JP2016160692A - 鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるとともに、超音波探傷検査にも対応可能な鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造を提供する。【解決手段】Ｈ形鋼からなる梁１０のフランジ１２の端部と鋼製柱またはダイアフラム１６との鋼製部材の溶接接合方法であって、フランジ１２の幅と同等以上の幅を有する薄鋼板２６をフランジ１２の端部近傍の表面に設け、フランジ１２と薄鋼板２６とをフランジ１２の長手方向の両端部において幅方向に延びる２つの溶接線２８，３０で溶接接合するとともに、梁端に近い側の溶接線２８がフランジ１２の端部と鋼製柱またはダイアフラム１６との溶接部２４と一体化するように溶接接合するようにする。【選択図】図４

Description

本発明は、鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造に関し、特に、建築鉄骨構造に用いられる鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造に関するものである。

一般に、建築鉄骨構造におけるＨ形鋼梁のフランジと鋼製柱との溶接接合部は、地震時の作用応力が最も大きくなる箇所近傍に位置している。こうしたことから、溶接部の靭性が小さい場合や溶接欠陥が存在する場合には、溶接接合部は地震時の作用応力によって脆性的に破断し、設計で期待したエネルギー吸収能力を発揮できずに甚大な被害に繋がるおそれがある。そのため、断面の有する全塑性モーメントあるいは降伏曲げモーメント（以下、曲げ耐力と称す）に対する作用曲げモーメントの比が、梁端における溶接部において最大となって溶接部からの破断が生じることを防止するために、これまでに様々な対応策が提案されている（例えば、特許文献１〜５を参照）。

その代表的な方法として、梁端のフランジ側部に鋼板などの板要素を溶接するなどして梁端を幅方向に拡幅する拡幅部を設け、柱と梁との溶接部近傍での曲げ耐力を向上させることで、梁端溶接部からの破断を防止する方法が知られている（例えば、特許文献１、５を参照）。また、溶接部から離れた位置で梁フランジに切り欠きを設けて損傷位置を誘導したＲＢＳ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｅｃｔｉｏｎ）工法もよく知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、これらを応用した方法が例えば特許文献１〜３に開示されている。さらに、例えば特許文献１〜５には、フランジ表面に鋼板を接合することで、梁端溶接部近傍の曲げ耐力を向上させ、損傷（き裂）発生位置を梁端溶接部から遠ざけることを期待した方法も開示されている。

特開２００６−２５０５号公報 特開平１１−６１９９４号公報 特開２００１−２０７５３３号公報 特開２０１０−９０５９５号公報 特開２０１３−７１９４号公報

しかし、上記の梁端を幅方向に拡幅する方法では、拡幅するための板要素を梁フランジと溶接接合する場合には、構造耐力上重要な部位でもあるため完全溶け込み溶接、あるいは部分溶け込み溶接が適用されることが多く、施工管理に労力を要する。さらに、溶接熱によって部材が捩れることや、溶接部近傍での母材の靭性劣化などが懸念される。

また、溶接組立てＨ形鋼梁を用いる場合は、あらかじめ梁端に拡幅部を設けた形状に切り出せば上記の溶接管理は不要となるが、鋼板から切り出し時の材料ロスが大きく経済的ではない。一方、上記のＲＢＳ工法では、断面欠損部を設けるため、構造耐力を低減させることになり、必要な構造耐力を得るためには、板厚を厚くするなどの必要が生じ、非経済的になりやすく国内ではほとんど用いられていない。

上記の特許文献１〜５に示されるようなフランジ表面に鋼板を接合する方法では、切り欠きを設けたり、板厚方向のテーパー部を設けたりするなどその鋼板をやや複雑な形状に加工することを求めている。また、損傷発生部位を梁端溶接部から遠ざけることを作用効果として期待していることから、一定以上の長さおよび板厚を確保することが必要となり、床スラブとの施工や、ブレースが取り付く際のガセットプレートの設置などに難がある。また、梁端溶接部は構造耐力上重要な部位であるため、超音波探傷検査が求められることが多いが、上記の特許文献１〜４に記載の方法では表面に鋼板が存在するために、フランジ表面から超音波探傷検査を実施できず、初層付近での溶接欠陥の検出が難しいという欠点がある。

このため、複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるとともに、超音波探傷検査にも対応可能な鋼製部材の溶接接合技術が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるとともに、超音波探傷検査にも対応可能な鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法は、Ｈ形鋼からなる梁のフランジの端部と鋼製柱またはダイアフラムとの鋼製部材の溶接接合方法であって、前記フランジの幅と同等以上の幅を有する薄鋼板を前記フランジの端部近傍の表面に設け、前記フランジと前記薄鋼板とを前記フランジの長手方向の両端部において幅方向に延びる２つの溶接線で溶接接合するとともに、梁端に近い側の前記溶接線が前記フランジの端部と前記鋼製柱またはダイアフラムとの溶接部と一体化するように溶接接合することを特徴とする。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法は、上述した発明において、前記フランジと前記薄鋼板とを溶接接合する前に、前記フランジの端部と前記鋼製柱またはダイアフラムとを溶接接合し、前記フランジの表面の溶接ビード止端部より梁端から遠ざかる側へ所定距離だけ離した位置に前記薄鋼板の梁端に近い側の端部を設置することを特徴とする。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法は、上述した発明において、前記フランジの長手方向の前記薄鋼板の全長にわたって前記薄鋼板を前記フランジに対して溶接しないことを特徴とする。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法は、角形鋼管からなる鋼製柱と通しダイアフラムとの鋼製部材の溶接接合方法であって、薄鋼板を前記鋼製柱の通しダイアフラム近傍の表面に設け、前記鋼製柱と前記薄鋼板とを前記鋼製柱の長手方向の両端部において幅方向に延びる２つの溶接線で溶接接合するとともに、通しダイアフラムに近い側の前記溶接線が前記鋼製柱と通しダイアフラムとの溶接部と一体化するように溶接接合することを特徴とする。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法は、上述した発明において、前記鋼製柱と前記薄鋼板とを溶接接合する前に、前記鋼製柱と通しダイアフラムとを溶接接合し、前記鋼製柱の表面の溶接ビード止端部より通しダイアフラムから遠ざかる側へ所定距離だけ離した位置に前記薄鋼板の通しダイアフラムに近い側の端部を設置することを特徴とする。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法は、上述した発明において、前記鋼製柱の長手方向の前記薄鋼板の全長にわたって前記薄鋼板を前記鋼製柱に対して溶接しないことを特徴とする。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法は、上述した発明において、前記薄鋼板は指定寸法への切断加工以外の加工がなされていない長方形または正方形の形状の鋼板であることを特徴とする。

また、本発明に係る鋼製部材の溶接接合構造は、上述した鋼製部材の溶接接合方法によって製造されることを特徴とする。

本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法によれば、破断時にこの溶接部の止端からの延性き裂を誘発することが可能となるとともに、き裂伝播経路が複雑化することで、破断に至るまでのエネルギー吸収能力を向上させることができる。また、使用する薄鋼板の板厚は薄く、長さも短くて済むことから、施工性にも優れている。さらに、フランジの端部、鋼製柱、ダイアフラムのそれぞれを溶接接合して超音波探傷検査を実施した後に、薄鋼板をフランジ表面もしくは鋼製柱表面に設置し、溶接部と一体化するように溶接接合すれば、溶接部の溶接欠陥を確実に検出することができる。したがって、本発明によれば、複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるとともに、超音波探傷検査にも対応可能な鋼製部材の溶接接合方法を提供することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造の実施の形態１を適用する部位を例示した側面図である。 図２は、本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造の実施の形態１を示す側面図であり、（１）は溶接による一体化前、（２）は溶接による一体化後の図である。 図３は、本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造の実施の形態１を示す側面図であり、作用効果を説明する図である。 図４は、本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造の実施の形態１を示す上面図である。 図５は、本発明の実施の形態１の効果を確認するために行った実験における試験体および載荷方法の概要を示す図である。 図６は、図５の実験における本発明を適用した試験体の実験結果を示す図である。 図７は、図５の実験における本発明を適用しない試験体の実験結果を示す図である。 図８は、本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造の実施の形態１の変形例を示す上面図である。 図９は、本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造の実施の形態２を示す側面図である。 図１０は、本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造の実施の形態２を示す部分拡大断面図である。

以下に、本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について説明する。

図１は、本実施の形態１を適用する梁フランジ−通しダイアフラム溶接継手（または柱スキンプレート）を示したものである。この図に示すように、本実施の形態１に係る鋼製部材の溶接接合方法は、Ｈ形鋼からなる梁１０のフランジ１２の端部と柱１４のダイアフラム１６との溶接接合方法である。また、図２から図４に示す本実施の形態１に係る鋼製部材の溶接接合構造１００は、この溶接接合方法によって製造されるものである。

本実施の形態１に係る鋼製部材の溶接接合方法について説明する。
図２は、本実施の形態１を示す薄鋼板の接合手順の一例を概略的に示したものである。図３は、本実施の形態１の作用効果に関する説明図であり、地震時等の過大な応力によって、薄鋼板表面における溶接止端より生じるき裂の伝播経路を示したものである。図４は、本実施の形態１の上面図である。

まず、図２（１）に示すように、梁１０のウェブ１８のスカラップ２０に裏当金２２を設け、ダイアフラム１６とフランジ１２とを溶接ビード２４により溶接する。一方、フランジ１２の幅と同等の幅を有する薄鋼板２６（例えば板厚４．５ｍｍ）をフランジ１２の端部近傍の表面に設ける。ここで、フランジ１２の幅は、図２の紙面に対して垂直な方向のフランジ１２の長さである。

続いて、図２（２）および図４に示すように、フランジ１２と薄鋼板２６とをフランジ１２の長手方向（図の左右方向）の両端部において幅方向に延びる２つの溶接線２８、３０でそれぞれ溶接ビード３２、３４により溶接接合する。ここで、梁端１０ａに近い側の溶接線３２の溶接ビード３２がフランジ１２の端部とダイアフラム１６との溶接ビード２４（溶接部）と一体化するように溶接接合する。このようにすることで、本実施の形態１に係る鋼製部材の溶接接合構造１００が得られる。

ここで、フランジ１２と薄鋼板２６とを溶接接合する前に、フランジ１２の端部とダイアフラム１６とを溶接接合し、フランジ１２の表面の溶接ビード止端部３６より梁端１０ａから遠ざかる側へ所定距離ｄ（例えば３ｍｍ以上）だけ離した位置に薄鋼板２６の梁端１０ａに近い側の端部３８を設置する。このようにすれば、フランジ１２の表面付近で溶接欠陥が生じにくくなる。

また、本実施の形態１においては、フランジ１２の長手方向（図の左右方向）の薄鋼板２６の全長にわたって薄鋼板２６をフランジ１２に対して溶接しない。このようにすれば、溶接工数が少なくなり、フランジ１２に対する溶接施工を簡易かつ安価に行える。

また、薄鋼板２６としては、指定寸法への切断加工以外の加工がなされていない長方形または正方形の形状の鋼板を用いる。このようにすれば、薄鋼板２６の作製に複雑な加工を必要とせず、母材に対する溶接施工を簡易かつ安価に行える。

ところで、上記の従来技術による補強工法に拠らない場合、梁部材が繰返しの塑性変形を受けると梁端溶接部止端付近の熱影響部より延性き裂が生じ、その後き裂がある深さまで進展すると脆性破断が生じる。一方、上記の従来技術によって補強した場合には、梁端溶接部から離れた位置で同様に延性き裂が発生・進展し、やがて破断に至る。

これに対し、本実施の形態１は上記の従来技術とは異なり、梁端溶接部止端部４０からの延性き裂発生を想定しているため、用いる薄鋼板２６の板厚は小さく、長さも短くてよい。すなわち片手で持てる程度の大きさに収めることが可能であり、施工性に優れている。

本実施の形態１を適用した場合の破壊性状は次のとおりとなる。図３に示すように、まず、梁端１０ａに設けた薄鋼板２６の表面における熱影響部４２付近より延性き裂４４が生じる。その後、延性き裂が進展しても母材のフランジ１２とは縁が切れているため、フランジ１２にはき裂が伝播せず、直ちに破断には至らない。その後、薄鋼板２６が破断すると、薄鋼板２６とフランジ１２表面との間に形成される隙間がノッチとなり、そこを起点として梁材軸方向にき裂４６が進展するが、やがてフランジ板厚方向にき裂４８の進行方向が変化して最終的に破断に至る。

このように、本実施の形態１によれば、全く補強しない場合と比べてき裂伝播経路４４〜４８が複雑化することで、破断に至るまでのエネルギー吸収能力の向上が期待できる。また、薄鋼板２６にフランジ１２よりもやや低強度の鋼材を使用することで、薄鋼板２６が均一に塑性化して熱影響部４２への歪集中が分散されて延性き裂発生を遅延させることも期待できる。

さらに、フランジ１２とダイアフラム１６を溶接接合して超音波探傷検査を実施した後に薄鋼板２６をフランジ表層の溶接ビード止端部３６付近（図２（１）を参照）に設置し、薄鋼板２６とその溶接ビード２４を一体化させるように溶接接合することで、フランジ１２との溶接部の溶接欠陥を確実に検出できる。梁端１０ａにてフランジ１２が全断面溶接接合されたうえで薄鋼板２６を接合するため、薄鋼板２６との溶接ビード３２は余盛りとみなせばよく、構造耐力上は重要部位とはならず、この部分での超音波探傷検査は省略しても問題ない。

また、薄鋼板２６との溶接ビード３２により、既に施工されている柱側の溶接ビード２４への再熱効果が見込まれ、溶接部の靭性改善効果も期待できる。

なお、薄鋼板２６の板厚は例えば６ｍｍを上限とし、設置位置（所定距離ｄ）は溶接ビード止端部３６より例えば３ｍｍ以上梁中央側にずらすのが好適である。これは、１パスの溶接で確実に溶け込ませるには板厚６ｍｍ程度が限界であり、フランジ表面付近で欠陥が生じにくいように３ｍｍ以上の隙間を設けることを意図したものである。溶接のパス数が増えると、施工負荷が高まりコストの上昇を招くことから、パス数を少なくしてこれを回避する。また、溶接時に薄鋼板２６が完全に溶け落ちることを避けるべく、薄鋼板２６の板厚の下限は例えば２ｍｍ程度であるのが望ましい。また、施工のしやすさを勘案し、薄鋼板２６の長さ（フランジ１２の長手方向の長さ）は例えば１００ｍｍを上限とすることが望ましい。

このように、本実施の形態１に係る鋼製部材の溶接接合方法によれば、破断時にこの溶接部の止端からの延性き裂を誘発することが可能となるとともに、き裂伝播経路が複雑化することで、破断に至るまでのエネルギー吸収能力を向上させることができる。また、使用する薄鋼板２６の板厚は薄く、長さも短くて済むことから、施工性にも優れている。さらに、フランジ１２の端部とダイアフラム１６を溶接接合して超音波探傷検査を実施した後に、薄鋼板２６をフランジ表面に設置し、溶接部と一体化するように溶接接合すれば、溶接部の溶接欠陥を確実に検出することができる。したがって、本実施の形態１によれば、複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるとともに、超音波探傷検査にも対応可能な鋼製部材の溶接接合方法を提供することができる。

また、本実施の形態１に係る鋼製部材の溶接接合構造によれば、上述した鋼製部材の溶接接合方法によって製造されるので、複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるとともに、超音波探傷検査にも対応可能な鋼製部材の溶接接合構造を提供することができる。

なお、上記の実施の形態においては、Ｈ形鋼からなる梁１０のフランジ１２の端部とダイアフラム１６とを溶接接合する場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、Ｈ形鋼からなる梁のフランジの端部と鋼製柱とを溶接接合する場合にも適用可能であり、このようしても上記と同様の作用効果を奏することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。
上記の実施の形態１の効果を確認すべく、柱−梁接合部材を模擬したト字形部材試験体による載荷実験を実施した。試験体および載荷方法の概要は図５に示すとおりであり、□４００×２２ｍｍの角形鋼管からなる柱１４にＨ−５００×２００×１２×１９ｍｍのＨ形鋼梁１０を接合した試験体に対して、載荷点Ｐに設定した梁先端を油圧ジャッキにより矢印の方向に正負交番に繰返し載荷した。なお、梁は拡幅やＲＢＳ工法などを用いずにストレート梁とした。載荷履歴は、梁端における作用モーメントＭが梁の全塑性モーメントＭｐに到達するときの載荷点変位δpを基準として、載荷点変位δ＝０．５δｐで２サイクル、δ＝１．０δｐで２サイクル、δ＝２．０δｐで３０サイクル載荷した後に、δ＝３．０δｐで梁端溶接部が破断に至るまで繰返し載荷した。なお、梁全長は約２０００ｍｍであり、１．０δｐは梁の部材角でおおよそ１／５０ｒａｄに相当する。

図６および図７は実験結果を示したものである。図６は梁端溶接部に本発明を適用した試験体についてのものであり、図７は本発明を適用しない試験体、すなわちフランジ表面に薄鋼板を設けていない試験体についてのものである。各図においては、梁端における作用曲げモーメントＭを梁の全塑性モーメントＭｐで除した値を縦軸にとり、載荷点変位δをＭｐ到達時の載荷点変位計算値δｐで除した値を横軸にとったＭ／Ｍｐ−δ／δｐ関係を示している。

建築構造分野では、エネルギー吸収能力の指標として、図６、図７の履歴曲線で囲われる面積の総和で定義される累積塑性変形倍率ηが一般に用いられる。図６の本発明を適用した試験体では、δ＝３．０δｐでの２４サイクル目で梁フランジが全線破断しη＝１９１であったのに対して、図７の本発明を適用しない試験体では、δ＝３．０δｐでの９サイクル目で梁フランジが全線破断し、η＝１４０であった。すなわち、本発明を適用することで４割弱のエネルギー吸収能力の向上を達成できることがわかる。また、本発明を適用した試験体では、上述したとおりのき裂伝播経路（図３の符号４４〜４８を参照）が形成されていた。

（実施の形態１の変形例）
次に、本発明の実施の形態１の変形例について説明する。図８に示すように、梁端１０ａの溶接線の始終端部にエンドタブ５０を取り付け、溶接始終端部に生じやすい溶接欠陥を逃がすことがある。そこで、本実施の形態１の変形例においては、エンドタブ５０を含めた幅を有する薄鋼板５２をフランジ１２の表面に設置する。このため、薄鋼板５２はフランジ１２の両側部から幅方向に若干突出した態様となる。なお、この場合も、ダイアフラム１６とフランジ１２は溶接ビード５４により溶接する。また、フランジ１２と薄鋼板５２はフランジ１２の長手方向（図の左右方向）の両端部において幅方向に延びる２つの溶接線（溶接ビード５６、５８）で溶接接合する。このようにすれば、上記の実施の形態１と同様の作用効果を奏するのはもちろんのこと、溶接の健全性をより確保しやすくなる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

本発明は、上記の実施の形態１で説明した柱と梁との溶接接合部のみならず、柱と通しダイアフラムとの溶接接合部にも適用可能であり、上記の実施の形態１と同様の作用効果が期待できる。この実施の形態について以下に具体的に説明する。

図９は、本実施の形態２を適用する柱−通しダイアフラム溶接継手を示したものである。この図に示すように、本実施の形態２に係る鋼製部材の溶接接合方法は、角形鋼管からなる鋼製柱６０と通しダイアフラム６２との溶接接合方法である。また、本実施の形態２に係る鋼製部材の溶接接合構造は、この溶接接合方法によって製造されるものである。

本実施の形態２に係る鋼製部材の溶接接合方法について説明する。図１０は、図９の溶接接合部の部分拡大断面図である。

まず、図１０に示すように、薄鋼板６４を鋼製柱６０の通しダイアフラム６２近傍の表面に設ける。続いて、鋼製柱６０と薄鋼板６４とを鋼製柱６０の長手方向（図の上下方向）の両端部において幅方向（図の紙面に垂直な方向）に延びる２つの溶接線６６、６８で溶接接合する。ここで、通しダイアフラム６２に近い側の溶接線６６が鋼製柱６０と通しダイアフラム６２との溶接部７０と一体化するように溶接接合する。このようにすることで、本実施の形態２に係る鋼製部材の溶接接合構造２００が得られる。

ここで、鋼製柱６０と薄鋼板６４とを溶接接合する前に、鋼製柱６０と通しダイアフラム６２とを溶接接合し、鋼製柱６０の表面の溶接ビード止端部７０ａより通しダイアフラム６２から遠ざかる側へ所定距離（例えば３ｍｍ以上）だけ離した位置に薄鋼板６４の通しダイアフラム６２に近い側の端部を設置する。このようにすれば、鋼製柱６０の表面付近で溶接欠陥が生じにくくなる。

また、本実施の形態２においては、鋼製柱６０の長手方向（図の上下方向）の薄鋼板６４の全長にわたって薄鋼板６４を鋼製柱６０に対して溶接しない。このようにすれば、溶接工数が少なくなり、鋼製柱６０に対する溶接施工を簡易かつ安価に行える。

また、薄鋼板６４としては、指定寸法への切断加工以外の加工がなされていない長方形または正方形の形状の鋼板を用いる。このようにすれば、薄鋼板６４の作製に複雑な加工を必要とせず、母材に対する溶接施工を簡易かつ安価に行える。

このように、本実施の形態２に係る鋼製部材の溶接接合方法によれば、上記の実施の形態１と同様に、破断時に溶接線６６の溶接部の止端からの延性き裂を誘発することが可能となるとともに、き裂伝播経路が複雑化することで、破断に至るまでのエネルギー吸収能力を向上させることができる。また、使用する薄鋼板６４の板厚は薄く、長さも短くて済むことから、施工性にも優れている。さらに、鋼製柱６０と通しダイアフラム６２とを溶接接合して超音波探傷検査を実施した後に、薄鋼板６４を鋼製柱６０表面に設置し、溶接部７０と一体化するように溶接接合すれば、溶接部７０の溶接欠陥を確実に検出することができる。したがって、本実施の形態２によれば、複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるとともに、超音波探傷検査にも対応可能な鋼製部材の溶接接合方法を提供することができる。

また、本実施の形態２に係る鋼製部材の溶接接合構造によれば、上述した鋼製部材の溶接接合方法によって製造されるので、複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるとともに、超音波探傷検査にも対応可能な鋼製部材の溶接接合構造を提供することができる。

なお、薄鋼板６４の板厚、設置位置等の寸法は上記の実施の形態１と同様のものを用いることができる。すなわち、薄鋼板６４の板厚は例えば６ｍｍを上限とし、設置位置は溶接ビード止端部７０ａより例えば３ｍｍ以上通しダイアフラム６２から遠ざかる側へずらすのが好適である。これは、１パスの溶接で確実に溶け込ませるには板厚６ｍｍ程度が限界であり、鋼製柱６０表面付近で欠陥が生じにくいように３ｍｍ以上の隙間を設けることを意図したものである。溶接のパス数が増えると、施工負荷が高まりコストの上昇を招くことから、パス数を少なくしてこれを回避する。また、溶接時に薄鋼板６４が完全に溶け落ちることを避けるべく、薄鋼板６４の板厚の下限は例えば２ｍｍ程度であるのが望ましい。また、施工のしやすさを勘案し、薄鋼板６４の長さ（鋼製柱６０の長手方向の長さ）は例えば１００ｍｍを上限とすることが望ましい。

また、上記の実施の形態１の変形例と同様に、鋼製柱６０の幅を超える幅の薄鋼板６４を使用することもでき、これによって上記の変形例と同様の作用効果を奏することが可能である。

以上説明したように、本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法によれば、Ｈ形鋼からなる梁のフランジの端部と鋼製柱またはダイアフラムとの鋼製部材の溶接接合方法であって、前記フランジの幅と同等以上の幅を有する薄鋼板を前記フランジの端部近傍の表面に設け、前記フランジと前記薄鋼板とを前記フランジの長手方向の両端部において幅方向に延びる２つの溶接線で溶接接合するとともに、梁端に近い側の前記溶接線が前記フランジの端部と前記鋼製柱またはダイアフラムとの溶接部と一体化するように溶接接合するので、破断時にこの溶接部の止端からの延性き裂を誘発することが可能となるとともに、き裂伝播経路が複雑化することで、破断に至るまでのエネルギー吸収能力を向上させることができる。また、使用する薄鋼板の板厚は薄く、長さも短くて済むことから、施工性にも優れている。さらに、フランジの端部と鋼製柱またはダイアフラムを溶接接合して超音波探傷検査を実施した後に、薄鋼板をフランジ表面に設置し、溶接部と一体化するように溶接接合すれば、溶接部の溶接欠陥を確実に検出することができる。したがって、本発明によれば、複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるとともに、超音波探傷検査にも対応可能な鋼製部材の溶接接合方法を提供することができる。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法によれば、前記フランジと前記薄鋼板とを溶接接合する前に、前記フランジの端部と前記鋼製柱またはダイアフラムとを溶接接合し、前記フランジの表面の溶接ビード止端部より梁端から遠ざかる側へ所定距離だけ離した位置に前記薄鋼板の梁端に近い側の端部を設置するので、フランジの表面付近で溶接欠陥が生じにくくなる。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法によれば、前記フランジの長手方向の前記薄鋼板の全長にわたって前記薄鋼板を前記フランジに対して溶接しないので、溶接工数が少なくなり、フランジに対する溶接施工を簡易かつ安価に行える。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法によれば、角形鋼管からなる鋼製柱と通しダイアフラムとの鋼製部材の溶接接合方法であって、薄鋼板を前記鋼製柱の通しダイアフラム近傍の表面に設け、前記鋼製柱と前記薄鋼板とを前記鋼製柱の長手方向の両端部において幅方向に延びる２つの溶接線で溶接接合するとともに、通しダイアフラムに近い側の前記溶接線が前記鋼製柱と通しダイアフラムとの溶接部と一体化するように溶接接合するので、破断時にこの溶接部の止端からの延性き裂を誘発することが可能となるとともに、き裂伝播経路が複雑化することで、破断に至るまでのエネルギー吸収能力を向上させることができる。また、使用する薄鋼板の板厚は薄く、長さも短くて済むことから、施工性にも優れている。さらに、鋼製柱と通しダイアフラムとを溶接接合して超音波探傷検査を実施した後に、薄鋼板を鋼製柱表面に設置し、溶接部と一体化するように溶接接合すれば、溶接部の溶接欠陥を確実に検出することができる。したがって、本発明によれば、複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるとともに、超音波探傷検査にも対応可能な鋼製部材の溶接接合方法を提供することができる。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法によれば、前記鋼製柱と前記薄鋼板とを溶接接合する前に、前記鋼製柱と通しダイアフラムとを溶接接合し、前記鋼製柱の表面の溶接ビード止端部より通しダイアフラムから遠ざかる側へ所定距離だけ離した位置に前記薄鋼板の通しダイアフラムに近い側の端部を設置するので、鋼製柱の表面付近で溶接欠陥が生じにくくなる。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法によれば、前記鋼製柱の長手方向の前記薄鋼板の全長にわたって前記薄鋼板を前記鋼製柱に対して溶接しないので、溶接工数が少なくなり、鋼製柱に対する溶接施工を簡易かつ安価に行える。

また、本発明に係る他の鋼製部材の溶接接合方法によれば、前記薄鋼板は指定寸法への切断加工以外の加工がなされていない長方形または正方形の形状の鋼板であるので、薄鋼板の作製に複雑な加工を必要とせず、母材に対する溶接施工を簡易かつ安価に行える。

また、本発明に係る鋼製部材の溶接接合構造によれば、上述した鋼製部材の溶接接合方法によって製造されるので、複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるとともに、超音波探傷検査にも対応可能な鋼製部材の溶接接合構造を提供することができる。

以上のように、本発明に係る鋼製部材の溶接接合方法および溶接接合構造は、建築鉄骨構造に用いられる鋼製部材の溶接接合部に有用であり、特に、複雑な加工を必要とせず、簡易な施工で溶接部を補強して地震時のエネルギー吸収能力を向上させるのに適している。

１０ 梁
１０ａ 梁端
１２ フランジ
１４ 柱
１６ ダイアフラム
１８ ウェブ
２０ スカラップ
２２ 裏当金
２４ 溶接ビード
２６ 薄鋼板
２８，３０ 溶接線
３２，３４ 溶接ビード
３６ 溶接ビード止端部
３８ 端部
４０ 梁端溶接部止端
４２ 熱影響部
４４，４６，４８ き裂
５０ エンドタブ
５２ 薄鋼板
５４ 溶接ビード
５６，５８ 溶接ビード
６０ 鋼製柱
６２ 通しダイアフラム
６４ 薄鋼板
６６，６８ 溶接線
７０ 溶接部
７０ａ 溶接ビード止端部
１００，２００ 鋼製部材の溶接接合構造

Claims (8)

1. Ｈ形鋼からなる梁のフランジの端部と鋼製柱またはダイアフラムとの鋼製部材の溶接接合方法であって、
   前記フランジの幅と同等以上の幅を有する薄鋼板を前記フランジの端部近傍の表面に設け、前記フランジと前記薄鋼板とを前記フランジの長手方向の両端部において幅方向に延びる２つの溶接線で溶接接合するとともに、梁端に近い側の前記溶接線が前記フランジの端部と前記鋼製柱またはダイアフラムとの溶接部と一体化するように溶接接合することを特徴とする鋼製部材の溶接接合方法。
2. 前記フランジと前記薄鋼板とを溶接接合する前に、前記フランジの端部と前記鋼製柱またはダイアフラムとを溶接接合し、前記フランジの表面の溶接ビード止端部より梁端から遠ざかる側へ所定距離だけ離した位置に前記薄鋼板の梁端に近い側の端部を設置することを特徴とする請求項１に記載の鋼製部材の溶接接合方法。
3. 前記フランジの長手方向の前記薄鋼板の全長にわたって前記薄鋼板を前記フランジに対して溶接しないことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼製部材の溶接接合方法。
4. 角形鋼管からなる鋼製柱と通しダイアフラムとの鋼製部材の溶接接合方法であって、
   薄鋼板を前記鋼製柱の通しダイアフラム近傍の表面に設け、前記鋼製柱と前記薄鋼板とを前記鋼製柱の長手方向の両端部において幅方向に延びる２つの溶接線で溶接接合するとともに、通しダイアフラムに近い側の前記溶接線が前記鋼製柱と通しダイアフラムとの溶接部と一体化するように溶接接合することを特徴とする鋼製部材の溶接接合方法。
5. 前記鋼製柱と前記薄鋼板とを溶接接合する前に、前記鋼製柱と通しダイアフラムとを溶接接合し、前記鋼製柱の表面の溶接ビード止端部より通しダイアフラムから遠ざかる側へ所定距離だけ離した位置に前記薄鋼板の通しダイアフラムに近い側の端部を設置することを特徴とする請求項４に記載の鋼製部材の溶接接合方法。
6. 前記鋼製柱の長手方向の前記薄鋼板の全長にわたって前記薄鋼板を前記鋼製柱に対して溶接しないことを特徴とする請求項４または５に記載の鋼製部材の溶接接合方法。
7. 前記薄鋼板は指定寸法への切断加工以外の加工がなされていない長方形または正方形の形状の鋼板であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の鋼製部材の溶接接合方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一つに記載の鋼製部材の溶接接合方法によって製造されることを特徴とする鋼製部材の溶接接合構造。

Images