JP2005264709A - 鉄骨構造物の柱梁接合部つばなし工法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、建築鉄骨柱梁接合部はダイアフラムが柱から張り出して、ダイアフラム外周部が傘折れ現象・熱歪み脆化・壁の取り合いの悪さ等により目違い・脆化・内部空間の縮小等を起こして、問題になっている。
【解決手段】本発明では、建築鉄骨構造物において、柱短部材とダイアフラム部材から構成されるパネル部材と、柱長部材を溶接接合する場合に、ダイアフラム外周部材端部の一部又は全周が柱短部材及び柱長部材の外表面近傍又は内表面近傍に位置するようにして、柱梁接合部の少なくとも該柱長部材溶接部と梁端溶接部を繋げて多層盛りの一つの溶接部で製作することにより解決した。
【選択図】 図９

Description

本発明は、建築鉄骨構造物の柱梁接合部において、角形鋼管及びＨ形鋼の柱短部材とダイアフラム部材から構成されるパネル部即ちサイコロ部分の柱及び梁とを接合する技術の方法に関するものである。

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と短い角形鋼管等の柱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、サイコロの短い柱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と短い柱２又は５との溶接も短い柱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と短い柱２又は５との本溶接６を実施している。

更に、特願２０００−２０２５８２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を含めて開先加工して、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。

また、特願２００２−０６１３２６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２５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。

また、図７に示すように、角形鋼管柱５の内面側にＨ形鋼梁フランジと同じ高さの位置に内ダイアフラム１を取り付ける方法が用いられることがある。但し、この場合は、該内ダイアフラム１の近くで角形鋼管５を分割切断してから該内ダイアフラム１及び該切断箇所を溶接接合する必要がある。

また、特願平０５−０２４０６７にあるように、角形鋼管柱にＨ形鋼梁を貫通させて、同時に、Ｈ形鋼梁フランジに並列して溶接した通しプレートを角形鋼管柱に貫通させる柱・梁接合部構造が公開されている。
特願２０００−２０２５８２ 特願２００２−０６１３２６ 特願平０５−０２４０６７

従来の建築鉄骨柱梁接合部は、角形鋼管を用いた場合、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・柱短部材２・裏当金１０・エンドタブ等部材が多く、溶接６は柱短部材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、ダイアフラムと梁フランジ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。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を短柱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、短柱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。

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が柱５の外に突出して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。

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、該スカラップが存在すると、梁に曲げモーメントが掛かった場合に、スカラップ１１が空間部であり曲げモーメントの伝達を阻害している。そのうえ、従来はサイコロの内部は肉薄の角形鋼管壁に囲まれた空間なので、元々ウエブを通じて梁に掛かる曲げモーメントを柱に伝達しがたい状態である。

また、柱から梁が通常２〜４方向に張り出しているが、該梁は必ずしも同じせいとはならず、該せいの相違があった場合は梁フランジ位置に新たにダイアフラムを設ける等の処置が必要になってきて鉄骨製作の手間が大きく増加すると言う問題がある。

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。

従来、建築鉄骨の組立は、工場においてサイコロと短尺梁即ちブラケット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、元々長尺の角形鋼管等を切断して溶接するという手間の掛かる工程をかけている。その分だけ切断精度や溶接歪みが問題となる。

一方、図７に示す内ダイアフラム方式の柱梁接合部は、角形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角形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、内ダイアフラム１と角形鋼管柱５の外側のＨ形鋼梁フランジとの高さ位置を合わせることが難しくてずれが生じやすいと言う問題があり、その場合、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。

また、特願平０５−０２４０６７にあるように、角形鋼管柱にＨ形鋼梁を貫通させて、同時に、Ｈ形鋼梁フランジに並列して溶接した通しプレートを角形鋼管柱に貫通させる柱・梁接合部構造が公開されているが、柱への貫通孔及び貫通材が多くて材料費用のみならず孔加工及び溶接施工費用が従来法に比較して高くなるという問題がある。更に、通しプレートとフランジプレート接合端部で応力集中があり強度的に弱くなる傾向がある。

更に、図２０に示す用に、梁端部側面２１に応力集中があり、梁の破断位置はこの部分になることが多く、梁強度を低下させている。

目的
本発明は、建築鉄骨構造物の柱梁接合部熱歪み・熱歪み脆化を防止し・スカラップ加工・溶接開先加工を単純化して省力化すると共に、応力集中を緩和し、該仕口部の強度及び塑性変形性能を向上させると共に、製作コストを低減させることを目的とする。

このような諸課題を解決するために、種々研究した結果、図１に示す部材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、図８に示すように柱５とダイアフラム１との溶接部６を、梁４とダイアフラム１との溶接部７に近接させて両溶接部を一体化することを見いだした。また、ダイアフラムの板厚を大きく増加させるか、又は、ダイアフラム間に梁ウエブの延長線上にスティフナーを設けることにより、梁ウエブに梁フランジに掛かる曲げモーメントの一部を負担させることを見いだした。

そこで、請求項１に係る発明では、発明の第１の構成は、建築鉄骨構造物において、柱短管部材とダイアフラム部材から構成されるパネル部材即ちサイコロと、柱長管部材を溶接接合する場合に、ダイアフラム外周端部の一部又は全周が柱短部材及び柱長管部材の外表面近傍又は内表面近傍に位置させてダイアフラムが柱の外面に張り出さないようにするようにすることであり、発明の第２構成は、柱梁接合部の少なくとも該柱長管部材溶接部と梁端溶接部を繋げて多層盛りの一つの溶接部で製作することであり、これらの構成により鉄骨構造物を製作する方法である。本発明においては、該柱長管部材溶接部と梁端溶接部を個別に溶接し、両者を繋げて一体化させることを特徴とする。発明の新規性は、ダイアフラムが柱の外面に張り出さないようにすることと、梁接合部の少なくとも該柱長管部材溶接部と梁端溶接部を繋げて多層盛りにすることを組み合わせたことにある。

請求項２に係る発明では、請求項１の構成に加えて、ダイアフラム部材の板厚を梁せいの８分の１（１２．５％）以上に大きくして、ダイアフラムとＨ形鋼梁ウエブとを直接に溶接接合させることを構成要素に加えている。本発明の新規性は、請求項１の新規性に加えて、ダイアフラムの板厚を梁せいの８分の１（１２．５％）以上に増加させることにより実効的に梁フランジだけでなく梁ウエブにも梁に掛かるモーメントを負担させることにある。

請求項３に係る発明では、請求項１の構成に加えて、ダイアフラム部材の板厚を大きくして、せい及び方位の異なる梁の２枚以上のフランジを１枚のダイアフラムに溶接接合させることを構成要素に加えている。本発明の新規性は、請求項１の新規性に加えて、せい及び方位の異なる梁の２枚以上のフランジを１枚のダイアフラムに溶接接合させることにある。

請求項４に係る発明では、請求項１の構成に加えて、ダイアフラムへ取り付けて、該スティフナーと該梁ウエブとを溶接接合させることを構成要素としている。本発明の新規性は、請求項１の新規性に加えて、梁ウエブの延長上へ梁ウエブの厚さ以上で且つ梁せいの８分の１（１２．５％）以上の高さのスティフナーと該梁ウエブとを溶接接合させることにより、実効的に梁フランジだけでなく梁ウエブにも梁に掛かるモーメントを負担させることにある。該スティフナーの高さは、大きいほど効果的であるが、望むらくは梁せいの１５％から３０％の範囲が梁せいの縮減に対し経済的で効果的である。

請求項５に係る発明では、請求項１、２、３、又は４の構成に加えて、ダイアフラム部材の外周端部の片側又は両側に溶接開先を取ることを構成要素にしている。本発明の新規性は、主に、請求項１に係る発明の新規性に加えて、ダイアフラム部材の外周端部の片側又は両側に溶接開先を取り、該柱長管部材溶接部と梁端溶接部を繋げて多層盛りにすることにある。この場合、柱長管部材端部又は柱短管部材の溶接開先加工を省略することができて、ダイアフラムのラメラーテア発生の確率を下げる効果がある。

請求項６に係る発明では、請求項１、２、３、又は４の構成に加えて、ダイアフラム部材の硫黄の化学成分量を０．００４％以下にすることを構成要素にしている。
本発明の新規性は、主に、請求項１に係る発明の新規性に加えてダイアフラム部材の硫黄の化学成分量を０．００４％以下にすることすることにある。

請求項７に係る発明では、請求項１、２、３、４、５、又は６の構成に加えて、柱、梁、ダイアフラムの内の一部材又は複数部材の端部裏面に溶接肉盛を施工した後に溶接開先加工を行い、柱梁接合部を製作することを構成要素にしている。本発明は、これらの構成から鉄骨構造物を製作する方法である。本発明の新規性は、請求項１又は２又は３に係る発明の新規性に加えて、部材の端部裏面に溶接肉盛を施工した後に溶接開先加工を行い、柱梁接合部を製作することにある。

請求項８に係る発明では、請求項１、２、３、４、５、６、又は７の構成に加えて、フランジ端部継手溶接後、該フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの側面、上面、又は裏面に肉盛溶接することを構成要素にしている。本発明の新規性は、請求項１、２、３又は４に係る発明の新規性に加えて、フランジの側面、上面、又は裏面に肉盛溶接することである。

請求項１に係る発明では、ダイアフラムが柱の外径より外にはみ出ていないので、ダイアフラムの柱外面からのはみ出し分即ち「つば」の溶接曲がり変形いわゆる傘折れ現象が無く、建物外壁製作の取り合いが良くて、且つ、ダイアフラムの張り出しの分だけ室内空間が増加するという効果がある。少なくとも柱長部材溶接部と梁端溶接部を個別に溶接し、両者を繋げて一体化させることにより、２カ所の柱・ダイアフラム間の溶接とダイアフラム・梁端の溶接によるダイアフラム張り出し部の熱歪脆化を防止することができる。ダイアフラムの使用材料が従来よりも減少し省資源になる。また、少なくとも柱長部材溶接部と梁端溶接部を個別に溶接し、両者を繋げて一体化させることにより、柱と梁の応力の伝達がスムーズになる。また、該一体化により、溶接量が低減し溶接能率が向上する。

請求項２に係る発明では、請求項１の効果に加えて、Ｈ形鋼梁ウエブにも梁の曲げモーメントを負担させる為、梁せいを小さくすることができて、梁の材料重量及び費用を低減することができる。

請求項３に係る発明では、請求項１の効果に加えて、ダイアフラムの枚数を減らすことができるので、柱へのダイアフラム取付の溶接量を減らすことができて、製作費の低減及び工期の短縮に役立つ。

請求項４に係る発明では、請求項１の効果に加えて、Ｈ形鋼梁ウエブにも梁の曲げモーメントを負担させる為、梁せいを小さくすることができて、梁の材料重量及び費用を低減することができる。

請求項５に係る発明では、請求項１の効果に加えて、ダイアフラム部材の外周端部の片側又は両側に溶接開先を取ることにより、ダイアフラムを挟んで柱短部材と柱長部材を溶接接合することによるダイアフラム端部でのラメラーテアを起こりにくくする効果がある。また、ダイアフラムと梁は目視で取付位置を近くで確認しながらそれぞれ柱短部材に溶接接合することができるので、図７に示すような通常の内ダイアフラム方式の場合よりもダイアフラムと梁との高さのずれは起きにくいと言う利点がある。

請求項６に係る発明では、請求項１から５までの効果に加えて、ダイアフラム端部でのラメラーテアを起こりにくくする効果があり信頼性の高い柱梁接合部を提供することが出来る。

請求項７に係る発明では、請求項１から６までに係る発明の効果に加えて、柱部材端・梁部材端又はダイアフラム部材端の板厚を肉盛溶接により増加させることが出来て、増加させたことによりこれら端部の応力集中を軽減させて柱梁接合部の強度を大きく向上させることが出来る。

請求項８に係る発明では、請求項１から７に係る発明の効果に加えて、梁端部側面の応力集中を軽減することが出来る。柱部材端・梁部材端又はダイアフラム部材端を肉盛溶接により強化しても柱梁接合部の破壊発生箇所は梁端になることが多い。このような状況を改善するためには、梁端部を側面・上面・裏面から補強することが必要であり、この方法により、柱梁接合部の強度が一層向上するという利点がある。

鉄骨構造物の柱梁接合部つばなし工法についての実施例について述べる。

請求項１に係る発明の実施の形態について説明する。図８は、ダイアフラム１の外周端部材端部の一部又は全周が柱短部材及び柱長部材の外表面近傍に位置させて、該ダイアフラム１が柱５の外面におおよそ張り出さないようにして、柱梁接合部の柱短部材２とダイアフラム部材１が溶接接合６されてパネル部材即ちサイコロが製作されて、該サイコロと梁端が溶接７により接合された状態を示し、更に、サイコロと梁が接合された状態から柱長部材２を溶接接合６する方法の状態を示す。この場合、柱・梁共に裏当金１０を用い、その仮付溶接８も実施している。該ダイアフラム１が柱の外面におおよそ張り出す寸法は大きくて５ｍｍ程度である。この場合、梁端部材４の溶接１７と柱長部材端溶接は溶接金属同士が繋がっており、溶接１７と６の溶接層数は溶接金属の靭性及び引張強度を確保する上で合計して４層以上であることが通常である。また、本実施例は、裏当金を取り付けているが、それぞれの部材を裏波溶接で施工することも可能である。また、図１０に示すように、ダイアフラム外周端部の一部又は全周が柱短部材及び柱長部材の内表面近傍に位置するようにして、ダイアフラム１・柱長部材５・柱短部材２の内の一つ又は二つを開先加工しないで、例えば、図１０に示すように柱短部材２に開先を取らずにダイアフラム１と柱長部材５に開先を取り、それぞれの部材を溶接接合して、柱梁接合部の少なくとも該柱長部材溶接金属部と梁端溶接金属部を繋げて多層盛りの一つの溶接金属部で製作することにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。

請求項２に係る発明の実施の形態について説明する。図１３は、ダイアフラム１の板厚を増加させて、該ダイアフラム１の外周端を角形鋼管５の外面位置にもってきて、溶接接合に裏当金１０を使用した場合の柱梁接合部の断面図であり、ダイアフラム１の板厚を通常よりも大きくしてダイアフラム１と梁ウエブ９とを溶接９Ｗで直結した場合の一例を示す。図１４は、請求項７を含めた実施例であるが、ダイアフラム１の板厚を増加させて、該ダイアフラム１の外周端を角形鋼管５外面位置にもってきて部材裏面に肉盛溶接施工をした後に継手を実施した場合の柱梁接合部の断面図であり、この場合も、ダイアフラム１の板厚を通常よりも大きくしてダイアフラム１と梁ウエブ９とを溶接９Ｗで直結した場合の一例を示す。図１３及び図１４は、上側のダイアフラムを厚くした例示であるが、通常上下ダイアフラムの板厚を大きくする。該ダイアフラムの板厚増加は大きいほど、梁ウエブからのモーメントを負担する部分が増えて効果的であり、梁せいの１２．５％以上の場合に、梁ウエブからのモーメントを効果的に負担できることを明らかにしたが、望むらくは梁せいの１５％から３０％の範囲が梁せいの縮減に対し経済的で効果的である。

請求項３に係る発明の実施の形態について説明する。図１５は、下部ダイアフラム１の板厚を通常よりも増加させて、該ダイアフラム１の外周端を角形鋼管５の外面位置に設置させて、せい及び方向の異なる梁フランジ４を２カ所以上該ダイアフラム１に取り付け、溶接接合に裏当金１０を使用した場合の柱梁接合部の断面図を示し、一枚の下部ダイアフラムに２カ所の梁フランジ４が取り付けられていて、通常なら２枚のダイアフラムに加えてその柱への取付に溶接箇所が４カ所も必要になるところであるが、本実施例では半分の２カ所に減少している。

請求項３及び７に係る発明の実施の形態について説明する。図１６は、下部ダイアフラム１の板厚を通常よりも増加させて、該ダイアフラム１の外周端を角形鋼管５の外面位置に設置し、せい及び方向の異なる梁３をそれぞれ該ダイアフラム１に取り付け、柱２，５及び梁フランジ４部材裏面に溶接肉盛１４を施して溶接接合した場合の柱梁接合部の断面図を示し、一枚の下部ダイアフラム１に２カ所の梁フランジ４がそれぞれ取り付けられていて、通常なら２枚のダイアフラムに加えてその柱への取付に溶接箇所が４カ所も必要になるところであるが、本実施例では溶接箇所は半分の２カ所に減少している。

請求項４に係る発明の実施の形態について説明する。図１７は、梁ウエブ９の延長上へ梁ウエブ９の厚さ以上で且つ梁せいの８分の１（１２．５％）以上の高さのスティフナー２２をダイアフラム１へ溶接接合２３させて、更に該スティフナー２２と該梁ウエブ９とを溶接接合２４させた断面図を示している。このスティフナーの高さは、梁せいの１２．５％以上の場合に、梁ウエブからのモーメントを効果的に負担できることを明らかにしたが、望むらくは梁せいの１５％から３０％の範囲が梁せいの縮減に対し経済的で効果的である。該スティフナー２２と該梁ウエブ９との溶接接合２４は、該スティフナー２２と柱短部材２とを突合わせ溶接又は溝溶接により接合させた後、梁ウエブ９と溶接９Ｗを実施することにより行う。なお、本実施例は、請求項７の実施例をも包含している。

請求項５に係る発明の実施の形態について説明する。図１０は、ダイアフラム１の外周端部の全周が柱短部材２及び柱長部材５の内表面近傍に位置させて、ダイアフラム１の外周端部に片側開先加工を施して、該ダイアフラム１が柱の外面に張り出さないようにして、柱梁接合部の柱短部材２とダイアフラム部材１が溶接接合されてパネル部材即ちサイコロが製作されて、該サイコロと梁端が溶接７により接合された状態を示し、更に、サイコロと梁が接合された状態から柱長部材５を溶接接合する方法の状態を示す。この場合、柱・梁共に裏当金１０を用い、その仮付溶接８も実施している。図１１は、同様に、部材端部裏面に溶接肉盛を行い継手溶接した場合であり、請求項７に係る発明の実施の形態をも示す。

請求項５に係る発明に係るもう一つの実施の形態について説明する。図１２は、ダイアフラム１の外周端部のほぼ全周が柱短部材２及び柱長部材５の外表面近傍に位置させて、ダイアフラム１の外周端部に両側即ちＫ形開先加工を施して、該ダイアフラム１が柱の外面に張り出さないようにして、柱梁接合部の柱短部材２とダイアフラム部材１が溶接接合されてパネル部材即ちサイコロが製作されて、該サイコロと梁端が溶接７により接合された状態を示し、更に、サイコロと梁が接合された状態から柱長部材５を溶接接合する方法の状態を示す。この場合、柱・梁共にその端部裏面に肉盛溶接を実施している。該肉盛溶接の代わりに裏当金を用いても良いが、本実施例は該肉盛溶接を実施した例であり、従って、図１２は、請求項７に係る発明の実施の形態をも示す。

請求項６に係る発明の実施の形態について説明する。現在のＪＩＳ Ｇ３１３６のＳＮ４００Ｃ及びＳＮ４９０Ｃではラメラーテアを防止するために鋼板の硫黄量を０.００８％以下に規定している。しかし、調査の結果、十分なラメラーテア防止を行うためには０.００４％以下に制限する方が望ましいことを明らかにした。請求項３に係る発明では請求項１に係る発明に加えてダイアフラム部材の硫黄の化学成分量を０.００４％以下にすることを特徴とする鉄骨構造物を製作する方法を提供するものである。

請求項７に係る発明の実施の形態について説明する。請求項７に係る発明では、図９に示すように、梁フランジ４の端部、柱短部材２の端部及び柱長部材５の端部のそれぞれの裏面に肉盛溶接を施工して開先加工を実施した後、開先加工していないダイアフラム１の端部と柱短部材５の端部を溶接し、ダイアフラム１の端部端面と梁フランジ４の端部を溶接接合して、次に、開先加工していないダイアフラム１の端部と柱長部材５の端部とを溶接接合して、梁４の端部溶接と一体化させる場合を示している。

また、請求項７の発明実施例において、図１１に示すように、ダイアフラム１の外周端部の全周が柱短部材及び柱長部材の内表面近傍に位置させて、ダイアフラムの外周端部に片側開先加工を施して、該ダイアフラム１が柱の外面に張り出さないようにして、梁フランジ４の端部、柱短部材５の端部及び柱長部材５の端部のそれぞれの裏面に肉盛溶接を施工して開先加工を実施した後、柱梁接合部の柱短部材２とダイアフラム部材１が溶接接合されてパネル部材即ちサイコロが製作されて、該サイコロと梁端が溶接７により接合された状態を示し、更に、サイコロと梁が接合された状態から柱長部材２を溶接接合する方法の状態を示す。

請求項８に係る発明の実施の形態について説明する。図１８に、請求項１から７の発明に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの側面に肉盛溶接２０することにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は幅フランジ厚さ程度、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁端に向かって次第に肉盛高さを大きくすることが望ましい。

請求項８に係る発明の実施の形態について説明する。図１９に、請求項１から７の発明に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの上面に梁の軸方向に細長い肉盛溶接２０をすることにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は幅１０〜３０ｍｍ、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁中央側の肉盛溶接端部をなだらかに仕上げてテーパにすることが望ましい。

請求項８に係る発明の実施の形態について説明する。図２０に、請求項１から７の発明に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの上面に梁の軸方向に広幅に肉盛溶接２０をすることにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は、幅は梁フランジ幅程度、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁中央側の肉盛溶接端部をなだらかに仕上げてテーパにすることが望ましい。

請求項８に係る発明の実施の形態について説明する。図２１に、請求項１から７の発明に掛かる梁フランジ端部継手溶接７又は１７の後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの上面に梁の軸方向に広幅に且つ梁側面側を長く肉盛溶接２０をすることにより鉄骨構造物を製作する方法を示す。この肉盛寸法は、幅は梁フランジ幅程度、長さ２０〜２００ｍｍ、高さ３〜１０ｍｍが適当である。応力集中緩和のためには、梁中央側の肉盛溶接端部をなだらかに仕上げてテーパにすることが望ましい。

従来の建築鉄骨柱梁接合部の立体図の一例 従来の建築鉄骨柱梁接合部の角形鋼管・ダイアフラム・梁フランジ接合部の断面図 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 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 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 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 角形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 ダイアフラムの外周端を角形鋼管外面位置にもってきた場合の裏当金使用の柱梁接合部の断面図 ダイアフラムの外周端を角形鋼管外面位置にもってきた場合の肉盛溶接施工の柱梁接合部の断面図 ダイアフラムの外周端を角形鋼管内面位置にもってきた場合の裏当金使用の柱梁接合部の断面図 ダイアフラムの外周端を角形鋼管内面位置にもってきた場合の肉盛溶接施工の柱梁接合の断面図 ダイアフラム外周端を柱外面に合わせて、該ダイアフラム外周端をＫ開先加工して柱及び梁端部を斜め開先加工せずにその裏面を肉盛溶接施工した柱梁接合部の断面図 ダイアフラムの板厚を増加させて、該ダイアフラムの外周端を角形鋼管外面位置にもってきた場合の裏当金使用の柱梁接合部の断面図 ダイアフラムの板厚を増加させて、ダイアフラムの外周端を角形鋼管外面位置にもってきた場合の肉盛溶接施工の柱梁接合部の断面図 ダイアフラムの板厚を増加させて、該ダイアフラムの外周端を角形鋼管外面位置に設置し、せい及び方向の異なる梁を該ダイアフラムに取り付けた場合の裏当金使用の柱梁接合部の断面図。破線で示した梁３は実線の梁と直角方向にある。 ダイアフラムの板厚を増加させて、該ダイアフラムの外周端を角形鋼管外面位置に設置し、せい及び方向の異なる梁を該ダイアフラムに取り付けた場合の肉盛溶接施工の柱梁接合部の断面図。破線で示した梁３は実線の梁と直角方向にある。 梁ウエブの延長上へ梁ウエブの厚さ以上で且つ梁せいの８分の１（１２．５％）以上の高さのスティフナーをダイアフラムへ取り付けて、該スティフナーと該梁ウエブとを溶接接合させた断面図 梁端部側面に肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部の上面図 梁端部上面に梁の軸方向に細く肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部の上面図 梁端部上面に梁の軸方向に幅広く肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部の上面図 梁端部上面に梁の軸方向に幅広く且つ梁の側面近くを長く肉盛溶接を実施した場合の柱梁接合部の上面図

符号の説明

１ 建築鉄骨柱梁接合部のダイアフラム。本発明では、角形鋼管だけでなくＨ形鋼を直角に横切る貫通板のことをダイアフラムという。
２ ダイアフラム間の短かい柱で柱短部材と言い、通常は角形鋼管又はＨ形鋼である。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 せいの低いＨ形鋼梁
４ Ｈ形鋼梁フランジ
４Ａ Ｈ形鋼梁フランジせい即ち高さ
５ 角形鋼管又はＨ形鋼の柱のパネル部材に使うものを柱短部材といい、柱のシャフト部材に使うものを柱長部材と言う。
６ 柱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
９ｗ Ｈ形鋼梁ウエブ取付溶接
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 フランジ又は柱などの部材
１３Ｃ 部材１３の開先切断位置
１４ 部材裏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 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 スティフナー
２３ スティフナーのダイアフラムへの取付溶接
２４ スティフナーと柱短部材との溶接接合
２５ 薄鋼板

Claims (8)

1. 建築鉄骨構造物において、柱短部材とダイアフラム部材から構成されるパネル部材と、梁部材及び柱長部材とを溶接接合する場合に、ダイアフラム外周端部の一部又は全周が柱短部材及び柱長部材の外表面近傍又は内表面近傍に位置するようにして、柱梁接合部の少なくとも一カ所について該柱長部材溶接金属部と梁端溶接金属部を連結して多層盛りの一つの溶接金属部を形成させることにより鉄骨構造物を製作する方法
2. 請求項１に記載の発明において、ダイアフラム部材の板厚を梁せいの８分の１（１２．５％）以上に大きくして、ダイアフラムとＨ形鋼梁ウエブとを溶接接合させて、Ｈ形鋼梁ウエブにも梁の曲げモーメントを負担させることを特徴とする鉄骨構造物の製作方法
3. 請求項１に記載の発明において、ダイアフラム部材の板厚を大きくして、高さ位置及び方位の異なる２枚以上の梁フランジを該ダイアフラムの板厚内に溶接接合させることを特徴とする鉄骨構造物の製作方法
4. 請求項１に記載の発明において、梁ウエブの延長上へ梁ウエブの厚さ以上で且つ梁せいの８分の１（１２．５％）以上の高さのスティフナーをダイアフラムへ取り付けて、該スティフナーと該梁ウエブとを溶接接合させることを特徴とする鉄骨構造物の製作方法
5. 請求項１、２、３、又は４に記載の発明において、ダイアフラム部材の外周端の片側又は両側に溶接開先を取ることを特徴とする鉄骨構造物を製作する方法
6. 請求項１、２、３、又は４に記載の発明において、ダイアフラム部材の硫黄の化学成分量を０.００４％以下にすることを特徴とする鉄骨構造物を製作する方法
7. 請求項１、２、３、４、５、又は６に記載の発明において、柱、梁、ダイアフラムの内の一部材又は複数部材の端部裏面に溶接肉盛を施工した後に、表側に溶接開先加工を行い、柱梁接合部を製作することにより鉄骨構造物を製作する方法
8. 請求項１、２、３、４、５、６、又は７に記載の発明において、梁フランジ端部継手溶接後、該梁フランジ端部継手溶接部に繋げてフランジの側面、上面、又は下面に肉盛溶接することにより鉄骨構造物を製作する方法
   

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