JP7317622B2 - 鋼管柱の継手構造 - Google Patents

Description

本発明の一実施形態は、建造物に用いられる鋼管柱の継手構造に関する。

建造物の施工現場において、鉄骨部材を接合する方法として溶接接合とボルト接合が用いられている。溶接接合は、十分な強度を確保することができる反面、高度な技能と作業時間を要し、品質及び性能も作業者の技量の影響を受ける。これに対し、ボルト接合は、工期の短縮を図ることができ、品質管理が容易であるという利点を有する。ボルト接合は、例えば、鋼管柱とＨ型鋼との接合、鋼管柱同士を接合する方式が開示されている（特許文献１、２参照）。

特開平５－１７９７０２号公報（特許第３１２２２０９号） 特開２００４－２９３１９６号公報（特許第４０３８４４９号）

鉄骨部材をボルト接合する場合、Ｈ型鋼のような開断面形状を有する部材であれば、容易にボルト接合をすることができる。しかし、角形鋼管柱のような管状の部材を繋ぐためにボルト接合する場合、容易に施工できないという問題がある。建造物の施工を容易にするために鋼管柱の一部を加工することも考えられるが、それによって継手部の強度が低下することが懸念される。

本発明の目的の一つは、このような課題を解決するための鋼管柱の継手構造を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る鋼管柱の継手構造は、側面に第１の貫通孔を有する第１の鋼管柱と、側面に第２の貫通孔を有する第２の鋼管柱と、第１の添え板、及び第２の添え板と、第１の開口部を有する第１の補強板、及び第２の開口部を有する第２の補強板と、を含む。第１の鋼管柱に第１の貫通孔に第１の開口部が重なるように第１の補強板が接して設けられ、第２の鋼管柱に第２の貫通孔に第２の開口部が重なるように第２の補強板が接して設けられる。第１の鋼管柱と第２の鋼管柱とが上下方向に配置され、第１の添え板が、第１の補強板に隣接し、第１の鋼管柱と第２の鋼管柱との境界を含み第１の鋼管柱及び第２の鋼管柱の側面に接して設けられ、第２の添え板が、第２の補強板に隣接し、第１の鋼管柱と第２の鋼管柱との境界を含み第１の鋼管柱及び第２の鋼管柱の側面に接して設けられる。第１の鋼管柱と第２の鋼管柱とは、第１の添え板及び第２の添え板を介してボルト接合され、第１の貫通孔と第２の貫通孔とが、斜かい状に配置される。

本発明の一実施形態に係る鋼管の継手構造によれば、鋼管柱のボルト接合が容易となる。さらに、本発明の一実施形態に係る鋼管柱の継手構造によれば、ボルト接合された部分の強度の低下を防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る鋼管柱の継手構造の斜視図であり、（Ａ）は展開図を示し、（Ｂ）は２つの鋼管柱の継手構造におけるボルト接合部を示す。 本発明の一実施形態に係る鋼管柱の継手構造におけるボルト接合部の正面図を示す。 図２に示す鋼管柱の継手構造におけるボルト接合部の断面構造を示す。 本発明の一実施形態に係る鋼管柱の継手構造におけるボルト接合部の正面図を示す。 本発明の一実施形態に係る鋼管柱の継手構造の斜視図であり、（Ａ）は展開図を示し、（Ｂ）は２つの鋼管柱の継手構造におけるボルト接合部を示す。 図５に示す鋼管柱の継手構造におけるボルト接合部の断面構造を示す。 本発明の一実施形態に係る鋼管柱の継手構造の斜視図であり、（Ａ）は展開図を示し、（Ｂ）は２つの鋼管柱の継手構造におけるボルト接合部を示す。 図７に示す鋼管柱の継手構造におけるボルト接合部の断面構造を示す。 本発明の一実施形態に係る鋼管柱の継手構造の斜視図であり、（Ａ）は展開図を示し、（Ｂ）は２つの鋼管柱の継手構造におけるボルト接合部を示す。 本発明の一実施形態に係る鋼管柱の継手構造におけるボルト接合部の正面図を示す。 図９に示す鋼管柱の継手構造におけるボルト接合部の断面構造を示す。

以下、本発明の実施形態の内容を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様を含み、以下に例示される実施形態の内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、それはあくまで一例であって、本発明の内容を限定するものではない。また、本明細書において、ある図面に記載されたある要素と、他の図面に記載されたある要素とが同一又は対応する関係にあるときは、同一の符号（又は符号として記載された数字の後にａ、ｂ等を付した符号）を付して、繰り返しの説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有しない。

［第１の実施形態］
本発明の一実施形態に係る鋼管柱の継手構造は、第１の鋼管柱と第２の鋼管柱とがボルト接合によって接合された構造を有する。以下、その継手構造を詳細に説明する。本実施形態では鋼管柱の一種として、角形鋼管柱における場合の継手構造を例示する。

図１（Ａ）は本実施形態に係る鋼管柱の継手構造における継手部分の展開図を示し、図１（Ｂ）は本実施形態に係る鋼管柱の継手構造の斜視図を示す。なお、図１（Ａ）において、ボルト及びナット等の締結部材は省略されている。

図１（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の鋼管柱１０２及び第２の鋼管柱１１２の断面形状が矩形である場合を示す。以下の説明では、便宜上、第１の鋼管柱１０２が４つの平面を有し、各面を反時計回りに第１面１１、第２面１２、第３面１３、及び第４面１４と符号を付けて示し、第２の鋼管柱１１２も同様に、各平面を反時計回りに第１面２１、第２面２２、第３面２３、及び第４面２４と符号を付けて示す。また、特に断りのない限り、第１の鋼管柱１０２は材軸方向の下側に配置され、第２の鋼管柱１１２は上側に配置されるものとする。

図１（Ａ）に示すように、第１の鋼管柱１０２は、一端に第１の切欠き部１０６ａ、第２の切欠き部１０６ｂが設けられる。第１の切欠き部１０６ａは、第１の鋼管柱１０２の第２面１２の一端を材軸方向に所定の長さに亘って除去することで形成され、第２の切欠き部１０６ｂは、第４面１４の一端を材軸方向に所定の長さに亘って除去することで形成される。第１の鋼管柱１０２の一端部には、第１の切欠き部１０６ａ、第２の切欠き部１０６ｂが形成されることによって後退した端部を基準としたとき、当該後退した端部から突出する第１の突出部１０４ａ、第２の突出部１０４ｂが設けられる。すなわち、第１の鋼管柱１０２の第１の突出部１０４ａは、第１の鋼管柱１０２の第１面１１に形成され、第２の突出部１０４ｂは、第１の鋼管柱１０２の第３面１３面に形成される。

第２の鋼管柱１１２は、一端に第１の切欠き部１１６ａ、第２の切欠き部１１６ｂが設けられる。第１の切欠き部１１６ａは、第２の鋼管柱１１２の第１面２１の一端を材軸方向に所定の長さに亘って除去することで形成され、第２の切欠き部１１６ｂは、第１面２１に対向する第３面２３の一端を材軸方向に所定の長さに亘って除去することで形成される。第２の鋼管柱１１２の一端部には、第１の切欠き部１１６ａ、第２の切欠き部１１６ｂが形成されることによって後退した端部を基準としたとき、当該後退した端部から突出する第１の突出部１１４ａ、第２の突出部１１４ｂが設けられる。すなわち、第２の突出部１１４ａは、第２の鋼管柱１１２の第２面２２に形成され、第１の鋼管柱の第２の突出部１０４ｂは、第４面２４面に設けられる。

第１の鋼管柱１０２は、第１面１１の第１の突出部１０４ａを形成する領域に第１のボルト孔１０８ａが複数個設けられ、第２面１２の第１の切欠き部１０６ａに隣接する領域に第２のボルト孔１０８ｂが複数個設けられる。図１（Ａ）では示されないが、第１のボルト孔については、第３面１３及び第４面１４も同様である。第２の鋼管柱１１２は、第１面２１の第１の切欠き部１１６ａに隣接する領域に第１のボルト孔１１８ａが複数個設けられ、第２面２２の第１の突出部１１４ａを形成する領域に第２のボルト孔１１８ｂが複数個設けられる（第３面２３及び第４面２４についても同様である）。第１の鋼管柱の第１のボルト孔１０８ａ、第２のボルト孔１０８ｂ、並びに第２の鋼管柱１１２の第１のボルト孔１１８ａ、第２のボルト孔１１８ｂは、ボルトを挿通可能な口径を有し、鋼管柱を貫通する貫通孔である。

第１の添え板１３０ａ、第２の添え板１３０ｂは、第１の鋼管柱１０２及び第２の鋼管柱１１２の外側に配置され、第１の添え板に対向する添え板１４０ａ、第２の添え板に対向する添え板１４０ｂは、第１の鋼管柱１０２及び第２の鋼管柱１１２の内側に配置される。第１の添え板１３０ａは、第１の鋼管柱１０２の第１のボルト孔１０８ａ及び第２の鋼管柱１１２の第１のボルト孔１１８ａに対応するように第１の添え板のボルト孔１３２ａが設けられ、第２の添え板１３０ｂは、第１の鋼管柱１０２の第２のボルト孔１０８ｂ及び第２の鋼管柱１１２の第２のボルト孔１１８ｂに対応するように第２の添え板のボルト孔１３２ｂが設けられる。第１の添え板に対向する添え板１４０ａには、第１の鋼管柱１０２の第１のボルト孔１０８ａ及び第２の鋼管柱の第１のボルト孔１１８ａに対応するようにボルト孔１４２ａが設けられ、第２の添え板に対向する添え板１４０ｂには、第１の鋼管柱１０２の第２のボルト孔１０８ｂ及び第２の鋼管柱１１２の第２のボルト孔１１８ｂに対応するようにボルト孔１４２ｂが設けられる。

第１の鋼管柱１０２は、第１の貫通孔１２０ａ、及び第３の貫通孔１２０ｃを有する。第１の貫通孔１２０ａは、第１面１１において第１の突出部１０４ａに隣接するように設けられ、第３の貫通孔１２０ｃは、第３面１３において第２の突出部１０４ｂに隣接するように設けられる。第２の鋼管柱１１２は、第２の貫通孔１２０ｂ、及び第４の貫通孔（図示せず）を有する。第２の貫通孔１２０ｂは、第２面２２において第１の突出部１１４ａに隣接するように設けられ、第４の貫通孔（図示せず）は、第４面２４において第２の突出部１１４ｂに隣接するように設けられる。

第１の鋼管柱１０２は、第１面１１に第１の補強板１２２ａが設けられ、第３面１３に第３の補強板（図示せず）が設けられる。第１の補強板１２２ａは第１の開口部１２４ａを有し、第３の補強板（図示せず）は第３の開口部１２４ｃを有する。第１の補強板１２２ａは、第１の開口部１２４ａが第１の貫通孔１２０ａと重なるように設けられ、第３の補強板（図示せず）は、第３の開口部１２４ｃが第３の貫通孔１２０ｃと重なるように設けられる。第２の鋼管柱１１２は、第２面２２に第２の補強板１２２ｂが設けられ、第４面２４に第４の補強板（図示せず）が設けられる。第２の補強板１２２ｂは第２の開口部１２４ｂを有し、第４の補強板（図示せず）は第４の開口部（図示せず）を有する。第２の補強板１２２ｂは、第２の開口部１２４ｂが第２の貫通孔１２０ｂと重なるように設けられる。また、図示しないが、第４の補強板は、第４の開口部が第４の貫通孔と重なるように設けられる。

第１の開口部１２４ａは、開口の形状に限定はないが、第１の貫通孔１２０ａを塞がない大きさを有する。例えば、図示されるように、第１の開口部１２４ａは第１の貫通孔１２０ａと略同一の口径を有していてもよい。第２の開口部１２４ｂと第２の貫通孔１２０ｂ、第３の開口部１２４ｃと第３の貫通孔１２０ｃ、第４の開口部と第４の貫通孔（図示せず）についても同様である。

第１の鋼管柱１０２と第２の鋼管柱１１２を継ぎ合わせたとき、第１の補強板１２２ａ及び第１の添え板１３０ａは同一面（第１面１１と第１面２１）に設けられるが、両者は干渉しない大きさを有する。第１の補強板１２２ａと第１の添え板１３０ａとは、両者の対向する端部が接するように配置されてもよいし、離隔して配置されてもよい。このような関係は、第２の補強板１２２ｂ及び第２の添え板１３０ｂについても同様である。

第１の補強板１２２ａは第１の鋼管柱１０２と接合され、第２の補強板１２２ｂは第２の鋼管柱１１２と接合される。例えば、第１の補強板１２２ａの周辺端部は第１の鋼管柱１０２に溶接により接合され、第２の補強板１２２ｂの周辺端部は第２の鋼管柱１１２に溶接により接合される。

図１（Ｂ）に示すように、第１の鋼管柱１０２の第１の突出部１０４ａ、第２の突出部１０４ｂと第２の鋼管柱１１２の第１の切欠き部１１６ａ、第２の切欠き部１１６ｂ、及び第１の鋼管柱１０２の第１の切欠き部１０６ａ、第２の切欠き部１０６ｂと第２の鋼管柱１１２の第１の突出部１１４ａ、第２の突出部１１４ｂとが嵌合するように設けられる。そして、外側から第１の添え板１３０ａ、第２の添え板１３０ｂが宛がわれ、内側から第１の添え板に対向する添え板１４０ａ、第２の添え板に対向する１４０ｂが宛がわれ、２つの添え板によって挟まれて第１のボルト接合部１００ａ、第２のボルト接合部１００ｂが形成される。図１（Ｂ）では示されないが、ボルト接合部は鋼管柱の各面（角形鋼管柱においては４つの面）に形成される。図示されるように、第１の貫通孔１２０ａは第１のボルト接合部１００ａに隣接するように配置され、第２の貫通孔１２０ｂは第２のボルト接合部１００ｂに隣接するように配置される。

第１の鋼管柱１０２、第２の鋼管柱１１２、第１の補強板１２２ａ、第２の補強板１２２ｂ、第１の添え板１３０ａ、第２の添え板１３０ｂ、第１の添え板に対向する添え板１４０ａ及び第２の添え板に対向する添え板１４０ｂは、鉄鋼材料で形成される。例えば、これらの部材は構造用圧延鋼材で形成される。図１（Ａ）は、第１の鋼管柱１０２及び第２の鋼管柱１１２を、外側の側面に第１の添え板１３０ａ、第２の添え板１３０ｂが配置され、内側の側面に第１の添え板に対向する添え板１４０ａ、第２の添え板に対向する添え板１４０ｂが配置され、外内両側から挟み込む構成を示すが、継手部分の強度が十分保てる場合には、内側又は外側に当接させる添え板を省略することもできる。

図２は、本実施形態に係る鋼管柱の継手構造の正面図を示す。第１の鋼管柱１０２の第１面１１及び第２の鋼管柱１１２の第１面２１に第１のボルト接合部１００ａが形成され、第２面１２及び第２面２２に第２のボルト接合部１００ｂが形成され、第３面１３及び第３面２３に第３のボルト接合部１００ｃが形成される。第１のボルト接合部１００ａにおいて、第１の添え板１３０ａ及び第１の添え板に対向する添え板１４０ａは、第１の鋼管柱１０２及び第２の鋼管柱１１２の両方に当接する大きさを有する。第１の鋼管柱１０２及び第２の鋼管柱１１２に対し、第１の添え板１３０ａは外側の側面から当接し、第１の添え板に対向する添え板１４０ａは内側の側面から当接し、締結具（ボルト１５０及びナット１５２）により締結される。このような構成は、第２のボルト接合部１００ｂ及び第３のボルト接合部１００ｃについても同様である。

図１（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明したように、上下に配置される鋼管柱の突出部と切欠き部とが嵌合するように配置されることにより、第１のボルト接合部１００ａ及び第３のボルト接合部１００ｃの高さと、第２のボルト接合部１００ｂの高さとは異なるように配置される。図２に示すように、第１のボルト接合部１００ａ及び第３のボルト接合部１００ｃに対し、第２のボルト接合部１００ｂは低い位置に形成される。第２の鋼管柱１１２の第２面２２には、第１のボルト接合部１００ａと第３のボルト接合部１００ｃに挟まれ、かつ第２のボルト接合部１００ｂに隣接するように第２の貫通孔１２０ｂ及び第２の補強板１２２ｂが設けられる。これに対し、第１の鋼管柱１０２に設けられる第１の貫通孔１２０ａ及び第１の補強板１２２ａ、並びに第３の貫通孔１２０ｃ及び第３の補強板１２２ｃは、第２の貫通孔１２０ｂ及び第２の補強板１２２ｂに対し低い位置に設けられる。本実施形態に係る鋼管柱の継手構造は、隣接する面でボルト接合部１００の高さと貫通孔１２０及び補強板１２２の位置が異なるように配置される。このように、第１のボルト接合部１００ａと第２のボルト接合部１００ｂを斜かい状に配置することで、鋼管柱に働く剪断力や、曲げ応力に対しする耐性を高めることができる。

図２に示すように、一つのボルト接合部（例えば、第２のボルト接合部１００ｂ）に対して、高さが異なる複数の貫通孔が配置されることにより（例えば、第２の貫通孔１２０ｂに対し、第１の貫通孔１２０ａ及び第３の貫通孔１２０ｃは低い位置に配置される）、作業者は、第１の鋼管柱１０２と第２の鋼管柱１１２とを継ぎ合わせる作業が容易となる。すなわち、作業者は、施工現場において、複数の貫通孔から工具等を入れてボルト接合を容易に施工することができる。例えば、第２のボルト接合部１００ｂを施工する場合、作業者は、第２の貫通孔１２０ｂのみならず、第１の貫通孔１２０ａ及び第３の貫通孔１２０ｃからも工具等を挿入して作業を行うことができる。この場合において、第２の貫通孔１２０ｂに対し、第１の貫通孔１２０ａ及び第３の貫通孔１２０ｃは異なる高さに配置されていることにより、鋼管柱の内部に様々な角度から工具等を差し入れることが可能となり、作業の自由度を高めることができる。

図３（Ａ）は、図２において矢印Ａ１、Ａ２で挟む部位を断面視したときの断面構造を示し、図３（Ｂ）は、図２において矢印Ｂ１、Ｂ２で挟む部位を断面視したときの断面構造を示す。

図３（Ａ）に示すように、第２の鋼管柱１１２は、第１のボルト接合部１００ａ及び第３のボルト接合部１００ｃに挟まれるように、第２の貫通孔１２０ｂ及び第４の貫通孔１２０ｄを有する。また、図３（Ｂ）に示すように、第１の鋼管柱１０２は、第２のボルト接合部１００ｂ及び第４のボルト接合部１００ｄに挟まれるように、第１の貫通孔１２０ａ及び第３の貫通孔１２０ｃを有する。このように、第１乃至第４のボルト接合部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄが形成される部分に隣接して第１乃至第４の貫通孔１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄが設けられることにより、第１の鋼管柱１０２及び第２の鋼管柱１１２の断面積は、他の部分と比べて相対的に小さくなる。それにより、鋼管柱の強度が低下することが懸念される。鋼管柱の強度の低下を抑制するために、貫通孔の数を減らすか、貫通孔の口径を小さくすることも考えられるが、そのような措置を図ると施工性が低下してしまう。

これに対し、本実施形態においては、図３（Ａ）に示すように、第２の鋼管柱１１２には、第２の貫通孔１２０ｂに合わせて第２の補強板１２２ｂが設けられ、第４の貫通孔１２０ｄに合わせて第４の補強板１２２ｄが設けられる。そして、図３（Ｂ）に示すように、第１の鋼管柱１０２には、第１の貫通孔１２０ａに合わせて第１の補強板１２２ａが設けられ、第３の貫通孔１２０ｃに合わせて第３の補強板１２２ｃが設けられる。このような構成により、鋼管柱に貫通孔が設けられたことによる剪断力，曲げ応力，軸応力に対する強度（剛性）の低下を補うことができる。

なお、第１乃至第４の補強板１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄの厚さは適宜設定される。例えば、第１の鋼管柱１０２、第２の鋼管柱１１２の厚さと略同一とすることができ、又はそれ以上の厚さを有することができる。鋼管柱に貫通孔を設けたことによる強度の低下を補うためには、補強板の断面積と貫通孔が設けられた鋼管柱の断面積とを、式（１）に示す関係が満たされるようにすればよい。
［補強板の断面積］≧［貫通孔が設けられた鋼管柱の貫通孔の断面積］ （１）
なお、式（１）において、補強板の断面積とは、開口部において第１の鋼管柱１０２の材軸方向と交差する最大直径部における断面積をいうものとし、貫通孔が設けられた鋼管柱の断面積とは、貫通孔において第１の鋼管柱１０２の材軸方向と交差する最大直径部における断面積をいうものとする。

また、上記の式（１）で示す関係を別の表現で表すと、式（２）で示すこともできる。
［鋼管の一般部分（貫通孔のない部分）の断面積］≦［貫通孔の最大直径部における鋼管と補強板を合わせた断面積］ （２）
いずれにしても、第１乃至第４の補強板１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄは、式（１）又は式（２）の関係を満たす厚さとすればよい。

第１乃至第４の補強板１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄは、第１の鋼管柱１０２、第２の鋼管柱１１２のそれぞれの内側の側面に接合されていてもよいし、外側の側面及び内側の側面の両側面に設けられていてもよい。いずれにしても、本実施形態で例示されるように、第１の補強板１２２ａ及び第３の補強板１２２ｃの周辺端部が、第１の鋼管柱１０２に溶接により接合され、第２の補強板１２２ｂ及び第４補強板１２２ｄの周辺端部が、第２の鋼管柱１１２に溶接により接合されることで、実質的にそれぞれの鋼管柱の肉厚を増加したことと同様の効果を得ることができる。すなわち、鋼管柱に設けられた貫通孔の周りを囲むように補強板を設けることで、貫通孔が設けられた部位の周辺領域の実質的な厚みを大きくすることができ、ボルト接合により継手を形成する部分の強度（剛性）の低下を防止することができる。

第１の補強板１２２ａに設けられる第１の開口部１２４ａは、第１の貫通孔１２０ａと略同一又はそれより大きな口径を有することにより、貫通孔を設けたことによる施工性に影響を与えないようにすることができる。このことは、他の補強板（第２の補強板１２２ｂ、第３の補強板１２２ｃ、第４の補強板１２２ｄ）についても同様である。

図１（Ａ）及び（Ｂ）は、鋼管柱の各面に一つずつ貫通孔を設ける態様を例示するが、本発明の一実施形態はこのような態様のみに限定されず、鋼管柱の各面に複数の貫通孔を設けることもできる。そのような場合であっても、複数の貫通孔のそれぞれに対応して補強板を設けることで鋼管柱の強度（剛性）の低下を防ぐことができる。

このように、本実施形態によれば、第１の鋼管柱１０２と第２の鋼管柱１１２を継ぎ合わせる場合において、各鋼管柱に貫通孔を設けることでボルト接合の施工性を高めることができ、貫通孔に合わせて開口部を有する補強板を設けることで継手部分の強度の低下を抑制し、鋼管柱の他の部分と同等かそれ以上の強度を得ることができる。なお、本実施形態は鋼管の継手構造について示すが、本発明の一実施形態はこの態様に限定されず、円形鋼管や異形鋼管についても同等に適用することができる。

［第２の実施形態］
本実施形態は、第１の実施形態に対し補強板の構成が異なる態様について示す。以下においては、第１の実施形態と相違する部分を中心に説明する。

図４は、本実施形態に係る鋼管柱の継手構造の正面図を示す。第１の補強板１２２ａ、第２の補強板１２２ｂ、第３の補強板１２２ｃの配置は、第１の実施形態と同様である。一方、図４に示すように、第１の補強板１２２ａ、第２の補強板１２２ｂ、第３の補強板１２２ｃの大きさは、第１の実施形態におけるものと異なっている。

具体的には、第２の補強板１２２ｂの長さＬ２（第２の鋼管柱の材軸方向の長さ）は、端部ＥＤ２（第２の鋼管柱１１２の材軸方向と交差する一辺の端部）が、第２の鋼管柱１１２の第１のボルト孔１１８ａ、第３のボルト孔１１８ｃの端部（第１の切欠き部１１６ａ、第２の切欠き部１１６ｂの端部から最も離れた位置にあるボルト孔の端部）から長さｋ２だけ外側に長く突き出る大きさを有する。図４では示されないが、第２の鋼管柱１１２の第４面２４に設けられる第４の補強板についても同様である。なお、長さｋ２は、図４に示すように、複数の第２のボルト孔１１８ａ、第３のボルト孔１１８ｃの内、第１の切欠き部１１６ａ、第２の切欠き部１１６ｂの端部から最も離れた位置にあるボルト孔の端部からの距離として定義することができる。

第２の鋼管柱１１２には、第２面２２に第２の貫通孔１２０ｂが形成されることの加え、第１面２１及び第３面２３に複数の第１のボルト孔１１８ａ、第３のボルト孔１１８ｃが形成される。そのため、第２の鋼管柱１１２の実質的断面積が小さくなり、継手部分の強度の低下が懸念される。しかしながら、第２の補強板１２２ｂの端部ＥＤ２が第２の鋼管柱１１２の第１のボルト孔１１８ａ、第３のボルト孔１１８ｃの端部を超えて配置されるようにすることで、第２の貫通孔１２０ｂが設けられる部位の強度を補うと共に、隣接面のボルト孔が設けられる部位の強度をも補うことができる。

このことは、第１の鋼管柱１０２についても同様である。すなわち、第１の補強板１２２ａは、第１の開口部１２４ａの位置が第１の貫通孔１２０ａと重なるように配置され、第１の鋼管柱１０２と接合される。第１の補強板１２２ａの長さＬ１（第１の鋼管柱の材軸方向の長さ）は、端部ＥＤ１（第１の鋼管柱１０２の材軸方向と交差する一辺の端部）が、第１の鋼管柱１０２の第２のボルト孔１０８ｂの端部から長さｋ１だけ外側に長く突き出る大きさを有する。これにより、第１の貫通孔１２０ａが設けられる部位の強度を補うと共に、隣接面のボルト孔が設けられる部位の強度をも補うことができる。第３の補強板１２２ｃについても同様である。なお、長さｋ１は、図４に示すように、複数の第１のボルト孔１０８ａ、第３のボルト孔１０８ｃの内、第１の鋼管柱１０２の第１の切欠き部１０６ａ、第２の切欠き部１０６ｂの端部から最も離れた位置にあるボルト孔の端部からの距離として定義することができる。

一方、第２の補強板１２２ｂと第２の添え板１３０ｂとは、両者の対向する端部が接するように配置されてもよいし、離隔して配置されてもよい。このような関係は、第１の補強板１２２ａ及び第１の添え板１３０ａ、第３の補強板１２２ｃ及び第３の添え板１３０ｃについても同様である。

なお、補強板が添え板から突出する長さは任意に設定することができる。また、図示されないが、補強板の端部と添え板の端部とが略一致するように設けられていても同様の効果を得ることができる。いずれにしても、上述のように、本実施形態に係る鋼管柱の継手構造は、例えば、第１の補強板１２２ａが長さＬ１、第２の補強板１２２ｂが長さＬ２を有することで（第３の補強板１２２ｃ、第４の補強板についても同様）、継手部分にかかる曲げ応力、剪断力に対して高い耐性を持つようにすることができる。

本実施形態の鋼管柱の継手構造は、補強板の構成が異なる他は第１の実施形態と同様である。したがって、本実施形態に係る鋼管柱の継手構造は、第１の実施形態と同様の効果を奏することに加え、ボルト孔が形成されたことによる強度の低下を補うことができる。

［第３の実施形態］
本実施形態は、第１の実施形態に対し、切欠き部及び突出部の構成が異なる態様を示す。以下においては、第１の実施形態と相違する部分を中心に説明する。

図５（Ａ）は、本実施形態に係る鋼管柱の継手部の展開図を示し、図５（Ｂ）は鋼管柱の継手部の斜視図を示す。また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、図５（Ｂ）に示すＣ１部分及びＣ２部分の断面構造を示す。なお、図５（Ａ）において、ボルト、ナット等の締結具は省略されている。

図５（Ａ）に示すように、第１の鋼管柱１０２は、第２面１２及び第３面１３に第１の切欠き部１０６ａ、第２の切欠き部１０６ｂが設けられ、これらの切欠き部によって後退した端部を基準としたとき、当該後退した端部から突出する第１の突出部１０４ａ、第２の突出部１０４ｂが第１面１１及び第４面１４に設けられる。第２の鋼管柱１１２は、第１面２１及び第４面２４に第１の切欠き部１１６ａ、第２の切欠き部１１６ｂが設けられ、これらの切欠き部によって後退した端部を基準としたとき、当該後退した端部から突出する第１の突出部１１４ａ、第２の突出部１１４ｂが第２面２２及び第３面２３に設けられる。このように、第１の切欠き部１０６ａ、第２の切欠き部１０６ｂは、第１の鋼管柱１０２の連続する２面を切欠くように形成され、第１の切欠き部１１６ａ、第２の切欠き部１１６ｂは、第２の鋼管柱１１２の連続する２面を切欠くように形成される。

第１の鋼管柱１０２の第１の切欠き部１０６ａ、第２の切欠き部１０６ｂと第２の鋼管柱１１２の第１の突出部１１４ａ、第２の突出部１１４ｂ、及び第１の鋼管柱１０２の第１の突出部１０４ａ、第２の突出部１０４ｂと第２の鋼管柱１１２の第１の切欠き部１１６ａ、第２の切欠き部１１６ｂとが嵌合するように設けられる。そして、外側から第１の添え板１３０ａ、第２の添え板１３０ｂが当てられ、内側から第１の添え板に対向する添え板１４０ａ、第２の添え板に対向する１４０ｂが当てられ、２つの添え板によって挟まれて第１のボルト接合部１００ａ、第２のボルト接合部１００ｂが形成される。図５（Ｂ）では示されないが、ボルト接合部は鋼管柱の各面（４つの面）に形成される。第１のボルト接合部１００ａと第２のボルト接合部１００ｂとは高さが異なるように形成される。このように、第１のボルト接合部１００ａと第２のボルト接合部１００ｂを斜かい状に配置することで、鋼管柱に働く剪断力や、曲げ応力に対しする耐性を高めることができる。

図６（Ａ）に示すように、第２の鋼管柱１１２は、第２面２２に第２の貫通孔１２０ｂが設けられ、第３面２３に第３の貫通孔１２０ｃが設けられる。第２の鋼管柱１１２は、第２面２２に第２の貫通孔１２０ｂの位置に合わせて第２の補強板１２２ｂが設けられ、第３面２３に第３の貫通孔１２０ｃの位置に合わせて第３の補強板１２２ｃが設けられる。また、図６（Ｂ）に示すように、第１の鋼管柱１０２には、第１面１１に第１の貫通孔１２０ａが設けられ、第４面１４に第４の貫通孔１２０ｄが設けられる。第１の鋼管柱１０２には、第１面１１に第１の貫通孔１２０ａの位置に合わせて第１の補強板１２２ａが設けられ、第４面１４に第４の貫通孔１２０ｄの位置に合わせて第２の補強板１２２ｄが設けられる。

図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、鋼管柱の隣接する２つの面に切欠き部を設け（別言すれば、隣接する２つの面に突出部を設け）た構成によっても、鋼管柱の各面に貫通孔を設けることができる。この場合においても、図５（Ｂ）に示すように、鋼管柱の隣接する面に高さの異なる貫通孔（第１の貫通孔１２０ａ、第２の貫通孔１２０ｂ）を設けることができる。

このように、一つのボルト接合部１００に対して高さが異なる複数の貫通孔１２０が配置されることにより、作業者は、第１の鋼管柱１０２と第２の鋼管柱１１２とを継ぎ合わせる作業が容易となる。この場合において、例えば、第１の貫通孔１２０ａと第２の貫通孔１２０ｂとは高さが異なっていることから、縦方向に延びる第１のボルト接合部１００ａ、第２のボルト接合部１００ｂをボルト締めする場合であっても上下の位置に拘わらず作業を容易に行うことができる。例えば、第１のボルト接合部１００ａをボルトで締結する場合、作業者は、第１の貫通孔１２０ａのみならず、第２の貫通孔１２０ｂからも工具等を挿入して作業を行うことができる。

本実施形態においても、第１の鋼管柱１０２と第２の鋼管柱１１２を継ぎ合わせる場合において、各鋼管柱に貫通孔を設けることでボルト接合の施工性を高めることができる。さらに、貫通孔に合わせて補強板を設けることで継手部分の強度の低下を抑制し、鋼管柱の他の部分と同等かそれ以上の強度を得ることができる。なお、本実施形態は、第２の実施形態の構成を適宜組み入れて実施することができる。

［第４の実施形態］
本実施形態は、第１の実施形態及び第２の実施形態に対し、切欠き部及び突出部の構成が異なる態様を示す。以下においては、第１の実施形態と相違する部分を中心に説明する。

図７（Ａ）は、本実施形態に係る鋼管柱の継手部の展開図を示し、図７（Ｂ）は鋼管柱の継手部の斜視図を示す。また、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、図７（Ｂ）に示すＤ１部分及びＤ２部分の断面構造を示す。なお、図７（Ａ）において、ボルト、ナット等の締結具は省略されている。

図７（Ａ）は、図１（Ａ）及び図５（Ａ）と比べて、切欠き部の構成が異なる構成を示す。図７（Ａ）に示す構成は、第１の鋼管柱１０２の３つの面（第２面１２、第３面１３、第４面１４）を切欠くように設けられ、第２の鋼管柱１１２の第１面２１に第１の切欠き部１１６ａが設けられる態様を示す。第１の鋼管柱１０２には、第１面１１に第１の突出部１０４ａが設けられ、第２の鋼管柱１１２には第２面２２に第２の突出部１１４ｂ、第３面２３に第３の突出部１１４ｃ、第４面２４に第４の突出部１１４ｄが設けられる。

図７（Ｂ）に示すように、第１の鋼管柱１０２の第１の突出部１０４ａと第２の鋼管柱１１２の第１の切欠き部１１６ａとが咬み合うように配置される。第１の鋼管柱１０２及び第２の鋼管柱１１２において、上述のように、一方の鋼管柱の一つの面（又は一部）に切欠き部を設け、他方の鋼管柱の対応する面に突起部を設ける構成としても、第１のボルト接合部１００ａと、第２のボルト接合部１００ｂ、第３のボルト接合部１００ｃ及び第４のボルト接合部１００ｄとを斜かい状に配置することができる。また、第１の貫通孔１２０ａと、第２の貫通孔１２０ｂ、第３の貫通孔１２０ｃ及び第４の貫通孔１２０ｄとの高さを異ならせることができる。

このように、本実施形態においても、第１の鋼管柱１０２と第２の鋼管柱１１２を継ぎ合わせる場合において、各鋼管柱に貫通孔１２０を設けることでボルト接合の施工性を高めることができる。さらに、貫通孔１２０に合わせて補強板１２２を設けることで継手部分の強度の低下を抑制し、鋼管柱の他の部分と同等かそれ以上の強度を得ることができる。なお、本実施形態は、第２の実施形態の構成を適宜組み入れて実施することができる。

［第５の実施形態］
本実施形態は、第１の実施形態で示す鋼管柱の継手構造において、さらに第３の補強板を設けた一例を示す。以下においては、第１の実施形態と相違する部分を中心に説明する。

図９（Ａ）は本実施形態に係る鋼管柱の継手構造における継手部分の展開図を示し、図９（Ｂ）は本実施形態に係る鋼管柱の継手構造の斜視図を示す。なお、図９（Ａ）において、ボルト及びナット等の締結部材は省略されている。

図９（Ａ）に示すように、第１の内側補強板１６０ａは、第１の鋼管柱１０２の内側に設けられる。第１の内側補強板１６０ａは、第１の鋼管柱１０２の材軸方向と平行な方向に立てられ、第１面１１及び第３面１３の内側の側面と内接するように設けられる。第１の内側補強板１６０ａは、第１の貫通孔１２０ａ及び第３の貫通孔１２０ｃと重なる領域に設けられる。第２の鋼管柱１１２においても、同様に第２の内側補強板１６０ｂが設けられる。

図９（Ｂ）に示すように、第１の内側補強板１６０ａ、第２の内側補強板１６０ｂは、第１の鋼管柱１０２と第２の鋼管柱１１２が継ぎ合わされた後も外部に露出することはなく、鋼管柱の内部に収納されるように設けられる。

図１０は、本実施形態に係る鋼管柱の継手構造の正面図を示す。第１の鋼管柱１０２の内側には、第１の貫通孔１２０ａ及び第３の貫通孔１２０ｃが設けられる部位と同じ高さに第１の内側補強板１６０ａが設けられる。第１の内側補強板１６０ａは、端部が第１面１１及び第３面１３の内側の側面と当接するように設けられる。第１の内側補強板１６０ａは、例えば、第１の鋼管柱の第１面１１及び第３面１３の内側の側面に溶接により固定される。このように、第１の鋼管柱１０２の貫通孔が設けられる位置に、第１の内側補強板１６０ａを対向する内側の側面に架け渡すように設けることで、その部位の強度を高めることができる。すなわち、第１の鋼管柱１０２において、第１の貫通孔１２０ａ及び第３の貫通孔１２０ｃが設けられる部位の強度を補うことができる。

第１の内側補強板１６０ａは、第１の貫通孔１２０ａ及び第３の貫通孔１２０ｃと重なる位置に凹部１６２ａが形成されていてもよい。凹部１６２ａの形状は任意であるが、例えば、第１の貫通孔１２０ａ、第３の貫通孔１２０ｃと略同一の直径を有する半円状の形状を有していてもよい。第１の内側補強板１６０ａに凹部１６２ａを設けることで、第１の貫通孔１２０ａ及び第３の貫通孔１２０ｃの一部を塞がないようにすることができる。それにより、第１の貫通孔１２０ａ、第２の貫通孔１２０ｂから工具等を挿入して作業する場合においても、第１の内側補強板１６０ａが邪魔にならず、作業性を低下させないようにすることができる。なお、第２の鋼管柱１１２に設けられる第２の内側補強板１６０ｂは、第１の鋼管柱１０２に設けられる第１の内側補強板１６０ａと同様の構成を有する。

図１１（Ａ）は、図１０において矢印Ｅ１、Ｅ２で挟む部位を断面視したときの断面構造を示し、図１１（Ｂ）は、図１０において矢印Ｆ１、Ｆ２で挟む部位を断面視したときの断面構造を示す。

図１１（Ａ）に示すように、第２の鋼管柱１１２には、第２面２２から第４面２４の内側の側面を架け渡すように第２の内側補強板１６０ｂが設けられる。第２の内側補強板１６０ｂは、第２の貫通孔１２０ｂ及び第４の貫通孔１２０ｄと重なる位置に設けられる。第２の内側補強板１６０ｂの端部には、貫通孔の一部を塞がないように凹部１６２ｂが設けられる。図１１（Ｂ）に示すように、第１の鋼管柱１０２には、第１面１１から第３面１３の内側の側面を架け渡すように第１の内側補強板１６０ａが設けられる。第１の内側補強板１６０ａには、第１の貫通孔１２０ａ及び第３の貫通孔１２０ｃに面する端部に凹部１６２ａが設けられる。

図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、鋼管柱において、貫通孔が設けられる対向する面に対し、両方の内側の側面に接する第１の内側補強板１６０ａ、第２の内側補強板１６０ｂを設けることで、貫通孔を設けたことによる強度（剛性）の低下を補うことができる。本実施形態に係る鋼管柱の他の構成は、第１の実施形態に係るものと同様であり、同様の作用効果を奏することができる。なお、本実施形態は、第２乃至第３の実施形態の構成を適宜組み入れて実施することができる。

１００・・・ボルト接合部、１００ａ・・・第１のボルト接合部、１００ｂ・・・第２のボルト接合部、１００ｃ・・・第３のボルト接合部、１００ｄ・・・第４のボルト接合部１０２・・・第１の鋼管柱、１０４ａ・・・（第１の鋼管柱の）第１の突出部、１０４ｂ・・・（第１の鋼管柱の）第２の突出部、１０６ａ・・・（第１の鋼管柱の）第１の切欠き部、１０６ｂ・・・（第１の鋼管柱の）第２の切欠き部、１０８ａ・・・（第１の鋼管柱の）第１のボルト孔、１０８ｂ・・・（第１の鋼管柱の）第２のボルト孔、１０８ｃ・・・（第１の鋼管柱の）第３のボルト孔、１１２・・・第２の鋼管柱、１１４ａ・・・（第２の鋼管柱の）第１の突出部、１１４ｂ・・・（第２の鋼管柱の）第２の突出部、１１４ｃ・・・（第２の鋼管柱の）第３の突出部、１１４ｄ・・・（第２の鋼管柱の）第４の突出部、１１６ａ・・・（第２の鋼管柱の）第１の切欠き部、１１６ｂ・・・（第２の鋼管柱の）第２の切欠き部、１１８ａ・・・（第２の鋼管柱の）第１のボルト孔、１１８ｂ・・・（第２の鋼管柱の）第２のボルト孔、１１８ｃ・・・（第２の鋼管柱の）第３のボルト孔、１２０・・・貫通孔、１２０ａ・・・第１の貫通孔、１２０ｂ・・・第２の貫通孔、１２０ｃ・・・第３の貫通孔、１２０ｄ・・・第４の貫通孔、１２２ａ・・・第１の補強板、１２２ｂ・・・第２の補強板、１２２ｃ・・・第３の補強板、１２２ｄ・・・第４の補強板、１２４ａ・・・第１の開口部、１２４ｂ・・・第２の開口部、１２４ｃ・・・第３の開口部、１２４ｄ・・・第４の開口部、１３０ａ・・・第１の添え板、１３０ｂ・・・第２の添え板、１３０ｃ・・・第３の添え板、１３２ａ・・・第１の添え板のボルト孔、１３２ｂ・・・第２の添え板のボルト孔、１４０ａ・・・第１の添え板に対向する添え板、１４０ｂ・・・第２の添え板に対向する添え板、１４０ｃ・・・第３の添え板に対向する添え板、１４２ａ・・・第１の添え板に対向する添え板のボルト孔、１４２ｂ・・・第２の添え板に対向する添え板のボルト孔、１５０・・・ボルト、１５２・・・ナット、１６０ａ・・・第１の内側補強板、１６０ｂ・・・第２の内側補強板、１６２ａ・・・凹部、１６２ｂ・・・凹部

Claims (12)

1. 側面に第１の貫通孔を有する第１の鋼管柱と、
   側面に第２の貫通孔を有する第２の鋼管柱と、
   第１の添え板、及び第２の添え板と、
   第１の開口部を有する第１の補強板、及び第２の開口部を有する第２の補強板と、
   を含み、
   前記第１の貫通孔と前記第１の開口部とが重なるように、前記第１の鋼管柱に前記第１の補強板が接して設けられ、
   前記第２の貫通孔と前記第２の開口部とが重なるように、前記第２の鋼管柱に前記第２の補強板が接して設けられ、
   前記第１の鋼管柱と前記第２の鋼管柱とが上下方向に配置され、
   前記第１の添え板が、前記第１の補強板に隣接し、前記第１の鋼管柱と前記第２の鋼管柱との境界を含み前記第１の鋼管柱及び前記第２の鋼管柱の側面に接して設けられ、
   前記第２の添え板が、前記第２の補強板に隣接し、前記第１の鋼管柱と前記第２の鋼管柱との境界を含み前記第１の鋼管柱及び前記第２の鋼管柱の側面に接して設けられ、
   前記第１の鋼管柱と前記第２の鋼管柱とが、前記第１の添え板を用いてボルト接合された第１のボルト接合部と、前記第２の添え板を用いてボルト接合された第２のボルト接合部と、を含み、
   前記第１のボルト接合部と前記第２のボルト接合部とが、斜かい状に配置され、
   前記第１の貫通孔が前記第１のボルト接合部に隣接し、前記第２の貫通孔が前記第２のボルト接合部に隣接している
   鋼管柱の継手構造。
2. 前記第１の鋼管柱は、前記第１の添え板と重なる領域に複数の第１のボルト孔を有し、前記第２の添え板と重なる領域に複数の第２のボルト孔を有し、
   前記第２の鋼管柱は、前記第１の添え板と重なる領域に複数の第１のボルト孔を有し、前記第２の添え板と重なる領域に複数の第２のボルト孔を有し、
   前記第１の補強板の前記第１の鋼管柱の材軸方向と交差する一辺の端部の位置が、前記第１の鋼管柱の複数の第２のボルト孔の内、前記第１の鋼管柱の材軸方向に配列された最外端の第２のボルト孔の端部の位置に対し、略同一又は超える位置にあり、
   前記第２の補強板の前記第２の鋼管柱の材軸方向と交差する一辺の端部の位置が、前記第２の鋼管柱の複数の第１のボルト孔の内、前記第２の鋼管柱の材軸方向に配列された最外端の第１のボルト孔の端部の位置に対し、略同一又は超える位置にある、請求項１に記載の鋼管柱の継手構造。
3. 前記第１の補強板は前記第１の添え板と離隔して配置され、前記第２の補強板は前記第２の添え板と離隔して配置されている
   請求項１又は２に記載の鋼管柱の継手構造。
4. 前記第１の補強板は前記第１の鋼管柱の外側の側面に溶接され、前記第２の補強板は前記第２の鋼管柱の外側の側面に溶接されている
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鋼管柱の継手構造。
5. 前記第１の補強板は前記第１の鋼管柱の内側の側面に溶接され、前記第２の補強板は前記第２の鋼管柱の外側の側面に溶接されている
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鋼管柱の継手構造。
6. 前記第１の添え板に対向する添え板と、前記第２の添え板に対向する添え板と、をさらに有し、
   前記第１の添え板及び前記第２の添え板は、前記第１の鋼管柱及び前記第２の鋼管柱の外側の側面に配置され、
   前記第１の添え板に対向する添え板及び前記第２の添え板に対向する添え板は、前記第１の鋼管柱及び前記第２の鋼管柱の内側の側面に配置されている
   請求項４又は５に記載の鋼管柱の継手構造。
7. 前記第１の鋼管柱及び前記第２の鋼管柱の一方又は双方は、一対の対向する内側表面を架け渡す内側補強板を有する
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の鋼管柱の継手構造。
8. 前記内側補強板は、前記第１の鋼管柱においては前記第１の貫通孔と重なる位置に配置され、前記第２の鋼管柱においては前記第２の貫通孔と重なる位置に配置されている
   請求項７に記載の鋼管柱の継手構造。
9. 前記内側補強板は、前記第１の鋼管柱においては前記第１の貫通孔と重なる位置に凹部が設けられ、前記第２の鋼管柱においては前記第２の貫通孔と重なる位置に凹部が設けられている
   請求項８に記載の鋼管柱の継手構造。
10. 前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とは、前記第１の鋼管柱及び前記第２の鋼管柱の材軸方向における高さが異なっている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の鋼管柱の継手構造。
11. 前記第１の鋼管柱の一端の切欠き部と、前記第１の鋼管柱の切欠き部によって後退した端部から突出する突出部と、を有し、
    前記第２の鋼管柱の一端の切欠き部と、前記第２の鋼管柱の切欠き部によって後退した端部から突出する突出部と、を有し、
    前記第１の鋼管柱の切欠き部と前記第２の鋼管柱の突出部とが、及び前記第１の鋼管柱の突出部と前記第２の鋼管柱の切欠き部とが、咬み合うように設けられている
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の鋼管柱の継手構造。
12. 前記第１の鋼管柱及び前記第２の鋼管柱の断面形状が角形である
    請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の鋼管柱の継手構造。
    

Images