JPH0747470A - 鉄骨梁の鉄骨柱への接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 梁材にスカラップを設けることなく、また特
殊な裏当て金物も使用しないで耐力および変形能力にす
ぐれた柱−梁接合構造を実現する。 【構成】 上下に水平方向のフランジを有し、これと垂
直方向のウエブを有する形鋼よりなる鉄骨梁のフランジ
を鉄骨柱に溶接により接合する接合方法において、鉄骨
梁の接合端部をフランジ厚より深い位置を起点とする角
度θの傾斜面により切断して開先溝とし、場合によって
はこの開先溝のウエブ周辺下部に三角形断面の鋼片を挿
入し、前記開先溝のウエブ周辺を除く平行フランジ部分
に裏当て材を設けて開先溝内を溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄骨柱と鉄骨梁とで構
成される鉄骨構造物における鉄骨梁の鉄骨柱への接合方
法に関し、詳しくは、鉄骨加工工程において、スカラッ
プを設けることなしに鉄骨梁を鉄骨柱に接合する接合方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨柱と鉄骨梁とで構成される鉄骨構造
物における鉄骨梁の鉄骨柱への接合方法としては、ブラ
ケットと称する短い梁材を予め工場において柱材に溶接
接合しておき、建設現場においてはこの短い梁材と本来
の梁材とをボルト接合するのが一般的である。

【０００３】梁材（ブラケット）と柱材との溶接接合
は、レ形開先によるフランジ外面からの完全溶け込み溶
接が普通である。図11に従来の接合構造の一例を示す。
１は圧延あるいは溶接組み立てＨ形鋼よりなる梁材、1
1、11' は梁材のフランジ、12は同じくウエブ、13、13'
はウエブ端部のフランジ寄りに設けられたスカラップ
（scallap)と呼ばれる１／４円弧状の切り欠き、４は裏
当て材、６は溶接金属、２は角鋼管柱等の柱材である。

【０００４】上下フランジ11、11' と柱材２との溶接線
はフランジ11の全幅にわたって連続しているため、裏当
て材も全長分のものを使用し、裏当て材の挿入に支障と
なるウエブ部分を切り欠いたのがスカラップ13である。
ところで、このようなスカラップは、加工に手間を要す
るばかりでなく、大きな断面欠損を内在することにな
り、地震等の繰り返し荷重に対する柱−梁接合部の耐力
および変形能力を著しく減少させ、早期破壊の原因とな
る可能性があり、構造上好ましいものではない。

【０００５】そこで、スカラップを設けることなしに、
ウエブ部12をはさんで通しの裏当て材として機能する金
物が開発され、実公昭59-42237号公報等に開示されてい
る。図12〜14によりこの裏当て金物を説明する。図12は
この裏当て金物５で（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのＣ−
Ｃ断面である。図13はこの裏当て金物５を嵌着するＨ形
鋼開先部分の斜視図である。開先面11a はフランジ11の
端部にウエブ12をはさんで左右に連続しており、裏当て
金物５はこれに嵌合するよう、中央部にウエブ12にまた
がるためのスリット52が設けられており、Ｈ形鋼のフラ
ンジ11とウエブ12との移行部（フィレット部）12a には
Ｒがつけられているので、裏当て金物５のスリット52の
両脇部分もこのＲに対応する曲面52a となっている。ま
た、Ｈ形鋼の開先面11a には開先角度θがつけられてい
るから、図12（ｂ）に示すように裏当て金物５のスリッ
ト52の奥壁部52b にもこれと同じ角度がつけられてい
る。図14は図13のＨ形鋼に図12の裏当て金物５を装着し
た状態の斜視図で、上記の構成によりウエブをはさんで
連続した開先溝が形成されていることを示す。

【０００６】以上の説明により明らかなように、この裏
当て金物５は、フランジ外側から行う溶接に専用の金物
であり、Ｈ形鋼のフィレット部や開先角度等の形状に対
応させた特殊寸法で構成され、Ｈ形鋼が圧延Ｈ形鋼か溶
接組み立てＨ形鋼かによってフィレット部の形状も異な
るなど、金物もおびただしい種類を用意しなくてはなら
ず、通常のフラットバーを切断しただけの裏当て材に対
して著しく高価である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のスカ
ラップを設けないことはもとより、特殊な裏当て金物も
不要とした柱−梁接合構造を実現することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上下に水平方
向のフランジを有し、これと垂直方向のウエブを有する
形鋼よりなる鉄骨梁のフランジを鉄骨柱に溶接により接
合する接合方法において、前記鉄骨梁の接合端部をフラ
ンジ厚みよりも深い位置を起点とする傾斜面により切断
して開先溝とし、この開先溝のウエブ周辺部を除く平行
フランジ部下部に裏当て材を設けて前記開先溝内を溶接
することを特徴とする鉄骨梁の鉄骨柱への接合方法であ
り、あるいは、上下に水平方向のフランジを有し、これ
と垂直方向のウエブを有する形鋼よりなる鉄骨梁のフラ
ンジを鉄骨柱に溶接により接合する接合方法において、
前記鉄骨梁の接合端部をフランジ厚みよりも深い位置を
起点とする傾斜面により切断して形成した開先溝のウエ
ブ周辺部下部に、上面が水平で、前記開先溝のフランジ
下面よりも下部の隙間を塞ぐ断面形状のスペーサを挿入
し、前記開先溝のウエブ周辺部を除く平行フランジ部下
部に裏当て材を設けて前記開先溝内を溶接することを特
徴とする鉄骨梁の鉄骨柱への接合方法である。

【０００９】

【作 用】本発明においては、ウエブ周辺部を除く平行
フランジ部分のみに通常の裏当て材を設け、ウエブ周辺
部には裏当て材を全く使用しなくてもよいし、この部分
のみに、開先溝のフランジ下面よりも下部の隙間を塞ぐ
断面形状のスペーサを挿入して溶接を行ってもよい。こ
のスペーサは、たとえば三角形、半円、台形等の断面を
した鋼棒などの金属棒を短く切断したもので、上面は両
脇の裏当て材と連続する水平面であることが好ましい。

【００１０】本発明はこのようにして構成するから、従
来のような特殊な金物は不要であり、使用するとしても
通常の裏当て材および前記のスペーサのみであって、こ
のようなスペーサはきわめて容易に、かつ安価に入手で
きることはいうまでもない。

【００１１】

【実施例】

実施例１ 本発明の第１の実施例を図１〜図３により説明する。図
１はこの実施例の接合部を柱側から見た正面図、図２
（ａ）は図１のＡＡ視による断面図、（ｂ）はウエブ部
分における溶接後のビード形状を示す断面図、図３は同
じく柱側から見た斜視図である。さきの図11〜図14と共
通するものについては同じ符号を使用している。

【００１２】この実施例では、梁材１は上下方向にフラ
ンジ11を有し、これと垂直方向のウエブを有するＨ形鋼
で、接合端部において、フランジ11の厚みよりも深い位
置、すなわちウエブ端面のフランジに近い部分を起点と
する角度θの傾斜面11a によって切断されており、この
傾斜面11a の下部にはウエブ周辺部を除く平行フランジ
部分では通常の裏当て材４を設け、ルートギャップｇで
開先溝を形成している。溶接は通常の下向き姿勢による
炭酸ガス等のガスシールド溶接である。

【００１３】ウエブ周辺部については、幅ｂにわたって
裏当て材が存在しないので、図２（ｂ）に示したように
溶接金属６が垂れ下がり、柱２側ならびに梁１の傾斜面
11a側の接続部分に鋭い切り欠きが発生し、機械的強度
が低下することが懸念されたが、強度試験の結果問題な
いことが判明した。いずれにしても幅ｂの寸法は必要最
小限とすべきであるが、その最小値はウエブの厚みｗに
両側のＲ部分（フィレット部）の寸法を加えた値とな
る。また、梁材が溶接組み立てＨ形鋼である場合はウエ
ブの厚みｗにフィレット部に相当する隅肉溶接の脚長を
加えた値となる。

【００１４】この実施例では梁材として 506mm×201mm
の圧延Ｈ形鋼を使用し、ウエブ厚みは11mm、フランジ厚
みは19mmで、裏当て材４の存在しない部分の幅ｂは50m
m、傾斜面の角度θは35°、ルートギャップｇは 7mmと
した。また、柱材としては断面400mm× 400mm、肉厚25m
mの溶接組み立て箱形断面柱と、 400mm× 400mm、ウエ
ブ厚み14mm、フランジ厚み22mmの溶接組み立てＨ形鋼を
使用した。

【００１５】図10は、本発明の接合方法による柱−梁接
合部の変形能力を従来のスカラップ工法と比較した図
で、横軸μ_f は変形能力の指標である平均塑性率、縦軸
η_f はエネルギ吸収能力の指標である累積塑性変形倍率
である。△は従来のスカラップ工法（レ形開先、裏当て
材あり）による値、●１は本実施例で柱材が溶接組み立
てＨ形鋼の場合、●２は同じく柱材が溶接組み立て箱形
断面柱の場合であり、従来工法と比較して変形能力が大
きく向上していることがわかる。

【００１６】実施例２ 本発明の第２の実施例を図４〜図６により説明する。図
４はこの実施例の接合部を柱側から見た正面図、図５は
図４のＢＢ視による断面図、図６は同じく柱側から見た
斜視図である。さきの図１〜図３と共通するものについ
ては同じ符号を使用している。７はスペーサである。

【００１７】この実施例でも、梁材１は実施例１と同様
のＨ形鋼で、接合端部において、フランジ11の厚みより
も深い位置、すなわちウエブ端面のフランジに近い部分
を起点とする角度θの傾斜面によって切断されており、
この傾斜面11a の下部にはウエブ周辺部を除く平行フラ
ンジ部分では通常の裏当て材４を設け、ルートギャップ
ｇで開先溝を形成している。ウエブ周辺部については、
幅ｂにわたって通常の裏当て材が使用できないので、上
面が水平で、前記開先溝のフランジ下面よりも下部の隙
間を塞ぐ三角形断面の鋼製スペーサ７を挿入している。
この三角形は、１つの角をθとする直角三角形である。

【００１８】この場合も幅ｂの寸法は必要最小限とすべ
きであるが、その最小値はウエブの厚みｗに両側のＲ部
分（フィレット部）の寸法を加えた値となる。また、梁
材が溶接組み立てＨ形鋼である場合はウエブの厚みｗに
フィレット部に相当する隅肉溶接の脚長を加えた値とな
る。この実施例でもさきの実施例１と同じ梁材、柱材を
使用し、スペーサ７の長さ幅ｂは50mm、傾斜面の角度θ
は35°、ルートギャップｇは 7mmとした。

【００１９】本実施例による柱−梁接合部の変形能力を
さきの図10にプロットすると、●３が柱材に溶接組み立
てＨ形鋼を使用した場合、●４は同じく柱材が溶接組み
立て箱型断面柱の場合であり、実施例１と同様に従来の
スカラップ工法（△印、レ形開先、裏当て材あり）と比
較して変形能力が大きく向上しているが、スペーサを使
用した本実施例の方がさらに大きい効果が得られたこと
がわかる。

【００２０】なお、前記したようにスペーサ７は開先溝
底部を塞ぐことを目的としているから、上面が水平で、
傾斜面で切断されたウエブ部分に挿入できる形状であれ
ば、断面は三角形に限定される必要はなく、半円形、台
形など製造に容易な任意の形状でよい。また上面の高さ
は、両脇の裏当て材と等しい場合を標準とし、これより
高い場合は溶接量が不足することが懸念されるが、多少
の上下の誤差に関しては、支障はない。材質としては鋼
棒などの金属片がアークも安定し、かつ安価でよいが、
セラミックスの成形品などを使用してもよい。

【００２１】なお、以上２つの実施例に対して、図１〜
図６により鉛直姿勢の柱材と、水平方向の梁材とを接合
する場合を示したが、本発明はこの姿勢に限定されるも
のではない。たとえば、図７に示すように、柱材２を水
平姿勢とし、上側を向いている梁材１を接合する場合も
全く同様である。この接合部を水平方向から見た正面図
を図８に、斜視図を図９に示す。図中の各符号は図１〜
図６と共通である。ただしこの場合、溶接は横向き姿勢
となることはいうまでもない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、ウエブにスカラップを
設けることなく、また、特殊な裏当て金物も必要としな
いで耐力および変形能力にすぐれた柱−梁接合構造が得
られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す正面図である。

【図２】図１のＡＡ視による断面図ならびにその一部の
溶接後の状態を示す断面図である。

【図３】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す正面図である。

【図５】図４のＢＢ視による断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す正面図である。

【図８】図７の部分拡大図である。

【図９】図８の部分を示す斜視図である。

【図10】本発明の効果を示すグラフである。

【図11】従来の技術を示す側面図である。

【図12】他の従来の技術を示す斜視図ならびにそのＣＣ
断面図である。

【図13】この従来の技術を示す斜視図である。

【図14】同じくこの従来の技術を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 梁材 11 フランジ 11a 開先面 12 ウエブ 13 スカラップ ２ 柱材 ４ 裏当て材 ５ 裏当て金物 ６ 溶接金属 ７ スペーサ

フロントページの続き (72)発明者 橋本 順次 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 日 比谷国際ビル 川崎製鉄株式会社東京本社 内 (72)発明者 藤本 道男 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 日 比谷国際ビル 川崎製鉄株式会社東京本社 内 (72)発明者 鹿毛 孝正 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 日 比谷国際ビル 川崎製鉄株式会社東京本社 内 (72)発明者 山本 昇 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 日 比谷国際ビル 川崎製鉄株式会社東京本社 内 (72)発明者 石井 匠 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 日 比谷国際ビル 川崎製鉄株式会社東京本社 内 (72)発明者 真喜志 卓 東京都新宿区西新宿２丁目１番１号 株式 会社日本設計内 (72)発明者 筒井 茂行 東京都新宿区西新宿２丁目１番１号 株式 会社日本設計内 (72)発明者 上森 博 東京都新宿区西新宿２丁目１番１号 株式 会社日本設計内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に水平方向のフランジを有し、これ
   と垂直方向のウエブを有する形鋼よりなる鉄骨梁のフラ
   ンジを鉄骨柱に溶接により接合する接合方法において、
   前記鉄骨梁の接合端部をフランジ厚みよりも深い位置を
   起点とする傾斜面により切断して開先溝とし、この開先
   溝のウエブ周辺部を除く平行フランジ部下部に裏当て材
   を設けて前記開先溝内を溶接することを特徴とする鉄骨
   梁の鉄骨柱への接合方法。
2. 【請求項２】 上下に水平方向のフランジを有し、これ
   と垂直方向のウエブを有する形鋼よりなる鉄骨梁のフラ
   ンジを鉄骨柱に溶接により接合する接合方法において、
   前記鉄骨梁の接合端部をフランジ厚みよりも深い位置を
   起点とする傾斜面により切断して形成した開先溝のウエ
   ブ周辺部下部に、上面が水平で、前記開先溝のフランジ
   下面よりも下部の隙間を塞ぐ断面形状のスペーサを挿入
   し、前記開先溝のウエブ周辺部を除く平行フランジ部下
   部に裏当て材を設けて前記開先溝内を溶接することを特
   徴とする鉄骨梁の鉄骨柱への接合方法。