CN115298399A - 柱梁接合部用的方形钢管及使用该方形钢管的柱梁接合结构体、以及方形钢管的制造方法 - Google Patents

Abstract

在方形钢管柱与钢梁的柱梁接合部用的方形钢管中，确保在与钢梁的接合中能够利用的壁厚，并且减小角部的曲率半径，抑制方形钢管的截面的平坦部的翘曲的产生。与方形钢管的管轴方向垂直的截面的四边的平坦部的边长L以及壁厚t满足L/t≤10.5的关系，并且所述截面的四个角部中的一个以上的曲率半径C相对于所述平坦部的壁厚t满足C/t≤0.8的关系。

Description

柱梁接合部用的方形钢管及使用该方形钢管的柱梁接合结构 体、以及方形钢管的制造方法

技术领域

本发明涉及柱梁接合部所使用的方形钢管及使用该方形钢管的柱梁接合结构体、以及方形钢管的制造方法。

背景技术

作为将H型钢梁等钢梁与方形钢管接合而形成柱梁接合部的方法，有隔膜施工方法以及非隔膜施工方法。隔膜施工方法通过向方形的钢管内部或外部安装隔膜，并以与其安装位置一致的方式安装钢梁的凸缘，从而保证一体化后的结构体的强度。隔膜施工方法需要向钢管内外部焊接隔膜。另外，如果不使安装位置各式各样地变化的钢梁的凸缘位置与隔膜位置高精度地一致，则无法得到所需的性能。因此，隔膜的安装所需的接合部多，另外，为了高精度地安装，需要大量的作业时间和成本。

另一方面，近年来，对于隔膜施工方法的课题，不需要隔膜的非隔膜施工方法的利用增加。在该非隔膜施工方法中，通过相对于方形钢管的截面的平坦部的边长而形成适当厚的壁厚，能够无隔膜地承受由与方形钢管接合的钢梁施加的应力，能够实现由接合部位的减少带来的作业时间和成本的降低。在非隔膜施工方法中利用的方形钢管需要相对于其平坦部的边长适当厚的壁厚和用于接合钢梁的平坦部的边长。当前，在非隔膜施工方法中利用的方形钢管以几种制造方法供给。

铸造法是使钢液流入适当形状的铸模而制造方形钢管的方法(专利文献 1)。

另外，通过焊接使具有适当的壁厚的L型或槽型的型钢一体化而得到方形钢管的方法是公知的(专利文献2)。

此外，将能够相对于外周长增厚壁厚的无缝钢管作为母材，通过利用方形的孔型辊进行的热轧来得到方形钢管的方法也是公知的(专利文献3)。

另外，在专利文献4中，关于将在截面角部具有曲率的方形钢管与H 型钢的凸缘焊接而成的接合结构所使用的方形钢管，记载有“作为方形钢管 10的截面角部16的曲率半径R，例如可以使用R＝0.2t～3.5t左右(t为板厚) 的方形钢管”([0033]段)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭49-17451号公报

专利文献2：日本专利第4968679号公报

专利文献3：日本专利第3308848号公报

专利文献4：日本特开2016-160678号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，作为现有技术的铸造法、焊接L型、槽型钢的方法、以无缝钢管为母材进行热方形成形的方法存在几个课题。

首先，铸造法基本上是一个单位的制造，另外，在形状发生变化的情况下需要重新制造铸模。因此，存在难以大量生产且成本高的课题。

焊接L型、槽钢的方法具有能够将廉价且大量地得到的各种尺寸的规格品的型钢作为母材的优点，但为了作为方形钢管而一体化，焊接是必须的，而且在外周长较小的尺寸下，为了确保强度而在内表面需要焊接的情况下，需要将方形钢管呈环形地切成能够进行内表面焊接的长度而进行焊接。因此，存在焊接开始位置的接合品质变差、伴随着大量的作业劳力而成本增加的课题。另外，为了将钢梁与方形钢管接合，需要使焊接部的隆起平坦，也导致施工现场的作业负荷增加。

在以无缝钢管为母材通过热轧得到方形钢管的方法中，作为母材的无缝钢管能够大量生产各种外周长、壁厚尺寸。另外，具有如下优点：能够将使用了方形成形用的方形孔型辊的热定型轧制线与母材的无缝钢管生产线直接连结，并且仅通过辊形状、辊隙的变更就能够制造各种方形钢管形状。另一方面，在对无缝钢管进行热方形成形的情况下，将圆形的钢管压入方形的孔型辊而成形，但基本上利用沿着孔型辊形状的管的弯曲变形，仅通过从外表面的轧制来进行闭合截面方形形状的成形。因此，与形状自由度高的铸造法、焊接L型或槽钢并通过减薄轧制使其充满孔型辊的方法相比，无缝钢管的方形成形难以使材料流入孔型角部，角部的曲率半径变大。特别是在对厚壁(L/t≤10.5)的钢管进行方形成形时，极难减小角部的曲率半径。

在柱梁接合部所利用的方形钢管中，存在向方形钢管的角部附近进行钢梁向方形钢管的接合的情况，若方形钢管的角部的曲率变大，则结构物的设计、接合后的强度产生问题。若为了减小角部的曲率半径而相对于孔型辊压入较大的管坯，则除了不咬入轧制机的制造故障以外，还会在方形钢管的平坦部产生翘曲，在钢梁向平坦部的焊接中产生问题。即，由于角部的曲率半径和平坦部形状存在课题，因此，用途受到限定。

本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种柱梁接合部用的方形钢管及使用该方形钢管的柱梁接合结构体，对于能够在方形钢管柱上与钢梁接合而利用的具有外周长和壁厚的柱梁接合部用的方形钢管，角部的曲率半径小，抑制在截面的平坦部产生翘曲。另外，本发明的目的在于提供一种方形钢管的制造方法，能够廉价且大量地生产角部的曲率半径小、抑制在截面的平坦部产生翘曲并且在方形钢管的外周部不具有由焊接引起的隆起部的柱梁接合部用的方形钢管。

用于解决课题的方案

因此，本发明为了解决上述课题而采用以下的方案。

(1)一种柱梁接合部用的方形钢管，是方形钢管柱与钢梁的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，与管轴方向垂直的截面的四边的平坦部的边长L(mm)以及壁厚t(mm)满足L/t≤10.5的关系，并且所述截面的四个角部中的一个以上的曲率半径C相对于所述平坦部的壁厚t满足C/t≤0.8的关系。

(2)根据(1)所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，在所述四边中的一边以上，所述平坦部的翘曲量R(mm)以及所述边长L满足 R/L≤0.008的关系。

(3)根据(2)所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，在所述四边中的全部边，所述平坦部的所述翘曲量R以及所述边长L满足R/L≤0.008 的关系。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，四个所述角部的全部的所述曲率半径C相对于所述平坦部的所述壁厚t满足C/t≤0.8的关系。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，所述方形钢管的母材为无缝钢管。

(6)根据(1)至(5)中任一项所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，所述方形钢管为方形热成形钢管。

(7)一种柱梁接合结构体，其特征在于，(1)至(6)中任一项所述的柱梁接合部用的方形钢管用于柱梁接合部。

(8)一种方形钢管的制造方法，通过利用方形孔型辊将母材钢管热成形为方形，来制造(1)至(6)中任一项所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，

在利用所述方形孔型辊的凸缘部成形所述方形钢管的所述角部时，以夹着成为该角部的部分的方式使所述方形孔型辊的表面开始与所述母材钢管的外周接触的两个接触开始点之间的所述外周的长度LC(mm)、所述方形孔型辊的所述表面的从所述接触开始点到所述凸缘部的长度LR(mm)、以及所述方形孔型辊的辊间隔最小的辊轴中心位置处的所述凸缘部的间隙即辊隙G(mm)以满足下述式(1)的关系的方式进行轧制。

1.25LC≥2LR+G/sinθ (1)

其中，θ是在所述辊轴中心位置处从所述方形孔型辊的孔底向所述凸缘部侧延伸的所述表面相对于形成所述凸缘部的面所成的角度。

(9)根据(8)所述的方形钢管的制造方法，其特征在于，通过满足所述式(1)的关系的一次以上的轧制来成形所述方形钢管的四个所述角部的全部。

发明的效果

根据本发明，能够确保较大的壁厚，并且角部的曲率半径较小，因此，能够根据结构体的设计来接合各种尺寸的钢梁，能够适合用作柱梁接合部用的方形钢管。另外，由于能够抑制方形钢管的平坦部的翘曲的产生，因此，在将钢梁接合于方形钢管时不会产生障碍。

另外，根据本发明的制造方法，能够廉价且稳定地大量生产角部的曲率半径小、而且在柱外周部没有由焊接部引起的隆起部且与钢梁的接合性优异的柱梁接合部用的方形钢管。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的方形钢管的截面的示意图。

图2是本发明的一实施方式的方形钢管与钢梁的接合形态的截面的示意图。

图3是表示本发明一实施方式中的轧制辊形状和被轧制件、轧制线的示意图。

图4是表示本发明另一实施方式中的轧制辊形状和被轧制件、轧制线的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

如图1以及图2所示，本发明的实施方式(以下，称为“本实施方式”) 的柱梁接合部用的方形钢管1被用作方形钢管柱与钢梁2、3的柱梁接合部处的方形钢管柱。方形钢管1在将与管轴方向垂直的截面的四边的平坦部11 设为边长L(mm)时，该平坦部11在1/2L位置处具有壁厚t(mm)以及翘曲量R(mm)。另外，方形钢管1的截面的四个角部12具有曲率半径C(mm)。

本实施方式的柱梁接合部用的方形钢管1的原材料主要使用一般结构用钢材、碳钢。但是，方形钢管1在用于需要强度的用途、需要耐腐蚀性能的特殊用途的情况下并不限定于此，从能够实施热轧的钢材中，考虑用途和成本来选择原材料即可。

在本实施方式的方形钢管1中，为了在将方形钢管1与钢梁2、3接合时不产生障碍，在四边的平坦部11以及四个角部12的任一个的外表面都没有由焊接、机械接合引起的隆起部。在此，在方形热成形前的母材钢管上也可以存在焊接、机械接合部。即，在管形状成形后具有伴随着焊接的隆起部的焊接管、电阻焊钢管也能够用作母材钢管。这是因为，母材钢管被加热至热加工温度区域，因此，接合部与其他部分的材质均质化。另外，若通过孔型热轧对外表面进行方形轧制，则伴随着接合的隆起部沿着孔型辊形状平滑地变形，因此，在用作柱梁接合部用的方形钢管1时，有害的外表面的隆起部消失。

在本实施方式中，更优选将没有接合部的无缝钢管用作母材钢管。这是因为，若将无缝钢管用作母材钢管，则容易制造相对于外周长为厚壁的母材钢管，容易确保柱梁接合部用的方形钢管1所需的强度。另外，由于无缝钢管的制造在热加工温度区域进行，因此，与之后的利用方形孔型辊进行的热轧的连续化容易，制造性优异。

考虑到本实施方式的方形钢管1被用作方形钢管柱与钢梁2、3的柱梁接合部处的方形钢管柱，与管轴方向垂直的截面的四边的平坦部11的边长L 以及壁厚t满足L/t≤10.5的关系。如图2所示，在方形钢管1的平坦部11 接合有具有平坦部11的边长L以下的宽度W的钢梁2、3。钢梁2、3存在使其中央与平坦部11的边长L的中央位置1/2L对准地接合的情况(钢梁3)，也存在偏向平坦部11的两侧的角部12的任一方地接合的情况(钢梁2)。无论在哪种接合形式中，都对方形钢管1施加伴随着柱梁接合的应力、力矩，但对于柱梁接合结构体而言，重要的是针对这些外力具有足够的耐力。

本实施方式的柱梁接合部用的方形钢管1的平坦部11根据与方形钢管 1接合的钢梁2、3而具有能够确保适当的接合面长度的边长L和能够确保适当的接合强度的壁厚t，以便能够作为未实施隔膜施工方法等的加强的柱梁接合部用的方形钢管1来使用。

本发明人着眼于在该方形钢管1的热制造工艺中，在将钢管成形为方形的过程中，平坦部11的壁厚t与角部12的壁厚相比变薄，发现若形成为该薄的平坦部11的壁厚t以及边长L满足L/t≤10.5的关系的方形钢管1，则对于能够与方形钢管1接合的各种尺寸的钢梁2、3，能够形成为在钢梁2、3 的接合后针对外力具有足够的耐力的柱梁接合部结构体。

需要说明的是，平坦部11的壁厚t越厚，作为结构体的强度越高，因此，从得到足够的强度的观点出发，L/t的值优选为8.33以下。另外，若平坦部11的壁厚t增加，则方形钢管1的重量增加，需要耐受高变形载荷的生产设备，因此，考虑生产成本，L/t的值优选为6.66以上。

在本实施方式的方形钢管1中，使角部12的曲率半径C为适当的大小在能够作为柱梁接合部用的方形钢管1使用方面也是重要的。如图2所示，在柱梁接合部，在具有边长L的平坦部11接合具有宽度W的钢梁2、3，因此，在接合宽度W大的钢梁3的情况下、或使其偏向方形钢管1的角部12 侧地接合钢梁2的情况下，需要减小方形钢管1与钢梁2、3的面台阶D。

本发明人对上述柱梁接合部所需的角部12的曲率半径C进行了深入研究，结果发现，若形成为与方形钢管1的管轴方向垂直的截面的角部12的曲率半径C相对于平坦部11的壁厚t满足C/t≤0.8的关系的方形钢管1，则能够得到方形钢管1与钢梁2、3的面台阶D小的柱梁接合部。具体而言，想到了如下方案：对于角部12的曲率半径C，满足C/t≤0.8的关系，并且使用通过利用方形孔型辊的热轧来成形的方法，形成为在外周部没有由焊接等引起的隆起的状态，由此能够适当地用作柱梁接合部用的方形钢管1。

C/t的值尽可能小时，能够确保能够接合钢梁2、3的平坦部11的边长 L较长，因此，C/t的值优选为0.55以下。另外，难以在热轧中使C/t的值为0，例如在最终工序中需要机械加工，成本增加。因此，从兼顾施工性和成本的观点出发，C/t的值优选为0.25以上。

需要说明的是，只要在四个角部12中的一个以上满足C/t≤0.8的关系即可，或者需要在四个角部12的全部满足C/t≤0.8的关系，根据在施工的结构体中安装于柱梁接合部的钢梁2、3的数量、位置而变化。例如，在一根钢梁2靠近一个角部12安装的情况下，一个角部12满足上述关系即可。在本实施方式中，根据施工条件，四个角部12中的一个以上的曲率半径C满足 C/t≤0.8的关系。

在本实施方式中，优选进一步适当地管理方形钢管1的钢梁2、3的接合面中的平坦部11的翘曲量R。

若平坦部11的翘曲量R变大，则钢梁2、3的接合面的接合强度降低，或者难以采取接合后的方形钢管1与钢梁2、3之间的直角的接合形态，导致施工成本、工期的增加。平坦部11的翘曲量R的管理范围根据安装钢梁 2、3的方形钢管1的平坦部11的边长L来决定，若满足R/L≤0.008的关系，则在将钢梁2、3与方形钢管1接合时能够没有问题地进行施工。平坦部11 的翘曲量R越小，在施工上越优选，因此，优选将R/L的值管理为0.005以下。另外，难以在热轧中使平坦部11的翘曲量R为0，例如在最终工序中需要机械加工，成本增加。因此，从兼顾施工性和成本的观点出发，优选将 R/L的值管理为0.003以上。

需要说明的是，在四边中的一边以上，平坦部11的翘曲量R以及边长 L满足R/L≤0.008的关系即可，或者需要在四边的全部，平坦部11满足 R/L≤0.008的关系，根据在施工的结构体中安装于柱梁接合部的钢梁2、3的数量、位置而变化。因此，在本实施方式中，根据施工条件，四边中的一个以上的平坦部11的翘曲量R满足R/L≤0.008的关系。

参照图3对本实施方式的方形钢管的制造方法进行说明。为了稳定地制造满足L/t≤10.5以及C/t≤0.8的关系的方形钢管1，作为母材，能够利用如下的母材钢管10，该母材钢管10具有与方形钢管1的平坦部11的壁厚t相同的壁厚且具有方形钢管1的外周长以上的外周长。对于该母材钢管10，在通过基于方形孔型辊5的热外径轧制进行方形成形时，通过在满足以下的式(1) 的关系的条件下进行成形，能够得到满足L/t≤10.5以及C/t≤0.8的关系，并且在周向上不会产生由焊接等引起的隆起部、材质的不均匀的方形钢管1。

1.25LC≥2LR+G/sinθ (1)

本发明人查明了在以往的利用方形孔型辊的热成形中难以稳定地满足柱梁接合部用的方形钢管所需的L/t以及C/t的值的范围的成形机理，基于该见解，想到了本发明的方形钢管的制造方法。

在以往的利用方形孔型辊的成形中，利用方形孔型辊的孔底的角部成形方形钢管的角部。即，通过对截面为圆形的母材钢管以沿着方形孔型辊的孔底的方式施加弯曲变形，来成形角部。但是，在这样利用弯曲变形的制造方法中，与板的弯曲加工同样地，在弯曲部分必然产生曲率半径C，难以减小该曲率半径。这是因为，在利用弯曲变形的方法的原理上，材料不会完全流入方形孔型辊的孔底的角部，方形孔型辊的孔底的角部形状不会完全转印到方形钢管。另外，若为了得到柱梁接合部用的方形钢管1所需的L/t的值而使壁厚t变厚，则方形钢管的角部的曲率半径C会增大。因此，在以往的利用方形孔型辊的成型中，难以稳定地满足柱梁接合部用的方形钢管所需的 L/t以及C/t的值的范围。

因此，本发明人转换想法，想到了将方形钢管1的角部12不是由方形孔型辊5的孔底而是由凸缘部5f成形。在本发明中，与在方形孔型辊的孔底使钢管弯曲变形的以外的制造方法不同，使母材钢管10的外周与方形孔型辊5的表面在辊轧入口侧接触，利用在两者开始接触的点(以下，称为“接触开始点”。参照图3的接触开始点5a)产生的摩擦力使母材钢管10与方形孔型辊5固定。

对上述式(1)中的各几何学参数的定义进行说明。LC(mm)是在成形方形钢管1的角部12时，以夹着成为角部12的部分的方式使方形孔型辊 5的表面开始与母材钢管10的外周接触的两个接触开始点5a之间的、母材钢管10的外周的长度(参照图3的A-A截面)。另外，LR(mm)是方形孔型辊5的表面的从接触开始点5a到凸缘部5f的长度(参照图3的B-B截面)。在此，母材钢管10的外周上的接触开始点5a与方形孔型辊的表面的接触开始点5a一致。

另外，G(mm)是方形孔型辊5的辊隙、即方形孔型辊5的辊间隔最小的辊轴中心位置处的凸缘部5f的间隙。即，辊隙G相对于轧制入口侧的凸缘部5f的间隙RD(mm)，处于RD>G的关系。θ是在辊轴中心位置处从方形孔型辊5的孔底向凸缘部5f延伸的方形孔型辊5的表面相对于形成凸缘部5f的面所成的角度。

在本实施方式的制造方法中，接触开始点5a一定在辊轧入口侧形成，母材钢管10与方形孔型辊5的接触开始点5a通过轧制反作用力而固定，因此，从轧制入口侧到出口侧，两个接触开始点5a之间的母材钢管10的外周的长度保持LC不变。

与此相对，对母材钢管10的外周中的两个接触开始点5a之间的部分进行轧制的方形孔型辊5的表面的长度由上述LR与凸缘部5f之间的间隙构成。在此，轧制入口侧的凸缘部5f的间隙RD比辊轴中心位置处的凸缘部 5f的间隙大(RD>G)，随着轧制的进行，凸缘部5f的间隙变小。而且，在辊间隔最小的辊轴中心位置处，对母材钢管10的外周中的两个接触开始点 5a之间的部分进行轧制的方形孔型辊5的表面的长度成为2LR+G/sinθ(参照图3的B-B剖视图)。

本发明是着眼于以上的点而完成的。

即，上述式(1)规定：在方形孔型辊5的辊间隔最小的辊轴中心位置处，母材钢管10的外周中的两个接触开始点5a之间的部分的长度LC的1.25 倍为与对母材钢管10的该部分进行轧制的方形孔型辊5的表面的长度相当的2LR+G/sinθ的值以上。而且，若满足上述式(1)的关系，则在母材钢管 10侧供轧制的外周的长度LC成为与对该部分的母材钢管10进行轧制的方形孔型辊5的表面的长度相当的2LR+G/sinθ的0.8倍以上，母材钢管10的外周被压入方形孔型辊5的凸缘部5f的间隙80％以上而形成方形钢管1的角部12。因此，方形钢管1的角部12的曲率半径C相对于方形钢管1的平坦部11的壁厚t，能够稳定地满足C/t≤0.8的关系。

即，在本发明中，由于不像以往的制造方法那样利用弯曲变形，因此，无论母材钢管10的壁厚、外径如何，只要满足式(1)的关系，则母材钢管10的外周被压入并流入方形孔型辊5的凸缘部5f的间隙，由此，关于方形钢管1的角部12的曲率半径C，能够稳定地满足C/t≤0.8的关系，因此，也能够稳定地满足柱梁接合部用的方形钢管1所需的L/t≤10.5的关系。

并且，在利用弯曲变形的以往的制造方法中，是相对于孔型辊压入较大的管坯而使材料沿着孔型变形的原理，因此，在平坦部11产生较强的周向压缩变形，平坦部11的翘曲量R容易变大，无法稳定地满足R/L≤0.008。在本发明中，只要满足式(1)的关系，则对成为母材的管坯的形状没有限制。即，能够避免向平坦部11的过大的周向压缩变形，能够稳定地满足 R/L≤0.008。

在本实施方式的方形钢管1中，在四个角部12中的满足上述式(1)的关系的角部12发挥上述的效果。因此，根据方形钢管1的用途，对于角部 12的曲率半径C需要满足C/t≤0.8的关系的角部12，只要满足上述式(1) 的关系即可。另外，只要满足式(1)的关系，则轧制机的形态没有限制。即，如图3所示，在使用一对方形孔型辊5的情况下，成形角部12的凸缘部5f的对为两个，因此，能够仅对方形钢管1的四个角部12中的位于截面的对角线方向的两个角部12应用满足上述式(1)的关系的制造条件。另外，在对方形钢管1的四个角部12的全部应用满足上述式(1)的关系的制造条件的情况下，使钢管旋转90°而再次进行轧制，或者将另一对方形孔型辊5 以凸缘部5f成为相差90°的朝向的方式配置而进行轧制即可。

另外，为了对方形钢管1的四个角部12的全部应用满足上述式(1)的关系的制造条件，增加方形孔型辊的数量也是有效的。例如，如图4所示的变形例那样，也可以使用四个辊6。在该情况下，也与方形孔型辊的数量为两个的情况同样地，通过满足上述式(1)的关系，能够通过同样的作用得到本发明的方形钢管1。

基于辊5、6的方形钢管1的成形温度只要是一般的热加工温度范围，就能够满足上述的方形钢管1的截面形状的要件，能够制造在外表面不具有由焊接等引起的隆起部的施工性优异的柱梁接合部用的方形钢管1。所谓一般的热加工温度范围，以钢铁材料发生奥氏体相变的800℃以上为基准。需要说明的是，加工温度高时不会成为问题，但若加工温度过高，则氧化皮的产生、光热费用变高，因此，成形温度优选设为800℃至1000℃的范围内。

实施例

进行如下的制造试验：通过方形孔型辊5对由0.15％C钢构成的母材钢管10进行热轧而成形，得到方形钢管1，验证了本发明的方形钢管的制造方法的效果。将该制造试验的各试验例的制造条件以及制造出的方形钢管1的截面形状示于表1。

在本制造试验中，根据焊接于柱梁接合部用的方形钢管1的H型钢梁2 的宽度W，将方形钢管1的平坦部11的长度L设定为150、200、250、350mm 这4种。另外，以满足柱梁接合部用的方形钢管1所需的壁厚t的条件的方式，在使方形钢管1的平坦部11的边长L相对于壁厚t之比L/t为10.5以下的制造条件下，通过热轧进行成形。成形温度设定在800℃至940℃的范围。

造管后，测定方形钢管1的角部12的曲率半径C以及平坦部11的翘曲量R，分别计算C/t以及R/L的值，确认是否成为适合于作为柱梁接合部用的方形钢管1利用的截面形状。热轧中使用的方形孔型辊5使用两个且为一对的辊(相当于图3)，使辊形状和入口侧的母材钢管10的形状如表1所示那样变化。在表1中，满足上述式(1)的关系的试验例(发明例)用〇表示，不满足的试验例(比较例)用×表示。

[表1]

注)〇：满足1.25LC≥2LR+G/sinθ的关系×：不满足1.25LC≥2LR+G/sinθ的关系

如上述那样进行制造试验的结果是，在满足1.25LC≥2LR+G/sinθ的关系的发明例(No.1～3、5～7、10～12、14～16)中，对于将平坦部11的长度L设为150、200、250、350mm的任一个试验例，都稳定地满足L/t≤10.5的关系以及C/t≤0.8的关系，确认了成形为适合作为柱梁接合部用的方形钢管1的截面形状。另外，在所有发明例中，也稳定地满足R/L≤0.008的关系，确认了能够稳定地得到容易进行H型钢梁2、3的焊接作业的良好品质的方形钢管1。

与此相对，在不满足1.25LC≥2LR+G/sinθ的关系的比较例(No.4、8、9、 13、17)中，对于将平坦部11的长度L设为150、200、250、350mm的任一个试验例，都不满足C/t≤0.8的关系，无法成形为适合作为柱梁接合部用的方形钢管的截面形状。

附图标记说明

1方形钢管

11平坦部

12角部

2钢梁

5方形孔型辊

6辊

5a、6a接触开始点

5f、6f凸缘部

10母材钢管

L平坦部的边长

t平坦部的壁厚

C1、C2角部的曲率半径

R平坦部的翘曲量

W钢梁的宽度

D方形钢管与钢梁的面台阶

A-A母材钢管与辊的接触开始点处的截面

B-B辊间隔最小的点处的截面

LC钢管侧的接触开始点之间的钢管外周部的长度

LR从辊侧的接触开始点到凸缘部的方形孔型辊内周的长度

RD轧制入口侧的凸缘部的间隙

G辊隙(辊间隔最小的点处的凸缘部的间隙)

θ在辊轴中心位置处从方形孔型辊的孔底向凸缘部侧延伸的方形孔型辊的表面相对于形成凸缘部的面所成的角度。

Claims (9)

1.一种柱梁接合部用的方形钢管，是方形钢管柱与钢梁的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，与管轴方向垂直的截面的四边的平坦部的边长L(mm)以及壁厚t(mm)满足L/t≤10.5的关系，并且所述截面的四个角部中的一个以上的曲率半径C(mm)相对于所述平坦部的壁厚t满足C/t≤0.8的关系。

2.如权利要求1所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，

在所述四边中的一边以上，所述平坦部的翘曲量R(mm)以及所述边长L满足R/L≤0.008的关系。

3.如权利要求2所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，

在所述四边中的全部边，所述平坦部的所述翘曲量R以及所述边长L满足R/L≤0.008的关系。

4.如权利要求1～3中任一项所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，

四个所述角部的全部的所述曲率半径C相对于所述平坦部的所述壁厚t满足C/t≤0.8的关系。

5.如权利要求1～4中任一项所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，

所述方形钢管的母材为无缝钢管。

6.如权利要求1～5中任一项所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，

所述方形钢管为方形热成形钢管。

7.一种柱梁接合结构体，其特征在于，

权利要求1～6中任一项所述的柱梁接合部用的方形钢管用于柱梁接合部。

8.一种方形钢管的制造方法，通过利用方形孔型辊将母材钢管热成形为方形，来制造权利要求1～6中任一项所述的柱梁接合部用的方形钢管，其特征在于，

在利用所述方形孔型辊的凸缘部成形所述方形钢管的所述角部时，以夹着成为该角部的部分的方式使所述方形孔型辊的表面开始与所述母材钢管的外周接触的两个接触开始点之间的所述外周的长度LC(mm)、所述方形孔型辊的所述表面的从所述接触开始点到所述凸缘部的长度LR(mm)、以及所述方形孔型辊的辊间隔最小的辊轴中心位置处的所述凸缘部的间隙即辊隙G(mm)以满足下述式(1)的关系的方式进行轧制，

1.25LC≥2LR+G/sinθ (1)

其中，θ是在所述辊轴中心位置处从所述方形孔型辊的孔底向所述凸缘部侧延伸的所述表面相对于形成所述凸缘部的面所成的角度。

9.如权利要求8所述的方形钢管的制造方法，其特征在于，

通过满足所述式(1)的关系的一次以上的轧制来成形所述方形钢管的四个所述角部的全部。

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