ２ａに対し、ボルト５が貫通させられ、ナット５ａが緊結されることにより接合部が完成する。
【００５４】
梁部材２の建て入れ時に梁部材２の柱部材１側の端部を柱部材１に支持させるために、図１では梁部材２の上部のフランジ２ａに接合されているエンドプレート３の下端位置の柱部材１（鋼管６）にストッパ９を固定している。ストッパ９は例えば少なくとも先端側にねじが切られた形をし、柱部材１（鋼管６）にその外周側から螺入することにより柱部材１（鋼管６）に固定される。
【００５５】
接合部の解体は組み立て時とは逆に、ナット５ａの緊結を解除してボルト５を接合リング４から外し、接合リング４をフランジ２ａから分離させ、梁部材２を柱部材１から分離させることにより行われる。
【００５６】
図４は閉鎖断面形の柱部材１とフランジ２ａを有する梁部材２からなり、柱部材１の外周を包囲し、その外周面に接触する環状の接合リング１０が一体化したダイヤフラム１１の接合リング１０が柱部材１の外周面に接触した状態で、梁部材２が柱部材１の外周に配置され、ダイヤフラム１１が梁部材２のフランジ２ａに重なってボルト接合されている解体自在型柱・梁接合部の構成例を示す。柱部材１には鋼管、または角形鋼管が使用される。梁部材２にはＨ形鋼の他、Ｈ形鋼が並列した形や閉鎖形の断面の鋼材が使用され、柱部材１の内部にはコンクリートやモルタル等が充填されることもある。
【００５７】
図面では柱部材１に材軸方向に同一断面の鋼管を使用しているが、図１、図３の場合と同様に鋼管６を付加する等により少なくとも接合部の区間の肉厚を増すこともある。またダイヤフラム１１のフランジ２ａへの接合によって接合リング１０の柱部材１への密着効果を得るために、図１−（ｃ）に示すように柱部材１（鋼管６）の表面に傾斜を付けることもある。
【００５８】
接合リング１０は柱部材１の外周を周回する大きさの環状をし、内周面において柱部材１の表面に接触し得る状態になる。柱部材１が図４−（ｃ）に示すような角形鋼管の場合には、接合リング１０は方形状に形成される。接合リング１０は接合リング４の本体部４ａと同様に例えば角形の断面形状をし、幅方向（半径方向）に、柱部材１との間で圧力を及ぼし合える厚さと幅を有する。
【００５９】
接合リング１０の内周面と柱部材１の外周面との間には、接合リング１０を柱部材１の外周に配置した状態から落とし込めるよう、実際にはクリアランスが存在する。このクリアランスの存在により接合リング１０が柱部材１に対してがたつきやずれを生ずる可能性がある場合等、クリアランスを埋める必要がある場合には、後述（図７〜図９）のようにクリアランスに楔１３が挿入される。
【００６０】
ダイヤフラム１１は図４−（ｂ）に示すように柱部材１に接合される全梁部材２、または一部の梁部材２のフランジ２ａを同時に覆い、フランジ２ａとの間で曲げモーメントを伝達できるだけの平面積を持ち、接合リング１０とは予め溶接により一体化する。図４−（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の断面を示す。図４に示す接合部ではダイヤフラム１１がフランジ２ａに摩擦接合されるため、ボルト１２には主に高力ボルト（超高力ボルトも可能）が使用される。
【００６１】
図４に示す接合部は梁部材２と柱部材１との接合がダイヤフラム１１を梁部材２のフランジ２ａにボルト１２により接合するのみで行われることから、梁部材２の上部のフランジ２ａの下、及び下部のフランジ２ａの上に空間が確保される。このため、梁部材２のウェブ２ｂを柱部材１の表面に近い位置まで形成することができ、ウェブ２ｂと柱部材１との間にガセットプレート８を配置し、ガセットプレート８を通じて梁部材２と柱部材１間のせん断力を伝達することができる。
【００６２】
ここで、図５により図４に示す接合部の施工手順を説明する。図５−（ａ）に示すように柱部材１の表面には予め工場でガセットプレート８が溶接される。また梁部材２の建て入れに先行し、柱部材１の周囲の、梁部材２のフランジ２ａに対応した位置に接合リングが一体化したダイヤフラム１１が配置される。
【００６３】
続いて（ｂ）に示すように梁部材２が柱部材１に回りに建て入れられ、ウェブ２ｂがガセットプレート８に、フランジ２ａがダイヤフラム１１にそれぞれボルト１２により接合される。（ｃ）に示すように全フランジ２ａのダイヤフラム１１への接合が完了した時点で、接合部が完成するが、接合リング１０と柱部材１との密着効果を上げるために、図１−（ｄ）に示すピン７を接合リング９と柱部材１との間に打ち込むこともある。
【００６４】
接合部の解体はボルト１２をダイヤフラム１１から外し、ダイヤフラム１１を梁部材2のフランジ２ａから、ウェブ２ｂをガセットプレート８からそれぞれ分離させ、梁部材２を柱部材１から分離させることにより行われる。
【００６５】
図６は柱部材１に接合される各梁部材２の梁成に差がある場合の、接合リング１０付きダイヤフラム１１の形成例を示す。（ｂ）に示すようにダイヤフラム１１は梁成の相違する梁部材２毎に段差が付けられるが、接合リング１０はその材軸方向には全ダイヤフラム１１に跨る長さを有する。接合リング１０に全ダイヤフラム１１が接合されることで、柱部材１を挟んで対向する一方の梁部材２からの引張力は他方の梁部材２から柱部材１へ伝達される。
【００６６】
図６は方向毎に梁部材２の梁成が相違する場合に対応する、下部のフランジ２ａに接合される接合リング１０付きダイヤフラム１１を示す。この場合、ダイヤフラム１１は２枚になる。上部のフランジ２ａには図４に示す接合リング１０付きダイヤフラム１１が接合される。同様の要領で、柱部材１に接合される全梁部材２の梁成が相違する場合にも接合リング１０付きダイヤフラム１１を製作することが可能である。
【００６７】
図７〜図９は柱部材１の外周面と接合リング１０の内周面との間に楔１３を挿入し、接合リング１０の柱部材１への密着効果を高めた接合部の様子を示す。図７は柱部材１が円形鋼管の場合、図８は角形鋼管の場合である。図９−（ａ）は図７−（ａ）の破線円部分の拡大図、図９−（ｂ）は図９−（ａ）の平面図である。
【００６８】
楔１３は接合リング１０と柱部材１の密着効果を高める目的で両者間のクリアランスに挿入されることから、挿入された状態を維持することができれば、挿入方法は問われないが、図面ではダイヤフラム１１を梁部材２のフランジ２ａに接合するためのボルト１２を利用して楔１３を挿入している。この場合、楔１３にはボルト１２が挿通する挿通孔１４ａを有する取付板１４が一体化し、ボルト１２のダイヤフラム１１及びフランジ２ａへの螺入に伴い、取付板１４がクリアランスに静的に挿入される。楔１３の挿入はボルト１２、もしくはそれに螺合するナット１２ａの回転によって行われる。
【００６９】
楔１３は柱部材１の断面形状に応じ、柱部材１に外接し得る平面形状をし、縦断面上は楔１３の柱部材１側の面、もしくは接合リング１０側の面に傾斜が付けられることにより根元側から先端側へかけて板厚が小さくなる形状に形成される。楔１３に取付板１４を一体化させ、ボルト１２、もしくはナット１２ａの回転によって楔１３を挿入する方法によれば、楔１３が常にボルト１２やナット１２ａにより抜け出しに対して拘束された状態にあるため、柱部材１、１を接合した使用状態において楔１３が離脱する危険性がない利点がある。
【００７０】
図面では柱部材１の外周面をガイドとして楔１３を平行移動させながら、楔１３の接合リング１０側の面によって接合リング１０をその外周側へ押圧するよう、楔１３の接合リング１０側の面に傾斜を付け、その面が接触する接合リング１０の内周面にも傾斜を付けている。接合リング１０内周面の傾斜は楔１３の挿入側から形成され、図面では下部のフランジ２ａの上側から、上部のフランジ２ａの下側からそれぞれ傾斜を形成している。
【００７１】
図７、図８のいずれの場合も、接合リング１０の中心に対する柱部材１の中心の偏りが生じないよう、楔１３は柱部材１の周方向に均等に配置されるが、柱部材１が角形鋼管の場合には図８に示すように柱部材１を安定させ易い柱部材１の各隅角部に楔１３を２方向に向けて挿入している。
【００７２】
図９は柱部材１が円形鋼管である場合の、楔１３と接合リング１０の詳細例を示す。ここでは６０ｍｍの長さに対して根元側の厚さが４ｍｍ、先端の厚さが２ｍｍの楔１３を厚さが３．３ｍｍの位置まで柱部材１と接合リング１０間のクリアランスに挿入した状況を示している。楔１３挿入前のクリアランスの幅が２ｍｍであったとすれば、１．３ｍｍ分、クリアランスが拡張しているため、それだけ接合リング１０と柱部材１の密着効果が生まれている。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）は柱部材に外接するエンドプレートと接合リングを用いて梁部材を柱部材に接合した場合の接合部の例を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）の接合リング部分の拡大図、（ｄ）はエンドプレートと接合リング間にピンを挿入する場合の状況を示した平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は図１に示す接合部の施工手順を示した縦断面図である。
【図３】（ａ）は柱部材に別体の鋼管を内接させたときの様子を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は角形鋼管の柱部材に鋼管を内接させた様子を示した平面図である。
【図４】（ａ）は柱部材に外接する接合リングが一体化したダイヤフラムを用いて梁部材を柱部材に接合した場合の接合部の例を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は柱部材が角形鋼管である様子を示した平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は図４に示す接合部の施工手順を示した縦断面図である。
【図６】（ａ）は梁成毎にダイヤフラムに段差を付けた場合の、柱部材への接合リングの装着例を示した平面図、（ｂ）は（ａ）の立面図である。
【図７】（ａ）は楔を用いて接合リングを柱部材に密着させる場合の接合部を示した縦断面図、（ｂ）は柱部材が円形鋼管の場合の（ａ）の平面図、（ｃ）は（ｂ）で使用される楔の形成例を示した平面図、（ｄ）は（ｃ）の立面図、（ｅ）は（ｃ）の側面図である。
【図８】（ａ）は楔を用いて接合リングを柱部材に密着させる場合の他の接合部を示した平面図、（ｂ）は（ａ）で使用される楔の形成例を示した平面図、（ｃ）は（ｂ）の立面図、（ｄ）は（ｂ）の側面図である。
【図９】（ａ）は図７−（ａ）の破線円部分の拡大図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１………柱部材
２………梁部材
２ａ……フランジ
２ｂ……ウェブ
３………エンドプレート
３ａ……被係止部
４………接合リング
４ａ……本体部
４ｂ……挿通孔
４ｃ……起立部
４ｄ……挿入孔
４ｅ……連結部
５………ボルト
５ａ……ナット
６………鋼管
７………ピン
８………ガセットプレート
９………ストッパ
１０……接合リング
１１……ダイヤフラム
１２……ボルト
１２ａ…ナット
１３……楔
１４……取付板
１４ａ…挿通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖断面形の柱部材とフランジを有する梁部材からなり、前記梁部材のフランジの端面に接合されたエンドプレートが前記柱部材の外周面に接触した状態で、前記梁部材が前記柱部材の外周に配置され、前記梁部材のフランジの上下に位置し、前記エンドプレートの梁部材側の面に接触する一組の環状の接合リングが互いにボルト接合された状態で前記梁部材が前記柱部材に接合されていることを特徴とする解体自在型柱・梁接合部。
【請求項２】
前記接合リングの前記エンドプレート側に挿入孔が形成され、この挿入孔にピンが打ち込まれていることを特徴とする請求項１に記載の解体自在型柱・梁接合部。
【請求項３】
閉鎖断面形の柱部材とフランジを有する梁部材からなり、前記柱部材の外周を包囲し、その外周面に接触する環状の接合リングが一体化したダイヤフラムの前記接合リングが前記柱部材の外周面に接触した状態で、前記梁部材が柱部材の外周に配置され、前記ダイヤフラムが前記梁部材のフランジに重なってボルト接合されていることを特徴とする解体自在型柱・梁接合部。
【請求項４】
前記柱部材の外周面と前記接合リングの内周面との間に楔が挿入されていることを特徴とする請求項３に記載の解体自在型柱・梁接合部。
【請求項１】
閉鎖断面形の柱部材とフランジを有する梁部材からなり、前記梁部材のフランジの端面に接合されたエンドプレートが前記柱部材の外周面に接触した状態で、前記梁部材が前記柱部材の外周に配置され、前記梁部材のフランジの上下に位置し、前記エンドプレートの梁部材側の面に接触する一組の環状の接合リングが互いにボルト接合された状態で前記梁部材が前記柱部材に接合されていることを特徴とする解体自在型柱・梁接合部。
【請求項２】
前記接合リングの前記エンドプレート側に挿入孔が形成され、この挿入孔にピンが打ち込まれていることを特徴とする請求項１に記載の解体自在型柱・梁接合部。
【請求項３】
閉鎖断面形の柱部材とフランジを有する梁部材からなり、前記柱部材の外周を包囲し、その外周面に接触する環状の接合リングが一体化したダイヤフラムの前記接合リングが前記柱部材の外周面に接触した状態で、前記梁部材が柱部材の外周に配置され、前記ダイヤフラムが前記梁部材のフランジに重なってボルト接合されていることを特徴とする解体自在型柱・梁接合部。
【請求項４】
前記柱部材の外周面と前記接合リングの内周面との間に楔が挿入されていることを特徴とする請求項３に記載の解体自在型柱・梁接合部。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−３８３６７（Ｐ２００８−３８３６７Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１０６１５（Ｐ２００６−２１０６１５）
【出願日】平成１８年８月２日（２００６．８．２）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２日（２００６．８．２）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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