(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】P2022189231
(43)【公開日】2022-12-22
(54)【発明の名称】柱と梁との接合構造
(51)【国際特許分類】
E04B 1/30 20060101AFI20221215BHJP
E04B 1/58 20060101ALI20221215BHJP
【ＦＩ】
E04B1/30 E
E04B1/58 508P
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021097708
(22)【出願日】2021-06-11
(71)【出願人】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】澤口 香織
(72)【発明者】
【氏名】仁田脇 雅史
【テーマコード（参考）】
2E125
【Ｆターム（参考）】
2E125AA04
2E125AA14
2E125AB01
2E125AB13
2E125AC04
2E125AC15
2E125AC29
2E125AG03
2E125AG04
2E125AG31
2E125AG49
2E125BB01
2E125BB16
2E125BD01
2E125BE01
2E125CA90
(57)【要約】
【課題】柱と梁の接合部において梁軸方向の引張剛性を柱曲げ耐力を確保しながら高めることができるとともに、柱と梁との接合部の施工性を向上させることができる柱と梁との接合構造を提供する。
【解決手段】鋼管２１の内部にコンクリート２３が充填されたコンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合構造１であって、梁３は、フランジ３３と、ウェブ３４と、を備え、柱２と梁３との接合部１１に設けられたダイアフラム部材４を備え、ダイアフラム部材４は、鋼管２１の外周面から外方に突出し、外周縁部４１１，４２１にフランジ３３が接合され、平面視環状の外ダイアフラム部４ａと、外ダイアフラム部４ａの内周縁部４１２，４２２に架設され、梁３の梁軸方向に平行な井桁状に形成された補強部４ｂと、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】鋼管２１の内部にコンクリート２３が充填されたコンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合構造１であって、梁３は、フランジ３３と、ウェブ３４と、を備え、柱２と梁３との接合部１１に設けられたダイアフラム部材４を備え、ダイアフラム部材４は、鋼管２１の外周面から外方に突出し、外周縁部４１１，４２１にフランジ３３が接合され、平面視環状の外ダイアフラム部４ａと、外ダイアフラム部４ａの内周縁部４１２，４２２に架設され、梁３の梁軸方向に平行な井桁状に形成された補強部４ｂと、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼管の内部にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合構造であって、
前記梁は、フランジと、ウェブと、を備え、
前記柱と前記梁との接合部に設けられたダイアフラム部材を備え、
前記ダイアフラム部材は、
前記鋼管の外周面から外方に突出し、外周縁部に前記フランジが接合され、平面視環状の外ダイアフラム部と、
前記外ダイアフラム部の内周縁部に架設され、前記梁の梁軸方向に平行な井桁状に形成された補強部と、
を備えた、
柱と梁との接合構造。
前記梁は、フランジと、ウェブと、を備え、
前記柱と前記梁との接合部に設けられたダイアフラム部材を備え、
前記ダイアフラム部材は、
前記鋼管の外周面から外方に突出し、外周縁部に前記フランジが接合され、平面視環状の外ダイアフラム部と、
前記外ダイアフラム部の内周縁部に架設され、前記梁の梁軸方向に平行な井桁状に形成された補強部と、
を備えた、
柱と梁との接合構造。
【請求項2】
前記補強部は、前記内周縁部における前記フランジと前記外周縁部との接合部の平面視縁部と前記柱の柱芯とを結ぶ線との交点から前記梁の梁軸方向に延びて設けられる、
請求項１に記載の柱と梁との接合構造。
請求項１に記載の柱と梁との接合構造。
【請求項3】
前記外ダイアフラム部は、平面視円形の外形形状を有する、
請求項１または２に記載の柱と梁との接合構造。
請求項１または２に記載の柱と梁との接合構造。
【請求項4】
前記外周縁部と前記フランジとの接合面の形状は略一致する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の柱と梁との接合構造。
請求項１から３のいずれか一項に記載の柱と梁との接合構造。
【請求項5】
前記補強部は、前記外周縁部の前記梁が接合される接合位置と前記梁の梁軸方向に近接対向する位置において前記内周縁部に架設される、
請求項１から４のいずれか一項に記載の柱と梁との接合構造。
請求項１から４のいずれか一項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】
従来、ＣＦＴ造（コンクリート充填鋼管造）の柱とＳ造の梁（鉄骨梁）とを組み合わせたＲＣＳＴ構造では、柱と梁との接合形式として、梁が柱を貫通するように接合する梁貫通形式と、柱の外側に接合されたダイアフラムに梁を接合する外ダイアフラム形式が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
このうち、外ダイアフラム形式においては、鉛直方向の平面視が円形の円形外ダイアフラムや矩形の矩形外ダイアフラムが採用される。円形外ダイアフラムは、矩形外ダイアフラムと比べて外壁などとの納まりがよく、無駄のない架構計画を実施することができる。また、斜め梁に対して用いる場合に、柱と梁との接合部のディティールを簡略化することができる。
このうち、外ダイアフラム形式においては、鉛直方向の平面視が円形の円形外ダイアフラムや矩形の矩形外ダイアフラムが採用される。円形外ダイアフラムは、矩形外ダイアフラムと比べて外壁などとの納まりがよく、無駄のない架構計画を実施することができる。また、斜め梁に対して用いる場合に、柱と梁との接合部のディティールを簡略化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－２６２８号公報
【特許文献2】特開２０２０－２６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一方で、円形ダイアフラムは、矩形ダイアフラムと比較して、梁からの引張力に抵抗する際に板面内方向および板面外方向に変形しやすいため、架構剛性が低下するという問題がある。
【0005】
また、柱の接合鉄筋の必要な定着長さを管理するためのガイドを設置する際に、梁貫通形式のように接合部内の貫通梁がなく、梁のフランジを利用することができないため、鉄筋配筋用の治具を別途接合部内に設ける必要がある等施工性に問題がある。
上記の問題を解決するために円形ダイアフラム内に貫通補強材を梁軸方向に設ける場合においても、補強材の幅長がある程度大きいと、柱断面内において最外端に鉄筋を配筋することができず、柱曲げ耐力の確保が非効率的になるという問題がある。
上記の問題を解決するために円形ダイアフラム内に貫通補強材を梁軸方向に設ける場合においても、補強材の幅長がある程度大きいと、柱断面内において最外端に鉄筋を配筋することができず、柱曲げ耐力の確保が非効率的になるという問題がある。
【0006】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、柱と梁の接合部において柱曲げ耐力を確保しながら梁軸方向の引張剛性を高めることができるとともに、柱と梁との接合部の施工性を向上させることが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】
上記目的を達成するため、本発明に係る柱と梁との接合構造は、鋼管の内部にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合構造であって、前記梁は、フランジと、ウェブと、を備え、前記柱と前記梁との接合部に設けられたダイアフラム部材を備え、前記ダイアフラム部材は、前記鋼管の外周面から外方に突出し、外周縁部に前記フランジが接合され、平面視環状の外ダイアフラム部と、前記外ダイアフラム部の内周縁部に架設され、前記梁の梁軸方向に平行な井桁状に形成された補強部と、を備える。
【0008】
上記の構成とすることで、ダイアフラム部材は、梁からの引張力に抵抗する際に板面内方向および板面外方向に変形することを抑制することができる。また、補強部の配設により、柱曲げ耐力を向上させることができる。そのため、柱曲げ耐力を確保しながら柱と梁との接合部の引張剛性を向上させることができる。
また、補強部を内周縁部に架設することにより、接合構造の施工時において、柱の接合鉄筋の必要な定着長さを管理するためのガイドを設置する際に、鋼管の内側に備えられる補強部を利用できる。そのため、現場施工作業の省力化等の柱と梁との接合部の施工性を向上させることが可能となる。
また、補強部を内周縁部に架設することにより、接合構造の施工時において、柱の接合鉄筋の必要な定着長さを管理するためのガイドを設置する際に、鋼管の内側に備えられる補強部を利用できる。そのため、現場施工作業の省力化等の柱と梁との接合部の施工性を向上させることが可能となる。
【0009】
また、本発明に係る柱と梁との接合構造において、前記補強部は、前記内周縁部における前記フランジと前記外周縁部との接合部の平面視縁部と前記柱の柱芯とを結ぶ線との交点から前記梁の梁軸方向に延びて設けられてもよい。
【0010】
上記の構成において、「前記フランジと前記外周縁部との接合部の平面視端部と前記柱の柱芯とを結ぶ線」なる構成は、接合構造の危険断面に含まれる。なお、一般的に曲げ応力に対する危険断面となる。そのため、上記の構成とすることで、補強部が接合構造の危険断面と重複して配設されるため、所望の柱曲げ耐力の確保に対してより合理的な構造とすることができる。
【0011】
また、本発明に係る柱と梁との接合構造において、前記外ダイアフラム部は、平面視円形の外形形状を有してもよい。
【0012】
上記の構成とすることで、ダイアフラム部材を外壁等との納まり等を向上させた無駄のない構成で架構することができる。また、斜め梁等の複雑な構造に対して用いる場合に、柱と梁との接合部のディティールを簡略化することができる。
【0013】
また、本発明に係る柱と梁との接合構造において、前記外周縁部と前記フランジとの接合面の形状は略一致してもよい。
【0014】
上記の構成とすることで、フランジとダイアフラム部材の外周縁部との接合性を向上させた状態で柱と梁との接合構造を形成することができる。
【0015】
また、本発明に係る柱と梁との接合構造において、前記補強部は、前記外周縁部の前記梁が接合される接合位置と前記梁の梁軸方向に近接対向する位置において前記内周縁部に架設されてもよい。
【0016】
上記の構成とすることで、ダイアフラム部材の引張剛性と柱曲げ耐力とを効率よく向上させることができ、柱と梁との接合部における所望の引張剛性と柱曲げ耐力とを確保することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、柱と梁の接合部において柱曲げ耐力を確保しながら梁軸方向の引張剛性を高めることができるとともに、柱と梁との接合部の施工性を向上させることができる柱と梁との接合構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図3】本発明の実施形態による柱と梁との接合構造の一例におけるダイアフラム部材の斜視図である。
【図4】本発明の実施形態による柱と梁との接合構造の一例における解析モデルに対する比較例を示す断面図である。（ａ）は比較例の鉛直断面図であり、（ｂ）のＥ－Ｅ線に沿う鉛直断面図である。（ｂ）は比較例の水平断面図であり、（ａ）のＣ－Ｃ線に沿う水平断面図である。
【図5】本発明の実施形態による柱と梁との接合構造の一例における解析モデルと比較例との解析結果（変位と荷重との関係）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態による柱と梁との接合構造について、図１乃至図５に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、本実施形態による柱と梁との接合構造１は、コンクリート充填鋼管造（ＣＦＴ造）の柱２と鉄骨造（Ｓ造）の梁３との接合部１１（以下、「柱梁接合部１１」という）の構造である。
本実施形態において、柱梁接合部１１は、鉛直方向に延びる上部の柱２と下部の柱２との間と、柱２に対して水平一方向に延びる梁３，３の間と、柱２に対して水平他方向に延びる梁３，３の間とに位置する。なお、以下の説明で特に断りがない限り、柱２に対する水平一方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する柱２に対する水平他方向をＹ方向、梁３に対する鉛直方向（柱２の配設方向）をＺ方向とする。
図１および図２に示すように、本実施形態による柱と梁との接合構造１は、コンクリート充填鋼管造（ＣＦＴ造）の柱２と鉄骨造（Ｓ造）の梁３との接合部１１（以下、「柱梁接合部１１」という）の構造である。
本実施形態において、柱梁接合部１１は、鉛直方向に延びる上部の柱２と下部の柱２との間と、柱２に対して水平一方向に延びる梁３，３の間と、柱２に対して水平他方向に延びる梁３，３の間とに位置する。なお、以下の説明で特に断りがない限り、柱２に対する水平一方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する柱２に対する水平他方向をＹ方向、梁３に対する鉛直方向（柱２の配設方向）をＺ方向とする。
【0020】
柱２は、Ｚ方向に延びる鋼管２１と、鋼管２１の内部に配置され梁３に対してＺ方向に延びる鉄筋２２と、鋼管２１の内部に充填されたコンクリート２３と、を備える。なお、図１、図２および後述する本実施形態における解析モデルの比較例を説明する図４では、コンクリート２３のハッチングを省略している。
【0021】
梁３は、Ｈ形鋼の鉄骨梁で、上フランジ３１と下フランジ３２とを備えるフランジ３３と、ウェブ３４と、を備える。梁３はＺ方向平面視で隣り合う梁３に対して垂直に配設される。また、Ｘ方向に延びる梁３，３はＸ方向が梁軸方向となり、Ｙ方向に延びる梁３，３はＹ方向が梁軸方向となる。上フランジ３１と下フランジ３２との鉛直方向の長さＴ１（フランジ厚）は略一致する。
【0022】
柱梁接合部１１は、接合部鋼管２４と、後述するダイアフラム部材４とを備える。ダイアフラム部材４は、外ダイアフラム部４ａと補強部４ｂとを備える。外ダイアフラム部４ａは、上ダイアフラム部４１と下ダイアフラム部４２とを備える。補強部４ｂは、上補強部４３と下補強部４４とを備える。本実施形態において、上ダイアフラム部４１と下ダイアフラム部４２および上補強部４３と下補強部４４とは、Ｚ方向同軸上に配置される。また、上ダイアフラム部４１と上補強部４３および下ダイアフラム部４２と下補強部４４とは、それぞれ一体となって柱梁接合部１１に設けられる。
【0023】
接合部鋼管２４は、Ｚ方向上部の柱２と下部の柱２との間に設けられ、柱梁接合部１１は、上ダイアフラム部４１と下ダイアフラム部４２とを介してＸ方向に延びる梁３，３およびＹ方向に延びる梁３，３とＸ方向両端およびＹ方向両端の４箇所で接合されている。上ダイアフラム部４１は上フランジ３１と接合され、下ダイアフラム部４２は下フランジ３２と接合される。上ダイアフラム部４１および下ダイアフラム部４２は、Ｚ方向平面視の外形形状が略円形となるように形成される。
また、接合部鋼管２４は、柱２の鋼管２１と略一致する径により形成され、鋼管２１とＺ方向同軸上に配置され、柱梁接合部１１のＺ方向の略全体にわたって延びている。接合部鋼管２４の内部は、Ｚ方向上部および下部の柱２の鋼管２１内部に設けられる鉄筋２２が連続して設けられ、鋼管２１の内部と同様にコンクリート２３が充填される。また、ウェブ３４の端部（ウェブ端３４１）は対向する接合部鋼管２４の外周面に溶接接合されてもよい。
また、接合部鋼管２４は、柱２の鋼管２１と略一致する径により形成され、鋼管２１とＺ方向同軸上に配置され、柱梁接合部１１のＺ方向の略全体にわたって延びている。接合部鋼管２４の内部は、Ｚ方向上部および下部の柱２の鋼管２１内部に設けられる鉄筋２２が連続して設けられ、鋼管２１の内部と同様にコンクリート２３が充填される。また、ウェブ３４の端部（ウェブ端３４１）は対向する接合部鋼管２４の外周面に溶接接合されてもよい。
【0024】
図１乃至図３に示すように、上ダイアフラム部４１および下ダイアフラム部４２は、接合部鋼管２４の外周全体から円環状に突出するように設けられている。また、上ダイアフラム部４１の外周縁部である上ダイアフラム外周縁部４１１（以下、「外周縁部４１１」という）は、Ｘ方向に延びる梁３，３と接合する箇所をＹＺ平面に沿ってカットされ、上梁接合部４５が形成される。下ダイアフラム部４２も同様に、外周縁部である下ダイアフラム外周縁部４２１（以下、「外周縁部４２１」という）は、Ｘ方向に延びる梁３，３と接合する箇所をＹＺ平面に沿ってカットされ、下梁接合部４６が形成される。上記と同様に、外周縁部４１１および外周縁部４２１のＹ方向に延びる梁３，３と接合する箇所についてもＸＺ平面に沿ってカットされ、上梁接合部４５および下梁接合部４６が形成される。上記より、上梁接合部４５および下梁接合部４６はそれぞれＸ方向およびＹ方向に合計で４箇所形成される。
【0025】
上梁接合部４５は、近接対向する梁３の上フランジ３１の端部（以下、「上フランジ端３１１」という）と溶接接合される。また、上梁接合部４５の接合面形状は、対向する上フランジ端３１１の接合面形状と略一致する大きさで形成される。また、下梁接合部４６は、近接対向する梁３の下フランジ３２の端部（以下、「下フランジ端３２１という」）と溶接接合される。また、また、下梁接合部４６の接合面形状は、対向する下フランジ端３２１の接合面形状と略一致する大きさで形成される。
また、本実施形態において、ダイアフラム部材４のＺ方向の長さ（ダイアフラム部厚）Ｔ２は、上フランジ３１および下フランジ３２のフランジ厚Ｔ１と略一致する。上ダイアフラム部４１と上フランジ３１および下ダイアフラム部４２と下フランジ３２とは、それぞれ梁軸方向に正面視で面一となるように形成される。
また、本実施形態において、ダイアフラム部材４のＺ方向の長さ（ダイアフラム部厚）Ｔ２は、上フランジ３１および下フランジ３２のフランジ厚Ｔ１と略一致する。上ダイアフラム部４１と上フランジ３１および下ダイアフラム部４２と下フランジ３２とは、それぞれ梁軸方向に正面視で面一となるように形成される。
【0026】
上ダイアフラム部４１は、上ダイアフラム内周縁部４１２（以下、「内周縁部４１２」という）が接合部鋼管２４の外周全体のＺ方向上端部と接合されている。下ダイアフラム部４２は、下ダイアフラム内周縁部４２２（以下、「内周縁部４２２」という）が接合部鋼管２４の外周全体のＺ方向下端部と接合されている。
【0027】
上補強部４３は、上ダイアフラム部４１の内側（環状形状内）に設けられ、Ｚ方向平面視において接合部鋼管２４の内側に配置される。下補強部４４も同様に、下ダイアフラム部４２の内側（環状形状内）に設けられ、Ｚ方向平面視において接合部鋼管２４の内側に配置される。
上補強部４３および下補強部４４は、それぞれＺ方向平面視の外形形状がＸ方向およびＹ方向に延びる井桁形状（格子形状）を形成される。なお、本実施形態において上補強部４３および下補強部４４は、略一致する外形形状により形成されている。
また、上補強部４３および下補強部４４は、Ｘ方向に沿う部材とＹ方向に沿う部材とがＺ方向平面視において柱２の柱芯２ａ付近で交差するように形成される。上記の構成により、補強部４ｂは、Ｘ方向に延びる梁３とＹ方向に延びる梁３との梁軸方向に平行に設けられる。
また、ダイアフラム部材４が所望の性能を得られれば、上補強部４３および下補強部４４の構成は本実施形態に限定されない。例えば、配設する部材の本数を増やし、形成される格子の数を増やした構成としてもよいし、上補強部４３と下補強部４４との井桁形状の配設位置が異なっていてもよい。
上補強部４３および下補強部４４は、それぞれＺ方向平面視の外形形状がＸ方向およびＹ方向に延びる井桁形状（格子形状）を形成される。なお、本実施形態において上補強部４３および下補強部４４は、略一致する外形形状により形成されている。
また、上補強部４３および下補強部４４は、Ｘ方向に沿う部材とＹ方向に沿う部材とがＺ方向平面視において柱２の柱芯２ａ付近で交差するように形成される。上記の構成により、補強部４ｂは、Ｘ方向に延びる梁３とＹ方向に延びる梁３との梁軸方向に平行に設けられる。
また、ダイアフラム部材４が所望の性能を得られれば、上補強部４３および下補強部４４の構成は本実施形態に限定されない。例えば、配設する部材の本数を増やし、形成される格子の数を増やした構成としてもよいし、上補強部４３と下補強部４４との井桁形状の配設位置が異なっていてもよい。
【0028】
上補強部４３は、上フランジ３１の上梁接合部４５に近接対向する端部におけるＸ方向またはＹ方向の梁幅（上フランジ３１の上梁接合部４５に近接対向する端部における梁軸方向およびフランジ厚Ｔ１方向に直交する方向の部材長）Ｗ１の端部３１２と柱２のＸＹ平面の平面視断面の柱芯２ａとを結ぶ線Ｌ１と内周縁部４１２との交点Ｐ１から梁軸方向に対向する内周縁部４１２において同様に位置する交点Ｐ１の方向に延びて設けられる。
同様に、下補強部４４は、下フランジ３２の下梁接合部４６に近接対向する端部におけるＸ方向またはＹ方向の梁幅（下フランジ３２の下梁接合部４６に近接対向する端部における梁軸方向およびフランジ厚Ｔ１方向に直交する方向の部材長）Ｗ２の端部３２２と柱２のＸＹ平面の平面視断面の柱芯２ａとを結ぶ線Ｌ２と内周縁部４２２との交点Ｐ２から梁軸方向に対向する内周縁部４２２において同様に位置する交点Ｐ２の方向に延びて設けられる。
なお、本実施形態において、上補強部４３および下補強部４４は、Ｘ方向に延びる梁３およびＹ方向に延びる梁３に対して同様の構成により形成される。梁幅Ｗ１と梁幅Ｗ２とは略一致する。また、本実施形態において上補強部４３と下補強部４４とは、Ｚ方向平面視の形状が略一致するため、線Ｌ１および線Ｌ２と交点Ｐ１およびＰ２は、Ｚ方向平面視で重複する。以下、線Ｌ１と線Ｌ２とを線Ｌとおき、交点Ｐ１と交点Ｐ２とを交点Ｐとおき、これらの一例を図２に示す。
また、線Ｌを含むＺ方向の断面は柱梁接合部１１の曲げ応力に対する危険断面となり、上補強部４３および下補強部４４の配設向きは危険断面の延長上となる。なお、鋼管２１および接合部鋼管２４の内部に連続して設けられる鉄筋２２は、ダイアフラム部材４の内側で上補強部４３および下補強部４４と干渉しない領域に挿通されている。
同様に、下補強部４４は、下フランジ３２の下梁接合部４６に近接対向する端部におけるＸ方向またはＹ方向の梁幅（下フランジ３２の下梁接合部４６に近接対向する端部における梁軸方向およびフランジ厚Ｔ１方向に直交する方向の部材長）Ｗ２の端部３２２と柱２のＸＹ平面の平面視断面の柱芯２ａとを結ぶ線Ｌ２と内周縁部４２２との交点Ｐ２から梁軸方向に対向する内周縁部４２２において同様に位置する交点Ｐ２の方向に延びて設けられる。
なお、本実施形態において、上補強部４３および下補強部４４は、Ｘ方向に延びる梁３およびＹ方向に延びる梁３に対して同様の構成により形成される。梁幅Ｗ１と梁幅Ｗ２とは略一致する。また、本実施形態において上補強部４３と下補強部４４とは、Ｚ方向平面視の形状が略一致するため、線Ｌ１および線Ｌ２と交点Ｐ１およびＰ２は、Ｚ方向平面視で重複する。以下、線Ｌ１と線Ｌ２とを線Ｌとおき、交点Ｐ１と交点Ｐ２とを交点Ｐとおき、これらの一例を図２に示す。
また、線Ｌを含むＺ方向の断面は柱梁接合部１１の曲げ応力に対する危険断面となり、上補強部４３および下補強部４４の配設向きは危険断面の延長上となる。なお、鋼管２１および接合部鋼管２４の内部に連続して設けられる鉄筋２２は、ダイアフラム部材４の内側で上補強部４３および下補強部４４と干渉しない領域に挿通されている。
【0029】
上補強部４３は、両端が内周縁部４１２に接合されている。すなわち、上補強部４３は、内周縁部４１２の内側に架設されている。また、上ダイアフラム部４１と上補強部４３とは、所望の外力に対する強度を有する鋼板を平板状に加工して一体として形成される。上ダイアフラム部４１と上補強部４３のＺ方向上面は、正面視で面一となるように設けられている。また、Ｚ方向下面についてもＺ方向上面と同様に正面視で面一となるように設けられている。
同様に、下補強部４４は、両端が内周縁部４２２に接合されている。すなわち、下補強部４４は、内周縁部４２２の内側に架設されている。また、下ダイアフラム部４２と下補強部４４は、所望の外力に対する強度を有する鋼板を平板状に加工して一体として形成される。下ダイアフラム部４２と下補強部４４のＺ方向上面は、正面視で面一となるように設けられている。また、Ｚ方向下面についてもＺ方向上面と同様に正面視で面一となるように設けられている。
また、ダイアフラム部材４が所望の性能を得られれば、上補強部４３および下補強部４４の構成は本実施形態に限定されない。例えば、上補強部４３および下補強部４４は、それぞれ内周縁部４１２および内周縁部４２２に対向する一方の端部が接合部鋼管２４の内表面に接合されてもよい。
同様に、下補強部４４は、両端が内周縁部４２２に接合されている。すなわち、下補強部４４は、内周縁部４２２の内側に架設されている。また、下ダイアフラム部４２と下補強部４４は、所望の外力に対する強度を有する鋼板を平板状に加工して一体として形成される。下ダイアフラム部４２と下補強部４４のＺ方向上面は、正面視で面一となるように設けられている。また、Ｚ方向下面についてもＺ方向上面と同様に正面視で面一となるように設けられている。
また、ダイアフラム部材４が所望の性能を得られれば、上補強部４３および下補強部４４の構成は本実施形態に限定されない。例えば、上補強部４３および下補強部４４は、それぞれ内周縁部４１２および内周縁部４２２に対向する一方の端部が接合部鋼管２４の内表面に接合されてもよい。
【0030】
次に、上記の本実施形態による柱と梁との接合構造１の作用・効果について説明する。
本実施形態による柱と梁との接合構造１では、ダイアフラム部材４は、接合部鋼管２４の外周面から外方に突出し梁３が接合される環状の上ダイアフラム部４１を備え、上ダイアフラム部４１の内側に上補強部４３が架設されている。また、同様に接合部鋼管２４の外周面から外方に突出し梁３が接合される環状の下ダイアフラム部４２を備え、下ダイアフラム部４２の内側に下補強部４４が架設されている。
上記の構成により、ダイアフラム部材４は、梁３からの引張力に抵抗する際に板面内方向および板面外方向に変形することを抑制することができる。そのため、柱曲げ耐力を確保しながら柱梁接合部１１の引張剛性（架構剛性）を向上させることができる。
本実施形態による柱と梁との接合構造１では、ダイアフラム部材４は、接合部鋼管２４の外周面から外方に突出し梁３が接合される環状の上ダイアフラム部４１を備え、上ダイアフラム部４１の内側に上補強部４３が架設されている。また、同様に接合部鋼管２４の外周面から外方に突出し梁３が接合される環状の下ダイアフラム部４２を備え、下ダイアフラム部４２の内側に下補強部４４が架設されている。
上記の構成により、ダイアフラム部材４は、梁３からの引張力に抵抗する際に板面内方向および板面外方向に変形することを抑制することができる。そのため、柱曲げ耐力を確保しながら柱梁接合部１１の引張剛性（架構剛性）を向上させることができる。
【0031】
また、上補強部４３は、上フランジ３１の上梁接合部４５に近接対向する端部におけるＸ方向またはＹ方向の梁幅Ｗ１の端部３１２と柱２のＸＹ平面の平面視断面の柱芯２ａとを結ぶ線Ｌと内周縁部４１２との交点Ｐから梁軸方向に対向する内周縁部４１２において同様に形成された交点Ｐの方向に延びて設けられる。同様に、下補強部４４は、下フランジ３２の下梁接合部４６に近接対向する端部におけるＸ方向またはＹ方向の梁幅Ｗ２の端部３２２と柱２のＸＹ平面の平面視断面の柱芯２ａとを結ぶ線Ｌと内周縁部４２２との交点Ｐから梁軸方向に対向する内周縁部４２２において同様に位置する交点Ｐの方向に延びて設けられる。
そのため、上補強部４３および下補強部４４は、それぞれＺ方向平面視の外形形状がＸ方向およびＹ方向に延びる井桁形状（格子形状）により形成される。また、Ｘ方向に沿う部材とＹ方向に沿う部材とが柱２の柱芯２ａ付近で交差するように形成される。また、鋼管２１および接合部鋼管２４の内部に設けられる鉄筋２２は、ダイアフラム部材４の内側で上補強部４３および下補強部４４と干渉しない領域に挿通されている。
上記の構成により、柱梁接合部１１の施工時において、鋼管２１に梁３を通す必要がなく、柱２内部に設ける鉄筋２２の必要な定着長さを管理するためのガイドを設置する際に、接合部鋼管２４の内側に位置する井桁形状の上補強部４３および下補強部４４を利用することにより、鉄筋２２の位置に合わせてガイドを設置することができ、現場施工作業の省力化等の柱梁接合部１１の施工性を向上させることができる。
また、上記の構成により、ダイアフラム部材４は、柱梁接合部１１の曲げ応力に対する危険断面に上補強部４３および下補強部４４が配設されるため、柱２からの曲げ応力に対して所望の曲げ耐力を確保して、所望の梁軸方向の引張剛性を確保することができる。
そのため、上補強部４３および下補強部４４は、それぞれＺ方向平面視の外形形状がＸ方向およびＹ方向に延びる井桁形状（格子形状）により形成される。また、Ｘ方向に沿う部材とＹ方向に沿う部材とが柱２の柱芯２ａ付近で交差するように形成される。また、鋼管２１および接合部鋼管２４の内部に設けられる鉄筋２２は、ダイアフラム部材４の内側で上補強部４３および下補強部４４と干渉しない領域に挿通されている。
上記の構成により、柱梁接合部１１の施工時において、鋼管２１に梁３を通す必要がなく、柱２内部に設ける鉄筋２２の必要な定着長さを管理するためのガイドを設置する際に、接合部鋼管２４の内側に位置する井桁形状の上補強部４３および下補強部４４を利用することにより、鉄筋２２の位置に合わせてガイドを設置することができ、現場施工作業の省力化等の柱梁接合部１１の施工性を向上させることができる。
また、上記の構成により、ダイアフラム部材４は、柱梁接合部１１の曲げ応力に対する危険断面に上補強部４３および下補強部４４が配設されるため、柱２からの曲げ応力に対して所望の曲げ耐力を確保して、所望の梁軸方向の引張剛性を確保することができる。
【0032】
また、本実施形態による柱と梁との接合構造１において、ダイアフラム部材４は、Ｘ方向およびＹ方向両側の４方向から梁３が接合される。上補強部４３は外周縁部４１１の梁３が接合される４つの位置とそれぞれ対向する４箇所において、内周縁部４１２に接合される。下補強部４４も同様に、外周縁部４２１の梁３が接合される４つの位置とそれぞれ対向する４箇所において、内周縁部４２２に接合される。梁３は隣り合う梁３に対してＺ方向の平面視で垂直に配設される。また、Ｘ方向に延びる梁３，３はＸ方向が梁３の梁軸方向となり、Ｙ方向に延びる梁３，３はＹ方向が梁３の梁軸方向となる。
上記の構成により、ダイアフラム部材４と４つの梁３とが十字状に接合される構成となるため、ダイアフラム部材４の剛性を効率よく向上させることができ、柱梁接合部１１における所望の剛性を確保することができる。また、上補強部４３および下補強部４４が井桁形状を形成することにより圧縮方向に対する剛性を大きく向上させることができる。
上記の構成により、ダイアフラム部材４と４つの梁３とが十字状に接合される構成となるため、ダイアフラム部材４の剛性を効率よく向上させることができ、柱梁接合部１１における所望の剛性を確保することができる。また、上補強部４３および下補強部４４が井桁形状を形成することにより圧縮方向に対する剛性を大きく向上させることができる。
【0033】
また、本実施形態による柱と梁との接合構造１において、上ダイアフラム部４１および下ダイアフラム部４２は、接合部鋼管２４の外周全体から円環状に形成されている。また、外周縁部４１１は、Ｘ方向に延びる梁３，３と接合する箇所をＹＺ平面に沿ってカットされ、上梁接合部４５が形成される。Ｙ方向に延びる梁３，３と接合する箇所についても同様にＸＺ平面に沿ってカットされ、上梁接合部４５が形成される。外周縁部４２１も同様に、Ｘ方向に延びる梁３，３と接合する箇所をＹＺ平面に沿ってカットされ、下梁接合部４６が形成され、Ｙ方向に延びる梁３，３と接合する箇所をＸＺ平面に沿ってカットされ、下梁接合部４６が形成される。以上より、上梁接合部４５および下梁接合部４６はそれぞれＸ方向およびＹ方向に合計で４箇所形成される。
上記の構成により、梁３とダイアフラム部材４とを確実に接合し、ダイアフラム部材４を周囲の構造物に対して無駄のない構成で架構することができる。また、斜め梁等の複雑な構造に対して、柱梁接合部１１のディティールを簡略化することができる。また、柱梁接合部１１をフランジ３３と外周縁部４１１，４２１との接合性を向上させた構成で形成することができる。
上記の構成により、梁３とダイアフラム部材４とを確実に接合し、ダイアフラム部材４を周囲の構造物に対して無駄のない構成で架構することができる。また、斜め梁等の複雑な構造に対して、柱梁接合部１１のディティールを簡略化することができる。また、柱梁接合部１１をフランジ３３と外周縁部４１１，４２１との接合性を向上させた構成で形成することができる。
【0034】
次に、本実施形態による柱と梁との接合構造のダイアフラム部材の剛性に関する解析について説明する。
本実施形態の解析モデルでは、Ｙ方向両側の梁３，３は無視する。スケールは５０％であり、Ｘ方向両側の梁３，３（ＳＮ４９０Ｂ材）は上フランジ３１，下フランジ３２の梁幅Ｗ１，Ｗ２（図３参照）を１７０ｍｍ、フランジ厚Ｔ１を２５ｍｍ、ウェブ厚を１８ｍｍとする。上ダイアフラム部４１および下ダイアフラム部４２（ＳＮ４９０Ｂ材）は外径Ｄ１を６００ｍｍ、内径Ｄ２を４３０ｍｍ、ダイアフラム部厚Ｔ２を２５ｍｍとし，上梁接合部４５および下梁接合部４６は梁端に１５ｍｍずつ水平部を設ける大きさでＹＺ平面に沿ってカットした。上補強部４３および下補強部４４の幅長Ｗｄは１０ｍｍとする。５０％スケールの要素実験試験結果と比較するため、材料降伏点には試験体の実降伏強度値３５０．８Ｎ／ｍｍ２を用いたが、ヤング係数には一般値２．０５×１０５Ｎ／ｍｍ２を用いた。また、鋼管２１および接合部鋼管２４の内部に充填したコンクリート２３は無視し、中空条件とした。
本実施形態の解析モデルでは、Ｙ方向両側の梁３，３は無視する。スケールは５０％であり、Ｘ方向両側の梁３，３（ＳＮ４９０Ｂ材）は上フランジ３１，下フランジ３２の梁幅Ｗ１，Ｗ２（図３参照）を１７０ｍｍ、フランジ厚Ｔ１を２５ｍｍ、ウェブ厚を１８ｍｍとする。上ダイアフラム部４１および下ダイアフラム部４２（ＳＮ４９０Ｂ材）は外径Ｄ１を６００ｍｍ、内径Ｄ２を４３０ｍｍ、ダイアフラム部厚Ｔ２を２５ｍｍとし，上梁接合部４５および下梁接合部４６は梁端に１５ｍｍずつ水平部を設ける大きさでＹＺ平面に沿ってカットした。上補強部４３および下補強部４４の幅長Ｗｄは１０ｍｍとする。５０％スケールの要素実験試験結果と比較するため、材料降伏点には試験体の実降伏強度値３５０．８Ｎ／ｍｍ２を用いたが、ヤング係数には一般値２．０５×１０５Ｎ／ｍｍ２を用いた。また、鋼管２１および接合部鋼管２４の内部に充填したコンクリート２３は無視し、中空条件とした。
【0035】
また、上記の解析モデルの比較例として、比較例１を上補強部４３および下補強部４４を設けない構成（無補強）とした柱と梁との接合構造とし、比較例２を図４に示すように、上補強部４３および下補強部４４がＺ方向平面視でＸ軸およびＹ軸を通る十字形状（補強材幅長２０ｍｍ）の外形形状を有する構成（十字貫通補強）とした柱と梁との接合構造とする。また、比較例１および比較例２は、本実施形態の解析モデルと同様にＹ方向両側の梁３，３と、鋼管２１および接合部鋼管２４の内部に充填したコンクリート２３とは無視する。
上記の解析モデルおよび比較例について、Ｘ方向両側の梁３，３に逆方向で同じ大きさの強制変位を与える。解析は平面ＦＥＭ解析によって実施し、解析結果として与えた荷重と変位量との関係図を図５に示す（図５において、本実施形態の解析モデルを「実施例」と称する。）。
上記の解析モデルおよび比較例について、Ｘ方向両側の梁３，３に逆方向で同じ大きさの強制変位を与える。解析は平面ＦＥＭ解析によって実施し、解析結果として与えた荷重と変位量との関係図を図５に示す（図５において、本実施形態の解析モデルを「実施例」と称する。）。
【0036】
図５に示す解析結果から、本実施形態の解析モデルは、同一変形時の比較例２と比較して危険断面の発生応力度および同一変形時の荷重が同等であった。以上より、本実施形態の解析モデルは、補強部の幅長が２倍である比較例２に対して同等の補強効果（引張剛性の増加）があることがわかる。
【0037】
以上、本発明による柱と梁との接合構造１の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、ダイアフラム部材４は、Ｚ方向平面視の外形形状が略円形となる環状に形成されているが、環状矩形形状や環状多角形形状等で形成されてもよい。
【0038】
また、上記の実施形態では、ダイアフラム部材４には、Ｘ方向およびＹ方向両側の４方向から梁３が接合され、上補強部４３は、外周縁部４１１における梁３が接合される４つの位置とそれぞれ対向する４つの位置において内周縁部４１２に架設される。下補強部４４は、同様に外周縁部４２１における梁３が接合される４つの位置とそれぞれ対向する４つの位置において内周縁部４２２に架設される。
上記の構成について、柱と梁との接合構造１は本実施形態に限定されない。例えば、梁３が接合される位置や、上ダイアフラム部４１および下ダイアフラム部４２に対して上補強部４３および下補強部４４が接続される位置は適宜設定されてもよいし、構造物の隅部の柱２（隅柱）等の梁３が２方向や３方向から接合される構成であってもよい。
上記の構成について、柱と梁との接合構造１は本実施形態に限定されない。例えば、梁３が接合される位置や、上ダイアフラム部４１および下ダイアフラム部４２に対して上補強部４３および下補強部４４が接続される位置は適宜設定されてもよいし、構造物の隅部の柱２（隅柱）等の梁３が２方向や３方向から接合される構成であってもよい。
【符号の説明】
【0039】
１ 柱と梁との接合構造
２ 柱
２ａ 柱芯
３ 梁
４ ダイアフラム部材
４ａ 外ダイアフラム部
４ｂ 補強部
１１ 柱と梁との接合部
２１ 鋼管
２２ 鉄筋
２３ コンクリート
３３ フランジ
３４ ウェブ
４１１ 上ダイアフラム外周縁部
４１２ 上ダイアフラム内周縁部
４２１ 下ダイアフラム外周縁部
４２２ 下ダイアフラム内周縁部
２ 柱
２ａ 柱芯
３ 梁
４ ダイアフラム部材
４ａ 外ダイアフラム部
４ｂ 補強部
１１ 柱と梁との接合部
２１ 鋼管
２２ 鉄筋
２３ コンクリート
３３ フランジ
３４ ウェブ
４１１ 上ダイアフラム外周縁部
４１２ 上ダイアフラム内周縁部
４２１ 下ダイアフラム外周縁部
４２２ 下ダイアフラム内周縁部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】