特許 7741361 接合構造、および接合構造の施工方法

(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】2025-09-09

(45)【発行日】2025-09-18

(54)【発明の名称】接合構造、および接合構造の施工方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/58 20060101AFI20250910BHJP

   E04B 1/24 20060101ALI20250910BHJP

【ＦＩ】

E04B1/58 506F

E04B1/24 Q

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021051772

(22)【出願日】2021-03-25

(65)【公開番号】P2022149559

(43)【公開日】2022-10-07

【審査請求日】2023-11-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 天志郎

(72)【発明者】

【氏名】北岡 聡

(72)【発明者】

【氏名】中安 誠明

【審査官】山口 敦司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０３９９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５５４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３３２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４９－０４４４９０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０００－２０４６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭４３－０３１９６１（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／５８

Ｅ０４Ｂ １／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１対のフランジとウェブとの間がそれぞれ溶接された組立Ｈ形鋼の材軸方向端部を被接合部材に接合する接合構造であって、
前記ウェブは、前記被接合部材に高力ボルト摩擦接合され、
前記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部において、前記１対のフランジの少なくともいずれかと前記ウェブとの間に不溶着部が存在し、
前記１対のフランジは前記被接合部材に接合されず、
前記材軸方向における前記不溶着部を含む溶接無効区間の長さｄは、前記高力ボルト摩擦接合における前記ウェブと前記被接合部材との重なり長さｗ _２ との間でｄ≦ｗ _２ の関係を満たし、
前記重なり長さｗ _２ は、前記高力ボルト摩擦接合におけるボルト縁端距離ｅ、ボルト呼び径Ｄおよびボルト列数ｎを用いてｗ _２ ＝２ｅ＋２．５Ｄ×（ｎ－１）で算出される接合構造。

【請求項2】

前記溶接無効区間の長さｄは、前記材軸方向における前記不溶着部の長さｄ’に等しい、請求項１に記載の接合構造。

【請求項3】

前記溶接無効区間の長さｄは、前記材軸方向における前記不溶着部の長さｄ’および前記ウェブの板厚ｔｗを用いてｄ＝ｄ’＋１．４ｔｗで算出される、請求項１に記載の接合構造。

【請求項4】

１対のフランジとウェブとの間がそれぞれ溶接された組立Ｈ形鋼の材軸方向端部を被接合部材に接合する接合構造であって、
前記ウェブは、前記被接合部材に高力ボルト摩擦接合され、
前記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部において、前記１対のフランジの少なくともいずれかと前記ウェブとの間に不溶着部が存在し、
前記１対のフランジは前記被接合部材に接合されず、
前記材軸方向における前記不溶着部を含む溶接無効区間の長さｄは、前記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部から前記高力ボルト摩擦接合のボルト列までの距離ｗ_１との間でｄ≦ｗ_１の関係を満たし、
前記溶接無効区間の長さｄは、前記材軸方向における前記不溶着部の長さｄ’および前記ウェブの板厚ｔｗを用いてｄ＝ｄ’＋１．４ｔｗで算出される接合構造。

【請求項5】

１対のフランジとウェブとの間がそれぞれ溶接された組立Ｈ形鋼の材軸方向端部を被接合部材に接合する接合構造であって、
前記ウェブは、前記被接合部材に高力ボルト摩擦接合され、
前記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部において、前記１対のフランジの少なくともいずれかと前記ウェブとの間に不溶着部が存在し、
前記１対のフランジは前記被接合部材に接合されず、
前記材軸方向における前記不溶着部を含む溶接無効区間の長さｄは、前記高力ボルト摩擦接合における前記ウェブと前記被接合部材との重なり長さｗ _２ との間でｄ≦ｗ _２ の関係を満たし、
前記溶接無効区間の長さｄは、前記材軸方向における前記不溶着部の長さｄ’および前記ウェブの板厚ｔｗを用いてｄ＝ｄ’＋１．４ｔｗで算出される接合構造。

【請求項6】

１対のフランジとウェブとの間をそれぞれ溶接して組立Ｈ形鋼を製造する工程と、
前記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部で前記ウェブを被接合部材に高力ボルト摩擦接合する工程と
を含む接合構造の施工方法であって、
前記組立Ｈ形鋼を製造する工程では、前記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部において、前記１対のフランジの少なくともいずれかと前記ウェブとの間に不溶着部が残され、
前記１対のフランジは前記被接合部材に接合されず、
前記材軸方向における前記不溶着部を含む溶接無効区間の長さｄは、前記高力ボルト摩擦接合における前記ウェブと前記被接合部材との重なり長さｗ _２ との間でｄ≦ｗ _２ の関係を満たし、
前記重なり長さｗ _２ は、前記高力ボルト摩擦接合におけるボルト縁端距離ｅ、ボルト呼び径Ｄおよびボルト列数ｎを用いてｗ _２ ＝２ｅ＋２．５Ｄ×（ｎ－１）で算出される、接合構造の施工方法。

【請求項7】

１対のフランジとウェブとの間をそれぞれ溶接して組立Ｈ形鋼を製造する工程と、
前記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部で前記ウェブを被接合部材に高力ボルト摩擦接合する工程と
を含む接合構造の施工方法であって、
前記組立Ｈ形鋼を製造する工程では、前記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部において、前記１対のフランジの少なくともいずれかと前記ウェブとの間に不溶着部が残され、
前記１対のフランジは前記被接合部材に接合されず、
前記材軸方向における前記不溶着部を含む溶接無効区間の長さｄは、前記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部から前記高力ボルト摩擦接合のボルト列までの距離ｗ _１ との間でｄ≦ｗ _１ の関係を満たし、
前記溶接無効区間の長さｄは、前記材軸方向における前記不溶着部の長さｄ’および前記ウェブの板厚ｔｗを用いてｄ＝ｄ’＋１．４ｔｗで算出される、接合構造の施工方法。

【請求項8】

１対のフランジとウェブとの間をそれぞれ溶接して組立Ｈ形鋼を製造する工程と、
前記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部で前記ウェブを被接合部材に高力ボルト摩擦接合する工程と
を含む接合構造の施工方法であって、
前記組立Ｈ形鋼を製造する工程では、前記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部において、前記１対のフランジの少なくともいずれかと前記ウェブとの間に不溶着部が残され、
前記１対のフランジは前記被接合部材に接合されず、
前記材軸方向における前記不溶着部を含む溶接無効区間の長さｄは、前記高力ボルト摩擦接合における前記ウェブと前記被接合部材との重なり長さｗ _２ との間でｄ≦ｗ _２ の関係を満たし、
前記溶接無効区間の長さｄは、前記材軸方向における前記不溶着部の長さｄ’および前記ウェブの板厚ｔｗを用いてｄ＝ｄ’＋１．４ｔｗで算出される、接合構造の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接合構造、および接合構造の施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１および特許文献２に記載された例のように、Ｈ形鋼の小梁を大梁に接合する、またはＨ形鋼の梁を柱に接合する接合構造が一般的である。このような接合構造では、被接合部材である大梁や柱に取り付けられたガセットプレートに、Ｈ形鋼のウェブがボルト接合される。Ｈ形鋼のフランジを被接合部材側に接合しなければ、接合部は曲げモーメントを伝達しないピン接合部の挙動を示す。特許文献１および特許文献２には、大梁および小梁の上にコンクリート床スラブを形成する段階までは接合部をピン接合部として挙動させ、その後にガセットプレートとウェブとの間に配置される補強プレートや隅肉溶接部によって曲げモーメントの伝達を可能にする技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－０２０２２８号公報

【文献】特開２０１９－１９０１３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記のような接合構造において用いられるＨ形鋼には、圧延加工によって一体成形される圧延Ｈ形鋼のほか、フランジおよびウェブを構成する鋼板を互いに溶接した組立Ｈ形鋼がある。組立Ｈ形鋼においてフランジとウェブとの間は例えばサブマージアーク溶接によって隅肉溶接されるが、そのまま溶接した場合にはＨ形鋼の材軸方向端部から１０ｍｍ～２０ｍｍの範囲は不溶着部になる。そこで、フランジとウェブとを溶接する際には、Ｈ形鋼の材軸方向端部にエンドタブと呼ばれる、フランジおよびウェブの溶接部と同じ断面を有する部材を取り付け、エンドタブまで溶接部を延長することによって、エンドタブの範囲に不溶着部を収めることが行われている。このようにすれば、溶接後にエンドタブを切り落とすことによって材軸方向端部に不溶着部がない組立Ｈ形鋼を製造することができる。しかしながら、この場合、エンドタブの取り付けや溶接後の切断、および切断後の端部補修溶接などの工程が必要になるため、元々工程の多い組立Ｈ形鋼の製造工程がさらに煩雑になる。

【0005】

そこで、本発明は、製造工程が簡略化された組立Ｈ形鋼を有効に利用することが可能な接合構造、および接合構造の施工方法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】

【0006】

［１］１対のフランジとウェブとの間がそれぞれ溶接された組立Ｈ形鋼の材軸方向端部を被接合部材に接合する接合構造であって、上記ウェブは、上記被接合部材に高力ボルト摩擦接合され、上記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部において、上記１対のフランジの少なくともいずれかと上記ウェブとの間に不溶着部が存在する接合構造。
［２］上記材軸方向における上記不溶着部を含む溶接無効区間の長さｄは、上記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部から上記高力ボルト摩擦接合のボルト列までの距離ｗ_１との間でｄ≦ｗ_１の関係を満たす、［１］に記載の接合構造。
［３］上記材軸方向における上記不溶着部を含む溶接無効区間の長さｄは、上記高力ボルト摩擦接合における上記ウェブと上記被接合部材との重なり長さｗ_２との間でｄ≦ｗ_２の関係を満たす、［１］に記載の接合構造。
［４］上記重なり長さｗ_２は、上記高力ボルト摩擦接合におけるボルト縁端距離ｅ、ボルト呼び径Ｄおよびボルト列数ｎを用いてｗ_２＝２ｅ＋２．５Ｄ×（ｎ－１）で算出される、［３］に記載の接合構造。
［５］上記溶接無効区間の長さｄは、上記材軸方向における上記不溶着部の長さｄ’に等しい、［２］から［４］のいずれか１項に記載の接合構造。
［６］上記溶接無効区間の長さｄは、上記材軸方向における上記不溶着部の長さｄ’および上記ウェブの板厚ｔｗを用いてｄ＝ｄ’＋１．４ｔｗで算出される、［２］から［４］のいずれか１項に記載の接合構造。
［７］１対のフランジとウェブとの間がそれぞれ溶接された組立Ｈ形鋼であって、材軸方向端部において上記１対のフランジの少なくともいずれかと上記ウェブとの間に不溶着部が形成され、上記ウェブには、被接合部材とのボルト接合のためのボルト孔列が形成され、上記材軸方向における上記不溶着部を含む溶接無効区間の長さｄは、上記材軸方向端部から上記ボルト孔列までの距離ｗ_１との間でｄ≦ｗ_１の関係を満たす、組立Ｈ形鋼。
［８］１対のフランジとウェブとの間をそれぞれ溶接して組立Ｈ形鋼を製造する工程と、上記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部で上記ウェブを被接合部材に高力ボルト摩擦接合する工程とを含む接合構造の施工方法であって、上記組立Ｈ形鋼を製造する工程では、上記組立Ｈ形鋼の材軸方向端部において、上記１対のフランジの少なくともいずれかと上記ウェブとの間に不溶着部が残される、接合構造の施工方法。

【発明の効果】

【0007】

エンドタブを用いずに製造することによって製造工程を簡略化する一方で材軸方向端部に不溶着部が存在する組立Ｈ形鋼であっても、例えば不溶着部の長さが所定の条件を満たす場合にはピン接合部の挙動に実質的な影響が生じない。従って、上記の構成によれば、製造工程が簡略化された組立Ｈ形鋼を有効に利用することができる。また、端部を溶接しないことから、端部における溶接後の熱収縮による断面形状の変化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る接合構造の例を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る接合構造の別の例を示す図である。

【図3】解析モデルを示す図である。

【図4】解析で算出された各ケースについて、不溶着部の長さと最大耐力の低下割合との関係を示すグラフである。

【図5】せん断力によって接合部の最大耐力が決まる場合の変形状態の例を示す図である。

【図6】曲げモーメントによって接合部の最大耐力が決まる場合の変形状態の例を示す図である。

【図7A】最大荷重時における接合部の相当塑性ひずみを示すコンター図である。

【図7B】最大荷重時における接合部の相当塑性ひずみを示すコンター図である。

【図7C】最大荷重時における接合部の相当塑性ひずみを示すコンター図である。

【図7D】最大荷重時における接合部の相当塑性ひずみを示すコンター図である。

【図8】解析で算出された各ケースについて、不溶着部の長さと接合部が負担する最大曲げモーメントの低下割合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】

【0009】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0010】

図１は、本発明の一実施形態に係る接合構造の例を示す図である。図示された接合構造の例では、組立Ｈ形鋼である小梁１の材軸方向端部が、大梁２にガセットプレート３１を介して接合される。小梁１は、上フランジ１１、下フランジ１２およびウェブ１３を含み、上フランジ１１とウェブ１３との間、および下フランジ１２とウェブ１３との間はそれぞれ隅肉溶接部１４，１５によって溶接される。ガセットプレート３１は、大梁２の上フランジ２１、下フランジ２２およびウェブ２３にそれぞれ溶接される。小梁１のウェブ１３は、大梁２とともに被接合部材を構成するガセットプレート３１に、ボルト３２を用いて高力ボルト摩擦接合される。これによって、小梁１と大梁２との間にはピン接合部が形成される。

【0011】

本実施形態において、組立Ｈ形鋼である小梁１の材軸方向端部では、上フランジ１１とウェブ１３との間、および下フランジ１２とウェブ１３との間に不溶着部が存在する。不溶着部は、隅肉溶接部１４，１５が形成されない部分である。このような不溶着部は、組立Ｈ形鋼のフランジとウェブとの間を例えばサブマージアーク溶接によって隅肉溶接するときに、溶接区間の端部では溶接部が形成されないことによって発生する。設計上は、溶接区間の端部で外観上は溶接部が形成されていても溶接の品質が不完全な場合がある等の理由により、不溶着部を含む溶接無効区間が設定される。溶接無効区間ではフランジとウェブとの間で応力が伝達されるとはみなされない。図１では、上フランジ１１とウェブ１３との間に長さｄ’の不溶着部と、長さｄの溶接無効区間とが図示されている。図示された例では溶接無効区間が不溶着部よりも長い（ｄ＞ｄ’）が、後述するように溶接無効区間と不溶着部とが同じ長さ（ｄ＝ｄ’）とみなしうる場合もある。

【0012】

既に述べたように、組立Ｈ形鋼の材軸方向端部にフランジとウェブとの間の不溶着部を残さないためには、組立Ｈ形鋼の製造時に材軸方向端部に取り付けたエンドタブまで溶接部を延長し、溶接後にエンドタブを切り落とせばよい。逆に言えば、エンドタブを用いずにフランジとウェブとの間を溶接した場合、組立Ｈ形鋼の材軸方向端部には不溶着部が残される。本実施形態における小梁１は、エンドタブを用いずに製造することによって製造工程を簡略化する一方で、材軸方向端部に不溶着部が存在する組立Ｈ形鋼である。このような組立Ｈ形鋼であっても、以下で説明するように、例えば不溶着部の長さｄ’が所定の条件を満たす場合にはピン接合部の挙動に実質的な影響が生じず、問題なく組立Ｈ形鋼を小梁１として用いることができる。

【0013】

本実施形態において不溶着部がピン接合部の挙動に実質的な影響を与えないための条件は、例えば小梁１の材軸方向における不溶着部を含む溶接無効区間の長さｄと、高力ボルト摩擦接合のボルト列までの距離ｗ_１との関係によって表される。ここで、距離ｗ_１は、小梁１の材軸方向端部から、最も遠いボルト列に含まれるボルト３２の中心までの距離として定義される。具体的には、溶接無効区間の長さｄと距離ｗ_１との間でｄ≦ｗ_１の関係が満たされればよい。ピン接合部の原理として、小梁１におけるボルト３２よりも材軸方向端部側の領域は、応力伝達には実質的に寄与しない。従って、この領域で上フランジ１１とウェブ１３との間、および下フランジ１２とウェブ１３との間で応力が伝達されなくても、ピン接合部の挙動には実質的な影響は生じない。

【0014】

ここで、溶接無効区間の長さｄは、例えば不溶着部の長さｄ’に等しいものとして計算されてもよい（ｄ＝ｄ’）。あるいは、溶接無効区間の長さｄは、不溶着部の長さｄ’に加えて、隅肉溶接部１４，１５の有効溶接長を考慮して算出されてもよい。隅肉溶接の有効溶接長は、全溶接長から溶接サイズの２倍の長さを差し引いたものである。つまり、不溶着部ではない隅肉溶接部１４，１５の両端部には、それぞれ溶接サイズに等しい長さだけ有効溶接長には含まれない区間が存在すると考えられる。ここで、溶接サイズは一般的にウェブ板厚の約１．４倍になる。従って、不溶着部の長さｄ’およびウェブ１３の板厚ｔｗを用いて、溶接無効区間の長さｄをｄ＝ｄ’＋１．４ｔｗとして算出してもよい。例えばウェブ１３の板厚ｔｗが不溶着部の長さｄ’やボルト列までの距離ｗ_１に対して大きい場合には、上記のように有効溶接長を考慮することが望ましい。

【0015】

なお、上記のボルト列までの距離ｗ_１は、小梁１が接合構造に組み込まれていない状態、つまりボルト３２が締結される前であっても、ボルト３２を用いたボルト接合のために形成されたボルト孔列までの距離、より具体的には小梁１の材軸方向端部から、最も遠いボルト孔列に含まれるボルト孔の中心までの距離として特定することができる。

【0016】

一方、別の条件として、図２に示されるように、小梁１の材軸方向における不溶着部を含む溶接無効区間の長さｄと、高力ボルト摩擦接合におけるウェブ１３とガセットプレート３１との重なり長さｗ_２との関係に着目してもよい。ここで、重なり長さｗ_２は、小梁１の材軸方向端部から、ガセットプレート３１の大梁２のウェブ２３とは反対側の端部までの長さとして定義される。不溶着部でもフランジとウェブとの間にはある程度の拘束効果が働き、また小梁１の端部ではガセットプレート３１の拘束によって耐力が上昇することを考慮した場合、溶接無効区間の長さｄがｄ≦ｗ_２の関係を満たせば、ピン接合部の挙動には実質的な影響は生じない。

【0017】

ここで、小梁１とガセットプレート３１との重なり長さｗ_２は、図２に示されているようなボルト３２を用いた高力ボルト摩擦接合におけるボルト縁端距離ｅおよびボルト間隔ｐを用いてｗ_２＝２ｅ＋ｐ×（ｎ－１）で算出されてもよい。ボルト縁端距離ｅは、使用するボルトや板厚等に応じて設計時に決定され、一般的には４０ｍｍ≦ｅ≦１５０ｍｍの範囲である。なお、縁端距離ｅが大きくなると、縁端部分で隙間が生じる可能性があるため、前記の範囲で縁端距離ｅを小さくすることが望ましい。ｎはボルト列数であり、図示された例ではｎ＝２なのでｗ_２＝２ｅ＋ｐになる。さらに、ボルト間隔ｐはボルト３２のボルト呼び径Ｄの約２．５倍以上になるため、ｗ_２＝２ｅ＋２．５Ｄ×（ｎ－１）と表すことができる。

【0018】

（解析結果）
以下では、上記のような本発明の実施形態の効果を検証するためのＦＥＭ解析の結果について説明する。図３は、解析モデルを示す図である。図示されているのは、スパンＬの小梁１の材軸方向について対称なモデルであり、材軸方向端部からＬ／４の位置に鉛直荷重Ｐが載荷される。小梁１の端部はガセットプレート３１にボルト３２を用いて高力ボルト摩擦接合され、ガセットプレート３１の大梁に接合されている節点の変位は固定されている。解析の条件は以下の表１に示す通りである。梁せいＨ、幅Ｂおよびフランジ板厚ｔｆが異なる２種類のＨ形鋼について、材軸方向端部に不溶着部、すなわちウェブとフランジとの間で応力が伝達されない部分を０～１２０ｍｍの長さで設定した。なお、この例では、溶接無効区間の長さｄが不溶着部の長さｄ’に等しいものとして計算する。それぞれの例において高力ボルト摩擦接合のボルト列数は１であり、Ｈ形鋼の梁せい方向にＮ＝５本のボルトが配列される。表１のボルトピッチｑは、Ｈ形鋼の梁せい方向に配列されたボルトの間隔を示す。

【0019】

【表1】

【0020】

図４は、解析で算出された各ケースについて、不溶着部の長さと最大耐力の低下割合との関係を示すグラフである。グラフの縦軸Ｐ_ｍａｘ／Ｐ_０ｍａｘは、不溶着部長さｄ’が０の場合（Ｃａｓｅ１－１，２－１，３－１，４－１，５－１）の最大荷重Ｐ_０ｍａｘに対する、各ケースの最大荷重Ｐ_ｍａｘの比である。グラフの横軸は、小梁とガセットプレートとの重なり長さＷに対する不溶着部長さｄ’の比である。ｄ’／Ｗが０．５の場合、不溶着部長さｄ’は、小梁の材軸方向端部からボルト列までの距離（図１に示した長さｗ_１）に等しい。また、ｄ’／Ｗが１の場合、不溶着部長さｄ’は小梁とガセットプレートとの重なり長さＷ（図１に示した長さｗ_２）に等しい。ｄ’／Ｗが１．５の場合、不溶着部長さｄ’は小梁とガセットプレートとの重なり長さＷを超えている。

【0021】

上記の図４のグラフに示されるように、ｄ’／Ｗが０．５のケース（Ｃａｓｅ１－２，２－２，３－２，４－２，５－２）では、Ｐ_ｍａｘ／Ｐ_０ｍａｘは０．９８以上である。ｄ’／Ｗが１のケース（Ｃａｓｅ１－３，２－３，３－３，４－３，５－３）では、Ｃａｓｅ５－３でＰ_ｍａｘ／Ｐ_０ｍａｘが０．９５を下回るが、他のケースではＰ_ｍａｘ／Ｐ_０ｍａｘが０．９７以上である。また、ｄ’／Ｗが１．５のケース（Ｃａｓｅ１－４，２－４，３－４，４－４，５－４）でも、Ｃａｓｅ５－４ではＰ_ｍａｘ／Ｐ_０ｍａｘが０．９に近くなり、Ｃａｓｅ４－４でもＰ_ｍａｘ／Ｐ_０ｍａｘが０．９５を下回る一方で、他のケースではＰ_ｍａｘ／Ｐ_０ｍａｘが依然として０．９５以上である。

【0022】

図５は、せん断力によって接合部の最大耐力が決まる場合の変形状態の例を示す図である。図５には、Ｃａｓｅ２－３（ｄ’／Ｗが１のケース）における載荷時の相当塑性ひずみが示されている。相当塑性ひずみの分布から、最大荷重は小梁ウェブのせん断座屈によって決定されていることがわかる。小梁の梁せいＨに対してスパンＬが短い場合、このように小梁ウェブのせん断座屈によって最大荷重が決定される。この場合、ウェブにひずみが集中することから接合部における不溶着部の存在が最大荷重に与える影響は小さい。この傾向は、例えば上記のＣａｓｅ１～Ｃａｓｅ３において顕著である。これらのケースでは、ｄ’／Ｗ＝１．５であっても最大荷重の低下が５％以下にとどまっている。

【0023】

図６は、曲げモーメントによって接合部の最大耐力が決まる場合の変形状態の例を示す図である。図６には、Ｃａｓｅ５－３（ｄ’／Ｗが１のケース）における載荷時のひずみが示されている。ひずみの分布から、最大荷重は等曲げ区間（荷重Ｐの載荷点よりも小梁の座軸方向中央側の区間）の曲げ応力によって決定されていることがわかる。小梁の梁せいＨに対してスパンＬが長い場合、このように等曲げ区間の曲げ応力によって最大荷重が決定される。この場合、小梁の材軸方向端部の接合部における負担モーメントが小さくなると中央の等曲げ区間でのモーメント負担率が上昇し、結果として最大荷重が小さくなる。従って、この場合、接合部における不溶着部の存在が最大荷重に与える影響は大きい。上記の通り、ｄ’／Ｗ＝０．５までは不溶着部が応力伝達には実質的に寄与しない区間に含まれるため影響は小さいが、ｄ’／Ｗ＞０．５になると影響が徐々に拡大する。この傾向は、例えば上記のＣａｓｅ４およびＣａｓｅ５において顕著である。Ｃａｓｅ４ではｄ’／Ｗ＝１．５の場合に最大荷重が大きく低下している。また、Ｃａｓｅ５ではｄ’／Ｗ＝１．０の時点で最大荷重の低下が顕著であり、ｄ’／Ｗ＝１．５では最大荷重がさらに大きく低下する。

【0024】

図７Ａから図７Ｄは、最大荷重時における接合部の相当塑性ひずみを示すコンター図である。これらの図には、上記のＣａｓｅ２において、不溶着部がない場合（Ｃａｓｅ２－１；図７Ａ）、ｄ’／Ｗ＝０．５の場合（Ｃａｓｅ２－２；図７Ｂ）、ｄ’／Ｗ＝１．０の場合（Ｃａｓｅ２－３；図７Ｃ）、およびｄ’／Ｗ＝１．５の場合（Ｃａｓｅ２－４；図７Ｄ）が示されている。溶着部の長さによって応力のかかる場所はわずかに変化するが、ガセットプレートに対してフランジ側ではなくウェブ側における応力が支配的であるという傾向は変わらない。この結果は、Ｃａｓｅ２のように小梁ウェブのせん断座屈によって最大荷重が決定される場合には、接合部における不溶着部の存在が最大荷重に与える影響は小さいことを裏付けるものといえる。

【0025】

図８は、解析で算出された各ケースについて、不溶着部の長さと接合部が負担する最大曲げモーメントの低下割合との関係を示すグラフである。グラフの縦軸Ｍ_ｍａｘ／Ｍ_０ｍａｘは、不溶着部長さｄ’が０の場合の小梁の最大端部モーメント（接合部が破壊されるモーメント）Ｍ_０ｍａｘに対する、各ケースの最大端部モーメントＭ_ｍａｘの比である。グラフの横軸は、上記で説明した図４のグラフと同様に、小梁とガセットプレートとの重なり長さＷに対する不溶着部長さｄ’の比である。図８のグラフでは、Ｃａｓｅ４およびＣａｓｅ５でｄ’／Ｗが０．５を超えると最大端部モーメントが低下する様子が、図４のグラフよりも顕著に現れている。この結果は、Ｃａｓｅ４やＣａｓｅ５のように等曲げ区間の曲げ応力によって最大荷重が決定される場合には、不溶着部によって接合部の負担モーメントが小さくなるために不溶着部の存在が最大荷重に与える影響が大きいことを裏付けるものといえる。

【0026】

以上のような解析の結果から、小梁を構成する組立Ｈ形鋼のフランジとウェブとの間の不溶着部の長さｄ’が、小梁の材軸方向端部からボルト列までの距離以下である場合（ｄ’／Ｗ≦０．５）、小梁の梁せいＨおよびスパンＬにかかわらず、不溶着部の存在が最大荷重に与える影響は小さい。従って、不溶着部の長さｄ’が上記の範囲にある組立Ｈ形鋼は、ピン接合部である限り基本的に適用可能である。また、不溶着部の長さｄ’が、小梁とガセットプレートとの重なり長さ以下である場合（ｄ’／Ｗ≦１）も、小梁の梁せいＨに対してスパンＬが短い場合であれば、不溶着部の存在が最大荷重に与える影響は十分に小さい。従って、不溶着部の長さｄ’が上記の範囲にある組立Ｈ形鋼も、小梁の梁せいＨおよびスパンＬを考慮した応力の計算を行った上でピン接合部に適用可能である。

【0027】

なお、上記で説明した実施形態では組立Ｈ形鋼の小梁が大梁およびガセットプレートによって構成される被接合部材に接合されたが、本発明はこの例には限定されず、他の実施形態では例えば組立Ｈ形鋼の梁が柱に取り付けられたガセットプレートに接合されてもよい。この場合、柱とガセットプレートとが被接合部材を構成する。被接合部材は、組立Ｈ形鋼のウェブを高力ボルト摩擦接合することが可能な部材であれば特に限定されず、必ずしもガセットプレートを含まなくてもよい。

【0028】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0029】

１…小梁、２…大梁、１１…上フランジ、１２…下フランジ、１３…ウェブ、１４…隅肉溶接部、１５…隅肉溶接部、２３…ウェブ、３１…ガセットプレート、３２…ボルト。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】