Ｈ形鋼の溶接接合方法
【課題】ダイアフラムの量を減少させることができるとともに、溶接箇所を減少させることができて、製作工数と製作費用の低減を図ることができるＨ形鋼の溶接接合方法を提供する。
【解決手段】このＨ形鋼の溶接接合方法では、建築鉄骨構造物において、内ダイアフラムをＨ形鋼同士の接合に適用し、Ｈ形鋼フランジと内ダイアフラムを溝溶接していることである。すなわち、向かい合わせた２本のＨ形鋼３端面に単数又は複数のダイアフラム３４を挟み、該２本のＨ形鋼３フランジ端面とダイアフラム３４端面との間で溝溶接３５して２本のＨ形鋼を溶接接合する。角度を持って斜めに向かい合わせた２つのＨ形鋼を溝溶接で接合することもできる。
【解決手段】このＨ形鋼の溶接接合方法では、建築鉄骨構造物において、内ダイアフラムをＨ形鋼同士の接合に適用し、Ｈ形鋼フランジと内ダイアフラムを溝溶接していることである。すなわち、向かい合わせた２本のＨ形鋼３端面に単数又は複数のダイアフラム３４を挟み、該２本のＨ形鋼３フランジ端面とダイアフラム３４端面との間で溝溶接３５して２本のＨ形鋼を溶接接合する。角度を持って斜めに向かい合わせた２つのＨ形鋼を溝溶接で接合することもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内ダイアフラムをＨ形鋼同士の接合に適用し、Ｈ形鋼と内ダイアフラムを溝溶接して２つのＨ形鋼を溶接接合する方法である。
【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と鋼管２又は５との溶接も鋼管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号公報：引用文献１）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を含めて実施して、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て継手溶接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号公報：引用文献２）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、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８−１５８４７６号公報：引用文献３）にあるように、鋼管柱にボルト貫通長孔をあけて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。
【０００７】
また、特願平２０００−３４１２９３（特開２００２−１４６９２１号公報：引用文献４）において、図８に示すように、内ダイアフラム１Ａの端面を鋼管側面に開けた細長い四辺形のスロットに対向して配置し、鋼管側面と内ダイアフラムを溝溶接する鋼管構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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８−１５８４７６号公報
【特許文献４】特開２００２−１４６９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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・鋼管２・裏当金１０・エンドタブ等部材が多く、溶接６は鋼管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、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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
一方、図７に示す内ダイアフラム方式の柱梁接合部は、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、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鋼管内面に溶接するため、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。
【００１４】
また、従来はダイアフラムと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、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。
【００１５】
また、引用文献３では、ボルト孔が鋼管柱を貫通させているので、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鋼管柱を使用する必要がある。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。
【００１６】
引用文献４では、図８に示すように、四辺形スロット２７の長手方向の端部が角張っているため、角部の加工に手間が掛かり、その角部は溶接時に溶け込みが悪く欠陥が出やすいという欠点がある。また、スロット２７の鋼管の幅方向の位置はダイアフラムを十字形にするために鋼管のほぼ中央であるが、梁を鋼管柱の端寄せにする場合に難しい面がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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１０及び図１６に示すように、柱貫通ダイアフラムを内ダイアフラム１に変更して、梁位置に相当するところに、梁フランジの端部で肉盛溶接により拡大されたフランジ幅より長く且つ該梁フランジ厚さより幅広にした貫通長孔を、錐を用いて端部を円弧にした貫通長孔即ちスロット２７を開けて、柱５と内ダイアフラム１との溶接部６を溝溶接にして、梁４を、柱５に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。
また、上記貫通長孔を更に長くして柱全周に亘って加工することによっても解決できることを見いだした。
さらに、この方法を、向かい合わせた２本のＨ形鋼の溶接接合方法に適用できることを見出した。すなわち、本発明は、ダイアフラムの量を減少させることができるとともに、溶接箇所を減少させることができて、製作工数と製作費用の低減を図ることができるＨ形鋼の溶接接合方法を提供するものである。
【００１８】
請求項１に係る発明では、第１の構成は、建築鉄骨構造物において、２本のＨ形鋼端面にダイアフラムを挟み込むことであり、第２の構成は、２本のＨ形鋼フランジ端面とダイアフラム端面との間で溝溶接して２本のＨ形鋼を溶接接合することを特徴とする方法である。本発明の新規性は、内ダイアフラムをＨ形鋼同士の接合に適用し、Ｈ形鋼フランジと内ダイアフラムを溝溶接していることである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明では、貫通型のダイアフラムを挿入する場合に比較して、ダイアフラムの量を縮減させることができるし、溶接箇所を２カ所から１カ所に縮減させることができて、製作工数と製作費用の低減に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の建築鉄骨柱梁接合部の立体図の一例である。
【図２】従来の建築鉄骨柱梁接合部の鋼管・ダイアフラム・梁フランジ接合部の断面図である。
【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である。
【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である。
【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である。
【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である。
【図７】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である。
【図８】鋼管柱の側面に四辺形の形状に開けた貫通長孔の外観図である。
【図９】Ｈ形鋼フランジにウエブを取り付けた状態の外観図である。
【図１０】鋼管柱の側面に端部を円弧又は楕円弧にした貫通長孔の外観図である。
【図１１】鋼管柱の側面に端部に錐孔を開けて長辺を溶断又は鋸切断して製作した貫通長孔の外観図であって、（イ）は錐孔径と貫通長孔幅と同等の場合、（ロ）は錐孔径が貫通長孔幅より大きい場合で、貫通長孔は正面形状がダンベル形状をしている。
【図１２】鋼管柱の梁フランジ設置位置に全周貫通長孔（溝）加工した外観図である。
【図１３】鋼管柱の梁フランジ設置位置に梁フランジ４Ａが設置される箇所だけ溝幅を大きくし他の部分をより細くして全周溝加工した外観図であって、溝端部２９は直線、円弧、又は楕円弧である。（イ）は鋼管柱の両側を切り欠いた場合であり、（ロ）は鋼管柱の方側を切り欠いた場合である。
【図１４】Ｈ形鋼フランジにウエブを直角方向の２方向に取り付けた状態の外観図である。
【図１５】鋼管柱の側面に端部に錐孔を開けて長辺を溶断又は鋸切断して製作し、更に、梁ウエブに位置するところに貫通長孔を開けた外観図である。
【図１６】内ダイアフラムと鋼管柱とを全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）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、梁ウエブを鋼管柱にすみ肉溶接した断面図である。
【図１７】内ダイアフラムと鋼管柱とを全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接し、梁フランジを溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを鋼管柱にすみ肉溶接した横断面である。
【図１８】内ダイアフラム又はＨ形鋼フランジを鋼管の内面に合わせ、鋼管柱と溝溶接し、梁フランジを溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを鋼管柱にすみ肉溶接した横断面である。
【図１９】貫通長孔継手当たり１枚の内ダイアフラムを使用した全周全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接の断面図で、梁端部側面に肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部である。
【図２０】貫通長孔継手当たり２枚の内ダイアフラムを使用した全周全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接の断面図である。
【図２１】貫通長孔継手当たり３枚の内ダイアフラムを使用した全周全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接の断面図である。
【図２２】貫通長孔継手当たり１枚の開先付き内ダイアフラムを使用した全周全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接の断面図である。
【図２３】通常の短い全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接部における梁の端寄せを示す図である。
【図２４】鋼管柱角部の全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接部を肉盛して全周スロット工法における梁の端寄せを示す図である。
【図２５】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である。
【図２６】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である。
【図２７】柱天頂部の全周スロット溶接図。（イ）は上面図で、（ロ）は正面断面図である。
【図２８】各種継手のスロット溶接とその積層方法（点線）の例を示す図であって、（イ）は鋼管柱がＩ開先で局部スロット（溝）溶接、又は全周スロット（溝）溶接の適用、（ロ）は鋼管柱がＩ開先でダイアフラムの一部が開先内に突きだしている全周スロット（溝）溶接、（ハ）は鋼管柱がＩ開先で複数のダイアフラムを使った局部スロット（溝）溶接、又は全周スロット（溝）溶接、（ニ）は鋼管柱がＩ開先で複数のダイアフラムを使い一枚のダイアフラムが開先内に入り込んでいる全周スロット（溝）溶接適用、（ホ）は鋼管柱の開先が中に入るほど広がる逆レ形開先で局部スロット（溝）溶接、又は全周スロット（溝）溶接適用、（ヘ）は鋼管柱の開先が中に入るほど広がる逆Ｙ形開先で局部スロット（溝）溶接、又は全周スロット（溝）溶接適用、（ト）は鋼管柱の開先が中に入るほど狭くなる逆レ形開先で局部スロット（溝）溶接、又は全周スロット（溝）溶接適用を示す図である。
【図２９】柱梁接合部内にセットされた四隅又は中央又はその両方に貫通孔を設けたＨ形鋼フランジ又はダイアフラムの上面図であって、（イ）は局部スロット溶接の場合で、（ロ）は全周スロット溶接の場合である。（ハ）は全周スロット溶接の場合で、ダイアフラムの４隅の貫通孔はダイアフラムの外周と連続して切断できる一筆書きの貫通孔である。中央に別途孔を開けることもできる。
【図３０】内ダイアフラム及びスティフナーと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、梁ウエブを鋼管柱にすみ肉溶接した横断面である。
【図３１】柱梁接合部内にセットされたＨ形鋼フランジのスティフナーの水平長さをコラム径の約半分にして梁側にスロット溶接する断面図（上面図）である。
【図３２】Ｈ形鋼フランジとウエブを溶接組立し鋼管柱内に設置したＨ形鋼を、鋼管柱と溝溶接し、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、梁ウエブを鋼管柱にすみ肉溶接した横断面図であって、（イ）は、鋼管柱内Ｈ形鋼ウエブと鋼管柱とのスロット（溝）溶接がない場合で、（ロ）は、鋼管柱内Ｈ形鋼ウエブと鋼管柱とのスロット（溝）溶接を実施した場合である。
【図３３】Ｈ形鋼フランジ又は内ダイアフラムと梁フランジ直結の柱梁接合部で、Ｈ形鋼フランジ又は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である。
【図３４】せい及び方向の異なる２つ以上の梁が鋼管柱に溶接される場合の柱梁接合部断面図である。下段内ダイアフラムの溶接箇所８カ所を４カ所に減らしている。図中Ｈ１及びＨ２は、異なる方向の梁のそれぞれの高さの異なるせいを示す。
【図３５】せい及び方向の異なる２つ以上の梁が鋼管柱に溝溶接される場合の柱梁接合部外観図である。下段内ダイアフラムの溶接箇所８カ所を４カ所に減らしている。図中Ｈ１及びＨ２は、異なる方向の梁のそれぞれの高さの異なるせいを示す。
【図３６】せい及び方向の異なる２つ以上の梁が鋼管柱に全周溝溶接される場合の柱梁接合部断面図である。下段内ダイアフラムの溶接箇所８カ所を４カ所に減らしている。図中Ｈ１及びＨ２は、異なる方向の梁のそれぞれの高さの異なるせいを示す。
【図３７】せい及び方向の異なる２つ以上の梁が鋼管柱に全周溝溶接される場合の柱梁接合部外観図である。下段内ダイアフラムの溶接箇所８カ所を４カ所に減らしている。
【図３８】（イ）は、ダイアフラム鋼管柱内にセットして、鋼管柱とダイアフラムを接合する場合の断面図である。（ロ）は、サイコロを鋼管柱内にセットして、鋼管柱と中実のサイコロを接合する場合の断面図である。
【図３９】Ｈ形鋼同士の従来方法による接合を示す図である。
【図４０】２つのＨ形鋼の内ダイアフラムを用いた接合を示す図であって、（イ）は直線的に繋ぐ場合で、（ロ）は曲がった梁を繋ぐ場合である。
【図４１】Ｈ形鋼又は鋼管柱とＨ形鋼梁の仕口部を内ダイアフラムで施工し、裏当金を用いずに品質とＨ形鋼梁を溶接接合した場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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の形態を次に述べる。
【００２２】
本発明の実施の形態について説明する。本発明では、図１２に示すように、鋼管柱５の梁フランジ取付位置に、該鋼管柱５の全周に亘る貫通長孔２７を、機械的切断又は熱的溶断により開ける。機械的切断とは、鋸切断、バンドソー、フライス盤などであり、熱的溶断とはガス切断、プラズマ切断、レーザ切断などである。また、図１３に示すように、該鋼管柱５の全周に亘る貫通長孔２７を機械的切断又は熱的溶断により開ける場合に、鋼管柱５の梁フランジ取付位置４Ａ部分だけ溝幅を梁フランジ板厚より大きくし、他の部分をより溝幅を小さくするようにする。その場合、大きい溝幅の端部２９は直線以外にも円弧又は楕円状にすることができる。
【００２３】
また、本発明の実施の他の形態について説明する。図３２に示すように、鋼管柱５の全周に亘る該貫通長孔位置にＨ形鋼フランジ１Ａを鋼管柱５内部に設置し、図３２（イ）のように該鋼管柱５と該Ｈ形鋼の該フランジ１Ａを、鋼管柱５の外面から溝溶接２２を柱５の全周に亘り行うか、又は、図３２（ロ）のように、該鋼管柱５と該フランジ１Ａとを鋼管柱５の外面から溝溶接２２を柱５の全周に亘り行い、且つ、該鋼管柱５とＨ形鋼ウエブ又はスティフナーを鋼管柱５の外面から溝溶接５Ｗをその全長又は一部分について行う。該溝溶接５Ｗを一部分について行う場合は、Ｈ形鋼ウエブ又はスティフナーのＨ形鋼のフランジ寄りに上下１／６程度実施すれば応力の伝達及び施工上効率が良い。しかる後、図１７及び図３２に示すように、該溝溶接部２２と５Ｗを含めた鋼管柱５とＨ形鋼梁フランジ４・ウエブ９とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する。この場合、貫通長孔の加工に錐孔が不要である。
【００２４】
本発明の実施の形態について説明する。図１２に示すように、鋼管柱５の梁フランジ取付位置に、鋼管柱５の全周に亘る貫通長孔２７を、機械的又は熱的溶断により開けて、図１９・図２０・図２１及び図２２に示すように、該貫通長孔位置一つに単数又は複数の内ダイアフラム１Ａを鋼管柱５の内部に設置して、図２８（イ）〜（ト）に示すように、該鋼管柱５と該ダイアフラム１を、鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行い、しかる後、図１７に示すように、該溝溶接部２２を含めた鋼管柱５とＨ形鋼梁４とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する。図１９は、溝溶接継手当たり１枚の内ダイアフラム１Ａを使用した全周スロット溶接の開先断面図である。図２０は、溝溶接継手当たり２枚の内ダイアフラムを使用した全周スロット溶接の開先断面図であり、２枚の内ダイアフラムをそれぞれの鋼管柱に取り付けておけば、鋼管同士の組立が極めて容易である。図２１は、溝溶接継手当たり３枚の内ダイアフラムを使用した全周スロット溶接の開先断面図であり、３枚の内ダイアフラムのうち中央の内ダイアフラムの外径を鋼管内径よりも大きくすると溝溶接部２２の断面が減少して溶接作業の工数低減に役立つ。図２２は、溝溶接継手当たり１枚の開先付き内ダイアフラムを使用した全周スロット溶接の開先断面図であり、この場合内ダイアフラムの開先先端の外径を鋼管内径よりも大きくすると溝溶接部２２の断面が減少して溶接作業の工数低減に役立つ。
【００２５】
本発明の実施の形態について説明する。図１６及び図１７において、鋼管柱５は、該鋼管５の梁フランジ取付高さ位置に梁フランジ板厚相当の柱全周貫通長孔を開けて、該柱全周貫通長孔位置に内ダイアフラム１を鋼管柱５の内部に設置して、鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行うことにより、鋼管柱５と内ダイアフラム１を溶接接合して、しかる後、該溝溶接部２２を含めた鋼管柱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１７に示すように、内ダイアフラム１の形状は鋼管柱内面の形状に合わせたものである。その肉厚は梁フランジ厚さよりも通常５〜１５ｍｍ程度大きく取る。また、図１７に示すように、内ダイアフラム１の中央に貫通長孔２４を設けて、溶接品質向上、該内ダイアフラム１の鋼管柱５内部への挿入、及びＣＦＴ構造のコンクリート充填に役立てる。図２９に示すように、内ダイアフラムの角部に貫通孔２４Ａを開けるとＣＦＴ構造のコンクリート充填が更に容易になる。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鋼管柱５の側面の４面について行う。また、梁が２方向以上あって、該梁のサイズが異なっている場合は、通常、鋼管柱５の側面の４面に設ける貫通長孔の大きさは最大梁フランジ大きさに対応した寸法のものを用いる。
【００２６】
また、本発明の実施の他の形態について説明する。梁が鋼管の中央に設置されなくて、図２４に示すように、鋼管柱５の全周スロット（溝）溶接部２２の角部を肉盛２２Ａしてその角部を盛り上げて梁フランジ４と合わせて溶接し、全周スロット（溝）工法における梁の端寄せ接合を行うことができる。尚、図２３に示すように、全周スロット（溝）工法でない場合は、鋼管柱５の曲がり部でない平面領域で梁フランジ４の端寄せが可能である。
【００２７】
本発明の実施の形態のうち、鋼管柱内へのＨ形鋼の設置方法について説明する。図１０に示すように、該鋼管５の梁フランジ取付位置に、該梁フランジの端部で肉盛溶接により拡大されたフランジ幅より長く且つ該梁フランジ厚さより幅広にした貫通長孔２７を開け、該貫通長孔位置２７にビルトＨ形鋼フランジを鋼管柱５の内部に設置する場合、図９に示すように、上下Ｈ形鋼フランジを、梁フランジ間隔を保ちながら柱内Ｈ形鋼ウエブ２５で仮付溶接又はすみ肉溶接又は突合せ溶接で固定し、鋼管柱５の端部開口部から鋼管柱５の内に挿入し所定位置２７に設置する。
【００２８】
そして、図１０及び図１１に、該鋼管柱５の梁フランジ取付位置４Ａに、該梁フランジ幅の端部で肉盛溶接により拡大されたフランジ幅より長く且つ該梁フランジ厚さより大きくした貫通長孔２７（長さＬ）を、該貫通長孔端部において錐孔２７Ｂを開けたのち該錐孔間即ち貫通長孔の中央辺をガス切断、プラズマ切断、レーザ切断等の溶断又は鋸切断により開けた外観図を示す。この貫通長孔２７は長さＬの長孔であるが、任意に大きくすることができ、梁フランジの幅が大きくなれば、鋼管柱の幅一杯まで長くすることができる。
【００２９】
本発明に係る発明の他の実施の形態について説明する。本発明において、図９、図３０及び図３２（イ）、（ロ）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柱内Ｈ形鋼ウエブ２５を上下Ｈ形鋼フランジ１Ａ間に溶接接合２６させて、溶接接合した該Ｈ形鋼フランジ１Ａと該Ｈ形鋼溶接２５を鋼管柱５の端部開口部から鋼管柱５の内に挿入し所定位置に設置し、図１８の如くＨ形鋼フランジ１Ａと柱５との溝溶接２２をし、柱梁接合部の高強度性能要求に応じて該柱内Ｈ形鋼ウエブ２５を鋼管柱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。この柱内Ｈ形鋼ウエブ２５と鋼管柱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、図３２の該すみ肉溶接２３は突合せ溶接で行うことも可能である。
【００３０】
また、本発明の実施の他の形態について説明する。図９及び図１４に、フランジに柱内Ｈ形鋼ウエブをそれぞれ一方向及び２方向に取り付けた状態の図を示す。図１４（イ）は柱内Ｈ形鋼ウエブ同士を溶接で連結した場合であり、図１４（ロ）は縦柱内Ｈ形鋼ウエブの水平長さをコラム径の約半分にしてフランジに溶接で取り付けた場合である。このＨ形鋼フランジ１Ａを、鋼管柱５内の貫通長孔位置に溶接接合で取り付けた状態を、図３０及び図３１に示す。図２８（イ）には、鋼管柱５とダイアフラム又はＨ形鋼フランジとの溝溶接２２の状況を断面図で示す。該溝溶接２２を実施した後に、図３０及び図３１に示すように、梁フランジ４を溝溶接２２の上に重ねて溶接接合１７する。尚、本発明で実施する溝溶接とは、鋼管に細長い貫通長孔を開けて９０°に近い開先角度の溝状の開先加工を行い、そのルート部にダイアフラム・Ｈ形鋼フランジを宛がい完全溶け込みを行うグループ溶接である。その貫通長孔の少なくともルート部の幅はＨ形鋼フランジ板厚以上となる。
【００３１】
本発明の実施の形態について説明する。図３６及び図３７に示すように、直交する二つの梁３と３Ａの梁せいがそれぞれＨ１とＨ２で異なり、高さ位置の異なる２枚の下フランジ４に対して２枚のダイアフラムを用いる代わりに、それを１枚の厚板のダイアフラム１Ｔを鋼管柱５内に設置する。そして、該１枚のダイアフラム１Ｔに対し１つの全周貫通長孔２７Ｃを設けて鋼管柱５の外面から全周溝溶接２２を実施し梁３と３Ａを取り付けて、鉄骨構造物を製作する。２枚のダイアフラムを用いれば２個の全周貫通長孔と溝溶接２２が必要であるが、本発明では、厚めの１枚のダイアフラム１Ｔで２枚のダイアフラムを代用して、しかもそれぞれ１つの全周貫通長孔と溝溶接２２を施工するだけで済む。この実施の形態は、ダイアフラムの代わりにＨ形鋼フランジを用いる場合でも同様である。
【００３２】
本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態のうち、方向及び梁せいの異なる梁を２種類以上柱に接合する場合の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。
本発明において、図３４及び図３５に示すように、直交する二つの梁３と３Ａの梁せいがそれぞれＨ１とＨ２で異なり、高さ位置の異なる２枚の下フランジ４に対して２枚のダイアフラムを用いる代わりに、それを１枚の厚板のダイアフラム１Ｔを鋼管柱５内に設置する。そして、該１枚のダイアフラム１Ｔに対し４つの貫通長孔を設けて鋼管柱５の外面から溝溶接２２を実施し梁３と３Ａを取り付けて鉄骨構造物を製作する。２枚のダイアフラムを用いれば８個の貫通長孔と溝溶接２２が必要であるが、本発明では、厚めの１枚のダイアフラム１Ｔで２枚のダイアフラムを代用して、しかも４つ以下の貫通長孔と溝溶接２２を施工するだけで済む。この４つ以下の貫通長孔の大きさはいずれも最大梁に対する貫通長孔の大きさ同等かそれよりも大きくする。この実施の形態は、ダイアフラムの代わりにＨ形鋼フランジを用いる場合でも同様である。
【００３３】
本発明の実施の形態について説明する。図２５において、鋼管柱５を柱梁接合部ごとに切断することなく、該鋼管５の梁フランジ取付位置に局部又は全周貫通長孔を開けて、該貫通長孔位置にＨ形鋼フランジ１Ａ又は内ダイアフラム１を鋼管柱５の内部に設置して、鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行うことにより、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。通常、図３０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、図１７又は図１８に示すように、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程度大きくとる。
【００３４】
本発明の他の実施の形態について説明する。
本発明において、溝溶接２２を行う場合又はＨ形鋼梁３のフランジ４を溝溶接部２２に突合せ溶接１７する場合に、図２６に一例を示すように、該内ダイアフラム１の接合端部の上下両面、該Ｈ形鋼フランジ端部の上下両面、又は該Ｈ形鋼梁フランジ４の接合端部の裏面又は側面に、それぞれ開先側溶接施工前に予め肉盛溶接１４をして鉄骨構造物を製作する。
【００３５】
なお、本発明において、内ダイアフラム１の端部両面に肉盛溶接をする代わりに、図３３に示すように、Ｈ形鋼フランジ１Ａ又は内ダイアフラム１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１と鋼管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、Ｈ形鋼フランジ１Ａ又は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３２（ロ）のＨ形鋼ウエブ又はスティフナーの溝溶接側に同様の裏当金１０を、Ｈ形鋼ウエブ又は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。
【００３６】
本発明において、図２９に、柱梁接合部内にセットされた四隅又は中央に貫通長孔を設けたＨ形鋼フランジ又はダイアフラムの上面図を示す。（イ）は局部スロット溶接の場合で、（ロ）は全周スロット溶接の場合である。Ｈ形鋼フランジ又はダイアフラムの四隅に貫通長孔２４Ａを開けた場合に、柱５をメッキする場合やＣＦＴ構造のコンクリートを隅々まで充填するのに有効である。（ハ）は全周スロット溶接の場合で、ダイアフラムの４隅の貫通孔はダイアフラムの外周と連続して切断できる一筆書きの貫通孔である。中央に別途孔を開けることもできる。（ハ）は（ロ）と同様に、柱５をメッキする場合やＣＦＴ構造のコンクリートを隅々まで充填するのに有効である。（ロ）のばあいよりも短時間にダイアフラムの切断加工が可能になる。
【００３７】
本発明において、図２３は、通常の短いスロット（溝）溶接部を柱５の角部即ち曲部近くまで端寄せして該スロット溶接部と梁を接合した場合を示す。図２４は、全周スロット溶接の鋼管柱角部のスロット（溝）溶接部を肉盛して梁を鋼管柱の端部まで寄せた場合の例である。
【００３８】
本発明において、鋼管柱に角形鋼管及び円形鋼管を用いる。
【００３９】
本発明において、柱内に用いるＨ形鋼として溶接組立Ｈ形鋼又はロールＨ形鋼を用いる。角形鋼管柱内に用いるＨ形鋼フランジの角部は、該角形鋼管の角部に合わせて切断するか又はスニップカットを行う。円形鋼管柱内に用いるＨ形鋼フランジは、該円形鋼管の内径に合わせて切断する。
【００４０】
本発明の実施の他の形態について説明する。図２７に示すように、柱天頂部で全周スロット溶接を行って梁を取り付ける場合、天頂部の梁取付部以外はすみ肉溶接で柱と梁を接合させる。
【００４１】
本発明の実施の他の形態について説明する。図３８（イ）に示すように、鋼管柱５とダイアフラム１を接合する場合に、凡そ３〜１０ｍｍ厚の薄ダイアフラム１Ｕをダイアフラム１に取り付けてからスロット（溝）溶接を実施する。尚、この薄ダイアフラム１Ｕのダイアフラム１への取り付けは、該薄ダイアフラム１Ｕの中央貫通孔２４内に仮付溶接３３で行う。鋼管柱とダイアフラムを初層溶接３１を実施した状態を示す。図３８（ロ）は図３８（イ）又は図２１の変形である。図３８（ロ）に示すように、鋼管柱５と中実のサイコロ３２を接合する場合に、凡そ３〜１０ｍｍ厚の薄ダイアフラム１Ｕを鋼管柱５内のサイコロ３２に取り付けてスロット溶接を実施する。尚、この薄ダイアフラム１Ｕのダイアフラム１への取り付けは該薄ダイアフラム１Ｕの中央貫通孔２４内に仮付溶接３３で行う。この場合、初層溶接が容易で、ルート部に切り欠き即ちノッチができにくいのが特長で、応力集中が従来の裏当金よりも緩和されるのが特徴である。
【００４２】
請求項１に係る発明の実施の形態について説明する。図３９に、Ｈ形鋼梁同士の従来工法による接合を示す。図に示すように、通しダイアフラム１がＨ形鋼梁３に挟まれた形である。２本のＨ形鋼３は通しダイアフラム１を挟んで裏当金１０を用いて溶接１７がなされている。本発明では、図４０（イ）に示すように、ダイアフラム３４は内ダイアフラムの形式で２本のＨ形鋼３に挟まれており、２本のＨ形鋼３の端面と内ダイアフラムの端面とで溝溶接３５がなされる。角形鋼管と異なるところは、左右の側面に部材がなくて開かれていることである。図４０（ロ）では、角度を持って斜めに２つのＨ形鋼が溝溶接で接合されている。この場合、鉄骨屋根の溶接接合に適用することができる。図４１に示すように、２枚の内ダイアフラム３４が３つのＨ形鋼部材１Ａに挟まれて溝溶接３５されて、その溝溶接３５がＨ形鋼梁３と継手溶接１７されている。図４０及び図４１では、Ｈ形鋼３の内側で、Ｈ形鋼フランジと内ダイアフラムとを溝溶接の施工前又は施工後にすみ肉溶接３６を行うことが可能である。また、Ｈ形鋼３のウエブ９をＨ形鋼の奥まで切り込んでＨ形鋼フランジ４を突き出させて内ダイアフラム３４の板厚をＨ形鋼フランジ端部間距離即ち溝幅よりも大きく取ることも可能である。このように、Ｈ形鋼フランジと内ダイアフラムとを溝溶接の施工前にすみ肉溶接３６を行うことや内ダイアフラムの板厚をＨ形鋼フランジ端部間距離よりも大きく取ることにより、溝溶接を安定的におこなうことができる。内ダイアフラム及び溝幅は通常梁フランジ板厚よりも２〜６ｍｍ大きくする。尚、通常ウエブ９と内ダイアフラム３４はすみ肉溶接を実施する。また、図４０又は図４１に示す溝溶接３５は、図１３、２０、２１、２２、２８に示すように、本発明の継手を用いることができる。また、図４０又は図４１に示す内ダイアフラムのフランジ幅方向の幅は任意に取ることができる。
【００４３】
本発明の実施の形態について説明する。図４１に、内ダイアフラム３４端面又は、該内ダイアフラム端面に加えて該Ｈ形鋼ウエブ端面又はスティフナー端面と、鋼管柱５の貫通長孔とを溝溶接３５した後、溝溶接３５を含めた鋼管柱５とＨ形鋼梁３とを裏当金を用いずに突合せ溶接させている。この裏当金なしの突合せ溶接１７は、一例を挙げればＨ形鋼梁３のフランジ１Ａに３５°の片側開先加工をして、水平溶接姿勢で梁フランジ１Ａの開先のない内側から溶接して開先のある表側にビードの波を形成させ、その後、開先のある表側から溶接を実施して継手溶接を完了させる。
【符号の説明】
【００４４】
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Ｈ形鋼フランジ
１Ｔ 建築鉄骨柱梁接合部の厚板の内ダイアフラム
１Ｕ 建築鉄骨柱梁接合部の薄板の内ダイアフラム
２ ダイアフラム間の鋼管の短管。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
３Ａ 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
４Ａ Ｈ形鋼梁フランジ端部断面
４Ｅ 梁端側面に施工した肉盛溶接
５ 鋼管による柱
５Ｗ 鋼管による柱とＨ形鋼ウエブ又は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
５Ｈ Ｈ形鋼による柱
６ 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 梁フランジ又は鋼管などの部材
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 梁フランジ側面・上面又は裏面の肉盛溶接
２１ 梁応力集中部
２２ 鋼管による柱と内ダイアフラム又はＨ形鋼フランジを取り付ける溝溶接又はスロット溶接部
２２Ａ 追加肉盛
２３ 鋼管とＨ形鋼梁ウエブとの溶接
２４ Ｈ形鋼フランジ又は内ダイアフラムの中央に開けた貫通孔
２４Ａ Ｈ形鋼フランジ又は内ダイアフラムの角部に開けた貫通孔
２５ 柱内Ｈ形鋼ウエブ
２５Ａ スティフナー
２６ フランジと柱内Ｈ形鋼ウエブとを接合するすみ肉溶接又は突合せ溶接
２７ 鋼管側面に明けた貫通長孔即ちスロット。
２７Ａ ガス切断、プラズマ切断、レーザ切断により加工した貫通長孔の中央辺
２７Ｂ 鋼管側面に明けた貫通長孔即ちスロットの端部に開けた錐孔
２７Ｃ 鋼管側面に明けた全周貫通長孔即ち全周スロット
２８ 薄鋼板
２９ 全周貫通溝における広幅溝端部の円弧又は楕円弧
３０ Ｈ形鋼フランジ又はダイアフラムを鋼管柱内にセットする際に、位置決めの為に用いるストッパー。ストッパーは鋼管内に仮付溶接される。
３１ 初層ルート溶接
３２ 柱梁接合部に用いる中実のサイコロ
３３ 仮付溶接
３４ Ｈ形鋼間に挿入されるダイアフラム
３５ Ｈ形鋼とダイアフラムとの間で施工されるスロット（溝）溶接
３６ すみ肉溶接
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内ダイアフラムをＨ形鋼同士の接合に適用し、Ｈ形鋼と内ダイアフラムを溝溶接して２つのＨ形鋼を溶接接合する方法である。
【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と鋼管２又は５との溶接も鋼管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号公報：引用文献１）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を含めて実施して、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て継手溶接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号公報：引用文献２）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、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８−１５８４７６号公報：引用文献３）にあるように、鋼管柱にボルト貫通長孔をあけて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。
【０００７】
また、特願平２０００−３４１２９３（特開２００２−１４６９２１号公報：引用文献４）において、図８に示すように、内ダイアフラム１Ａの端面を鋼管側面に開けた細長い四辺形のスロットに対向して配置し、鋼管側面と内ダイアフラムを溝溶接する鋼管構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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８−１５８４７６号公報
【特許文献４】特開２００２−１４６９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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・鋼管２・裏当金１０・エンドタブ等部材が多く、溶接６は鋼管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、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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
一方、図７に示す内ダイアフラム方式の柱梁接合部は、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、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鋼管内面に溶接するため、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。
【００１４】
また、従来はダイアフラムと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、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。
【００１５】
また、引用文献３では、ボルト孔が鋼管柱を貫通させているので、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鋼管柱を使用する必要がある。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。
【００１６】
引用文献４では、図８に示すように、四辺形スロット２７の長手方向の端部が角張っているため、角部の加工に手間が掛かり、その角部は溶接時に溶け込みが悪く欠陥が出やすいという欠点がある。また、スロット２７の鋼管の幅方向の位置はダイアフラムを十字形にするために鋼管のほぼ中央であるが、梁を鋼管柱の端寄せにする場合に難しい面がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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１０及び図１６に示すように、柱貫通ダイアフラムを内ダイアフラム１に変更して、梁位置に相当するところに、梁フランジの端部で肉盛溶接により拡大されたフランジ幅より長く且つ該梁フランジ厚さより幅広にした貫通長孔を、錐を用いて端部を円弧にした貫通長孔即ちスロット２７を開けて、柱５と内ダイアフラム１との溶接部６を溝溶接にして、梁４を、柱５に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。
また、上記貫通長孔を更に長くして柱全周に亘って加工することによっても解決できることを見いだした。
さらに、この方法を、向かい合わせた２本のＨ形鋼の溶接接合方法に適用できることを見出した。すなわち、本発明は、ダイアフラムの量を減少させることができるとともに、溶接箇所を減少させることができて、製作工数と製作費用の低減を図ることができるＨ形鋼の溶接接合方法を提供するものである。
【００１８】
請求項１に係る発明では、第１の構成は、建築鉄骨構造物において、２本のＨ形鋼端面にダイアフラムを挟み込むことであり、第２の構成は、２本のＨ形鋼フランジ端面とダイアフラム端面との間で溝溶接して２本のＨ形鋼を溶接接合することを特徴とする方法である。本発明の新規性は、内ダイアフラムをＨ形鋼同士の接合に適用し、Ｈ形鋼フランジと内ダイアフラムを溝溶接していることである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明では、貫通型のダイアフラムを挿入する場合に比較して、ダイアフラムの量を縮減させることができるし、溶接箇所を２カ所から１カ所に縮減させることができて、製作工数と製作費用の低減に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の建築鉄骨柱梁接合部の立体図の一例である。
【図２】従来の建築鉄骨柱梁接合部の鋼管・ダイアフラム・梁フランジ接合部の断面図である。
【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である。
【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である。
【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である。
【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である。
【図７】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である。
【図８】鋼管柱の側面に四辺形の形状に開けた貫通長孔の外観図である。
【図９】Ｈ形鋼フランジにウエブを取り付けた状態の外観図である。
【図１０】鋼管柱の側面に端部を円弧又は楕円弧にした貫通長孔の外観図である。
【図１１】鋼管柱の側面に端部に錐孔を開けて長辺を溶断又は鋸切断して製作した貫通長孔の外観図であって、（イ）は錐孔径と貫通長孔幅と同等の場合、（ロ）は錐孔径が貫通長孔幅より大きい場合で、貫通長孔は正面形状がダンベル形状をしている。
【図１２】鋼管柱の梁フランジ設置位置に全周貫通長孔（溝）加工した外観図である。
【図１３】鋼管柱の梁フランジ設置位置に梁フランジ４Ａが設置される箇所だけ溝幅を大きくし他の部分をより細くして全周溝加工した外観図であって、溝端部２９は直線、円弧、又は楕円弧である。（イ）は鋼管柱の両側を切り欠いた場合であり、（ロ）は鋼管柱の方側を切り欠いた場合である。
【図１４】Ｈ形鋼フランジにウエブを直角方向の２方向に取り付けた状態の外観図である。
【図１５】鋼管柱の側面に端部に錐孔を開けて長辺を溶断又は鋸切断して製作し、更に、梁ウエブに位置するところに貫通長孔を開けた外観図である。
【図１６】内ダイアフラムと鋼管柱とを全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）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、梁ウエブを鋼管柱にすみ肉溶接した断面図である。
【図１７】内ダイアフラムと鋼管柱とを全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接し、梁フランジを溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを鋼管柱にすみ肉溶接した横断面である。
【図１８】内ダイアフラム又はＨ形鋼フランジを鋼管の内面に合わせ、鋼管柱と溝溶接し、梁フランジを溝溶接部に重ねて溶接し、梁ウエブを鋼管柱にすみ肉溶接した横断面である。
【図１９】貫通長孔継手当たり１枚の内ダイアフラムを使用した全周全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接の断面図で、梁端部側面に肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部である。
【図２０】貫通長孔継手当たり２枚の内ダイアフラムを使用した全周全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接の断面図である。
【図２１】貫通長孔継手当たり３枚の内ダイアフラムを使用した全周全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接の断面図である。
【図２２】貫通長孔継手当たり１枚の開先付き内ダイアフラムを使用した全周全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接の断面図である。
【図２３】通常の短い全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接部における梁の端寄せを示す図である。
【図２４】鋼管柱角部の全周貫通長孔（スロット又は溝ともいう）溶接部を肉盛して全周スロット工法における梁の端寄せを示す図である。
【図２５】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である。
【図２６】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である。
【図２７】柱天頂部の全周スロット溶接図。（イ）は上面図で、（ロ）は正面断面図である。
【図２８】各種継手のスロット溶接とその積層方法（点線）の例を示す図であって、（イ）は鋼管柱がＩ開先で局部スロット（溝）溶接、又は全周スロット（溝）溶接の適用、（ロ）は鋼管柱がＩ開先でダイアフラムの一部が開先内に突きだしている全周スロット（溝）溶接、（ハ）は鋼管柱がＩ開先で複数のダイアフラムを使った局部スロット（溝）溶接、又は全周スロット（溝）溶接、（ニ）は鋼管柱がＩ開先で複数のダイアフラムを使い一枚のダイアフラムが開先内に入り込んでいる全周スロット（溝）溶接適用、（ホ）は鋼管柱の開先が中に入るほど広がる逆レ形開先で局部スロット（溝）溶接、又は全周スロット（溝）溶接適用、（ヘ）は鋼管柱の開先が中に入るほど広がる逆Ｙ形開先で局部スロット（溝）溶接、又は全周スロット（溝）溶接適用、（ト）は鋼管柱の開先が中に入るほど狭くなる逆レ形開先で局部スロット（溝）溶接、又は全周スロット（溝）溶接適用を示す図である。
【図２９】柱梁接合部内にセットされた四隅又は中央又はその両方に貫通孔を設けたＨ形鋼フランジ又はダイアフラムの上面図であって、（イ）は局部スロット溶接の場合で、（ロ）は全周スロット溶接の場合である。（ハ）は全周スロット溶接の場合で、ダイアフラムの４隅の貫通孔はダイアフラムの外周と連続して切断できる一筆書きの貫通孔である。中央に別途孔を開けることもできる。
【図３０】内ダイアフラム及びスティフナーと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、梁ウエブを鋼管柱にすみ肉溶接した横断面である。
【図３１】柱梁接合部内にセットされたＨ形鋼フランジのスティフナーの水平長さをコラム径の約半分にして梁側にスロット溶接する断面図（上面図）である。
【図３２】Ｈ形鋼フランジとウエブを溶接組立し鋼管柱内に設置したＨ形鋼を、鋼管柱と溝溶接し、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、梁ウエブを鋼管柱にすみ肉溶接した横断面図であって、（イ）は、鋼管柱内Ｈ形鋼ウエブと鋼管柱とのスロット（溝）溶接がない場合で、（ロ）は、鋼管柱内Ｈ形鋼ウエブと鋼管柱とのスロット（溝）溶接を実施した場合である。
【図３３】Ｈ形鋼フランジ又は内ダイアフラムと梁フランジ直結の柱梁接合部で、Ｈ形鋼フランジ又は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である。
【図３４】せい及び方向の異なる２つ以上の梁が鋼管柱に溶接される場合の柱梁接合部断面図である。下段内ダイアフラムの溶接箇所８カ所を４カ所に減らしている。図中Ｈ１及びＨ２は、異なる方向の梁のそれぞれの高さの異なるせいを示す。
【図３５】せい及び方向の異なる２つ以上の梁が鋼管柱に溝溶接される場合の柱梁接合部外観図である。下段内ダイアフラムの溶接箇所８カ所を４カ所に減らしている。図中Ｈ１及びＨ２は、異なる方向の梁のそれぞれの高さの異なるせいを示す。
【図３６】せい及び方向の異なる２つ以上の梁が鋼管柱に全周溝溶接される場合の柱梁接合部断面図である。下段内ダイアフラムの溶接箇所８カ所を４カ所に減らしている。図中Ｈ１及びＨ２は、異なる方向の梁のそれぞれの高さの異なるせいを示す。
【図３７】せい及び方向の異なる２つ以上の梁が鋼管柱に全周溝溶接される場合の柱梁接合部外観図である。下段内ダイアフラムの溶接箇所８カ所を４カ所に減らしている。
【図３８】（イ）は、ダイアフラム鋼管柱内にセットして、鋼管柱とダイアフラムを接合する場合の断面図である。（ロ）は、サイコロを鋼管柱内にセットして、鋼管柱と中実のサイコロを接合する場合の断面図である。
【図３９】Ｈ形鋼同士の従来方法による接合を示す図である。
【図４０】２つのＨ形鋼の内ダイアフラムを用いた接合を示す図であって、（イ）は直線的に繋ぐ場合で、（ロ）は曲がった梁を繋ぐ場合である。
【図４１】Ｈ形鋼又は鋼管柱とＨ形鋼梁の仕口部を内ダイアフラムで施工し、裏当金を用いずに品質とＨ形鋼梁を溶接接合した場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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の形態を次に述べる。
【００２２】
本発明の実施の形態について説明する。本発明では、図１２に示すように、鋼管柱５の梁フランジ取付位置に、該鋼管柱５の全周に亘る貫通長孔２７を、機械的切断又は熱的溶断により開ける。機械的切断とは、鋸切断、バンドソー、フライス盤などであり、熱的溶断とはガス切断、プラズマ切断、レーザ切断などである。また、図１３に示すように、該鋼管柱５の全周に亘る貫通長孔２７を機械的切断又は熱的溶断により開ける場合に、鋼管柱５の梁フランジ取付位置４Ａ部分だけ溝幅を梁フランジ板厚より大きくし、他の部分をより溝幅を小さくするようにする。その場合、大きい溝幅の端部２９は直線以外にも円弧又は楕円状にすることができる。
【００２３】
また、本発明の実施の他の形態について説明する。図３２に示すように、鋼管柱５の全周に亘る該貫通長孔位置にＨ形鋼フランジ１Ａを鋼管柱５内部に設置し、図３２（イ）のように該鋼管柱５と該Ｈ形鋼の該フランジ１Ａを、鋼管柱５の外面から溝溶接２２を柱５の全周に亘り行うか、又は、図３２（ロ）のように、該鋼管柱５と該フランジ１Ａとを鋼管柱５の外面から溝溶接２２を柱５の全周に亘り行い、且つ、該鋼管柱５とＨ形鋼ウエブ又はスティフナーを鋼管柱５の外面から溝溶接５Ｗをその全長又は一部分について行う。該溝溶接５Ｗを一部分について行う場合は、Ｈ形鋼ウエブ又はスティフナーのＨ形鋼のフランジ寄りに上下１／６程度実施すれば応力の伝達及び施工上効率が良い。しかる後、図１７及び図３２に示すように、該溝溶接部２２と５Ｗを含めた鋼管柱５とＨ形鋼梁フランジ４・ウエブ９とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する。この場合、貫通長孔の加工に錐孔が不要である。
【００２４】
本発明の実施の形態について説明する。図１２に示すように、鋼管柱５の梁フランジ取付位置に、鋼管柱５の全周に亘る貫通長孔２７を、機械的又は熱的溶断により開けて、図１９・図２０・図２１及び図２２に示すように、該貫通長孔位置一つに単数又は複数の内ダイアフラム１Ａを鋼管柱５の内部に設置して、図２８（イ）〜（ト）に示すように、該鋼管柱５と該ダイアフラム１を、鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行い、しかる後、図１７に示すように、該溝溶接部２２を含めた鋼管柱５とＨ形鋼梁４とを溶接接合し鉄骨構造物を製作する。図１９は、溝溶接継手当たり１枚の内ダイアフラム１Ａを使用した全周スロット溶接の開先断面図である。図２０は、溝溶接継手当たり２枚の内ダイアフラムを使用した全周スロット溶接の開先断面図であり、２枚の内ダイアフラムをそれぞれの鋼管柱に取り付けておけば、鋼管同士の組立が極めて容易である。図２１は、溝溶接継手当たり３枚の内ダイアフラムを使用した全周スロット溶接の開先断面図であり、３枚の内ダイアフラムのうち中央の内ダイアフラムの外径を鋼管内径よりも大きくすると溝溶接部２２の断面が減少して溶接作業の工数低減に役立つ。図２２は、溝溶接継手当たり１枚の開先付き内ダイアフラムを使用した全周スロット溶接の開先断面図であり、この場合内ダイアフラムの開先先端の外径を鋼管内径よりも大きくすると溝溶接部２２の断面が減少して溶接作業の工数低減に役立つ。
【００２５】
本発明の実施の形態について説明する。図１６及び図１７において、鋼管柱５は、該鋼管５の梁フランジ取付高さ位置に梁フランジ板厚相当の柱全周貫通長孔を開けて、該柱全周貫通長孔位置に内ダイアフラム１を鋼管柱５の内部に設置して、鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行うことにより、鋼管柱５と内ダイアフラム１を溶接接合して、しかる後、該溝溶接部２２を含めた鋼管柱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１７に示すように、内ダイアフラム１の形状は鋼管柱内面の形状に合わせたものである。その肉厚は梁フランジ厚さよりも通常５〜１５ｍｍ程度大きく取る。また、図１７に示すように、内ダイアフラム１の中央に貫通長孔２４を設けて、溶接品質向上、該内ダイアフラム１の鋼管柱５内部への挿入、及びＣＦＴ構造のコンクリート充填に役立てる。図２９に示すように、内ダイアフラムの角部に貫通孔２４Ａを開けるとＣＦＴ構造のコンクリート充填が更に容易になる。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鋼管柱５の側面の４面について行う。また、梁が２方向以上あって、該梁のサイズが異なっている場合は、通常、鋼管柱５の側面の４面に設ける貫通長孔の大きさは最大梁フランジ大きさに対応した寸法のものを用いる。
【００２６】
また、本発明の実施の他の形態について説明する。梁が鋼管の中央に設置されなくて、図２４に示すように、鋼管柱５の全周スロット（溝）溶接部２２の角部を肉盛２２Ａしてその角部を盛り上げて梁フランジ４と合わせて溶接し、全周スロット（溝）工法における梁の端寄せ接合を行うことができる。尚、図２３に示すように、全周スロット（溝）工法でない場合は、鋼管柱５の曲がり部でない平面領域で梁フランジ４の端寄せが可能である。
【００２７】
本発明の実施の形態のうち、鋼管柱内へのＨ形鋼の設置方法について説明する。図１０に示すように、該鋼管５の梁フランジ取付位置に、該梁フランジの端部で肉盛溶接により拡大されたフランジ幅より長く且つ該梁フランジ厚さより幅広にした貫通長孔２７を開け、該貫通長孔位置２７にビルトＨ形鋼フランジを鋼管柱５の内部に設置する場合、図９に示すように、上下Ｈ形鋼フランジを、梁フランジ間隔を保ちながら柱内Ｈ形鋼ウエブ２５で仮付溶接又はすみ肉溶接又は突合せ溶接で固定し、鋼管柱５の端部開口部から鋼管柱５の内に挿入し所定位置２７に設置する。
【００２８】
そして、図１０及び図１１に、該鋼管柱５の梁フランジ取付位置４Ａに、該梁フランジ幅の端部で肉盛溶接により拡大されたフランジ幅より長く且つ該梁フランジ厚さより大きくした貫通長孔２７（長さＬ）を、該貫通長孔端部において錐孔２７Ｂを開けたのち該錐孔間即ち貫通長孔の中央辺をガス切断、プラズマ切断、レーザ切断等の溶断又は鋸切断により開けた外観図を示す。この貫通長孔２７は長さＬの長孔であるが、任意に大きくすることができ、梁フランジの幅が大きくなれば、鋼管柱の幅一杯まで長くすることができる。
【００２９】
本発明に係る発明の他の実施の形態について説明する。本発明において、図９、図３０及び図３２（イ）、（ロ）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柱内Ｈ形鋼ウエブ２５を上下Ｈ形鋼フランジ１Ａ間に溶接接合２６させて、溶接接合した該Ｈ形鋼フランジ１Ａと該Ｈ形鋼溶接２５を鋼管柱５の端部開口部から鋼管柱５の内に挿入し所定位置に設置し、図１８の如くＨ形鋼フランジ１Ａと柱５との溝溶接２２をし、柱梁接合部の高強度性能要求に応じて該柱内Ｈ形鋼ウエブ２５を鋼管柱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。この柱内Ｈ形鋼ウエブ２５と鋼管柱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、図３２の該すみ肉溶接２３は突合せ溶接で行うことも可能である。
【００３０】
また、本発明の実施の他の形態について説明する。図９及び図１４に、フランジに柱内Ｈ形鋼ウエブをそれぞれ一方向及び２方向に取り付けた状態の図を示す。図１４（イ）は柱内Ｈ形鋼ウエブ同士を溶接で連結した場合であり、図１４（ロ）は縦柱内Ｈ形鋼ウエブの水平長さをコラム径の約半分にしてフランジに溶接で取り付けた場合である。このＨ形鋼フランジ１Ａを、鋼管柱５内の貫通長孔位置に溶接接合で取り付けた状態を、図３０及び図３１に示す。図２８（イ）には、鋼管柱５とダイアフラム又はＨ形鋼フランジとの溝溶接２２の状況を断面図で示す。該溝溶接２２を実施した後に、図３０及び図３１に示すように、梁フランジ４を溝溶接２２の上に重ねて溶接接合１７する。尚、本発明で実施する溝溶接とは、鋼管に細長い貫通長孔を開けて９０°に近い開先角度の溝状の開先加工を行い、そのルート部にダイアフラム・Ｈ形鋼フランジを宛がい完全溶け込みを行うグループ溶接である。その貫通長孔の少なくともルート部の幅はＨ形鋼フランジ板厚以上となる。
【００３１】
本発明の実施の形態について説明する。図３６及び図３７に示すように、直交する二つの梁３と３Ａの梁せいがそれぞれＨ１とＨ２で異なり、高さ位置の異なる２枚の下フランジ４に対して２枚のダイアフラムを用いる代わりに、それを１枚の厚板のダイアフラム１Ｔを鋼管柱５内に設置する。そして、該１枚のダイアフラム１Ｔに対し１つの全周貫通長孔２７Ｃを設けて鋼管柱５の外面から全周溝溶接２２を実施し梁３と３Ａを取り付けて、鉄骨構造物を製作する。２枚のダイアフラムを用いれば２個の全周貫通長孔と溝溶接２２が必要であるが、本発明では、厚めの１枚のダイアフラム１Ｔで２枚のダイアフラムを代用して、しかもそれぞれ１つの全周貫通長孔と溝溶接２２を施工するだけで済む。この実施の形態は、ダイアフラムの代わりにＨ形鋼フランジを用いる場合でも同様である。
【００３２】
本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態のうち、方向及び梁せいの異なる梁を２種類以上柱に接合する場合の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。
本発明において、図３４及び図３５に示すように、直交する二つの梁３と３Ａの梁せいがそれぞれＨ１とＨ２で異なり、高さ位置の異なる２枚の下フランジ４に対して２枚のダイアフラムを用いる代わりに、それを１枚の厚板のダイアフラム１Ｔを鋼管柱５内に設置する。そして、該１枚のダイアフラム１Ｔに対し４つの貫通長孔を設けて鋼管柱５の外面から溝溶接２２を実施し梁３と３Ａを取り付けて鉄骨構造物を製作する。２枚のダイアフラムを用いれば８個の貫通長孔と溝溶接２２が必要であるが、本発明では、厚めの１枚のダイアフラム１Ｔで２枚のダイアフラムを代用して、しかも４つ以下の貫通長孔と溝溶接２２を施工するだけで済む。この４つ以下の貫通長孔の大きさはいずれも最大梁に対する貫通長孔の大きさ同等かそれよりも大きくする。この実施の形態は、ダイアフラムの代わりにＨ形鋼フランジを用いる場合でも同様である。
【００３３】
本発明の実施の形態について説明する。図２５において、鋼管柱５を柱梁接合部ごとに切断することなく、該鋼管５の梁フランジ取付位置に局部又は全周貫通長孔を開けて、該貫通長孔位置にＨ形鋼フランジ１Ａ又は内ダイアフラム１を鋼管柱５の内部に設置して、鋼管柱５の外面から溝溶接２２を行うことにより、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。通常、図３０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、図１７又は図１８に示すように、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程度大きくとる。
【００３４】
本発明の他の実施の形態について説明する。
本発明において、溝溶接２２を行う場合又はＨ形鋼梁３のフランジ４を溝溶接部２２に突合せ溶接１７する場合に、図２６に一例を示すように、該内ダイアフラム１の接合端部の上下両面、該Ｈ形鋼フランジ端部の上下両面、又は該Ｈ形鋼梁フランジ４の接合端部の裏面又は側面に、それぞれ開先側溶接施工前に予め肉盛溶接１４をして鉄骨構造物を製作する。
【００３５】
なお、本発明において、内ダイアフラム１の端部両面に肉盛溶接をする代わりに、図３３に示すように、Ｈ形鋼フランジ１Ａ又は内ダイアフラム１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１と鋼管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、Ｈ形鋼フランジ１Ａ又は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３２（ロ）のＨ形鋼ウエブ又はスティフナーの溝溶接側に同様の裏当金１０を、Ｈ形鋼ウエブ又は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。
【００３６】
本発明において、図２９に、柱梁接合部内にセットされた四隅又は中央に貫通長孔を設けたＨ形鋼フランジ又はダイアフラムの上面図を示す。（イ）は局部スロット溶接の場合で、（ロ）は全周スロット溶接の場合である。Ｈ形鋼フランジ又はダイアフラムの四隅に貫通長孔２４Ａを開けた場合に、柱５をメッキする場合やＣＦＴ構造のコンクリートを隅々まで充填するのに有効である。（ハ）は全周スロット溶接の場合で、ダイアフラムの４隅の貫通孔はダイアフラムの外周と連続して切断できる一筆書きの貫通孔である。中央に別途孔を開けることもできる。（ハ）は（ロ）と同様に、柱５をメッキする場合やＣＦＴ構造のコンクリートを隅々まで充填するのに有効である。（ロ）のばあいよりも短時間にダイアフラムの切断加工が可能になる。
【００３７】
本発明において、図２３は、通常の短いスロット（溝）溶接部を柱５の角部即ち曲部近くまで端寄せして該スロット溶接部と梁を接合した場合を示す。図２４は、全周スロット溶接の鋼管柱角部のスロット（溝）溶接部を肉盛して梁を鋼管柱の端部まで寄せた場合の例である。
【００３８】
本発明において、鋼管柱に角形鋼管及び円形鋼管を用いる。
【００３９】
本発明において、柱内に用いるＨ形鋼として溶接組立Ｈ形鋼又はロールＨ形鋼を用いる。角形鋼管柱内に用いるＨ形鋼フランジの角部は、該角形鋼管の角部に合わせて切断するか又はスニップカットを行う。円形鋼管柱内に用いるＨ形鋼フランジは、該円形鋼管の内径に合わせて切断する。
【００４０】
本発明の実施の他の形態について説明する。図２７に示すように、柱天頂部で全周スロット溶接を行って梁を取り付ける場合、天頂部の梁取付部以外はすみ肉溶接で柱と梁を接合させる。
【００４１】
本発明の実施の他の形態について説明する。図３８（イ）に示すように、鋼管柱５とダイアフラム１を接合する場合に、凡そ３〜１０ｍｍ厚の薄ダイアフラム１Ｕをダイアフラム１に取り付けてからスロット（溝）溶接を実施する。尚、この薄ダイアフラム１Ｕのダイアフラム１への取り付けは、該薄ダイアフラム１Ｕの中央貫通孔２４内に仮付溶接３３で行う。鋼管柱とダイアフラムを初層溶接３１を実施した状態を示す。図３８（ロ）は図３８（イ）又は図２１の変形である。図３８（ロ）に示すように、鋼管柱５と中実のサイコロ３２を接合する場合に、凡そ３〜１０ｍｍ厚の薄ダイアフラム１Ｕを鋼管柱５内のサイコロ３２に取り付けてスロット溶接を実施する。尚、この薄ダイアフラム１Ｕのダイアフラム１への取り付けは該薄ダイアフラム１Ｕの中央貫通孔２４内に仮付溶接３３で行う。この場合、初層溶接が容易で、ルート部に切り欠き即ちノッチができにくいのが特長で、応力集中が従来の裏当金よりも緩和されるのが特徴である。
【００４２】
請求項１に係る発明の実施の形態について説明する。図３９に、Ｈ形鋼梁同士の従来工法による接合を示す。図に示すように、通しダイアフラム１がＨ形鋼梁３に挟まれた形である。２本のＨ形鋼３は通しダイアフラム１を挟んで裏当金１０を用いて溶接１７がなされている。本発明では、図４０（イ）に示すように、ダイアフラム３４は内ダイアフラムの形式で２本のＨ形鋼３に挟まれており、２本のＨ形鋼３の端面と内ダイアフラムの端面とで溝溶接３５がなされる。角形鋼管と異なるところは、左右の側面に部材がなくて開かれていることである。図４０（ロ）では、角度を持って斜めに２つのＨ形鋼が溝溶接で接合されている。この場合、鉄骨屋根の溶接接合に適用することができる。図４１に示すように、２枚の内ダイアフラム３４が３つのＨ形鋼部材１Ａに挟まれて溝溶接３５されて、その溝溶接３５がＨ形鋼梁３と継手溶接１７されている。図４０及び図４１では、Ｈ形鋼３の内側で、Ｈ形鋼フランジと内ダイアフラムとを溝溶接の施工前又は施工後にすみ肉溶接３６を行うことが可能である。また、Ｈ形鋼３のウエブ９をＨ形鋼の奥まで切り込んでＨ形鋼フランジ４を突き出させて内ダイアフラム３４の板厚をＨ形鋼フランジ端部間距離即ち溝幅よりも大きく取ることも可能である。このように、Ｈ形鋼フランジと内ダイアフラムとを溝溶接の施工前にすみ肉溶接３６を行うことや内ダイアフラムの板厚をＨ形鋼フランジ端部間距離よりも大きく取ることにより、溝溶接を安定的におこなうことができる。内ダイアフラム及び溝幅は通常梁フランジ板厚よりも２〜６ｍｍ大きくする。尚、通常ウエブ９と内ダイアフラム３４はすみ肉溶接を実施する。また、図４０又は図４１に示す溝溶接３５は、図１３、２０、２１、２２、２８に示すように、本発明の継手を用いることができる。また、図４０又は図４１に示す内ダイアフラムのフランジ幅方向の幅は任意に取ることができる。
【００４３】
本発明の実施の形態について説明する。図４１に、内ダイアフラム３４端面又は、該内ダイアフラム端面に加えて該Ｈ形鋼ウエブ端面又はスティフナー端面と、鋼管柱５の貫通長孔とを溝溶接３５した後、溝溶接３５を含めた鋼管柱５とＨ形鋼梁３とを裏当金を用いずに突合せ溶接させている。この裏当金なしの突合せ溶接１７は、一例を挙げればＨ形鋼梁３のフランジ１Ａに３５°の片側開先加工をして、水平溶接姿勢で梁フランジ１Ａの開先のない内側から溶接して開先のある表側にビードの波を形成させ、その後、開先のある表側から溶接を実施して継手溶接を完了させる。
【符号の説明】
【００４４】
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Ｈ形鋼フランジ
１Ｔ 建築鉄骨柱梁接合部の厚板の内ダイアフラム
１Ｕ 建築鉄骨柱梁接合部の薄板の内ダイアフラム
２ ダイアフラム間の鋼管の短管。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
３Ａ 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
４Ａ Ｈ形鋼梁フランジ端部断面
４Ｅ 梁端側面に施工した肉盛溶接
５ 鋼管による柱
５Ｗ 鋼管による柱とＨ形鋼ウエブ又は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
５Ｈ Ｈ形鋼による柱
６ 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 梁フランジ又は鋼管などの部材
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 梁フランジ側面・上面又は裏面の肉盛溶接
２１ 梁応力集中部
２２ 鋼管による柱と内ダイアフラム又はＨ形鋼フランジを取り付ける溝溶接又はスロット溶接部
２２Ａ 追加肉盛
２３ 鋼管とＨ形鋼梁ウエブとの溶接
２４ Ｈ形鋼フランジ又は内ダイアフラムの中央に開けた貫通孔
２４Ａ Ｈ形鋼フランジ又は内ダイアフラムの角部に開けた貫通孔
２５ 柱内Ｈ形鋼ウエブ
２５Ａ スティフナー
２６ フランジと柱内Ｈ形鋼ウエブとを接合するすみ肉溶接又は突合せ溶接
２７ 鋼管側面に明けた貫通長孔即ちスロット。
２７Ａ ガス切断、プラズマ切断、レーザ切断により加工した貫通長孔の中央辺
２７Ｂ 鋼管側面に明けた貫通長孔即ちスロットの端部に開けた錐孔
２７Ｃ 鋼管側面に明けた全周貫通長孔即ち全周スロット
２８ 薄鋼板
２９ 全周貫通溝における広幅溝端部の円弧又は楕円弧
３０ Ｈ形鋼フランジ又はダイアフラムを鋼管柱内にセットする際に、位置決めの為に用いるストッパー。ストッパーは鋼管内に仮付溶接される。
３１ 初層ルート溶接
３２ 柱梁接合部に用いる中実のサイコロ
３３ 仮付溶接
３４ Ｈ形鋼間に挿入されるダイアフラム
３５ Ｈ形鋼とダイアフラムとの間で施工されるスロット（溝）溶接
３６ すみ肉溶接
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築鉄骨構造物において、向かい合わせた２本のＨ形鋼端面に単数又は複数のダイアフラムを挟み、該２本のＨ形鋼フランジ端面とダイアフラム端面との間で溝溶接して２本のＨ形鋼を溶接接合することを特徴とするＨ形鋼の溶接接合方法。
【請求項１】
建築鉄骨構造物において、向かい合わせた２本のＨ形鋼端面に単数又は複数のダイアフラムを挟み、該２本のＨ形鋼フランジ端面とダイアフラム端面との間で溝溶接して２本のＨ形鋼を溶接接合することを特徴とするＨ形鋼の溶接接合方法。
【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２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【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２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【公開番号】特開２０１１−１２７４２６（Ｐ２０１１−１２７４２６Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１４１（Ｐ２０１１−２１１４１）
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【分割の表示】特願２００６−１０７１８４（Ｐ２００６−１０７１８４）の分割
【原出願日】平成１８年４月１０日（２００６．４．１０）
【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２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１７日（２０１１．１．１７）
【分割の表示】特願２００６−１０７１８４（Ｐ２００６−１０７１８４）の分割
【原出願日】平成１８年４月１０日（２００６．４．１０）
【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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