JP2017087274A

JP2017087274A - コラム裏当金

Info

Publication number: JP2017087274A
Application number: JP2015222356A
Authority: JP
Inventors: 興蔵松茂良; Kozo Matsumora
Original assignee: MATSMORA SANGYO KK; Furusato Industries Ltd
Current assignee: MATSMORA SANGYO KK; Furusato Industries Ltd
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2017-05-25

Abstract

【課題】溶接工の負担軽減および溶接の作業効率を向上させることができるコラム裏当金を提供すること。
【解決手段】帯鋼材をＬ形に折り曲げて形成された幅方向に延びる優角部および劣角部を有するＬ形の湾曲コーナー部を備え、
前記湾曲コーナー部は、前記優角部から前記幅方向と直交する外方へ突出して形成された突片を有することを特徴とするコラム裏当金。
【選択図】図３

Description

本発明は、建築物のコラム（鉄骨柱）の他部材との溶接時に用いられるコラム裏当金に関する。

ビルや大型商業施設といった建築物のコラムとして、一般に、角パイプ形の鋼管が用いられており、２本のコラム同士を長手方向に連結する場合、コラム間には連結強度を高める仕口が設けられる。

この仕口を各コラムと溶接して連結するために、一般に、予め各コラムの端部に平板材を溶接してフランジ継手部付きコラムが作製される。この際、まず、帯鋼材を矩形に折り曲げて形成したコラム裏当金をコラムの開口端部に嵌め込み、コラム裏当金をコラムの開口端部よりも所定寸法突出させた状態で仮付けする。この所定寸法は、社団法人日本鋼構造協会の「溶接開先標準(JSS I 03)」に記載の開先形状に応じて定められたルート間隔の標準値とされる。

仮付けの際、予めコラム裏当金の表面（外周面）に位置合わせのためのケガキが行われており、ケガキ線の位置までコラム裏当金をコラムの開口端部に嵌め込み、治具を用いてこの状態を保持する間に仮付けが行われる。

その後、コラム裏当金の外部に突出した端部に平板材を当接させると、コラムの開口端部と平板材との間に前記所定寸法の隙間が形成されるため、コラムの開口端部とコラム裏当金と平板材とで囲まれたスペースに溶接肉を盛り付けて本溶接する。このとき、コラム裏当金によって溶接肉がコラム内に回り込むことが防止されると共に、コラムと平板材とを直接溶接する場合よりも溶接体積が増加し溶接強度が増加する。

しかしながら、ケガキや位置合わせの作業は煩雑であり、仮付けの際に位置ずれする場合もあることから、コラム裏当金のケガキが行われる表面に複数の突起を設け、この突起をコラムの開口端部に引っ掛けるようにしてコラム裏当金を嵌め込むことにより、ケガキ（位置決め）を不要とする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−２２６４９８号公報

しかしながら、コラムおよびコラム裏当金は帯鋼材を折り曲げて形成されていることから、これらのコーナー部は湾曲している。そのため、コラムの湾曲コーナー部の劣角部（内側部分）と、コラムの開口端部に嵌め込まれたコラム裏当金の湾曲コーナー部の優角部（外側部分）との間には、１〜数ｍｍの隙間が形成される。

したがって、これら従来のコラム裏当金を用いて本溶接を行う場合、コラムの湾曲コーナー部とコラム裏当金の湾曲コーナー部との間の前記隙間に溶接肉が流れ込まないように、コラムのコーナー部とコラム裏当金のコーナー部とを密着させる作業が必要であった。そのため、湾曲コーナー部の溶接は溶接工の負担を大きくしかつ作業効率を低下させるものであった。

また、フランジ継手部付きコラム同士を連結する際も前記と同様に、短い仕口用コラムの両側の開口端部にコラム裏当金を所定寸法突出した状態で仮付けし、一対のコラム裏当金が仮付けされた仕口用コラムを２本のフランジ継手部付きコラムの間に配置し本溶接して仕口構造を形成する。そのため、前記と同様に、仕口用コラムの湾曲コーナー部とコラム裏当金の湾曲コーナー部との間の隙間に溶接肉が流れ込まないようにこれらを密着させる作業が必要であり、溶接工の負担を大きくしかつ作業効率を低下させる。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、溶接工の負担軽減および溶接の作業効率を向上させることができるコラム裏当金を提供することを目的とする。

かくして、本発明によれば、帯鋼材をＬ形に折り曲げて形成された幅方向に延びる優角部および劣角部を有する湾曲コーナー部を備え、
前記湾曲コーナー部は、前記優角部から前記幅方向と直交する外方へ突出して形成された突片を有するコラム裏当金が提供される。

本発明のコラム裏当金は、湾曲コーナー部の優角部に突片が設けられている。これにより、コラムの開口端部にコラム裏当金を嵌め込むと、コラムの湾曲コーナー部に突片が引っ掛かってコラム裏当金が位置決めされると共に、コラムの湾曲コーナー部とコラム裏当金の湾曲コーナー部との間の隙間が突片によって覆われる。
したがって、フランジ継手部付きコラムを製作する際、コラム裏当金を位置決めするための作業が不要となる。さらに、コラムの開口端部とコラム裏当金と平板材とで囲まれたスペースに溶接肉を盛り付けて溶接する際、コラムの湾曲コーナー部とコラム裏当金の湾曲コーナー部との間の隙間に溶接肉が流れ込まないため、この隙間に溶接肉が流れ込まないよう溶接工が従来取っていた煩雑な作業が不要となる。
この結果、溶接工の負担軽減および溶接の作業効率が向上する。

本発明のコラム裏当金の実施形態１を示す正面図である。実施形態１のコラム裏当金を示す平面図である。実施形態１のコラム裏当金を用いてフランジ継手部付きコラムを製作する分解斜視図である。実施形態１のコラム裏当金をコラムに嵌め入れた状態を示す要部斜視図である。実施形態１のコラム裏当金をコラムに嵌め入れた状態を示す一部断面平面図である。実施形態１のフランジ継手部付きコラムにおける図５のＡ−Ａ線対応部分の断面図である。実施形態１のフランジ継手部付きコラムにおける図５のＢ−Ｂ線対応部分の断面図である。フランジ継手部付きコラムの使用例を示す説明図である。実施形態２のコラム裏当金を２つ並べた状態を示す平面図である。実施形態３のコラム裏当金を４つ並べた状態を示す平面図である。実施形態４のフランジ継手部付きコラムにおける図５のＡ−Ａ線対応部分の断面図である。実施形態４のフランジ継手部付きコラムにおける図５のＢ−Ｂ線対応部分の断面図である。

本発明のコラム裏当金は、帯鋼材をＬ形に折り曲げて形成された幅方向に延びる優角部および劣角部を有するＬ形の湾曲コーナー部を備え、
前記湾曲コーナー部は、前記優角部から前記幅方向と直交する外方へ突出して形成された突片を有する。

本発明のコラム裏当金は、次のように構成されてもよい。
（１）４つの前記湾曲コーナー部を有し、かつ全体形状が矩形に折り曲げ形成されてなるのもよい。
このようにすれば、１個のコラム裏当金を用いてフランジ継手部付きコラムを製作することができる。

（２）２つの前記湾曲コーナー部を有し、かつ全体形状がＵ形に折り曲げ形成されてなるのもよい。
このようにすれば、２個のコラム裏当金を用いてフランジ継手部付きコラムを製作することができる。

（３）１つの前記湾曲コーナー部を有し、かつ全体形状がＬ形に折り曲げ形成されてなるのもよい。
このようにすれば、４個のコラム裏当金を用いてフランジ継手部付きコラムを製作することができる。

（４）前記湾曲コーナー部は、前記優角部の一部が減肉して前記優角部の幅方向の一端面から前記突片の基端部まで延びる凹部を有してもよい。
優角部に突片および凹部を有するコラム裏当金は、湾曲コーナー部の優角部の一端面を幅方向にプレスすることによって製造することができ、コラム裏当金の大量生産に適している。

以下、図面を参照しながら本発明のコラム裏当金の実施形態について詳説する。

（実施形態１）
図１は本発明のコラム裏当金の実施形態１を示す正面図であり、図２は実施形態１のコラム裏当金を示す平面図である。また、図３は実施形態１のコラム裏当金を用いてフランジ継手部付きコラムを製作する分解斜視図であり、図４は実施形態１のコラム裏当金をコラムに嵌め入れた状態を示す要部斜視図であり、図５は実施形態１のコラム裏当金をコラムに嵌め入れた状態を示す一部断面平面図である。

本発明に係るコラム裏当金は、帯鋼材を９０°のＬ形に折り曲げて形成された湾曲コーナー部を少なくとも１つ備えるものであり、実施形態１では、Ｌ形の湾曲コーナー部２を４つ備えたコラム裏当金１を例示している。

実施形態１のコラム裏当金１は、帯鋼材からなり、全体形状が環状矩形であり、Ｌ形に湾曲した４つの湾曲コーナー部２を有する。
各湾曲コーナー部２は、幅方向（矢印Ａ方向）に延びる外側の優角部２ａおよび内側の劣角部２ｂを有する。なお、コラム裏当金１の幅方向は、材料となる帯鋼材の幅方向に相当する。

ここで、「優角部」とはコラム裏当金１の湾曲コーナー部２における９０°より大きい角度で折れ曲がった外面部分を指し、「劣角部」とはコラム裏当金１の湾曲コーナー部２における９０°の角度で折れ曲がった内面部分を指す。

また、各湾曲コーナー部２は、優角部２ａから幅方向（矢印Ａ方向）と直交する外方へ突出して形成された略半円形の突片２ａ₁と、優角部２ａの一部が減肉して優角部２ａの幅方向（矢印Ａ方向）の一端面２ｃから突片２ａ₁の基端部（根元）まで延びる凹部２ａ₂とを有する。

図３〜５に示すように、コラム裏当金１は、コラム３０の開口端部３０ａに平板材４０を溶接してフランジ継手部付きコラム１３０（図６〜８参照）を製作する際に、コラム３０の開口端部３０ａにほぼ隙間無く嵌め入れられる。そのため、コラム裏当金１の外形サイズは、コラム３０の開口端部３０ａの開口サイズより僅かに小さいサイズとされる。

コラム裏当金１の材質は、コラム３０と同じ材質が好ましいが、これに限定されるものではない。
また、コラム裏当金１において、幅Ｗ₀および厚さＴは特に限定されるものではなく、使用するコラム３０の開口端部の形状（テーパー面の有無）や板厚等にも依るが、幅Ｗ₀としては、２０〜５０ｍｍ程度であり、厚さＴとしては５〜１５ｍｍ程度である。

一方、突片２ａ₁および凹部２ａ₂の幅方向の合計寸法Ｗ₁は、建築工事標準仕様書ＪＡＳＳ６鉄骨工事（日本建築学会）の「溶接開先標準（JSS I 03）」の開先形状に応じて定められたルート間隔の標準値に設定される。この合計寸法Ｗ₁は、フランジ継手部付きコラム１３０（図６参照）におけるコラム３０の開口端部３０ａと平板材４０との間に形成される隙間の寸法となる。

実施形態１の場合、レ形開先の完全溶込み溶接を行えるよう、開口端部３０ａの外面側にテーパー面３０ａ₁が形成されたコラム３０を用いる場合を例示しており、この場合、前記合計寸法Ｗ₁はレ形開先のルート間隔の標準値６〜９ｍｍに設定される。このとき、コラム裏当金１において、突片２ａ₁の幅方向の寸法（厚さ）Ｗ₂としては０．５〜３ｍｍに設定され、凹部２ａ₂の幅方向の寸法（深さ）Ｗ₃としては４〜８ｍｍに設定される。

このコラム裏当金１は、まず、帯鋼材をＬ形に４箇所折り曲げて全体形状を矩形に形成して半製品を製作する。次いで、その半製品をプレス機の下型にセットし、上型にて４つの優角部２ａの一端面２ｃをプレスすることにより突片２ａ₁が形成される。これと同時に、優角部２ａの一部が減肉してなる凹部２ａ₂も形成される。

優角部２ａの外面よりも外方へ突出した突片２ａ₁の突出寸法Ｐ（図２参照）は、コラム３０の開口端部３０ａに嵌め入れられたコラム裏当金１の突片２ａ₁が、コラム裏当金１の湾曲した優角部２ａとコラム３０の湾曲した劣角部３０ｂとの間の隙間Ｓ（図５参照）を覆い隠すことができる寸法であればよい。具体的には、使用するコラム３０のサイズにも依るが、前記突出寸法Ｐは、例えば、２〜６ｍｍ程度に設定される。

図６は実施形態１のフランジ継手部付きコラムにおける図５のＡ−Ａ線対応部分の断面図であり、図７は実施形態１のフランジ継手部付きコラムにおける図５のＢ−Ｂ線対応部分の断面図である。

このコラム裏当金１を用いたフランジ継手部付きコラム１３０の製作は、まず、コラム３０の一方の開口端部３０ａに、各凹部２ａ₂が外部へ露出するようにしてコラム裏当金１を挿入し、各突片２ａ１が開口端部３０ａに当接するまで嵌め入れる（図３〜５参照）。

これにより、コラム裏当金１がコラム３０から前記レ形開先のルート間隔の標準値（＝合計寸法Ｗ₁）で突出するよう位置決めされる。また、コラム裏当金１の湾曲した各優角部２ａとコラム３０の湾曲した各劣角部３０ｂとの間の隙間Ｓが、コラム裏当金１の各突片２ａ₁によって覆い隠される。なお、この隙間Ｓの幅は、コラム３０のサイズにも依るが、例えば、０〜３ｍｍ程度である。

続いて、コラム３０の中心と平板材４０の中心が一致するようにコラム裏当金１の一端面２ｃに平板材４０を載置し、コラム３０のテーパー面３０ａ₁とコラム裏当金１と平板材４０とで囲まれたスペースであるレ形開先に完全溶込み溶接を行って、レ形開先の周囲３６０°に溶接肉５０を盛り込む。このとき、コラム裏当金１の各突片２ａ₁がコラム３０の開口端部３０ａに当接していることにより、コラム裏当金１上の平板材４０がコラム３０に対して直角に溶接される。
なお、コラム３０を横に倒した状態で作業する場合は、コラム裏当金１がコラム３０から脱落しないよう、コラム裏当金１の底部とコラム３０の内側とが接する部分を仮付けしておけばよい。

このようにして、コラム３０の他方の開口端部側にもコラム裏当金を用いて平板材を溶接することにより、両端にフランジ継手部を有するフランジ継手部付きコラム１３０が製作される。

溶接の際、コラム裏当金１の湾曲した各優角部２ａとコラム３０の湾曲した各劣角部３０ｂとの間の隙間Ｓがコラム裏当金１の各突片２ａ₁によって覆い隠されているため、それらの隙間Ｓに溶接肉が流れ込まないよう溶接工が従来行っていた作業が不要となる。また、コラム裏当金１の各優角部２ａにおいて、凹部２ａ₂にも溶接肉が入り込むため、凹部２ａ₂の箇所で溶接強度が低下することはない。
なお、図６では突片２ａ₁が図示されているが、実際は、突片２ａ₁は溶融して溶接肉５０と一体化している。

図８はフランジ継手部付きコラムの使用例を示す説明図である。
このように製作された２本のフランジ継手部付きコラム１３０は、図８に示すように、予め作製された仕口６０を介して連結される。
この仕口６０は、仕口用コラム６０ｂの両側の開口端部に、フランジ継手部付きコラム１３０の作製で用いた本発明のコラム裏当金を嵌め込み、必要によって仮付けすることにより作製される。このとき、仕口用コラム６０ｂのコーナー部とコラム裏当金のコーナー部との間の隙間が、コラム裏当金の突片によって覆い隠される。

仕口６０の一端側のコラム裏当金を一方のフランジ継手部付きコラム１３０のフランジ（平板材４０）に当接させて全周を溶接し、仕口用コラム６０ｂの開口端部とコラム裏当金と平板材４０とで囲まれたスペースに溶接肉を盛り込む。このときも、仕口用コラム６０ｂのコーナー部とコラム裏当金のコーナー部との間の隙間はコラム裏当金の突片によって覆い隠されているため、その隙間に溶接肉が流れ込むことはない。

これと同様にして、仕口６０の他端側のコラム裏当金を他方のフランジ継手部付きコラム１３０のフランジ（平板材４０）に当接させて全周を溶接する。
このようにして、２本のフランジ継手部付きコラム１３０が仕口６０を介して連結される。なお、仕口６０および一対のフランジ継手部付きコラム１３０の平板材４０に、図示しない梁を連結するためのＨ形鋼からなる梁連結部材７０が１つ以上溶接されてもよい。この梁連結部材７０は図示しない複数のボルト挿通用孔を有している。

（実施形態２）
実施形態２のコラム裏当金１０１は、２つのＬ形の湾曲コーナー部１０２を有し、かつ全体形状がＵ形に折り曲げ形成されてなる。すなわち、実施形態２のコラム裏当金１０１は、実施形態１のコラム裏当金１を２分割した形状である。

湾曲コーナー部１０２に優角部１０２ａと劣角部１０２ｂを有する実施形態２のコラム裏当金１０１は、Ｕ形に折り曲げた帯鋼材をプレス成形機の下型にセットし、Ｕ形帯鋼材の２つの湾曲コーナー部１０２の優角部１０２ａを上型にてプレスして突片１０２ａ₁および凹部１０２ａ₂を形成することにより製造できる。

（実施形態３）
実施形態３のコラム裏当金２０１は、１つのＬ形の湾曲コーナー部２０２を有し、かつ全体形状がＬ形に折り曲げ形成されてなる。すなわち、実施形態３のコラム裏当金２０１は、実施形態１のコラム裏当金を４分割した形状である。

湾曲コーナー部２０２に優角部２０２ａと劣角部２０２ｂを有する実施形態３のコラム裏当金２０１は、Ｌ形に折り曲げた帯鋼材をプレス成形機の下型にセットし、Ｌ形帯鋼材の１つの湾曲コーナー部２０２の優角部２０２ａを上型にてプレスして突片２０２ａ₁および凹部２０２ａ₂を形成することにより製造できる。

（実施形態４）
図１１は実施形態４のフランジ継手部付きコラムにおける図５のＡ−Ａ線対応部分の断面図であり、図１２は実施形態４のフランジ継手部付きコラムにおける図５のＢ−Ｂ線対応部分の断面図である。なお、図１１および１２において、図６および７中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。

実施形態１では、テーパー面部３０ａ₁が形成された開口端部３０ａを有するコラム３０にコラム裏当金１を用いた場合（図６参照）を例示したが、図１１および１２に示すように、テーパー面部が形成されていない開口端部３０ｘａを有するコラム３０ｘにコラム裏当金１０３を用いることもできる。このコラム裏当金１０３の基本形状は、実施形態１、２または３と同じである。

この場合、コラム３０ｘの開口端部３０ｘａの端面が板厚方向と平行であるため、実施形態１のようにコラム３０のテーパー面部３０ａ₁と平板材４０との間の隙間が外へ向かって広がらず一定である。

このような場合、コラム裏当金３０１において、突片３０２ａ₁および凹部３０２ａ₂の幅方向の合計寸法Ｗ₁は、建築工事標準仕様書ＪＡＳＳ６鉄骨工事（日本建築学会）の「溶接開先標準（JSS I 03）」のＩ形開先に応じて定められたルート間隔の標準値に設定される。すなわち、この標準値はコラム３０ｘの板厚Ｔ₀と同じであるため、実施形態４のコラム裏当金３０１の前記合計寸法Ｗ₁は板厚Ｔ₀と同じ寸法に設定される。なお、コラムのサイズにも依るが、コラム３０ｘの板厚Ｔ₀は、一般に、６〜５０ｍｍである。

実施形態４の場合、突片３０２ａ₁および凹部３０２ａ₂の幅方向の合計寸法Ｗ₁を実施形態１〜３よりも大きくして、コラム３０ｘの開口端部３０ｘａと平板材４０との間の隙間寸法（＝合計寸法Ｗ₁）を大きくすることにより、Ｉ形開先の完全溶込み溶接であっても溶接肉５０の体積が十分得られ、必要とする溶接強度が確保される。
なお、図１１では突片３０２ａ₁が図示されているが、実際は、突片３０２ａ₁は溶融して溶接肉５０と一体化している。

（その他の実施形態）
本発明のコラム裏当金は、プレス成形以外の方法で製造されてもよく、この場合、湾曲コーナー部の凹部は省略されてもよい。例えば、帯鋼材をＬ形に折り曲げて形成した湾曲コーナー部に突片を溶接、接着等の方法によって接合してもよい。

なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１、１０１、２０１、３０１コラム裏当金
２、１０２、２０２湾曲コーナー部
２ａ、１０２ａ、２０２ａ優角部
２ａ₁、１０２ａ₁、２０２ａ₁、３０２ａ₁ 突片
２ａ₂、１０２ａ₂、２０２ａ₂、３０２ａ₂凹部
２ｂ、１０２ｂ、２０２ｂ劣角部
２ｃ一端面

Claims

帯鋼材をＬ形に折り曲げて形成された幅方向に延びる優角部および劣角部を有するＬ形の湾曲コーナー部を備え、
前記湾曲コーナー部は、前記優角部から前記幅方向と直交する外方へ突出して形成された突片を有することを特徴とするコラム裏当金。
４つの前記湾曲コーナー部を有し、かつ全体形状が矩形に折り曲げ形成されてなる請求項１に記載のコラム裏当金。
２つの前記湾曲コーナー部を有し、かつ全体形状がＵ形に折り曲げ形成されてなる請求項１に記載のコラム裏当金。
１つの前記湾曲コーナー部を有し、かつ全体形状がＬ形に折り曲げ形成されてなる請求項１に記載のコラム裏当金。
前記湾曲コーナー部は、前記優角部の一部が減肉して前記優角部の幅方向の一端面から前記突片の基端部まで延びる凹部を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載のコラム裏当金。