特開 2022-125738 柱と梁との接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022125738

(43)【公開日】2022-08-29

(54)【発明の名称】柱と梁との接合構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/24 20060101AFI20220822BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20220822BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20220822BHJP

【ＦＩ】

E04B1/24 L

E04B1/58 508R

E04H9/02 331Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021023493

(22)【出願日】2021-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大林 優

(72)【発明者】

【氏名】大嶋 隆

(72)【発明者】

【氏名】吉田 崇秀

(72)【発明者】

【氏名】網倉 彩乃

【テーマコード（参考）】

2E125

2E139

【Ｆターム（参考）】

2E125AA04

2E125AA14

2E125AB01

2E125AB16

2E125AC15

2E125AC16

2E125AG03

2E125AG57

2E125BB32

2E139AA01

2E139AC33

2E139CA11

2E139CA21

2E139CC01

(57)【要約】

【課題】簡易的な構成で柱と梁をピン接合できる柱と梁との接合構造を提供する。
【解決手段】柱と梁との接合構造は、柱２０と、柱２０に設けられた台座（ブラケット２４）と、台座に転がり支承（支承４０）又は滑り支承を介して支持された梁３０と、柱２０と梁３０の上端部とをピン接合する接合部Ｊと、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

柱と、
前記柱に設けられた台座と、
前記台座に転がり支承又は滑り支承を介して支持された梁と、
前記柱と前記梁の上端部とをピン接合する接合部と、
を有する柱と梁との接合構造。

【請求項2】

前記転がり支承は、前記接合部を中心点として描いた円に沿う曲面を備えている、請求項１に記載の柱と梁との接合構造。

【請求項3】

前記梁はトラス梁であり、前記転がり支承は前記トラス梁の上弦材を支持し、前記接合部は前記トラス梁の上弦材の上端部と前記柱とを接合している、請求項１又は請求項２に記載の柱と梁との接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、柱と梁との接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、システムトラス構造物を固定骨組に固定するピン支承構造が示されている。このピン支承構造は、システムトラス構造物の荷重を支持すると共に、システムトラス構造物の回転変位を許容している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６－１５８７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１のピン支承構造は、システムトラス構造物の鉛直荷重を支持するために高剛性とし、かつ、システムトラス構造物の回転変位を許容するために回転機構を備えるものとする必要がある。すなわち、ピン支承構造は、高剛性かつ複雑な構造である。

【0005】

また、このようなピン支承構造は、システムトラス構造物に限らず、例えば長スパンの梁等、鉛直荷重が大きい梁を柱に固定するために用いる場合も、同様に高剛性かつ複雑な構造とする必要がある。

【0006】

本発明は、上記事実を考慮して、簡易的な構成で柱と梁をピン接合できる柱と梁との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】

請求項１の柱と梁との接合構造は、柱と、前記柱に設けられた台座と、前記台座に転がり支承又は滑り支承を介して支持された梁と、前記柱と前記梁の上端部とをピン接合する接合部と、を有する。

【0008】

請求項１の柱と梁との接合構造では、梁に作用する鉛直荷重は、転がり支承又は滑り支承から台座を介して柱へ軸力として伝達される。

【0009】

一方、梁に発生する曲げモーメントは、梁と柱の台座との間に転がり支承又は滑り支承が設けられているため、柱へ伝達され難い。また、柱と梁の上端部とは接合部においてピン接合されているため、梁は接合部を中心として回転する。

【0010】

このため、曲げモーメントは、接合部からも柱へ伝達され難い。さらに、柱と梁とは接合されているので、柱と梁との相対移動を抑制でき、スラブのひび割れ発生も抑制できる。

【0011】

このように、本態様の柱と梁との接合構造では、柱と梁とをピン接合する接合部を高剛性かつ複雑な構造としなくても、梁に作用する鉛直荷重を柱に伝達し、梁に発生する曲げモーメントを柱に伝達し難いものとすることができる。すなわち、簡易的な構成で柱と梁をピン接合できる。また、これにより、梁と柱の接合構造を経済的に形成できる。

【0012】

請求項２の柱と梁との接合構造は、請求項１に記載の柱と梁との接合構造において、前記転がり支承は、前記接合部を中心点として描いた円に沿う曲面を備えている。

【0013】

請求項２の柱と梁との接合構造では、転がり支承が接合部を中心点として描いた円に沿う曲面を備えている。これにより、梁が接合部を中心として回転した際に、回転抵抗が小さい。このため、接合部に応力が作用し難く、接合部の耐久性が高くなる。

【0014】

請求項３の柱と梁との接合構造は、請求項１又は請求項２に記載の柱と梁との接合構造において、前記梁はトラス梁であり、前記転がり支承は前記トラス梁の上弦材を支持し、前記接合部は前記トラス梁の上弦材の上端部と前記柱とを接合している。

【0015】

請求項３の柱と梁との接合構造では、転がり支承はトラス梁の上弦材を支持し、接合部はトラス梁の上弦材の上端部と柱とを接合している。このため、トラス梁の上弦材と下弦材を柱に固定して、上弦材と下弦材との間の部分が短柱となる構造と比較して、柱に作用するせん断応力を低減できる。

【0016】

本発明によると、簡易的な構成で柱と梁をピン接合できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る柱と梁との接合構造を示した立面図である。

【図2】（Ａ）は本発明の実施形態に係る柱と梁との接合構造に用いる支承の形状の一例を示した斜視図であり、（Ｂ）は別の一例を示した斜視図である。

【図3】（Ａ）は本発明の実施形態に係る柱と梁との接合構造に用いる支承の配置を変更した変形例を示す立面図であり、（Ｂ）は支承を、接合部を中心点として描いた円に沿う曲面を備えた形状とした変形例を示す立面図であり、（Ｃ）は支承を滑り支承とした変形例を示す立面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態に係る柱と梁との接合構造について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。但し、明細書中に特段の断りが無い限り、各構成要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。

【0019】

また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において構成を省略する又は異なる構成と入れ替える等、適宜変更を加えて実施することができる。

【0020】

各図において矢印Ｘ、Ｙで示す方向は水平面に沿う方向であり、互いに直交している。また、矢印Ｚで示す方向は鉛直方向（上下方向）に沿う方向である。各図において矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示される各方向は、互いに一致するものとする。

【0021】

＜建物＞
図１には、建物１０における柱２０と梁３０との接合構造が示されている。この柱２０と梁３０との接合構造は、本発明の柱と梁との接合構造の一例である。

【0022】

＜柱と梁との接合構造＞
本発明の実施形態に係る柱と梁との接合構造は、柱２０、梁３０及び支承４０を含んで構成されている。

【0023】

（柱）
柱２０は、角型鋼管で形成されている。梁３０が接合される柱２０の仕口部には、ダイアフラム２２Ａ、２２Ｂが形成されている。

【0024】

ダイアフラム２２Ａは上側のダイアフラムであり、梁３０が接合されている。ダイアフラム２２Ｂは下側のダイアフラムであり、梁３０の鉛直荷重を支持する台座であるブラケット２４が接合されている。

【0025】

ブラケット２４は、柱２０から梁３０の延出方向（Ｘ方向）に沿って突出したＨ形鋼である。ブラケット２４には、後述する支承４０と梁３０との接点の下方に位置するスチフナ２４Ａが形成されている。スチフナ２４Ａは、ブラケット２４の上下フランジ間に架け渡された補強板である。

【0026】

（支承）
ブラケット２４の上面には、支承４０が固定されている。支承４０は鋼製とされ、上側の端面４０Ａが曲面に沿う形状とされた、転がり支承である。なお、「曲面に沿う形状」とは、梁３０の延設方向と直交する方向（Ｙ方向）からみて曲線に沿う形状とされていることを指す。つまり、端面４０Ａは、Ｘ方向に対して曲率を有している。

【0027】

端面４０Ａの曲面形状は特に限定されるものではないが、梁３０の鉛直荷重をブラケット２４に伝達するとともに、当該鉛直荷重によって損傷しない程度の支圧耐力を確保できる形状とすることが好ましい。

【0028】

本実施形態においては、図２（Ａ）に示すように、支承４０の端面４０Ａは、Ｘ方向に対して曲率を有し、Ｙ方向に対して曲率を備えない（Ｘ方向からみて直線に沿う）形状とされている（所謂二次曲面）。具体的には、端面４０Ａは、Ｙ方向から見て円弧に沿う形状とされ、曲率は約２０００[mm]とされている。また、端面４０Ａは、円弧の頂点（最も高い部分）を含んで形成されている。

【0029】

なお、本実施形態においては、支承４０の端面４０Ａは、Ｙ方向に対して曲率を備えない形状とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば支承の上面は、図２（Ｂ）に示す支承４２の端面４２Ａのように、Ｘ方向及びＹ方向の双方に対して曲率を有する形状（所謂三次曲面）としてもよい。この場合、端面４２Ａは球に沿う形状（球座）としてもよいし、任意の局面に沿う形状としてもよい。

【0030】

図２（Ａ）に示す支承４０の端面４０Ａは、後述する梁３０の上弦材３２の下面が滑り易いように平滑度が調整されている。本実施形態においては、一例として、端面４０Ａの表面粗さが２５０[μｍ]とされている。また、錆の発生を抑制するため、端面４０Ａには防錆剤が塗布されている。

【0031】

（梁）
図１に示す柱２０と、紙面右側の図示しない柱との間には、梁３０が架け渡されている。梁３０はＨ形鋼を組み付けて形成されたトラス梁である。梁３０は、上弦材３２、下弦材３４及び斜材３６を備えて形成されている。

【0032】

梁３０は、建物１０においてトラス梁ではない他の梁（例えば柱２０において梁３０の反対側に架設された梁５０）と比較して長尺とされている。このため、梁３０には、梁５０等と比較して大きな鉛直荷重が作用する。

【0033】

ここで、梁３０は、柱２０に鉛直荷重を伝達する一方、梁３０に作用する曲げモーメントを伝達し難い接合形式で接合されることが好ましい。このため、梁３０は、柱２０にピン接合されている。

【0034】

具体的には、梁３０の鉛直荷重は、上弦材３２と柱２０のブラケット２４との間に配置された支承４０を介して、柱２０へ伝達される。一方、上弦材３２の下面と支承４０の端面４０Ａとは接合されていないため、上弦材３２と支承４０との間では、水平力が伝達され難い。なお、上弦材３２には、支承４０との接点の上方に位置するスチフナ３２Ａが形成されている。

【0035】

また、梁３０における上弦材３２の上端に配置されたフランジ３２Ｂの端部（Ｘ方向の端部）が、柱２０のダイアフラム２２Ａに突合せ溶接されている（接合部Ｊ）。また、上弦材３２における下フランジは、柱２０に接合されていない。これにより、接合部Ｊにおいて、柱２０と梁３０とがピン接合される。

【0036】

この接合部Ｊにおいては、柱２０と梁３０との間で水平力を伝達できる。このため、地震時に建物１０に作用する水平力に対して、柱２０と梁３０とは同調して動く。また、柱２０と梁３０との間で曲げモーメントは伝達されない。このため、地震時又は平常時に柱２０又は梁３０に曲げモーメントが作用した場合、梁３０は、柱２０に対して接合部Ｊを中心として回転する。

【0037】

＜作用及び効果＞
本発明の実施形態に係る柱と梁との接合構造では、図１に示すように、梁３０に作用する鉛直荷重は、転がり支承である支承４０から台座としてのブラケット２４を介して柱２０へ軸力として伝達される。

【0038】

一方、梁３０に発生する曲げモーメントは、梁３０と支承４０とが接合されていないため、支承４０から柱２０へ伝達され難い。また、柱２０と梁３０の上端部とは、接合部Ｊにおいてピン接合されているため、梁３０は接合部Ｊを中心として回転する。このため、曲げモーメントは、接合部Ｊからも柱へ伝達され難い。

【0039】

さらに、柱２０と梁３０とは接合されているので、柱２０と梁３０との相対移動を抑制でき、図１に二点鎖線で表したスラブＳのひび割れ発生も抑制できる。また、スラブ等の躯体施工時における振れ止め効果を得られる。

【0040】

なお、接合部Ｊでは、柱２０のダイアフラムと梁３０とが突合せ溶接されている。このように、柱２０と梁３０との接合部Ｊを「鉛直荷重を負担しないピン接合」とすることで、「鉛直荷重を負担する剛接合」と比較して、構成を簡略化できる。

【0041】

「鉛直荷重を負担する剛接合」では、例えば図１に示す梁５０と柱２０の接合部のように、柱２０にブラケット２６を接合し、このブラケット２６と梁５０とを、スプライスプレート５２等を用いて接合する。このため施工手間がかかる。

【0042】

また、接合部Ｊを「鉛直荷重を負担しないピン接合」とすることで、「鉛直荷重を負担するピン接合」と比較して、構成を簡略化できる。

【0043】

「鉛直荷重を負担するピン接合」では、梁の柱に対する回転を許容する軸部を形成する一方で、梁の鉛直荷重を支持するための剛性を備える必要があり、ピン接合を形成するための部材が、高剛性かつ複雑な構造となる。

【0044】

このように、本実施形態の柱２０と梁３０との接合構造では、柱２０と梁３０とをピン接合する接合部を高剛性かつ複雑な構造としなくても、梁３０に作用する鉛直荷重を柱２０に伝達し、梁３０に発生する曲げモーメントを柱２０に伝達し難いものとすることができる。すなわち、簡易的な構成で柱２０と梁３０をピン接合できる。また、これにより、柱２０と梁３０との接合構造を経済的に形成できる。

【0045】

また、本発明の実施形態に係る柱と梁との接合構造では、支承４０は、トラス梁である梁３０の上弦材３２を支持し、接合部Ｊは上弦材３２の上端部と柱２０とを接合している。このため、梁３０の上弦材３２と下弦材３４とを柱２０に固定して、上弦材３２と下弦材３４との間の部分が短柱となる構造と比較して、柱２０に作用するせん断応力を低減できる。

【0046】

なお、「短柱」とは、接合される梁や腰壁、垂れ壁などの上下方向の間隔がその他の柱と比較して短く、応力が集中し易い柱のことを指す。

【0047】

＜その他の実施形態＞
上記の実施形態においては、ブラケット２４の上面に支承４０を固定しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図３（Ａ）に示すように、支承４０は、梁３０における上弦材３２の下面に固定してもよい。この場合、支承４０の端面４０Ａは、ブラケット２４の上面と接触して配置される。

【0048】

ブラケット２４の上面には、支承４０が固定されている。支承４０は鋼製とされ、端面４０Ａが曲面に沿う形状とされた、転がり支承である。

【0049】

また、本発明の実施形態に係る支承は、図３（Ｂ）に示す支承４４のように、接合部Ｊを中心点として描いた任意の半径ｒの円Ｒに沿う曲面を備えた支承としてもよい。具体的には、例えば上弦材３２の下面に、円Ｒに沿う下側に凸の曲面を備えた上側支承４４Ａを固定する。また、ブラケット２４の上面に、円Ｒに沿う下側に凸の曲面（上方から下方へ凹んだ曲面）を備えた下側支承４４Ｂを固定する。

【0050】

これにより、梁３０が接合部Ｊを中心として回転した際に、回転抵抗が小さい。このため、接合部Ｊに応力が作用し難く、接合部Ｊの耐久性が高くなる。

【0051】

また、本発明の実施形態に係る支承は、図３（Ｃ）に示す支承４６のように、滑り支承としてもよい。具体的には、例えば上弦材３２の下面に、滑り材４６Ａを固定する。また、ブラケット２４の上面に、滑り板４６Ｂを固定する。

【0052】

これにより、支承とブラケット２４との間で水平力の伝達し難くすることができる。なお、ブラケット２４の上面を研磨又は塗装することなどにより平滑性を高めれば、滑り板４６Ｂを省略することもできる。また、滑り材４６Ａ滑り板４６Ｂとは、上下の配置を入れ替えてもよい。

【0053】

また、本実施形態においては、梁がトラス梁である梁３０とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。すなわち、梁は１本のＨ形鋼を柱２０に架け渡したものとしてもよい。

【符号の説明】

【0054】

２０ 柱
２４ ブラケット（台座）
３０ 梁（トラス梁）
３２ 上弦材
４０ 支承（転がり支承）
４２ 支承（転がり支承）
４４ 支承（転がり支承）
４６ 支承（滑り支承）
Ｊ 接合部

【図1】

【図2】

【図3】