JP6152809B2 - Beam-column joint structure - Google Patents
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Description
本発明は、柱梁接合部構造およびそれに用いる柱に係り、特に柱に角形鋼管を用いた高い塑性変形能力を有するものに関する。 The present invention relates to a column beam joint structure and a column used therefor, and particularly relates to a column having a high plastic deformation ability using a square steel pipe.
現在、中小規模の鉄骨骨組では、冷間成形角形鋼管を柱、H形鋼を梁とする「コラム−H構造」が広く採用されている(非特許文献1)。本構造における柱梁接合部は、良好な溶接作業を行うことのできるCO2溶接用ロボットを使用するために、通しダイアフラム形式とすることが多い。 At present, the “column-H structure” in which a cold-formed square steel pipe is a column and an H-shaped steel beam is widely used in medium and small-sized steel frames (Non-patent Document 1). In many cases, the column beam joint in this structure is a through-diaphragm type in order to use a CO 2 welding robot capable of performing a good welding operation.
図1に基づいて通しダイアフラム形式の柱梁接合部を以下に説明する。図1は通しダイアフラム形式の柱梁接合部10を示し、同図(a)は断面図、同図(b)は斜視図である。1は冷間成形角形鋼管からなる柱、2はH形鋼からなる梁、3は鋼板からなる通しダイアフラムである。通しダイアフラム形式の柱梁接合部では、柱1を高さ方向の2箇所で分断し、2枚の通しダイアフラム3、3を柱1の柱スキンプレート4に溶接して柱−通しダイアフラム溶接部6とする。そのうえで、この上下2枚の通しダイアフラム3、3に梁2の上下フランジ5をそれぞれ溶接して梁−通しダイアフラム溶接部7とすることで、柱梁接合部10が構成される。
A through-diaphragm column beam joint will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows a through-diaphragm
上述した接合部10において、柱である冷間成形角形鋼管の幅厚比B/t(Bは対向する辺の外寸(mm)で、以下径ともいう。tはスキンプレートの厚さ(mm)である。)が小さい場合、大地震時の大変形で柱の局部座屈が起こりにくく、高い塑性変形能力が得られるという利点がある。一方、大地震時の大変形では柱断面内で応力が大きく上昇するため、柱−通しダイアフラム溶接部6にとっては破断の危険性が高まる。このような柱−通しダイアフラム溶接部の破断現象は、材料の靭性や溶接部形状の影響を受けるため、局部座屈に比べてバラツキが大きく、破断時における柱の変形を予測することが困難になる。そして、早期に破断が柱−通しダイアフラム溶接部に生じた場合、先に溶接部での破断が進展して、結果として柱梁接合部の塑性変形能力は著しく小さくなる。
In the
これまでは、柱−通しダイアフラム溶接部の早期の破断を回避するためには、特許文献1および特許文献2のように溶接部の積層形状を工夫するなどの手段が採用されてきた。
Until now, in order to avoid the early breakage of the column-through diaphragm welded portion, means such as devising the laminated shape of the welded portion as in
なお、後述する[発明を実施するための形態]の項にて、非特許文献2、非特許文献3を引用するので、ここに併せて記載しておく。
Note that
背景技術に示したように、従来は、溶接部の積層形状を工夫するといった手段が、柱−通しダイアフラム溶接部の早期の破断を回避するために用いられている。 As shown in the background art, conventionally, means such as devising the laminated shape of the welded part are used to avoid early breakage of the column-through diaphragm welded part.
しかしながら、溶接部の形状を工夫したとしても、例えば、引張強さ780MPa級(引張強さ780N/mm2級)のような高強度の冷間成形角形鋼管を柱材とする場合は、鋼管と同等レベル以上の引張強さが得られる溶接材料を入手しにくいといった溶接材料の制約などにより、溶接部で柱母材以上の引張強さを確保することが難しく、従って、この柱母材と溶接部の強度差のため、大地震時において、柱−通しダイアフラム溶接部の破断を防止することは難しい。 However, even if the shape of the welded portion is devised, for example, when a high-strength cold-formed square steel pipe such as a tensile strength of 780 MPa class (tensile strength of 780 N / mm class 2 ) is used as a column material, It is difficult to secure a tensile strength higher than that of the column base material at the weld due to restrictions on the welding material such as it is difficult to obtain a welding material that can obtain a tensile strength equal to or higher than the same level. Due to the difference in strength of the parts, it is difficult to prevent breakage of the column-through diaphragm welded part during a large earthquake.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、柱−通しダイアフラム溶接部で、破断しにくく、かつ、局部座屈しにくい塑性変形能力の高い柱梁接合部構造およびそれに用いる柱を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a column-beam joint structure having a high plastic deformation capability that is difficult to break and is not easily buckled at a column-through diaphragm welded portion, and a column used therefor. For the purpose.
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
[1] 角形鋼管を柱に用いた、柱梁接合部を通しダイアフラム形式とする柱梁接合部構造であって、前記角形鋼管は下記(1)式で表される一般化幅厚比rが1.12以上1.63以下の断面を有し、かつ、通しダイアフラムからの距離が(0.2〜3.0)×角形鋼管径の範囲の柱内部に、1または複数の補剛材を設置したことを特徴とする柱梁接合部構造。
In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[1] A column beam joint structure in which a square steel pipe is used as a column and a diaphragm type is formed through a column beam joint. The square steel pipe has a generalized width-thickness ratio r expressed by the following formula (1). One or a plurality of stiffeners are provided in a column having a cross section of 1.12 or more and 1.63 or less and a distance from the through diaphragm of (0.2 to 3.0) × square steel pipe diameter. Column beam joint structure characterized by installation.
r=(B/t)・(σy/E)1/2 ・・・・・・ (1)
ここで、r:一般化幅厚比(−)、B:角形鋼管径(対向する辺の外寸)(mm)、t:角形鋼管のスキンプレートの板厚(mm)、σy:角形鋼管のスキンプレートの降伏耐力
(MPa)、E:角形鋼管のスキンプレートのヤング係数(MPa)、である。
[2] 前記補剛材が内蔵ダイアフラムであることを特徴とする[1]に記載の柱梁接合部構造。
[3] 前記補剛材が座屈補剛リブであることを特徴とする[1]に記載の柱梁接合部構造。
[4] [1]〜[3]のいずれか1項に記載の柱梁接合部構造において、前記柱と前記通しダイアフラムとは脆性破断防止溶接法を用いて溶接されていることを特徴とする柱梁接合部構造。
[5] 前記柱と前記通しダイアフラムとの溶接部溶接金属の引張強さと前記柱の母材部の引張強さとの比が1.0以上であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の柱梁接合部構造。
[6] 角形鋼管からなる柱であって、通しダイアフラムと接合する予定位置からの距離が(0.2〜3.0)×角形鋼管径の範囲の柱内部に1または複数の補剛材が設置され、[1]に記載の柱梁接合部構造に用いられることを特徴とする柱。
[7] 前記補剛材が内蔵ダイアフラムであることを特徴とする[6]に記載の柱。
[8] 前記補剛材が座屈補剛リブであることを特徴とする[6]に記載の柱。
[9] [6]〜[8]のいずれか1項に記載の柱において、前記柱と前記通しダイアフラムとは脆性破断防止溶接法を用いて溶接されていることを特徴とする柱。
r = (B / t) · (σy / E) 1/2 ··· (1)
Here, r: generalized width-thickness ratio (−), B: square steel pipe diameter (outside dimension of opposite sides) (mm), t: plate thickness (mm) of square steel pipe skin plate, σy: square steel pipe Yield strength (MPa) of skin plate, E: Young's modulus (MPa) of skin plate of square steel pipe.
[2] The beam-column joint structure according to [1], wherein the stiffener is a built-in diaphragm.
[3] The column beam joint structure according to [1], wherein the stiffener is a buckling stiffening rib.
[4] In the column beam joint structure according to any one of [1] to [3], the column and the through diaphragm are welded using a brittle fracture prevention welding method. Beam-column joint structure.
[5] The ratio of the tensile strength of the weld metal between the column and the through diaphragm to the tensile strength of the base metal portion of the column is 1.0 or more. [1] to [4] The beam-column joint structure according to any one of the above.
[6] A column made of a square steel pipe, and one or a plurality of stiffeners are located inside the column within a range of (0.2 to 3.0) × square steel pipe diameter from a planned position where the through diaphragm is joined. A column installed and used for the column beam joint structure according to [1].
[7] The column according to [6], wherein the stiffener is a built-in diaphragm.
[8] The column according to [6], wherein the stiffener is a buckling stiffening rib.
[9] The column according to any one of [6] to [8], wherein the column and the through diaphragm are welded using a brittle fracture prevention welding method.
なお、前記柱に用いる角形鋼管としては、冷間プレス成形角形鋼管及び冷間ロール成形角形鋼等の冷間成形角形鋼管や、溶接4面ボックスのような角形鋼管が使用できる。 In addition, as a square steel pipe used for the column, a cold-formed square steel pipe such as a cold press-formed square steel pipe and a cold roll-formed square steel, or a square steel pipe such as a welded four-sided box can be used.
上述した構成とすることにより、柱−通しダイアフラム溶接部の破断を生じにくくし、柱材の局部座屈の発生・進展に伴う耐力低下を遅らせ、塑性変形能力の高い柱梁接合部構造とすることができる。 By adopting the above-described configuration, the column-through diaphragm welded portion is less likely to be broken, and a decrease in the proof stress due to the occurrence / progress of local buckling of the column material is delayed, and a column-beam joint structure having a high plastic deformation capability is obtained. be able to.
特に、溶接部で柱母材以上の引張強さを確保することが困難な引張強さ780MPa級以上の角形鋼管を柱材とした柱梁接合部構造でも、柱−通しダイアフラム溶接部の破断を防止し、塑性変形能力の高い柱梁接合部構造を得ることができる。 In particular, even in a column-beam joint structure using a square steel pipe with a tensile strength of 780 MPa or more, which is difficult to secure a tensile strength higher than that of the column base material at the welded portion, the column-through diaphragm welded portion is broken. Therefore, it is possible to obtain a column beam joint structure having a high plastic deformation capability.
本発明では、一般化幅厚比が1.12以上1.63以下の断面を有する角形鋼管を柱材に用いる。一般化幅厚比とは幅厚比B/tを一般化したもので、次式で表される。 In the present invention, a rectangular steel pipe having a cross section with a generalized width-thickness ratio of 1.12 or more and 1.63 or less is used as a column material. The generalized width-thickness ratio is a generalization of the width-thickness ratio B / t, and is expressed by the following equation.
r=(B/t)・(σy/E)1/2 ・・・・・・ (1)
ここで、r:一般化幅厚比(−)、B:角形鋼管径(対向する辺の外寸)(mm)、t:角形鋼管のスキンプレートの板厚(mm)、σy:角形鋼管のスキンプレートの降伏耐力(MPa)、E:角形鋼管のスキンプレートのヤング係数(MPa)、である。
r = (B / t) · (σy / E) 1/2 ··· (1)
Here, r: generalized width-thickness ratio (−), B: square steel pipe diameter (outside dimension of opposite sides) (mm), t: plate thickness (mm) of square steel pipe skin plate, σy: square steel pipe Yield strength (MPa) of skin plate, E: Young's modulus (MPa) of skin plate of square steel pipe.
非特許文献3には、一般化幅厚比rが1.12以上1.63以下の断面を有する角形鋼管柱が曲げによって局部座屈する場合、耐力は、断面の塑性化開始から全塑性までの耐力となることが示されている。なお、一般化幅厚比rが1.12を下まわる断面を有する角形鋼管柱は、歪硬化によって耐力が全塑性耐力よりも上昇するとともに、変形能力が増大する。また、一般化幅厚比rが1.63を上まわる断面を有する角形鋼管柱は、耐力が降伏モーメントを下まわることが示されている。
In
そこで、本発明では、角形鋼管柱断面の一般化幅厚比rを1.12以上1.63以下に限定する。このようにすることで、曲げ変形による塑性化時、耐力上昇の上限を断面全塑性までに制御し、柱−通しダイアフラム溶接部に、破断を引き起こす過大な引張応力が発生することを防止する。 Therefore, in the present invention, the generalized width-thickness ratio r of the square steel pipe column cross section is limited to 1.12 or more and 1.63 or less. In this way, when plasticizing by bending deformation, the upper limit of the yield strength is controlled to the total plasticity of the cross section, and an excessive tensile stress that causes breakage is prevented from occurring in the column-through diaphragm weld.
以上によって、柱−通しダイアフラム溶接部の破断を防止し、柱または柱梁接合部の破壊モードを選択的に柱の局部座屈とすることが可能となる。 As described above, it is possible to prevent breakage of the column-through diaphragm welded portion and selectively set the failure mode of the column or the column-beam joint to the local buckling of the column.
一方、柱断面の一般化幅厚比rを1.12以上とすると、一般化幅厚比rが1.12を下まわる柱断面の場合よりも、小さい曲げ変形で局部座屈が発生し、その進展も早くなるため、一般化幅厚比rが1.12を下まわる断面の柱よりも高い塑性変形能力を得ることが困難になる。 On the other hand, when the generalized width-thickness ratio r of the column cross section is 1.12 or more, local buckling occurs with a smaller bending deformation than in the case of the column cross-section where the generalized width-thickness ratio r is less than 1.12. Since the progress becomes faster, it becomes difficult to obtain a higher plastic deformation capacity than a column having a cross section in which the generalized width-thickness ratio r is less than 1.12.
そこで、通しダイアフラムが塑性変形能力に与える影響を調査するために、図2に示すような実験を行った。試験体は、長さが4000mmで、一般化幅厚比rが1.11、1.13、1.39、1.60、1.73の5種類の角形鋼管柱1と、厚さ32mmの鋼製通しダイアフラム3とを用意し、角形鋼管柱1の長手方向1/2位置で柱スキンプレート4に通しダイアフラム3を溶接して作製した。そして、該試験体の中央に載荷して、3点曲げ実験を実施した。なお、載荷荷重は鉛直方向の単調載荷とした。その結果、以下の知見が得られた。
Therefore, an experiment as shown in FIG. 2 was conducted in order to investigate the influence of the through diaphragm on the plastic deformation ability. The test body has a length of 4000 mm, a generalized width-thickness ratio r of 1.11, 1.13, 1.39, 1.60, and 1.73, and a square
すなわち、角形鋼管柱1の断面を、一般化幅厚比rが1.12以上1.63以下とすると、通しダイアフラム3近傍の断面が塑性化した後、通しダイアフラム3の位置から距離3.0×柱径(角形鋼管径)までの範囲が大きく塑性化し、さらに、通しダイアフラム3からの距離が(0.2〜3.0)×柱径の範囲で局部座屈が発生、進展して耐力が低下することがわかった。
That is, when the generalized width-thickness ratio r is 1.12 or more and 1.63 or less when the cross section of the rectangular
上記知見に基づいて、本発明では、この塑性化部位の柱内部に1または複数の補剛材を設けることとした。 Based on the above findings, in the present invention, one or more stiffeners are provided inside the column of the plasticized portion.
すなわち、図3(a)、(b)に示すように、通しダイアフラム3、3のそれぞれからの距離が0.2×柱径〜3.0×柱径の範囲に1または複数の内蔵ダイアフラム8を接合する。或いは、図4に示すように、通しダイアフラム3、3のそれぞれからの距離が0.2×柱径〜3.0×柱径の範囲に複数枚の座屈補剛リブ9を等間隔でその長手方向が柱軸方向になるように接合する。
That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, one or a plurality of built-in
これらの内蔵ダイアフラム8もしくは座屈補剛リブ9によって座屈補剛することにより、一般化幅厚比rを1.12以上1.63以下の断面を有する柱を用いて、一般化幅厚比rが1.12を下まわる断面を有する柱と同等の塑性変形能力を得ることができる。
By using these built-in
なお、補剛材については、上記に示す構成に限る必要はない。例えば、内蔵ダイアフラムと座屈補剛リブの組み合わせとするもの、プレートを十字形状に組み合わせて4つの先端部を柱内面に接合するタイプなどが挙げられる。 Note that the stiffener need not be limited to the configuration described above. For example, a combination of a built-in diaphragm and a buckling stiffening rib, a type in which plates are combined in a cross shape, and four tip portions are joined to the inner surface of a column, and the like.
柱−通しダイアフラム溶接部には、非特許文献1、特許文献1、特許文献2に示されるガスシールドアーク溶接によるビードの積層位置等を規定する溶接法である脆性破断防止溶接法(溶接の際、部材の開先面に沿った第1の溶接熱影響部と部材表面にほぼ平行な第2の溶接熱影響部を形成させることで、部材表面の溶接部付近に発生した表面亀裂を第2の溶接熱影響部から部材の母材健全部へ伝播させ、この結果、第1の溶接熱影響部に沿った早期の脆性破断を抑制することのできる溶接法。)を適用することが好ましい。この脆性破断防止溶接法には、柱−通しダイアフラム溶接部の破断を防止する効果があるため、より一層、破壊モードを選択的に柱の局部座屈とすることができる。
In the column-through diaphragm welded portion, a brittle fracture preventing welding method (a welding method for welding) that defines the laminating position of beads by gas shielded arc welding shown in
また、柱−通しダイアフラム溶接部で先に破断が発生することがないように、溶接材料の引張強さを柱母材の引張強さと同等以上とするのが好ましい。すなわち、(柱と通しダイアフラムとの溶接部溶接金属の引張強さ)/(柱母材の引張強さ)を1.0以上とするのが好ましい。 Moreover, it is preferable that the tensile strength of the welding material is equal to or higher than the tensile strength of the column base material so that the fracture does not occur first in the column-through diaphragm weld. That is, it is preferable that (tensile strength of weld metal between the column and through diaphragm) / (tensile strength of column base material) is 1.0 or more.
ここで、一般的に、角形鋼管が冷間成形角形鋼管の場合では、冷間加工によるひずみ硬化の影響で、柱断面角部(スキンプレート同士が直角をなすコーナー部)の引張強さが柱断面平板部(スキンプレート部)の引張強さよりも1〜2割上昇する傾向がある。従って、溶接材料の引張強さは柱断面角部の母材の引張強さと同等以上とすることが好ましい。 Here, in general, when the square steel pipe is a cold-formed square steel pipe, the tensile strength of the column cross-section corner (the corner where the skin plates form a right angle) is reduced by the effect of strain hardening by cold working. There is a tendency to increase by 10 to 20% from the tensile strength of the flat plate section (skin plate section). Therefore, the tensile strength of the welding material is preferably equal to or greater than the tensile strength of the base material at the corners of the column cross section.
本発明で用いる角形鋼管の一般化幅厚比rを1.12以上1.63以下に規定したが、これには、非特許文献2に示される種別FBおよびFCの角形鋼管が該当する。また、非特許文献3では、上記種別FB、FCは、それぞれ、P−I−2、P−IIに対応している。なお、一般化幅厚比rが1.12を下回るものは種別FAおよびP−I−1に対応している。
Although the generalized width-thickness ratio r of the rectangular steel pipe used in the present invention is specified to be 1.12 or more and 1.63 or less, this corresponds to the type FB and FC square steel pipes shown in
なお、柱鋼管のスキンプレートの板厚を変えずに高い柱剛性を得るために、鋼管径を大きくする必要がある場合は、幅厚比が大きくなり、塑性変形能力が小さくなるが、本発明による補剛材を通しダイアフラムから(0.2〜3.0)×柱径だけ離れた区間の柱内部に設置することによって、高い塑性変形能力を維持することが可能である。 In addition, in order to obtain high column rigidity without changing the plate thickness of the column steel pipe skin plate, when it is necessary to increase the diameter of the steel tube, the width-thickness ratio is increased, and the plastic deformation capacity is reduced. It is possible to maintain a high plastic deformation capacity by installing it inside the column in a section separated by (0.2 to 3.0) × column diameter from the diaphragm through the stiffener.
図5〜8に示すモデルを用いて、FEM解析を行った。これらのモデルは図2で示した柱曲げ実験において、試験体の対称性を考慮し、中央の通しダイアフラム位置が固定端であると考え、片持ち梁としてモデル化したものであり、それぞれ比較例1、比較例2、発明例1および発明例2を示す。各モデルでは、固定端から2000mmの片持ち梁先端で、矢印方向に荷重を加えており、解析条件を表1に示した。図5に示した比較例1は、鋼管径を500mm、鋼管のスキンプレートの板厚を28mm、鋼管の断面角部の外側曲率半径を98mmとし、一般化幅厚比rが1.12を下まわる断面を有した柱の曲げ変形挙動を評価するためのモデルである。図6に示した比較例2は、鋼管径を500mm、鋼管のスキンプレートの板厚を22mm、鋼管の断面角部の外側曲率半径を77mmとし、一般化幅厚比rが1.12以上1.63以下となる断面を有した柱の曲げ変形挙動を評価するためのモデルである。図7に示した発明例1は、図6のモデルに、固定端から250mm(=0.5×柱径)の位置に板厚12mmの内蔵ダイアフラムを接合したモデルである。図8に示した発明例2は、図6のモデルに、固定端から100mm離れた位置から500mmの位置に至る座屈補剛リブを接合したモデルである。
FEM analysis was performed using the models shown in FIGS. These models were modeled as cantilever beams in the column bending experiment shown in Fig. 2 in consideration of the symmetry of the specimen and the center through-diaphragm position was considered to be a fixed end. 1, Comparative Example 2, Invention Example 1 and Invention Example 2 are shown. In each model, a load was applied in the direction of the arrow at the tip of a cantilever of 2000 mm from the fixed end, and the analysis conditions are shown in Table 1. In Comparative Example 1 shown in FIG. 5, the steel pipe diameter is 500 mm, the thickness of the skin plate of the steel pipe is 28 mm, the outer radius of curvature of the cross section of the steel pipe is 98 mm, and the generalized width-thickness ratio r is less than 1.12. This is a model for evaluating the bending deformation behavior of a column having a cross section. In Comparative Example 2 shown in FIG. 6, the steel pipe diameter is 500 mm, the plate thickness of the steel pipe skin plate is 22 mm, the outer radius of curvature of the cross section of the steel pipe is 77 mm, and the generalized width-thickness ratio r is 1.12 or more 1 This is a model for evaluating the bending deformation behavior of a column having a cross section of .63 or less. The invention example 1 shown in FIG. 7 is a model in which a built-in diaphragm having a plate thickness of 12 mm is joined to the model of FIG. 6 at a
図9に各モデルのFEM解析により得た、固定端における「曲げモーメント−部材角関係」を示す。縦軸には、(モーメントM/全塑性モーメントMp)で算出される耐力上昇率τを、横軸には、(部材角θ/全塑性モーメント時の部材角θp)で算出される塑性率μを示した。本結果は柱曲げ実験における柱−通しダイアフラム溶接部近傍の「曲げモーメント−部材角関係」を意味している。 FIG. 9 shows the “bending moment-member angle relationship” at the fixed end obtained by FEM analysis of each model. The ordinate indicates the yield rate τ calculated by (moment M / total plastic moment Mp), and the abscissa indicates the plasticity ratio μ calculated by (member angle θ / member angle θp at the total plastic moment). showed that. This result means the “bending moment-member angle relationship” in the vicinity of the column-through diaphragm weld in the column bending experiment.
比較例1では、一般化幅厚比rが小さいため、固定端の断面が全塑性に達した後、すなわち、τ=1となった後も耐力が上昇しつづけており(τ>1の領域)、局部座屈に対しては高い塑性変形能力を有していることが分かる。しかしながら、この耐力上昇のために、固定端(柱曲げ実験では通しダイアフラム位置)には高い引張応力が生じ、破断の危険性が高まる。固定端(柱曲げ実験では柱−通しダイアフラム溶接部の溶接材料)の引張強さが鋼管の断面角部の引張強さと同等であるとし、過去の実績から、角部引張強さ/スキンプレートの降伏耐力=1.40とすると、全塑性モーメントMpから40%耐力が上昇した時点で破断が生じると考えられる。すなわち、比較例1の終局変形は表1および図9の×で示した通り、塑性率μ=3.62、耐力上昇率τ=1.40となる。 In Comparative Example 1, since the generalized width-thickness ratio r is small, the proof stress continues to increase after the cross section of the fixed end reaches full plasticity, that is, after τ = 1 (region of τ> 1). ), It can be seen that it has a high plastic deformation capability against local buckling. However, due to this increase in yield strength, high tensile stress is generated at the fixed end (through diaphragm position in the column bending experiment), and the risk of breakage increases. The tensile strength of the fixed end (column-through diaphragm weld material in the column bending experiment) is equivalent to the tensile strength of the cross-section corner of the steel pipe. If the yield strength is 1.40, it is considered that fracture occurs when the 40% yield strength is increased from the total plastic moment Mp. That is, the ultimate deformation of Comparative Example 1 is as shown by the crosses in Table 1 and FIG.
比較例2では、比較例1に比べて一般化幅厚比rが大きく、固定端の断面が塑性化を開始した直後に局部座屈が発生し、その進展とともに急速に耐力が低下する。このように、比較例2の断面では、溶接部での破断が生じる危険がないが、比較例1のような高い塑性変形能力を得ることは難しい。比較例2において局部座屈が発生するのは、表1および図9の○で示した通り、塑性率μ=3.25、耐力上昇率τ=1.26である。 In Comparative Example 2, the generalized width-thickness ratio r is larger than that in Comparative Example 1, and local buckling occurs immediately after the cross-section of the fixed end starts to be plasticized, and the yield strength decreases rapidly with the progress. Thus, in the cross section of Comparative Example 2, there is no risk of fracture at the welded portion, but it is difficult to obtain a high plastic deformation capability as in Comparative Example 1. In Comparative Example 2, local buckling occurs as shown by the circles in Table 1 and FIG. 9 when the plasticity ratio μ = 3.25 and the yield rate increase τ = 1.26.
発明例1では、一般化幅厚比rを比較例2と同じとし、通しダイアフラムから0.5×柱径の位置に内蔵ダイアフラムを設置している。これにより、柱の局部座屈を補剛し、かつ、塑性化での耐力上昇率を比較例1よりも低く抑えて破断を回避し、比較例1および2よりも高い塑性率μ=4.55を実現している(表1および図9の○参照)。 In Invention Example 1, the generalized width-thickness ratio r is the same as that in Comparative Example 2, and a built-in diaphragm is installed at a position of 0.5 × column diameter from the through diaphragm. This stiffens the local buckling of the column and suppresses the rate of increase in yield strength in plasticization to be lower than that in Comparative Example 1, thereby avoiding breakage, and the plasticity ratio higher than Comparative Examples 1 and 2 μ = 4. 55 (see Table 1 and ○ in FIG. 9).
発明例2は、発明例1の内蔵ダイアフラムの代わりに、柱の内部の軸方向に座屈補剛リブを設置しており、これによって、発明例1と同様の効果を生み出しており、高い塑性率を実現している。 Inventive example 2 is provided with buckling stiffening ribs in the axial direction inside the column instead of the built-in diaphragm of inventive example 1, thereby producing the same effect as in inventive example 1, and high plasticity The rate is realized.
1 柱(角形鋼管)
2 梁
3 通しダイアフラム
4 柱スキンプレート
5 梁フランジ
6 柱−通しダイアフラム溶接部
7 梁−通しダイアフラム溶接部
8 内蔵ダイアフラム
9 座屈補剛リブ
10 柱梁接合部
1 Column (square steel pipe)
2
Claims (5)
r=(B/t)・(σy/E)1/2 ・・・・・・ (1)
ここで、r:一般化幅厚比(−)、B:角形鋼管径(対向する辺の外寸)(mm)、t:角形鋼管のスキンプレートの板厚(mm)、σy:角形鋼管のスキンプレートの降伏耐力(MPa)、E:角形鋼管のスキンプレートのヤング係数(MPa)、である。 It is a column beam joint structure using a square steel pipe as a column and having a diaphragm type through a beam-to-column joint , wherein the square steel pipe and the through diaphragm are joined by a column-through diaphragm weld, The generalized width-thickness ratio r represented by the formula (1) has a cross section of 1.12 or more and 1.63 or less, and the distance from the through diaphragm is (0.2 to 3.0) × square steel pipe diameter A column beam joint structure characterized in that one or a plurality of stiffeners are installed inside a column in the range.
r = (B / t) · (σy / E) 1/2 ··· (1)
Here, r: generalized width-thickness ratio (−), B: square steel pipe diameter (outside dimension of opposite sides) (mm), t: plate thickness (mm) of square steel pipe skin plate, σy: square steel pipe Yield strength (MPa) of skin plate, E: Young's modulus (MPa) of skin plate of square steel pipe.
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