JPH07100962B2 - 半ダイヤフラムによる鉄骨柱ボックス材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、密閉された箱形断面の鋼製柱状体内に、補強
用ダイヤフラムが所定の間隔を置いて溶接された建築用
鉄骨柱ボックス材のうち、特に該ボックス材の四面では
なく、一面にのみブレースや梁材等が接合されるような
部分のボックス材に適用される半ダイヤフラムを用いた
鉄骨柱ボックス材に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より建築鉄骨等の鋼構造物として、箱形断面の鋼製
柱状体内に補強用ダイヤフラムを所定の間隔を置いて溶
接した鉄骨柱ボックス材が広く知られている。

このようなボックス材の製造に際しては、該ボックス材
の四面を形成するフランジとウエブとを組立て溶接する
工程において、所定間隔毎に配置されたダイヤフラムの
四辺をエレクトロスラグ溶接等によりフランジ及びウエ
ブの内周面に対して溶接するが、そのための工法として
例えば、特開昭48-44146号，特公昭50-35487号，特開昭
55-139185号，特開昭61-162273号，特開昭61-180679
号，特開昭62-57778号，特開昭62-57779号，特開昭62-5
7780号等が知られている。

〔発明が解決すべき課題〕

前記のような従来のボックス材は、第６図に示すよう
に、ボックス材１の外周に二乃至四面に梁材２が接合さ
れる場合の補強を前提としている。そのため従来では、
梁材２がボックス材１の一面のみに接合されるような場
合であっても、全て内部のダイヤフラム３は四辺がボッ
クス材１の内周面に夫々溶接されるような構造となって
いる。

しかしながら、ダイヤフラムはボックス材に対する梁材
２からの応力が適切に伝達されることを目的として設け
られるものであるから、梁材等の接合される高さの関係
等から、例えば第１図に示すように、梁材２がボックス
材10の一面にのみ接合される場合には、内部のダイヤフ
ラム11は、その設計応力を適切に伝達できるものであれ
ば、必ずしもその四辺が全てボックス材10の内周面に溶
接される必要はない。

従って、このような場合には、ダイヤフラム11の形状
を、四辺のうち三辺14,15及び16だけがボックス材10の
内壁面に溶接されて、一辺はボックス材10の内壁面と非
溶接辺13とし、しかも溶接される三辺のうち梁材２の溶
接部分と対応する一辺16だけがボックス材10の内壁面の
一辺と適合する適正な長さで、両側の平行する二辺14,1
5は対応するボックス材10の内壁面に対して短小である
ような、半ダイヤフラム形とすることが可能である。

このような半ダイヤフラム11では、一辺がボックス材10
の内面とは完全に非溶接辺13であり、しかも溶接される
三辺のうちの両側の二辺14,15の長さが短いので、従来
のような必ず四辺を溶接しなければならない工程に比較
して、溶接工程を大幅に省略でき、作業時間の短縮と作
業能率の向上とによるコストの低廉化を図ることができ
る。

しかしながら、このような三辺を溶接する半ダイヤフラ
ムにおいては、四辺のうち三辺だけを溶接すればよいの
で、溶接工程が大幅に省略できるという利点を有する反
面、溶接される三辺のうちの両側の二辺14,15の長さが
対応するボックス材10の内壁面に対して短いために、こ
れらの短い二辺14,15をエレクトロスラグ溶接によりボ
ックス材10の内壁面へ溶接する作業が難しくなるという
問題を有している。

それは次のような理由による。一般的にエレクトロスラ
グ溶接では、開先溝内に挿入する溶接ノズルの位置と鉛
直度を、開先溝内に正しくセットすることが良好な溶接
を行うための必要条件とされている。従って、エレクト
ロスラグ溶接に際しては、開先溝内に差し込んだ溶接ノ
ズルの位置と鉛直度を、必ず開先溝の上端と下端（ボッ
クス材の上下両側面）とで確認してから溶接を行うのが
常識とされている。

もとより、前記の各従来技術のように、ダイヤフラムの
四辺をボックス材の内周面に対してエレクトロスラグ溶
接により溶接する場合には、ダイヤフラムの各辺の長さ
が対応するボックス材の内壁面の幅と同じなので、ダイ
ヤフラムの各辺に設けられる開先溝の上端と下端とは、
ボックス材の上下両側面に外部から充分確認できるよう
に完全に開口していることになり、そのため開先溝内に
差し込んだ溶接ノズルの位置と鉛直度を、ボックス材の
上下両側面に開口した開先溝の上端と下端とで確認して
溶接を開始することができる。

しかしながら、本発明が目的としている半ダイヤフラム
11のように、エレクトロスラグ溶接により固定しようと
する一部の辺縁14,15の長さが対応するボックス材10の
壁面10b,10cの幅より短い場合には、溶接ノズル22を挿
入する開先溝19の上端は外部から確認できても、その開
先溝19の下端は壁面10b,10cの幅の中間部に位置するた
めにこれを外部から確認することができず、従って、開
先溝19内に差し込んだ溶接ノズル22の位置と鉛直度を、
開先溝19の上端と下端とで充分確認したうえで溶接を開
始することができないので、良好な溶接を行うのに困難
を来すという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記のような鉄骨柱ボックス材の一面にのみ
梁材等が取付けられる部分のボックス材補強用として使
用する半ダイヤフラムの短小辺を、ボックス材内壁面へ
エレクトロスラグ溶接によって適切に溶接できるように
したことを目的とするものであり、以下、その概要を実
施例に対応した図面の符号を用いて説明する。

本発明の請求項１のボックス材は、外周面の一面にのみ
梁材２等が接合される鉄骨柱状ボックス材10内に設ける
補強用ダイヤフラム材として、上端溶接辺16とその両側
溶接辺14,15の三辺がボックス材10の内壁面の三面と溶
接され、残る一辺がボックス材10内壁面の一面とは隔離
した非溶接辺13とされる半ダイヤフラム11を使用する鉄
骨柱ボックス材10であって、前記半ダイヤフラム11は、
前記両側溶接辺14,15の長さが対応するボックス材10の
内壁面の幅に対して短いと共に、これらの両側溶接辺1
4,15が、辺縁の前後両面の裏当金17,18により形成され
るエレクトロスラグ溶接用凹溝19と、前記凹溝19の下端
にエレクトロスラグ溶接ノズル22の先端を前記凹溝19の
下端中心部にセットできる案内窪み21をもった溶接スタ
ートタブ20とを備え、前記半ダイヤフラム11が、前記上
端溶接辺16をボックス材10の前記梁材２等との接合面と
対応する向きで、夫々前記上端溶接辺16とその両側溶接
辺14,15とによりボックス材10の内壁面に三辺溶接され
ていることを特徴とする。

また、請求項２のボックス材は、半ダイヤフラム11の非
溶接辺13と平行する上端溶接辺16が、梁材２等との接合
面と対応する部分のボックス材10の内壁面にCO₂溶接さ
れる開先面16aからなっていることを特徴とするもので
あり、更に請求項３のボックス材は、半ダイヤフラム11
の非溶接辺13と平行する上端溶接辺16が、辺縁の前後両
面の裏当金23,24により形状されるエレクトロスラグ溶
接用凹溝25からなっていることを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

この発明のボックス材では、三つの溶接辺からなる半ダ
イヤフラム11における長さの短い両側溶接辺14,15を、
エレクトロスラグ溶接によりボックス材10の内壁面に溶
接する際に、該両側溶接辺14,15の凹溝19の下端に、該
凹溝19の中心線と合致する溶接ノズル22の先端の案内窪
み21をもった溶接スタートタブ20を備えているので、両
側溶接辺14,15の下端部が、これらの両側溶接辺14,15と
交差するボックス材壁面によって外側から確認できない
ボックス材壁面の中間部分に位置していても、前記凹溝
19の上端から挿入された溶接ノズル22の先端を、該凹溝
19の下端の溶接スタートタブ20における案内窪み21内に
落とし込めば、溶接ノズル22の先端は自動的に凹溝19の
中心線上に配置することができるので、溶接ノズル22の
上端部が前記凹溝19の上端部内の中心に位置しているか
否かを確認するだけの操作で溶接ノズル22のセットを完
了し、直ちにエレクトロスラグ溶接を開始して、良好な
溶接を行うことができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係るボックス材の構成を溶接手順を含め
て図面により説明する。第１図に示すように、このボッ
クス材10内に取付けられる半ダイヤフラム11の基本的形
状は、ボックス材10の内壁面における一面に溶接される
上端溶接辺16と、この上端溶接辺16の両側に位置する一
対の平行する両側溶接辺14,15とを有し、前記上端溶接
辺16と平行した残りの一辺が、ボックス材10内の一面と
は隔離された非溶接辺13となっている。

また、この半ダイヤフラム11は、ボックス材10内に対し
て、前記非溶接辺13と平行した上端溶接辺16が、該ボッ
クス材10における梁材２の接合面10aと対応し、前記梁
材接合面10aに隣接するボックス材10の両側面10b,10cに
前記両側溶接辺14,15が対応するような形で該ボックス
材10内に三辺溶接される。

前記半ダイヤフラム11の一つの具体例として、第２図に
示す半ダイヤフラム11Aは、基板12の下端が非溶接辺13
となっており、この非溶接辺13の両側と上端とが夫々ボ
ックス材10の三つの内壁面に対する溶接辺14,15,16とな
っていて、上端溶接辺16だけがボックス材10の内壁面の
一辺と適合する適正な長さで、平行する両側溶接辺14,1
5は対応するボックス材10の内壁面（両側面10b,10c）の
幅に対して長さが短くなっている。

また、前記の平行する両側溶接辺14,15は、夫々辺縁の
前後両面に裏当金17,18が設けられることにより、該両
側溶接辺14,15の端面にエレクトロスラグ溶接用の凹溝1
9が形成され、この凹溝19の下端に該凹溝19の下端を閉
じるようなタブ20が前記両裏当金17,18の下端に溶接固
定されている。そして、このタブ20の前記凹溝閉塞面に
は、凹溝19内に沿って挿入されるエレクトロスラグ溶接
ノズル22の先端が、該凹溝19の下端中心位置に正しくセ
ットできるような案内窪み21が設けられている。

更に、前記非溶接辺13と平行する上端溶接辺16は、この
辺縁の後面にのみ裏当金23を有し、該上端溶接辺16の前
面が露呈した傾斜状開先面16aとなっている。

一方、第３図に示す半ダイヤフラム11Bは、第２図の半
ダイヤフラム11Aと基本的に同じ構成であるが、上端溶
接辺16の辺縁の前後に裏当金23,24を設けることによっ
て、該上端溶接辺16の端面にも両側溶接辺14,15のエレ
クトロスラグ溶接用凹溝19と同様なエレクトロスラグ溶
接用凹溝25が設けられるようになっている。

第４図は、第２図に示す半ダイヤフラム11Aを用いてボ
ックス材10を三面組みの状態で溶接する場合の工程を示
している。この場合では、まず第４図ａのように一枚の
フランジ26aとその両側の二枚のウエブ27a,27bとにより
三面組みされたボックス材10の内部に半ダイヤフラム11
Aを倒立させて上端溶接辺16が下面のフランジ26aと接す
るように配置し、同図ｂのように該上端溶接辺16の開先
面とフランジ26aとをCO₂溶接28により溶接する。次に同
図ｃのように前記ウエブ27a,27bの上に別のフランジ26b
を乗せて四面組みを行い、これにより密閉されたボック
ス材10としたのち、同図ｄのようにウエブ27a,27bを水
平とした状態で、ボックス材10の四隅におけるかど継手
をサブマージアーク溶接29によりシーム溶接する。

次に同図ｅのように、半ダイヤフラム11Aの上端溶接辺1
6が溶接されているフランジ26aの両端部に開口部30を設
けて、半ダイヤフラム11Aにおける両側溶接辺14,15の凹
溝19上端を貫通させたのち、同図ｆのように、夫々の凹
溝19の上端開口部30から、エレクトロスラグ溶接ノズル
22を凹溝19の中心線に沿って正しく挿入し、該ノズル22
の先端を凹溝19の下地材におけるタブ20の中心部に設け
られた前記案内窪み21内にセットしたのち、エレクトロ
スラグ溶接31を行う。

なお、上記の実施例は、半ダイヤフラム11Aの向きを上
端溶接辺16がフランジ26aと溶接されるような形に配置
した場合の例であるが、梁材２の接合方向によっては、
特に図示しないが、前記半ダイヤフラム11Aの向きを上
端溶接辺16といずれか一方のウエブ27aもしくは27bとが
溶接されるような形としてもよい。

次に第５図は、第３図に示す半ダイヤフラム11Bを用い
て、ボックス材10を四面組みの状態で溶接する場合の工
程を示している。

この場合では、まず第５図ａのように、一対のフランジ
26a,26bと一対のウエブ27a,27bとを四面組みしつつ、内
部に半ダイヤフラム11Bを上端溶接辺16が下面のフラン
ジ26aと接するような形で配置する。次に同図ｂのよう
に、ボックス材10を横倒しにしてウエブ27a,27bを水平
とし、このウエブの両縁に設けられた切欠き開口部（図
示せず）を通して、半ダイヤフラム11Bにおける上端溶
接辺16の凹溝25内にエレクトロスラグ溶接ノズル22を挿
入し、まず該上端溶接辺16とフランジ26aとをエレクト
ロスラグ溶接32によって溶接する。次に同図ｃのよう
に、両ウエブ27a,27bにおける片側のかど継手上に形成
された前記エレクトロスラグ溶接32の突出端33をガウジ
ング等により除去して、同図ｄのように夫々のウエブ27
a,27bのかど継手をサブマージアーク溶接34によりシー
ム溶接する。

次いで同図ｅのように、半ダイヤフラム11Bの上溶接辺1
6が溶接されているフランジ26aの両端部に開口部30を設
けて、半ダイヤフラム11Bにおける両側溶接辺14,15の凹
溝19を貫通させたのち、同図ｆのように、夫々の凹溝19
の上端開口部30からエレクトロスラグ溶接ノズル22を凹
溝19内中心線に沿って正しく挿入し、該ノズル先端を凹
溝19の下端におけるタブ20の中心に設けられた案内窪み
21内にセットしてから、エレクトロスラグ溶接35を行
う。

なお、この実施例は、前記第４図のの場合と同じよう
に、半ダイヤフラム11Bの向きを上端溶接辺16がフラン
ジ26aと溶接されるような形に配置した場合の例である
が、この四面組みの場合も前記と同様に、半ダイヤフラ
ム11Bの向きを上端溶接辺16といずれか一方のウエブ27a
もしくは27bとが溶接されるような形としてもよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明のボックス材では、梁材２
等が一面にのみ接合されるボックス材10内に設けられる
場合のダイヤフラムとして、三辺14,15,16のみをボック
ス材10の内壁面の三面と溶接する半ダイヤフラム11を使
用して、前記三面の中間に位置する上端溶接辺16がボッ
クス材10の梁材接合面と対応する向きでボックス材内に
三辺溶接するので、ボックス材10における単一の梁材２
等が接合される部分の強度を、この半ダイヤフラムによ
り充分に設計応力に対応できるものとすることができ、
従来のボックス材のように、接合される梁材等が単一で
あるか複数であるかに関係なく、全てダイヤフラムは四
辺を溶接するものに比較して、ダイヤフラムの溶接時間
を従来の三分の二程度に短縮することができ、溶接工程
を簡素化して作業能率の向上とコストの低廉化を図るこ
とができる。

しかも、本発明の半ダイヤフラム11では、非溶接辺13の
両側に位置する両側溶接辺14,15の凹溝19の下端に、エ
レクトロスラグ溶接ノズル22の先端を中心部にセットで
きる案内窪み21をもった溶接スタートタブ20を設けたの
で、両側溶接辺14,15の長さがボックス材10の内壁面の
幅よりも短いために、エレクトロスラグ溶接ノズル22の
先端位置が外部から確認できなくても、前記案内窪み21
によって、溶接ノズル22の先端を凹溝19の中心へ自動的
に正しくセットすることができて、正確なエレクトロス
ラグ溶接を行うことができ、溶接工程を簡素化した合理
的で経済的なボックス材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るボックス材の断面形状を示す断面
図、第２図ａは本発明のボックス材に使用される半ダイ
ヤフラムの形状を示す斜視図、第２図ｂは第２図ａの半
ダイヤフラムの平面図、第３図ａは別の実施例における
半ダイヤフラムの形状を示す斜視図、第３図ｂは第３図
ａの半ダイヤフラムの平面図、第４図は第２図の半ダイ
ヤフラムによるボックス材の製造工程の説明図、第５図
は第３図の半ダイヤフラムによるボックス材の製造工程
の説明図、第６図は従来のボックス材の構造を示す断面
図である。 10:ボックス材,11,11A,11B:半ダイヤフラム,12:基板,1
3:非溶接辺,14,15:両側溶接辺,16:上端溶接辺,17,18,2
3,24:裏当金,19,25:凹溝,20:溶接スタートタブ,21:案内
窪み,22:エレクトロスラグ溶接ノズル,26a,26b:フラン
ジ,27a,27b:ウエブ,28:CO₂溶接,29,34:サブマージアー
ク溶接,30:開口部,31,32,35:エレクトロスラグ溶接，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−139185（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−44146（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−156877（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−45473（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周面の一面にのみ梁材２等が接合される
   鉄骨柱状ボックス材10内に設ける補強用ダイヤフラム材
   として、上端溶接辺16とその両側溶接辺14,15の三辺が
   ボックス材10の内壁面の三面と溶接され、残る一辺がボ
   ックス材10内壁面の一面とは隔離した非溶接辺13とされ
   る半ダイヤフラム11を使用する鉄骨柱ボックス材10であ
   って、前記半ダイヤフラム11は、前記両側溶接辺14,15
   の長さが対応するボックス材10の内壁面の幅に対して短
   いと共に、これらの両側溶接辺14,15が、辺縁の前後両
   面の裏当金17,18により形成されるエレクトロスラグ溶
   接用凹溝19と、前記凹溝19の下端にエレクトロスラグ溶
   接ノズル22の先端を前記凹溝19の下端中心部にセットで
   きる案内窪み21をもった溶接スタートタブ20とを備え、
   前記半ダイヤフラム11が、前記上端溶接辺16をボックス
   材10の前記梁材２等との接合面と対応する向きで、夫々
   前記上端溶接辺16とその両側溶接辺14,15とによりボッ
   クス材10の内壁面に三辺溶接されていることを特徴とす
   る半ダイヤフラムによる鉄骨柱ボックス材。
2. 【請求項２】半ダイヤフラム11の非溶接辺13と平行する
   上端溶接辺16が、梁材２等との接合面と対応する部分の
   ボックス材10の内壁面にCO₂溶接される開先面16aからな
   っている請求項１の半ダイヤフラムによる鉄骨柱ボック
   ス材。
3. 【請求項３】半ダイヤフラム11の非溶接辺13と平行する
   上端溶接辺16が、辺縁の前後両面の裏当金23,24により
   形状されるエレクトロスラグ溶接用凹溝25からなってい
   る請求項１の半ダイヤフラムによる鉄骨柱ボックス材。