JP6341792B2 - 鋼管柱及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、円筒状の鋼管で構成される鋼管柱及びその製造方法に関するものである。

従来、円筒状の鋼管が建築物の柱材等として使用されている。そして、円筒状の鋼管の外周面に梁材を接合した鋼管柱と梁材との接合構造が知られている。

しかしながら、円筒状の鋼管で構成される鋼管柱と梁材との接合構造においては、鋼管柱の外周面が円筒面となっていることから、梁材を鋼管柱に接合するために、梁材の端部を鋼管柱の円筒面の形状に合わせて円弧状に加工しなければならないという問題点があった。

そこで、この問題を解決するために、円筒状の鋼管における長手方向の少なくとも１箇所に平面状に形成された部分を備えた鋼管柱が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平９−３１７０８５号公報

しかしながら、特許文献１の鋼管柱においては、その平面状に形成される部分の板厚が鋼管本体の板厚より厚く成形されるため、鋼管柱自体が重くなるという問題点があった。また、特許文献１の鋼管柱においては、円筒状の鋼管を加熱及び冷却させることにより平面状の部分を形成することから製造方法が複雑になるという問題点もあった。

そこで、本発明は、円筒状の鋼管に平面状の部分を容易に形成できるとともに、平面状の部分を鋼管柱本体の板厚と同程度に形成した鋼管柱及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上であり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明のうち請求項１に記載の鋼管柱は、円筒状の鋼管で構成される鋼管柱であって、前記円筒状の鋼管の長手方向、且つ前記円筒状の鋼管の円周方向の少なくとも一方向に、梁の端部を当接させるための当接部を押圧成形によって形成し、前記当接部は、前記円筒状の鋼管と同程度の板厚を保持しながら平面状に形成されるものである。

上記構成では、鋼管柱本体の所定位置に平面状の当接部が形成される。また、当接部（平面状の部分）が、円筒状の鋼管（鋼管本体）と同程度の板厚で形成される。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鋼管柱を製造する製造方法であって、前記円筒状の鋼管の外周面における押圧範囲を前記円筒状の鋼管の周方向に徐々に広げながら、前記円筒状の鋼管の外周面を押圧することにより前記当接部を形成するものである。

上記構成では、押圧成形を行うのみで、円筒状の鋼管（鋼管本体）と同程度の板厚の当接部（平面状の部分）を形成することができる。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の鋼管柱の製造方法であって、前記円筒状の鋼管の外周面を押圧する押圧手段と、前記押圧手段が押圧する範囲を調整する押圧調整手段と、を前記円筒状の鋼管において前記当接部を形成する部分に配置し、前記押圧手段が押圧する範囲を前記押圧調整手段によって徐々に広げることにより前記当接部を形成するものである。

上記構成では、押圧成形を行うのみで、円筒状の鋼管（鋼管本体）と同程度の板厚の当接部（平面状の部分）を形成することができる。

さらに、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の鋼管柱の製造方法において、前記円筒状の鋼管の外周面を押圧する押圧手段を前記円筒状の鋼管において前記当接部を形成する部分に配置し、前記押圧手段は、前記円筒状の鋼管の外周面を押圧する面の形状を変更可能に構成され、前記押圧手段の面の形状を変更させながら前記押圧手段が押圧する範囲を徐々に広げることにより前記当接部を形成するものである。

上記構成では、押圧成形を行うのみで、円筒状の鋼管（鋼管本体）と同程度の板厚の当接部（平面状の部分）を形成することができる。

本発明の鋼管柱によれば、円筒状の鋼管（鋼管本体）と同程度の板厚の当接部（平面状の部分）を形成することができるため、鋼管柱自体を軽量化することができる。

本発明の鋼管柱の製造方法によれば、押圧成形を行うのみで円筒状の鋼管（鋼管本体）に当接部（平面状の部分）を形成することができるため、円筒状の鋼管に当接部（平面状の部分）を容易に形成することができる。また、当接部（平面状の部分）を形成するに際し、鋼管を加熱及び冷却させる必要がないため、製造方法自体を簡略化することができる。

（ａ）は、本発明に係る鋼管柱の斜視図、（ｂ）は、本発明に係る鋼管柱の当接部近傍の断面図。 本発明に係る鋼管柱を製造するための製造装置の概略側面断面図。 本発明に係る鋼管柱を製造するための製造装置の概略正面断面図。 本発明に係る鋼管柱を製造するための第１実施例を示す概略図。 本発明に係る鋼管柱を製造するための第２実施例を示す概略図。

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
まず、本発明の鋼管柱１０について、図１を用いて説明する。

図１（ａ）に示すように、本発明に係る鋼管柱１０は、鋼管柱本体１１と、当接部１２と、から構成される。

鋼管柱本体１１は、所定長さの円筒状の鋼管により形成される。鋼管柱本体１１は、その材質、板厚等は特に限定されるものではないが、柱材として使用可能な材質、板厚等の円筒状の鋼管であれば構わない。

当接部１２は、鋼管柱本体１１において梁材２０を接合する部分であり、鋼管柱本体１１の複数箇所（図１（ａ）では２箇所）に形成される平面状の部分である。当接部１２は、鋼管柱本体１１における長手方向であって、鋼管柱本体１１の円周方向の四方向に形成される４面の平面部分１２ａから構成される。なお、当接部１２は、４面の平面部分１２ａから構成されるものに限定されるのではなく、鋼管柱本体１１の円周方向の少なくとも一方向に当接部１２（平面部分１２ａ）が形成されていれば構わない。
当接部１２の平面部分１２ａは、梁材２０の端面が接合可能な程度の面積で形成される。
また、図１（ｂ）に示すように、当接部１２（平面部分１２ａ）の板厚は、鋼管柱本体１１と同程度の板厚で形成される。当接部１２（平面部分１２ａ）は、鋼管柱本体１１に対して内方に押し込まれた状態で形成される。

このように、鋼管柱本体１１の所定位置に平面状の当接部１２を形成することにより、梁材２０の端部を鋼管柱本体１１の円筒面の形状に合わせて円弧状に加工することなく、梁材２０を鋼管柱１０に接合することができる。また、当接部１２（平面部分１２ａ）の板厚が、鋼管柱本体１１と同程度の板厚で形成されるため、鋼管柱１０自体を軽量化できる。

次に、鋼管柱１０の製造方法（第１実施例）について、図２から図４を用いて説明する。

図２に示すように、まず、鋼管柱１０における鋼管柱本体１１の両端部を第１固定手段３１・３１により定位置で固定する。そして、図２及び図３に示すように、鋼管柱本体１１において梁材２０（図１）を接合する部分、即ち、当接部１２（平面部分１２ａ）を形成する部分を第２固定手段３２により固定する。この時、第２固定手段３２は、鋼管柱本体１１の左右方向の外周面を固定する。さらに、鋼管柱本体１１の上下方向の外周面を金型４０（「押圧調整手段」の一例）により鋼管柱本体１１の左右方向から固定する。

ここで、金型４０は、鋼管柱本体１１を左右方向から挟持するように一対の金型から構成され、第２固定部材３２により固定した際の鋼管柱本体１１の上部及び下部に配置される。また、金型４０は、複数（図３においては２つ）の金型部材４１・４２により構成されている。金型部材４１・４２は、鋼管柱本体１１の上部（或いは下部）を左右方向から挟持するように一対の金型部材から構成される。第１金型部材４１は、第２金型部材４２と独立した部材として第２金型部材４２の上方に設けられる。金型部材４１・４２は、鋼管柱本体１１の上下方向の外周面を鋼管柱本体１１の左右方向から固定可能に構成されるとともに、互いに独立して、鋼管柱本体１１の左右方向に移動可能に構成される。

鋼管柱１０においては、鋼管柱本体１１の外周面を押圧手段３３により上下方向から押圧することにより当接部１２（平面部分１２ａ）を形成する。

ここで、鋼管柱本体１１の左右方向の外周面を第２固定手段３２のみで固定した状態で当接部１２（平面部分１２ａ）を形成した場合（金型４０を配置せずに押圧手段３３による押圧を行った場合）、鋼管柱本体１１の外周面が押圧手段３３によって不均一に押圧される。特に、当接部１２の平面部分１２ａの中央部分が鋼管柱本体１１の内方に凹み、平面部分１２ａの平坦度が悪くなる。

そこで、鋼管柱１０を製造する方法においては、押圧手段３３が鋼管柱本体１１の外周面を押圧する押圧範囲を鋼管柱本体１１の周方向に徐々に（段階的に）広げながら、鋼管柱本体１１の外周面を押圧することにより当接部１２（平面部分１２ａ）を形成する。具体的には、以下のように行う。

図４（ａ）に示すように、鋼管柱本体１１の上部及び下部の一部分（頂部）が金型４０に対して突出するように、鋼管柱本体１１を配置する。そして、図４（ｂ）に示すように、この金型４０に対して突出した鋼管柱本体１１の一部分を押圧手段３３によって押圧する。この時、上記鋼管柱本体１１の一部分は、第１金型部材４１の上面（或いは下面）と同一平面となるように押圧され、押圧された部分のみが平面状に形成される。

鋼管柱本体１１の一部分を上記のように押圧すると、図４（ｃ）に示すように、第１金型部材４１を鋼管柱本体１１から離間（移動）させる。これにより、押圧手段３３が鋼管柱本体１１の外周面を押圧する押圧範囲が、鋼管柱本体１１の周方向に広がる。そして、図４（ｄ）に示すように、第２金型部材４２に対して突出した鋼管柱本体１１の一部分を押圧手段３３によって再度押圧する。この時、鋼管柱本体１１の一部分は、第２金型部材４２の上面（或いは下面）と同一平面となるように押圧され、押圧された部分のみが平面状に形成される。

鋼管柱本体１１の一部分を上記のように押圧すると、図４（ｅ）に示すように、第２金型部材４２を鋼管柱本体１１から離間（移動）させる。これにより、押圧手段３３が鋼管柱本体１１の外周面を押圧する押圧範囲が、さらに、鋼管柱本体１１の周方向に広がる。そして、図４（ｆ）に示すように、第２固定手段３２に対して突出した鋼管柱本体１１の一部分を押圧手段３３によって再度押圧する。この時、鋼管柱本体１１の一部分は、第２固定手段３２の上面（或いは下面）と同一平面となるように押圧される。そして、鋼管柱本体１１の所定位置に当接部１２（平面部分１２ａ）が形成される。

以上のように、金型４０を段階的に鋼管柱本体１１から離間（移動）させることにより、押圧手段が鋼管柱本体１１の外周面を押圧する押圧範囲が、鋼管柱本体１１の周方向に徐々に（段階的に）広がる。これにより、鋼管柱本体１１の外周面が押圧手段３３により徐々に（段階的に）押圧されるとともに、鋼管柱本体１１の外周面が均等に押圧され、略均一に平坦化された（平坦度の良好な）当接部１２（平面部分１２ａ）が形成される。

また、上記方法においては、押圧手段３３によって鋼管柱本体１１の外周面を押圧するのみである。即ち、押圧成形のみで当接部１２（平面部分１２ａ）を形成する。そのため、容易に鋼管柱本体１１に当接部１２（平面部分１２ａ）を形成することができる（加熱工程及び冷却工程が不要となるため、鋼管柱１０の製造方法自体が簡略化される）。

なお、上記方法は、当接部１２（平面部分１２ａ）を鋼管柱本体１１の二方に形成する方法である。そのため、残り二方の当接部１２（平面部分１２ａ）を形成するためには、図４（ｆ）において、第２固定手段３２による固定を一度解除し、鋼管柱本体１１を９０度回転させた後、図４（ａ）から（ｆ）の操作を再度行うことにより形成する。

また、上記方法は、当接部１２（平面部分１２ａ）を鋼管柱本体１１の二方に同時に形成するものであるが、これに限定されるものではなく、鋼管柱本体１１の一方のみに当接部１２（平面部分１２ａ）を形成する構成、或いは鋼管柱本体１１の四方に同時に当接部１２（平面部分１２ａ）を形成する構成としても構わない。

さらに、上記方法においては、金型４０を金型部材４１・４２の２つの金型部材で構成しているが、これに限定されるものではなく、３つ以上の金型部材で構成しても構わない。

さらにまた、上記方法においては、金型４０を段階的に移動させることにより、押圧手段３３が鋼管柱本体１１の外周面を押圧する押圧範囲を徐々に広げているが、これに限定されるものではなく、金型４０の移動を、押圧手段３３の押圧する速度に合わせて無段階に（連続的に）行っても構わない。

次に、鋼管柱１０の製造方法における別実施例（第２実施例）について、図５を用いて説明する。

別実施例においては、上記第１実施例と同様に、鋼管柱１０における鋼管柱本体１１の両端部を第１固定手段３１・３１（図２参照）により定位置で固定し、鋼管柱本体１１において当接部１２（平面部分１２ａ）を形成する部分を押圧手段５０により鋼管柱本体１１の上下方向から押圧する。

ここで、押圧手段５０は、鋼管柱本体１１を上下方向から挟持するように一対の押圧部材により構成される。また、押圧手段５０は、複数種（図５においては３種）の押圧部材５１・５２・５３により構成される。押圧部材５１・５２・５３は、その鋼管柱本体１１の外周面を押圧する面５１ａ・５２ａ・５３ａの形状がそれぞれ異なる。具体的には、面５１ａ・５２ａ・５３ａにおける平面部分の面積がそれぞれ異なる。第１押圧部材５１の面５１ａにおける平面部分の面積が最も狭く、第３押圧部材５３の面５３ａにおける平面部分の面積が最も広い。即ち、鋼管柱本体１１の外周面を押圧する平面部分の面積が、第１押圧部材５１が最も狭く、第３押圧部材５３が最も広い。

別実施例においては、押圧手段５０における押圧部材の構成を押圧部材５１・５２・５３のそれぞれに変更する。即ち、押圧手段５０において鋼管柱本体１１の外周面を押圧する面５１ａ・５２ａ・５３ａの形状を変更する。これにより、押圧手段５０により鋼管柱本体１１の外周面を押圧する範囲が、鋼管柱本体１１の周方向に徐々に広げる。具体的には、以下のように行う。

図５（ａ）に示すように、第１固定手段３１（図２参照）により定位置で固定した鋼管柱本体１１の上方及び下方に、一対の第１押圧部材５１を配置し、上下方向から鋼管柱本体１１を押圧する。この時、図５（ｂ）に示すように、鋼管柱本体１１は、第１押圧部材５１の面５１ａにおける平面部分と当接する部分のみが押圧され、押圧された部分のみが平面状に形成される。また、鋼管柱本体１１は、第１押圧部材５１の面５１ａにおける湾曲部分において充分に固定されるため、第１押圧部材５１の面５１ａにおける平面部分と当接する部分が均一に押圧される。

第１押圧部材５１による押圧が完了すると、図５（ｃ）に示すように、押圧部材の構成を第２押圧部材５２に変更し、第２押圧部材５２により鋼管柱本体１１を押圧する。この時、図５（ｄ）に示すように、鋼管柱本体１１は、第２押圧部材５２の面５２ａと当接する部分のみが押圧され、押圧された部分のみが平面状に形成される。ここで、第２押圧部材５２の面５２ａは第１押圧部材５１の面５１ａより平面部分の面積が大きいため、第１押圧部材５１による押圧と比べて鋼管柱本体１１に形成される平面部分の面積は大きくなる。

第２押圧部材５２による押圧が完了すると、図５（ｅ）に示すように、押圧部材の構成を第３押圧部材５３に変更し、第３押圧部材５３により鋼管柱本体１１を押圧する。この時、図５（ｆ）に示すように、鋼管柱本体１１は、第３押圧部材５３の面５３ａと当接する部分のみが押圧され、押圧された部分のみが平面状に形成される。ここで、第３押圧部材５３の面５３ａは第２押圧部材５２の面５２ａより平面部分の面積が大きいため、第２押圧部材５２による押圧と比べて鋼管柱本体１１に形成される平面部分の面積は大きくなる。第３押圧部材５３による押圧が完了することにより、鋼管柱本体１１の所定位置に当接部１２（平面部分１２ａ）が形成される。

以上のように、押圧手段５０において鋼管柱本体１１の外周面を押圧する面の形状（平面部分の面積）を変更することにより、押圧手段５０が鋼管柱本体１１の外周面を押圧する押圧範囲が、鋼管柱本体１１の周方向に徐々に（段階的に）広がる。これにより、鋼管柱本体１１の外周面が押圧手段５０により徐々に（段階的に）押圧されるとともに、鋼管柱本体１１の外周面が均等に押圧され、略均一に平坦化された（平坦度の良好な）当接部１２（平面部分１２ａ）が形成される。

なお、上記方法は、当接部１２（平面部分１２ａ）を鋼管柱本体１１の二方に形成する方法である。そのため、残り二方の当接部１２（平面部分１２ａ）を形成するためには、図５（ｆ）において鋼管柱本体１１を９０度回転させた後、図５（ａ）から（ｆ）の操作を再度行うことにより形成する。

また、上記方法は、当接部１２（平面部分１２ａ）を鋼管柱本体１１の二方に同時に形成するものであるが、これに限定されるものではなく、鋼管柱本体１１の一方のみに当接部１２（平面部分１２ａ）を形成する構成、或いは鋼管柱本体１１の四方に同時に当接部１２（平面部分１２ａ）を形成する構成としても構わない。

さらに、上記方法においては、押圧部材を３種類（押圧部材５１・５２・５３）で構成しているが、これに限定されるものではなく、４種類以上の押圧部材で構成しても構わない。

１０ 鋼管柱
１１ 鋼管柱本体（鋼管）
１２ 当接部
２０ 梁
３３、５０ 押圧手段
４０ 金型（押圧調整手段）

Claims (4)

1. 円筒状の鋼管で構成される鋼管柱であって、
   前記円筒状の鋼管の長手方向、且つ前記円筒状の鋼管の円周方向の少なくとも一方向に、梁の端部を当接させるための当接部を押圧成形によって形成し、
   前記当接部は、前記円筒状の鋼管と同程度の板厚を保持しながら平面状に形成されること
   を特徴とする鋼管柱。
2. 請求項１に記載の鋼管柱を製造する製造方法であって、
   前記円筒状の鋼管の外周面における押圧範囲を前記円筒状の鋼管の周方向に徐々に広げながら、前記円筒状の鋼管の外周面を押圧することにより前記当接部を形成すること
   を特徴とする鋼管柱の製造方法。
3. 前記円筒状の鋼管の外周面を押圧する押圧手段と、
   前記押圧手段が押圧する範囲を調整する押圧調整手段と、
   を前記円筒状の鋼管において前記当接部を形成する部分に配置し、
   前記押圧手段が押圧する範囲を前記押圧調整手段によって徐々に広げることにより前記当接部を形成すること
   を特徴とする請求項２に記載の鋼管柱の製造方法。
4. 前記円筒状の鋼管の外周面を押圧する押圧手段を前記円筒状の鋼管において前記当接部を形成する部分に配置し、
   前記押圧手段は、前記円筒状の鋼管の外周面を押圧する面の形状を変更可能に構成され、
   前記押圧手段の面の形状を変更させながら前記押圧手段が押圧する範囲を徐々に広げることにより前記当接部を形成すること
   を特徴とする請求項２に記載の鋼管柱の製造方法。

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