JP2000336771A - 角形鋼管柱と外ダイアフラムとの接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接接合後においても高強度を維持すること
ができ、溶接作業効率も向上する、角形鋼管柱と外ダイ
アフラムとの接合構造を提供する。 【解決手段】 外ダイアフラム１１は角形鋼管柱１０の
外周に装着され、角形鋼管柱１０の外周の平面部１０ｐ
と外ダイアフラム１１の角形接合孔１４の内周とが溶接
部１６によって接合されている。また、角形鋼管柱１０
の外周のコーナ曲面部１０ｃと、角形接合孔１４の内周
とは溶接接合せず、これらの間には空隙１７が設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨構造物を構成
する角形鋼管柱と外ダイアフラムとの接合技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨構造物の柱部材に用いられる角形鋼
管と、梁部材に用いられるＨ形鋼との接合部分には、図
９に示すような外ダイアフラム８０が使用されている。
外ダイアフラム８０は、角形鋼管を素材とする鋼管柱８
１の外周に装着可能な角形リング状の接合部材８２と、
接合部材８２の外周に連接されたボルト孔８４付き板部
材８３とで構成されている。

【０００３】鋼管柱８１の外周に外ダイアフラム８０を
装着し、鋼管柱８１の外周と外ダイアフラム８０の接合
部材８２とを溶接部８５によって接合し、ボルト・ナッ
トを用いて板部材８３に梁部材のフランジを固定するこ
とで、鋼管柱８１と梁部材とを接合している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】鋼管柱８１の素材であ
る角形鋼管は、一般にロール成形、プレス成形によって
製造されているため、コーナ曲面部８１ｃには他の平面
部８１ａより多くの残留応力が存在している。

【０００５】また、鋼管柱８１と外ダイアフラム８０の
接合部材８２とを溶接によって接合した場合、溶接によ
って生じた残留応力が前記残留応力に付加されるため、
これが柱材の品質劣化の要因となっている。

【０００６】さらに、鋼管柱８１外周のコーナ曲面部８
１ｃと外ダイアフラム８０の接合部材８２との溶接部は
曲線状であるため、溶接作業が困難であり、熟練者が溶
接しても溶接欠陥が発生しやすい部分である。

【０００７】このような要因により、鋼管柱８１のコー
ナ曲面部８１ｃと外ダイアフラム８０の接合部材８２と
の溶接部周辺は品質劣化が発生しやすい状況にあるた
め、他の溶接接合部分よりも強度が低下していることが
多い。

【０００８】したがって、梁部材に発生した応力が外ダ
イアフラム８０の接合部材８２および溶接部８５を経由
して鋼管柱８１に伝達されたとき、品質劣化部分である
鋼管柱８１のコーナ曲面部８１ｃから破壊が始まる可能
性があり、本来の設計強度を発揮できないおそれがあ
る。

【０００９】本発明が解決すべき課題は、溶接接合後に
おいても高強度を維持することができ、かつ溶接作業効
率も向上する角形鋼管柱と外ダイアフラムとの接合構造
を得ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、角形鋼管柱と
この角形鋼管柱の外周に装着される外ダイアフラムとの
接合構造において、角形鋼管柱の外周の平面部と外ダイ
アフラムの接合孔の内周とを溶接接合し、角形鋼管柱の
外周の曲面部と接合孔の内周との間に空隙を設けたこと
を特徴とする。

【００１１】このような構成とすることにより、梁部材
などに発生した応力は、外ダイアフラムの接合孔の内周
と角形鋼管柱の外周の平面部との溶接接合部分を経由し
て角形鋼管柱の外周の平面部のみに伝達され、空隙が存
在することで、角形鋼管柱の外周の曲面部には応力が伝
達され難くなるため、製造工程の残留応力などに起因す
る強度低下が生じている可能のある曲面部からの破壊が
回避され、溶接接合後においても高強度を維持すること
ができる。

【００１２】また、溶接作業が困難である、角形鋼管柱
の外周の曲面部と接合孔の内周とを溶接接合しないの
で、溶接欠陥の発生が減少し、溶接接合後の高強度維持
に寄与することができ、溶接作業の効率も向上する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は角形鋼管柱と外ダイアフラ
ムとの接合構造の第１実施形態を示す斜視図、図２は前
記接合構造の水平部分断面図、図３は前記ダイアフラム
を用いた角形鋼管柱とＨ形鋼梁部材との接合構造を示す
側面図である。

【００１４】図１〜３に示すように、外ダイアフラム１
１は、角形鋼管柱１０が貫通可能な角形接合孔１４を有
する接合部材１２、Ｈ形鋼梁部材１８のフランジ１８ｆ
と接合するため接合部材１２の外周に形成されたボルト
孔１５付き板部材１３とで構成されている。外ダイアフ
ラム１１は、接合部材１２の角形接合孔１４に角形鋼管
柱１０を貫通させた状態で、角形鋼管柱１０の外周に装
着され、角形鋼管柱１０の外周の平面部１０ｐと外ダイ
アフラム１１の角形接合孔１４の内周とが溶接部１６に
よって接合されている。

【００１５】また、角形鋼管柱１０の外周のコーナ曲面
部１０ｃと、角形接合孔１４の内周の曲面部分とは溶接
接合せず、これらの間には空隙１７が設けられている。
すなわち、角形鋼管柱１０の外周の平面部１０ｐと、外
ダイアフラム１１の角形接合孔１４の内周の平面部分と
が対向している部分のみが溶接接合され、その他の対向
部分は溶接接合されていない。

【００１６】角形鋼管柱１０とＨ形鋼梁部材１８との接
合部分においては、図３に示すように、２つの外ダイア
フラム１１が角形鋼管柱１０に一定距離を隔てて上下に
装着され、それぞれの外ダイアフラム１１の板部材１３
に対して、Ｈ形鋼梁部材１８のフランジ１８ｆがボルト
ナット１９によって接合されている。

【００１７】このような接合構造を形成することによ
り、Ｈ形鋼梁部材１８などに発生した応力は、外ダイア
フラム１１の角形接合孔１４の内周と角形鋼管柱１０の
外周の平面部１１ｐとの溶接部１６を経由して、角形鋼
管柱１０の平面部１１ｐのみに伝達されるようになる。

【００１８】一方、非溶接部分である空隙１７の存在に
より、コーナ曲面部１０ｃに対しては、Ｈ形鋼梁部材１
８などに発生した応力が伝達され難いため、製造工程に
起因する残留応力などにより強度低下が発生している可
能性のあるコーナ曲面部１０ｃからの破壊が回避され、
溶接接合後においても設計強度通りの高強度を維持する
ことができる。

【００１９】また、溶接作業が困難である、角形鋼管柱
１０の外周の曲面部１１ｃと角形接合孔１４の内周との
溶接を行っていないので、溶接欠陥の発生が減少し、溶
接接合後の高強度維持に寄与することができ、溶接作業
の効率も向上する。

【００２０】図４は本発明の第２実施形態である角形鋼
管柱と外ダイアフラムとの接合構造を示す斜視図であ
る。本実施形態は、角形鋼管柱とプレート型の外ダイア
フラムとの接合構造である。

【００２１】外ダイアフラム２０は、角形鋼管柱１０が
貫通可能な角形接合孔２１を有する接合部材２２、梁部
材と接合するため接合部材２２と一体的に形成されたボ
ルト孔２４付き板部材２３とで構成されている。

【００２２】角形鋼管柱１０の外周に外ダイアフラム２
０が装着され、角形鋼管柱１０の外周の平面部１０ｐ
と、外ダイアフラム２０の角形接合孔２１の内周とが溶
接部２６によって接合されている。角形鋼管柱１０の外
周のコーナ曲面部１０ｃと、角形接合孔２１の内周とは
溶接接合せず、これらの間には空隙２７が設けられてい
る。

【００２３】このような接合構造を形成することによ
り、梁部材などに発生した応力は、外ダイアフラム２０
の角形接合孔２１の内周と角形鋼管柱１０の平面部１１
ｐとの溶接部２６を経由して角形鋼管柱１０の平面部１
１ｐのみに伝達される。

【００２４】一方、非溶接部分である空隙２７があるこ
とにより、梁部材などに発生した応力はコーナ曲面部１
０ｃに伝達され難いため、製造工程に起因する残留応力
などにより強度低下が発生している可能性のあるコーナ
曲面部１０ｃからの破壊が回避され、溶接接合後におい
ても高強度を維持することができる。

【００２５】また、溶接作業が困難である、コーナ曲面
部１０ｃと角形接合孔２１の内周との溶接を行っていな
いので、溶接欠陥の発生が少なく、溶接接合後の高強度
維持に寄与することができ、溶接作業の効率も向上す
る。

【００２６】次に、図５〜７を参照して、本発明の第３
実施形態について説明する。図に示すように、外ダイア
フラム４０は、角形鋼管柱１０が貫通可能な角形接合孔
４１を有する接合部材４２、Ｈ形鋼梁部材１８のフラン
ジ１８ｆと接合するため接合部材４２の外周に形成され
た突出部４３などで構成されている。また、接合部材４
２の内周縁の直線部分には溶接開先４４が形成されてい
る。

【００２７】外ダイアフラム４０は、接合部材４２の角
形接合孔４１に角形鋼管柱１０を貫通させることで、角
形鋼管柱１０の外周に装着され、角形鋼管柱１０の外周
の平面部１０ｐと外ダイアフラム４０の角形接合孔４１
の内周とがそれぞれ溶接部４５によって接合されてい
る。また、角形鋼管柱１０の外周のコーナ曲面部１０ｃ
と、角形接合孔４１の内周とは溶接接合せず、これらの
間には空隙４６が設けられている。

【００２８】角形鋼管柱１０とＨ形鋼梁部材１８との接
合部分においては、図７に示すように、角形鋼管柱１０
に一定距離を隔てて上下に装着された２つの外ダイアフ
ラム４０の突出部４３に対して、Ｈ形鋼梁部材１８のフ
ランジ１８ｆが溶接部４７によって接合されている。こ
の場合、フランジ１８ｆの端部には溶接開先１８ａが形
成され、裏当て金４８が用いられている。

【００２９】Ｈ形鋼梁部材１８などに発生した応力は、
外ダイアフラム４０の角形接合孔４１の内周と角形鋼管
柱１０の外周の平面部１１ｐとの溶接部４５を経由し
て、角形鋼管柱１０の平面部１１ｐのみに伝達される。

【００３０】一方、非溶接部分である空隙４６の存在に
より、Ｈ形鋼梁部材１８などに発生した応力がコーナ曲
面部１０ｃに伝達され難いため、製造工程に起因する残
留応力などで強度低下が発生している可能性のあるコー
ナ曲面部１０ｃからの破壊が回避され、溶接接合後も設
計強度通りの高強度を維持することができる。

【００３１】また、溶接作業が困難である、角形鋼管柱
１０の外周の曲面部１１ｃと角形接合孔４１の内周との
溶接を行っていないので、溶接欠陥の発生が減少し、溶
接接合後の高強度維持に寄与することができ、溶接作業
の効率も向上する。

【００３２】本実施形態において、外ダイアフラム４０
の突出部４３は突出長さが比較的短いため、角形鋼管柱
１０に外ダイアフラム４０を接合した状態でも嵩張ら
ず、運搬性、施工性などに優れている。また、Ｈ形鋼梁
部材１８のフランジ１８ｆを突出部４３に溶接接合する
ことによって、角形鋼管柱１０とＨ形鋼梁部材１８とを
接合するので、強固な接合構造を形成することができ
る。

【００３３】次に、図８を参照して、本発明の第４実施
形態について説明する。外ダイアフラム６０は、角形鋼
管柱１０が貫通可能な角形接合孔６１を有する接合部材
６２、Ｈ形鋼梁部材１８のフランジ１８ｆと接合するた
め接合部材６２の外周に形成されたテーパ状の突出部６
３とで構成されている。

【００３４】外ダイアフラム６０は、接合部材６２の角
形接合孔６１に角形鋼管柱１０を貫通させて角形鋼管柱
１０の外周に装着され、角形鋼管柱１０の外周の平面部
１０ｐと外ダイアフラム６０の角形接合孔６１の内周と
が溶接部６４によって接合されている。また、角形鋼管
柱１０の外周のコーナ曲面部１０ｃと、角形接合孔６１
の内周とは溶接接合せず、これらの間には空隙６５が設
けられている。

【００３５】２つの外ダイアフラム６０が角形鋼管柱１
０に一定距離を隔てて上下に装着され、それぞれの外ダ
イアフラム６０の突出部６３に対して、Ｈ形鋼梁部材１
８のフランジ１８ｆが接合される。

【００３６】このような接合構造を形成することによ
り、Ｈ形鋼梁部材１８などに発生した応力は、外ダイア
フラム６０の角形接合孔６１の内周と角形鋼管柱１０の
外周の平面部１１ｐとの溶接部６４を経由して、角形鋼
管柱１０の平面部１１ｐのみに伝達される。

【００３７】一方、非溶接部分である空隙６５の存在に
より、Ｈ形鋼梁部材１８などに発生した応力がコーナ曲
面部１０ｃに伝達され難いため、製造工程に起因する残
留応力などで強度低下が発生している可能性のあるコー
ナ曲面部１０ｃからの破壊が回避され、溶接接合後にお
いても高強度を維持することができる。

【００３８】また、溶接作業が困難である、角形鋼管柱
１０の外周の曲面部１１ｃと角形接合孔６１の内周との
溶接を行っていないので、溶接欠陥の発生が減少し、溶
接接合後の高強度維持に寄与することができ、溶接作業
の効率も向上する。

【００３９】本実施形態において、外ダイアフラム６０
の突出部６３は、図１に示す外ダイアフラム１０の板部
材１３より短いため、角形鋼管柱１０に外ダイアフラム
６０を接合した状態でも嵩張らず、運搬性、施工性など
に優れている。また、Ｈ形鋼梁部材１８のフランジ１８
ｆと突出部６３との接合手段は、施工条件に応じて、ボ
ルト接合または溶接接合のいずれかを選択することがで
きるので、汎用性も優れている。

【００４０】このように、本発明の角形鋼管柱と外ダイ
アフラムとの接合構造は、角形鋼管柱が貫通可能な接合
孔を有する外ダイアフラムであれば、その形状に左右さ
れることなく広く採用することが可能であり、溶接接合
後における高強度維持、溶接作業の効率向上を図ること
ができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明により、以下に示す効果を奏す
る。

【００４２】角形鋼管柱の外周の平面部と外ダイアフラ
ムの接合孔の内周とを溶接接合し、角形鋼管柱の外周の
曲面部と接合孔の内周との間に空隙を設けたことによ
り、梁部材などに発生した応力は、外ダイアフラムの接
合孔の内周と角形鋼管柱の外周の平面部との溶接接合部
分を経由して角形鋼管柱の外周の平面部のみに伝達さ
れ、空隙が存在することで角形鋼管柱の曲面部には応力
が伝達され難くなるため、残留応力などに起因する強度
低下が生じている可能のある曲面部からの破壊が回避さ
れ、溶接接合後においても高強度を維持することができ
る。

【００４３】また、溶接作業が困難な角形鋼管柱の外周
の曲面部と接合孔の内周との溶接を行っていないので、
溶接欠陥が発生せず、溶接接合後の高強度維持に寄与す
ることができ、溶接作業の効率も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 角形鋼管柱と外ダイアフラムとの接合構造の
第１実施形態を示す斜視図である。

【図２】 図１に示す接合構造の部分水平断面図であ
る。

【図３】 図１に示すダイアフラムを用いた角形鋼管柱
とＨ形鋼梁部材との接合構造を示す側面図である。

【図４】 角形鋼管柱と外ダイアフラムとの接合構造の
第２実施形態を示す斜視図である。

【図５】 角形鋼管柱と外ダイアフラムとの接合構造の
第３実施形態を示す斜視図である。

【図６】 図５に示す接合構造の水平断面図である。

【図７】 図６におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図８】 角形鋼管柱と外ダイアフラムとの接合構造の
第４実施形態を示す斜視図である。

【図９】 角形鋼管柱と外ダイアフラムとの接合構造の
従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ 角形鋼管柱 １０ｃ コーナ曲面部 １０ｐ 平面部 １１，２０，４０，６０ 外ダイアフラム １２，２２，４２，６２ 接合部材 １３，２３ 板部材 １４，２１，４１，６１ 角形接合孔 １５，２４ ボルト孔 １６，２６，４５，４７，６４ 溶接部 １７，２７，４６，６５ 空隙 １８ Ｈ形鋼梁部材 １８ｆ フランジ １９ ボルトナット ４３，６３ 突出部 ４４，１８ａ 溶接開先 ４８ 裏当て金

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 建蔵 福岡県北九州市若松区北浜１丁目９番１号 日立金属株式会社若松工場内 Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA71 AB16 AC16 AF03 AG03 AG12 BE10 CA90

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角形鋼管柱とこの角形鋼管柱の外周に装
   着される外ダイアフラムとの接合構造であって、前記角
   形鋼管柱の外周の平面部と前記外ダイアフラムの接合孔
   の内周とを溶接接合し、前記角形鋼管柱の外周の曲面部
   と前記接合孔の内周との間に空隙を設けたことを特徴と
   する角形鋼管柱と外ダイアフラムとの接合構造。