CN103669587B - 钢骨构造物制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢骨构造物制造方法。以往，建筑钢骨柱梁接合部将方形钢管柱按照建筑物层切断并以穿通隔板方式组装，较复杂且制造工时数花费较多，引起隔板外周部的劣化和变形，即使不将柱按层切断，在4面盒柱与隔板之间也通过电渣焊接而不得不有许多焊接量，以500～1000KJ/cm的超大输入热能进行隔板与柱的焊接，容易发生柱的层状撕裂等裂缝或劣化。在本发明中，对于板厚为25mm以上直径400mm以上的4面箱形钢管柱，不将该钢管柱按照各层切断、将部分开设在该箱形钢管柱面上的贯通孔与设有整周带有朝外的坡口的突起的内隔板端部以小焊接量、低输入热能焊接，再将H形钢梁以包括贯通孔焊接部在内的多层堆积的一个焊接部焊接接合，由此解决了这些问题。

Description

钢骨构造物制造方法

技术领域

本发明涉及在建筑钢骨构造物的厚壁、大径的柱梁接合部中、在内隔板的周边端部的一部分上设置突起、在该突起的整周上设有坡口、将具有该带有坡口的突起的内隔板与梁通过柱贯通孔用焊接直接连结的方法。

背景技术

在以往的技术中，在建筑钢骨构造物的柱梁接合部中，接合部如图1所示，通过在由薄钢板形成的隔板1与较短的方形钢管2之间实施焊接6而形成骰子体、将该骰子体与H形钢梁凸缘4焊接接合7、再将该骰子体与方形钢管柱5焊接接合而构成的情况较多。在该以往的技术中，如图2所示，骰子体的方形钢管2与隔板1的焊接6以及骰子体的隔板1与H形钢凸缘4的焊接7使用背垫板10通过单侧焊接来实施。在该隔板1与梁凸缘4的以往焊接方法中，进行凸缘4的接合预定端部的坡口加工后，进行背垫板10的制造及背垫板安装的点固焊接8，实施正式焊接7。此外，隔板1与方形钢管2或5的焊接也在进行方形钢管2或5的接合预定端部的坡口加工后，进行背垫板10的制造及背垫板安装的点固焊接8，实施隔板1与方形钢管2或5的正式焊接6。

在柱表面板是超过25mm的厚板的柱梁接合部中，如图4的柱横剖视图所示，经常使用通过电渣焊接将柱5A与隔板1A焊接接合的方法。在现状中，该方法是最有效率的。在柱的壁厚大约是25mm以下的情况下，经常使用辊轧或压制的方形钢管，电渣焊接法通常不使用，使用二氧化碳气体电弧焊接法。

如在公开特许公报08-158476中那样，公开了一种进行内隔板与梁的接合的方法，其特征在于，在方形钢管柱上开设螺栓贯通孔，在H钢构造接头部内部安装内隔板，对该内隔板加工阴螺纹，在该阴螺纹中，通过安装在梁端部上的端板的螺栓孔而装入高强度螺栓，在端板侧拧紧螺母而将梁固定接合。

此外，公开了在柱面或角部上设置缝隙、将隔板或金属件插入到柱内的方法。

专利文献1：公开特许公报08-158476

专利文献2：公开特许公报07-229243

专利文献3：公开特许公报2002-146921

专利文献4：公开特许公报平3-228938

专利文献5：公开特许公报2007-002658

专利文献6：公开特许公报平4-289348

专利文献7：公开特许公报2005-264710

在以往的建筑钢骨柱梁接合部中，几乎都用图1所示的骰子体制造，如图1及图2所示，隔板1、方形钢管2、背垫板10、引弧板等部件较多，焊接6绕方形钢管2的周围一圈，焊接量较多。因此，有下述问题：花费零件制造成本，并且在骰子体制造后从方形钢管柱伸出的隔板容易弯折，发生所谓的伞形弯折现象，在隔板1与梁凸缘4之间容易发生看错。如果这样隔板从柱伸出，则需要将外壁制作在该隔板之外，建设上相互配合变差，并且居住空间变狭小。此外，有隔板的使用材料增加等的问题。此外，将背垫板10安装到方形钢管2的端部内周上并进行点固焊接8花费工夫和成本。此外，由于将方形钢管2与隔板1的焊接6遍及整周进行，所以焊接量较多，所以不仅焊接残余应力变大，而且如果使用背垫板10，则在与部件4、5之间出现缺口而发生应力集中，成为使强度变弱的结果。

此外，如图2所示，以往使用弧形缺口11，但由于存在隔板1，所以该弧形缺口加工花费工夫。即使将弧形缺口11省略，也由于隔板1的板厚比梁凸缘4的板厚大，所以有梁凸缘4的坡口加工较困难的方面。

进而，一般而言焊接热影响部有容易脆化的性质，以往，在两个焊接部接近的情况下，为了不使两焊接部带来的热影响部重叠而进一步促进脆化，通常将两焊接部远离以使该热影响部不重叠。特别是，如果两焊接部带来的焊接热影响重叠的部分露出到外面上，则有问题。如图2所示，如果柱5与隔板1的焊接部6接近于梁4与隔板1的焊接部7而在外面上产生夹在两焊接部间的共通的焊接热影响部，则有该热影响部比单一的热影响部容易脆化的现象。因为这样的现象，发生柱梁接合部的脆性破坏强度、疲劳强度及塑性变形性能下降的问题。

以往，建筑钢骨的组装在工厂中将骰子体与短尺寸梁安装而制造面板区，在该面板区上通过焊接连接柱，通常制造为建筑物的3层的量的 长度，在建设现场中使带有面板区的柱直立后将短尺寸梁间用长尺寸梁通过螺栓接合连结来进行。该以往的施工方法中，带有梁的柱中，虽说梁为1米左右的短尺寸，但由于有与柱正交而向2～4方向伸出的情况，所以从工厂向现场运送的效率较差，有在建设现场中的梁彼此的使用许多螺栓的接合中花费比焊接更多的工时数和费用的问题。

另一方面，图3所示的内隔板方式的柱梁接合部需要将处于从方形钢管柱的端部远离的位置的内隔板1A在内部不能良好地看到的状态下焊接接合到方形钢管内面上，此情况下内面的焊接施工变难，并且难以使方形钢管柱5的外侧的H形钢梁凸缘与高度位置匹配，存在难以从梁凸缘向内隔板传递应力、柱梁接合部的强度容易下降的问题。当然，在该内隔板方式中，由于将该内隔板焊接到方形钢管内面上，所以需要将方形钢管在内隔板的附近切断。进而，需要该切断后的对接焊接，它们的工时数需要较多。

此外，以往采用进行由隔板和方形钢管的短管制造骰子体的小组装工序、然后在该骰子体上安装H形钢梁的中组装、和在骰子体上安装有H形钢梁的结构上安装方形钢管柱的大组装的方法。在该以往方法中，方形钢管柱需要按各层切断而焊接接合，有复杂而制造工时数花费较多的问题。

此外，在公开特许公报08-158476中，由于螺栓孔使方形钢管柱贯通，所以方形钢管的强度下降，为了将该强度下降补偿，需要使用壁厚相当大的方形钢管柱。方形钢管柱需要按各层切断而焊接接合。此外，在本方法中，需要相当大的端板。

在公开特许公报07-229243中，叙述了将内隔板通过电渣焊接法接合到4面箱型钢管柱上的方法及在柱上设置柱轴方向的缝隙而将该缝隙与内隔板在纵向上焊接的方法。它们都使用收存在钢管柱内部的内隔板，在电渣焊接法中，即使使用背垫板，也使内隔板从柱内面及背垫板较大地后退。该内隔板在其端部上不具有突起。在该电渣焊接中，在500～1000KJ/cm的大输入热能下进行，柱及隔板的韧性、延展性容易大幅下降，而且夹在梁凸缘与隔板间的柱钢管板受到板厚方向的焊接残余应力及来自构造的应力而容易发生层状撕裂(裂缝)，所以有问题。

在公开特许公报2002-146921中，公开了在钢管柱的4面上设置细长的四边形的缝隙、将内隔板端部与缝隙焊接而一体化、形成截面为 T字形的焊接部的方法。在此情况下，在内隔板的外周部上不形成突起。这是因为，不能在封闭的钢管柱内将有突起的内隔板插入到钢管柱内。在此情况下对缝隙内整体实施焊接，所以如果柱壁厚或内隔板的板厚较大，则有焊接量急剧增加的问题。

在公开特许公报平3-228938中，记载有在方形钢管柱的角部上设置横缝隙、使用背垫板使水平加强板的边缘端部焊接固接到横缝隙内的方法。从该构造看，如申请文件的图2所示，水平加强板不得不分割，柱内部是空洞，有不能由水平加强板充分承接住来自梁轴方向的剪切力的缺点。此外，有难以将背垫板向密闭的较长的柱内安装的问题。

在公开特许公报2007-002658中，公开了在方形钢管柱面上设置遍及整周的横缝隙即沟槽、在该沟槽的内侧即方形钢管柱内部设置内隔板的方法。该方法由于方形钢管柱与内隔板的焊接遍及整周，所以柱壁厚(板厚)和梁凸缘壁厚(板厚)越增加则沟槽的截面积越大，有焊接量飞跃性地变大的问题，有焊接效率下降的问题。由于是遍及柱的整周的焊接，所以有柱轴方向的焊接收缩，需要使切断后的柱轴间的弯曲及方向也正确。

在公开特许公报平4-289348中，应用的柱是方形钢管，没有设想4面盒。本申请是在方形钢管柱面上在纵向即柱轴方向上将纵缝隙每个柱面开设4个贯通孔、不使用所谓的隔板而将金属件分为4个、安装金属件的端面的突条部、将该突条部向纵缝隙中插入而与柱焊接的方法。在该方法中有以下的问题。即，

(1)在单纯的纵缝隙中，缝隙的端部的焊接带有棱角，在焊接时容易发生缺陷。

(2)纵缝隙的个数较多，而且需要许多小螺钉固定的孔，所以花费开孔的成本。

(3)复杂的形状的金属件是分割型，对于1个柱梁接合部需要8个。因而，与隔板那样的单纯的1片板相比花费更多成本。

(4)需要金属件的固定小螺钉，小螺钉安装的贯通孔相对于柱为截面缺损，对于小螺钉固定时的雨水等需要保养。

(5)金属件主体为相对于梁轴方向45°的斜材，难以得到对于梁轴方向的载荷充分的承受力。

(6)有金属件、小螺钉、许多的开孔等，零件数较多，形状复杂， 难以组装，成本比隔板方式高。对于超过25mm的柱壁厚难以使用。

在公开特许公报2005-264710中，应用的柱是方形钢管，没有设想4面盒。公开了在方形钢管柱面上部分地设置柱贯通的横缝隙即沟槽、在该沟槽的内侧即方形钢管柱内部设置内隔板的方法。该方法虽然方形钢管柱与内隔板的焊接为部分性的，但沟槽的截面积成为应焊接的对象，柱壁厚(板厚)与梁凸缘壁厚(板厚)越增加则越大，有焊接量飞跃性地变大的问题，有焊接效率下降的问题。

发明内容

本发明的目的是不将柱按各层切断，而防止大径厚壁的建筑钢骨构造物的柱梁接合部的穿通隔板的热应变、热应变脆化，防止由内隔板与梁凸缘的焊接造成的层状撕裂，并且使柱与隔板的焊接坡口加工单纯化、降低焊接量而提高焊接效率，安装具备整周带有坡口的突起的隔板而使柱的制造成本降低，将弧形缺口加工及背垫板省略而使梁端的焊接省力化，并且将应力集中缓和，进而提高该接头部的强度及塑性变形性能。

对这样的各课题进行了各种研究。结果，在公开特许公报2007-002658中也公开了在图1及图2所示那样的由部件1和2构成的骰子体2中、去除隔板1的从柱的伸出、设置例如图6所示那样的柱表面板5F贯通的沟槽27而将内隔板1A与该沟槽焊接的方法。但是，这样对于厚板的柱和内隔板需要较大的焊接部。所以，本发明人发现了下述内容：不进行4面箱型钢管柱的按照层的切断，在相当于梁位置的柱面上开设比梁凸缘横截面形状稍大、使长度为柱径的4/5以上的贯通孔，将在外周部上带有带坡口的突起的内隔板，使柱5与隔板1的焊接部6为贯通孔焊接，将梁4包括该贯通孔焊接部进行焊接接合，只要如此就解决了各课题。但是，由于在封闭的方形钢管柱内不能插入有突起的内隔板，所以在由4片钢板通过焊接组装而制造的4面箱型钢管柱(4面盒柱)中，为在焊接组装前将有突起的内隔板插入到部分的长度的横向贯通孔中、将4面的钢板组装后将柱进行柱轴方向的纵接缝焊接、然后将内隔板钢管柱贯通孔焊接的次序。

本发明的内隔板的定义将在贯通孔以外的场所中隔板的外形的角的4角比柱内径小的隔板称作内隔板。因而，在本发明中，即使在该内隔板端部的直线部(边)上有突起而插入到柱贯通孔中，也称作内隔板。

所以，在有关技术方案1的发明中，在将建筑钢骨构造物的截面为四边形的4面箱形钢管(4面盒)柱焊接组装的情况下，由以下的构成要素构成。发明的第1结构是，在该4面箱形钢管柱的至少梁凸缘安装位置的柱面的板厚25mm以上的钢板即表面板上，在将截面为四边形的4面箱形钢管(4面盒)柱焊接组装之前，在水平方向上设置柱径的4/5以下的长度、梁凸缘宽度以上的长度的圆形、椭圆形或哑铃形状的贯通孔。设为柱面的板厚25mm以上是因为，在其以下的板厚中能够用通常的二氧化碳气体电弧焊接法容易地焊接，将贯通孔端部的外面形状做成图6所示的端部为圆弧的长孔或图7所示的哑铃状是因为，使其端部的焊接融入变得容易，并且在开设贯通孔时将两端用锥开孔后容易通过气体切断等将端部锥孔连结切断。特别是因为，如果将贯通孔端部用圆弧做成更大的锥孔，则容易将两个锥孔连结并切断。做成贯通孔是为了使隔板和钢管柱遍及柱表面板的整个厚度从柱的外面焊接接合，是为了不易作用表面板的板厚方向的力而防止柱表面板的层状撕裂。将贯通孔长度设为柱径的4/5以下的长度是因为，如果为其以上的长度，则在贯通孔的柱的径向的端部上，在柱纵接头上带有背垫板，与贯通孔干涉，进而是因为焊接量也增大，效果减小。此外，使贯通孔长度为梁凸缘宽度以上的长度是为了确保梁凸缘截面积而将梁的应力可靠地向内隔板传递。发明的第2结构是，在接近于柱内壁的1片板的内隔板的外周端面上带有突起，在该突起的整周上设置朝外的坡口，在将4面箱形钢管柱组装之前，使该带有坡口的突起的一部分或全部插入到该贯通孔内。设置该带有坡口的突起是为了比没有突起的情况减小该贯通孔内的空间、减少柱钢管与隔板的焊接量。带有坡口的突起的坡口是为了比没有坡口的情况更能够且容易地进行隔板突起与贯通孔的焊接的融入。此外，该突起的坡口起到在柱组装时容易将突起插入到贯通孔中的作用。该突起的向该贯通孔插入的部分的横截面积为了向该贯通孔内插入，通常具有比该贯通孔的横截面小的截面积。此外，该贯通孔长度通常为了使焊接量成为最小而比该突起的底部长度通常大0～10mm左右。发明的第3结构是将该4面箱形钢管柱由4片钢板焊接组装后制造，该钢管柱的焊接组装是在柱的内面上在长度方向上安装背垫板而从柱的外面焊接接合。发明的第4结构是，通过从该4面箱形钢管柱的至少外面将该贯通孔与隔板焊接，使得比H形钢梁凸缘的板厚大的板厚的内隔板与4面盒 柱贯通孔的焊接融入的纵及横截面形状为W字形状。该贯通孔内的截面的融入形状由于有带有朝外的坡口的隔板突起，所以呈中央部隆起的W形状。发明的第5结构是，将包括该贯通孔和带有突起的隔板的焊接部的方形钢管柱、和H形钢梁凸缘焊接接合。在该贯通孔与带有突起的隔板的焊接部上安装H形钢凸缘，焊接的堆高来到钢管柱的母材为止。发明的第6结构是，由于该4面箱形钢管柱由4片钢板构成、将其组装而制造，所以至少从外部的焊接是必须的，在该柱的组装完成前内部没有被密闭，内部的至少一部分也能够从钢管内部焊接，在内隔板的向柱内部的插入时，柱与隔板的接头能够从内面焊接。如果将内隔板外周端部突起的坡口设计得较大，则将坡口延长到柱内部，与没有坡口的情况相比，能够通过从柱内面的焊接成为较少的焊接量。不论隔板外周端部突起的坡口的大小如何，都只要内隔板与柱内面焊接，内隔板与柱内面之间的焊接截面积就增加，并且内隔板与柱内面的应力集中被减轻，能够使内隔板与柱的接合部强度提高。

如果将有关技术方案1的发明的结构通过与先行技术文献的比较总结，则是以下这样的。表中的符号在与本申请构成因子不一致的情况下表述为×，关于本申请构成因子没有记载表述为△，与本申请构成因子一致的情况下表述为○。

本发明是为了以先行文献2为对象而将其问题解决并改良的。如果将先行文献2与本申请发明相比，则没有是否不包含本申请构成因子的c、d、e、g、h、i、j、k、l、m、n、p的记载。此外，其他哪个先行技术文献也都一致的构成因子为一半以下。特别是，“对内隔板端部突起进行朝外的整周坡口加工”及“柱与隔板的接头能够从内面焊接”的构成因子是本申请发明独有的。此外，即使各个构成因子是已知的，这样将许多构成因子组合的情况下的复合的结构也发挥不能由本领域的技术人员容易想到的新颖性。特别是，对于作为本发明的对象的壁厚25mm以上的4面箱形钢管柱，如上述表所示那样发挥许多新颖性。

有关技术方案1的发明以壁厚为25mm以上的4面箱形(盒)钢管柱为对象，其新颖性主要是以下这样。

(1)在4面箱型钢管柱组装时，将设有带有朝向柱外面开设的整周坡口的突起的内隔板在柱的组装前预先装入到柱内。

(2)将在箱型钢管柱面上不是整周、而在横向、水平方向上部分地开设的贯通孔、与设有带有朝外的整周坡口的突起的内隔板的该突起部焊接。因而，在此情况下，不需要对于遍及包括柱的角部的整周的贯通孔的焊接。

(3)在箱型钢管柱上开口的该贯通孔的横向端部是圆弧、椭圆弧。因而，贯通孔的俯视形状是长孔或哑铃形状。

(4)箱型钢管柱的贯通孔的横向长度是梁凸缘的宽度以上，通常是柱径的1/2左右，但最大是柱径的4/5的长度。

(5)由于对隔板端部突起实施了两侧面及两端部具有朝外的坡度的整周坡口，所以能够容易地遍及突起的整周进行从柱外的完全融入焊接。如果该突起的两端部没有带有朝外的坡度的坡口，则贯通孔端部及底部融入不良而成为较大的问题。以往的焊接是在焊接线方向上带有坡口的，但在本申请发明中，特征是在突起的长度焊接线方向和其直角方向上、即遍及突起的整周加工朝外的坡口。将柱壁厚25mm以上的贯通孔与隔板端部长度方向突起端部之间没有缺陷地融入是很困难的，在其他文献等中，并没有言及解决该困难的这样的隔板端部突起的长度方向端部的朝外的坡口对于柱贯通孔底部整体的焊接融入很重要。

(6)在箱型钢管柱中，不需要如电渣那样的500～1000KJ/cm的大输入热能，在有关本发明的方法中，通过通常的二氧化碳气体焊接，能够以通常15～40KJ/cm的低输入热能、比电渣少约75％的焊接量和1/10以下的焊接输入热能、和10倍以上的焊接速度，进行高效率的施工。在有关本发明的方法中，也没有层状撕裂发生的担心。

(7)在该带有实施了整周坡口的突起的隔板与该柱贯通孔的焊接部之上重叠并焊接接合H形钢梁，将内隔板、方形钢管柱和梁凸缘的焊接部用多层焊接而一体化。

同时拥有这样的新颖性的本申请发明，如果对4面箱形钢管柱使用已有的方形钢管柱制造的结构，则特别在施工效率方面有各种妨碍，特别是在焊接量和焊接输入热能中有妨碍，不是能够根据已有的发明容易想到的。特别是，将焊接量大幅减少、以小输入热能确保高效率性不是能够容易想到的。在本申请发明中，从如何将焊接较容易、设有包括两端部的整周带有坡口的突起的无分割的1片结构的隔板简单地装入到决定的内径的厚壁柱内的观点看，在其他专利文献中都没有。

在有关技术方案2的发明中，其结构如图17所示，使内隔板的板厚比梁凸缘的板厚及贯通孔短径宽度大，并使贯通孔的柱轴方向宽度即短径宽度为梁凸缘板厚以下，至少进行梁凸缘安装侧的柱的内平面与隔板的焊接、及从柱的外面将贯通孔与隔板焊接。使隔板的板厚比梁凸缘的板厚大是因为，需要承接住来自梁凸缘的力的承受力，即使有梁凸缘与内隔板的偏差，梁凸缘也收纳在隔板的面内。从柱的外面将贯通孔与隔板焊接是不可或缺的，但使贯通孔的宽度比梁凸缘板厚小是为了使贯通孔的焊接量减少。这是因为，如果使贯通孔的宽度比梁凸缘板厚小，则不能确保梁凸缘的板厚量的截面积，所以将其不足量至少在组装柱之前从柱的内面将梁凸缘安装侧的柱的内平面与隔板焊接，将不足的梁凸缘的板厚量的截面积补偿。通常从内面的焊接和从外面的焊接相连，完全融入。通常，将内侧的焊接以底层焊接先进行、之后进行外侧的焊接，但外侧的焊接的第1层以大电流确保充分的融入，融入到内侧的焊接部为止。只要能够确认贯通孔与隔板的焊接接头的安全性，则从内面的焊接和从外面的焊接可以不相连而不完全融入。

在有关技术方案3的发明中，其结构是，在技术方案1～2所述的发明中，在梁凸缘与隔板的焊接部的宽度较窄侧安装加强板，至少将加强板的梁轴方向端部和梁凸缘及隔板完全融入焊接。本方法的目的是为了补偿在梁端腹板与柱的焊接部中、柱的内部是空洞、不能期待梁端腹板的弯曲力矩的负担，为了缓和梁凸缘端部侧面的应力集中，或者为了将梁凸缘端部加强而降低梁高度。在梁凸缘与隔板的焊接部的宽度较窄侧安装加强板是为了使从焊接部的较宽侧的超音波探伤检查变得容易。

在有关技术方案1的发明中，由于对象是使截面为四边形的4面箱形钢管(4面盒)柱，所以具有下述特征：将带有突起的1片板的内隔板预先装入到设在柱面上的贯通孔内，所述突起遍及突起的整周设有朝外的坡口，在压力成形方形钢管柱或轧制钢板方形钢管柱中，不能将整周带有突起的内隔板预先装入到柱内。因而，如果这样将带有坡口的突起装入到设在柱面上的贯通孔内，则能够大幅减少焊接量。与柱表面板板厚通常在25mm以上使用的电渣焊接法相比，焊接部的截面积为约1/2，焊接长度为柱面每一面的梁凸缘的宽度，所以柱的周向的长度平均成为约1/2。因而，在此情况下，焊接量为约1/4。即，通过该一体化及方形钢管柱的无切断的穿通柱，消除柱的切断作业，并且柱的焊接量与 电渣焊接方法相比降低75％左右，焊接效率提高。能够不再需要如电渣焊接法那样的在内隔板的端部两侧有较大的坡口部和能承受较大的输入热能侧面背垫板，需要焊接始末端部的开孔、引弧板的安装和除去，焊接输入热能为500～1000KJ/cm，相对于此，在本发明方法中，在二氧化碳气体焊接中较低为15～45KJ/cm(通常是15～40KJ/cm)，所以也没有夹在隔板与梁凸缘之间的柱凸缘的延展性、韧性的劣化及层状撕裂等裂缝的担心。此外，在以往的穿通隔板方式中，在隔板的上下有两条整周焊接，并且需要使施加在隔板上的焊接堆高高度为板厚的1/4，所以与穿通隔板方式相比，在本发明中，在1条焊接线中成为约一半的长度，所以焊接量减少到约1/4。

在有关技术方案1的发明中，不需要按层将柱切断。不需要将柱切断与按层将柱切断的情况相比，不需要按层的大组装，柱的切断长度及焊接应变等柱长度及梁的方向等组装精度良好。

在有关技术方案1的发明中，由于隔板不比柱的外面向外露出，所以没有所谓的穿通隔板的外缘以伞状弯曲的伞形弯折现象，有建筑物外壁安装的相互配合较好、并且建筑物室内空间增加隔板的伸出量的效果。通过至少将柱长管部件焊接部与梁端焊接部单独焊接、将两者连接而一体化，能够防止以往的由柱、隔板间的焊接和隔板、梁端的焊接造成的隔板伸出部的热应变脆化。隔板的使用材料比以往减少20～50％左右，节省资源。此外，通过将内隔板与方形钢管柱的焊接、以及包括该贯通孔焊接部的方形钢管柱梁端焊接单独焊接、将两者连接而一体化，柱与梁的应力的传递变得平顺。进而，由于内隔板的位置在贯通孔焊接位置处能够明确地识别，所以内隔板与梁凸缘的偏差不会成为问题。此外，由于内隔板不将方形钢管柱贯通，所以内隔板的层状撕裂也不会成为问题。

在有关技术方案1的发明中，虽然有有关公开特许公报2002-146921的发明的缝隙，但在4面盒那样的厚板的柱中，缝隙内的横截面较大，没有隔板端部的突起，所以焊接量与有关本发明的发明相比需要2倍。在本发明中，由于在隔板端部上有整周带有朝外的坡口的突起，插入到贯通孔中，钢管的贯通孔与隔板的焊接部的融入形状为W字形状，所以本发明的贯通孔的横截面积变得比单纯的贯通孔小，焊接量变小。进而，该整周带有朝外的坡口的突起长度方向两端部的坡口加工不 仅防止该坡口底部的缺陷，还使柱贯通孔的焊接施工变得容易，还带来用来使其焊接量相比电渣焊接降低约75％的较大的效果。

在有关技术方案2的发明中，当然使隔板的板厚为梁凸缘的板厚以上，但由于使贯通孔的宽度为梁凸缘板厚以下，至少进行梁凸缘安装侧的柱的内平面与隔板的焊接、以及从柱的外面将贯通孔与隔板焊接，分为柱的内外面进行焊接，所以具有作为整体的焊接量比从柱外部仅进行单侧焊接变少的优点。

在有关技术方案3的发明中，如果在隔板与梁凸缘的焊接部的焊珠宽度较窄侧的梁端部上安装加强板，则可以加强不能负担梁端的腹板的弯曲力矩的量，并且也能够积极地将梁端部强化，所以对于梁端部的破坏的安全性增加，根据情况，也能够减小梁尺寸而使钢骨重量降低。降低钢骨重量不仅能够降低成本，还能够减少二氧化碳气体排出，有利于保护环境。此外，如果在梁凸缘的焊接部的焊珠宽度较窄侧的梁端部上安装加强板，则与安装在焊珠宽度较宽侧相比，能够容易地实施超音波探伤检查等检查。

附图说明

图1是以往的建筑钢骨柱梁接合部的立体图的一例。

图2是以往的建筑钢骨柱梁接合部的方形钢管、隔板、梁凸缘接合部的剖视图。

图3是表示装填在方形钢管柱内部的内隔板的施工状况的剖视图。

图4是以往的实施电渣焊接的4面箱形钢管的横剖视图。

图5是以往的实施电渣焊接的4面箱形钢管的纵剖视图。

图6是在4面箱形钢管的面上相似于梁凸缘截面形状而开设的端部为圆弧的贯通孔的外观图。

图7是在4面箱形钢管的面上相似于梁凸缘截面形状而开设的哑铃状的贯通孔的外观图。

图8是设在内隔板端部上的带有坡口的突起的说明图。图8(A)是突起的根的宽度与隔板板厚同等的情况。图8(B)是隔板板厚比突起的根的宽度大、在突起根边上具有平坦部的情况。

图9是将内隔板端部插入到柱凸缘贯通孔内、将内隔板安装在4面箱形钢管内的状态的贯通孔中央剖视图。

图10是设在内隔板端部上的带有坡口的突起的安装状态的说明图。 图10(A)是突起的根的宽度与隔板板厚同等的情况，图10(B)是隔板板厚比突起的根的宽度大、在突起根边上具有平坦部的情况。

图11是组装前的4面盒用钢板的准备状况的说明图。预先将贯通孔开设在柱钢板上。

图12是将隔板装入到4面盒用钢板的2面中的初期组装状况。安装在隔板端部上的突起用于隔板的定位。

图13是将隔板装入到4面盒用钢板的3面中的中间组装状况。

图14是将隔板装入到4面盒用钢板的4面中的中间组装状况。

图15是表示将隔板装入到4面盒钢管柱的部分贯通孔中、将设有整周突起的隔板与柱焊接、再在其焊接部上对齐各焊接(肉諸溶接)后的梁端而重叠进行梁凸缘的焊接的状况的图。

图16是将内隔板与方形钢管柱贯通孔焊接、使加强板完全融入焊接到梁凸缘的内侧、重叠焊接到贯通孔焊接部上、将梁腹板角焊接到方形钢管柱上的剖视图。

图17是表示使贯通孔的宽度为梁凸缘板厚以下、至少将梁凸缘安装侧的柱的内平面和隔板、及柱的外面和隔板焊接的剖视图。

图18是将内隔板与方形钢管柱进行贯通孔焊接、将梁凸缘重叠焊接在贯通孔焊接部上、将梁腹板角焊接在方形钢管柱上的横截面俯视图。

图19是在内隔板与梁凸缘直接连结的柱梁接合部对梁凸缘的背面实施堆焊的情况下的纵剖视图。

图20是在内隔板与梁凸缘直接连结的柱梁接合部对内隔板的端部两面及梁凸缘的背面在接头焊接前预先实施了堆焊的情况下的纵剖视图。

图21是对梁端部侧面实施了堆焊的情况下的柱梁接合部。

图22是4面盒的焊接纵接头的背垫板使隔板角部贯通的情况下的图。

图23是柱贯通孔与设在内隔板端面外周部上的突起部的焊接融入形状截面解说图。图23(A)是突起部纵截面的融入形状。图23(B)是突起部横截面的融入形状。

具体实施方式

[实施例1]

在技术方案1所述的发明中，在图11～图14中表示有关本发明的实施的状况。图11是将4面箱形钢管柱组装前的4面箱形用钢板的准备状况的说明图，预先在柱钢板上开设有贯通孔。图12表示将隔板装入到4面箱型钢管用钢板的2面之中的初期组装状况，安装在隔板端部上的整周带有坡口的突起起到向贯通孔插入的隔板的定位的作用。图13是将隔板装入到4面箱形钢管用钢板的3面之中的中间组装状况，图14表示将隔板装入在4面箱形钢管用钢板的4面之中的中间组装状况，然后，如果将带有坡口的钢管角部在柱轴方向上焊接，则除了贯通孔焊接以外，钢管完成，如果将贯通孔与带有整周带坡口的突起的内隔板焊接，则箱型钢管柱完成。

一种钢骨构造物制造方法，其特征在于，将图8的该带有坡口的突起部1B的形状做成四角锥、椭圆锥或使它们的突起顶部为平坦的形状，而图8表示突起部1B的前端为平坦的四角锥的形状的例子。图8(A)表示四角锥的根宽度与隔板1A的宽度等同的情况，图8(B)表示四角锥的根宽度比隔板1A的宽度小的情况。在图8(A)的情况下，如图10(A)所示那样在柱凸缘5F与隔板1A的焊接中需要背垫板10以使没有焊穿。在图8(B)的情况下，由于有肩部，所以不需要背垫板。另外，四角锥、椭圆锥的倾斜角度即这里是坡口角度θ标准的是35°，但也可以取该角度以外的角度。该突起部遍及整周具有一定的角度，具有整周坡口。在本发明中，如图9所示，在突起部的长度方向端部上也具有朝外的倾斜即坡口，在该端部也在焊接时确保充分的融入。

在本发明中，通常设置内隔板的没有外周端部的突起的部分即与柱内面并行的部分，能够将柱内面和内隔板稳定地安置。在该内隔板的没有外周端部的突起的部分与柱内面之间通常设置0.5～4mm的间隙。这是为了使贯通孔底部与突起部的焊接融入变得容易、并且使得内隔板能够有余量地插入到柱内面中。另外，该贯通孔长度通常为了使焊接量成为最小而设为比该突起的底部长度大0～10mm左右。

[实施例2]

在技术方案1所述的发明中，以从柱外面稳定地焊接的目的，可以如图10(A)的一例所示那样在贯通孔的内侧部分设置背垫板10。此外，如果将该背垫板10事前安装，则也能够成为将隔板1A向贯通孔设置的导引部或止动件。

[实施例3]

本发明对方形钢管进行说明，但也适合于圆形钢管。例如，如果将圆形钢管的圆周分割而当作方形钢管，则能够与方形钢管同样应用。在此情况下，圆形钢管的周焊接至少在焊接接头轴方向上为2分割，内隔板俯视形状为圆形，梁端部俯视形状为圆弧。

[实施例4]

在技术方案1～3所述的发明中，如图20所示，在进行内隔板1A与钢管柱5的焊接的情况下或重叠在该焊接部22之上而将H形钢梁凸缘4完全融入焊接的情况下，在该内隔板接合预定部位的端部两面14或该H形钢梁的接合端部背面14上预先进行堆焊的方法也是有效的。如果预先在隔板1A端部侧面上堆焊，则能够期待隔板端部的板厚增加的效果，有能够使隔板的板厚变薄的效果。即，在内隔板1A的端部两面上堆焊的情况下，与不进行的情况相比能够使内隔板1A的壁厚减小10～20mm左右。

[实施例5]

在技术方案1～3所述的发明中，如图21所示，是在梁凸缘端部的向柱的焊接7之后、通过连接在该梁凸缘端部接头焊接部上而向凸缘的侧面堆焊21、将梁端部的应力集中系数缓和、使梁端的刚性提高的方法。该堆焊尺寸适当的是，宽度为凸缘厚度左右，长度为20～200mm，高度为3～10mm。为了应力集中缓和，优选的是在梁端上架设逐渐使堆焊高度变大。

[实施例6]

在技术方案1～3所述的发明中，提出了一种钢骨构造物的制造方法，特征在于，如图15及图19所示，不在梁凸缘端部4上设置背垫板及弧形缺口，而将梁凸缘端部4重叠在柱5和隔板1A的焊接部22之上并完全融入焊接。

[实施例7]

在有关技术方案3的发明中，在图16中，将加强板的梁轴方向的两端部进行坡口加工，将其两端部分别向柱侧及梁凸缘侧进行完全融入焊接。该完全融入焊接有使加强板分担梁凸缘的梁轴方向的应力的作用。并且，使梁端部的截面系数增加。此外，在将隔板与梁凸缘进行工厂焊接的情况下使加强板28的宽度从梁的侧端向内侧后退约10mm以 上，在用非托架方式以朝下姿势现场焊接的情况下，在将隔板与梁凸缘焊接时使加强板28的宽度从梁的侧端向外侧扩大约10mm以上。这样，能够不将梁端部的角熔化而容易地进行梁凸缘4与加强板28的角焊接。该角焊接主要是防止加强板的压曲。安装了加强板的情况下的隔板的板厚为加上加强板的板厚的厚度，并且加强板28需要为隔板1A的面内。

[实施例8]

在有关技术方案1～3的发明中，提出了一种钢骨构造物制造方法，特征在于，串行于该梁轴的方向的隔板与柱凸缘侧面的焊接部纵截面积的和是串行的方向的梁凸缘的横截面积的和的√3(＝1.7321)以上。

[实施例9]

对于技术方案1～3所述的发明，如图18所示，表示了以下的方法：方形钢管柱5不按照建筑物的各层将柱切断、而将2～4层的量做成穿通柱，在该方形钢管5的梁凸缘安装位置上开设相当于梁凸缘截面形状以上的贯通孔，在该贯通孔位置27上将内隔板1A设置到方形钢管柱5的内部，通过从方形钢管柱5的外面进行贯通孔焊接22，将方形钢管柱5与内隔板1A焊接接合，然后，将包括该贯通孔焊接部22的方形钢管柱5与H形钢梁凸缘4焊接接合17，来制造钢骨构造物。焊接部17可以使用背垫板10焊接、或者不使用背垫板及引弧板来焊接。如图18所示，内隔板的形状是通过剪切而切掉了4边形的角的形状，但也可以是与方形钢管柱内面的形状匹配的形状。为了使梁凸缘与内隔板的中心不偏差，且在从柱外面实施贯通槽焊接的情况下不焊穿到柱内面，该隔板的壁厚通常取比梁凸缘大5～15mm左右。此外，如图8所示，在内隔板1A的板厚中央设置突起1B，将设在柱面上的贯通孔24作为导引部，用于该内隔板的向方形钢管柱5内部的插入和固定。此外，即使梁仅为1方向，为了承受从梁作用的应力，通常将贯通孔焊接22对箱型钢管5的4面进行。在梁仅在柱上架设1根的情况下，贯通孔至少仅在梁安装的柱面上开设，在梁安装的柱面的对面侧的柱面上可以省略焊接，在梁安装的柱面的侧面侧的柱面中，可以不是贯通孔、而将柱内面与隔板进行角焊接或部分融入焊接。

[实施例10]

作为技术方案1的实施例，是一种钢骨构造物制造方法，其特征在于，如图8的下侧隔板1A所示，使隔板的板厚比带有该带有坡口的突 起部的根的宽度及贯通孔宽度大，在带有该带有坡口的突起部的根上设置肩部，如图10(B)或图15上部所示，使得在柱与隔板的焊接时不会发生焊穿，在此情况下，如图10(A)、图15下部或图20所示，不需要对于隔板的背垫板或堆焊。

[实施例11]

在有关技术方案1～3的发明中，代替如图20所示那样对内隔板1A的端部两面进行堆焊14，如图15的上侧内隔板及图16所示那样在内隔板1A的端部两面上通过点固焊接8安装背垫板10的方法也是稳定地实施内隔板1A与方形钢管5的贯通孔焊接的良好的方法，是本发明的应用例之一。在此情况下，在使用该背垫板的情况下，与不安装背垫板10的情况相比，能够不使内隔板的厚度变大而稳定地进行贯通孔焊接22。

[实施例12]

在有关技术方案1～3的发明中，在4面盒的焊接纵接头中，也可以不是使纵接头用的背垫板如图12～图14所示那样不将隔板贯通而在隔板间设置背垫板的结构，而是如图22所示那样贯通隔板而将背垫板抵接在焊接纵接头37的背面上的方法。在这样的情况下，内隔板的角部需要切掉背垫板的量。在使背垫板10贯通到隔板1A中的情况下，更能够将4面盒的组装的纵接头焊接37的施工不中断而顺利地进行。另外，不使背垫板10贯通到隔板1A中具有能够使梁凸缘接合的部分沟槽贯通孔27更靠近柱侧面附近的优点。

产业上的可利用性

超过25mm的厚壁的箱型钢管柱的焊接的焊接量较多，目前大输入热能的电渣焊接方法是主流。但是，该方法有大输入热能的母材劣化、裂缝等的问题，并且在焊接的起始部(起始端部)及尾部(末端部)的准备及善后中花费大量的时间。根据本发明，焊接输入热能较低而材质劣化较少，焊接量能够降低75％，几乎没有起始部(起始端部)及尾部(末端部)的准备及善后，有效率，所以利用价值较大。

附图标记说明

1建筑钢骨柱梁接合部的隔板

1A建筑钢骨柱梁接合部的内隔板

1B设在内隔板端部上的突起

1C设在内隔板端部上的突起部的坡口

2隔板间的方形钢管或4面箱形钢管的短管。将由1和2构成的部件称作骰子体。

3H形钢梁

4H形钢梁凸缘

5由方形钢管或4面箱形钢管形成的柱

5A 4面箱形钢管

5F柱凸缘或表面板

6方形钢管或4面箱形钢管与隔板的焊接

7梁凸缘与隔板的焊接

8点固或组装焊接

9H形钢梁腹板

9A腹板高度

10背垫板

11弧形缺口

14对部件背面、表面或侧面施工的堆焊或者从部件背面进行的底层焊接

15レ形坡口

15A I坡口

17接头焊接

20凸缘侧面、上表面或背面的堆焊

21梁应力集中部

22由方形钢管或4面箱形钢管形成的柱和安装内隔板的贯通孔或沟槽焊接部

23方形钢管或4面箱形钢管与H形钢梁腹板的焊接

24在内隔板的中央开设的贯通孔

27在方形钢管或4面箱形钢管面上匹配于梁凸缘形状而开设的贯通孔即沟槽

28加强板

28L加强板的长度

29夹在内隔板与梁凸缘的焊接部中的柱凸缘(或表面板)

30贯通孔的宽度(间隙)

31贯通孔的缩窄的宽度(间隙)

32箱形钢管贯通孔(沟槽)的焊接部

33柱内面与内隔板的焊接

34梁端与柱的焊接

35加强板与梁凸缘的完全融入焊接

36加强板与柱焊接部的完全融入焊接

37柱纵接头

Claims (3)

1.一种钢骨构造物制造方法，其特征在于，

在将建筑钢骨构造物的截面为四边形、壁厚为25mm以上的4面箱形钢管柱焊接组装的情况下，

不将该4面箱形钢管柱按照层切断，而在该4面箱形钢管柱的至少H形钢梁凸缘安装预定位置的4面箱形钢管柱面的钢板上，在水平方向上设置贯通孔，所述贯通孔为H形钢梁凸缘宽度以上的长度且4面箱形钢管柱径的4/5以下的长度，并且端部为圆形或哑铃形状；

在接近于4面箱形钢管柱内壁的内隔板的外周端部上设置突起，将包括该突起的两端部的突起部整周朝外坡口加工；

在将该4面箱形钢管柱由4片钢板焊接组装之前，将该带有坡口的突起的一部分或全部预先插入到该贯通孔内；

在将H形钢梁凸缘板厚及该贯通孔的短径宽度以上的板厚的内隔板与4面箱形钢管柱的该贯通孔以焊接融入的纵及横截面形状为W字形状的方式至少从外面焊接后，将包括焊接部的4面箱形钢管柱与H形钢梁凸缘焊接接合。

2.如权利要求1所述的钢骨构造物制造方法，其特征在于，使内隔板的板厚为H形钢梁凸缘的板厚及该贯通孔的短径宽度以上，并且使贯通孔的短径宽度为H形钢梁凸缘板厚以下，至少进行H形钢梁凸缘安装侧的4面箱形钢管柱的内平面与内隔板的焊接、以及从4面箱形钢管柱的外面将贯通孔与内隔板焊接。

3.如权利要求1或2所述的钢骨构造物制造方法，其特征在于，在内隔板与H形钢梁凸缘的焊接部的焊珠宽度较窄侧的H形钢梁端部上安装加强板，至少将加强板的H形钢梁轴方向4面箱形钢管柱侧端部与内隔板、以及加强板的H形钢梁轴方向H形钢梁中央侧端部与H形钢梁凸缘完全融入焊接。