特許 7286461 角形鋼管とＨ形鋼との接合構造、及び角形鋼管どうしの接合構造

(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】

(24)【登録日】2023-05-26

(45)【発行日】2023-06-05

(54)【発明の名称】角形鋼管とＨ形鋼との接合構造、及び角形鋼管どうしの接合構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/58 20060101AFI20230529BHJP

   E04B 1/32 20060101ALI20230529BHJP

【ＦＩ】

E04B1/58 505H

E04B1/58 505G

E04B1/32 102B

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019137882

(22)【出願日】2019-07-26

(65)【公開番号】P2021021233

(43)【公開日】2021-02-18

【審査請求日】2022-06-27

(73)【特許権者】

【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】谷口 尚範

(72)【発明者】

【氏名】木内 佑輔

【審査官】沖原 有里奈

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１８２６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５３－０２４１０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－２０４６７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／３８－１／６１

Ｅ０４Ｂ １／３２，１／２４

Ｅ０４Ｂ ７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに所定の方向に沿って配置された角形鋼管の端部とＨ形鋼の端部とを接合する角形鋼管とＨ形鋼との接合構造であって、
前記角形鋼管の端部には、対向する一対の板面部に、該板面部の板厚方向に貫通するように形成されたスリットと、
前記Ｈ形鋼のウェブに設けられ、フランジよりも前記角形鋼管側に突出し、前記角形鋼管の内部に配置された突出ウェブ部と、を備え、
前記突出ウェブ部における前記フランジ側の端部は、前記スリットに配置されるとともに、前記角形鋼管の前記一対の板面部に溶接されていることを特徴とする角形鋼管とＨ形鋼との接合構造。

【請求項2】

前記角形鋼管の端部には、前記ウェブと直交する直交板部が設けられている請求項１に記載の角形鋼管とＨ形鋼との接合構造。

【請求項3】

請求項１または２に記載の角形鋼管とＨ形鋼との接合構造を複数備え、
各前記Ｈ形鋼が近接するように配置され、
各前記Ｈ形鋼の前記ウェブには、ウェブ連結プレートが連結され、
前記Ｈ形鋼の前記フランジ及び前記ウェブ連結プレートは、カバープレートに連結されていることを特徴とする角形鋼管どうしの接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、角形鋼管とＨ形鋼との接合構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、鋼管や他の部材等の部材どうしを接合する場合には、部材どうしの間に鋳鋼製のボールジョイント等の金物を配置して、鋳鋼製の金物と部材とが接合された構成が知られている（特許文献１参照）。また、単層ドーム等の構造物に使用される鋼管（パイプ部材）の接合部を剛接合とするために、このような鋳鋼接合部が用いられることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平２－３０４１３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の特許文献１に示す構成では、部材どうしを接合する際に用いられる鋳鋼製の金物は重いため、接合構造を含む構造体全体の構造耐力を高める必要があるとともに、施工の負担となるという問題点がある。

【0005】

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軽量化を図ることができる角形鋼管とＨ形鋼との接合構造、及び角形鋼管どうしの接合構造を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る角形鋼管とＨ形鋼との接合構造は、互いに所定の方向に沿って配置された角形鋼管の端部とＨ形鋼の端部とを接合する角形鋼管とＨ形鋼との接合構造であって、前記角形鋼管の端部には、対向する一対の板面部に、該板面部の板厚方向に貫通するように形成されたスリットと、前記Ｈ形鋼のウェブに設けられ、フランジよりも前記角形鋼管側に突出し、前記角形鋼管の内部に配置された突出ウェブ部と、を備え、前記突出ウェブ部における前記フランジ側の端部は、前記スリットに配置されるとともに、前記角形鋼管の前記一対の板面部に溶接されていることを特徴とする。

【0007】

このように構成された角形鋼管とＨ形鋼との接合構造では、Ｈ形鋼の突出ウェブ部におけるフランジ側の端部は、角形鋼管の一対の板面部に形成されたスリットに配置され、板面部に溶接されている。角形鋼管とＨ形鋼との接合において、従来のように鋳鋼等の重量材料を用いる必要がなく、溶接により軽量化を図ることができる。

【0008】

また、本発明に係る角形鋼管とＨ形鋼との接合構造は、前記角形鋼管の端部には、前記ウェブと直交する直交板部が設けられていることが好ましい。

【0009】

このように構成された角形鋼管とＨ形鋼との接合構造では、角形鋼管の端部にはウェブと直交する直交板部が設けられているため、角形鋼管の変形、捩れ等が抑制される。

【0010】

また、本発明に係る角形鋼管どうしの接合構造は、上記のいずれか一に記載の角形鋼管とＨ形鋼との接合構造を複数備え、各前記Ｈ形鋼が近接するように配置され、各前記Ｈ形鋼の前記ウェブには、ウェブ連結プレートが連結され、前記Ｈ形鋼の前記フランジ及び前記ウェブ連結プレートは、カバープレートに連結されていることを特徴とする。

【0011】

このように構成された角形鋼管どうしの接合構造では、Ｈ形鋼のウェブに連結されたウェブ連結プレート及びＨ形鋼のフランジは、カバープレートに連結されている。よって、複数の角形鋼管を接合させる際に、従来のように鋳鋼等の重量材料を用いずに、角形鋼管の端部にＨ形鋼を接合して、ウェブ連結プレート及びカバープレートを用いることで、軽量化を図ることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る角形鋼管とＨ形鋼との接合構造、及び角形鋼管どうしの接合構造によれば、軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る角形鋼管とＨ形鋼との接合構造及び角形鋼管どうしの接合構造を備える屋根構造を示す斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る角形鋼管とＨ形鋼との接合構造、及び角形鋼管どうしの接合構造を示す斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る角形鋼管とＨ形鋼との接合構造、及び角形鋼管どうしの接合構造を示す分解斜視図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶ線断面図である。

【図5】図２のＶ－Ｖ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の一実施形態に係る角形鋼管とＨ形鋼との接合構造、及び角形鋼管どうしの接合構造を備える屋根構造について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る角形鋼管とＨ形鋼との接合構造及び角形鋼管どうしの接合構造を備える屋根構造を示す斜視図である。
図１に示すように、本実施形態に係る屋根構造１０は、ドーム架構１と、張弦リング材２と、複数の張弦リング束材３と、複数の放射ケーブル４と、を備えている。屋根構造１０は、例えば運動競技施設等の大空間を有する建築物の屋根構造１０である。

【0015】

以下の説明において、平面視で、屋根構造１０の中心をＰとする。平面視で、ドーム架構１の長軸方向をＸ方向として、短軸方向をＹ方向とする。
ドーム架構１は、球面に沿って配置されている。ドーム架構１は、平面視で、中心Ｐを中心として、Ｘ方向を長辺（長軸）とした楕円形状をなしている。

【0016】

ドーム架構１は、内周リング材１１と、複数の円周方向部材１２と、外周リング材１３と、複数の放射方向部材１４と、複数の斜め方向部材１５と、を有している。本実施形態では、ドーム架構１は、いわゆる単層ドーム架構である。

【0017】

内周リング材１１及び複数の円周方向部材１２は、平面視で、中心Ｐを中心とした円形状をなしている。複数の円周方向部材１２は、内周リング材１１よりも外側（径方向外側）に配置されている。内周リング材１１は、同一面上に配置されている。円周方向部材１２は、同一面上に配置されている。本実施形態では、内周リング材１１はＨ型鋼からなる部材が接続されて構成され、円周方向部材１２は角形鋼管からなる部材が接続されて構成されている。

【0018】

外周リング材１３は、平面視で、中心Ｐを中心とした楕円形状をなしている。外周リング材１３が、平面視における、ドーム架構１の外形をなしている。本実施形態では、外周リング材１３はＨ型鋼からなる部材が接続されて構成されている。

【0019】

外周リング材１３には、正面視Ｖ字状をなす複数の斜柱１６が固定されている。斜柱１６は、不図示の下部構造に設置されている。

【0020】

放射方向部材１４は、複数の円周方向部材１２のうち最も内周側に配置された最内周円周方向部材１２ｐと外周リング材１３とを連結している。放射方向部材１４は、円周方向に間隔を有して複数配置されている。各放射方向部材１４の延長線上には、中心Ｐが配置されている。換言すると、放射方向部材１４は、放射線状に延びている。本実施形態では、放射方向部材１４は、角形鋼管からなる部材が接続されて構成されている。

【0021】

斜め方向部材１５は、内周リング材１１と外周リング材１３とを連結している。斜め方向部材１５は、曲線に沿って形成されている。本実施形態では、斜め方向部材１５は、角形鋼管からなる部材が接続されて構成されている。

【0022】

張弦リング材２は、ドーム架構１の下方に配置されている。本実施形態では、複数の円周方向部材１２のうち最も外周側に配置された最外周円周方向部材１２ｑの直下に配置されている。

【0023】

張弦リング材２は、平面視で、中心Ｐを中心とした円形状（環状）をなしている。本実施形態では、張弦リング材２はＨ型鋼からなる部材が接続されて構成されている。張弦リング材２は、テンションリングとして機能し、ドーム架構１の外周リング材１３（外周端部）が外側に広がろうとする力（スラスト力）を抗することができる。

【0024】

張弦リング束材３は、最外周円周方向部材１２ｑと張弦リング材２とを連結している。張弦リング束材３は、鉛直方向に延びている。張弦リング束材３は、周方向の間隔を有して複数配置されている。本実施形態では、張弦リング束材３は円形鋼管で構成されている。

【0025】

放射ケーブル４は、外周リング材１３と張弦リング材２とを連結している。放射ケーブル４は、周方向に間隔を有して複数配置されている。各放射ケーブル４の延長線上には、中心Ｐが配置されている。換言すると、放射ケーブル４は、放射線状に配置されている。本実施形態では、放射ケーブル４は、亜鉛めっき鋼より線で構成されている。

【0026】

放射ケーブル４の張力を鉛直方向の分力と水平方向の分力とに分けると、水平方向の分力が複数の放射ケーブル４において同じ大きさになるように構成されている。放射ケーブル４の張力により、外周リング材１３の曲げ応力が低減されている。

【0027】

次に、円周方向部材１２、放射方向部材１４及び斜め方向部材１５等の角形鋼管５どうしの接合構造１００について説明する。

【0028】

以下では、図１のＡ部に示す接合箇所について説明する。
図２は、図１のＡ部における角形鋼管５どうしの接合構造１００を示す斜視図である。
図２に示すように、Ａ部では、円周方向部材１２を構成する２本の角形鋼管５、放射方向部材１４を構成する２本の角形鋼管５、斜め方向部材１５を構成する４本の角形鋼管５の合計８本の角形鋼管５が接合されている。なお、接合構造１００は２本以上の任意の本数の角形鋼管５が接合される箇所について適用することができる。

【0029】

図３は、角形鋼管５どうしの接合構造１００を示す分解斜視図である。
図２及び図３に示すように、角形鋼管５どうしの接合構造１００は、角形鋼管５と、Ｈ形鋼６と、ウェブ連結プレート７と、カバープレート８と、を備えている。

【0030】

まず、各角形鋼管５の端部と対応するＨ形鋼６の端部との接合構造１０１（以下、単に接合構造１０１と称することがある）について説明する。図３に示すように、接合構造１０１は、スリット５２と、突出ウェブ部６３と、を備えている。
複数の角形鋼管５は、同一面上に配置されている。各角形鋼管５の端部は、同一箇所（角形鋼管５どうしの接合構造１００の中心Ｑと称する）を向くように配置されている。
ここで、複数の角形鋼管５が配置されている平面と直交する方向を、Ｚ方向とする。

【0031】

角形鋼管５は、４枚の板面部５１を有している。角形鋼管５の延在方向に直交する断面視で、４枚の板面部５１は、矩形状に配置されている。換言すると、一対の板面部５１どうしは、互いに対向配置されている。

【0032】

４枚の板面部５１のうちＺ方向に対向する一対の板面部５１（以下、板面部５１ａとする）において、Ｈ形鋼６側を向く端部５１ｂには、板厚方向（Ｚ方向）に貫通するスリット５２が形成されている。スリット５２は、板面部５１の幅方向の略中央に形成されている。

【0033】

Ｈ形鋼６は、連結される角形鋼管５の延在方向（所定の方向）に沿って延びている。Ｈ形鋼６の一対のフランジ６１は、Ｚ方向に対向配置されている。Ｈ形鋼６のウェブ６２は、フランジ６１に直交配置されている。ウェブ６２は、角形鋼管５の延在方向に沿って延びている。

【0034】

ウェブ６２には、フランジ６１よりも角形鋼管５側に突出する突出ウェブ部６３が設けられている。

【0035】

図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線断面図である。図５は、図２のＶ－Ｖ線断面図である。
図４及び図５に示すように、突出ウェブ部６３は、角形鋼管５の内部に配置されている。図４に示すように、突出ウェブ部６３におけるＺ方向の一方側（以下、＋Ｚ側と称する）の端部（フランジ６１側の端部）６３ａは、角形鋼管５のスリット５２に配置されている。突出ウェブ部６３の端部の先端面６３ｂは、角形鋼管５の外側に突出している。

【0036】

突出ウェブ部６３におけるＺ方向の他方側（以下、－Ｚ側と称する）の端部（フランジ６１側の端部）６３ｃは、角形鋼管５のスリット５２に収まり、角形鋼管５の外側に突出していない。

【0037】

突出ウェブ部６３の端部６３ａ，６３ｃが角形鋼管５のスリット５２に配置されることで、Ｈ形鋼６と角形鋼管５との間でウェブ６２の板厚方向に相対変位が抑制されている。

【0038】

突出ウェブ部６３の端部６３ａ，６３ｃは、角形鋼管５の板面部５１のスリット５２の縁部に溶接されている。接合構造１０１により、角形鋼管５の軸力がＨ形鋼６のウェブ６２に伝達されている。

【0039】

図３及び図５に示すように、角形鋼管５の端部にウェブ６２を挟んで両側に直交板（直交板部）５６が設けられている。直交板５６は、ウェブ６２と直交するように配置されている。

【0040】

図３に示すように、各Ｈ形鋼６のウェブ６２は、ガセットプレート５７を介してウェブ連結プレート７に連結されている。ウェブ連結プレート７は、板状に形成されている。ウェブ連結プレート７の板厚方向は、Ｈ形鋼６のウェブ６２の板厚方向と同一方向である。ウェブ連結プレート７は、Ｈ形鋼６のウェブ６２の延長線上に配置されている。

【0041】

ウェブ連結プレート７の一端部７ａは、Ｈ形鋼６のウェブ６２に連結されている。各Ｈ形鋼６に連結されたウェブ連結プレート７は、他端部７ｂを中心Ｑに向けて（各Ｈ形鋼６の他端部７ｂを近接させるように）配置されている。

【0042】

本実施形態では、８枚のウェブ連結プレート７のうち一直線上に配置された２枚のウェブ連結プレート７Ａは、連続した一枚ものとして構成されている。８枚のウェブ連結プレート７のうち４枚の２枚のウェブ連結プレート７Ｂは、中心でウェブ連結プレート７に溶接等により接合されている。８枚のウェブ連結プレート７のうち残りの２枚のウェブ連結プレート７Ｃは、ウェブ連結プレート７Ａ，７Ｂと離間して配置されている。なお、８枚のウェブ連結プレート７が全て溶接等により接合される鋼製であってもよい。

【0043】

カバープレート８は、ウェブ連結プレート７を挟んで、Ｚ方向の両側（＋Ｚ側及び－Ｚ側）に配置されている。カバープレート８は、Ｚ方向から見て、ウェブ連結プレート７を覆う形状をなしている。

【0044】

図５に示すように、フランジ６１におけるカバープレート８を向く側の端部６１ａは、カバープレート８に溶接等により接合されている。ウェブ連結プレート７におけるＺ方向の両側の端部７ｃは、カバープレート８に溶接等により接合されている。

【0045】

このように構成された屋根構造１０では、Ｈ形鋼６の突出ウェブ部６３の端部６３ａ，６３ｃは、角形鋼管５の一対の板面部５１ａに形成されたスリット５２に配置され、板面部５１ａに溶接されている。角形鋼管５とＨ形鋼６との接合において、従来のように鋳鋼等の重量材料を用いる必要がなく、溶接により軽量化を図ることができる。

【0046】

また、Ｈ形鋼６の突出ウェブ部６３が角形鋼管５の内部に配置されているため、角形鋼管５の座屈補剛がされている。

【0047】

また、角形鋼管５の端部５１ｂにはウェブ６２と直交する直交板５６が設けられているため、角形鋼管５の変形、捩れ等が抑制される。

【0048】

また、Ｈ形鋼６のウェブ６２に連結されたウェブ連結プレート７及びＨ形鋼６のフランジ６１は、カバープレート８に連結されている。よって、複数の角形鋼管５を接合させる際に、従来のように鋳鋼等の重量材料を用いずに、角形鋼管５の端部にＨ形鋼６を接合して、ウェブ連結プレート７及びカバープレート８を用いることで、軽量化を図ることができる。

【0049】

なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【符号の説明】

【0050】

１…ドーム架構
２…張弦リング材（リング材）
３…張弦リング束材（束材）
４…放射ケーブル（引張材）
５…角形鋼管
６…Ｈ形鋼
７…ウェブ連結プレート
８…カバープレート
１１…内周リング材
１２…円周方向部材
１３…外周リング材
１４…放射方向部材
１５…斜め方向部材
１０…屋根構造
５１…板面部
５２…スリット
６１…フランジ
６２…ウェブ
６３…突出ウェブ部
５６…直交板（直交板部）
１００…角形鋼管どうしの接合構造
１０１…角形鋼管とＨ形鋼との接合構造

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】