JPH10137932A - 建築用鉄骨柱における仕口部梁継手の高能率溶接方法 - Google Patents

建築用鉄骨柱における仕口部梁継手の高能率溶接方法

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JPH10137932A
JPH10137932A JP29201996A JP29201996A JPH10137932A JP H10137932 A JPH10137932 A JP H10137932A JP 29201996 A JP29201996 A JP 29201996A JP 29201996 A JP29201996 A JP 29201996A JP H10137932 A JPH10137932 A JP H10137932A
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welding
diaphragm
steel column
cross
connection member
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Matsushige Nakajima
松重 中島
Naoto Yamada
直人 山田
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KAWATETSU METAL FAB KK
JFE Steel Corp
Original Assignee
KAWATETSU METAL FAB KK
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 建築用鉄骨柱の製造に際し、平継手による溶
接を可能にして、ロボットシステムの適用を容易にす
る。 【解決手段】 角鋼管鉄骨柱1の所定位置に鉄骨素材の
断面形状にほぼ相似した外形輪郭を有する外ダイヤフラ
ムあるいは通しダイヤフラム5を溶接により配置し、外
ダイヤフラムあるいは通しダイヤフラム5の鉛直部に対
向して側方から梁仕口部材6を配置し、外ダイヤフラム
あるいは通しダイヤフラム5と梁仕口部材6との各先縁
部を対向させた平継手部に、裏当て板9を用いて形成し
た鉛直方向の開先に対し、溶接ノズル10を下方から上方
へ立て向き上進溶接を行う。従来のT継手による溶接に
比較して、平継手による鉛直方向の開先に対する立て向
き上進溶接は、溶融金属の溶け込みが容易で、溶接パス
数が少なくてすみ、溶接機のロボット化が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨柱の所定位置
に梁仕口部材を高能率に溶接することができる建築用鉄
骨柱における仕口部梁継手の高能率溶接方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】高層ビル等に用いられる長尺の建築用鉄
骨柱は、種々の断面形状を有するものが用いられてお
り、代表的なものとして箱型断面形状の角鋼管型鉄骨柱
や十字型断面を有する十字型鉄骨柱などが挙げられる。
また、鉄骨柱への梁仕口部材の組み立て構造により、鉄
骨柱が梁仕口部材を貫通している柱貫通式と、梁仕口部
材が鉄骨柱を貫通している梁貫通式とに分けられる。
【0003】これらを図8、図9で説明すると、図8は
柱貫通式の角鋼管型鉄骨柱1に対して梁仕口部材3の先
縁部を側方または上方から実線位置より点線位置に近付
けて直角に配置し、T継手を形成して矢印で示すように
水平方向または鉛直上向き方向にガスシールドアーク溶
接するものであり、図9は梁貫通式に配置した十文字形
状の梁仕口部材4の前後に、十字型鉄骨柱2の先縁部を
直角に配置し、T継手を形成して同様に矢印で示すよう
に下向きまたは鉛直立て向き方向にガスシールドアーク
溶接するものである。
【0004】T継手による溶接は、図10に示すように、
鋼板Aの鉛直面に鋼板Bの先縁部を側方より直角に配置
すると共に、鋼板Bの下側から裏当て板Cを当てて開先
を形成し、ここにガスシールドアーク溶接して溶接金属
Dにより固着する。または、図11に示すように、鋼板E
の水平面に鋼板Fの先縁部を上方より直角に配置すると
共に、鋼板Fの側面から裏当て板Gを当てて開先を形成
し、ガスシールドアーク溶接して溶接金属Hにより固着
する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、T継手
による溶接は、ガスシールドアーク溶接のパス数が多く
なり、溶接欠陥が発生し易いという問題に加え、アーク
のオン/オフが多くなってロボットシステムによる自動
溶接を行うのに不都合であるばかりでなく、テーパギャ
ップの対応が困難であるという問題点があった。
【0006】本発明は、従来技術の問題点を解消し、鉄
骨柱の所定位置に梁仕口部材を高能率に溶接することが
でき、しかも溶接ロボットシステムに好適な建築用鉄骨
柱における仕口部梁継手の高能率溶接方法を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項1記載の本発明は、所定断面形状を有する鉄骨
柱に梁仕口部材を取り付けた建築用鉄骨柱の製造に際
し、鉄骨柱素材の所定位置に鉄骨柱素材の断面形状とほ
ぼ相似した外形輪郭を有する外ダイヤフラムあるいは通
しダイヤフラムを溶接により配設して鉄骨柱となし、該
鉄骨柱を水平に保持した状態で、前記外ダイヤフラムあ
るいは通しダイヤフラムの鉛直部に対向して側方から前
記梁仕口部材を配置し、前記外ダイヤフラムあるいは通
しダイヤフラムと前記梁仕口部材との各先縁部を対向さ
せた平継手部に、裏当て板を用いて形成した鉛直方向の
開先に対し、下方より上方へ立て向き上進溶接を行うこ
とを特徴とする建築用鉄骨柱における仕口部梁継手の高
能率溶接方法である。
【0008】請求項2記載の本発明は、前記平継手部に
裏当て板を用いて形成した鉛直方向の開先に対し、溶接
ロボットシステムによって下方より上方へ立て向き上進
溶接を行うことを特徴とする請求項1記載の建築用鉄骨
柱における仕口部梁継手の高能率溶接方法である。請求
項3記載の本発明は、前記鉄骨柱が、箱型断面形状の角
鋼管型鉄骨柱であることを特徴とする請求項1又は2記
載の建築用鉄骨柱における仕口部梁継手の高能率溶接方
法である。
【0009】請求項4記載の本発明は、前記鉄骨柱が、
十字型断面形状の十字型鉄骨柱であることを特徴とする
請求項1又は2記載の建築用鉄骨柱における仕口部梁継
手の高能率溶接方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1は、角鋼管型鉄骨柱へ
の適用例を示すものであり、角鋼管型鉄骨柱1の梁仕口
部に、角鋼管素材の断面形状にほぼ相似した外形輪郭を
有する外ダイヤフラムあるいは通しダイヤフラム5とし
て、矩形の鋼板を溶接により所定の間隔を置いて2個配
設してある。
【0011】梁貫通式の角鋼管型鉄骨柱の場合は通しダ
イヤフラムを用い、通しダイヤフラムの溶接は、たとえ
ば、図3(a) 、(b) に示すように、角鋼管素材1A(1
B)、1B(1C)の間に通しダイヤフラム5を鉛直に配置
し、両側の角鋼管素材1A(1B)、1B(1C)の先縁部の下
側から裏当て板7を当てて開先を形成し、ここにガスシ
ールドアーク溶接して溶接金属8により固着する。
【0012】一方、柱貫通式の角鋼管型鉄骨柱の場合
は、角鋼管素材1aの挿通を許容する大きさの開口部を形
成した外ダイヤフラムを用い、外ダイヤフラムの溶接
は、例えば図4(a) に示すように、角鋼管素材1aの所定
位置に外ダイヤフラム5を鉛直に配置し、外ダイヤフラ
ム5の開口端縁部5aの表裏面に開先を形成し、ここにガ
スシールドアーク溶接して溶接金属8により固着する
か、図4(b) のように、角鋼管素材1aの所定位置に外ダ
イヤフラム5を鉛直に配置し、外ダイヤフラム5の開口
端縁部5aの裏面に裏当て板7を当てて開先を形成し、こ
こにガスシールドアーク溶接して溶接金属8により固着
する。
【0013】このようにして、外ダイヤフラムあるいは
通しダイヤフラム5を配設した角鋼管型鉄骨柱を、図1
のように水平に保持した状態で、本発明では、図2のよ
うに、角鋼管型鉄骨柱1の梁仕口部に所定の間隔を置い
て2個配設した所定の板厚、例えば板厚25mmの外ダイヤ
フラムあるいは通しダイヤフラム5の鉛直状態にある先
縁部に対向して、側方から梁仕口部材6を形成する所定
板厚、例えば板厚25mmのH形鋼あるいはI形鋼のフラン
ジ先縁部を配置し、ルートギャップdを、例えば8mmの
寸法として、平板同士の先縁部を対向させた平継手を形
成する。
【0014】そして、裏当て板9を用いて形成した所定
の角度、例えば35°の開先角度を有する鉛直方向の開先
を形成する。このようにして形成した鉛直方向(紙面に
対して垂直方向)の開先に対し、ロボットシステムの溶
接機が備えた溶接ノズル10から溶接用ワイヤを供給しな
がらガスシールドアークにより、図1の矢印方向に下方
より上方へ立て向き上進により2パスでロボット溶接を
行い、溶接金属8を肉盛りして固着した。溶接条件は、
電流 185A、電圧21V、溶接速度 2.4cm /min 、ウィ
ービングサイクル 5.7S、入熱量90kj/cm とした。な
お、シールドガス成分は、Ar80%、CO2 20%である。
【0015】このようにして角鋼管型鉄骨柱1に外ダイ
ヤフラムあるいは通しダイヤフラム5を介して梁仕口部
材6を1個取り付けたら、水平状態の角鋼管型鉄骨柱1
を90°回転し、次の梁仕口部材6を同様にして取り付け
るという手順を順次繰り返す。この場合、2箇所に梁仕
口部材6を固着するとL字型、3箇所に梁仕口部材6を
固着するとT字型、4箇所に梁仕口部材6を固着すると
十字型に梁仕口部材6を備えた角鋼管型鉄骨柱1が製作
できる。
【0016】本発明では、外ダイヤフラムあるいは通し
ダイヤフラム5と梁仕口部材6を形成するH型鋼あるい
はI形鋼のフランジとを平継手とすると共に、裏当て板
9を用いて形成した鉛直方向の開先に対し、下方より上
方に立て向き上進により溶接するため、従来のT継手に
よる溶接と比較して、テーパギャップの対応性がよく、
溶接金属8の溶け込みの確保が容易で、かつ溶接欠陥が
発生しにくく、また、溶接パス数が少なくてすみ、溶接
機のロボットシステム化が容易となる。
【0017】図5は、梁貫通式の十字型鉄骨柱への適用
例を示すもので、十字型断面を有する十字型鉄骨素材の
所定位置に、通しダイヤフラムとして、十字型鉄骨素材
の断面形状にほぼ相似した外形輪郭を有する十字状鋼板
12を溶接により配設したものである。十字状鋼板12は、
十字型鉄骨柱2の梁仕口部に所定の間隔を置いて配置さ
れ、十字型鉄骨柱2の外側まで張り出しており、これの
先縁部と梁仕口部材13の先縁部とで平継手を形成する役
目を持っている。それ故、図6に示すように、十字型鉄
骨柱2には、点線で示す位置関係の十字型鉄骨素材2A、
2Bおよび2B、2Cの間にそれぞれ十字状鋼板12を、通常の
溶接方法により配設することになる。
【0018】そして、本発明では、十字型断面を有する
十字型鉄骨柱2を水平に保持した状態で、この十字型鉄
骨柱2の所定位置に、所定の間隔を置いて配設した2個
の十字状鋼板12の鉛直状態にある先縁部に対向して、梁
仕口部材13を形成するH型鋼あるいはI形鋼のフランジ
先縁部を側方から配置し、図7に示すように、ルートギ
ャップdを、例えば8mmとして、平板同士の先縁部を対
向させた平継手とする。
【0019】十字状鋼板12の先縁部と梁仕口部材13を形
成するH型鋼あるいはI形鋼のフランジ先縁部とを対向
させた平継手部に、裏当て板14を用いて形成した鉛直方
向(紙面に対して垂直方向)に形成された所定の開先角
度、例えば35°の開先に対し、ロボットシステムの溶接
機が備えた溶接ノズル10から溶接用ワイヤを供給しなが
ら1パスでガスシールドアークにより、図5の矢印で示
すように下方より上方へ立て向き上進を行い、ロボット
溶接を行った。
【0020】溶接条件は、電流 210A、電圧25V、溶接
速度 1.9cm /min 、ウィービングサイクル 5.7S、入
熱量166kj/cmとした。この場合、前述した角鋼管型鉄骨
柱の場合と同様に、シールドガスとしてAr80%、CO2 20
%のものを使用し、溶接も鉛直な開先に対して下方より
上方に立て向き上進溶接を行い、前述と同様の効果が得
られた。
【0021】上記の説明では、通しダイヤフラムとして
十字状鋼板を用いる梁貫通式の十字型鉄骨柱の例を示し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、十字状
鋼板に十字型鉄骨素材の挿通を許容する大きさの開口部
を形成して外ダイヤフラムとして用いれば柱貫通式の十
字型鉄骨柱にも適用できる。なお、適用例として、角鋼
管型鉄骨柱、十字型鉄骨柱の例で説明したが、本発明は
これに限定されるものでなく、各種の断面形状を有する
鉄骨柱に適用できることは勿論のことである。また、梁
仕口部材の溶接もガスシールドアーク溶接に限ることな
く、板厚等の溶接条件によっては、エレクロトガスアー
ク溶接等、他の溶接法を用いることもできる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば鉄
骨柱に配設した外ダイヤフラムあるいは通しダイヤフラ
ムと梁仕口部材とを平継手とすると共に、裏当て板を用
いて形成した鉛直方向の開先に対し、下方より上方に立
て向き上進により溶接するので、従来のT継手による溶
接に比較して、テーパギャップの対応性がよく、溶接金
属の溶け込みの確保が容易で、かつ溶接欠陥が発生しに
くく、また、溶接パス数が少なくてすむので、溶接機の
ロボットシステム化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】角鋼管型鉄骨柱に配設した外ダイヤフラムある
いは通しダイヤフラムと梁仕口部材とを平継手により溶
接する状況を示す斜視図である。
【図2】外ダイヤフラムあるいは通しダイヤフラムと梁
仕口部材とを平継手により溶接する状況を示す説明図で
ある。
【図3】(a) は角鋼管素材に通しダイヤフラムを溶接に
より配設する状況を示す説明図であり、(b) は(a) にお
けるA部の拡大図である。
【図4】(a) 、(b) は角鋼管素材に外ダイヤフラムを溶
接により配設する状況を示す説明図である。
【図5】十字型鉄骨柱に配設した十字状鋼板と梁仕口部
材とを平継手により溶接する状況を示す斜視図である。
【図6】十字型鉄骨柱に通しダイヤフラムとして配設し
た十字状鋼板と梁仕口部材とを平継手により溶接する状
況を示す説明図である。
【図7】十字状鋼板と梁仕口部材とを平継手により溶接
する状況を示す説明図である。
【図8】柱貫通式で内ダイヤフラムを内蔵する角鋼管型
鉄骨柱に梁仕口部材をT継手により溶接する状況を示す
斜視図である。
【図9】梁貫通式の梁仕口部材の前後に、十字型鉄骨柱
をT継手により溶接する状況を示す斜視図である。
【図10】従来のT継手による溶接状況を示す説明図であ
る。
【図11】従来のT継手による他の溶接状況を示す説明図
である。
【符号の説明】
1 角鋼管型鉄骨柱 2 十字型鉄骨柱 3、4、6、13 梁仕口部材 5 外ダイヤフラムあるいは通しダイヤフラム 7、8、14 裏当て板 8、11 溶接金属 10 溶接ノズル 12 十字状鋼板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI E04B 1/24 E04B 1/24 J

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定断面形状を有する鉄骨柱に梁仕口部
    材を取り付けた建築用鉄骨柱の製造に際し、鉄骨柱素材
    の所定位置に鉄骨柱素材の断面形状とほぼ相似した外形
    輪郭を有する外ダイヤフラムあるいは通しダイヤフラム
    を溶接により配設して鉄骨柱となし、該鉄骨柱を水平に
    保持した状態で、前記外ダイヤフラムあるいは通しダイ
    ヤフラムの鉛直部に対向して側方から前記梁仕口部材を
    配置し、前記外ダイヤフラムあるいは通しダイヤフラム
    と前記梁仕口部材との各先縁部を対向させた平継手部
    に、裏当て板を用いて形成した鉛直方向の開先に対し、
    下方より上方へ立て向き上進溶接を行うことを特徴とす
    る建築用鉄骨柱における仕口部梁継手の高能率溶接方
    法。
  2. 【請求項2】 前記平継手部に裏当て板を用いて形成し
    た鉛直方向の開先に対し、溶接ロボットシステムによっ
    て下方より上方へ立て向き上進溶接を行うことを特徴と
    する請求項1記載の建築用鉄骨柱における仕口部梁継手
    の高能率溶接方法。
  3. 【請求項3】 前記鉄骨柱が、箱型断面形状の角鋼管型
    鉄骨柱であることを特徴とする請求項1又は2記載の建
    築用鉄骨柱における仕口部梁継手の高能率溶接方法。
  4. 【請求項4】 前記鉄骨柱が、十字型断面形状の十字型
    鉄骨柱であることを特徴とする請求項1又は2記載の建
    築用鉄骨柱における仕口部梁継手の高能率溶接方法。
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