鉄骨部材の接合構造
【課題】低コストで、鉄骨部材の接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくする。
【解決手段】複数の鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、ノード１１０と、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０と、を介して接合される。そして、ある鉄骨部材５０からエンドプレート５４とスタッド６０とを介してノード１１０、１１１に応力が伝達されると共に、ノード１１０、１１１に伝達された応力が他の鉄骨部材５０のエンドプレート５４とスタッド６０とを介して他の鉄骨部材５０に伝達される。ウェブプレート４０２を介しても応力がノード１１０、１１１に伝達されると共に伝達された応力がウェブプレート４０２を介して他の鉄骨部材５０に伝達される。よって、鉄骨部材５０同士を溶接等で直接接合する構成と比較し、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材５０を容易に低コストで接合することができる。
【解決手段】複数の鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、ノード１１０と、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０と、を介して接合される。そして、ある鉄骨部材５０からエンドプレート５４とスタッド６０とを介してノード１１０、１１１に応力が伝達されると共に、ノード１１０、１１１に伝達された応力が他の鉄骨部材５０のエンドプレート５４とスタッド６０とを介して他の鉄骨部材５０に伝達される。ウェブプレート４０２を介しても応力がノード１１０、１１１に伝達されると共に伝達された応力がウェブプレート４０２を介して他の鉄骨部材５０に伝達される。よって、鉄骨部材５０同士を溶接等で直接接合する構成と比較し、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材５０を容易に低コストで接合することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨部材の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、鉄骨部材の端部に一体化した端部プレートと、端部プレートを貫通するねじ鉄筋と、ねじ鉄筋の両端に接続する定着金物と、を用い、端部プレートをモルタル部材に突き合わせると共にねじ鉄筋を端部プレート又はモルタル中に定着することで、鉄骨部材とモルタル部材の接合部の納まりを簡潔にすると共に配筋作業性とモルタルの充填性とを確保しながら応力伝達機構を明快にした鉄骨部材とモルタル部材とを接合する接合部構造が提案されている（特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献２には、管体からなる主部材の側面に設けた開口部に、端部にせん断突起を有する副部材を差込み、周りを充填グラウト材で固定することで、溶接作業を少なくして製作コストを低減した鉄骨骨組の接合構造が提案されている（特許文献２を参照）。
【０００４】
特許文献３には、鉄骨部材を相互に間隔を保って突き合わせて鋼材によって連結した後に、鉄骨部材相互の間隔に繊維補強モルタルを充填して一体化することで、接合部分の剛性が大きく、かつ施工の容易な鉄骨部材の接合構造が提案されている（特許文献３を参照）。
【０００５】
特許文献４には、柱と梁とが交差する鉄筋コンクリート造の柱梁仕口部が繊維補強コンクリートによって構成され、梁に設けられ柱梁仕口部の上方及び下方に位置する端部が繊維補強コンクリートと一体となる梁主筋と、梁主筋の端部に設けられた定着強化手段と、柱梁仕口部内の梁主筋の外側に位置し柱に設けられた柱主筋の周囲を取り囲む補強部材と、を備え、両側から柱梁仕口部へ向う梁主筋の端面が互いに向かい合うように構成することで、接合作業を容易に行なうことができ且つ十分な接合強度を得ることができる柱梁仕口部の接合構造が提案されている（特許文献４を参照）。
【０００６】
ここで、ラーメン構造のように梁と柱で構成されていない自由な形態の空間構造とする場合は、鋼構造とする場合が多い。このような自由な形態の空間構造とする場合、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材を接合する必要があるため、例えば、鋳鋼や複雑で高コストの溶接作業等が必要となり施工コストが高くなることが多い。また、鉄骨部材の接合端面の高精度な加工は、高価な製作機械や熟練技能者を必要とすることが多い。
【０００７】
一方、鉄骨部材の接合を低コストで接合できる溶接方法等で鉄骨部材の端部同士を接合すると、設計の自由度が小さくなり形態に制約が生じ、その結果、所望する自由な形態の空間構造とすることが困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２５２８９１号公報
【特許文献２】特開２０００−８７５０４号公報
【特許文献３】特開２００５−２１３８２１号公報
【特許文献４】特開２００８−３１６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
よって、低コストで、鉄骨部材の接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくし、所望する自由な形態の空間構造物を実現させることが求められている。
【００１０】
本発明は、低コストで、鉄骨部材の接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、充填材が固化して形成された固定部と、前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、前記エンドプレート間を連結する連結部材と、前記連結部材に設けられると共に前記固定部の中に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達手段と、を備えている。
【００１２】
したがって、充填材が固化することによって形成される固定部と応力伝達手段が設けられた連結部材とを介して鉄骨部材が接合される。よって、鉄骨部材同士を溶接等で直接接合する構成と比較し、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材を容易に低コストで接合することができる。
【００１３】
また、エンドプレートを介して固定部に応力が伝達されると共に、固定部を介して複数の鉄骨部材の端部間で応力が伝達される。また、連結部材とエンドプレートとを介して、鉄骨部材の端部間の応力伝達がなされる。これにより、複数の鉄鋼部材の端部の接合強度が確保される。更に、各鉄骨部材から伝達された応力を連結部材と固定部との両方で受ける。よって、連結部材が応力伝達手段を有しない構造と比較し、複数の鉄骨部材の接合強度が向上する。
【００１４】
よって、例えば、鉄骨部材の端部同士を溶接で直接接合する構造等と比較し、低コストで複数の鉄骨部材の接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。
【００１５】
請求項２の発明は、複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、充填材が固化して形成された固定部と、前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、前記エンドプレート間を連結する連結部材と、前記エンドプレートから突出するように設けられると共に前記固定部に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達部材と、を備えている。
【００１６】
したがって、複数の鉄骨部材の長手方向の端部に設けられたエンドプレートから突出する応力伝達部材が固定部に埋設されると共に、連結部材がエンドプレートを連結することで、複数の鉄骨部材が接合される。よって、鉄骨部材同士を溶接等で直接接合する構成と比較し、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材を容易に低コストで接合することができる。
【００１７】
また、ある鉄骨部材からエンドプレートと応力伝達部材とを介して固定部に応力が伝達されると共に、固定部に伝達された応力が他の鉄骨部材のエンドプレートと応力伝達部材とを介して他の鉄骨部材に伝達される。更に、連結部材とエンドプレートとを介して、鉄骨部材間の応力伝達がなされる。よって、複数の鉄骨部材の端部同士が溶接等で直接接合されていなくても、複数の鉄骨部材の端部間で応力が伝達されるので、複数の鉄鋼部材の端部の接合強度が確保される。
【００１８】
したがって、低コストで複数の鉄骨部材の端部を接合する接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。
【００１９】
請求項３の発明は、複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、充填材が固化して形成された固定部と、前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、前記エンドプレート間を連結する連結部材と、前記連結部材に設けられると共に前記固定部の中に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達手段と、前記エンドプレートから突出するように設けられると共に前記固定部に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達部材と、を備えている。
【００２０】
したがって、請求項１と請求項２と同様に、低コストで複数の鉄骨部材の端部を接合する接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。
【００２１】
請求項４の発明は、少なくとも対向配置された対を成す前記エンドプレートを有し、前記対向配置された対を成すエンドプレート間を連結する前記連結部材には緊張力が付与され、対向配置された前記エンドプレート間の前記固定部に圧縮力が付与されている。
【００２２】
したがって、固定部における対向配置された対を成すエンドプレート間にかかる引張応力に対する強度が向上する。よって、圧縮力付与手段を有していない構造と比較し、複数の鉄骨部材の端部の接合強度が向上する。
【００２３】
請求項５の発明は、前記充填材は、繊維補強モルタルで構成されている。
【００２４】
したがって、固定部の引張強度とじん性（靭性）とが向上するので、充填材が繊維補強モルタル以外で構成されている場合と比較し、複数の鉄骨部材の接合強度が向上する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、本発明が適用されてない接合構造と比較し、低コストで、鉄骨部材の接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された鉄骨構造部で構成された構造物の屋根を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す斜視図である。
【図３】ノードに埋設されたウェブプレートを図示した図２に対応する斜視図である。
【図４】図２と図３とに示す接合部位の、（Ａ）はノードの内部をＺ方向から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿ったＹ方向と直交する断面を示す断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された図１とは別の接合部位を示す斜視図である。
【図６】ノードに埋設されたウェブプレートを図示した図５に対応する斜視図である。
【図７】ウェブプレート同士の接合部位の他の例を示す図６に対応する図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す（Ａ）はノードに埋設されたウェブプレートを図示した斜視図であり、（Ｂ）はウェブプレートをＺ方向から見た拡大平面図である。
【図９】本発明の第三実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す（Ａ）はノードの内部をＺ方向から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿ったＹ方向と直交する断面を示す断面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態に係る鉄骨部材の接合構造の変形例が適用された接合部位を示す（Ａ）はノードの内部をＺ方向から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿ったＹ方向と直交する断面を示す断面図であり、（Ｃ）は補強筋を示す平面図である。
【図１１】本発明の第四実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第四実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す（Ａ）はノードの内部をＺ方向から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿ったＹ方向と直交する断面を示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜第一実施形態＞
図１〜図７を用いて、本発明の第一実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された空間構造物について説明する。
【００２８】
図１は、構造物１０の屋根１１を構成する鉄骨構造部１２の斜視図である。鉄骨構造部１２は本発明の第一実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された空間構造物とされている。屋根１１は上側に凸状とされたドーム状とされている。また、図１の矢印ＵＰ方向が鉛直方向上側方向を示している。なお、本実施形態においては、後述するＺ方向（法線方向）と鉛直方向（矢印ＵＰ方向）とは一致しない。
【００２９】
鉄骨構造部１２は、主体フレームとしての複数の鉄骨部材５０が接合されることによって構成されている。そして、鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）の端部５２（図４参照）同士が接合される接合部位に、本発明の鉄骨部材の接合構造が適用されている。
本実施形態では、鉄骨部材５０は軸方向と直交する断面が略Ｈ形状のＨ形鋼とされている。しかし、鉄骨部材５０はＨ形鋼に限定されない。Ｈ形鋼以外の形鋼であってもよい。或いは形鋼以外の鋼材であってもよい。
【００３０】
図２は、図１の接合部位２０を示す斜視図である。接合部位２０は、四本の鉄骨部材５０ＸＬ，５０ＸＲ、５０ＹＲ，５０ＹＬが平面視十字状に接合された接合部位とされている。鉄骨部材５０ＸＬ，５０ＸＲはＸ方向に沿って配置され、鉄骨部材５０ＹＲ，５０Ｌは、Ｙ方向に沿って配置されている。
【００３１】
また、以降、Ｘ方向に沿って配置されている部材及び当該部材に設けられている部材には、「Ｘ」又は「ＸＬ，ＸＲ」を付し、Ｙ方向に沿って配置されている部材及び当該部材に接合されている部材には符号の後に「Ｙ」又は「ＹＬ，ＹＲ」を付す。また、Ｚ方向に沿って配置された部材及び当該部品に設けられている部材には「Ｚ」又は「ＺＵ，ＺＬ」を付す。但し、これらを区別して説明する必要がない場合は、Ｘ，ＸＬ，ＸＲ，Ｙ，ＹＬ，ＹＲ、Ｚ，ＺＵ，ＺＬ、Ｕ、Ｌを省略する。
【００３２】
ここで、本実施形態の図１以外の各図において、Ｘ方向とＹ方向とは直交し、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向がＺ方向である。そして、本実施形態では、Ｚ方向から見た場合を平面視とする。本実施形態においては、Ｚ方向はドーム状の屋根１１の法線方向と略一致し、Ｘ方向及びＹ方向はドーム状の屋根１１の接線方向と略一致する。なお、図１と図２とに示すように、Ｚ方向はドーム状の屋根１１の法線方向と略一致し、鉛直方向（矢印ＵＰ）とは必ずしも一致しない。
【００３３】
なお、屋根１１はドーム状とされているので、正確には、各鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、Ｘ方向とＹ方向とで構成される同一平面上になく、若干であるがＺ方向に傾いて配置され接合されている（各鉄骨部材５０は若干ではあるがＺ方向に角度をもって接合されている）。
【００３４】
しかし、判りやすくするため、以降の説明は、図２等に図示されているように、鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、Ｘ方向とＹ方向とで構成される同一平面状に配置されているものとして説明する。言い換えると、鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、Ｘ方向又はＹ方向に沿って配置され、且つ平面視十字状に配置されているものとして説明する。
また、鉄骨部材５０以外のＸ方向及びＹ方向に沿って配置されているとして説明する部材及び当該部材に設けられている部材も、実際にはＺ方向に傾いて配置されていてもよい。
なお、鉄骨構造部１２は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に沿って配置されていない部材によっても構成されている。
【００３５】
図２に示すように、各鉄骨部材５０の端部５２（図４も参照）はノード１１０を介して接合されている。本実施形態においては、ノード１１０は、Ｚ方向に所定の厚みを有する平面視正八角形状のブロック体とされている。また、本実施形態においては、ノード１１０は、型枠などによって形成された充填空間に繊維補強モルタルＱが充填され固化することによって形成されている。なお、繊維補強モルタルＱは、合成繊維や鋼繊維などをモルタルに複合して補強されたモルタル材とされている。
【００３６】
図２〜図４に示すように、ノード１１０におけるＺ方向と直交する壁面二面を外周面１１２Ｕ，１１２Ｌとする（図３と図４（Ｂ）を参照）。また、ノード１１０におけるＺ方向に沿った壁面八面を外周面１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃ，１１４Ｄ，１１４Ｅ，１１４Ｆ，１１４Ｇ、１１４Ｈとする（図４（Ａ）を参照）。
【００３７】
図２〜図４に示すように、各鉄骨部材５０の端部５２には、鋼板等で構成されたエンドプレート５４が設けられている。なお、エンドプレート５４の面外方向（板厚方向）は、鉄骨部材５０の軸方向と一致する。各鉄骨部材５０の端部５２とエンドプレート５４とは、本実施形態では溶接によって接合されている。なお、溶接以外の接合方法で接合されていてもよい。また、ノード１１０の外周面１１４Ｂにエンドプレート５４ＹＬが接触し、外周面１１４Ｄにエンドプレート５４ＸＬが接触し、外周面１１４Ｆにエンドプレート５４ＹＲが接触し、外周面Ｈにエンドプレート５４ＸＲが接触する。
【００３８】
図３と図４とに示すように、各鉄骨部材５０の端部５２に接合されたエンドプレート５４には、複数のスタッド６０が接合されている。各スタッド６０の先端部には、半球状のコブ部６２が形成されている。
なお、スタッドは図３及び図４以外の構造であってもよい。例えば、鉄筋スタッドでもよく、ノード１１０内側の先端には機械式定着部やコブ定着部があってもよい。
【００３９】
なお、スタッド６０は、エンドプレート５４から突出するように設けられると共にノード１１０に埋設され定着することによって、ノード１１０と応力伝達を行なう応力伝達部材とされている。
【００４０】
本実施形態では、鉄骨部材５０Ｘのエンドプレート５４Ｘには、スタッド６０ＸがＸ方向に突出するように接合されている。そして、各スタッド６０Ｘは、Ｙ方向に沿って列状に並び、且つその列がＺ方向に間隔をあけて二つ設けられている。
同様に鉄骨部材５０Ｙのエンドプレート５４Ｙには、スタッド６０ＹがＹ方向に突出するように接合されている。そして、各スタッド６０Ｙは、Ｘ方向に沿って列状に並び、且つその列がＺ方向に間隔をあけて二段設けられている。
なお、スタッド６０は、Ｚ方向に３段以上設けられていてもよいし、１段のみ設けられていてもよい。更に、各スタッド６０は、Ｘ方向又はＹ方向に沿って列状に並んでいなくてもよい。また、スタッド６０は各エンドプレート５４に複数設けられていなくてもよく、各エンドプレート５４に少なくとも一つ以上のスタッド６０が設けられていればよい。
【００４１】
前述したように、ノード１１０の中に、スタッド６０が埋設され定着されている。Ｘ方向に沿って対向して配置された鉄骨部材５０ＸＲのスタッド６０ＸＲのコブ部６２ＸＲと、鉄骨部材５０ＸＬのスタッド６０ＸＬのコブ部６２ＸＬと、が後述するウェブプレート４０２Ｙを間に挟んでＸ方向に間隔をあけて対向して配置されている。
同様に、Ｙ方向に沿って対向して配置された鉄骨部材５０ＹＲのスタッド６０ＹＲのコブ部６２ＹＲと、鉄骨部材５０ＹＬのスタッド６０ＹＬのコブ部６２ＹＬと、が後述するウェブプレート４０２Ｘを間に挟んでＹ方向に間隔をあけて対向して配置されている。
【００４２】
なお、スタッド６０同士が干渉しないように、Ｘ方向に沿って配置された鉄骨部材５０Ｘのスタッド６０Ｘと、Ｙ方向に沿って配置された鉄骨部材５０Ｙのスタッド６０Ｙと、でＺ方向の位置を変えて設けられている。なお、干渉しないように設けられていれば、どのように設けられていてもよいが、本実施形態では、Ｘ方向のスタッド６０ＸがＺ方向外側に配置され、Ｙ方向のスタッド６０Ｙは、その間（Ｚ方向内側）に配置されることで干渉しないように構成されている。
【００４３】
各鉄骨部材５０の端部５２に接合されたエンドプレート５４には、ノード１１０に埋設されるウェブプレート４０２が接合されている。ウェブプレート４０２には、面外方向外側に突出する複数のスタッド４０４が接合されている。
ウェブプレート４０２Ｘは、Ｙ方向を面外方向としてＸ方向に沿って配置されている。ウェブプレート４０２Ｙは、Ｘ方向を面外方向としてＹ方向に沿って配置されている。
【００４４】
別の言い方をすると、ウェブプレート４０２は、エンドプレート５４間を連結し、連結されるエンドプレート５４を有する鉄骨部材５０の軸方向（本実施形態ではＸ方向とＹ方向）と直交する方向（本実施形態ではＺ方向）から見て、ノード１１０と重なるように配置されている。
【００４５】
このように、ノード１１０を間に挟んで配置されたエンドプレート５４間をウェブプレート４０２が連結する。なお、ノード１１０を間に挟んで配置されたエンドプレート５４間とは、対向するエンドプレート５４間だけでなく、隣り合うエンドプレート５４間、例えば、エンドプレート５４ＹＲとエンドプレート５４ＸＬとの間を連結する場合も含む。
【００４６】
更に、ノード１１０のＺ方向から見た中心部分には鋼製の心棒部４５０が、Ｚ方向を軸方向として埋設されている。そして、この心棒部４５０の外周面に各ウェブプレート４０２の先端部が接合されている。よって、各鉄骨部材５０の端部５２間が、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０を介して連結されている。
【００４７】
つぎに、本実施形態の鉄骨部材５０の接合工程について説明する。なお、ここで説明する施工工程は一例であって、他の施工工程であってもよい。
【００４８】
まず、鉄骨部材５０の端部５２にエンドプレート５４を接合し、エンドプレート５４にスタッド６０及びスタッド４０４が設けられたウェブプレート４０２を接合する。鉄骨部材５０を平面視十字状に配置する。そして、十字の中心に配置された心棒部４５０に各ウェブプレート４０２の先端部を接合する。
【００４９】
型枠（図示略）を設け、型枠の中（充填空間）に繊維補強モルタルＱを充填する。このとき、エンドプレート５４が型枠の一部を構成する。そして、繊維補強モルタルＱが固化することでスタッド６０、ウェブプレート４０２、心棒部４５０が埋設されたノード１１０が形成されると共に、鉄骨部材５０の端部５２間が、ノード１１０と、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０と、を介して接合される。
【００５０】
なお、構造物１０（図１参照）の建築現場外の工場で予め鉄骨部材５０が接合された状態のノード１１０を製作して建築現場に運んでもよいし、建築現場で鉄骨部材５０が接合された状態のノード１１０を製作してもよい。
【００５１】
或いは、ドーム状の屋根１１（図１参照）を構成する鉄骨構造部１２の施工時にノード１１０を製作して鉄骨部材５０を組み付けてもよい。なお、この場合、各鉄骨部材５０の接合位置や接合角度を微調整することで、各鉄骨部材５０の製造誤差や施工誤差等を吸収することができる。
【００５２】
ここまでは、上述したように図１の接合部位２０（図２参照）を用いて説明したが、鉄骨構造部１２の他の接合部位も本発明が適用された接合構造とされている。
【００５３】
例えば、図１に示す六本の鉄骨部材５０が接合部位３０（図５参照）も本発明が適用された接合構造とされている。よって、つぎに、図１の六本の鉄骨部材５０が接合された接合部位３０の接合構造を、図５と図６とを用いて簡単に説明する。
【００５４】
図５と図６とに示すように、ノード１１１は、Ｚ方向に所定の厚みを有する平面視九角形状のブロック体とされている。そして、六本の各鉄骨部材５０が、ノード１１０と、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０と、を介して接合される。
【００５５】
各鉄骨部材５０の軸線は、平面視においてノード１１０の中心点で交差するように配置されている。六本の鉄骨部材５０の内、五本の鉄骨部材５０は等角度間隔で放射状に配置されている。そして、残り一本の鉄骨部材５０は、等角度間隔で配置された鉄骨部材５０の内の二本の間に配置されている。
【００５６】
なお、図６では、エンドプレート５４に接合されたスタッド６０の図示は省略されている。
【００５７】
つぎに本実施形態の作用及び効果について説明する。
複数（接合部位２０では四本、接合部位３０では六本の）の鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、ノード１１０、１１１と、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０と、を介して接合される。また、鉄骨部材５０の端部５２に設けられたエンドプレート５４から突出したスタッド６０がノード１１０、１１１に埋設されることによっても、複数の鉄骨部材５０が接合される。
【００５８】
そして、ある鉄骨部材５０からエンドプレート５４とスタッド６０とを介してノード１１０、１１１に応力が伝達されると共に、ノード１１０、１１１に伝達された応力が他の鉄骨部材５０のエンドプレート５４とスタッド６０とを介して他の鉄骨部材５０に伝達される。また、ウェブプレート４０２には応力伝達を行なうスタッド４０４を有しているので、ウェブプレート４０２を介しても応力がノード１１０、１１１に伝達されると共に伝達された応力がウェブプレート４０２を介して他の鉄骨部材５０に伝達される。更に、エンドプレート５４と、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０と、を介して、鉄骨部材５０の端部５２間の応力伝達がなされる。これらにより、複数の鉄鋼部材５０の接合強度が確保される。
【００５９】
例えば、接合部位２０の場合では、鉄骨部材５０ＸＬからエンドプレート５４ＸＬ、スタッド６０ＸＬ、ウェブプレート４０２ＸＬを介してノード１１０に応力が伝達されると共に、ノード１１０に伝達された応力がエンドプレート５４ＸＲ，５４ＹＬ，５４ＹＲ、スタッド６０ＸＲ，６０ＹＬ，６０ＹＲ、ウェブプレート４０２ＸＲ、４０２ＹＬ，４０２ＹＲを介して他の鉄骨部材５０ＸＲ，５０ＹＬ，５０ＹＲに伝達される。
【００６０】
更に、鉄骨部材５０ＸＬのエンドプレート５４ＸＬとウェブプレート４０２ＸＬ及び心棒部４５０とを介して、ウェブプレート４０２ＸＲ，４０２ＹＬ，４０２ＹＲとエンドプレート５４ＸＲ，５４ＹＬ，５４ＹＲから他の鉄骨部材５０ＸＲ，５０ＹＬ，５０ＹＲに応力が伝達される。
【００６１】
よって、複数の鉄骨部材５０の端部５２同士が溶接等で直接接合されていなくても、ノード１１０、１１１とウェブプレート４０２及び心棒部４５０とを介して複数の鉄骨部材５０の端部５２間で応力が伝達されるので、複数の鉄骨部材５０の端部５２の接合強度が確保される。
【００６２】
また、繊維補強モルタルＱが固化することによって形成されるノード１１０、１１１とウェブプレート４０２及び心棒部４５０とによって、鉄骨部材５０が接合されている。よって、鉄骨部材５０同士を溶接等で直接接合する構成と比較し、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材５０を容易に低コストで接合することができる。
【００６３】
したがって、低コストで複数の鉄骨部材５０の端部５２を接合する接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。この結果、所望する自由な形態の空間構造物（本実施形態ではドーム状の屋根１１）を容易に低コストで実現することができる。
【００６４】
なお、ノード１１０、１１１は繊維補強モルタルＱが固化することによって形成されているので、繊維補強モルタルＱ以外の充填材でノード１１０、１１１が構成されている場合と比較し、ノード１１０、１１１の引張強度とじん性（靭性）とが向上する。よって、エンドプレート５４からスタッド６０及びウェブプレート４０２を介してノード１１０、１１１にかかる引張応力に対する強度が大きくなる。したがって、ノード１１０、１１１が繊維補強モルタルＱ以外の充填材で構成されている場合と比較し、複数の鉄骨部材５０の端部５２の接合強度が向上する。
【００６５】
なお、本実施形態の接合部位２０、３０においては、ノード１１０、１１１にかかる圧縮方向の応力は主にエンドプレート５４によって伝達され、ノード１１０、１１１にかかる引張方向の応力は主にウェブプレート４０２とスタッド６０とによって伝達される。
【００６６】
なお、本実施形態では、ノード１１０、１１１は、繊維補強モルタルＱで構成されていたが、これに限定されない。他の充填材であってもよい。例えば、繊維補強されたコンクリートやグラウト等の充填材でノードが形成されていてもよい。或いは、繊維補強されていないモルタル、コンクリート、グラウト等の充填材でノードが形成されていてもよい。
【００６７】
ウェブプレート４０２のスタッド４０４とエンドプレート５４のスタッド６０とは設けられていなくてもよい。
【００６８】
ここで、本実施系形態では、各ウェブプレート４０２の先端部が心棒部４５０の外周面に接合されていたが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、隣り合うウェブプレート４０２の側面を連結プレート５４２で接合してもよい。
或いは、図示は省略するが、各ウェブプレート４０２の先端部同士を直接接合してもよい。
【００６９】
＜第二実施形態＞
つぎに本発明の第二実施形態に係る鉄骨部材の接合構造について、図８を用いて説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７０】
ウェブプレート４０２には、面外向に貫通する貫通孔４０６が形成されている。そして、図８（Ｂ）に示すように、貫通孔４０６に繊維補強モルタルＱ（図２を参照）が入り込み固化することで、繊維補強モルタルＱで構成されたコッター４０８が形成される。なお、図８では、エンドプレート５４に接合されたスタッド６０の図示は省略されている。
【００７１】
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。
鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）の端部５２からエンドプレート５４、スタッド６０、及びウェブプレート４０２のコッター４０８を介してノード１１０に応力が伝達される。また、ノード１１０に伝達された応力がエンドプレート５４、スタッド６０、及びウェブプレート４０２のコッター４０８を介して他の鉄骨部材５０に伝達される。
【００７２】
したがって、コッター４０８が形成されたウェブプレート４０２が設けられていない構造と比較し、複数の鉄骨部材５０の接合強度が向上する。
【００７３】
また、図８（Ｂ）に示すように、貫通孔４０６に補強筋４０９を挿通してもよい。そして、補強筋４０９を挿通させることで、応力伝達性能が更に向上し、その結果、複数の鉄骨部材５０の接合強度が更に向上する。
【００７４】
＜第三実施形態＞
つぎに本発明の第三実施形態に係る鉄骨部材の接合構造について、図９を用いて説明する。なお、第一実施形態及び第二実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７５】
図９に示すように、ノード１１０におけるＺ方向と直交する壁面八面のうち、鉄骨部材５０のエンドプレート５４が接している対向する外周面１１４Ｄと外周面１１４Ｈの間、及び、外周面１１４Ｂと外周面１１４Ｆとの間、を貫通するようにシース管３０２が埋設されている。なお、シース管３０２はＸ方向とＹ方向に沿って平面視十字状に配置されると共に（図９（Ａ）参照）、Ｚ方向に間隔をあけて配置されている（図９（Ｂ）参照）。
【００７６】
また、エンドプレート５４におけるシース管３０２に対応する位置に挿通孔（図示略）が形成され、シース管３０２と挿通孔とにＰＣ鋼棒３０４が挿通されている。ＰＣ鋼棒３０４の両軸端のナット３０６を締め込むことによって、ＰＣ鋼棒３０４に緊張力が付与され、これにより対向配置されたエンドプレート５４ＸＬとエンドプレート５４ＸＲとの間と、対向配置されたエンドプレート５４ＹＬとエンドプレート５４ＹＲとの間と、にプレストレス（圧縮力）が付与されている。
【００７７】
また、ノード１１０の中には、鉄筋で構成された補強筋１２０Ｘ，１２０Ｙが埋設されている。補強筋１２０Ｘと補強筋１２０Ｙとは、平面視格子状に配置され且つ補強筋１２０と補強筋１２０Ｙとが交差した部位で接合されている。
【００７８】
図９（Ｂ）に示すように、補強筋１２０Ｘ，１２０Ｙが平面視格子状に配置されて接合された格子状鉄筋は、Ｚ方向に間隔をあけて二つ配置されている。また、各補強筋１２０の端部は、Ｚ方向内側に向けて湾曲され、定着されている。つまり、Ｘ方向及びＹ方向から見ると補強筋１２０は略Ｕ字形状とされている。
【００７９】
つぎに本実施形態の作用及び効果について説明する。
ＰＣ鋼棒３０４に緊張力が付与されることによって、ノード１１０にプレストレス（圧縮力）が付与され、この結果、ノード１１０にかかる引張応力に対する強度が向上する。よって、ノード１１０にプレストレス（圧縮力）が付与されていない構成と比較し、複数の鉄骨部材５０の接合強度が向上する。
【００８０】
また、埋設された補強筋１２０によってノード１１０の強度（特に引張強度）が向上する。よって、補強筋１２０が埋設されていない構成と比較し、複数の鉄骨部材５０の端部５２の接合強度が向上する。
【００８１】
なお、本実施形態では、緊張材として、ＰＣ鋼棒３０４を用いたがこれに限定されない。例えば、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、或いは炭素繊維やビニロン繊維などの繊維材料で構成された線材であってもよい。
【００８２】
なお、本実施形態では、補強筋１２０Ｘと補強筋１２０Ｙとが平面視格子状に配置されていたが、これに限定されない。
【００８３】
例えば、図１０に示す変形例のように、平面視同心円状に配筋された第一補強筋１２２と、第一補強筋１２２の円中心から放射状に配筋された第二補強筋１２４と、が接合され埋設された構成であってもよい。
【００８４】
変形例の第一補強筋１２２と第二補強筋１２４とは、Ｚ方向に間隔をあけて二つ組、配置されている。また、各第二補強筋１２４の外側の端部は、Ｚ方向内側に向けて湾曲され、定着されている。つまり、Ｘ方向及びＹ方向から見ると補強筋１２０は略Ｌ字形状とされている。
【００８５】
なお、平面視において、第一補強筋１２２と、該第一補強筋１２２の中心部から放射状に配筋された第二補強筋１２４と、を有する構造とすると、ノード１１０の平面視における強度が略均等に向上する。よって、鉄骨部材５０の端部５２がノード１１０に接合された接合位置等による接合強度の差が低減される。各鉄骨部材５０が平面視略十字形状以外に配置された構成の接合部位、例えば、各鉄骨部材５０が等角間隔で接合された接合部位３０（図１、図５参照））や各鉄骨部材５０がばらばらの角度間隔で配置された接合部位（図示略）等に適用すると好適とされる。
【００８６】
＜第四実施形態＞
つぎに本発明の第四実施形態に係る鉄骨部材の接合構造について、図１１と図１２とを用いて説明する。なお、第一実施形態〜第三実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８７】
ノード１１０におけるＺ方向外側の外周面１１２Ｕ，１１２Ｌ（図３と図４（Ｂ）を参照）に接触するように補強プレート５１２が設けられている。つまり、補強プレート５１２ＺＵと補強プレート５１２ＺＬとは、ノード１１０を間に挟んでＺ方向に対向して配置されている（図１４（Ｂ）参照）。補強プレート５１２の内面（ノード１１０側の面）には、Ｚ方向に突出しノード１１０に埋設され定着するスタッド５１４が接合されている。また、補強プレート５１２の端面は、エンドプレート５４に接合されている。
【００８８】
ノード１１０におけるＺ方向に沿った壁面八面を構成する外周面における鉄骨部材５０が接合されていない（エンドプレート５４が接触していない）外周面１１４Ａ，１１４Ｃ，１１４Ｅ，１１４Ｇには、シート５２４Ａ，５２４Ｃ，５２４Ｅ，５２４Ｇが設けられている。なお、本実施形態では、シート５２４は炭素繊維で構成されたシートとされている。なお、以降、各シートを区別する必要がない場合は単にシート５２４と記す。
【００８９】
シート５２４のＺ方向両端はＺ方向に間隔をあけて対向配置された補強プレート５１２に接合されている。別の言い方をすると、二枚の補強プレート５１２が対向して配置され、対向配置された補強プレート５１２間がノード１１０の外周面に沿って設けられたシート５２４よって連結されている。
【００９０】
よって、各エンドプレート５４は、補強プレート５１２によって連結されている。また、補強プレート５１２とシート５２４がノード１１０の外周面を拘束する。なお、シート５２４とエンドプレート５４とは、接合されていてもよいし、接合されていなくてもよい。
【００９１】
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。
複数の鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、ノード１１０と補強プレート５１２とを介して接合される。また、鉄骨部材５０の端部５２に設けられたエンドプレート５４から突出したスタッド６０がノード１１０に埋設され定着することによっても、複数の鉄骨部材５０が接合される。
【００９２】
そして、ある鉄骨部材５０からエンドプレート５４とスタッド６０とを介してノード１１０に応力が伝達されると共に、ノード１１０に伝達された応力が他の鉄骨部材５０のエンドプレート５４とスタッド６０とを介して他の鉄骨部材５０に伝達される。また、補強プレート５１２には応力伝達を行なうスタッド５１４を有しているので、補強プレート５１２を介しても応力がノード１１０に伝達されると共に伝達された応力が補強プレート５１２を介して他の鉄骨部材５０に伝達される。更に、補強プレート５１２とシート５２４を介して、鉄骨部材５０の端部５２間の応力伝達がなされる。これらにより、複数の鉄鋼部材５０の接合強度が確保される。
【００９３】
よって、複数の鉄骨部材５０の端部５２同士が溶接等で直接接合されていなくても、複数の鉄骨部材５０の端部５２間で応力が伝達されるので、複数の鉄骨部材５０の端部５２の接合強度が確保される。
【００９４】
また、繊維補強モルタルＱが固化することによって形成されるノード１１０、１１１と補強プレート５１２とによって、鉄骨部材５０が接合されている。よって、鉄骨部材５０同士を溶接等で直接接合する構成と比較し、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材５０を容易に低コストで接合することができる。
【００９５】
したがって、低コストで複数の鉄骨部材５０の端部５２を接合する接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。この結果、所望する自由な形態の空間構造物を容易に低コストで実現することができる。
【００９６】
また、各鉄骨部材５０からエンドプレート５４とスタッド６０とを介してノード１１０に伝達された応力が、スタッド５１４から補強プレート５１２に伝達される。よって、各鉄骨部材５０からノード１１０に伝達された応力の一部を補強プレート５１２が受ける（負担する）ので、その分ノード１１０の応力負担が軽減される。
【００９７】
また、補強プレート５１２にスタッド５１４設けることで、補強プレート５１２に圧縮方向の応力がかかる場合における補強プレート５１２の座屈防止作用を発揮する。
【００９８】
更に、補強プレート５１２とシート５２４とが、ノード１１０の外周面を拘束している。よって、ノード１１０に伝達された応力によってノード１１０の外周面が膨出する方向に変形しようとしても、補強プレート５１２とシート５２４によってノード１１０の外周面の変形が抑制されるので、ノード１１０の強度が向上する。
【００９９】
したがって、補強プレート５１２とシート５２４とを有しない構造と比較し、複数の鉄骨部材５０の接合強度が向上する。
【０１００】
なお、本実施形態では、対向配置された補強プレート５１２間がシート５２４よって連結されていたが、これに限定されない。例えば、シートでなく、鋼製等のプレートで連結されていてもよい。また、図１２に二点破線（想像線）で図示しているように、ノード１１０に埋設された支柱部材５３０で補強プレート５１２間が連結されていてもよい。なお、支柱部材５３０で補強プレート５１２が連結されている構成であっても、補強プレート５１２によってノード１１０の外周面を拘束し外周面の変形を抑制する効果を有する。
【０１０１】
要は、ノード１１０の外側から、ノード１１０の外周面の変形を抑制する抑制手段を有する構成であれば、ノード１１０の強度が向上し、複数の鉄骨部材５０の接合強度が向上する。
【０１０２】
また、補強プレート５１２同士が連結されていない構成であってもよい。このように補強プレート５１２同士が連結されていない構成の場合は、ノード１１０の外周面の変形を抑制する抑制効果は小さくなるが、各鉄骨部材５０からノード１１０に伝達された応力の一部を補強プレート５１２が受ける（負担する）効果は、連結された構造と略同程度の効果を有する。
また、補強プレート５１２にはスタッド５１４が形成されていなくてもよい。この場合、補強プレート５１２はノード１１０との応力伝達効果は有しない。
【０１０３】
なお、モルタルを打設した後にその近傍で溶接作業を行なうとモルタル強度が低下する場合がある。よって、補強プレート５１２の端面とエンドプレート５４との接合は、ノード１１０を打設する前に行なうことが望ましい。
【０１０４】
＜その他＞
前述したように、上記実施形態では、鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、Ｘ方向とＹ方向とで構成される同一平面状に配置されているとして説明したが、図１に示すように屋根１１はドーム状とされているので、正確には、各鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、若干傾いて配置されＺ方向に角度をもって接合されている（各鉄骨部材５０同一平面状に配置されていない）。つまり、実際には各鉄骨部材５０が３次元的に接合されている。しかし、鉄骨部材がＺ方向に角度を持つことなくＸ方向とＹ方向とで構成される同一平面状に配置された（鉄骨部材が２次元的に接合された）接合部位にも、本発明を適用することができる。
【０１０５】
なお、図１３に示すように、図５に示す接合部位３０に、更に鉄骨部材５１がＺ方向に大きく角度を持って３次元的に配置され接合された接合部位４０にも本発明を適用することができる。
【０１０６】
また、図示は省略するが、鉄骨部材がノードの中心から略放射状に配置されているような構成の場合等、補強筋をノードの中に球形状に配置して埋設させる構造とすると、鉄骨部材の接合位置による接合強度の差が低減される。
【０１０７】
このように、本発明は、二本の鉄骨部材の軸線が同一又は略同一軸線上に配置された接合部位のみでなく、複数の鉄骨部材の軸線が交差して配置された鉄骨部材の接合部位に適用することができる。
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０８】
１２ 鉄骨構造部
２０ 接合部位
３０ 接合部位
４０ 接合部位
５０ 鉄骨部材
５１ 鉄骨部材
５２ 端部
５４ エンドプレート
６０ スタッド（応力伝達部材）
１１０ ノード（固定部）
１１１ ノード（固定部）
１１４ 外周面
３０４ ＰＣ鋼棒（連結部材）
４０２ ウェブプレート（連結部材）
４０４ スタッド（応力伝達部手段）
４０６ 貫通孔（応力伝達手段）
４０８ コッター（応力伝達部手段）
４５０ 心棒部（連結部材）
５１２ 補強プレート（連結部材）
５１４ スタッド（応力伝達手段）
５４２ 連結プレート（連結部材）
Ｑ 繊維補強モルタル（充填材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨部材の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、鉄骨部材の端部に一体化した端部プレートと、端部プレートを貫通するねじ鉄筋と、ねじ鉄筋の両端に接続する定着金物と、を用い、端部プレートをモルタル部材に突き合わせると共にねじ鉄筋を端部プレート又はモルタル中に定着することで、鉄骨部材とモルタル部材の接合部の納まりを簡潔にすると共に配筋作業性とモルタルの充填性とを確保しながら応力伝達機構を明快にした鉄骨部材とモルタル部材とを接合する接合部構造が提案されている（特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献２には、管体からなる主部材の側面に設けた開口部に、端部にせん断突起を有する副部材を差込み、周りを充填グラウト材で固定することで、溶接作業を少なくして製作コストを低減した鉄骨骨組の接合構造が提案されている（特許文献２を参照）。
【０００４】
特許文献３には、鉄骨部材を相互に間隔を保って突き合わせて鋼材によって連結した後に、鉄骨部材相互の間隔に繊維補強モルタルを充填して一体化することで、接合部分の剛性が大きく、かつ施工の容易な鉄骨部材の接合構造が提案されている（特許文献３を参照）。
【０００５】
特許文献４には、柱と梁とが交差する鉄筋コンクリート造の柱梁仕口部が繊維補強コンクリートによって構成され、梁に設けられ柱梁仕口部の上方及び下方に位置する端部が繊維補強コンクリートと一体となる梁主筋と、梁主筋の端部に設けられた定着強化手段と、柱梁仕口部内の梁主筋の外側に位置し柱に設けられた柱主筋の周囲を取り囲む補強部材と、を備え、両側から柱梁仕口部へ向う梁主筋の端面が互いに向かい合うように構成することで、接合作業を容易に行なうことができ且つ十分な接合強度を得ることができる柱梁仕口部の接合構造が提案されている（特許文献４を参照）。
【０００６】
ここで、ラーメン構造のように梁と柱で構成されていない自由な形態の空間構造とする場合は、鋼構造とする場合が多い。このような自由な形態の空間構造とする場合、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材を接合する必要があるため、例えば、鋳鋼や複雑で高コストの溶接作業等が必要となり施工コストが高くなることが多い。また、鉄骨部材の接合端面の高精度な加工は、高価な製作機械や熟練技能者を必要とすることが多い。
【０００７】
一方、鉄骨部材の接合を低コストで接合できる溶接方法等で鉄骨部材の端部同士を接合すると、設計の自由度が小さくなり形態に制約が生じ、その結果、所望する自由な形態の空間構造とすることが困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２５２８９１号公報
【特許文献２】特開２０００−８７５０４号公報
【特許文献３】特開２００５−２１３８２１号公報
【特許文献４】特開２００８−３１６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
よって、低コストで、鉄骨部材の接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくし、所望する自由な形態の空間構造物を実現させることが求められている。
【００１０】
本発明は、低コストで、鉄骨部材の接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、充填材が固化して形成された固定部と、前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、前記エンドプレート間を連結する連結部材と、前記連結部材に設けられると共に前記固定部の中に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達手段と、を備えている。
【００１２】
したがって、充填材が固化することによって形成される固定部と応力伝達手段が設けられた連結部材とを介して鉄骨部材が接合される。よって、鉄骨部材同士を溶接等で直接接合する構成と比較し、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材を容易に低コストで接合することができる。
【００１３】
また、エンドプレートを介して固定部に応力が伝達されると共に、固定部を介して複数の鉄骨部材の端部間で応力が伝達される。また、連結部材とエンドプレートとを介して、鉄骨部材の端部間の応力伝達がなされる。これにより、複数の鉄鋼部材の端部の接合強度が確保される。更に、各鉄骨部材から伝達された応力を連結部材と固定部との両方で受ける。よって、連結部材が応力伝達手段を有しない構造と比較し、複数の鉄骨部材の接合強度が向上する。
【００１４】
よって、例えば、鉄骨部材の端部同士を溶接で直接接合する構造等と比較し、低コストで複数の鉄骨部材の接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。
【００１５】
請求項２の発明は、複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、充填材が固化して形成された固定部と、前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、前記エンドプレート間を連結する連結部材と、前記エンドプレートから突出するように設けられると共に前記固定部に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達部材と、を備えている。
【００１６】
したがって、複数の鉄骨部材の長手方向の端部に設けられたエンドプレートから突出する応力伝達部材が固定部に埋設されると共に、連結部材がエンドプレートを連結することで、複数の鉄骨部材が接合される。よって、鉄骨部材同士を溶接等で直接接合する構成と比較し、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材を容易に低コストで接合することができる。
【００１７】
また、ある鉄骨部材からエンドプレートと応力伝達部材とを介して固定部に応力が伝達されると共に、固定部に伝達された応力が他の鉄骨部材のエンドプレートと応力伝達部材とを介して他の鉄骨部材に伝達される。更に、連結部材とエンドプレートとを介して、鉄骨部材間の応力伝達がなされる。よって、複数の鉄骨部材の端部同士が溶接等で直接接合されていなくても、複数の鉄骨部材の端部間で応力が伝達されるので、複数の鉄鋼部材の端部の接合強度が確保される。
【００１８】
したがって、低コストで複数の鉄骨部材の端部を接合する接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。
【００１９】
請求項３の発明は、複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、充填材が固化して形成された固定部と、前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、前記エンドプレート間を連結する連結部材と、前記連結部材に設けられると共に前記固定部の中に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達手段と、前記エンドプレートから突出するように設けられると共に前記固定部に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達部材と、を備えている。
【００２０】
したがって、請求項１と請求項２と同様に、低コストで複数の鉄骨部材の端部を接合する接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。
【００２１】
請求項４の発明は、少なくとも対向配置された対を成す前記エンドプレートを有し、前記対向配置された対を成すエンドプレート間を連結する前記連結部材には緊張力が付与され、対向配置された前記エンドプレート間の前記固定部に圧縮力が付与されている。
【００２２】
したがって、固定部における対向配置された対を成すエンドプレート間にかかる引張応力に対する強度が向上する。よって、圧縮力付与手段を有していない構造と比較し、複数の鉄骨部材の端部の接合強度が向上する。
【００２３】
請求項５の発明は、前記充填材は、繊維補強モルタルで構成されている。
【００２４】
したがって、固定部の引張強度とじん性（靭性）とが向上するので、充填材が繊維補強モルタル以外で構成されている場合と比較し、複数の鉄骨部材の接合強度が向上する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、本発明が適用されてない接合構造と比較し、低コストで、鉄骨部材の接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された鉄骨構造部で構成された構造物の屋根を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す斜視図である。
【図３】ノードに埋設されたウェブプレートを図示した図２に対応する斜視図である。
【図４】図２と図３とに示す接合部位の、（Ａ）はノードの内部をＺ方向から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿ったＹ方向と直交する断面を示す断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された図１とは別の接合部位を示す斜視図である。
【図６】ノードに埋設されたウェブプレートを図示した図５に対応する斜視図である。
【図７】ウェブプレート同士の接合部位の他の例を示す図６に対応する図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す（Ａ）はノードに埋設されたウェブプレートを図示した斜視図であり、（Ｂ）はウェブプレートをＺ方向から見た拡大平面図である。
【図９】本発明の第三実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す（Ａ）はノードの内部をＺ方向から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿ったＹ方向と直交する断面を示す断面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態に係る鉄骨部材の接合構造の変形例が適用された接合部位を示す（Ａ）はノードの内部をＺ方向から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿ったＹ方向と直交する断面を示す断面図であり、（Ｃ）は補強筋を示す平面図である。
【図１１】本発明の第四実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第四実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す（Ａ）はノードの内部をＺ方向から見た平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿ったＹ方向と直交する断面を示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された接合部位を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜第一実施形態＞
図１〜図７を用いて、本発明の第一実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された空間構造物について説明する。
【００２８】
図１は、構造物１０の屋根１１を構成する鉄骨構造部１２の斜視図である。鉄骨構造部１２は本発明の第一実施形態に係る鉄骨部材の接合構造が適用された空間構造物とされている。屋根１１は上側に凸状とされたドーム状とされている。また、図１の矢印ＵＰ方向が鉛直方向上側方向を示している。なお、本実施形態においては、後述するＺ方向（法線方向）と鉛直方向（矢印ＵＰ方向）とは一致しない。
【００２９】
鉄骨構造部１２は、主体フレームとしての複数の鉄骨部材５０が接合されることによって構成されている。そして、鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）の端部５２（図４参照）同士が接合される接合部位に、本発明の鉄骨部材の接合構造が適用されている。
本実施形態では、鉄骨部材５０は軸方向と直交する断面が略Ｈ形状のＨ形鋼とされている。しかし、鉄骨部材５０はＨ形鋼に限定されない。Ｈ形鋼以外の形鋼であってもよい。或いは形鋼以外の鋼材であってもよい。
【００３０】
図２は、図１の接合部位２０を示す斜視図である。接合部位２０は、四本の鉄骨部材５０ＸＬ，５０ＸＲ、５０ＹＲ，５０ＹＬが平面視十字状に接合された接合部位とされている。鉄骨部材５０ＸＬ，５０ＸＲはＸ方向に沿って配置され、鉄骨部材５０ＹＲ，５０Ｌは、Ｙ方向に沿って配置されている。
【００３１】
また、以降、Ｘ方向に沿って配置されている部材及び当該部材に設けられている部材には、「Ｘ」又は「ＸＬ，ＸＲ」を付し、Ｙ方向に沿って配置されている部材及び当該部材に接合されている部材には符号の後に「Ｙ」又は「ＹＬ，ＹＲ」を付す。また、Ｚ方向に沿って配置された部材及び当該部品に設けられている部材には「Ｚ」又は「ＺＵ，ＺＬ」を付す。但し、これらを区別して説明する必要がない場合は、Ｘ，ＸＬ，ＸＲ，Ｙ，ＹＬ，ＹＲ、Ｚ，ＺＵ，ＺＬ、Ｕ、Ｌを省略する。
【００３２】
ここで、本実施形態の図１以外の各図において、Ｘ方向とＹ方向とは直交し、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向がＺ方向である。そして、本実施形態では、Ｚ方向から見た場合を平面視とする。本実施形態においては、Ｚ方向はドーム状の屋根１１の法線方向と略一致し、Ｘ方向及びＹ方向はドーム状の屋根１１の接線方向と略一致する。なお、図１と図２とに示すように、Ｚ方向はドーム状の屋根１１の法線方向と略一致し、鉛直方向（矢印ＵＰ）とは必ずしも一致しない。
【００３３】
なお、屋根１１はドーム状とされているので、正確には、各鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、Ｘ方向とＹ方向とで構成される同一平面上になく、若干であるがＺ方向に傾いて配置され接合されている（各鉄骨部材５０は若干ではあるがＺ方向に角度をもって接合されている）。
【００３４】
しかし、判りやすくするため、以降の説明は、図２等に図示されているように、鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、Ｘ方向とＹ方向とで構成される同一平面状に配置されているものとして説明する。言い換えると、鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、Ｘ方向又はＹ方向に沿って配置され、且つ平面視十字状に配置されているものとして説明する。
また、鉄骨部材５０以外のＸ方向及びＹ方向に沿って配置されているとして説明する部材及び当該部材に設けられている部材も、実際にはＺ方向に傾いて配置されていてもよい。
なお、鉄骨構造部１２は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に沿って配置されていない部材によっても構成されている。
【００３５】
図２に示すように、各鉄骨部材５０の端部５２（図４も参照）はノード１１０を介して接合されている。本実施形態においては、ノード１１０は、Ｚ方向に所定の厚みを有する平面視正八角形状のブロック体とされている。また、本実施形態においては、ノード１１０は、型枠などによって形成された充填空間に繊維補強モルタルＱが充填され固化することによって形成されている。なお、繊維補強モルタルＱは、合成繊維や鋼繊維などをモルタルに複合して補強されたモルタル材とされている。
【００３６】
図２〜図４に示すように、ノード１１０におけるＺ方向と直交する壁面二面を外周面１１２Ｕ，１１２Ｌとする（図３と図４（Ｂ）を参照）。また、ノード１１０におけるＺ方向に沿った壁面八面を外周面１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃ，１１４Ｄ，１１４Ｅ，１１４Ｆ，１１４Ｇ、１１４Ｈとする（図４（Ａ）を参照）。
【００３７】
図２〜図４に示すように、各鉄骨部材５０の端部５２には、鋼板等で構成されたエンドプレート５４が設けられている。なお、エンドプレート５４の面外方向（板厚方向）は、鉄骨部材５０の軸方向と一致する。各鉄骨部材５０の端部５２とエンドプレート５４とは、本実施形態では溶接によって接合されている。なお、溶接以外の接合方法で接合されていてもよい。また、ノード１１０の外周面１１４Ｂにエンドプレート５４ＹＬが接触し、外周面１１４Ｄにエンドプレート５４ＸＬが接触し、外周面１１４Ｆにエンドプレート５４ＹＲが接触し、外周面Ｈにエンドプレート５４ＸＲが接触する。
【００３８】
図３と図４とに示すように、各鉄骨部材５０の端部５２に接合されたエンドプレート５４には、複数のスタッド６０が接合されている。各スタッド６０の先端部には、半球状のコブ部６２が形成されている。
なお、スタッドは図３及び図４以外の構造であってもよい。例えば、鉄筋スタッドでもよく、ノード１１０内側の先端には機械式定着部やコブ定着部があってもよい。
【００３９】
なお、スタッド６０は、エンドプレート５４から突出するように設けられると共にノード１１０に埋設され定着することによって、ノード１１０と応力伝達を行なう応力伝達部材とされている。
【００４０】
本実施形態では、鉄骨部材５０Ｘのエンドプレート５４Ｘには、スタッド６０ＸがＸ方向に突出するように接合されている。そして、各スタッド６０Ｘは、Ｙ方向に沿って列状に並び、且つその列がＺ方向に間隔をあけて二つ設けられている。
同様に鉄骨部材５０Ｙのエンドプレート５４Ｙには、スタッド６０ＹがＹ方向に突出するように接合されている。そして、各スタッド６０Ｙは、Ｘ方向に沿って列状に並び、且つその列がＺ方向に間隔をあけて二段設けられている。
なお、スタッド６０は、Ｚ方向に３段以上設けられていてもよいし、１段のみ設けられていてもよい。更に、各スタッド６０は、Ｘ方向又はＹ方向に沿って列状に並んでいなくてもよい。また、スタッド６０は各エンドプレート５４に複数設けられていなくてもよく、各エンドプレート５４に少なくとも一つ以上のスタッド６０が設けられていればよい。
【００４１】
前述したように、ノード１１０の中に、スタッド６０が埋設され定着されている。Ｘ方向に沿って対向して配置された鉄骨部材５０ＸＲのスタッド６０ＸＲのコブ部６２ＸＲと、鉄骨部材５０ＸＬのスタッド６０ＸＬのコブ部６２ＸＬと、が後述するウェブプレート４０２Ｙを間に挟んでＸ方向に間隔をあけて対向して配置されている。
同様に、Ｙ方向に沿って対向して配置された鉄骨部材５０ＹＲのスタッド６０ＹＲのコブ部６２ＹＲと、鉄骨部材５０ＹＬのスタッド６０ＹＬのコブ部６２ＹＬと、が後述するウェブプレート４０２Ｘを間に挟んでＹ方向に間隔をあけて対向して配置されている。
【００４２】
なお、スタッド６０同士が干渉しないように、Ｘ方向に沿って配置された鉄骨部材５０Ｘのスタッド６０Ｘと、Ｙ方向に沿って配置された鉄骨部材５０Ｙのスタッド６０Ｙと、でＺ方向の位置を変えて設けられている。なお、干渉しないように設けられていれば、どのように設けられていてもよいが、本実施形態では、Ｘ方向のスタッド６０ＸがＺ方向外側に配置され、Ｙ方向のスタッド６０Ｙは、その間（Ｚ方向内側）に配置されることで干渉しないように構成されている。
【００４３】
各鉄骨部材５０の端部５２に接合されたエンドプレート５４には、ノード１１０に埋設されるウェブプレート４０２が接合されている。ウェブプレート４０２には、面外方向外側に突出する複数のスタッド４０４が接合されている。
ウェブプレート４０２Ｘは、Ｙ方向を面外方向としてＸ方向に沿って配置されている。ウェブプレート４０２Ｙは、Ｘ方向を面外方向としてＹ方向に沿って配置されている。
【００４４】
別の言い方をすると、ウェブプレート４０２は、エンドプレート５４間を連結し、連結されるエンドプレート５４を有する鉄骨部材５０の軸方向（本実施形態ではＸ方向とＹ方向）と直交する方向（本実施形態ではＺ方向）から見て、ノード１１０と重なるように配置されている。
【００４５】
このように、ノード１１０を間に挟んで配置されたエンドプレート５４間をウェブプレート４０２が連結する。なお、ノード１１０を間に挟んで配置されたエンドプレート５４間とは、対向するエンドプレート５４間だけでなく、隣り合うエンドプレート５４間、例えば、エンドプレート５４ＹＲとエンドプレート５４ＸＬとの間を連結する場合も含む。
【００４６】
更に、ノード１１０のＺ方向から見た中心部分には鋼製の心棒部４５０が、Ｚ方向を軸方向として埋設されている。そして、この心棒部４５０の外周面に各ウェブプレート４０２の先端部が接合されている。よって、各鉄骨部材５０の端部５２間が、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０を介して連結されている。
【００４７】
つぎに、本実施形態の鉄骨部材５０の接合工程について説明する。なお、ここで説明する施工工程は一例であって、他の施工工程であってもよい。
【００４８】
まず、鉄骨部材５０の端部５２にエンドプレート５４を接合し、エンドプレート５４にスタッド６０及びスタッド４０４が設けられたウェブプレート４０２を接合する。鉄骨部材５０を平面視十字状に配置する。そして、十字の中心に配置された心棒部４５０に各ウェブプレート４０２の先端部を接合する。
【００４９】
型枠（図示略）を設け、型枠の中（充填空間）に繊維補強モルタルＱを充填する。このとき、エンドプレート５４が型枠の一部を構成する。そして、繊維補強モルタルＱが固化することでスタッド６０、ウェブプレート４０２、心棒部４５０が埋設されたノード１１０が形成されると共に、鉄骨部材５０の端部５２間が、ノード１１０と、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０と、を介して接合される。
【００５０】
なお、構造物１０（図１参照）の建築現場外の工場で予め鉄骨部材５０が接合された状態のノード１１０を製作して建築現場に運んでもよいし、建築現場で鉄骨部材５０が接合された状態のノード１１０を製作してもよい。
【００５１】
或いは、ドーム状の屋根１１（図１参照）を構成する鉄骨構造部１２の施工時にノード１１０を製作して鉄骨部材５０を組み付けてもよい。なお、この場合、各鉄骨部材５０の接合位置や接合角度を微調整することで、各鉄骨部材５０の製造誤差や施工誤差等を吸収することができる。
【００５２】
ここまでは、上述したように図１の接合部位２０（図２参照）を用いて説明したが、鉄骨構造部１２の他の接合部位も本発明が適用された接合構造とされている。
【００５３】
例えば、図１に示す六本の鉄骨部材５０が接合部位３０（図５参照）も本発明が適用された接合構造とされている。よって、つぎに、図１の六本の鉄骨部材５０が接合された接合部位３０の接合構造を、図５と図６とを用いて簡単に説明する。
【００５４】
図５と図６とに示すように、ノード１１１は、Ｚ方向に所定の厚みを有する平面視九角形状のブロック体とされている。そして、六本の各鉄骨部材５０が、ノード１１０と、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０と、を介して接合される。
【００５５】
各鉄骨部材５０の軸線は、平面視においてノード１１０の中心点で交差するように配置されている。六本の鉄骨部材５０の内、五本の鉄骨部材５０は等角度間隔で放射状に配置されている。そして、残り一本の鉄骨部材５０は、等角度間隔で配置された鉄骨部材５０の内の二本の間に配置されている。
【００５６】
なお、図６では、エンドプレート５４に接合されたスタッド６０の図示は省略されている。
【００５７】
つぎに本実施形態の作用及び効果について説明する。
複数（接合部位２０では四本、接合部位３０では六本の）の鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、ノード１１０、１１１と、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０と、を介して接合される。また、鉄骨部材５０の端部５２に設けられたエンドプレート５４から突出したスタッド６０がノード１１０、１１１に埋設されることによっても、複数の鉄骨部材５０が接合される。
【００５８】
そして、ある鉄骨部材５０からエンドプレート５４とスタッド６０とを介してノード１１０、１１１に応力が伝達されると共に、ノード１１０、１１１に伝達された応力が他の鉄骨部材５０のエンドプレート５４とスタッド６０とを介して他の鉄骨部材５０に伝達される。また、ウェブプレート４０２には応力伝達を行なうスタッド４０４を有しているので、ウェブプレート４０２を介しても応力がノード１１０、１１１に伝達されると共に伝達された応力がウェブプレート４０２を介して他の鉄骨部材５０に伝達される。更に、エンドプレート５４と、ウェブプレート４０２及び心棒部４５０と、を介して、鉄骨部材５０の端部５２間の応力伝達がなされる。これらにより、複数の鉄鋼部材５０の接合強度が確保される。
【００５９】
例えば、接合部位２０の場合では、鉄骨部材５０ＸＬからエンドプレート５４ＸＬ、スタッド６０ＸＬ、ウェブプレート４０２ＸＬを介してノード１１０に応力が伝達されると共に、ノード１１０に伝達された応力がエンドプレート５４ＸＲ，５４ＹＬ，５４ＹＲ、スタッド６０ＸＲ，６０ＹＬ，６０ＹＲ、ウェブプレート４０２ＸＲ、４０２ＹＬ，４０２ＹＲを介して他の鉄骨部材５０ＸＲ，５０ＹＬ，５０ＹＲに伝達される。
【００６０】
更に、鉄骨部材５０ＸＬのエンドプレート５４ＸＬとウェブプレート４０２ＸＬ及び心棒部４５０とを介して、ウェブプレート４０２ＸＲ，４０２ＹＬ，４０２ＹＲとエンドプレート５４ＸＲ，５４ＹＬ，５４ＹＲから他の鉄骨部材５０ＸＲ，５０ＹＬ，５０ＹＲに応力が伝達される。
【００６１】
よって、複数の鉄骨部材５０の端部５２同士が溶接等で直接接合されていなくても、ノード１１０、１１１とウェブプレート４０２及び心棒部４５０とを介して複数の鉄骨部材５０の端部５２間で応力が伝達されるので、複数の鉄骨部材５０の端部５２の接合強度が確保される。
【００６２】
また、繊維補強モルタルＱが固化することによって形成されるノード１１０、１１１とウェブプレート４０２及び心棒部４５０とによって、鉄骨部材５０が接合されている。よって、鉄骨部材５０同士を溶接等で直接接合する構成と比較し、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材５０を容易に低コストで接合することができる。
【００６３】
したがって、低コストで複数の鉄骨部材５０の端部５２を接合する接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。この結果、所望する自由な形態の空間構造物（本実施形態ではドーム状の屋根１１）を容易に低コストで実現することができる。
【００６４】
なお、ノード１１０、１１１は繊維補強モルタルＱが固化することによって形成されているので、繊維補強モルタルＱ以外の充填材でノード１１０、１１１が構成されている場合と比較し、ノード１１０、１１１の引張強度とじん性（靭性）とが向上する。よって、エンドプレート５４からスタッド６０及びウェブプレート４０２を介してノード１１０、１１１にかかる引張応力に対する強度が大きくなる。したがって、ノード１１０、１１１が繊維補強モルタルＱ以外の充填材で構成されている場合と比較し、複数の鉄骨部材５０の端部５２の接合強度が向上する。
【００６５】
なお、本実施形態の接合部位２０、３０においては、ノード１１０、１１１にかかる圧縮方向の応力は主にエンドプレート５４によって伝達され、ノード１１０、１１１にかかる引張方向の応力は主にウェブプレート４０２とスタッド６０とによって伝達される。
【００６６】
なお、本実施形態では、ノード１１０、１１１は、繊維補強モルタルＱで構成されていたが、これに限定されない。他の充填材であってもよい。例えば、繊維補強されたコンクリートやグラウト等の充填材でノードが形成されていてもよい。或いは、繊維補強されていないモルタル、コンクリート、グラウト等の充填材でノードが形成されていてもよい。
【００６７】
ウェブプレート４０２のスタッド４０４とエンドプレート５４のスタッド６０とは設けられていなくてもよい。
【００６８】
ここで、本実施系形態では、各ウェブプレート４０２の先端部が心棒部４５０の外周面に接合されていたが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、隣り合うウェブプレート４０２の側面を連結プレート５４２で接合してもよい。
或いは、図示は省略するが、各ウェブプレート４０２の先端部同士を直接接合してもよい。
【００６９】
＜第二実施形態＞
つぎに本発明の第二実施形態に係る鉄骨部材の接合構造について、図８を用いて説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７０】
ウェブプレート４０２には、面外向に貫通する貫通孔４０６が形成されている。そして、図８（Ｂ）に示すように、貫通孔４０６に繊維補強モルタルＱ（図２を参照）が入り込み固化することで、繊維補強モルタルＱで構成されたコッター４０８が形成される。なお、図８では、エンドプレート５４に接合されたスタッド６０の図示は省略されている。
【００７１】
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。
鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）の端部５２からエンドプレート５４、スタッド６０、及びウェブプレート４０２のコッター４０８を介してノード１１０に応力が伝達される。また、ノード１１０に伝達された応力がエンドプレート５４、スタッド６０、及びウェブプレート４０２のコッター４０８を介して他の鉄骨部材５０に伝達される。
【００７２】
したがって、コッター４０８が形成されたウェブプレート４０２が設けられていない構造と比較し、複数の鉄骨部材５０の接合強度が向上する。
【００７３】
また、図８（Ｂ）に示すように、貫通孔４０６に補強筋４０９を挿通してもよい。そして、補強筋４０９を挿通させることで、応力伝達性能が更に向上し、その結果、複数の鉄骨部材５０の接合強度が更に向上する。
【００７４】
＜第三実施形態＞
つぎに本発明の第三実施形態に係る鉄骨部材の接合構造について、図９を用いて説明する。なお、第一実施形態及び第二実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７５】
図９に示すように、ノード１１０におけるＺ方向と直交する壁面八面のうち、鉄骨部材５０のエンドプレート５４が接している対向する外周面１１４Ｄと外周面１１４Ｈの間、及び、外周面１１４Ｂと外周面１１４Ｆとの間、を貫通するようにシース管３０２が埋設されている。なお、シース管３０２はＸ方向とＹ方向に沿って平面視十字状に配置されると共に（図９（Ａ）参照）、Ｚ方向に間隔をあけて配置されている（図９（Ｂ）参照）。
【００７６】
また、エンドプレート５４におけるシース管３０２に対応する位置に挿通孔（図示略）が形成され、シース管３０２と挿通孔とにＰＣ鋼棒３０４が挿通されている。ＰＣ鋼棒３０４の両軸端のナット３０６を締め込むことによって、ＰＣ鋼棒３０４に緊張力が付与され、これにより対向配置されたエンドプレート５４ＸＬとエンドプレート５４ＸＲとの間と、対向配置されたエンドプレート５４ＹＬとエンドプレート５４ＹＲとの間と、にプレストレス（圧縮力）が付与されている。
【００７７】
また、ノード１１０の中には、鉄筋で構成された補強筋１２０Ｘ，１２０Ｙが埋設されている。補強筋１２０Ｘと補強筋１２０Ｙとは、平面視格子状に配置され且つ補強筋１２０と補強筋１２０Ｙとが交差した部位で接合されている。
【００７８】
図９（Ｂ）に示すように、補強筋１２０Ｘ，１２０Ｙが平面視格子状に配置されて接合された格子状鉄筋は、Ｚ方向に間隔をあけて二つ配置されている。また、各補強筋１２０の端部は、Ｚ方向内側に向けて湾曲され、定着されている。つまり、Ｘ方向及びＹ方向から見ると補強筋１２０は略Ｕ字形状とされている。
【００７９】
つぎに本実施形態の作用及び効果について説明する。
ＰＣ鋼棒３０４に緊張力が付与されることによって、ノード１１０にプレストレス（圧縮力）が付与され、この結果、ノード１１０にかかる引張応力に対する強度が向上する。よって、ノード１１０にプレストレス（圧縮力）が付与されていない構成と比較し、複数の鉄骨部材５０の接合強度が向上する。
【００８０】
また、埋設された補強筋１２０によってノード１１０の強度（特に引張強度）が向上する。よって、補強筋１２０が埋設されていない構成と比較し、複数の鉄骨部材５０の端部５２の接合強度が向上する。
【００８１】
なお、本実施形態では、緊張材として、ＰＣ鋼棒３０４を用いたがこれに限定されない。例えば、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、或いは炭素繊維やビニロン繊維などの繊維材料で構成された線材であってもよい。
【００８２】
なお、本実施形態では、補強筋１２０Ｘと補強筋１２０Ｙとが平面視格子状に配置されていたが、これに限定されない。
【００８３】
例えば、図１０に示す変形例のように、平面視同心円状に配筋された第一補強筋１２２と、第一補強筋１２２の円中心から放射状に配筋された第二補強筋１２４と、が接合され埋設された構成であってもよい。
【００８４】
変形例の第一補強筋１２２と第二補強筋１２４とは、Ｚ方向に間隔をあけて二つ組、配置されている。また、各第二補強筋１２４の外側の端部は、Ｚ方向内側に向けて湾曲され、定着されている。つまり、Ｘ方向及びＹ方向から見ると補強筋１２０は略Ｌ字形状とされている。
【００８５】
なお、平面視において、第一補強筋１２２と、該第一補強筋１２２の中心部から放射状に配筋された第二補強筋１２４と、を有する構造とすると、ノード１１０の平面視における強度が略均等に向上する。よって、鉄骨部材５０の端部５２がノード１１０に接合された接合位置等による接合強度の差が低減される。各鉄骨部材５０が平面視略十字形状以外に配置された構成の接合部位、例えば、各鉄骨部材５０が等角間隔で接合された接合部位３０（図１、図５参照））や各鉄骨部材５０がばらばらの角度間隔で配置された接合部位（図示略）等に適用すると好適とされる。
【００８６】
＜第四実施形態＞
つぎに本発明の第四実施形態に係る鉄骨部材の接合構造について、図１１と図１２とを用いて説明する。なお、第一実施形態〜第三実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８７】
ノード１１０におけるＺ方向外側の外周面１１２Ｕ，１１２Ｌ（図３と図４（Ｂ）を参照）に接触するように補強プレート５１２が設けられている。つまり、補強プレート５１２ＺＵと補強プレート５１２ＺＬとは、ノード１１０を間に挟んでＺ方向に対向して配置されている（図１４（Ｂ）参照）。補強プレート５１２の内面（ノード１１０側の面）には、Ｚ方向に突出しノード１１０に埋設され定着するスタッド５１４が接合されている。また、補強プレート５１２の端面は、エンドプレート５４に接合されている。
【００８８】
ノード１１０におけるＺ方向に沿った壁面八面を構成する外周面における鉄骨部材５０が接合されていない（エンドプレート５４が接触していない）外周面１１４Ａ，１１４Ｃ，１１４Ｅ，１１４Ｇには、シート５２４Ａ，５２４Ｃ，５２４Ｅ，５２４Ｇが設けられている。なお、本実施形態では、シート５２４は炭素繊維で構成されたシートとされている。なお、以降、各シートを区別する必要がない場合は単にシート５２４と記す。
【００８９】
シート５２４のＺ方向両端はＺ方向に間隔をあけて対向配置された補強プレート５１２に接合されている。別の言い方をすると、二枚の補強プレート５１２が対向して配置され、対向配置された補強プレート５１２間がノード１１０の外周面に沿って設けられたシート５２４よって連結されている。
【００９０】
よって、各エンドプレート５４は、補強プレート５１２によって連結されている。また、補強プレート５１２とシート５２４がノード１１０の外周面を拘束する。なお、シート５２４とエンドプレート５４とは、接合されていてもよいし、接合されていなくてもよい。
【００９１】
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。
複数の鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、ノード１１０と補強プレート５１２とを介して接合される。また、鉄骨部材５０の端部５２に設けられたエンドプレート５４から突出したスタッド６０がノード１１０に埋設され定着することによっても、複数の鉄骨部材５０が接合される。
【００９２】
そして、ある鉄骨部材５０からエンドプレート５４とスタッド６０とを介してノード１１０に応力が伝達されると共に、ノード１１０に伝達された応力が他の鉄骨部材５０のエンドプレート５４とスタッド６０とを介して他の鉄骨部材５０に伝達される。また、補強プレート５１２には応力伝達を行なうスタッド５１４を有しているので、補強プレート５１２を介しても応力がノード１１０に伝達されると共に伝達された応力が補強プレート５１２を介して他の鉄骨部材５０に伝達される。更に、補強プレート５１２とシート５２４を介して、鉄骨部材５０の端部５２間の応力伝達がなされる。これらにより、複数の鉄鋼部材５０の接合強度が確保される。
【００９３】
よって、複数の鉄骨部材５０の端部５２同士が溶接等で直接接合されていなくても、複数の鉄骨部材５０の端部５２間で応力が伝達されるので、複数の鉄骨部材５０の端部５２の接合強度が確保される。
【００９４】
また、繊維補強モルタルＱが固化することによって形成されるノード１１０、１１１と補強プレート５１２とによって、鉄骨部材５０が接合されている。よって、鉄骨部材５０同士を溶接等で直接接合する構成と比較し、多種多様な角度をもって取り合う鉄骨部材５０を容易に低コストで接合することができる。
【００９５】
したがって、低コストで複数の鉄骨部材５０の端部５２を接合する接合強度を確保しつつ、設計の自由度を大きくすることができる。この結果、所望する自由な形態の空間構造物を容易に低コストで実現することができる。
【００９６】
また、各鉄骨部材５０からエンドプレート５４とスタッド６０とを介してノード１１０に伝達された応力が、スタッド５１４から補強プレート５１２に伝達される。よって、各鉄骨部材５０からノード１１０に伝達された応力の一部を補強プレート５１２が受ける（負担する）ので、その分ノード１１０の応力負担が軽減される。
【００９７】
また、補強プレート５１２にスタッド５１４設けることで、補強プレート５１２に圧縮方向の応力がかかる場合における補強プレート５１２の座屈防止作用を発揮する。
【００９８】
更に、補強プレート５１２とシート５２４とが、ノード１１０の外周面を拘束している。よって、ノード１１０に伝達された応力によってノード１１０の外周面が膨出する方向に変形しようとしても、補強プレート５１２とシート５２４によってノード１１０の外周面の変形が抑制されるので、ノード１１０の強度が向上する。
【００９９】
したがって、補強プレート５１２とシート５２４とを有しない構造と比較し、複数の鉄骨部材５０の接合強度が向上する。
【０１００】
なお、本実施形態では、対向配置された補強プレート５１２間がシート５２４よって連結されていたが、これに限定されない。例えば、シートでなく、鋼製等のプレートで連結されていてもよい。また、図１２に二点破線（想像線）で図示しているように、ノード１１０に埋設された支柱部材５３０で補強プレート５１２間が連結されていてもよい。なお、支柱部材５３０で補強プレート５１２が連結されている構成であっても、補強プレート５１２によってノード１１０の外周面を拘束し外周面の変形を抑制する効果を有する。
【０１０１】
要は、ノード１１０の外側から、ノード１１０の外周面の変形を抑制する抑制手段を有する構成であれば、ノード１１０の強度が向上し、複数の鉄骨部材５０の接合強度が向上する。
【０１０２】
また、補強プレート５１２同士が連結されていない構成であってもよい。このように補強プレート５１２同士が連結されていない構成の場合は、ノード１１０の外周面の変形を抑制する抑制効果は小さくなるが、各鉄骨部材５０からノード１１０に伝達された応力の一部を補強プレート５１２が受ける（負担する）効果は、連結された構造と略同程度の効果を有する。
また、補強プレート５１２にはスタッド５１４が形成されていなくてもよい。この場合、補強プレート５１２はノード１１０との応力伝達効果は有しない。
【０１０３】
なお、モルタルを打設した後にその近傍で溶接作業を行なうとモルタル強度が低下する場合がある。よって、補強プレート５１２の端面とエンドプレート５４との接合は、ノード１１０を打設する前に行なうことが望ましい。
【０１０４】
＜その他＞
前述したように、上記実施形態では、鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、Ｘ方向とＹ方向とで構成される同一平面状に配置されているとして説明したが、図１に示すように屋根１１はドーム状とされているので、正確には、各鉄骨部材５０の軸方向（長手方向）は、若干傾いて配置されＺ方向に角度をもって接合されている（各鉄骨部材５０同一平面状に配置されていない）。つまり、実際には各鉄骨部材５０が３次元的に接合されている。しかし、鉄骨部材がＺ方向に角度を持つことなくＸ方向とＹ方向とで構成される同一平面状に配置された（鉄骨部材が２次元的に接合された）接合部位にも、本発明を適用することができる。
【０１０５】
なお、図１３に示すように、図５に示す接合部位３０に、更に鉄骨部材５１がＺ方向に大きく角度を持って３次元的に配置され接合された接合部位４０にも本発明を適用することができる。
【０１０６】
また、図示は省略するが、鉄骨部材がノードの中心から略放射状に配置されているような構成の場合等、補強筋をノードの中に球形状に配置して埋設させる構造とすると、鉄骨部材の接合位置による接合強度の差が低減される。
【０１０７】
このように、本発明は、二本の鉄骨部材の軸線が同一又は略同一軸線上に配置された接合部位のみでなく、複数の鉄骨部材の軸線が交差して配置された鉄骨部材の接合部位に適用することができる。
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０８】
１２ 鉄骨構造部
２０ 接合部位
３０ 接合部位
４０ 接合部位
５０ 鉄骨部材
５１ 鉄骨部材
５２ 端部
５４ エンドプレート
６０ スタッド（応力伝達部材）
１１０ ノード（固定部）
１１１ ノード（固定部）
１１４ 外周面
３０４ ＰＣ鋼棒（連結部材）
４０２ ウェブプレート（連結部材）
４０４ スタッド（応力伝達部手段）
４０６ 貫通孔（応力伝達手段）
４０８ コッター（応力伝達部手段）
４５０ 心棒部（連結部材）
５１２ 補強プレート（連結部材）
５１４ スタッド（応力伝達手段）
５４２ 連結プレート（連結部材）
Ｑ 繊維補強モルタル（充填材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、
充填材が固化して形成された固定部と、
前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、
前記エンドプレート間を連結する連結部材と、
前記連結部材に設けられると共に前記固定部の中に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達手段と、
を備える鉄骨部材の接合構造。
【請求項２】
複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、
充填材が固化して形成された固定部と、
前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、
前記エンドプレート間を連結する連結部材と、
前記エンドプレートから突出するように設けられると共に前記固定部に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達部材と、
を備える鉄骨部材の接合構造。
【請求項３】
複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、
充填材が固化して形成された固定部と、
前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、
前記エンドプレート間を連結する連結部材と、
前記連結部材に設けられると共に前記固定部の中に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達手段と、
前記エンドプレートから突出するように設けられると共に前記固定部に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達部材と、
を備える鉄骨部材の接合構造。
【請求項４】
少なくとも対向配置された対を成す前記エンドプレートを有し、
前記対向配置された対を成すエンドプレート間を連結する前記連結部材には緊張力が付与され、対向配置された前記エンドプレート間の前記固定部に圧縮力が付与されている、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の鉄骨部材の接合構造。
【請求項５】
前記充填材は、繊維補強モルタルで構成されている、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の鉄骨部材の接合構造。
【請求項１】
複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、
充填材が固化して形成された固定部と、
前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、
前記エンドプレート間を連結する連結部材と、
前記連結部材に設けられると共に前記固定部の中に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達手段と、
を備える鉄骨部材の接合構造。
【請求項２】
複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、
充填材が固化して形成された固定部と、
前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、
前記エンドプレート間を連結する連結部材と、
前記エンドプレートから突出するように設けられると共に前記固定部に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達部材と、
を備える鉄骨部材の接合構造。
【請求項３】
複数の鉄骨部材の軸方向の端部を接合する鉄骨部材の接合構造であって、
充填材が固化して形成された固定部と、
前記鉄骨部材の前記端部に設けられ、前記固定部の外周面に接触し、前記固定部と応力伝達を行なうエンドプレートと、
前記エンドプレート間を連結する連結部材と、
前記連結部材に設けられると共に前記固定部の中に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達手段と、
前記エンドプレートから突出するように設けられると共に前記固定部に埋設され、前記固定部と応力伝達を行なう応力伝達部材と、
を備える鉄骨部材の接合構造。
【請求項４】
少なくとも対向配置された対を成す前記エンドプレートを有し、
前記対向配置された対を成すエンドプレート間を連結する前記連結部材には緊張力が付与され、対向配置された前記エンドプレート間の前記固定部に圧縮力が付与されている、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の鉄骨部材の接合構造。
【請求項５】
前記充填材は、繊維補強モルタルで構成されている、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の鉄骨部材の接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２４６８８５（Ｐ２０１１−２４６８８５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１８０８８（Ｐ２０１０−１１８０８８）
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
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