JPH09108893A - 柱とｈ形鋼梁との溶接接合に用いる裏当て材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建築構造物における柱とＨ型鋼梁との溶接接
合において、Ｈ型鋼梁のフランジ・ウェブ交差部の曲面
に適合する溶接用裏当て材を安価に提供すること。 【解決手段】 裏当て材の成形は圧延加工により行うと
共に、当該圧延加工時に一端面を前記交差部に適合する
曲面に一体成形する。２次加工を要せず曲面を形成でき
るので、コストの低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築鉄骨構造物に
おける柱梁の溶接接合に用いる溶接用裏当て材、詳細に
は柱とＨ形鋼材の梁との溶接接合において、梁スカラッ
プを設けずに梁フランジの突合せ溶接を行うための溶接
用裏当て材に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築鉄骨構造物における柱・梁の溶接接
合部の梁端部は、激震時に応力の最危険断面となる。従
って、Ｈ型鋼梁のフランジとウェブとの交差部には溶接
線が重なることにより溶接欠陥が生じる危険性があり、
これを回避するために、梁端部のウェブにいわゆるスカ
ラップを設ける溶接構造が一般に採用されている。スカ
ラップとは、溶接線の交差防止と、Ｈ形鋼梁の完全溶け
込み溶接を行う場合における梁のフランジ裏側への裏当
ての材配置とのために、そのウェブに欠裁した切欠きの
ことである。

【０００３】スカラップについて、図３（ａ）に示した
梁・柱部の溶接構造側面図を参照して説明する。この溶
接構造は、柱１０６とＨ型鋼梁１００とを溶接接合する
にあたり、先端に開先を施したフランジ１０１下部のウ
ェブ１０２に円弧上の切欠きであるスカラップ１０５を
欠栽し、当該箇所のフランジ１０１下面を面一に仕上げ
た状態で、溶接用裏当て材としてのフラットバー１０４
をフランジ１０１下面に仮止めし、この後、前記開先に
おいて完全溶け込み溶接を行うものである。このため、
フランジの溶接線とウェブの溶接線との交差を生じずに
溶接することができる。

【０００４】しかしながら、当該欠栽及びフランジ下面
の仕上げは甚だ面倒であると共に、スカラップの存在は
応力の最危険断面である梁端部に断面欠損を生じさせる
こととなり力学的に望ましいものではなく、現実に大規
模な地震時には当該箇所が原因となり建物の崩壊を生ず
るという報告が相次いでいた。

【０００５】一方、近年の構造用鋼材および溶接技術の
発展により、溶接線の交差による溶接欠陥をほぼ防止す
ることが可能となりつつあり、スカラップ構造を採用し
ない風潮が高まっている。これによれば、梁端部に断面
欠損を生じることもなく、また作業工程の短縮化が可能
である。

【０００６】しかしながら、溶接のための裏当て材を配
するにあたり、Ｈ型鋼梁のフランジとウェブとの交差部
が成形上の理由により完全な角部とならずにＲ曲面を形
成するため、通常用いられる方形型の裏当て材が当該箇
所に合致しないという問題点が生じていた。これを図３
（ｂ）を参照して説明する。

【０００７】通常一体成形により製造されるＨ形鋼は、
その成形加工の特性上、フランジ１０１とウェブ１０２
の交差部１０３が角部とならず、ＪＩＳ−Ｇ−３１９２
により規定されたＲを有している。従って、方形状であ
る従来の裏当て材１０４は、そのＲにより当該交差部１
０３に適合せず、隙間１０２が生ずるため、完全な溶接
を行うことができない。そこで、これを解決する方法と
しては、例えば裏当て材の端部を交差部のＲに合致する
ように、切削、曲げなどの２次加工を施すか、あるいは
実開昭５６−１２２５７０号に開示される裏当て材の採
用等が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記２
次加工によるものは加工に莫大な手間が掛かり、人件費
等のコスト高を免れないと共に、個別に２次加工を行う
関係上、個々の裏当て材の形状にバラツキが生ずるた
め、溶接後の当該溶接箇所の強度に偏りが生ずるという
問題が生ずる。

【０００９】一方、実開昭５６−１２２５７０号の裏当
て材は、その形状が複雑故、そもそも１次加工が困難で
あり、これもコスト高は免れないという問題点がある。

【００１０】従って、本発明の目的は、スカラップを施
さない溶接構造において、Ｈ型鋼のフランジ・ウェブの
交差部の曲面に適合し、個々の形状にバラツキがなく、
より安価な裏当て材を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、建築鉄
骨構造物の柱とＨ型鋼梁との溶接接合に用いる略方形状
の裏当て材において、圧延加工により、その一端面を圧
延Ｈ型鋼のフランジとウェブとの交差部がなす曲面に適
合する曲面に一体成形したことを特徴とする裏当て材が
提供される。

【００１２】本発明が適用できる梁としてのＨ型鋼は、
圧延加工等により一体に成形するものを意味するので、
フランジとウェブとを個別に製造し後に組み上げ成形す
る、いわゆるビルドアップ型のものは含まない。

【００１３】圧延加工とは、金属及び合金の塑性を利用
し、加工の目的形状に応じた穴型と呼ばれる溝を周設し
た一対のロール間に、加工物を通過・圧延させることに
より、形状成形する周知の加工法である。圧延加工によ
れば、例えば、鍛造による加工と比較すると、複雑な形
状の加工の点では劣るものの、作業工程の簡便さや大量
生産の点で優れ、コストの低減を可能とするという特徴
を有する。従って、裏当て材のように大量の需要が見込
まれる分野において好適な加工法と言える。本発明の裏
当て材は、圧延加工により形成したものであって、特に
その一端面に形成した曲面は当該圧延加工において一体
成形したものである。

【００１４】前記曲面は、Ｈ型鋼梁に裏当て材を配した
際に、Ｈ型鋼のフランジとウェブとの交差部に適応する
ように成形したものであって、例えば前述したＪＩＳ−
Ｇ−３１９２の寸法規定に基づき成形したものである。

【００１５】また、使用時においては、その一端面に形
成した曲面を、溶接接合を行うＨ型鋼梁のフランジ・ウ
ェブの交差部がなす曲面に沿わせるようにして当該梁端
部に配置・仮止めし、その後当該梁は溶接接合の対象で
ある柱に突き合わせて溶接作業を行う。

【００１６】本発明の裏当て材は、上記特徴を備えるこ
とにより、従来の裏あて材が、 ａ．略方形状に一旦成形し、 ｂ．その後一端面に曲面を形成する。 という２工程を要するのに対し、１次加工のみで当該曲
面を成形することができる。

【００１７】

【実施例】 以下、
本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。

【００１８】図１（ａ）は本発明にかかる裏当て材Ａを
示す斜視図である。裏当て材Ａは、略方形状の本体１
と、本体１の一端部に設けた曲面２と、本体１の上面略
中央に設けた溝３とからなる。裏当て材Ａの材質は、梁
または柱の材質と同様のものを使用するのが通例である
が、一般にＳＳ４００（ＪＩＳ規格）が使用される。

【００１９】裏当て材Ａは、圧延加工によって成形され
たものであって、具体的には各々の圧延ロールに曲面２
および溝３の形状に応じた穴型（溝）を周設し、当該圧
延ロールを対抗近接した状態で回転させ、穴型から原材
を押し出すように通過・圧延することにより成形するも
のである。

【００２０】曲面２は、Ｈ型鋼のＪＩＳ規格ＪＩＳ−Ｇ
−３１９２のコーナーＲ値に応じて寸法を決定したもの
である。当該規格はフランジとウェブとの交差部のＲ寸
法を規定するものであって、近年簡略統一化され、Ｈ型
鋼の全長などに応じて３種類にまとめられた。

【００２１】溝３は、溶接時に発生するガスを抜くため
のものであり、その形状・寸法などは特に問われない
が、少くとも溝の一端が溶接時に肉盛がされる箇所に位
置することを要する。また、本実施例では１本のみ設け
ているが複数本設けて構わない。 ここで、圧延加工時
においては、裏当て材Ａを１つずつ成形しても良いが、
特に大量に需要がある場合には、図１（ｂ）に示すとお
り、複数個分を一体に成形した後、点線に沿って裁断分
割することにより、一度に大量に生産することができ
る。

【００２２】次に、裏当て材Ａを使用した溶接構造につ
いて、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して、簡単に
説明する。図２（ａ）は、裏当て材Ａを着設したＨ型鋼
梁の溶接を行う端面を表しており、各々の裏当て材Ａは
その一端面をウェブ１０２の端面と面一となるように、
かつフランジ１０１とウェブ１０２との交差部のＲに曲
面２を沿わせるように配置する。同時に、適当箇所にて
溶接による仮止め４を施し、裏当て材Ａを着設する。こ
の時、溝３を施した面はフランジ１０１の下面（または
上面）と密着するので、溝３は図２（ａ）の手前から、
すなわち柱との当接面側から、梁１００の長手方向に向
かって貫通した穴を形成する。

【００２３】また、フランジ１０１の端面には、完全溶
け込み溶接を行うための開先５を設けている。開先５は
ウェブ１０２の上端部からフランジ１０１にかけて、適
当な角度で直線的に欠裁したものである。ここで、ウェ
ブ１０２の上端部の欠栽により溶接時のいわゆるルート
を確保することができる。このようにして、裏当て材Ａ
はＨ型鋼梁１００に対して、特に特殊な工具を必要とせ
ず、簡易にかつ間隙なく着設することができる。

【００２４】図２（ｂ）は、溶接後の接続部を示す要部
拡大図であり、図２（ａ）に示す裏当て材Ａの着設作業
を行った後、梁のウェブ１０２の端面および裏当て材Ａ
の端面とを柱１０６に突合せ、フランジ１０１について
は完全溶け込み溶接を施し、ウェブ１０２については隅
肉溶接を施すことにより、柱１０６と梁１００との接続
を行ったものである。完全溶け込み溶接および隅肉溶接
については、特に特別な手法を用いる必要はなく、公知
の溶接技術により行う。

【００２５】ここで、溶接中には、溶接欠陥の原因とさ
れるＣＯ₂ガスが生じるが、当該ガスは、溝３が形成す
る前述した穴により、矢印に示す方向に向かって外部に
自然放出されるので、当該欠陥を防ぐことができる。こ
のようにして接続された柱１０６・梁１００の溶接部
は、溶接欠陥の生じる可能性が極めて低く、また、スカ
ラップを必要としないため、力学的にも安定した構造と
なる。

【００２６】なお、図示していないが柱１０６にダイヤ
フラムを設けた場合も同様にして溶接接合は可能であ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上述べてきたとおり、本発明の裏当て
材は圧延加工により成形するため、安価にかつバラつき
なく成形加工を行うことができる。また、その一端面に
はＨ型鋼のフランジとウェブとの交差部の曲面に適合す
る曲面を一体成形したので、裏当て材をＨ型鋼に着設す
る際に、隙間なく確実に着設することができる。従っ
て、溶接時には溶接不良の低減と応力の最危険断面とな
る溶接接合部の強度向上を実現することができる。ま
た、一体成形することにより、別途２次加工を必要とせ
ず曲面を形成できるので、作業工程の短縮化およびコス
トの低減を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ） 裏当て材Ａを示す斜視図。 （ｂ） 複数の裏当て材Ａを一体に成形加工したものを
示す斜視図。

【図２】（ａ） 裏当て材ＡをＨ型鋼に着設した状態を
示す端面図。 （ｂ） 溶接構造の要部拡大側面図。

【図３】（ａ） スカラップによる溶接構造側面図。 （ｂ） 従来の裏当て材をＨ型鋼に着設した状態を示す
端面図。

【符号の説明】

Ａ．裏当て材 １．本体 ２．曲面 ３．溝 ４．仮止め ５．開先 ６．肉盛 １００．Ｈ型鋼梁 １０１．フランジ １０２．ウェブ １０３．交差部 １０４．フラットバー １０４ａ．従来の裏当て材 １０５．スカラップ １０６．柱

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築鉄骨構造物の柱とＨ型鋼梁との溶接
   接合に用いる略方形状の裏当て材において、圧延加工に
   より、その一端面を圧延Ｈ型鋼のフランジとウェブとの
   交差部がなす曲面に適合する曲面に一体成形したことを
   特徴とする裏当て材。