TW202410985A - 方形鋼管及其製造方法以及使用方形鋼管之建築結構物 - Google Patents

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Abstract

本發明是提供：耐挫曲性能優異的方形鋼管。本發明的方形鋼管是在管周方向交替地具有複數個平板部及角部，其中，將前述平板部之在管周方向的降伏強度設定為：前述平板部之在管軸方向的降伏強度之0.83倍以上且1.20倍以下，將前述角部之在管周方向的降伏強度設定為：前述平板部之在管軸方向的降伏強度之0.90倍以上且1.30倍以下。

Description

方形鋼管及其製造方法以及使用方形鋼管之建築結構物
本發明是關於：適合作為建築物的柱材使用之耐挫曲性能優異的方形鋼管及其製造方法、以及使用了這種方形鋼管之建築結構物。
在作為建築物的柱材使用的方形鋼管中，係廣泛地使用輥壓成形方形鋼管。 輥壓成形方形鋼管是藉由：先將鋼帶(以下，稱為「鋼板」)利用冷間輥壓成形加工來做成圓筒狀之中空管形狀，再將該中空管的對接部分進行電縫焊接之後，利用配置在上下左右的輥子，將該中空管從圓筒狀的形狀沿著管軸方向進行縮徑成形加工變成方形(角形)而製造出來的。在前述的電縫焊接過程中，對接部分受到加熱而變成熔融狀態，經過加壓接觸之後讓其凝固，即可完成接合。
基於耐震性的觀點考量，輥壓成形後的方形鋼管係被要求具有：撓曲變形時之很高的耐挫曲性能。但是，輥壓成形後的方形鋼管在製造時，平板部及角部會產生很大的加工硬化，因此，角部的延性及/或韌性會降低，很容易導致耐挫曲性能也降低。
為了解決這種技術課題，有人提出了多種可以提高平板部及角部的特性之方形鋼管的技術方案。
例如：專利文獻1及2的技術方案，是藉由適當地控制化學成分及細微組織來提高角部的延性及韌性之方形鋼管。
又，專利文獻3的技術方式，是先對鋼板進行彎折加工之後予以焊接而做成：半成形方形鋼管，再將這個半成形方形鋼管加熱且實施熱間成形加工之後予以冷卻，藉以提高角部的延性及韌性之方形鋼管。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2011-094214號公報 專利文獻2：日本特開2018-053281號公報 專利文獻3：日本特開2004-330222號公報
[發明所欲解決的問題]
此處，有關於方形鋼管於撓曲變形時的耐挫曲性能，必須針對於：承受到來自垂直於平板部的方向之荷重的情況(0度撓曲變形)、以及承受到來自角部頂點方向之荷重的情況(45度撓曲變形)的這兩種情況，檢討其性能。 此外，0度撓曲變形的情況，是因為撓曲內側的平板部朝向管內面凹陷而發生挫曲。又，45度撓曲變形的情況，則是因為撓曲內側之角部的曲率半徑變大而發生挫曲。
抑制前述的挫曲之前兆現象也就是平板部的變形及角部的變形，被認為是：用來提高方形鋼管的耐挫曲性能之有效作法。但是，以往並沒有從這種觀點來進行檢討。
本發明是有鑑於上述的情事而進行開發完成的，其目的是要提供：耐挫曲性能優異的方形鋼管及其製造方法、以及藉由使用這種方形鋼管而具有優異的耐震性能之建築構造物。 此外，在本發明中所稱的「耐挫曲性能優異」，係指：在前述方形鋼管的0度撓曲試驗及45度撓曲試驗中的累積塑性變形倍率都是28以上的試驗結果。 [解決問題之技術手段]
本發明人等為了要解決前述技術課題，經過不斷努力研究和檢討之結果，找到了一種創見，就是：藉由將前述方形鋼管的平板部及角部之在管周方向的降伏強度做適當的控制，可以有效地抑制前述的挫曲之前兆現象也就是平板部的變形及/或角部的變形，進而能夠提高耐挫曲性能。
此外，也找到了另一種創見，就是：藉由將前述平板部之在管周方向的殘留應力做適當的控制，可以抑制前述的挫曲之前兆現象也就是平板部的變形，而能夠更提高0度方向的耐挫曲性能。
本發明就是基於這種創見，更進一步檢討而完成的。換言之，本發明的要旨係如以下所述。
1. 一種方形鋼管，其係在管周方向交替地具有複數個平板部及角部，並且具有沿著管軸方向延伸的焊接部，其中， 前述平板部之在管周方向的降伏強度是前述平板部之在管軸方向的降伏強度之0.83倍以上且1.20倍以下， 前述角部之在管周方向的降伏強度是前述平板部之在管軸方向的降伏強度之0.90倍以上且1.30倍以下。
2.一種如前述1所述之方形鋼管，其在前述平板部的外表面之管周方向的殘留應力是-200MPa以上且150MPa以下，其中，前述殘留應力為正值時，係表示：拉伸應力；前述殘留應力為負值時，係表示：壓縮應力。
3. 一種如前述1或2所述之方形鋼管，其組成分以質量%計，係含有下列元素： C：0.020～0.350%、 Si：0.01～0.65%、 Mn：0.30～2.50%、 P：0.050%以下、 S：0.0500%以下、 Al：0.005～0.100%以及 N：0.0100%以下， 其餘部分是Fe以及不可避免的雜質組成分。
4. 一種如前述3所述之方形鋼管，其中，前述組成分以質量%計，還含有從下列元素所選出的一種或兩種以上， Ti：0.100%以下、 Nb：0.100%以下、 V：0.100%以下、 Cr：1.00%以下、 Mo：1.00%以下、 Cu：1.00%以下、 Ni：1.00%以下、 Ca：0.0100%以下以及 B：0.0100%以下。
5. 一種方形鋼管的製造方法，係用來製造如前述1至4之任一項所述之方形鋼管，係包含： 造管工序，係先將鋼板利用冷間輥壓成形加工成為圓筒狀，再將該圓筒狀之周方向端部互相對接且進行電縫焊接； 在該造管工序之後才執行之角成形工序，係利用角成形輥壓機來製作成：平板部的平坦度為-10.0mm以上且  -4.0mm以下，角部的曲率半徑為平板部的厚度之1.0倍以上且2.5倍以下的方形鋼管素材；以及 隨後實施之內壓負載工序，係對於前述方形鋼管素材的內面施加符合下列數式(1)的條件之內壓p(MPa)的負載，以將該方形鋼管素材製作成：平板部的平坦度為-3.0 mm以上且3.0mm以下，角部的曲率半徑為平板部的厚度之2.0倍以上且4.0倍以下之方形鋼管， N(MPa)＜p≦N×1.5(MPa) ・・・數式(1) 數式(1)中的N=(方形鋼管素材的厚度(mm)/方形鋼管素材的邊長(mm))×方形鋼管素材之平板部之在管周方向的降伏強度(MPa)。
6. 一種建築構造物，係具備如前述1至4之任一項所述之方形鋼管來作為柱材。 [發明之效果]
根據本發明，係可以提供：耐挫曲性能優異的方形鋼管及其製造方法。 又，將本發明的方形鋼管作為柱材來使用之建築構造物與使用傳統的冷間成形方形鋼管的建築構造物相較，係能夠獲得更優異的耐震性能。
本發明的方形鋼管係在管周方向交替地具有複數個平板部以及角部，因此，鋼管的剖面形狀除了矩形(四角形)之外，也可以是三角形以及五角形以上的多角形。此外，上述方形鋼管係形成有沿著管軸方向延伸的焊接部，前述平板部之在管周方向的降伏強度是前述平板部之在管軸方向的降伏強度之0.83倍以上且1.20倍以下，前述角部之在管周方向的降伏強度是前述平板部之在管軸方向的降伏強度之0.90倍以上且1.30倍以下。
平板部之在管周方向的降伏強度：平板部之在管軸方向的降伏強度之0.83倍以上且1.20倍以下 如果平板部之在管周方向的降伏強度小於平板部之在管軸方向的降伏強度之0.83倍的話，在0度撓曲變形時，撓曲內側的平板部很容易發生塑性變形，撓曲內側的平板部很容易朝向管內面凹陷，因而耐挫曲性能會降低。從而，平板部之在管周方向的降伏強度係設定為：平板部之在管軸方向的降伏強度之0.83倍以上。此外，前述平板部之在管周方向的降伏強度，更好是設定為：平板部之在管軸方向的降伏強度之0.85倍以上，更優是0.87倍以上。 另外，如果平板部之在管周方向的降伏強度大於平板部之在管軸方向的降伏強度之1.20倍的話，平板部的延性將會降低，在0度撓曲變形時，很快就會發生平板部的不一致變形，因此將會導致耐挫曲性能降低。又，也很容易發生撓曲外側的斷裂。從而，平板部之在管周方向的降伏強度是設定為：平板部之在管軸方向的降伏強度之1.20倍以下。此外，前述平板部之在管周方向的降伏強度，更好是設定為：平板部之在管軸方向的降伏強度之1.15倍以下，更優是1.10倍以下。 此外，根據傳統的製法，平板部之在管周方向的降伏強度，係只有平板部之在管軸方向的降伏強度之0.80倍的程度而已。 又，在本發明中所稱的「平板部」，係指：後述的角部以外的範圍，並且這個平板部的兩端(連接點(圖1中所示的A點、A’點等))分別連接到不同的角部，且是具有後述的平坦度之部位。又，圖1係顯示垂直於本發明的方形鋼管之管軸方向的剖面之概略圖。
角部之在管周方向的降伏強度：平板部之在管軸方向的降伏強度之0.90倍以上且1.30倍以下 如果角部之在管周方向的降伏強度小於平板部之在管軸方向的降伏強度之0.90倍的話，在45度撓曲變形時，撓曲內側的角部很容易發生塑性變形，撓曲內側的角部之曲率半徑很容易變大，因而導致耐挫曲性能降低。 因此，乃將角部之在管周方向的降伏強度設定為：平板部之在管軸方向的降伏強度之0.90倍以上。此外，前述角部之在管周方向的降伏強度更好是平板部之在管軸方向的降伏強度之0.95倍以上，更優是1.00倍以上。 另外，如果角部之在管周方向的降伏強度大於平板部之在管軸方向的降伏強度之1.30倍的話，平板部的延性會降低，在45度撓曲變形時，很快就會發生角部的不一致變形，因此將會導致耐挫曲性能降低。又，也很容易發生撓曲外側的斷裂。因此，乃將角部之在管周方向的降伏強度設定為：平板部之在管軸方向的降伏強度之1.30倍以下。此外，前述角部之在管周方向的降伏強度，更好是平板部之在管軸方向的降伏強度之1.25倍以下，更優是1.20倍以下。 此外，根據傳統的製法，角部之在管周方向的降伏強度，係只有平板部之在管軸方向的降伏強度之0.85倍程度而已。 又，在本發明中所稱的「角部」，係指：具有後述之既定的曲率半徑之曲面的部位。
本發明的方形鋼管，為了要確保作為建築構造物之充分的強度及耐挫曲性能，係將前述平板部之在管軸方向的降伏強度設定在295MPa以上為宜。 此外，上述的降伏強度係根據日本工業規格JIS Z 2241(2011年)的規定來實施拉伸試驗而測得的。
本發明的方形鋼管，為了要提高0度方向的耐挫曲性能，係將前述平板部的外表面之在管周方向的殘留應力設定在：-200MPa以上且150MPa以下為宜。其中，前述殘留應力為正值時，係表示：拉伸應力；前述殘留應力為負值時，係表示：壓縮應力。
如果平板部的外表面之在管周方向的殘留應力的數值為-200MPa以上的話，在0度撓曲變形時，將會促進平板部外表面的壓縮變形，可以抑制撓曲內側的平板部容易朝向管內面凹陷的問題，而能夠維持良好的耐挫曲性能。前述殘留應力更好是在-190MPa以上，更優是在    -180MPa以上。
另外，如果平板部的外表面之在管周方向的殘留應力的數值為150MPa以下的話，在0度撓曲變形時，將會促進平板部外表面的拉伸變形，而能夠抑制撓曲內側的平板部之兩相鄰的平板部容易朝向管外表面膨凸的問題。其結果，也可以抑制撓曲內側的平板部朝向管內面凹陷的問題，而能夠維持良好的耐挫曲性能。前述殘留應力更好是在140MPa以下，更優是在130MPa以下。 此外，本發明中的「殘留應力」是可以利用X射線繞射法來進行測定。
本發明的方形鋼管，為了要確保作為建築構造物之充分的強度及焊接性，其組成分以質量%計，優選係具有下列的元素， C：0.020～0.350%、 Si：0.01～0.65%、 Mn：0.30～2.50%、 P：0.050%以下、 S：0.0500%以下、 Al：0.005～0.100%以及 N：0.0100%以下 其餘部分是Fe以及不可避免的雜質。
在以下的說明中，除非另有規定，用來表示鋼之組成分的「%」都是「質量%」。又，以下的組成分，也可以說是方形鋼管之焊接部以外的平板部及角部的組成分。
C：0.020%以上且0.350%以下 C是可藉由固溶強化來提高鋼的強度之元素。又，C是可降低肥粒鐵開始變態的溫度而有助於組織的細微化的元素。為了要獲得這些效果，是將C含量設定在0.020%以上為宜。另外，C可以促進波來鐵的生成，可提高淬火硬化性而有助於麻田散鐵的生成，且有助於沃斯田鐵的穩定化，因此，也是有助於硬質相的形成之元素。但是，C含量超過0.350%的話，硬質相的比率太高而會有導致延性降低，耐挫曲性能降低之虞慮。此外，也會有焊接性變差之虞慮。 基於上述的理由，乃將C含量設定在0.020%以上且0.350%以下的範圍為宜。C含量更好是在0.030%以上，更優是在0.040%以上。另外，C含量更好是在0.330%以下，更優是在0.310%以下。
Si：0.01%以上且0.65%以下 Si是可藉由固溶強化來提高鋼的強度之元素。為了要獲得這種效果，係將Si含量設定在0.01%以上為宜。另外，Si含量超過0.65%的話，很容易在電縫焊接部生成氧化物，而會有導致焊接部的特性降低之虞慮。又，也會有導致電縫焊接部以外之母材部的延性降低，而導致耐挫曲性能降低之虞慮。 基於上述的理由，乃將Si含量設定在0.01%以上且0.65%以下的範圍為宜。Si含量，更好是在0.02%以上，更優是在0.03%以上。另外，Si含量，更好是在0.63%以下，更優是在0.61%以下。
Mn：0.30%以上且2.50%以下 Mn是可藉由固溶強化來提高鋼的強度之元素。又，Mn是可降低肥粒鐵開始變態的溫度而有助於組織的細微化的元素。為了要獲得這些效果，乃將Mn含量設定在0.30%以上為宜。另外，Mn含量超過2.50%的話，很容易在電縫焊接部生成氧化物，而會有導致焊接部的特性降低之虞慮。又，因為固溶強化以及組織細微化的緣故，也會有延性降低而導致耐挫曲性能降低之虞慮。 基於上述的理由，乃將Mn含量設定在0.30%以上且2.50%以下的範圍為宜。Mn含量，更好是在0.40%以上，更優是在0.50%以上。另外，Mn含量，更好是在2.30%以下，更優是在2.10%以下。
P：0.050%以下 P是會偏析在結晶粒界而導致材料的不均質，所以盡量地減少其含量為宜。因此，乃將P含量設定在0.050%以下為宜。P含量，更好是在0.040%以下，更優是在0.030%以下。雖然並未特別地規定出P含量的下限(通常是超過0%)，但是，過度地降低的話，將會導致製煉成本的上昇，因此將P含量設定在0.002%以上為宜。
S：0.0500%以下 S通常是以MnS的形態存在於鋼中，而MnS在熱軋工序中將會被延伸成很薄，因而導致延性和耐挫曲性能降低。是以在本發明中是盡量地減少S含量為宜。因此，本發明中的S含量是設定在0.0500%以下為宜。S含量，更好是在0.0300%以下，更優是在0.0100%以下。雖然並未特別地規定出S含量的下限(通常是超過0%)，但是，過度地降低的話，將會導致製煉成本的上昇，因此將S含量設定在0.0002%以上為宜。
Al：0.005%以上且0.100%以下 Al是可作為強力的脫氧劑來發揮作用的元素。為了要獲得這種效果，是將Al含量設定在0.005%以上為宜。另外，A1含量超過0.100%的話，焊接性會惡化，並且Al夾雜物會太多，將會有導致表面性狀變差之虞慮。 因此，乃將Al含量設定在0.005%以上且0.100%以下的範圍為宜。Al含量，更好是在0.010%以上，更優是在0.015%以上。另外，Al含量，更好是在0.080%以下，更優是在0.060%以下。
N：0.0100%以下 N是可將差排的運動予以牢牢地固定而具有降低延性和耐挫曲性能的作用之元素。在本發明中是盡量地減少N含量為宜。因此，是將N含量設定在0.0100%以下為宜。N含量，更好是在0.0080%以下。雖然並未特別地規定出N含量的下限(通常是超過0%)，但是，過度地降低的話，將會導致製煉成本的上昇，因此將N含量設定在0.0010%以上為宜。
又，本發明之方形鋼管的上述組成分，以質量%計，也可以還含有從下列的元素之中選出的一種或兩種以上， Ti：(超過0%)0.100%以下、 Nb：(超過0%)0.100%以下、 V：(超過0%)0.100%以下、 Cr：(超過0%)1.00%以下、 Mo：(超過0%)1.00%以下、 Cu：(超過0%)1.00%以下、 Ni：(超過0%)1.00%以下、 Ca：(超過0%)0.0100%以下以及 B：(超過0%)0.0100%以下。
Ti：0.100%以下 Ti含量超過0.100%的話，將會有導致延性降低，耐挫曲性能降低之虞慮。因此，是將Ti含量設定在0.100%以下為宜。Ti含量，更好是在0.090%以下，更優是在0.080%以下。另外，Ti將會在鋼中形成細微的碳化物、氮化物而有助於提高鋼的強度之元素。又，因為與N的親和性很高，因此，可將鋼中的N形成氮化物而成為無害化，也是有助於提高鋼的延性之元素。為了要獲得上述的效果，乃將Ti含量設定在0.001%以上為宜。Ti含量，更好是在0.002%以上，更優是在0.005%以上。
Nb：0.100%以下 Nb含量超過0.100%的話，會有延性降低和耐挫曲性能降低之虞慮。因此，是將Nb含量設定在0.100%以下為宜。Nb含量，更好是在0.090%以下，更優是在0.080%以下。另外，Nb將會在鋼中形成細微的碳化物、氮化物而有助於提高鋼的強度，並且可以抑制熱軋過程中之沃斯田鐵的粗大化，也是有助於組織的細微化之元素。為了要獲得上述的效果，是將Nb含量設定在0.001%以上為宜。Nb含量，更好是在0.002%以上，更優是在0.005%以上。
V：0.100%以下 V含量超過0.100%的話，會有延性降低和耐挫曲性能降低之虞慮。因此，是將V含量設定在0.100%以下為宜。V含量，更好是在0.090%以下，更優是在0.080%以下。另外，V將會在鋼中形成細微的碳化物、氮化物而有助於提高鋼的強度之元素。為了要獲得上述的效果，是將V含量設定在0.001%以上為宜。V含量，更好是在0.002%以上，更優是在0.005%以上。
Cr：1.00%以下 Cr含量超過1.00%的話，會有延性降低和耐挫曲性能降低之虞慮。因此，是將Cr含量設定在1.00%以下為宜。Cr含量，更好是在0.80%以下，更優是在0.60%以下。另外，Cr可以提高鋼的淬火硬化性，是有助於提高鋼的強度之元素。為了要獲得上述的效果，是將Cr含量設定在0.01%以上為宜。Cr含量，更好是在0.02%以上，更優是在0.05%以上。
Mo：1.00%以下 Mo含量超過1.00%的話，會有延性降低和耐挫曲性能降低之虞慮。因此，是將Mo含量設定在1.00%以下為宜。Mo含量，更好是在0.80%以下，更優是在0.60%以下。另外，Mo可以提高鋼的淬火硬化性，是有助於提高鋼的強度之元素。為了要獲得上述的效果，是將Mo含量設定在0.01%以上為宜。Mo含量，更好是在0.02%以上，更優是在0.05%以上。
Cu：1.00%以下 Cu含量超過1.00%的話，會有延性降低和耐挫曲性能降低之虞慮。因此，是將Cu含量設定在1.00%以下為宜。Cu含量，更好是在0.80%以下，更優是在0.60%以下。另外，Cu是可藉由固溶強化來提高鋼的強度之元素。為了要獲得上述的效果，是將Cu含量設定在0.01%以上為宜。Cu含量，更好是在0.02%以上，更優是在0.05%以上。
Ni：1.00%以下 Ni含量超過1.00%的話，會有延性降低和耐挫曲性能降低之虞慮。因此，是將Ni含量設定在1.00%以下為宜。Ni含量，更好是在0.80%以下，更優是在0.60%以下。另外，Ni是可藉由固溶強化來提高鋼的強度之元素。為了要獲得上述的效果，是將Ni含量設定在0.01%以上為宜。Ni含量，更好是在0.02%以上，更優是在0.05%以上。
Ca：0.0100%以下 Ca含量超過0.0100%的話，將會在鋼中形成Ca氧化物群聚而會有延性降低和耐挫曲性能降低之虞慮。因此，是將Ca含量設定在0.0100%以下為宜。Ca含量，更好是在0.0080%以下，更優是在0.0060%以下。另外，Ca可將在熱軋工序中被延伸成薄狀的MnS等之硫化物予以球狀化，是有助於提高鋼的延性之元素。為了要獲得上述的效果，是將Ca含量設定在0.0002%以上為宜。Ca含量，更好是在0.0005%以上，更優是在0.0010%以上。
B：0.0100%以下 B含量超過0.0100%的話，會有延性降低和耐挫曲性能降低之虞慮。因此，是將B含量設定在0.0100%以下為宜。B含量，更好是在0.0080%以下，更優是在0.0060%以下，最優是在0.0040%以下。另外，B可以降低肥粒鐵開始變態的溫度而是有助於組織的細微化之元素，可以配合需要來含有B。為了要獲得上述的效果，是將B含量設定在0.0001%以上為宜。B含量，更好是在0.0005%以上，更優是在0.0008%以上。
在上述組成分中的其餘部分是Fe以及不可避免的雜質。其餘部分中的不可避免的雜質，可以舉出例如：Sn、As、Sb、Bi、Co、Pb、Zn以及O。只要是在不損及本發明之效果的範圍內，也可以含有Sn在0.10%以下，分別含有As、Sb以及Co都是在0.050%以下，分別含有Bi、Pb、Zn以及O都是在0.0050%以下。此外，上述的O係指：作為氧化物來含有之O的總含氧量。
其次，說明本發明之方形鋼管的製造方法。 本發明之方形鋼管的製造方法，是先利用冷間輥壓成形加工將鋼板形成圓筒狀，再將該圓筒狀之圓周方向的兩端部對接且進行電縫焊接(造管工序)，然後，利用角成形輥壓機予以製作成：平板部的平坦度為-10.0mm以上且  -4.0mm以下，並且角部的曲率半徑為平板部之厚度的1.0倍以上且2.5倍以下之方形鋼管素材(角形成工序)，然後，再以符合下列數式(1)的條件，對於前述方形鋼管素材的內面施加內壓p(MPa)，來製作成：將前述方形鋼管素材之平板部的平坦度變成-3.0mm以上且3.0mm以下，將角部的曲率半徑變成平板部之厚度的2.0倍以上且4.0倍以下之方形鋼管(內壓負載工序)。 N(MPa)＜p≦N×1.5(MPa) ・・・數式(1) 在數式(1)中的N=(方形鋼管素材的厚度(mm)/方形鋼管素材的邊長(mm))×方形鋼管素材的平板部之管周方向的降伏強度(MPa)，此外，前述的圓筒狀係指：管周的剖面呈「C」字形狀。
在圖1中，t 1以及t 2係指：對於具有焊接部(電縫焊接部)13的平板部11(在圖1中係標示為I)分別中介著角部12而與其臨接之兩個平板部11(在圖1中係標示為II)之在管周方向中央(在圖1中係標示為III)處的厚度(mm)。又，在圖1中，t 3係指：與具有焊接部(電縫焊接部)13的平板部11相對向的平板部11(在圖1中係標示為IV)之在管周方向中央(在圖1中係標示為V)處的厚度(mm)。方形鋼管素材的厚度則是從這三種厚度t 1(mm)、t 2(mm)以及t 3(mm)的總和平均值求得的。
將焊接部(電縫焊接部)13置於上方時，方形鋼管素材的邊長係從圖1所示的H 1：縱邊的邊長(mm)以及H 2：橫邊的邊長(mm)的總和平均值求得的。
如圖2所示，本發明中的平板部之平坦度，係採用：相對於通過平板部外表面之位於周方向兩端之兩點的直線之膨凸量或凹陷量。其中，膨凸量是採用正值，凹陷量是採用負值，如果沒有膨凸或凹陷存在的話，就將平坦度的數值視為0。又，前述之位於周方向兩端之兩點，係指：與角成形輥壓機的輥子的接觸部及非接觸部的邊界點，也就是，在管外周面中，曲率半徑發生變化之角狀的點。
如圖1所示，在本發明中之角部的曲率半徑，係指：通過了從與角部12(圖1的例子是右上側的角部)相鄰之兩側的平板部11的外表面延伸的直線(延長線)L1以及L2的交點P，且與延長線L1或L2形成45°角的直線L之與角部12的外側的曲線之交點B處的曲率半徑。
前述曲率半徑的測定，是將延長線L1、L2與平板部11、角部12的連接點(圖1中所示的點A、A’)以及角部12的外表面畫成圓弧線，且在中心存在於直線L上之中心角90°的扇形中，在以直線L與角部12的外表面的交點B為中心之中心角65°的範圍內進行測定前述曲率半徑。至於曲率半徑的測定方法，係可以舉出例如：在前述的中心角65°的範圍內，利用半徑規來測量與前述圓弧線吻合一致的半徑而測量出曲率半徑的方法。
又，前述內壓的負載(施加)，係可以藉由例如：先將管端利用橡膠素材的橡膠密封圈進行密封之後，再將水壓施加到管內部來實施。此外，為了使形狀穩定化，也可以因應必要，使用既定形狀的金屬型模來當作外框。
通常的輥壓成形方形鋼管，是利用角成形輥壓機從圓筒形狀進行成形加工使得平板部變成平坦的角形狀而製造出來的。 相對於此，本發明的方形鋼管是先利用角成形輥壓機進行成形加工以使得平板部往管內面側凹陷。具體而言，圖3所示般地例如：將實施了電縫焊接而製得的電縫鋼管7利用定徑輥8之後的角輥壓成形輥子群9，進行成形加工以使得平板部往管內面側凹陷，而做成方形鋼管素材10’。然後，再對於管內面施加內壓以使得平板部往管外表面膨脹進而使得平板部予以平坦化，並且加大角部的曲率半徑，藉此而製得本發明的方形鋼管。
再者，在角成形輥壓機中之最後一座的輥壓機是採用四個輥子，並且在輥子與鋼管的接觸部進行平板部的成形加工，在非接觸部進行角部的成形加工為宜。
為了進行可使得方形鋼管素材的平板部往管內面側凹陷的成形加工，係採用：較諸以往的輥子之孔形的曲率半徑更小的輥子，並且必須調整輥子間隙。 因而，在角成形輥壓機中之最後一座的輥壓機的輥子孔形，係採用：與所期望之方形鋼管素材的外周剖面形狀(例如：近乎正方形的形狀)相同的形狀，並且因應必要來調整輥子間隙。如果將方形鋼管素材想要獲得的邊長視為H(mm)的話，則將輥子孔形的曲率半徑(mm)設定在H 2/100以上且H 2/30以下為宜。 此外，作為前述所期望之方形鋼管素材的外周剖面形狀，係顯示出：平板部的平坦度為-10.0mm以上且-4.0mm以下，並且角部的曲率半徑為平板部的厚度之1.0倍以上且2.5倍以下的例子。
將前述角成形輥壓機中之最後一座的輥壓機的輥子間隙縮小的話，就可以縮小方形鋼管素材之角部的曲率半徑，而且可以將平板部的平坦度變小(加大凹陷量)。另外，將這種角成形輥壓機中之最後一座的輥壓機的輥子間隙加大的話，可以使得方形鋼管素材之角部的曲率半徑變大，而且可以將平板部的平坦度變大(縮小凹陷量)。 因此，藉由調整在角成形輥壓機中之最後一座的輥壓機的輥子間隙，可以將方形鋼管素材之角部的曲率半徑製作成所期望的數值。又，藉由調整輥子孔形的曲率半徑及輥子間隙，可以將方形鋼管素材的平坦度製作成所期望的數值。
本發明係將方形鋼管的平板部在周方向上反覆地施加撓曲變形加工，因此，與通常的方形鋼管相較，可以更提高平板部之在周方向上的降伏強度。
又，本發明之方形鋼管的角部也同樣地在周方向反覆地施加撓曲變形加工，因此，與通常的方形鋼管相較，可以適度地加大角部之在周方向的加工硬化。換言之，可以提高角部之在周方向的降伏強度。
利用角成形輥壓機來製得之方形鋼管素材之平板部的平坦度為：-10.0mm以上且-4.0mm以下 如果利用角成形輥壓機來製得之方形鋼管素材之平板部的平坦度小於-10.0mm的話，在施加內壓負載時之平板部的變形量會變得太大，平板部的加工硬化量會變得太大，平板部之在周方向的降伏強度也變得太高，因而，在0度撓曲變形時的耐挫曲性能將會降低。前述平坦度是在 -9.5mm以上為宜，更好是在-9.0mm以上。 另外，如果利用角成形輥壓機來製得之方形鋼管素材之平板部的平坦度大於-4.0mm的話，在施加內壓負載時之平板部的變形量太小而平板部的加工硬化量也太小，平板部之在周方向的降伏強度降低太多，因而在0度撓曲變形時的耐挫曲性能將會降低。又，平板部的外表面之在管周方向的殘留應力的絶對值變得太大，因而在0度撓曲變形時的耐挫曲性能將會降低。前述平坦度是在-4.5mm以下為宜，更好是在-5.0mm以下。
利用角成形輥壓機來製得之方形鋼管素材之角部的曲率半徑：平板部之厚度的1.0倍以上且2.5倍以下 如果利用角成形輥壓機來製得之方形鋼管素材之角部的曲率半徑小於平板部的厚度之1.0倍的話，在施加內壓負載時之角部的變形量太大，而角部的加工硬化量太大，角部之在周方向的降伏強度變得太高，因而在45度撓曲變形時的耐挫曲性能將會降低。前述曲率半徑是設定在平板部之厚度的1.1倍以上為宜，更好是平板部之厚度的1.2倍以上。 另外，如果利用角成形輥壓機來製得之方形鋼管素材之角部的曲率半徑超過平板部的厚度之2.5倍的話，在施加內壓負載時之角部的變形量太小，而角部的加工硬化量太小，角部之在周方向的降伏強度變得太低，因而在45度撓曲變形時的耐挫曲性能將會降低。前述曲率半徑是設定在平板部的厚度之2.4倍以下為宜，更好是平板部的厚度之2.3倍以下。
對於管內面施加內壓負載後之方形鋼管的平板部之平坦度：-3.0mm以上且3.0mm以下 對於管內面施加內壓負載後之方形鋼管之各平板部之平坦度分別小於-3.0mm的話，在施加內壓負載時之平板部的變形量變得太小，而平板部的加工硬化量變得太小，平板部之在周方向的降伏強度變得太低，因而在0度撓曲變形時的耐挫曲性能將會降低。此外，平板部之外周剖面的彎曲太大，因此，很難以與隔板或樑進行焊接接合。 此外，有時候，平板部的外表面之在管周方向的殘留應力的絶對值將會變得太大，而導致0度撓曲變形時的耐挫曲性能降低。前述平坦度是設定在-2.9mm以上為宜，更好是在-2.8mm以上。 另外，如果對於管內面施加內壓負載後的方形鋼管之平板部的平坦度分別都大於3.0mm的話，施加內壓負載時之平板部的變形量將會變大，平板部的加工硬化量也會變大，平板部之在周方向的降伏強度變得太高，因而將會導致0度撓曲變形時的耐挫曲性能降低。此外，平板部之外周剖面的彎曲太大，因此，很難以與隔板或樑進行焊接接合。前述平坦度是設定在2.7mm以下為宜，更好是在2.5mm以下。
對於管內面施加內壓負載後的方形鋼管之角部的曲率半徑：平板部的厚度之2.0倍以上且4.0倍以下 如果對於管內面施加內壓負載後的方形鋼管之角部的曲率半徑小於平板部的厚度之2.0倍的話，施加內壓負載時之角部的變形量太小，角部的加工硬化量變得太小，角部之在周方向的降伏強度變得太低，因而將會導致45度撓曲變形時的耐挫曲性能降低。前述曲率半徑是設定在平板部的厚度之2.1倍以上為宜，更好是設定在平板部的厚度之2.2倍以上。 另外，如果對於管內面施加內壓負載後的方形鋼管之角部的曲率半徑超過平板部的厚度之4.0倍的話，施加內壓負載時之角部的變形量太大，角部的加工硬化量變得太大，角部之在周方向的降伏強度變得太高，因而將會導致45度撓曲變形時的耐挫曲性能降低。前述曲率半徑是設定在平板部的厚度之3.9倍以下為宜，更好是設定在平板部的厚度之3.8倍以下。 此外，對於管內面施加內壓負載後的方形鋼管之平板部的厚度與對於管內面施加內壓負載前的方形鋼管之平板部的厚度相較，實質上是沒有改變。
如果內壓p(MPa)的大小是落在前述數式(1)中的N以下的情況下，發生在管周方向的拉伸應力將會小於平板部之管周方向的降伏強度，平板部的變形量將會變小。其結果，平板部的加工硬化量變小，平板部之在周方向的降伏強度變得太低，因而將會導致0度撓曲變形時的耐挫曲性能降低。此外，有時候，平板部的外表面之在管周方向的殘留應力的絶對值將會變得太大，因而將會導致0度撓曲變形時的耐挫曲性能降低。此外，如果角部的變形量變小，角部的加工硬化量變小的話，角部之在周方向的降伏強度將會變得太低，因而將會導致45度撓曲變形時的耐挫曲性能降低。 另外，如果內壓p(MPa)的大小是超過前述數式(1)中的N×1.5的情況下，發生在管周方向的拉伸應力太高，平板部的變形量變太大。其結果，平板部的加工硬化量變大，平板部之在周方向的降伏強度將會變得太高，因而將會導致0度撓曲變形時的耐挫曲性能降低。此外，角部的變形量變大，角部的加工硬化量變大，角部之在周方向的降伏強度變得太高，因而將會導致45度撓曲變形時的耐挫曲性能降低。
本發明的方形鋼管，為了要確保作為建築構造物之充分的強度以及耐挫曲性能，係將厚度設定在6mm以上為宜。此外，基於在施加內壓負載時所產生的撓曲變形時，不要讓管外表面的變形量變得太大之觀點考量，係將厚度設定在40mm以下為宜。
本發明的建築構造物，係具備前述之本發明的方形鋼管10來當作柱材。 圖4係顯示本發明的建築構造物100之一例的示意圖。 本發明的建築構造物100，是將貫穿式隔板17與方形鋼管10焊接在一起而將方形鋼管10當作柱材來使用。其他，則如圖4所示般地，建築構造物100係由：大樑18、小樑19、間柱20所形成，也可以還另外使用公知的構件來形成。 此處的方形鋼管10係如前述般地，具有優異的耐挫曲性能。因此，使用這種方形鋼管10來作為柱材之本發明的建築構造物100可以發揮優異的耐震性能。
關於未加以說明之前述方形鋼管的製造方法的各種條件，也都可以依循一般常用的方法。又，關於未加以說明之前述方形鋼管以及建築構造物的結構等，也都可以採用公知的結構等。 [實施例]
以下，將佐以實施例更詳細地說明本發明。但是，本發明並不限定在以下的實施例。 首先，熔製出具有表1中所示的組成分之熔鋼而做成鋼胚料。將所製得的鋼胚料進行熱軋而做成鋼板。
將所製得的鋼板利用冷間輥壓成形加工而形成圓筒狀，將該圓筒狀之周方向兩端部對接且進行電縫焊接。然後，利用角成形輥壓機予以加工成：具有四處平板部與四處角部的方形鋼管素材。然後，將前述方形鋼管素材的兩個管端利用橡膠素材的橡膠密封圈進行密封之後，再將水充滿管內部之後，施加內壓p(MPa)負載，而做成方形鋼管。
(平板部之平坦度的測定) 針對以上述方法製得之方形鋼管素材以及方形鋼管，在管軸方向上任選的五個位置，分別測定所有的平板部也就是四個地方的平板部的平坦度，再將這些合計20個地方的測定值之總和平均值，視為方形鋼管素材以及方形鋼管之各自的平坦度。
在測定平坦度時，首先如圖2所示般地，分別測定對於通過各平板部外表面之周方向兩端的兩點之直線的最大膨凸量及最大凹陷量，以求出各測定點之最大膨凸量或最大凹陷量之絶對值的最大值F。如果F是膨凸量的情況下，平坦度的數值就是F，如果F是凹陷量的情況下，平坦度的數值就是-F，如果都沒有膨凸或凹陷存在的情況下，平坦度的數值就是0。
(角部之曲率半徑的測定) 在前述的方形鋼管素材以及方形鋼管之管軸方向上任選的五個位置，分別測定所有的角部也就是四個地方的角部之外表面(角部外側)的曲率半徑，再將這些合計20個地方的測定值之總和平均值，視為方形鋼管素材以及方形鋼管之各自的角部之曲率半徑。 角部的曲率半徑的測定，是使用半徑規。至於曲率半徑的測定方法，係測定：通過角部相鄰兩側的平板部外表面的兩條直線L1及L2的交點P且與L1或L2形成45°的直線L之與角部外側的交點處的曲率半徑，視為：角部外側的曲率半徑(圖1)。 具體而言，曲率半徑的測定，係在由：平板部與角部的連接點(圖1中所示的點A、A’)以及角部的外表面所形成，且中心存在於前述直線L上之中心角90°的扇形中，在以前述直線L與角部的外表面的交點為中心之中心角65°的範圍內，利用半徑規來測量與角部外表面最吻合一致的半徑而測量出曲率半徑(圖1)。
(降伏強度的測定) 從方形鋼管素材以及方形鋼管採取出拉伸試驗片來進行降伏強度的測定。如圖5中的W所示，作為拉伸試驗片，係以拉伸方向與管軸方向保持平行的方式，從方形鋼管素材10’的平板部採取出日本工業規格JIS 5號拉伸試驗片。又，如圖6中的X所示，以拉伸方向與管周方向保持平行的方式，從方形鋼管10的平板部採取出日本工業規格JIS 5號拉伸試驗片。又，如圖6中的Y所示，從方形鋼管10的角部採取出日本工業規格JIS 5號拉伸試驗片之1/5的大小之拉伸試驗片。此外，從平板部採取的試驗片是當作全厚度試驗片，從角部採取的試驗片是經過研磨而做成厚度只有1/2厚度的試驗片。 更詳細說的話，角部的拉伸試驗片係如圖7中的Z所示，試驗片Z之平行部的長邊中心是通過該角部相鄰兩側之平板部外表面的延長線的交點，並且是位於與前述平板部的外表面分別形成45°的線上。此外，試驗片Z之彎折狀的夾持部是藉由壓平矯正而做成平坦。 使用這些試驗片，依據日本工業規格JIS Z 2241的規定實施了拉伸試驗，以分別求出：平板部之在管軸方向的降伏強度LYS f、平板部之在管周方向的降伏強度CYS f、角部之在管周方向的降伏強度CYS c。試驗片的片數是各兩片，計算出其平均值來當作各測定值。
(累積塑性變形倍率的測定) 又，針對於方形鋼管實施了0度撓曲變形試驗以及45度撓曲變形試驗。 具體而言，如圖8及圖9所示般地，將貫穿式隔板2焊接在方形鋼管1之長邊方向的中央位置而製作成試驗體。利用支承材3來對於試驗體的兩端進行銷支承(旋轉支承)，使得往水平方向與垂直方向的移動都被固定起來，在箭頭的位置處，分別施加0度方向(圖8)或45度方向(圖9)的負載，反覆地進行撓曲變形試驗以求出累積塑性變形倍率。 此外，「累積塑性變形倍率」係指：將試驗體發生局部挫曲或發生斷裂而降伏強度急遽地下降之前的塑性旋轉角的總和，除以與總塑性力矩相對應的基準旋轉角之後的數值。這個數值愈大的話，係意味著：作為柱材(柱構件)使用時之耐變形性能優異，地震時之吸收動能的能力愈高。
(外表面之在管周方向的殘留應力之測定) 又，利用X射線繞射法測定了外表面之在管周方向的殘留應力。 具體而言，係針對下列的試驗片中的電解研磨領域，在利用下列的測定機器和測定條件下，測定了管周方向的殘留應力。此外，管周方向的殘留應力的測定是就所有的平板部都實施，而將在各平板部所測得的在管周方向的殘留應力之平均值，當作方形鋼管之在管周方向的殘留應力。 ・測定機器：PULSTEC工業公司製的攜帶型X射線殘留應力測定裝置(型式μ-X360n) ・測定條件：使用的X射線為Cr-Ｋα射線、管電壓為30kV、利用cosα法進行了測定。測定晶格面為bcc-Fe (211)、蒲松比為0.280、彈性常數為224000MPa。 ・試驗片：採取了管軸方向長度為1000mm的方形鋼管，在其長度方向中央部之位於平板部的管周方向中央處，對於管外表面實施了厚度為100μm的電解研磨。
將各種條件以及所獲得的結果標示於表2以及表3。
表2以及表3中的No.1～6是本發明例，No.7～14是比較例。 本發明例的方形鋼管，都是：平板部之在管周方向的降伏強度(CYS f)為平板部之在管軸方向的降伏強度(LYS f)的0.83倍以上且1.20倍以下，角部之在管周方向的降伏強度(CYS c)為平板部之在管軸方向的降伏強度(LYS f)之0.90倍以上且1.30倍以下。
比較例的No.7，因為在實施內壓負載工序時的內壓p(MPa)高於數式(1)的範圍，因此，方形鋼管之平坦度的數值大於3.0mm，並且角部的曲率半徑超過平板部之厚度的4.0倍。因此，相對於平板部之在管軸方向的降伏強度，之平板部之在管周方向的降伏強度以及角部之在管周方向的降伏強度，都高於本發明的範圍，在0度撓曲變形時的累積塑性變形倍率以及在45度撓曲變形時的累積塑性變形倍率都無法達到所期望的數值(0度撓曲變形時、45度撓曲變形時的累積塑性變形倍率都達到28以上)。
比較例的No.8，方形鋼管素材的曲率半徑超過平板部之厚度的2.5倍。因此，相對於平板部之在管軸方向的降伏強度，之角部之在管周方向的降伏強度小於本發明的範圍，在45度撓曲變形時的累積塑性變形倍率無法達到所期望的數值。
比較例的No.9，因為在實施內壓負載工序時的內壓p(MPa)低於數式(1)的範圍。因此，方形鋼管之平坦度是小於-3.0mm的數值，相對於平板部之在管軸方向的降伏強度，之平板部之在管周方向的降伏強度低於本發明的範圍，在0度撓曲變形時的累積塑性變形倍率無法達到所期望的數值。又，外表面在管周方向的殘留應力是小於-200MPa的數值。
比較例的No.10，因為在實施內壓負載工序時的內壓p(MPa)高於數式(1)的範圍。因此，方形鋼管之角部的曲率半徑超過平板部之厚度的4.0倍。因此，相對於平板部之在管軸方向的降伏強度，之角部之在管周方向的降伏強度高於本發明的範圍，在45度撓曲變形時的累積塑性變形倍率無法達到所期望的數值。
比較例的No.11，因為在實施內壓負載工序時的內壓p(MPa)低於數式(1)的範圍。因此，相對於平板部之在管軸方向的降伏強度，之平板部之在管周方向的降伏強度以及角部之在管周方向的降伏強度都低於本發明的範圍，在0度撓曲變形時的累積塑性變形倍率以及在45度撓曲變形時的累積塑性變形倍率都無法達到所期望的數值。而且，外表面之管周方向的殘留應力也變成大於150MPa的數值。
比較例的No.12，因為方形鋼管素材之平板部的平坦度是小於-10.0mm的數值，因此，相對於平板部之在管軸方向的降伏強度，之在平板部之在管周方向的降伏強度高於本發明的範圍，在0度撓曲變形時的累積塑性變形倍率無法達到所期望的數值。
比較例的No.13，因為方形鋼管素材之平板部的平坦度是大於-4.0mm的數值。因此，相對於平板部之在管軸方向的降伏強度，之平板部之在管周方向的降伏強度小於本發明的範圍，在0度撓曲變形時的累積塑性變形倍率無法達到所期望的數值。又，外表面之管周方向的殘留應力也變成小於-200MPa的數值。
比較例的No.14，因為在實施內壓負載工序時的內壓p(MPa)低於數式(1)的範圍，方形鋼管之角部的曲率半徑是小於平板部之厚度的2.0倍之數值。因此，相對於平板部之在管軸方向的降伏強度，之角部之在管周方向的降伏強度低於本發明的範圍，在45度撓曲變形時的累積塑性變形倍率無法達到所期望的數值。
1:方形鋼管 2:貫穿式隔板 3:支承材 7:電縫鋼管 8:定徑輥 9:角輥壓成形輥子群 10:方形鋼管 10’:方形鋼管素材 11:平板部 12:角部 13:焊接部(電縫焊接部) 17:貫穿式隔板 18:樑 19:小樑 20:間柱 100:建築構造物
[圖1]係顯示本發明的方形鋼管(或方形鋼管素材)之對管軸方向垂直的剖面之概略圖。 [圖2]係用來說明平坦度的測定方法之示意圖。 [圖3]係顯示角成形輥壓機之概略圖。 [圖4]係顯示本發明的建築構造物之一例的示意圖。 [圖5]係顯示方形鋼管素材之平板部的管軸方向拉伸試驗片的採取位置之概略圖。 [圖6]係分別顯示方形鋼管的平板部及角部的管周方向拉伸試驗片的採取位置之概略圖。 [圖7]係顯示方形鋼管的角部之拉伸試驗片的採取位置之概略圖。 [圖8]係方形鋼管的0度撓曲試驗的概要圖。 [圖9]係方形鋼管的45度撓曲試驗的概要圖。
10:方形鋼管
11:平板部
12:角部
13:焊接部(電縫焊接部)

Claims (8)

  1. 一種方形鋼管，其係在管周方向交替地具有複數個平板部及角部，並且具有沿著管軸方向延伸的焊接部，其中， 前述平板部之在管周方向的降伏強度是前述平板部之在管軸方向的降伏強度之0.83倍以上且1.20倍以下， 前述角部之在管周方向的降伏強度是前述平板部之在管軸方向的降伏強度之0.90倍以上且1.30倍以下。
  2. 如請求項1所述之方形鋼管，其在前述平板部的外表面之管周方向的殘留應力是-200MPa以上且150MPa以下，其中，前述殘留應力為正值時，係表示：拉伸應力；前述殘留應力為負值時，係表示：壓縮應力。
  3. 如請求項1所述之方形鋼管，其組成分以質量%計，係含有下列元素： C：0.020～0.350%、 Si：0.01～0.65%、 Mn：0.30～2.50%、 P：0.050%以下、 S：0.0500%以下、 Al：0.005～0.100%以及 N：0.0100%以下， 其餘部分是Fe以及不可避免的雜質組成分。
  4. 如請求項2所述之方形鋼管，其組成分以質量%計，係含有下列元素： C：0.020～0.350%、 Si：0.01～0.65%、 Mn：0.30～2.50%、 P：0.050%以下、 S：0.0500%以下、 Al：0.005～0.100%以及 N：0.0100%以下， 其餘部分是Fe以及不可避免的雜質。
  5. 如請求項3所述之方形鋼管，其中，前述組成分以質量%計，還含有從下列元素所選出的一種或兩種以上， Ti：0.100%以下、 Nb：0.100%以下、 V：0.100%以下、 Cr：1.00%以下、 Mo：1.00%以下、 Cu：1.00%以下、 Ni：1.00%以下、 Ca：0.0100%以下以及 B：0.0100%以下。
  6. 如請求項4所述之方形鋼管，其中，前述組成分以質量%計，還含有從下列元素所選出的一種或兩種以上， Ti：0.100%以下、 Nb：0.100%以下、 V：0.100%以下、 Cr：1.00%以下、 Mo：1.00%以下、 Cu：1.00%以下、 Ni：1.00%以下、 Ca：0.0100%以下以及 B：0.0100%以下。
  7. 一種方形鋼管的製造方法，係用來製造如請求項1至請求項6之任一項所述之方形鋼管，係包含： 造管工序，係先將鋼板利用冷間輥壓成形加工成為圓筒狀，再將該圓筒狀之周方向端部互相對接且進行電縫焊接； 在該造管工序之後才執行之角成形工序，係利用角成形輥壓機來製作成：平板部的平坦度為-10.0mm以上且  -4.0mm以下，角部的曲率半徑為平板部的厚度之1.0倍以上且2.5倍以下的方形鋼管素材；以及 隨後實施之內壓負載工序，係對於前述方形鋼管素材的內面施加符合下列數式(1)的條件之內壓p(MPa)的負載，以將該方形鋼管素材製作成：平板部的平坦度為-3.0 mm以上且3.0mm以下，角部的曲率半徑為平板部的厚度之2.0倍以上且4.0倍以下之方形鋼管， N(MPa)＜p≦N×1.5(MPa) ・・・數式(1) 數式(1)中的N=(方形鋼管素材的厚度(mm)/方形鋼管素材的邊長(mm))×方形鋼管素材之平板部之在管周方向的降伏強度(MPa)。
  8. 一種建築構造物，係具備如請求項1至請求項6之任一項所述之方形鋼管來作為柱材。
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