JP4286809B2 - 梁貫通孔補強材 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨梁の貫通孔補強用の梁貫通孔補強材に関するものである。

Ｈ形鋼やＩ形鋼などは、建築構造物の梁として広く用いられているが、このような梁においては、建築構造物内部に設けられた配管を通すための貫通孔を形成する場合がある。
その際、貫通孔を形成したことによる強度の低下を防ぐために、貫通孔に補強用の金具を取り付けることがある。

補強用の金具としては主として貫通孔を有したプレート状の形状を有するものが用いられており、これを貫通孔の周囲に溶接等で取り付けている。また以下のようなリング状の形状を有する梁貫通孔補強材も知られている。（特許文献１）。
特開２００３−２３２１０５号公報

しかしながら、リング状の形状を有する梁貫通孔補強材は鋳造によって製造されるため、鋳造欠陥が生じることが多く、歩留まりが悪くなりコストが高くなるという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は低コストの梁貫通孔補強材を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明は梁に形成された貫通孔に設けられる梁貫通孔補強材の製造方法であって、圧延もしくは鋳造により成型した略円柱形状の素材を、軸方向に圧縮鍛造し、前記素材の中心部を除去して素材をリング状素材に形成後、前記リング状素材を前記リング状素材の径方向に挟み込むように第１の一対のローラを配し、前記第１の一対のローラを回転させ、前記第１の一対のローラの間隔を調整することで、前記リング状素材の径方向の厚みを調整する工程と、前記リング状素材を挟み込む第２の一対のローラを配し、前記第１の一対のローラに対して、前記第２の一対のローラを、前記リング状素材の径方向に移動させて回転させることで、前記リング状素材の直径を調整する工程とを有することを特徴とする梁貫通孔補強材の製造方法である。

リング状素材の径方向の厚みと直径を調整するのに加え、前記リング状素材の軸方向を挟み込む第３の一対のローラを配し、前記第３の一対のローラを回転させることで、前記リング状素材の軸方向の厚みを調整してもよい。

リング状素材の径方向の厚みと直径を調整後、前記リング素材を軸方向にスライスカットすることにより、梁貫通孔補強材の厚みを調整してもよい。

本発明では、梁貫通孔補強材が回転鍛造により形成されている。

本発明によれば、低コストの梁貫通孔補強材を提供することができる。

以下、図面に基づいて本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。図１は、第１の実施形態に係る梁貫通孔補強材１を示す縦断面図であって、図２は図１のＡ方向矢視図である。また、図３は図１のＢ方向矢視図である。

図１、図２および図３に示すように梁貫通孔補強材１の本体３は略真円のリング状の形状をしており、中心部には貫通孔５が設けられている。
また、図２に示すように片面の外周近傍には、縦方向および横方向の中心を示す位置決め用印として、けがき線７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが設けられている。
梁貫通孔補強材１の材質は例えば圧延鋼材、鋳鋼、鍛鋼などである。
なお、梁貫通孔補強材１は後述するように、回転鍛造によって製造される。

次に、梁貫通孔補強材１の取り付け方法について図２及び図３を用いて説明する。図４は、梁貫通孔補強材１を取り付ける前の梁９の貫通孔１１付近を示す図、図５は梁貫通孔補強材１を梁９に取り付けた後の梁貫通孔補強材１および梁９を示す図である。また図６は図５のＣ−Ｃ断面図である。

図４に示すように、梁９に設けられた貫通孔１１の外周近傍には位置決め用印としてのけがき線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが設けられている。取り付けの際には、図５に示すように、梁貫通孔補強材１のけがき線７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと貫通孔１１のけがき線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄをそれぞれ合わせて取り付ける。

図６に示すように、梁９に梁貫通孔補強材１を取り付けた後に、溶接を行い、溶接部１５によって梁貫通孔補強材１を梁９に固定する。
なお、図６では梁９の片面側のみ溶接を行っているが、両面を溶接してもよい。

ここで、梁貫通孔補強材１の製造方法について説明する。図７〜図１４は梁貫通孔補強材１，１ｂ，１ｃ，１ｄの製造工程を示す図である。

図７に示すように、梁貫通孔補強材１の材料となる素材２１は丸棒であり、鋳造、圧延等によって形成されたものである。なお、素材２１の中心部２３は不純物を多く含んでおり、強度および靭性が他の部分と比較して低い領域となっている。
最初にこの丸棒２１を軸方向（図７のＤ１、Ｄ２方向）に圧縮する。

次に図８に示すように、パンチ２５等を図のＥ方向に移動させて丸棒２１の中心部２３を打ち抜き、図９のように素材２１をリング状に形成する。
中心部２３を打ち抜くことによって、強度の低い部分を除去することができる。

なお、中心部２３を打ち抜く際は、一度に打ち抜くのではなく、図１０（素材２１の断面図）に示すように、一旦、中心部２３を厚さ数ミリ程度の薄肉状に圧縮成型し、その後に中心部２３をカッター等で打ち抜いて素材２１をリング状に形成してもよい。
このように中心部２３の打ち抜き工程を２度に分けて行うことにより、素材２１の軸方向の厚さが大きい場合でも打ち抜きが容易となる。

次に図１１に示すようにローラ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを用いて、素材２１を回転鍛造により所望の形状になるように形成する。
具体的には、ローラ２７ａ、２７ｂで素材２１を挟み込み、さらにローラ２７ｃ、２７ｄで素材２１を挟み込み、ローラ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄをＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４方向に回転させる。これにより、素材２１はＦ５方向に回転する。
この際、ローラ２７ａ、２７ｂ間およびローラ２７ｃ、２７ｄ間の距離を調整することにより、素材２１の径方向の厚みを調整することができる。

一方、ローラ２７ａ、２７ｂを回転と同時にＧ方向に移動させる。
この際、ローラ２７ａ、２７ｂの移動距離を調整することにより、素材２１の直径を調整することができる。

次に図１２に示すようにローラ２７ｅ、２７ｆで素材２１を挟み込み、ローラ２７ｅ、２７ｆをＧ１、Ｇ２方向に回転させる。これにより、素材２１はＧ３方向に回転する。
この際、ローラ２７ｅ、２７ｆ間の距離を調整することにより、素材２１の軸方向の厚みを調整することができる。
このようにして、素材２１から図１３に示すような梁貫通孔補強材１を得ることができる。

あるいは図１４に示すように、素材２１を径方向にスライスカットすることにより軸方向の厚みを調整してもよい。このようにして、素材２１から複数の梁貫通孔補強材１ｂ，１ｃ，１ｄを得ることができる。

梁貫通孔補強材１，１ｂ，１ｃ，１ｄは回転鍛造により製造されているため、鋳造品のような内部欠陥等はなく、また、製造途中で不純物の多い中心部２３を除去しているため、強度および靭性も高い。

このように、第１の実施形態によれば、梁貫通孔補強材１が回転鍛造により製造されている。従って、梁貫通孔補強材１の欠陥が少なく、強度および靭性が高く、さらに低コストとなる。

次に第２の実施形態について説明する。図１５は、第２の実施形態に係る梁貫通孔補強材３１を示す縦断面図であって、図１６は図１５のＨ方向矢視図である。また、図１７は図１５のＩ方向矢視図である。さらに、図１８は図１５の溶接開先部３７付近の詳細図である。

第２の実施形態における梁貫通孔補強材３１は、第１の実施形態における梁貫通孔補強材１に溶接開先部３７を設けたものである。

図１５、図１６および図１７に示すように梁貫通孔補強材３１の本体３３は略真円のリング状の形状をしており、外周部に薄肉状のフランジ部３９を有し、フランジ部３９と本体３３の間には溶接開先部３７が設けられている。また、中心部には貫通孔３５が設けられている。
また、図１６に示すように片面の外周近傍には、縦方向および横方向の中心を示す位置決め用印として、けがき線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが設けられている。

梁貫通孔補強材３１の材質は例えば圧延鋼材、鋳鋼、鍛鋼などである。
なお、梁貫通孔補強材３１は第１の実施の形態と同様に、回転鍛造によって製造されるが、溶接開先部３７は回転鍛造後に機械加工によって形成される。
回転鍛造の具体的な工程は梁貫通孔補強材１と同様であるため、説明を省略する。

さらに、図１８に示すように、溶接開先部３７および、フランジ部３９の溶接開先部３７と接する面には、防錆塗装４３が施されている。
これらの面は後述する梁への取り付けの際に、溶接される面であるため、防錆塗装４３を施し、錆びを防ぐことで、錆除去の手間が省け、溶接の際に欠陥が発生するのを防ぐことができる。

次に、梁貫通孔補強材３１の取り付け方法について図１９及び図２０を用いて説明する。図１９は梁貫通孔補強材１を梁９に取り付けた後の梁貫通孔補強材１および梁９を示す図であり、図２０は図１９のＪ−Ｊ断面図である。

取り付けの際には、図１９に示すように、梁貫通孔補強材３１のけがき線４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄと貫通孔１１のけがき線１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄをそれぞれ合わせて取り付ける。

図２０に示すように、梁９に梁貫通孔補強材３１を取り付けた後に、貫通孔１１と溶接開先部３７および、フランジ部３９の溶接開先部３７と接する面とを溶接し、溶接部４５によって梁貫通孔補強材３１を梁９に固定する。
ここで、梁貫通孔補強材３１には溶接開先部３７が設けられているため、溶接部４５の強度を上げることができる。また溶接性が向上し溶接不良の発生を抑えることができる。

このように、第２の実施形態によれば、梁貫通孔補強材３１が回転鍛造により製造されている。従って、梁貫通孔補強材３１の欠陥が少なく、強度および靭性が高く、さらに低コストとなる。

また、第２の実施形態によれば、梁貫通孔補強材３１が溶接開先部３７を有しているため、溶接部４５の強度を上げることができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

梁貫通孔補強材１を示す縦断面図 図１のＡ方向矢視図 図１のＢ方向矢視図 梁貫通孔補強材１を取り付ける前の梁９の貫通孔１１付近を示す図 図梁貫通孔補強材１を梁９に取り付けた後の梁貫通孔補強材１および梁９を示す図 図５のＣ−Ｃ断面図 梁貫通孔補強材１，１ｂ，１ｃ，１ｄの製造工程を示す図 梁貫通孔補強材１，１ｂ，１ｃ，１ｄの製造工程を示す図 梁貫通孔補強材１，１ｂ，１ｃ，１ｄの製造工程を示す図 梁貫通孔補強材１，１ｂ，１ｃ，１ｄの製造工程を示す図 梁貫通孔補強材１，１ｂ，１ｃ，１ｄの製造工程を示す図 梁貫通孔補強材１，１ｂ，１ｃ，１ｄの製造工程を示す図 梁貫通孔補強材１，１ｂ，１ｃ，１ｄの製造工程を示す図 梁貫通孔補強材１，１ｂ，１ｃ，１ｄの製造工程を示す図 梁貫通孔補強材３１を示す縦断面図 図１３のＨ方向矢視図 図１３のＩ方向矢視図 図１３の溶接開先部３７付近の詳細図 梁貫通孔補強材１を梁９に取り付けた後の梁貫通孔補強材１および梁９を示す図 図１７のＪ−Ｊ断面図

符号の説明

１…………梁貫通孔補強材
３…………本体
５…………貫通孔
７ａ………けがき線
９…………梁
１１………貫通孔
１３ａ……けがき線
１５………溶接部
２１………素材
２３………中心部
２５………パンチ
２７ａ……ローラ
３１………梁貫通孔補強材
３３………本体
３５………貫通孔
３７………溶接開先部
３９………フランジ部
４１ａ……けがき線
４３………防錆塗装
４５………溶接部

Claims (3)

1. 梁に形成された貫通孔に設けられる梁貫通孔補強材の製造方法であって、圧延もしくは鋳造により成型した略円柱形状の素材を、軸方向に圧縮鍛造し、前記素材の中心部を除去して素材をリング状素材に形成後、前記リング状素材を前記リング状素材の径方向に挟み込むように第１の一対のローラを配し、前記第１の一対のローラを回転させ、前記第１の一対のローラの間隔を調整することで、前記リング状素材の径方向の厚みを調整する工程と、前記リング状素材を挟み込む第２の一対のローラを配し、前記第１の一対のローラに対して、前記第２の一対のローラを、前記リング状素材の径方向に移動させて回転させることで、前記リング状素材の直径を調整する工程とを有することを特徴とする梁貫通孔補強材の製造方法。
2. 前記リング状素材の径方向の厚みと直径を調整するのに加え、前記リング状素材の軸方向を挟み込む第３の一対のローラを配し、前記第３の一対のローラを回転させることで、前記リング状素材の軸方向の厚みを調整することを特徴とする請求項１記載の梁貫通孔補強材の製造方法。
3. 前記リング状素材の径方向の厚みと直径を調整後、前記リング素材を軸方向にスライスカットすることにより、梁貫通孔補強材の厚みを調整することを特徴とする請求項１に記載の梁貫通孔補強材の製造方法。

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