JP7380962B1 - 角形鋼管およびその製造方法並びに角形鋼管を用いた建築構造物 - Google Patents

Abstract

耐座屈性能に優れた角形鋼管を提供する。管周方向に複数の平板部および角部を交互に有する角形鋼管において、前記平板部の管周方向の降伏強度を、前記平板部の管軸方向の降伏強度の０．８３倍以上１．２０倍以下とし、前記角部の管周方向の降伏強度を、前記平板部の管軸方向の降伏強度の０．９０倍以上１．３０倍以下とする。

Description

本発明は、建築物の柱材として好適に用いられる、耐座屈性能に優れた角形鋼管およびその製造方法並びにかかる角形鋼管を用いた建築構造物に関する。

建築物の柱材として用いられる角形鋼管には、ロール成形角形鋼管が広く用いられている。
ロール成形角形鋼管は、鋼帯（以下、「鋼板」と表記する。）を冷間ロール成形により円筒状のオープン管形状とし、そのオープン管の突合せ部分を電縫溶接した後、上下左右に配置されたロールにより円筒状のまま管軸方向に絞りを加えて角形に成形することで製造される。前記した電縫溶接においては、突合せ部分が加熱されて溶融し、圧接されて凝固することで接合が完了する。

ロール成形した角形鋼管には、耐震性の観点から、曲げ変形時の高い耐座屈性能が要求される。しかし、ロール成形した角形鋼管は、製造時に平板部および角部が大きく加工硬化するため、角部の延性および／または靭性が低下してしまい、耐座屈性能が低下しやすかった。

この課題を解決するために、平板部および角部における特性を向上させた角形鋼管が種々提案されている。

例えば、特許文献１および２では、化学成分およびミクロ組織を適切に制御することにより、角部の延性および靭性を向上させた角形鋼管が提案されている。

また、特許文献３では、鋼板を折り曲げ加工したのち溶接して半成形角形鋼管とし、この半成形角形鋼管を加熱して熱間成形した後、冷却することにより、角部の延性および靭性を向上させた角形鋼管が提案されている。

特開２０１１－０９４２１４号公報 特開２０１８－０５３２８１号公報 特開２００４－３３０２２２号公報

ここで、角形鋼管の曲げ変形時の耐座屈性能に関しては、平板部に垂直な方向から荷重を受ける場合（０度曲げ）、および角部頂点方向から荷重を受ける場合（４５度曲げ）の両方に対し、性能を検討する必要がある。
なお、０度曲げの場合は、曲げ内側の平板部が管内面に向かって凹むことによって座屈が生じる。また、４５度曲げの場合は、曲げ内側の角部の曲率半径が大きくなることによって座屈が生じる。

角形鋼管の耐座屈性能を向上させるためには、前記した座屈の前駆現象である平板部の変形および角部の変形を抑制することが有効であると考えられる。しかし、従来はこうした観点からの検討はなされていなかった。

本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであって、耐座屈性能に優れた角形鋼管およびその製造方法、並びにかかる角形鋼管を用いることで優れた耐震性能を有する建築構造物を提供することを目的とする。
なお、本発明において、耐座屈性能に優れるとは、前記角形鋼管の０度曲げ試験および４５度曲げ試験における累積塑性変形倍率がいずれも２８以上であることを指す。

本発明者らが前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、前記角形鋼管の平板部および角部の管周方向の降伏強度を適切に制御することにより、前記した座屈の前駆現象となる平板部の変形および／または角部の変形を効果的に抑制し、耐座屈性能を向上させることができることを見出した。

また、前記平板部の管周方向の残留応力を適切に制御することにより、前記した座屈の前駆現象である平板部の変形を抑制し、０度方向の耐座屈性能をさらに向上させることができることを併せて見出した。

本発明は、かかる知見に基づいて、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。

１．管周方向に複数の平板部および角部を交互に有し、かつ管軸方向に延びる溶接部を有する角形鋼管であって、
前記平板部の管周方向の降伏強度が、前記平板部の管軸方向の降伏強度の０．８３倍以上１．２０倍以下であり、
前記角部の管周方向の降伏強度が、前記平板部の管軸方向の降伏強度の０．９０倍以上１．３０倍以下である、角形鋼管。

２．前記平板部の外表面における管周方向の残留応力が、－２００ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下である、前記１に記載の角形鋼管。
ただし、前記残留応力は、正の値の場合は引張、負の値の場合は圧縮の応力をそれぞれ表す。

３．質量％で、
Ｃ：０．０２０～０．３５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．６５％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５００％以下、
Ａｌ：０．００５～０．１００％および
Ｎ：０．０１００％以下
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有する、前記１または２に記載の角形鋼管。

４．前記成分組成が、さらに、質量％で、
Ｔｉ：０．１００％以下、
Ｎｂ：０．１００％以下、
Ｖ：０．１００％以下、
Ｃｒ：１．００％以下、
Ｍｏ：１．００％以下、
Ｃｕ：１．００％以下、
Ｎｉ：１．００％以下、
Ｃａ：０．０１００％以下および
Ｂ：０．０１００％以下から選んだ１種または２種以上を含む、前記３に記載の角形鋼管。

５．前記１～４のいずれか一つに記載の角形鋼管の製造方法であって、
鋼板を冷間ロール成形により円筒状に成形し、該円筒状の周方向端部を相互に突合せて電縫溶接する造管工程と、
該造管工程後に行われる、角成形スタンドによって平板部の平坦度が－１０．０ｍｍ以上－４．０ｍｍ以下、さらに角部の曲率半径が平板部の肉厚の１．０倍以上２．５倍以下である角形鋼管素材にする角成形工程と、
引続き、前記角形鋼管素材の内面に対し以下の（１）式を満たす内圧ｐ（ＭＰａ）を負荷して、かかる角形鋼管素材の平板部の平坦度を－３．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下としつつ、角部の曲率半径を平板部の肉厚の２．０倍以上４．０倍以下とする角形鋼管にする内圧負荷工程と、
を含む、角形鋼管の製造方法。
Ｎ（ＭＰａ）＜ｐ≦Ｎ×１．５（ＭＰａ） ・・・（１）
ただし、Ｎ＝（角形鋼管素材の肉厚（ｍｍ）／角形鋼管素材の辺長（ｍｍ））×角形鋼管素材の平板部の管周方向の降伏強度（ＭＰａ）

６．前記１～４のいずれか一つに記載の角形鋼管を、柱材として備える建築構造物。

本発明によれば、耐座屈性能に優れた角形鋼管およびその製造方法を提供することが可能となる。
また、本発明の角形鋼管を柱材として使用した建築構造物は、従来の冷間成形角形鋼管を使用した建築構造物と比べて、より優れた耐震性能を得ることができる。

本発明の角形鋼管（または角形鋼管素材）の管軸方向に対して垂直な断面を示す概略図である。 平坦度の測定方法を説明するための模式図である。 角成形スタンドを示す概略図である。 本発明の建築構造物の一例を示す模式図である。 角形鋼管素材の平板部の管軸方向引張試験片の採取位置を示す概略図である。 角形鋼管の平板部および角部の管周方向引張試験片の採取位置をそれぞれ示す概略図である。 角形鋼管の角部の引張試験片の採取位置を示す概略図である。 角形鋼管の０度曲げ試験の概要図である。 角形鋼管の４５度曲げ試験の概要図である。

本発明の角形鋼管は、管周方向に複数の平板部および角部を交互に有することで、鋼管の断面は、矩形（四角形）のほか、三角形および五角形以上の多角形のいずれかになっている。さらに、上記角形鋼管は、管軸方向に延びた溶接部が形成されていて、前記平板部の管周方向の降伏強度が、前記平板部の管軸方向の降伏強度の０．８３倍以上１．２０倍以下であり、前記角部の管周方向の降伏強度が、前記平板部の管軸方向の降伏強度の０．９０倍以上１．３０倍以下である。

平板部の管周方向の降伏強度：平板部の管軸方向の降伏強度の０．８３倍以上１．２０倍以下
平板部の管周方向の降伏強度が、平板部の管軸方向の降伏強度の０．８３倍未満である場合、０度曲げにおいて曲げ内側の平板部が塑性変形しやすく、曲げ内側の平板部が管内面に向かって凹みやすいため、耐座屈性能が低下する。よって、平板部の管周方向の降伏強度は、平板部の管軸方向の降伏強度の０．８３倍以上とする。なお、前記平板部の管周方向の降伏強度は、好ましくは平板部の管軸方向の降伏強度の０．８５倍以上であり、より好ましくは０．８７倍以上である。
一方、平板部の管周方向の降伏強度が、平板部の管軸方向の降伏強度の１．２０倍超である場合、平板部の延性が低下し、０度曲げにおいて平板部の不均一変形が早期に発生するため、耐座屈性能が低下する。また、曲げ外側の破断が生じやすくなる。よって、平板部の管周方向の降伏強度は、平板部の管軸方向の降伏強度の１．２０倍以下とする。なお、前記平板部の管周方向の降伏強度は、好ましくは平板部の管軸方向の降伏強度の１．１５倍以下であり、より好ましくは１．１０倍以下である。
なお、従来の製法では、平板部の管周方向の降伏強度は、平板部の管軸方向の降伏強度の０．８０倍程度であった。
また、本発明において平板部とは、後述する角部を除く範囲であって、かかる平板部の両端のそれぞれ（接続点（図１に示す点Ａ、Ａ’等））は異なる角部と接続し、後述する平坦度を有する部位である。なお、図１は、本発明の角形鋼管の管軸方向に対して垂直な断面を示す概略図である。

角部の管周方向の降伏強度：平板部の管軸方向の降伏強度の０．９０倍以上１．３０倍以下
角部の管周方向の降伏強度が平板部の管軸方向の降伏強度の０．９０倍未満である場合、４５度曲げにおいて曲げ内側の角部が塑性変形しやすく、曲げ内側の角部の曲率半径が大きくなりやすいため、耐座屈性能が低下する。よって、角部の管周方向の降伏強度は、平板部の管軸方向の降伏強度の０．９０倍以上とする。なお、前記角部の管周方向の降伏強度は、好ましくは、平板部の管軸方向の降伏強度の０．９５倍以上であり、より好ましくは１．００倍以上である。
一方、角部の管周方向の降伏強度が平板部の管軸方向の降伏強度の１．３０倍超である場合、平板部の延性が低下し、４５度曲げにおいて角部の不均一変形が早期に発生するため、耐座屈性能が低下する。また、曲げ外側の破断が生じやすくなる。よって、角部の管周方向の降伏強度は、平板部の管軸方向の降伏強度の１．３０倍以下とする。なお、前記角部の管周方向の降伏強度は、好ましくは平板部の管軸方向の降伏強度の１．２５倍以下であり、より好ましくは１．２０倍以下である。
なお、従来の製法では、角部の管周方向の降伏強度は、平板部の管軸方向の降伏強度の０．８５倍程度であった。
また、本発明において角部とは、後述する所定の曲率半径を有する曲面の部位である。

本発明の角形鋼管は、建築構造物としての十分な強度および耐座屈性能を確保するために、前記平板部の管軸方向の降伏強度が２９５ＭＰａ以上であることが好ましい。
なお、上記の降伏強度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１ ２０１１年の規定に準拠して引張試験を実施することで得られる。

本発明の角形鋼管は、０度方向の耐座屈性能を向上させるために、前記平板部の外表面における管周方向の残留応力が、－２００ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であることが好ましい。ただし、前記残留応力は、正の値の場合は引張、負の値の場合は圧縮の応力をそれぞれ表す。

平板部の外表面における管周方向の残留応力の値が－２００ＭＰａ以上であれば、０度曲げにおいて平板部外面の圧縮変形が促進され、曲げ内側の平板部が管内面に向かって凹みやすくなるといった不具合を抑制し、耐座屈性能を良好に維持することができる。前記残留応力は、より好ましくは－１９０ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは－１８０ＭＰａ以上である。

一方、平板部の外表面における管周方向の残留応力の値が１５０ＭＰａ以下であれば、０度曲げにおいて平板部外面の引張変形が促進され、曲げ内側の平板部の両隣の平板部が管外面に膨らみやすくなるといった不具合を抑制することができる。その結果、曲げ内側の平板部の管内面への凹みも抑制され、耐座屈性能を良好に維持することができる。前記残留応力は、より好ましくは１４０ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは１３０ＭＰａ以下である。
なお、本発明における残留応力は、Ｘ線回折法により測定することができる。

本発明の角形鋼管は、建築構造物として十分な強度および溶接性を確保するために、質量％で、
Ｃ：０．０２０～０．３５０％、
Ｓｉ：０．０１～０．６５％、
Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５００％以下、
Ａｌ：０．００５～０．１００％および
Ｎ：０．０１００％以下
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有することが好ましい。

以下、特に断りがない限り、鋼組成を示す「％」は「質量％」である。また、以下の成分組成は、角形鋼管の溶接部を除いた平板部および角部の成分組成ということもできる。

Ｃ：０.０２０％以上０．３５０％以下
Ｃは、固溶強化により鋼の強度を上昇させる元素である。また、Ｃは、フェライト変態開始温度を低下させることで組織の微細化に寄与する元素である。これらの効果を得るためには、０．０２０％以上のＣを含有することが好ましい。一方、Ｃは、パーライトの生成を促進し、焼入れ性を高めてマルテンサイトの生成に寄与し、オーステナイトの安定化に寄与することから、硬質相の形成にも寄与する元素である。ただし、Ｃ含有量が０．３５０％を超えると、硬質相の割合が高くなり延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。また溶接性も悪化するおそれがある。
以上より、Ｃ含有量は０．０２０％以上０．３５０％以下の範囲とすることが好ましい。Ｃ含有量は、より好ましくは０．０３０％以上であり、さらに好ましくは０．０４０％以上である。一方、Ｃ含有量は、より好ましくは０．３３０％以下であり、さらに好ましくは０．３１０％以下である。

Ｓｉ：０．０１％以上０．６５％以下
Ｓｉは、固溶強化により鋼の強度を上昇させる元素である。このような効果を得るためには、０．０１％以上のＳｉを含有することが好ましい。一方、Ｓｉ含有量が０．６５％を超えると、電縫溶接部に酸化物が生成しやすくなり、溶接部特性が低下するおそれがある。また、電縫溶接部以外の母材部の延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。
以上より、Ｓｉ含有量は０．０１％以上０．６５％以下の範囲とすることが好ましい。Ｓｉ含有量は、より好ましくは０．０２％以上であり、さらに好ましくは０．０３％以上である。一方、Ｓｉ含有量は、より好ましくは０．６３％以下であり、さらに好ましくは０．６１％以下である。

Ｍｎ：０．３０％以上２．５０％以下
Ｍｎは、固溶強化により鋼の強度を上昇させる元素である。また、Ｍｎはフェライト変態開始温度を低下させることで組織の微細化に寄与する元素である。これらの効果を得るためには、０．３０％以上のＭｎを含有することが好ましい。一方、Ｍｎ含有量が２．５０％を超えると、電縫溶接部に酸化物が生成しやすくなり、溶接部特性が低下するおそれがある。また、固溶強化および組織の微細化のため、延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。
以上より、Ｍｎ含有量は０．３０％以上２．５０％以下の範囲とすることが好ましい。Ｍｎ含有量は、より好ましくは０．４０％以上であり、さらに好ましくは０．５０％以上である。一方、Ｍｎ含有量は、より好ましくは２．３０％以下であり、さらに好ましくは２．１０％以下である。

Ｐ：０．０５０％以下
Ｐは、粒界に偏析し材料の不均質を招くため、できるだけ低減することが好ましい。このため、Ｐ含有量は０．０５０％以下とすることが好ましい。Ｐ含有量は、より好ましくは０．０４０％以下であり、さらに好ましくは０．０３０％以下である。特にＰの下限は規定しない（通常は０％超えである）が、過度の低減は製錬コストの高騰を招くため、Ｐ含有量は０．００２％以上とすることが好ましい。

Ｓ：０．０５００％以下
Ｓは、鋼中では通常、ＭｎＳとして存在するが、ＭｎＳは、熱間圧延工程で薄く延伸され、延性を低下させ、耐座屈性能を低下させる。このため、本発明ではＳをできるだけ低減することが好ましい。よって、本発明でのＳ含有量は０．０５００％以下とすることが好ましい。Ｓ含有量は、より好ましくは０．０３００％以下であり、さらに好ましくは０．０１００％以下である。特にＳの下限は規定しない（通常は０％超えである）が、過度の低減は製錬コストの高騰を招くため、Ｓは０．０００２％以上とすることが好ましい。

Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下
Ａｌは、強力な脱酸剤として作用する元素である。このような効果を得るためには、０．００５％以上のＡｌを含有することが好ましい。一方、Ａｌ含有量が０．１００％を超えると溶接性が悪化するとともに、アルミナ系介在物が多くなって、表面性状が悪化するおそれがある。
従って、Ａｌ含有量は０．００５％以上０．１００％以下の範囲とすることが好ましい。Ａｌ含有量は、より好ましくは０．０１０％以上であり、さらに好ましくは０．０１５％以上である。一方、Ａｌ含有量は、より好ましくは０．０８０％以下であり、さらに好ましくは０．０６０％以下である。

Ｎ：０．０１００％以下
Ｎは、転位の運動を強固に固着することで延性を低下させ、耐座屈性能を低下させる作用を有する元素である。本発明では、Ｎはできるだけ低減することが望ましい。このため、Ｎ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。Ｎ含有量は、より好ましくは０．００８０％以下である。特にＮの下限は規定しない（通常は０％超えである）が、過度の低減は製錬コストの高騰を招くため、Ｎは０．００１０％以上とすることが好ましい。

また、本発明の角形鋼管の上記成分組成は、さらに、質量％で、
Ｔｉ：（０％超）０．１００％以下、
Ｎｂ：（０％超）０．１００％以下、
Ｖ：（０％超）０．１００％以下、
Ｃｒ：（０％超）１．００％以下、
Ｍｏ：（０％超）１．００％以下、
Ｃｕ：（０％超）１．００％以下、
Ｎｉ：（０％超）１．００％以下、
Ｃａ：（０％超）０．０１００％以下および
Ｂ：（０％超）０．０１００％以下
から選んだ１種または２種以上を含んでもよい。

Ｔｉ：０．１００％以下
Ｔｉ含有量が０．１００％を超えると延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。このため、Ｔｉ含有量は０．１００％以下が好ましい。Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．０９０％以下であり、さらに好ましくは０．０８０％以下である。一方、Ｔｉは、鋼中で微細な炭化物、窒化物を形成することで鋼の強度向上に寄与する元素である。また、Ｎとの親和性が高いため鋼中のＮを窒化物として無害化し、鋼の延性向上にも寄与する元素である。上記した効果を得るため、Ｔｉの含有量は、０．００１％以上にすることが好ましい。Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．００２％以上であり、さらに好ましくは０．００５％以上である。

Ｎｂ：０．１００％以下
Ｎｂ含有量が０．１００％を超えると延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。このため、Ｎｂ含有量は０．１００％以下が好ましい。Ｎｂ含有量は、より好ましくは０．０９０％以下であり、さらに好ましくは０．０８０％以下である。一方、Ｎｂは、鋼中で微細な炭化物、窒化物を形成することで鋼の強度向上に寄与し、また、熱間圧延中のオーステナイトの粗大化を抑制することで組織の微細化にも寄与する元素である。上記した効果を得るため、Ｎｂの含有量は、０．００１％以上にすることが好ましい。Ｎｂ含有量は、より好ましくは０．００２％以上であり、さらに好ましくは０．００５％以上である。

Ｖ：０．１００％以下
Ｖ含有量が０．１００％を超えると延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。このため、Ｖ含有量は０．１００％以下とすることが好ましい。Ｖ含有量は、より好ましくは０．０９０％以下であり、さらに好ましくは０．０８０％以下である。一方、Ｖは、鋼中で微細な炭化物、窒化物を形成することで鋼の強度向上に寄与する元素である。上記した効果を得るため、０．００１％以上のＶを含有することが好ましい。Ｖ含有量は、より好ましくは０．００２％以上であり、さらに好ましくは０．００５％以上である。

Ｃｒ：１．００％以下
Ｃｒ含有量が１．００％を超えると延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。よって、Ｃｒ含有量は１．００％以下とすることが好ましい。Ｃｒ含有量は、より好ましくは０．８０％以下であり、さらに好ましくは０．６０％以下である。一方、Ｃｒは、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を上昇させる元素である。上記した効果を得るため、Ｃｒ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。Ｃｒ含有量は、より好ましくは０．０２％以上であり、さらに好ましくは、０．０５％以上である。

Ｍｏ：１．００％以下
Ｍｏ含有量が１．００％を超えると延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。よって、Ｍｏ含有量は１．００％以下とすることが好ましい。Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．８０％以下であり、さらに好ましくは０．６０％以下である。一方、Ｍｏは、鋼の焼入れ性を高め、鋼の強度を上昇させる元素である。上記した効果を得るため、Ｍｏ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．０２％以上であり、さらに好ましくは０．０５％以上である。

Ｃｕ：１．００％以下
Ｃｕ含有量が１．００％を超えると延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。よって、Ｃｕ含有量は１．００％以下とすることが好ましい。Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．８０％以下であり、さらに好ましくは０．６０％以下である。一方、Ｃｕは、固溶強化により鋼の強度を上昇させる元素である。上記した効果を得るため、Ｃｕ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。Ｃｕ含有量は、より好ましくは、０．０２％以上であり、さらに好ましくは、０．０５％以上である。

Ｎｉ：１．００％以下
Ｎｉ含有量が１．００％を超えると延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。よって、Ｎｉ含有量は１．００％以下とすることが好ましい。Ｎｉ含有量は、より好ましくは０．８０％以下であり、さらに好ましくは、０．６０％以下である。一方、Ｎｉは、固溶強化により鋼の強度を上昇させる元素である。上記した効果を得るため、Ｎｉ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。Ｎｉ含有量は、より好ましくは、０．０２％以上であり、さらに好ましくは、０．０５％以上である。

Ｃａ：０．０１００％以下
Ｃａ含有量が０．０１００％を超えると鋼中にＣａ酸化物クラスターが形成され、延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。このため、Ｃａ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。Ｃａ含有量は、より好ましくは０．００８０％以下であり、さらに好ましくは０．００６０％以下である。一方、Ｃａは、熱間圧延工程で薄く延伸されるＭｎＳ等の硫化物を球状化することで鋼の延性向上に寄与する元素である。上記した効果を得るため、０．０００２％以上のＣａを含有することが好ましい。Ｃａ含有量は、より好ましくは０．０００５％以上であり、さらに好ましくは０．００１０％以上である。

Ｂ：０．０１００％以下
Ｂ含有量が０．０１００％を超えると延性が低下し、耐座屈性能が低下するおそれがある。このため、Ｂ含有量は０．０１００％以下とすることが好ましい。Ｂ含有量は、より好ましくは０．００８０％以下であり、さらに好ましくは０．００６０％以下であって、さらにより好ましくは０．００４０％以下である。一方、Ｂは、フェライト変態開始温度を低下させることで組織の微細化に寄与する元素であり、必要に応じて含有することができる。上記した効果を得るため、０．０００１％以上のＢを含有することが好ましい。Ｂ含有量は、より好ましくは０．０００５％以上であり、さらに好ましくは０．０００８％以上である。

上記成分組成において、残部はＦｅおよび不可避的不純物である。残部における不可避的不純物としては、例えば、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｐｂ、ＺｎおよびＯが挙げられる。ただし、本発明の効果を損なわない範囲においては、Ｓｎを０．１０％以下、Ａｓ、ＳｂおよびＣｏをそれぞれ０．０５０％以下、Ｂｉ、Ｐｂ、ＺｎおよびＯをそれぞれ０．００５０％以下含有することを拒むものではない。
なお、上記Ｏは、酸化物としてのＯを含むトータル酸素のことを指す。

次に、本発明の角形鋼管の製造方法について述べる。
本発明の角形鋼管の製造方法では、鋼板を冷間ロール成形により円筒状に成形し、該円筒状の周方向両端部を突合せて電縫溶接し（造管工程）、その後、角成形スタンドによって平板部の平坦度が－１０．０ｍｍ以上－４．０ｍｍ以下であって、かつ角部の曲率半径が平板部の肉厚の１．０倍以上２．５倍以下である角形鋼管素材とし（角形成工程）、その後、前記角形鋼管素材の内面に対し以下の（１）式を満たす内圧ｐ（ＭＰａ）を負荷して、かかる角形鋼管素材の平板部の平坦度を－３．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下としつつ、角部の曲率半径を平板部の肉厚の２．０倍以上４．０倍以下とする角形鋼管にする（内圧負荷工程）。
Ｎ（ＭＰａ）＜ｐ≦Ｎ×１．５（ＭＰａ） ・・・（１）
ただし、Ｎ＝（角形鋼管素材の肉厚（ｍｍ）／角形鋼管素材の辺長（ｍｍ））×角形鋼管素材の平板部の管周方向の降伏強度（ＭＰａ）
なお、前記円筒状とは、管周断面が「Ｃ」形状であることを指す。

図１中、ｔ_１およびｔ_２は、溶接部（電縫溶接部）１３を含む平板部１１（図中、Ｉとする）に対して角部１２を挟んで隣接する２つの平板部１１（図中、ＩＩとする）それぞれの管周方向中央（図中、ＩＩＩとする）における肉厚（ｍｍ）である。また、図１中、ｔ_３は、溶接部（電縫溶接部）１３を含む平板部１１に対向する平板部１１（図中、ＩＶとする）の管周方向中央（図中、Ｖとする）における肉厚（ｍｍ）である。そして、角形鋼管素材の肉厚は、かかるｔ_１（ｍｍ）、ｔ_２（ｍｍ）、およびｔ_３（ｍｍ）を加算平均して求められる。

角形鋼管素材の辺長は、溶接部（電縫溶接部）１３を上にして置いたときに、図１に示したＨ_１：縦の辺長（ｍｍ）、およびＨ_２：横の辺長（ｍｍ）を加算平均して求められる。

本発明における平板部の平坦度は、図２に示すように、平板部外面の周方向両端の２点を通る直線に対する膨らみ量または凹み量とする。ただし、膨らみ量は正の値、凹み量は負の値とし、膨らみまたは凹みが存在しなかった場合は、値を０とする。また、前記周方向両端とは、角成形スタンドのロールとの接触部と非接触部の境界点であり、管外周面において曲率半径が変化する角状の点である。

本発明における角部の曲率半径は、図１に示すように、角部１２（図１の例では右上側の角部）に隣接する両側の平板部１１の外面から引き延ばした直線（延長線）Ｌ１およびＬ２の交点Ｐを通り、延長線Ｌ１またはＬ２と４５°の角をなす直線Ｌと、角部１２の外側の曲線との交点Ｂにおける曲率半径とする。

前記曲率半径の測定は、延長線Ｌ１、Ｌ２と平板部１１、角部１２との接続点（図１に示す点Ａ、Ａ’）および角部１２の外面を円弧とし、中心が直線Ｌ上に存在する中心角９０°の扇形において、直線Ｌと角部１２の外面の交点Ｂを中心とした中心角６５°の範囲で行う。曲率半径の測定方法は、例えば、前記した中心角６５°の範囲において前記円弧とよく一致するラジアルゲージから曲率半径を計測する方法が挙げられる。

また、前記内圧の負荷は、例えば、ゴム素材のパッキンで管端を封じて管内部に水圧を負荷することにより実施できる。さらに、形状を安定化させるために、必要に応じて外枠として所定形状の金型を使用することもできる。

通常のロール成形角形鋼管は、角成形スタンドにより円筒形状から平板部が平坦な角形状に成形することによって製造される。
これに対して、本発明の角形鋼管は、角成形スタンドによって、一旦平板部が管内面側に凹むように成形する。具体的に、例えば図３に示すように、電縫溶接して得た電縫鋼管７を、サイジングロール８の後の角成形ロール群９によって、一旦平板部が管内面側に凹むように成形し、角形鋼管素材１０’を得る。その上で、管内面に内圧を負荷することで平板部を管外面に膨らませて平板部を平坦にし、かつ角部の曲率半径を大きくすることによって、本発明の角形鋼管が得られる。

なお、角成形スタンドにおける最終スタンドのロールは４ロールとし、ロールと鋼管の接触部において平板部を成形し、非接触部において角部を成形することが好ましい。

角形鋼管素材の平板部が管内面側に凹むように成形するために、従来よりも孔形の曲率半径が小さいロールを用いつつ、ロールギャップを調整する必要がある。
よって、角成形スタンドにおける最終スタンドのロール孔形は、所望の角形鋼管素材の外周断面形状（例えば、略正方形形状）と同形状としつつ、必要に応じてロールギャップを調整する。ロール孔形の曲率半径（ｍｍ）は、角形鋼管素材の狙い辺長をＨ（ｍｍ）として、Ｈ^２／１００以上Ｈ^２／３０以下とすることが好ましい。
なお、前記所望の角形鋼管素材の外周断面形状とは、平板部の平坦度が－１０．０ｍｍ以上－４．０ｍｍ以下、さらに角部の曲率半径が平板部の肉厚の１．０倍以上２．５倍以下が例示される。

前記角成形スタンドにおける最終スタンドのロールギャップを小さくすれば、角形鋼管素材の角部の曲率半径を小さくすることができ、また、平板部の平坦度を小さく（凹み量を大きく）することができる。一方、かかる角成形スタンドにおける最終スタンドのロールギャップを大きくすれば、角形鋼管素材の角部の曲率半径を大きくすることができ、また、平板部の平坦度を大きく（凹み量を小さく）することができる。
よって、角成形スタンドにおける最終スタンドのロールギャップを調整することにより、角形鋼管素材の角部の曲率半径を所望の値とすることができる。また、ロール孔形の曲率半径およびロールギャップを調整することにより、角形鋼管素材の平坦度を所望の値とすることができる。

本発明は、角形鋼管の平板部を周方向に繰り返し曲げ変形するため、通常の角形鋼管と比較して平板部の周方向の降伏強度を高くすることができる。

また、本発明は、角形鋼管の角部も同様に周方向に繰り返し曲げ変形するため、通常の角形鋼管と比較して角部の周方向の加工硬化を適度に大きくすることができる。すなわち、角部の周方向の降伏強度を高くすることができる。

角成形スタンドによる角形鋼管素材の平板部の平坦度：－１０．０ｍｍ以上－４．０ｍｍ以下
角成形スタンドによる角形鋼管素材の平板部の平坦度が－１０．０ｍｍよりも小さい場合、内圧負荷時の平板部の変形量が大きくなって、平板部の加工硬化量が大きくなり、平板部の周方向の降伏強度が高くなり過ぎるので、０度曲げにおける耐座屈性能が低下する。前記平坦度は、好ましくは－９．５ｍｍ以上であり、より好ましくは－９．０ｍｍ以上である。
一方、角成形スタンドによる角形鋼管素材の平板部の平坦度が－４．０ｍｍよりも大きい場合、内圧負荷時の平板部の変形量が小さくなって、平板部の加工硬化量が小さくなり、平板部の周方向の降伏強度が低くなり過ぎるので、０度曲げにおける耐座屈性能が低下する。また、平板部の外表面における管周方向の残留応力の絶対値が大きくなり過ぎるので、０度曲げにおける耐座屈性能が低下する。前記平坦度は、好ましくは－４．５ｍｍ以下であり、より好ましくは－５．０ｍｍ以下である。

角成形スタンドによる角形鋼管素材の角部の曲率半径：平板部の肉厚の１．０倍以上２．５倍以下
角成形スタンドによる角形鋼管素材の角部の曲率半径が平板部の肉厚の１．０倍未満である場合、内圧負荷時の角部の変形量が大きくなって、角部の加工硬化量が大きくなり、角部の周方向の降伏強度が高くなり過ぎるので、４５度曲げにおける耐座屈性能が低下する。前記曲率半径は、好ましくは平板部の肉厚の１．１倍以上であり、より好ましくは平板部の肉厚の１．２倍以上である。
一方、角成形スタンドによる角形鋼管素材の角部の曲率半径が平板部の肉厚の２．５倍超である場合、内圧負荷時の角部の変形量が小さくなって、角部の加工硬化量が小さくなり、角部の周方向の降伏強度が低くなり過ぎるので、４５度曲げにおける耐座屈性能が低下する。前記曲率半径は、好ましくは平板部の肉厚の２．４倍以下であり、より好ましくは平板部の肉厚の２．３倍以下である。

管内面に内圧を負荷した後の角形鋼管の平板部の平坦度：－３．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下
管内面に内圧を負荷した後の角形鋼管の平板部の平坦度がそれぞれ－３．０ｍｍよりも小さい場合、内圧負荷時の平板部の変形量が小さくなって、平板部の加工硬化量が小さくなり、平板部の周方向の降伏強度が低くなり過ぎるので、０度曲げにおける耐座屈性能が低下する。また、平板部の外周断面の湾曲が大きいため、ダイアフラムまたは梁との溶接接合に困難が生じる。さらに、平板部の外表面における管周方向の残留応力の絶対値が大きくなり、０度曲げにおける耐座屈性能が低下する場合がある。前記平坦度は、好ましくは－２．９ｍｍ以上であり、より好ましくは－２．８ｍｍ以上である。
一方、管内面に内圧を負荷した後の角形鋼管の平板部の平坦度がそれぞれ３．０ｍｍよりも大きい場合、内圧負荷時の平板部の変形量が大きくなって、平板部の加工硬化量が大きくなり、平板部の周方向の降伏強度が高くなり過ぎるので、０度曲げにおける耐座屈性能が低下する。また、平板部の外周断面の湾曲が大きいため、ダイアフラムまたは梁との溶接接合に困難が生じる。前記平坦度は、好ましくは２．７ｍｍ以下であり、より好ましくは２．５ｍｍ以下である。

管内面に内圧を負荷した後の角形鋼管の角部の曲率半径：平板部の肉厚の２．０倍以上４．０倍以下
管内面に内圧を負荷した後の角形鋼管の角部の曲率半径が平板部の肉厚の２．０倍未満である場合、内圧負荷時の角部の変形量が小さくなって、角部の加工硬化量が小さくなり、角部の周方向の降伏強度が低くなり過ぎるので、４５度曲げにおける耐座屈性能が低下する。前記曲率半径は、好ましくは平板部の肉厚の２．１倍以上であり、より好ましくは平板部の肉厚の２．２倍以上である。
一方、管内面に内圧を負荷した後の角形鋼管の角部の曲率半径が平板部の肉厚の４．０倍超である場合、内圧負荷時の角部の変形量が大きくなって、角部の加工硬化量が大きくなり、角部の周方向の降伏強度が高くなり過ぎるので、４５度曲げにおける耐座屈性能が低下する。前記曲率半径は、好ましくは平板部の肉厚の３．９倍以下であり、より好ましくは平板部の肉厚の３．８倍以下である。
なお、管内面に内圧を負荷した後の角形鋼管の平板部の肉厚は、管内面に内圧を負荷する前の角形鋼管素材の平板部の肉厚から、実質的に不変である。

内圧ｐ（ＭＰａ）が前記（１）式のＮ以下である場合、管周方向に発生する引張応力が平板部の管周方向の降伏強度を下回ってしまい、平板部の変形量が小さくなる。その結果、平板部の加工硬化量が小さくなり、平板部の周方向の降伏強度が低くなり過ぎるので、０度曲げにおける耐座屈性能が低下する。また、平板部の外表面における管周方向の残留応力の絶対値が大きくなり、０度曲げにおける耐座屈性能が低下する場合がある。さらに、角部の変形量が小さくなって、角部の加工硬化量が小さくなると、角部の周方向の降伏強度が低くなり過ぎるので、４５度曲げにおける耐座屈性能が低下する。
一方、内圧ｐ（ＭＰａ）が前記（１）式のＮ×１．５超である場合、管周方向に発生する引張応力が高くなり過ぎてしまい、平板部の変形量が大きくなる。その結果、平板部の加工硬化量が大きくなり、平板部の周方向の降伏強度が高くなり過ぎるので、０度曲げにおける耐座屈性能が低下する。また、角部の変形量が大きくなって、角部の加工硬化量が大きくなり、角部の周方向の降伏強度が高くなり過ぎるので、４５度曲げにおける耐座屈性能が低下する。

本発明の角形鋼管は、建築構造物としての十分な強度および耐座屈性能を確保するために、肉厚が６ｍｍ以上であることが好ましい。また、内圧負荷時の曲げ変形における管外表面の変形量が大きくなり過ぎるのを抑制する観点から、肉厚が４０ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明の建築構造物は、前述した本発明の角形鋼管１０を、柱材として備える。
図４は、本発明の建築構造物１００の一例を示す模式図である。
本発明の建築構造物１００は、通しダイアフラム１７と角形鋼管１０とが溶接され、角形鋼管１０は柱材として用いられる。その他、図４に示すように、建築構造物１００は、大梁１８、小梁１９、間柱２０により形成され、さらに公知の部材を用いて形成してもよい。
ここで、角形鋼管１０は、前述したように、耐座屈性能に優れる。そのため、この角形鋼管１０を柱材として使用した本発明の建築構造物１００は、優れた耐震性能を発揮する。

前述されていない角形鋼管にかかる製造方法の各種条件に関しては、いずれも常法に依ることができる。また、前述されていない角形鋼管および建築構造物の構成等に関しては、いずれも公知の構成等を用いることができる。

以下、実施例に基づいてさらに本発明を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
表１に示す成分組成を有する溶鋼を溶製し、スラブを得た。得られたスラブを熱間圧延し、鋼板を得た。

かようにして得られた鋼板を、冷間ロール成形により円筒状に成形し、該円筒状の周方向両端部を突合せて電縫溶接した。その後、角成形スタンドによって４箇所の平板部と４箇所の角部を有する角形鋼管素材とした。その後、前記角形鋼管素材の両管端をゴム素材のパッキンで封じて、管内部を水で満たして内圧ｐ（ＭＰａ）を負荷し、角形鋼管とした。

（平板部の平坦度の測定）
かくして得られた角形鋼管素材および角形鋼管の管軸方向の任意の位置５箇所において、それぞれ平板部のすべての箇所すなわち４箇所の平坦度をそれぞれ測定し、それら計２０箇所の測定値の加算平均値を、角形鋼管素材および角形鋼管それぞれの平坦度とした。

平坦度の測定においては、まず、図２に示すように、各平板部外面の周方向両端の２点を通る直線に対する最大膨らみ量及び最大凹み量をそれぞれ測定し、各測定箇所における最大膨らみ量または最大凹み量の絶対値の最大値Ｆを求めた。そして、Ｆが膨らみ量の場合は平坦度の値をＦとし、Ｆが凹み量の場合は平坦度の値を－Ｆとし、膨らみまたは凹みがいずれも存在しなかった場合は、平坦度の値を０とした。

（角部の曲率半径の測定）
前述した角形鋼管素材および角形鋼管の管軸方向の任意の位置５箇所において、角部すべての箇所すなわち４箇所の外面（角部外側）の曲率半径をそれぞれ測定し、それら計２０箇所の測定値の加算平均値を、角形鋼管素材および角形鋼管それぞれの角部の曲率半径とした。
角部の曲率半径測定にはラジアルゲージを使用した。曲率半径の測定方法については、角部に隣接する両側の平板部外面をそれぞれ含む２本の直線Ｌ１およびＬ２の交点Ｐを通り、Ｌ１またはＬ２と４５°をなす直線Ｌと角部外側の交点における曲率半径を角部外側の曲率半径として測定した（図１）。
具体的に、曲率半径の測定は、平板部と角部の接続点（Ａ、Ａ’）および角部外面からなり、中心が前記Ｌ上に存在する中心角９０°の扇形において、前記Ｌと角部外面の交点を中心とした中心角６５°の範囲で行い、前記中心角６５°の範囲において角部外面と最も一致するラジアルゲージより曲率半径を計測した（図１）。

（降伏強度の測定）
また、角形鋼管素材および角形鋼管から引張試験片を採取し、降伏強度の測定を行った。引張試験片として、図５のＷに示すとおり、引張方向が管軸方向と平行になるように、角形鋼管素材１０’の平板部からＪＩＳ５号引張試験片を採取した。また、図６のＸに示すとおり、引張方向が管周方向と平行になるように、角形鋼管１０の平板部からＪＩＳ５号引張試験片を採取した。また、図６のＹに示すとおり、角形鋼管１０の角部からＪＩＳ５号引張試験片の１／５の寸法の引張試験片を採取した。なお、平板部から採取する試験片は全厚試験片とし、角部から採取する試験片は研削により肉厚の１／２の厚さとした。
角部の引張試験片は、より詳細には、図７のＺに示すとおり、試験片の平行部長手中心が、該角部に隣接する両側の平板部外面をそれぞれ延長した交点を通りかつ前記平板部外面それぞれと４５°をなす線上に位置するように採取した。なお、屈曲したつかみ部はプレス矯正により平坦にした。
これら試験片を用いてＪＩＳ Ｚ ２２４１の規定に準拠して引張試験を実施し、平板部の管軸方向の降伏強度ＬＹＳ_ｆ、平板部の管周方向の降伏強度ＣＹＳ_ｆ、角部の管周方向の降伏強度ＣＹＳ_ｃをそれぞれ求めた。試験片本数は各２本とし、それらの平均値を算出して各測定値を算出した。

（累積塑性変形倍率の測定）
また、角形鋼管について、０度曲げ試験および４５度曲げ試験を行った。具体的に、図８および図９に示すように、角形鋼管１の長手方向の中央位置に通しダイアフラム２を溶接して試験体とした。試験体の両端を支持材３でピン支持（回転支持）し、水平方向と垂直方向の移動が固定されるようにして、矢印の位置において０度方向（図８）または４５度方向（図９）にそれぞれ載荷した繰り返し曲げ試験を行い、累積塑性変形倍率を求めた。
なお、累積塑性変形倍率とは、試験体が局部座屈または破断して急激に耐力が低下するまでの塑性回転角の総和を、全塑性モーメントに対応する基準回転角で除した値である。この値が大きいほど柱材（柱部材）として用いた場合の変形性能に優れており、地震時のエネルギー吸収能力が高いことを意味する。

（外表面における管周方向残留応力の測定）
また、外表面における管周方向残留応力を、Ｘ線回折法により測定した。
具体的には、下記の試験片における電解研磨した領域において、下記の測定機器・測定条件の下で、管周方向残留応力を測定した。なお、管周方向残留応力の測定は全ての平板部において実施し、各平板部において得られた管周方向残留応力の平均値を、角形鋼管の管周方向残留応力とした。
・測定機器：パルステック工業社製ポータブルＸ線残留応力測定装置（型式μ－Ｘ３６０ｎ）
・測定条件：使用Ｘ線はＣｒ－Ｋα線、管電圧は３０ｋＶとし、ｃｏｓα法で測定した。測定格子面はｂｃｃ－Ｆｅ（２１１）、ポアソン比は０．２８０、弾性定数は２２４０００ＭＰａとした。
・試験片：管軸方向長さ：１０００ｍｍの角形鋼管を採取し、その長さ方向中央部における、平板部の管周方向中央において、管外表面を１００μｍ電解研磨した。

各種条件および得られた結果を、表２および表３に示す。

表２および表３中、Ｎｏ．１～６は本発明例、Ｎｏ．７～１４は比較例である。
本発明例の角形鋼管は、いずれも平板部の管周方向の降伏強度（ＣＹＳ_ｆ）が、平板部の管軸方向の降伏強度（ＬＹＳ_ｆ）の０．８３倍以上１．２０倍以下であり、角部の管周方向の降伏強度（ＣＹＳ_ｃ）が、平板部の管軸方向の降伏強度（ＬＹＳ_ｆ）の０．９０倍以上１．３０倍以下であった。

比較例のＮｏ．７は、内圧負荷工程における内圧ｐ（ＭＰａ）が式（１）の範囲を上回ったため、角形鋼管の平坦度が３．０ｍｍよりも大きい値となり、かつ角部の曲率半径が平板部の肉厚の４．０倍超となった。そのため、平板部の管軸方向の降伏強度に対する、平板部の管周方向の降伏強度および角部の管周方向の降伏強度のいずれもが本発明の範囲を上回ってしまい、０度曲げにおける累積塑性変形倍率および４５度曲げにおける累積塑性変形倍率がそれぞれ所望の値（０度曲げ、４５度曲げ共に、累積塑性変形倍率：２８以上）に達しなかった。

比較例のＮｏ．８は、角形鋼管素材の曲率半径が平板部の肉厚の２．５倍超であった。そのため、平板部の管軸方向の降伏強度に対する角部の管周方向の降伏強度が本発明の範囲を下回ってしまい、４５度曲げにおける累積塑性変形倍率が所望の値に達しなかった。

比較例のＮｏ．９は、内圧負荷工程における内圧ｐ（ＭＰａ）が式（１）の範囲を下回った。そのため、角形鋼管の平板部の平坦度が－３．０ｍｍよりも小さい値となり、平板部の管軸方向の降伏強度に対する平板部の管周方向の降伏強度が本発明の範囲を下回ってしまい、０度曲げにおける累積塑性変形倍率が所望の値に達しなかった。また、外表面における管周方向残留応力が－２００ＭＰａよりも小さい値となった。

比較例のＮｏ．１０は、内圧負荷工程における内圧ｐ（ＭＰａ）が式（１）の範囲を上回ったため、角形鋼管の角部の曲率半径が平板部の肉厚の４．０倍超となった。そのため、平板部の管軸方向の降伏強度に対する角部の管周方向の降伏強度が本発明の範囲を上回ってしまい、４５度曲げにおける累積塑性変形倍率が所望の値に達しなかった。

比較例のＮｏ．１１は、内圧負荷工程における内圧ｐ（ＭＰａ）が式（１）の範囲を下回った。そのため、平板部の管軸方向の降伏強度に対する、平板部の管周方向の降伏強度および角部の管周方向の降伏強度のいずれもが本発明の範囲を下回ってしまい、０度曲げにおける累積塑性変形倍率および４５度曲げにおける累積塑性変形倍率がそれぞれ所望の値に達しなかった。また、外表面における管周方向残留応力が１５０ＭＰａよりも大きい値となった。

比較例のＮｏ．１２は、角形鋼管素材の平板部の平坦度が－１０．０ｍｍよりも小さい値であったため、平板部の管軸方向の降伏強度に対する平板部の管周方向の降伏強度が本発明の範囲を上回ってしまい、０度曲げにおける累積塑性変形倍率が所望の値に達しなかった。

比較例のＮｏ．１３は、角形鋼管素材の平板部の平坦度が－４．０ｍｍよりも大きな値であった。そのため、平板部の管軸方向の降伏強度に対する平板部の管周方向の降伏強度が本発明の範囲を下回ってしまい、０度曲げにおける累積塑性変形倍率が所望の値に達しなかった。また、外表面における管周方向残留応力が－２００ＭＰａよりも小さい値となった。

比較例のＮｏ．１４は、内圧負荷工程における内圧ｐ（ＭＰａ）が式（１）の範囲を下回り、角形鋼管の角部の曲率半径が平板部の肉厚の２．０倍よりも小さい値であった。そのため、平板部の管軸方向の降伏強度に対する角部の管周方向の降伏強度が本発明の範囲を下回ってしまい、４５度曲げにおける累積塑性変形倍率が所望の値に達しなかった。

１ 角形鋼管
２ 通しダイアフラム
３ 支持材
７ 電縫鋼管
８ サイジングロール
９ 角成形ロール群
１０ 角形鋼管
１０’角形鋼管素材
１１ 平板部
１２ 角部
１３ 溶接部（電縫溶接部）
１７ 通しダイアフラム
１８ 大梁
１９ 小梁
２０ 間柱
１００ 建築構造物

Claims (8)

1. 管周方向に複数の平板部および角部を交互に有し、かつ管軸方向に延びる溶接部を有する角形鋼管であって、
   前記平板部の管周方向の降伏強度が、前記平板部の管軸方向の降伏強度の０．８３倍以上１．２０倍以下であり、
   前記角部の管周方向の降伏強度が、前記平板部の管軸方向の降伏強度の０．９０倍以上１．３０倍以下である、角形鋼管。
2. 前記平板部の外表面における管周方向の残留応力が、－２００ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下である、請求項１に記載の角形鋼管。
   ただし、前記残留応力は、正の値の場合は引張、負の値の場合は圧縮の応力をそれぞれ表す。
3. 質量％で、
   Ｃ：０．０２０～０．３５０％、
   Ｓｉ：０．０１～０．６５％、
   Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
   Ｐ：０．０５０％以下、
   Ｓ：０．０５００％以下、
   Ａｌ：０．００５～０．１００％および
   Ｎ：０．０１００％以下
   を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有する、請求項１に記載の角形鋼管。
4. 質量％で、
   Ｃ：０．０２０～０．３５０％、
   Ｓｉ：０．０１～０．６５％、
   Ｍｎ：０．３０～２．５０％、
   Ｐ：０．０５０％以下、
   Ｓ：０．０５００％以下、
   Ａｌ：０．００５～０．１００％および
   Ｎ：０．０１００％以下
   を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有する、請求項２に記載の角形鋼管。
5. 前記成分組成が、さらに、質量％で、
   Ｔｉ：０．１００％以下、
   Ｎｂ：０．１００％以下、
   Ｖ：０．１００％以下、
   Ｃｒ：１．００％以下、
   Ｍｏ：１．００％以下、
   Ｃｕ：１．００％以下、
   Ｎｉ：１．００％以下、
   Ｃａ：０．０１００％以下および
   Ｂ：０．０１００％以下
   から選んだ１種または２種以上を含む、請求項３に記載の角形鋼管。
6. 前記成分組成が、さらに、質量％で、
   Ｔｉ：０．１００％以下、
   Ｎｂ：０．１００％以下、
   Ｖ：０．１００％以下、
   Ｃｒ：１．００％以下、
   Ｍｏ：１．００％以下、
   Ｃｕ：１．００％以下、
   Ｎｉ：１．００％以下、
   Ｃａ：０．０１００％以下および
   Ｂ：０．０１００％以下
   から選んだ１種または２種以上を含む、請求項４に記載の角形鋼管。
7. 請求項１～６のいずれかに記載の角形鋼管の製造方法であって、
   鋼板を冷間ロール成形により円筒状に成形し、該円筒状の周方向端部を相互に突合せて電縫溶接する造管工程と、
   該造管工程後に行われる、角成形スタンドによって平板部の平坦度が－１０．０ｍｍ以上－４．０ｍｍ以下、さらに角部の曲率半径が平板部の肉厚の１．０倍以上２．５倍以下である角形鋼管素材にする角成形工程と、
   引続き、前記角形鋼管素材の内面に対し以下の（１）式を満たす内圧ｐ（ＭＰａ）を負荷して、かかる角形鋼管素材の平板部の平坦度を－３．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下としつつ、角部の曲率半径を平板部の肉厚の２．０倍以上４．０倍以下とする角形鋼管にする内圧負荷工程と、
   を含む、角形鋼管の製造方法。
   Ｎ（ＭＰａ）＜ｐ≦Ｎ×１．５（ＭＰａ） ・・・（１）
   ただし、Ｎ＝（角形鋼管素材の肉厚（ｍｍ）／角形鋼管素材の辺長（ｍｍ））×角形鋼管素材の平板部の管周方向の降伏強度（ＭＰａ）
8. 請求項１～６のいずれかに記載の角形鋼管を、柱材として備える建築構造物。
   
   

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