特開 2024-77468 鋼管柱接合構造

(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】P2024077468

(43)【公開日】2024-06-07

(54)【発明の名称】鋼管柱接合構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/58 20060101AFI20240531BHJP

   E04B 1/24 20060101ALI20240531BHJP

【ＦＩ】

E04B1/58 505S

E04B1/24 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022189585

(22)【出願日】2022-11-28

(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】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】丸川 智輝

【テーマコード（参考）】

2E125

【Ｆターム（参考）】

2E125AA03

2E125AA13

2E125AB01

2E125AB16

2E125AB17

2E125AC15

2E125AC16

2E125AG32

2E125AG50

2E125CA90

(57)【要約】

【課題】簡単な構造で、円形鋼管と角形鋼管との間の応力伝達を良好にすることを目的とする。
【解決手段】鋼管柱接合構造は、角形鋼管２０と、角形鋼管２０の上端部に設けられる上側ダイアフラム２２と、下端部が上側ダイアフラム２２を介して角形鋼管２０の上端部に接合される円形鋼管４０と、角形鋼管２０の内部に設けられるとともに、平面視にて、角形鋼管２０の隣り合う側壁部２０Ｓに亘る円形鋼管４０の非ラップ部４０Ｂに沿うように、側壁部２０Ｓに架け渡され、上側ダイアフラム２２を支持する複数の補強リブ５０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

角形鋼管と、
前記角形鋼管の端部に設けられるダイアフラムと、
端部が前記ダイアフラムを介して前記角形鋼管の前記端部に接合される円形鋼管と、
前記角形鋼管の内部に設けられるとともに、平面視にて、前記角形鋼管の隣り合う側壁部に亘る前記円形鋼管の部位に沿うように、該側壁部に架け渡され、前記ダイアフラムを支持する複数の補強リブと、
を備える鋼管柱接合構造。

【請求項2】

前記円形鋼管は、平面視にて、該円形鋼管の外周円が、前記角形鋼管の外形に内接するように配置される、
請求項１に記載の鋼管柱接合構造。

【請求項3】

前記補強リブは、前記ダイアフラムに溶接される、
請求項１に記載の鋼管柱接合構造。

【請求項4】

前記角形鋼管又は前記円形鋼管は、前記ダイアフラムと対向するとともに、前記ダイアフラムと板厚が同一の対向ダイアフラムを有し、
前記ダイアフラム及び前記対向ダイアフラムには、鉄骨梁が接合される、
請求項１～請求項３の何れか１項に記載の鋼管柱接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼管柱接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

円形鋼管と角形鋼管との接合構造が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－２５９１８１号公報

【特許文献2】特開２０１６－０２０５９４号公報

【特許文献3】特開２０２２－０６２７４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された技術では、断面形状が円形から四角形に徐々に変化する仕口部鋼管（接続金物）を介して、円形鋼管と角形鋼管とを接合する。これにより、円形鋼管と角形鋼管との間の応力伝達を良好にしている。

【0005】

しかしながら、特許文献１では、仕口部鋼管の構造が複雑化するため、仕口部鋼管の製作に手間がかかる。

【0006】

本発明は、上記の事実を考慮し、簡単な構造で、円形鋼管と角形鋼管との間の応力伝達を良好に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に記載の鋼管柱接合構造は、角形鋼管と、前記角形鋼管の端部に設けられるダイアフラムと、端部が前記ダイアフラムを介して前記角形鋼管の前記端部に接合される円形鋼管と、前記角形鋼管の内部に設けられるとともに、平面視にて、前記角形鋼管の隣り合う側壁部に亘る前記円形鋼管の部位に沿うように、該側壁部に架け渡され、前記ダイアフラムを支持する複数の補強リブと、を備える。

【0008】

請求項１に係る鋼管柱接合構造によれば、角形鋼管の端部には、ダイアフラムが設けられる。この角形鋼管の端部には、ダイアフラムを介して円形鋼管の端部が接合される。

【0009】

ここで、角形鋼管の内部には、複数の補強リブが設けられる。複数の補強リブは、平面視にて、角形鋼管の隣り合う側壁部に亘る円形鋼管の部位に沿うように、これらの側壁部に架け渡され、ダイアフラムを支持する。これにより、例えば、円形鋼管の軸力が、ダイアフラム及び複数の補強リブを介して角形鋼管の側壁部に伝達される。

【0010】

このように本発明では、角形鋼管の内部に複数の補強リブを設けることにより、簡単な構成で、円形鋼管と角形鋼管との間の応力伝達を良好にすることができる。

【0011】

請求項２に記載の鋼管柱接合構造は、請求項１に記載の鋼管柱接合構造において、前記円形鋼管は、平面視にて、該円形鋼管の外周円が、前記角形鋼管の外形に内接するように配置される。

【0012】

請求項２に係る鋼管柱接合構造によれば、円形鋼管は、平面視にて、当該円形鋼管の外周円が、角形鋼管の外形に内接するように配置される。これにより、平面視にて、円形鋼管と角形鋼管とが重なる部分において、例えば、円形鋼管の軸力が角形鋼管に伝達される。したがって、円形鋼管と角形鋼管との間の応力伝達をさらに良好にすることができる。

【0013】

請求項３に記載の鋼管柱接合構造は、請求項１に記載の鋼管柱接合構造において、前記補強リブは、前記ダイアフラムに溶接される。

【0014】

請求項３に係る鋼管柱接合構造によれば、補強リブは、ダイアフラムに溶接される。これにより、補強リブとダイアフラムとの間で、曲げモーメントが伝達される。したがって、円形鋼管と角形鋼管との間の応力伝達をさらに良好にすることができる。

【0015】

請求項４に記載の鋼管柱接合構造は、請求項１～請求項３の何れか１項に記載の鋼管柱接合構造において、前記角形鋼管又は前記円形鋼管は、前記ダイアフラムと対向するとともに、前記ダイアフラムと板厚が同一の対向ダイアフラムを有し、前記ダイアフラム及び前記対向ダイアフラムには、鉄骨梁が接合される。

【0016】

請求項４に係る鋼管柱接合構造によれば、角形鋼管又は円形鋼管は、ダイアフラムと対向するとともに、ダイアフラムと板厚が同一の対向ダイアフラムを有する。これらのダイアフラム及び対向ダイアフラムには、鉄骨梁が接合される。

【0017】

このように本発明では、角形鋼管の内部に複数の補強リブを設けることにより、鉄骨梁が接合されるダイアフラム及び対向ダイアフラムの板厚を同一にすることができる。したがって、ダイアフラムの材料コスト等を削減することができる。

【発明の効果】

【0018】

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構造で、円形鋼管と角形鋼管との間の応力伝達を良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施形態に係る鋼管柱接合構造が適用された柱を示す立面図である。

【図2】図１の２－２線断面図である。

【図3】図１の３－３線断面図である。

【図4】一実施形態に係る鋼管柱接合構造の変形例が適用された角形鋼管及び円形鋼管を示す立面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る鋼管柱接合構造について説明する。

【0021】

（鋼管柱接合構造）
図１には、本実施形態に係る鋼管柱接合構造が適用された柱１０が示されている。柱１０は、当該柱１０の下側（下側柱部）を構成する角形鋼管２０と、当該柱１０の上側（上側柱部）を構成する円形鋼管４０とを備えている。

【0022】

（角形鋼管）
角形鋼管（角形鋼管柱）２０は、円形鋼管４０の下側に配置されている。図２に示されるように、角形鋼管２０の断面形状は、矩形状（正方形状）とされている。この角形鋼管２０は、４つの側壁部２０Ｓを有している。また、角形鋼管２０の上端側（一端側）は、後述する鉄骨梁３０が接合される柱梁仕口部２０Ｊとされている。

【0023】

柱梁仕口部２０Ｊには、一対の上側ダイアフラム２２及び下側ダイアフラム２４が設けられている。一対の上側ダイアフラム２２及び下側ダイアフラム２４は、通しダイアフラムとされており、角形鋼管２０の材軸方向（上下方向）に互いに対向して配置されている。

【0024】

なお、上側ダイアフラム２２は、ダイアフラムの一例であり、下側ダイアフラム２４は、対向ダイアフラムの一例である。

【0025】

上側ダイアフラム２２は、鋼板等によって平面視にて矩形状に形成されている。また、上側ダイアフラム２２は、角形鋼管２０の上端部に設けられている。この上側ダイアフラム２２の下面には、角形鋼管２０の上端部が突き当てられた状態で溶接等によって接合されている。

【0026】

上側ダイアフラム２２の外周部は、角形鋼管２０の上端部から外側へ張り出している。この上側ダイアフラム２２の下方に、下側ダイアフラム２４が配置されている。下側ダイアフラム２４は、鋼板等によって平面視にて矩形状に形成されている。

【0027】

下側ダイアフラム２４は、上側ダイアフラム２２から下方へ離れた位置に配置されており、上側ダイアフラム２２と角形鋼管２０の材軸方向（上下方向）に対向している。また、下側ダイアフラム２４は、後述する複数の補強リブ５０の下側に配置されている。この下側ダイアフラム２４の外周部は、角形鋼管２０から外側へ張り出している。

【0028】

なお、本実施形態では、上側ダイアフラム２２の板厚が、下側ダイアフラム２４の板厚と同一とされている。しかし、上側ダイアフラム２２の板厚は、下側ダイアフラム２４の板厚よりも厚くても良いし、薄くても良い。

【0029】

また、上側ダイアフラム２２の板厚が下側ダイアフラム２４の板厚と同一とは、上側ダイアフラム２２の板厚と下側ダイアフラム２４の板厚とが厳密に同一の場合に限らず、製造誤差等によって、上側ダイアフラム２２の板厚と下側ダイアフラム２４の板厚とが僅かに異なる場合も含む概念である。

【0030】

（鉄骨梁）
鉄骨梁３０は、Ｈ形鋼によって形成されており、角形鋼管２０の柱梁仕口部２０Ｊの両側に配置されている。各鉄骨梁３０は、上下方向に互いに対向する一対の上側フランジ部３２及び下側フランジ部３４と、一対の上側フランジ部３２及び下側フランジ部３４を接続するウェブ部３６とを有している。

【0031】

一対の上側フランジ部３２及び下側フランジ部３４は、一対の上側ダイアフラム２２及び下側ダイアフラム２４とそれぞれ連続するように配置されている。この一対の上側フランジ部３２及び下側フランジ部３４の端部は、一対の上側ダイアフラム２２及び下側ダイアフラム２４の外周部に、溶接等によってそれぞれ接合されている。また、ウェブ部３６の端部は、角形鋼管２０の外周面に突き当てられた状態で、溶接等によって接合されている。

【0032】

なお、角形鋼管２０の柱梁仕口部２０Ｊに接合する鉄骨梁３０の本数は、適宜変更可能であり、当該柱梁仕口部２０Ｊには、少なくとも１本の鉄骨梁３０を接合することができる。

【0033】

（円形鋼管）
図１に示されるように、円形鋼管（円形鋼管柱）４０は、角形鋼管２０の上側に配置されている。この円形鋼管４０の下端部は、上側ダイアフラム２２の上面に突き当てられた状態で溶接等によって接合されている。これにより、円形鋼管４０の下端部が、上側ダイアフラム２２を介して角形鋼管２０の上端部と接合されている。

【0034】

図３に示されるように、円形鋼管４０の断面形状は、円形状（真円形状）とされている。この円形鋼管４０の板厚は、角形鋼管２０の板厚と同一とされている。また、円形鋼管４０の外径Ｒは、角形鋼管２０の幅（一辺の長さ）Ｗと同一とされている。この円形鋼管４０は、平面視にて、当該円形鋼管４０の下端部の外周円が、角形鋼管２０の上端部の外形に内接するように配置されている。

【0035】

円形鋼管４０は、平面視にて、角形鋼管２０の側壁部２０Ｓと重なる部位（以下、「ラップ部４０Ａ」という）と、角形鋼管２０の側壁部２０Ｓとは重ならず、角形鋼管２０の内部に配置されて隣り合う側壁部２０Ｓに亘る部位（以下、「非ラップ部４０Ｂ」という）とを有している。

【0036】

ラップ部４０Ａは、上側ダイアフラム２２を介して角形鋼管２０の側壁部２０Ｓに支持されている。一方、非ラップ部４０Ｂは、上側ダイアフラム２２を介して後述する補強リブ５０に支持されている。

【0037】

なお、円形鋼管４０の板厚と角形鋼管２０の板厚とが同一とは、円形鋼管４０の板厚と角形鋼管２０の板厚とが厳密に同一の場合に限らず、製造誤差等によって、円形鋼管４０の板厚と角形鋼管２０の板厚とが僅かに異なる場合も含む概念である。

【0038】

これと同様に、円形鋼管４０の外径Ｒと角形鋼管２０の幅Ｗとが同一とは、円形鋼管４０の外径Ｒと角形鋼管２０の幅Ｗとが厳密に同一の場合に限らず、製造誤差等によって、円形鋼管４０の外径Ｒと角形鋼管２０の幅Ｗとが僅かに異なる場合も含む概念である。

【0039】

また、平面視にて、円形鋼管４０の外周円が角形鋼管２０の外形に内接するとは、円形鋼管４０の外周円が角形鋼管２０の外形に厳密に内接する場合に限らず、製造誤差や施工誤差等によって、平面視にて、円形鋼管４０の外周円が角形鋼管２０の外形よりも僅かに外側又は内側に位置する場合も含む概念である。

【0040】

（補強リブ）
図２に示されるように、角形鋼管２０の柱梁仕口部２０Ｊの内部には、複数（４枚）の補強リブ５０が設けられている。複数の補強リブ５０は、鋼板等によって形成されており、上側ダイアフラム２２と下側ダイアフラム２４との間に配置されている。

【0041】

各補強リブ５０は、角形鋼管２０の隣り合う側壁部２０Ｓに架け渡されており、その両端部が当該側壁部２０Ｓの内面に溶接等によってそれぞれ接合されている。また、各補強リブ５０は、平面視にて、円形鋼管の非ラップ部４０Ｂに沿うように配置されている。

【0042】

各補強リブ５０の上端部（一端部）は、上側ダイアフラム２２の下面に突き当てられた状態で、溶接等によって接合されている。これにより、円形鋼管４０の非ラップ部４０Ｂが、上側ダイアフラム２２及び補強リブ５０を介して、角形鋼管２０の側壁部２０Ｓに支持されている。

【0043】

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

【0044】

図１に示されるように、本実施形態によれば、柱１０は、角形鋼管２０及び円形鋼管４０を備えている。角形鋼管２０の上端部には、上側ダイアフラム２２が設けられている。この角形鋼管２０の上端部には、上側ダイアフラム２２を介して円形鋼管４０の下端部が接合されている。

【0045】

ここで、図３に示されるように、角形鋼管２０の内部には、複数の補強リブ５０が設けられている。複数の補強リブ５０は、平面視にて、角形鋼管２０の隣り合う側壁部２０Ｓに亘る円形鋼管４０の非ラップ部４０Ｂに沿うように、これらの側壁部２０Ｓに架け渡され、上側ダイアフラム２２を支持している。これにより、例えば、円形鋼管４０の軸力が、非ラップ部４０Ｂから上側ダイアフラム２２及び複数の補強リブ５０を介して角形鋼管２０の側壁部２０Ｓに伝達される。

【0046】

このように本実施形態では、角形鋼管２０の内部に複数の補強リブ５０を設けることにより、簡単な構成で、円形鋼管４０と角形鋼管２０との間の応力伝達を良好にすることができる。

【0047】

また、円形鋼管４０は、平面視にて、当該円形鋼管４０の外周円が、角形鋼管２０の外形に内接するように配置されている。これにより、平面視にて、円形鋼管４０と角形鋼管２０とが重なる部分において、円形鋼管４０の軸力が角形鋼管２０に伝達される。

【0048】

より具体的には、円形鋼管４０のラップ部４０Ａから角形鋼管２０の側壁部２０Ｓに、円形鋼管４０の軸力が伝達される。したがって、円形鋼管４０と角形鋼管２０との間の応力伝達をさらに良好にすることができる。

【0049】

さらに、複数の補強リブ５０の上端部は、上側ダイアフラム２２に溶接されている。これにより、複数の補強リブ５０と上側ダイアフラム２２との間で、曲げモーメントが伝達される。したがって、円形鋼管４０と角形鋼管２０との間の応力伝達をさらに良好にすることができる。

【0050】

また、角形鋼管２０は、上側ダイアフラム２２と対向するとともに、上側ダイアフラム２２と板厚が同一の下側ダイアフラム２４を有している。これらの上側ダイアフラム２２及び下側ダイアフラム２４には、鉄骨梁３０が接合されている。

【0051】

このように本実施形態では、角形鋼管２０の内部に複数の補強リブ５０を設けることにより、上側ダイアフラム２２の板厚を下側ダイアフラム２４の板厚よりも厚くする必要がない。換言すると、本実施形態では、上側ダイアフラム２２の板厚と下側ダイアフラム２４の板厚とを同一にすることができる。したがって、上側ダイアフラム２２の材料コストを削減することができる。

【0052】

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

【0053】

上記実施形態では、平面視にて、円形鋼管４０の下端部の外周円が、角形鋼管２０の上端部の外形に内接している。しかし、平面視にて、円形鋼管４０の下端部の外周円は、角形鋼管２０の上端部の外形に内接せずに、応力（軸力や曲げ）を伝達可能な範囲内で当該外形よりも外側又は内側に配置されても良い。

【0054】

また、上記実施形態では、角形鋼管２０の上端側に柱梁仕口部２０Ｊが設けられている。しかし、柱梁仕口部は、角形鋼管２０の上端側に限らず、円形鋼管４０の下端側に設けられても良い。この場合、円形鋼管４０の下端側に対向ダイアフラムとしての上側ダイアフラムが設けられ、円形鋼管４０の下端に接合される上側ダイアフラム２２がダイアフラム（下側ダイアフラム）となる。

【0055】

また、上記実施形態では、ダイアフラムとしての上側ダイアフラム２２が、角形鋼管２０の柱梁仕口部２０Ｊの上端部に設けられている。しかし、例えば、図４に示される変形例のように、階高の途中において、角形鋼管２０と円形鋼管４０とをダイアフラム６０を介して接合しても良い。

【0056】

また、上記実施形態では、角形鋼管２０の上端部に上側ダイアフラム２２を介して円形鋼管４０の下端部が接合されている。しかし、図１に示される柱１０を上下反転した構成としても良い。つまり、円形鋼管の上端部にダイアフラムを介して、角形鋼管の下端部を接合しても良い。

【0057】

また、角形鋼管２０及び円形鋼管４０は、内部にコンクリートが充填されたＣＦＴでも良い。この場合、上側ダイアフラム２２及び下側ダイアフラム２４には、必要に応じてコンクリートの充填孔を形成しても良い。

【0058】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0059】

２０ 角形鋼管
２０Ｓ 側壁部
２２ 上側ダイアフラム（ダイアフラム）
２４ 下側ダイアフラム（対向ダイアフラム）
３０ 鉄骨梁
４０ 円形鋼管
４０Ａ ラップ部
４０Ｂ 非ラップ部（角形鋼管の隣り合う側壁部に亘る円形鋼管の部位）
５０ 補強リブ
６０ ダイアフラム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】