JP3490955B2 - 鋼材の接合構造 - Google Patents

鋼材の接合構造

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材の接合構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、鋼材を用いて構築する建造物で
は、鋼材同士の接合部は、原則として、現場での組み上
げ施工が完了するまで、塗装、めっき処理等の表面処理
を施さないこととしている。通常、鋼材同士の接合にお
いては、添板を接合される二の鋼材の接合部部の両側面
に配設し、接合部を両側面から挟み、添板と接合部を接
合ボルトによって締結することとしている。この際、接
合部と添板との間の摩擦力が、設定条件以下であると滑
りを生じ、接合構造として剛構造を維持できなくなる。
そこで、接合部においては、添板にも、鋼材にもめっき
処理等の表面処理を施さず、接合面を自然発錆させ、緻
密な赤錆面とし、所望の摩擦力を維持することとしてい
る。
【0003】しかし、このようにするためには、現場に
おける組み上げ施工後、鋼材の腐食を防ぐためにを表面
処理する必要があった。一般に、現場におけるこのよう
な表面処理加工は、足場上の作業になること、処理機材
等の移動を伴う等工場内におけるよりもはるかに手間が
かかり、面倒な作業であった。加えて、未処理の接合部
からの錆汁の漏出等、防錆上の問題も大きかった。した
がって、鋼材の接合部における摩擦力を確保しつつ、鋼
材の接合部における表面処理を可能とすることが望まれ
ていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記事情に鑑
みてなされたもので、鋼材の接合部における摩擦力を確
保しつつ、鋼材の接合部における表面処理を可能とした
鋼材の接合構造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る鋼材の接合構造は、鋼材同士を該鋼材
の接合部で添板によって接合するようにした鋼材の接合
構造において、鋼材の接合部における添板との接合面に
粗面形成材を75g/m 2 〜150g/m 2 塗布し、凹凸
間隔Smと十点平均粗さRzとの比Sm/Rzが4以下
の粗面を形成するとともに、この粗面に亜鉛とアルミニ
ウムとを体積比1:1、質量比72:28の割合で溶射
することにより、厚さが70μm以上且つ凹凸最大高さ
Ryが70μm以上の擬合金溶射層を設ける一方添板
に、粗面形成材を75g/m 2 〜150g/m 2 塗布し、
凹凸間隔Smと十点平均粗さRzとの比Sm/Rzが4
以下の粗面を形成するとともに、この粗面に亜鉛とアル
ミニウムとを体積比1:1、質量比72:28の割合で
溶射することにより、厚さが70μm以上且つ凹凸最大
高さRyが70μm以上の擬合金溶射層を設け、前記擬
合金溶射層を設けた鋼材の接合部同士を、前記擬合金溶
層を設けた添板で接合してなることを特徴とする。本
発明に係る鋼材の接合構造では、上記添板の擬合金溶射
層に代えて、溶融亜鉛メッキを施した後、ブラスト処理
を施して、表面摩擦層を設けたものも提案される。
【0006】上記鋼材の接合部又は添板の金属溶射層
は、各種の当業者にとって公知の金属溶射法によって形
成することができる。そのうち、常温金属溶射によって
形成することが好適である。常温で処理することがで
き、鋼材等に不測のひずみを生じることがないからであ
る。上記鋼材の接合部の金属溶射層は、鋼材の全表面に
設けることも、接合部のみに設けることもできる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る鋼材の接合
構造をその実施の形態に即してさらに詳細に説明する。
まず、図1に、本発明に係る鋼材の接合構造の一実施の
形態を示す。この実施の形態では、添板1、2を接合さ
れる二の鋼材3、4の接合部5、6の両側面に配設し、
接合部5、6を両側面から挟み、添板1、2と接合部
5、6を図示しない接合ボルトによって締結することと
している。接合ボルトは、好適には、溶融亜鉛めっきし
た高力ボルトである。
【0008】本発明では、鋼材3、4の接合部5、6の
接合面に金属溶射層を設けている。この金属溶射層を設
けるための金属溶射の方法としては、ガスフレーム溶射
方法、電気アーク溶射方法等がある。本発明に係る鋼材
の接合構造では、後に説明する常温溶射法が好適であ
る。本発明においては、溶射する金属は、後述する亜鉛
−アルミニウム擬合金でる。
【0009】このような金属溶射を行う具体的形態とし
ては、以下のものを挙げることができる。 (1)鋼材の接合部の接合面の付着物を除去し、さらに
その表面をブラスト処理し、常温金属溶射処理する。な
お、金属溶射処理に先立って、接合面に粗面形成剤を塗
布しておくこともできる。なおまた、このような金属溶
射処理は、接合部だけではなく、鋼材の全体にわたって
施すようにすることが好適である。 (2)鋼材の接合部の接合面を脱脂し、さらに目荒らし
を施し、常温金属溶射を行う。
【0010】本発明では、上記添板1、2に表面摩擦層
を設け、この表面摩擦層が、上記鋼材3、4の接合部
5、6の接合面の金属溶射層と接合することによって摩
擦力を確保することとしている。この表面摩擦層として
は、上記接合部5、6に設ける金属溶射層と同様の金属
溶射層とすることが好適である。しかし、この表面摩擦
層として溶融亜鉛めっき後、ブラスト処理したものを採
用することもできる。鋼材は、長尺ものの建材であり、
溶融亜鉛めっきを施すと、熱ひずみを生じることがあ
り、好ましくない。しかし、添板1、2は、比較的小さ
な部材であり、溶融亜鉛めっきを施しても差し支えない
からである。
【0011】ついで、図2に示したフロー図に従って、
本発明に係る鋼材の接合構造で採用される金属溶射層の
形成方法について、その一実施の形態を説明する。この
方法では、本発明に従って、亜鉛−アルミニウム擬合金
金属溶射層を形成する。まず、鋼材を受け入れる(工程
201)。ここで表面の汚れの状態を把握する。
【0012】そして、素地調整(工程202)を行う。
ISO8501−1のカラー見本帳に基づき、拡大鏡な
しで表面に目に見える油、グリース、泥土、及びミルス
ケール、錆、塗膜、異物がないように電動工具等によっ
てケレン処理する。ついで、脱脂処理(工程203)を
行う。この工程では、溶剤で表面の油脂分をウエス等に
より取り除く。または、洗剤にて洗い流す。
【0013】さらに、粗面化処理(工程204)を行
う。本発明では、この粗面化処理は、粗面形成材を塗布
することによって行う。接合部5、6に粗面形成材をエ
アースプレーによって、75g/m2〜150g/m2
好適には100g/m2吹き付ける。粗面形成材として
は、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系等の粗面形成材を
用いることが好適である。本発明では、粗面形成材を塗
布した後のSm/Rzを4以下とする。ここで、Smと
は、表面の凹凸間隔であり、Rzは、粗面の凹凸を表わ
す十点平均粗さである。
【0014】以上のような前処理を経て、溶射(工程2
05)を行う。この金属溶射を行うための常温金属溶射
用アーク溶射ガンの一実施の形態を図3に示す。図3に
示すように、交流電源301に接続した金属線材30
2、303をガン304の先でアーク溶融させ、コーン
状のエアノズル305からの気流306で鋼材307に
溶射することとしている。すなわち、溶射ガン304の
ノズル308が円環状のスリットになっており、溶融金
属液滴がアーク点309で生成される。このアーク点3
09は、ノズル305から噴出した円錐状収束気流30
6に内包されている。液滴は、この円錐状収束気流30
6に吸い込まれて粉砕されて分散する。そして、冷却さ
れながら溶射対象である鋼材307に到達して急冷され
る。したがって、鋼材307に極端な熱影響を与えるこ
とがない。
【0015】本発明では、亜鉛とアルミニウムの線材
を、体積比1:1、質量比72:28の割合で同時に吹
き付けることにより、亜鉛とアルミニウムの溶融された
微粒子が重なり合った複合金属溶射膜、すなわち擬合金
として溶射層を形成する。溶射後の膜厚は、最低でも7
0μm必要であり、沿岸地域等の過酷な状況では、状況
に応じさらに膜厚を増す。
【0016】溶射後、封孔処理(工程206)を行う。
例えば、ブチラール樹脂系、ウレタン樹脂系、フッ素樹
脂系、アクリルシリコン樹脂系等の封孔処理剤を150
g/m2〜250g/m2、好適には200g/m2塗布
する。そして、最終的な検査(工程207)を行い、膨
れ、剥がれ、剥離、その他の欠陥がないことを確認す
る。また、最低膜厚が確保されていることを確認する。
表面粗さは、所定の摩擦力を得るために、Ry70μm
以上とする。ここで、Ryとは凹凸の最大高さである。
【0017】
【実施例】実施例1鋼材の全長にわたって付着物を除去
し、図2のフロー図に従って、常温金属溶射処理し た。粗面形成材としてエポキシ樹脂系粗面形成材を用
い、100g/m2の割合でエアースプレーにて吹き付
けた。Sm/Rz比を3とした。
【0018】そして、以下の溶射条件で、亜鉛/アルミ
ニウム擬合金を溶射した。 1.溶射装置:MS296Az型溶射装置。 2.溶射用線材(1.3mmφ): 品質:JIS H 2107 JIS H 2102 亜鉛・アルミニウムの準地金を溶射用として作製したも
のを用いた。 3.溶射条件: 1次電圧:200V 2次電圧:15〜18V 電流:200〜300A 空気圧:6kg/cm2以上に保持した。 膜厚:100μm以上となるようにした。 搬線速度:10m/min程度に保持した。 4.溶射距離: 鋼材の処理面から27cmとした。
【0019】溶融亜鉛メッキした後、ブラスト等によっ
て表面粗度50Sとした添板を作製した。上記鋼材の接
合部において、この添板との間ですべり係数μを求めた
ところ0.459μであった。所望のすべり係数を得る
ことができた。
【0020】実施例2 実施例1と同様の鋼材を作製した。実施例1の鋼材と同
様の金属溶射処理を行った添板を作製した。上記鋼材の
接合部において、この添板との間ですべり係数μを求め
たところ0.509μであった。所望のすべり係数を得
ることができた。
【0021】
【発明の効果】上記したところから明らかなように、本
発明によれば、鋼材の接合部における摩擦力を確保しつ
つ、鋼材の接合部における表面処理を可能とした鋼材の
接合構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る鋼材の接合構造の一実施の形態を
説明する断面図である。
【図2】本発明に係る鋼材の接合構造で採用される金属
溶射層の形成方法について、その一実施の形態を説明す
るフロー図である。
【図3】MS工法(常温金属溶射)用アーク溶射ガンの
一実施の形態を説明する概念図である。
【符号の説明】
1,2 添板 3,4 鋼材 5,6 接合部 201〜207 工程 301 交流電源 302,303 金属線材 304 溶射ガン 305 エアノズル 306 気流 307 鋼材 308 ノズル 309 アーク点
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−294411(JP,A) 特開 平1−266309(JP,A) 特開 平1−206104(JP,A) 特開 平6−272323(JP,A) 特開 平10−251826(JP,A) 特開 平3−130356(JP,A) 特開 平9−3656(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 4/00 - 4/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼材同士を該鋼材の接合部で添板によって
    接合するようにした鋼材の接合構造において、 鋼材の接合部における添板との接合面に粗面形成材を7
    5g/m 2 〜150g/m 2 塗布し、凹凸間隔Smと十点
    平均粗さRzとの比Sm/Rzが4以下の粗面を形成す
    るとともに、この粗面に亜鉛とアルミニウムとを体積比
    1:1、質量比72:28の割合で溶射することによ
    り、厚さが70μm以上且つ凹凸最大高さRyが70μ
    m以上の擬合金溶射層を設ける一方添板に、粗面形成材を75g/m 2 〜150g/m 2 塗布
    し、凹凸間隔Smと十点平均粗さRzとの比Sm/Rz
    が4以下の粗面を形成するとともに、この粗面に亜鉛と
    アルミニウムとを体積比1:1、質量比72:28の割
    合で溶射することにより、厚さが70μm以上且つ凹凸
    最大高さRyが70μm以上の擬合金溶射層を設け、 前記擬合金 溶射層を設けた鋼材の接合部同士を、前記擬
    合金溶射層を設けた添板で接合してなることを特徴とす
    る鋼材の接合構造。
  2. 【請求項2】鋼材同士を該鋼材の接合部で添板によって
    接合するようにした鋼材の接合構造において、 鋼材の接合部における添板との接合面に粗面形成材を7
    5g/m 2 〜150g/m 2 塗布し、凹凸間隔Smと十点
    平均粗さRzとの比Sm/Rzが4以下の粗面となすと
    ともに、この粗面に亜鉛とアルミニウムとを体積比1:
    1、質量比72:28の割合で溶射することにより、厚
    さが70μm以上且つ凹凸最大高さRyが70μm以上
    の擬合金溶射層を設ける一方添板に、溶融亜鉛メッキを施した後、ブラスト処理を施
    して、表面摩擦層を設け、 前記擬合金 溶射層を設けた鋼材の接合部同士を、前記
    面摩擦層を設けた添板で接合してなることを特徴とする
    鋼材の接合構造。
  3. 【請求項3】上記鋼材の接合部又は添板の金属溶射層
    が、常温金属溶射によって形成された金属溶射層である
    ことを特徴とする請求項1又は2の鋼材の接合構造。
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