JPH11336189A - 膨出部を形成したコラムコア及び同コラムコアを利用した鋼構造ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 梁せい差がある複数の鉄骨梁の溶接接合が容
易なダイアフラム相当の膨出部を形成したコラムコア
と、このコラムコアを利用した柱梁接合用の鋼構造ユニ
ットを提供する。 【解決手段】 鋼管柱と鉄骨梁との接合部に使用するコ
ラムコアにおいて、接合する鉄骨梁の上下のフランジと
対応する位置に、前記フランジを接合するダイアフラム
として必要な軸線方向の厚さ及び水平方向の膨出量によ
る膨出部が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄骨造建築物に
おける鋼管柱と鉄骨梁との接合部に継手として使用する
コラムコアの技術分野に属し、さらに云えば、梁せい差
がある複数の鉄骨梁の溶接接合が容易なダイアフラム相
当の膨出部を形成したコラムコアと、このコラムコアを
利用した柱梁接合用の鋼構造ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼管柱と鉄骨梁との接合部に継手
として使用するコラムコアは、図６に例示した所謂通し
ダイアフラム型コラムコアが一般的である。この通しダ
イアフラム型のコラムコアは、上下の鋼管柱ａと同径の
パイプコアａ’の上下の端部に、鉄骨梁ｂ（通例、Ｈ形
鋼）の上下のフランジｅ，ｅのせいに合わせて、少なく
とも前記フランジｅの厚さ以上のダイアフラムｄを溶接
して製作される。この通しダイアフラム型コラムコアｃ
を製作する工程は、およそ （イ）鋼管の切断・開先加工。 （ロ）ダイアフラムの用意。 （ハ）コラムコアへの裏当て金の取付け。 （ニ）ダイアフラムの溶接。 の各工程を経るので、非常に面倒で手間がかかる。

【０００３】しかもこのコラムコアｃへ接合する複数の
鉄骨梁のせいが個々に大きく異なる場合の対策法は、図
７Ａに例示したように、せいの小さい鉄骨梁ｆの下側フ
ランジにハンチｇを取付け、このハンチｇの先端を、せ
いの大きい鉄骨梁ｂの下フランジｅの位置に合せて設け
た下側のダイアフラムと溶接接合している。或いは図７
Ｂに示したように、せいの小さい鉄骨梁ｆのために更な
る内ダイアフラムｍをコラムコアの中間部に設け、この
ダイアフラムｍに鉄骨梁ｆの下側フランジを溶接接合す
ることが行われている。

【０００４】なお、ダイアフラムに相当する要素を直接
鋼管柱の柱梁接合部へ形成する従来技術としては、図８
に示したような鋼管柱ａの周壁における鉄骨梁のフラン
ジと対応する梁接合位置に、ダイアフラムに相当する膨
出部ｐ（節）を高周波加熱法とセットアップ法により成
形することが公知である（特開平２−７５４３８号、特
開平４−１７９７５４号公報など参照）。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】一般に、柱梁接合部
のコラムコアには複数方向に複数の鉄骨梁が接合され
る。その場合、個々の鉄骨梁の梁せいが異なる場合が多
い。その場合の対策法のうち、図７Ａ、Ｂに例示したよ
うにハンチｆや内ダイアフラムｍを設けて対処する手法
は、加工の手間がかかり過ぎてコストダウンを図り難
い。更に溶接の品質管理が難しいという問題がある。

【０００６】上記した図８のように鋼管柱ａの梁接合部
に直接ダイアフラムに相当する膨出部ｐを成形する方法
は、一見合理的なようであるが、この鋼管柱ａに鉄骨梁
（又は梁接合用のＨ形ブラケットである場合を含む。以
下同じ。）を溶接する場合、所謂下向き溶接ができな
い。何故なら、下向き溶接をするためには通例３層１節
（およそ１０ｍ）の長さとされる鋼管柱ａを垂直に建て
ることになるが、そうすると各節の梁接合部の高さまで
足場を用意しなければならず、他の関連工程の進捗を考
慮すれば、そのようにして溶接作業することは実際上至
難である。そこで通例は鋼管柱ａを地上で横向きに置い
て回転させつつ横向きの溶接作業を実施する。溶接接合
部の信頼性、作業効率の観点からは全て下向き姿勢で溶
接作業を行うことがベストで、前記の横向き溶接作業に
は高度な溶接技術と品質管理を要求され問題がある。ま
た、当該鋼管柱ａの膨出部ｐには開先が形成されていな
いから、当該膨出部ｐに鉄骨梁を溶接接合するために
は、別途鉄骨梁のフランジに開先加工を施さなければな
らず厄介である。

【０００７】したがって、本発明の目的は、第１に、鋼
管柱と鉄骨梁との接合部に使用するコラムコアに直接膨
出部を形成して、別途ダイアフラムを設ける加工と手間
を省くと共に、鉄骨梁の溶接接合を常に下向き姿勢で高
品質に、効率よく行えるようにすることである。第２
に、前記コラムコアに膨出部を形成する際に、その形成
位置又は形態を工夫して、梁せいが異なる複数の鉄骨梁
を至極簡便に精度よく溶接接合できるようにすることで
ある。

【０００８】第３に、前記コラムコアに膨出部を形成す
る際に、同時に溶接に不可欠な開先を合一に形成して、
別途開先加工を行う必要のない、膨出部を形成したコラ
ムコアを提供することである。本発明の更なる目的は、
前記のコラムコアを使用して鉄骨梁（梁接合用のＨ形ブ
ラケット。以下同じ。）を溶接接合した、柱梁架構の組
立に寄与する鋼構造ユニットを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するための手段として、請求項１の発明に係る膨出部
を形成したコラムコアは、鋼管柱と鉄骨梁との接合部に
使用するコラムコアにおいて、接合する鉄骨梁の上下の
フランジと対応する位置に、前記フランジを接合するダ
イアフラムとして必要な軸線方向の厚さ及び水平方向の
膨出量による膨出部が形成されていることを特徴とす
る。

【００１０】請求項２記載の発明に係る膨出部を形成し
たコラムコアは、鋼管柱と鉄骨梁との接合部に使用する
コラムコアにおいて、接合する鉄骨梁の上下のフランジ
と対応する上下の端部位置に、前記フランジを接合する
ダイアフラムとして必要な軸線方向の厚さ及び水平方向
の膨出量による膨出部が形成されていると共に、梁せい
が異なる他の鉄骨梁のフランジと対応する位置にも、前
記フランジを接合するダイアフラムとして必要な軸線方
向の厚さ及び水平方向の膨出量による中間部膨出部が形
成されていることを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の膨出部を形成したコラムコアにおいて、少なくとも
１つの膨出部がコラムコアの軸線方向に長く形成されて
いることを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項
１又は３記載の膨出部を形成したコラムコアにおいて、
コラムコアの上端部に位置する膨出部の上側外隅部及び
下端部に位置する膨出部の下側外隅部に開先が形成され
ていることを特徴とする。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項２又は３記
載の膨出部を形成したコラムコアにおいて、コラムコア
の上端部に位置する膨出部の上側外隅部及び下端部に位
置する膨出部の下側外隅部並びに中間部に位置する膨出
部の上下少なくとも一方の外隅部に開先が形成されてい
ることを特徴とする。請求項６記載の発明は、請求項１
〜５のいずれか一に記載した、膨出部を形成したコラム
コアにおいて、コラムコアの膨出部は、コラム本体の内
側と外側の双方に、又は内側にのみ、又は外側にのみ形
成されていることを特徴とする。

【００１３】請求項７記載の発明に係る膨出部を形成し
たコラムコアを利用した鋼構造ユニットは、鋼管柱と鉄
骨梁との接合部に使用するコラムコアには、これと接合
する鉄骨梁の上下のフランジと対応する位置に、前記フ
ランジを接合するダイアフラムとして必要な軸線方向の
厚さ及び水平方向の膨出量による膨出部が形成されてい
ること、及び前記の各膨出部に鉄骨梁のフランジが溶接
接合されていることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明に係る膨出部
を形成したコラムコア１の実施形態を、図１により説明
する。このコラムコア１は、上下の鋼管柱４、５を一連
に接合し、更に左右の鉄骨梁６、７を接合するためのブ
ラケット２、３を用意する柱梁接合用継手として実施さ
れる。

【００１５】当該コラムコア１は、上下の鋼管柱４、５
とほぼ同径で同等な厚さ、そして、左右の鉄骨梁（Ｈ形
ブラケット２、３）の上下のフランジのせいｈと同じ高
さとした管体の上下の端部位置に、鉄骨梁の上下のフラ
ンジ２０、２１または３０、３１を接合するダイアフラ
ムとして必要な軸線方向の厚さｔ、及び水平方向の膨出
量ｎによる膨出部１０、１１が一体的に形成された構成
である。膨出部１０、１１が従来一般のダイアフラムと
同じ働きをして溶接接合部の強度及び応力の伝達機能が
十分に確保される。上端部の膨出部１０には上側外隅部
に開先１０ａが形成され、下端部の膨出部１１には、下
側外隅部に、鉄骨梁のフランジを溶接するのに適切な角
度の開先１１ａが形成されている（請求項４記載の発
明）。

【００１６】上記したコラムコア１の製作方法、特に上
下の端部に膨出部１０、１１と開先１０ａ，１１ａを形
成する成形方法としては、既往の汎用技術である鋳造法
又は鍛造法等によって管体と合一に膨出部１０、１１を
成形する方法の実施が可能である。或いはコラムコアと
して製作するべく用意した鋼管の上下端のダイアフラム
を必要とする部位に、同鋼管の軸線に対し直交する全周
部位を高周波誘導加熱法により赤熱状態まで加熱し、同
時に同鋼管の軸方向に圧縮力を加えるアプセット成形法
により所謂「据込み」の原理により一部分のみを膨らま
せる成形法（例えば上述の特開平２−７５４３８号公
報、及び特開平４−１７９７５４号公報に記載された技
術を参照）を実施することもできる。前記アプセット成
形法により膨出部を成形する場合に、アプセット用金型
を使用することにより、膨出部１０、１１の軸線方向の
厚さｔ、及び水平方向の膨出量ｎはもとより、開先１０
ａ、１１ａも同時に精度良く形成することができる。

【００１７】次に、請求項２記載の発明に係る膨出部を
形成したコラムコアの実施形態を、図２と図３により説
明する。このコラムコア１は、せいがｈとｈ’のように
大小に異なるＨ形ブラケット２と３’を溶接接合する柱
梁接合用継手として好適に実施される。このコラムコア
１も、梁せいが大きい左側のＨ形ブラケット２の上下の
フランジ２０、２１のせいｈに対応する上下の端部位置
に、上記図１の実施形態と同様の膨出部１０、１１が形
成されているほか、右側のせいｈ’が小さいＨ形ブラケ
ット３’の下フランジ３１’と対応する中間位置にも、
同下フランジ３１’を接合する中間部の膨出部１２が、
やはりダイアフラムとして必要な軸線方向の厚さｔ、及
び水平方向の膨出量ｎを有するものとして形成されてい
る。

【００１８】従って、このコラムコア１を使用すると、
図２、３に示したように、せいがｈとｈ’のように大小
に異なる左右のＨ形ブラケット２、３’は、各膨出部１
０、１１、１２を利用して容易に溶接接合できる。せい
が更に異なる鉄骨梁の接合が予定される場合には、中間
位置の膨出部１２の個数及び位置を更に増やして対処す
ることができる。本実施例の場合にも各膨出部１０、１
１、１２の外隅に開先１０ａ，１１ａ、１２ａを形成す
ることは図１の実施例と同じである（請求項５記載の発
明）。

【００１９】次に、請求項３記載の発明に係るコラムコ
ア１の実施形態を、図４により説明する。このコラムコ
ア１における上下の端部位置の膨出部のうち下端の膨出
部は軸線方向の長さｓが必要十分に長い膨出部１３とし
て形成されている。したがって、このコラムコア１の使
用法としては、下端の長い膨出部１３を利用することに
より、梁せいがｈとｈ’のように大小に異なる左右のＨ
形ブラケット２と３’の下側フランジ２１と３１’を共
通に合理的に簡単に溶接接合することができる。

【００２０】図４に示した例の場合、下側の長い膨出部
１３に開先を形成していないが、必要に応じて、この膨
出部１３の上下の外隅部に適正な開先を一体的に形成し
て実施することもできる（請求項４記載の発明）。上述
したようにコラムコア１の各膨出部に開先を形成してお
けば、Ｈ形ブラケット２、３のフランジ２０、２１、３
０、３１に開先加工する面倒な作業を省ける。また、Ｈ
形ブラケット２、３の各フランジは、コラムコアの該当
する膨出部１０、１１、１２、１３へ溶接接合する際、
作業員は工場等で常に下向き姿勢で溶接作業を行うこと
ができる。即ち、Ｈ形ブラケット２、３の上フランジ２
０、３０の溶接は、図示した姿勢のまま、その上方から
下向き溶接を行える。また、Ｈ形ブラケット２、３の下
フランジ２１、３１の溶接は、コラムコアとＨ形ブラケ
ットの天地を逆にすることにより、やはり下向き溶接を
行うことができる。こうして常に理想的な下向き姿勢の
溶接作業を行えるから、効率よく高品質な柱梁接合用の
鋼構造ユニットを工場加工として製作することができ
る。こうして請求項６記載の鋼構造ユニットは、上述し
た各コラムコア１へ鉄骨梁（Ｈ形ブラケット２、３又は
３’）を、膨出部１０、１１、１２、１３を利用して溶
接接合したものとして実施される。

【００２１】

【実施例】上記した各実施形態のコラムコア１は、一例
として５００ｍｍのせいｈを有するＨ形ブラケット２、
３と同一高さに形成されている（図１参照）。ブラケッ
ト２、３、３’は、最終的に接合される鉄骨梁６、７
（図１参照）と各々同一仕様のＨ形鋼で製作されてい
る。

【００２２】各コラムコア１の膨出部１０、１１の成形
と同時に、または後加工として開先１０ａ、１１ａも同
時に形成する。前記膨出部１０、１１を、ダイアフラム
として必要な軸線方向の厚さｔ、及び水平方向の膨出量
ｎに成形する一例として、Ｈ形ブラケット２、３のフラ
ンジ厚が１６ｍｍ、同幅寸が２００ｍｍの場合に、膨出
部１０、１１の軸線方向の厚さｔは５０ｍｍ、膨出量ｎ
は当該コラムコア１の管壁の内外方向に略均等な突出割
合として全膨出量を４０ｍｍ位とされる。

【００２３】膨出部１０〜１３の外隅に形成される開先
１０ａ、１１ａの開先角度は、フランジの溶接の容易性
を考慮して３５度とされている。図２と図３に示したコ
ラムコア１における中間部の膨出部１２も大体上記と同
様な大きさ、形状に形成され、この膨出部１２の外隅に
も開先１２ａが形成される。この中間部の膨出部１２の
位置は、図２、３における右側のせいが小さいＨ形ブラ
ケット３’（ｈ’は４００ｍｍ）の下フランジ３１’を
溶接が可能なように、当該コラムコア１の下端から１０
０ｍｍ上方の位置、つまり、前記ブラケット３’の下フ
ランジ３１’と同一レベルに形成されている。この中間
部の膨出部１２の個数は、更に梁せいが異なる複数の鉄
骨梁を接合する場合には、それに対応できるように更に
複数（必要な個数）形成して実施する。

【００２４】図４に示したコラムコア１の軸線方向に長
い下側の膨出部１３の軸線方向の長さｓは、１５０ｍｍ
である。この膨出部１３は、図４に示した例では、せい
がｈとｈ’のように大小に異なる左右のＨ形フランジ２
及び３’の下フランジ２１と３１の接合用として共通に
使用している。同様に上側の膨出部１０についても、梁
せいが異なる鉄骨梁の溶接に対応するべく、軸線方向に
長く形成して実施することもできる（図示は省略）。

【００２５】

【発明のバリエーション】 次に、図５には、本発明の更
なるバリエーションとしてノンスカラップ溶接工法の実
施形態を示している。このコラムコア１は、膨出部１
０、１１の軸線方向の厚さｔが、鉄骨梁のフランジ厚さ
５０ｍｍに比して遙かに大きい場合、図５Ｂのように、
膨出部１０の開先１０ａを利用すると裏当て金の必要の
ない溶接が可能となることに着眼している。

【００２６】そこで前記の事実を積極的に応用して、Ｈ
形ブラケット２、３の溶接部にスカラップを形成せずに
実施する。即ち、各ブラケット２、３のウエブの内端部
は、コラムコア１の外壁面及び上下の膨出部１０、１１
の外側面に沿って５ｍｍ程度の隙間９を有する仕口形状
とする。そして、図５Ｂのように各Ｈ形ブラケットのフ
ランジ２０、３０の内端部を膨出部１０、１１と溶接す
ると共に、前記隙間９も連続隅肉溶接で接合する。この
実施形態によれば、スカラップ加工の手間が省け、スカ
ラップに起因する脆弱さ（破損）を回避できるほか、裏
当て金も必要なくすることができる。

【００２７】上記図１〜図５に示した各実施形態及び実
施例のコラムコア１は、その膨出部１０〜１３がいずれ
もコラムコア本体部分を中心として水平方向の内側及び
外側の双方向へ膨出した構成（所謂既往の通しダイアフ
ラムに似た構成）になっているが、この限りではない。
膨出部が既往の内ダイアフラムに似て内側にのみ膨出し
た構成、又は逆に既往の外ダイアフラムに似て外側にの
み膨出した構成でも全く同様に実施することができ、同
様の作用効果を得ることができる（請求項６記載の発
明）。

【００２８】

【本発明が奏する効果】請求項１〜６記載の発明に係る
膨出部を形成したコラムコアによれば、梁せいが同一の
複数の鉄骨梁の溶接接合に適用できることは勿論、梁せ
いが異なる複数の鉄骨梁も簡単に効率よく溶接接合でき
る。しかも全て下向き姿勢で溶接接合を行えるから、高
品質で精度の良い鋼構造ユニット（請求項７記載の発
明）の製造に寄与する。

【００２９】また、請求項４、５記載の発明に係る膨出
部を形成したコラムコアによれば、予め膨出部の外隅に
開先加工が施されているから、別途鉄骨梁へ開先を加工
する手間が省け、低コスト化、短工期化が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】膨出部を形成したコラムコアを使用状態で示し
た断面図である。

【図２】梁せいが異なる鉄骨梁の接合に対応可能なコラ
ムコアを示した斜視図である。

【図３】図２のコラムコアの使用状態を示した断面図で
ある。

【図４】下側に軸線方向に長い膨出部を形成したコラム
コアの使用状態を示した断面図である。

【図５】Ａはノンスカラップ溶接工法の実施形態を示し
たコラムコアの断面図、Ｂは膨出部の拡大図である。

【図６】従来の通しダイアフラム型コラムコアの使用状
態を示した断面図である。

【図７】Ａ、Ｂは梁せいが異なる場合の溶接接合部を示
した従来例の断面図である。

【図８】従来の鋼管柱を示した斜視図である。

【符号の説明】

１ コラムコア １０、１１、１２、１３ 膨出部 １０ａ、１１ａ、１２ａ 開先 ｔ 厚さ ｎ 膨出量 ｗ 幅寸 ２、３、３’ブラケット ２０、３０、３０’上フランジ ２１、３１、３１’下フランジ ４、５ 鋼管柱 ６、７ 鉄骨梁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼管柱と鉄骨梁との接合部に使用するコラ
   ムコアにおいて、接合する鉄骨梁の上下のフランジと対
   応する位置に、前記フランジを接合するダイアフラムと
   して必要な軸線方向の厚さ及び水平方向の膨出量による
   膨出部が形成されていることを特徴とする、膨出部を形
   成したコラムコア。
2. 【請求項２】鋼管柱と鉄骨梁との接合部に使用するコラ
   ムコアにおいて、接合する鉄骨梁の上下のフランジと対
   応する上下の端部位置に、前記フランジを接合するダイ
   アフラムとして必要な軸線方向の厚さ及び水平方向の膨
   出量による膨出部が形成されていると共に、梁せいが異
   なる他の鉄骨梁のフランジと対応する位置にも、前記フ
   ランジを接合するダイアフラムとして必要な軸線方向の
   厚さ及び水平方向の膨出量による中間部膨出部が形成さ
   れていることを特徴とする、膨出部を形成したコラムコ
   ア。
3. 【請求項３】少なくとも１つの膨出部がコラムコアの軸
   線方向に長く形成されていることを特徴とする、請求項
   １又は２記載の膨出部を形成したコラムコア。
4. 【請求項４】コラムコアの上端部に位置する膨出部の上
   側外隅部及び下端部に位置する膨出部の下側外隅部に開
   先が形成されていることを特徴とする、請求項１又は３
   記載の膨出部を形成したコラムコア。
5. 【請求項５】コラムコアの上端部に位置する膨出部の上
   側外隅部及び下端部に位置する膨出部の下側外隅部並び
   に中間部に位置する膨出部の上下少なくとも一方の外隅
   部に開先が形成されていることを特徴とする、請求項２
   又は３記載の膨出部を形成したコラムコア。
6. 【請求項６】コラムコアの膨出部は、コラムコア本体の
   内側と外側の双方に、又は内側にのみ、又は外側にのみ
   形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいず
   れか一に記載した、膨出部を形成したコラムコア。 【請求項７】鋼管柱と鉄骨梁との接合部に使用するコラ
   ムコアには、これと接合する鉄骨梁の上下のフランジと
   対応する位置に、前記フランジを接合するダイアフラム
   として必要な軸線方向の厚さ及び水平方向の膨出量によ
   る膨出部が形成されていること、及び前記の各膨出部に
   鉄骨梁のフランジが溶接接合されていることを特徴とす
   る、膨出部を形成したコラムコアを利用した鋼構造ユニ
   ット。