JP4713291B2 - 大型鉄骨ｈ型梁の分割構造と組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨構造物に係わり、特に発電用ボイラ支持架構のボイラ吊り下げ梁のような大型鉄骨Ｈ型梁の分割構造体及びその組み立て方法に関する。

図６に従来の大型鉄骨Ｈ型梁の構造及びその断面図を示す。従来、大型鉄骨Ｈ型梁３０は、Ｈ型の本体と、板の座屈を防止するための縦スチフナープレート３１と、水平スチフナープレート３２と、等で構成され、工場において一体に溶接組み立てされる。現地に搬入された後、コネクションプレート３３を用いて接合ボルト５によって両側の柱９に接合され、鉄骨架構の一部材として据え付けされる。

大型の構造物、特に発電用ボイラ架構のボイラ吊り下げ梁などにおいては部材も大型化し、高さ７ｍ、長さが３０ｍを超えるようなサイズとなり、工場での取り回しはもとより鉄骨の通常の輸送方法であるトレーラーでの輸送が不可能になる。

上述したように、大型のボイラ吊り下げ梁の輸送に際して、大河あるいは海上の大型バージ船等を使用した搬送が必要となるが、製作工場、据付現地各々に接岸港が必要になることから設備面での整備に多大なコストがかかる上、大型になることから製作工場にも大きな場所と製作設備が必要となり、製作場所の選択肢が限定されてしまうといった課題があった。

また、梁を分割して現地に搬入しボルトによって組み立てる従来の方法は、部材が大型化すると膨大な数のボルト並びにボルト穴が必要になり、材料や製作コストが増大する外に、ボルト穴の断面欠損による強度低下あるいは現地でボルト穴がずれてボルトが締め付けられないといった課題があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決できる最適な大型鉄骨Ｈ型梁の分割構造体、並びに現地又は現地近傍での一体化組み立て方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は次のよう構成を採用する。
上側フランジ、座屈を防止する上側縦スチフナープレート、柱に取り付けるための上側コネクションプレート、からなる鉄骨Ｈ型梁上側ブロックと、
下側フランジ、座屈を防止する下側縦スチフナープレート、柱に取り付けるための下側コネクションプレート、からなる鉄骨Ｈ型梁下側ブロックと、を備えた鉄骨Ｈ型梁であって、
前記鉄骨Ｈ型梁下側ブロックは、座屈を防止する水平スチフナープレートであり且つ前記上側ブロックと下側ブロックの結合プレートである上下仕切プレートを有し、
前記上下仕切プレートと、前記上側縦スチフナープレート及び前記上側コネクションプレートとを結合して構成される。

また、上側フランジ、座屈を防止する上側縦スチフナープレート、柱に取り付けるための上側コネクションプレート、からなる鉄骨Ｈ型梁上側ブロックと、
下側フランジ、座屈を防止する下側縦スチフナープレート、柱に取り付けるための下側コネクションプレート、座屈を防止する水平スチフナープレートであり且つ前記上側ブロックと下側ブロックの結合プレートである上下仕切プレート、からなる鉄骨Ｈ型梁下側ブロックと、を備えた鉄骨Ｈ型梁の組み立て方法であって、
前記下側フランジを受け台に設置するステップと、
前記上下仕切プレート上に前記上側コネクションプレートの取り付け位置を決めるためのガイドプレートを設けるステップと、
前記鉄骨Ｈ型梁上側ブロックを前記ガイドプレートに沿って吊り下げて所定位置に仮付けするステップと、
前記仮付け後に、前記上下仕切プレートと、前記上側縦スチフナープレート及び前記上側コネクションプレートとを溶接して鉄骨Ｈ型梁を形成するステップと、からなる鉄骨Ｈ型梁の組み立て方法。

また、上側フランジ、座屈を防止する上側縦スチフナープレート、一方の柱に取り付けるための上側コネクションプレート、からなる鉄骨Ｈ型梁上側ブロックと、
下側フランジ、座屈を防止する下側縦スチフナープレート、前記一方の柱に取り付けるための下側コネクションプレート、からなる鉄骨Ｈ型梁下側ブロックと、を備えた鉄骨Ｈ型梁であって、
前記鉄骨Ｈ型梁上側ブロックと前記鉄骨Ｈ型梁下側ブロックに加えて、他方の柱に取り付けるための一体型コネクションプレートを有し且つ前記鉄骨Ｈ型梁の長さ方向の端部を形成する端部ブロックをさらに有し、
前記鉄骨Ｈ型梁下側ブロックは、座屈を防止する水平スチフナープレートであり且つ前記上側ブロックと下側ブロックの結合プレートである上下仕切プレートを有し、
前記上下仕切プレートと、前記上側縦スチフナープレート及び前記上側コネクションプレートとを結合して一体構成体とするとともに、前記一体構成体と前記端部ブロックとを結合して構成される。

本発明によると、大型部材を分割して製作可能であり製作工場の場所が限定されないという利点がある。また、製作コスト並びに輸送コストが大幅に低減できる。さらに、現地あるいは近傍での組み立て期間の短縮、並びにコスト低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁について、図１〜図５を参照しながら以下詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁の分割ブロックの組み立て後の構成を示す図である。図２は本実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁の分割ブロックを示す図である。図３は本実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁の分割ブロックを組み立てる方法と手順を示す図である。

図１〜図３において、１は鉄骨Ｈ型梁上側ブロック、１ａは上側フランジ、２は上側スチフナープレート、３は上下仕切りプレート、４は上側コネクションプレート、５は接合ボルト、６は鉄骨Ｈ型梁下側ブロック、６ａは下側フランジ、７は下側スチフナープレート、８は下側コネクションプレート、９は柱、２０は転倒防止ステー、２１はガイドプレート、２２は油圧ジャッキ、２３は受け台、２４は足場、２５はジャッキ受け、をそれぞれ表す。

図１と図２において、本発明の実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁は、鉄骨Ｈ型梁上側ブロック１、鉄骨Ｈ型梁下側ブロック６に分割して製作される。鉄骨Ｈ型梁上側ブロック１は、上側フランジ１ａ、上側スチフナープレート２、上側コネクションプレート４で構成され、また、鉄骨Ｈ型梁下側ブロック６は、上下仕切プレート３、下側フランジ６ａ、下側スチフナープレート７、下側コネクションプレート８で構成されており、それぞれ工場で製作される。

これらの構成要素は、据付現地またはその近傍に於いて、鉄骨Ｈ型梁下側ブロック６の上下仕切プレート３上に、鉄骨Ｈ型梁上側ブロック１の上側コネクションプレート４及び上側スチフナープレート２を溶接することにより、大型鉄骨Ｈ型梁として完成する。上下仕切プレート３は、図６に示す従来構造の大型鉄骨Ｈ型梁に設けられた水平スチフナープレート３２と同じ働きをするものである。

次に、分割して製作された鉄骨Ｈ型梁上側ブロック１と鉄骨Ｈ型梁下側ブロック６の組立方法を図３に示す。まず、受け台２３上に鉄骨Ｈ型梁下側ブロック６を下側フランジ６ａが下になるよう設置し、必要に応じて転倒防止のための転倒防止ステー２０、作業用に足場２４等を設置する。続いて、上下仕切プレート３上に、鉄骨Ｈ型梁上側ブロック１の上側コネクションプレート４の取付け位置を決めるためのガイドプレート２１を適当な間隔で取り付ける。その後、鉄骨Ｈ型梁上側ブロック１をガイドプレート２１に沿って吊り下げ、所定の位置へ仮設定し仮付け溶接を行う。

このとき、上側コネクションプレート４が、変形により上下仕切プレート３のセンタに仮付けできないようであれば、ジャッキ受け２５を図の如く溶接により取付け、油圧ジャッキ１７等を使用して修正を行う。このように仮付けが完了した後、上側コネクションプレート４及び上側スチフナープレート２と上下仕切プレート３を溶接し、大型鉄骨Ｈ型梁を完成させる。溶接に関して変形を発生させないよう注意することは勿論のことである。

本発明の実施形態の特徴は、従来構造の水平スチフナープレート３２（図６を参照）の機能を上下仕切プレート３に持たせ、この上下仕切プレート３と鉄骨Ｈ型梁上側ブロック１を溶接する構造としたことである。従来構造の大型鉄骨Ｈ型梁を分割して、据付現地で一体化する場合には、上下のコネクションプレート同士を溶接することになるが、この際、コネクションプレートが溶接により歪み、ボルト穴の精度が確保でき難い。これに対して、本発明の実施形態においては、上下仕切プレート３がフランジの役割を果たし、コネクションプレート４，８の変形を最小限に抑えることができる（本実施形態における上下仕切りプレートは水平スチフナーの機能と上下ブロックの結合機能を兼用していると云える）。

図２に本実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁のブロックの分割図、図１に分割したブロックを一体に組み立てた後の完成図を示す。本実施形態によると、上側スチフナープレート２を取り付けた鉄骨Ｈ型上側ブロック１と、下側スチフナープレート７と上下仕切りプレート３で構成される鉄骨Ｈ型下側ブロック６とを図２に示すように別々に製作する。その後、鉄骨Ｈ型上側ブロック１を鉄骨Ｈ型下側ブロック６に対して、図１に示すように溶接にて取り付け一体Ｈ型梁として組み立てる。従来構造において必要であった図６に示す水平スチフナプレート３２が、本実施形態による構造では、図１に示す上下仕切りプレート３で代用できるため、必要無くなる。

上側と下側のブロック１，６の組み立ては、図３に示す手順並びに方法により実施する。まず、下側ブロック６に、転倒防止ステー２０に加えガイドプレート２１を設置する。その後、上側ブロック１をガイドプレート２１の隙間に沿って上から挿入し仮設定を行う。次に、ジャッキ受け２５を使ってジャッキ２２、万力等で最終調整を行い最終位置に設置した後、上側ブロック１を上下仕切りプレート３に溶接にて取り付けて一体Ｈ型梁として完成させる。図３に示す組み立て方法によると、ガイドブレート２１により溶接時に上側ブロック１がスムースに挿入・仮固定できる上、ジャッキ受け２０を用いてジャッキ等での微細な調整も可能となり、溶接ひずみを抑制しながらスピーディーに一体化組み立てを行うことができる。

次に、本発明の他の実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁について、図４と図５を参照しながら以下説明する。図４は本発明の他の実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁を、上側ブロックと下側ブロックに分割することに加えて、Ｈ型梁の長さ方向の端部ブロックに分割して、これらのブロックを組み立てた構成を示す図である。図５は本発明の他の実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁が、上側ブロックと下側ブロックと端部ブロックとに分割された分割ブロックを示す図である。

図４と図５において、１２は端部ブロック（Ｈ型梁の長さ方向の端部部分を分割したブロック）、１３はウェブスプライスプレート、１４はフランジスプライスプレート、１５は一体型コネクションプレート、１６は端部ブロック接合ボルト、３０は鉄骨Ｈ型梁、３１は縦スチフナープレート、３２は水平スチフナープレート、３３はコネクションプレート、をそれぞれ表す。そして、図４と図５の他の符号は、図１〜図３と共通するものはこれらの図と同一の構成要素を表す。

本発明の他の実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁は、上側ブロック１と下側ブロック６に加えて、梁の長さ方向を更に端部ブロック１２で分割した構成例である。工場での各ブロック製作時に場所の制限等でブロックの長さが制限される場合に有効な構成例である。

本発明の他の実施形態では、上側ブロック１と下側ブロック６は図３に示した組み立て方法等により一体に組み立てた後（一体組立体として組み立てた後に）、ウェブスプライスプレート１３、フランジスプライスプレート１４を用いて端部ブロック接合ボルト１６を用いて端部ブロック１２に前記一体組立体を接合し完成させる。

ここで、フランジスプライスプレート１４は、一体に組み立てられた上側ブロック１と下側ブロック６における上側フランジ１ａ（図１を参照）と、端部ブロック１２の上側フランジ１ａとをスプライスプレートで連結するものである。その際、フランジスプライスプレート１４、上側ブロック１の上側フランジ１ａ、端部ブロック１２の上側フランジ１ａの各々に穴を設けて、この穴にボルトを通してボルト及びスプライスプレートで連結するのが一例である（下側フランジ同士も同様にフランジスプライスプレート１４及びボルトで連結する）。同様に、Ｈ型梁における上側フランジ１ａと下側フランジ６ａとを結合する結合部材に穴を開けて（一体組立体ブロックと端部ブロックの各々の結合部材に穴開け）、一体組立体ブロックと端部ブロックとを穴開けされたウェブスプライスプライス１３とボルトで連結する。

この連結は端部ブロック接合ボルト１６によるボルト連結の場合の他、溶接によって接合してもよい。また、端部ブロック１２のみをあらかじめ現地で一体型コネクションプレート１５を用いて接合ボルト５により柱９の正規位置に据え付け完了した後に、残りの一体組立体の上下ブロックを同様に正規位置に据え付けてもよい。

以上説明したように、鉄骨構造物、特に発電用ボイラ支持架構のような重量物を支持する構造物の大型化に伴いＨ型梁などの鉄骨部材が大型化し、トラック等の通常の輸送手段では搬送が困難なケースが増加している。現地で組み立てをする場合、設備面の未整備並びに溶接技術者の不足等より要求される製品公差あるいは品質を確保することが困難である上、溶接ひずみの矯正等により非常に長い溶接組み立て期間を要しコスト増加の要因となっている。そこで、本発明では、大型Ｈ型梁を数個のブロックに分割し、これを容易に溶接にて一体に組み立てられる構造体並びにその組み立て方法を採用する。部材が大型化すると溶接組み立て時に大がかりな足場、または溶接入熱によるひずみを矯正するための設備が必要になるが、本発明による構造並びに組み立て方法を採用することにより、これらの付帯設備が大幅に削減でき、製作期間の短縮並びに製作コストの低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁の分割ブロックの組み立て後の構成を示す図である。 本実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁の分割ブロックを示す図である。 本実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁の分割ブロックを組み立てる方法と手順を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁を、上側ブロックと下側ブロックに分割することに加えて、Ｈ型梁の長さ方向の端部ブロックに分割して、これらのブロックを組み立てた構成を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る大型鉄骨Ｈ型梁が、上側ブロックと下側ブロックと端部ブロックとに分割された分割ブロックを示す図である。 従来の大型鉄骨Ｈ型梁の構造及びその断面を示す図である。

符号の説明

１ 鉄骨Ｈ型梁上側ブロック
１ａ 上側フランジ
２ 上側スチフナープレート
３ 上下仕切りプレート
４ 上側コネクションプレート
５ 接合ボルト
６ 鉄骨Ｈ型梁下側ブロック
６ａ 下側フランジ
７ 下側スチフナープレート
８ 下側コネクションプレート
９ 柱
１２ 端部ブロック
１３ ウェブスプライスプレート
１４ フランジスプライスプレート
１５ 一体型コネクションプレート
１６ 端部ブロック接合ボルト
２０ 転倒防止ステー
２１ ガイドプレート
２２ 油圧ジャッキ
２３ 受け台
２４ 足場
２５ ジャッキ受け
３０ 鉄骨Ｈ型梁
３１ 縦スチフナープレート
３２ 水平スチフナープレート
３３ コネクションプレート

Claims (3)

1. 上側フランジ、座屈を防止する上側縦スチフナープレート、柱に取り付けるための上側コネクションプレート、からなる鉄骨Ｈ型梁上側ブロックと、
   下側フランジ、座屈を防止する下側縦スチフナープレート、柱に取り付けるための下側コネクションプレート、からなる鉄骨Ｈ型梁下側ブロックと、を備えた鉄骨Ｈ型梁であって、
   前記鉄骨Ｈ型梁下側ブロックは、座屈を防止する水平スチフナープレートであり且つ前記上側ブロックと下側ブロックの結合プレートである上下仕切プレートを有し、
   前記上下仕切プレートと、前記上側縦スチフナープレート及び前記上側コネクションプレートとを結合して構成される
   ことを特徴とする鉄骨Ｈ型梁。
2. 上側フランジ、座屈を防止する上側縦スチフナープレート、柱に取り付けるための上側コネクションプレート、からなる鉄骨Ｈ型梁上側ブロックと、
   下側フランジ、座屈を防止する下側縦スチフナープレート、柱に取り付けるための下側コネクションプレート、座屈を防止する水平スチフナープレートであり且つ前記上側ブロックと下側ブロックの結合プレートである上下仕切プレート、からなる鉄骨Ｈ型梁下側ブロックと、を備えた鉄骨Ｈ型梁の組み立て方法であって、
   前記下側フランジを受け台に設置するステップと、
   前記上下仕切プレート上に前記上側コネクションプレートの取り付け位置を決めるためのガイドプレートを設けるステップと、
   前記鉄骨Ｈ型梁上側ブロックを前記ガイドプレートに沿って吊り下げて所定位置に仮付けするステップと、
   前記仮付け後に、前記上下仕切プレートと、前記上側縦スチフナープレート及び前記上側コネクションプレートとを溶接して鉄骨Ｈ型梁を形成するステップと、からなる
   ことを特徴とする鉄骨Ｈ型梁の組み立て方法。
3. 上側フランジ、座屈を防止する上側縦スチフナープレート、一方の柱に取り付けるための上側コネクションプレート、からなる鉄骨Ｈ型梁上側ブロックと、
   下側フランジ、座屈を防止する下側縦スチフナープレート、前記一方の柱に取り付けるための下側コネクションプレート、からなる鉄骨Ｈ型梁下側ブロックと、を備えた鉄骨Ｈ型梁であって、
   前記鉄骨Ｈ型梁上側ブロックと前記鉄骨Ｈ型梁下側ブロックに加えて、他方の柱に取り付けるための一体型コネクションプレートを有し且つ前記鉄骨Ｈ型梁の長さ方向の端部を形成する端部ブロックをさらに有し、
   前記鉄骨Ｈ型梁下側ブロックは、座屈を防止する水平スチフナープレートであり且つ前記上側ブロックと下側ブロックの結合プレートである上下仕切プレートを有し、
   前記上下仕切プレートと、前記上側縦スチフナープレート及び前記上側コネクションプレートとを結合して一体構成体とするとともに、前記一体構成体と前記端部ブロックとを結合して構成される
   ことを特徴とする鉄骨Ｈ型梁。

Images