TW202146130A - 梁柱接合部用的方形鋼管及使用該鋼管的梁柱接合構造體、及方形鋼管的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明的課題，在於對於方形鋼管柱與鋼梁接合之梁柱接合部用的方形鋼管，一面確保與鋼梁之接合上能夠利用的壁厚，同時縮小角部的曲率半徑，並抑制在方形鋼管之斷面的平坦部上產生翹曲變形。 本發明的方形鋼管，是設成：與管軸方向垂直之斷面的4邊平坦部的邊長L及壁厚t是滿足L/t≦10.5的關係，並且上述斷面的4個角部之中的1個以上的曲率半徑C相對於上述平坦部的壁厚t是滿足C/t≦0.8的關係。

Description

梁柱接合部用的方形鋼管及使用該鋼管的梁柱接合構造體、及方形鋼管的製造方法

本發明，是關於在梁柱接合部所使用的方形鋼管及使用該鋼管的梁柱接合構造體、及方形鋼管的製造方法。

作為在方形鋼管接合H型鋼梁等之鋼梁而形成梁柱接合部的方法，有橫隔板工法及無橫隔板工法。橫隔板工法是將橫隔板安裝在方形鋼管內部、或是對外部安裝，藉由以使於其安裝位置對齊之方式安裝鋼梁之翼緣(flange)來保證進行一體化後之構造體的強度。橫隔板工法必須對鋼管內外部的橫隔板熔接。並且，若不能精度良好地使安裝位置有各式各樣變化之鋼梁的翼緣位置與橫隔板位置對齊一致的話，就無法取得必要的性能。因此，橫隔板在安裝上必要的接合部較多，而且，為了精度良好地安裝就必須花費莫大的作業時間和成本。

另一方面，近年中，相對於橫隔板工法的課題，不需要橫隔板之無橫隔板工法的利用日益增加。在此無橫隔板工法中，藉由對於方形鋼管之斷面平坦部的邊長，設成適切之較厚的壁厚，能夠以不設橫隔板的方式承受由接合於方形鋼管的鋼梁所施加的應力，以謀求減少接合處來降低作業時間和成本。於無橫隔板工法所利用的方形鋼管，對於其平坦部的邊長，必須要有適切之較厚的壁厚、以及用以接合鋼梁之平坦部的邊長。現在，在無橫隔板工法中所利用的方形鋼管是由以下的數種製造方法所供給。

鑄造法，是將熔鋼灌入適切之形狀的鑄模來製造方形鋼管的方法(專利文獻1)。

又，藉由熔接使具有適切之壁厚的L型、或是槽型的形鋼一體化來製得方形鋼管的方法為周知(專利文獻2)。

再者，以相對於外周長，能夠增厚壁厚的無縫鋼管為母材，由方形的孔模軋輥所進行的熱軋來製得方形鋼管的方法亦為周知(專利文獻3)。

又，於專利文獻4中，對於將在斷面角部具有曲率的方形鋼管與H形鋼的翼緣予以熔接後之接合構造所使用的方形鋼管，記載有「作為方形鋼管10之斷面角部16的曲率半徑R，例如可以使用R=0.2t～3.5t左右(t為壁厚)的方形鋼管。」(段落[0033])。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特公昭49-17451號公報 專利文獻2：日本發明專利第4968679號公報 專利文獻3：日本發明專利第3308848號公報 專利文獻4：日本特開2016-160678號公報

[發明所欲解決的問題]

然而，在作為先行技術的鑄造法、或是熔接L型、槽型鋼的方法、或是以無縫鋼管為母材進行熱間方形成形的方法中有幾個問題。

首先，鑄造法基本上是1個單位的製造，又，在形狀有變化的情形時，必須重新製造鑄模。因此，會有難以大量生產、成本較高的問題。

熔接L型、槽形鋼的方法，雖有廉價且能夠以大量取得各式各樣尺寸之規格品的形鋼為母材的優點，不過要當作方形鋼管進行一體化時就必須熔接，再者由於外周長為較小尺寸，為了確保強度而必須於內面熔接時，就必須將方形鋼管橫剖切斷出能夠內面熔接的長度。因此，會有熔接開始位置的接合品質惡化、或是伴隨莫大的作業勞力致使成本增加的問題。又，為了在方形鋼管接合鋼梁，因此必須對熔接部的隆起進行整平，因此亦導致在施工現場的作業負荷增加。

以無縫鋼管作為母材藉由熱軋來製得方形鋼管的方法，作為母材的無縫鋼管有各式各樣的外周長、壁厚尺寸因而能夠大量生產。並且，具有：可將使用方形成形用的方形孔模軋輥的熱定型壓延生產線與母材的無縫鋼管製造生產線直接連結的優點；還有僅藉由變更軋輥形狀或是軋輥輥縫(roll gap)就能夠製造各式各樣的方形鋼管形狀的優點。另一方面，藉由熱成形對無縫鋼管進行方形成形之情形時，雖是將圓形的鋼管擠壓成形於方形的孔模軋輥，不過基本上是利用沿著孔模軋輥形狀之管的彎曲變形，來進行僅藉由從外表面的壓延來進行閉斷面方形形狀的成形。因此，相較於形狀自由度較高的鑄造法、或是相較於熔接L型或槽形鋼後藉由減厚壓延而填滿於孔模軋輥的方法，無縫鋼管的方形成形是難以使材料往孔模角部流入，因而會造成角部的曲率半徑變大。特別是，對壁厚(L/t≦10.5)的鋼管進行方形成形時，要縮小角部的曲率半徑是極為困難的。

利用於梁柱接合部的方形鋼管中，會有將鋼梁對方形鋼管的接合進行至方形鋼管的角部附近之情形，當方形鋼管的角部曲率較大時，在構造物的設計或者接合後的強度上會產生問題。為了縮小角部的曲率半徑而當對孔模軋輥擠入較大的母材管時，除了會有壓延機無法咬入之製造上的問題之外，也會在方形鋼管的平坦部產生翹曲變形，因而在對平坦部進行鋼梁熔接時產生問題。總之，由於角部的曲率半徑與平坦部形狀上有其問題因此使用途受到限定。

本發明，有鑑於上述問題，其目的在於提供一種梁柱接合部用的方形鋼管、以及使用此種方形鋼管的梁柱接合構造體，該方形鋼管是具有能夠與鋼梁接合而利用在方形鋼管柱的外周長與壁厚，其角部的曲率半徑較小，且產生在斷面之平坦部的翹曲變形受到抑制之梁柱接合部用的方形鋼管。又，其目的在於提供一種方形鋼管的製造方法，其能夠廉價且大量地生產：角部的曲率半徑較小，產生在斷面之平坦部上的翹曲變形受到抑制，並且在方形鋼管的外周部不會有由熔接所形成之隆起部的梁柱接合部用的方形鋼管。 [解決問題的技術手段]

在此，本發明為了解決上述課題而採用以下的手段。

(1)一種梁柱接合部用的方形鋼管，是方形鋼管柱與鋼梁之梁柱接合部用的方形鋼管，其特徵為：與管軸方向垂直之斷面的4邊平坦部的邊長L(mm)及壁厚t(mm)是滿足L/t≦10.5的關係，並且上述斷面的4個角部之中的1個以上的曲率半徑C(mm)相對於上述平坦部的壁厚t是滿足C/t≦0.8的關係。

(2)如(1)所述之梁柱接合部用的方形鋼管，其中，在上述4邊之中的1邊以上，上述平坦部的翹曲量R(mm)及上述邊長L是滿足R/L≦0.008的關係。

(3)如(2)所述之梁柱接合部用的方形鋼管，其中，在上述4邊之中的所有邊，上述平坦部的上述翹曲量R及上述邊長L是滿足R/L≦0.008的關係。

(4)如(1)至(3)中之任一項所述之梁柱接合部用的方形鋼管，其中，4個上述角部之所有角部的上述曲率半徑C相對於上述平坦部的上述壁厚t，是滿足C/t≦0.8的關係。

(5)如(1)至(4)中之任一項所述之梁柱接合部用的方形鋼管，其中，上述方形鋼管的母材為無縫鋼管。

(6)如(1)至(5)中之任一項所述之梁柱接合部用的方形鋼管，其中，上述方形鋼管為方形熱成形鋼管。

(7)一種梁柱接合構造體，其特徵為：將(1)至(6)中之任一項所述之梁柱接合部用的方形鋼管使用於梁柱接合部。

(8)一種方形鋼管的製造方法，是利用方形孔模軋輥將母材鋼管以熱成形為方形，藉此製造(1)至(6)中之任一項所述的梁柱接合部用的方形鋼管之方形鋼管的製造方法，其特徵為：藉由上述方形孔模軋輥的輥緣部來成形上述方形鋼管的上述角部時，以夾持將成為該角部的部分之方式進行而使上述方形孔模軋輥的表面開始與上述母材鋼管的外周接觸的2個接觸開始點之間的上述外周的長度LC(mm)、及從在上述方形孔模軋輥的上述表面上的上述接觸開始點至上述輥緣部為止的長度LR(mm)、以及在上述方形孔模軋輥的軋輥間隔成為最小之位在軋輥軸中心位置處之作為上述輥緣部之間隙的軋輥輥縫G(mm)，是以滿足下述數式(1)之關係的方式進行壓延。

1.25LC≧2LR＋G/sinθ       (1) 在此，θ是在上述軋輥軸中心位置上，從上述方形孔模軋輥的孔底朝向上述輥緣部側延伸的上述表面，相對於形成上述輥緣部的面所夾的角度。

(9)如(8)所述之方形鋼管的製造方法，其中，藉由滿足上述數式(1)之關係的1次以上的壓延來成形上述方形鋼管的4個上述角部的所有角部。 [發明效果]

根據本發明，由於一面確保較大的壁厚，一面縮小角部的曲率半徑，可以因應構造體的設計來接合各種尺寸的鋼梁，因此可以適切地作為梁柱接合部用的方形鋼管來使用。又，由於使在方形鋼管的平坦部中的翹曲變形的產生受到抑制，所以在將鋼梁接合於方形鋼管時不會產生障礙。

又，根據本發明的製造方法，可以廉價且安定地大量生產梁柱接合部用的方形鋼管，其角部的曲率半徑較小，再者於柱外周部上沒有由熔接部所形成的隆起部，且與鋼梁的接合性優秀。

以下，參照圖面，說明本發明的實施形態。

如第1圖及第2圖所示，本發明之實施形態(以下稱為「本實施形態」)的梁柱接合部用的方形鋼管1，是在方形鋼管柱與鋼梁2、3的梁柱接合部中作為方形鋼管柱所使用。方形鋼管1，在以與管軸方向垂直之斷面的4邊的平坦部11作為邊長L(mm)時，該平坦部11係於1/2L位置中具有壁厚t(mm)及翹曲量R(mm)。又，方形鋼管1之斷面的4個角部12，具有曲率半徑C(mm)。

對於本實施形態之梁柱接合部用的方形鋼管1的材料，主要是使用一般構造用鋼材或碳鋼。不過，方形鋼管1在被使用在必須要有強度的用途、或是必須要有耐蝕性能之特殊用途之情形時，並不限於此，只要從能夠實施熱軋的鋼材之中，考量用途及成本來選擇材料即可。

在本實施形態的方形鋼管1中，為了在將鋼梁2、3接合於方形鋼管1時不會產生障礙，因而在4邊的平坦部11及4個角部12之任一外表面上，都沒有由熔接或者機械性接合所產生的隆起部。在此，即使在方形熱成型前的母材鋼管具有由熔接或是機械性接合部亦無妨。亦即，於管形狀成形後具有伴隨熔接的隆起部之熔接管或是電阻焊鋼管，亦可作為母材鋼管來利用。此乃由於母材鋼管將被加熱至熱加工溫度區域，因此接合部與其他部分的材料會被均質化。又，當藉由孔模熱軋對外表面進行方形壓延時，由於伴隨接合產生的隆起部會沿著孔模軋輥形狀平滑地變形，所以在作為梁柱接合部用的方形鋼管1來利用時，無益之外表面的隆起部就不復存在。

於本實施形態中，若以沒有接合部的無縫鋼管作為母材鋼管來利用時，則更為理想。當以無縫鋼管作為母材鋼管來利用時，由於對於外周長而言易於製造壁肉的母材鋼管，所以易於確保作為梁柱接合部用的方形鋼管1時所必要的強度。又，由於無縫鋼管的製造是在熱加工溫度區域所進行，所以易於與其後之由方形孔模軋輥所進行的熱軋形成連續化作業，所以在製造性上較為優秀。

本實施形態的方形鋼管1，是被考慮作為在方形鋼管柱與鋼梁2、3之梁柱接合部中的方形鋼管柱來使用，與管軸方向垂直之斷面的4邊平坦部11的邊長L及壁厚t得滿足L/t≦10.5的關係。如第2圖所示，於方形鋼管1的平坦部11，接合有：具有平坦部11的邊長L以下之寬度W的鋼梁2、3。鋼梁2、3，是會有將其中央，對準於平坦部11的邊長L的中央位置1/2L而接合之情形(鋼梁3)，也會有將其中央，偏倚於平坦部11之兩側的角部12的任一方而接合之情形(鋼梁2)。無論在哪一種接合形式中，都會有伴隨著梁柱接合而產生的應力或扭轉力矩施加於方形鋼管1，相對於此等的外力，對梁柱接合構造體而言，必須要能夠具有充分的承受耐力是重要的。

本實施形態的梁柱接合部用的方形鋼管1的平坦部11，為了能夠作為不實施橫隔板工法等之補強的梁柱接合部用的方形鋼管1來使用，是具有因應接合於方形鋼管1的鋼梁2、3，而能夠確保適切的接合面長度的邊長L、以及能夠確保適切的接合強度的壁厚t。

本發明者們，在如此之方形鋼管1的熱軋製造過程中，著眼於：在將鋼管成形為方形的過程中，平坦部11的壁厚t會變得比角部12的壁厚還薄，並發現到只要製成該較薄的平坦部11的壁厚t與邊長L能夠滿足L/t≦10.5之關係的方形鋼管1的話，對於能夠接合於方形鋼管1之各種尺寸的鋼梁2、3，就能夠製出在鋼梁2、3接合後相對於外力具有充分承受耐力的梁柱接合部構造體。

又，由於平坦部11的壁厚t較厚時，作為構造體的強度就更加提高，因此從取得充分強度的觀點而言，L/t的值以在8.33以下為佳。又，當平坦部11的壁厚t增加時，由於從方形鋼管1的重量增加，必須要有承受較高變形荷重的生產設備，考量到生產成本，因此L/t的值以6.66以上為佳。

於本實施形態的方形鋼管1中，將角部12的曲率半徑C作成適切的大小，使之能夠作為梁柱接合部用的方形鋼管1來使用此點上也是很重要。如第2圖所示，在梁柱接合部中，由於是在具有邊長L的平坦部11接合具有寬度W的鋼梁2、3，所以在接合寬度W較大的鋼梁3之情形時、或是帶有偏倚於方形鋼管1的角部12側而接合鋼梁2之情形時，都必須要縮小方形鋼管1與鋼梁2、3的面落差D。

本發明者們，對上述的梁柱接合部所必要之角部12的曲率半徑C進行精心檢討後之結果，發現到與方形鋼管1的管軸方向垂直之斷面的角部12的曲率半徑C，相對於平坦部11的壁厚t，若能作成滿足C/t≦0.8之關係的方形鋼管1的話，就能取得方形鋼管1與鋼梁2、3的面落差D較小的梁柱接合部。具體而言，對於角部12的曲率半徑C，是構思到一方面滿足C/t≦0.8的關係，同時使用藉由方形孔模軋輥以熱軋進行成形的手法，藉由作成在外周部沒有由熔接等而形成之隆起的狀態，可以很適合地利用作為梁柱接合部用的方形鋼管1。

由於C/t之值儘可能較小者，可以較長地確保能夠接合鋼梁2、3之平坦部11的邊長L，所以C/t之值以在0.55以下為佳。又，以熱軋方式是難以將C/t之值製成為0，例如在最終製程中若必須機械加工將會使成本增加。因此，在兼顧施工性及成本的觀點上，C/t之值是以0.25以上為佳。

又，只要在4個角部12當中的1個以上滿足C/t≦0.8的關係即可、還是必須在4個角部12的所有角部都滿足C/t≦0.8的關係，是可以因應要施工的構造體中安裝於梁柱接合部之鋼梁2、3的數量或位置來改變。例如，使1根鋼梁2靠近1個角部12來安裝之情形下，只要使1個角部12滿足上述的關係。在本實施形態中，是因應施工條件，使4個角部12當中的1個以上的曲率半徑C得以滿足C/t≦0.8的關係。

於本實施形態中，再者，以適切地管理在方形鋼管1之與鋼梁2、3的接合面的平坦部11的翹曲量R為佳。

若平坦部11的翹曲量R變大時，則鋼梁2、3的接合面的接合強度降會降低、或是難以取得接合後之方形鋼管1與鋼梁2、3之間的直角接合形態，因而牽連到施工成本或工期的增加。平坦部11之翹曲量R的管理範圍，是因應用以安裝鋼梁2、3之方形鋼管1的平坦部11的邊長L而決定，只要滿足R/L≦0.008的關係，就可以在將鋼梁2、3接合於方形鋼管1時，沒有問題地進行施工。由於平坦部11的翹曲量R越小在施工上越佳，所以R/L之值是以管理在0.005以下為佳。又，以熱軋方式是難以將平坦部11的翹曲量R製成為0，例如在最終製程中若必須機械加工將會使成本增加。因此，在兼顧施工性及成本的觀點上，R/L之值是以管理於0.003以上為佳。

又，只要在4邊中的1邊以上使平坦部11的翹曲量R及邊長L滿足R/L≦0.008的關係即可、還是必須在4邊的所有邊皆使平坦部11滿足R/L≦0.008的關係，是可以因應要施工的構造體中安裝於梁柱接合部之鋼梁2、3的數量或位置來改變。因此，在本實施形態中，是因應施工條件使4邊當中的1邊以上之平坦部11的翹曲量R，得以滿足R/L≦0.008的關係。

對於本實施形態之方形鋼管的製造方法，參照第3圖進行說明。為了安定地製造滿足L/t≦10.5及C/t≦0.8之關係的方形鋼管1，作為母材，可以利用具有與方形鋼管1之平坦部11的壁厚t相同壁厚，且具有方形鋼管1的外周長度以上之外周長度的母材鋼管10。對於該母材鋼管10，在由方形孔模軋輥5以熱軋壓延外徑方式進行方形成形時，藉由以滿足以下的數式(1)之關係的條件進行成形，可以取得：不僅滿足L/t≦10.5及C/t≦0.8的關係，同時於周方向上不會產生起因於熔接等之隆起部或者材料的不均勻等的方形鋼管1。

1.25LC≧2LR＋G/sinθ       (1) 本發明者們，查明至今為止之藉由方形孔模軋輥所進行的熱軋成形中，難以安定地滿足成為梁柱接合部用的方形鋼管所必須之L/t及C/t之值的範圍的成形機制，並依據該實際觀察到的知識而構思出本發明之方形鋼管的製造方法。

在由以往的方形孔模軋輥進行成形中，是利用方形孔模軋輥之孔底的角部來成形方形鋼管的角部。也就是，對斷面為圓形的母材鋼管，藉由以沿著方形孔模軋輥的孔底之方式施予彎曲變形而成形角部。但是，如此地利用彎曲變形的製造方法中，與板的彎曲加工同樣地，於彎曲部分必定產生曲率半徑C，且難以縮小該曲率半徑。此是由於利用彎曲變形之方法的原理上，材料完全不會流入方形孔模軋輥的孔底的角部，使得方形孔模軋輥之孔底的角部形狀完全不會被轉印在方形鋼管。又，為了取得作為梁柱接合部用的方形鋼管1所必要的L/t之值而將壁厚t加厚時，會造成方形鋼管之角部的曲率半徑C增大。因此，在藉由以往的方形孔模軋輥所進行的成型中，是難以安定地滿足作為梁柱接合部用的方形鋼管所必要的L/t及C/t之值的範圍。

在此，本發明者們轉換想法，構思出不在方形孔模軋輥5的孔底成形方形鋼管1的角部12，而是在輥緣部5f成形。在本發明中，是與在方形孔模軋輥的孔底使鋼管彎曲變形之至今為止的製造方法不同，而是使母材鋼管10的外周與方形孔模軋輥5的表面，在軋輥壓延送入側接觸，藉由在兩者開始接觸的點(以下稱為「接觸開始點」。請參照第3圖的接觸開始點5a)產生的摩擦力來使母材鋼管10與方形孔模軋輥5固定。

以下說明上述數式(1)中之各幾何學上的參數的定義。LC(mm)，是在成形方形鋼管1的角部12時，方形孔模軋輥5以夾持將成為角部12的部分之方式與表面母材鋼管10之外周開始接觸的2個接觸開始點5a之間之母材鋼管10的外周長度(請參照第3圖的A-A斷面)。又，LR(mm)，是在方形孔模軋輥5的表面上之從接觸開始點5a至輥緣部5f為止的長度(請參照第3圖的B-B斷面)。在此，母材鋼管10的外周上的接觸開始點5a，是與方形孔模軋輥之表面上的接觸開始點5a一致。

又，G(mm)，是方形孔模軋輥5的軋輥輥縫，也就是，方形孔模軋輥5的軋輥間隔成為最小之位在軋輥軸中心位置中之輥緣部5f的間隙。亦即，軋輥輥縫G，相對於在壓延送入側之輥緣部5f的間隙RD(mm)，存在RD＞G的關係。θ，是在軋輥軸中心位置上，從方形孔模軋輥5的孔底朝向輥緣部5f延伸之方形孔模軋輥5的表面，相對於形成輥緣部5f的面所夾的角度。

於本實施形態的製造方法中，由於接觸開始點5a必定形成在軋輥壓延送入側，母材鋼管10與方形孔模軋輥5的接觸開始點5a是藉由壓延反作用力所固定，所以從壓延送入側到送出側，2個接觸開始點5a之間的母材鋼管10的外周長度，會一直維持在LC沒變。

相對於此，對母材鋼管10的外周之中的2個接觸開始點5a之間的部分進行壓延之方形孔模軋輥5的表面長度，是由上述LR與輥緣部5f之間的間隙所構成。在此，位在壓延送入側之輥緣部5f的間隙RD，是比位在軋輥軸中心位置之輥緣部5f的間隙更大(RD＞G)，輥緣部5f的間隙是隨著壓延的進行而變小。然後，在軋輥間隔變成最小的軋輥軸中心位置中，對母材鋼管10的外周之中的2個接觸開始點5a之間的部分進行壓延之方形孔模軋輥5的表面長度，成為2LR＋G/sinθ(請參照第3圖的B-B斷面圖)。

本發明，是著眼於以上的點所研創的。

亦即，上述數式(1)，是限定了：在方形孔模軋輥5的軋輥間隔成為最小的軋輥軸中心位置中，母材鋼管10的外周之中的2個接觸開始點5a之間之部分的長度LC的1.25倍，是相當於將母材鋼管10的該部分予以壓延之方形孔模軋輥5的表面的長度之2LR＋G/sinθ的值以上。並且，若能滿足上述數式(1)的關係的話，在母材鋼管10側供壓延的外周長度LC，會成為相當於對該部分之母材鋼管10進行壓延的方形孔模軋輥5的表面長度之2LR＋G/sinθ的0.8倍以上，使得母材鋼管10的外周80%以上被擠入方形孔模軋輥5之輥緣部5f的間隙而形成方形鋼管1的角部12。因此，方形鋼管1之角部12的曲率半徑C，相對於方形鋼管1之平坦部11的壁厚t，可以安定地滿足C/t≦0.8的關係。

亦即，在本發明中，由於不利用如以往的製造方法般的彎曲變形，所以無關於母材鋼管10的壁厚或是外徑，只要滿足數式(1)的關係，藉由使母材鋼管10的外周被擠壓流入方形孔模軋輥5之輥緣部5f的間隙，對於方形鋼管1之角部12的曲率半徑C，由於可以安定地滿足C/t≦0.8的關係，所以也能夠安定地滿足作為梁柱接合部用的方形鋼管1所必要之L/t≦10.5的關係。

再者，在利用彎曲變形之以往的製造方法中，由於是對孔模軋輥擠入較大的原材料管，使材料沿著孔模變形的原理，所以在平坦部11會引起較強的周方向壓縮變形，因而使平坦部11的翹曲量R容易變得較大，而無法安定地滿足R/L≦0.008。在本發明中，只要滿足數式(1)的關係，並沒有限制作為母材之原材料管的形狀。總之，可以避免對平坦部11過大的周方向壓縮變形，能夠安定地滿足R/L≦0.008。

在本實施形態的方形鋼管1中，4個角部12之中，在滿足上述數式(1)的關係的角部12，便可發揮上述的效果。因此，因應方形鋼管1的用途，對於有必要滿足角部12的曲率半徑C為C/t≦0.8之關係的角部12，只要以滿足上述數式(1)的關係之方式來實施即可。又，只要滿足數式(1)的關係，對於壓延機的形態並沒有限制。亦即，如第3圖所示，使用一對的方形孔模軋輥5之情形時，由於用以成形角部12的輥緣部5f的對為2個，所以方形鋼管1的4個角部12之中，只有位在斷面之對角線方向位置的2個角部12可以適用滿足上述數式(1)之關係的製造條件。又，對於方形鋼管1的4個角部12的所有角部，都要適用上述數式(1)之關係的製造條件之情形時，只要使鋼管旋轉90°後再次進行壓延、或是將另一對的方形孔模軋輥5，以使輥緣部5f成為差異90°之朝向的方式來配置進行壓延即可。

又，對於方形鋼管1的4個角部12的所有角部，要適用滿足上述數式(1)之關係的製造條件時，以增加方形孔模軋輥的數量亦為有效。例如，如第4圖所示的變形例般，亦可以使用4個軋輥6。此情形亦與方形孔模軋輥的數量為2個時相同樣地，藉由以滿足上述數式(1)的關係之方式來實施，藉由同樣的作用可以取得本發明的方形鋼管1。

由軋輥5、6所進行之方形鋼管1的成形溫度，只要是一般性的熱加工溫度範圍的話，便可以滿足上述之方形鋼管1的斷面形狀的要件，在外表面不會有由熔接等所形成的隆起部，可以製造施工性優秀的梁柱接合部用的方形鋼管1。所謂一般性的熱加工溫度範圍，是以鐵鋼材料進行沃斯田鐵變態的800℃以上為參考目標。又，加工溫度高於目標雖不會成為問題，不過若加工溫度過於高時，由於氧化鏽皮的產生或者燃料費變高，故成形溫度以設在從800℃至1000℃的範圍內為佳。 實施例

藉由方形孔模軋輥5將由0.15%碳鋼所構成的母材鋼管10進行熱軋成形，進行取得方形鋼管1的製造試驗，並檢驗了本發明中之方形鋼管的製造方法的效果。將該製造試驗之各測試例的製造條件及所製造之方形鋼管1的斷面形狀顯示於第1表。

在本製造試驗中，將方形鋼管1之平坦部11的長度L，因應熔接於梁柱接合部用的方形鋼管1之H型鋼梁2的寬幅W，設定成150、200、250、350mm的4種類。又，為了滿足作為梁柱接合部用的方形鋼管1所必要之壁厚t的條件，將方形鋼管1之平坦部11的邊長L相對於壁厚t的比L/t設為10.5以下的製造條件下，進行了熱軋成形。成形溫度是設定在從800℃至940℃的範圍。

造管後，測量方形鋼管1之角部12的曲率半徑C及平坦部11的翹曲量R，對各個計算出C/t及R/L之值，並確認了是否成為適合於作為梁柱接合部用的方形鋼管1來利用的斷面形狀。熱軋所使用的方形孔模軋輥5是使用2個為一對者(相當於第3圖)，並如第1表所示地使軋輥形狀與送入側之母材鋼管10的形狀變化。在第1表中，將滿足上述數式(1)之關係的試驗例(發明例)以○表示，將未能滿足試驗例(比較例)以×表示。

進行了如上述之製造試驗的結果，在滿足1.25LC≧2LR＋G/sinθ的關係的發明例(No. 1～3、5～7、10～12、14～16)中，將平坦部11的長度L設為150、200、250、350mm之任一試驗例皆安定地滿足了L/t≦10.5的關係及C/t≦0.8的關係，可確認到已成形為作為梁柱接合部用的方形鋼管1所適合的斷面形狀。又，在所有的發明例，皆安定地滿足了R/L≦0.008的關係，確認到可安定地取得容易進行H型鋼梁2、3的熔接作業之良好品質的方形鋼管1。

相對於此，沒有滿足1.25LC≧2LR＋G/sinθ之關係的比較例(No. 4、8、9、13、17)中，對於將平坦部11的長度L設為150、200、250、350mm之任一試驗例皆沒有滿足C/t≦0.8的關係，因而無法成形為作為梁柱接合部用的方形鋼管所適合的斷面形狀。

1:方形鋼管(方形鋼管柱) 11:平坦部 12:角部 2,3:鋼梁(H形鋼梁) 5:方形孔模軋輥 6:軋輥 5a,6a:接觸開始點 5f,6f:輥緣部 10:母材鋼管 L:平坦部的邊長 t:平坦部的壁厚 C1,C2:角部的曲率半徑 R:平坦部的翹曲量 W:鋼梁的寬度 D:方形鋼管與鋼梁的面落差 A-A:在母材鋼管與軋輥之接觸開始點的斷面 B-B:在軋輥間隔成為最小之點的斷面 LC:鋼管側的接觸開始點之間的鋼管外周部的長度 LR:從軋輥側的接觸開始點至輥緣部為止之方形孔模軋輥內周的長度 RD:在壓延送入側之輥緣部的間隙 G:軋輥輥縫(在軋輥間隔成為最小之點的輥緣部的間隙) θ:在軋輥軸中心位置上，從方形孔模軋輥的孔底朝向輥緣部側延伸之方形孔模軋輥的表面，相對於形成輥緣部的面所夾的角度

[第1圖]是本發明之一實施形態的方形鋼管的斷面模式圖。 [第2圖]是本發明之一實施形態的方形鋼管與鋼梁的接合形態的斷面模式圖。 [第3圖]是顯示本發明之一實施形態中的壓延軋輥形狀與被壓延材、以及其路線的模式圖。 [第4圖]是顯示本發明之另一實施形態中的壓延軋輥形狀與被壓延材、以及其路線的模式圖。

1:方形鋼管

11:平坦部

12:角部

L:平坦部的邊長

t:平坦部的壁厚

C:角部的曲率半徑

R:平坦部的翹曲量

Claims (9)

1. 一種梁柱接合部用的方形鋼管，是方形鋼管柱與鋼梁之梁柱接合部用的方形鋼管，其特徵為： 與管軸方向垂直之斷面的4邊平坦部的邊長L(mm)及壁厚t(mm)是滿足L/t≦10.5的關係，並且上述斷面的4個角部之中的1個以上的曲率半徑C(mm)相對於上述平坦部的壁厚t是滿足C/t≦0.8的關係。
2. 如請求項1所述之梁柱接合部用的方形鋼管，其中， 在上述4邊之中的1邊以上，上述平坦部的翹曲量R(mm)及上述邊長L是滿足R/L≦0.008的關係。
3. 如請求項2所述之梁柱接合部用的方形鋼管，其中， 在上述4邊的所有邊，上述平坦部的上述翹曲量R及上述邊長L是滿足R/L≦0.008的關係。
4. 如請求項1至3中之任一項所述之梁柱接合部用的方形鋼管，其中， 4個上述角部之所有角部的上述曲率半徑C相對於上述平坦部的上述壁厚t，是滿足C/t≦0.8的關係。
5. 如請求項1至4中之任一項所述之梁柱接合部用的方形鋼管，其中， 上述方形鋼管的母材為無縫鋼管。
6. 如請求項1至5中之任一項所述之梁柱接合部用的方形鋼管，其中， 上述方形鋼管為方形熱成形鋼管。
7. 一種梁柱接合構造體，其特徵為： 將請求項1至6中之任一項所述的梁柱接合部用的方形鋼管使用於梁柱接合部。
8. 一種方形鋼管的製造方法，是利用方形孔模軋輥將母材鋼管以熱成形為方形，藉此製造請求項1至6中之任一項所述的梁柱接合部用的方形鋼管之方形鋼管的製造方法，其特徵為： 藉由上述方形孔模軋輥的輥緣部來成形上述方形鋼管的上述角部時，以夾持將成為該角部的部分之方式進行而使上述方形孔模軋輥的表面開始與上述母材鋼管的外周接觸的2個接觸開始點之間的上述外周的長度LC(mm)、及從在上述方形孔模軋輥的上述表面上的上述接觸開始點至上述輥緣部為止的長度LR(mm)、以及在上述方形孔模軋輥的軋輥間隔成為最小之位在軋輥軸中心位置處之作為上述輥緣部之間隙的軋輥輥縫G(mm)，是以滿足下述數式(1)之關係的方式進行壓延， 1.25LC≧2LR＋G/sinθ       (1) 在此，θ是在上述軋輥軸中心位置上，從上述方形孔模軋輥的孔底朝向上述輥緣部側延伸的上述表面，相對於形成上述輥緣部的面所夾的角度。
9. 如請求項8所述之方形鋼管的製造方法，其中， 藉由滿足上述數式(1)之關係的1次以上的壓延來成形上述方形鋼管的4個上述角部的所有角部。

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