JPH0716811Y2

JPH0716811Y2 - 角形梁材

Info

Publication number: JPH0716811Y2
Application number: JP1987187246U
Authority: JP
Inventors: 伸中島
Original assignee: ナカジマ鋼管株式会社
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2002-12-10
Also published as: JPH0190918U

Description

【考案の詳細な説明】イ考案の目的〈産業上の利用分野〉鉄骨構造物の梁部材としては従来からＨ型鋼または、そ
れに類似する断面を備えた梁材が多用されている。すな
わち梁材は一般に、その上部に載置する重量物を支え
て、負荷を縦柱まで伝達する働きをするので、その結
果、梁材は、長手方向に分布する均一または不均一な荷
重を受けてスパンの中央付近が下方に撓むのが一般で、
その状態を梁材の断面で考えると、上側部分では圧縮荷
重が、下側部分には引張り荷重が掛かり、その間のどこ
かに負荷ニュートラルの面が存在する。そして梁材の長
手軸に垂直方向に加えられる荷重に対する強度または梁
材のスパンの長さは、上述圧縮、引張り負荷に対し、梁
に生じる内部応力の大きさに関係して定まるから、材質
が同じで一定断面積の梁材では、その上、下端側に水平
方向のフランジを有する垂直方向のウエッブ断面、特に
横Ｈ型断面を備えるものが安定して、より丈夫である事
が判っている。

つまり、梁材の長手軸に垂直方向の負荷に対しては、梁
の上、下側のフランジは肉厚で幅が狭く、ウエッブは上
下幅が長く、肉薄に形成する程、耐抗力が大になり長大
なスパンが採れる傾向があるが、この横Ｈ型材は開放断
面なので捩れに対しては、比較的に強固でないという弱
点がある。

そこで、リブを施して補強する手段も行われているが、
より耐負荷力を確実にするため四面ボックス型の梁が使
用されるようになって来た。ボックス型の梁材は、垂直
方向の耐負荷力だけでなく捩れに対しても丈夫で、必要
に応じフランジ方向とウエッブ方向との素材の厚みを異
にすることができ軽量の割に強固な材が得られるなど、
材料的には経済設計が可能であるといった有利な点があ
る。

しかしながら従来、この種の梁材を溶接で形成する場合
には、橋梁のボックス構造材に見られるように４つの細
長鋼材の長手方向縁を相互に直角に突き合わせて断面を
角形管状に形成し、各隅角部をすべて溶接して製造して
いるが、この加工法は溶接ラインが長く、資材および工
数が多くかかってコストアップの要因となるばかりでな
く、溶接加工に基づく溶接歪が加わって各隅角部の溶接
条件が異なり、製品に捩じれが生じることがあり、ま
た、その歪は矯正不可能とされている。

このような事情から、経済設計が可能な有利性が認識さ
れている割には、その使用、普及が進んでいない現状に
ある。

〈考案が解決しようとする問題点〉そこで本考案は、上述、不等厚鋼板より成る四面ボック
ス型の梁、略して角形梁材を、可能な限り溶接ラインを
少なくして資材・工数の節減を図り、溶接歪の発生を抑
えると共に、熱延コイルを利用して予めフランジ方向の
肉厚とウエッブ方向の板厚とを異なるような素材を形成
し、これを折曲げ成形して、所要の縦横比を備えた長方
形断面の梁材を構成することにより、比較的安価な角形
梁材を開発・提供し、以って、経済的な設計が可能な、
この種の角形梁材の利用、普及を図ることを目的とする
ものである。

ロ考案の構成〈問題点を解決するための手段〉本考案は、上記の目的を達成するために、以下に述べる
とおりの構成要件を具備する。

（１）ワンなしツー・シームの断面角形の鋼管よりな
る梁材の断面において、対向する一対の辺の全部また
は、その殆どの板厚が、他の対向する一対の辺を形成す
る板厚よりも、より厚い鋼材から構成され、板厚のより
厚い鋼材の縁が、角形鋼管の隅角部迄は届かぬようにし
て成る角形梁材。

（２）角形鋼管の外形には、鋼管を構成する鋼材の板
厚の差が現れないようにして成る上記第（１）項記載の
角形梁材。

（３）より厚い板厚の鋼材部分に溶接ラインを設けて
成る上記第（１）項記載の角形梁材。

〈作用〉本考案角形梁材の断面は、（ａ）閉鎖断面であるため、捩りに対して強い。

（ｂ）梁断面のフランジ方向の上、下辺（幅）の鋼材
は比較的に肉厚で、それに比べてウエッブ方向（高さ）
の辺を形成する鋼材の板厚は比較的薄肉にできているか
ら、梁長手軸に垂直方向の負荷に対し梁断面に生ずる応
力分布が均等で、最小断面積で垂直方向の負荷および捩
り力に対して強い梁材、すなわち、軽くて強い角形梁材
が得られる。

（ｃ）梁断面の四隅は板厚の比較的に薄い鋼材により
形成されるから、角形鋼管の成形時、鋼板の折り曲げ加
工が容易で均一なＲ形状が得られる。

（ｄ）断面の四隅には鋼材にＲが付いていて、応力集
中が比較的少ない。

（ｅ）鋼材厚の肉厚と肉薄との比は、その鋼材を成形
して得られる角形梁材の断面の幅と高さとの比に関連し
て変えることができる。

また、施工される梁のスパンの長さ、負荷の大きさ等の
施工条件に応じて素材の板厚または梁断面の大きさ、
幅：高さなどの種類を品揃えしても良い。

（ｆ）溶接ラインを構成する鋼材の突合せ面の板厚を
相互に等しくして、応力の偏在を防ぎ、溶接継手を確実
なものとする。

（ｇ）溶接継手は梁材断面でフランジ方向の辺を形成
する鋼材に設け、原則的に溶接ラインを境にして異なる
応力が生ずる事がないようにしている。

（ｈ）溶接ラインは最多で二条であり、可及的に歪の
発生を抑えている。

（ｉ）梁材は、断面を予め所定の寸法の厚肉、薄肉に
成形した熱延コイルを折り曲げて形成する（例えば特公
昭58-13245号公報記載の技術参照）ため、従来技術のよ
うに板厚の相違部分に溶接加工を施す必要がない。

〈実施例〉（１）タイプ−１第１図は、本考案角形梁材の一実施例断面図を示すもの
で、図中、１は厚肉t₁の鋼材よりなる上、下のフランジ
方向部材で、同部材の幅l₁は、フランジ方向辺の長さｗ
よりも幅狭く形成されており、その為、四面ボックス断
面の隅角部は前記肉薄肉鋼材t₂を折り曲げて形成され
る。

２は、これに続くウエッブ方向辺部材で、鋼板１より
も、より薄い鋼材t₂より構成されている。

鋼材１と鋼材２との間は連続していて、この四面ボック
ス梁材の構成材料を展開すると、第２図に示すとおり断
面形は両縁が厚く、凹凸段差を有する鋼板となる。

上記断面形のt₂／t₁は、梁材断面のw/hの値に関係して
定めることができる。

３は、上、下のフランジ方向部材の中央部に設けてある
突合せ溶接ラインで、ワン・シームの角形梁材を製造す
る場合には、板厚断面ｗ＞l₁を備えた鋼板の隅角部を形
成すべき個所を、一つずつ折り曲げ角形管近似断面を形
成した後、複数段の成形ロールの間を通過させて正規断
面を成形しながら、鋼材１端面相互を突合せ溶接する。

その際、鋼材の板厚が大きいときは、突合せ面に予め開
先加工を施しておくことが好ましい。

また、要すれば、溶接ライン３は内外両面から溶接を施
す。

この時、突合せ溶接の予備加工としての仮付け溶接装置
を設備しても良い。

なお、仮付け溶接は、スポットでも、また、連続でも、
よい。

この型の梁材の各隅角部には、プレス型による折曲げ加
工により、Ｒを形成した薄肉鋼板２がフランジ方向辺ま
で伸びている。

本実施例は、素材の肉厚の差（t₁-t₂）が、ボックス断
面の内側空間のみに現れるため、この四面ボックス材の
外側からの成形加工は、通常の均等厚鋼材より成る鋼管
の、それと同等に取り扱うことができる。もっとも、本
実施例では、鋼板の肉厚の差（t₁-t₂）が外部に露出し
たところで、本質的機能に影響を及ぼすことは有り得な
い。

鋼材の突合せ本溶接の後で、必要に応じ、成形鋼管を断
面矯正機に通し、また、溶接歪補正加工を施せば完成品
が得られる。

別の製造方法としては、展開鋼板を成形して、一先ず丸
鋼管に成形し、厚肉鋼板１の端縁相互を突合せて高周波
溶接（必ずしも高周波溶接に限らないが）した後、鋼板
１および鋼板２の部分が断面ボックス型の図示の定位置
を占めるように複数段の成形ロールを通して、徐々に角
形断面に成形する。

本考案角形梁材の特徴は、予め所定の肉厚、肉薄の断面
形に圧延成形してある一枚のコイル条鋼板を折り曲げ、
相互に突合せ溶接して構成した比較的に安価なボックス
型材であって、フランジ方向側辺に厚肉t₁鋼材１をウエ
ッブ方向側辺に薄肉t₂鋼板２を配置するよう設置すれ
ば、梁材長手軸に垂直方向の負荷に対して、比較的に軽
量である割に最大強度を備えた梁材を容易、かつ、安価
に形成すること、また、長大なスパンを実現することが
でき、鉄鋼構造物の経済的設計を可能にするところにあ
る。

（２）タイプ−２第１図において、４は、第２の溶接ラインで、タイプ１
の実施例においては、この第２溶接ラインは存在しな
い。

本実施例の場合は、最終製品のカウンタは同じであって
も、その製造工程を異にするため、ツー・シームの角形
梁材が形成される。

すなわち、第３図断面（w/2＞l₁/2）を有する展開鋼板
を、その隅角部相当個所で各90°折曲げて断面コ字型の
鋼材を成形した後、その信直性を矯正し、または矯正し
ないまま、前記鋼材を一対、向かい合わせて、その両脚
端を相互に突合せ目違いのないように固定し閉空間を囲
み、それらの突合せ面を、それぞれ溶接して断面角形材
を形成する。

勿論、この場合も本溶接施工前に、突合せ部を仮付け溶
接することができ、これは溶接歪による不良製品が生じ
ないようにするのに有効である。

本溶接は、片面溶接だけで実施可能であり、また、必要
に応じて両面からの溶接を施すことも自由である。

本実施例では、ツー・シームの角形梁材のための溶接加
工に工数がかかる代わりに鋼管素材の折曲げ成形技術が
比較的に容易である点に特徴がある。

ハ考案の効果本考案によれば、溶接ラインが可及的に少ないから、そ
のため、溶接のための加工工数、資材の低減によるコス
トダウンと加工能率の向上並びに溶接歪発生の減少が、
可能であるばかりでなく、その構成要素を圧延工程の段階で予め所要幅の肉厚部と
薄肉部とを成形した断面よりなる熱延コイルとし、その
所定個所を折曲げることにより構成するようにしている
から、成形が容易で、全体的に軽量であるにもかかわら
ず、曲げおよび捩りに対する強度が大であって、長大な
スパンが実現可能な角形梁材を、均質に、また、比較的
安価に提供することができるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案角形梁材の断面図を示し、第２図およ
び第３図は、同角形梁材の展開板の一例の断面図を示す
ものである。符号の説明１……厚肉鋼板部２……薄肉鋼板部３……第１溶接ライン４……第２溶接ライン t₁、t₂……鋼材の厚さ（t₁＞t₂）ｗ……梁材断面の幅ｈ……梁材断面の高さ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ワンないしツー・シームの断面角形の鋼管
より成る梁材の断面において、対向する一対の辺の全部
または、その殆どの板厚が、他の対向する一対の辺を形
成する板厚よりも、より厚い鋼材から構成され、板厚の
より厚い鋼材の縁が、角形鋼管の隅角部迄は届かぬよう
にして成る角形梁材。
【請求項２】角形鋼管の外形には、鋼管を構成する鋼材
の板厚の差が現れないようにして成る実用新案登録請求
の範囲（１）記載の角形梁材。
【請求項３】より厚い板厚の鋼材部分に溶接ラインを設
けて成る実用新案登録請求の範囲（１）記載の角形梁
材。