JP2018071174A - 鉄骨部材製作方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の貫通孔の形成とウェブの強度確保とに要する工数を削減し、製造コストを低減できる鉄骨部材製作方法を提供する。【解決手段】素材形鋼10のウェブ11の長手方向Lに延びる線12に沿って素材形鋼10のウェブ11を切断し、第1中間体13及び第2中間体14を製作する。ウェブ11を切断する線12は、ウェブ11の幅方向WWの中央位置WCと下フランジ3との間の第1位置P1と、中央位置WCと上フランジ4との間の第2位置P2とをそれぞれ複数回通る線である。第1及び第2切断片111,112を下フランジ3及び上フランジ4の幅方向WFにずらしつつ、第1及び第2切断片111,112の切欠部分21b,22bを互いに重ねた状態で、第1切断片111の先端を上フランジ4に接合するとともに、第2切断片112の先端を下フランジ3に接合する。【選択図】図3

Description

本発明は、複数の貫通孔がウェブに形成された鉄骨部材を製作するための鉄骨部材製作方法に関する。
建築物の例えば天井、壁、床下等の配線や配管が通される場所にH形鋼等の鉄骨部材を使用する場合、図11に示すような貫通孔5がウェブ2に形成された鉄骨部材1を使用することがある。貫通孔5が形成された箇所では、断面欠損によりウェブ2の強度が低下する。下記の特許文献1,2等では、貫通孔5の周囲に補強部材を取り付けて、ウェブ2の強度確保を行うことが提案されている。
特開平6−93683号公報 特開2011−63931号公報
複数の貫通孔5をウェブ2に形成し、それら貫通孔5の周囲に補強部材を取り付けるためには、相応の工数が必要となり、製造コストが増大する。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の貫通孔の形成とウェブの強度確保とに要する工数を削減し、製造コストを低減できる鉄骨部材製作方法を提供することである。
本発明に係る鉄骨部材製作方法は、長手状の第1板部と、第1板部の幅方向の一端に接合された第2板部と、第1板部の幅方向の他端に接合された第3板部とを有し、第2及び第3板部の幅方向が第1板部の幅方向と交わるように第2及び第3板部が延在されている素材形鋼を準備する準備ステップ、第1板部の長手方向に延びる線に沿って素材形鋼の第1板部を切断し、第2板部と第1切断片とを有する第1中間体、及び第3板部と第2切断片とを有する第2中間体を製作する中間体製作ステップ、並びに第1及び第2切断片が第2及び第3板部の幅方向に互いにずれて位置するように第1及び第2中間体を配置し、第1切断片の先端を第3板部に接合するとともに、第2切断片の先端を第2板部に接合する接合ステップを含み、第1板部を切断する線は、第1板部の幅方向の中央位置と第2板部との間の第1位置と、中央位置と第3板部との間の第2位置とをそれぞれ複数回通る線であり、線に沿って第1板部を切断することにより複数の切欠部分が第1及び第2切断片にそれぞれ形成され、接合ステップにおいて、第1及び第2切断片の切欠部分が互いに重なるように第1及び第2中間体を第1及び第2中間体の長手方向にずらして配置する。
本発明の鉄骨部材製作方法によれば、第1及び第2切断片の切欠部分が互いに重なるように第1及び第2中間体を第1及び第2中間体の長手方向にずらして配置するとともに、第1及び第2切断片が第2及び第3板部の幅方向に互いにずれて位置するように第1及び第2中間体を配置し、第1切断片の先端を第3板部に接合するとともに、第2切断片の先端を第2板部に接合するので、複数の貫通孔の形成とウェブの強度確保とをまとめて行うことができる。これにより、複数の貫通孔の形成とウェブの強度確保とに要する工数を削減し、製造コストを低減できる。
本発明の実施の形態による鉄骨部材製作方法により製作される鉄骨部材を示す側面図である。 図1の線A−Aに沿う鉄骨部材の断面図である。 図1の鉄骨部材を製作する鉄骨部材製作方法を示す説明図である。 図3の鉄骨部材製作方法の第1変形例を示す説明図である。 図3の鉄骨部材製作方法の第2変形例を示す説明図である。 図3の鉄骨部材製作方法の第3変形例を示す説明図である。 図3の鉄骨部材製作方法の第4変形例を示す説明図である。 図3の鉄骨部材製作方法の第5変形例を示す説明図である。 図1の鉄骨部材の第1使用例を示す説明図である。 図1の鉄骨部材の第2使用例を示す説明図である。 従来の鉄骨部材を示す斜視図である。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態による鉄骨部材製作方法により製作される鉄骨部材1を示す側面図であり、図2は図1の線A−Aに沿う鉄骨部材1の断面図である。図1及び図2に示すように、本実施の形態の鉄骨部材1は、ウェブ2、下フランジ3及び上フランジ4を有している。
ウェブ2、下フランジ3及び上フランジ4は、全体として断面形状がH形となるように互いに接合されている。すなわち、ウェブ2の幅方向Wの一端(下端)に下フランジ3が接合され、ウェブ2の幅方向Wの他端(上端)に上フランジ4が接合されている。下フランジ3及び上フランジ4は、それら下フランジ3及び上フランジ4の幅方向Wがウェブ2の幅方向Wと交わるように延在されている。ウェブ2の幅方向Wと下フランジ3及び上フランジ4の幅方向Wとが互いに直交していることが好ましい。
ウェブ2は、第1ウェブ板21と第2ウェブ板22とを有している。第1ウェブ板21は、ウェブ2の長手方向Lに並んで配置された側面視台形の複数の板部21aと各板部21aの間に形成された複数の切欠部分21bとを含んでいる。第2ウェブ板22は、ウェブ2の長手方向Lに並んで配置された側面視逆台形の複数の板部22aと各板部22aの間に形成された複数の切欠部分22bとを含んでいる。図1では、第1及び第2ウェブ板21,22の各板部21a,22aの重なりを識別しやすくするために、各板部21a,22aに斜線の網掛けを施している。後の図3及び図6〜図8も同様である。
本実施の形態の鉄骨部材1では、第1ウェブ板21の各板部21aは、ウェブ2の長手方向Lに互いに離間して配置されており、下フランジ3及び上フランジ4を介して互いに連結されている。同様に、第2ウェブ板22の各板部22aは、ウェブ2の長手方向Lに互いに離間して配置されており、下フランジ3及び上フランジ4を介して互いに連結されている。
図2に特に表れているように、第1及び第2ウェブ板21,22は、下フランジ3及び上フランジ4の幅方向Wに互いにずれて配置されている。また、第1及び第2ウェブ板21,22は、それら第1及び第2ウェブ板21,22の切欠部分21b,22bが互いに重なるように配置されている。このように互いに重ねられた第1及び第2ウェブ板21,22の切欠部分21b,22bは、ウェブ2に形成された複数の貫通孔5を構成している。本実施の形態の複数の貫通孔5は、側面視六角形とされており、ウェブ2の長手方向Lに等間隔で配置されている。
次に、図3は、図1の鉄骨部材1を製作する鉄骨部材製作方法を示す説明図である。本実施の形態の鉄骨部材製作方法は、準備ステップ(図3の(a))、中間体製作ステップ(図3の(b))及び接合ステップ(図3の(c)及び(d))を含んでいる。
準備ステップでは、図3の(a)に示す素材形鋼10を準備する。素材形鋼10は、ウェブ11(第1板部)、下フランジ3(第2板部)及び上フランジ4(第3板部)を有している。ウェブ11、下フランジ3及び上フランジ4は、長手状の板材であり、全体として断面形状がH形となるように互いに接合されている。すなわち、ウェブ11の幅方向Wの一端(下端)に下フランジ3が接合され、ウェブ11の幅方向Wの他端(上端)に上フランジ4が接合されている。下フランジ3及び上フランジ4は、それら下フランジ3及び上フランジ4の幅方向Wがウェブ11の幅方向Wと交わるように延在されている。ウェブ11の幅方向Wと下フランジ3及び上フランジ4の幅方向Wとが互いに直交していることが好ましい。
図3の(a)の右側の正面図に示すように、ウェブ11は、下フランジ3及び上フランジ4の幅方向Wに関して下フランジ3の中央位置3cから第1方向にずれた位置で下フランジ3に接合され、その幅方向Wに関して上フランジ4の中央位置4cから第1方向とは逆の第2方向にずれた位置で上フランジ4に接合されていることが好ましい。理由については後に説明する。
中間体製作ステップでは、ウェブ11の長手方向Lに延びる線12(図3の(a)の破線)に沿って素材形鋼10のウェブ11を切断し、図3の(b)に示す第1中間体13と第2中間体14とを製作する。
図3の(a)で破線にて示すように、素材形鋼10のウェブ11を切断する線12は、ウェブ11の幅方向Wの中央位置Wと下フランジ3との間の第1位置P、及びその中央位置Wと上フランジ4との間の第2位置Pをそれぞれ複数回通る。
本実施の形態の鉄骨部材製作方法では、第1及び第2位置P,Pは、ウェブ11の幅方向Wの中央位置Wから下フランジ3及び上フランジ4に向かってそれぞれウェブ11の幅の1/2だけ離れた位置であり、下フランジ3の上面及び上フランジ4の下面に接している位置である。
ウェブ11の長手方向Lに関して、線12が第1位置Pを通る位置と線12が第2位置Pを通る位置とは互いに離間されている。換言すると、線12には、第1位置Pを通る第1直線部12aと、第2位置Pを通る第2直線部12bとが設けられており、ウェブ11の長手方向Lに関して第1直線部12aと第2直線部12bとが互いに離間されている。第1及び第2直線部12a,12bの間は、斜線部12cによって接続されている。ウェブ11の長手方向Lに離間して位置する複数の斜線部12cは、「ハ」の字を描くように、ウェブ11の幅方向Wに対する傾斜向きが交互に入れ替えられている。
図3の(b)に示すように、第1中間体13は、下フランジ3と第1切断片111とを有している。第1切断片111は、後に図1の第1ウェブ板21となる部分であり、ウェブ11の長手方向Lに並んで配置された側面視台形の複数の板部21aと各板部21aの間に形成された複数の切欠部分21bとを含んでいる。
また図3の(b)に示すように、第2中間体14は、上フランジ4と第2切断片112とを有している。第2切断片112は、後に図1の第2ウェブ板22となる部分であり、ウェブ11の長手方向Lに並んで配置された側面視逆台形の複数の板部22aと各板部22aの間に形成された複数の切欠部分22bとを含んでいる。
接合ステップでは、図3の(c)に示すように第1及び第2中間体13,14の位置関係を調整する。接合ステップにおける第1及び第2中間体13,14の位置関係は、以下の通りである。すなわち、図3の(c)の右側の正面図で示すように、第1及び第2切断片111,112が下フランジ3及び上フランジ4の幅方向Wに互いにずれて位置するように第1及び第2中間体13,14が配置される。また、図3の(c)の左側の側面図で示すように、第1及び第2中間体13,14を互いに近づけた際に第1及び第2切断片111,112の切欠部分21b,22bが互いに重なるように第1及び第2中間体13,14の長手方向Lにずらして第1及び第2中間体13,14が配置される。
また接合ステップでは、上述のように第1及び第2中間体13,14の位置関係を調整した後に、図3の(d)に示すように、第1中間体13の第1切断片111の先端(板部21aの先端)を上フランジ4に接合するとともに、第2中間体14の第2切断片112の先端(板部22aの先端)を下フランジ3に接合する。
これら準備ステップ、中間体製作ステップ及び接合ステップを経ることで、素材形鋼10から図1の鉄骨部材1が製作される。第1及び第2切断片111,112の切欠部分21b,22bを重ねることで、複数の貫通孔5が形成されている。また、下フランジ3及び上フランジ4の幅方向Wに第1及び第2切断片111,112をずらして配置することで、第1及び第2ウェブ板21,22によってウェブ2を構成することができ、一枚板のウェブに複数の貫通孔を設ける場合と比較してウェブ2の強度が向上されている。すなわち、接合ステップにおいて上述のような第1及び第2中間体13,14の位置関係を採ることで、複数の貫通孔5の形成とウェブ2の強度確保とをまとめて行うことができる。なお、仮に打ち抜き加工等により貫通孔5を形成する場合にはスクラップ(打抜き屑)が発生するが、本実施の形態の鉄骨部材製作方法ではそのようなスクラップの発生を回避できる。スクラップの発生を回避できることに関連して、鉄骨部材1の重量を素材形鋼10の重量と実質的に等しくすることができる。
なお、図3の(a)の右側の正面図に示すように、鉄骨部材1の素材である素材形鋼10において、下フランジ3及び上フランジ4の中央位置3c,4cからずれた位置で下フランジ3及び上フランジ4にウェブ11が接合されていることで、図3の(c)の右側の正面図で示すように第1及び第2切断片111,112を幅方向Wに互いにずらした状態で第1及び第2切断片111,112の先端を上フランジ4及び下フランジ3に接合した後に、第1及び第2ウェブ板21,22(第1及び第2切断片111,112)間の中央位置を下フランジ3及び上フランジ4の中央位置3c,4cに一致させるか又は近づけることができる。換言すると、素材形鋼10における下フランジ3及び上フランジ4の中央位置3c,4cからのウェブ11のずれ量は、鉄骨部材1における第1及び第2ウェブ板21,22の想定離間距離に基づき設定することができる。
次に、図4は、図3の鉄骨部材製作方法の第1変形例を示す説明図である。図4に示すように、第1及び第2ウェブ板21,22の離間距離を広げ、鉄骨部材1の断面を閉鎖断面に近づけるか又は閉鎖断面とすることもできる。図4に示す鉄骨部材1では、下フランジ3及び上フランジ4の端部から下フランジ3及び上フランジ4の幅の1/4までの領域QRにおいて第1及び第2ウェブ板21,22が下フランジ3及び上フランジ4に接合されている。第1及び第2ウェブ板21,22の離間距離を広げることで、第1及び第2ウェブ板21,22の横座屈に対する耐久力を向上させることができる。その他の構成は、図3の構成と同じである。
次に、図5は、図3の鉄骨部材製作方法の第2変形例を示す説明図である。下フランジ3及び上フランジ4にリップ3a,4aが形成された素材形鋼10を用いることで、図5に示すようなリップ付形鋼からなる鉄骨部材1を製作することもできる。その他の構成は、図3の構成と同じである。この第2変形例は、第1変形例と組み合わせて実施できる。
次に、図6は、図3の鉄骨部材製作方法の第3変形例を示す説明図である。図3の構成では、素材形鋼10のウェブ11の長手方向Lに関して、ウェブ11を切断する線12が第1位置Pを通る位置と第2位置Pを通る位置とが互いに離間されているように説明したが、図6に示すようにウェブ11の長手方向Lに関して線12が第1位置Pを通る位置と線12が第2位置Pを通る位置とが互いに重なっていてもよい。換言すると、第1位置Pを通る第1直線部12aと第2位置Pを通る第2直線部12bとがウェブ11の長手方向Lに関して互いに離間されていなくてもよい。線12が第1位置Pを通る位置と線12が第2位置Pを通る位置とをウェブ11の長手方向Lに関して互いに重ねる場合、ウェブ11の長手方向Lに離間して配置された複数の斜線部12cは、「ノ」の字を描くように、ウェブ11の幅方向Wに対して同じ向きに傾斜されている。各貫通孔5は、側面視平行四辺形とされる。その他の構成は、図3の構成と同じである。この第3変形例は、第1及び第2変形例と組み合わせて実施できる。
次に、図7は、図3の鉄骨部材製作方法の第4変形例を示す説明図である。図3の構成では、素材形鋼10のウェブ11の長手方向Lに関して、ウェブ11を切断する線12が第1位置Pを通る位置と第2位置Pを通る位置とが互いに離間されているように説明したが、図7に示すように線12が第1位置Pを通る位置と線12が第2位置Pを通る位置とがウェブ11の長手方向Lに関して互いに隣接していてもよい。すなわち、第3変形例と同様に、第1位置Pを通る第1直線部12aと第2位置Pを通る第2直線部12bとがウェブ11の長手方向Lに関して互いに離間されていなくてもよい。このとき、第1直線部12aと第2直線部12bとは、ウェブ11の幅方向Wに沿う第3直線部12dによってつなげられる。各貫通孔5は、側面視長方形又は正方形とされる。その他の構成は、図3の構成と同じである。この第4変形例は、第1及び第2変形例と組み合わせて実施できる。
次に、図8は、図3の鉄骨部材製作方法の第5変形例を示す説明図である。図3の構成では、素材形鋼10のウェブ11を切断する線12が通る第1及び第2位置P,Pは、ウェブ11の幅方向Wの中央位置Wから下フランジ3及び上フランジ4に向かってそれぞれウェブ11の幅の1/2だけ離れた位置であるように説明したが、図8に示すように第1及び第2位置P,Pと中央位置Wとの間の距離を変更してもよい。第1位置Pと中央位置Wとの間の距離は、第2位置Pと中央位置Wとの間の距離と等しくされる。これらの距離がウェブ11の幅の1/4よりも大きければ、第1及び第2切断片111,112の切欠部分21b,22bを互いに重ねて複数の貫通孔5を形成できる。これらの距離を変更することで、幅に対する高さ(フランジの幅に対するウェブの幅)の比率が異なる鉄骨部材1を同じ素材形鋼10から製作することができる。図8に示す鉄骨部材1は、フランジ3,4の幅が図1の鉄骨部材1と等しくされているが、ウェブ2の幅が図1の鉄骨部材1よりも狭くされている。この第5変形例は、第1〜第4変形例と組み合わせて実施できる。
次に、図9は、図1の鉄骨部材1の第1使用例を示す説明図である。図9に示すように、図1の鉄骨部材1は、建築物の屋根下地6を支える天井部材として使用することができる。貫通孔5は、配線等を通すために使用することができる。
次に、図10は、図1の鉄骨部材1の第2使用例を示す説明図である。図10に示すように、図1の鉄骨部材1は、建築物の外壁材7を支える外壁下地部材、及び内壁材8を支える内壁下地部材として使用することができる。貫通孔5は、配線等を通すため、また通気性を確保するための通気孔として使用することができる。第1及び第2使用例以外の用途にも図1の鉄骨部材1を適宜使用できる。
このような鉄骨部材製作方法では、第1及び第2切断片111,112の切欠部分21b,22bが互いに重なるように第1及び第2中間体13,14を第1及び第2中間体13,14の長手方向Lにずらして配置するとともに、第1及び第2切断片111,112が下フランジ3及び上フランジ4の幅方向Wに互いにずれて位置するように第1及び第2中間体111,112を配置し、第1切断片111の先端を上フランジ4に接合するとともに、第2切断片112の先端を下フランジ3に接合するので、複数の貫通孔5の形成とウェブ2の強度確保とをまとめて行うことができる。これにより、複数の貫通孔5の形成とウェブ2の強度確保とに要する工数を削減し、製造コストを低減できる。
また、素材形鋼10のウェブ11を切断する線12が通る第1及び第2位置P,Pがウェブ11の中央位置Wから下フランジ3及び上フランジ4に向かってそれぞれウェブ11の幅の1/2だけ離れた位置であるので、より大きな貫通孔5の形成できるとともに、製作される鉄骨部材1のウェブ2の幅をより広くすることができる。
さらに、素材形鋼10のウェブ11を切断する線12が通る第1及び第2位置P,Pがウェブ11の中央位置Wから下フランジ3及び上フランジ4に向かってそれぞれ同じ距離だけ離れた位置であり、この距離を変更して幅に対する高さの比率が異なる鉄骨部材1を素材形鋼10から製作するので、同じ素材形鋼10から多くの種類の鉄骨部材1を製作でき、鉄骨部材1の製造コストを低減できる。また、幅に対する高さの比率が異なる鉄骨部材1であっても、それら鉄骨部材1の重量を等しくすることができる。
さらにまた、素材形鋼10のウェブ11の長手方向に関して素材形鋼10のウェブ11を切断する線12が第1位置Pを通る位置と線12が第2位置Pを通る位置とが互いに離間されているので、側面視六角形の貫通孔5を鉄骨部材1のウェブ2に形成できる。
また、素材形鋼10のウェブ11の長手方向に関して素材形鋼10のウェブ11を切断する線12が第1位置Pを通る位置と線12が第2位置Pを通る位置とが互いに重なっているので、側面視平行四辺形の貫通孔5を鉄骨部材1のウェブ2に形成できる。
さらに、素材形鋼10のウェブ11の長手方向に関して素材形鋼10のウェブ11を切断する線12が第1位置Pを通る位置と線12が第2位置Pを通る位置とが互いに隣接しているので、側面視長方形又は正方形の貫通孔5を鉄骨部材1のウェブ2に形成できる。
1 鉄骨部材
2 ウェブ
3 下フランジ(第2板部)
4 上フランジ(第3板部)
5 貫通孔
10 素材形鋼
11 ウェブ(第1板部)
111 第1切断片
112 第2切断片
12 線
13 第1中間体
14 第2中間体
21b,22b 切欠部分

Claims (6)

  1. 長手状の第1板部と、前記第1板部の幅方向の一端に接合された第2板部と、前記第1板部の幅方向の他端に接合された第3板部とを有し、前記第2及び第3板部の幅方向が前記第1板部の幅方向と交わるように前記第2及び第3板部が延在されている素材形鋼を準備する準備ステップ、
    前記第1板部の長手方向に延びる線に沿って前記素材形鋼の前記第1板部を切断し、前記第2板部と第1切断片とを有する第1中間体、及び前記第3板部と第2切断片とを有する第2中間体を製作する中間体製作ステップ、並びに
    前記第1及び第2切断片が前記第2及び第3板部の幅方向に互いにずれて位置するように前記第1及び第2中間体を配置し、前記第1切断片の先端を前記第3板部に接合するとともに、前記第2切断片の先端を前記第2板部に接合する接合ステップ
    を含み、
    前記第1板部を切断する前記線は、前記第1板部の幅方向の中央位置と前記第2板部との間の第1位置と、前記中央位置と前記第3板部との間の第2位置とをそれぞれ複数回通る線であり、前記線に沿って前記第1板部を切断することにより複数の切欠部分が前記第1及び第2切断片にそれぞれ形成され、
    前記接合ステップにおいて、前記第1及び第2切断片の前記切欠部分が互いに重なるように前記第1及び第2中間体を前記第1及び第2中間体の長手方向にずらして配置する、
    鉄骨部材製作方法。
  2. 前記第1及び第2位置は、前記中央位置から前記第2及び第3板部に向かってそれぞれ前記第1板部の幅の1/2だけ離れた位置である、
    請求項1記載の鉄骨部材製作方法。
  3. 前記第1及び第2位置は、前記中央位置から前記第2及び第3板部に向かってそれぞれ同じ距離だけ離れた位置であり、
    前記距離を変更し、幅に対する高さの比率が異なる鉄骨部材を前記素材形鋼から製作する、
    請求項1記載の鉄骨部材製作方法。
  4. 前記第1板部の長手方向に関して、前記線が前記第1位置を通る位置と前記線が前記第2位置を通る位置とが互いに離間されている
    請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の鉄骨部材製作方法。
  5. 前記第1板部の長手方向に関して、前記線が前記第1位置を通る位置と前記線が前記第2位置を通る位置とが互いに重なっている
    請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の鉄骨部材製作方法。
  6. 前記第1板部の長手方向に関して、前記線が前記第1位置を通る位置と前記線が前記第2位置を通る位置とが互いに隣接している
    請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の鉄骨部材製作方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109371803A (zh) * 2018-12-12 2019-02-22 中铁二院工程集团有限责任公司 一种钢板梁的加工方法

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