JP7708489B2 - Different diameter column and beam joint structure - Google Patents
Different diameter column and beam joint structureInfo
- Publication number
- JP7708489B2 JP7708489B2 JP2021129660A JP2021129660A JP7708489B2 JP 7708489 B2 JP7708489 B2 JP 7708489B2 JP 2021129660 A JP2021129660 A JP 2021129660A JP 2021129660 A JP2021129660 A JP 2021129660A JP 7708489 B2 JP7708489 B2 JP 7708489B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- panel
- welding
- welded
- column
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
Description
本発明は、異径柱梁接合構造に関する。 The present invention relates to a dissimilar diameter column-beam joint structure.
鉄骨柱として角形鋼管等が適用され、鉄骨梁としてＨ形鋼等が適用された鉄骨造建築物における柱梁接合部には、平面視矩形（例えば平面視正方形）の角筒状のパネルコア（パネルゾーン）の上下に通しダイアフラムや内ダイアフラムといったダイアフラムが配設され、パネルコアの上端と下端に対して上階柱と下階柱（いずれも鉄骨柱）が溶接接合され、パネルコアの各パネル板に対して鉄骨梁が溶接接合されることにより、柱梁接合構造が形成される。 In steel-framed buildings where square steel pipes and the like are used as steel columns and H-shaped steel beams, and the like, diaphragms such as through diaphragms and internal diaphragms are arranged above and below a rectangular cylindrical panel core (panel zone) that is rectangular in plan view (e.g. square in plan view), the upper and lower floor columns (both steel columns) are welded to the top and bottom ends of the panel core, and steel beams are welded to each panel plate of the panel core to form a column-beam joint structure.
上階柱と下階柱は、同一寸法の鉄骨柱が適用される形態の他に、下階柱に比べて上階柱の寸法が相対的に小さい形態があり、このように寸法の異なる下階柱と上階柱を備えた柱梁接合構造は、異径柱梁接合構造と称されている。 In addition to the case where the upper and lower floor columns are made of steel columns of the same dimensions, there is also a case where the upper floor columns are relatively smaller than the lower floor columns. A column-beam joint structure with lower and upper floor columns of different dimensions like this is called a dissimilar column-beam joint structure.
異径柱梁接合構造においては、角筒状のパネルコアの下端に対して、パネルコアと同形状及び同寸法の下階柱が溶接接合される。一方、下階柱やパネルコアに比べて寸法の小さな上階柱は、パネルコアの上端に通しダイアフラムや内ダイアフラムを溶接接合し、これらのダイアフラムの上面に上階柱の下端を溶接接合することにより異径柱梁接合構造が形成される。 In a dissimilar beam-column joint structure, a lower floor column of the same shape and dimensions as the panel core is welded to the bottom end of a rectangular cylindrical panel core. Meanwhile, an upper floor column, which is smaller in size than the lower floor column and panel core, has a through diaphragm or inner diaphragm welded to the top end of the panel core, and the lower end of the upper floor column is welded to the top surface of these diaphragms to form a dissimilar beam-column joint structure.
パネルコアは、四枚の鋼板を角筒状に相互に溶接接合することにより形成される形態（四面ボックスや四面パネルボックスと称される）と、角形鋼管を適用する形態があるが、接合される鉄骨梁の端部の剛性と耐力を確保するべく、パネルコアのパネル板の板厚は厚くなり、これに溶接接合される通しダイアフラムや内ダイアフラムの板厚も同様に厚くなることが一般的である。いずれも板厚の厚いパネル板とダイアフラムの溶接接合においては、柱と梁の間において十分な応力伝達がなされるべく、完全溶込み溶接が適用されることが一般的である。そのため、溶接量の多い接合部となり易く、一般の溶接に比べて板厚に応じた溶接部の予熱管理や入熱管理を要し、往々にして製作負荷が高くなるといった課題を有している。 Panel cores come in two types: one is made by welding four steel plates together into a square tube (called a four-sided box or four-sided panel box), and the other is made from square steel tubes. In order to ensure the rigidity and strength of the ends of the steel beams to which they are joined, the panel plates of the panel core are generally made thick, and the through diaphragms and inner diaphragms welded to them are also generally made thick. In either case, when welding thick panel plates to diaphragms, full penetration welding is generally used to ensure sufficient stress transfer between the columns and beams. This means that the joints tend to require a large amount of welding, and compared to regular welding, preheating and heat input management according to the plate thickness is required, which often results in a high manufacturing load.
以上のことから、板厚の厚いパネルコアとダイアフラムが溶接接合される異径柱梁接合構造において、可及的に溶接量を少なくできる異径柱梁接合構造が望まれている。 For these reasons, in a dissimilar beam-column joint structure in which a thick panel core and a diaphragm are welded together, there is a demand for a dissimilar beam-column joint structure that can minimize the amount of welding required.
ここで、特許文献１には、柱梁接合コアの上端に内ダイアフラムを溶接接合し、柱梁接合コアの下端に同寸法の下階柱を溶接接合し、下階柱と柱梁接合コアよりも小寸法の上階柱を内ダイアフラムに溶接接合した異径柱接合用柱梁接合構造が提案されている。 Patent Document 1 proposes a column-beam joint structure for jointing dissimilar diameter columns, in which an internal diaphragm is welded to the upper end of a column-beam joint core, a lower floor column of the same dimensions is welded to the lower end of the column-beam joint core, and an upper floor column of smaller dimensions than the lower floor column and the column-beam joint core is welded to the internal diaphragm.
特許文献１に記載の異径柱接合用柱梁接合構造においても、板厚の厚いパネル板と内ダイアフラムが完全溶込み溶接にて溶接接合されていることから、上記する課題、すなわち、溶接量の多い接合部となり易く、一般の溶接に比べて板厚に応じた溶接部の予熱管理や入熱管理を要し、往々にして製作負荷が高くなるといった課題を解消することは難しい。 Even in the beam-column joint structure for jointing dissimilar diameter columns described in Patent Document 1, the thick panel plate and the inner diaphragm are welded together using full penetration welding, which makes it difficult to resolve the issues mentioned above, namely, the joints tend to require a large amount of welding, and compared to general welding, preheating management and heat input management of the welds according to the plate thickness are required, which often results in a high manufacturing load.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、板厚の厚いパネルコアとダイアフラムが溶接接合される異径柱梁接合構造において、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、可及的に溶接量を少なくできる異径柱梁接合構造を提供することを目的としている。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a dissimilar beam-column joint structure in which a thick panel core and a diaphragm are welded together, which can minimize the amount of welding while ensuring sufficient stress transmission between the columns and beams.
前記目的を達成すべく、本発明による柱梁接合部構造の一態様は、
四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端に平面視矩形の通しダイアフラムが溶接接合され、該通しダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
前記パネル板の上端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘ってレ型開先があり、
前記平坦面と前記通しダイアフラムの下面の間に裏当て金が挟まれ、該裏当て金の板厚がルートギャップを形成し、
前記レ型開先と、前記ルートギャップと、前記通しダイアフラムの下面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the column-beam joint structure according to the present invention is to
A steel beam is welded to at least one panel plate of a rectangular panel core having four panel plates in plan view, a lower floor column formed of a square steel pipe is welded to the lower end of the panel core, a rectangular through diaphragm is welded to the upper end of the panel core in plan view, and an upper floor column formed of a square steel pipe having a smaller cross-sectional dimension than the lower floor column is welded to the upper surface of the through diaphragm,
The upper end of the panel plate has a flat surface up to a midpoint, and a groove extending from the midpoint to the outside.
A backing metal is sandwiched between the flat surface and the underside of the through diaphragm, and the plate thickness of the backing metal forms a root gap;
The present invention is characterized in that a butt weld is provided in a space formed by the groove, the root gap, and the underside of the through diaphragm.
本態様によれば、パネルコアの上端に通しダイアフラムが溶接接合されている形態において、パネル板の上端の途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘ってレ型開先があり、平坦面と通しダイアフラムの下面の間に裏当て金が挟まれ、裏当て金の板厚がルートギャップを形成していることにより、従来一般の完全溶込み溶接ではなく、ルートギャップが確保された部分溶込み溶接といった、新規の溶接接合形態（新規の第１溶接接合形態）が形成される。そして、この新規の溶接接合形態を適用することにより、パネル板と通しダイアフラムの板厚が厚い場合でも、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、溶接量を可及的に少なくすることができる。溶接量を少なくすることにより、板厚に応じて高くなる溶接部の予熱管理や入熱管理などの製作負荷も低減することができる。 According to this embodiment, in a configuration in which a through diaphragm is welded to the upper end of a panel core, a flat surface is formed up to a midpoint of the upper end of the panel plate, a R-shaped groove is formed from the midpoint to the outside, a backing metal is sandwiched between the flat surface and the lower surface of the through diaphragm, and the thickness of the backing metal forms a root gap, forming a new welding joint configuration (a new first welding joint configuration) such as partial penetration welding with a root gap secured, rather than the conventional general full penetration welding. By applying this new welding joint configuration, even when the panel plate and the through diaphragm are thick, the amount of welding can be reduced as much as possible while ensuring sufficient stress transmission between the columns and beams. By reducing the amount of welding, the manufacturing load such as preheat management and heat input management of the welded part, which increases with plate thickness, can also be reduced.
ここで、「平面視矩形」とは、平面視が正方形と長方形の双方を含む意味であり、その隅角部が湾曲した形状も含んでいる。パネルコアに複数の鉄骨梁が溶接接合される場合においては、成が全て同一の鉄骨梁が適用される形態であってもよいし、異なる成の鉄骨梁を備えた段差梁が適用される形態であってもよい。 Here, "rectangular in plan view" means that it includes both square and rectangular shapes in plan view, and also includes shapes with curved corners. When multiple steel beams are welded to a panel core, it may be a form in which all steel beams of the same composition are applied, or a form in which stepped beams with steel beams of different compositions are applied.
また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様において、
四本の裏当て金が矩形枠状をなすように配設されている裏当て金ユニットが、平面視矩形のパネルコアの上端の前記平坦面と、前記通しダイアフラムの下面の間に挟まれていることを特徴とする。
In another aspect of the joint structure of the different diameter columns and beams according to the present invention,
The backing metal unit, which has four backing metals arranged to form a rectangular frame, is sandwiched between the flat surface at the upper end of the panel core, which is rectangular in plan view, and the lower surface of the through diaphragm.
本態様によれば、四本の裏当て金が矩形枠状をなすように配設されている裏当て金ユニットが、平面視矩形のパネルコアの上端の平坦面と通しダイアフラムの下面の間に挟まれていることにより、パネルコアの上端の全周に亘って均等なルートギャップを確保することができる。ここで、裏当て金ユニットは、四本の裏当て金が矩形枠状をなすようにして一体化されていてもよいし、四本の裏当て金を矩形枠状をなすように順次設置することによって形成されてもよいが、前者の場合は、裏当て金ユニットのハンドリング性が良いことから、パネルコアに対して通しダイアフラムを溶接接合する際の製作性が良好になる。 According to this embodiment, the backing metal unit, in which four backing metals are arranged to form a rectangular frame, is sandwiched between the flat surface at the top end of the rectangular panel core in plan view and the bottom surface of the through diaphragm, thereby ensuring an even root gap around the entire circumference of the top end of the panel core. Here, the backing metal unit may be formed by integrating the four backing metals to form a rectangular frame, or by sequentially arranging the four backing metals to form a rectangular frame. In the former case, the backing metal unit is easy to handle, which improves manufacturability when welding and joining the through diaphragm to the panel core.
また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様は、
四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端に平面視矩形の通しダイアフラムが溶接接合され、該通しダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
前記パネル板の上端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘って側面視台形状の座掘り開先があり、
前記座掘り開先の座掘り底面の長さがルートギャップを形成し、
前記座掘り開先と、前記通しダイアフラムの下面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする。
In addition, another aspect of the different diameter column-beam joint structure according to the present invention is,
A steel beam is welded to at least one panel plate of a rectangular panel core having four panel plates in plan view, a lower floor column formed of a square steel pipe is welded to the lower end of the panel core, a rectangular through diaphragm is welded to the upper end of the panel core in plan view, and an upper floor column formed of a square steel pipe having a smaller cross-sectional dimension than the lower floor column is welded to the upper surface of the through diaphragm,
The upper end of the panel plate has a flat surface up to a midpoint, and a countersink groove having a trapezoidal shape in side view from the midpoint to the outside.
The length of the bottom surface of the countersink groove forms a root gap;
The present invention is characterized in that a butt weld is provided in a space formed by the countersink groove and the underside of the through diaphragm.
本態様によれば、パネルコアの上端に通しダイアフラムが溶接接合されている形態において、パネル板の上端の途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘って側面視台形状の座掘り開先があり、座掘り開先の座掘り底面の長さがルートギャップを形成していることにより、従来一般の完全溶込み溶接ではなく、裏当て金を不要にしながらルートギャップが確保された部分溶込み溶接といった、新規の溶接接合形態（新規の第２溶接接合形態）が形成される。そして、この新規の溶接接合形態を適用することにより、パネル板と通しダイアフラムの板厚が厚い場合でも、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、溶接量を可及的に少なくすることができる。 According to this embodiment, in a configuration in which a through diaphragm is welded to the upper end of a panel core, the upper end of the panel plate is flat up to a midpoint, and a countersink groove that is trapezoidal in side view extends from the midpoint to the outside, and the length of the bottom of the countersink groove forms a root gap. This results in a new welding joint configuration (a new second welding joint configuration) that is a partial penetration welding that does not require a backing metal but ensures a root gap, rather than the conventional full penetration welding. By applying this new welding joint configuration, it is possible to minimize the amount of welding while ensuring sufficient stress transfer between the columns and beams, even when the panel plate and the through diaphragm are thick.
また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様は、
四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端の内側に平面視矩形の内ダイアフラムが溶接接合され、該内ダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
前記内ダイアフラムの側端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘ってレ型開先があり、
前記平坦面と前記パネル板の内面の間に裏当て金が挟まれ、該裏当て金の板厚がルートギャップを形成し、
前記レ型開先と、前記ルートギャップと、前記パネル板の内面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする。
In addition, another aspect of the different diameter column-beam joint structure according to the present invention is,
A dissimilar beam-column joint structure in which a steel beam is welded to at least one panel plate of a rectangular panel core having four panel plates in plan view, a lower floor column formed of a square steel pipe is welded to the lower end of the panel core, an inner diaphragm having a rectangular shape in plan view is welded to the inside of the upper end of the panel core, and an upper floor column formed of a square steel pipe having a smaller cross-sectional dimension than the lower floor column is welded to the upper surface of the inner diaphragm,
The side end of the inner diaphragm has a flat surface up to a midpoint and a groove extending from the midpoint to the outside.
A backing metal is sandwiched between the flat surface and the inner surface of the panel plate, and the plate thickness of the backing metal forms a root gap;
The present invention is characterized in that a butt weld is provided in a space formed by the V-shaped groove, the root gap, and the inner surface of the panel plate.
本態様によれば、パネルコアの上端の内側に内ダイアフラムが溶接接合されている形態において、内ダイアフラムの側端の途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘ってレ型開先があり、平坦面とパネル板の内面の間に裏当て金が挟まれ、裏当て金の板厚がルートギャップを形成していることにより、従来一般の完全溶込み溶接ではなく、ルートギャップが確保された部分溶込み溶接といった、新規の溶接接合形態（新規の第３溶接接合形態）が形成される。そして、この新規の溶接接合形態を適用することにより、パネル板と通しダイアフラムの板厚が厚い場合でも、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、溶接量を可及的に少なくすることができる。 According to this embodiment, in a configuration in which the inner diaphragm is welded to the inside of the upper end of the panel core, the side end of the inner diaphragm is flat up to a midpoint, there is a square groove from the midpoint to the outside, a backing metal is sandwiched between the flat surface and the inner surface of the panel plate, and the plate thickness of the backing metal forms a root gap, forming a new welding joint form (a new third welding joint form) that is a partial penetration welding with a root gap secured, rather than the conventional general full penetration welding. By applying this new welding joint form, it is possible to minimize the amount of welding while ensuring sufficient stress transmission between the columns and beams, even when the plate thickness of the panel plate and the through diaphragm is thick.
また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様において、
前記パネルコアは、四つのパネル板が相互に溶接接合されることにより形成され、
隣接する前記パネル板の内側隅角部には、該パネル板の軸方向に延びるパネルコア形成用裏当て金が配設されており、
前記パネルコアの各パネル板と、対応する前記内ダイアフラムの前記側端の前記平坦面との間に、直線状の前記裏当て金が挟まれていることを特徴とする。
In another aspect of the joint structure of the different diameter columns and beams according to the present invention,
The panel core is formed by welding four panel plates together,
A backing metal for forming a panel core is disposed at the inner corner portion of the adjacent panel plates and extends in the axial direction of the panel plates.
The panel core is characterized in that a linear backing metal is sandwiched between each panel plate of the panel core and the flat surface of the side end of the corresponding inner diaphragm.
本態様によれば、四つのパネル板が相互に溶接接合されることによりパネルコアが形成される形態において、隣接するパネル板の内側隅角部に配設されている、パネル板の軸方向に延びるパネルコア形成用裏当て金と干渉しないようにして、各パネル板と対応する内ダイアフラムの側端の平坦面との間に裏当て金が挟まれていることにより、内側隅角部にパネルコア形成用裏当て金を備えた所謂四面ボックスのパネルコアにおいても、内ダイアフラムの側端の全周に亘って均等なルートギャップを確保することができる。 According to this aspect, in a configuration in which a panel core is formed by welding four panel plates together, a backing metal is sandwiched between each panel plate and the flat surface of the side end of the corresponding inner diaphragm so as not to interfere with the panel core forming backing metal arranged at the inner corners of adjacent panel plates and extending in the axial direction of the panel plates. This ensures an even root gap around the entire circumference of the side end of the inner diaphragm even in a so-called four-sided box panel core with a panel core forming backing metal at the inner corners.
また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様は、
四つのパネル板を備えた平面視矩形のパネルコアの少なくとも一つの該パネル板に鉄骨梁が溶接接合され、該パネルコアの下端に角形鋼管により形成される下階柱が溶接接合され、該パネルコアの上端の内側に平面視矩形の内ダイアフラムが溶接接合され、該内ダイアフラムの上面に前記下階柱よりも断面寸法の小さな角形鋼管により形成される上階柱が溶接接合されている、異径柱梁接合構造であって、
前記内ダイアフラムの側端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘って側面視台形状の座掘り開先があり、
前記座掘り開先の座掘り底面の長さがルートギャップを形成し、
前記座掘り開先と、前記パネル板の内面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられていることを特徴とする。
In addition, another aspect of the different diameter column-beam joint structure according to the present invention is,
A dissimilar beam-column joint structure in which a steel beam is welded to at least one panel plate of a rectangular panel core having four panel plates in plan view, a lower floor column formed of a square steel pipe is welded to the lower end of the panel core, an inner diaphragm having a rectangular shape in plan view is welded to the inside of the upper end of the panel core, and an upper floor column formed of a square steel pipe having a smaller cross-sectional dimension than the lower floor column is welded to the upper surface of the inner diaphragm,
The side end of the inner diaphragm has a flat surface up to a midpoint, and a countersink groove having a trapezoidal shape in side view from the midpoint to the outside,
The length of the bottom surface of the countersink groove forms a root gap;
The present invention is characterized in that a butt weld is provided in a space formed by the countersink groove and the inner surface of the panel plate.
本態様によれば、パネルコアの上端の内側に内ダイアフラムが溶接接合されている形態において、内ダイアフラムの側端の途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘って側面視台形状の座掘り開先があり、座掘り開先の座掘り底面の長さがルートギャップを形成していることにより、従来一般の完全溶込み溶接ではなく、裏当て金を不要にしながらルートギャップが確保された部分溶込み溶接といった、新規の溶接接合形態（新規の第４溶接接合形態）が形成される。そして、この新規の溶接接合形態を適用することにより、パネル板と通しダイアフラムの板厚が厚い場合でも、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、溶接量を可及的に少なくすることができる。 According to this embodiment, in a configuration in which the inner diaphragm is welded to the inside of the upper end of the panel core, the side end of the inner diaphragm is flat up to a midpoint, and a countersink groove that is trapezoidal in side view extends from the midpoint to the outside, and the length of the bottom of the countersink groove forms a root gap. This results in a new welding joint configuration (a new fourth welding joint configuration) that is a partial penetration welding that does not require a backing metal but ensures a root gap, rather than the conventional full penetration welding. By applying this new welding joint configuration, it is possible to minimize the amount of welding while ensuring sufficient stress transfer between the columns and beams, even when the panel plate and the through diaphragm are thick.
また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様において、
前記パネルコアは、四つのパネル板が相互に溶接接合されることにより形成されている、もしくは、角形鋼管により形成されていることを特徴とする。
In another aspect of the joint structure of the different diameter columns and beams according to the present invention,
The panel core is characterized in that it is formed by four panel plates welded together, or is formed from a square steel pipe.
本態様によれば、パネルコアが、角形鋼管により形成される形態と、所謂四面ボックスにより形成される形態のいずれであっても、パネル板とダイアフラムとの間に新規の溶接接合形態が形成されることにより、パネル板と通しダイアフラムの板厚が厚い場合でも、柱梁間の応力伝達を可能にしながら、溶接量を可及的に少なくすることができる。 According to this aspect, regardless of whether the panel core is formed from a square steel tube or a so-called four-sided box, a new welding joint is formed between the panel plate and the diaphragm, making it possible to transmit stress between the columns and beams while minimizing the amount of welding as much as possible, even when the panel plate and the through diaphragm are thick.
また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様において、
前記座掘り開先の座掘り底面が、平坦面以外の歪面であることを特徴とする。
In another aspect of the joint structure of the different diameter columns and beams according to the present invention,
The present invention is characterized in that a bottom surface of the countersink groove is a distorted surface other than a flat surface.
本態様によれば、座掘り開先の座掘り底面が、平坦面以外の歪面であることにより、座掘り開先の加工方法によって座掘り底面が様々な形態の面を形成している場合でも、所望長さのルートギャップが確保されていることを前提として、座掘り底面の形状にバリエーションを持たせることができる（様々な座掘り底面を許容できる）。ここで、歪面には、波打ち面や湾曲面などが挙げられる。 According to this aspect, since the bottom surface of the seat groove is a distorted surface other than a flat surface, even if the bottom surface of the seat groove forms a surface of various shapes depending on the processing method of the seat groove, it is possible to provide variation in the shape of the bottom surface of the seat groove (various bottom surfaces of the seat groove are acceptable) on the premise that a root gap of the desired length is ensured. Here, examples of distorted surfaces include a wavy surface and a curved surface.
また、本発明による異径柱梁接合構造の他の態様において、
前記座掘り開先の座掘り底面と座掘り傾斜面との境界が曲率を有していることを特徴とする。
In another aspect of the joint structure of the different diameter columns and beams according to the present invention,
The boundary between the bottom surface of the countersink groove and the inclined surface of the countersink groove has a curvature.
本態様によれば、座掘り開先の座掘り底面と座掘り傾斜面との境界が曲率を有していることにより、例えば、座掘り底面と座掘り傾斜面との境界が直線でないこと（二つの面が直線を介して交差しないこと）から、座掘り開先の加工に余裕を持たせることができる。すなわち、座掘り傾斜面から座掘り底面にかけて連続的に切削加工する際に、それらの境界の曲率を許容することで、切削加工方法にバリーションを持たせることができる。 According to this embodiment, the boundary between the bottom surface of the seat groove and the inclined surface of the seat groove has a curvature, and since, for example, the boundary between the bottom surface of the seat groove and the inclined surface of the seat groove is not a straight line (the two surfaces do not intersect via a straight line), it is possible to allow for leeway in machining the seat groove. In other words, when cutting continuously from the inclined surface of the seat groove to the bottom surface of the seat groove, by allowing for the curvature of the boundary, it is possible to provide variation in the cutting method.
以上の説明から理解できるように、本発明の異径柱梁接合構造によれば、板厚の厚いパネルコアとダイアフラムが溶接接合される異径柱梁接合構造において、柱梁間の十分な応力伝達を確保しながら、可及的に溶接量を少なくすることができる。 As can be understood from the above explanation, the dissimilar diameter column-beam joint structure of the present invention, in which a thick panel core and a diaphragm are welded together, can minimize the amount of welding while ensuring sufficient stress transmission between the columns and beams.
以下、各実施形態に係る異径柱梁接合構造について添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の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した説明を省く場合がある。 The following describes the different diameter column-beam joint structures according to each embodiment with reference to the attached drawings. Note that in this specification and drawings, substantially identical components may be designated by the same reference numerals to avoid redundant description.
［第１実施形態に係る異径柱梁接合構造］
はじめに、図１乃至図４を参照して、第１実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例を説明する。ここで、図１は、第１実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例の縦断面図であり、図３は、図１のIII部の拡大図であって、新規の第１溶接接合形態を説明する図であり、図４は、図１のIV方向矢視図である。
[Different diameter column-beam joint structure according to the first embodiment]
First, an example of a joint structure for a beam-column structure with different diameters according to the first embodiment will be described with reference to Fig. 1 to Fig. 4. Here, Fig. 1 is a vertical cross-sectional view of an example of the joint structure for a beam-column structure with different diameters according to the first embodiment, Fig. 3 is an enlarged view of part III in Fig. 1, which explains a new first welding joint form, and Fig. 4 is a view seen in the direction of the arrow IV in Fig. 1.
図１に示す異径柱梁接合構造８０Ａ（８０）は、四つ（四枚）のパネル板１１が相互に完全溶込み溶接にて溶接接合されることにより形成される、平面視正方形（矩形の一例）のパネルコア１０と、パネルコア１０の下端１３に溶接接合されている下階柱４０と、パネルコア１０の上端１２に溶接接合されている通しダイアフラム２０Ａと、通しダイアフラム２０Ａの上面２１に溶接接合されている上階柱５０と、各パネル板１１に溶接接合されている複数の鉄骨梁６０とを有する。ここで、図示例は、四面パネルボックスにより形成されるパネルコア１０であるが、平面視正方形の角形鋼管によりパネルコアが形成されてもよい。 The dissimilar beam-column joint structure 80A (80) shown in FIG. 1 has a panel core 10 that is square in plan view (one example of a rectangle) formed by welding together four (four) panel plates 11 with full penetration welding, a lower floor column 40 welded to the lower end 13 of the panel core 10, a through diaphragm 20A welded to the upper end 12 of the panel core 10, an upper floor column 50 welded to the upper surface 21 of the through diaphragm 20A, and multiple steel beams 60 welded to each panel plate 11. Here, the illustrated example is a panel core 10 formed from a four-sided panel box, but the panel core may also be formed from a rectangular steel pipe that is square in plan view.
パネルコア１０の幅ｔ１は１５０ｍｍ乃至１０００ｍｍ程度の範囲に設定でき、パネル板１１の板厚ｔ２は６ｍｍ乃至５０ｍｍ程度の範囲に設定できる。 The width t1 of the panel core 10 can be set in the range of approximately 150 mm to 1000 mm, and the thickness t2 of the panel board 11 can be set in the range of approximately 6 mm to 50 mm.
下階柱４０もパネル板１１と同幅ｔ１の幅を有した、平面視正方形の角形鋼管により形成されている。下階柱４０の上端４１には開先が設けられ、下階柱４０の内側に裏当て金３５が配設され、下階柱４０の開先とパネルコア１０の下端１３が完全溶込み溶接部７５により溶接接合される。 The lower floor column 40 is also formed from a rectangular steel pipe that is square in plan view and has the same width t1 as the panel plate 11. A groove is provided at the upper end 41 of the lower floor column 40, a backing metal 35 is disposed on the inside of the lower floor column 40, and the groove of the lower floor column 40 and the lower end 13 of the panel core 10 are welded together by a full penetration weld 75.
ここで、溶接接合における具体的な溶接方法は、アークスポット、アークスタッド、ガスシールドアーク、プラズマ溶接等のアーク溶接の他、エレクトロスラグ溶接、電子ビーム溶接、レーザービーム溶接など、多様な溶接法が適用できる。 Specific welding methods for welding joints include arc welding such as arc spot, arc stud, gas shielded arc, and plasma welding, as well as a variety of other welding methods such as electroslag welding, electron beam welding, and laser beam welding.
パネルコア１０の各パネル板１１には、成がｔ５，ｔ６（ｔ５＜ｔ６）の二種類のＨ形鋼により形成される鉄骨梁６０Ａ，６０Ｂのそれぞれの側端６１，６２が溶接接合されている段差梁となっている。図示例は、鉄骨梁６０のフランジとパネル板１１との溶接接合形態（完全溶込み溶接部７５）のみを示しているが、さらに鉄骨梁６０のウェブとパネル板１１が隅肉溶接により溶接接合されてもよいし、鉄骨梁６０の全周とパネル板１１とが隅肉溶接により溶接接合されてもよい。 Each panel plate 11 of the panel core 10 is welded to the side ends 61, 62 of steel beams 60A, 60B, which are made of two types of H-shaped steel with thicknesses of t5 and t6 (t5<t6). The illustrated example shows only the welded joint form (full penetration weld 75) between the flange of the steel beam 60 and the panel plate 11, but the web of the steel beam 60 and the panel plate 11 may also be welded by fillet welding, or the entire circumference of the steel beam 60 and the panel plate 11 may also be welded by fillet welding.
通しダイアフラム２０とパネルコア１０との溶接接合形態については、以下で詳説する。通しダイアフラム２０の上面２１に接続される上階柱５０は、パネルコア１０と下階柱４０よりも狭幅である幅ｔ４（ｔ４＜ｔ１）を有した、平面視正方形の角形鋼管により形成されている。上階柱５０の下端５１には開先が設けられ、上階柱５０の内側に裏当て金３５が配設され、上階柱５０の開先と通しダイアフラム２０Ａの上面２１が完全溶込み溶接部７５により溶接接合される。 The welded joint between the through diaphragm 20 and the panel core 10 will be described in detail below. The upper floor column 50 connected to the upper surface 21 of the through diaphragm 20 is formed of a rectangular steel pipe that is square in plan view and has a width t4 (t4<t1) that is narrower than the panel core 10 and the lower floor column 40. A groove is provided at the lower end 51 of the upper floor column 50, a backing metal 35 is disposed on the inside of the upper floor column 50, and the groove of the upper floor column 50 and the upper surface 21 of the through diaphragm 20A are welded together by a full penetration weld 75.
ここで、図１のIII部の拡大図である図３を参照して通しダイアフラム２０とパネルコア１０との溶接接合形態を説明する前に、図２を参照して、従来のパネル板と通しダイアフラムの溶接接合形態について説明する。ここで、図２は、従来のパネル板と通しダイアフラムの溶接接合形態を説明する図であって、図３に対応する態様で示した図である。 Before describing the welding connection between the through diaphragm 20 and the panel core 10 with reference to FIG. 3, which is an enlarged view of part III in FIG. 1, the conventional welding connection between the panel plate and the through diaphragm will be described with reference to FIG. 2. Here, FIG. 2 is a diagram for explaining the conventional welding connection between the panel plate and the through diaphragm, and is shown in a manner corresponding to FIG. 3.
図示するように、通しダイアフラム２０Ａの板厚ｔ３と、パネル板１１の板厚ｔ２はいずれも、パネル板１１に接合される鉄骨梁６０の側端６１，６２（図１参照）の剛性と耐力を確保し、柱梁間の十分な応力伝達を確保するために厚くなっている。 As shown in the figure, the plate thickness t3 of the through diaphragm 20A and the plate thickness t2 of the panel plate 11 are both thick to ensure the rigidity and strength of the side ends 61, 62 (see Figure 1) of the steel beam 60 joined to the panel plate 11 and to ensure sufficient stress transmission between the columns and beams.
従来のパネル板１１と通しダイアフラム２０Ａの溶接接合形態は、図２に示すように、パネル板１１の上端に板厚の全幅に亘る開先１２'を設け、その背面に裏当て金３５を配設し、通しダイアフラム２０Ａの下面２２とパネル板１１の開先１２'と裏当て金３５とにより形成される大きな空間Ｇ１に完全溶込み溶接部７５が形成される形態である。 As shown in Figure 2, the conventional welding joint between the panel plate 11 and the through diaphragm 20A is a joint in which a groove 12' is provided across the entire width of the plate thickness at the upper end of the panel plate 11, a backing metal 35 is placed on the back side of the groove 12', and a full penetration weld 75 is formed in the large space G1 formed by the underside 22 of the through diaphragm 20A, the groove 12' of the panel plate 11, and the backing metal 35.
ここで、裏当て金３５において完全溶込み溶接部７５に露出する領域の幅ｔ７が、ルートギャップを形成する。 Here, the width t7 of the area of the backing metal 35 exposed to the full penetration weld 75 forms the root gap.
図２からも明らかなように、パネル板１１と通しダイアフラム２０Ａの双方の板厚が厚くなるに従い、溶接用の空間Ｇ１が大きくなって溶接量が多くなり、板厚に応じた溶接部の予熱管理や入熱管理に起因して製作負荷が高くなる。 As is clear from FIG. 2, as the thickness of both the panel plate 11 and the through diaphragm 20A increases, the welding space G1 becomes larger and the amount of welding increases, resulting in a higher manufacturing load due to the need to manage the preheating and heat input of the welded parts according to the plate thickness.
次に、図２に示す従来の溶接接合形態に代わり、異径柱梁接合構造８０Ａを形成するパネル板１１と通しダイアフラム２０Ａの溶接接合形態の一例（新規の第１溶接接合形態）を、図３を参照して説明する。 Next, an example of a welding joint form (a new first welding joint form) between the panel plate 11 and the through diaphragm 20A that forms the dissimilar beam-column joint structure 80A, which is an alternative to the conventional welding joint form shown in FIG. 2, will be described with reference to FIG. 3.
パネル板１１の上端１２には、内側から途中位置までが平坦面１５であり、途中位置から外側に亘って開先深さｔ９のレ型開先１６が設けられている。 The upper end 12 of the panel plate 11 has a flat surface 15 from the inside to a midpoint, and a groove 16 with a groove depth of t9 is provided from the midpoint to the outside.
平坦面１５と通しダイアフラム２０Ａの下面２２の間には裏当て金３０が挟まれ、裏当て金３０の板厚ｔ８がルートギャップを形成している。ここで、ルートギャップを形成する板厚ｔ８は、６ｍｍ乃至９ｍｍ程度に設定できる。 A backing metal 30 is sandwiched between the flat surface 15 and the underside 22 of the through diaphragm 20A, and the plate thickness t8 of the backing metal 30 forms the root gap. Here, the plate thickness t8 that forms the root gap can be set to approximately 6 mm to 9 mm.
レ型開先１６と、裏当て金３０の板厚ｔ８（ルートギャップ）と、通しダイアフラム２０Ａの下面２２とにより形成される空間Ｇ２に、突合せ溶接部７０が形成される。 A butt weld 70 is formed in the space G2 formed by the groove 16, the thickness t8 (root gap) of the backing metal 30, and the underside 22 of the through diaphragm 20A.
図示例の溶接接合形態では、裏当て金３０がパネル板１１の上端１２の途中位置まで挿通されることから、形成される隙間Ｇ２は図２に示す従来の溶接接合形態の隙間Ｇ１に比べて格段に小さくなる。隙間Ｇ２が小さくなりながらも、従来の部分溶込み溶接とは異なり、挿通された裏当て金３０の板厚ｔ８により、ルートギャップが十分に確保される。 In the illustrated welded joint configuration, the backing metal 30 is inserted halfway through the upper end 12 of the panel plate 11, so the gap G2 that is formed is significantly smaller than the gap G1 in the conventional welded joint configuration shown in FIG. 2. Even though the gap G2 is smaller, unlike conventional partial penetration welding, the plate thickness t8 of the inserted backing metal 30 ensures a sufficient root gap.
従って、従来の完全溶込み溶接でも部分溶込み溶接でもない、新規の溶接形態となり、溶接量を可及的に低減しながら、柱梁間の十分な応力伝達を保証した溶接接合形態となる。 This is therefore a new type of welding that is neither the conventional full penetration welding nor partial penetration welding, and is a type of welding joint that ensures sufficient stress transmission between columns and beams while minimizing the amount of welding required.
ここで、図４に示すように、四本の裏当て金３０が矩形枠状をなすように一体化された裏当て金ユニット３０Ａを用いて、この裏当て金ユニット３０Ａを、平面視矩形のパネルコア１０の上端１２の平坦面１５に載置し、裏当て金ユニット３０Ａの上に通しダイアフラム２０Ａの下面２２を載置し、裏当て金ユニット３０Ａの外周に沿って突合せ溶接部７０を形成することにより、良好な製作性の下でパネルコア１０と通しダイアフラム２０Ａの溶接接合を行うことが可能になる。 As shown in FIG. 4, a backing metal unit 30A is used in which four backing metals 30 are integrated to form a rectangular frame. This backing metal unit 30A is placed on the flat surface 15 of the upper end 12 of the panel core 10, which is rectangular in plan view. The lower surface 22 of the through diaphragm 20A is placed on the backing metal unit 30A, and a butt weld 70 is formed along the outer periphery of the backing metal unit 30A, making it possible to weld the panel core 10 and the through diaphragm 20A with good manufacturability.
尚、裏当て金ユニット３０Ａを構成する四本の裏当て金３０の寸法は、全てが同一であってもよいし、全てが同一でなくともよいし、例えば二本の寸法が同一で他の二本の寸法が異なるもの等であってもよく、結果として図示例のように矩形枠状を構成できればよい。二本ずつの寸法が異なる形態としては、平行な一対の長尺の裏当て金と、それらに直交する一対の短尺の裏当て金が相互に接続される形態等が挙げられる。 The dimensions of the four backing metals 30 that make up the backing metal unit 30A may or may not all be the same, and may be, for example, two of the metals may be the same and the other two may be different, as long as the result forms a rectangular frame as in the illustrated example. An example of a configuration in which two metals have different dimensions is a configuration in which a pair of parallel long backing metals are connected to a pair of short backing metals that are perpendicular to the backing metals.
［第２実施形態に係る異径柱梁接合構造］
次に、図５を参照して、第２実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例を説明する。ここで、図５は、第２実施形態に係る異径柱梁接合構造を形成する、新規の第２溶接接合形態を説明する図である。
[Different diameter column-beam joint structure according to the second embodiment]
Next, an example of a joint structure for a beam-column structure with different diameters according to the second embodiment will be described with reference to Fig. 5. Here, Fig. 5 is a view for explaining a new second welding joint form for forming the joint structure for a beam-column structure with different diameters according to the second embodiment.
図示する異径柱梁接合構造８０Ｂは、パネル板１１と通しダイアフラム２０Ａの溶接接合形態以外は図１，３に示す異径柱梁接合構造８０Ａと同様である。 The illustrated dissimilar beam-column joint structure 80B is similar to the dissimilar beam-column joint structure 80A shown in Figures 1 and 3, except for the welding connection form between the panel plate 11 and the through diaphragm 20A.
図示するパネル板１１と通しダイアフラム２０Ａの溶接接合形態（新規の第２溶接接合形態）において、パネル板１１の上端１２には、内側から途中位置までが平坦面１５であり、途中位置から外側に亘って側面視台形状で開先深さｔ１１の座掘り開先１７が設けられている。 In the illustrated welded joint form (new second welded joint form) between the panel plate 11 and the through diaphragm 20A, the upper end 12 of the panel plate 11 has a flat surface 15 from the inside to a midpoint, and a countersink groove 17 with a groove depth of t11 that is trapezoidal in side view from the midpoint to the outside.
座掘り開先１７は、座掘り傾斜面１８と座掘り底面１９とを備え、座掘り底面１９の長さｔ１０がルートギャップを形成している。また、座掘り傾斜面１８によって開先角度が保証され、座掘り底面１９までの深さである開先深さｔ１１によって溶込み深さが保証される。 The countersink groove 17 has a countersink inclined surface 18 and a countersink bottom surface 19, and the length t10 of the countersink bottom surface 19 forms the root gap. The countersink inclined surface 18 ensures the groove angle, and the groove depth t11, which is the depth to the countersink bottom surface 19, ensures the penetration depth.
座掘り開先１７と、通しダイアフラム２０Ａの下面２２とにより形成される空間Ｇ３に、突合せ溶接部７０が形成される。 A butt weld 70 is formed in the space G3 formed by the countersunk groove 17 and the underside 22 of the through diaphragm 20A.
図示例の溶接接合形態では、パネル板１１の上端１２の途中位置から座掘り開先１７が設けられていることから、形成される隙間Ｇ３は図３に示す溶接接合形態の隙間Ｇ２と同様に、従来の隙間Ｇ１に比べて格段に小さくなる。隙間Ｇ３が小さくなりながらも、従来の部分溶込み溶接とは異なり、座掘り開先１７の座掘り底面１９の長さｔ１０により、ルートギャップが十分に確保される。従って、図３に示す溶接接合形態と同様に、従来の完全溶込み溶接でも部分溶込み溶接でもない、新規の溶接形態となり、溶接量を可及的に低減しながら、柱梁間の十分な応力伝達を保証した溶接接合形態となる。 In the illustrated welded joint form, a countersink groove 17 is provided midway through the upper end 12 of the panel plate 11, so the gap G3 formed is significantly smaller than the conventional gap G1, similar to the gap G2 in the welded joint form shown in FIG. 3. Although the gap G3 is smaller, unlike conventional partial penetration welding, the length t10 of the countersink bottom surface 19 of the countersink groove 17 ensures a sufficient root gap. Therefore, similar to the welded joint form shown in FIG. 3, this is a new welding form that is neither a conventional full penetration welding nor a partial penetration welding, and it is a welding joint form that ensures sufficient stress transfer between columns and beams while reducing the amount of welding as much as possible.
また、図３に示す溶接接合形態と異なり、裏当て金３０を不要にできることから、部品点数を削減でき、製作性もより一層良好になる。 In addition, unlike the welded joint configuration shown in Figure 3, the backing metal 30 is not required, which reduces the number of parts and improves manufacturability.
ここで、図６を参照して、座掘り開先の側面形状の変形例について説明する。図６（ａ）は、標準形態を示す図であり、図６（ｂ）は、座掘り底面が平坦面以外の歪面を有する形態を示す図であり、図６（ｃ）は、座掘り開先の座掘り底面と座掘り傾斜面との境界が曲率を有する形態を示す図である。 Now, with reference to Figure 6, we will explain modified examples of the side shape of the countersink groove. Figure 6(a) is a diagram showing the standard shape, Figure 6(b) is a diagram showing a shape in which the bottom surface of the countersink has a distorted surface other than a flat surface, and Figure 6(c) is a diagram showing a shape in which the boundary between the bottom surface of the countersink groove and the inclined surface of the countersink has a curvature.
図６（ａ）に示す座掘り開先１７は、ともに平坦面からなる座掘り傾斜面１８と座掘り底面１９が、境界の直線１７ａを介してすり合っている形状を有する。 The countersink groove 17 shown in FIG. 6(a) has a shape in which the countersink inclined surface 18 and the countersink bottom surface 19, both of which are flat surfaces, rub against each other via a boundary line 17a.
一方、図６（ｂ）に示す座掘り開先１７Ａは、平坦面からなる座掘り傾斜面１８と、歪面である座掘り底面１９Ａとからなる形状を有する。ここで、歪面には、図示例のような湾曲面や、不図示の波打ち面等、平坦面以外の様々な面が含まれる。 On the other hand, the countersink groove 17A shown in FIG. 6(b) has a shape consisting of a countersink inclined surface 18, which is a flat surface, and a countersink bottom surface 19A, which is a distorted surface. Here, the distorted surface includes various surfaces other than flat surfaces, such as a curved surface as shown in the illustrated example, and a wavy surface (not shown).
一方、図６（ｃ）に示す座掘り開先１７Ｂは、ともに平坦面からなる座掘り傾斜面１８と座掘り底面１９が、境界の曲率１７ｂを介してすり合っている形状を有する。 On the other hand, the countersink groove 17B shown in FIG. 6(c) has a shape in which the countersink inclined surface 18 and the countersink bottom surface 19, both of which are flat surfaces, rub against each other via the boundary curvature 17b.
図６（ｂ）に示すように、座掘り開先１７Ａの座掘り底面１９Ａが平坦面以外の歪面であることにより、座掘り開先１７Ａの加工方法によって座掘り底面１９Ａが様々な形態の面を形成している場合でも、所望長さのルートギャップが確保されていることを前提として、座掘り底面１９Ａの形状にバリエーションを持たせることができる。 As shown in FIG. 6(b), the bottom surface 19A of the countersink groove 17A is a distorted surface other than a flat surface. Even if the countersink bottom surface 19A has a surface of various shapes depending on the processing method of the countersink groove 17A, the shape of the countersink bottom surface 19A can be varied, provided that a root gap of the desired length is secured.
また、図６（ｃ）に示すように、座掘り開先１７Ｂの座掘り底面１９と座掘り傾斜面１８との境界が曲率１７ｂを有していることにより、例えば、座掘り底面１９と座掘り傾斜面１８との境界が直線でないことから、座掘り開先１７Ｂの加工に余裕を持たせることができ、座掘り傾斜面１８から座掘り底面１９にかけて連続的に切削加工する際に、それらの境界の曲率１７ｂを許容することで、切削加工方法にバリーションを持たせることが可能になる。 As shown in FIG. 6(c), the boundary between the seating bottom surface 19 and the seating inclined surface 18 of the seating groove 17B has a curvature 17b. For example, since the boundary between the seating bottom surface 19 and the seating inclined surface 18 is not a straight line, it is possible to allow some leeway in machining the seating groove 17B. When continuously cutting from the seating inclined surface 18 to the seating bottom surface 19, allowing for the curvature 17b of the boundary makes it possible to vary the cutting method.
［第３実施形態に係る異径柱梁接合構造］
次に、図７乃至図９を参照して、第３実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例を説明する。ここで、図７は、第３実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例の縦断面図であり、図８は、図７のVIII部の拡大図であって、新規の第３溶接接合形態を説明する図であり、図９は、図７のIX方向矢視図である。
[Different diameter column-beam joint structure according to the third embodiment]
Next, an example of a joint structure for a beam-column structure with different diameters according to the third embodiment will be described with reference to Fig. 7 to Fig. 9. Here, Fig. 7 is a vertical cross-sectional view of the example of the joint structure for a beam-column structure with different diameters according to the third embodiment, Fig. 8 is an enlarged view of part VIII in Fig. 7, which explains a new third welding joint form, and Fig. 9 is a view seen in the direction of the arrow IX in Fig. 7.
図７に示す異径柱梁接合構造８０Ｃ（８０）は、パネルコア１０の上端１２の内面に板厚ｔ３の内ダイアフラム２０Ｂが溶接接合され、内ダイアフラム２０Ｂの上面２１に上階柱５０の下端５１が溶接接合されている点において、通しダイアフラム２０Ａを有する異径柱梁接合構造８０Ａ，８０Ｂと相違する。 The dissimilar beam-column joint structure 80C (80) shown in FIG. 7 differs from the dissimilar beam-column joint structures 80A and 80B having a through diaphragm 20A in that an inner diaphragm 20B with a plate thickness t3 is welded to the inner surface of the upper end 12 of the panel core 10, and the lower end 51 of the upper floor column 50 is welded to the upper surface 21 of the inner diaphragm 20B.
まず、図８を参照して、第３実施形態に係る異径柱梁接合構造８０Ｃを形成する、パネル板１１と内ダイアフラム２０Ｂの溶接接合形態の一例（新規の第３溶接接合形態）を説明する。 First, referring to FIG. 8, an example of a welding connection form between the panel plate 11 and the inner diaphragm 20B that forms the differential diameter column-beam joint structure 80C according to the third embodiment (a new third welding connection form) will be described.
内ダイアフラム２０Ｂの側端２３には、内側から途中位置までが平坦面２４であり、途中位置から外側に亘って開先深さｔ９のレ型開先２５が設けられている。 The side end 23 of the inner diaphragm 20B has a flat surface 24 from the inside to a midpoint, and a groove 25 with a groove depth of t9 is provided from the midpoint to the outside.
平坦面２４とパネル板１１の内面１４の間には裏当て金３０が挟まれ、裏当て金３０の板厚ｔ８がルートギャップを形成している。 A backing metal 30 is sandwiched between the flat surface 24 and the inner surface 14 of the panel plate 11, and the plate thickness t8 of the backing metal 30 forms the root gap.
レ型開先２５と、裏当て金３０の板厚ｔ８（ルートギャップ）と、パネル板１１の内面１４とにより形成される空間Ｇ２に、突合せ溶接部７０が形成される。 A butt weld 70 is formed in the space G2 formed by the groove 25, the thickness t8 (root gap) of the backing metal 30, and the inner surface 14 of the panel plate 11.
図示例の溶接接合形態では、裏当て金３０が内ダイアフラム２０Ｂの側端２３の途中位置まで挿通されることから、形成される隙間Ｇ２は図３に示す溶接接合形態と同様に小さくなり、挿通された裏当て金３０の板厚ｔ８により、ルートギャップが十分に確保される。 In the illustrated welded joint configuration, the backing metal 30 is inserted halfway through the side end 23 of the inner diaphragm 20B, so the gap G2 formed is small, similar to the welded joint configuration shown in FIG. 3, and the plate thickness t8 of the inserted backing metal 30 ensures a sufficient root gap.
図９に示すように、この溶接接合形態では、四つのパネル板１１が相互に完全溶込み溶接にて溶接接合されることによりパネルコア１０が形成されていることから、隣接するパネル板１１の内側隅角部にはパネル板１１の軸方向に延びるパネルコア形成用裏当て金３８が配設されている。従って、パネルコア１０の内側隅角部にある各パネルコア形成用裏当て金３８と干渉しないようにして、各パネル板１１と対応する内ダイアフラム２０Ｂの側端２３の平坦面２４との間に裏当て金３０が挟まれている。このことにより、内側隅角部にパネルコア形成用裏当て金３８を備えた四面ボックスのパネルコア１０においても、内ダイアフラム２０Ｂの側端２３の全周に亘って均等なルートギャップを確保することができる。 As shown in FIG. 9, in this welded joint form, the panel core 10 is formed by welding four panel plates 11 together with full penetration welding, so that the panel core forming backing metal 38 extending in the axial direction of the panel plate 11 is arranged at the inner corners of adjacent panel plates 11. Therefore, the backing metal 30 is sandwiched between each panel plate 11 and the flat surface 24 of the side end 23 of the corresponding inner diaphragm 20B so as not to interfere with each panel core forming backing metal 38 at the inner corners of the panel core 10. As a result, even in a four-sided box panel core 10 equipped with the panel core forming backing metal 38 at the inner corners, a uniform root gap can be ensured around the entire circumference of the side end 23 of the inner diaphragm 20B.
［第４実施形態に係る異径柱梁接合構造］
次に、図１０を参照して、第４実施形態に係る異径柱梁接合構造の一例を説明する。ここで、図１０は、第４実施形態に係る異径柱梁接合構造を形成する、新規の第４溶接接合形態を説明する図である。
[Different diameter column-beam joint structure according to the fourth embodiment]
Next, an example of a joint structure for a beam-column structure with different diameters according to the fourth embodiment will be described with reference to Fig. 10. Here, Fig. 10 is a view for explaining a new fourth welding joint form for forming the joint structure for a beam-column structure with different diameters according to the fourth embodiment.
図示する異径柱梁接合構造８０Ｄは、パネル板１１と内ダイアフラム２０Ｂの溶接接合形態以外は図７，８に示す異径柱梁接合構造８０Ｃと同様である。 The illustrated dissimilar beam-column joint structure 80D is similar to the dissimilar beam-column joint structure 80C shown in Figures 7 and 8, except for the welding connection form between the panel plate 11 and the inner diaphragm 20B.
図示するパネル板１１と内ダイアフラム２０Ｂの溶接接合形態（新規の第４溶接接合形態）において、内ダイアフラム２０Ｂの側端２３には、内側から途中位置までが平坦面２４であり、途中位置から外側に亘って側面視台形状で開先深さｔ１１の座掘り開先２６が設けられている。 In the illustrated welded joint form between the panel plate 11 and the inner diaphragm 20B (new fourth welded joint form), the side end 23 of the inner diaphragm 20B has a flat surface 24 from the inside to a midpoint, and a countersink groove 26 with a groove depth of t11 that is trapezoidal in side view from the midpoint to the outside.
座掘り開先２６は、座掘り傾斜面２７と座掘り底面２８とを備え、座掘り底面２８の長さｔ１０がルートギャップを形成している。 The countersink groove 26 has a countersink inclined surface 27 and a countersink bottom surface 28, and the length t10 of the countersink bottom surface 28 forms the root gap.
座掘り開先２６と、パネル板１１の内面１４とにより形成される空間Ｇ３に、突合せ溶接部７０が形成される。 A butt weld 70 is formed in the space G3 formed by the countersunk groove 26 and the inner surface 14 of the panel plate 11.
図示例の溶接接合形態では、内ダイアフラム２０Ｂの側端２３の途中位置から座掘り開先２６が設けられていることから、形成される隙間Ｇ３は図８に示す溶接接合形態の隙間Ｇ２と同様に、従来の隙間Ｇ１に比べて格段に小さくなる。隙間Ｇ３が小さくなりながらも、従来の部分溶込み溶接とは異なり、座掘り開先２６の座掘り底面２８の長さｔ１０により、ルートギャップが十分に確保される。従って、図８に示す溶接接合形態と同様に、従来の完全溶込み溶接でも部分溶込み溶接でもない、新規の溶接形態となり、溶接量を可及的に低減しながら、柱梁間の十分な応力伝達を保証した溶接接合形態となる。 In the illustrated welded joint form, a countersunk groove 26 is provided from the middle of the side end 23 of the inner diaphragm 20B, so the gap G3 formed is significantly smaller than the conventional gap G1, similar to the gap G2 in the welded joint form shown in FIG. 8. Although the gap G3 is smaller, unlike conventional partial penetration welding, the length t10 of the countersunk bottom surface 28 of the countersunk groove 26 ensures a sufficient root gap. Therefore, similar to the welded joint form shown in FIG. 8, this is a new welding form that is neither a conventional full penetration welding nor a partial penetration welding, and this welded joint form ensures sufficient stress transmission between the columns and beams while reducing the amount of welding as much as possible.
また、図８に示す溶接接合形態と異なり、裏当て金３０を不要にできることから、部品点数を削減でき、製作性もより一層良好になる。 In addition, unlike the welded joint configuration shown in Figure 8, the backing metal 30 is not required, which reduces the number of parts and improves manufacturability.
［ダイアフラムの板厚の算定方法］
ダイアフラム（通しダイアフラム、内ダイアフラム）の必要板厚を算定する際には、ダイアフラムの面外曲げ剛性、降伏面外曲げ剛性、全塑性面外曲げ耐力の計算において、降伏線の板厚、降伏線の単位長さ当たりの降伏モーメント、及び全塑性モーメントを、ダイアフラムの板厚とパネル板の板厚と開先深さのうちで最も小さくなる値に基づいて設計する。
[How to calculate diaphragm thickness]
When calculating the required thickness of a diaphragm (through diaphragm, internal diaphragm), the out-of-plane bending rigidity, yield out-of-plane bending rigidity, and full plastic out-of-plane bending strength of the diaphragm are calculated by designing the thickness of the yield line, the yield moment per unit length of the yield line, and the full plastic moment based on the smallest value among the diaphragm thickness, the panel plate thickness, and the groove depth.
ここで、ダイアフラムに形成される降伏線の単位長さ当たりの降伏曲げモーメントLDMyは以下の式（１）で表され、パネル板に形成される降伏線の単位長さ当たりの降伏曲げモーメントLPMyは以下の式（２）で表され、突合せ溶接部の単位長さ当たりの降伏曲げモーメントLWMyは以下の式（３）で表され、式（１）乃至式（３）の中の最小値を用いて、ダイアフラムの板厚を設計することができる。 Here, the yield bending moment LD My per unit length of the yield line formed in the diaphragm is expressed by the following formula (1), the yield bending moment LP My per unit length of the yield line formed in the panel plate is expressed by the following formula (2), and the yield bending moment LW My per unit length of the butt weld is expressed by the following formula (3). The plate thickness of the diaphragm can be designed using the minimum value of formulas (1) to (3).
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 Note that the configurations described in the above embodiments may be combined with other components, and the present invention is not limited to the configurations shown here. In this regard, changes can be made without departing from the spirit of the present invention, and can be determined appropriately according to the application form.
１０：パネルコア
１１：パネル板
１２：上端
１３：下端
１４：内面
１５：平坦面
１６：レ型開先
１７，１７Ａ，１７Ｂ：座掘り開先
１７ａ：直線
１７ｂ：曲率
１８：座掘り傾斜面
１９：座掘り底面
１９Ａ：座掘り底面（歪面）
２０：ダイアフラム
２０Ａ：通しダイアフラム（ダイアフラム）
２０Ｂ：内ダイアフラム（ダイアフラム）
２１：上面
２２：下面
２３：側端
２４：平坦面
２５：レ型開先
２６：座掘り開先
２７：座掘り傾斜面
２８：座掘り底面
３０：裏当て金
３０Ａ：裏当て金ユニット
３５：裏当て金
３８：パネルコア形成用裏当て金
４０：下階柱（鉄骨柱）
４１：上端
５０：上階柱（鉄骨柱）
５１：下端
６０、６０Ａ，６０Ｂ：鉄骨梁
６１，６２：側端
７０：突合せ溶接部
７５：完全溶込み溶接部（突合せ溶接部の一例）
８０，８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ：異径柱梁接合構造
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３：空間
10: Panel core 11: Panel plate 12: Upper end 13: Lower end 14: Inner surface 15: Flat surface 16: L-shaped groove 17, 17A, 17B: Countersink groove 17a: Straight line 17b: Curvature 18: Countersink inclined surface 19: Countersink bottom surface 19A: Countersink bottom surface (distorted surface)
20: Diaphragm 20A: Through diaphragm (diaphragm)
20B: Inner diaphragm (diaphragm)
21: Top surface 22: Bottom surface 23: Side end 24: Flat surface 25: L-shaped groove 26: Countersink groove 27: Countersink inclined surface 28: Countersink bottom surface 30: Backing metal 30A: Backing metal unit 35: Backing metal 38: Backing metal for forming panel core 40: Lower floor column (steel column)
41: Top 50: Upper floor column (steel column)
51: Lower end 60, 60A, 60B: Steel beam 61, 62: Side end 70: Butt weld 75: Full penetration weld (an example of a butt weld)
80, 80A, 80B, 80C, 80D: Different diameter column and beam joint structure G1, G2, G3: Space
Claims (2)
前記パネル板の上端には、途中位置までが平坦面で、途中位置から外側に亘ってレ型開先があり、
前記平坦面と前記通しダイアフラムの下面の間に裏当て金が挟まれ、該裏当て金の板厚がルートギャップを形成し、
前記レ型開先と、前記ルートギャップと、前記通しダイアフラムの下面とにより形成される空間に突合せ溶接部が設けられており、
四本の裏当て金が矩形枠状をなすように配設されている裏当て金ユニットが、平面視矩形のパネルコアの上端の前記平坦面と、前記通しダイアフラムの下面の間に挟まれていることを特徴とする、異径柱梁接合構造。 A steel beam is welded to at least one panel plate of a rectangular panel core having four panel plates in plan view, a lower floor column formed of a square steel pipe is welded to the lower end of the panel core, a rectangular through diaphragm is welded to the upper end of the panel core in plan view, and an upper floor column formed of a square steel pipe having a smaller cross-sectional dimension than the lower floor column is welded to the upper surface of the through diaphragm,
The upper end of the panel plate has a flat surface up to a midpoint, and a groove extending from the midpoint to the outside.
A backing metal is sandwiched between the flat surface and the underside of the through diaphragm, and the plate thickness of the backing metal forms a root gap;
A butt weld is provided in a space formed by the groove, the root gap, and the lower surface of the through diaphragm ,
A dissimilar beam-column joint structure, characterized in that a backing metal unit, in which four backing metals are arranged to form a rectangular frame, is sandwiched between the flat surface at the upper end of the panel core, which is rectangular in plan view, and the lower surface of the through diaphragm.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021129660A JP7708489B2 (en) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | Different diameter column and beam joint structure |
| JP2025107459A JP2025123565A (en) | 2021-08-06 | 2025-06-25 | Different diameter column and beam joint structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021129660A JP7708489B2 (en) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | Different diameter column and beam joint structure |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025107459A Division JP2025123565A (en) | 2021-08-06 | 2025-06-25 | Different diameter column and beam joint structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023023809A JP2023023809A (en) | 2023-02-16 |
| JP7708489B2 true JP7708489B2 (en) | 2025-07-15 |
Family
ID=85204228
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021129660A Active JP7708489B2 (en) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | Different diameter column and beam joint structure |
| JP2025107459A Pending JP2025123565A (en) | 2021-08-06 | 2025-06-25 | Different diameter column and beam joint structure |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025107459A Pending JP2025123565A (en) | 2021-08-06 | 2025-06-25 | Different diameter column and beam joint structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP7708489B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7828652B2 (en) * | 2023-09-13 | 2026-03-12 | 株式会社Mlj | Support posts for lighting fixtures and their design method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001105171A (en) | 1999-10-01 | 2001-04-17 | Watahan Technos Kk | Welding method and joint structure between steel beam and steel column. |
| KR20030082713A (en) | 2002-04-18 | 2003-10-23 | 학교법인 신동아학원 | Joint Apparatus for joining H-beam to Steel pipe |
| JP2014190045A (en) | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Nippon Steel & Sumikin Metal Products Co Ltd | Pillar beam connection structure for connecting different diameter pillar of building |
| JP2017014809A (en) | 2015-07-01 | 2017-01-19 | Ｊｆｅシビル株式会社 | Column-beam connection structure |
| JP2018172859A (en) | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 新日鐵住金株式会社 | Box-shaped column and column beam connection structure |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0342182A (en) * | 1989-07-05 | 1991-02-22 | Shikoku Tekko Kk | Gas metal arc welding method for steels |
| JP2750292B2 (en) * | 1992-06-04 | 1998-05-13 | 有限会社山崎鐵工 | Steel column structure in steel frame structure |
| JP3691889B2 (en) * | 1995-12-27 | 2005-09-07 | 株式会社東芝 | Welded joint |
-
2021
- 2021-08-06 JP JP2021129660A patent/JP7708489B2/en active Active
-
2025
- 2025-06-25 JP JP2025107459A patent/JP2025123565A/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001105171A (en) | 1999-10-01 | 2001-04-17 | Watahan Technos Kk | Welding method and joint structure between steel beam and steel column. |
| KR20030082713A (en) | 2002-04-18 | 2003-10-23 | 학교법인 신동아학원 | Joint Apparatus for joining H-beam to Steel pipe |
| JP2014190045A (en) | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Nippon Steel & Sumikin Metal Products Co Ltd | Pillar beam connection structure for connecting different diameter pillar of building |
| JP2017014809A (en) | 2015-07-01 | 2017-01-19 | Ｊｆｅシビル株式会社 | Column-beam connection structure |
| JP2018172859A (en) | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 新日鐵住金株式会社 | Box-shaped column and column beam connection structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023023809A (en) | 2023-02-16 |
| JP2025123565A (en) | 2025-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2025123565A (en) | Different diameter column and beam joint structure | |
| WO2012060020A1 (en) | Steel pipe stiffening brace and production method therefor | |
| JP3701862B2 (en) | High strength joint construction method for steel structures | |
| JP7252249B2 (en) | Square steel pipe and welding method for square steel pipe | |
| CN107598405B (en) | Welded member, variable cross-section box member, and welding method | |
| JP4975062B2 (en) | Steel pipe stiffening brace material and manufacturing method thereof | |
| JP4793023B2 (en) | Welded BOX column | |
| JP2025070306A (en) | Joining structure and joining method for vehicle components | |
| JP2018172859A (en) | Box-shaped column and column beam connection structure | |
| JP2008284575A (en) | Welding box section column | |
| JP6125169B2 (en) | Beam-column joint structure | |
| JP7471996B2 (en) | Steel piece for external diaphragm, column-beam joint structure and column-beam joint method | |
| JPH06106235A (en) | Method of manufacturing square steel pipe columns | |
| JP7702913B2 (en) | Reinforcing plate and reinforcing plate joint structure | |
| KR102785978B1 (en) | Welding method of clad member using clad plate | |
| JP7205205B2 (en) | Welded joining method for steel members and welded joint structure | |
| JP7828768B2 (en) | Welded structure and method for manufacturing a welded structure | |
| JP6410866B2 (en) | Beam-column joint structure and building | |
| JP7754674B2 (en) | Beams with end plates and beam-to-column joints | |
| JP2020143432A (en) | Beam reinforcement structure and beam reinforcement method | |
| JP7609090B2 (en) | Steel beam and steel column joint structure and H-shaped steel used for this | |
| JP2024065135A (en) | Joint structure between box-section column and H-shaped steel beam and manufacturing method for joint structure | |
| JP7648024B2 (en) | Beam-column joint structure | |
| JP2002210584A (en) | Box pillar manufacturing method | |
| JP2026066751A (en) | Method for controlling the performance of beam members, column-beam joint structures, and welded joints in beam members. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240726 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250228 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250408 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250519 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250603 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250627 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7708489 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |