特許 6377540 鋼材接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6377540

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】鋼材接合構造

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/02 20060101AFI20180813BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

   E04G23/02 D

   E04H9/02 311

   E04H9/02 321F

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-7656(P2015-7656)

(22)【出願日】2015年1月19日

(65)【公開番号】特開2016-132907(P2016-132907A)

(43)【公開日】2016年7月25日

【審査請求日】2017年2月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000130374

【氏名又は名称】株式会社コンステック

(74)【代理人】

【識別番号】110001896

【氏名又は名称】特許業務法人朝日奈特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中尾 貞治

(72)【発明者】

【氏名】西川 忠

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 公平

【審査官】 西村 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１９９７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１１１８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６１３８４２７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｇ ２３／０２

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｅ０４Ｂ １／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

既設の建築構造物において、既設鋼材（３）を含む構造体（２）に新設鋼材（４）を接合する鋼材接合構造（１）であって、
第１方向（Ｘ）に延び、該第１方向（Ｘ）に略垂直な第２方向（Ｙ）で互いに離間して略平行に配置された第１面（３１ａ）および第２面（３２ａ）を有する既設鋼材（３）と、
前記既設鋼材（３）を含む前記構造体（２）に接合される新設鋼材（４）と、
前記新設鋼材（４）の、前記第１面（３１ａ）側に配置された第１固定プレート（５）と、
前記第２面（３２ａ）側に配置され、前記第１固定プレート（５）とともに前記構造体（２）を前記第２方向（Ｙ）で挟持する第２固定プレート（６）と、
前記第１固定プレート（５）および前記第２固定プレート（６）を前記第２方向（Ｙ）で連結する緊張材（９）とを備え、
前記第１固定プレート（５）と前記構造体（２）との間に接着剤層（７）が配置され、
前記第１方向（Ｘ）および前記第２方向（Ｙ）に略垂直な第３方向（Ｚ）における前記第１固定プレート（５）の両端が、前記第３方向（Ｚ）における前記第１面（３１ａ）の両端から突出し、
前記第３方向（Ｚ）における前記第２固定プレート（６）の両端が、前記第３方向（Ｚ）における前記第２面（３２ａ）の両端から突出し、
前記第１固定プレート（５）および第２固定プレート（６）のそれぞれの突出した領域（５ａ、６ａ）において、前記緊張材（９）により前記第１固定プレート（５）および前記第２固定プレート（６）が連結され、
前記第１固定プレート（５）が、前記新設鋼材（４）に固定された一体プレート部材（５１）と、前記新設鋼材（４）および前記一体プレート部材（５１）から分離された分離プレート部材（５２）とを備え、
前記一体プレート部材（５１）および前記分離プレート部材（５２）は、
（ｉ）前記新設鋼材（４）が前記構造体（２）に対して前記第２方向（Ｙ）の力を受けることで前記接着剤層（７）が引張力を受けた時に、前記接着剤層（７）のうち前記一体プレート部材（５１）に接着された前記接着剤層（７）の部分（７１）が主として前記引張力に対抗し、
（ｉｉ）前記新設鋼材（４）が前記構造体（２）に対して前記第１方向（Ｘ）の力を受けることで前記接着剤層（７）がせん断力を受けた時に、前記一体プレート部材（５１）と前記分離プレート部材（５２）とが互いに直接的または間接的に当接することで、前記接着剤層（７）のうち前記一体プレート部材（５１）に接着された前記接着剤層（７）の部分（７１）と、前記分離プレート部材（５２）に接着された前記接着剤層（７）の部分（７２）とが前記せん断力に対抗するように
配置されることを特徴とする鋼材接合構造（１）。

【請求項2】

前記既設鋼材（３）が、Ｈ形鋼であり、
前記第１面（３１ａ）と前記第２面（３２ａ）との間に、前記既設鋼材（３）が前記第２方向（Ｙ）で受ける圧縮力に対抗可能な介挿部材（１０）が介挿されることを特徴とする請求項１記載の鋼材接合構造（１）。

【請求項3】

前記第１固定プレート（５）が、前記第１方向（Ｘ）で離間して前記新設鋼材（４）に固定された少なくとも２つの一体プレート部材（５１、５１）と、前記新設鋼材（４）および前記少なくとも２つの一体プレート部材（５１、５１）から分離され、前記少なくとも２つの一体プレート部材（５１、５１）の間に配置される少なくとも１つの分離プレート部材（５２）とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の鋼材接合構造（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、既設の建築構造物において、既設鋼材に新設鋼材を直接的または間接的に接合する鋼材接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼構造物などの建築構造物の耐震性能を向上させるために、上下の梁や左右の柱の間に制振ダンパーやブレースが設けられる。制振ダンパーやブレースは、上下の梁や左右の柱に接合された鋼材の間に接続される。鋼材を上下の梁や左右の柱に接合する際、その接合方法として、溶接による方法（特許文献１）やボルト締結による接合方法（特許文献２）が一般的に採用される。

【0003】

たとえば、特許文献２のボルト締結による接合方法では、図８に示されるように、Ｈ形鋼梁１０２のフランジ１０２ａに固定されたスプリットティー１０３のフランジ１０３ａと、補強金物１０４の一辺１０４ａとでＨ形鋼柱１０１のフランジ１０１ａが挟持され、スプリットティー１０３のフランジ１０３ａ、Ｈ形鋼柱１０１のフランジ１０１ａおよび補強金物１０４の一辺１０４ａを貫通する貫通孔に挿通された高力ボルト１０５が締結され、Ｈ形鋼柱１０１にＨ形鋼梁１０２が接合される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−２７４１０８号公報

【特許文献2】特開平１１−２２９４９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、溶接による接合方法は、設備と熟練を要するだけでなく、加える熱源として火気を使用するために危険を伴う。たとえば、既設の建築構造物に耐震補強工事を施すような場合において、既設鋼材に新設鋼材を溶接するとき、既設の建築構造物に設けられた他の設備に引火する可能性がある。また、ボルト締結による接合方法では、既設鋼材に新たに貫通孔を設ける必要があり、その貫通孔が既設鋼材の欠損となって、亀裂の発生の起点となる可能性がある。

【0006】

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、既設の建築構造物において、既設鋼材と新設鋼材を溶接することなく、また既設鋼材に貫通孔を設けることなく、十分な強度を持って既設鋼材と新設鋼材とを接合可能な鋼材接合構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の鋼材接合構造は、既設の建築構造物において、既設鋼材を含む構造体に新設鋼材を接合する鋼材接合構造であって、第１方向に延び、該第１方向に略垂直な第２方向で互いに離間して略平行に配置された第１面および第２面を有する既設鋼材と、前記既設鋼材を含む前記構造体に接合される新設鋼材と、前記新設鋼材に設けられ、前記第１面側に配置された第１固定プレートと、前記第２面側に配置され、前記第１固定プレートとともに前記構造体を前記第２方向で挟持する第２固定プレートと、前記第１固定プレートおよび前記第２固定プレートを前記第２方向で連結する緊張材とを備え、前記第１固定プレートと前記構造体との間に接着剤層が配置され、前記第１方向および前記第２方向に略垂直な第３方向における前記第１固定プレートの両端が、前記第３方向における前記第１面の両端から突出し、前記第３方向における前記第２固定プレートの両端が、前記第３方向における前記第２面の両端から突出し、前記第１固定プレートおよび前記第２固定プレートのそれぞれの突出した領域において、前記緊張材により前記第１固定プレートおよび第２固定プレートが連結されることを特徴とする。

【0008】

また、前記既設鋼材が、Ｈ形鋼であり、前記第１面と前記第２面との間に、前記既設鋼材が前記第２方向で受ける圧縮力に対抗可能な介挿部材が介挿されることが好ましい。

【0009】

また、前記第１固定プレートが、前記新設鋼材に固定された一体プレート部材と、前記新設鋼材および前記一体プレート部材から分離された分離プレート部材とを備え、前記一体プレート部材および前記分離プレート部材は、前記新設鋼材が前記構造体に対して前記第２方向の力を受けることで前記接着剤層が引張力を受けた時に、前記接着剤層のうち前記一体プレート部材に接着された前記接着剤層の部分が主として前記引張力に対抗し、前記新設鋼材が前記構造体に対して前記第１方向の力を受けることで前記接着剤層がせん断力を受けた時に、前記接着剤層のうち前記一体プレート部材に接着された前記接着剤層の部分と、前記分離プレート部材に接着された前記接着剤層の部分とが前記せん断力に対抗するように配置されることが好ましい。

【0010】

また、前記第１固定プレートが、前記第１方向で離間して前記新設鋼材に固定された少なくとも２つの一体プレート部材と、前記新設鋼材および前記少なくとも２つの一体プレート部材から分離され、前記少なくとも２つの一体プレート部材の間に配置される少なくとも１つの分離プレート部材とを備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、既設の建築構造物において、既設鋼材と新設鋼材を溶接することなく、また既設鋼材に貫通孔を設けることなく、十分な強度を持って既設鋼材と新設鋼材とを接合可能な鋼材接合構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の鋼材接合構造の一実施形態を示す斜視図である。

【図2】本発明の鋼材接合構造の一実施形態を示す正面図である。

【図3】本発明の鋼材接合構造の一実施形態を示す側面図である。

【図4】図１〜図３の鋼材接合構造において、引張力、せん断力および圧縮力が加えられた時に対抗する力を模式的に示す模式図である。

【図5】本発明の鋼材接合構造の他の実施形態を示す正面図である。

【図6】図５の鋼材接合構造において、新設鋼材を構造体から分離し、第１固定プレートを分解した状態を示す正面図である。

【図7】図５の鋼材接合構造において、引張力、せん断力および圧縮力が加えられた時に対抗する力を模式的に示す模式図である。

【図8】従来の鋼材接合構造を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照して、本発明の鋼材接合構造の実施形態を説明する。

【0014】

本発明の鋼材接合構造１は、図１に示されるように、既設の建築構造物において、既に配設された鋼材（既設鋼材３）を含む構造体２に、新たに配設する鋼材（新設鋼材４）を接合するために用いられる。本発明の鋼材接合構造が適用される建築構造物としては、たとえば鉄骨構造物などが挙げられるが、鋼材を用いた建築構造物であればいかなる建築構造物に対しても適用することができる。また、本発明の鋼材接合構造は、たとえば既設の建築構造物に耐震補強工事を施すような場合に、制振ダンパーなどの制振装置に接続された鋼材やブレースを新設鋼材として構造体に接合するために用いることができる。しかし、本発明の鋼材接合構造は、その用途に限定されることはなく、既設鋼材を含む構造体に新設鋼材を接合する他の用途にも用いることができる。以下、既設の建築構造物において、梁として配設されたＨ形鋼（既設鋼材）を含む構造体に、制振装置に接続された鋼材（新設鋼材）を接合した例について説明する。

【0015】

本発明の一実施形態（以下、第１実施形態という）の鋼材接合構造１は、図１〜図３に示されるように、第１方向Ｘに延び、その第１方向Ｘに略垂直な第２方向Ｙで互いに離間して略平行に配置された第１面３１ａおよび第２面３２ａを有する既設鋼材３と、既設鋼材３を含む構造体２に接合される新設鋼材４とを備えている。さらに、鋼材接合構造１は、新設鋼材４に設けられ、第１面３１ａ側に配置された第１固定プレート５と、第２面３２ａ側に配置され、第１固定プレート５とともに構造体２を第２方向Ｙで挟持する第２固定プレート６と、第１固定プレート５および第２固定プレート６を第２方向Ｙで連結する緊張材９とを備えている。鋼材接合構造１では、第１固定プレート５および第２固定プレート６が、第２方向Ｙで緊張材９により連結されて、第２方向Ｙで構造体２を挟持することによって、第１固定プレート５が設けられた新設鋼材４が、既設鋼材３を含む構造体２に接合される。

【0016】

構造体２は、第１実施形態では、既設鋼材３と、既設鋼材３の第１面３１ａ側に設けられた床材Ｆとを含んでいる。しかし、構造体２は、既設鋼材３を含んでいればよく、たとえば床材Ｆとは別に天井材や壁材など他の部材を含んでいてもよいし、床材Ｆを含むことなく既設鋼材３のみを含んでいてもよい。また、床材Ｆを含めて他の部材の設けられる位置も、既設鋼材３の第１面３１ａ側に限定されることはなく、既設鋼材３の第２面３２ａ側など他の位置であっても構わない。

【0017】

既設鋼材３は、図１〜図３に示された第１実施形態では、水平方向（第１方向Ｘ）に延びて配設されたＨ形鋼である。既設鋼材３は、図１〜図３に示されるように、鉛直方向（第２方向Ｙ）で互いに離間して略平行に配置された第１フランジ３１および第２フランジ３２と、第１フランジ３１と第２フランジ３２との間を連結するウェブ３３とを備え、水平方向に略垂直な断面形状が略Ｈ字状を呈している。上述した第１面３１ａおよび第２面３２ａはそれぞれ、第１実施形態では、第１フランジ３１の外面および第２フランジ３２の外面に対応する。既設鋼材３は、第１実施形態では水平方向に延びているが、一方向に延びていればよく、たとえば鉛直方向など他の方向に延びていてもよい。また、既設鋼材３は、第１実施形態ではＨ形鋼であるが、既設鋼材３が延びる方向と略垂直な方向で互いに離間して略平行に配置された２つの面を有していればよく、たとえば四角柱状の鋼材など他の形状の鋼材であっても構わない。また、既設鋼材３の材質としては、特に限定されることはなく、建築構造物に一般的に用いられる鋼材の材質と同様の材質とすることができる。

【0018】

新設鋼材４は、既設鋼材３を含む構造体２に接合される部材である。新設鋼材４は、図１〜図３に示されるように、鉛直方向（第２方向Ｙ）に延びて配設されており、第２方向Ｙの一端側（下端側）に、溶接やボルト締結などの公知の方法により、第１固定プレート５が固定され、第２方向Ｙの他端側（上端側）に、図示しない制振装置が接続される。新設鋼材４は、既設鋼材３の第１面３１ａ側に設けられた床材Ｆを介して、第１固定プレート５とともに既設鋼材３の第１面３１ａに間接的に接合される。しかし、新設鋼材４は、既設鋼材３を含む構造体２に接合されればよく、第１固定プレート５とともに既設鋼材３の第１面３１ａに床材Ｆを介さずに直接的に接合されてもよいし、既設鋼材３の第１面３１ａではなく、第２面３２ａにのみ直接的または間接的に接合されてもよいし、既設鋼材３の第１面３１ａおよび第２面３２ａの両方に直接的または間接的に接合されてもよい。たとえば、既設鋼材３の第１面３１ａ側および第２面３２ａ側の両方に新設鋼材４を接合する場合には、第１実施形態において、第２固定プレート６を他の新設鋼材に設けることによってその構造が実現する。したがって、本発明の鋼材接合構造によれば、新設鋼材４は、第１固定プレート５とともに既設鋼材３の第１面３１ａおよび／または第２面３２ａに直接的または間接的に接合される。

【0019】

また、新設鋼材４は、図１〜図３に示された第１実施形態では、水平方向で互いに離間して略平行に配置された２つのフランジ４１、４２と、２つのフランジ４１、４２間を連結する連結部材４３とを備え、水平方向の断面形状が略Ｈ字状を呈している。しかし、新設鋼材４は、第１固定プレート５が設けられ、第１固定プレート５とともに構造体２に接合することができれば、その形状や、配設される方向、他端に接続される部材などは、第１実施形態に限定されることはなく、たとえば鉛直方向から傾斜するブレースを新設鋼材として用いてもよい。また、新設鋼材４の材質としては、特に限定されることはなく、建築構造物に一般的に用いられる鋼材の材質と同様の材質とすることができる。

【0020】

第１固定プレート５および第２固定プレート６は、上述したように、緊張材９によって互いに第２方向Ｙで連結され、第２方向Ｙで構造体２を挟持して、新設鋼材４を構造体２に接合する。第１固定プレート５は、図１および図３に示されるように、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに略垂直な第３方向Ｚにおける第１固定プレート５の両端が、第３方向Ｚにおける第１面３１ａの両端から突出するように形成され、配設される。同様に、第２固定プレート６は、第３方向Ｚにおける第２固定プレート６の両端が、第３方向Ｚにおける第２面３２ａの両端から突出するように形成され、配設される。そして、第１固定プレート５および第２固定プレート６のそれぞれの突出した領域５ａ、６ａにおいて、緊張材９により第１固定プレート５および第２固定プレート６が連結される。このように突出した領域５ａ、６ａにおいて第１固定プレート５および第２固定プレート６を連結することで、既設鋼材３に緊張材９のための貫通孔を設けることなく、また溶接によることなく、新設鋼材４を構造体２に接合することができ、新設鋼材４を既設鋼材３に間接的に接合することができる。

【0021】

より具体的に説明すると、第１固定プレート５および第２固定プレート６は、図１〜図３に示されるように、略同一の表面積で、略同一の第１方向Ｘに延びる略矩形の板状に形成され、互いの板状の面が第２方向Ｙで構造体２を介して対向するように配設されている。第１固定プレート５および第２固定プレート６はそれぞれ、第３方向Ｚの長さが、第１面３１ａおよび第２面３２ａのそれぞれの第３方向Ｚの長さより長くなるように形成されている。そして、上述したように、第１固定プレート５および第２固定プレート６はそれぞれ、第３方向Ｚの両端が、第１面３１ａおよび第２面３２ａのそれぞれの第３方向Ｚの両端から突出するように配設されている。第１固定プレート５および第２固定プレート６のそれぞれから突出した領域（第１突出部５ａおよび第２突出部６ａ）は、第１方向Ｘに延びる略矩形状に形成されている。第１突出部５ａおよび第２突出部６ａのそれぞれには、緊張材９が挿通可能であり、第１方向Ｘに沿って並ぶ４つの貫通孔（第１貫通孔５ｈおよび第２貫通孔６ｈ）が設けられている（図２および図３を参照）。第１突出部５ａおよび第２突出部６ａに設けられた第１貫通孔５ｈおよび第２貫通孔６ｈに緊張材９が挿通され、その緊張材９に緊張力が付与されることによって、第１固定プレート５および第２固定プレート６が構造体２を介して互いに連結される。そして、第１固定プレート５および第２固定プレート６が互いに連結されることによって、新設鋼材４が構造体２に接合され、既設鋼材３に間接的に接合される。

【0022】

第１固定プレート５および第２固定プレート６はそれぞれ、第３方向Ｚの両端が、第１面３１ａおよび第２面３２ａのそれぞれの第３方向Ｚの両端から突出するように形成されていればよく、たとえば略楕円形状など他の形状に形成されてもよいし、互いに異なる大きさに形成されてもよい。また、第１固定プレート５および第２固定プレート６としては、既設鋼材３や新設鋼材４と同じ材質の鋼材を用いることができるが、鋼材接合構造１に力が加わっても、既設鋼材３や新設鋼材４よりも先に脆性破壊が生じることがなければよく、他の材質の材料で形成されたものを用いることもできる。

【0023】

緊張材９は、緊張力が付与されることにより、第１固定プレート５および第２固定プレート６を互いに連結する。緊張材９は、図１〜図３に示されるように、第２方向Ｙに沿って延び、第１突出部５ａおよび第２突出部６ａに設けられた第１貫通孔５ｈおよび第２貫通孔６ｈに挿通され、第２方向Ｙの両端が、第１突出部５ａおよび第２突出部６ａの、構造体２に対向する面と反対側の面から突出するように配置されている。緊張材９は、第１突出部５ａおよび第２突出部６ａから突出した両端に座金Ｗが挿通され、ナットＮが螺合されて、第２方向Ｙに沿って緊張力が付与される。緊張材９に緊張力が付与されることによって、第１固定プレート５および第２固定プレート６は、第２方向Ｙで互いに近接する方向に力を受けて、構造体２を挟持するように互いに連結される。後述するように、緊張材９に付与される第２方向Ｙの緊張力が、新設鋼材４と構造体２との接合部分が受ける第２方向Ｙの引張力に対抗することができるので、鋼材接合構造１は、高い接合強度を得ることができる。

【0024】

緊張材９の配置や数は、新設鋼材４を構造体２に十分な強度で接合できるように適宜設定され、上述した第１実施形態の配置や数に限定されることはない。ただし、緊張材９は、第１固定プレート５および第２固定プレート６を、第１方向Ｘおよび第３方向Ｚを含む平面内で均等な力で互いに連結することが望ましく、そのために第１突出部５ａおよび第２突出部６ａの全域に亘って平均的に分散されて配置されることが望ましい。また、緊張材９は、新設鋼材４が構造体２に対して第３方向Ｚの力を受けた時に、新設鋼材４と構造体２との接合部分が受けるせん断力に対抗できるように配置されることが望ましい。具体的には、緊張材９は、新設鋼材４が第３方向Ｚの力を受けたときに、第３方向Ｚにおける既設鋼材３の両端に直接的、またはシール材などを介して間接的に当接するように配置されることが望ましい。このような配置によって、新設鋼材４が第３方向Ｚで力を受けて、新設鋼材４と構造体２との接合部分にせん断力を受けても、緊張材９は、既設鋼材３の両端に当接することによって、そのせん断力に対抗することができる。

【0025】

緊張材９は、第１固定プレート５および第２固定プレート６を十分な強度で連結することができ、新設鋼材４および構造体２が互いに逆向きに引き離されるような引張力を受けた時に脆性破壊を生じない強度を有していれば特に限定されるものではないが、たとえば公知のＰＣ鋼棒や高力ボルトを用いることができる。

【0026】

鋼材接合構造１ではさらに、図１〜図３に示されるように、第１固定プレート５と構造体２との間に第１接着剤層７が配置されている。第１接着剤層７は、第１固定プレート５と構造体２とを接着し、後に詳しく述べるように、第１固定プレート５と構造体２との接合部分が受ける引張力とせん断力に対抗する。鋼材接合構造１は、第１接着剤層７がその引張力やせん断力に対抗することができるので、高い接合強度を得ることができる。また、鋼材接合構造１では、第２固定プレート６と構造体２との間に第２接着剤層８が配置されてもよい。第２接着剤層８は、第２固定プレート６と構造体２とを接着し、第２固定プレート６と構造体２との接合部分が受ける引張力とせん断力に対抗する。したがって、鋼材接合構造１は、第２接着剤層８が配置されることにより、より高い接合強度が得られる。

【0027】

第１接着剤層７および第２接着剤層８としてはそれぞれ、第１固定プレート５および第２固定プレート６を構造体２に十分な強度で接着させることができれば特に限定されないが、エポキシ樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤、ポリウレタン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ＳＧＡ系接着剤、解体性接着剤などを用いることができ、その中でもエポキシ樹脂系接着剤が好適に用いられる。

【0028】

鋼材接合構造１はまた、図１〜図３に示されるように、第１面３１ａと第２面３２ａとの間に、既設鋼材３が第２方向Ｙで受ける圧縮力に対抗可能な介挿部材１０が介挿されてもよい。より具体的には、介挿部材１０は、既設鋼材３の第１フランジ３１の内面３１ｂと第２フランジ３２の内面３２ｂとの間に介挿され、第１フランジ３１の内面３１ｂおよび第２フランジ３２の内面３２ｂに当接するように配置されている。介挿部材１０は、第１フランジ３１の内面３１ｂおよび第２フランジ３２の内面３２ｂの間の第２方向Ｙに延びる略角柱状の鋼管で、内部にモルタルが注入されて形成されている。介挿部材１０は、既設鋼材３が第２方向Ｙで受ける圧縮力に対抗可能な軸剛性を有し、第１フランジ３１の内面３１ｂおよび第２フランジ３２の内面３２ｂに当接して配置されることにより、既設鋼材３が第２方向Ｙで圧縮力を受けても、第１フランジ３１、第２フランジ３２およびウェブ３３が座屈するのを抑制することができる。ここで、第１フランジ３１の内面３１ｂおよび第２フランジ３２の内面３２ｂへの介挿部材１０の当接は、第１実施形態のように他の部材を介さない直接的な当接であってもよいし、シール剤や接着剤など他の部材を介した間接的な当接であってもよい。また、介挿部材１０は、既設鋼材３が第２方向Ｙで受ける圧縮力に対抗可能であればよく、たとえばモルタルが注入されていない中空の鋼材（角型鋼管等）や中実の四角柱状の鋼材など他の形態の鋼材や他の材質の部材であってもよい。

【0029】

つぎに、第１実施形態の鋼材接合構造１に引張力、せん断力および圧縮力が加えられた時に奏する鋼材接合構造１の作用・効果を、図４を用いて説明する。図４は、第１実施形態の鋼材接合構造１に引張力、せん断力および圧縮力が加えられた時に、鋼材接合構造１の各部位が対抗する力を模式的に示している。

【0030】

新設鋼材４が構造体２に対して図４中上向きに引っ張られる力を受けると、新設鋼材４に設けられた第１固定プレート５も同時に同じ力を受けて、新設鋼材４と構造体２との接合部分は、図４中上下方向の引張力を受ける。このとき、鋼材接合構造１では、第１固定プレート５は、第１接着剤層７によって構造体２に接着されているので、第１接着剤層７の有する接着力がこの引張力に対抗する（符号Ｆ１）。加えて、第１固定プレート５は、図４中上下方向に緊張力が付与された緊張材９によって、第２固定プレート６とともに構造体２を挟持するように構造体２に固定されているので、緊張材９の有する図４中上下方向の緊張力がこの引張力に対抗する（符号Ｆ２）。

【0031】

一方、新設鋼材４が構造体２に対して図４中左右方向に移動させられる力を受けると、新設鋼材４に設けられた第１固定プレート５も同時に同じ力を受けて、新設鋼材４と構造体２との接合部分は、図４中左右方向のせん断力を受ける。このとき、第１固定プレート５は、第１接着剤層７によって構造体２に接着されているので、第１接着剤層７の有する接着力がこのせん断力に対抗する（符号Ｆ３）。ここで、第１接着剤層７は、緊張材９の図４中上下方向の緊張力によって、第１固定プレート５と構造体２との間で強固に挟持されているので、緊張材９の緊張力がない場合と比べて、せん断力に対してより大きな抗力を有している。

【0032】

したがって、第１実施形態の鋼材接合構造１によれば、新設鋼材４と構造体２との接合部分が受ける引張力には、第１接着剤層７の有する接着力および緊張材９の有する緊張力が対抗し、新設鋼材４と構造体２との接合部分が受けるせん断力には、第１接着剤層７の有する接着力が対抗することができるので、十分な強度で、新設鋼材４を構造体２に接合し、新設鋼材４を既設鋼材３に間接的に接合することができる。

【0033】

また、新設鋼材４が構造体２に対して図４中下向きに押圧する力を受けると、新設鋼材４に設けられた第１固定プレート５も同時に同じ力を受けて、構造体２に含まれる既設鋼材３は、図４中上下方向に圧縮力を受けることになる。このとき、鋼材接合構造１では、既設鋼材３の第１面３１ａと第２面３２ａとの間（第１フランジ３１の内面３１ｂと第２フランジ３２の内面３２ｂとの間）に介挿部材１０が介挿されているので、介挿部材１０が有する軸剛性がこの圧縮力に対抗する（符号Ｆ４）。したがって、鋼材接合構造１では、介挿部材１０を備えることにより、既設鋼材３の第１フランジ３１および第２フランジ３２の間に圧縮力が加わっても、介挿部材１０がこの圧縮力に対抗して、第１フランジ３１、第２フランジ３２およびウェブ３３が座屈するのを抑制することができる。

【0034】

つぎに、図５を用いて、本発明の鋼材接合構造の他の実施形態（以下、第２実施形態という）を説明する。図６には、第２実施形態における第１固定プレート５の構造をわかりやすくするために、新設鋼材４を構造体２から分離し、第１固定プレート５を分解した状態を示した図を示している。なお、図５および図６では、図１〜図３に示された第１実施形態と共通する構成に同一の符号を付してある。また、以下の説明の中では、図１〜図３に示された第１実施形態と共通する構成の説明は省略する。

【0035】

第２実施形態の第１固定プレート５は、図５および図６に示されるように、新設鋼材４に固定された一体プレート部材５１と、新設鋼材４および一体プレート部材５１から分離された分離プレート部材５２とを備えている。より具体的には、第１固定プレート５は、第１方向Ｘで離間して新設鋼材４に固定された２つの一体プレート部材５１、５１と、新設鋼材４および２つの一体プレート部材５１、５１から分離され、２つの一体プレート部材５１、５１の間に配置される１つの分離プレート部材５２とを備えている。そして、分離プレート部材５２は、第１方向Ｘの両方の端部５２ａ、５２ａが、隣接する一体プレート部材５１、５１の端部５１ａ、５１ａと当接するように配置されている。また、一体プレート部材５１、５１および分離プレート部材５２はそれぞれ、上述した第１固定プレート５および第２固定プレート６の連結方法と同様の方法で、第２固定プレート６に連結されている。なお、第２固定プレート６は、第２実施形態では第１固定プレート５のように分離されたプレート部材を備えていないが、後述する作用・効果をより一層発揮させるためには、第１固定プレート５の一体プレート部材５１および分離プレート部材５２の位置に対応して、分離されたプレート部材を備えることが望ましい。

【0036】

この第２実施形態の鋼材接合構造１に引張力、せん断力および圧縮力が加えられた時に奏する鋼材接合構造１の作用・効果を、図７を用いて説明する。図７は、第２実施形態の鋼材接合構造１に引張力、せん断力および圧縮力が加えられた時に、鋼材接合構造１の各部位が対抗する力を模式的に示している。なお、以下の説明では、図４に示された第１実施形態の鋼材接合構造１の奏する作用・効果と共通する事項の説明は省略する。

【0037】

新設鋼材４が構造体２に対して図７中上向きに引っ張られる力を受けると、新設鋼材４に固定された一体プレート部材５１、５１も同時に同じ力を受けるが、新設鋼材４および一体プレート部材５１、５１から分離された分離プレート部材５２は、その力を全く受けることがないか、またはほとんど受けることがない。そのため、一体プレート部材５１、５１と構造体２との接合部分は、図７中上下方向の引張力を受けるが、分離プレート部材５２と構造体２との接合部分は、図７中上下方向の引張力を全く受けることがないか、またはほとんど受けることがない。したがって、第２実施形態の鋼材接合構造１では、一体プレート部材５１、５１および分離プレート部材５２はともに、第１接着剤層７によって構造体２に接着されているが、その第１接着剤層７のうち一体プレート部材５１、５１に接着された第１接着剤層７の部分７１、７１が主として引張力に対抗する（符号Ｆ１）。加えて、第２実施形態の鋼材接合構造１では、一体プレート部材５１、５１および分離プレート部材５２はともに、図７中上下方向に緊張力が付与された緊張材９によって、第２固定プレート６とともに構造体２を挟持するように構造体２に固定されているが、主に引張力を受ける一体プレート部材５１、５１と構造体２との接合部分において、緊張材９の有する緊張力が引張力に対抗する（符号Ｆ２）。なお、ここで言う「第１接着剤層７のうち一体プレート部材５１、５１に接着された第１接着剤層７の部分７１、７１が主として引張力に対抗する」とは、第１接着剤層７のうち一体プレート部材５１、５１に接着された第１接着剤層７の部分７１、７１のみが引張力に対抗することを意味するが、「のみ」という用語が厳密な意味に限定されることはなく、分離プレート部材５２に接着された第１接着剤層７の部分７２よりも優先して、一体プレート部材５１、５１に接着された第１接着剤層７の部分７１、７１が引張力に対抗することをも意味する。

【0038】

一方、新設鋼材４が構造体２に対して図７中左右方向に移動させられる力を受けると、新設鋼材４に固定された一体プレート部材５１、５１も同時に同じ力を受けると同時に、一体プレート部材５１、５１の図７中左右方向の端部５１ａ、５１ａに当接した分離プレート部材５２もまた、一体プレート部材５１、５１から同じ力を受ける。そのため、一体プレート部材５１、５１と構造体２との接合部分だけでなく、分離プレート部材５２と構造体２との接合部分もまた、図７中左右方向のせん断力を受ける。このとき、第２実施形態の鋼材接合構造１では、一体プレート部材５１、５１および分離プレート部材５２はともに、第１接着剤層７によって構造体２に接着されているが、第１接着剤層７のうち一体プレート部材５１、５１に接着された第１接着剤層７の部分７１、７１と、分離プレート部材５２に接着された第１接着剤層７の部分７２とがせん断力に対抗する（符号Ｆ３）。

【0039】

以上で説明したように、第２実施形態の鋼材接合構造１では、新設鋼材４が構造体２に対して第２方向Ｙの力を受けることで第１接着剤層７が引張力を受けた時に、第１接着剤層７のうち一体プレート部材５１、５１に接着された第１接着剤層７の部分７１、７１が主として引張力に対抗する。その一方で、新設鋼材４が構造体２に対して第１方向Ｘの力を受けることで第１接着剤層７がせん断力を受けた時に、第１接着剤層７のうち一体プレート部材５１、５１に接着された第１接着剤層７の部分７１、７１と、分離プレート部材５２に接着された第１接着剤層７の部分７２とがせん断力に対抗する。つまり、分離プレート部材５２に接着された第１接着剤層７の部分７２は、第１固定プレート５と構造体２との接合部分が受けるすべての力のうち、一部のせん断力のみ（または、主として一部のせん断力）を受けて、そのせん断力に対抗することになる。したがって、第２実施形態の鋼材接合構造１では、前述の状態を実現するように一体プレート部材５１、５１および分離プレート部材５２を配置することにより、分離プレート部材５２に接着された第１接着剤層７の部分７２は、引張力を含んだ複合力（引張力＋せん断力）を受けることが抑制されるので、引張力に対抗する必要がなく（または、ほとんどなく）、専らせん断力に対抗することができ、第１接着剤層７の部分７２の有する耐せん断力性能を最大限発揮することができる。そして、引張力により一体プレート部材５１、５１が構造体２から剥離したとしても、分離プレート部材５２によって安定的にせん断力に対抗することができる。さらに、鋼材接合構造１の耐力計算をするような場合には、分離プレート部材５２に接着された第１接着剤層７の部分７２がせん断力のみ（または、主としてせん断力）を受けることを考慮すればいいので、耐力計算が容易になり、その結果、鋼材接合構造の構造設計が容易になる。

【0040】

なお、第１固定プレート５は、図５に示された第２実施形態では、２つの一体プレート部材５１、５１および１つの分離プレート部材５２を備えている。しかし、上述した第２実施形態の鋼材接合構造１と同様の原理により、同様の作用・効果を得ることができれば、第１固定プレート５は、第２実施形態に限定されることはない。たとえば、第１固定プレート５は、２つの分離プレート部材５２と、２つの分離プレート部材５２の間に配置される１つの一体プレート部材５１とを備えていてもよい。また、第１固定プレート５は、３つ以上の一体プレート部材５１と２つ以上の分離プレート部材５２を備えていてもよいし、一体プレート部材５１の間に２つ以上の分離プレート部材５２が配置されてもよい。また、第２実施形態のように、分離プレート部材５２の両方の端部５２ａ、５２ａが、一体プレート部材５１、５１の端部５１ａ、５１ａに直接的に当接していてもよいし、第２実施形態とは異なり、分離プレート部材５２の両方の端部５２ａ、５２ａが、別部材を介して一体プレート部材５１、５１の端部５１ａ、５１ａに間接的に当接していてもよい。ただし、第２実施形態のように、第１固定プレート５が、２つの一体プレート部材５１、５１と、一体プレート部材５１、５１の間に配置された１つの分離プレート部材５２を備えるように構成されることで、鋼材接合構造１の構成がシンプルになり、施工が容易になる。

【0041】

以上に示してきたように、本発明の鋼材接合構造によれば、既設鋼材と新設鋼材とを溶接することなく、また既設鋼材に貫通孔を設けることなく、引張力およびせん断力に対抗するのに十分な強度で、既設鋼材と新設鋼材とを接合することができる。

【符号の説明】

【0042】

１ 鋼材接合構造
２ 構造体
３ 既設鋼材
３１ 第１フランジ
３１ａ 第１面
３１ｂ 第１フランジの内面
３２ 第２フランジ
３２ａ 第２面
３２ｂ 第２フランジの内面
３３ ウェブ
４ 新設鋼材
４１、４２ フランジ
４３ 連結部材
５ 第１固定プレート
５１ 一体プレート部材
５１ａ 一体プレート部材の端部
５２ 分離プレート部材
５２ａ 分離プレート部材の端部
５ａ 第１突出部
５ｈ 第１貫通孔
６ 第２固定プレート
６ａ 第２突出部
６ｈ 第２貫通孔
７ 第１接着剤層
７１、７２ 第１接着剤層の部分
８ 第２接着剤層
９ 緊張材
１０ 介挿部材
Ｆ 床材
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４ 力
Ｎ ナット
Ｗ 座金
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
Ｚ 第３方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】