JP5999749B2 - 鉄骨構造物柱梁接合部の梁と突起付き内ダイアフラム直結工法 - Google Patents
鉄骨構造物柱梁接合部の梁と突起付き内ダイアフラム直結工法 Download PDFInfo
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(1)単なる縦スリットではスリットの端部の溶接が角張っていて溶接時に欠陥が出やすい。
(2)縦スリットの個数が多い上にビス留めの孔が多数必要であるので孔明けのコストが掛かる。
(3)複雑な形状の金物が分割型で1個の柱梁接合部に対して8個必要である。従って、ダイアフラムのような単純な1枚板に比べてコストが掛かる。
(4)金物の固定ビスが必要でビス取付の貫通孔が柱に対し断面欠損となり、ビス留め時の雨水等に対し養生が必要である。
(5)金物本体が梁軸方向に対し45°の斜材になっており、梁軸方向の荷重に対し十分な耐力が得られにくい。
(6)金物・ビス・多数の孔明け等が有り、部品数が多く形状が複雑で、組立が難しくてコストがダイアフラム方式に比べ高くなる。25mmを超える柱肉厚に対して適用は難しい。
本発明は、柱を各階ごとに切断することなく、大径厚肉の建築鉄骨構造物の柱梁接合部の通しダイアフラムの熱歪み・熱歪み脆化を防止し、内ダイアフラムと梁フランジの溶接によるラメラーテアを防止すると共に、柱とダイアフラムの溶接開先加工を単純化して溶接量を低減し溶接効率を高め、全周開先付きの突起を備えたダイアフラムを取付けて、柱の製作コストを低減させ、スカラップ加工や裏当金を省略して梁端の溶接を省力化すると共に、応力集中を緩和し、更に、該仕口部の強度及び塑性変形性能を向上させることを目的とする。
(1)4面箱型鋼管柱組立時に柱外面に向けて開いた全周開先付き突起を設けた内ダイアフラムを柱の組立前に予め柱内に組み込むこと。
(2)箱型鋼管柱面に全周ではなく横方向・水平方向に部分的に開けた貫通孔と、外開きの全周開先付き突起を設けた内ダイアフラムの該突起部を溶接すること。従って、この場合、柱の角部を含めた全周に亘る貫通孔に対する溶接が不要である。
(3)箱型鋼管柱に開口したこの貫通孔の横方向端部は円弧・楕円弧である。従って、貫通孔の平面形状は長孔又はダンベル形状である。
(4)箱型鋼管柱の貫通孔の横方向長さは梁フランジの幅以上で通常は柱径の1/2程度であるが、最大柱径の4/5の長さである。
(5)ダイアフラム端部突起には両側面及び両端部が外開きの勾配を有する全周開先が施してあるので、突起の全周に亘って柱外からの完全溶け込み溶接が容易にできる。該突起の両端部は外開きの勾配がついた開先がないと貫通孔端部及び底部が溶け込み不良となり大きな問題となる。従来の溶接は溶接線方向に開先が付けられるのであるが、本願発明では突起の長手溶接線方向とその直角方向に即ち突起の全周に亘り外開きの開先が加工されるのが特徴である。柱肉厚25mm以上の貫通孔とダイアフラム端部長手方向突起端部との間を欠陥無く溶け込ますのは極めて困難で、この艱難を解決するこのようなダイアフラム端部突起の長手方向端部の外開きの開先が、柱貫通孔底部全体の溶接溶け込みに重要であることは他の文献等では言及されていない。
(6)箱型鋼管柱において、エレクトロスラグのような500〜1000KJ/cmの大入熱が不要で、本発明に係る方法では通常の炭酸ガス溶接で通常15〜40KJ/cmの低入熱でエレクトロスラグよりも約75%も少ない溶接量と1/10以下の溶接入熱と10倍以上の溶接速度で高能率な施工が可能である。本発明に係る方法ではラメラーテア発生の心配もない。
(7)該全周開先を施した突起付きダイアフラムと該柱貫通孔との溶接部の上に重ねてH形鋼梁を溶接接合し、内ダイアフラムと角形鋼管柱と梁フランジの溶接部を多層溶接で一体化させることである。
このような新規性を同時に保有する本願発明は、4面箱形鋼管柱に対し既存の角形鋼管柱製作の構成を用いると、特に施工能率面で種々の障害特に溶接量と溶接入熱に障害があり、既存の発明からは容易に想到できるものではない。特に、溶接量を大幅に減らして小入熱で高能率性を確保することは容易に想到できるものではない。本願発明において、溶接容易で両端部を含めた全周開先付き突起を設けた分割無しの1枚もののダイアフラムをいかに決められた内径の厚肉柱内にシンプルに組み込むかという観点からは他の特許出願では皆無である。
本発明では、通常、内ダイアフラムの外周端部の突起の無い部分即ち柱内面と並行する部分を設けて、柱内面と内ダイアフラムが安定的に定置できるようにする。この内ダイアフラムの外周端部の突起の無い部分と柱内面との間には通常0.5〜4mmの隙間を設ける。これは、貫通孔底部と突起部の溶接溶け込みを容易にすると共に、内ダイアフラムが柱内面に余裕をもって挿入することができるようにするためである。なお、この貫通孔長さは通常では溶接量を最小にするために該突起の底部長さより0〜10mm程度大きくする。
1A 建築鉄骨柱梁接合部の内ダイアフラム
1B 内ダイアフラム端部に設けた突起
1C 内ダイアフラム端部に設けた突起部の開先
2 ダイアフラム間の角形鋼管又は4面箱形鋼管の短管。1と2から構成される部材をサイコロという。
3 H形鋼梁
4 H形鋼梁フランジ
5 角形鋼管又は4面箱形鋼管による柱
5A 4面箱形鋼管
5B 4面箱形鋼管用鋼板
5F 柱フランジ又はスキンプレート
6 角形鋼管又は4面箱形鋼管とダイアフラムとの溶接
7 梁フランジとダイアフラムとの溶接
8 仮付又は組立溶接
9 H形鋼梁ウエブ
9A ウエブせい
10 裏当金
11 スカラップ
13 フランジ又は角形鋼管又は4面箱形鋼管などの部材
14 部材裏面又は表面又は側面に施工された肉盛溶接又は部材裏面からなされた裏波溶接
15 レ形開先
15A I開先
16 相手部材
17 継手溶接
18 部材13の板厚又は肉厚
19 部材16と13の溶接部の実効のど厚
20 フランジ側面・上面又は裏面の肉盛溶接
21 梁応力集中部
22 角形鋼管又は4面箱形鋼管による柱と内ダイアフラムを取り付ける貫通孔又はスロット溶接部
23 角形鋼管又は4面箱形鋼管とH形鋼梁ウエブとの溶接
24 内ダイアフラムの中央に開けた貫通孔
27 角形鋼管又は4面箱形鋼管面に梁フランジ形状に合わせて明けた貫通孔即ちスロット
28 補強板
28L 補強板の長さ
29 内ダイアフラムと梁フランジの溶接部に挟まれた柱フランジ(又はスキンプレート)
30 貫通孔の幅(ギャップ)
31 貫通孔の狭くした幅(ギャップ)
32 箱形鋼管貫通孔(スロット)の溶接部
33 柱内面と内ダイアフラムとの溶接
34 梁端と柱の溶接
35 補強板と梁フランジとの完全溶け込み溶接
36 補強板と柱溶接部との完全溶け込み溶接
37 柱縦継手
Claims (3)
- 建築鉄骨構造物の断面が四角形で肉厚が25mm以上の4面箱形鋼管柱を溶接組立する場合において、
該4面箱形鋼管柱を階ごとに切断することなく、該4面箱形鋼管柱の少なくとも梁フランジ取付け予定位置の柱面の鋼板に、梁フランジ幅以上の長さで柱径の4/5以下の長さの、端部が円形の貫通孔又はダンベル形状の貫通孔を水平方向に設けて、
柱内壁に近接する内ダイアフラムの外周端部に突起を設けて、該突起の両端部を含めた突起部全周を外開きに開先加工して、
該開先付きの突起の一部又は全部を、該4面箱形鋼管柱を4枚の鋼板から溶接組立する前に予め該貫通孔内に挿入させて、
H形鋼梁フランジ板厚及び該貫通孔の短径幅以上の板厚の内ダイアフラムと角形鋼管柱の該貫通孔とを溶接溶け込みの縦及び横断面形状がW字形状となるように少なくとも外面から溶接した後、該溶接部を含めた角形鋼管柱とH形鋼梁フランジとを溶接接合することを特徴とする鉄骨構造物製作方法 - 請求項1に記載の発明において、ダイアフラムの板厚を梁フランジの板厚及び該貫通孔の短径幅以上にすると共に、貫通孔の短径幅を梁フランジ板厚以下にして、少なくとも梁フランジの取り付く側の柱の内平面とダイアフラムとの溶接、及び柱の外面から貫通孔とダイアフラムとを溶接したことを特徴とする鉄骨構造物製作方法
- 請求項1又は2に記載の発明において、ダイアフラムと梁フランジの溶接部のビード幅の狭い側の梁端部に補強板を取り付けて、少なくとも補強板の梁軸方向柱側端部とダイアフラム及び補強板の梁軸方向梁中央側端部と梁フランジとを完全溶け込み溶接することを特徴とする鉄骨構造物製作方法
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