JP2007534869A - 梁端部溶接用調整体 - Google Patents

Abstract

構造用Ｉ形梁端部と梁対柱取付端部構成部品との間の溶接の調整（下拵え）で、溶接トラフの生成において梁フランジ材を切り欠かない調整方法である。この方法では、溶接トラフとなる空間が端部構成部品に生成され、このトラフは溶融溶接材料のためのランオンおよびランオフ領域を確定するのに十分な全長のトラフとされ、該領域はフランジの対向横方向端から横側外向きに延在する。梁のフランジと取付端部構成部品との間で、端部タブの使用を要することなく、また従来使用された裏当て棒を使用する必要もなく、全断面溶接が達成される。

Description

本発明の構造および方法は、建築用骨組み構造において梁を柱に結合するために使用される、Ｉ形梁の端部と梁取付端部構成部品との間の接合インタフェースとしての構造用溶接用調整体に関する。

重層建築物の建築用骨組み等、鉄骨建築用骨組みの構築においてＩ形梁の端部が柱の側部に固定されるときには、その梁端部と適切な隣接梁端部接合構造との間を、直接溶接接合することが一般的とされる。これらの溶接を確立する調整（下拵え）においては、Ｉ形梁の端部でフランジの長手横端部から材料を取り除くことが同じく一般的とされ、梁端部が、溶接固定が意図された梁端部構造と適切な密着関係に至ったときに、トラフが使用され、溶接材料を受け入れる前記トラフを作るために、前記材料が取り除かれる。さらに、トラフの端部を延長してフランジの幅一杯に亘る全溶接断面を確保するために、端部タブが通常加えられる。また、全断面溶接の達成を支援し、溶融溶接材料が梁端部の接合領域から流れることを防止するために、裏当て棒を加えるのも慣例とされる。

端部タブおよび裏当て棒の使用を伴うこの施工法は、溶接材料を用意する工程を増加させ、建設コストを増加し、ひいては溶接部近辺の潜在的な応力生起領域を除去するために、端部タブおよび裏当て棒を最終的には削り取る等して取り除かなければならないため、一層経費増を招く可能性がある。

本発明は、簡潔、効果的且つ実用的な方法でこれらの問題に取り組む。

本発明の好適且つ最良の実施形態および実施方法は、梁端部のフランジ自体ではなく、梁端部を溶接する梁取付端部構成部品に、長細く、溶接材料を受け入れる複数のトラフを作り出すことを伴う。これらのトラフはＩ形梁のフランジに対して、直接的に対面して整合するように位置付けされ、前記トラフは梁のフランジの横側端部を、横方向に越えて延在する対向端部領域を含む長さとするように用意される。それらの端部領域は、溶融した溶接材料のためのランオンおよびランオフ領域として機能することによって、端部タブ等を加える必要性がなくなる。

本発明の変更形態においては、前述のトラフ端部領域が溶融溶接材料のための壁を設けた収容ポケットとなるように形成される。

本発明の構造および技法により提供され且つ達成されるそれらおよび他の特徴と長所は、以下の詳細な説明を添付の図面とともに読解することによってさらに明らかになろう。
図１乃至図３から説明を始めると、図中、全体として符号１０で示されるものは、重層建築用骨組みの一部分であり、同建築用骨組みは、直立中空で方形断面の柱（柱の１つが切り欠いてあり、符号１２で示される）と、水平で相互接合するＩ形梁（Ｉ形梁の４つが切り欠いてあり、符号１３、１４、１５、１６で示される）と、モーメントおよび重力負荷を伝達する内側および外側のカラー構造の組（符号１８で示される）とを含み、当該カラー構造の組は、柱と梁との間の節点接合を形成するように作用する。柱１２の長手方向軸線は、符号１２ａにて示す。梁１３、１４、１５、１６の各長手方向軸線は、符号１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａにて示す。

各カラー構造の組においては、内側カラー１８ａのような内側カラーが、溶接により四囲を巡るように柱１２の４つの外面に接合され、それらの内側カラーに、外側カラー１８ｂのような外側カラーが、雄雌式で重力固定式の咬合部分構造（本明細書では具体的に詳述せず）を介して着座し、外側カラーは関係する内側カラーの周囲で角締めされる。それらのカラー構造の具体的詳細は本発明のいずれの部分も形成しない。しかし、本発明に関わるものは、外側カラー１８ｂが、またはカラー構造をここでは使用しない場合には、他に何らかの、全体として平板状の梁端の端部構成部品を使用する節点接合形態が、構成部品１８ｃ等の４つの全体として平板状の構成部品から構成され、梁取付端部構成部品を形成し、且つ本明細書ではそのように称され、本発明によって作られた溶接用調整体を介してＩ形梁端部に溶接されるという事実である。これらの溶接用調整体は、溶接材料が充填され（図２および図３に示す通り）、図２および図３の暗色の特徴部１９として、全体に（且つ模式的にのみ）示す。それらの溶接接合が存在する部位は、本明細書で総合的に接合インタフェースと称するものを構成する。以後より明らかになるように、これらの梁取付端部構成部品の正確な構造は、本発明の実施にとって決定的ではない。但し、（ａ）これらの各構成部品は、Ｉ形梁端部に、側部１８ｄのように、全体として平板状の梁取付側面（もしくは幅広部）を呈する事実と、（ｂ）この側部は該構成部品に溶接されるＩ形梁の端部の設置領域（フットプリント）と、本明細書で称されるものにわたる梁対面幅広部によって特徴付けされる事実は格別である。（図３の総括符号Ｆを付した梁設置領域を参照）。

本発明の提案する溶接用調整体１９に関して、具体的には専ら梁１３と、図中に符号１８ｃとした１つの端部構成部品と、について以下に説明する。これらの溶接用調整体および接合部は、各Ｉ形梁端部に２つずつあり、梁１３のそれらの上下２つの調整体および接合部を図２乃至図６に詳細に示す。本発明により作られた溶接用調整体の格別の１つの好適且つ最良の（実施）形態が、これらの図に示されている。図解と説明を簡潔にするため、梁１３および端部構成部品１８ｃを、図１および図２とは別の向きから見た様子を図４に示す。

特に図４乃至図６に関して、２つの溶接用調整体（溶接部とも）を、Ｉ形梁１３と、梁取付側面即ち幅広部１８ｄを伴う端部構成部品１８ｃと、の間で、符号１９にて示している。梁１３の端部表面全体、即ち幅広部は、平板状とされ、梁の長手方向軸線１３ａに対して、実質的に鉛直な共通の平面２２（図５および図６参照）に位置する。フランジ材料は取り除かれない。

梁１３の図示された端部に対して溶接される端部構成部品１８ｃに、上側及び下側の溶接材料受入トラフ２４、２６が適切に形成される。これらのトラフは、図示にて分かる通り、梁１３のフランジ端に隣り合って対向するように配置される。トラフ２４、２６のそれぞれの長さＬ_２（特に図４参照）は、梁フランジの規定の共通横寸法Ｌ_３（同じく図４参照）より大きくすることが好ましい。その結果、トラフ２４、２６は、トラフ２４において梁のフランジの横方向端部を越えて横方向に延在する、離間された端部領域２４ａ、２４ｂを有することが重要とされる。これらの領域は、本発明により、トラフ２４、２６の残余部分とともに、符号２８にて示す（硬化状態）ように、溶融した溶接材料を受け入れるためのランオンする（継続する）およびランアウト（途切れる）する、領域または帯域またはポケットとして機能する。これらの端部領域が存在することによって、余分の端部タブの存在を要することなく、梁のフランジの横方向寸法全体にわたって、強度十分なフランジ幅一杯の溶接部の生成が可能とされる。領域２４ａ、２４ｂを設けることによって、溶接工程の開始または終了に関係して溶接保全性に潜在的に可変のものがあっても、それはフランジの幅に直接沿う危険域を越え且つ外部にあることが保証される。さらに、これらの設けられたランオンおよびランオフのトラフ領域は、潜在的応力が生起する帯域を除くための溶接後処理を行う必要がない。

トラフ２４、２６はそれぞれ、端部領域２４ａ、２４ｂ等のそれぞれの端部領域とともに、本発明によって製作される溶接用調整体の１つの態様（実施形態）を構成する。
ウェブ（桁腹）１３ｂの対向側部を、溶接用調整体間の縦方向領域で幅広部面１８ｄに接合するさらに別の溶接部は図面に示さず、本発明の部分を形成しない。図６の符号２９にて大きくなく示すものは、適切な隅肉溶接部であり、当該隅肉溶接部は、概略を示したその領域で適切に形成される。

以上に説明した本発明の構造を生成するために本発明を実施する方法は、以下の工程を含んで表現できる。即ち、
（ａ）梁の２つのフランジが、梁の長手方向軸線に対して、鉛直で実質的に共通の平面内に位置するように梁端部を調整する（下拵えする）工程と、
（ｂ）端部構成部品の梁取付側面を、梁のフランジに対面する、上下の細長い溶接材料を受け入れるトラフとともに調整する工程と、
（ｃ）調整した梁端部および調整した端部構成部品を、相互に対して適切に位置付けする工程と、
（ｄ）梁および端部構成部品を接合するように、溶融した溶接材料でトラフを充填することによって、複数の溶接接合部を生成する工程とである。

さらに選択可能な別の工程は、前述のトラフの長さを対面する梁のフランジの幅より大きくすることにより、溶融溶接材料のランオンおよびランオフ領域を設ける工程を含む。
溶接中は、梁端部および端部構成部品は重力を利用して溶接部を形成するように向き合わせることが好ましい。Ａは、溶接部であり、従って溶接用調整体において１つの梁フランジの長手に沿って、好ましくは最初に形成され、次いで接合された梁端部および端部構成部品を、梁の長手方向軸線中心に対して１８０度回転させることによって、別の溶接用調整体において別のフランジの長手沿いに溶接部の作製が可能とされる。

本発明の幾分変更された実施形態を、図７および図８に示す。本発明のこの形態においては、梁取付端部構成部品は、同じく参照符号１８ｃにより識別し、トラフ３０などのトラフとともに、幾分異なった構成で上側および下側の溶接用調整体の対が用意される。各トラフ３０の（トラフ２４、２６に比して）このようにに異なった代替的形状を、これらの２つの図に明瞭に示す。前述のトラフ２４、２６は、端部領域２４ａ、２４ｂ等の端部領域の部位において、有効に開かれた端部であったが、トラフ３０の同等領域３０ａ、３０ｂはそうではない。領域３０ａ、３０ｂは、少なくとも一部分、端部構成部品１８ｃに存在する２つの離間された壁（壁３０ｃ、３０ｄ参照）によって壁が設けられた空洞部、即ちポケットとして画成される。これらの壁は、端部構成部品１８ｃの名目的な平面１８ｅ（図８参照）に対して、実質的に鉛直な線３２等の線に沿って離間されている。

梁の中間ウェブ１３ｂは、短い長さＬ_１（図８参照）を切り欠いてウェブ凹部１３ｃを設けることが好ましい。この凹部は、梁フランジが溶接用調整体トラフ内に、および棚状部３０ｅ（図８参照）といった棚状部をこえて、延びるために好都合な隙間を付与する。この構成においては、むろん、ウェブ１３ｂの端部幅広部は２つのフランジの端部幅広部と共面とされない。

本発明のこの変更においては、溶接を収容するためにＩ形梁フランジを切り欠くことはない。また、余分の端部タブを要せず、使用することもない。
前述のいずれの変更にも使用可能とされる本発明の別の形態は、梁端部構成部品の面に細長い縦溝を生成することを含み、同溝は２つの用意された溶接用調整体トラフ（上下）の間に延在し且つ対向端で開き、梁の中間ウェブ（ウェブ１３ｂ等）を挿入自在とする横幅を有する。これらの形態においては、梁の端部全体が共通の平面に位置することが可能とされ、フランジは前述の棚部３０ｅと同様に２つのトラフの領域上方に延在する。

本発明のこの変更態様に伴って加えられる実施工程は、溶融した溶接材料のスタートアップおよびランアウトを、受け入れる壁付き空洞部を画成する離間した壁を備える溶接用調整体トラフを各端に予め形成する工程とされる。

適宜、本発明の好適且つ最良の実施形態および実施方法について説明し、且つ図解したが、他の変形および変更も本発明の概念に包含されるものと認識する。

４本の長形Ｉ形梁を接合した直立柱を含む建築用骨組み構造の一部を示す簡略化した、切欠等角図であり、これらのＩ形梁が本発明の実施により用意の梁端部溶接用調整体を含む接合インタフェースにより図示の梁端部に接合された梁取付端部構成部品を介して結合される様を示す図である。 図１の中心部を概略示す拡大詳細図である。 図２の３−３線概略断面図である。 １つの梁の端部および１つの取付端部構成部品を示す拡大切欠図である。 図４の矢印５の示す方から全体として見た別の拡大切欠図である。 図５の６−６線沿いに概ね見た切欠断面図で、図の全サイズを含めるために構造の一定部分を割愛した図である。 本発明の変更態様を示す図４および図６と同様の拡大図である。 本発明の変更態様を示す図４および図６と同様の拡大図である。

Claims (6)

1. 細長い構造用Ｉ形梁の端部を、梁取付側面に溶接する方法であって、前記梁取付側面は、当初分離し、全体として平板状で、梁取付用の端部構成部品の中にあり、前記端部構成部品の梁取付側面は、前記Ｉ形梁および前記端部構成部品が、前記梁の端部の設置領域全体に広がって、相互に接合するようにされており、前記方法は、
   対象となる前記梁を調整する工程であって、前記梁の２つのフランジが、前記梁に関係する端部で終端し、概ね全体に平板状の複数の幅広部を備えており、前記複数の幅広部は、実質的に共通する平面に位置し、当該共通する平面は、前記梁の長手方向軸線に対して、全体的に鉛直の配置を保証することにより、対象となる前記梁を調整する工程と、
   前記端部構成部品の梁取付側面を調整する工程であって、一対の離間した長細いトラフを備え、前記梁および前記梁構成部品が、接合に備えて適切な相対的位置に置かれた状態で、前記トラフは、前記フランジの前述した平板状の複数の幅広部に対して、実質的に直接向かい合うように配置される、梁取付側面を調整する工程と、
   それらの相対的位置が確定した状態で、溶接接合部を生成する工程であって、前記溶接接合部は、前記トラフを溶接材料で実質的に充填することにより、前記梁と前記梁構成部品との間で溶接結合を生成する、溶接接合部を生成する工程とを含む、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、調整された前記複数のトラフは、ある長さを備えて生成され、当該長さは、各トラフの対向する端領域が、前記梁端部と前記梁構成部品との間で、前述の相対的位置を備えており、前記トラフと向かい合う前記フランジの対向する横方向端部を越えて、横方向に延在する長さであり、前記各トラフの対向する端領域は、溶接のランオンおよびランオフ帯域を形成し、前記溶接接合部を生成する工程は、溶接材料の充填およびこれらの帯域の利用を含む、方法。
3. 請求項２に記載の方法において、各トラフにおける前記ランオンおよびランオフ帯域の形成は、前記帯域のそれぞれの両端が、長細く対向して離間された壁の対によって、少なくとも部分的に画成されており、前記壁の対は、前記端部構成部品の平面に対して全体として鉛直に配置された線に沿って離間される、方法。
4. 離間されたフランジおよび介在する中間ウェブを有する長細い構造用Ｉ形梁の端部と、全体として平板状の梁取付端部構成部品の梁取付側面と、の間における溶接接合インタフェースであって、前記梁取付側面は、前記梁端部の設置領域の全体にわたる寸法とされ、対象となる前記梁端部は、実質的に全体的に共面である長細い複数のフランジによって、少なくとも部分的に画成され、前記フランジは、前記梁の長手方向軸線に対して実質的に鉛直な平面に位置する端部を有しており、前記インタフェースは、
   一対の離間された長細いトラフであって、前記トラフは前記端部構成部品に形成され、前記フランジの前記端部に対して直接的に向かい合う、一対の離間された長細いトラフと、
   前記トラフを実質的に充填する溶接材料であって、前記梁および前記端部構成部品を構造的に合体且つ接合する、溶接材料とを備える、溶接接合インタフェース。
5. 請求項４に記載のインタフェースにおいて、前記フランジのそれぞれは、離間された端部を有し、前記端部の間に画成された横方向寸法を備えており、これに関係する対向した前記トラフは、前記端部を越えて横方向に延在する離間した端部領域を有する、インタフェース。
6. 請求項５に記載のインタフェースにおいて、前記端部領域のそれぞれは、離間して対向する一対の壁によって、少なくとも部分的に画成され、前記一対の壁は、前記端部構成部品の前記平面に対して、全体として鉛直に配置された線に沿って離間される、インタフェース。

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