JPH07208417A - 鋼管柱の接合部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動溶接機のトーチノズルの動きを妨げずし
かも最終的に除去する必要のない構造で仮接合でき、鉄
骨建方時の能率と安全性を向上することができる鋼管柱
の接合部構造を提供する。 【構成】 上下に分割製作され現場で溶接接合される鋼
管柱１、２の接合部構造において、一方の鋼管柱１の接
合部内側に複数に分割された差し込み裏当金３を設け、
この裏当金を他方の鋼管柱２の接合部に差し込んだ後、
差し込まれた鋼管柱２と各差し込み裏当金３とをボルト
６で連結固定する。また、鋼管柱１と２の溶接接合部１
４にルートギャップ１６を確保するように突き合わせ裏
当金４と受け当て金５を鋼管柱２と１の内部に設ける。 【効果】 十分な強度を有する仮接合の下で、鋼管柱１
と２の現場溶接を初層から自動溶接機を用いて行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼管柱の接合部構造に
係り、特に鉄骨構造物を構成する鋼管柱の接合部構造で
あって、現場の作業効率および安全性を向上するのに好
適な上下鋼管柱の接合部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨構造の建設において、製作および輸
送限界を越える長さの柱については分割製作され、現場
で建方時に接合されるのが一般的である。また、柱材料
には、強度面や外観上の利点を生かして鋼管が採用され
ることが多くなってきている。鋼管は閉断面であり、内
側からのボルト挿入が不可であること、内面塗装による
防錆のメンテナンスが不可能なことへの対応策として外
気との通気を遮断することで内部を酸欠状態にして酸化
の進展を防止する必要がある等の理由から、現場での接
合は突合わせ溶接による場合が多い。

【０００３】このような場合に用いられている従来技術
による接合部構造を図８および図９に示す。図９は接合
部の縦断面図、図８は図９におけるＩ−Ｉ方向水平断面
図である。図８および図９は角型鋼管の例を示すが、丸
型鋼管の場合も円周上の９０度ごとにラグプレート１１
を設け、裏当金１０を円環とすれば本質的には同様の考
え方になるといえる。

【０００４】図８および図９における裏当金１０は、溶
接接合部１４を鋼管外側から溶接する際の初層の溶接ビ
ードが内側に吹き抜けることを防止するもので、荷重伝
達の役目は果たしえない。仮接合、つまり本溶接による
強度が得られるまでの荷重伝達は、以下に示すように鋼
管の外側に設けられた部品により行なわれる。図の例で
は、上側鋼管柱２には溶接接合部内周側をカバーする裏
当金１０とラグプレート１１が、下側鋼管柱１にはラグ
プレート１１が各々工場で取り付けされる。現場では、
建入れの先行した下側鋼管柱１の上に、上側鋼管柱２を
吊り込み、位置を合わせた後にラグプレート１１の両側
から挟み板１２を当て、ボルト１３で締結して仮接合が
完了する。仮接合が鋼管の外側で行なわれるのは、仮に
裏当金１０を下側鋼管柱１に深く差し込んでボルトで固
定するとしても、裏当金１０の外形は鋼管柱１の内側よ
りひと回り小さくしないと挿入が容易でないが、その際
の裏当金１０と鋼管柱１の間のガタを残したままボルト
を締結しても十分な固定が得られなくなるのに対し、外
側であればガタのないボルト締結けが容易にできること
が理由となっている。

【０００５】仮接合状態で上側鋼管柱２と関連する別位
置の柱とを、梁および筋交い等の部材で仮組みにより連
結する。この状態で、柱間の芯間距離、柱の真直度等の
測定、確認を行ない、必要であれば建入れ修正の上、溶
接接合部１４における溶接による柱の本接合が行なわれ
る。現場溶接において、高層や大規模の鉄骨では柱も大
型化し、溶着量も多くなることより、１箇所の溶接にも
多大の工数がかかる。そのため、最近は自動溶接機が開
発され、省力化が図られるようになってきた。ただし、
図８および図９に示す従来技術による接合構造は手作業
による溶接を前提にしたもので、ラグプレート１１およ
び挟み板１２は自動溶接機のトーチノズルの移動の妨げ
となる。このことより、従来技術では、初層から数層の
溶接範囲を手作業により施行した後、ラグプレート１１
を切断除去し、その後、自動溶接機をセットして自動溶
接を施工する手順となる。

【０００６】以上のとおり、従来技術による接合構造で
は初層からの自動溶接の施工は無理で、途中でラグプレ
ートの切断除去作業も必要なことから、自動溶接適用に
よる能率向上も不十分なものであった。また、自動溶接
を適用しない場合でも、外観上の理由でラグプレートの
切断除去跡をグラインダ等で平滑に仕上げるという後戻
りの作業が伴い、鉄骨建方の作業効率の阻害要因とな
る。

【０００７】さらに、従来技術による接合構造で自動溶
接を適用しようとすると、手作業による数層の溶接施工
後にラグプレートを切断除去し、ラグプレートの切断除
去後は数層の溶着ビードにて一時的に強度を確保する必
要があるが、この状態では接合部は著しい応力集中の生
じる切欠形状と同じことになり、強度的信頼性に欠けて
安全性にも問題があるといえる。

【０００８】いずれにせよ、上記従来技術の問題点は、
仮接合に用いられる部品が鋼管柱の外側に配置されてい
ることによるが、これは鋼管柱の内側に仮接合部品を配
置した場合はボルト締結部の密着度が解決されないこと
に起因している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、溶
接による強度を得るまでの鋼管柱を仮接合する構造は手
作業を前提としたもので、自動溶接適用による能率向上
も不十分なものであった。また、ラグプレートの切断除
去跡をグラインダ等で平滑に仕上げるという後戻りの作
業が伴い、鉄骨建方の作業能率が阻害される欠点もあっ
た。さらに、自動溶接を適用しようとすると、不十分な
溶接強度のもとで一時的にせよ荷重を負担する状態が生
じて安全性に劣るという問題もあった。

【００１０】本発明の目的は、溶接による強度が得られ
るまでの鋼管柱の仮接合を、自動溶接機のトーチノズル
の動きを妨げず、しかも最終的に除去しなくとも外観上
の問題とならない構造で達成し、鉄骨建方時の現場作業
の能率と安全性を著しく向上する鋼管柱の接合部構造を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求する発明は以下のとおりである。 （１）上下に分割製作され現場で溶接接合される鋼管柱
の現場溶接時の荷重を伝達する接合部構造において、一
方の鋼管柱の接合部内側に複数に分割して設けた差込み
裏当金と、該裏当金を他方の鋼管柱接合部に差込んだ際
に差込まれた鋼管柱と差込み裏当金とを連結する固定部
材とで構成したことを特徴とする鋼管柱の接合部構造。 （２）上下に分割製作され現場で溶接接合されて鉄骨構
造体を構成する鋼管柱の現場溶接時の荷重を伝達する接
合部構造において、一方の鋼管柱の接合部内側に複数に
分割して設けた差込み裏当金と、該差込み裏当金を他方
の鋼管柱接合部に差込んだ際に差込まれた鋼管柱と差込
み裏当金とを連結するボルト固定部材とを備え、上下の
鋼管柱の先端が溶接開先のルートギャップを保つ位置に
固定されるように、一方の鋼管柱に突合わせ裏当金を設
け、他方の鋼管柱に設けた受け裏当金に対し突合わせ接
触させるように構成したことを特徴とする鋼管柱の接合
部構造。 （３）請求項１または２において、差込み裏当金の一方
の鋼管柱接合部内側への先行取付け手段として仮締め状
態のボルト締結構造としたことを特徴とする鋼管柱の接
合部構造。 （４）上下に分割製作され現場で溶接接合されて鉄骨構
造体を構成する鋼管柱の接合部構造において、一方の鋼
管の接合部内側に複数に分割して設けた差込み裏当金
と、該差込み裏当金を他方の鋼管柱接合部に差込んだ際
に差込まれた鋼管柱と差込み裏当金とを連結するボルト
固定部材と、差込まれる側の鋼管柱内に設けたリフティ
ングラグまたはスチフナと、これら内部取付部材との干
渉をさけるように差込み裏当金に設けた切込み部とを備
えたことを特徴とする鋼管柱の接合部構造。

【００１２】

【作用】容易に差し込むため、鋼管柱の内側よりひと回
り小さく設けられた裏当金が鋼管柱の内側に密着するた
めには、角型鋼管柱では裏当金の辺の長さが延び、丸型
鋼管柱では裏当金の直径が膨らむ必要があるが、裏当金
が分割されずに一体である場合にはこのような変形が生
じる可撓性はない。裏当金を複数に分割した場合は、分
割部の隙間が拡がることで変形が容易となり、必要な可
撓性が得られる。複数に分割した裏当金を差込み、ボル
ト締結を行なえば、ボルト張力により鋼管柱と裏当金は
密着する。密着した裏当金はガタのない荷重伝達の機能
を果たす。つまり、鋼管柱の内側に配置される部品を用
いて仮接合が達成される。

【００１３】鋼管柱の内側に仮接合に必要な部品が格納
されることにより、自動溶接機のトーチノズルの動きの
妨げにならず、最終的には外から見えなくなることによ
り、外観上の理由で除去する必要もなくなる。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例について、角型鋼管柱の場合を図１に、
丸型鋼管柱の場合を図２に示す。図１および図２はいず
れも上側鋼管柱を下側鋼管柱に差し込む前の状態を表わ
し、本発明の第１の特徴である差込み裏当金を複数に分
割した構造と、本発明の第２の特徴である突合わせ裏当
金と受け裏当金の構造を併用した例である。

【００１５】本発明の目的である鋼管柱の内側に仮接合
を構成することに関してのみいえば、本発明の第１の特
徴である差込み裏当金を複数に分割した構造だけでも対
応可能であるが、本発明の第２の特徴である突合わせ裏
当金と受け裏当金の構造の併用がより実用的であり、本
発明の好適な実施例として併用構造を示す。図１の例で
は、下側鋼管柱１の内側に差込み裏当金３および受け裏
当金５が、上側鋼管柱２の内側には突合わせ裏当金４が
各々工場にて取付けられている。図２の例では下側鋼管
柱１の内側に受け裏当金５が、上側鋼管柱２の内側には
差込み裏当金３および突合わせ裏当金４が工場にて取付
けられている。差込み裏当金３、突合わせ裏当金４、受
け裏当金５の３種類の部品の取付け側が図１と図２で異
なるのは、角型および丸型の鋼管形状の違いによるもの
ではなく、角型鋼管の場合に図２のように組み合わせる
ことも、丸型鋼管の場合に図１のように組み合わせるこ
とも可能である。ようは突合わせ裏当金４を一方の側
に、受け裏当金５を他方の側にし、差込み裏当金３はい
ずれかの側でよいということである。ただし、コーナを
溶接して製造される角型鋼管の場合は、溶接ひずみ等の
影響でコーナ近傍には不整形が生じやすく、差込み構造
には不適当であり、差込み裏当金３は直線部に、突合わ
せ裏当金４および受け裏当金５はコーナに配置する方が
好都合である。また、丸型鋼管柱の場合、差込み裏当金
３と鋼管柱のボルト穴が円周上の同位置になるように、
受け裏当金５を差込み裏当金３のガイドとなるように交
互に配置した方が好都合である。これらの配置上の考慮
をした状態について、図１および図２の実施例は示され
ている。

【００１６】図１および図２の状態から、上側鋼管柱２
を下げていき、差込みを完了する。 実施例２ 差込み後について、差込み裏当金３が位置する部分の縦
断面を図３ａに、突合わせ裏当金４および受け裏当金５
が位置する部分の縦断面を図３ｂに示す。図３ａの例で
は、差込み裏当金３は下側鋼管柱１にあらかじめ工場で
溶接取付けされており、差込み後に差込み裏当金３と上
側鋼管柱２とはボルト６で締結される。この状態で上下
の柱は差込み裏当金３を介して力を伝えあうことが可能
となり、仮接合は成立する。また、差込み裏当金３は力
の伝達要素以外にも、溶接時の初層ビードの吹き抜けに
よる溶接欠陥を防止し、健全な溶接継手を得る役割もは
たす。

【００１７】図３ｂにおいて、突合わせ裏当金４と受け
裏当金５は突合わせ接触しているのみで接合はされてい
ない。突合わせ裏当金４と受け裏当金５は、溶接時の初
層ビードの十分な溶け込みを得るためのルートギャップ
１６を設定し、さらに初層ビードの吹き抜けによる溶接
欠陥を防止し、健全な溶接継手を得る役割を主たる役目
をする。通常の柱は引張荷重よりも圧縮荷重が大きくな
るが、圧縮荷重に対しては突合わせ接触状態にある突合
わせ裏当金４と受け裏当金５による荷重伝達は可能で、
差込み裏当金３を介しての圧縮荷重に対する接合の補助
となる。

【００１８】本発明の他の実施例を図４に示す。図４は
先の実施例を示す図３ａと同位置の断面を示す。本実施
例の特徴は、下側鋼管柱１への差込み裏当金３の取付け
をボルト構造にしたことにある。本実施例の効果は、図
４に示すように先付けボルト７を緩やかに仮締めした状
態で差込むことにより、差込み作業および後付けボルト
６用のボルト穴の芯合わせが容易となることがあげられ
る。また、差込み裏当金３を工場取付けした場合、輸送
中に差込み裏当金３が変形して差込みに支障をきたす恐
れがあるが、ボルト構造にしたことにより下側鋼管柱１
の立柱後に現場で差込み裏当金３の取付けを行なうこと
が可能で、そのような心配がなくなることも本実施例の
効果として挙げられる。

【００１９】図５のように、柱の引き起こしや吊り込み
のためにリフティングラグ８とそれを補強するスチフナ
９が設けられる場合に本発明を適用した実施例を図６お
よび図７に示す。本実施例は、差込み裏当金３に、リフ
ティングラグ８やスチフナ９との干渉を避けるための切
込み１５を設けたことが特徴である。本実施例によれ
ば、従来より実用的に用いられてきた柱の引き起こしや
吊り込みの手段を変えることなく、本発明の効果を得る
ことができるという利点がある。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、十分な強度を有する仮
接合のもとで、鋼管柱の現場溶接を初層から自動溶接機
にて行なうことが可能となり、鉄骨建方作業の能率およ
び安全性が著しく向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した角型鋼管柱の接合構造実施例
図。

【図２】本発明を適用した丸型鋼管柱の接合構造実施例
図。

【図３】本発明に係わる鋼管柱の接合構造の縦断面図。

【図４】本発明に係わる鋼管柱の接合構造の縦断面図。

【図５】本発明の他の実施例鳥瞰図。

【図６】本発明の他の実施例断面図。

【図７】本発明の他の実施例断面図。

【図８】従来技術の説明図。

【図９】従来技術の説明図。

【符号の説明】

１…鋼管柱（下側）、２…鋼管柱（上側）、３…差込み
裏当金、４…突合わせ裏当金、５…受け裏当金、６…ボ
ルト（後付け）、７…ボルト（先付け）、８…リフティ
ングラグ、９…スチフナ、１０…裏当金、１１…ラグプ
レート、１２…挟み板、１３…ボルト、１４…溶接接合
部、１５…切込み、１６…ルートギャップ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に分割製作され現場で溶接接合され
   る鋼管柱の現場溶接時の荷重を伝達する接合部構造にお
   いて、一方の鋼管柱の接合部内側に複数に分割して設け
   た差込み裏当金と、該裏当金を他方の鋼管柱接合部に差
   込んだ際に差込まれた鋼管柱と差込み裏当金とを連結す
   る固定部材とで構成したことを特徴とする鋼管柱の接合
   部構造。
2. 【請求項２】 上下に分割製作され現場で溶接接合され
   て鉄骨構造体を構成する鋼管柱の現場溶接時の荷重を伝
   達する接合部構造において、一方の鋼管柱の接合部内側
   に複数に分割して設けた差込み裏当金と、該差込み裏当
   金を他方の鋼管柱接合部に差込んだ際に差込まれた鋼管
   柱と差込み裏当金とを連結するボルト固定部材とを備
   え、上下の鋼管柱の先端が溶接開先のルートギャップを
   保つ位置に固定されるように、一方の鋼管柱に突合わせ
   裏当金を設け、他方の鋼管柱に設けた受け裏当金に対し
   突合わせ接触させるように構成したことを特徴とする鋼
   管柱の接合部構造。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、差込み裏当
   金の一方の鋼管柱接合部内側への先行取付け手段として
   仮締め状態のボルト締結構造としたことを特徴とする鋼
   管柱の接合部構造。
4. 【請求項４】 上下に分割製作され現場で溶接接合され
   て鉄骨構造体を構成する鋼管柱の接合部構造において、
   一方の鋼管の接合部内側に複数に分割して設けた差込み
   裏当金と、該差込み裏当金を他方の鋼管柱接合部に差込
   んだ際に差込まれた鋼管柱と差込み裏当金とを連結する
   ボルト固定部材と、差込まれる側の鋼管柱内に設けたリ
   フティングラグまたはスチフナと、これら内部取付部材
   との干渉をさけるように差込み裏当金に設けた切込み部
   とを備えたことを特徴とする鋼管柱の接合部構造。