JPH08281486A - 鋼製柱・梁接合部の溶接方法および裏当金 - Google Patents
鋼製柱・梁接合部の溶接方法および裏当金Info
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- JPH08281486A JPH08281486A JP12987495A JP12987495A JPH08281486A JP H08281486 A JPH08281486 A JP H08281486A JP 12987495 A JP12987495 A JP 12987495A JP 12987495 A JP12987495 A JP 12987495A JP H08281486 A JPH08281486 A JP H08281486A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶接接合を行う鉄骨構造物において、裏当金
と鉄骨の未溶着によって発生する構造的応力集中部から
の脆性破壊に対する抵抗力を高めることを目的とする。 【構成】 鋼製柱・梁接合部を溶接する方法において、
溶接する柱および梁の降伏応力および引張強度未満の降
伏応力および引張強度を持つ鋼製裏当金を使用し、また
溶接材料には溶接により生成される溶接金属の降伏応力
および引張強度が鋼製裏当金の降伏応力および引張強度
以上となるものを用いて溶接する。
と鉄骨の未溶着によって発生する構造的応力集中部から
の脆性破壊に対する抵抗力を高めることを目的とする。 【構成】 鋼製柱・梁接合部を溶接する方法において、
溶接する柱および梁の降伏応力および引張強度未満の降
伏応力および引張強度を持つ鋼製裏当金を使用し、また
溶接材料には溶接により生成される溶接金属の降伏応力
および引張強度が鋼製裏当金の降伏応力および引張強度
以上となるものを用いて溶接する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶接接合を行う鉄骨構造
物において、裏当金と鉄骨の未溶着によって発生する構
造的応力集中部からの脆性破壊に対する抵抗力を高める
方法に関するものである。
物において、裏当金と鉄骨の未溶着によって発生する構
造的応力集中部からの脆性破壊に対する抵抗力を高める
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄骨構造物は溶接による鋼材の接合によ
って組み立てられる部分が多い。特に鉄骨建築構造物で
は柱と梁の接合に図１に示す形状の溶接が行われること
が多く、図１のＡの部分に応力集中が起こる。ここで図
１の（ａ）図は柱・梁の接合部の斜視図で、（ｂ）図は
Ｘ部の拡大図であり、１Ａは柱のウェブ、１Ｂは柱のフ
ランジ、２Ａは梁のウェブ、２Ｂは梁のフランジ、３は
ダイヤフラム、４は裏当金、５は溶接金属であり、６は
地震等による曲げ変位を示している。特に、応力集中部
では歪の拘束を受けやすいため、大地震時には降伏応力
の２倍を越えるような高い応力が発生することもある。
また、鋼材は応力がその鋼材特有の限界劈開破壊応力に
達すると脆性破壊すると言われている。
って組み立てられる部分が多い。特に鉄骨建築構造物で
は柱と梁の接合に図１に示す形状の溶接が行われること
が多く、図１のＡの部分に応力集中が起こる。ここで図
１の（ａ）図は柱・梁の接合部の斜視図で、（ｂ）図は
Ｘ部の拡大図であり、１Ａは柱のウェブ、１Ｂは柱のフ
ランジ、２Ａは梁のウェブ、２Ｂは梁のフランジ、３は
ダイヤフラム、４は裏当金、５は溶接金属であり、６は
地震等による曲げ変位を示している。特に、応力集中部
では歪の拘束を受けやすいため、大地震時には降伏応力
の２倍を越えるような高い応力が発生することもある。
また、鋼材は応力がその鋼材特有の限界劈開破壊応力に
達すると脆性破壊すると言われている。
【０００３】上記の２つの理由により鉄骨構造は大きな
応力がかかったとき図１のＡで示した様な部位から脆性
破壊することがある。このような破壊を防止するために
は応力集中の起こりにくい形状にする。劈開破壊応
力の高い鋼材を鉄骨に使用することが考えられる。
応力がかかったとき図１のＡで示した様な部位から脆性
破壊することがある。このような破壊を防止するために
は応力集中の起こりにくい形状にする。劈開破壊応
力の高い鋼材を鉄骨に使用することが考えられる。
【０００４】しかし、について、従来の方法として
は、裏当金を溶接後に除去する方法（特開平５−８０３
３号公報「鉄骨構造における溶接接合法」）や図１の
Ｂ，Ｃ部を隅肉溶接する方法（特開平４−１４３０７３
号公報「疲労特性に優れた柱と梁の溶接方法」）でＡ部
の応力集中を軽減していた。また、裏当金の形状を工夫
することで溶接時の溶け込み量を多くし、溶接部強度を
増す方法（特開平６−２２６４９７号公報「溶接裏当金
具」）も発明されている。しかし、これらの方法では加
工工程が増大し、費用や工期の面から不利となる。
は、裏当金を溶接後に除去する方法（特開平５−８０３
３号公報「鉄骨構造における溶接接合法」）や図１の
Ｂ，Ｃ部を隅肉溶接する方法（特開平４−１４３０７３
号公報「疲労特性に優れた柱と梁の溶接方法」）でＡ部
の応力集中を軽減していた。また、裏当金の形状を工夫
することで溶接時の溶け込み量を多くし、溶接部強度を
増す方法（特開平６−２２６４９７号公報「溶接裏当金
具」）も発明されている。しかし、これらの方法では加
工工程が増大し、費用や工期の面から不利となる。
【０００５】また、については、通常、鉄骨鋼材につ
いて劈開破壊応力を測定することは行われておらず、一
般的試験法としても十分確立されていないため、鋼材の
破壊特性がわかっていないことが多い。このため、劈開
破壊応力の高い鋼材を選択するのは困難である。さら
に、溶接部からの破壊であるため溶接条件、溶接仕上が
りによっても破壊条件が大きく変化するため、鉄骨鋼材
や溶接材料の選択だけでは破壊を防止するのは難しかっ
た。
いて劈開破壊応力を測定することは行われておらず、一
般的試験法としても十分確立されていないため、鋼材の
破壊特性がわかっていないことが多い。このため、劈開
破壊応力の高い鋼材を選択するのは困難である。さら
に、溶接部からの破壊であるため溶接条件、溶接仕上が
りによっても破壊条件が大きく変化するため、鉄骨鋼材
や溶接材料の選択だけでは破壊を防止するのは難しかっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の鉄骨建築構造物
の溶接接合部からの破壊を防止する方法は加工工程が増
大し、費用や工期の問題があった。また、劈開破壊応力
の高い鋼材の選択も劈開破壊応力を求める方法が十分確
立されていないため困難であった。本発明は鉄骨建築構
造物に大地震等において大きな荷重がかかった場合の溶
接接合部からの脆性破壊事故を減少させることを目的と
している。
の溶接接合部からの破壊を防止する方法は加工工程が増
大し、費用や工期の問題があった。また、劈開破壊応力
の高い鋼材の選択も劈開破壊応力を求める方法が十分確
立されていないため困難であった。本発明は鉄骨建築構
造物に大地震等において大きな荷重がかかった場合の溶
接接合部からの脆性破壊事故を減少させることを目的と
している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、鋼製柱・梁接合部を溶接する方法に
おいて、溶接する柱および梁の降伏応力および引張強度
未満の降伏応力および引張強度を持つ鋼製裏当金を使用
し、また溶接材料には溶接により生成される溶接金属の
降伏応力および引張強度が鋼製裏当金の降伏応力および
引張強度以上となるものを用いて溶接することを特徴と
する鋼製柱・梁接合部の溶接方法である。また、ここに
おいて柱、梁および溶接金属の降伏応力が３２５Ｎ／ｍ
ｍ2以上の場合には、柱、梁および溶接金属の降伏応力
および規格引張強度に対し、裏当金の降伏応力および引
張強度が３０％以上低いことも特徴とする。
するものであって、鋼製柱・梁接合部を溶接する方法に
おいて、溶接する柱および梁の降伏応力および引張強度
未満の降伏応力および引張強度を持つ鋼製裏当金を使用
し、また溶接材料には溶接により生成される溶接金属の
降伏応力および引張強度が鋼製裏当金の降伏応力および
引張強度以上となるものを用いて溶接することを特徴と
する鋼製柱・梁接合部の溶接方法である。また、ここに
おいて柱、梁および溶接金属の降伏応力が３２５Ｎ／ｍ
ｍ2以上の場合には、柱、梁および溶接金属の降伏応力
および規格引張強度に対し、裏当金の降伏応力および引
張強度が３０％以上低いことも特徴とする。
【０００８】また、鋼製柱・梁接合部の溶接継手に使用
する鋼製裏当金において、当該裏当金の降伏応力および
引張強度が、溶接する柱、梁および当該溶接継手の溶接
金属それぞれの降伏応力および引張強度未満であること
を特徴とする鋼製柱・梁接合部用裏当金である。ここに
おいて裏当金の降伏応力および引張強度はそれぞれ２１
５Ｎ／ｍｍ2 以下および４００Ｎ／ｍｍ2 以下であるこ
とも特徴とする。ここで、降伏応力とは引張試験におい
て降伏点が生じる時は下降伏点の応力を、降伏点が生じ
ない時には０．２％伸びのときの応力を指すものとす
る。
する鋼製裏当金において、当該裏当金の降伏応力および
引張強度が、溶接する柱、梁および当該溶接継手の溶接
金属それぞれの降伏応力および引張強度未満であること
を特徴とする鋼製柱・梁接合部用裏当金である。ここに
おいて裏当金の降伏応力および引張強度はそれぞれ２１
５Ｎ／ｍｍ2 以下および４００Ｎ／ｍｍ2 以下であるこ
とも特徴とする。ここで、降伏応力とは引張試験におい
て降伏点が生じる時は下降伏点の応力を、降伏点が生じ
ない時には０．２％伸びのときの応力を指すものとす
る。
【０００９】
【作用】本発明者らは裏当金と鉄骨の未溶着によって生
じる構造的応力集中部から発生する脆性破壊に対する抵
抗力を高めるため、裏当金と鉄骨に作用する応力を低下
させる方法について研究し、裏当金の強度を変化させる
ことにより応力集中部の応力を制御できることを発見し
た。
じる構造的応力集中部から発生する脆性破壊に対する抵
抗力を高めるため、裏当金と鉄骨に作用する応力を低下
させる方法について研究し、裏当金の強度を変化させる
ことにより応力集中部の応力を制御できることを発見し
た。
【００１０】例えば、梁に図１に示す様な引張、曲げの
変位が付与されると、柱、梁、溶接金属に対して裏当金
の降伏応力と引張強度が低い場合には、降伏応力の低い
裏当金が初めに塑性変形するため、応力の集中する図１
のＡ部の応力の上昇は小さくなる。このため、図１のＡ
部からの脆性破壊の発生が起こりにくくなる。そして、
図１のＡ部の応力は裏当金の降伏応力と引張強度とが、
柱、梁および溶接金属のそれぞれ降伏応力および引張強
度より低いほど低下する。
変位が付与されると、柱、梁、溶接金属に対して裏当金
の降伏応力と引張強度が低い場合には、降伏応力の低い
裏当金が初めに塑性変形するため、応力の集中する図１
のＡ部の応力の上昇は小さくなる。このため、図１のＡ
部からの脆性破壊の発生が起こりにくくなる。そして、
図１のＡ部の応力は裏当金の降伏応力と引張強度とが、
柱、梁および溶接金属のそれぞれ降伏応力および引張強
度より低いほど低下する。
【００１１】また、鋼材は同一鋼種であってもばらつき
があることや、構造物の設計上、強度の異なる鉄骨を組
み合わせて溶接すること、また、溶接金属強度も柱や梁
と異なることがあることを考慮し、本発明の効果が発揮
できるよう、本発明の裏当金の降伏応力と引張強度を以
下のように限定する。
があることや、構造物の設計上、強度の異なる鉄骨を組
み合わせて溶接すること、また、溶接金属強度も柱や梁
と異なることがあることを考慮し、本発明の効果が発揮
できるよう、本発明の裏当金の降伏応力と引張強度を以
下のように限定する。
【００１２】（１）裏当金として、柱、梁および溶接金
属の規格最低降伏応力ならびに規格引張強度より低い降
伏応力および引張強度を持つ鋼材を使用する。さらに、
以下の条件を満足することが好ましい。 （２）使用する柱、梁および溶接金属の降伏応力が３２
５Ｎ／ｍｍ2 以上の場合には使用する柱、梁および溶接
金属の降伏応力および規格引張強度に対し、裏当金の降
伏応力および引張強度が３０％以上低いものを使用す
る。 （３）より望むらくは、裏当金に降伏応力および引張強
度がそれぞれ２１５Ｎ／ｍｍ2 以下および４００Ｎ／ｍ
ｍ2 以下である鋼材を使用する。
属の規格最低降伏応力ならびに規格引張強度より低い降
伏応力および引張強度を持つ鋼材を使用する。さらに、
以下の条件を満足することが好ましい。 （２）使用する柱、梁および溶接金属の降伏応力が３２
５Ｎ／ｍｍ2 以上の場合には使用する柱、梁および溶接
金属の降伏応力および規格引張強度に対し、裏当金の降
伏応力および引張強度が３０％以上低いものを使用す
る。 （３）より望むらくは、裏当金に降伏応力および引張強
度がそれぞれ２１５Ｎ／ｍｍ2 以下および４００Ｎ／ｍ
ｍ2 以下である鋼材を使用する。
【００１３】溶接接合部の強度が過度に低いと変形時に
溶接金属に歪集中が起こるため、溶接材料としては、溶
接により生成される溶接金属の降伏応力が柱および梁の
降伏応力の９０％以上となるものを用いることが好まし
い。
溶接金属に歪集中が起こるため、溶接材料としては、溶
接により生成される溶接金属の降伏応力が柱および梁の
降伏応力の９０％以上となるものを用いることが好まし
い。
【００１４】溶接方法は図２の溶接部の図に示すよう
に、溶接部の梁フランジ２Ｂ側開先をレ型とし、図２の
寸法Ｄで示した開先角度は１０〜４５度、寸法Ｇで示し
たルートギャップは５〜１０ｍｍをとり、寸法Ｃが梁フ
ランジ２Ｂ板厚寸法Ｔの１／２０〜１／２厚の裏当金４
を使用して溶接することが好ましい。また、本発明の方
法は溶接方法の種類に関係なく用いることができ、溶接
条件もそれぞれの溶接法に適した条件で行うことができ
る。
に、溶接部の梁フランジ２Ｂ側開先をレ型とし、図２の
寸法Ｄで示した開先角度は１０〜４５度、寸法Ｇで示し
たルートギャップは５〜１０ｍｍをとり、寸法Ｃが梁フ
ランジ２Ｂ板厚寸法Ｔの１／２０〜１／２厚の裏当金４
を使用して溶接することが好ましい。また、本発明の方
法は溶接方法の種類に関係なく用いることができ、溶接
条件もそれぞれの溶接法に適した条件で行うことができ
る。
【００１５】
【実施例】本発明の実施例として以下の方法で溶接組立
したＨ形鋼の柱梁接合部の曲げ試験結果の一例を取り上
げ説明する。
したＨ形鋼の柱梁接合部の曲げ試験結果の一例を取り上
げ説明する。
【００１６】柱および梁には溶接構造用鋼のＳＭ４９０
Ａを用いて溶接により柱は図３、梁は図４に示す断面形
状のＨ形鋼を製作して用いた。用いたＳＭ４９０Ａの降
伏応力は３５０Ｎ／ｍｍ2 、引張強度は５５０Ｎ／ｍｍ
2 である。なお、比較例として裏当金に柱と梁と同様の
ＳＭ４９０Ａを用い、本発明例の裏当金には降伏応力が
２１０Ｎ／ｍｍ2 、引張強度３６５Ｎ／ｍｍ2 の極軟鋼
を用いた。
Ａを用いて溶接により柱は図３、梁は図４に示す断面形
状のＨ形鋼を製作して用いた。用いたＳＭ４９０Ａの降
伏応力は３５０Ｎ／ｍｍ2 、引張強度は５５０Ｎ／ｍｍ
2 である。なお、比較例として裏当金に柱と梁と同様の
ＳＭ４９０Ａを用い、本発明例の裏当金には降伏応力が
２１０Ｎ／ｍｍ2 、引張強度３６５Ｎ／ｍｍ2 の極軟鋼
を用いた。
【００１７】上記のように製作したＨ形鋼を用いて図５
に示すディテールを持つ柱梁接合部を製作した。試験片
全体の形状を図６に示すが、１が柱、２が梁である。柱
フランジと梁フランジの接合はＣＯ2 ガスシールド半自
動溶接で行った。なお、溶接ワイヤは１．４ｍｍ径のＪ
ＩＳ Ｚ３３１２ ＹＧＷ１１相当を使用し、入熱条件
は２３ｋＪ／ｃｍで溶接を行った。
に示すディテールを持つ柱梁接合部を製作した。試験片
全体の形状を図６に示すが、１が柱、２が梁である。柱
フランジと梁フランジの接合はＣＯ2 ガスシールド半自
動溶接で行った。なお、溶接ワイヤは１．４ｍｍ径のＪ
ＩＳ Ｚ３３１２ ＹＧＷ１１相当を使用し、入熱条件
は２３ｋＪ／ｃｍで溶接を行った。
【００１８】以上の方法で製作した柱・梁接合部の曲げ
試験を行った。載荷方向は図６において７の矢印で示し
た。試験の結果、比較例は最大荷重が５６０ｋＮ、曲げ
変位２３ｃｍで脆性破壊が発生し、破断した。これに対
し本発明では荷重５８０ｋＮ、曲げ変位４０ｃｍでも破
壊は発生しなかった。以上の結果から本発明の有効性が
確認された。
試験を行った。載荷方向は図６において７の矢印で示し
た。試験の結果、比較例は最大荷重が５６０ｋＮ、曲げ
変位２３ｃｍで脆性破壊が発生し、破断した。これに対
し本発明では荷重５８０ｋＮ、曲げ変位４０ｃｍでも破
壊は発生しなかった。以上の結果から本発明の有効性が
確認された。
【００１９】
【発明の効果】接合部に地震時想定する大きな荷重がか
かったさい、図１のＡ部は応力集中により降伏応力の２
倍を越えるような高応力状態となるが、本発明を用いた
溶接部では裏当金が変形しやすいため、Ａ部の変形に伴
う応力の上昇が緩和される。この結果として、従来の施
工法による鉄骨構造溶接接合部よりも本発明の施工を行
った鉄骨構造溶接接合部の破壊強度が上昇する。
かったさい、図１のＡ部は応力集中により降伏応力の２
倍を越えるような高応力状態となるが、本発明を用いた
溶接部では裏当金が変形しやすいため、Ａ部の変形に伴
う応力の上昇が緩和される。この結果として、従来の施
工法による鉄骨構造溶接接合部よりも本発明の施工を行
った鉄骨構造溶接接合部の破壊強度が上昇する。
【図１】鉄骨構造の溶接接合部の例を示す（ａ）斜視図
と、破壊発生危険部位を示す（ｂ）拡大図
と、破壊発生危険部位を示す（ｂ）拡大図
【図２】溶接接合部開先形状を示す図
【図３】実施例の試験体用の柱の断面図
【図４】実施例の試験体用の梁の断面図
【図５】実施例の試験体溶接接合部開先形状を示す図
【図６】実施例の試験体の全体図
１ 柱 １Ａ 柱のウェブ １Ｂ 柱のフランジ ２ 梁 ２Ａ 梁のウェブ ２Ｂ 梁のフランジ ３ ダイヤフラム ４ 裏当金 ５ 溶接金属 Ａ 応力集中部位
Claims (4)
- 【請求項１】 鋼製柱・梁接合部を溶接する方法におい
て、溶接する柱および梁の降伏応力および引張強度未満
の降伏応力および引張強度を持つ鋼製裏当金を使用し、
また溶接材料には溶接により生成される溶接金属の降伏
応力および引張強度が鋼製裏当金の降伏応力および引張
強度以上となるものを用いて溶接することを特徴とする
鋼製柱・梁接合部の溶接方法。 - 【請求項２】 柱、梁および溶接金属の降伏応力が３２
５Ｎ／ｍｍ2 以上の場合には、柱、梁および溶接金属の
降伏応力および規格引張強度に対し、裏当金の降伏応力
および引張強度が３０％以上低いことを特徴とする請求
項１記載の鋼製柱・梁接合部の溶接方法。 - 【請求項３】 鋼製柱・梁接合部の溶接継手に使用する
鋼製裏当金において、当該裏当金の降伏応力および引張
強度が、溶接する柱、梁および当該溶接継手の溶接金属
それぞれの降伏応力および引張強度未満であることを特
徴とする鋼製柱・梁接合部用裏当金。 - 【請求項４】 裏当金の降伏応力および引張強度はそれ
ぞれ２１５Ｎ／ｍｍ2 以下および４００Ｎ／ｍｍ2 以下
であることを特徴とする請求項３記載の鋼製柱・梁接合
部用裏当金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12987495A JPH08281486A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 鋼製柱・梁接合部の溶接方法および裏当金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12987495A JPH08281486A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 鋼製柱・梁接合部の溶接方法および裏当金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08281486A true JPH08281486A (ja) | 1996-10-29 |
Family
ID=15020451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12987495A Withdrawn JPH08281486A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 鋼製柱・梁接合部の溶接方法および裏当金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08281486A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011245522A (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼材の溶接継手構造 |
| JP2013230479A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 鋼材の溶接継手構造 |
| CN104588928A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-05-06 | 柳州振业焊接机电设备制造有限公司 | 一种全自动输送焊接装置的垫铜板 |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP12987495A patent/JPH08281486A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011245522A (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼材の溶接継手構造 |
| JP2013230479A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 鋼材の溶接継手構造 |
| CN104588928A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-05-06 | 柳州振业焊接机电设备制造有限公司 | 一种全自动输送焊接装置的垫铜板 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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