▶ 新日鐵住金株式会社の特許一覧 ▶ 株式会社カガヤの特許一覧
(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】P2023152675
(43)【公開日】2023-10-17
(54)【発明の名称】柱梁接合構造体、柱梁接合構造体の製造方法
(51)【国際特許分類】
E04B 1/24 20060101AFI20231005BHJP
E04B 1/58 20060101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
E04B1/24 L
E04B1/58 508S
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023003722
(22)【出願日】2023-01-13
(31)【優先権主張番号】P 2022059504
(32)【優先日】2022-03-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】522130069
【氏名又は名称】株式会社カガヤ
(74)【代理人】
【識別番号】100129838
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 典輝
(74)【代理人】
【識別番号】100101203
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100104499
【弁理士】
【氏名又は名称】岸本 達人
(72)【発明者】
【氏名】酒井 勇気
(72)【発明者】
【氏名】有田 政樹
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 至
(72)【発明者】
【氏名】工藤 哲也
【テーマコード（参考）】
2E125
【Ｆターム（参考）】
2E125AA03
2E125AA13
2E125AB01
2E125AB16
2E125AC15
2E125AC16
2E125AG48
2E125AG57
2E125BE10
2E125CA90
(57)【要約】
【課題】内ダイアフラムを裏当て金を要しない溶接手段であっても、必要な構造性能を満足することができる柱梁接合構造体を提供する。
【解決手段】角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、角形鋼管柱の内側に補強板が溶接継目により溶接接合された柱梁接合構造体であって、溶接継目の耐力が、補強板の断面耐力未満であることを特徴とする。
【選択図】図１０
【解決手段】角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、角形鋼管柱の内側に補強板が溶接継目により溶接接合された柱梁接合構造体であって、溶接継目の耐力が、補強板の断面耐力未満であることを特徴とする。
【選択図】図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が溶接継目により溶接接合された柱梁接合構造体であって、
前記溶接継目の耐力が、前記補強板の断面耐力未満であることを特徴とする、柱梁接合構造体。
前記溶接継目の耐力が、前記補強板の断面耐力未満であることを特徴とする、柱梁接合構造体。
【請求項2】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が溶接継目により溶接接合された柱梁接合構造体であって、
前記梁フランジから受ける外力のうち、前記角形鋼管柱の外周面の面外曲げ抵抗を減じた分の外力を前記溶接継目に負担させる、柱梁接合構造体。
前記梁フランジから受ける外力のうち、前記角形鋼管柱の外周面の面外曲げ抵抗を減じた分の外力を前記溶接継目に負担させる、柱梁接合構造体。
【請求項3】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が溶接継目により溶接接合された柱梁接合構造体であって、
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ１（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の余盛高さをｅ１（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のビード幅をｗ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ２（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の余盛高さをｅ２（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のビード幅をｗ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１）～式（３）を満たす、
請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造体。
ただし、θ１、θ２はそれぞれ下式（４）を満たすθ１’（θ１’≧０）、θ２’（θ２’≧０）と、ｔａｎ－１（ｗｉ／ｐｉ）のいずれか小さい方の値とする。
また、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（５）および式（６）を満たす正の数とする。
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ１（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の余盛高さをｅ１（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のビード幅をｗ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ２（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の余盛高さをｅ２（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のビード幅をｗ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１）～式（３）を満たす、
請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造体。
【数1】
ただし、θ１、θ２はそれぞれ下式（４）を満たすθ１’（θ１’≧０）、θ２’（θ２’≧０）と、ｔａｎ－１（ｗｉ／ｐｉ）のいずれか小さい方の値とする。
【数2】
また、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（５）および式（６）を満たす正の数とする。
【数3】
【請求項4】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が等脚の隅肉溶接による溶接継目で接合された柱梁接合構造体であって、
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（７）～式（９）を満たす、請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造体。
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（１０）及び下記式（１１）を満たす正の数とする。
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（７）～式（９）を満たす、請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造体。
【数4】
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（１０）及び下記式（１１）を満たす正の数とする。
【数5】
【請求項5】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が余盛の無い又は余盛を考慮しない部分溶込み溶接の溶接継目よって接合された柱梁接合構造体であって、
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１２）～式（１４）を満たす、
請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造体。
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（１５）及び下記（１６）を満たす正の数とする。
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１２）～式（１４）を満たす、
請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造体。
【数6】
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（１５）及び下記（１６）を満たす正の数とする。
【数7】
【請求項6】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が６０度開先かつ等脚の隅肉溶接の溶接継目によって接合された柱梁接合構造体であって、
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ１’（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ２’（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１７）～式（１９）を満たす、請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造体。
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（２０）および下記式（２１）を満たす正の数とする。
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ１’（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ２’（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１７）～式（１９）を満たす、請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造体。
【数8】
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（２０）および下記式（２１）を満たす正の数とする。
【数9】
【請求項7】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が溶接継目により溶接接合された柱梁接合構造体を製造する方法であって、
前記溶接継目の耐力が、前記補強板の断面耐力未満となるように各部形状を設計する、柱梁接合構造体の製造方法。
前記溶接継目の耐力が、前記補強板の断面耐力未満となるように各部形状を設計する、柱梁接合構造体の製造方法。
【請求項8】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が溶接継目により溶接接合された柱梁接合構造体を製造する方法であって、
前記梁フランジから受ける外力のうち、前記角形鋼管柱の外周面の面外曲げ抵抗を減じた分の外力を前記溶接継目に負担させるように各部形状を設計する、柱梁接合構造体の製造方法。
前記梁フランジから受ける外力のうち、前記角形鋼管柱の外周面の面外曲げ抵抗を減じた分の外力を前記溶接継目に負担させるように各部形状を設計する、柱梁接合構造体の製造方法。
【請求項9】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が溶接継目により溶接接合された柱梁接合構造体を製造する方法であって、
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ１（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の余盛高さをｅ１（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のビード幅をｗ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ２（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の余盛高さをｅ２（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のビード幅をｗ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１）～式（３）を満たすように各部を設計する、
請求項７又は請求項８に記載の柱梁接合構造体の製造方法。
ただし、θ１、θ２はそれぞれ下式（４）を満たすθ１’（θ１’≧０）、θ２’（θ２’≧０）と、ｔａｎ－１（ｗｉ／ｐｉ）のいずれか小さい方の値とする。
また、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（５）および式（６）を満たす正の数とする。
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ１（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の余盛高さをｅ１（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のビード幅をｗ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ２（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の余盛高さをｅ２（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のビード幅をｗ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１）～式（３）を満たすように各部を設計する、
請求項７又は請求項８に記載の柱梁接合構造体の製造方法。
【数10】
ただし、θ１、θ２はそれぞれ下式（４）を満たすθ１’（θ１’≧０）、θ２’（θ２’≧０）と、ｔａｎ－１（ｗｉ／ｐｉ）のいずれか小さい方の値とする。
【数11】
また、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（５）および式（６）を満たす正の数とする。
【数12】
【請求項10】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が等脚の隅肉溶接による溶接継目で接合された柱梁接合構造体を製造する方法であって、
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（７）～式（９）を満たす、請求項７又は請求項８に記載の柱梁接合構造体の製造方法。
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（１０）及び下記式（１１）を満たす正の数とする。
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（７）～式（９）を満たす、請求項７又は請求項８に記載の柱梁接合構造体の製造方法。
【数13】
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（１０）及び下記式（１１）を満たす正の数とする。
【数14】
【請求項11】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が余盛の無い又は余盛を考慮しない部分溶込み溶接の溶接継目よって接合された柱梁接合構造体を製造する方法であって、
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１２）～式（１４）を満たすように各部を設計する、
請求項７又は請求項８に記載の柱梁接合構造体の製造方法。
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（１５）及び下記（１６）を満たす正の数とする。
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ１（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ２（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１２）～式（１４）を満たすように各部を設計する、
請求項７又は請求項８に記載の柱梁接合構造体の製造方法。
【数15】
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（１５）及び下記（１６）を満たす正の数とする。
【数16】
【請求項12】
角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、前記Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、前記角形鋼管柱の内側に補強板が６０度開先かつ等脚の隅肉溶接の溶接継目によって接合された柱梁接合構造体を製造する方法であって、
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ１’（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ２’（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１７）～式（１９）を満たす、
請求項７又は請求項８に記載の柱梁接合構造体の製造方法。
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（２０）および下記式（２１）を満たす正の数とする。
前記角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、
前記Ｈ形梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、
前記補強板の配置高さにおける前記角形鋼管柱の外側に一方の前記梁フランジが接合されている前記Ｈ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、
前記補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、
前記溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、
前記角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、
前記Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、
前記柱梁接合構造体の接合部係数をα、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ１’（ｍｍ）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目のサイズをＳ２’（ｍｍ）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の一方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、
前記補強板の他方の板面側における前記溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、
下記式（１７）～式（１９）を満たす、
請求項７又は請求項８に記載の柱梁接合構造体の製造方法。
【数17】
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（２０）および下記式（２１）を満たす正の数とする。
【数18】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、内ダイアフラムを具備する柱梁接合構造体、柱梁接合構造体の製造方法
【背景技術】
【0002】
鉄骨造建築物における柱梁接合部は、梁から受ける曲げモーメントを柱に伝達させるために、梁フランジの板厚よりも１～２ランク厚いダイアフラムと呼ばれる補強板を柱梁接合構造体に設けることが多い。特に、図１に示すように、閉鎖断面である鋼管柱１の内側に設けられた補強板は内ダイアフラム２と呼ばれ、梁３の梁フランジ３ａの配置高さに合わせて鋼管柱１の内側に溶接される。
また、鋼管柱１に接合される複数の梁の梁せいが異なるような場合には、図２に示すように、梁せいが大きい梁４の梁フランジ４ａの配置高さには通しダイアフラム６と呼ばれる補強板が接合され、梁せいが小さい梁５の片方の梁フランジ５ａの配置高さの鋼管柱１の内側に内ダイアフラム２が接合されることがある。
また、鋼管柱１に接合される複数の梁の梁せいが異なるような場合には、図２に示すように、梁せいが大きい梁４の梁フランジ４ａの配置高さには通しダイアフラム６と呼ばれる補強板が接合され、梁せいが小さい梁５の片方の梁フランジ５ａの配置高さの鋼管柱１の内側に内ダイアフラム２が接合されることがある。
【0003】
非特許文献１には、内ダイアフラム形式の柱梁接合構造体に関して、内ダイアフラムの存在により柱フランジが面外変形しないことを前提とした柱梁接合構造体の設計方法が記載されている。この設計方法では、内ダイアフラムに対し溶接部が先行破壊しないことを前提としていることから、内ダイアフラムの溶接継目の耐力が母材である内ダイアフラムの断面耐力を上回るように溶接継目を設計・施工することが一般的である。図３に示すような完全溶込み溶接によって内ダイアフラム２を鋼管柱１に接合する場合は、適切な材料を使用し適切に施工することで、基本的には溶接継目７の耐力が内ダイアフラム２の断面耐力を上回る。しかしながら、溶接の際は裏当て金８を設ける必要がある。
【0004】
特許文献１には、通しダイアフラムと内ダイアフラムを有する段違い形式の柱梁接合構造体において、鋼管内に溶接する内ダイアフラムを、柱梁接合構造体に接合されている梁せいの低い梁フランジの位置にずらして設けることを特徴とした段違い形式の柱梁接合構造体が開示されている。これによれば、通しダイアフラムの溶接部の裏当て金と、内ダイアフラムの溶接部の裏当て金との距離を広く確保でき、裏当て金同士の干渉を防ぐことができるとしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】一般社団法人日本建築学会、鋼構造接合部設計指針 第４版、２０２１．２改訂
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１７－６６５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明では、完全溶込み溶接によって内ダイアフラムを溶接する場合に必要な裏当て金の省略を目的として、内ダイアフラムを接合する場合を考える。
【0008】
先述のように、完全溶込み溶接によって内ダイアフラム２を接合する場合は、基本的には溶接継目７の耐力が内ダイアフラム２の断面耐力を上回ることができる。しかしながら、例えば図４に隅肉溶接の例で示したものを含め、完全溶け込み溶接以外の溶接によって内ダイアフラム２を接合する場合には、鋼管柱１と内ダイアフラム２の端面との間に未溶着部が存在する。これによれば内ダイアフラム２の軸方向の力が隅肉溶接継目９のせん断抵抗によって伝達される機構となるが、必ずしも溶接継目の耐力が内ダイアフラムの耐力を上回るとは限らない。
【0009】
ここで、図４に示すように、隅肉溶接によって内ダイアフラム２を接合する場合を考える。内ダイアフラム２の材料強度をｄσ、内ダイアフラム２の板厚をｔｄとすると、内ダイアフラム２の単位長さ当たりの断面耐力はｄσ・ｔｄとなる。溶接線単位長さ当たりの隅肉溶接の継目耐力をｗＦとすると、完全溶込み溶接と同様に隅肉溶接の継目耐力が内ダイアフラムの断面耐力を上回るためには、下式（１）を満たす必要がある。
【0010】
【数1】
【0011】
一方、隅肉溶接の合計のど厚ｅと継目耐力ｗＦには正の相関があり、合計のど厚が大きいほどｗＦが大きくなることが知られている。例えば非特許文献１では、前面隅肉溶接の継目耐力ｗＦの算定式として下式（２）が与えられている。ここで合計のど厚ｅは図４に示したように２つの隅肉溶接部９ののど厚ｅ１とのど厚ｅ２との合計である。
【0012】
【数2】
【0013】
従って、隅肉溶接の継目耐力が内ダイアフラムの耐力を上回るためには、式（１）および式（２）から求められる下式（３）を満たす必要がある。
【0014】
【数3】
【0015】
式（３）は、内ダイアフラムの板厚ｔｄの増加に伴い合計のど厚ｅも大きくしなければ、完全溶込み溶接と同等以上の溶接継目性能が得られないことを意味している。しかしながら、のど厚が過大であると、当然ながら溶接量も過大となってしまい、溶接欠陥が生じやすくなる他、溶接材料や施工時間が増加してしまうなどの不利が生じる。
【0016】
図５は、内ダイアフラムの板厚（６ｍｍ～５０ｍｍ）に対する、完全溶込み溶接継目と式（３）を満たす時の隅肉溶接継目それぞれの単位長さ当たりの溶接金属断面積を比較したものである。なお、図５に示す完全溶込み溶接継目の溶接金属断面積は、開先角度を３５°とし、ルートギャップを７ｍｍとし、余盛高さを内ダイアフラムの板厚の１／４としたレ形開先形状の四角形断面を仮定して算出した。また、隅肉溶接継目の溶接金属の断面は、等脚の二等辺三角形とし、断面積は内ダイアフラムの両方の板面側に位置する溶接継目の断面積の合計とした。
図５より、この例では内ダイアフラムの板厚がおよそ２５ｍｍを超えるあたりから、隅肉溶接継目の溶接金属断面積が完全溶込み溶接継目の溶接金属断面積を上回ることがわかる。すなわち、内ダイアフラムの板厚がおよそ２５ｍｍを超えるあたりから、隅肉溶接継目の方が完全溶込み溶接継目よりも溶接量が多くなることがわかる。
図５より、この例では内ダイアフラムの板厚がおよそ２５ｍｍを超えるあたりから、隅肉溶接継目の溶接金属断面積が完全溶込み溶接継目の溶接金属断面積を上回ることがわかる。すなわち、内ダイアフラムの板厚がおよそ２５ｍｍを超えるあたりから、隅肉溶接継目の方が完全溶込み溶接継目よりも溶接量が多くなることがわかる。
【0017】
次に、図６に示すように、部分溶込み溶接によって内ダイアフラムを接合する場合を考える。部分溶込み溶接によって内ダイアフラムを接合する場合には、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、部分溶込み溶接部９’が形成されるが、合計のど厚ｅ（図６（ａ）の場合は１つの部分溶込み溶接部９’ののど厚ｅ、図６（ｂ）の場合は２つの部分溶込み溶接部９’ののど厚ｅ１とのど厚ｅ２との合計）は内ダイアフラムの板厚よりも小さい。そのため、部分溶込み溶接継目においては、のど厚を介して内ダイアフラム２の軸方向の力を伝達することから、溶接継目耐力は内ダイアフラムの断面耐力に比べて小さい。
【0018】
以上のことから、内ダイアフラムを隅肉溶接や部分溶込み溶接等の裏当て金を必要としない方法により接合する方法は多用されておらず、完全溶込み溶接によって接合する方法が主流となっている。
【0019】
そこで本開示は、裏当て金を要しない溶接手段によって内ダイアフラムを溶接する場合であっても、必要な構造性能を満足することができる柱梁接合構造体を提供することを課題とする。また、そのための柱梁接合構造体の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0020】
本願は、角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、角形鋼管柱の内側に補強板が溶接継目により溶接接合された柱梁接合構造体であって、溶接継目の耐力が、補強板の断面耐力未満であることを特徴とする、柱梁接合構造体を開示する。また、このような柱梁接合構造体となるように各部位を設計する柱梁接合構造体の製造方法を開示する。
【0021】
本願は角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、角形鋼管柱の内側に補強板が溶接継目により溶接接合された柱梁接合構造体であって、梁フランジから受ける外力のうち、角形鋼管柱の外周面の面外曲げ抵抗を減じた分の外力を溶接継目に負担させる、柱梁接合構造体を開示する。また、このような柱梁接合構造体となるように各部位を設計する柱梁接合構造体の製造方法を開示する。
【0022】
上記柱梁接合構造体およびその製造方法において、角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、角形鋼管柱の内側に補強板が溶接継目により溶接接合された柱梁接合構造体及びその製造方法において、角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、補強板の配置高さにおける角形鋼管柱の外側に一方の梁フランジが接合されているＨ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、柱梁接合構造体の接合部係数をα、補強板の一方の板面側における溶接継目の溶込み深さをｐ１（ｍｍ）、補強板の一方の板面側における溶接継目の余盛高さをｅ１（ｍｍ）、補強板の一方の板面側における溶接継目のビード幅をｗ１（ｍｍ）、補強板の他方の板面側における前記溶接継目の溶込み深さをｐ２（ｍｍ）、補強板の他方の板面側における溶接継目の余盛高さをｅ２（ｍｍ）、補強板の他方の板面側における溶接継目のビード幅をｗ２（ｍｍ）、補強板の一方の板面側における溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の一方の板面側における溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の他方の板面側における溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、補強板の他方の板面側における溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、下記式（４）～式（６）を満たすように構成してもよい。
【0023】
【数4】
【0024】
ただし、θ１、θ２はそれぞれ下式（７）を満たすθ１’（θ１’≧０）、θ２’（θ２’≧０）と、ｔａｎ－１（ｗｉ／ｐｉ）のいずれか小さい方の値とする。
【0025】
【数5】
【0026】
また、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（８）および式（９）を満たす正の数とする。
【0027】
【数6】
【0028】
上記柱梁接合構造体およびその製造方法において、角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、角形鋼管柱の内側に補強板が等脚の隅肉溶接による溶接継目で接合された柱梁接合構造体であって、角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、補強板の配置高さにおける角形鋼管柱の外側に一方の梁フランジが接合されているＨ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、柱梁接合構造体の接合部係数をα、補強板の一方の板面側における溶接継目のサイズをＳ１（ｍｍ）、補強板の他方の板面側における溶接継目のサイズをＳ２（ｍｍ）、補強板の一方の板面側における溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の一方の板面側における溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の他方の板面側における溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、補強板の他方の板面側における溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、下記式（１０）～式（１２）を満たすように構成してもよい。
【0029】
【数7】
【0030】
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（１３）及び下記式（１４）を満たす正の数とする。
【0031】
【数8】
【0032】
上記柱梁接合構造体およびその製造方法において、角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、角形鋼管柱の内側に補強板が余盛の無い又は余盛を考慮しない部分溶込み溶接の溶接継目よって接合された柱梁接合構造体であって、角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、補強板の配置高さにおける角形鋼管柱の外側に一方の梁フランジが接合されているＨ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、柱梁接合構造体の接合部係数をα、補強板の一方の板面側における溶接継目の溶込み深さをｐ１（ｍｍ）、補強板の他方の板面側における溶接継目の溶込み深さをｐ２（ｍｍ）、補強板の一方の板面側における溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の一方の板面側における溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の他方の板面側における溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、補強板の他方の板面側における溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、下記式（１５）～式（１７）を満たすように構成してもよい。
【0033】
【数9】
【0034】
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（１８）及び下記（１９）を満たす正の数とする。
【0035】
【数10】
【0036】
上記柱梁接合構造体およびその製造方法において、角形鋼管柱の外周面の交差方向にＨ形梁が接合され、Ｈ形梁の梁フランジの配置高さで、角形鋼管柱の内側に補強板が６０度開先かつ等脚の隅肉溶接の溶接継目によって接合された柱梁接合構造体であって、角形鋼管柱の幅をＤｃ（ｍｍ）、角形鋼管柱の板厚をｔｃ（ｍｍ）、Ｈ形梁の梁せいをＨｂ（ｍｍ）、Ｈ形梁フランジの板厚をｔｂｆ（ｍｍ）、補強板の配置高さにおける角形鋼管柱の外側に一方の梁フランジが接合されているＨ形梁の幅をＢｂ（ｍｍ）、補強板の板厚をｔｄ（ｍｍ）、溶接継目の溶接線長さをＢｄ（ｍｍ）、角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、角形鋼管柱の引張強さをｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、梁フランジの降伏点をｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、梁フランジの引張強さをｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の降伏点をｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の引張強さをｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）、Ｈ形梁の降伏モーメントをｂＭｙ（Ｎｍｍ）、Ｈ形梁の全塑性モーメントをｂＭｐ（Ｎｍｍ）、柱梁接合構造体の接合部係数をα、補強板の一方の板面側における溶接継目のサイズをＳ１’（ｍｍ）、補強板の他方の板面側における溶接継目のサイズをＳ２’（ｍｍ）、補強板の一方の板面側における溶接継目の降伏点をｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の一方の板面側における溶接継目の引張強さをｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）、補強板の他方の板面側における溶接継目の降伏点をｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、補強板の他方の板面側における溶接継目の引張強さをｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）としたとき、下記式（２０）～式（２２）を満たすように構成してもよい。
【0037】
【数11】
【0038】
ただし、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（２３）および下記式（２４）を満たす正の数とする。
【0039】
【数12】
【発明の効果】
【0040】
本開示によれば、内ダイアフラムが裏当て金を要しない手段で溶接された柱梁接合構造体において本開示の条件を満たすように構成することで、内ダイアフラムの溶接継目の耐力が内ダイアフラムの断面耐力を下回る場合であっても必要構造性能を満足する柱梁接合構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【発明を実施するための形態】
【0042】
１．柱梁接合構造体の構成
図７は１つの形態例を説明する図で、柱梁接合構造体１０の外観を模式的に表した斜視図である。図８は柱梁接合構造体１０を図７に矢印ＶＩＩＩで示した方向から見た外観図であり、角形鋼管柱１１の内側を点線で表している。
図７は１つの形態例を説明する図で、柱梁接合構造体１０の外観を模式的に表した斜視図である。図８は柱梁接合構造体１０を図７に矢印ＶＩＩＩで示した方向から見た外観図であり、角形鋼管柱１１の内側を点線で表している。
【0043】
図７、図８よりわかるように、柱梁接合構造体１０は、角形鋼管柱１１、梁１２、内ダイアフラム１３を有して構成されている。本形態で柱梁接合構造体１０は、角形鋼管柱１１の外周面にＨ形梁である梁１２が角形鋼管柱１１の延びる方向に対して直交方向に接合されている。また、この梁１２の梁フランジ１２ａが配置された高さ位置で角形鋼管柱１１の内側に補強板としての内ダイアフラム１３が溶接で接合されている。
【0044】
ここで、梁１２は、２つの梁フランジ１２ａを連結するウエブ１２ｂを有し、梁フランジ１２ａの端面が角形鋼管柱１１の側面につき当てられて接合されている。接合手段は特に限定されることはないが、本形態ではレ形開先の完全溶込み溶接による接合部１４とされている。
【0045】
また、角形鋼管柱１１の内側には梁１２の梁フランジ１２ａが配置された高さ位置に、補強板としての内ダイアフラム１３が配置されている。内ダイアフラム１３は板状の部材である。従って内ダイアフラム１３は角形鋼管柱１１の内側の形状に対応した四角形の平板であるが、その四隅は切り欠かれている。ただし、切り欠かれた部分を除いた１辺の長さは梁フランジ１２ａの幅以上であることが好ましい。
また、内ダイアフラム１３の板厚は梁フランジ１２ａの厚さ以上とされていることが好ましい。
また、内ダイアフラム１３の板厚は梁フランジ１２ａの厚さ以上とされていることが好ましい。
【0046】
本形態では、内ダイアフラム１３と角形鋼管柱１１とは裏当て金を要しない溶接により接合されている（接合部１５）。
【0047】
また、本形態ではこの角形鋼管柱１１と内ダイアフラム１３との溶接継目において後で示す規定の範囲内となるように溶接継目が構成されている。
【0048】
２．梁のモーメントによる角形鋼管柱の変形
本形態では当該溶接継目を規定するに際し、これまで考慮されていなかった梁のモーメントに起因する角形鋼管柱の外面変形を許容する範囲を考慮した。また、その際には、角形鋼管柱、梁フランジ、及び、内ダイアフラムの溶接継目のそれぞれにおける降伏を考えることで導くとしたものである。
より詳しい考え方や式の導出等については後で詳しく説明するが、その趣旨とするところは梁フランジから受ける外力のうち、角形鋼管柱の外周面の面外曲げ抵抗を減じた分の外力を角形鋼管柱の内側と内ダイアフラムとの溶接継目に負担させるものである。これによれば溶接部の溶接継目の耐力を内ダイアフラムの断面耐力未満とすることが可能となる。
本形態では当該溶接継目を規定するに際し、これまで考慮されていなかった梁のモーメントに起因する角形鋼管柱の外面変形を許容する範囲を考慮した。また、その際には、角形鋼管柱、梁フランジ、及び、内ダイアフラムの溶接継目のそれぞれにおける降伏を考えることで導くとしたものである。
より詳しい考え方や式の導出等については後で詳しく説明するが、その趣旨とするところは梁フランジから受ける外力のうち、角形鋼管柱の外周面の面外曲げ抵抗を減じた分の外力を角形鋼管柱の内側と内ダイアフラムとの溶接継目に負担させるものである。これによれば溶接部の溶接継目の耐力を内ダイアフラムの断面耐力未満とすることが可能となる。
【0049】
３．本形態の関係式
本形態で溶接継目では上記式（４）～式（２４）が成立する。その中で基本の式となる式（４）～式（６）は次の通りである。
本形態で溶接継目では上記式（４）～式（２４）が成立する。その中で基本の式となる式（４）～式（６）は次の通りである。
【0050】
【数13】
【0051】
ただし、θ１、θ２はそれぞれ下式（７）を満たすθ１’（θ１’≧０）、θ２’（θ２’≧０）と、ｔａｎ－１（ｗｉ／ｐｉ）のいずれか小さい方の値とする。
【0052】
【数14】
【0053】
また、βは１以下の正の数とし、κおよびxは下記式（８）および式（９）を満たす正の数とする。
【0054】
【数15】
【0055】
式（４）～式（９）において各記号が示す意味は次の通りである。
・Ｄｃ（ｍｍ）：角形鋼管柱の幅
・ｔｃ（ｍｍ）：角形鋼管柱の板厚
・Ｈｂ（ｍｍ）：Ｈ形梁の梁せい
・ｔｂｆ（ｍｍ）：梁フランジの板厚
・Ｂｂ（ｍｍ）：補強板の配置高さにおける角形鋼管柱の外側に一方の梁フランジが接合されているＨ形梁の幅
・ｔｄ（ｍｍ）：補強板の板厚
・Ｂｄ（ｍｍ）：溶接継目の溶接線長さ
・ｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）：角形鋼管柱の降伏点
・ｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）：角形鋼管柱の引張強さ
・ｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）：梁フランジの降伏点
・ｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）：梁フランジの引張強さ
・ｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の降伏点
・ｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の引張強さ
・ｂＭｙ（Ｎｍｍ）：Ｈ形梁の降伏モーメント
・ｂＭｐ（Ｎｍｍ）：Ｈ形梁の全塑性モーメント
・ｐ１（ｍｍ）：補強板の一方の板面側における溶接継目の溶込み深さ
・ｅ１（ｍｍ）：補強板の一方の板面側における溶接継目の余盛高さ
・ｗ１（ｍｍ）：補強板の一方の板面側における溶接継目のビード幅
・ｐ２（ｍｍ）：補強板の他方の板面側における溶接継目の溶込み深さ
・ｅ２（ｍｍ）：補強板の他方の板面側における溶接継目の余盛高さ
・ｗ２（ｍｍ）：補強板の他方の板面側における溶接継目のビード幅
・ｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の一方の板面側における溶接継目の降伏点
・ｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の一方の板面側における溶接継目の引張強さ
・ｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の他方の板面側における溶接継目の降伏点
・ｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の他方の板面側における溶接継目の引張強さ
・α：柱梁接合構造体の接合部係数（１．２５～１．４５）
・Ｄｃ（ｍｍ）：角形鋼管柱の幅
・ｔｃ（ｍｍ）：角形鋼管柱の板厚
・Ｈｂ（ｍｍ）：Ｈ形梁の梁せい
・ｔｂｆ（ｍｍ）：梁フランジの板厚
・Ｂｂ（ｍｍ）：補強板の配置高さにおける角形鋼管柱の外側に一方の梁フランジが接合されているＨ形梁の幅
・ｔｄ（ｍｍ）：補強板の板厚
・Ｂｄ（ｍｍ）：溶接継目の溶接線長さ
・ｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）：角形鋼管柱の降伏点
・ｃσｕ（Ｎ／ｍｍ２）：角形鋼管柱の引張強さ
・ｂσｙ（Ｎ／ｍｍ２）：梁フランジの降伏点
・ｂσｕ（Ｎ／ｍｍ２）：梁フランジの引張強さ
・ｄσｙ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の降伏点
・ｄσｕ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の引張強さ
・ｂＭｙ（Ｎｍｍ）：Ｈ形梁の降伏モーメント
・ｂＭｐ（Ｎｍｍ）：Ｈ形梁の全塑性モーメント
・ｐ１（ｍｍ）：補強板の一方の板面側における溶接継目の溶込み深さ
・ｅ１（ｍｍ）：補強板の一方の板面側における溶接継目の余盛高さ
・ｗ１（ｍｍ）：補強板の一方の板面側における溶接継目のビード幅
・ｐ２（ｍｍ）：補強板の他方の板面側における溶接継目の溶込み深さ
・ｅ２（ｍｍ）：補強板の他方の板面側における溶接継目の余盛高さ
・ｗ２（ｍｍ）：補強板の他方の板面側における溶接継目のビード幅
・ｗ１σｙ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の一方の板面側における溶接継目の降伏点
・ｗ１σｕ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の一方の板面側における溶接継目の引張強さ
・ｗ２σｙ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の他方の板面側における溶接継目の降伏点
・ｗ２σｕ（Ｎ／ｍｍ２）：補強板の他方の板面側における溶接継目の引張強さ
・α：柱梁接合構造体の接合部係数（１．２５～１．４５）
【0056】
ここで接合部係数αは、非特許文献に記載されているように、柱梁接合構造体の設計において梁の最大曲げ耐力を評価するために、梁の全塑性モーメントに対する梁の最大曲げモーメントの比として規定されたものである。表１には、文献である、E.H.Mansfield：Studies in Collapse Analysis of Rigid-Plastic Plates with a Square Yield Diagrams, Proc. of the Royal Society London, 241, Series A, pp.311-338, 1957.8に記載されている各鋼種における接合部係数αの値を示す。
【0057】
【表1】
【0058】
４．関係式の導出
柱梁接合構造体は一般的に、梁から受ける曲げモーメントを柱に伝達させるために、柱梁接合構造体の曲げ耐力を梁の曲げモーメント耐力よりも大きくすることが求められる。例えば、非特許文献１を参考に、下記式（１０１）及び式（１０２）によって柱梁接合構造体を設計してもよい。
柱梁接合構造体は一般的に、梁から受ける曲げモーメントを柱に伝達させるために、柱梁接合構造体の曲げ耐力を梁の曲げモーメント耐力よりも大きくすることが求められる。例えば、非特許文献１を参考に、下記式（１０１）及び式（１０２）によって柱梁接合構造体を設計してもよい。
【0059】
【数16】
【0060】
ここで、ｊＭｙは柱梁接合構造体の降伏曲げ耐力（Ｎｍｍ）、ｂＭｙは梁の降伏曲げモーメント（Ｎｍｍ）、ｊＭｕは柱梁接合構造体の最大曲げ耐力（Ｎｍｍ）、ｂＭｐは梁の全塑性曲げモーメント（Ｎｍｍ）、αは接合部係数（１．２５～１．４５）である。
【0061】
一般的には、内ダイアフラムの板厚および幅は、その内ダイアフラムと同じ配置高さに取り付く梁フランジの板厚および幅よりも大きいため、内ダイアフラムが完全溶込み溶接されている、もしくは完全溶込み溶接と同等以上の溶接継目耐力を有するような溶接で接合されている場合は、内ダイアフラムの断面耐力は梁フランジの断面耐力に比べ大きくなる。すなわち、図１に示したような梁３から受ける曲げモーメントＭによって、柱梁接合構造体における角形鋼管柱１は面外変形しない。従って、柱梁接合構造体の降伏曲げ耐力ｊＭｙ、柱梁接合構造体の最大曲げ耐力ｊＭｕは梁のフランジ・ウェブの断面耐力を基に算定し、上記式（１０１）及び式（１０２）を満たすように柱梁接合構造体を設計することとなる。
【0062】
一方、柱梁接合構造体に内ダイアフラムが設けられていない等の場合においては、図９のように、梁３から受ける曲げモーメントＭによって柱梁接合構造体における角形鋼管柱１が局所的に面外変形する。このような場合には、ｊＭｙ、ｊＭｕは梁のフランジ・ウェブの断面耐力を基に算定することはできないため、下式（１０３）及び式（１０４）によってｊＭｙ、ｊＭｕを算定できる。
【0063】
【数17】
【0064】
ここで、ｊＰｙは柱梁接合構造体の面外変形に対する局部降伏耐力（Ｎ）、ｊＰｕは柱梁接合構造体の面外変形に対する局部最大耐力（Ｎ）、Ｈｂは梁せい（ｍｍ）、ｔｂｆは梁フランジの板厚（ｍｍ）である。
【0065】
ｊＰｙおよびｊＰｕは、例えば内ダイアフラムが設けられていない柱梁接合構造体の場合、梁フランジから受ける外力によって柱梁接合構造体が局所的に面外変形する時の崩壊機構を仮定し、極限解析によって求めることができる（森田ら：箱形断面柱－Ｈ形断面はり接合部のダイアフラム補強に関する研究－接合部降伏耐力の評価－、日本建築学会構造系論文報告集 第３８８号、ｐｐ．１００－１１１、１９８８．６）。
【0066】
以上のように、柱梁接合構造体に面外変形が生じる場合であっても、式（１０３）、式（１０４）に示すように柱梁接合構造体の局部降伏耐力ｊＰｙ、局部最大耐力ｊＰｕから曲げ降伏耐力ｊＭｙ、曲げ最大耐力ｊＭｕを求め、それらが式（１０１）及び式（１０２）を満たしてさえいれば、柱梁接合構造体としての設計条件は満足される。
【0067】
このように考えると、内ダイアフラムを溶接した柱梁接合構造体において、内ダイアフラムの溶接継目の耐力が内ダイアフラムの断面耐力を下回るような比較的小さな形状で内ダイアフラムを溶接しているとしても、式（１０１）及び式（１０２）が満たされていれば、柱梁接合構造体としての設計条件は満足される。そのためには、比較的小さな形状の溶接継目で内ダイアフラムを溶接した場合のように、梁から受ける曲げモーメントによって柱梁接合構造体における角形鋼管柱が面外変形する時の、柱梁接合構造体の局部降伏耐力ｊＰｙ及び局部最大耐力ｊＰｕを算定すればよい（内ダイアフラムの溶接継目耐力が内ダイアフラムの断面耐力を下回る場合の柱梁接合構造体の局部降伏耐力ｊＰｙ及び局部最大耐力ｊＰｕの算定はこれまでに提案されていない。）。
【0068】
そこで、内ダイアフラムの溶接継目耐力が内ダイアフラムの断面耐力を下回り、梁から受ける曲げモーメントによって柱梁接合構造体における角形鋼管柱に局所的な面外変形が生じるような、比較的小さな溶接継目形状で内ダイアフラムを溶接した場合の柱梁接合構造体の局部降伏耐力ｊＰｙおよび局部最大耐力ｊＰｕの評価方法を導出した。
【0069】
上記したｊＰｙ及びｊＰｕは、式（１０５）、式（１０６）で表される。
【0070】
【数18】
【0071】
局部降伏耐力ｊＰｙを表す式（１０５）、局部最大耐力ｊＰｕを表す式（１０６）は、柱梁接合構造体に局所的な面外変形が生じる際の崩壊機構から極限解析により求めることができる。図１０に崩壊機構を説明する図を示した。図１０（ａ）は梁が接合された角形鋼管柱の壁を正面にした方向から見た図、図１０（ｂ）はＩ－Ｉ’矢視断面図、図１０（ｃ）はＩＩ－ＩＩ’矢視断面図である。
【0072】
崩壊機構は、柱梁接合構造体が梁フランジから受ける外力によって角形鋼管柱の面外方向にδだけ局部変形し、その局部変形に伴って図１０に示すように梁が接合された角形鋼管柱の壁、梁フランジ、及び、内ダイアフラムの溶接継目がそれぞれ降伏すると仮定したものである。便宜のため図１０では内ダイアフラムの両方の板面側に隅肉溶接がされたものが表されているがこれに限定されない。ここで、梁が接合された角形鋼管柱の壁の幅はＤｃ（ｍｍ）、角形鋼管柱の板厚はｔｃ（ｍｍ）、梁フランジの幅はＢｂ（ｍｍ）、梁フランジの板厚はｔｂｆ、角形鋼管柱と内ダイアフラムとの溶接継目の溶接線長さはＢｄ（ｍｍ）とする。
【0073】
初めに、図１０に示す崩壊機構において梁が接合された角形鋼管柱の壁がなす内力仕事Ｗｉｎ,ｃｆを求める。ここで、梁が接合された角形鋼管柱の壁の降伏領域は図１０（ａ）に示すように、直線状の降伏線Ａと、曲線状の降伏線Ｂ、円錐状の降伏場Ｃが形成されるものと仮定し、この降伏領域の幅をｘ、降伏領域の高さをκ・x（ただしκは正の数）、梁フランジ高さから降伏場Ｃまでの角度をφとする。また、降伏線Ａがなす内力仕事をＷｉｎ,ｃｆ（Ａ）、降伏線Ｂがなす内力仕事をＷｉｎ,ｃｆ（Ｂ）、降伏場Ｃがなす内力仕事をＷｉｎ,ｃｆ（Ｃ）とすると、梁が接合された角形鋼管柱の壁がなす内力仕事の合計Ｗｉｎ,ｃｆは下記式（１０７）のように表わされる。
【0074】
【数19】
【0075】
ここで、梁が接合された角形鋼管柱の壁の単位長さ当たりの全塑性モーメントをｃＭｐ（Ｎｍｍ）とすると、降伏線Ａがなす内力仕事Ｗｉｎ,ｃｆ（Ａ）は下式（１０８）のように表わされる。
【0076】
【数20】
【0077】
また、文献E.H.Mansfield：Studies in Collapse Analysis of Rigid-Plastic Plates with a Square Yield Diagrams, Proc. of the Royal Society London, 241, Series A, pp.311-338, 1957.8によれば、降伏線Ｂがなす内力仕事Ｗｉｎ,ｃｆ（Ｂ）と降伏場Ｃがなす内力仕事Ｗｉｎ,ｃｆ（Ｃ）の合計は下式（１０９）のように表すことができる。
【0078】
【数21】
【0079】
さらに、角形鋼管柱の降伏点をｃσｙ（Ｎ／ｍｍ２）とすると、梁が接合された角形鋼管柱の壁の単位長さ当たりの全塑性モーメントｃＭｐ（Ｎｍｍ）は下式（１１０）のように表わされる。
【0080】
【数22】
【0081】
従って、したがって、式（１０７）～式（１１０）より、梁が接合された角形鋼管柱の壁がなす内力仕事Ｗｉｎ,ｃｆは下式（１１１）となる。
【0082】
【数23】
【0083】
続いて、図１０に示す崩壊機構において梁フランジがなす内力仕事Ｗｉｎ,ｂｆを求める。梁フランジの降伏点はbσy（Ｎ／ｍｍ２）とする。梁フランジの降伏領域は図１０（ｂ）に示す直角三角形の領域であるから、Ｗｉｎ,ｂｆは下式（１１２）のように表わされる。
【0084】
【数24】
【0085】
続いて、図１０に示す崩壊機構において隅肉溶接継目がなす内力仕事Ｗｉｎ,ｄｗを求める。内ダイアフラムの片面側における溶接継目の単位長さ当たりの降伏耐力をｗＦｙ（Ｎ／ｍｍ）とすると、Ｗｉｎ,ｄｗは下式（１１３）のように表わされる。
【0086】
【数25】
【0087】
一方、図１０の崩壊機構に対する外力仕事Ｗｅｘは、崩壊荷重をｊＰｙ（Ｎ）とすると下式（１１４）のように表わされる。
【0088】
【数26】
【0089】
式（１１１）～式（１１４）より、図１０に示す崩壊機構において内力仕事と外力仕事が等しいと置くことにより、崩壊荷重ｊＰｙは式（１１５）のように表わされる。
【0090】
【数27】
【0091】
式（１１５）に対し安全率β（ただし、βは１以下の正の数）を乗じることにより、柱梁接合構造体の局部降伏耐力ｊＰｙは式（１０５）で示したように表わすことができる。また、柱梁接合構造体の局部最大耐力ｊＰｕについては、式（１０５）における各材料の降伏点（cσy、bσy、dσy）を引張強さ（cσu、bσu、dσu）に置換することにより、式（１０６）で示したように表わすことができる。
【0092】
式（１０５）、式（１０６）において、κおよびｘは、図１０に示して説明したす崩壊機構の領域を決定する変数であり、ｊＰｙが最小となる時の値をとる。すなわち、κおよびｘは、式（１０５）のκ又はｘに関する一階偏微分方程式が０と等しいと置いて求めた下の式（１１６）及び式（１１７）を満たす。
【0093】
【数28】
【0094】
ｗＦｙおよびｗＦｕについては、任意の三角形断面を有する内ダイアフラム溶接部を対象に、極限解析によって溶接線単位長さ当たりの溶接継目耐力を導出する。以下に説明する。図１１、図１２に説明のための図を示した。ここでは、内ダイアフラムの軸方向に作用する引張外力によって溶接継目が降伏する場合を想定し、崩壊機構を図１２（ａ）のように仮定する。ただし、図１２（ａ）の崩壊機構における外力作用方向の塑性変形増分をｕとし、溶接継目の崩壊機構が生じる角度を角形鋼管柱の軸方向に対しθ（０°≦ｔａｎθ≦ｗ／ｐ）とする。
【0095】
さらに、図１２（ａ）の崩壊機構においては以下の条件（Ｉ）～（ＩＶ）が成り立つと仮定する。
（Ｉ）溶接継目における溶接金属の材料強度は、断面内で均一である。
（ＩＩ）溶接継目に作用する外力としては内ダイアフラムの軸方向の引張力のみを考慮し、内ダイアフラムの板厚中心線と、溶接継目の図心とのずれによる付加曲げは考慮しない。
（ＩＩＩ）溶接継目の降伏時には、崩壊機構上の塑性域における任意の点でＶｏｎ Ｍｉｓｅｓの降伏条件が成り立つものとする。
（ＩＶ）内ダイアフラムの溶接長さは溶接ビード幅に比べ十分大きいため、溶接継目は内ダイアフラムの軸方向の引張力に対し、溶接線方向に伸縮しないものとする。すなわち、溶接線方向の歪を０とする平面歪状態が成り立つものとする。
（Ｉ）溶接継目における溶接金属の材料強度は、断面内で均一である。
（ＩＩ）溶接継目に作用する外力としては内ダイアフラムの軸方向の引張力のみを考慮し、内ダイアフラムの板厚中心線と、溶接継目の図心とのずれによる付加曲げは考慮しない。
（ＩＩＩ）溶接継目の降伏時には、崩壊機構上の塑性域における任意の点でＶｏｎ Ｍｉｓｅｓの降伏条件が成り立つものとする。
（ＩＶ）内ダイアフラムの溶接長さは溶接ビード幅に比べ十分大きいため、溶接継目は内ダイアフラムの軸方向の引張力に対し、溶接線方向に伸縮しないものとする。すなわち、溶接線方向の歪を０とする平面歪状態が成り立つものとする。
【0096】
次に、図１２（ａ）で示した崩壊機構と直交する方向を図１２（ｂ）に示したようにｎ軸、崩壊機構に沿う方向をｔ軸、溶接線方向と平行な方向をｗ軸とするｎ－ｔ－ｗ直交座標系をとる。このとき、上記の条件（ＩＩＩ）より、Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓの降伏条件が成り立つことから、ｎ－ｔ－ｗ座標系における降伏条件式は下式（１１８）と表すことができる。
【0097】
【数29】
【0098】
ここで、σｎ、σｔ、σｗはｎ－ｔ－ｗ座標系におけるｎ軸、ｔ軸、ｗ軸方向の垂直応力、τｎｔ、τｔｗ、τｗｎはｎ－ｔーｗ座標系におけるｎ－ｔ平面、ｔ－ｗ平面、ｗ－ｎ平面内のせん断応力、ｗσｙは溶接金属の降伏点である。
【0099】
さらに、t軸方向の垂直応力σｔは０とみなされるから、式（１１８）にσｔ＝０を代入して下式（１１９）が得られる。
【0100】
【数30】
【0101】
また、上記の条件（ＩＶ）より、ｗ軸方向の垂直歪εｗ、ｔ－ｗ平面内のせん断歪γｔｗ、およびｗ－ｎ平面内のせん断歪γｗｎはそれぞれ０であるので、式（１１９）および塑性流れの法線則から、式（１２０）に示す関係がそれぞれ成立する。
【0102】
【数31】
【0103】
よって、式（１２０）を式（１１９）に代入することで、下式（１２１）が得られる。
【0104】
【数32】
【0105】
次に、図２（ａ）の崩壊機構における、溶接線方向の単位長さ当たりの内力仕事Ｗｉｎおよび外力仕事Ｗｅｘをそれぞれ求める。内力仕事Ｗｉｎは下式（１２２）で表わすことができる。
【0106】
【数33】
【0107】
式（１２２）におけるｌｃｒは図１２（ａ）で示した崩壊機構の長さであり、幾何学的に下式（１２３）で求まる。
【0108】
【数34】
【0109】
ここで、ｐ、ｅおよびｗはそれぞれ図１１に示したようにｐは溶接継目のうち内ダイアフラムの板厚に沿った方向の大きさを構成する１つである溶込み深さ（ｍｍ）、ｅは溶接継目のうち内ダイアフラムの板厚に沿った方向の大きさを構成する１つである余盛高さ（ｍｍ）、ｗは溶接継目のうち内ダイアフラムの板面に沿った方向の大きさを構成する１つである溶接ビード幅（ｍｍ）である。本説明では部分溶け込み溶接を例に説明しているため溶接継目の内ダイアフラムの板厚に沿った方向の大きさはｐ＋ｅで表される。ｐは内ダイアフラムの板厚の範囲内、ｅは内ダイアフラムの板厚の範囲外に存在する当該大きさである。
【0110】
式（１２２）におけるσｎおよびτｎｔは降伏条件である式（１２１）を満たすので、塑性流れの法線則から、ｕ・ｃｏｓθおよびｕ・ｓｉｎθは式（１２４）に示す関係が成立する。
【0111】
【数35】
【0112】
式（１２４）より、σｎおよびτｎｔは式（１２５）の関係が成り立つ。
【0113】
【数36】
【0114】
式（１２５）の関係を式（１２１）に代入することで、σｎおよびτｎｔはそれぞれθおよびｗσｙを用いて式（１２６）のように表すことができる。
【0115】
【数37】
【0116】
よって、式（１２２）、式（１２３）、および式（１２６）より、内力仕事Ｗｉｎは式（１２７）で表される。
【0117】
【数38】
【0118】
一方、外力仕事Ｗｅｘは、溶接線単位長さあたりの溶接継目耐力をｗＦｙとすると、下式（１２８）で表すことができる。
【0119】
【数39】
【0120】
従って、仮想仕事の原理より、内部仕事Ｗｉｎと外部仕事Ｗｅｘが等しいとすると、式（１２７）及び式（１２８）からｗＦｙは下式（１２９）で表わすことができる。
【0121】
【数40】
【0122】
式（１２９）が０≦θ≦ｔａｎ－１（ｗ／ｐ）の範囲で最小の値をとるときが、図１２（ａ）の崩壊機構における真の溶接継目耐力ｗＦｙとなる。よって、θは式（１２９）をθに関する一階偏微分を０と等しいと置いて求めた下式（１３０）を満たすθ’（θ’≧０）と、ｔａｎ－１（ｗ／ｐ）のいずれか小さい方の値をとる。これは図１２（ａ）からもわかるように、溶接継目の断面内に崩壊機構が生じる場合には、崩壊機構の角度θは開先角度であるｔａｎ－１（ｗ／ｐ）よりも小さくならなければならないことによる。
【0123】
【数41】
【0124】
式（１２９）は、便宜上、内ダイアフラムの一方の板面側に設けられた溶接継目の断面形状として図１１、図１２を例に示して説明したが、この式（１２９）は図１３に示すようなルート側に未溶着部が介在する完全溶込み溶接の溶接継目に対しても有効である。この場合、式（１２９）における溶込み深さｐは、内ダイアフラムの板厚から未溶着高さを差し引いた長さとする。なお、図１３では、ルート側の未溶着部が角形鋼管柱側に介在するような形態例を示したが、ルート側の未溶着部は内ダイアフラム側に介在してもよい。
また、この式（１２９）は他の形態の溶接継目に対しても有効である。図１４～図１７に示して説明する。
また、この式（１２９）は他の形態の溶接継目に対しても有効である。図１４～図１７に示して説明する。
【0125】
図１４に示した例はいわゆる隅肉溶接であり、内ダイアフラムの一方の板面側に設けられた隅肉溶接の溶接継目である。この場合には上記式（１２９）に対してｐ＝０、θ＝θ’を代入することで、式（１３１）のようにｗＦｙを得ることができる。
【0126】
【数42】
【0127】
その中でもｅとｗが同じでサイズがＳである（ｅ＝ｗ＝Ｓ）等脚の隅肉溶接ではさらに式（１３２）を得ることができる。
【0128】
【数43】
【0129】
図１５に示した例は部分溶け込み溶接ではあるが余盛がない（又は余盛を考慮しない）で内ダイアフラムの一方の板面側に設けられた溶接継目である。この場合には上記式（１２９）に対してｅ＝０、θ＝０を代入することで、式（１３３）のようにｗＦｙを得ることができる。
【0130】
【数44】
【0131】
図１６に示した例は異形隅肉溶接とも呼ばれ、６０°開先であるとともに等脚（Ｓ）であり、すなわち正三角形の溶接継目を有している。図１６の例では当該溶接継目が内ダイアフラムの一方の板面側に設けられている。この場合には上記式（１２９）に対してＳから幾何学的にｅ及びｐ、θが決まるためこれを用いて、式（１３４）のようにｗＦｙを得ることができる。
【0132】
【数45】
【0133】
図１１～図１６の例ではいずれも内ダイアフラムの一方の板面側にのみ溶接継目が設けられているが、図１７に示したように内ダイアフラムの他方の板面側にも溶接継目が設けられてもよい。すなわち内ダイアフラムの両方の板面側に溶接継目が設けられている。この場合であってもそれぞれの溶接継目について式（１２９）を適用して和を取ればよい。従って、図１１の溶接継目が両方の板面側に具備された場合（図１７）の例では式（１２９）に基づいて式（１３５）、図１４の溶接継目が両方の板面側に具備された例では式（１３１）に基づいて式（１３７）、又は、式（１３２）に基づいて式（１３８）、図１５の溶接継目が両方の板面側に具備された例では式（１３３）に基づいて式（１３９）、図１６の溶接継目が両方の板面側に具備された例では式（１３４）に基づいて式（１４０）を得ることができる。
【0134】
【数46】
【0135】
ただし、式（１３５）のθｉはそれぞれ、下式（１３６）のθｉ’（θｉ’≧０）と、ｔａｎ－１（ｗｉ／ｐｉ）とのいずれか小さい方の値をとる。
【0136】
【数47】
【0137】
【数48】
【0138】
なお、ここでは式（１３５）～式（１４０）について内ダイアフラムの両板面側に溶接継目が具備される場合として説明したが、内ダイアフラムの一方の板面側にのみ溶接継目が具備されている場合であっても、ｉ＝２の演算の際に各寸法値を０とおけば式（１２９）～式（１３４）を得ることができるので、式（１３５）～式（１４０）は内ダイアフラムの一方の板面側にのみに溶接継目がある場合と両板面側に溶接継目がある場合のいずれにも適用できる式である。
【0139】
また、内ダイアフラムの両板面側に溶接継目がある場合において、一方と他方で溶接継目の種類が異なる場合には、それぞれの溶接継目に対して式（１３１）～式（１３５）を適用して、その和を取ればよい。
【0140】
式（１０６）のｗＦｕについてはｗＦｙに関する上記式のｗσｙをｗσｕに変えて同様に考えればよい。
【0141】
上記、式（１０１）～式（１０６）、式（１３５）、式（１３７）、式（１３８）、式（１３９）、式（１４０）、および、同様にして導出したｗＦｕから、及び、溶接継目の耐力が内ダイアフラムの断面耐力より小さくてもよい範囲を規定して上記式（４）～式（２４）を得た。
【0142】
５．効果等
内ダイアフラムが溶接された柱梁接合構造体において本形態の条件を満たすように各部を設計することで、内ダイアフラムの溶接継目の耐力が内ダイアフラムの断面耐力を下回る場合であっても必要構造性能を満足する柱梁接合構造体を提供することができ、そのような柱梁接合構造体を製造することができる。これによれば、条件を満たす限り小さな溶接継目とすることが可能である。内ダイアフラムの溶接方法を隅肉溶接や部分溶込み溶接に限定することなく、例えば、６０度開先の隅肉溶接（異形隅肉溶接）などの任意の溶接方法に対しても、合理的に溶接継目を設計することが可能となる。
内ダイアフラムが溶接された柱梁接合構造体において本形態の条件を満たすように各部を設計することで、内ダイアフラムの溶接継目の耐力が内ダイアフラムの断面耐力を下回る場合であっても必要構造性能を満足する柱梁接合構造体を提供することができ、そのような柱梁接合構造体を製造することができる。これによれば、条件を満たす限り小さな溶接継目とすることが可能である。内ダイアフラムの溶接方法を隅肉溶接や部分溶込み溶接に限定することなく、例えば、６０度開先の隅肉溶接（異形隅肉溶接）などの任意の溶接方法に対しても、合理的に溶接継目を設計することが可能となる。
【0143】
５．１．例１
例１として、柱梁接合部に内ダイアフラムが隅肉溶接される場合を想定し、本開示により設計した溶接継目と、従来の溶接継目との比較を行った。比較には、角形鋼管柱（一辺５００ｍｍの正方形、板厚２８ｍｍ）の外側にはＨ形梁（梁のせい７００ｍｍ、梁の幅が３００ｍｍ、梁ウエブの板厚が１４ｍｍ、板フランジの板圧がｔｂｆ）が取り付けられ、角形鋼管柱の内側には梁フランジと同じ高さ位置で内ダイアフラム（板厚ｔｄ）が等脚で内ダイアフラムの両方の板面側で同形状の隅肉溶接によって接合されている柱梁接合構造体を対象とした。なお、隅肉溶接の溶接継目の溶接金属を含む柱梁接合部を構成する材料の強度はすべて降伏点を３２５Ｎ／ｍｍ２、引張強さを４９０Ｎ／ｍｍ２で統一した。また、角形鋼管柱と内ダイアフラムの溶接線長さＢｄは３２０ｍｍで統一した。
検討モデルを対象に、Ｈ形梁の梁フランジの板厚ｔｂｆを変数としてそれぞれのｔｂｆにおける隅肉溶接の必要サイズについて試算した。本検討で対象としたＨ形梁の梁フランジの板厚ｔｂｆは２２ｍｍ、２５ｍｍ、２８ｍｍ、または３２ｍｍの４パターンとし、それぞれの梁フランジ板厚ｔｂｆに対し内ダイアフラム板厚ｔｄは１サイズアップとした（２５ｍｍ、２８ｍｍ、３２ｍｍ、３６ｍｍ）。試算結果を図１８に示す。図１８は複合グラフであり、第１軸には以下の本発明による設計条件を満たす最小の脚長の大きさＳと、非特許文献１に基づいた従来の設計条件を満たす必要の脚長Ｓ’をそれぞれ表しており、第２軸にはＳ’に対するＳの比を表している。なお、本検討においては安全率βを１とした。具体的には本発明によるものは式（１４１）～式（１４３）によりｗＦｙ、ｗＦｕを求めて用いた。一方、非特許文献１によるものは下記式（１４４）、式（１４５）によりｗＦｙ、ｗＦｕを求めて用いた。
例１として、柱梁接合部に内ダイアフラムが隅肉溶接される場合を想定し、本開示により設計した溶接継目と、従来の溶接継目との比較を行った。比較には、角形鋼管柱（一辺５００ｍｍの正方形、板厚２８ｍｍ）の外側にはＨ形梁（梁のせい７００ｍｍ、梁の幅が３００ｍｍ、梁ウエブの板厚が１４ｍｍ、板フランジの板圧がｔｂｆ）が取り付けられ、角形鋼管柱の内側には梁フランジと同じ高さ位置で内ダイアフラム（板厚ｔｄ）が等脚で内ダイアフラムの両方の板面側で同形状の隅肉溶接によって接合されている柱梁接合構造体を対象とした。なお、隅肉溶接の溶接継目の溶接金属を含む柱梁接合部を構成する材料の強度はすべて降伏点を３２５Ｎ／ｍｍ２、引張強さを４９０Ｎ／ｍｍ２で統一した。また、角形鋼管柱と内ダイアフラムの溶接線長さＢｄは３２０ｍｍで統一した。
検討モデルを対象に、Ｈ形梁の梁フランジの板厚ｔｂｆを変数としてそれぞれのｔｂｆにおける隅肉溶接の必要サイズについて試算した。本検討で対象としたＨ形梁の梁フランジの板厚ｔｂｆは２２ｍｍ、２５ｍｍ、２８ｍｍ、または３２ｍｍの４パターンとし、それぞれの梁フランジ板厚ｔｂｆに対し内ダイアフラム板厚ｔｄは１サイズアップとした（２５ｍｍ、２８ｍｍ、３２ｍｍ、３６ｍｍ）。試算結果を図１８に示す。図１８は複合グラフであり、第１軸には以下の本発明による設計条件を満たす最小の脚長の大きさＳと、非特許文献１に基づいた従来の設計条件を満たす必要の脚長Ｓ’をそれぞれ表しており、第２軸にはＳ’に対するＳの比を表している。なお、本検討においては安全率βを１とした。具体的には本発明によるものは式（１４１）～式（１４３）によりｗＦｙ、ｗＦｕを求めて用いた。一方、非特許文献１によるものは下記式（１４４）、式（１４５）によりｗＦｙ、ｗＦｕを求めて用いた。
【0144】
【数49】
【0145】
【数50】
【0146】
図１８からわかるように、従来の設計方法により決定される必要サイズＳ’に比べ、本発明の設計方法により決定される必要サイズＳの方が小さいことがわかる。本検討の範囲においてはＳ/Ｓ’＝０．７１～０．７３となり、本発明は従来の設計方法に比べ隅肉溶接の必要サイズを約３割減らすことができる。
【0147】
５．２．例２
本発明における柱梁接合部の局部耐力評価式の妥当性を確認するために、有限要素法解析による比較検証を行った。検証には表１に示す計４体の解析モデルを用い、解析モデルには、スカラップを設けた内ダイアフラムの両方の板面側が同じ形状の等脚の隅肉溶接によって鋼管柱内に接合された、梁フランジ高さにおける柱梁接合部を模擬した１／８モデルを採用した。図１９にその形状を表した。図１９（ａ）は外観斜視図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）の矢印Ｅから見た図、図１９（ｃ）は図１９（ａ）の矢印Ｆから見た図である。
本解析は梁フランジ端部に引張荷重を与える柱梁接合部の局部引張試験を再現しており、４体はすべて内ダイアフラムおよび梁フランジよりも先に隅肉溶接部が降伏するように設計されている。モデルを構成する要素はすべて８節点ソリッド要素であり、鋼管柱、内ダイアフラム、および隅肉溶接部の要素材料特性にはポアソン比を０．３、ヤング係数を２０５０００Ｎ／ｍｍ２、降伏点を３２５Ｎ/ｍｍ２、引張強さを４９０Ｎ／ｍｍ２、降伏点到達後の二次勾配を２０５０Ｎ／ｍｍ２とするトリリニア型の応力歪関係を与えた。梁フランジの要素については、降伏点を１．５×３２５Ｎ／ｍｍ２、引張強さを１．５×４９０Ｎ／ｍｍ２とした。
本発明における柱梁接合部の局部耐力評価式の妥当性を確認するために、有限要素法解析による比較検証を行った。検証には表１に示す計４体の解析モデルを用い、解析モデルには、スカラップを設けた内ダイアフラムの両方の板面側が同じ形状の等脚の隅肉溶接によって鋼管柱内に接合された、梁フランジ高さにおける柱梁接合部を模擬した１／８モデルを採用した。図１９にその形状を表した。図１９（ａ）は外観斜視図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）の矢印Ｅから見た図、図１９（ｃ）は図１９（ａ）の矢印Ｆから見た図である。
本解析は梁フランジ端部に引張荷重を与える柱梁接合部の局部引張試験を再現しており、４体はすべて内ダイアフラムおよび梁フランジよりも先に隅肉溶接部が降伏するように設計されている。モデルを構成する要素はすべて８節点ソリッド要素であり、鋼管柱、内ダイアフラム、および隅肉溶接部の要素材料特性にはポアソン比を０．３、ヤング係数を２０５０００Ｎ／ｍｍ２、降伏点を３２５Ｎ/ｍｍ２、引張強さを４９０Ｎ／ｍｍ２、降伏点到達後の二次勾配を２０５０Ｎ／ｍｍ２とするトリリニア型の応力歪関係を与えた。梁フランジの要素については、降伏点を１．５×３２５Ｎ／ｍｍ２、引張強さを１．５×４９０Ｎ／ｍｍ２とした。
【0148】
【表2】
【0149】
表２で示した各解析モデルの局部降伏耐力ｊＰｙおよび局部最大耐力ｊＰｕについて、有限要素法解析から得られた解析値と、本発明による計算値の比較結果を図２０に示す。局部降伏耐力ｊＰｙの解析値は、有限要素法解析から得られた柱梁接合部の局部引張荷重と鋼管柱の面外変形の関係を示す履歴曲線において、曲線の接線剛性が初期剛性の１／３となる時の荷重として定義した。また、局部降伏耐力の計算値ｊＰｙは式（１４６）および局部最大耐力の計算値ｊＰｕは式（１４７）によって算出した。
【0150】
【数51】
【0151】
ここでxおよびκは下式（１４８）、式（１４９）を満たす値とする。
【0152】
【数52】
【0153】
図２０より、柱梁接合部の局部降伏耐力ｊＰｙおよび局部最大耐力ｊＰｕの評価に関し、解析モデルによって評価値のばらつきはあるものの、計算値と解析値は概ね対応していることがわかる。今回の検討範囲においては、解析モデルＮｏ.４のｊＰｙの評価値に最も乖離があったものでも０．８２（解析値／計算値＝０．８２）であった。ｊＰｙおよびｊＰｕの計算式を式（１５０）、式（１５１）のように安全率βを乗じた形で表現し、例えばβを０．８とすれば、本発明により求められるｊＰｙおよびｊＰｕの計算値は解析値を過小評価、すなわち安全側に評価することができる。従って本発明では、安全率βは０．８以上１以下の範囲で収めることが可能であり、設計に対して有効である。
【0154】
【数53】
【符号の説明】
【0155】
１０ 柱梁接合構造体
１１ 角形鋼管柱
１２ 梁
１３ 内ダイアフラム
１１ 角形鋼管柱
１２ 梁
１３ 内ダイアフラム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】