JP2019070303A

JP2019070303A - 梁補強部材

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Publication number: JP2019070303A
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Inventors: 正己石原; Masami Ishihara
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Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2019-05-09
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Abstract

【課題】突き合わせ溶接の際に裏当て金を用いる必要もなく、初層溶接部の広がりを広くして溶接トーチの十分な運棒範囲を確保して健全な溶接を行うこと。【解決手段】挿入部５の外側面とウェブ１Ａの貫通孔２の開口形成面２Ａとを突合せ溶接するために、貫通孔２に挿入部５を挿通させて、フランジ部６の一方の側面６Ａを貫通孔２の周縁部に当接させた際に、挿入部５の挿入基端部５Ａと開口形成面２Ａとの間に互いに当接しているウェブ１Ａとフランジ部６との微小のすき間を介して初層溶接のシールドガスを抜くためのガス抜き用の空間Ｓ１を形成し、且つ挿入基端部５Ａに連通する挿入中間部５Ｂの外形の断面形状をその開先底ＳＳから曲線とすると共に挿入中間部５Ｂに連通する挿入先端部５Ｃの外形の断面形状を直線として、挿入部５の挿入中間部５Ｂ及び挿入先端部５Ｃと貫通孔２の開口形成面２Ａとの間にＪ形開先Ｓ２を形成した。【選択図】図３

Description

本発明は、鉄骨梁のウェブに形成された貫通孔に設けられる梁補強部材に関するものである。

Ｈ形鋼やＩ形鋼などは、建築構造物の梁として広く用いられているが、このような梁においては、建築構造物内部に設けられる配管を通すための貫通孔を形成する場合がある。その際、貫通孔を形成したことによる梁の強度の低下を防ぐために、貫通孔に補強用の金具として、一般に梁補強部材を溶接により取り付けることが多い。

このような梁補強部材としては、例えば特許文献１に示すように、リング状梁補強部材の周囲を梁ウェブにすみ肉溶接して固着させる方法や、また特許文献２に示すようにリング状の鋼板の外側に傾斜面を設けウェブの開口部に挿入して溶接固定し、ウェブ欠損による強度低下を押さえる方法などがある。

特開２００７―１６２２４３号公報特開２０１１−１７４３１１号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されている溶接法はすみ肉溶接であり、図１２（イ）に示すように、配管を通すための挿通孔７を有する梁補強部材１４の位置が鉄骨梁１１のフランジ１１Ｂの近傍にある場合は、このフランジ１１Ｂが適正なすみ肉溶接の溶接トーチ１０のトーチ角度θ１の邪魔になり、正しい溶接運棒ができない。また、ウェブ１１Ａに前記梁補強部材１４の外周をすみ肉溶接するものであるため、補強する部位が前記フランジ１１Ｂ寄りに偏芯している場合には溶接不良が発生し易い。

即ち、前記特許文献１に示すすみ肉溶接のトーチ角度θ１は４０度前後が適正であるが、図１２（ロ）に示すように、補強する部位が前記フランジ１１Ｂ寄りに偏芯して前記フランジ１１Ｂの近傍に位置する場合にはトーチ角度θ２は鉛直に近くなって、すみ肉溶接には不向きの角度となってしまう。この結果、等脚溶接が望ましいが、図１３に示すように、溶接部１９の鉛直方向の溶着長さＬＬ１が短く、逆に水平方向の溶着長さＬＬ２が長すぎて不等脚溶接になってしまい、溶接不良となってしまうことになる。

また、特許文献２に示す溶接は、図１４のように、配管を通すための挿通孔７Ａを有する梁補強部材２４が開先を有する突合せ溶接であるが、ルートギャップを持っていないため、前記溶接トーチ１０の運棒範囲ｍが極端に狭く、十分な運棒範囲ｍが確保できず、初層溶接部９Ａ１は溶接材料の溶け込みが悪く母材との融合がうまくいかず、溶け込み不良が発生する。

即ち、上記特許文献２に示す溶接は、前記梁補強部材２４の開先底ＳＳ１において鉄骨梁１２のウェブ１２Ａとの間にルートギャップが無いので、前記初層溶接部９Ａ１の広がり断面が極端に小さく、溶接材料の先端が溶接のねらい点に到達する前に、周辺材とスパークしてしまい、前記開先底ＳＳ１までアークが届かない。従って、トーチ角度θ３が２０度前後確保できるも前記運棒範囲ｍも狭く、前記溶接トーチ１０は滑らかに移行できず、溶接材料の溶け込みが悪く、母材との融合がうまくいかず、溶け込み不良が発生する。

そこで本発明は、突き合わせ溶接の際に裏当て金を用いる必要もなく、初層溶接部の広がりを広くし、溶接トーチの十分な運棒範囲が確保できて健全な溶接を行うことができる梁補強部材を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、鉄骨梁のウェブに形成された貫通孔に設けられる梁補強部材であって、
リング状を呈して配管を通すための挿通孔が開設され、且つ前記貫通孔より外径が小さくて前記貫通孔に挿入される挿入部と、前記貫通孔より外径が大きくて前記挿入部が前記貫通孔に挿入されると一方の側面が前記貫通孔の周縁部に当接するフランジ部とを備え、
前記貫通孔に前記挿入部を挿通させて、前記挿入部の外側面と前記ウェブの前記貫通孔の開口形成面とを突合せ溶接するために前記フランジ部の前記一方の側面を前記貫通孔の前記周縁部に当接させた際に、前記ウェブの前記貫通孔の前記開口形成面と前記挿入部の前記外側面との間において、
前記挿入部の挿入基端部と前記貫通孔の前記開口形成面との間に互いに当接している前記ウェブと前記フランジ部とのすき間を介して初層溶接のシールドガスを抜くためのガス抜き用の空間を形成し、
且つ前記挿入基端部に連通する挿入中間部の外形の断面形状をその開先底から曲線とすると共に前記挿入中間部に連通する挿入先端部の外形の断面形状を直線として、前記挿入部の前記挿入中間部及び前記挿入先端部と前記貫通孔の前記開口形成面との間にＪ形開先を形成した
ことを特徴する。

また第２の発明は、鉄骨梁のウェブに形成された貫通孔に設けられる梁補強部材であって、
リング状を呈して配管を通すための挿通孔が開設され、且つ前記貫通孔より外径が小さくて前記貫通孔に挿入される挿入部と、前記貫通孔より外径が大きくて前記挿入部が前記貫通孔に挿入されると一方の側面が前記貫通孔の周縁部に当接するフランジ部とを備え、
前記貫通孔に前記挿入部を挿通させて、前記挿入部の外側面と前記ウェブの前記貫通孔の開口形成面とを突合せ溶接するために前記フランジ部の前記一方の側面を前記貫通孔の前記周縁部に当接させた際に、前記ウェブの前記貫通孔の前記開口形成面と前記挿入部の前記外側面との間において、
前記挿入部の挿入基端部と前記貫通孔の前記開口形成面との間に互いに当接している前記ウェブと前記フランジ部とのすき間を介して初層溶接のシールドガスを抜くためのガス抜き用の空間を形成し、
且つ前記挿入基端部に連通する他の部分の外形の断面形状をその開先底から曲線として、前記挿入部の前記他の部分と前記貫通孔の前記開口形成面との間にＪ形開先を形成した
ことを特徴する。

更に第３の発明は、第１又は第２の発明において、補強に必要な溶接部の充填の高さが、前記フランジ部が当接する前記ウェブの一方の側面の反対側の他方の側面における前記貫通孔の前記開口形成面の挿入先端側の端部又は前記梁補強部材の前記挿入部の外側面の挿入先端側の端部までのいずれか低い端部まで形成されることを特徴とする。

本発明によれば、突き合わせ溶接の際に裏当て金を用いる必要もなく、初層溶接部の広がりを広くできるので溶接トーチの十分な運棒範囲が確保できて健全な溶接を行うことができる。また、ガス抜き用の空間を介してガス抜きができて初層溶接の際の溶接材料の溶け込みが促進され、溶け込み不良が起こりにくく良好である。更には、溶接終了の検査は、溶接ゲージや他の検査機器など使用しないでも目視で判定を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る梁補強部材を鉄骨梁のウェブに装着した状態を示す縦断面図である。図１の矢印の指示する方向から見た外形図である矢視図である。図１の要部拡大図である。ウェブに開設した貫通孔の開口上端部の位置が梁補強部材の挿入部の上端部の位置より低い場合を示す図である。ウェブに開設した貫通孔の開口上端部の位置が梁補強部材の挿入部の上端部の位置より高い場合を示す図である。その下部に厚さＬ２を加えた厚さにした梁補強部材を示す断面図である。その下部に厚さＬ２、その上部に厚さＬ３を加えた厚さにした梁補強部材を示す断面図である。溶接トーチにより初層溶接を行った状態を示す断面図である。本発明の第２の実施形態に係る梁補強部材を鉄骨梁のウェブに装着した状態を示す要部の断面図である。同じく第２の実施形態に係る梁補強部材を鉄骨梁のウェブに装着した状態を示す要部の断面図である。同じく第２の実施形態に係る梁補強部材を鉄骨梁の厚いウェブに装着した状態を示す要部の断面図である。特許文献１に記載されているすみ肉溶接を説明するための断面図である。すみ肉溶接により不等脚溶接された状態の要部断面図である。特許文献２に記載されている溶接を説明するための断面図である。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。先ず、図１は本発明の第１の実施形態に係る梁補強部材４を鉄骨梁１のウェブ１Ａに装着した状態を示す縦断面図であり、図２は図１の矢印の指示する方向から見た外形図である矢視図である。

断面形状がＩ形状のＩ型鋼や、本実施形態であるＨ形状のＨ型鋼から構成される前記鉄骨梁１は補強される母材である前記ウェブ１Ａとフランジ１Ｂとから成り、前記ウェブ１Ａの中間部には断面が円形状の貫通孔２が開設されている。

前記梁補強部材４は中央部に建築構造物内部に設けられる配管(図示せず)を通すための円形状の挿通孔７Ｂが開設されてリング状を呈しており、前記貫通孔２より外径が小さくて前記貫通孔２に挿入される挿入部５と、前記貫通孔２より外径が大きくて前記挿入部５が前記貫通孔２に挿入されると一方の側面６Ａが前記貫通孔２の周縁部（開口周縁部）に当接する中空円柱状のフランジ部６とを備えている。

そして、前記ウェブ１Ａの前記貫通孔２に前記梁補強部材４の前記挿入部５が挿入して、前記梁補強部材４の前記挿入部５の外側面と前記ウェブ１Ａの前記貫通孔２の開口形成面２Ａとを突合せ溶接するため、前記挿入部５の前記外側面には後述するような特殊な形状が形成され、下向きの突合せ溶接を容易に行うことができる。なお、前記梁補強部材４の材質は前記鉄骨梁１と同一又は類似の材質の金属で構成する。

前記梁補強部材４の開先部は突き合わせ溶接を行うのであれば、本来しっかりとした大きなルートギャップを設けるべきであるが、本実施形態では前記挿入部５を特殊な形状にすることにより、突き合わせ溶接の際に裏当て金を用いなくても、初層溶接部の広がりを広くできるので溶接トーチ１０の十分な運棒範囲ｍが確保できて健全な溶接を行えるようにする。

即ち、図３に示すように、前記貫通孔２に前記挿入部５を挿通させて、前記挿入部５の外側面と前記ウェブ１Ａの前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａとを突合せ溶接するために、前記フランジ部６の前記一方の側面６Ａを前記貫通孔２の前記周縁部に当接させた際に、前記ウェブ１Ａの前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａと前記挿入部５の前記外側面との間において、前記挿入部５の挿入基端部５Ａと前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａとの間に互いに当接している前記ウェブ１Ａと前記フランジ部６との微小のすき間を介して初層溶接のシールドガスを抜くためのガス抜き用の空間Ｓ１を形成する。具体的には、前記挿入部５の前記挿入基端部５Ａの外側面５Ａ１と前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａとの間は、等間隔でリング状の前記ガス抜き用の空間Ｓ１を形成する。なお、前記ガス抜き用の空間Ｓ１の縦断面の形状は縦長の長方形状であり、その深さは２ｍｍ程度の深さａ、横幅は１ｍｍ程度の幅ｄを有している。

また、前記フランジ部６より小径の薄い中空円柱状の前記挿入基端部５Ａに連通する挿入中間部５Ｂの外形の断面形状をその開先底ＳＳから曲線とすると共に前記挿入中間部５Ｂに連通する中空円錐台状の挿入先端部５Ｃの外形の断面形状を直線として、前記挿入部５の前記挿入中間部５Ｂ及び前記挿入先端部５Ｃと前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａとの間にＪ形開先（空間）Ｓ２を形成する。従って、前記挿入部５の前記挿入基端部５Ａと前記挿入中間部５Ｂの外側面の縦断面形状は、Ｊの字形状を呈することなる。この場合、前記挿入部５の外側面の形状は、前記ガス抜き用の空間Ｓ１に近い前記Ｊ形開先Ｓ２の下部を前記ガス抜き用の空間Ｓ１に近いほどより広がりを持つように緩やかな丸みを帯びた曲線で形成させることにより、このＪ形開先Ｓ２により初層溶接部の広がりを広くできるので前記溶接トーチ１０の十分な運棒範囲ｍが確保できて健全な溶接を行うことができる。

即ち、前記挿入部５の前記挿入基端部５Ａの前記外側面５Ａ１の上端（前記挿入基端部５Ａと前記挿入中間部５Ｂとの境界線）を前記Ｊ形開先Ｓ２の前記開先底ＳＳとし、前記挿入基端部５Ａに連通する前記挿入中間部５Ｂは前記外側面５Ａの前記上端（前記開先底ＳＳ）から前記挿入先端部５Ｃに向けて小径となるような断面が曲線となるように形成される。そして、前記挿入中間部５Ｂに連通する前記挿入先端部５Ｃは、前記挿入中間部５Ｂの上端から先端部に向けて徐々に小径となるような断面が直線となるように形成される。

従って、前記ガス抜き用の空間Ｓ１に連通する前記Ｊ形開先Ｓ２は、その断面が曲線部分と直線部分とを備えており、前記Ｊ形開先Ｓ２を形成する前記挿入部５の前記挿入中間部５Ｂと、円形状の接続線（境界線）ＣＳを介して前記挿入中間部５Ｂに連通する前記挿入先端部５Ｃとは外形は滑らかで段差や引っ掛かりが無く、形成される。このため、前記前記挿入部５の前記挿入中間部５Ｂ及び前記挿入先端部５Ｃの外側面は滑らかであるので、しかも前記挿入部５の外側面の形状を前記ガス抜き用の空間Ｓ１に近い前記Ｊ形開先Ｓ２の下部ほどより広がりを持つように形成したので、前記Ｊ形開先Ｓ２の溶接の際の溶接材料（溶着金属）の付着がよく、前記母材との融合が良好なので、突合せ溶接は良好である。

なお、一般的なレ形突合せ溶接においては、ルートギャップを設ける場合には裏当て金を設ける必要があるが、本実施形態に係る上述したＪ形開先Ｓ２にあっては、図３に示すように、前記開先底ＳＳは前記ウェブ１Ａの一方の側面１Ａ１より前記深さ（距離）ａだけ離れて設けられて、前記ウェブ１Ａと前記梁補強部材４の重ね代ｂの存在により、前記梁補強部材４は前記ウェブ１Ａの下側に厚みｃができるので、裏当て金を設けた時と同じ効果が得られる。

また、前記開先底ＳＳは前記ウェブ１Ａの前記一方の側面１Ａ１より前記深さａだけ離れて形成したことにより、前記梁補強部材４の前記挿入部５は前記ウェブ１Ａの前記貫通孔２内に必ず納まり、突き合わせ溶接の際に、前記ガス抜き用の空間Ｓ１の横幅が１ｍｍ程度の前記幅ｄであって、前記挿入部５の前記挿入基端部５Ａの外周方向への移動が前記貫通孔２の開口形成面２Ａに確実に規制されるので、前記梁補強部材４の位置決めやズレ防止にもなって位置決めのマークが不要で、前記ウェブ１Ａの前記貫通孔２内への前記挿入部５の挿入が容易である。

なお、前記開先底ＳＳを前記ウェブ１Ａの前記一方の側面１Ａ１より前記深さａだけ離れて形成したことにより、２ｍｍ程度の浅い前記ガス抜き用の空間Ｓ１が形成されることとなる。一般に、初層溶接は狭い空間の溶接であるため、この溶接の際に必要なシールドガスが抜きにくいが、前記ガス抜き用の空間Ｓ１を設けることによりシールドガス抜き不良で起こるブローホール欠陥の発生を大幅に防ぐことができる。また、初層溶接の際に、前記ガス抜き用の空間Ｓ１から互いに当接している前記ウェブ１Ａと前記フランジ部６との微小のすき間を介してガス抜きができて、初層溶接の際の溶接材料の溶け込みが促進され、溶け込み不良が起こりにくく良好である。

そして、図３に示すように、前記Ｊ形開先Ｓ２の開先角度θ４は、前記梁補強部材４の先端で３０度程度確保できれば健全な溶接を行うことができる。従来技術のレ形開先の場合には、ルートギャップが６ｍｍのとき開先角度は４５度程度で、同じくルートギャップが９ｍｍのとき開先角度は３５度程度とされているが、本実施形態の前記梁補強部材４の溶接はそこまで溶接断面積（初層溶接部を形成するための空間でもある。）を広げなくても、健全な突合せ溶接を行うことができる。

次に、前記梁補強部材４を溶接により前記ウェブ１Ａに取付ける場合の、どこまで溶接するかの溶接の終了位置について、図４及び図５に基づいて説明する。即ち、図４に示すように、溶接の際に、前記鉄骨梁１を寝せて前記貫通孔２に下方から前記梁補強部材４の前記挿入部５を挿入して前記フランジ部６の前記一方の側面６Ａが前記ウェブ１Ａに当接した状態では、前記ウェブ１Ａの前記貫通孔２に前記挿入部５を挿入した際に、前記挿入先端部５Ｃの先端部が前記貫通孔２より突き抜けて、前記ウェブ１Ａの前記一方の側面１Ａ１の反対側の他方の側面１Ａ２における前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａの上端部（平面視円形状を呈した挿入先端側の端部）の位置Ｘが前記梁補強部材４の前記挿入部５の外側面の上端部（平面視円形状を呈した前記挿入先端部５Ｃの外側面の挿入先端側の端部）の位置Ｙより低い場合は、溶接により補強に必要な溶接部９の充填の高さが前記位置Ｘまで形成できたら、溶接を終了する。

逆に、図５に示すように、ウェブ１ＡＡの厚さが図４に示す前記ウェブ１Ａより厚くて、前記ウェブ１ＡＡの前記貫通孔２に前記挿入部５を挿入した際に、前記挿入先端部５Ｃの先端部が前記貫通孔２より突き抜けないで、前記ウェブ１ＡＡの一方の側面１ＡＡ１の反対側の他方の側面１ＡＡ２における前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａの前記上端部の前記位置Ｘが前記梁補強部材４の前記挿入部５の前記外側面の前記上端部の前記位置Ｙより高い場合は、溶接により補強に必要な前記溶接部９の充填の高さが前記位置Ｙまで形成できたら、溶接を終了する。従って、いずれの場合にも、溶接終了の検査は、溶接ゲージや他の検査機器など使用しないでも目視で判定を行うことができる。

なお、前記位置Ｘと前記位置Ｙのいずれが高いか低いかの判断は、前記ガス抜き用の空間Ｓ１の底面を形成する前記フランジ部６の前記一方の側面６Ａからの距離に基づいて判断し、短い方が低いものとする。

一般に、前記鉄骨梁１の補強は、この鉄骨梁１に設ける前記貫通孔２を設ける位置により補強耐力が異なることが多い。例えば、建物の骨組を構成する柱の近傍に前記ウェブ１Ａに開設した前記貫通孔２が位置する場合においては、この貫通孔２は強耐力補強が必要になり、また前記鉄骨梁１の中央部に設けられた前記貫通孔２は弱耐力の補強で足りる場合が多い。これらの解決は容易で、図６、図７に示すように、前記梁補強部材４の厚さを変えて補強耐力を調整することができ、以下説明する。

先ず、弱耐力用の前記梁補強部材４は図４に示す厚さＬ１とした場合、図６に示すように、配管を通すための挿通孔７Ｃが開設された強耐力用の梁補強部材４０はその下部に前記厚さＬ１に厚さＬ２を加えた厚さにすることにより容易に対応できる。また、図７に示すように、前記ウェブ１Ａの厚さより厚い前記ウェブ１ＡＡに対応して厚くし、配管を通すための挿通孔７Ｄが開設された梁補強部材４１の場合には、補強耐力向上と共に溶接量を増やす必要があるときは、更にその上部に厚さＬ３を加えた厚さにすることにより溶接量を確保することができる。

以上のように、前記梁補強部材の強弱は、その厚さを変えるだけで対応できるので、このように対応することにより容易な方法で製造コストを押さえられる前記梁補強部材を提供できることになる。

なお、図８に示すように、前記Ｊ形開先Ｓ２により突き合わせ溶接の際の前記溶接トーチ１０のトーチ角度θ５は２０度前後が確保されており、且つ初層溶接部９Ａを形成するための空間は十分な広がりがあるので、突合せ溶接には何の問題も無い。

即ち、前記特許文献１に示すすみ肉溶接では、補強する部位が前記フランジ１１Ｂ寄りに偏芯して前記フランジ１１Ｂの近傍に位置する場合には、図１２（ロ）に示すように、トーチ角度θ２は鉛直に近くなって、図１３に示すように、前記溶接部１９の鉛直方向の前記溶着長さＬＬ１が短く、逆に水平方向の前記溶着長さＬＬ２が長すぎて不等脚溶接になってしまって溶接不良が発生し、また前記特許文献２に示す前記梁補強部材２４が開先を有する突合せ溶接ではルートギャップを持っていないため、前記溶接トーチ１０の運棒範囲ｍが極端に狭く、十分な運棒範囲ｍが確保できず、初層溶接における溶接材料の溶け込みが悪く母材との融合がうまくいかず、溶け込み不良が発生したが、本実施形態によれば、これらの問題は解消できる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る梁補強部材４２、４３について、図９、図１０及び図１１に基づいて説明するが、前述した第１の実施形態と異なる構造についてのみ説明する。先ず、図９に示すように、配管を通すための前記挿通孔７Ｅが開設された厚さＬ１の前記梁補強部材４２の挿入部５１の外側面の形状は、前述した第１の実施形態と異なる。即ち、前記貫通孔２に前記挿入部５１を挿通させて、中空円柱状のフランジ部４４の一方の側面４４Ａを前記貫通孔２の前記周縁部に当接させた際に、前記梁補強部材４２の挿入基端部５１Ａに連通する他の部分（残りの部分）５１Ｂの外形の断面形状をその開先底ＳＳから曲線として、前記挿入部５１の前記他の部分５１Ｂと前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａとの間にＪ形開先（空間）Ｓ２０を形成する。従って、前記フランジ部４４より小径の薄い中空円柱状の前記挿入基端部５１Ａと前記他の部分５１Ｂの外側面の縦断面形状は、概ねＪの字形状を呈することなる。

また、図１０に示すように、前記ウェブ１Ａより厚さＤの厚い前記ウェブ１ＡＡの場合にも、前記梁補強部材４２は図９と同様であって前記挿入基端部５１Ａに連通する前記他の部分（残りの部分）５１Ｂの外形の断面形状はその開先底ＳＳから曲線であり、前記挿入部５１の前記他の部分５１Ｂと前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａとの間にＪ形開先（空間）Ｓ２１を形成する。従って、前記フランジ部４４より小径の薄い中空円柱状の前記挿入基端部５１Ａと前記他の部分５１Ｂの外側面の縦断面形状は、概ねＪの字形状を呈することなる。

なお、図９及び図１０に示すように、前記挿入基端部５１Ａの外側面５１Ａ１と前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａとの間は等間隔で、リング状の前記ガス抜き用の空間Ｓ１が形成される。

また、図１１に示すように、配管を通すための挿通孔７Ｆが開設された厚さがＬ１にＬ３を加えた梁補強部材４３の挿入部５２の外側面の形状は、前述した第１の実施形態と異なる。即ち、前記貫通孔２に前記挿入部５２を挿通させて、中空円柱状のフランジ部４５の一方の側面４５Ａを前記貫通孔２の前記周縁部に当接させた際に、前記梁補強部材４３の挿入基端部５２Ａに連通する他の部分（残りの部分）５２Ｂの外形の断面形状をその開先底ＳＳから曲線として、前記挿入部５２の前記他の部分５２Ｂと前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａとの間にＪ形開先Ｓ２２（空間）を形成する。従って、前記挿入部５２の前記挿入基端部５２Ａと前記他の部分５２Ｂの外側面の縦断面形状は、概ねＪの字形状を呈することなる。

なお、前記挿入基端部５２Ａの外側面５２Ａ１と前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａとの間は等間隔で、リング状の前記ガス抜き用の空間Ｓ１が形成される。

以上、説明した図９、図１０及び図１１に示す第２の実施形態に係る前記梁補強部材４２、４３にあっても、上述したような第１の実施形態に係る前記梁補強部材４、４０、４１と同様な効果を存する。即ち、図９、図１０及び図１１に示す前記Ｊ形開先Ｓ２０、２１、２２を形成する前記挿入部５１、５２の外側面は滑らかで段差や引っ掛かりが無く形成され、しかも前記挿入部５１、５２の外側面の形状を前記ガス抜き用の空間（縦断面の形状が縦長の長方形状であり、その深さは２ｍｍ程度の前記深さａ、横幅は１ｍｍ程度の幅ｄを有している。）Ｓ１に近い前記Ｊ形開先Ｓ２０、２１、２２の下部ほどより広がりを持つように形成したので、前記Ｊ形開先Ｓ２０、２１、２２の溶接の際の溶接材料（溶着金属）の付着がよく、前記母材との融合が良好なので、突合せ溶接は良好である。

また、前記ウェブ１Ａ、１ＡＡと前記梁補強部材４２、４３の重ね代ｂの存在により、前記梁補強部材４２、４３は前記ウェブ１Ａ、１ＡＡの下側に厚みｃができるので、裏当て金を設けた時と同じ効果が得られる。従って、突き合わせ溶接の際に裏当て金を用いなくても、しかも前記挿入部５１、５２の外側面の形状を前記ガス抜き用の空間Ｓ１に近い前記Ｊ形開先Ｓ２０、２１、２２の下部ほどより広がりを持つように緩やかな丸みを帯びた曲線で形成させることにより、このＪ形開先Ｓ２０、２１、２２により初層溶接部の広がりを広くできるので前記溶接トーチ１０の十分な運棒範囲ｍが確保できて健全な溶接を行うことができる。

また、前記開先底ＳＳは前記ウェブ１Ａ、１ＡＡの前記一方の側面１Ａ１、１ＡＡ１より前記深さａだけ離れて形成したことにより、前記梁補強部材４２、４３の前記挿入部５１、５２は前記ウェブ１Ａ、１ＡＡの前記貫通孔２内に必ず納まり、突き合わせ溶接の際に、前記挿入部５１、５２の前記挿入基端部５１Ａ、５２Ａの外周方向への移動が前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａに規制されるので、前記梁補強部材４２、４３の位置決めやズレ防止にもなって位置決めのマークが不要で、前記ウェブ１Ａ、１ＡＡの前記貫通孔２内への前記挿入部５１、５２の挿入が容易である。

なお、前記開先底ＳＳを前記ウェブ１Ａ、１ＡＡの前記一方の側面１Ａ１、１ＡＡ１より前記深さａだけ離れて形成したことにより、２ｍｍ程度の浅い前記ガス抜き用の空間Ｓ１が形成されることとなる。一般に、初層溶接は狭い空間の溶接であるため、この溶接の際に必要なシールドガスが抜きにくいが、前記ガス抜き用の空間Ｓ１を設けることによりシールドガス抜き不良で起こるブローホール欠陥の発生を大幅に防ぐことができる。また、初期溶接の際に、前記ガス抜き用の空間Ｓ１から互いに当接している前記ウェブ１Ａ、１ＡＡと前記梁補強部材４２、４３のフランジ部４４、４５との微小のすき間を介してガス抜きができて、初層溶接の際の溶接材料の溶け込みが促進され、溶け込み不良が起こりにくく良好である。

なお、図９及び図１１に示す第２の実施形態では、前述した第１の実施形態と同様に、溶接を行うために、前記貫通孔２に前記梁補強部材４２、４３の前記挿入部５１、５２を挿入して前記フランジ部４４、４５の前記一方の側面４４Ａ、４５Ａが前記ウェブ１Ａ、１ＡＡに当接した状態では、前記ウェブ１Ａ、１ＡＡの前記貫通孔２に前記挿入部５１、５２を挿入した際に、前記他の部分５１Ｂ、５２Ｂの先端部が前記貫通孔２より突き抜けて、前記ウェブ１Ａ、１ＡＡの前記一方の側面１Ａ１、１ＡＡ１の反対側の前記他方の側面１Ａ２、１ＡＡ２における前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａの上端部（平面視円形状を呈した挿入先端側の端部）の位置Ｘが前記梁補強部材４２、４３の前記挿入部５１、５２の外側面の上端部（平面視円形状を呈した前記他の部分５１Ｂ、５２Ｂの外側面の挿入先端側の端部）の位置Ｙより低いので、溶接により補強に必要な前記溶接部９の充填の高さが前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａの前記上端部の前記位置Ｘまで形成できたら、溶接を終了する。また逆に、図１０に示すように、前記ウェブ１ＡＡの前記貫通孔２に前記挿入部５１を挿入した際に、前記他の部分５１Ｂの先端部が前記貫通孔２より突き抜けないで、前記ウェブ１ＡＡの前記一方の側面１ＡＡ１の反対側の前記他方の側面１ＡＡ２における前記貫通孔２の前記開口形成面２Ａの前記上端部の前記位置Ｘが前記梁補強部材４２の前記挿入部５１の前記外側面の前記上端部の前記位置Ｙより高い場合には、溶接により補強に必要な前記溶接部９の充填の高さが前記挿入部５１の前記外側面の前記上端部の前記位置Ｙまで形成できたら、溶接を終了する。従って、いずれの場合にも、溶接終了の検査は溶接ゲージや他の検査機器など使用しないでも目視で判定を行うことができる。

なお、図９乃至図１１において、前記位置Ｘと前記位置Ｙのいずれが高いか低いかの判断は、前記ガス抜き用の空間Ｓ１の底面を形成する前記フランジ部４４、４５の前記一方の側面４４Ａ、４５Ａからの距離に基づいて判断し、短い方が低いものとする。

更には、第２の実施形態においても、弱耐力用の前記梁補強部材４２は図９及び図１０に示す厚さＬ１とした場合、図１１に示すように、強耐力用の梁補強部材４３はその上部に前記厚さＬ１に前記厚さＬ３を加えた厚さにすることにより容易に対応でき、また図７に示すものと同様に、更にその下部に前記厚さＬ２を加えるようして、前記梁補強部材の強弱はその厚さを変えるだけで対応でき、このように対応することにより容易な方法で製造コストを押さえられる前記梁補強部材を提供できることになる。

以上のように、本発明は第１の実施形態に示すように、前記貫通孔に前記挿入部を挿通させて、前記挿入部の外側面と前記ウェブの前記貫通孔の開口形成面とを突合せ溶接するために前記フランジ部の前記一方の側面を前記貫通孔の前記周縁部に当接させた際に、前記ウェブの前記貫通孔の前記開口形成面と前記挿入部の前記外側面との間において、前記挿入部の挿入基端部と前記貫通孔の前記開口形成面との間に互いに当接している前記ウェブと前記フランジ部とのすき間を介して初層溶接のシールドガスを抜くためのガス抜き用の空間を形成し、且つ前記挿入基端部に連通する挿入中間部の外形の断面形状をその開先底から曲線とすると共に前記挿入中間部に連通する挿入先端部の外形の断面形状を直線として、前記挿入部の前記挿入中間部及び前記挿入先端部と前記貫通孔の前記開口形成面との間にＪ形開先を形成したから、また第２の実施形態に示すように、前記貫通孔に前記挿入部を挿通させて、前記挿入部の外側面と前記ウェブの前記貫通孔の開口形成面とを突合せ溶接するために前記フランジ部の前記一方の側面を前記貫通孔の前記周縁部に当接させた際に、前記ウェブの前記貫通孔の前記開口形成面と前記挿入部の前記外側面との間において、前記挿入部の挿入基端部と前記貫通孔の前記開口形成面との間に互いに当接している前記ウェブと前記フランジ部とのすき間を介して初層溶接のシールドガスを抜くためのガス抜き用の空間を形成し、且つ前記挿入基端部に連通する他の部分の外形の断面形状をその開先底から曲線として、前記挿入部の前記他の部分と前記貫通孔の前記開口形成面との間にＪ形開先を形成したから、突き合わせ溶接の際に裏当て金を用いる必要もなく、初層溶接部の広がりを広くできるので溶接トーチの十分な運棒範囲が確保できて健全な溶接を行うことができる。また、ガス抜き用の空間を介してガス抜きができて初層溶接の際の溶接材料の溶け込みが促進され、溶け込み不良が起こりにくく良好である。

また本発明は、補強に必要な溶接部の充填の高さが、前記フランジ部が当接する前記ウェブの一方の側面の反対側の他方の側面における前記貫通孔の前記開口形成面の挿入先端側の端部又は前記梁補強部材の前記挿入部の外側面の挿入先端側の端部までのいずれか低い端部まで形成されるようにしたから、溶接終了の検査は溶接ゲージや他の検査機器など使用しないでも目視で判定を行うことができる。

以上のように、本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

１鉄骨梁
１Ａ、１ＡＡウェブ
１Ａ１、１ＡＡ１一方の側面
１Ａ２、１ＡＡ２他方の側面
２貫通孔
２Ａ開口形成面
４、４０、４１、４２、４３梁補強部材
５、５１、５２挿入部
５Ａ、５１Ａ、５２Ａ挿入基端部
５Ｂ挿入中間部
５１Ｂ，５２Ｂ他の部分
５Ｃ挿入先端部
６、４４、４５フランジ部
６Ａ、４４Ａ、４５Ａ一方の側面
７Ａ〜７Ｆ挿通孔
９溶接部
Ｇルートギャップ
Ｓ１ガス抜き用の空間
Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ２１Ｊ形開先

Claims

鉄骨梁のウェブに形成された貫通孔に設けられる梁補強部材であって、
リング状を呈して配管を通すための挿通孔が開設され、且つ前記貫通孔より外径が小さくて前記貫通孔に挿入される挿入部と、前記貫通孔より外径が大きくて前記挿入部が前記貫通孔に挿入されると一方の側面が前記貫通孔の周縁部に当接するフランジ部とを備え、
前記貫通孔に前記挿入部を挿通させて、前記挿入部の外側面と前記ウェブの前記貫通孔の開口形成面とを突合せ溶接するために前記フランジ部の前記一方の側面を前記貫通孔の前記周縁部に当接させた際に、前記ウェブの前記貫通孔の前記開口形成面と前記挿入部の前記外側面との間において、
前記挿入部の挿入基端部と前記貫通孔の前記開口形成面との間に互いに当接している前記ウェブと前記フランジ部とのすき間を介して初層溶接のシールドガスを抜くためのガス抜き用の空間を形成し、
且つ前記挿入基端部に連通する挿入中間部の外形の断面形状をその開先底から曲線とすると共に前記挿入中間部に連通する挿入先端部の外形の断面形状を直線として、前記挿入部の前記挿入中間部及び前記挿入先端部と前記貫通孔の前記開口形成面との間にＪ形開先を形成した
ことを特徴する梁補強部材。
鉄骨梁のウェブに形成された貫通孔に設けられる梁補強部材であって、
リング状を呈して配管を通すための挿通孔が開設され、且つ前記貫通孔より外径が小さくて前記貫通孔に挿入される挿入部と、前記貫通孔より外径が大きくて前記挿入部が前記貫通孔に挿入されると一方の側面が前記貫通孔の周縁部に当接するフランジ部とを備え、
前記貫通孔に前記挿入部を挿通させて、前記挿入部の外側面と前記ウェブの前記貫通孔の開口形成面とを突合せ溶接するために前記フランジ部の前記一方の側面を前記貫通孔の前記周縁部に当接させた際に、前記ウェブの前記貫通孔の前記開口形成面と前記挿入部の前記外側面との間において、
前記挿入部の挿入基端部と前記貫通孔の前記開口形成面との間に互いに当接している前記ウェブと前記フランジ部とのすき間を介して初層溶接のシールドガスを抜くためのガス抜き用の空間を形成し、
且つ前記挿入基端部に連通する他の部分の外形の断面形状をその開先底から曲線として、前記挿入部の前記他の部分と前記貫通孔の前記開口形成面との間にＪ形開先を形成した
ことを特徴する梁補強部材。
補強に必要な溶接部の充填の高さが、前記フランジ部が当接する前記ウェブの一方の側面の反対側の他方の側面における前記貫通孔の前記開口形成面の挿入先端側の端部又は前記梁補強部材の前記挿入部の外側面の挿入先端側の端部までのいずれか低い端部まで形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の梁補強部材。