JP2003227172A - ダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材の製作方法およびその製作方法で製作されたダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材を用いた建築鉄骨柱梁接合部 - Google Patents

ダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材の製作方法およびその製作方法で製作されたダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材を用いた建築鉄骨柱梁接合部

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JP2003227172A
JP2003227172A JP2002027726A JP2002027726A JP2003227172A JP 2003227172 A JP2003227172 A JP 2003227172A JP 2002027726 A JP2002027726 A JP 2002027726A JP 2002027726 A JP2002027726 A JP 2002027726A JP 2003227172 A JP2003227172 A JP 2003227172A
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Seizaburo Azuma
清三郎 東
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製作コストの低減、溶接欠陥の発生の防止の
上で有効なエレクトロスラグ溶接を使用し、大入熱によ
る靭性低下を抑制するダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱
材の制作方法を提供すること。 【解決手段】 ダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材の製
作方法において、箱形断面鋼製柱内へのダイアフラムの
溶接接合に先行して、梁フランジ接合用のブラケットを
箱形断面鋼製柱の外側表面に溶接接合し、その後、ダイ
アフラムを箱形断面鋼製柱内に溶接用小孔を通してエレ
クトロスラグ溶接法を用いて接合することを特徴とする
ダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材の製作方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、柱梁接合部にダイ
アフラム内蔵した箱形断面鋼製柱材の製作方法と、それ
によって製作されるダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材
を用いた建築鉄骨柱梁接合部に関する。
【0002】
【従来の技術】建築用の箱形断面鋼製柱材として、予め
工場で箱形断面鋼製柱材内の柱梁接合部に対応する位置
にダイアフラムを溶接して取付けておき、建築現場での
作業性を向上させることがなされている。このようなダ
イアフラム内蔵の箱形断面鋼製柱材の製作方法として、
従来、次のようなものが開示されている。
【0003】(従来例1)図9に示されるように、箱形
断面鋼製柱材内に、ダイアフラムをエレクトロスラグ溶
接法を用いて溶接し、その後、箱形断面鋼製柱材の表面
に梁フランジ接合用のブラケットを炭酸ガスアーク溶接
により溶接するダイアフラム内蔵の箱形断面鋼製柱材の
製作方法がある。
【0004】(従来例2)図10に示されるように、断
面箱形鋼製柱材の梁接合部の梁せいの中央部で、箱形断
面鋼製柱材を切断し、切断された断面箱形柱材内にダイ
アフラムを炭酸ガスアーク溶接により溶接し、その後、
切断部を炭酸ガスアーク溶接により溶接して、次いで、
梁フランジ接合用のブラケットを炭酸ガスアーク溶接よ
り溶接するダイアフラム内蔵の箱形断面鋼製柱材の製作
方法がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来例1のダイアフラ
ム内蔵の箱形断面鋼製柱材の製作方法においては、エレ
クトロスラグ溶接が大入熱の溶接方法であるため、効率
的ではあるが、溶接部近傍の溶接熱影響部(以下、「H
AZ部」という。)の破壊靭性の大幅な低下を引き起こ
し、建築物の耐震性能が低下してしまうという問題があ
る。炭酸ガスアーク溶接は小入熱であるため、HAZ部
の破壊靭性の低下を抑制できるが、多層多パス溶接であ
ることから、製作時間を多大に要し、また、製作工程に
柱の分断・再接合が加わることで、コストアップに繋が
り、更に、狭隘な部分で多パス溶接を行わなければなら
ないため、溶接欠陥が発生しやすく品質確保の点からの
問題がある。
【0006】本発明は、上記従来例のダイアフラム内蔵
箱形断面鋼製柱材の製作方法の持つ課題を解決すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】HAZ部の靭性低下は、
その部位の熱履歴に依存し、高温に晒される時間が長い
程、結晶粒が大きく成長し、これが靭性低下を招くこと
になる。従って、入熱の低い炭酸ガスアーク溶接に比
べ、エレクトロスラグ溶接では入熱が大きくなる分、靭
性低下も著しくなる。一方、製作コスト、溶接欠陥の観
点から考えると、入熱は大入熱の方が効率が良く、エレ
クトロスラグ溶接は1パスであるため、多パスの炭酸ガ
スアーク溶接に比べ、溶接欠陥の発生可能性も格段に低
い。本発明では、製作コストの低減、溶接欠陥の発生の
防止の上で有効なエレクトロスラグ溶接を使用し、大入
熱による靭性低下を抑制するため次のように構成され
る。
【0008】第1発明は、ダイアフラム内蔵箱形断面鋼
製柱材の製作方法において、箱形断面鋼製柱内へのダイ
アフラムの溶接接合に先行して、梁フランジ接合用のブ
ラケットを箱形断面鋼製柱の外側表面に溶接接合し、そ
の後、ダイアフラムを箱形断面鋼製柱内に溶接用小孔を
通してエレクトロスラグ溶接法を用いて接合することを
特徴とする。
【0009】第2発明は、第1発明のダイアフラム内蔵
箱形断面鋼製柱材の製作方法において、ダイアフラムを
エレクトロスラグ溶接法により接合する際、これに先行
して取付けたブラケットを含む柱梁接合部の一部又は全
てを冷却することを特徴とする。
【0010】第3発明は、建築鉄骨柱梁接合部におい
て、第1又は第2発明の製作方法で製作されたダイアフ
ラム内蔵箱形断面鋼製柱材を用いたことを特徴とする。
【0011】上記のような第1発明の構成の、大入熱の
エレクトロスラグ溶接による箱形断面鋼製柱部材内への
ダイアフラム取付工程に先行して、箱形断面鋼製柱部材
表面に、梁接合用のブラケットを溶接することにより、
溶接されたブラケットに、ダイアフラムのエレクトロス
ラグ溶接時における熱の一部を鋼製柱部材外に放熱する
放熱板としての機能を持たせ、溶接部に与える熱影響を
緩和し、溶接部の靭性低下を抑制し部材性能を向上させ
る。さらに、大入熱のエレクトロスラグ溶接を使用する
ことにより、製作時間の短縮、溶接欠陥の発生の防止、
製作コストの削減という目的を達成可能とする。
【0012】第2発明の、放熱板としての機能を付与し
たブラケット及びその周辺を積極的に冷却することで放
熱作用を向上させることができ、より一層の靭性低下の
抑制を可能とする。
【0013】第3発明の、第1又は第2発明の製作方法
で製作されたダイアフラム内蔵箱形断面柱部材を、建築
鉄骨柱梁接合部として用いるという構成により、超高層
建築工事の施工効率を向上させるとともに、高靭性の接
合部となるため、構築された建築物の耐震性能を向上さ
せる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明を図により説明する。図1
は、本発明の製作方法で製作されたダイアフラム内蔵箱
形鋼製柱部材1を示す外観図である。ダイアフラム内蔵
箱形断面鋼製柱部材1は、その内部にダイアフラムがエ
レクトロスラグ溶接により設置され、その外表面に、梁
接合用のブラケット3が、前記ダイアフラムのエレクト
ロスラグ溶接による設置に先行して、炭酸ガスアーク溶
接により設置される。
【0015】本発明のダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱
部材1の製作方法の手順を図により説明する。
【0016】原鋼板から箱形断面鋼製柱部材の4つの側
壁となるフランジプレート2枚、ウェブプレート2枚
を、所定の寸法にしたがい切断して用意する。各プレー
トには、基準線、ダイアフラム取付位置等をけがきす
る。
【0017】図2に示されるように、所定寸法に切断さ
れた2枚のフランジプレート4の内、1枚のフランジプ
レート4を水平定盤上に設置し、各階のダイアフラム6
およびトッププレート2をフランジプレート4のけがき
線に合わせて取り付け、前記フランジプレート4上に2
枚のウェブプレート5を基準線が合致するよう立設し、
ダイアフラム6、トッププレート2、エレクトロスラグ
溶接用裏当て金7をウェブプレート5のけがき線に合わ
せて調整し、断面U字状に組立てる。ダイアフラム6の
設置間隔が広い場合は、変形防止用補強材を取付ける。
【0018】図3に示されるように、ダイアフラム6
は、中心部にガス抜き孔8が設けられ、その周囲には、
エレクトロスラグ溶接用の裏当て金7が取付けられる。
【0019】図4に示されるように、U字状に組立てた
ものの上部にフランジプレート4を取り付け、箱形に組
立て、炭酸ガスアーク溶接或いはサブマージアーク溶接
により溶接する。
【0020】図5に示されるように、箱形断面の部材の
外面の梁接合用ブラケット溶接位置11上に図1に示さ
れる梁接合用ブラケット3を、炭酸ガスアーク溶接によ
り溶接して取付ける。その後、箱形断面部材の外面のダ
イアフラム取り付け位置のエレクトロスラグ溶接部の中
心位置に、溶接用小孔12の孔あけ位置をけがく。溶接
用小孔12の孔あけ位置にドリルで孔あけする。溶接用
小孔12の径は、ダイアフラム6のエレクトロスラグ溶
接の開先断面積とほぼ同じようにする。
【0021】箱形断面部材のフランジプレート4、4と
ダイアフラム6とをエレクトロスラグ溶接により溶接す
る際、図6に示されるように、スタートタブ13とエン
ドタブ14を設置する。スタートタブ13とエンドタブ
14は、銅製または鋼製とし、スタートタブ13からエ
レクトロスラグ溶接のアークがスタートし、アークスタ
ートから母材までの溶接長は40mm以上とする。スタ
ートタブ13と母材はできるだけ密着させ、母材とスタ
ートタブ13との隙間から溶着金属が洩れるのを防止す
る。エンドタブ14の溶接長は50mm以上とし、溶接
スラグがエンドタブ14の端面に達してから、アークを
止める。図7は、箱形断面部材内にダイアフラム6をエ
レクトロスラグ溶接により溶接する状況を示す図であ
る。この際、ブラケットを含む柱梁接合部を水冷或いは
空冷により積極的に冷却してもよく、これは第2発明に
該当する。
【0022】図9に示される従来例1におけるダイアフ
ラム6のエレクトロスラグ溶接時の熱の流れと、図8に
示される本発明におけるダイアフラム6のエレクトロス
ラグ溶接時の熱の流れとを比較してみる。従来例1の場
合、熱の流れは3方向であるのに対して、本発明の場
合、熱の流れは4方向になり、ダイアフラム6の大入熱
のエレクトロスラグ溶接に先行して、梁接合用ブラケッ
ト3を小入熱の炭酸ガスアーク溶接により溶接したた
め、梁接合用ブラケット3が放熱板としての機能を発揮
し、大入熱のエレクトロスラグ溶接による熱の滞留時間
を短縮することにより、HAZ部の結晶粒の粗大化を抑
制し、HAZ部の熱による靭性低下を抑制する。
【0023】図1に示されるように、このような製作方
法で製作されたダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱部材1
を建築鉄骨柱梁接合部として用いる場合、前記梁接合用
ブラケット3に梁部材15を接合する。ダイアフラム6
は、エレクトロスラグ溶接により溶接されているので溶
接欠陥の存在も少なく、且つ、熱による靭性低下が抑制
されているため、柱梁接合部の耐震性能が一段と向上さ
れる。
【0024】
【実施例】実際の施工において、本発明の効果を確認す
るために、以下のような試験を行った。柱として、板厚
が50mm、一辺700mmの箱形断面鋼製柱、梁とし
てフランジ厚が50mmのH形断面ブラケット、ダイア
フラムとして、鋼製柱内径の板厚50mmの鋼板を用意
した。まず、本発明に従い、箱形断面鋼製柱とH形断面
ブラケットとを入熱3kJ/mmで炭酸ガスアーク溶接
した後、箱形断面鋼製柱内部にダイアフラムを入熱70
kJ/mmでエレクトロスラグ溶接した試験体Aを作製
した。次に、従来方法に従い、箱形断面鋼製柱内部にダ
イアフラムを入熱70kJ/mmでエレクトロスラグ溶
接した後、箱形断面鋼製柱とH形断面ブラケットとを入
熱3kJ/mmで炭酸ガスアーク溶接した試験体Bを作
製した。なお、それぞれの試験体の製造においては、溶
接順序以外の条件、すなわちそれぞれの溶接方法におけ
る溶接装置や溶接ワイヤ、溶接速度などの諸条件は全く
同一となるようにした。性能の比較は、溶接熱影響部
(HAZ)の靭性比較によった。靭性の測定はJIS
Z2242に規定されるシャルピー試験を行い、試験片
3本の0℃における吸収エネルギーの平均値を比較し
た。試験片は、エレクトロスラグ溶接による熱影響部が
試験部位となる箱形断面鋼製柱から標準サイズのシャル
ピー試験片を試験体A、Bからそれぞれ3本ずつ採取し
た。その結果、試験体Bでは、吸収エネルギーが29J
であったのに対し、試験体Aでは103Jと3倍以上の
靭性値が得られ、本発明の効果が確認された。
【0025】
【発明の効果】上記のような本第1発明の構成の、大入
熱のエレクトロスラグ溶接による箱形断面鋼製柱部材内
へのダイアフラム取付工程に先行して、箱形断面鋼製柱
部材表面に、梁接合用のブラケットを溶接することによ
り、溶接されたブラケットが、ダイアフラムのエレクト
ロスラグ溶接時における熱の一部を鋼製柱部材外に放熱
する放熱板としての機能を持たせ、溶接部に与える熱影
響を緩和し、溶接部の靭性低下を抑制し部材性能を向上
させる。さらに、大入熱のエレクトロスラグ溶接を使用
することにより、製作時間の短縮、溶接欠陥の発生の防
止、製作コストの削減という目的を達成可能とする。ま
た、本第2発明の、ブラケットを含む柱梁接合部の一部
又は全てを冷却してエレクトロスラグ溶接を行うこと
で、より一層の溶接部の靭性低下の抑制が可能となる。
本第3発明の、本第1又は第2発明の製作方法で製作さ
れたダイアフラム内蔵箱形断面柱部材を、建築鉄骨柱梁
接合部として用いるという構成により、超高層建築工事
の施工効率を向上させるとともに、高靭性の接合部とな
るため、構築された建築物の耐震性能を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の製作方法で製作されたダイアフラム
内蔵箱形断面鋼製柱部材の全体図。
【図2】 本発明のダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱部
材の製作途中の状況を示す図。
【図3】 本発明のダイアフラムの正面図。
【図4】 本発明のダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱部
材の製作途中の状況を示す図。
【図5】 本発明のダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱部
材の製作途中の状況を示す図。
【図6】 本発明のダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱部
材の製作途中の状況を示す図。
【図7】 本発明のダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱部
材の製作途中の状況を示す図。
【図8】 本発明のダイアフラム溶接時の熱の流れを示
す図。
【図9】 従来のダイアフラム溶接時の熱の流れを示す
図。
【図10】 従来の柱分断によるダイアフラム溶接の一
例を示す図。
【符号の説明】
1:ダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱部材 2:トッププレート 3:梁接合用ブラケット 4:フランジプレート 5:ウェブプレート 6:ダイアフラム 7:裏当て金 8:ガス抜き孔 9:ダイアフラム位置 10:基準線 11:ブラケット溶接位置 12:溶接用小孔 13:スタートタブ 14:エンドタブ 15:梁部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2E125 AA03 AA13 AB01 AB16 AC14 AC15 AG04 AG12 AG32 AG48 AG57 BB02 BB08 BB22 BC09 BD01 BE02 BE07 BE08 BF04 BF08 CA05 CA14 EA33 EB12 4E081 YB04 YX01 YX07

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材の製
    作方法において、箱形断面鋼製柱内へのダイアフラムの
    溶接接合に先行して、梁フランジ接合用のブラケットを
    箱形断面鋼製柱の外側表面に溶接接合し、その後、ダイ
    アフラムを箱形断面鋼製柱内に溶接用小孔を通してエレ
    クトロスラグ溶接法を用いて接合することを特徴とする
    ダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材の製作方法。
  2. 【請求項2】 ダイアフラムをエレクトロスラグ溶接法
    により接合する際、これに先行して取付けたブラケット
    を含む柱梁接合部の一部又は全てを冷却することを特徴
    とする請求項1に記載のダイアフラム内蔵箱形断面鋼製
    柱材の製作方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の製作方法で製作
    されたダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材を用いた建築
    鉄骨柱梁接合部。
JP2002027726A 2002-02-05 2002-02-05 ダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材の製作方法およびその製作方法で製作されたダイアフラム内蔵箱形断面鋼製柱材を用いた建築鉄骨柱梁接合部 Withdrawn JP2003227172A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102091877A (zh) * 2010-12-21 2011-06-15 中国建筑第八工程局有限公司 异形空间箱型钢构件对接焊施工方法
CN105839794A (zh) * 2016-05-31 2016-08-10 安徽富煌建筑设计研究有限公司 日字形截面钢构件对接节点及其加工方法
CN111687598A (zh) * 2020-06-03 2020-09-22 阿尔法起重机有限公司 一种起重机梁盒生产工艺

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