JP2017155511A - 柱梁仕口部及び柱梁接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｈ形鋼の柱のフランジとＨ形鋼の梁のフランジとを簡易な加工で溶接接合し、柱梁仕口部の破断を抑制する。【解決手段】Ｈ形鋼の柱２０のフランジ２１とＨ形鋼の梁３０のフランジ３１とが開先４０を介して溶接接合された柱梁仕口部１０であって、開先４０の底部に設けられた裏当て金５０に起因し、当該裏当て金５０と柱２０のフランジ２１との間に形成される形状ノッチ７０における最も柱２０側に位置する端部７０ｂが、開先４０に埋め込まれる溶接金属６０において最も柱２０側に位置する端部よりも梁３０側に位置している。すなわち、溶接熱影響部７１は形状ノッチ７０の端部７０ｂを起点とする応力直交方向と一致していない。【選択図】図３

Description

本発明は、Ｈ形鋼の柱のフランジと梁のフランジとが開先を介して溶接接合された柱梁仕口部の構造、及びこれら柱と梁とを開先を介して溶接接合する方法に関する。

従来、鉄骨構造物に用いられるＨ形鋼の柱と梁との接合部において、柱のフランジと梁のフランジを溶接接合した仕口部が用いられる。

図８は、従来の柱梁仕口部の構造を説明する図である。かかる柱梁仕口部１０では、柱２０のフランジ２１（以下、柱フランジ２１という。）と梁３０のフランジ３１（以下、梁フランジ３１という。）は、レ形の開先４０を介して完全溶け込み溶接により接合される。すなわち、開先４０の底部に裏当て金５０を設け、開先４０に溶接金属６０を埋め込んで、柱フランジ２１と梁フランジ３１が直接溶接される。

例えば鉄骨構造物が地震力を受けた場合、梁３０に引張力が作用し、柱フランジ２１に板厚方向に応力が作用する。

一方、柱フランジ２１と裏当て金５０の間に形成される形状ノッチ７０には、応力が集中しやすい。応力集中の要因は種々あるが、例えば柱フランジ２１と裏当て金５０の形状的な不連続によるものである。また、柱２０と梁３０に囲まれたパネルゾーンがせん断変形することで柱フランジ２１が局所的に曲げ変形して形状ノッチ７０が広がり、これにより応力集中が大きくなる。また、ウェブボルト接合のすべりによって生じる梁フランジ３１の局部変形により、形状ノッチ７０が広がり、これにより応力集中が大きくなる。

そして、溶接を行った近傍の鋼材、すなわち溶接金属６０に接する柱フランジ２１は、その材質が劣化する。この材質が劣化した溶接熱影響部７１が、応力が作用する方向と直交する方向（以下、応力直交方向という。）と一致していると、形状ノッチ７０における底部７０ａ（以下、ノッチ底７０ａという。）を起点に溶接熱影響部７１に沿って、亀裂が入り破断する場合がある（図中の破断線Ｐ）。

例えば特許文献１には、表面になだらかな凹曲面が形成された裏当て金を用いて、柱と梁を溶接した後、当該裏当て金を除去し、柱と梁の両部材間に亘って連続するなだらかな曲面をなす溶着部を形成することが開示されている。このように溶接金属の有効断面積を増加させることで、柱梁仕口部に作用する応力の低減が図られている。

また、特許文献２、３には、それぞれ柱と梁の溶接に用いられる裏当て金の表面に切り欠きを形成したことが開示されている。かかる場合も、溶接金属の有効断面積が増加し、柱梁仕口部に作用する応力の低減が図られている。

また、特許文献４には、柱に設けられたダイアフラムを梁側に突出させ、このダイアフラムの突出部に梁の下フランジを搭載可能とする支持部を設け、さらに支持部の上面に梁の下フランジの幅方向両端の位置を規制するエンドタブを設ける。そして、エンドタブをダイアフラムに一体形成することで、形状ノッチをなくし、柱梁仕口部に作用する応力の低減が図られている。

また、特許文献５には、溶接接合する第一の鋼材に増厚加工を行い、第一の鋼材端部と第二の鋼材端部とを開先を介して突合せ溶接を行い、第一の鋼材の増厚部の所定の範囲に、突合せ溶接部に連続した化粧盛り溶接を行うことが開示されている。このように応力集中する箇所を補強することで、破断の抑制が図られている。

また、非特許文献１には、梁の下フランジの溶接をレ形開先による完全溶け込み溶接で行い、その後裏当て金を除去して裏はつりした後に補修溶接することが開示されている。このように裏当て金を除去することで、初層溶接に生じやすい溶接欠陥を除去し、また裏当て金に起因する形状ノッチをなくし、柱梁仕口部に作用する応力の低減が図られている。

特開平５−８０３３号公報 特開昭５９−１０９４号公報 特開２０１１−１３６３５０号公報 特開平６−２４０７４５号公報 特開２００３−１１７６５４号公報

ＡＩＳＣ３５８−１０ Ｐｒｅｑｕａｌｉｆｉｅｄ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｓｐｅｃｉａｌ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｓｔｅｅｌ Ｍｏｍｅｎｔ Ｆｒａｍｅｓ ｆｏｒ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， ２０１０， ｉｎｃｌ． Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ Ｎｏ．１

しかしながら、特許文献１に記載された接合方法を用いる場合、裏当て金の表面に凹曲面を形成する必要があり、さらに裏当て金を除去する必要があるため、加工工程が多くコストもかかる。

また、特許文献２、３に記載された裏当て金を用いる場合、当該裏当て金の表面に切り欠きを形成する必要があるため、やはり加工工程が多くコストもかかる。

また、特許文献４に記載された柱梁仕口部を用いる場合、ダイアフラムへの複雑な加工が必要となるため、コストもかかる。

また、特許文献５に記載された接合方法を用いる場合、第一の鋼材に増圧加工が必要であり、さらに突合せ溶接後に化粧盛り溶接を行う必要があるため、加工工程が多くコストもかかる。

また、非特許文献１に記載された溶接方法を用いる場合、柱梁接合部の溶接は建設現場で行われるため、補修溶接時には溶接姿勢が上向きとなるなど、施工手順が煩雑となる。

以上のように特許文献１〜５、非特許文献１に記載されたいずれの柱梁仕口部を用いた場合でも、加工が複雑でコストもかかる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、Ｈ形鋼の柱のフランジとＨ形鋼の梁のフランジとを簡易な加工で溶接接合し、柱梁仕口部の破断を抑制することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、Ｈ形鋼の柱のフランジとＨ形鋼の梁のフランジとが開先を介して溶接接合された柱梁仕口部であって、前記開先の底部に設けられた裏当て金に起因し、当該裏当て金と前記柱のフランジとの間に形成される形状ノッチにおける最も柱側に位置する端部が、前記開先に埋め込まれる溶接金属において最も柱側に位置する端部よりも梁側に位置していることを特徴としている。

前記柱のフランジには、板厚方向に切り欠かれた切り欠き部が形成され、前記溶接金属は、前記切り欠き部を含む前記開先に埋め込まれていてもよい。かかる場合、前記切り欠き部の板厚方向の深さは２ｍｍ以上であることが好ましい。

また、前記柱は、前記柱のフランジにおける前記梁と相対する外面に設けられた、前記梁側に突出する突出部を備えていて、前記裏当て金は、前記突出部の前記梁側の部分に当接され、前記形状ノッチは、前記裏当て金と前記突出部との間に形成され、前記溶接金属は、前記柱のフランジ側の開先面がその柱のフランジの平坦な外面により形成される前記開先に埋め込まれていてもよい。かかる場合、前記突出部は、前記柱のフランジにおける前記梁と相対する外面に固定された、前記裏当て金とは別の他の裏当て金であってもよい。また、前記他の裏当て金は前記柱のフランジの外面に隅肉溶接されて固定され、前記隅肉溶接された金属が前記溶接金属と共に前記開先に埋め込まれていてもよい。

別な観点による本発明は、Ｈ形鋼の柱のフランジとＨ形鋼の梁のフランジとを、開先を介して溶接接合する柱梁接合方法であって、前記開先の底部に裏当て金を設け、当該開先に溶接金属を埋め込む溶接工程を有し、前記溶接工程において、前記裏当て金に起因し、当該裏当て金と前記柱のフランジとの間に形成される形状ノッチにおける最も柱側に位置する端部を、前記開先に埋め込まれる溶接金属において最も柱側に位置する端部よりも梁側に配置することを特徴としている。

前記溶接工程の前に、前記柱のフランジの外面を板厚方向に切削加工して切り欠き部を形成し、前記溶接工程において、前記切り欠き部を含む前記開先に前記溶接金属を埋め込んでもよい。

また、前記溶接工程の前に、前記柱のフランジの外面を板厚方向にガウジング加工して切り欠き部を形成し、前記溶接工程において、前記切り欠き部を含む前記開先に前記溶接金属を埋め込んでもよい。

また、前記溶接工程の前に、前記柱のフランジにおける前記梁と相対する外面に、前記梁側に突出する突出部を形成し、前記溶接工程において、前記突出部の梁側の面に前記裏当て金を当接させた状態で、前記溶接金属を前記開先に埋め込んでもよい。かかる場合、前記突出部は、前記裏当て金とは異なる他の裏当て金を、前記柱のフランジにおける前記梁と相対する外面に隅肉溶接して固定することにより形成し、前記溶接工程において、前記他の裏当て金に前記裏当て金を当接させた状態で、前記溶接金属を前記隅肉溶接された金属と共に前記開先に埋め込んでもよい。

本発明によれば、Ｈ形鋼の柱梁仕口部の構造において、溶接金属の柱側の端部に比して、形状ノッチを梁側にずらして位置させることにより、柱梁仕口部の柱フランジ溶接熱影響部に作用する応力を低減し、当該柱梁仕口部における破断を抑制することができる。しかも、従来のように複雑な加工は不要で、製造コストを低廉化することができる。したがって、柱梁仕口部を効率的に製造することができる。

第１の実施の形態にかかる柱梁仕口部を備えた柱と梁を示す説明図である。 第１の実施の形態にかかる柱梁仕口部の構造を示す説明図である。 第１の実施の形態にかかる柱梁仕口部の構造を示す説明図であって、（ａ）は柱梁仕口部の全体構造を示し、（ｂ）は形状ノッチ部分の拡大図を示す。 第２の実施の形態にかかる柱梁仕口部の構造を示す説明図であって、（ａ）は柱梁仕口部の全体構造を示し、（ｂ）は形状ノッチ部分の拡大図を示す。 第３の実施の形態にかかる柱梁仕口部の構造を示す説明図であって、（ａ）は柱梁仕口部の全体構造を示し、（ｂ）は形状ノッチ部分の拡大図を示す。 実施例における柱（梁）の断面寸法を示す説明図である。 実施例の解析結果を示し、（ａ）は応力分布を示し、（ｂ）はひずみ分布を示す。 従来の柱梁仕口部の構造を示す説明図であって、（ａ）は柱梁仕口部の全体構造を示し、（ｂ）は形状ノッチ部分の拡大図を示す。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本発明は柱梁仕口部において、溶接熱影響部を、形状ノッチを起点とする応力直交方向から柱フランジ側に角度を設けることで、あるいは、形状ノッチを梁側にずらして位置させることにより、破断危険部位の応力を低減し、さらにひずみを低減する。なお、ここに示す溶接熱影響部とは、柱フランジにおいて溶接金属に近接し溶接入熱によって材質変化した柱フランジ母材の部分を指す。また、応力は柱フランジの板厚方向に作用し、応力直交方向は当該応力に直交する方向、すなわち柱フランジの材軸方向である。

図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる柱梁仕口部１０を備えた柱２０と梁３０を示す。柱梁仕口部１０は、Ｈ形鋼から形成された柱２０の柱フランジ２１に対して、Ｈ形鋼から形成された梁３０の梁フランジ３１を接合する仕口部であり、上側の梁フランジ３１と下側の梁フランジ３１の両方に設けられる。なお図１においては、本発明の理解を容易にするため、他の部材の図示を省略している。例えば柱２０と梁３０の接合部において、柱フランジ２１と梁３０のウェブ３２がボルト接合されていてもよい。また、柱２０のウェブ２２に他の梁が接合されていてもよい。また柱２０にスチフナが設けられていてもよい。

図２に示すように柱梁仕口部１０において、梁３０に対向する柱フランジ２１には、板厚方向に切り欠かれた切り欠き部８０が形成されている。切り欠き部８０は、柱フランジ２１の外面から傾斜した切り欠き部８０ａと、柱フランジ２１の内部において材軸方向に延伸する切り欠き部８０ｂとから構成される。切り欠き部８０の板厚方向の深さＤ、すなわち柱フランジ２１の外面と切り欠き部８０ｂの距離は２ｍｍ以上である。また、切り欠き部８０ａにおいて、柱フランジ２１の外面からの傾斜角度θは４５度以上である。

切り欠き部８０を形成する方法は、種々の方法を用いることができる。例えば柱フランジ２１の外面を切削加工してもよいし、あるいは柱フランジ２１の外面（後述する溶接初層部の領域）をガウジング加工してもよい。

そして、図３に示すように柱フランジ２１と梁フランジ３１との間に形成された断面略レ形の開先４０の底部に裏当て金５０を設け、切り欠き部８０を含む開先４０に溶接金属６０を埋め込み、完全溶け込み溶接する。こうして、柱フランジ２１と梁フランジ３１との間に柱梁仕口部１０が形成される。

かかる柱梁仕口部１０においても、従来の図８に示した場合と同様に、柱フランジ２１と裏当て金５０の間には、裏当て金に起因する形状ノッチ７０が形成される。

一方、溶接金属６０に接する柱フランジ２１において、その材質が劣化した溶接熱影響部７１は、切り欠き部８０に沿って形成される。すなわち、溶接熱影響部７１は、切り欠き部８０ａに沿って柱フランジ２１の外面から傾斜した溶接熱影響部７１ａと、切り欠き部８０ｂに沿って材軸方向に延伸する溶接熱影響部７１ｂとから構成される。

溶接熱影響部７１ａは、形状ノッチ７０（ノッチ底７０ａ）における最も柱２０側に位置する端部７０ｂを起点とする応力直交方向（柱２０の材軸方向と一致）から柱フランジ２１側に傾斜しているので、形状ノッチ７０から溶接熱影響部７１ａにおける応力を低減することができる。また、溶接熱影響部７１ｂは、形状ノッチ７０の端部７０ｂより柱フランジ２１側に位置しているので、溶接熱影響部７１ｂにおける応力も低減することができる。このように溶接熱影響部７１は形状ノッチ７０の端部７０ｂを起点とする応力直交方向と一致していないので、溶接熱影響部７１に作用する応力を十分に低減することができ、柱梁仕口部１０における破断を抑制することができる。

しかも、この実施の形態においては、切り欠き部８０の深さＤを２ｍｍ以上としているため、溶接熱影響部７１に作用する応力を十分に低減することができる。なお、この切り欠き部８０の深さＤの下限を２ｍｍとした臨界的意義については、後述する実施例において説明する。

また、この実施の形態においては、切り欠き部８０ａの傾斜角度θを４５度以上としているため、溶接熱影響部７１ａに作用する応力を分散させることができ、その応力を十分に低減することができる。さらに傾斜角度θを４５度以上としたため、切り欠き部８０に溶接金属６０を適切に埋め込むことができる。

なお、溶接金属６０は母材（すなわち柱２０と梁３０）に比して硬い。このため、母材に比べ、溶接金属６０は、形状ノッチ７０から応力直交方向に内部が破断しにくい。

次に、かかる構成の柱梁仕口部１０を介した柱２０と梁３０の接合方法について説明する。まず、図２に示したように柱フランジ２１の外面に切削加工又はガウジング加工を行って切り欠き部８１を形成する。切削加工の場合は工場において切り欠き部８１を形成し、ガウジング加工の場合は建設現場で切り欠き部８１を形成する。

その後、裏当て金５０を梁フランジ３１に組立溶接した後、さらに裏当て金５０に柱フランジ２１を組立溶接する。こうして図３に示したように開先４０の底部に裏当て金５０が設けられる。

その後、切り欠き部８０を含む開先４０に溶接金属６０を埋め込み、完全溶け込み溶接する（本発明における溶接工程）。そうすると、柱梁仕口部１０が形成され、これにより柱２０と梁３０が接合される。

本実施の形態によれば、柱梁仕口部１０に作用する応力を低減し、当該柱梁仕口部１０における破断を抑制することができる。そして、このように破断を抑制することで、例えば地震力などにより梁３０に作用する引張力を、柱２０に適切に伝達することができる。

しかも、切削加工又はガウジング加工のように簡易な加工で柱フランジ２１に切り欠き部８０を形成することができ、従来の複雑な加工は不要となる。このため、柱梁仕口部１０の形成を容易に行うことが可能となる上、製造コストを低廉化することができる。特に切削加工の場合は、工場で切り欠きを加工できるので、建設現場における作業負荷を軽減でき、また機械加工によって製作精度の確保が容易になる。またガウジング加工の場合は、建設現場での作業となるが、切削機械などの大掛かりな装置を省略した製作加工が可能となる。

また、切り欠き部８０の形成や裏当て金５０の設置は、それぞれ鉄骨加工工場で事前に準備しておくことが可能であり、建設現場での作業は本溶接作業のみとすることができる。このため、建設工期の短縮も可能となる。

次に図４に基づいて、本発明の第２の実施の形態にかかる柱梁仕口部１０の構成について説明する。

柱２０は、柱フランジ２１における梁３０と相対する外面に、突出部２３を備えている。この突出部２３は、柱２０の材軸方向に長い断面略矩形状に形成されたもので、この実施の形態においては、柱フランジ２１の外面から梁３０が位置する方向に向けて突出するように削り出し等の任意の手段によって、柱フランジ２１の幅方向に延設されている。そして、この突出部２３の梁３０側の面には、裏当て金５０が当接している。一方で、柱フランジ２１には、前記第１の実施の形態においては設けられていた切り欠き部８０が形成されていない。

本実施の形態の柱梁仕口部１０では、形状ノッチ７０は裏当て金５０と突出部２３の間に形成される。したがって、開先４０は、柱フランジ２１側の開先面がその柱フランジ２１の平坦な外面（すなわち、第１の実施の形態のような切り欠き部８０が存在しない外面）により形成され、溶接金属６０はこの開先４０内に埋め込まれる。

一方、溶接熱影響部７１は柱フランジ２１の平坦な外面に沿って形成され、当該溶接熱影響部７１は形状ノッチ７０における最も柱２０側に位置する端部７０ｂを起点とする応力直交方向と一致しない。したがって、上記第１の実施の形態と同様の効果を享受でき、すなわち溶接熱影響部７１に作用する応力を十分に低減して、柱梁仕口部１０における破断を抑制することができる。

ここで、本実施の形態の柱２０と梁３０の接合方法では、まず、図４に示したように柱フランジ２１の外面に突出部２３を形成した後、裏当て金５０を梁フランジ３１に組立溶接する。なお、これら突出部２３の形成と裏当て金５０の組立溶接は、いずれを先に行ってもよい。その後、裏当て金５０を突出部２３に組立溶接する。こうして、開先４０が形成される。さらにその後、溶接金属６０を開先４０内に埋め込み、完全溶け込み溶接する（本発明における溶接工程）。そうすると、柱梁仕口部１０が形成される。本実施の形態では、前記第１の実施の形態のような切り欠き部８０を柱フランジ２１に形成する必要がないため、柱２０の形成が比較的容易である。

次に図５に基づいて、本発明の第３の実施の形態にかかる柱梁仕口部１０の構成について説明する。

柱２０は、柱フランジ２１における梁３０と相対する外面に、前記第２の実施の形態における突出部２３として、他の裏当て金９０を備えている。この実施の形態における他の裏当て金９０は、柱２０の材軸方向に長い断面略矩形状に形成された直方体状のもので、柱フランジ２１の外面に隅肉溶接により固定されている。そして、他の裏当て金に９０の梁３０側の面には、裏当て金５０が当接している。

したがって、開先４０は、柱フランジ２１側の開先面が、その柱フランジ２１の平坦な外面（すなわち、第１の実施の形態のような切り欠きが存在しない外面）により形成され、溶接金属６０はこの開先４０内に埋め込まれる。このとき、裏当て金９０を柱フランジ２１に固定している隅肉溶接９１の金属は、開先４０に埋め込まれる溶接金属６０と共に開先内に埋め込まれる。

なお、柱梁仕口部１０の他の構成、即ち柱２０のウェブ２２、梁３０のウェブ３２、裏当て金５０等の構成は、図４に示した前記第２の実施の形態における柱梁仕口部１０の構成と実質的に同じである。

本実施の形態の柱梁仕口部１０では、形状ノッチ７０は裏当て金５０と他の裏当て金９０の間に形成される。一方、溶接熱影響部７１は柱フランジ２１の外面に沿って形成され、当該溶接熱影響部７１は形状ノッチ７０における最も柱２０側に位置する端部７０ｂを起点とする応力直交方向と一致しない。したがって、上記実施の形態と同様の効果を享受でき、すなわち溶接熱影響部７１に作用する応力を十分に低減して、柱梁仕口部１０における破断を抑制することができる。

ここで、本実施の形態の柱２０と梁３０の接合方法では、まず、図５に示したように他の裏当て金９０を、柱フランジ２１の外面に隅肉溶接して固定することにより突出部を形成した後、裏当て金５０を梁フランジ３１に組立溶接する。なお、これら他の裏当て金９０の形成と裏当て金５０の組立溶接は、いずれを先に行ってもよい。その後、裏当て金５０を他の裏当て金９０に組立溶接する。こうして、開先４０が形成される。さらにその後、溶接金属６０を隅肉溶接９１の金属と共に開先４０内に埋め込み、完全溶け込み溶接する（本発明における溶接工程）。そうすると、柱梁仕口部１０が形成される。本実施の形態では、前記第１の実施の形態のような切り欠き部８０を形成する必要がない上、他の裏当て金９０の設置も現場で行うことが可能であるため、施工性がきわめて高く、建設工期の短縮が可能となる。

なお、柱に設けられた他の裏当て金９０は、隅肉溶接９１によって柱フランジに固定されているため、これら柱フランジ２１と他の裏当て金９０の間に応力が集中することを抑制できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された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。

以下、本発明の実施例について説明する。本実施例としては図３に示した柱梁仕口部１０を使用し、比較例としては図８に示した柱梁仕口部１０を使用した。そして、これら柱梁仕口部１０を有限要素解析でモデル化し、以下の条件で応力とひずみを解析した。

図６に示すように柱２０の断面寸法は、そのせいＨ１が４７４．６ｍｍであり、幅Ｂ１が４２４．０ｍｍであり、フランジ２１の板厚ｔｆ１が７７．０ｍｍであり、ウェブ２２の板厚ｔｗ１が４７．６ｍｍであり、フィレットのｒ１が１５．２ｍｍである。梁３０の断面寸法は、その幅Ｂ２が３００ｍｍであり、フランジ３１の板厚ｔｆ２が３２ｍｍである。また柱２０と梁３０の引張強度は、それぞれ４９０ＭＰａである。

図３及び図８に示す柱梁仕口部１０において、柱フランジ２１の外面と梁フランジ３１の先端部との距離は６ｍｍであり、梁フランジ３１の傾斜角度は４５度である。また、裏当て金５０は、その高さが１２ｍｍであり、幅が２５ｍｍである。そして、切り欠き部８０の深さＤを、０ｍｍ（ケース１）、２ｍｍ（ケース２）、４ｍｍ（ケース３）に変化させ、梁フランジが塑性化するまで梁フランジに引張力を与えた。すなわち、ケース１は図８に示す比較例であり、ケース２、３は図３に示す実施例である。

本実施例では、梁フランジが塑性化した後の形状ノッチ７０から溶接熱影響部７１（溶接金属６０の境界）に沿った応力とひずみを調査した。その解析結果を図７に示す。図７（ａ）は相当応力分布であり、縦軸は形状ノッチ７０からの位置を示し、横軸は溶接熱影響部７１の相当応力を示している。図７（ｂ）は相当塑性ひずみ分布であり、縦軸は形状ノッチ７０からの位置を示し、横軸は溶接熱影響部７１の相当塑性ひずみを示している。

図７を参照すると、比較例であるケース１では、応力が大きくひずみも大きい。これに対して、本発明の実施例であるケース２、３では、ノッチ底から離れた直後に応力、ひずみが大きく低減している。したがって、本発明によれば、柱梁仕口部１０に作用する応力を低減でき、当該柱梁仕口部１０における破断を抑制することができることが分かった。また、ケース２とケース３の解析結果が大きく変わらないことから、切り欠き部８０の深さＤは２ｍｍ以上あれば、十分な効果を享受できることが分かった。

本発明は、地震力が作用する鉄骨構造物において、Ｈ形鋼の柱フランジと梁フランジを溶接接合した梁柱仕口部に適用できる。また、地震力を考慮する必要がない鉄骨構造物における梁柱仕口部にもそのまま適用できる。

１０ 柱梁仕口部
２０ 柱
２１ フランジ
２２ ウェブ
２３ 突出部
３０ 梁
３１ フランジ
３２ ウェブ
４０ 開先
５０ 裏当て金
６０ 溶接金属
７０ 形状ノッチ
７１（７１ａ、７１ｂ） 溶接熱影響部
８０（８０ａ、８０ｂ） 切り欠き部
９０ 他の裏当て金
９１ 隅肉溶接

Claims (11)

1. Ｈ形鋼の柱のフランジとＨ形鋼の梁のフランジが開先を介して溶接接合された柱梁仕口部であって、
   前記開先の底部に設けられた裏当て金に起因し、当該裏当て金と前記柱のフランジとの間に形成される形状ノッチにおける最も柱側に位置する端部が、前記開先に埋め込まれる溶接金属において最も柱側に位置する端部よりも梁側に位置していることを特徴とする、柱梁仕口部。
2. 前記柱のフランジには、板厚方向に切り欠かれた切り欠き部が形成され、
   前記溶接金属は、前記切り欠き部を含む前記開先に埋め込まれることを特徴とする、請求項１に記載の柱梁仕口部。
3. 前記切り欠き部の板厚方向の深さは２ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項２に記載の柱梁仕口部。
4. 前記柱は、前記柱のフランジにおける前記梁と相対する外面に設けられた、前記梁側に突出する突出部を備えていて、
   前記裏当て金は、前記突出部の前記梁側の部分に当接され、
   前記形状ノッチは、前記裏当て金と前記突出部との間に形成され、
   前記溶接金属は、前記柱のフランジ側の開先面がその柱のフランジの平坦な外面により形成される前記開先に埋め込まれることを特徴とする、請求項１に記載の柱梁仕口部。
5. 前記突出部は、前記柱のフランジにおける前記梁と相対する外面に固定された、前記裏当て金とは別の他の裏当て金であることを特徴とする請求項４に記載の柱梁仕口部。
6. 前記他の裏当て金は前記柱のフランジの外面に隅肉溶接されて固定され、
   前記隅肉溶接された金属が前記溶接金属と共に前記開先に埋め込まれていることを特徴とする、請求項５に記載の柱梁仕口部。
7. Ｈ形鋼の柱のフランジとＨ形鋼の梁のフランジとを、開先を介して溶接接合する柱梁接合方法であって、
   前記開先の底部に裏当て金を設け、当該開先に溶接金属を埋め込む溶接工程を有し、
   前記溶接工程において、前記裏当て金に起因し、当該裏当て金と前記柱のフランジとの間に形成される形状ノッチにおける最も柱側に位置する端部を、前記開先に埋め込まれる溶接金属において最も柱側に位置する端部よりも梁側に配置することを特徴とする、柱梁接合方法。
8. 前記溶接工程の前に、前記柱のフランジの外面を板厚方向に切削加工して切り欠き部を形成し、
   前記溶接工程において、前記切り欠き部を含む前記開先に前記溶接金属を埋め込むことを特徴とする、請求項７に記載の柱梁接合方法。
9. 前記溶接工程の前に、前記柱のフランジの外面を板厚方向にガウジング加工して切り欠き部を形成し、
   前記溶接工程において、前記切り欠き部を含む前記開先に前記溶接金属を埋め込むことを特徴とする、請求項７に記載の柱梁接合方法。
10. 前記溶接工程の前に、前記柱のフランジにおける前記梁と相対する外面に、前記梁側に突出する突出部を形成し、
    前記溶接工程において、前記突出部の梁側の面に前記裏当て金を当接させた状態で、前記溶接金属を前記開先に埋め込むことを特徴とする、請求項７に記載の柱梁接合方法。
11. 前記突出部は、前記裏当て金とは異なる他の裏当て金を、前記柱のフランジにおける前記梁と相対する外面に隅肉溶接して固定することにより形成し、
    前記溶接工程において、前記他の裏当て金に前記裏当て金を当接させた状態で、前記溶接金属を前記隅肉溶接された金属と共に前記開先に埋め込むことを特徴とする、請求項１０に記載の柱梁接合方法。

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