鉄骨構造物柱梁接合部の梁と内ダイアフラム直結工法
【課題】従来、建築鉄骨柱梁接合部は角形鋼管柱を建物階毎に切断して、サイコロ製作の小組立、サイコロにＨ形鋼梁取付の中組立、更に角形鋼管柱取付の大組立の工程を得て製作しているが、複雑で工数が掛かり、その上ダイアフラムが柱から張り出して、ダイアフラム外周部が傘折れ現象・熱歪み脆化・壁じまいの悪さ等により目違い・脆化・内部空間の縮小等を起こして、問題になっている。
【解決手段】本発明では、角形鋼管柱を各階ごとに切断することなく、内ダイアフラムと角形鋼管柱を溝溶接し、更に、Ｈ形鋼梁を、溝溶接部を含めて多層盛りの一つの溶接部で溶接接合することによりこれらの問題を解決した。
【解決手段】本発明では、角形鋼管柱を各階ごとに切断することなく、内ダイアフラムと角形鋼管柱を溝溶接し、更に、Ｈ形鋼梁を、溝溶接部を含めて多層盛りの一つの溶接部で溶接接合することによりこれらの問題を解決した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築鉄骨構造物の柱梁接合部において、梁と内ダイアフラムを溝溶接で直結する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術では、建築鉄骨構造物の柱梁接合部は、接合部は図１に示すように、薄鋼板によるダイアフラム１と短い角形鋼管２との間で溶接６を施すことによりサイコロを形成させ、このサイコロとＨ形鋼梁フランジ４を溶接接合７し、更に、該サイコロと角形鋼管柱５とを溶接接合して構成する事が多い。この従来の技術では、図２に示すように、サイコロの角形鋼管２とダイアフラム１との溶接６及びサイコロのダイアフラム１とＨ形鋼フランジ４の溶接７は裏当金１０を用いて片側溶接で実施されている。このダイアフラム１と梁フランジ４との従来溶接方法では、フランジ４の接合予定端部の開先加工をしてから、裏当金１０の製作及び裏当金取付の仮付溶接８を行い、本溶接７を実施している。また、ダイアフラム１と角形鋼管２又は５との溶接も角形鋼管２又は５の接合予定端部の開先加工をしてから、裏当金１０の製作及び裏当金取付の仮付溶接８を行いダイアフラム１と角形鋼管２又は５との本溶接６を実施している。
【０００３】
更に、特願２０００−２０２５８２（特開２００１−２５９８３０）において、図３の一例に示すように、溶接継手部材１３端部の裏面に非消耗式銅当金１２をあてがい肉盛溶接１４を行った後、開先加工を１３Ｃの位置で肉盛部１４を含めて開先加工して、図５のように部材１３と肉盛部１４を含めた開先１５を得て、図６に示すように、消耗式の裏当金や裏当材を用いず、部材１６と１３を片側から溶接施工する片側溶接方法で継手溶接１７をし、溶接継手部材端部の部材の板厚１８を超えるのど厚１９を獲得する技術の方法がある。
【０００４】
また、特願２００２−０６１３２６（特開２００３−２６０５９１）において、図４の一例に示すように、溶接継手部材１３端部の裏面に板厚３ｍｍ程度の薄鋼板２８をあてがい、肉盛溶接１４を行った後、開先加工を１３Ｃの位置で部材１３の端部のみを開先加工を行い、図５のように部材１３と肉盛部１４を含めた開先１５を得て、図６に示すように、消耗式の裏当金や裏当材を用いず、部材１６と１３を片側から溶接施工する片側溶接方法で継手溶接１７をし、溶接継手部材端部の部材の板厚１８を超えるのど厚１９を獲得する技術の方法がある。
【０００５】
また。図７に示すように、角形鋼管柱５の内面側にＨ形鋼梁フランジと同じ高さの位置に４内ダイアフラムを取り付ける方法が用いられることがある。
【０００６】
また、特願平０６−３３１３０３（特開平０８−１５８４７６）にあるように、角形鋼管柱にボルト貫通孔をあけてＨ鋼構造仕口部内部に内ダイアフラムを取付けこの内ダイアフラムにめねじを加工し，このめねじに、梁端部に取り付けたエンドプレートのボルト孔を通して高力ボルトを入れてエンドプレート側でナットを締めて梁を固定接合することを特徴とする内ダイアフラムと梁の接合を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２５９８３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２６０５９１号公報
【特許文献３】特開平０８−１５８４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の建築鉄骨柱梁接合部では、殆どが図１で示すサイコロで製作されており、図１及び図２に示すように、ダイアフラム１・角形鋼管２・裏当金１０・エンドタブ等部材が多く、溶接６は角形鋼管２の周囲に一周しており溶接量が多い。そのため、部品製作コストが掛かると共に、サイコロ製作後角形鋼管柱から張り出したダイアフラムが折れ曲がり、いわゆる傘折れ現象が起きて、ダイアフラム１と梁フランジ４との間で目違いが起こりやすいと言う問題がある。このようにダイアフラムが柱から張り出していると外壁を該ダイアフラムの外に作る必要があり建設上取り合いが悪くなると共に居住空間が狭くなる。また、ダイアフラムの使用材料が増加するなどの問題がある。また、裏当金１０を角形鋼管２の端部内周に取付け仮付溶接８を行うのは手間とコストが掛かる。また、角形鋼管２とダイアフラム１の溶接６を全周に亘って行うため、溶接量が多いので溶接残留応力が大きくなるだけでなく、裏当金１０を用いると部材４，５との間で切り欠きが出来て応力集中が発生し、強度を弱める結果となる。
【０００９】
また、図２に示すように、従来、スカラップ１１を用いているが、ダイアフラム１が存在しているために、該スカラップ加工が手間の掛かるものとなっている。スカラップ１１を省略するにしてもダイアフラム１１の板厚が梁フランジ４の板厚よりも大きいため、梁フランジ４の開先加工が難しい面がある。
【００１０】
更に、一般に溶接熱影響部は脆化し易いという事があり、従来、２つの溶接部が近接する場合、両溶接部による熱影響部が重なって脆化が更に促進されないように、両溶接部は該熱影響部が重ならないように遠ざけるようにするのが通例である。特に、両溶接部による溶接熱影響が重なった部分が外面に露出すると問題である。図２に示すように柱５とダイアフラム１との溶接部６が、梁４とダイアフラム１との溶接部７に近接し両溶接部に挟まれた共通の溶接熱影響部が外面に生じると該熱影響部は単一の熱影響部よりも脆化しやすいと言う現象がある。このような現象のために、柱梁接合部の脆性破壊強度・疲労強度及び塑性変形性能が低下するという問題が起こる。
【００１１】
従来、建築鉄骨の組立は、工場においてサイコロと短尺梁を取り付けてパネルゾーンを製作し、該パネルゾーンに柱を溶接で繋ぎ、通常は建物の３階分の長さに製作し、建設現場でパネルゾーン付きの柱を直立させてから短尺梁間を長尺梁でボルト接合により連結して行う。この従来工法は、梁付きの柱は梁が１メートル程度の短尺とは言え柱に直交して２〜４方向に張り出すことがあるため工場から現場へ運送する効率が悪く、建設現場での梁同士の多数のボルトを使った接合に工数と費用が溶接よりも掛かるという問題がある。
【００１２】
一方、図７に示す内ダイアフラム方式の柱梁接合部は、角形鋼管柱の端部から離れた位置にある内ダイアフラム１を内部が良く見えない状態で角形鋼管内面に溶接接合させる必要があり、その場合内面の溶接施工が難しくなると共に、角形鋼管柱５の外側のＨ形鋼梁フランジと高さ位置を合わせることが難しく梁フランジから内ダイアフラムへ応力が伝えにくくなり柱梁接合部の強度が低下しやすいという問題が存在する。当然のことながら、この内ダイアフラム方式では、該内ダイアフラムを角形鋼管内面に溶接するため、角形鋼管を内ダイアフラムの近傍で切断する必要がある。更に、その切断によるその後の突合せ溶接が必要になり、それらの工数が大きく掛かることになる。
【００１３】
また、従来はダイアフラムと角形鋼管の短管からサイコロを製作する小組立工程と、それから、このサイコロにＨ形鋼梁を取り付ける中組立と、サイコロにＨ形鋼梁を取り付けたものに角形鋼管柱を取り付ける大組立を行う方法を採用している。この従来方法では、角形鋼管柱は各階ごとに切断して溶接接合する必要があり、複雑で製作工数が大きく掛かると言う問題がある。
【００１４】
また、特願平０６−３３１３０３では、ボルト孔が角形鋼管柱を貫通させているので、角形鋼管の強度が低下するし、この強度低下を補うためにはかなりの厚肉の角形鋼管柱を使用する必要がある。角形鋼管柱は各階ごとに切断して溶接接合する必要がある。また、本方法では、かなり大きなエンドプレートを必要とする。
【００１５】
目的
本発明は、建築鉄骨構造物の柱梁接合部熱歪み・熱歪み脆化を防止し・スカラップ加工・溶接開先加工を単純化して省力化すると共に、応力集中を緩和し、該仕口部の強度及び塑性変形性能を向上させると共に、柱を各階ごとに切断することなく、ダイアフラムを取付けて、柱の製作コストを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような諸課題は、種々研究した結果、図１及び図２に示すような部材１と２で構成されるサイコロではダイアフラムの柱からの張り出しを無くして、例えば図８に示すような柱貫通ダイアフラムを内ダイアフラムにして、角形鋼管の各階ごとの切断をすることなく、梁位置に相当するところに梁形状の貫通孔を開けて、柱５とダイアフラム１との溶接部６を溝溶接にして、梁４を、該溝溶接部を含めて溶接接合させれば解決することを見いだした。
【００１７】
そこで、請求項１に係る発明では、建築鉄骨構造物において、角形鋼管柱を各階ごとに切断することなく、該角形鋼管柱の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置に内ダイアフラムを該角形鋼管柱内部に設置して、該角形鋼管柱の外面から溝溶接を行うことにより、該角形鋼管柱と該内ダイアフラムを溶接接合して、しかる後、該溝溶接部を含めた角形鋼管柱とＨ形鋼梁とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する方法であって、該角形鋼管柱内に設置する上下内ダイアフラムを、スティフナーで仮付溶接又はすみ肉溶接で固定し、該スティフナーで固定された上下内ダイアフラムを該角形鋼管柱の端部開口部から該角形鋼管柱内部に挿入し所定位置に設置することを特徴とする鉄骨構造物の製作方法とした。
【００１８】
請求項２に係る発明では、建築鉄骨構造物において、角形鋼管柱を各階ごとに切断することなく、該角形鋼管柱の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置に内ダイアフラムを該角形鋼管柱内部に設置して、該角形鋼管柱の外面から溝溶接を行うことにより、該角形鋼管柱と内ダイアフラムを溶接接合して、しかる後、該溝溶接部を含めた角形鋼管柱とＨ形鋼梁とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する方法であって、内ダイアフラムの溝溶接を行う場合に、内ダイアフラム端部両面に裏当金を該内ダイアフラム端部から突出させずに取り付けることにより、該裏当金のない場合に比べて内ダイアフラムの厚さを大きくすることなく該溝溶接を安定的に行うことを特徴とする鉄骨構造物の製作方法とした。
【００１９】
請求項３に係る発明では、梁ウエブの延長上へ梁ウエブの厚さ以上のスティフナーを予め上下内ダイアフラム間に溶接接合させて、溶接接合した該内ダイアフラムと該スティフナーを角形鋼管柱の端部開口部から角形鋼管柱内に挿入し所定位置に設置して、該スティフナーを角形鋼管柱と溝溶接させ、更に該溝溶接部に該梁ウエブを溶接接合させることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄骨構造物の製作方法とした。
【００２０】
請求項４に係る発明では、梁フランジ端部継手溶接後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの側面又は下面に肉盛溶接することにより、梁端部側面の応力集中を軽減することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の鉄骨構造物の製作方法とした。
請求項５に係る発明では、方向の異なった複数の梁の高さ位置の異なったフランジを、同時に１枚のダイアフラムに溝溶接できるように十分な厚さのダイアフラムを用いることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の鉄骨構造物の製作方法とした。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明では、ダイアフラムが柱の外径より外にはみ出ていないので、いわゆる傘折れ現象が無く、建物外壁製作の取り合いが良くて、且つ、ダイアフラムの張り出しの分だけたても建物室内空間が増加するという効果がある。少なくとも柱長管部材溶接部と梁端溶接部を個別に溶接し、両者を繋げて一体化させることにより、従来の柱・ダイアフラム間の溶接とダイアフラム・梁端の溶接によるダイアフラム張り出し部の熱歪脆化を防止することができる。ダイアフラムの使用材料が従来よりも２０〜５０％程度減少し省資源になる。また、内ダイアフラムと角形鋼管柱との溝溶接、及び該溝溶接部を含めた角形鋼管柱梁端溶接を個別に溶接し、両者を繋げて一体化させることにより、柱と梁の応力の伝達がスムーズになる。また、該一体化及び角形鋼管柱の切断無しの通し柱により、柱の切断作業をなくすると共に柱の溶接量が５０％以上低減し溶接能率が向上する。更に、内ダイアフラムの位置は溝溶接位置で明確に認識できるので内ダイアフラムと梁フランジとのずれが問題になることはない。また、ダイアフラムが角形鋼管柱を貫通していないので、内ダイアフラムのラメラーテアが問題になることもない。
【００２２】
請求項２に係る発明では、裏当金のない場合に比べて内ダイアフラムの厚さを大きくすることなく溝溶接を安定的に行うことができる。
【００２３】
請求項３に係る発明では、梁に掛かるモーメントを梁フランジだけでなく梁ウエブにも負担させることができ柱梁接合部に安全性が増加すると共に、梁せいを小さくすることができるという効果がある。また、内ダイアフラムとスティフナーを予め溶接接合しておくことにより、内ダイアフラムを角形鋼管内の所定位置に設置しやすくなるという効果がある。
【００２４】
請求項４に係る発明では、梁端部側面の応力集中を軽減することが出来る。柱部材端・梁部材端又はダイアフラム部材端を肉盛溶接により強化しても柱梁接合部の破壊発生箇所は梁端になることが多い。このような状況を改善するためには、梁端部を側面・上面・裏面から補強することが必要であり、この方法により、柱梁接合部の強度が一層向上するという利点がある。
請求項５に係る発明では、方向の異なった複数の梁の高さ位置の異なったフランジを、同時に１枚のダイアフラムに溝溶接できる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る鉄骨構造物柱梁接合部の梁と内ダイアフラム直結工法について実施例を次に述べる。
【実施例１】
【００２６】
請求項１に係る発明の実施の形態について説明する。図８は角形鋼管柱５を柱梁接合部で切断分離することなく該角形鋼管側面に梁フランジ形状に合わせて貫通孔２７を明けた状態である。図１２は、内ダイアフラム１Ａと角形鋼管５とを該貫通孔２７に溝溶接２２を実施し、更に、梁フランジ４を溝溶接部２２の上に重ねて溶接１７を行い、梁ウエブ９を角形鋼管柱５と溶接した断面図を示す。図１３は、図１２の上面図である。
【００２７】
請求項１に係る発明の実施の形態について説明する。図１２及び図１３において、角形鋼管柱５は、建築物の各階ごとに柱を切断することなく、２〜４階分を通し柱にして、該角形鋼管５の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置２７に内ダイアフラム１Ａを角形鋼管柱５の内部に設置して、角形鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行うことにより、角形鋼管柱５と内ダイアフラム１Ａを溶接接合して、しかる後、該溝溶接部２２を含めた角形鋼管柱５とＨ形鋼梁フランジ４とを溶接接合１７して鉄骨構造物を製作する方法を示している。溶接部１７は裏当金１０及び仮付８を用いて溶接している。図１３に示すように、内ダイアフラムの形状はスニップカットで４角形の角を切り欠いたものであるが、角形鋼管柱内面の形状に合わせたものでも良い。その肉厚は梁フランジよりも通常５〜１５ｍｍ程度大きく取る。また、図１３に示すように、内ダイアフラム１Ａの中央に貫通孔２４を設けて、該内ダイアフラムの角形鋼管柱５内部への挿入に役立てる。また、溝溶接２２は梁が１方向しかなくても梁から掛かる応力を受けるために通常角形鋼管柱５の側面の４面について行う。
【実施例２】
【００２８】
請求項１に係る発明の実施の形態のうち、角形鋼管柱内への内ダイアフラムの設置方法について説明する。図８に示すように、該角形鋼管５の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔２７を開けて、該貫通孔位置２７に内ダイアフラム１Ａを角形鋼管柱５の内部に設置する場合、図９に示すように、上下内ダイアフラムを、梁フランジ間隔を保ちながらスティフナー２５で仮付溶接又はすみ肉溶接で固定し、角形鋼管柱５の端部開口部から角形鋼管柱５の内に挿入し所定位置２７に設置する。
【実施例３】
【００２９】
請求項３に係る発明の実施の形態について説明する。請求項３に係る発明は、請求項１に記載の発明において、図１６、図９及び図１７に示すように、梁ウエブ９の延長上へ梁ウエブの厚さ以上のスティフナー２５を上下ダイアフラム１Ａ間に溶接接合２６させて、溶接接合した該内ダイアフラム１Ａと該スティフナー２５を角形鋼管柱５の端部開口部から角形鋼管柱５の内に挿入し所定位置に設置し、該スティフナー２５を角形鋼管柱５と溝溶接５Ｗさせ、更に、該溝溶接部５Ｗに該梁ウエブ９をすみ肉溶接２３させることを特徴とする鉄骨構造物の製作方法である。このスティフナー２５と角形鋼管柱５との溝溶接５Ｗは梁取付側だけでなく梁が無くてもその反対側の柱５にも溝溶接を実施する。また、該すみ肉溶接２３は突合せ溶接で行うことも可能である。
【実施例４】
【００３０】
請求項３に係る発明の実施の形態について説明する。請求項３に係る発明は、請求項１に記載の発明において、直角方向に梁が角形鋼管柱に接合される場合、図１０及び図１１に示すように、その両方の梁ウエブから、梁ウエブ９の延長上へ梁ウエブの厚さ以上のスティフナー２５を上下ダイアフラム１Ａ間に溶接接合２６させて、溶接接合した該内ダイアフラム１Ａと該スティフナー２５を角形鋼管柱５の端部開口部から角形鋼管柱５の内に挿入し所定位置に設置し、図１７に示すように、該スティフナー２５を角形鋼管柱５と溝溶接５Ｗさせ、更に、該溝溶接部５Ｗに該梁ウエブ９をすみ肉溶接２３させることを特徴とする鉄骨構造物の製作方法である。なお、直角方向に梁が角形鋼管柱に接合される場合においても、スティフナー２５は片方の梁のウエブの延長上にしか取り付けないことも本発明の実施形態の一つである。
【実施例５】
【００３１】
本発明の参考形態について説明する。図１４において、角形鋼管柱５を建築物の各階ごとに切断することなく、該角形鋼管５の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置に内ダイアフラム１Ａを角形鋼管柱５の内部に設置して、角形鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行うことにより、角形鋼管柱５と内ダイアフラム１Ａを溶接接合して、しかる後、Ｈ形鋼梁フランジ４の端部内面を肉盛溶接１４して開先加工をした後、該溝溶接部２２を含めた角形鋼管柱５とＨ形鋼梁４とを溶接接合１７して鉄骨構造物を製作する方法を示している。溶接部１７は肉盛溶接１４及び仮付８を用いて溶接している。図１３に示すように、内ダイアフラムの形状は４角形の角を切り欠いたものであるが、角形鋼管柱内面の形状に合わせたものでも良く、その肉厚は通常梁フランジよりも５〜１５ｍｍ程度大きく取る。
【実施例６】
【００３２】
本発明の参考形態について説明する。図１５及び図８において、角形鋼管柱５を建築物の各階ごとに切断することなく、該角形鋼管５の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔２７を開けて、内ダイアフラム１Ａの端部両面に肉盛溶接１４した後、該貫通孔位置２７に内ダイアフラム１Ａを角形鋼管柱５の内部に設置して、角形鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行うことにより、角形鋼管柱５と内ダイアフラム１Ａを溶接接合して、しかる後、Ｈ形鋼梁フランジ４の端部内面を肉盛溶接１４して開先加工をした後、該溝溶接部２２を含めた角形鋼管柱５とＨ形鋼梁４とを溶接接合１７して鉄骨構造物を製作する方法を示している。溶接部１７は肉盛溶接１４及び仮付８を用いて溶接している。図１３に示すように、内ダイアフラムの形状はスニップカットで４角形の角を切り欠いたものであるが、角形鋼管柱５の内面の形状に合わせたものでも良い。このように、内ダイアフラム１Ａの端部両面に肉盛溶接した場合、しない場合よりも内ダイアフラム１Ａの肉厚を１０〜２０ｍｍ程度低減することが出来る。
【００３３】
なお、本発明の参考形態において、内ダイアフラム１Ａの端部両面に肉盛溶接１４をする代わりに、図１８に示すように、内ダイアフラム１Ａの端部両面に裏当金１０を仮付溶接８により取り付けておく方法も内ダイアフラム１Ａと角形鋼管５との溝溶接を安定的に実施する良い方法であり、本発明の応用例の一つ（請求項２に係る発明）である。この場合、この裏当金を用いた場合に、裏当金１０を付けない場合よりも、内ダイアフラムの厚さを大きくすることなく溝溶接２２を安定的に行うことができる。なお、必要により、図１７のスティフナーの溝溶接側に同様の裏当金１０を、スティフナーの端部に仮付溶接８により取り付ける方法も本発明の応用例の一つである。
【実施例７】
【００３４】
請求項４に係る発明の実施の形態について説明する。図１９に、請求項１乃至３の発明又は参考形態に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの側面に肉盛溶接２０することにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は幅フランジ厚さ程度、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁端に向かって次第に肉盛高さを大きくすることが望ましい。
【実施例８】
【００３５】
請求項４に係る発明の実施の形態について説明する。図２０に、請求項１乃至３の発明又は参考形態に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの上面に梁の軸方向に細長い肉盛溶接２０をすることにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は幅１０〜３０ｍｍ、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁中央側の肉盛溶接端部をなだらかに仕上げてテーパにすることが望ましい。
【実施例９】
【００３６】
請求項４に係る発明の実施の形態について説明する。図２１に、請求項１乃至３の発明又は参考形態に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの上面に梁の軸方向に広幅に肉盛溶接２０をすることにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は梁フランジ幅程度、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁中央側の肉盛溶接端部をなだらかに仕上げてテーパにすることが望ましい。
【実施例１０】
【００３７】
請求項４に係る発明の実施の形態について説明する。図２２に、請求項１乃至３の発明又は参考形態に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの上面に梁の軸方向に広幅に且つ梁側面側を長く肉盛溶接２０をすることにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は梁フランジ幅程度、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁中央側の肉盛溶接端部をなだらかに仕上げてテーパにすることが望ましい。
【実施例１１】
【００３８】
請求項５に係る発明の実施の形態について説明する。請求項５に係る発明の実施の形態である梁せいの異なる梁を２種類以上柱に接合する場合の角形鋼管柱内への内ダイアフラムの設置方法について説明する。図２３に示すように、梁４とは異なった方向からせいの異なる梁３及び３Ａが柱５に接合される場合に、該角形鋼管柱５の梁フランジ取付位置に梁３及び３Ａのフランジ断面形状相当の貫通孔をそれぞれ開けて、該貫通孔位置２７に内ダイアフラム１Ａを角形鋼管柱５の内部に設置する場合、両梁のフランジを同時に溝溶接２２ができるように十分な厚さのダイアフラム１Ａを図２３に示すように、角形鋼管柱５の内に挿入し所定位置に設置する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の建築鉄骨柱梁接合部の立体図の一例
【図２】従来の建築鉄骨柱梁接合部の角形鋼管・ダイアフラム・梁フランジ接合部の断面図
【図３】部材端部に水冷又は非水冷の銅製当て金をあてがい肉盛溶接をした断面図の一例
【図４】部材端部に薄い鋼板をあてがい、肉盛溶接をした断面図の一例
【図５】部材１３の端部に肉盛溶接し部材端部及び肉盛溶接部１４を共に開先加工した状態の断面図
【図６】部材１３の端部に肉盛溶接１４と開先加工をして継手の相手部材１６にあてがい、継手溶接を実施した状態の断面図
【図７】角形鋼管柱内部に装填された内ダイアフラムの施工状況を示す断面図
【図８】角形鋼管の側面に梁フランジ断面形状に似せて開けた貫通孔の外観図
【図９】内ダイアフラムにスティフナーを取り付けた状態の外観図
【図１０】角形鋼管の側面に梁断面形状に似せて開けた貫通孔の外観図
【図１１】内ダイアフラムにスティフナーを直角方向の２方向に取り付けた状態の外観図
【図１２】内ダイアフラムと角形鋼管柱とを溝溶接し、梁フランジを、裏当金を用いて溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを角形鋼管柱にすみ肉溶接した断面図
【図１３】内ダイアフラムと角形鋼管柱とを溝溶接し、梁フランジを溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを角形鋼管柱にすみ肉溶接した横断面上面図
【図１４】内ダイアフラムと梁フランジ直結の柱梁接合部で梁フランジの裏面に肉盛溶接を施した場合の縦断面図
【図１５】内ダイアフラムと梁フランジ直結の柱梁接合部で内ダイアフラムの端部両面及び梁フランジの裏面に肉盛溶接を施した場合の縦断面図
【図１６】内ダイアフラム及びスティフナーと角形鋼管柱とを溝溶接し、梁フランジを溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを角形鋼管柱にすみ肉溶接した横断面上面図
【図１７】内ダイアフラム及びスティフナーと角形鋼管柱とを溝溶接し、梁フランジをその裏面に肉盛溶接して溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを角形鋼管柱にすみ肉溶接した横断面上面図
【図１８】内ダイアフラムと梁フランジ直結の柱梁接合部で、内ダイアフラムの端部に裏当金を取付け、梁フランジの裏面に肉盛溶接を施した場合の縦断面図
【図１９】梁端部側面に肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部
【図２０】梁端部上面に梁の軸方向に細く肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部
【図２１】梁端部上面に梁の軸方向に幅広く肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部
【図２２】梁端部上面に梁の軸方向に幅広く且つ梁の側面近くを長く肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部
【図２３】せい及び方向の異なる２つ以上の梁が角形鋼管柱に溝溶接される場合の柱梁接合部断面図
【符号の説明】
【００４０】
１ 建築鉄骨柱梁接合部のダイアフラム
１Ａ 建築鉄骨柱梁接合部の内ダイアフラム
２ ダイアフラム間の角形鋼管の短管。１と２から構成される部材をサイコロという。
３ Ｈ形鋼梁
３ 異なった方向から柱に接合されるＨ形鋼梁
４ Ｈ形鋼梁フランジ
５ 角形鋼管による柱
５Ｗ 角形鋼管による柱とスティフナーを取り付ける溝溶接部又はスロット溶接部
６ 角形鋼管とダイアフラムとの溶接
７ 梁フランジとダイアフラムとの溶接
８ 仮付又は組立溶接
９ Ｈ形鋼梁ウエブ
１０ 裏当金
１１ スカラップ
１２ 非消耗式当て金（銅など）
１２Ｐ 非消耗式当て金（銅など）の突起
１３ フランジ又は角形鋼管などの部材
１３Ｃ 部材１３の開先切断位置
１４ 部材裏面又は表面に施工された肉盛溶接
１５ 肉盛溶接部１４及び母材を含めた開先面
１６ 相手部材
１７ 継手溶接
１８ 部材１３の板厚又は肉厚
１９ 部材１６と１３の溶接部の実効のど厚
２０ フランジ側面・上面又は裏面の肉盛溶接
２１ 梁応力集中部
２２ 角形鋼管による柱と内ダイアフラムを取り付ける溝又はスロット溶接部
２３ 角形鋼管とＨ形鋼梁ウエブとの溶接
２４ 内ダイアフラムの中央に開けた貫通孔
２５ スティフナー
２６ 内ダイアフラムとスティフナーとを接合する溶接
２７ 角形鋼管側面に梁フランジ形状に合わせて明けた貫通孔即ちスロット
２８ 薄鋼板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築鉄骨構造物の柱梁接合部において、梁と内ダイアフラムを溝溶接で直結する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術では、建築鉄骨構造物の柱梁接合部は、接合部は図１に示すように、薄鋼板によるダイアフラム１と短い角形鋼管２との間で溶接６を施すことによりサイコロを形成させ、このサイコロとＨ形鋼梁フランジ４を溶接接合７し、更に、該サイコロと角形鋼管柱５とを溶接接合して構成する事が多い。この従来の技術では、図２に示すように、サイコロの角形鋼管２とダイアフラム１との溶接６及びサイコロのダイアフラム１とＨ形鋼フランジ４の溶接７は裏当金１０を用いて片側溶接で実施されている。このダイアフラム１と梁フランジ４との従来溶接方法では、フランジ４の接合予定端部の開先加工をしてから、裏当金１０の製作及び裏当金取付の仮付溶接８を行い、本溶接７を実施している。また、ダイアフラム１と角形鋼管２又は５との溶接も角形鋼管２又は５の接合予定端部の開先加工をしてから、裏当金１０の製作及び裏当金取付の仮付溶接８を行いダイアフラム１と角形鋼管２又は５との本溶接６を実施している。
【０００３】
更に、特願２０００−２０２５８２（特開２００１−２５９８３０）において、図３の一例に示すように、溶接継手部材１３端部の裏面に非消耗式銅当金１２をあてがい肉盛溶接１４を行った後、開先加工を１３Ｃの位置で肉盛部１４を含めて開先加工して、図５のように部材１３と肉盛部１４を含めた開先１５を得て、図６に示すように、消耗式の裏当金や裏当材を用いず、部材１６と１３を片側から溶接施工する片側溶接方法で継手溶接１７をし、溶接継手部材端部の部材の板厚１８を超えるのど厚１９を獲得する技術の方法がある。
【０００４】
また、特願２００２−０６１３２６（特開２００３−２６０５９１）において、図４の一例に示すように、溶接継手部材１３端部の裏面に板厚３ｍｍ程度の薄鋼板２８をあてがい、肉盛溶接１４を行った後、開先加工を１３Ｃの位置で部材１３の端部のみを開先加工を行い、図５のように部材１３と肉盛部１４を含めた開先１５を得て、図６に示すように、消耗式の裏当金や裏当材を用いず、部材１６と１３を片側から溶接施工する片側溶接方法で継手溶接１７をし、溶接継手部材端部の部材の板厚１８を超えるのど厚１９を獲得する技術の方法がある。
【０００５】
また。図７に示すように、角形鋼管柱５の内面側にＨ形鋼梁フランジと同じ高さの位置に４内ダイアフラムを取り付ける方法が用いられることがある。
【０００６】
また、特願平０６−３３１３０３（特開平０８−１５８４７６）にあるように、角形鋼管柱にボルト貫通孔をあけてＨ鋼構造仕口部内部に内ダイアフラムを取付けこの内ダイアフラムにめねじを加工し，このめねじに、梁端部に取り付けたエンドプレートのボルト孔を通して高力ボルトを入れてエンドプレート側でナットを締めて梁を固定接合することを特徴とする内ダイアフラムと梁の接合を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２５９８３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２６０５９１号公報
【特許文献３】特開平０８−１５８４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の建築鉄骨柱梁接合部では、殆どが図１で示すサイコロで製作されており、図１及び図２に示すように、ダイアフラム１・角形鋼管２・裏当金１０・エンドタブ等部材が多く、溶接６は角形鋼管２の周囲に一周しており溶接量が多い。そのため、部品製作コストが掛かると共に、サイコロ製作後角形鋼管柱から張り出したダイアフラムが折れ曲がり、いわゆる傘折れ現象が起きて、ダイアフラム１と梁フランジ４との間で目違いが起こりやすいと言う問題がある。このようにダイアフラムが柱から張り出していると外壁を該ダイアフラムの外に作る必要があり建設上取り合いが悪くなると共に居住空間が狭くなる。また、ダイアフラムの使用材料が増加するなどの問題がある。また、裏当金１０を角形鋼管２の端部内周に取付け仮付溶接８を行うのは手間とコストが掛かる。また、角形鋼管２とダイアフラム１の溶接６を全周に亘って行うため、溶接量が多いので溶接残留応力が大きくなるだけでなく、裏当金１０を用いると部材４，５との間で切り欠きが出来て応力集中が発生し、強度を弱める結果となる。
【０００９】
また、図２に示すように、従来、スカラップ１１を用いているが、ダイアフラム１が存在しているために、該スカラップ加工が手間の掛かるものとなっている。スカラップ１１を省略するにしてもダイアフラム１１の板厚が梁フランジ４の板厚よりも大きいため、梁フランジ４の開先加工が難しい面がある。
【００１０】
更に、一般に溶接熱影響部は脆化し易いという事があり、従来、２つの溶接部が近接する場合、両溶接部による熱影響部が重なって脆化が更に促進されないように、両溶接部は該熱影響部が重ならないように遠ざけるようにするのが通例である。特に、両溶接部による溶接熱影響が重なった部分が外面に露出すると問題である。図２に示すように柱５とダイアフラム１との溶接部６が、梁４とダイアフラム１との溶接部７に近接し両溶接部に挟まれた共通の溶接熱影響部が外面に生じると該熱影響部は単一の熱影響部よりも脆化しやすいと言う現象がある。このような現象のために、柱梁接合部の脆性破壊強度・疲労強度及び塑性変形性能が低下するという問題が起こる。
【００１１】
従来、建築鉄骨の組立は、工場においてサイコロと短尺梁を取り付けてパネルゾーンを製作し、該パネルゾーンに柱を溶接で繋ぎ、通常は建物の３階分の長さに製作し、建設現場でパネルゾーン付きの柱を直立させてから短尺梁間を長尺梁でボルト接合により連結して行う。この従来工法は、梁付きの柱は梁が１メートル程度の短尺とは言え柱に直交して２〜４方向に張り出すことがあるため工場から現場へ運送する効率が悪く、建設現場での梁同士の多数のボルトを使った接合に工数と費用が溶接よりも掛かるという問題がある。
【００１２】
一方、図７に示す内ダイアフラム方式の柱梁接合部は、角形鋼管柱の端部から離れた位置にある内ダイアフラム１を内部が良く見えない状態で角形鋼管内面に溶接接合させる必要があり、その場合内面の溶接施工が難しくなると共に、角形鋼管柱５の外側のＨ形鋼梁フランジと高さ位置を合わせることが難しく梁フランジから内ダイアフラムへ応力が伝えにくくなり柱梁接合部の強度が低下しやすいという問題が存在する。当然のことながら、この内ダイアフラム方式では、該内ダイアフラムを角形鋼管内面に溶接するため、角形鋼管を内ダイアフラムの近傍で切断する必要がある。更に、その切断によるその後の突合せ溶接が必要になり、それらの工数が大きく掛かることになる。
【００１３】
また、従来はダイアフラムと角形鋼管の短管からサイコロを製作する小組立工程と、それから、このサイコロにＨ形鋼梁を取り付ける中組立と、サイコロにＨ形鋼梁を取り付けたものに角形鋼管柱を取り付ける大組立を行う方法を採用している。この従来方法では、角形鋼管柱は各階ごとに切断して溶接接合する必要があり、複雑で製作工数が大きく掛かると言う問題がある。
【００１４】
また、特願平０６−３３１３０３では、ボルト孔が角形鋼管柱を貫通させているので、角形鋼管の強度が低下するし、この強度低下を補うためにはかなりの厚肉の角形鋼管柱を使用する必要がある。角形鋼管柱は各階ごとに切断して溶接接合する必要がある。また、本方法では、かなり大きなエンドプレートを必要とする。
【００１５】
目的
本発明は、建築鉄骨構造物の柱梁接合部熱歪み・熱歪み脆化を防止し・スカラップ加工・溶接開先加工を単純化して省力化すると共に、応力集中を緩和し、該仕口部の強度及び塑性変形性能を向上させると共に、柱を各階ごとに切断することなく、ダイアフラムを取付けて、柱の製作コストを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような諸課題は、種々研究した結果、図１及び図２に示すような部材１と２で構成されるサイコロではダイアフラムの柱からの張り出しを無くして、例えば図８に示すような柱貫通ダイアフラムを内ダイアフラムにして、角形鋼管の各階ごとの切断をすることなく、梁位置に相当するところに梁形状の貫通孔を開けて、柱５とダイアフラム１との溶接部６を溝溶接にして、梁４を、該溝溶接部を含めて溶接接合させれば解決することを見いだした。
【００１７】
そこで、請求項１に係る発明では、建築鉄骨構造物において、角形鋼管柱を各階ごとに切断することなく、該角形鋼管柱の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置に内ダイアフラムを該角形鋼管柱内部に設置して、該角形鋼管柱の外面から溝溶接を行うことにより、該角形鋼管柱と該内ダイアフラムを溶接接合して、しかる後、該溝溶接部を含めた角形鋼管柱とＨ形鋼梁とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する方法であって、該角形鋼管柱内に設置する上下内ダイアフラムを、スティフナーで仮付溶接又はすみ肉溶接で固定し、該スティフナーで固定された上下内ダイアフラムを該角形鋼管柱の端部開口部から該角形鋼管柱内部に挿入し所定位置に設置することを特徴とする鉄骨構造物の製作方法とした。
【００１８】
請求項２に係る発明では、建築鉄骨構造物において、角形鋼管柱を各階ごとに切断することなく、該角形鋼管柱の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置に内ダイアフラムを該角形鋼管柱内部に設置して、該角形鋼管柱の外面から溝溶接を行うことにより、該角形鋼管柱と内ダイアフラムを溶接接合して、しかる後、該溝溶接部を含めた角形鋼管柱とＨ形鋼梁とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する方法であって、内ダイアフラムの溝溶接を行う場合に、内ダイアフラム端部両面に裏当金を該内ダイアフラム端部から突出させずに取り付けることにより、該裏当金のない場合に比べて内ダイアフラムの厚さを大きくすることなく該溝溶接を安定的に行うことを特徴とする鉄骨構造物の製作方法とした。
【００１９】
請求項３に係る発明では、梁ウエブの延長上へ梁ウエブの厚さ以上のスティフナーを予め上下内ダイアフラム間に溶接接合させて、溶接接合した該内ダイアフラムと該スティフナーを角形鋼管柱の端部開口部から角形鋼管柱内に挿入し所定位置に設置して、該スティフナーを角形鋼管柱と溝溶接させ、更に該溝溶接部に該梁ウエブを溶接接合させることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄骨構造物の製作方法とした。
【００２０】
請求項４に係る発明では、梁フランジ端部継手溶接後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの側面又は下面に肉盛溶接することにより、梁端部側面の応力集中を軽減することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の鉄骨構造物の製作方法とした。
請求項５に係る発明では、方向の異なった複数の梁の高さ位置の異なったフランジを、同時に１枚のダイアフラムに溝溶接できるように十分な厚さのダイアフラムを用いることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の鉄骨構造物の製作方法とした。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明では、ダイアフラムが柱の外径より外にはみ出ていないので、いわゆる傘折れ現象が無く、建物外壁製作の取り合いが良くて、且つ、ダイアフラムの張り出しの分だけたても建物室内空間が増加するという効果がある。少なくとも柱長管部材溶接部と梁端溶接部を個別に溶接し、両者を繋げて一体化させることにより、従来の柱・ダイアフラム間の溶接とダイアフラム・梁端の溶接によるダイアフラム張り出し部の熱歪脆化を防止することができる。ダイアフラムの使用材料が従来よりも２０〜５０％程度減少し省資源になる。また、内ダイアフラムと角形鋼管柱との溝溶接、及び該溝溶接部を含めた角形鋼管柱梁端溶接を個別に溶接し、両者を繋げて一体化させることにより、柱と梁の応力の伝達がスムーズになる。また、該一体化及び角形鋼管柱の切断無しの通し柱により、柱の切断作業をなくすると共に柱の溶接量が５０％以上低減し溶接能率が向上する。更に、内ダイアフラムの位置は溝溶接位置で明確に認識できるので内ダイアフラムと梁フランジとのずれが問題になることはない。また、ダイアフラムが角形鋼管柱を貫通していないので、内ダイアフラムのラメラーテアが問題になることもない。
【００２２】
請求項２に係る発明では、裏当金のない場合に比べて内ダイアフラムの厚さを大きくすることなく溝溶接を安定的に行うことができる。
【００２３】
請求項３に係る発明では、梁に掛かるモーメントを梁フランジだけでなく梁ウエブにも負担させることができ柱梁接合部に安全性が増加すると共に、梁せいを小さくすることができるという効果がある。また、内ダイアフラムとスティフナーを予め溶接接合しておくことにより、内ダイアフラムを角形鋼管内の所定位置に設置しやすくなるという効果がある。
【００２４】
請求項４に係る発明では、梁端部側面の応力集中を軽減することが出来る。柱部材端・梁部材端又はダイアフラム部材端を肉盛溶接により強化しても柱梁接合部の破壊発生箇所は梁端になることが多い。このような状況を改善するためには、梁端部を側面・上面・裏面から補強することが必要であり、この方法により、柱梁接合部の強度が一層向上するという利点がある。
請求項５に係る発明では、方向の異なった複数の梁の高さ位置の異なったフランジを、同時に１枚のダイアフラムに溝溶接できる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る鉄骨構造物柱梁接合部の梁と内ダイアフラム直結工法について実施例を次に述べる。
【実施例１】
【００２６】
請求項１に係る発明の実施の形態について説明する。図８は角形鋼管柱５を柱梁接合部で切断分離することなく該角形鋼管側面に梁フランジ形状に合わせて貫通孔２７を明けた状態である。図１２は、内ダイアフラム１Ａと角形鋼管５とを該貫通孔２７に溝溶接２２を実施し、更に、梁フランジ４を溝溶接部２２の上に重ねて溶接１７を行い、梁ウエブ９を角形鋼管柱５と溶接した断面図を示す。図１３は、図１２の上面図である。
【００２７】
請求項１に係る発明の実施の形態について説明する。図１２及び図１３において、角形鋼管柱５は、建築物の各階ごとに柱を切断することなく、２〜４階分を通し柱にして、該角形鋼管５の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置２７に内ダイアフラム１Ａを角形鋼管柱５の内部に設置して、角形鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行うことにより、角形鋼管柱５と内ダイアフラム１Ａを溶接接合して、しかる後、該溝溶接部２２を含めた角形鋼管柱５とＨ形鋼梁フランジ４とを溶接接合１７して鉄骨構造物を製作する方法を示している。溶接部１７は裏当金１０及び仮付８を用いて溶接している。図１３に示すように、内ダイアフラムの形状はスニップカットで４角形の角を切り欠いたものであるが、角形鋼管柱内面の形状に合わせたものでも良い。その肉厚は梁フランジよりも通常５〜１５ｍｍ程度大きく取る。また、図１３に示すように、内ダイアフラム１Ａの中央に貫通孔２４を設けて、該内ダイアフラムの角形鋼管柱５内部への挿入に役立てる。また、溝溶接２２は梁が１方向しかなくても梁から掛かる応力を受けるために通常角形鋼管柱５の側面の４面について行う。
【実施例２】
【００２８】
請求項１に係る発明の実施の形態のうち、角形鋼管柱内への内ダイアフラムの設置方法について説明する。図８に示すように、該角形鋼管５の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔２７を開けて、該貫通孔位置２７に内ダイアフラム１Ａを角形鋼管柱５の内部に設置する場合、図９に示すように、上下内ダイアフラムを、梁フランジ間隔を保ちながらスティフナー２５で仮付溶接又はすみ肉溶接で固定し、角形鋼管柱５の端部開口部から角形鋼管柱５の内に挿入し所定位置２７に設置する。
【実施例３】
【００２９】
請求項３に係る発明の実施の形態について説明する。請求項３に係る発明は、請求項１に記載の発明において、図１６、図９及び図１７に示すように、梁ウエブ９の延長上へ梁ウエブの厚さ以上のスティフナー２５を上下ダイアフラム１Ａ間に溶接接合２６させて、溶接接合した該内ダイアフラム１Ａと該スティフナー２５を角形鋼管柱５の端部開口部から角形鋼管柱５の内に挿入し所定位置に設置し、該スティフナー２５を角形鋼管柱５と溝溶接５Ｗさせ、更に、該溝溶接部５Ｗに該梁ウエブ９をすみ肉溶接２３させることを特徴とする鉄骨構造物の製作方法である。このスティフナー２５と角形鋼管柱５との溝溶接５Ｗは梁取付側だけでなく梁が無くてもその反対側の柱５にも溝溶接を実施する。また、該すみ肉溶接２３は突合せ溶接で行うことも可能である。
【実施例４】
【００３０】
請求項３に係る発明の実施の形態について説明する。請求項３に係る発明は、請求項１に記載の発明において、直角方向に梁が角形鋼管柱に接合される場合、図１０及び図１１に示すように、その両方の梁ウエブから、梁ウエブ９の延長上へ梁ウエブの厚さ以上のスティフナー２５を上下ダイアフラム１Ａ間に溶接接合２６させて、溶接接合した該内ダイアフラム１Ａと該スティフナー２５を角形鋼管柱５の端部開口部から角形鋼管柱５の内に挿入し所定位置に設置し、図１７に示すように、該スティフナー２５を角形鋼管柱５と溝溶接５Ｗさせ、更に、該溝溶接部５Ｗに該梁ウエブ９をすみ肉溶接２３させることを特徴とする鉄骨構造物の製作方法である。なお、直角方向に梁が角形鋼管柱に接合される場合においても、スティフナー２５は片方の梁のウエブの延長上にしか取り付けないことも本発明の実施形態の一つである。
【実施例５】
【００３１】
本発明の参考形態について説明する。図１４において、角形鋼管柱５を建築物の各階ごとに切断することなく、該角形鋼管５の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置に内ダイアフラム１Ａを角形鋼管柱５の内部に設置して、角形鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行うことにより、角形鋼管柱５と内ダイアフラム１Ａを溶接接合して、しかる後、Ｈ形鋼梁フランジ４の端部内面を肉盛溶接１４して開先加工をした後、該溝溶接部２２を含めた角形鋼管柱５とＨ形鋼梁４とを溶接接合１７して鉄骨構造物を製作する方法を示している。溶接部１７は肉盛溶接１４及び仮付８を用いて溶接している。図１３に示すように、内ダイアフラムの形状は４角形の角を切り欠いたものであるが、角形鋼管柱内面の形状に合わせたものでも良く、その肉厚は通常梁フランジよりも５〜１５ｍｍ程度大きく取る。
【実施例６】
【００３２】
本発明の参考形態について説明する。図１５及び図８において、角形鋼管柱５を建築物の各階ごとに切断することなく、該角形鋼管５の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔２７を開けて、内ダイアフラム１Ａの端部両面に肉盛溶接１４した後、該貫通孔位置２７に内ダイアフラム１Ａを角形鋼管柱５の内部に設置して、角形鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行うことにより、角形鋼管柱５と内ダイアフラム１Ａを溶接接合して、しかる後、Ｈ形鋼梁フランジ４の端部内面を肉盛溶接１４して開先加工をした後、該溝溶接部２２を含めた角形鋼管柱５とＨ形鋼梁４とを溶接接合１７して鉄骨構造物を製作する方法を示している。溶接部１７は肉盛溶接１４及び仮付８を用いて溶接している。図１３に示すように、内ダイアフラムの形状はスニップカットで４角形の角を切り欠いたものであるが、角形鋼管柱５の内面の形状に合わせたものでも良い。このように、内ダイアフラム１Ａの端部両面に肉盛溶接した場合、しない場合よりも内ダイアフラム１Ａの肉厚を１０〜２０ｍｍ程度低減することが出来る。
【００３３】
なお、本発明の参考形態において、内ダイアフラム１Ａの端部両面に肉盛溶接１４をする代わりに、図１８に示すように、内ダイアフラム１Ａの端部両面に裏当金１０を仮付溶接８により取り付けておく方法も内ダイアフラム１Ａと角形鋼管５との溝溶接を安定的に実施する良い方法であり、本発明の応用例の一つ（請求項２に係る発明）である。この場合、この裏当金を用いた場合に、裏当金１０を付けない場合よりも、内ダイアフラムの厚さを大きくすることなく溝溶接２２を安定的に行うことができる。なお、必要により、図１７のスティフナーの溝溶接側に同様の裏当金１０を、スティフナーの端部に仮付溶接８により取り付ける方法も本発明の応用例の一つである。
【実施例７】
【００３４】
請求項４に係る発明の実施の形態について説明する。図１９に、請求項１乃至３の発明又は参考形態に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの側面に肉盛溶接２０することにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は幅フランジ厚さ程度、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁端に向かって次第に肉盛高さを大きくすることが望ましい。
【実施例８】
【００３５】
請求項４に係る発明の実施の形態について説明する。図２０に、請求項１乃至３の発明又は参考形態に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの上面に梁の軸方向に細長い肉盛溶接２０をすることにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は幅１０〜３０ｍｍ、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁中央側の肉盛溶接端部をなだらかに仕上げてテーパにすることが望ましい。
【実施例９】
【００３６】
請求項４に係る発明の実施の形態について説明する。図２１に、請求項１乃至３の発明又は参考形態に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの上面に梁の軸方向に広幅に肉盛溶接２０をすることにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は梁フランジ幅程度、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁中央側の肉盛溶接端部をなだらかに仕上げてテーパにすることが望ましい。
【実施例１０】
【００３７】
請求項４に係る発明の実施の形態について説明する。図２２に、請求項１乃至３の発明又は参考形態に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの上面に梁の軸方向に広幅に且つ梁側面側を長く肉盛溶接２０をすることにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は梁フランジ幅程度、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁中央側の肉盛溶接端部をなだらかに仕上げてテーパにすることが望ましい。
【実施例１１】
【００３８】
請求項５に係る発明の実施の形態について説明する。請求項５に係る発明の実施の形態である梁せいの異なる梁を２種類以上柱に接合する場合の角形鋼管柱内への内ダイアフラムの設置方法について説明する。図２３に示すように、梁４とは異なった方向からせいの異なる梁３及び３Ａが柱５に接合される場合に、該角形鋼管柱５の梁フランジ取付位置に梁３及び３Ａのフランジ断面形状相当の貫通孔をそれぞれ開けて、該貫通孔位置２７に内ダイアフラム１Ａを角形鋼管柱５の内部に設置する場合、両梁のフランジを同時に溝溶接２２ができるように十分な厚さのダイアフラム１Ａを図２３に示すように、角形鋼管柱５の内に挿入し所定位置に設置する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の建築鉄骨柱梁接合部の立体図の一例
【図２】従来の建築鉄骨柱梁接合部の角形鋼管・ダイアフラム・梁フランジ接合部の断面図
【図３】部材端部に水冷又は非水冷の銅製当て金をあてがい肉盛溶接をした断面図の一例
【図４】部材端部に薄い鋼板をあてがい、肉盛溶接をした断面図の一例
【図５】部材１３の端部に肉盛溶接し部材端部及び肉盛溶接部１４を共に開先加工した状態の断面図
【図６】部材１３の端部に肉盛溶接１４と開先加工をして継手の相手部材１６にあてがい、継手溶接を実施した状態の断面図
【図７】角形鋼管柱内部に装填された内ダイアフラムの施工状況を示す断面図
【図８】角形鋼管の側面に梁フランジ断面形状に似せて開けた貫通孔の外観図
【図９】内ダイアフラムにスティフナーを取り付けた状態の外観図
【図１０】角形鋼管の側面に梁断面形状に似せて開けた貫通孔の外観図
【図１１】内ダイアフラムにスティフナーを直角方向の２方向に取り付けた状態の外観図
【図１２】内ダイアフラムと角形鋼管柱とを溝溶接し、梁フランジを、裏当金を用いて溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを角形鋼管柱にすみ肉溶接した断面図
【図１３】内ダイアフラムと角形鋼管柱とを溝溶接し、梁フランジを溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを角形鋼管柱にすみ肉溶接した横断面上面図
【図１４】内ダイアフラムと梁フランジ直結の柱梁接合部で梁フランジの裏面に肉盛溶接を施した場合の縦断面図
【図１５】内ダイアフラムと梁フランジ直結の柱梁接合部で内ダイアフラムの端部両面及び梁フランジの裏面に肉盛溶接を施した場合の縦断面図
【図１６】内ダイアフラム及びスティフナーと角形鋼管柱とを溝溶接し、梁フランジを溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを角形鋼管柱にすみ肉溶接した横断面上面図
【図１７】内ダイアフラム及びスティフナーと角形鋼管柱とを溝溶接し、梁フランジをその裏面に肉盛溶接して溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを角形鋼管柱にすみ肉溶接した横断面上面図
【図１８】内ダイアフラムと梁フランジ直結の柱梁接合部で、内ダイアフラムの端部に裏当金を取付け、梁フランジの裏面に肉盛溶接を施した場合の縦断面図
【図１９】梁端部側面に肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部
【図２０】梁端部上面に梁の軸方向に細く肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部
【図２１】梁端部上面に梁の軸方向に幅広く肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部
【図２２】梁端部上面に梁の軸方向に幅広く且つ梁の側面近くを長く肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部
【図２３】せい及び方向の異なる２つ以上の梁が角形鋼管柱に溝溶接される場合の柱梁接合部断面図
【符号の説明】
【００４０】
１ 建築鉄骨柱梁接合部のダイアフラム
１Ａ 建築鉄骨柱梁接合部の内ダイアフラム
２ ダイアフラム間の角形鋼管の短管。１と２から構成される部材をサイコロという。
３ Ｈ形鋼梁
３ 異なった方向から柱に接合されるＨ形鋼梁
４ Ｈ形鋼梁フランジ
５ 角形鋼管による柱
５Ｗ 角形鋼管による柱とスティフナーを取り付ける溝溶接部又はスロット溶接部
６ 角形鋼管とダイアフラムとの溶接
７ 梁フランジとダイアフラムとの溶接
８ 仮付又は組立溶接
９ Ｈ形鋼梁ウエブ
１０ 裏当金
１１ スカラップ
１２ 非消耗式当て金（銅など）
１２Ｐ 非消耗式当て金（銅など）の突起
１３ フランジ又は角形鋼管などの部材
１３Ｃ 部材１３の開先切断位置
１４ 部材裏面又は表面に施工された肉盛溶接
１５ 肉盛溶接部１４及び母材を含めた開先面
１６ 相手部材
１７ 継手溶接
１８ 部材１３の板厚又は肉厚
１９ 部材１６と１３の溶接部の実効のど厚
２０ フランジ側面・上面又は裏面の肉盛溶接
２１ 梁応力集中部
２２ 角形鋼管による柱と内ダイアフラムを取り付ける溝又はスロット溶接部
２３ 角形鋼管とＨ形鋼梁ウエブとの溶接
２４ 内ダイアフラムの中央に開けた貫通孔
２５ スティフナー
２６ 内ダイアフラムとスティフナーとを接合する溶接
２７ 角形鋼管側面に梁フランジ形状に合わせて明けた貫通孔即ちスロット
２８ 薄鋼板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築鉄骨構造物において、角形鋼管柱を各階ごとに切断することなく、該角形鋼管柱の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置に内ダイアフラムを該角形鋼管柱内部に設置して、該角形鋼管柱の外面から溝溶接を行うことにより、該角形鋼管柱と該内ダイアフラムを溶接接合して、しかる後、該溝溶接部を含めた角形鋼管柱とＨ形鋼梁とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する方法であって、該角形鋼管柱内に設置する上下内ダイアフラムを、スティフナーで仮付溶接又はすみ肉溶接で固定し、該スティフナーで固定された上下内ダイアフラムを該角形鋼管柱の端部開口部から該角形鋼管柱内部に挿入し所定位置に設置することを特徴とする鉄骨構造物の製作方法。
【請求項２】
建築鉄骨構造物において、角形鋼管柱を各階ごとに切断することなく、該角形鋼管柱の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置に内ダイアフラムを該角形鋼管柱内部に設置して、該角形鋼管柱の外面から溝溶接を行うことにより、該角形鋼管柱と内ダイアフラムを溶接接合して、しかる後、該溝溶接部を含めた角形鋼管柱とＨ形鋼梁とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する方法であって、内ダイアフラムの溝溶接を行う場合に、内ダイアフラム端部両面に裏当金を該内ダイアフラム端部から突出させずに取り付けることにより、該裏当金のない場合に比べて内ダイアフラムの厚さを大きくすることなく該溝溶接を安定的に行うことを特徴とする鉄骨構造物の製作方法。
【請求項３】
梁ウエブの延長上へ梁ウエブの厚さ以上のスティフナーを予め上下内ダイアフラム間に溶接接合させて、溶接接合した該内ダイアフラムと該スティフナーを角形鋼管柱の端部開口部から角形鋼管柱内に挿入し所定位置に設置して、該スティフナーを角形鋼管柱と溝溶接させ、更に該溝溶接部に該梁ウエブを溶接接合させることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄骨構造物の製作方法。
【請求項４】
梁フランジ端部継手溶接後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの側面又は下面に肉盛溶接することにより、梁端部側面の応力集中を軽減することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の鉄骨構造物の製作方法。
【請求項５】
方向の異なった複数の梁の高さ位置の異なったフランジを、同時に１枚のダイアフラムに溝溶接できるように十分な厚さのダイアフラムを用いることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の鉄骨構造物の製作方法。
【請求項１】
建築鉄骨構造物において、角形鋼管柱を各階ごとに切断することなく、該角形鋼管柱の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置に内ダイアフラムを該角形鋼管柱内部に設置して、該角形鋼管柱の外面から溝溶接を行うことにより、該角形鋼管柱と該内ダイアフラムを溶接接合して、しかる後、該溝溶接部を含めた角形鋼管柱とＨ形鋼梁とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する方法であって、該角形鋼管柱内に設置する上下内ダイアフラムを、スティフナーで仮付溶接又はすみ肉溶接で固定し、該スティフナーで固定された上下内ダイアフラムを該角形鋼管柱の端部開口部から該角形鋼管柱内部に挿入し所定位置に設置することを特徴とする鉄骨構造物の製作方法。
【請求項２】
建築鉄骨構造物において、角形鋼管柱を各階ごとに切断することなく、該角形鋼管柱の梁フランジ取付位置に梁フランジ断面形状相当の貫通孔を開けて、該貫通孔位置に内ダイアフラムを該角形鋼管柱内部に設置して、該角形鋼管柱の外面から溝溶接を行うことにより、該角形鋼管柱と内ダイアフラムを溶接接合して、しかる後、該溝溶接部を含めた角形鋼管柱とＨ形鋼梁とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する方法であって、内ダイアフラムの溝溶接を行う場合に、内ダイアフラム端部両面に裏当金を該内ダイアフラム端部から突出させずに取り付けることにより、該裏当金のない場合に比べて内ダイアフラムの厚さを大きくすることなく該溝溶接を安定的に行うことを特徴とする鉄骨構造物の製作方法。
【請求項３】
梁ウエブの延長上へ梁ウエブの厚さ以上のスティフナーを予め上下内ダイアフラム間に溶接接合させて、溶接接合した該内ダイアフラムと該スティフナーを角形鋼管柱の端部開口部から角形鋼管柱内に挿入し所定位置に設置して、該スティフナーを角形鋼管柱と溝溶接させ、更に該溝溶接部に該梁ウエブを溶接接合させることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄骨構造物の製作方法。
【請求項４】
梁フランジ端部継手溶接後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの側面又は下面に肉盛溶接することにより、梁端部側面の応力集中を軽減することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の鉄骨構造物の製作方法。
【請求項５】
方向の異なった複数の梁の高さ位置の異なったフランジを、同時に１枚のダイアフラムに溝溶接できるように十分な厚さのダイアフラムを用いることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の鉄骨構造物の製作方法。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１０−２１６２３６（Ｐ２０１０−２１６２３６Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１３５２４（Ｐ２０１０−１１３５２４）
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【分割の表示】特願２００４−１３９２９７（Ｐ２００４−１３９２９７）の分割
【原出願日】平成１６年５月１０日（２００４．５．１０）
【出願人】（５０３３１８５１８）株式会社アークリエイト (16)
【出願人】（３０１０４３８１２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【分割の表示】特願２００４−１３９２９７（Ｐ２００４−１３９２９７）の分割
【原出願日】平成１６年５月１０日（２００４．５．１０）
【出願人】（５０３３１８５１８）株式会社アークリエイト (16)
【出願人】（３０１０４３８１２）
【Ｆターム（参考）】
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