JP2010261219A - 鋼管補剛ブレース材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平鋼の曲げ加工を不要にすると共に、鋼管の破断を防止し、適切なクリアランスを確保できる補剛鋼管を形成することができるブレース材の製造方法、およびこれによるブレース材を提供する。
【解決手段】鋼管補剛ブレース材１００は、主軸材１１および副軸材１２からなる軸材１０と、これを包囲する４枚の平鋼２１、２２、２３、２４の側縁同士を互いに接合した補剛鋼管２０とを有し、補剛鋼管２０は、主軸材１１の側縁部が対向する内側隅部２５ａ、２６ａが隅肉溶接Ｗ１によって、外側角部２５ｂ、２６ｂが部分溶け込み溶接Ｗ２によって断面く字状の補剛部材２５、２６に形成された後、補剛部材２５、２６の側縁同士が当接され、外側角部２７ｂ、２８ｂが部分溶け込み溶接Ｗ３によって仮組みされ、外側角部２５ｂ、２６ｂおよび外側角部２７ｂ、２８ｂに部分溶け込み溶接Ｗ４およびＷ５が実施されたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋼管補剛ブレース材およびその製造方法、特に、建築物等の鋼構造物に設置される鋼管補剛ブレース材、およびその製造方法に関する。

鋼構造物に設置される鋼管補剛ブレース材は、平鋼からなる軸材を補剛鋼管の対角線の位置に挿入して、軸材の長手方向に圧縮力が作用したときに面外（長手方向に直角方向）の撓みを拘束することによって、エネルギー吸収能力を大きくするようになっている。
このとき、軸材と補剛鋼管内面とが摺動しても摩擦音の発生を防止するためや摩擦を低減するために、ライナープレ−トを両者の隙間に挿入したり、鋼構造物への設置を確実にするために、軸材の管軸方向の端部に補剛鋼管の対角線の長さより幅の広い継手部材（以下「端部材」と称している）を設置したりしている。
そして、ライナープレ−トの挿入を容易にすると共に、端部材の形状の自由度を高めることができるブレース材（鋼管補剛ブレース材に同じ）の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１３２１１２号公報（第３−４頁、図２）

前記特許文献１に開示されたブレース材の製造方法は、一対の鋼板を断面コ字状または断面く字状に曲げ加工し、これらを軸材を囲むように配置して、それぞれの側縁を相互に溶接接合して断面矩形状の補剛鋼管を形成するものである。
このため、ライナープレートの配置が容易になると共に、隙間の精度が高まり、補剛効果を高めている。また、端部材の形状を補剛鋼管の大きさに左右されないで選定することを可能にしているものの、以下のような問題があった。
（あ）補剛鋼管が長尺であるため、長尺の平鋼を精度良く曲げ加工するためには、相当能力の高いプレス機が必要となる。このため、製造するための設備上の制約から、製造者（ファブリケーター）が限定される。
（い）平鋼を曲げ加工して形成された補剛鋼管については、軸材が対向する補剛鋼管の外側角部の曲率半径は、平鋼の板厚が６ｍｍ以上の場合、板厚の１０倍以上にする必要があり、板厚の１０倍未満にする場合には特別な材料認定を取得する必要がある（建築基準法「Ｈ１２建告２４６４第１三号ハ」参照）。このため、面外座屈を確実に抑えるためには特別な材料認定を取得する必要がある。

そこで、曲げ加工を不要とし、かつ軸材を囲むように配置できる補剛鋼管の製作方法として、平鋼４枚を角形状に溶接して組み立てる方法（以下「溶接４面ボックス」と称している）が考えられる。しかし、鋼管補剛ブレース材の補剛鋼管として溶接４面ボックスを用いる場合、以下のような問題があった。
（う）主軸材の側縁近傍では、主軸材の面外座屈により補剛鋼管を内側から押し広げる力が加わるため、鋼管角部の溶接に、板厚内面側に未溶着部がある部分溶け込み溶接を用いると、補剛効果が低減し、鋼管が破断する起点となる。
（え）鋼管角部の溶接に、板厚全厚を溶接する完全溶け込み溶接を用いる場合、鋼管内側（鋼管内面側）に裏当て金を設ける必要があり、軸材あるいはライナープレートと接触し、適切なクリアランスが確保できない。

本発明は上記問題を解決するものであって、平鋼の曲げ加工を不要にすると共に、鋼管の破断を防止し、かつ適切なクリアランスを確保できる補剛鋼管を形成することができるブレース材の製造方法、および該製造方法によって製造されたブレース材を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る鋼管補剛ブレース材は、平鋼からなる主軸材と、該主軸材を包囲して該主軸材の面外変形を拘束するための補剛鋼管と、を有するものであって、
前記補剛鋼管が、４枚の平鋼の側縁を突き合わせて、外側角部を部分溶け込み溶接によって形成し、かつ、前記主軸材の側縁に対向する鋼管内側隅部を隅肉溶接によって形成し、断面矩形状に形成されたものであることを特徴とする。

（２）また、前記（１）において、前記補剛鋼管の隅肉溶接された内側隅部と前記主軸材の側縁との隙間に、ライナープレートが配置されていることを特徴とする。

（３）また、前記（１）または（２）において、前記主軸材の側面に平鋼からなる副軸材が設置されていることを特徴とする。

（４）また、前記（１）乃至（３）の何れかにおいて、前記主軸材の軸方向の端部に、前記補剛鋼管の対角線の長さより幅の広い平鋼からなる端部材が設置されていることを特徴とする。

（５）本発明に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法は、平鋼からなる主軸材と、該主軸材を包囲して該主軸材の面外変形を拘束するための補剛鋼管と、を有する鋼管補剛ブレース材の製造方法であって、
一対の平鋼の側縁を突き合わせて、内側隅部を隅肉溶接によって本溶接すると共に、外側角部を部分溶け込み溶接によって軸方向に断続的に仮溶接して、断面く字状の補剛部材を形成する工程と、
前記補剛部材の本溶接された内側隅部に前記主軸材の側縁が対向した状態で、一対の補剛部材の側縁を突き合わせて、外側角部を部分溶け込み溶接によって軸方向に断続的に仮溶接して、断面矩形状の補剛鋼管を仮組みする工程と、
前記補剛鋼管の仮溶接された外側角部を部分溶け込み溶接によって本溶接して、補剛鋼管を本組みする工程と、を有することを特徴とする。

（６）また、前記（５）の補剛鋼管を本組みする工程において、前記補剛鋼管の仮溶接された外側角部のうちの２箇所の外側角部を、並列配置した半自動溶接機で同時に本溶接することを特徴とする。

（７）また、前記（５）または（６）において、前記補剛鋼管を仮組みする工程の前に、前記補剛部材の本溶接された内側隅部と前記主軸材の側縁との隙間に、ライナープレートを配置する工程を有することを特徴とする。

（８）また、前記（５）乃至（７）の何れかにおいて、前記主軸材の側面に平鋼からなる副軸材が設置されていることを特徴とする。

（９）また、前記（５）乃至（８）の何れかにおいて、前記主軸材の軸方向の端部に、前記補剛鋼管の対角線の長さより幅の広い平鋼からなる端部材が設置されていることを特徴とする。

（ｉ）本発明に係る鋼管補剛ブレース材は、補剛鋼管が、４枚の平鋼の側縁を突き合わせて、外側角部を部分溶け込み溶接によって形成し、かつ、主軸材の側縁に対向する鋼管内側隅部を隅肉溶接によって形成し、断面矩形状に形成されたものであるから、平鋼の曲げ加工を不要にすると共に、前記主軸材の面外座屈による鋼管内側からの押出し力に対して補剛鋼管の破断を防止することができる。
なお、主軸材の側縁に対向する鋼管内側隅部を除く内面隅部は隅肉溶接が実施されていないが、後者には前者にかかるほどの応力が発生しないから、補剛鋼管が破断することはない。
また、主軸材の側縁に対向する鋼管内側隅部に裏当て金を取り付ける必要がないため、補剛鋼管と軸材あるいはライナープレートとの間で、適切なクリアランスを確保することができる。

（ｉｉ）また、補剛鋼管の内側隅部と主軸材の側縁との隙間にライナープレートが配置されているから、主軸材の面外変形（撓み）を適正に拘束することができると共に、両者が摺動しても摩擦音の発生防止や摩擦の低減を図ることができる。
（ｉｉｉ）また、主軸材の側面に平鋼からなる副軸材が設置されているから、軸方向の圧縮力に対する面外変形が拘束され、吸収エネルギーが増大する。
（ｉｖ）また、主軸材の軸方向の端部に、補剛鋼管の対角線の長さより幅の広い平鋼からなる端部材が設置されているから、鋼構造物への接続が確実になり、主軸材のエネルギー吸収がより確実になる。

（ｖ）さらに、本発明に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法は、内側隅部を隅肉溶接によって本溶接すると共に、外側角部を部分溶け込み溶接の仮溶接によって補剛部材を形成する工程と、外側角部を部分溶け込み溶接の仮溶接によって補剛鋼管を仮組みする工程と、外側角部を部分溶け込み溶接の本溶接によって補剛鋼管を本組みする工程と、を有すから、平鋼の曲げ加工を不要にすると共に、溶接熱の影響による鋼管の曲がりあるいは反りを抑えて補剛鋼管を形成することができる。
（ｖｉ）また、補剛鋼管の仮溶接された外側角部のうちの２箇所の外側角部を、並列配置した半自動溶接機で同時に本溶接することによって補剛鋼管を本組みするから、溶接時に鋼管補剛ブレース材を回転させる回数を減らし、製造工程を短縮することができる。

（ｖｉｉ）また、補剛鋼管を仮組みする工程の前にライナープレートを配置する工程を有すから、ライナープレートの配置が容易になると共に、隙間の精度が高まり、補剛効果が高まっている。
（ｖｉｉｉ）また、主軸材の側面に平鋼からなる副軸材が設置されているから、軸方向の圧縮力に対する面外変形が拘束され、吸収エネルギーが増大する。
（ｉｘ）また、製造に際して端部材は補剛鋼管の内部を貫通しないから、端部材の大きさや形状が補剛鋼管の大きさに左右されることがない。このため、補剛鋼管の対角線の長さより幅の広い平鋼からなる端部材を設置することが可能になり、鋼構造物への接続が確実になり、主軸材のエネルギー吸収がより確実になる。

本発明の実施の形態１に係る鋼管補剛ブレース材を示す平面図と側面図。 本発明の実施の形態１に係る鋼管補剛ブレース材を示す正面視の断面図。 本発明の実施の形態２に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法を説明するフローチャート。 本発明の実施の形態２に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法の各工程を模式的に示す平面図、側面図および正面視の断面図。 本発明の実施の形態２に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法の各工程を模式的に示す正面視の断面図。 本発明の実施の形態３に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法の第６工程（Ｓ６）を模式的に示す正面視の断面図。 実施例の性能比較実験に用いた試験体の平面図および側面図並びに正面視の断面図。 実施の形態２に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法における補剛鋼管のバリエーションを模式的に示す正面視の断面図。 実施の形態２に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法における鋼管補剛ブレース材のバリエーションを模式的に示す一部を透過して示す側面図。

［実施の形態１］
図１および図２は本発明の実施の形態１に係る鋼管補剛ブレース材を説明するものであって、図１の（ａ）は平面図、図１の（ｂ）は側面図、図２の（ａ）は正面視の断面図（図１の（ｂ）におけるＸ−Ｘ断面）、図２の（ｂ）は図２の（ａ）の一部を拡大して示す正面視の断面図である。なお、各図は模式的に示すものであって、各部材の相対的な大きさや板厚等は図示する寸法に限定するものではない。なお、共通する部材の説明においては、符号の添え字「ａ、ｂ」の記載を省略する。

（鋼管補剛ブレース材）
図１および図２において、鋼管補剛ブレース材１００は、軸材１０と、軸材１０を包囲して主軸材の面外変形を拘束するための補剛鋼管２０と、軸材１０の長手方向の両端にそれぞれ固定され、鋼構造物（図示しない）への設置を確実にするための端部材（継手部材に相当する）３０ａ、３０ｂと、軸材１０の側縁と補剛鋼管２０の内面との隙間に配置されたライナープレート４０ａ、４０ｂと、を有している。

（軸材）
軸材１０は、補剛鋼管２０よりも短い平鋼からなる主軸材１１と、主軸材１１の両側面にそれぞれ固定される平鋼からなる副軸材１２、１３と、から形成され、断面十字状を呈している。このとき、一方の副軸材１２の側縁と他方の副軸材１３の側縁との距離（以下「幅Ｂ２」と称す）は、主軸材１１の両側縁間の距離（以下「幅Ｂ１」と称す）より小さくなっている（Ｂ２＜Ｂ１）。
なお、本発明は軸材１０を図示する形態に限定するものではなく、副軸材１２、１３が固定されていない主軸材１１のみであってもよい。

（補剛鋼管）
補剛鋼管２０は、軸材１０よりも長い断面四角形の筒状であって、４枚の平鋼２１、２２、２３、２４の側縁同士が互いに、溶接接合されている。
すなわち、平鋼２１側面に平鋼２２の側端面が当接して断面く字状を呈し、内側隅部（凹面側の当接部）２５ａが隅肉溶接Ｗ１によって、外側角部（凸面側の当接部）２５ｂが部分溶け込み溶接Ｗ４（長手方向で断続的に部分溶け込み溶接Ｗ２４）によって溶接接合されている。
また、平鋼２３と平鋼２４とが当接する内側隅部２６ａおよび外側角部２６ｂにおいても、同様に、隅肉溶接Ｗ１および部分溶け込み溶接Ｗ４（長手方向で断続的に部分溶け込み溶接Ｗ２４）が実施されている。
また、平鋼２１側面に平鋼２４の側端面が当接して断面く字状を呈し、角部（凸面側の当接部）２８ｂが部分溶け込み溶接Ｗ５（長手方向で断続的に部分溶け込み溶接Ｗ３５）によって溶接接合されている。このとき、隅部（凹面側の当接部）には隅肉溶接がなされていない。なお、平鋼２３と平鋼２２との接合も同様であるので、説明を省略する。
そして、補剛鋼管２０は、このような溶接形態によって形成されたものであるため、曲がりや反りが少なく、矯正する必要がない（これについては、実施の形態２において詳細に説明する）。

（端部材）
端部材３０ａ、３０ｂ（以下、まとめてまたは一方を「端部材３０」と称す）は、主軸材１１の長手方向の端部に固定された主端部材３１と、副軸材１２、１３の長手方向の端部に固定された副端部材３２、３３と、を有している。主端部材３１の両側面に副端部材３２、３３が固定され、断面十字状を呈している。
このとき、主端部材３１および副端部材３２は、軸方向の補剛鋼管２０に近い範囲では幅が狭くなり、補剛鋼管２０の内部に侵入している。一方、補剛鋼管２０から突出した軸方向の端部寄りにおいて、主端部材３１の両側縁間の距離（以下「幅Ｂ３」と称す）および副端部材３２の側縁と他方の副端部材３３の側縁との距離（以下「幅Ｂ４」と称す）は、何れも、補剛鋼管２０の内面の対角線の長さより十分に大きい。

なお、以上の説明において、主端部材３１および副端部材３２、３３には、鋼構造物に設置するためのボルトが貫通する貫通孔３４等が形成されているが、本発明は図示する形態に限定するものではない。たとえば、貫通孔３４等を設けずに、主端部材３１および副端部材３２、３３の端部を鋼構造物に溶接接合してもよい。このとき、鋼構造物には、主端部材３１および副端部材３２、３３が形成する端部形状と同じ端部形状に形成されたガゼットプレートが設置されることになる。

（ライナープレート）
ライナープレート４０は、主軸材１１の側縁部と補剛鋼管２０の内面との隙間に配置され、主軸材１１が面外変形（撓み）した際、面外変形が拘束される変形量が適正に設定され、補剛効果が高まっている。また、両者はライナープレート４０を介して当接し、直接摺動することがないから、摩擦音の発生防止や摩擦の低減が図られている。
なお、ライナープレートを形成する材質は限定されるものではなく、硬質の合成樹脂、あるいは天然ゴムや人工ゴム等であってもよい。

［実施の形態２］
図３〜図５は本発明の実施の形態２に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法を説明するものであって、図３は各工程を示すフローチャート、図４の（ａ）は各工程を模式的に示す平面図、図４の（ｂ）はその側面図、図４の（ｃ）はその正面視の断面図（図４の（ｂ）におけるＸ−Ｘ断面）、図５はそれぞれ各工程を模式的に示す正面視の断面図である。また、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

図３および図４において、鋼管補剛ブレース材の製造方法は、平鋼からなる主軸材１１の両側面に、それぞれ平鋼からなる副軸材１２、１３を固定して、断面十字状の軸材１０を形成する第１工程（Ｓ１）と、
軸材１０の両端部に、それぞれ断面十字状の端部材３０ａ、３０ｂを固定する第２工程（Ｓ２）とを有している。
このとき、主端部材３１の両側面にそれぞれ副端部材３２、３３を固定して断面十字状の端部材３０を形成した後、主端部材３１を主軸材１１に、副端部材３２、３３を副軸材１２、１３にそれぞれ固定しても、あるいは、主端部材３１を主軸材１１に、副端部材３２、３３を副軸材１２、１３にそれぞれ固定した後、断面十字状の端部材３０を形成してもよい。
さらに、主端部材３１と主軸材１１とが接続されたものに、副端部材３２、３３と副軸材１２、１３とを固定、すなわち、第１工程と第２工程とを同時に実行してもよい。

図３および図５の（ａ）において、次に、補剛部材２５、２６を形成する。すなわち、平鋼２１の側面に平鋼２２の端面を当接して、断面く字状を形成し、内側隅部２５ａを隅肉溶接Ｗ１によって本溶接すると共に、凸面側の角部（以下「外側角部」と称す）２５ｂを部分溶け込み溶接Ｗ２によって軸方向に断続的に仮溶接して、断面く字状の補剛部材２５を形成し、同様にして補剛部材２６を形成する第３工程（Ｓ３）を有している。以下、前記当接部を「主軸材隅部」と称す場合がある。
このとき、平鋼２２の両側縁には、予め面取り（Ｃ面取り）加工がなされているから、外面角部は、平鋼２２の板厚の中間に底があるレ型開先（片刃型開先）が形成される。また、平鋼２３、２４についても同様にして補剛部材２６を形成する。
なお、部分溶け込み溶接Ｗ２とは、溶け込み深さが平鋼２２の板厚よりも浅く、未溶着部が残っている溶接であって、長手方向（補剛鋼管２０の軸方向）で、断続的に溶接溶け込みがあるものを指している。たとえば、１ｍ間隔で、５０ｍｍの長さの１層または少数層の肉盛りを指している。

図３および図５の（ｂ）において、次に、軸材１０の主軸材１１の両側縁に、ライナープレート４０ａ、４０ｂを当接する第４工程（Ｓ４）を有している。
図３および図５の（ｃ）において、次に、軸材１０を包囲する補剛鋼管２０を仮組みする。すなわち、軸材１０の主軸材１１の両側縁が、ライナープレート４０を介して補剛部材２５、２６の内側隅部に対向するように、補剛部材２５、２６でもって軸材１０を包囲すると共に、補剛部材２５と補剛部材２６との側縁同士（正確には、平鋼２２と平鋼２３の側縁同士、平鋼２４と平鋼２１の側縁同士）を当接し、外側角部２７ｂ、２８ｂを部分溶け込み溶接Ｗ３によって軸方向に断続的に仮溶接して、断面矩形状の補剛鋼管２０を仮組みする第５工程（Ｓ５）を有している。
このとき、補剛部材２５と補剛部材２６との側縁同士の当接部（以下「副軸材隅部」と称す場合がある）に形成される内側隅部２７ａ、２８ａは溶接がなく、部分溶け込み溶接Ｗ３は部分溶け込み溶接Ｗ２に準じ、溶け込み深さが平鋼２２、２４の板厚よりも浅く、板厚方向には未溶着部が残り、長手方向には断続的な溶接であるから、内側隅部２７ａ、２８ａに外側からの溶接が溶け込むことはない。

図３および図５の（ｄ）において、次に、補剛鋼管２０を本組みする。すなわち、部分溶け込み溶接Ｗ２、Ｗ３が実行された外側角部２５ｂ、２６ｂおよび外側角部２７ｂ、２８ｂを、それぞれ部分溶け込み溶接Ｗ４，Ｗ５によって本溶接し、補剛鋼管２０を本組みする第６工程（Ｓ６）を有している。
このとき、外側角部２５ｂ、２６ｂには部分溶け込み溶接Ｗ２が長手方向で断続的に実行されているから、部分溶け込み溶接Ｗ２の上に部分溶け込み溶接Ｗ４が溶け込んだ部分溶け込み溶接Ｗ２４が部分的に実行されたことになる。
同様に、外側角部２７ｂ、２８ｂには部分溶け込み溶接Ｗ３が長手方向で断続的に実行されているから、部分溶け込み溶接Ｗ３の上に部分溶け込み溶接Ｗ５が溶け込んだ部分溶け込み溶接Ｗ３５が部分的に実行されたことになる。

以上のように、本発明に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法は、端部材３０が固定された状態の軸材１０を、外側角部２５ｂ、２６ｂが仮溶接された一対の補剛部材２５、２６で包囲し、一対の補剛部材２５、２６の外側角部２７ｂ、２８ｂを仮溶接して補剛鋼管２０を仮組みした後、矩形状を保持した状態で本溶接して本組みするから、平鋼２１等の曲げ加工を不要にすると共に、本溶接時の溶接熱の影響による平鋼２１等の曲がりあるいは反りを抑えた補剛鋼管２０を形成することができる。

［実施の形態３］
図６は本発明の実施の形態３に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法を説明するものであって、第６工程（Ｓ６）を模式的に示す正面視の断面図である。また、実施の形態２と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明は省略する。
実施の形態３では、実施の形態２における第６工程（Ｓ６）を、２連の溶接トーチを具備する溶接機（半自動溶接機）によって実行するものである。溶接機７０は、作業台７１と、作業スタンド７２と、作業スタンド７２に移動自在に設置された作業アーム７３と、作業アーム７３に設置された溶接トーチ６０ａ、６０ｂと、溶接トーチ６０ａ、６０ｂに所定の電流を供給する電源手段（制御手段を含む、図示しない）と、溶接トーチ６０ａ、６０ｂに溶接資材（溶接ワイヤー、イナートガス等）を供給する資材供給手段（図示しない）を有している。

図６の（ａ）において、両側にレ型開先が形成された平鋼２４（図５の（ｄ）参照）が水平かつ上側になるように補剛鋼管２０を回転して、作業台７１に載置する。
そして、トーチ先端６１ａ、６１ｂが平鋼２４の両側に形成されたレ型開先（外側角部）２６ｂ、２８ｂの直上に来るように設置する。
そこで、そして、作業アーム７３を移動（トーチ先端６１ａ、６１ｂが補剛鋼管２０の軸方向と平行に並走）させて、外側角部２６ｂ、２８ｂを同時に部分溶け込み溶接を行なう。
次に、補剛鋼管２０を１８０度反転させて平鋼２２が水平かつ上面に来るように設置して、以降、同様な手順で、外側角部２５ｂ、２７ｂを同時に部分溶け込み溶接を行なう。

以上のように、仮溶接された外側角部のうち、２箇所の外側角部を同時に本溶接することによって補剛鋼管２０を本組みするから、溶接熱の影響による鋼管の曲がりあるいは反りを抑えることができる。
なお、平鋼２４と平鋼２２との溶接順序は、いずれが先になってもよい。
また、本発明は溶接機７０の形式を限定するものではなく、作業アーム７３に替えて、作業台７１が移動するようにしてもよい。また、溶接トーチ６０ａ、６０ｂは、それぞれ別個の作業アームに設置されてもよい。

図６の（ｂ）において、平鋼２１の片側に、平鋼２３の片側に、そして平鋼２４の両側に、それぞれレ型開先が形成され、平鋼２２には開先が成されていないものの、図６の（ａ）に準じて、それぞれの角には外側角部２５ｂ、２６ｂ、２７ｂ、２８ｂが形成されている。
そして、外側角部２７ｂおよび外側角部２８ｂが、互いに水平かつ上側になるように補剛鋼管２０を回転して、作業台７１に載置する。
そこで、トーチ先端６１ａ、６１ｂが外側角部２７ｂ、２８ｂの直上に来るように設置し、作業アーム７３を移動（トーチ先端６１ａ、６１ｂが補剛鋼管２０の軸方向と平行に並走）させて、外側角部２７ｂ、２８ｂを同時に部分溶け込み溶接を行なう。
次に、補剛鋼管２０を１８０度反転させて、外側角部２５ｂ、２６ｂが、互いに水平かつ上面に来るように設置して、以降、同様な手順で、外側角部２５ｂ、２６ｂを同時に部分溶け込み溶接を行なう。
したがって、図６の（ａ）に示す溶接方法と同様の効果が得られる。

（実施例）
次に、実施の形態１に係る鋼管補剛ブレース材（実施の形態２に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法によって製造された鋼管補剛ブレース材に同じ、以下「溶接４面ボックスタイプ」と称す場合がある）の実施例と、一対の鋼板を断面く字状に曲げ加工し、これらを軸材を囲むように配置して、それぞれの縁端を相互に溶接して断面矩形状の補剛鋼管を形成した鋼管補剛ブレース材（以下「くの字プレスタイプ」と称す場合がある）である比較例との性能を比較する実験について説明する。

図７は実験に用いた試験体を説明するものであって、（ａ）は実施例の平面図、（ｂ）は実施例の側面図、（ｃ）は実施例の正面視の断面図（図７の（ａ）におけるＡ−Ａ断面）、（ｄ）は比較例の正面視の断面図である。
図７の（ａ）〜（ｃ）において、実施例は、鋼管板厚９ｍｍに対して、内側隅肉溶接は脚長３ｍｍ、外側部分溶け込み溶接は開先角度４５度、開先深さ７ｍｍとしている。
図７の（ｄ）において、比較例は、軸材断面形状、鋼管径および板厚については全て実施例と同一であるが、補剛鋼管の製造方法が相違している。

表１に、実施例および比較例の諸元、並びに、定振幅載荷試験を行なった結果を示す。
表１における「繰り返し回数」は、鋼管補剛ブレース材としての疲労特性を示す指標であり、軸材の最大耐力以後、最大耐力の７０％まで耐力が低下するまでの繰り返し回数を示している。また、表１における「累積塑性変形倍率」は、鋼管補剛ブレース材としてのエネルギー吸収能力を示す指標であり、前記繰り返し回数に達するまでの履歴曲線（耐力−変形曲線）の内側面積を、「降伏耐力×降伏変形」の長方形面積で除した値を示している。

表１において、繰り返し回数については、実施例（溶接４面ボックスタイプ）の方が比較例（くの字プレスタイプ）より若干多くなっている。
また、累積塑性変形倍率については、実施例の方が比較例より若干低い値になっているが、両者は何れも大地震２回分に相当する必要累積塑性変形倍率である「３００」と比較すると十分大きな値になっている。そして、両者の差は、ばらつきの範囲内と言えることから、実施例は比較例と同等であって、充分な性能を有していると言える。
なお、実施例は、耐力が最大耐力の７０％を下回った後も、急激な耐力低下が見られず、最終的に鋼管溶接部での破断は生じなかった。

（バリエーション）
図８および図９は実施の形態２に係る鋼管補剛ブレース材の製造方法における補剛鋼管のバリエーションを模式的に示すものであって、図８は正面視の断面図、図９の（ａ）および（ｂ）は製造工程を示す正面視の断面図、図９の（ｃ）は完成品の一部を透過して示す側面図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

図８の（ａ）において、平鋼２２、２４の両側縁に面取り（Ｃ面取り）加工がなされ、平鋼２１、２３は断面矩形状のままである（図２参照）。なお、先きに示した実施の形態３を説明する図６の（ａ）は、図８の（ａ）の補剛鋼管２０に相当する例である。
図８の（ｂ）において、平鋼２１、２２、２３、２４の何れも、片方の側縁に面取り（Ｃ面取り）加工がなされている。
図８の（ｃ）において、平鋼２１、２３では一方の側縁に面取り（Ｃ面取り）加工がなされ、平鋼２４は、両側縁に面取り（Ｃ面取り）加工がなされ、平鋼２２は断面矩形状のままである。なお、先きに示した実施の形態３を説明する図６の（ｂ）は、図８の（ｃ）の補剛鋼管２０に相当する例である。

図９の（ａ）において、断面く字状の補剛部材２５、２６の側縁に、長手方向で３箇所、所定の間隔を空けて位置決め材５０ａ、５０ｂが設置されている。
図９の（ｂ）および（ｃ）に示す第５工程において、補剛鋼管２０が仮組みされている。このとき、位置決め材５０ａ、５０ｂは、補剛部材２５と補剛部材２６との位置合わせを容易にすると共に、両者の突き合わせ精度を高めているから、形状精度の高い補剛鋼管２０が仮組みされている。
そして、位置決め材５０ａ、５０ｂは、補剛鋼管２０の強度部材ではないため、位置決めに供する程度に設置されている（例えば、点付け溶接等）。なお、位置決め材５０ａ、５０ｂの数量は限定されるものではなく、平鋼２１および平鋼２３に替えて、それぞれ平鋼２２および平鋼２４に設置してもよい。さらに、補剛部材２５、２６を形成した後（隅肉溶接Ｗ１や部分溶け込み溶接Ｗ２を実行した後）に位置決め材５０ａ、５０ｂを設置してもよいし、予め位置決め材５０ａ、５０ｂが設置されている平鋼２１、２３を用いて補剛部材２５、２６を形成してもよい。

本発明によれば、平鋼の曲げ加工を不要にすると共に、溶接熱の影響による曲がりや反りを抑えた補剛鋼管を形成することができるから、各種形態のブレース材の製造方法、および該製造方法によって製造されたブレース材として広く利用することができる。

１０ 軸材
１１ 主軸材
１２ 副軸材
１３ 副軸材
２０ 補剛鋼管
２１ 平鋼
２２ 平鋼
２３ 平鋼
２４ 平鋼
２５ 補剛部材
２５ａ 内側角部
２５ｂ 外側角部
２６ 補剛部材
２６ａ 内側角部
２６ｂ 外側角部
２７ａ 内側隅部
２７ｂ 外側角部
２８ａ 内側隅部
２８ｂ 外側角部
３０ 端部材
３１ 主端部材
３２ 副端部材
３３ 副端部材
３４ 貫通孔
３５ 貫通孔
４０ ライナープレート
５０ 位置決め材
７０ 溶接機
１００ 鋼管補剛ブレース材
Ｂ１ 幅（主軸材）
Ｂ２ 幅（副軸材）
Ｂ３ 幅（主端部材）
Ｂ４ 幅（副端部材）
Ｗ１ 隅肉溶接
Ｗ２ 部分溶け込み溶接
Ｗ３ 部分溶け込み溶接
Ｗ４ 部分溶け込み溶接
Ｗ５ 部分溶け込み溶接
Ｗ２４ 部分溶け込み溶接
Ｗ３５ 部分溶け込み溶接

Claims (9)

1. 平鋼からなる主軸材と、該主軸材を包囲して該主軸材の面外変形を拘束するための補剛鋼管と、を有する鋼管補剛ブレース材であって、
   前記補剛鋼管が、４枚の平鋼の側縁を突き合わせて、外側角部を部分溶け込み溶接によって形成し、かつ、前記主軸材の側縁に対向する鋼管内側隅部を隅肉溶接によって形成し、断面矩形状に形成されたものであることを特徴とする鋼管補剛ブレース材。
2. 前記補剛鋼管の隅肉溶接された内側隅部と前記主軸材の側縁との隙間に、ライナープレートが配置されていることを特徴とする請求項１記載の鋼管補剛ブレース材。
3. 前記主軸材の側面に平鋼からなる副軸材が設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の鋼管補剛ブレース材。
4. 前記主軸材の軸方向の端部に、前記補剛鋼管の対角線の長さより幅の広い平鋼からなる端部材が設置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の鋼管補剛ブレース材。
5. 平鋼からなる主軸材と、該主軸材を包囲して該主軸材の面外変形を拘束するための補剛鋼管と、を有する鋼管補剛ブレース材の製造方法であって、
   一対の平鋼の側縁を突き合わせて、内側隅部を隅肉溶接によって本溶接すると共に、外側角部を部分溶け込み溶接によって軸方向に断続的に仮溶接して、断面く字状の補剛部材を形成する工程と、
   前記補剛部材の本溶接された内側隅部に前記主軸材の側縁が対向した状態で、一対の補剛部材の側縁を突き合わせて、外側角部を部分溶け込み溶接によって軸方向に断続的に仮溶接して、断面矩形状の補剛鋼管を仮組みする工程と、
   前記補剛鋼管の仮溶接された外側角部を部分溶け込み溶接によって本溶接して、補剛鋼管を本組みする工程と、
   を有することを特徴とする鋼管補剛ブレース材の製造方法。
6. 前記補剛鋼管を本組みする工程において、前記補剛鋼管の仮溶接された外側角部のうちの２箇所の外側角部を、並列配置した半自動溶接機で同時に本溶接することを特徴とする請求項５に記載の鋼管補剛ブレース材の製造方法。
7. 前記補剛鋼管を仮組みする工程の前に、前記補剛部材の本溶接された内側隅部と前記主軸材の側縁との隙間に、ライナープレートを配置する工程を有することを特徴とする請求項５または６記載の鋼管補剛ブレース材の製造方法。
8. 前記主軸材の側面に平鋼からなる副軸材が設置されていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の鋼管補剛ブレース材の製造方法。
9. 前記主軸材の軸方向の端部に、前記補剛鋼管の対角線の長さより幅の広い平鋼からなる端部材が設置されていることを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載の鋼管補剛ブレース材の製造方法。

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