JPH11324226A - 補強部付金属管、その製造方法及び接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属管の長手方向の所望領域に肉厚の厚い補
強部を備えた補強部付金属管及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 金属管２の補強部を形成すべき領域の内
面に、補強用スリーブ３を密着、嵌合して補強部４とす
る。この補強部４の形成には、金属管２に補強用スリー
ブ３を圧入する方法、金属管２内に小径の補強用スリー
ブを挿入し、その補強用スリーブを増肉加工して外径を
拡大させる方法等が使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物における柱
材等の構造材として用いるのに好適な補強部付金属管及
びその製造方法に関し、また、その補強部付金属管を使
用した接合構造にも関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、角形鋼管、丸形鋼管等の金属
管が建築物の柱材として広く使用されている。このよう
な金属管を柱材として用い、それに梁材等の他の部材を
接合する場合、その金属材の接合部に、強度確保のため
に各種の補強部材を設けている。例えば、角形鋼管に対
してＨ形鋼からなる梁材を接合する場合は、角形鋼管の
内部で且つ梁材であるＨ形鋼の上下フランジの高さ位置
に補強用のダイヤフラムを設けたり、角形鋼管の内面に
補強板を取り付けたりすることが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属管
に補強用のダイヤフラムを溶接固定した場合、金属管の
補強効果はあるものの、金属管の肉厚を増すことはでき
ず、このため、梁材等の他の部材ボルト止適性までが向
上したわけではない。一方、金属管の内面に補強板を取
り付けた場合は、肉厚を厚くできるので他の部材をボル
ト止めするのに好適となる。しかしながら、この場合に
は、金属管の補強板を取り付けた部分にボルト止めのた
めの孔あけやねじ切りを行うべく補強板を金属管に対し
て予めボルト止め或いは溶接接合によって仮止めした状
態で、金属管の外面から金属管の管壁及び補強板を貫通
する孔を開け且つその孔内面にねじ切りを行う際に内側
に位置する補強板が管壁に対する密着状態を全面的には
維持しきれずに、管壁から離れるように変形することが
多く、このため、孔あけやねじ切りに手数がかかると
か、管壁と補強板との間の隙間に切粉が入る等の問題が
あった。また、ダイヤフラムや補強板は、金属管の端部
近傍には容易に取り付けることができるものの、端部か
ら離れた位置に設けることはきわめて困難であり、補強
位置に制限があるといった問題もあった。

【０００４】本発明は、かかる問題点に鑑みて為された
もので、金属管の長手方向の任意の位置に、他の部材に
対してボルト接合可能な肉厚を備え、外面から孔あけ加
工やねじ加工を容易に実施しうる補強部を有する補強部
付金属管、その製造方法、及びその補強部付金属管を用
いた接合構造を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した従来の問題点を
解決すべくなされた本発明の補強部付金属管は、肉厚が
長手方向にほぼ一定の金属管の長手方向の少なくとも１
個所の内側に補強用スリーブを密着、嵌合させて補強部
としたことを特徴とする。この構成の補強部は、金属管
の管壁とそれに密着した補強用スリーブで構成されるの
で、補強用スリーブの肉厚の選定により、全体としての
肉厚を所望の強度、肉厚が得られるように設定でき、梁
材等の他の部材のボトル止めに使用できる。また、ボル
ト止めに当たって管壁に孔あけ加工やねじ加工を行う
際、内側の補強用スリーブが管壁に密着した状態が、ス
リーブの形状剛性により全面的に維持されているので、
外面から孔あけ加工やねじ加工が補強部材の変形を伴わ
ずにスムーズに且つ容易に実施でき、しかも切粉が管壁
と補強用スリーブの間に入るといった問題も生じない。
更に、補強用スリーブは筒状の構造体であるので、従来
の補強板のように、角筒状の金属管の１面のみを補強す
るものに比べて強度が大きく、補強効果が大きい。

【０００６】上記構成の補強部付金属管を製造するため
の本発明の一つの方法は、金属管内の所定位置に補強用
スリーブを圧入することで、該補強用スリーブを金属管
に密着、嵌合させ、補強部を形成することを特徴とす
る。以下この方法を圧入方式という。なお、本明細書に
おいて、金属管内に補強用スリーブを圧入するとは、金
属管内径（角筒状の場合については平坦な内面間距離）
よりも若干大きい外径の補強用スリーブを冷間で強制的
に挿入する通常の圧入操作に限らず、次のような操作態
様をも含むものとする。すなわち、金属管の補強用スリ
ーブ挿入部分のみを補強用スリーブの外径よりも小径と
なるように縮径させておき、その縮径部分に補強用スリ
ーブを圧入する態様、金属管の補強用スリーブ挿入部分
を加熱して拡径させ、そこに補強用スリーブを挿入す
る、いわゆる焼きばめを使用する態様、及び補強用スリ
ーブを冷却して縮径させておき、その状態で金属管に挿
入する冷却ばめを利用する態様等も圧入とする。上記圧
入方式では、補強用スリーブの取付に圧入を採用したこ
とにより、金属管の所望領域に補強用スリーブを強固に
密着、嵌合させることができ、金属管と一体化したよう
な、補強効果の大きい補強部を形成できる。

【０００７】上記構成の補強部付金属管を製造するため
の本発明の他の方法は、金属管内の所定位置に補強用ス
リーブを挿入し、その補強用スリーブを増肉加工して外
径を拡大させ、前記金属管に嵌合、固定させることを特
徴とする。以下この方法を増肉方式という。ここで、増
肉加工には通常、熱間増肉が使用され、その具体的方法
としては、補強用スリーブ全体を塑性変形容易な温度
（例えば、赤熱温度以上）に加熱し、長手方向に圧縮力
を付与して全体を一気に増肉させる方法、補強用スリー
ブの長手方向の一部領域を塑性変形容易な温度（例え
ば、赤熱温度以上）に加熱し、その加熱部分に圧縮力を
作用させて増肉させ、その増肉部分が冷えて固化した
後、隣接した領域を加熱し、その部分に圧縮力を作用さ
せて増肉させるという動作を繰り返し、逐次増肉を行っ
てゆく方法、或いは、補強用スリーブに長手方向の圧縮
力を付与した状態で、補強用スリーブの一部領域を塑性
変形容易な温度（例えば、赤熱温度以上）に加熱して増
肉させると共にその加熱位置を長手方向に連続的に移動
させ且つその後端部分を冷却して固化させることで、連
続的に増肉させてゆく方法等を挙げることができる。上
記増肉方式では、補強用スリーブの取付に、金属管内に
挿入した補強用スリーブを増肉させる方法を採用したこ
とにより、金属管の所望領域に補強用スリーブを強固に
密着、嵌合させることができ、金属管と一体化したよう
な、補強効果の大きい補強部を形成できる。

【０００８】本発明の接合構造は、上記した補強部付金
属管の前記補強部に、金属管及び補強用スリーブを貫通
するねじ孔若しくは貫通孔を形成し、そのねじ孔若しく
は貫通孔を用いて、前記補強部付金属管に接合すべき部
材をボルト止めしたことを特徴とする。ここで、補強部
は金属管内面に補強用スリーブを密着、嵌合させた構成
であるので、ボルト止めに必要な強度、肉厚を備えてお
り、このため、強度の大きい接合構造を提供できる。ま
た、補強部にねじ孔を設けた場合には、そのねじ孔にボ
ルトをねじ込むことで、また、貫通孔を設けた場合には
ワンサイドボルトを用いることで、補強部の外面側から
の操作のみでボルト止め作業を行うことができ、補強部
がどの位置に形成されていても、例えば管端から離れた
領域に形成されていても、その補強部に対する他の部材
のボルト止め作業を容易に行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す本発明の実施の
形態を参照して本発明を詳細に説明する。図１（ａ）、
（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態による補強部付
金属管１Ａ、１Ｂの一部を示す概略縦断面図である。図
１（ａ）に示す金属管１Ａは、長手方向に一定肉厚に製
造された金属管２の端部の内側に補強用スリーブ３を密
着、嵌合させて補強部４としたものであり、また、図１
（ｂ）に示す金属管１Ｂは、長手方向に一定肉厚に製造
された金属管２の中央部分の内側に補強用スリーブ３を
密着、嵌合させて補強部４としたものである。この補強
部４は、補強部付金属管１Ａ、１Ｂを建築物等の構造材
（例えば柱材）として使用した際に、梁材等の他の部材
をボルト接合するために使用されるものである。

【００１０】本発明に使用する金属管２には、主として
角形鋼管、丸形鋼管等の、構造材として通常に使用され
ている金属管を用いることができ、また、鋼管以外の材
質のものを使用する事も可能である。補強用スリーブ３
は金属管２にほぼ相似な断面形状のもので、材質は、通
常、金属管２と同系統のものが使用される。金属管２に
形成する補強部４の位置は、必要に応じ適宜定めればよ
く、例えば、補強部付金属管を１階用の柱材として使用
する場合には、金属管２の両端のみに補強部を形成すれ
ばよい。また、補強部付金属管を複数階に亘る通し柱と
して使用し、従って、中間部分に梁材を接合する場合に
は、その中間部分にも補強部を形成すればよい。補強部
４の長さは、接合すべき他の部材（例えば梁材）を接合
可能な長さで且つ極力短い長さに、例えば、他の部材を
接合した領域の上下に若干の余裕（１０〜１００ｍｍ程
度）が形成されるような長さに設定すればよい。

【００１１】補強部４を構成する金属管２及び補強用ス
リーブ３の厚さは、全体として必要な強度、厚さを得る
ことができるように定めればよく、具体的には、補強部
４の全体としての厚さｔを、金属管２の厚さｔ₀ の１．
５〜６倍程度に選定することが好ましい。この補強部４
の厚さｔが金属管２の厚さｔ₀ の１．５倍よりも小さい
と補強効果が小さくて、例えば梁材接合に使用する場合
に設計上のメリットが出にくい。一方、６倍を越えると
強度は増すものの、補強部以外の部分の強度に比べて大
きくなりすぎ、それ以上の強度補強を行う意味がなく、
しかも製造コストは余分にかかるため好ましくない。こ
のため、補強部の厚さｔは上記した範囲内に設定するこ
とが好ましい。更には、補強部の厚さｔを、２〜４倍程
度とすることが、適度な強度を確保でき且つ入手しやす
い寸法の金属管を補強用スリーブとして使用できるの
で、一層好ましい。

【００１２】図２、図３は本発明の補強部付金属管を用
いた接合構造の実施の形態の１例を示すものである。図
２、図３に示す接合構造６は、図１（ａ）に示す補強部
付金属管１Ａの端部の補強部４にＨ形鋼からなる梁材７
を接合したものであり、この例では、補強部４にねじ孔
８を形成し、そのねじ孔８を利用して、梁材７の端部に
溶接固定している端板７Ａをボルト９によって固定して
いる。ここで、補強部４はボルト止めに必要な肉厚を有
しているため、補強部４に形成したねじ孔８に外面から
ボルト９をねじ込むことで梁材７を強固に接合でき、強
度の大きい接合構造６を形成しうると共にその接合作業
を容易に実施できる。また、補強部４にねじ孔８を開け
るには、補強部４の外面から補強部４を貫通した孔をあ
け、次いで、その内面にねじ切りを行う必要があるが、
金属管２の管壁に補強用スリーブ３が強固に密着してい
るので、補強部４の外面から孔あけ加工やねじ切り加工
を行う際に、補強用スリーブ３が内側に変形して金属管
２の管壁から離れるということがなく、このため、外面
側からの孔あけ加工及びねじ切り加工をスムーズに実施
でき且つその際の切粉が管壁と補強用スリーブ３の間に
入るといった問題も生じない。また、この接合構造は、
図１（ｂ）に示す補強部付金属管１Ｂを用いても同様に
構成でき、やはり、補強部４に対して外面側からの作業
のみによって孔あけ加工やねじ加工並びにボルト止め作
業等を容易に実施できる。

【００１３】補強部４に対する梁材等の他の部材の接合
構造は、図２、図３に示すように、端板７Ａをボルト９
でねじ止めするものに限らず、種々変更可能である。例
えば、補強部４にスプリットティーをボルトで固定し、
そのスプリットティーに梁材等の他の部材をボルト止め
する構成としてもよい。この場合には、端板７Ａは省略
できる。また、補強部４にねじ孔８を形成する代わり
に、単に貫通孔を形成しておき、外側からワンサイドボ
ルトを挿入し、そのワンサイドボルトで端板７Ａ或いは
スプリットティーを固定する構成としてもよい。ここ
で、「ワンサイドボルト」とは、一端側からの操作で他
端側には、塑性変形などによって頭部が拡径状態に形成
されて締付が行える軸状締付具の総称であり、ブライン
ドボルトとも呼ばれるものである。いずれの構成とした
場合においても、補強部４の肉厚が大きいので、補強部
４の外側からボルト或いはワンサイドボルトを取り付け
ることで梁材等の他の部材を補強部４に強固に接合した
接合構造を構成できる。

【００１４】次に、本発明の補強部付金属管の製造方法
の実施の形態を、圧入方式、増肉方式に分けて説明す
る。

【００１５】1)圧入方式（その１） 図４は通常の圧入を利用した本発明の実施の形態を示す
ものである。まず、肉厚及び内径（角筒状の場合につい
ては平坦な外面間距離）が長手方向に一定な金属管２
と、その金属管２の内面形状に相似な外面形状を備えた
補強用スリーブ３を用意する。この補強用スリーブ３の
外径は、金属管２の内径よりも若干大きく選定してお
く。なお、補強用スリーブ３の先端外面又は金属管２の
先端内面には圧入作業を容易に行うよう小さいテーパを
設けておくことが好ましく、図面では補強用スリーブ３
の先端外面にテーパを設けている。金属管２としては、
大量生産されていて容易に入手可能な規格品（鋼管な
ど）をそのまま使用することが好ましい。補強用スリー
ブ３としても、規格品（鋼管など）を用いることが好ま
しいが、所望サイズの規格品が無い場合が多い。その場
合には、補強用スリーブ３のサイズに近い規格品の鋼管
に、縮径或いは拡径加工を施して（具体的には、規格品
の鋼管を加熱し、縮径ダイス或いは拡径ダイスを通して
縮径或いは拡径させ）、所望寸法の補強用スリーブ３を
作成すればよい。また、板材を管状に成形し、突き合わ
せ端縁を溶接して補強用スリーブ３を作成してもよい。

【００１６】次に、冷間において、この補強用スリーブ
３を金属管２の一端に圧入する。これにより、図１
（ａ）に示すように、金属管２の端部に補強用スリーブ
３を密着、嵌合させた補強部４が形成され、端部に補強
部４を備えた補強部付金属管１Ａが製造される。また、
補強用スリーブ３を金属管２の更に中に押し込むこと
で、図１（ｂ）に示す構成の補強部付金属管１Ｂが製造
される。

【００１７】ここで、金属管２と補強用スリーブ３の間
の締めしろ（補強用スリーブ３の外径−金属管２の内
径）は、大きくするほど補強用スリーブ３の金属管２に
対する固着が確実となるが、圧入操作が困難となり、ま
た、補強用スリーブ３の圧入によりその部分の金属管２
が拡径して外観が悪くなる。従って、この締めしろは、
製品に要求される固着力、外観、作業性等を勘案して定
めればよく、通常、金属管２の内径が７５〜２００ｍｍ
に対して、０．２〜０．５ｍｍ程度に設定することが好
ましい。

【００１８】2)圧入方式（その２） 図５は図４に示す実施の形態の変形例を示すものであ
る。この実施の形態では、まず、肉厚及び内径が長手方
向に一定な金属管２の補強用スリーブ挿入予定領域（こ
の例では管端部）を縮径させて小径領域２ａとする。こ
の縮径は、金属管２の縮径すべき領域を加熱し、外面か
ら適当な型具で内方に押し込み、塑性変形させることで
実施できる。加熱温度としては、高い方が塑性変形しや
すく、縮径作業が容易となるが、金属管２の物性低下が
生じる。そこで、加熱による物性低下を抑制する上か
ら、鋼管に対しては３００°Ｃ以下とすることが好まし
い。なお、金属管２の縮径すべき領域が端部である場合
には、金属管１の端部を縮径ダイスに通す方法で行うこ
ともできる。縮径量としては、後述するように小径領域
２ａに補強用スリーブ３を圧入した際に、その補強用ス
リーブ３で拡径される量にほぼ等しくなるように設定す
ることが好ましい。

【００１９】次に、小径領域２ａの内面形状に相似な外
面形状を備え、且つその内径より若干大きい外径を有す
る補強用スリーブ３を用意し、冷間において、その補強
用スリーブ３を金属管２の小径部分に圧入する。これに
より、図１（ａ）に示すように、金属管２の端部に補強
用スリーブ３を密着、嵌合させた補強部４が形成され、
端部に補強部４を備えた補強部付金属管１Ａが製造され
る。また、金属管２の中間位置に小径領域を形成してお
き、その位置に補強用スリーブ３を圧入することで、図
１（ｂ）に示す構成の補強部付金属管１Ｂが製造され
る。

【００２０】図５に示す実施の形態においては、補強用
スリーブ３の挿入領域を予め縮径させて小径部分２ａと
しておき、その中に補強用スリーブ３を圧入するので、
縮径量及び補強用スリーブ３の外径の選定によっては、
補強用スリーブ３の圧入によって小径部分２ａの外径が
拡大した時に、その外面を金属管２の他の領域の外面に
ほぼ等しくなるようにできる。従って、上記寸法関係に
て締めしろを大きくとることにより、大きな嵌合力と良
好な外観の両立が可能である。具体的な締めしろとして
は、小径部分２ａの内径が７５〜２００ｍｍに対して、
０．３〜１．０ｍｍ程度に設定することが好ましい。

【００２１】なお、小径部分２ａを金属管２の端部から
離れた位置に形成した場合には、補強用スリーブ３を小
径部分２ａに圧入するに当たって、その補強用スリーブ
３を金属管２の一端から挿入して小径部分２ａまで移動
させる必要がある。この補強用スリーブ３の金属管２内
での移動を容易に行うため、補強用スリーブ３の外径を
金属管２の内径より少し小さく選定することも可能であ
る。ただし、この場合には、小径部分２ａ内に補強用ス
リーブ３を圧入して、その小径部分２ａが拡径された時
に、その外径は金属管２の他の部分の外径よりわずかに
小さくなるが、その量は微小であるので、許容しうる。

【００２２】3)圧入方式（その３） 図４、図５に示した実施の形態では、金属管２に対して
補強用スリーブ３を冷間で圧入するものとしているが、
必要に応じ、金属管２の補強用スリーブ挿入部分を加熱
して拡径させ、そこに補強用スリーブ３を挿入する、い
わゆる焼きばめを行ってもよいし、逆に、補強用スリー
ブ３を冷却して縮径させておき、その状態で金属管２に
挿入する冷却ばめを行ってもよい。これらの場合におい
ても、金属管２（又は小径部分２ａ）と補強用スリーブ
３との締めしろを、冷間圧入する場合と同じに設定する
ことができ、それによって冷間圧入した場合と同様な補
強用スリーブの金属管に対する嵌合力を確保しながら、
冷間圧入する場合に比べて、補強用スリーブ３の圧入操
作を容易とすることができる。また、冷間圧入する場合
と同様な圧入力での圧入を行う場合には、この締めしろ
を冷間圧入する場合よりも大きく設定でき、これによっ
て、冷間圧入する場合に比べて、補強用スリーブの金属
管に対する嵌合力を一層大きくできる。

【００２３】4)増肉方式（その１、一発式増肉方式） 図６は補強用スリーブ全体を一気に増肉加工して金属管
に嵌合、固定する増肉方式（一発式増肉方式という）の
実施の形態の１例を示す概略断面図であり、２は長手方
向に一定肉厚の金属管、３Ａはその金属管２内に固定す
る補強用スリーブである。この補強用スリーブ３Ａも、
金属管２の内面に相似の外面を備えたものであるが、そ
の外径は、補強用スリーブ３Ａを金属管２内に容易に挿
入可能なように金属管２の内径よりも小さく選定してい
る。また、補強用スリーブ３Ａは、増肉させることによ
って図１（ａ）、（ｂ）に示す補強用スリーブ３を形成
させるものであるので、補強用スリーブ３Ａの厚みは、
最終的に形成する補強用スリーブ３の厚みよりも小さく
選定している。

【００２４】１０はその補強用スリーブ３Ａに一発式の
増肉加工を施して金属管に嵌合させるための増肉加工装
置であり、補強用スリーブ３Ａの一端を規制する固定端
板１１と、反対端を規制する可動端板１２と、その可動
端板１２と一体構造として形成され、補強用スリーブ３
Ａの内面を規制する内面型具１３と、固定端板１１に固
定して設けられた油圧シリンダ１４と、内面型具１３を
油圧シリンダ１４のピストンロッドに分離可能に連結す
る連結具１５と、可動端板１２の抜き取り用のワイヤ１
６等を備えている。固定端板１１及び可動端板１２の外
形は、金属管２内面にほぼ適合する形としており、且つ
その外径は金属管２内にスムーズに挿入、抜取可能なよ
う、金属管２の内径よりわずかに小さく設定している。
なお、必要に応じ固定端板１１及び／又は可動端板１２
を複数のセグメントに分割可能とし、複数のセグメント
に分割して金属管から抜き取るようにしてもよい。

【００２５】次に、この増肉加工装置１０を用いて補強
部付金属管を製造する方法を説明する。図６（ａ）に示
すように、内面型具１３の外側に補強用スリーブ３Ａを
セットし、その内面型具１３の一端を連結具１５によっ
て油圧シリンダ１４のピストンロッドに連結する。この
状態で、補強用スリーブ３Ａ全体を塑性変形容易な温度
に加熱する。この加熱はバーナーによる加熱、誘導コイ
ルを用いた誘導加熱等公知の方法で行うことができる。
次いで、図６（ｂ）に示すように、その補強用スリーブ
３Ａに金属管２をかぶせ、補強用スリーブ３Ａを金属管
２内の所望位置（図面では金属管２の端部）に位置決め
する。次いで、油圧シリンダ１４により内面型具１３及
びそれに固定されている可動端板１２を矢印Ａ方向に移
動させて、補強用スリーブ３Ａに長手方向の圧縮力を作
用させる。これにより、補強用スリーブ３Ａが増肉し、
金属管２内面と内面型具１３の間の空間を満たし、金属
管２内面に強く押し付けられ、嵌合、固定される。その
後、連結具１５を外し、可動端板１２及び内面型具１３
をワイヤ１６により金属管２の反対側に（矢印Ｂ方向
に）抜き取り、また、固定端板１１から金属管２を外
す。以上により、金属管２の内面に増肉した補強用スリ
ーブ３Ａを強固に嵌合、固着させてなる補強部を備えた
補強部付金属管が製造される。

【００２６】なお、上記の実施の形態において、増肉加
工後、補強用スリーブ３Ａから内面型具１３を矢印Ｂ方
向に引き抜くので、この引抜き作業を容易とするため、
内面型具１３の外面には抜き側が大径となる抜き勾配を
付与しておくことが好ましい。その抜き勾配の大きさと
しては１／１００〜１／１０００程度でよい。また、上
記実施の形態では可動端板１２と内面型具１３を一体構
造として一緒に矢印Ｂ方向に抜く構成としているが、可
動端板１２を内面型具１３から分離可能な構造とし、可
動端板１２のみを矢印Ｂ方向に抜き取り、内面型具１３
は矢印Ａ方向に抜き出す構成としてもよい。この場合に
は当然、内面型具１３に付与する抜き勾配は逆となる。

【００２７】上記した一発式の増肉加工を行うに当たっ
て、補強用スリーブ３Ａの加熱温度としては、容易に塑
性変形を生じさせることができるよう、赤熱状態以上と
することが好ましく、例えば通常の鋼管に対しては、６
００〜１０００°Ｃ程度が推奨される。一方、金属管２
の補強用スリーブ嵌合領域は、内部の補強用スリーブ３
Ａからの伝熱によって加熱され、或る程度の昇温が生じ
るが、多くの場合、問題とはならない。ただし、この昇
温があまり大きくなると（例えば、管壁温度が３００°
Ｃ以上になると）、金属管２の物性劣化をもたらすこと
があるので、このような昇温は防止することが好まし
い。また、管壁温度があまり高くなると、金属管２も塑
性変形しやすくなって、補強用スリーブ３Ａの増肉中に
増肉された補強用スリーブ３Ａで拡径される恐れが生じ
る。これを避けるには、金属管２の外面を冷却空気吹き
付け等で強制冷却するとか、金属管２の外面に外型を配
置し、金属管２の外面位置を規制する等の方法を採れば
良い。

【００２８】増肉加工前の補強用スリーブ３Ａと金属管
２との間隙は、補強用スリーブ３Ａの金属管２への挿入
作業を容易とするため、或る程度大きい方が良く、例え
ば、内径が３００ｍｍ程度の金属管２の内側に補強用ス
リーブ３Ａを挿入する場合、両者の間隙は０．５ｍｍ程
度以上とすることが好ましい。また、内面型具１３の外
径（抜き勾配を設けた場合には最大外径）は、その内面
型具１３の外周に容易に補強用スリーブ３Ａを装着する
ことができるよう、補強用スリーブ３Ａの内径より小さ
く設定するものであり、両者の間隙も、内径が３００ｍ
ｍ程度の金属管２の場合において０．５ｍｍ程度以上と
することが好ましい。金属管２の内面と内面型具１３の
外面との間隔は、又、補強用スリーブ３Ａの増肉により
所望厚さの補強用スリーブ３（図１参照）を形成しうる
ように定める。補強用スリーブ３Ａの厚さは、補強用ス
リーブ３Ａの内外面と金属管２及び内面型具１３との間
にそれぞれ前記した間隙が形成されるように選定するも
のであり、従って、最終的に形成する補強用スリーブの
厚さより１ｍｍ程度以上薄くすることが好ましい。ただ
し、補強用スリーブ３Ａの厚さをあまり薄くすると、増
肉率〔＝（増肉後の肉厚−増肉前の肉厚）／増肉前の肉
厚〕を大きくする必要が生じ、増肉加工が不安定となる
恐れが生じる。一般に、良好な増肉を行うため、増肉率
は２程度以下に抑えることが好ましい。これらを考慮し
て、補強用スリーブ３Ａの外径及び肉厚を設定すればよ
い。

【００２９】5)増肉方式（その２、逐次式増肉方式） 図７は補強用スリーブを小領域ずつ逐次に増肉加工して
金属管に嵌合、固定する増肉方式（逐次式増肉方式とい
う）の実施の形態の１例を示す概略断面図であり、この
実施の形態においても一発式と同様な補強用スリーブ３
Ａを用いる。２０はその補強用スリーブ３Ａに逐次式の
増肉加工を施すための増肉加工装置であり、補強用スリ
ーブ３Ａの一端を規制する固定端板２１と、反対端を規
制する可動端板２２と、固定端板２１に固定して設けら
れた油圧シリンダ２４と、可動端板２２を油圧シリンダ
２４のピストンロッドに分離可能に連結する連結具２５
と、可動端板２２の抜き取り用のワイヤ２６と、補強用
スリーブ３Ａの長手方向の小領域を赤熱状態に加熱する
誘導コイル２７と、その誘導コイル２７を保持し、補強
用スリーブ３Ａの長手方向に移動させる移動台２８等を
備えている。

【００３０】次に、この増肉加工装置２０を用いて補強
部付金属管を製造する方法を説明する。図７（ａ）に示
すように、補強用スリーブ３Ａを固定端板２１と可動端
板２２ではさんで保持した状態で、その補強用スリーブ
３Ａを金属管２内に挿入し、補強用スリーブ３Ａを金属
管２内の所望位置（図面では金属管２の端部）に位置決
めする。この際、補強用スリーブ３Ａの外径は、その補
強用スリーブ３Ａを金属管２内に挿入した時に金属管２
の内面との間に適当なクリアランスが生じ、容易に挿入
しうるように、金属管２の内径より小さく選定している
ので、補強用スリーブ３Ａの金属管２内への挿入及び位
置決め作業は容易である。次に、誘導コイル２７を補強
用スリーブ３Ａの端部に位置させて加熱を開始し、長手
方向の小領域を加熱して、塑性変形の容易な加熱部３Ａ
ａとし、次いで、油圧シリンダ２４により可動端板１２
に矢印Ａ方向の力を付与して補強用スリーブ３Ａに長手
方向の圧縮力を作用させる。これにより、図７（ｂ）に
示すように補強用スリーブ３Ａの加熱部３Ａａが内外両
方向に増肉し、金属管２内面に強く押し付けられる。

【００３１】次に、誘導コイル２７の通電及び油圧シリ
ンダ２４の加圧を一旦停止し、誘導コイル２７を、補強
用スリーブ３Ａの増肉した領域に隣接した領域に移動さ
せ、先に増肉した領域が、自然冷却により或いは適当な
冷却手段による強制冷却により或る程度冷えて塑性変形
しにくくなった後、再度誘導コイル２７で補強用スリー
ブ３Ａの小領域を加熱し、その後油圧シリンダ２４で圧
縮力を付与して増肉させ、金属管２の内面に押し付け
る。以上の動作を補強用スリーブ３Ａの端部まで繰り返
すことにより、補強用スリーブ３Ａの長手方向の小領域
を逐次増肉させて、最終的には補強用スリーブ３Ａ全体
を増肉させ、金属管２の内面に強固に嵌合、固定する。
その後、連結具２５を外し、可動端板２２をワイヤ２６
により金属管２の反対側に（矢印Ｂ方向に）抜き取り、
また、固定端板２１から金属管２を外す。以上により、
金属管２の内面に、増肉した補強用スリーブ３Ａを強固
に嵌合、固着させてなる補強部を備えた補強部付金属管
が製造される。

【００３２】この実施の形態においても、可動端板２２
を複数のセグメントに分割可能としてもよい。

【００３３】6)増肉方式（その３、連続式増肉方式） 図８は補強用スリーブを連続的に増肉加工して金属管に
嵌合、固定する増肉方式（連続式増肉方式という）の実
施の形態の１例を示す概略断面図である。この実施の形
態に用いる増肉加工装置２０Ａは、図７に示す逐次式の
増肉加工装置２０の誘導コイル２７に代えて、冷却水３
０を噴出させる機能を備えた誘導コイル２７Ａを用いた
ものであり、その他の構成は逐次式の増肉加工装置２０
と同様である。

【００３４】次に、この増肉加工装置２０Ａを用いて補
強部付金属管を製造する方法を説明する。図８に示すよ
うに、補強用スリーブ３Ａを固定端板２１と可動端板２
２ではさんで保持した状態で、その補強用スリーブ３Ａ
に金属管２をかぶせ、補強用スリーブ３Ａを金属管２内
の所望位置（図面では金属管２の端部）に位置決めす
る。次に、油圧シリンダ２４により可動端板１２に矢印
Ａ方向の力を付与して補強用スリーブ３Ａに長手方向の
圧縮力を作用させ、その状態で、誘導コイル２７Ａを補
強用スリーブ３Ａの端部に位置させて加熱を開始し、長
手方向の小領域を加熱して、塑性変形の容易な加熱部３
Ａｂを形成し、その加熱部に増肉を生じさせる。同時
に、その誘導コイル２７Ａを矢印Ａ方向に連続的に移動
させると共に下流側に冷却水３０を吹き付けて増肉した
部分を冷却、固化させる。これにより、加熱部３Ａｂが
増肉しながら連続的に長手方向に移動し、且つ増肉した
直後の部分が冷却水３０で冷却される。かくして、補強
用スリーブ３Ａは連続的に増肉し、金属管２内面に強く
押し付けられ、嵌合、固着される。

【００３５】補強用スリーブ３Ａを全長に亘って連続的
に増肉加工した後は、連結具２５を外し、可動端板２２
をワイヤ２６により金属管２の反対側に（矢印Ｂ方向
に）抜き取り、また、固定端板２１から金属管２を外
す。以上により、金属管２の内面に、増肉した補強用ス
リーブ３Ａを強固に嵌合、固着させてなる補強部を備え
た補強部付金属管が製造される。

【００３６】この実施の形態においても、可動端板２２
を複数のセグメントに分割可能としてもよい。

【００３７】以上に説明した逐次式及び連続式の増肉加
工を行うに当たって、誘導コイルによって形成する加熱
部３Ａａ、３Ａｂの温度としては、通常、６００〜１３
００°Ｃ程度に設定することが好ましい。また、加熱部
３Ａａ、３Ａｂの長さは、増肉時に変形が安定して生じ
るように定めるものであり、通常、補強用スリーブ３Ａ
の肉厚の１〜５倍程度に設定することが好ましい。更
に、補強用スリーブ３Ａの外径は、金属管２の内面との
間に０．５ｍｍ程度以上の間隙が生じるように設定する
ことが好ましい。

【００３８】また、補強用スリーブ３Ａに生じさせる増
肉率は、補強用スリーブ３Ａを増肉させた際にその外面
を金属管２の内面に強く押し付けることができ、且つ金
属管内面に嵌合された補強用スリーブ３（図１参照）に
必要とされる肉厚を確保できるように定めるものであ
る。一般に、補強用スリーブ３Ａ等の管体を圧縮して増
肉させる際、内外面を拘束しない場合には、増肉は内
側、外側にほぼ等しく生じる。従って、補強用スリーブ
３Ａの増肉率は、金属管２との間の間隙の２倍以上の増
肉を生じるように設定すればよく、その増肉率を大きく
する程、補強用スリーブ３Ａの金属管２内面に対する押
し付け力が大きくなり、金属管２に対する嵌合力が大き
くなる。一方、増肉率は大きくなるほど増肉が不安定と
なり、加熱温度を高くするとか、加熱幅を短くすると
か、温度制御を精密に行う必要が生じるといった問題が
生じ、増肉加工が困難となる。これらを考慮すると、補
強用スリーブ３Ａに付与する増肉率としては、０．１〜
２程度とすることが好ましく、更には、０．１〜０．３
程度とすることが一層好ましい。これらの増肉率での増
肉で、最終製品に要求される補強用スリーブの肉厚が得
られるよう、補強用スリーブ３Ａの厚みを選定すればよ
い。

【００３９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の補強部
付金属管は、肉厚が長手方向にほぼ一定の金属管の長手
方向の少なくとも１個所の内側に補強用スリーブを密
着、嵌合させて補強部としたものであるので、補強用ス
リーブの肉厚の選定により、補強部全体としての肉厚を
所望の強度、肉厚が得られるように設定でき、しかも、
外面側から孔あけ加工やねじ加工をスムーズに且つ容易
に実施でき、しかも切粉が管壁と補強用スリーブの間に
入ることがなく、この補強部を他の部材に対するボルト
止め用の接合部として好適に使用できる。更に、補強用
スリーブは筒状の構造体であるので、従来の補強板のよ
うに、角筒状の金属管の１面のみを補強するものに比べ
て強度が大きく、補強効果が大きい。また、補強用スリ
ーブを取り付ける対象の金属管には、規格品として一般
に製造されているものをそのまま使用できるので、金属
管自体に対する余計な加工が必要なく、このため、金属
管の物性を劣化させることがない。かくして、本発明の
補強部付金属管は、建築物の構造材として好適に使用で
き、強度の大きい接合構造を提供できるばかりでなく、
現場での組立作業を容易に行うことができ、作業工数を
削減できる等の効果を有している。

【００４０】本発明方法は、金属管内の所定位置に補強
用スリーブを圧入することにより、該補強用スリーブを
金属管の所望領域に密着、嵌合させて補強部を形成する
ことができ、金属管と一体化したような、補強効果の大
きい補強部を備えた補強部付金属管を製造できるという
効果を有している。

【００４１】また、本発明方法は、金属管内の所定位置
に補強用スリーブを挿入し、その補強用スリーブを増肉
加工して外径を拡大させることにより、該補強用スリー
ブを金属管の所望領域に密着、嵌合させて補強部を形成
することができ、やはり金属管と一体化したような、補
強効果の大きい補強部を備えた補強部付金属管を製造で
きるという効果を有している。

【００４２】本発明の接合構造は、上記した補強部付金
属管の前記補強部に、金属管及び補強用スリーブを貫通
するねじ孔若しくは貫通孔を形成し、そのねじ孔若しく
は貫通孔を用いて、前記補強部付金属管に接合すべき部
材をボルト止めしたものであるので、補強部の外面側か
らの操作のみによってボルト止め作業を行うことがで
き、組立作業がきわめて容易であると共に強度の大きい
接合構造を提供できるといった効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の補強部付
金属管の実施の形態を示す概略縦断面図

【図２】本発明の接合構造の実施の形態を示す概略縦断
面図

【図３】図２に示す接合構造の概略端面図

【図４】本発明方法の圧入方式での実施の形態を示す概
略縦断面図

【図５】本発明方法の圧入方式での他の実施の形態を示
す概略縦断面図

【図６】（ａ）、（ｂ）は、本発明方法の増肉方式での
実施の形態の手順を示す概略縦断面図

【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明方法の増肉方式での
他の実施の形態の手順を示す概略縦断面図

【図８】本発明方法の増肉方式での更に他の実施の形態
を示す概略縦断面図

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ 補強部付金属管 ２ 金属管 ３、３Ａ 補強用スリーブ ４ 補強部 ６ 接合構造 ７ 梁材 ７Ａ 端板 ８ ねじ孔 ９ ボルト １０、２０、２０Ａ 増肉加工装置 １１、２１ 固定端板 １２、２２ 可動端板 １３ 内面型具 １４、２４ 油圧シリンダ １５、２５ 連結具 ２７、２７Ａ 誘導コイル ２８ 移動台

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 肉厚が長手方向にほぼ一定の金属管の長
   手方向の少なくとも１個所の内側に補強用スリーブを密
   着、嵌合させてなる補強部を備えた補強部付金属管。
2. 【請求項２】 肉厚が長手方向にほぼ一定の金属管内の
   所定位置に補強用スリーブを圧入することで、該補強用
   スリーブを前記金属管の内面に密着、嵌合させることを
   特徴とする請求項１記載の補強部付金属管の製造方法。
3. 【請求項３】 肉厚が長手方向にほぼ一定の金属管内の
   所定位置に補強用スリーブを挿入し、その補強用スリー
   ブを増肉加工して外径を拡大させ、前記金属管の内面に
   密着、嵌合させることを特徴とする請求項１記載の補強
   部付金属管の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の補強部付金属管の前記
   補強部に、金属管及び補強用スリーブを貫通するねじ孔
   若しくは貫通孔を形成し、そのねじ孔若しくは貫通孔を
   用いて、前記補強部付金属管に接合すべき部材をボルト
   止めしたことを特徴とする接合構造。