JP5157556B2 - ボックス柱の製造方法およびボックス柱 - Google Patents

Description

本発明は、ボックス柱の製造方法およびボックス柱に関する。

図６に示すように、従来、建築に使用されるボックス柱（溶接組立箱型断面柱）２０は、細長い４枚のスキンプレート（鋼板）１の端部に開先４を加工した後、これらのスキンプレート１を断面形状が方形の箱型に組み合わせて、角溶接５を行うことにより製造している。この角溶接５は、大入熱のＳＡＷ（サブマージアーク溶接）により外側から行われている（例えば、特許文献１、２参照）。このＳＡＷの溶接入熱は、溶接するスキンプレート１の板厚が大きくなるほど、溶接工数が多くなり、大きくなるが、近年、スキンプレート１の板厚が大きいボックス柱２０が製造されるので、１００ｋＪ／ｃｍを超えることも多くなっている。
また、図７に示すように、この角溶接５は、完全溶込みまたは部分溶込みで行うので、柱に作用する曲げモーメントおよびせん断力を伝達できればよいにもかかわらず、要求性能以上の溶接をしていることが一般的である。
なお、これらの図において、符号９は裏当金である。

特開平１０−２１１５７９号公報 特開２０００−３５１０６８号公報

しかしながら、スキンプレート１どうしの角溶接５が大入熱溶接になると、スキンプレート（母材）１への熱影響が大きくなるので、溶接部周辺の強度低下や靭性の低下が発生するため、柱断面に作用する応力がスキンプレート１の設計降伏応力に近い場合、溶接部において、設計応力に達する前に降伏に達する恐れがある。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたもので、溶接によるスキンプレートの材質劣化を低減することができるボックス柱の製造方法およびボックス柱を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のボックス柱の製造方法は、４枚のスキンプレートを断面形状が方形の箱型に組み合わせて、内側から隅肉溶接することのみで溶接接合することを特徴とする。
また、本発明においては、前記隅肉溶接の溶接入熱を１００ｋＪ／ｃｍ以下にすることが好ましい。
別の面からは、本発明のボックス柱は、断面形状が方形の箱型に組み合わされた４枚のスキンプレートが内側から隅肉溶接されることのみで溶接接合されていることを特徴とする。

本発明のボックス柱の製造方法によれば、スキンプレートどうしを隅肉溶接により接合するので、スキンプレートの板厚の大小に拘わらず溶接入熱を低く抑えることができるため、スキンプレートへの熱影響を低減でき、スキンプレートの強度や靭性の低下を抑制することができる。この場合、例えば、隅肉溶接の溶接入熱を１００ｋＪ／ｃｍ以下にすることにより、スキンプレートの板厚が大きいボックス柱を製造する場合でも、スキンプレートへの熱影響を低減でき、スキンプレートの強度や靭性の低下を抑制することができる。
また、ＳＡＷのように完全溶込み溶接あるいは部分溶込み溶接でないので、溶接部に必要とされる性能に合わせて隅肉溶接のサイズやパス数を設定することができるため、溶接部を過剰な強度にすることなく、スキンプレートどうしを接合することができる。
また、開先加工を不要とすることができるので、加工工数を低減することができる。
別の面からは、本発明のボックス柱は、スキンプレートどうしが隅肉溶接により接合されているので、スキンプレートの板厚の大小に拘わらず溶接入熱を低く抑えられており、スキンプレートの強度や靭性の低下が抑制されたものとすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
この実施の形態に係るボックス柱の製造方法においては、図１および図２に示すように、４枚のスキンプレート（鋼板）１を断面形状が方形の箱型に組み合わせて、隣接するスキンプレート１どうしを内側から隅肉溶接３を行うことにより、建築構造用のボックス柱（四面ボックス柱）２を製造する。前記隅肉溶接３の際に、スキンプレート１端部の開先加工は必要としない。なお、必要に応じて、ボックス柱２の内部にはダイアフラムが溶接により固定される。

前記隅肉溶接３の溶接入熱は、１００ｋＪ／ｃｍ以下にするのが好ましい。また、溶接部は柱断面に作用する曲げ応力やせん断応力を伝達できればよいので、隅肉溶接３のサイズＳ１，Ｓ２はこれらの応力を伝達できる長さに設定すれば良い。また、ＢＣＰ（建築構造用冷間成形角形鋼管）の製造に用いられる内面溶接装置を適用して、前記隅肉溶接３を行うのが好ましい。

また、必要に応じて、溶接部付近の黒皮除去を行ってもよい。また、必要に応じて、溶接積層数を増やしてもよい。また、必要に応じて、スキンプレート１の材料強度と比べて高い強度を有する溶接材料を用いてもよい。また、溶接材料で規定されている適用施工条件（入熱、パス間温度）範囲の下限付近で溶接することにより、溶接金属の強度を高めてもよい。

このようなボックス柱の製造方法にあっては、スキンプレート１どうしを隅肉溶接３により接合するので、スキンプレート１の板厚の大小に拘わらず溶接入熱を低く抑えることができるため、スキンプレート１への熱影響を低減でき、スキンプレート１の強度や靭性の低下を抑制することができる。例えば、溶接入熱を１００ｋＪ／ｃｍ以下にして隅肉溶接３を行いようにすれば、スキンプレート１の板厚が厚いボックス柱２を製造する場合でも、スキンプレート１への熱影響を低減でき、スキンプレート１の強度や靭性の低下を抑制することができる。
また、ＳＡＷのように完全溶込み溶接あるいは部分溶込み溶接でないので、溶接部に必要とされる性能に合わせて隅肉溶接３のサイズやパス数を設定することができるため、溶接部を過剰な強度にすることなく、スキンプレート１どうしを接合することができる。
また、開先加工を不要とすることができるので、加工工数を低減することができる。
また、既存の溶接施工設備を適用することができる。
また、溶接金属の強度に比べてスキンプレート１の強度が相対的に低い場合には、溶接部の拘束度を低減できるので、高強度の溶接材料を用いる場合に必要とされる予熱や後熱の条件を低減することができる。

なお、図３に示すように、必要に応じて、従来のようにスキンプレート１端部に開先４を設け、外側からの角溶接５も行うようにすることも考えられるが、本発明では行わない。
また、図４に示すように、柱断面に作用する応力がスキンプレート１の中央部に作用し、スキンプレート１が反り返って互いに離間し、柱断面を維持できない可能性がある場合には、図５に示すように、ボックス柱２の内部にコンクリート７を充填するようにしてもよい。このようにボックス柱（溶接箱型断面柱）２にコンクリート７を充填することにより、スキンプレート１が反り返るのを防止でき、スキンプレート１端部を拘束することができる。

本発明の実施の形態に係るボックス柱の製造方法を説明するための図であって、ボックス柱の斜視図である。 同、ボックス柱の要部の正面図である。 外側からの角溶接を併用した場合のボックス柱の要部の正面図である。 スキンプレートは反り返った状態のボックス柱を示す正面図である。 内部にコンクリートを充填したボックス柱を示す正面図である。 従来のボックス柱の製造方法を説明するための図であって、ボックス柱の斜視図である。 同、ボックス柱の要部の正面図であって、（ａ）は完全溶込み溶接の場合を示す図であり、（ｂ）部分溶込み溶接の場合を示す図である。

符号の説明

１ スキンプレート
２ ボックス柱
３ 隅肉溶接
４ 開先
５ 角溶接
７ コンクリート

Claims (3)

1. ４枚のスキンプレートを断面形状が方形の箱型に組み合わせて、内側から隅肉溶接することのみで溶接接合することを特徴とするボックス柱の製造方法。
2. 前記隅肉溶接の溶接入熱を１００ｋＪ／ｃｍ以下にすることを特徴とする請求項１に記載のボックス柱の製造方法。
3. 断面形状が方形の箱型に組み合わされた４枚のスキンプレートが内側から隅肉溶接されることのみで溶接接合されていることを特徴とするボックス柱。

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