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こちらの記事では、剛接合とはどんな接合方法なのかご紹介いたします。

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剛接合とは

剛接合とは柱と梁が一体化するように溶接して接合する方法です。

剛接合では部材同士が一体化しているため、地震などの外力が加えられても揺れにくく、接合部が変形しません。このように、剛接合で構築された建築物は耐震性が高く保たれている点がメリットです。

しかしその分、柱や梁などには曲げモーメントが発生するため、変形するケースもあります。また、柱や梁が大きくなる点もデメリットだと言えます。

ラーメン構造で使われる

剛接合はラーメン構造で使用されている接合方法です。

ラーメン構造とは標準的な建物の構造形式で、間口を広く取れることからマンションや公共の建築物などに広く採用されています。

また、ラーメン構造の由来はドイツ語の「Rahmen」からきており、日本語では「枠」や「額縁」などの意味を持ちます。ラーメン構造は名前のとおり、部材を剛接合することで強固な枠を作り、耐震性を保っています。

剛接合の必要性

剛接合は柱と梁を接合するのに必須の接合方法です。

部材を一体化することで骨組みに外力が加わっても接合部が変形しない剛接合は、柱と梁によって抵抗するラーメン構造に必要な接合方法です。

空間を広く利用できるラーメン構造は、現在もっとも広く用いられており、ラーメン構造にするための柱と梁の一体化には剛接合が必須となります。

ピン接合とは

ピン接合とは部材を一体化せずに接合する方法です。

柱や梁などを一体化せずに留めるため、ピン接合では接合部が自由に回転します。そのため、曲げモーメントが発生せず、構造設計も簡単にできるというメリットがあります。

また、ピン接合はブレース構造やトラス構造の接合や、剛接合する必要がない二次部材などの接合に用いられています。

剛接合とピン接合の違い

剛接合は部材同士を一体化する接合方法、ピン接合は部材同士を一体化しない接合方法です。

剛接合は骨組みとして使用する柱と梁を溶接することで、外力に対抗する構造形式となっており、空間を最大限利用できます。

一方、ピン接合は溶接せずに接合するため、接合部が回転します。そのため、曲げモーメントが発生しませんが、構造上斜め部材のブレースが必要になるため、剛接合の建築物のように空間を広く利用することができません。

剛接合の種類3選

剛接合には3つの種類があります。

剛接合は部材同士を溶接して一体化することで、変形しにくく強固な接合部にする接合方法です。しかし、ひとくちに剛接合といっても具体的な接合方法には違いがあります。

ここでは剛接合の種類3選をご紹介しますので、参考にしてみてはいかがでしょうか。

剛接合の種類1：機械的接合方法

機械的接合方法とはボルトで繋ぎ合わせる接合方法です。

機械的接合方法は部材同士を接合する際に、ネジやボルト、おりこみ、カシメなどを使用して繋ぎ合わせる手法です。

また、機械的接合方法はさらに「ボルト接合」と「ピン接合」にわかれますが、剛接合に該当するのは高力ボルトを使用したボルト接合です。

剛接合の種類2：治金的接合方法

治金的接合方法とは熱で溶かして繋ぎ合わせる接合方法です。

治金的接合方法は溶接による接合方法のことで、融解や圧力などの力によって部材同士を接合します。部材を溶かして一体化させることから、つなぎ目が非常に強固になります。

治金的接合方法は鋼材を接合する場合にもっともよく利用されており、最低でも3tfの耐力を持つように施工します。

剛接合の種類3：梁継手

梁継手とは梁同士を一体化させる継手の剛接合のことです。

継手とは2つの部材を一体化するための剛接合のことで、一般的には主に大梁に設けられる高力ボルト摩擦接合による剛接合のことを指します。

また、梁継手は言葉のとおり梁同士を一体化させる継手のことで、プレート上から高力ボルトでウェブを留めることで接合します。

剛接合で建てられた建物の特徴6選

剛接合で建てられた建物にはさまざまな特徴があります。剛接合はラーメン構造に必須の接合方法ですが、剛接合を採用している建物はどのような特徴を持つのでしょうか。

ここでは剛接合で建てられた建物の特徴6選をご紹介しますので、どのような特徴があるのかぜひ参考にしてみてください。

剛接合で建てられた建物の特徴1：耐震力がある

剛接合で建てられた建物は非常に優れた耐震性を持ちます。

剛接合では柱や梁などの部材を溶接などの方法で一体化することから、太く一体化した枠のような構造になっています。そのため、地震などによって外力が加わっても揺れにくく、非常に高い耐震性を保っています。

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また、剛接合によって構築されたラーメン構造の建築物も耐震性に優れているという特徴を持ちます。

剛接合で建てられた建物の特徴2：地震などの水平荷重に耐える

剛接合で建てられた建物は水平荷重に耐えられます。

ピン接合の構造物の場合、軸組にブレースなどを組み込まなければ、地震などによる水平荷重によって軸組が揺れて建物を歪めることになります。

一方、剛接合の場合は部材同士が一体化された強固な接合部となっているため、地震や風などの水平荷重が加わっても柱と梁が一体となって耐えることが可能です。

剛接合で建てられた建物の特徴3：補強材を必要としない

剛接合で建てられた建物は補強材が不要です。ピン接合の構造物の場合は軸組が回転することから、ブレースなどを組み込まなければ地震などの外力に耐えられません。

一方、剛接合の場合は接合部を一体化することで耐震性を高く保っていることから、耐震壁やブレースなどの補強材を使用しなくても柱と梁のみで地震などに耐えられます。

剛接合で建てられた建物の特徴4：柱1本で片持ち梁が可能

剛接合で建てられた建物は片持ち梁も可能です。

片持ち梁とは一般的な梁が両端で支えられているのに対し、1点のみでしか支えられていない梁のことです。例えば、屋根のひさしやバルコニーなども片持ち梁と同様の片持ち形状となっています。

片持ち梁は構造的に不安があることから、固定端の接合部には余裕を持った設計が必要ですが、剛接合であれば柱を梁が一体化できるため、柱1本での片持ち梁も実現できます。

剛接合で建てられた建物の特徴5：広い空間を実現できる

剛接合で建てられた建物は間口を広く取れます。

ピン接合で部材を接合したブレース構造の建築物の場合、柱や梁だけでなく斜め材であるブレースを使用することから、大きな窓の取り付けや広い空間の使用ができません。

一方、剛接合の場合はブレースなどが不要なため、間口を最大限活用して開放感のある広い空間を実現できます。

剛接合で建てられた建物の特徴6：接合部分は変形しない

剛接合で建てられた建物は接合部分が変形しないという特徴があります。

剛接合では骨組みである柱や梁が一体化していることから、外力が加えられて部材が変形したとしても接合部自体の変形はありません。

逆に、ピン接合は接合部が回転することから曲げモーメントが発生せず、部材は変形しにくいですが、接合部は変形しやすいという特徴があります。

剛接合方法は柱と梁が大きくなるデメリットがある

剛接合は枠によって支えることから柱や梁が大きくなります。

剛接合の建築物は柱と梁だけで水平荷重に耐えるという構造になっているため、どうしても部材が大きくなります。また、部材が大きい分だけ建築費用も高くなる点は、剛接合の建物のデメリットだと言えるでしょう。

剛接合は建築用コンテナなどにも使われる

建築用コンテナにも剛接合が使用されています。

建築用コンテナには高い強度が求められますが、剛接合のラーメン構造にすることによって高い強度を実現できます。

剛接合であればシンプルな構造でもコンテナが崩壊することはなく、コンテナの壁部分に窓や出入口といった間口部を設けても強度が失われる心配がありません。

剛接合は重量鉄骨造や鉄筋コンクリート造の骨組みとなっている

剛接合はさまざまな構造物に採用されている強固な接合方法です。

剛接合では柱や梁などの部材を一体化することでしっかりと接合することから、地震などに強く接合部が変形しないというメリットがあります。

ぜひこの記事でご紹介した剛接合やピン接合の概要、剛接合の種類、剛接合で建てられた建物の特徴などを参考に、剛接合の特徴について理解を深めてみてください。

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