JP4968679B2

JP4968679B2 - 柱梁接合部コア用の角形鋼管、及びその製造方法

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Publication number: JP4968679B2
Application number: JP2007157461A
Authority: JP
Inventors: 正雄酒井; 鋭治佐藤
Original assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-06-14
Also published as: JP2008308876A

Description

この発明は、角形鋼管柱とＨ形鋼梁との柱梁接合部とされる、ダイアフラムなしの柱梁接合部コアに用いる角形鋼管、及びその製造方法に関する。

角形鋼管柱とＨ形鋼梁との柱梁接合部には、従来、角形鋼管柱の内側にダイアフラムを取り付ける内ダイアフラム工法、又は、角形鋼管柱と同一サイズの短尺角形鋼管の両端面にダイアフラム（いわゆる通しダイアフラム）を取り付ける外ダイアフラム工法がある。

かかるダイアフラム工法は、Ｈ形鋼梁のフランジをダイアフラムの位置に一致させる必要があるので、異なる梁成（梁の高さ寸法）のＨ形鋼梁を接合する場合は、各フランジ位置にそれぞれダイアフラムを介在させるか、あるいは、ダイアフラム位置に合わせて梁の端部をハンチ加工（梁の端部を梁成がテーパ状に変化する形状とする加工）するなど、煩雑な加工を要する。

上記の煩雑なダイアフラム工法に対して、図１０（イ）、（ロ）に示すように、ダイアフラムなしの柱梁接合部コア１’を柱２と梁３との接合部に設け、梁３に作用する曲げモーメント等の応力を、このダイアフラムなし柱梁接合部コア１’を介して鋼管柱２に伝達するいわゆるノンダイアフラム工法がある。ダイアフラムなしの柱梁接合部コアを場合によりＮＤ接合部コアと略記する。

この種のＮＤ接合部コアを製造する方法として、特許文献１や特許文献２等がある。
特許文献１（特公昭４９−１７４５１角形鋼管鉄骨構造）は、外周が略方形で内周が円形断面の短筒状のＮＤ接合部コア（短筒状仕口本体）であり、遠心鋳造により製造されるものである。
特許文献２（特開２００１−２４８２３４柱梁接合金物及び柱梁接合構造）は、角形断面管の内部隅角部に、接合される梁の梁成よりも長い範囲に亘って形成された厚肉部が一体的に鋳造成形されたものである。

この種の鋳造によるＮＤ接合部コアの製造方法は、柱及び梁のサイズに対応する断面及び高さを持つ角形鋼管が得られる鋳型により、基本的には１個造りで製造する。

なお、柱自体とは別体である接合部コアとは異なるが、角形鋼管柱自体を特殊な構造にして、ダイアフラムを有さない柱梁接合部を構成するものもある。
例えば、特許文献３（特許２７４７４４７号角鋼管柱）は、角形鋼管柱として、長手方向の一部に肉厚部を持つ特殊構造の角形鋼管を鋳造により製造するもので、その肉厚部を柱梁接合部とするものもある。
また、特許文献４（実開昭５４−１１６９１０内側隅部に膨出隅肉を有する角形鋼管柱）は図１１に示すように、内側隅部に膨出隅部５１ａを持つ特殊断面の溝形鋼５１を２丁合わせに溶接接合して角形鋼管柱５２とするものである。この場合、柱における柱梁接合部もその他の部分も同一断面形状となるが、梁からの応力が集中し易い内側隅部の肉厚を大（膨出隅部５１ａ）とすることで、梁からの応力を柱に伝達可能な耐力を持つものとなる。特許文献５（特許２９１５１４９号角形鋼管柱）も特許文献４と基本的には同じある。
特公昭４９−１７４５１特開２００１−２４８２３４特許２７４７４４７号実開昭５４−１１６９１０特許２９１５１４９号

上記従来のＮＤ接合部コア（特許文献１、２）は、上記の通り鋳造による製造であり、基本的には１個造りなので、断面形状が共通であるが梁成が異なる種々の場合に簡単に対応することができず、また、製造コストが高くなる。

また、角形鋼管柱として特許文献３のように、長手方向の一部に肉厚部を持つ特殊構造の角形鋼管を鋳造により製造する方法は、長尺の特殊角形鋼管を鋳造する設備の設備費が極めて高い。
一方、角形鋼管柱として特許文献４、５のように、特殊断面の溝形鋼の２丁合わせ溶接で特殊断面の角形鋼管を製造する方法は、特殊断面の溝形鋼を製造する製造設備（圧延ロール）の費用が高く、大量の需要がある場合でなければ、コスト的に不利となる。

ところで、特許文献４、５と同様に長尺の角形鋼管を溝形鋼の２丁合わせ溶接接合にて製造し、その長尺の角形鋼管を梁成に応じた長さに切断してＮＤ接合部コアとすることが考えられる。
この場合、梁成に応じた高さ寸法に切断することで任意のコア高さに対応できるので、鋳造する方法と比較して有利である。
しかし、この方法の場合、素材の溝形鋼として市販の溝形鋼（ＪＩＳ規格の溝形鋼）を使用することができない。すなわち、建築物の角形鋼管柱として一般に、日本鉄鋼連盟により規格化された建築構造用冷間成形角形鋼管が用いられているが、この建築構造用冷間成形角形鋼管の各サイズに対応する柱梁接合部コアの製造に使用できるサイズの溝形鋼は、市販の溝形鋼には存在しない。
接合部コアと角形鋼管柱との良好な突き合わせ溶接が可能なために、ＮＤ接合部コアの断面の外周が角形鋼管柱の断面の外周より大きいか少なくとも等しい必要があるが、例えば辺寸法が２００ｍｍ×２００ｍｍの角形鋼管柱に対応するＮＤ接合コア用の角形鋼管を製造しようとする場合、角形鋼管柱の寸法公差αを考慮した場合、２００ｍｍ＋αの辺寸法が少なくとも必要であるから、辺寸法（ウエブ寸法）２００ｍｍの溝形鋼ではその条件を満たすことができない。
そこで、特許文献４、５と同様に特殊断面の溝形鋼を製造して、それを用いる必要が生じるが、特殊断面の溝形鋼を製造する必要があるのでは、製造設備の費用が高くつく。

ＮＤ接合部コアとして用いる角形鋼管は、上記のように角形鋼管柱との突き合わせ溶接を良好に行うことができる断面形状であることが必要であり、また、梁に作用する曲げモーメント等の応力に対する充分な耐力を有して柱に応力を伝達できるものである必要がある。すなわち、ＮＤ接合部コア用の角形鋼管に要求される条件は、
（１）ＮＤ接合部コアと接合する柱断面より外周が大きく、且つ内周が小さいこと、
（２）ＮＤ接合部コアを介して梁から柱への応力伝達が可能な耐力を有すること、
である。
上記（１）の条件は図１０（ロ）の通りであり、ＮＤ接合部コア１’の断面内に角形鋼管柱２の断面が含まれるものである。ＮＤ接合部コア１’の辺寸法をＡ、板厚をｔ、角形鋼管柱２の辺寸法をＡ_０、板厚をｔ_０で示す。
上記（２）の条件は辺寸法Ａ、板厚ｔ、内側隅角部のＲ（アール）、材質等が関係するが、強度計算により求められる。
この条件を満たす接合部コア用の角形鋼管を市販の形鋼を素材として製造できれば、接合部コアを安価に製造することができるので、実用的な価値が大きい。本願発明者は、このような背景のもとに、建築構造用冷間成形角形鋼管の各部寸法及び市販の山形鋼（ＪＩＳ規格の山形鋼）の各部寸法を考慮して種々考察した結果、市販の山形鋼に所定の加工を施すとともにその加工山形鋼の１対を適切に組んで溶接接合することで、建築構造用冷間成形角形鋼管の呼び寸法（辺寸法）が一定のサイズ範囲のものであれば、その呼び寸法の全ての板厚に対応する接合部コアを、市販の山形鋼を素材として製造できるという着想を得た。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、角形鋼管柱として、規格化されている建築構造用冷間成形角形鋼管を用いる場合に、市販の形鋼を用いて安価に製造可能なダイアフラムなし柱梁接合部コア用の角形鋼管、及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明は、角形鋼管柱とＨ形鋼梁との柱梁接合部とされる柱梁接合部コアに用いる角形鋼管であって、
規格品の熱間圧延の山形鋼群から選択した特定サイズの山形鋼の一方の辺をその端部から概ね板厚相当分を切り落として短くするとともに開先加工を行ってなる２本の加工山形鋼を、角形鋼管柱の断面の辺寸法より若干大きな辺寸法の方形に仮組みするとともに、その際、一方の加工山形鋼の前記加工された短辺の先端の開先部が他方の加工山形鋼の加工されていない長辺の先端部内面に対向するように仮組みし、前記短辺先端開先部と長辺先端部内面との間を溶接部として溶接接合したことを特徴とする。

請求項２は、請求項１の柱梁接合部コア用の角形鋼管において、長辺先端部内面の長辺先端から所定距離の位置に裏当て金を接合し、この裏当て金に短辺の先端部を載せて、短辺先端開先部と長辺先端部内面とを溶接接合したことを特徴とする。

請求項３の発明は、角形鋼管柱とＨ形鋼梁との柱梁接合部とされる柱梁接合部コアに用いる角形鋼管の製造方法であって、
規格品の熱間圧延の山形鋼群の中から選択して特定サイズの山形鋼の一方の辺をその端部から概ね板厚相当分を切り落として短くするとともに開先加工を行ってなる２本の加工山形鋼を、方形の角を挟む２辺のうちの一方の辺が角形鋼管柱の断面の辺寸法より若干大きく他方の辺がさらに溶接時の縮み代だけ大きい方形に仮組みするとともに、その際、一方の加工山形鋼の前記加工された短辺の先端の開先部が他方の加工山形鋼の加工されていない長辺の先端部内面に対向するように仮組みし、前記短辺先端開先部と長辺先端部内面との間を溶接部として溶接接合することを特徴とする。

請求項４は、請求項３の角形鋼管の製造方法において、裏当て金として平鋼の１つのコーナーを面取り又はＲ付けした裏当て金を用い、この裏当て金の前記面取り又はＲ付け部が開先部に面するように配して溶接接合することを特徴とする。

請求項５は、請求項４の角形鋼管の製造方法において、裏当て金として、山形鋼の一方の辺をその端部から概ね板厚相当分を切り落とした時のその切り落とし片を用いることを特徴とする。

本発明によれば、角形鋼管柱として、規格化されている建築構造用冷間成形角形鋼管を用いる場合に、従来は特殊断面の専用溝形鋼を素材として製造する必要があった、ダイアフラムなし柱梁接合部コア用の角形鋼管を、市販の山形鋼を素材として安価に製造することが可能となる。
その場合、使用する山形鋼の呼び寸法（辺寸法）と同じ呼び寸法（辺寸法）の建築構造用冷間成形角形鋼管に対応する接合部コア用角形鋼管を製造することになるが、その呼び寸法の建築構造用冷間成形角形鋼管の全ての板厚を包含する接合コア用角形鋼管の製造が可能となる。

請求項２によれば、長辺先端部内面の長辺先端から所定距離の位置に接合した裏当て金に短辺の先端部を載せることで、一方の加工山形鋼の長辺と他方の加工山形鋼の短辺との相対位置関係、すなわち２つの加工山形鋼の相対位置関係を正確に設定することができ、寸法精度の高い接合コア用角形鋼管を得ることが容易になる。

山形鋼を素材として角形鋼管を製造した場合、隣接する隅角部のうちの一方の隅角部（山形鋼自体の隅角部）がＲ付き、他方の隅角部（溶接部）がＲなしとなるため、耐力設定要求より、Ｒなしの隅角部を基準とした断面算定での板厚設計をする必要が生じる。したがって、隅角部がすべてＲ付きである場合と比較して板厚を厚くすることが必要となり、使用鋼材重量が増し経済的でない。
しかし、請求項４のように、裏当て金として平鋼の１つのコーナーを面取り又はＲ付けした裏当て金を用い、この裏当て金の前記面取り又はＲ付け部が開先部に面するように配して溶接接合することで、溶着金属で埋められるべき空間が拡大し、Ｒ付きの隅角部となる。この場合、平鋼の前記面取り又はＲ付け量を、山形鋼の内Ｒ又はそれに近似した量を与えることにより、得られた角形鋼管は構造的に対称な断面となり、断面性能が大きく向上する。このため、使用する山形鋼の板厚を無用に厚くする必要がなくなり、鋼材使用量を節約できる。

請求項５によれば、開先加工を行うに際して発生する、山形鋼の一方の辺の切り落とし片を裏当て金として用いるので、山形鋼を素材として角形鋼管を製造する場合の歩留まり低下を解消することができる。

以下、本発明の柱梁接合部コア用の角形鋼管及びその製造方法の実施例を、図１〜図１０を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例の柱梁接合部コア用の角形鋼管１の断面図、図２は図１の柱梁接合部コア角形鋼管１の断面を角形鋼管柱２の断面と対比させた図、図３は図１の角形鋼管１を製造する要領を説明する図、図４は実施例の柱梁接合コアが対象とする角形鋼管柱２の断面図、図５は前記角形鋼管１の製造に用いる山形鋼１１の断面図である。

本発明の角形鋼管１は、図１０に示すように角形鋼管柱２とＨ形鋼梁３との柱梁接合部とされる柱梁接合部コア１’に用いる角形鋼管である。柱梁接合コア１’はダイアフラムなしの柱梁接合部コアであり、柱２と梁３との接合部に設けられて、梁３に作用する曲げモーメント等の応力を、このダイアフラムなし柱梁接合部コア１’を介して鋼管柱２に伝達する。
本発明は、角形鋼管柱として、日本鉄鋼連盟により規格化されている建築構造用冷間成形角形鋼管のうち断面が正方形である場合に適用する。この建築構造用冷間成形角形鋼管のサイズの一部（大サイズを省略）を表１に示す（200×200が最小サイズ）。

本発明の柱梁接合部コア用の角形鋼管１を製造する素材として、ＪＩＳ規格の熱間圧延の等辺山形鋼から選択した特定サイズの等辺山形鋼を用いる。ＪＩＳ規格の等辺山形鋼の一部（小サイズを省略）のサイズを表２に示す（250×250は最大サイズ）。

本発明はノンダイアフラムの柱梁接合部コア（ＮＤ接合部コア）を製造するための角形鋼管であるが、前述した通り、ＮＤ接合部コア用の角形鋼管に要求される条件は、
（１）ＮＤ接合部コアと接合する柱断面より外周が大きく、且つ内周が小さいこと、
（２）ＮＤ接合部コアを介して梁から柱への応力伝達が可能な耐力を有すること、
である。
以下に説明するような要領で、市販の山形鋼に所定の加工を施すとともにその加工山形鋼の１対を適切に組んで溶接接合することで、建築構造用冷間成形角形鋼管の呼び寸法（辺寸法）が一定のサイズ範囲のものであれば、その呼び寸法の全ての板厚に対応して上記（１）、（２）の条件を満たすＮＤ接合部コア用の角形鋼管１を製造することができる。

角形鋼管柱２として呼び寸法（辺寸法）Ａｍｍの正方形の建築構造用冷間成形角形鋼管を用いる場合、その角形鋼管柱２に対応する柱梁接合部コア１’用の角形鋼管１を製造するために、同じ呼び寸法（辺寸法）ＡｍｍのＪＩＳ規格の等辺山形鋼を用いる。
例えば、角形鋼管柱２として、表１のうち呼び寸法（辺寸法）が２００ｍｍ×２００ｍｍの建築構造用冷間成形角形鋼管を用いる場合の柱梁接合コア用角形鋼管１を製造する場合、それと同じ呼び寸法（辺寸法）である２００ｍｍ×２００ｍｍの等辺山形鋼１０を素材として用いる。
なお、正方形断面の角形鋼管のサイズ表示として、例えば辺寸法２００ｍｍ×２００ｍｍ×板厚１２ｍｍのものを□２００×１２で示す。また、等辺山形鋼のサイズ表示として、例えば辺寸法２００ｍｍ×２００ｍｍ×板厚２５ｍｍのものをＬ２００×２５で示す。

図１〜図５の実施例では、Ｌ２００×２５の等辺山形鋼１０を素材として、□２００×１２の角形鋼管柱２に対応する柱梁接合部コア１’用の角形鋼管１を製造することを一応想定している。
図５に示すように、等辺山形鋼１０の一方の辺をその端部から概ね板厚相当分ｓ（板厚ｔに相当する寸法）を切り落として短くするとともに開先加工を行う。この場合、一方の辺の先端を図５の1点鎖線の位置で切断することで、切り落として短くするのと開先加工とを同時に行うことができる。開先角度θは例えば２０°程度とするとよい。等辺山形鋼１０をこのように加工したものを加工山形鋼１１と呼ぶ。

加工山形鋼１１を２本、図３に示すように、一方の加工山形鋼１１の前記加工された短辺１１ｂの先端の開先部１１ｃが他方の加工山形鋼１１の加工されていない長辺１１ａの先端部内面にルートギャップｇをあけて対向するようにして、角形鋼管柱２の断面の辺寸法Ａ_０より若干大きな辺寸法の方形に仮組みする。その際、方形の角を挟む２辺のうちの一方の辺（図３で縦辺）の長さＡが角形鋼管柱２の断面の辺寸法Ａ_０（＝素材の山形鋼１０の辺寸法Ｂ）よりオフセット量ｆだけ大きく、他方の辺（図３の横辺）の長さＣがさらに溶接時の縮み代ｄだけ大きい方形に仮組みする（すなわち、Ｃ＝Ａ＋ｄ）。
ルートギャップｇは、素材の山形鋼１０の一方の辺の端部を切り落とす際の切り落とし長さｓを山形鋼板厚ｔに等しくした場合、ｇ＝ｆ＋ｄとなる。
また、この仮組みに際して、前記長辺先端部内面の長辺先端から所定距離ｍの位置に裏当て金１２を接合し、この裏当て金１２に短辺１１ｂの先端部を載せ、その状態で、短辺先端と長辺先端部内面とを溶接接合する。図３の横辺寸法Ｃは溶接縮みｄにより縦辺寸法Ａと等しく（Ｃ−ｄ＝Ａ）なり、また縦辺寸法Ａの溶接縮みは無視できるから、図１のような、縦横両辺とも寸法Ａである正方形の角形鋼管１が得られる。図１等において溶接金属部をハッチングで示す。
このようにして、素材の山形鋼１０の辺寸法Ｂより大きな辺寸法Ａ（＝Ｂ＋ｆ）の角形鋼管１を製造することが可能となる。図１〜図５は□２００×１２の角形鋼管柱２に対するものとして、□２０４×２５の柱梁接合部コア用角形鋼管１を想定している。

上記における切り落とし長さｓ、オフセット量ｆ、ルートギャップｇについて説明する。
市販の山形鋼の実寸法は、呼び寸法Ｂ（図３、５のＢ）に対して公差を持つので、
実寸法＝呼び寸法Ｂ±公差・・・・＜１＞
となる。
一方、柱梁接合部コアとしての外形寸法Ａと柱の外形寸法との関係は、
コア外形寸法Ａ≧柱の外形寸法・・・・＜２＞
となる。
柱梁接合部コアが対象とする柱は角形鋼管であり、その外形寸法は＜１＞式により決まるので、＜２＞式を満足するには下記の条件が必要となる。
コア外形寸法Ａ≧柱の呼び寸法Ａ_０＋α・・・・＜３＞
ＪＩＳ公差によれば、＜３＞式の条件αは、角形鋼管の辺寸法Ａ_０に対する公差が１．０％かつ±３ｍｍ（JIS G 3466）であることより、
α≧３．０ｍｍ……＜４＞
の条件を満たすことが必要となる。
ここで若干の余裕、例えば１ｍｍの余裕を持たせると、オフセット量ｆ（＝α）は４ｍｍとなる。

上記の柱梁接合部コア用角形鋼管１は、オフセット量ｆ（＝Ａ−Ｂ）及びルートギャップｇを調整代として与えることにより、上記＜２＞式を満足させることが可能となったものである。これにより、角形鋼管柱の寸法Ａ_０が公差内にあれば、必ず上記＜３＞の条件を満たし、当該角形鋼管柱の柱梁接合部コア用の角形鋼管として使用できる。
例えば、オフセット量ｆ＝４ｍｍ、溶接縮み代ｄ＝１．５ｍｍ、ルートギャップｇ＝ｆ＋ｄ＝５．５ｍｍで仮組みして溶接すれば、上記の条件を満たす柱梁接合部コア用角形鋼管１が得られる。図２に柱梁接合部コア用角形鋼管１の断面を角形鋼管柱２の断面と対比させて示す。
なお、梁から柱への応力伝達が可能な耐力を有するという前述の（２）の条件を満たすことについては、詳細は省略するが、強度計算により確認できる。

オフセット量ｆ（＝Ａ−Ｂ）及びルートギャップｇの範囲について、溶接方法との関連で説明する。
図３のように縦板（縦辺）１１ａと開先１１ｃを設けた横板（横辺）１１ｂとのレ形開先条件による溶接は角溶接と呼ばれる。
この角溶接でオフセット量ｆを増加させた場合、一定限界を超えると溶融池からの溶鋼の流れ出しが伴うようになる。このような溶鋼の流れ出しが発生する場合は、縦板１１ａに２点鎖線で示すように堰板（通常は冷却した銅板）１３を介在させることにより溶接が可能である。
なお、縦板の板厚範囲が２０から４０ｍｍの範囲では、堰板なしでも溶鋼流れ出しが生じない溶接が可能な条件は、ＳＡＷ（サブマージドアーク溶接）では５〜６ｍｍ程度のオフセット量ｆが限界であり、ＭＡＧ溶接（Ｍetal Active Gas溶接：炭酸ガスアーク溶接、混合ガスアーク溶接など）では多層盛溶接でビードを形成するので、オフセット量ｆを１０ｍｍ程度まで大きくすることが可能である。

ルードギャップｇは、オフセット量ｆ＋縮み代ｄ＋（基準辺寸法−実辺寸法）により決定される。ルートギャップｇを広くすると開先空間が拡大するので、溶接速度が低下するとともに、溶加材を多量に消費することとなり、費用の増加となるので、オフセット量ｆは必要以上に大きくしないことが望ましい。

図６に示した柱梁接合部コア用の角形鋼管１Ａのように、裏当て金として、平鋼の１つのコーナーを例えばＲ付けした裏当て金１２’を用い、この裏当て金１２’の前記Ｒ付け部１２ａ’が開先部に面するように配して溶接接合すると、大きな耐力の角形鋼管が得られる。したがって、より板厚ｔの小さな山形鋼を用いることが可能となる。

山形鋼を素材として角形鋼管を製造した場合、図１のように隣接する隅角部のうちの一方の隅角部（山形鋼自体の隅角部（ｒ_１部分））がＲ付き、他方の隅角部（溶接部）がＲなしとなるため、耐力設定要求より、Ｒなしの隅角部を基準とした断面算定での板厚設計をする必要が生じる。したがって、隅角部がすべてＲ付きである場合と比較して板厚を厚くすることが必要となり、使用鋼材重量が増し経済的でない。
しかし、図６のようにＲ付けした裏当て金１２’をそのＲ付け部１２ａ’が開先部に面するように配して溶接接合すると、溶着金属で埋められるべき空間が拡大し、図６のようなＲ付きの隅角部となる。
この場合、平鋼のＲ付け量を、山形鋼の内Ｒ又はそれに近似した量を与えることにより、得られた角形鋼管は構造的に対称な断面（内側隅部のＲ形状が概ね同じ）となり、断面性能が大きく向上する。このため、使用する山形鋼の板厚を無用に厚くする必要がなくなり、鋼材使用量を節約できる。
例えば、構造計算により例えばＬ２００×２３（板厚２３ｍｍ）の山形鋼が必要となった場合、隅角部のＲを改善しない方法（単なる平鋼の裏当て金を用いて溶接してＲなし隅角部となる場合）ではＬ２００×２５（板厚２５ｍｍ）の山形鋼で構成すべき断面（例えば図１の断面（ｔ＝２５ｍｍ））が、隅角部をＲ付きとする方法により隅角部での荷重分担が可能となるため、Ｌ２００×２０（板厚２０ｍｍ）の山形鋼（例えば図６の断面（ｔ＝２０ｍｍ））で済むようになる。
なお、裏当て金にＲ付けする代わりに、面取りを施しても、概ね同様な効果が得られる。

Ｒ付け（又は面取り）した裏当て金１２’を用いた溶接に際して、図６のように開先ルート部分が裏当て金１２’のＲ付き面１２ａ’から離れた状態となっても、溶け込み深さを深くすることで、良好な溶接が可能である。しかし、溶接条件が悪くなる場合には、山形鋼１１の短辺１１ｂをさらに短く（先端の切り落とし長さを大きく）して、図７に示すようにルートギャップをひろげてもよい。山形鋼１１のさらに短くした短辺を１１ｂ’で示す。

平鋼の１つのコーナーをＲ付けした前記裏当て金１２’に代えて、開先加工を行うに際して発生する、山形鋼１１の一方の辺の端部からの切り落とし片（図５で切断線である1点鎖線より先端側の１１ｅで示す部分）を裏当て金として用いることができる。
これにより、山形鋼を素材として角形鋼管を製造する場合の歩留まり低下を解消することができる。
図８は切り落とし片１１ｅを裏当て金１２”として用いて溶接を行う場合を示す。
例えばＬ２００×２０（板厚２０ｍｍ）の山形鋼の場合、隅角部は１７ｍｍの内Ｒ（ｒ_１＝１７ｍｍ）を有しており、辺の端部は１２ｍｍのＲ（ｒ_２＝１２ｍｍ）が付いている。この山形鋼の端部からの切り落とし片１１ｅを用い、溶け込み深さ５ｍｍの溶接を行った場合、Ｌ２００×２５（板厚２５ｍｍ）の山形鋼で構成した角形鋼管と概ね同等の耐力が得られる（詳細計算は省略する）。

上述の説明では、Ｌ２００×２５（又はＬ２００×２０）の等辺山形鋼を用いて、□２００×ｔ_０の正方形断面の角形鋼管柱に対応する柱梁接合部コア１’に用いる柱梁接合部コア用の角形鋼管１を製造する場合を想定して説明したが、Ｌ２００×ｔの等辺山形鋼を用いて、□２００×ｔ_０の正方形断面の角形鋼管柱についての板厚ｔ_０＝６、９、８、１２ｍｍのすべての板厚に対応する柱梁接合部コア用角形鋼管１を製造することができ、また、Ｌ２５０×ｔの等辺山形鋼を用いて、□２５０×ｔ_０の正方形断面の角形鋼管柱についての板厚ｔ_０＝６、８、９、１２、１４、１６ｍｍのすべての板厚に対応する柱梁接合部コア用角形鋼管１を製造できる。すなわち、ＮＤ接合部コアの前述の条件（１）、（２）を満たす角形鋼管１を製造できる。
なお、これらの各サイズのなかで、□２００×１２の角形鋼管柱に対応する山形鋼としてＬ２００×１５（最も板厚が薄い場合）を用いた場合は、図９（イ）に溶接箇所の形状を角形鋼管柱２と対比させて示したように前述の条件（１）を満たさない（角形鋼管柱２の隅角部内Ｒ部分（Ｐで示した部分）が柱梁接合部コア（角形鋼管１）の内側隅角部からはみ出る）が、より板厚の厚いＬ２００×２０を用いれば、図９（ロ）のように条件（１）を満たす。角形鋼管柱のその他のサイズについては、溶接箇所の形状がすべて図９（ロ）と同様に角形鋼管柱の断面のすべてが柱梁接合部コア（角形鋼管１）の断面内に収まることを確認している。

本発明の一実施例の柱梁接合部コア用の角形鋼管の断面図である。図１の柱梁接合部コア角形鋼管の断面を角形鋼管柱の断面と対比させた図である。図１の柱梁接合部コア用の角形鋼管を製造する要領を説明する図である。実施例の柱梁接合コアが対象とする角形鋼管柱の断面図である。図１の柱梁接合部コア用の角形鋼管の製造に用いる山形鋼の断面図である。裏当て金としてＲ付きの裏当て金を用いて溶接接合した場合の柱梁接合部コアの断面図である。図６の柱梁接合部コアの変形例を示す図である。裏当て金として切り落とし片を用いて溶接接合した場合の柱梁接合部コアの断面図である。市販の山形鋼で、呼び寸法（辺寸法）が２００ｍｍ及び２５０ｍｍの角形鋼管柱のすべての板厚に対応可能であることを説明する図である。ノンダイアフラム工法に用いる柱梁接合部コアを説明するもので、（イ）は柱梁接合部近傍の部分縦断面図、（ロ）は梁を省いて示したＡ−Ａ断面図である。従来例を示すもので、ノンダイアフラム工法に用いる角形鋼管柱の斜視図である。

符号の説明

１、１Ａ柱梁接合部コア用の角形鋼管
１’ 柱梁接合部コア
２角形鋼管柱
３梁
１０等辺山形鋼
１１加工山形鋼
１１ａ（加工山形鋼の）長辺
１１ｂ、１１ｂ’ （加工山形鋼の）短辺
１１ｃ開先部
１１ｅ切り落とし片
１２、１２’ 裏当て金
１２ａ’ Ｒ付け面
Ａ柱梁接合部コアの辺寸法
Ａ_０角形鋼管柱（建築構造用冷間成形角形鋼管）の辺寸法
Ｂ使用する等辺山形鋼の辺寸法（＝加工山形鋼の長辺の長さ）
Ｂ’加工山形鋼の短辺の長さ
Ｃ２つの加工山形鋼を方形に仮組みする際にルートギャップを設ける側の辺の長さ
ｔ_０角形鋼管柱の板厚
ｔ柱梁接合部コアの板厚（＝山形鋼の板厚）
ｒ_１山形鋼の隅部の内Ｒ（アール）
ｒ_２山形鋼の端部のＲ（アール）
ｒ_０１角形鋼管柱の角部の外Ｒ（アール）
ｒ_０２角形鋼管柱の角部の内Ｒ（アール）
ｓ（板厚相当分の）切り落とし長さ

Claims

角形鋼管柱とＨ形鋼梁との柱梁接合部とされる柱梁接合部コアに用いる角形鋼管であって、
規格品の熱間圧延の山形鋼群から選択した特定サイズの山形鋼の一方の辺をその端部から概ね板厚相当分を切り落として短くするとともに開先加工を行ってなる２本の加工山形鋼を、角形鋼管柱の断面の辺寸法より若干大きな辺寸法の方形に仮組みするとともに、その際、一方の加工山形鋼の前記加工された短辺の先端の開先部が他方の加工山形鋼の加工されていない長辺の先端部内面に対向するように仮組みし、前記短辺先端開先部と長辺先端部内面との間を溶接部として溶接接合したことを特徴とする柱梁接合部コア用の角形鋼管。
前記長辺先端部内面の長辺先端から所定距離の位置に裏当て金を接合し、この裏当て金に短辺の先端部を載せて、短辺先端開先部と長辺先端部内面とを溶接接合したことを特徴とする請求項１記載の柱梁接合部コア用の角形鋼管。
角形鋼管柱とＨ形鋼梁との柱梁接合部とされる柱梁接合部コアに用いる角形鋼管の製造方法であって、
規格品の熱間圧延の山形鋼群の中から選択して特定サイズの山形鋼の一方の辺をその端部から概ね板厚相当分を切り落として短くするとともに開先加工を行ってなる２本の加工山形鋼を、方形の角を挟む２辺のうちの一方の辺が角形鋼管柱の断面の辺寸法より若干大きく他方の辺がさらに溶接時の縮み代だけ大きい方形に仮組みするとともに、その際、一方の加工山形鋼の前記加工された短辺の先端の開先部が他方の加工山形鋼の加工されていない長辺の先端部内面に対向するように仮組みし、前記短辺先端開先部と長辺先端部内面との間を溶接部として溶接接合することを特徴とする柱梁接合部コア用の角形鋼管の製造方法。
裏当て金として平鋼の１つのコーナーを面取り又はＲ付けした裏当て金を用い、この裏当て金の前記面取り又はＲ付け部が開先部に面するように配して溶接接合することを特徴とする請求項２記載の柱梁接合部コア用の角形鋼管の製造方法。
前記裏当て金として、山形鋼の一方の辺をその端部から概ね板厚相当分を切り落とした時のその切り落とし片を用いることを特徴とする請求項４記載の柱梁接合部コア用の角形鋼管の製造方法。