JP7152440B2 - 柱部材の乾式継手構造および建築物 - Google Patents

Description

この発明は、鋼管柱等の柱部材を上下方向に連結する継手構造の技術分野に属し、更にいえば、鋼管柱等の柱部材を溶接手段を用いることなく上下方向に連結する乾式継手構造に関する。

従来、鋼管柱等の柱部材を上下方向に連結（接合）する構造として、例えば特許文献１、２に示したように、上柱部材と下柱部材との端部同士を現場溶接で連結する溶接継手構造が一般的であった。

特開平４－３２７３９７号公報 実開昭６３－１７００８４号公報

しかしながら、前記溶接継手構造は、現場で溶接作業を行うために天候の影響を受けるほか、熟練工を必要とする等、工期が長引くおそれがあり、不合理かつ不経済という課題があった。また、溶接工の技量や天候に左右されやすく品質性が懸念されるという課題もあった。さらに、現場での超音波探傷試験等の溶接部の検査や、その検査結果を特定行政庁等へ提出し審査を受領しないと次の工程へ進めないほか、接合作業後のエレクションピースの切断・研磨作業も行わなければならず、非常に煩雑であるという課題もあった。

したがって、本発明は、上記した背景技術の課題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、上柱部材と下柱部材とを現場で溶接手段を一切用いることなく連結する構成を実現することにより、天候に左右されず、熟練工を必要とせず、安定した品質を提供でき、また機械的作業で簡易に実現できる、施工性、経済性、及び品質性に優れた柱部材の乾式継手構造および建築物を提供することである。

上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る柱部材の乾式継手構造は、上柱部材と下柱部材とが一対の継手部材を介してボルト接合により連結される柱部材の乾式継手構造であって、
前記継手部材は、ベース部材と鉛直部材とを有し、前記上柱部材の下端部および前記下柱部材の上端部にそれぞれ前記鉛直部材同士が突き合わせ可能に設けられており、突き合わされた前記鉛直部材同士に跨設されたプレート部材をボルト接合することにより前記上柱部材と前記下柱部材とが連結されること（但し、前記上柱部材と前記下柱部材とが硬化材を用いて連結されることを除く）を特徴とする、
請求項２に記載した発明に係る柱部材の乾式継手構造は、上柱部材と下柱部材とが一対の継手部材を介してボルト接合により連結される柱部材の乾式継手構造であって、
前記上下の柱部材は、角形鋼管であること、
前記継手部材は、四角形状のベース部材と、前記ベース部材の対角線上に配設される平面視十字状の鉛直部材とを有し、前記上柱部材の下端部および前記下柱部材の上端部にそれぞれ前記鉛直部材同士が突き合わせ可能に設けられており、突き合わされた前記鉛直部材同士に跨設されたプレート部材をボルト接合することにより前記上柱部材と前記下柱部材とが連結されること（但し、前記上柱部材と前記下柱部材とが硬化材を用いて連結されることを除く）を特徴とする。
請求項３に記載した発明に係る柱部材の乾式継手構造は、上柱部材と下柱部材とが一対の継手部材を介してボルト接合により連結される柱部材の乾式継手構造であって、
前記上下の柱部材は、角形鋼管であること、
前記継手部材は、四角形状のベース部材と鉛直部材とを有し、前記鉛直部材は、前記ベース部材の中央部に配設される鋼管部材と、前記鋼管部材の外周面から前記ベース部材の対角線上の四方に配設される接続片部材とを備え、前記上柱部材の下端部および前記下柱部材の上端部にそれぞれ前記鉛直部材同士が突き合わせ可能に設けられており、突き合わされた前記鉛直部材同士に跨設されたプレート部材をボルト接合することにより前記上柱部材と前記下柱部材とが連結されること（但し、前記上柱部材と前記下柱部材とが硬化材を用いて連結されることを除く）を特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１～３のいずれか１項に記載した柱部材の乾式継手構造において、前記継手部材は、そのベース部材が、前記上下の柱部材の端縁部に載置させて設けられていること、又は、前記上下の柱部材の内周面に当接させて設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項１～４のいずれか１項に記載した柱部材の乾式継手構造において、前記継手部材は、柱軸方向からみて、柱外径内にほぼ収まる構造であることを特徴とする。

請求項６に記載した発明は、請求項１～５のいずれか１項に記載した柱部材の乾式継手構造において、前記鉛直部材は、前記ベース部材に、柱軸方向からみて左右対称に配設されていることを特徴とする。

請求項７に記載した発明に係る建築物は、請求項１～６のいずれか１項に記載の乾式継手構造を用いて構築されることを特徴とする。

本発明に係る柱部材の乾式継手構造によれば、上柱部材と下柱部材とを現場で溶接手段を一切用いることなく連結する構成を実現したことにより、天候に左右されず、熟練工を必要とせず、安定した品質を提供でき、また機械的作業で簡易に実現できる、施工性、経済性、及び品質性（品質管理）に優れた柱部材の乾式継手構造を提供することができる。
また、継手部材が柱外径よりも内側にほぼ収まっているため、外壁の取り付け、及び耐火被覆の施工、内装の納まりが容易という利点もある。

Ａは、実施例１に係る柱部材の乾式継手構造を構成する上柱部材と下柱部材との接合部を示した斜視図であり、Ｂは、下柱部材の上端部に設けた継手部材を示した平面図であり、Ｃは、柱部材の乾式継手構造を示した斜視図である。 Ａは、実施例１のバリエーションに係る柱部材の乾式継手構造を構成する上柱部材と下柱部材との接合部を示した斜視図であり、Ｂは、下柱部材の上端部に設けた継手部材を示した平面図であり、Ｃは、柱部材の乾式継手構造を示した斜視図である。 Ａは、実施例２に係る柱部材の乾式継手構造を構成する上柱部材と下柱部材との接合部を示した斜視図であり、Ｂは、下柱部材の上端部に設けた継手部材を示した平面図であり、Ｃは、柱部材の乾式継手構造を示した斜視図である。 Ａは、実施例２のバリエーションに係る柱部材の乾式継手構造を構成する上柱部材と下柱部材との接合部を示した斜視図であり、Ｂは、下柱部材の上端部に設けた継手部材を示した平面図であり、Ｃは、柱部材の乾式継手構造を示した斜視図である。 Ａは、実施例２のバリエーションに係る柱部材の乾式継手構造を構成する上柱部材と下柱部材との接合部を示した斜視図であり、Ｂは、下柱部材の上端部に設けた継手部材を示した平面図であり、Ｃは、柱部材の乾式継手構造を示した斜視図である。 Ａは、実施例２のバリエーションに係る柱部材の乾式継手構造を構成する上柱部材と下柱部材との接合部を示した斜視図であり、Ｂは、下柱部材の上端部に設けた継手部材を示した平面図であり、Ｃは、柱部材の乾式継手構造を示した斜視図である。 Ａは、実施例２のバリエーションに係る柱部材の乾式継手構造を構成する上柱部材と下柱部材との接合部を示した斜視図であり、Ｂは、下柱部材の上端部に設けた継手部材を示した平面図であり、Ｃは、柱部材の乾式継手構造を示した斜視図である。

次に、本発明に係る柱部材の乾式継手構造の実施例を図面に基づいて説明する。

本発明に係る柱部材の乾式継手構造１０は、図１に示したように、上柱部材１と下柱部材２とが一対の継手部材３、４を介してボルト９接合により連結される柱部材１、２の乾式継手構造である。前記継手部材３、４は、ベース部材３１、４１と鉛直部材３２、４２とを有し、前記上柱部材１の下端部および前記下柱部材２の上端部にそれぞれ前記鉛直部材３２、４２同士が突き合わせ可能に設けられており、突き合わされた前記鉛直部材３２、４２同士に跨設されたプレート部材８をボルト９で接合することにより前記上柱部材１と前記下柱部材２とが連結されている（但し、前記上柱部材と前記下柱部材とが硬化材を用いて連結されることを除く）。
前記上柱部材１と前記下柱部材２は、本実施例では角形鋼管（一例として、外径サイズが２５０×２５０ｍｍ）で実施しているが、丸形鋼管でも実施可能である。

前記継手部材３は、本実施例では、鋼板を採用し、前記上柱部材１の外形（断面形状）とほぼ一致する大きさに加工したベース部材３１と、所要の高さの平面視十字状に組み立てた鉛直部材３２とを溶接等の接合手段で一体化した構造で実施され、前記上柱部材１の下端縁部に載置した（突き合わせた）状態で溶接手段により一体化されている。
同様に、前記継手部材４は、本実施例では、鋼板を採用し、前記下柱部材２の外形とほぼ一致する大きさに加工したベース部材４１と、所要の高さの平面視十字状に組み立てた鉛直部材４２とを溶接等の接合手段で一体化した構造で実施され、前記下柱部材２の上端縁部に載置した状態で溶接手段により一体化されている。

なお、本実施例に係る前記平面視十字状に組み立てた鉛直部材３２、４２はそれぞれ、接合するベース部材３１、４１の対角線上に沿う向きで、柱外径内に収まるように、柱軸方向からみて同心状の左右対称に配設しているが、例えば、図２にバリエーションを例示したように、接合するベース部材３１、４１の略中心から縦横の直線上に沿う向きで、柱外径内に収まるように、柱軸方向からみて同心状の左右対称に配設して実施することもできる。

本実施例では、前記上柱部材１と前記下柱部材２とは、長さは適宜異なるものの断面形状は一致する形態で実施され、前記継手部材３（３１、３２）と前記継手部材４（４１、４２）とは、同形同大で実施され、前記鉛直部材３２、４２同士が突き合わせ可能な構成で実施されている。
前記上下の柱部材１、２と前記継手部材３、４との溶接作業は、予め工場等で行われ、現場には前記柱部材１、２と継手部材３、４とが一体化された状態で搬入されるので、天候に左右されることがなく、合理的で施工性に優れた現場作業を実現することができる。

そして、前記上柱部材１と前記下柱部材２とを上下に連結するに際しては、前記上下の柱部材１、２の柱軸方向からみて十字状に配設された前記鉛直部材３２、４２同士を突き合わせ、突き合わされた前記鉛直部材（本実施例では鋼板）３２、４２に略均等に跨がるようにプレート部材８をその表面及び裏面にサンドイッチ状に挟みつけ、前記鉛直部材３２、４２と前記プレート部材８とに予め芯が一致するように穿設していたボルト孔を利用してボルト接合することにより前記上柱部材１と前記下柱部材２とが連結される。
なお、前記プレート部材８の大きさや穿設したボルト孔の個数は構造設計に応じて適宜設計変更される。

このように、実施例１に係る柱部材の乾式継手構造によれば、現場で溶接作業を行う必要がまったく無く、機械的にボルト接合作業を行うだけで前記上柱部材１と前記下柱部材２とを確実に連結することができる。
よって、天候の影響を受けることなく計画的に現場作業を行うことができ、熟練工を必要としない。また、溶接手段特有の現場での超音波探傷試験等の溶接部の検査や、接合作業後のエレクションピースの切断・研磨作業も省略できる。したがって、施工性及び経済性に非常に優れている。
さらに、溶接工の技量や天候に左右されることがないので一定の品質を保つことができる等、品質性及び確実性に非常に優れている。

ちなみに、前記継手部材３、４の設置位置（高さ）について、特に制約はないが、前記継手部材３、４の突き合わせ部位が、梁天端から５００ｍｍ～２０００ｍｍ程度の高さ範囲内（１５００ｍｍ程度が好適）に収まるような構造設計で実施することが好ましい。前記数値範囲に設定した意義は、作業員の手指が届く範囲等の作業性（特にはボルト接合作業）が良いことに加え、建築物の設計として柱は、階高の中間部（５００ｍｍ～２０００ｍｍ程度）に応力がかからないような設計となっているからである。念のため、以下に説明する実施例２についても同様の技術的思想とする。
その他、前記上下の柱部材１、２は、本実施例では、断面略正方形の角形鋼管で実施しているが、断面略矩形の角形鋼管、或いは丸形鋼管でも同様に実施できる。前記継手部材３、４のベース部材３１、４１の形態は、前記上下の柱部材１、２の断面形状に合致するように適宜設計変更する等の工夫は適宜行われるところである。

図３は、本発明に係る柱部材の乾式継手構造の異なる実施例を示している。
この実施例２に係る柱部材の乾式継手構造２０は、上記実施例１に係る柱部材の乾式継手構造１０と比し、前記平面視十字状に組み立てた鉛直部材３２、４２に代えて、鋼管部材３２ａ、４２ａと接続片部材３２ｂ、４２ｂとからなる鉛直部材３２、４２を用いている点が相違する。また、前記上柱部材１及び下柱部材２の外径サイズを、上記実施例１よりも大きい外径サイズ４５０×４５０ｍｍで実施している点で相違する。その他の構成は、上記実施例１と同様なので同一の符号を付してその説明を省略する。

具体的に、前記鋼管部材３２ａは、断面略正方形状の角形鋼管部材３２ａが用いられ、前記ベース部材３１の中央部に同心状に配置されて溶接等の接合手段で一体化されている。また、前記接続片部材３２ｂは、前記角形鋼管部材３２ａの各辺のほぼ中央部から直角に突き出す構成でやはり溶接等の接合手段で一体化されている。
同様に、前記鋼管部材４２ａは、断面略正方形状の角形鋼管部材４２ａが用いられ、前記ベース部材４１の中央部に同心状に配置されて溶接等の接合手段で一体化されている。また、前記接続片部材４２ｂは、前記角形鋼管部材４２ａの各辺のほぼ中央部から直角に突き出す構成でやはり溶接等の接合手段で一体化されている。
本実施例２でも、前記継手部材３（３１、３２ａ、３２ｂ）と前記継手部材４（４１、４２ａ、４２ｂ）とは、同形同大で実施されて、前記鉛直部材３２ａ、４２ａ同士と３２ｂ、４２ｂ同士とがそれぞれ突き合わせ可能な構成で実施されている。

そして、前記上柱部材１と前記下柱部材２とを上下に連結するに際しては、前記上下の柱部材１、２の柱軸方向からみて左右対称に配設された前記鋼管部材３２ａ、４２ａ同士と前記接続片部材３２ｂ、４２ｂ同士とを突き合わせ、突き合わされた接続片部材３２ｂ、４２ｂに略均等に跨がるように前記プレート部材８をその表面及び裏面にサンドイッチ状に挟みつけ、前記接続片部材３２ｂ、４２ｂと前記プレート部材８とに予め芯が一致するように穿設していたボルト孔を利用してボルト接合することにより前記上柱部材１と前記下柱部材２とが連結される。

なお、前記接続片部材３２ｂ、４２ｂ及び前記プレート部材８の大きさや穿設したボルト孔の個数は構造設計に応じて適宜設計変更される。また、前記鋼管部材３２ａ、４２ａの形態も図示例に限定されず、例えば、図４～図７にバリエーションを例示したように、構造設計に応じて適宜設計変更可能である。図示は省略したが、角形鋼管部材に限らず、丸形鋼管部材で実施することもできる。

以上説明したように、実施例２に係る柱部材の乾式継手構造によれば、上記実施例１と同様に、現場で溶接作業を行う必要がまったく無く、機械的にボルト接合作業を行うだけで前記上柱部材１と前記下柱部材２とを確実に連結できる構成に変わりはない。
よって、上記実施例１と同様に、天候の影響を受けることなく計画的に現場作業を行うことができ、熟練工を必要としない。また、溶接手段特有の現場での超音波探傷試験等の溶接部の検査や、接合作業後のエレクションピースの切断・研磨作業も省略できる。したがって、施工性及び経済性に非常に優れている。
さらに、溶接工の技量や天候に左右されることがないので一定の品質を保つことができる等、品質性及び確実性に非常に優れている。

加えて、実施例２に係る柱部材の乾式継手構造によれば、中央部に閉断面で剛性が高い前記鋼管部材３２ａ、４２ａを配設した、前記接続片部材３２ｂ、４２ｂとの複合的構造で実施できるので、鉛直部材３２、４２全体の強度・剛性を高くできる構造設計を容易にできる等、要求される強度・剛性に柔軟に対応可能な構成を実現できる。例えば、外径サイズが大きい上柱部材１と下柱部材２とを連結する場合は、必然的に継手部に要求される強度・剛性が高くなるので、上記実施例１よりも実施例２の方が容易に対応できる利点がある。また、ボルト９の使用本数は必要に応じて段数を増減することで、要求される強度・剛性に応じて対応できる。

以上、実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
例えば、前記図１～図７に係る前記継手部材３、４は、そのベース部材３１、４１が、前記上下の柱部材１、２の端縁部に載置させて設けた構成で実施しているが、これに限定されず、図示は省略するが、前記上下の柱部材１、２の内周面に当接させて設けた構成で実施できる。具体的には例えば、前記ベース部材３１、４１を、前記上下の柱部材１、２の内周面にほぼ内接しつつ挿入可能（摺動可能）な一回り小さいサイズで実施し、前記柱部材１、２内に例えば５～１０ｃｍ程度挿入し、前記柱部材１、２の内周面と前記ベース部材３１、４１とを全周溶接で一体化して実施する。

１ 上柱部材
２ 下柱部材
３ 継手部材
３１ ベース部材
３２ 鉛直部材
３２ａ 鋼管部材
３２ｂ 接続片部材
４ 継手部材
４１ ベース部材
４２ 鉛直部材
４２ａ 鋼管部材
４２ｂ 接続片部材
８ プレート部材
９ ボルト
１０ 柱部材の乾式継手構造
２０ 柱部材の乾式継手構造

Claims (7)

1. 上柱部材と下柱部材とが一対の継手部材を介してボルト接合により連結される柱部材の乾式継手構造であって、
   前記継手部材は、ベース部材と鉛直部材とを有し、前記上柱部材の下端部および前記下柱部材の上端部にそれぞれ前記鉛直部材同士が突き合わせ可能に設けられており、突き合わされた前記鉛直部材同士に跨設されたプレート部材をボルト接合することにより前記上柱部材と前記下柱部材とが連結されること（但し、前記上柱部材と前記下柱部材とが硬化材を用いて連結されることを除く）を特徴とする、柱部材の乾式継手構造。
2. 上柱部材と下柱部材とが一対の継手部材を介してボルト接合により連結される柱部材の乾式継手構造であって、
   前記上下の柱部材は、角形鋼管であること、
   前記継手部材は、四角形状のベース部材と、前記ベース部材の対角線上に配設される平面視十字状の鉛直部材とを有し、前記上柱部材の下端部および前記下柱部材の上端部にそれぞれ前記鉛直部材同士が突き合わせ可能に設けられており、突き合わされた前記鉛直部材同士に跨設されたプレート部材をボルト接合することにより前記上柱部材と前記下柱部材とが連結されること（但し、前記上柱部材と前記下柱部材とが硬化材を用いて連結されることを除く）を特徴とする、柱部材の乾式継手構造。
3. 上柱部材と下柱部材とが一対の継手部材を介してボルト接合により連結される柱部材の乾式継手構造であって、
   前記上下の柱部材は、角形鋼管であること、
   前記継手部材は、四角形状のベース部材と鉛直部材とを有し、前記鉛直部材は、前記ベース部材の中央部に配設される鋼管部材と、前記鋼管部材の外周面から前記ベース部材の対角線上の四方に配設される接続片部材とを備え、前記上柱部材の下端部および前記下柱部材の上端部にそれぞれ前記鉛直部材同士が突き合わせ可能に設けられており、突き合わされた前記鉛直部材同士に跨設されたプレート部材をボルト接合することにより前記上柱部材と前記下柱部材とが連結されること（但し、前記上柱部材と前記下柱部材とが硬化材を用いて連結されることを除く）を特徴とする、柱部材の乾式継手構造。
4. 前記継手部材は、そのベース部材が、前記上下の柱部材の端縁部に載置させて設けられていること、又は、前記上下の柱部材の内周面に当接させて設けられていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載した柱部材の乾式継手構造。
5. 前記継手部材は、柱軸方向からみて、柱外径内にほぼ収まる構造であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載した柱部材の乾式継手構造。
6. 前記鉛直部材は、前記ベース部材に、柱軸方向からみて左右対称に配設されていることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載した柱部材の乾式継手構造。
7. 請求項１～６のいずれかに記載の乾式継手構造を用いて構築されることを特徴とする、建築物。

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