JP4526161B2

JP4526161B2 - 建築構造用鋳鋼

Info

Publication number: JP4526161B2
Application number: JP2000160016A
Authority: JP
Inventors: 力飯星; 直樹與山; 素臣尾形
Original assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: JP2001336215A

Description

【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、建築物の柱と梁の接合部、柱脚の接合部、部材端部に設けるエンドプレート、トラス部材の接合部等に使用される建築構造用の鋳鋼に係り、特に溶接時に溶接欠陥が発生しにくく、機械的強度が大きく、絞り値を向上させ、かつ厚み方向の変形性能が明確である構造性能に優れた建築構造用鋳鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築物の構造部材としては、一般的にＨ型鋼等の形鋼や平板等の圧延鋼材からなる鋼材が用いられている。
【０００３】
しかし、建築物の柱と梁の接合部、柱脚の接合部、部材端部に設けるエンドプレート、トラス部材の接合部等に使用される建築構造部材は、複雑な任意の形状を有しているために、前述の圧延材からなる鋼材を加工して構成することが困難であると共に、コスト高になる問題があった。
【０００４】
従って、柱と梁との接合部材等の複雑な任意の形状を有する建築物の構造部材は、比較的安価に大量生産することが出来る鋳鋼が使用されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、建築物の構造部材に使用される鋳鋼には、前記圧延鋼材のような建築構造材料としてのＪＩＳ等の規格が制定されていないので、一般的には圧延鋼材用のＪＩＳ規格の中のＪＩＳＧ３１３６に相当する鋳鋼が用いられてきた。その中でもＪＩＳ規格のＳＮ４９０Ｂの規格が一般的に使用されていた。
【０００６】
このようにＪＩＳ規格のＳＮ４９０Ｂの規格を基準にして製造した建築構造用鋳鋼を建築構造材として使用した場合には、溶接欠陥が生じ、溶接性に問題が発生することがあった。また、前述の基準にして製造された建築構造用鋳鋼は、厚み方向の絞り規制がされていないので、厚み方向の変形性能が不明であり、降伏点、引張強度等の点に於て問題が発生し、適用可能な構造部材に制限を受ける場合があった。
【０００７】
本発明は前述の多くの問題点に鑑み開発された全く新しい技術であって、特に前述の溶接の欠陥や降伏点、引張強度等の欠陥がどのような理由によって発生するのかを求明し、かつこれ等の欠陥を改善するためには、どのような手段を用いるべきであるかについて永年に亘って研究して開発した技術である。
【０００８】
本発明者等は、前述の溶接或は降伏点、引張強度等の欠陥は、鋳鋼の化学成分の中に不純物の量が多いことに原因があること、及び特に不純物の中にリン（Ｐ）及び硫黄（Ｓ）が多い場合に、前述のような問題点が発生することを解明した。従って、これ等のＰとＳとを所定の量以下に押えることが出来れば、前述の問題点を全て解決することが出来ることも発明した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る建築構造用鋳鋼は、前述の多くの問題点を根本的に改善した技術であって、建築物の柱と梁の接合部、柱脚の接合部等に使用される鋳鋼に於いて、該鋳鋼の化学成分の内のリンを０．０１４％以下でかつ硫黄を０．００７％以下とし、さらにクロムを０．２７％以下にして構成したことを特徴とした建築構造用鋳鋼である。
【００１０】
前述のように、建築物の柱と梁の接合部、柱脚の接合部等に使用される鋳鋼に於て、該鋳鋼の化学成分の内の所定の不純物の量を少なくして構成したので、この建築構造用鋳鋼を建築物の柱と梁の接合部等に使用した場合には、該建築構造用鋳鋼と柱、或は建築構造用鋳鋼と梁との溶接を確実かつ強固にすることが出来、溶接不良の発生を防ぐことが出来る。
【００１１】
また、本発明の建築構造用鋳鋼は、所定の不純物の量を少なくしたので、降伏点、引張強度等を一定の数値以上にすることが出来ると共に、厚み方向の変形性能を明確にして、建築構造部材の品質を安定させて保障することが出来る。
【００１３】
前述のように、建築構造用鋳鋼の化学成分の内のリンを０．０１４％以下でかつ硫黄を０．００７％以下にして構成したので、該鋳鋼中に存在する不純物の中の特にリンと硫黄を著るしく少なくすることが出来る。
【００１４】
このように、鋳鋼中の化学成分のリンと硫黄とを著るしく少なくすることによって、該鋳鋼と建築物の柱、梁等の溶接を確実かつ強固にすることが出来る。また、このように鋳鋼中のリンと硫黄とを著るしく少なくすることによって、降伏点、引張強度等を大きくし、該鋳鋼の厚み方向の変形性能を確保し、建築構造部材の品質を安定させることが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る建築構造用鋳鋼の一実施例を具体的に説明すると、図１は柱と梁とを接合する本発明に係る柱梁接合金物の縦断面説明図である。
【００１６】
図１に於て、鉄骨建物構造物の角形断面鋼管からなる柱１とＨ形鋼からなる梁２とは、本発明に係る鋳鋼よりなる柱梁接合金物３を介して相互に連結されている。前記柱１と梁２の水平フランジ２ａ、ウェブ２ｂとは、図に示す如く、溶接４によって柱梁接合金物３に強固に固定されている。図中５は裏当て金であって、ノンスカラップ工法の例である。
【００１７】
前記柱梁接合金物３は、次の表１のような化学成分を持って構成されている。
【００１８】
【表１】

【００１９】
前記従来例の鋳鋼製柱梁接合金物の化学成分を分析した処、Ｐが約０．０２〜０．０３％、Ｓが約０．０１〜０．０１５％を有していたのに対して、本発明の鋳鋼製柱梁接合金物３では、前記表で明らかな如く、Ｐを０．０１４％以下とし、Ｓを０．００７％以下としたので、鋳鋼柱梁接合金物３内の不純物の中のＰとＳを著るしく少なくすることが出来た。
【００２０】
このような化学成分を持った本発明に係る鋳鋼製柱梁接合金物３を使用して、図１に示すように、鋳鋼製柱梁接合金物３に柱１と梁２の水平フランジ２ａ、ウェブ２ｂを溶接４によって固着した処、いずれの個所の溶接４も確実かつ強固であり、溶接欠陥が発生する恐れは全く存在しなかった。
【００２１】
また、前述のような化学成分を有する本発明に係る鋳鋼製柱梁接合金物３の降伏点、引張強さ等の機械的性質について試験した結果、次の表２に示すような機械特性を有していることが判明した。
【００２２】
【表２】

【００２３】
本発明に係る前述の鋳鋼製柱梁接合金物３は、これを構成する化学成分の中のＰとＳとを前述のように極めて少なくしたので、表２のような機械的特性について試験した結果、鋳鋼製柱梁接合金物３の降伏点、引張強さ、降伏比、伸び、衝撃値を著るしく向上せしめることが出来、これによって鋳鋼製柱梁接合金物３の強度を大きくすることが出来たことが判明した。
【００２４】
さらに、本発明者等は、前述のような本発明に係る鋳鋼製柱梁接合金物３の厚み方向の変形性能を調べるために、厚さ方向特性について試験した処、本発明の鋳鋼製柱梁接合金物３は次の第３表に示すような厚さ方向特性を有していることが明らかとなった。
【００２５】
【表３】

【００２６】
本発明に係る前述の鋳鋼製柱梁接合金物３は、これを構成する化学成分の中のＰとＳとを著るしく少なくしたので、表３のような厚さ方向特性について試験した結果、鋳鋼製柱梁接合金物３の絞り値を向上させることが出来、厚み方向の変形性能を明確にすると共に改善することが出来た。
【００２７】
本発明者等は、前述の鋳鋼製柱梁接合金物３を作成するに当って、その鋳鋼製柱梁接合金物３を構成する化学成分の中のＰとＳとの量を色々変化させ、その結果完成した数種類の鋳鋼製柱梁接合金物３の厚さ方向特性について試験した結果、次に例示するような実施例或は比較例を得ることが出来た。
【００２８】
【実施例１】
鋳鋼製柱梁接合金物３を構成する化学成分の中のＰを０．００９％、Ｓを０．００４％にして、その他の成分の比率は表１の通りにしたままで、鋳鋼製柱梁接合金物３を製造した。このようにして製造した実施例１の鋳鋼製柱梁接合金物３について表３のような厚さ方向特性の試験をした結果、３個の絞り試験値の平均値は４５％であり、前記表１及び表３に示す鋳鋼製柱梁接合金物３よりも極めて優れていることが判明した。また、この実施例１の条件で構成された鋳鋼製柱梁接合金物３は溶接適性も良く、溶接欠陥が発生する恐れは全くなかった。
【００２９】
【実施例２】
鋳鋼製柱梁接合金物３の化学成分の内のＰを０．０１２％、Ｓを０．００５％にし、その他の条件は実施例１と同一条件で鋳鋼製柱梁接合金物３を製造した。このように製造した実施例２の鋳鋼製柱梁接合金物３について表３のような試験をした結果、３個の絞りの試験値の平均値は、４２％であり、前記実施例１の鋳鋼製柱梁接合金物３よりは少し劣るが、前記表１及び表３に示す鋳鋼製柱梁接合金物３より優れていることが判明した。実施例２で製造した鋳鋼製柱梁接合金物３は溶接適性が良く、前記実施例１と同様に溶接欠陥が発生する恐れはなかった。
【００３０】
【比較例１】
鋳鋼製柱梁接合金物の化学成分の内のＰを０．０２０％、Ｓを０．０１２％にし、その他の条件を実施例１と同一の条件で鋳鋼製柱梁接合金物を製造した。このように製造した比較例１の鋳鋼製柱梁接合金物について、表３のような試験をした結果、３個の絞りの試験値の平均値は、３２．６％であり、前記表１及び表３に示す鋳鋼製柱梁接合金物３より性能が劣ることが判明した。また、この比較例１の条件で構成したものは、溶接適性が少し劣り、溶接欠陥が発生する心配があった。
【００３１】
【比較例２】
鋳鋼製柱梁接合金物の化学成分の内のＰを０．０２７％、Ｓを０．０１８％にし、その他の条件を実施例１と同一の条件で鋳鋼製柱梁接合金物を製造した。このように製造した比較例２の鋳鋼製柱梁接合金物について、表３のような試験をした結果、３個の絞りの試験値の平均値は、２４．９％であり、前記表１及び表３或は前記比較例１の鋳鋼製柱梁接合金物より性能が著るしく劣っており、鋳鋼製柱梁接合金物には適さないことが判明した。また、この比較例２で製造した鋳鋼製柱梁接合金物は溶接適性が悪く、溶接欠陥が発生する心配があった。
【００３２】
前記の実施例１、２で明らかなように、鋳鋼製柱梁接合金物の構成に当っては、鋳鋼製柱梁接合金物を構成する化学成分のＰを０．０１４％以下にし、かつＳを０．００７％以下にした場合には、溶接時に溶接欠陥が発生しにくく、機械的強度が大きく、絞り値を向上させることが出来ることが明らかとなった。
【００３３】
一方で前述の比較例１、２で明らかなように、鋳鋼製柱梁接合金物の構成に当っては、鋳鋼製柱梁接合金物を構成する化学成分の中のＰを０．０１５％以上にし、かつＳを０．００８％以上にした場合には、溶接時の溶接欠陥が発生する心配があると共に、絞り値が低下し、機械的強度を充分に得ることが困難であることが明らかとなった。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に於ては、建築物の柱と梁の接合部、柱脚の接合部等に使用される鋳鋼に於て、該鋳鋼の化学成分の内の所定の不純物の量を少なくして構成したので、この建築構造用鋳鋼を建築物の柱と梁の接合部等に使用した場合には、該建築構造用鋳鋼と柱、或は建築構造用鋳鋼と梁との溶接を確実かつ強固にすることが出来、溶接不良の発生を防ぐことが出来る。また、本発明の建築構造用鋳鋼は、所定の不純物の量を少なくしたので、降伏点、引張強度等を一定の数値以上にすることが出来、これによって厚み方向の変形性能を明確にして、建築構造部材の品質を安定させて保障することが出来る等の効果を有している。
【００３５】
また、鋳鋼製柱梁接合金物の化学成分の内のリンを０．０１４％以下でかつ硫黄を０．００７％以下にして構成した場合には、鋳鋼の溶接を確実かつ強固にすることが出来、機械的強度を大きくし、さらに鋳鋼の厚み方向の変形性能を明確化し、建築構造部材の品質を安定させることが出来る等の多大な効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】柱と梁とを接合する本発明に係る柱梁接合金物の縦断面説明図である。
【符号の説明】
１柱
２梁
２ａ水平フランジ
２ｂウェブ
３鋳鋼製柱梁接合金物
４溶接
５裏当て金

Claims

建築物の柱と梁の接合部、柱脚の接合部等に使用される鋳鋼に於いて、
該鋳鋼の化学成分の内のリンを０．０１４％以下でかつ硫黄を０．００７％以下とし、さらにクロムを０．２７％以下にして構成したことを特徴とした建築構造用鋳鋼。