JP2003290918A - 溶接ｈ型鋼およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて仕上げ寸法精度が高く、現場における
組み立てなどの施工作業を容易にすることができる溶接
Ｈ型鋼の提供する。 【解決手段】 帯状のウェブ１２と、この上方および下
方の面にそれぞれ本溶接される上フランジ１０および下
フランジ１１とを備える断面Ｈ型柱状に形成された溶接
Ｈ型鋼１において、ウェブ１２および上下フランジ１
０、１１の長手方向に対して略垂直なＨ型の両端面１４
が仕上加工により形成されるようになしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、建築用構
造部材として鉄骨構造若しくは鉄骨鉄筋コンクリート構
造の柱、または梁などに使用される溶接Ｈ型鋼に関す
る。

【０００２】

【従来技術】従来より、Ｈ型鋼として、熱間圧延加工さ
れるもの（圧延Ｈ型鋼）と鋼帯から切り出したウェブと
フランジとを溶接接合して製造されるもの（溶接Ｈ型
鋼）がある。これらのＨ型鋼のうち、圧延Ｈ型鋼の寸法
およびその許容差についてはＪＩＳ規格（日本工業標準
規格）に定められているが、溶接Ｈ型鋼の寸法およびそ
の許容差についてはＪＩＳ規格に規定されていない。そ
こで、溶接Ｈ型鋼の製造者は、通常、ＪＩＳ規格に準拠
して、溶接Ｈ型鋼の寸法およびその許容差を定めてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＪＩＳ
規格では、圧延Ｈ型鋼の両端面（裁断加工面）の長手方
向に対する直角度などの許容差を粗く設定しているの
で、ＪＩＳ規格の寸法許容差に準拠して製造された溶接
Ｈ型鋼は、現場において建築構造部材などの梁としてそ
のまま組み付けることができない場合がある。そのた
め、その両端面の再加工または組み付ける方向の修正な
どをその現場で行う必要がある。その結果、施工作業が
遅延し、さらにはコストアップになる虞がある。

【０００４】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、極めて仕上げ寸法精度が高く、現場におけ
る組み立てなどの施工作業を容易にすることができる溶
接Ｈ型鋼の提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、帯状のウェブと、この上方および下方
の面にそれぞれ溶接される上フランジおよび下フランジ
とを備える断面Ｈ型柱状に形成された溶接Ｈ型鋼におい
て、ウェブおよび上下フランジの長手方向に対して略垂
直なＨ型の両端面が仕上加工により形成されることを特
徴とする。

【０００６】この構成によれば、溶接Ｈ型鋼の長手方向
の両端面がウェブおよび上下フランジの長手方向に対し
て略垂直に加工されているので、溶接Ｈ型鋼の長さおよ
び長手方向に対する直角度に対する誤差を小さくするこ
とができる。また、このような処理をした複数の溶接Ｈ
型鋼を梁および柱などの建築構造部材として鉄骨構造物
に用いることにより、現場において溶接Ｈ型鋼の長手方
向の両端面を再加工せずにそのまま接合することができ
る。さらには、上記のような処理をした溶接Ｈ型鋼の端
面同士を合わせるのみで所定の寸法および水平度を得る
ことができるので、これらの相互位置関係を調整しなく
てよい。その結果、溶接Ｈ型鋼の組み立て時間を短縮す
ることができる。

【０００７】また、本発明は、ウェブと各フランジとが
それぞれ本溶接される部分に完全溶込み溶接部を形成し
てもよい。これにより、ウェブと各フランジとの連結強
度を大きくすることができる。

【０００８】本発明は、帯状のウェブ、帯状の上フラン
ジ、および帯状の下フランジを所定の寸法に裁断加工す
る第１工程と、下フランジの一側の面にウェブの一側の
面を載置し断面逆Ｔ型になるように仮溶接により固定す
る第２工程と、その後上フランジの一側の面にウェブの
他側の面を載置し全体として断面Ｈ型になるように仮溶
接により固定する第３工程と、ウェブと上フランジとか
ら形成される断面Ｔ型およびウェブと下フランジとから
形成される断面逆Ｔ型の両隅を長手方向に沿ってそれぞ
れ本溶接し、ウェブと各フランジとを一体として形成す
る第４工程とを有する溶接Ｈ型鋼の製造方法において、
第４工程は、一体形成された溶接Ｈ型鋼の長手方向の両
端部をウェブおよび上下フランジの長手方向に対して略
垂直に裁断加工する工程をさらに含むことを特徴とす
る。

【０００９】この構成によれば、一体形成された溶接Ｈ
型鋼の長手方向の両端部を長手方向に対して略垂直に裁
断加工するので、溶接Ｈ型鋼の長手方向の長さおよび裁
断加工された両端面の長手方向に対する直角度に対する
精度をそれぞれ高くすることができる。

【００１０】また、本発明は、上記第１工程において、
ウェブを所定の寸法に裁断加工した後、ウェブの各フラ
ンジと本溶接される側の角部を長手方向に沿って面取加
工する工程をさらに備えてもよい。このように、ウェブ
と各フランジとを本溶接される前に、ウェブの各フラン
ジと本溶接される側の面取加工を行うことにより、ウェ
ブを各フランジとが完全溶込み溶接され、ウェブと各フ
ランジとが溶接金属を介して完全に連結させることがで
きる。特に、ウェブの板厚が１９ｍｍ以上の場合には、
ウェブの面取加工を行うことにより、ウェブおよび各フ
ランジとの接合面が溶接のアーク（電弧）に直接接触す
るので、ウェブおよび各フランジとの接合面を溶融状態
にすることができる。これにより、ウェブと各フランジ
との完全溶込み溶接を確実に行うことができる。その結
果、ウェブと各フランジの連結強度が向上する。

【００１１】ここで、「完全溶込み溶接」とは、ウェブ
と各フランジの接合部分が共に溶融され、溶接金属を介
して金属組織学的に接合される溶接をいう。

【００１２】なお、ウェブと各フランジの連結強度が十
分に得られるのであれば、部分溶込み溶接を使用しても
構わない。ここで、「部分溶込み溶接」とは、ウェブと
各フランジとの接合面の一部が溶融し、溶接金属を介し
て接合する溶接をいう。

【００１３】また、本発明は、上記第３工程において、
ウェブと各フランジとが全体として断面Ｈ型になるよう
に固定された後、その長手方向の両端面であってウェブ
と上下フランジとから形成されるＴ型および逆Ｔ型の部
分に、該部分が長手方向に延設されるように断面Ｔ型お
よび逆Ｔ型の帯状のエンドタブがそれぞれ取り付けられ
る工程をさらに備えてもよい。

【００１４】この場合、一側のエンドタブの断面Ｔ型の
一隅から本溶接を開始し、これに連続したウェブと上フ
ランジまたは下フランジとの一隅を本溶接し、これに連
続した他側のエンドタブの一隅を本溶接して完了する。
さらに、残りの３つの隅部についても本溶接を行い、全
ての本溶接が完了した後、ウェブおよび各フランジの長
手方向の両端の一部とともに全てのエンドタブを裁断加
工する。このようにエンドタブをウェブおよび各フラン
ジに延設し、エンドタブを含めて本溶接することによ
り、本溶接の開始部分と終了部分とに発生しやすい溶接
不良の発生を防止することができる。

【００１５】なお、ここでは、エンドタブをウェブと各
フランジとに取り付ける工程を備えているが、本発明に
係る溶接Ｈ型鋼のサイズが小さい場合にはエンドタブを
設けなくてもよい。すなわち、溶接不良が発生しやすい
溶接Ｈ型鋼の長手方向の両端部を直接裁断加工すること
により溶接不良の発生を防止することができる。併せ
て、溶接Ｈ型鋼の長手方向の両端面を長手方向に略垂直
にすることもできる。

【００１６】また、本発明は、上記第４工程において、
本溶接の際に使用するフラックスを予め乾燥させる工程
を含むこともできる。

【００１７】本溶接の際に使用するフラックスを予め乾
燥することにより、水分中の水素分子による溶接不良の
発生を防止することができる。ここで、「フラックス」
とは、ガラス系の粉末であり、溶接時、溶接金属などの
酸化を防止する。

【００１８】また、本発明は、ウェブと各フランジとが
それぞれ本溶接され断面Ｈ型に形成された後、これらの
構成部材に生じた溶接歪みを矯正する第５工程をさらに
備えることもできる。

【００１９】上記のように、ウェブと各フランジとがそ
れぞれ本溶接され断面Ｈ型に形成された後、これらの構
成部材に生じた溶接歪みを矯正することにより、各フラ
ンジとウェブとの取り付け角度を一層正確に垂直にする
ことができる。具体的には、プレス矯正機、または点加
熱法および線加熱法を用いて溶接歪みの矯正が行われ、
寸法精度の高い溶接Ｈ型鋼を製造することができる。そ
の結果、該溶接Ｈ型鋼は、梁および柱などの構造部材と
してそのまま鉄骨構造物に用いることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】別紙図面に基づいて、本発明に係
る溶接Ｈ型鋼の実施の形態について説明する。

【００２１】図１は、本発明に係る溶接Ｈ型鋼の斜視図
である。なお、説明の都合上、図１の矢符が示す上下方
向、前後方向および左右方向をそれぞれ上下方、前後
方、左右方と称する。また、前後方向を長手方向と称す
る。

【００２２】本発明に係る溶接Ｈ型鋼１は、帯状の上フ
ランジ１０、帯状の下フランジ１１、および帯状のウェ
ブ１２を備えており、該ウェブ１２の上方および下方の
面に上フランジ１０の下面および下フランジ１１の上面
をそれぞれ本溶接することによって全体としてＨ型の断
面を形成している。また、溶接Ｈ型鋼１の前方および後
方の端面１４は、長手方向に対して正確な垂直面となっ
ている（その直角度は、１．５ｍｍ以下）。この端面１
４は、後述するように、例えば、帯鋸盤を用いた機械加
工により形成することができる。

【００２３】さらに詳細には、ウェブ１２の下面が下フ
ランジ１１の上面の左右方向の略中央部に当接され、前
方視逆Ｔ型の断面を形成している。ウェブ１２と下フラ
ンジ１１とから形成される逆Ｔ型の左右の隅部には、こ
れらの長手方向の全長に亘って溶接部１３が形成され、
該溶接部１３がウェブ１２と下フランジ１１とを接合し
ている。同様に、ウェブ１２の上面には、上フランジ１
０の下面の左右方向の略中央部に当接され、前方視Ｔ型
の断面を形成している。そして、ウェブ１２と上フラン
ジ１０とから形成されるＴ型の左右の隅部には、これら
の長手方向の全長に亘って溶接部１３が形成され、該溶
接部１３が、ウェブ１２と下フランジ１１とを接合して
いる。

【００２４】この構成によれば、溶接Ｈ型鋼１の寸法精
度が高い。特に、端面１４の直角度が非常に高い。従っ
て、これを現場において建築用構造部材などに使用する
とき、再加工を要せずそのまま使用することができる。
また、複数の溶接Ｈ型鋼１を柱または梁として接合する
場合、これらの端面同士を接合することにより柱または
梁の真直度または水平度が容易に得られる。

【００２５】次に、上述の溶接Ｈ型鋼１の製造方法につ
いて図２に基づいて説明する。

【００２６】定尺寸法の板状体（図示せず）から図２
（ａ）に示す所定の寸法のウェブ１２が裁断加工され
る。

【００２７】その後、図２（ｂ）が示すように、ウェブ
１２の上下方の面と左右方の面とから形成される角部が
面取加工される。これにより、ウェブ１２の上部および
下部に開先部１２ａが形成される。例えば、図１に示し
たウェブ１２の板厚ｔ１が１９ｍｍ以上の場合、ウェブ
１２の上部の開先部１２ａは、右上方の前記角部の頂点
から左方に１／３ｔ１と右上方の前記角部の頂点から下
方に１／３ｔ１とを直線的に前記角部を面取加工し、同
様に左上方の前記角部も面取り加工することにより形成
される。同様にウェブ１２の下部の前記角部についても
面取加工されることによりウェブ１２の下部の開先部１
２ａが形成される。このように、開先部１２ａを付すこ
とにより、後述の本溶接において完全溶込み溶接を容易
に行うことができる。なお、ここでは、ウェブ１２に開
先部１２ａを付す場合について示しているが、図１に示
した板厚ｔ１または溶接方法によっては、ウェブ１２に
開先部１２ａを設けなくてもよい。さらに、ここでは板
厚１９ｍｍを基準としているが、該基準は溶接方法など
により変更することも可能である。

【００２８】上記のように面取加工したウェブ１２の下
部は、下フランジ１１の上面の略中央部に前方視逆Ｔ型
に載置され、ウェブ１２の下部と下フランジ１１の上面
とから形成される左右方の隅部が長手方向に数カ所仮溶
接され、ウェブ１２の下部が下フランジ１１の上面に固
定される。なお、仮溶接の熱影響によりウェブ１２と下
フランジ１１とが歪まないようにするため、ウェブ１２
の下部と下フランジ１１の上面とが仮溶接された仮溶接
部１３ａは、長手方向に一定間隔で配されている。この
状態を図２（ｃ）が示している。このようにすることに
より、前記隅部の長手方向全体を本溶接する前に、ウェ
ブ１２と下フランジ１１との直角度および接合する位置
などを調整することができる。

【００２９】さらに、ウェブ１２の下部が下フランジ１
１の上面に固定されたものの上下が反転された後、ウェ
ブ１２の上部が下方に向いて予め準備してある上フラン
ジ１０の上面の略中央部に載置され、ウェブ１２と各フ
ランジ１０、１１とが全体として前方視Ｈ型に形成され
る。その後、ウェブ１２の上部と上フランジ１０とから
形成される左右方の隅部が長手方向に数カ所仮溶接さ
れ、ウェブ１２の上部が上フランジ１１の上面に固定さ
れる。これにより、仮溶接状態の溶接Ｈ型鋼１が形成さ
れる。この状態を図２（ｄ）が示している。

【００３０】また、仮溶接状態の溶接Ｈ型鋼１の前方お
よび後方の端面の上部および下部には、Ｔ型または逆Ｔ
型の端面が形成されており、これらの端面に、帯状のフ
ランジ用タブ１５と帯状のウェブ用タブ１６から形成さ
れるＴ型または逆Ｔ型のエンドタブ１７がそれぞれ延設
される。その状態を図２（ｅ）が示している。具体的に
は、まず、上フランジ１０にフランジ用タブ１５が連続
した面を形成するように延設され、該フランジ用タブ１
５の上面に載置されウェブ１２から延設されるようにウ
ェブ用タブ１６がウェブ１２およびフランジ用タブ１５
に仮溶接される。なお、各タブ１５、１６の板厚は、本
溶接時の熱の伝導等を配慮してウェブ１２の板厚と同等
であるが、各タブのその他の寸法は本溶接に特に影響を
与えないので、取り扱い容易なサイズに定められてい
る。例えば、幅２００ｍｍ、奥行き２００ｍｍの板状体
が使用される。従って、各タブ１５、１６のサイズは、
ウェブ１２および各フランジ１０、１１のサイズには依
存しない。

【００３１】そして、エンドタブ１７が仮溶接状態の溶
接Ｈ型鋼１のＴ型または逆Ｔ型の端面に取り付けられた
後、エンドタブ１７の右方の隅部の前方端部から本溶接
が開始され、ウェブ１２下部と上フランジ１０の上面と
から形成される右方の隅部を前方から後方に向けて本溶
接され、さらに、仮溶接状態の溶接Ｈ型鋼１の後方端面
に取り付けられたエンドタブ１７（図示せず）の右方の
隅部を本溶接する。これにより、ウェブ１２下部と上フ
ランジ１０の上面との右方の隅部に溶接部１３が形成さ
れる。同様に、残りのウェブ１２と上下フランジとから
形成される隅部も本溶接される。この場合の本溶接にお
いて、ウェブ１２とこれに当接する各フランジ１０、１
１との接合面は共に溶融し、溶接金属を介して金属組織
学的に接合される完全溶込み溶接が行われることが望ま
しい。これにより、ウェブ１２と各フランジ１０、１１
の連結強度を高くすることができる。但し、ウェブ１２
と各フランジ１０、１１との接合強度が十分得られるの
で有れば、部分溶け込み溶接としても構わない。

【００３２】なお、このような溶接方法として一般的に
サブマージアーク溶接などが使用される。また、図２
（ｅ）では示していないが、溶接不良が起こらないよう
に溶接棒およびフラックスが鉛直下方に向けて本溶接で
きるように仮溶接溶接Ｈ型鋼１を傾けてもよい。さら
に、水分による溶接不良を防止する観点からフラックス
は予め乾燥したものを使用することが望ましい。

【００３３】ところで、ここでは、仮溶接状態の溶接Ｈ
型鋼１の長手方向の両端面にエンドタブ１７を取り付け
た後、ウェブ１２と各フランジ１０、１１とを本溶接し
ているが、溶接不良を防止することができるので有れば
特にこの方法に限定するものではない。例えば、仮溶接
状態の溶接Ｈ型鋼１のサイズが小さい場合には、サイズ
の大きな溶接Ｈ型鋼に比べて裁断加工量が少ないので、
仮溶接状態の溶接Ｈ型鋼１の両端面にエンドタブ１７を
取り付けず、その長手方向の両端部を厚く裁断加工する
こともできる。

【００３４】このように製造された溶接Ｈ型鋼１は、溶
接歪みにより、ウェブ１２が各フランジ１０、１１に対
して傾いた状態に、または各フランジ１０、１１が断面
視傘折れ状態になる場合がある。そこで、上記の本溶接
が完了した後、溶接Ｈ型鋼１の溶接歪みを除去するた
め、プレス矯正機、または点加熱法および線状加熱法を
用いて溶接Ｈ型鋼１の形状を矯正する。

【００３５】溶接Ｈ型鋼１の溶接歪みを除去した後、図
２（ｆ）に示すように、溶接Ｈ型鋼１を右方に倒し、両
フランジ１０、１１の外側の面をプレス（図示せず）な
どで押圧し固定する。その後、図２（ｇ）中の一点鎖線
が示すように、溶接Ｈ型鋼１の両端部ＣＵ−ＣＵをウェ
ブ１２の中心ＣＬ−ＣＬに対して略垂直に裁断加工す
る。ここで、図２（ｇ）は、図２（ｆ）に示す溶接Ｈ型
鋼１を右側から視た側面図である。なお、溶接Ｈ型鋼１
の両端部ＣＵ−ＣＵの裁断加工に際して、帯鋸盤、ガス
裁断加工機、レーザ裁断加工機またはウオータジェット
裁断加工機などを使用することができる。

【００３６】さらに、両端部ＣＵ−ＣＵを裁断した溶接
Ｈ型鋼１を長手方向に対して所定の長さに複数分割する
こともできる。この際、溶接Ｈ型鋼１の分割面は、上記
と同様、ウェブ１２の中心ＣＬ−ＣＬに対して略垂直に
裁断加工される。その結果、長手方向の長さの異なる複
数の略同じ断面形状を有する溶接Ｈ型鋼１を製作する
際、エンドタブ１７をそれぞれの長手方向の長さに対応
する溶接Ｈ型鋼１の両端面に取り付けなくてもよい。こ
れにより、溶接Ｈ型鋼１を製作する際のエンドタブ１７
の取り付けおよび裁断工程が省略され、製作工程が短縮
するとともに溶接不良などの発生を防ぎ高い品質を維持
することができる。

【００３７】上記のような一連の工程により、溶接Ｈ型
鋼１の長手方向の両端部が裁断加工されることにより長
手方向に対して略垂直な両端面１４を製造することがで
きる。また、溶接歪みの矯正を行うことにより、図１に
示した高さＨ、長さＬ、および幅Ｗの寸法精度の高い溶
接Ｈ型鋼１を製造することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係る溶接Ｈ型鋼は、両端部を長
手方向に対して略垂直に裁断加工して長手方向に対して
略垂直な両端面を形成することにより、極めて高い仕上
寸法精度を得ることができる。その結果、現場における
組み立てなどの施工作業を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る溶接Ｈ型鋼の斜視図である。

【図２】 本発明に係る溶接Ｈ型鋼の製造方法を示す工
程図である。

【符号の説明】

１ 溶接Ｈ型鋼 １０ 上フランジ １１ 下フランジ １２ ウェブ １４ 端面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｅ０４Ｃ 3/06 Ｅ０４Ｃ 3/06 3/32 3/32

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状のウェブと、この上方および下方の
   面にそれぞれ溶接される上フランジおよび下フランジと
   を備える断面Ｈ型柱状に形成された溶接Ｈ型鋼におい
   て、 前記ウェブおよび前記上下フランジの長手方向に対して
   略垂直なＨ型の両端面が仕上加工により形成されること
   を特徴とする溶接Ｈ型鋼。
2. 【請求項２】 請求項１記載の溶接Ｈ型鋼において、 前記ウェブと各フランジとがそれぞれ本溶接される部分
   に完全溶込み溶接部が形成されていることを特徴とする
   溶接Ｈ型鋼。
3. 【請求項３】 帯状のウェブ、帯状の上フランジ、およ
   び帯状の下フランジを所定の寸法に裁断加工する第１工
   程と、 前記下フランジの一側の面に前記ウェブの一側の面を載
   置し断面逆Ｔ型になるように仮溶接により固定する第２
   工程と、 その後前記上フランジの一側の面に前記ウェブの他側の
   面を載置し全体として断面Ｈ型になるように仮溶接によ
   り固定する第３工程と、 前記ウェブと前記上フランジとから形成される断面Ｔ型
   および前記ウェブと前記下フランジとから形成される断
   面逆Ｔ型の両隅を長手方向に沿ってそれぞれ本溶接し、
   前記ウェブと各フランジとを一体として形成する第４工
   程とを有する溶接Ｈ型鋼の製造方法において、 前記第４工程は、前記一体形成された溶接Ｈ型鋼の長手
   方向の両端部を前記ウェブおよび前記上下フランジの長
   手方向に対して略垂直に裁断加工する工程をさらに含む
   ことを特徴とする溶接Ｈ型鋼の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の溶接Ｈ型鋼の製造方法に
   おいて、 前記第１工程は、前記ウェブを所定の寸法に裁断加工し
   た後、前記ウェブの各フランジと本溶接される側の角部
   を長手方向に沿って面取加工する工程をさらに備えるこ
   とを特徴とする溶接Ｈ型鋼の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３または４のいずれかに記載の溶
   接Ｈ型鋼の製造方法において、 前記第３工程は、前記ウェブと各フランジとが全体とし
   て断面Ｈ型になるように固定された後、その長手方向の
   両端面であって前記ウェブと上下フランジとから形成さ
   れるＴ型および逆Ｔ型の部分に、該部分が長手方向に延
   設されるように断面Ｔ型および逆Ｔ型の帯状のエンドタ
   ブがそれぞれ取り付けられる工程をさらに備えることを
   特徴とする溶接Ｈ型鋼の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項３乃至５のいずれかに記載の溶接
   Ｈ型鋼の製造方法において、 前記第４工程は、本溶接の際に使用するフラックスを予
   め乾燥させる工程を含むことを特徴とする溶接Ｈ型鋼の
   製造方法。
7. 【請求項７】 請求項３乃至６のいずれかに記載の溶接
   Ｈ型鋼の製造方法において、 前記ウェブと各フランジとがそれぞれ本溶接され断面Ｈ
   型に形成された後、これらの構成部材に生じた溶接歪み
   を矯正する第５工程をさらに備えることを特徴とする溶
   接Ｈ型鋼の製造方法。