JPH0910992A

JPH0910992A - 鉄骨柱にｈ形鋼の鉄骨梁を溶接する接合方法及びこの接合方法に使用する導電体

Info

Publication number: JPH0910992A
Application number: JP18219195A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ishibashi; 力石橋; Kazuo Koto; 和生古藤
Original assignee: SUNOUCHI KK
Current assignee: SUNOUCHI KK
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】鉄骨柱とＨ形鋼の鉄骨梁２とを溶接する接合
方法において、破断の原因になる裏当金を使用すること
なく溶接をする接合方法及びこの接合方法に使用する導
電体を提供すること。【構成】鉄骨柱とＨ形鋼の鉄骨梁２とを溶接する接合
方法において、セラミック製バックアップ材８を裏当材
として使用し、導電体11a 、11b を溶接部全面に当てて
溶接すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築構造物の鉄骨柱と
Ｈ形鋼の鉄骨梁とを溶接する接合方法及びこの接合方法
に使用する導電体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築構造物の鉄骨柱とＨ形鋼の鉄
骨梁とを溶接する場合、図９及び図10に示すようにＨ形
鋼の鉄骨梁２の梁ウエブ４にスカラップ12を設け、図10
に示すように裏当金13を鉄骨柱１に仮付け溶接して固定
した後本溶接し、梁フランジ部3a、3bの溶接部14と梁ウ
エブ部４の溶接部とが重なり合わないようにして接合し
ていた。しかし、このようなスカラップ12を設けること
は、大きな断面欠損を内在することになり、地震など繰
り返し荷重に対する柱ー梁接合部の耐力及び変形能力を
著しく減少させ、早期破壊の原因となる可能性があり、
構造上好ましいことではなかった。またスカラップ12を
形成するのに手間がかかるという欠点もあった。

【０００３】そこで、最近スカラップ12を設けないノン
スカラップ工法が提案されている。このノンスカラップ
工法は、Ｈ形鋼の梁フランジ3a、3b及びフィレット部５
に図11に示すように開先面７を形成し、このＨ形鋼の移
行部6a、6bに向かい合う端部にＨ形鋼の移行部6a、6bの
アール（Ｒ）と同じアールの曲面を付けた２個の裏当金
13a 、13b とフィレット部５に設けた開先面７の角度θ
と同じ角度の傾斜面を設けた金属スペーサ15を図10及び
図11に示すように配置し、仮付け溶接して固定した後本
溶接をする接合方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のス
カラップ12を設ける接合方法においても、またスカラッ
プ12を設けない接合方法においても、裏当金13、13a 、
13b を鉄骨柱１と鉄骨梁２との間に図14の（ａ）及び
（ｂ）に示すように仮付け溶接をするが、この仮付け溶
接17は部分溶接であるので、溶接されないノッチ状の部
分18に応力が集中し、また溶接部分の冷却時に歪みが発
生するために溶接部の母材（鉄骨柱及び鉄骨梁）と裏当
金13、13a 、13b との間の間隙がさらに大きくなり、そ
の部分から破断するという問題があった。また、仮付け
溶接部17の母材（鉄骨柱及び鉄骨梁）が溶け落ちるアン
ダーカット19が発生するという問題もあった。

【０００５】本発明は、鉄骨柱１とＨ形鋼の鉄骨梁２と
を溶接して接合する方法において、破断の原因になる裏
当金を用いることなく溶接する接合方法及びこの接合方
法に使用する導電体を提供することを目的とするもので
ある

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の鉄骨柱とＨ形鋼の鉄骨梁とを溶接する接合
方法においては、セラミック製バックアップ材を裏当材
として使用し、導電体を溶接部全面に当てて溶接するこ
とである。また、本発明の鉄骨柱とＨ形鋼の鉄骨梁とを
溶接する接合方法においては、導電体として、溶接ワイ
ヤ、溶接ワイヤを成形したもの又は鋼材を使用すること
である。

【０００７】また、本発明の鉄骨柱とＨ形鋼の鉄骨梁と
を溶接する接合方法においては、セラミック製バックア
ップ材として、鉄骨柱に向かい合う面に鉄骨梁のフラン
ジに設けた開先面の角度と同じ角度の傾斜面を設けたも
のとすること、又は一対の２本からなり、それぞれのセ
ラミック製バックアップ材が、Ｈ形鋼の鉄骨梁のフラン
ジからウエブへの移行部に向かい合う端部に該移行部の
アールと同じアールの曲面を付け、鉄骨柱に向かい合う
面にＨ形鋼の鉄骨梁のフランジ及びフィレット部に設け
た開先面の角度と同じ角度の傾斜面を設けたものとする
ことである。さらに、本発明の導電体においては、その
成分組成を溶接ワイヤの成分組成と同一にしたことであ
る。

【０００８】本発明の金属製スペーサとして使用する溶
接ワイヤを成形したものとは、図５のｂに示したような
断面が三角形のもの等で、鉄骨柱１とセラミック製バッ
クアップ材８、8a、8bとの間の開先溝16に入るようにし
たものである。また導電体10として使用する鋼材は、図
６の（ａ）及び（ｂ）に示すような断面が丸形、断面が
三角形のものなどで、その材質は従来裏当金として使用
していたものと同様なものである。

【０００９】また、セラミック製バックアップ材８、8
a、8bの１つは、スカラップを設ける接合方法に使用す
るもの、すなわち、図５の（ａ）に示すような鉄骨柱１
に向かい合う面に鉄骨梁２のフランジ3a、3b及びフィレ
ット部５に設けた開先面７の角度（θ）と同じ角度の傾
斜面10を設けたもので、他の１つは、スカラップを設け
ない接合方法に使用するもの、すなわち、図5 のｂに示
すような接合されるＨ形鋼の鉄骨梁２の移行部6a、6bに
向かい合う端部に該移行部6a、6bのアール（Ｒ）と同じ
アールの曲面9a、9bを付け、鉄骨柱１に向かい合う面に
Ｈ形鋼の鉄骨梁２のフランジ3a、3b及びフィレット部５
に設けた開先面７の角度（θ）と同じ角度の傾斜面10a
、10b を設けたものである。

【００１０】本発明でいう「導電体(11a、11b)を溶接部
全面に当てて」とは、溶接長さ以上の長さの導電体（11
a 、11b)を用い、図１、図２及び図３に示すように該導
電体（11a 、11b)が鉄骨柱（１）及び鉄骨梁（２）の少
なくとも一方の一か所に接触し、溶接部の長さ全体にわ
たって存在するようにすることである。

【００１１】

【作用】本発明の鉄骨柱１とＨ形鋼の鉄骨梁２とを溶接
する接合方法において、裏当材としてセラミック製バッ
クアップ材８、8a、8bを使用して溶接するので、破断の
原因になる裏当金を仮付け溶接する必要がなくなる。ま
た導電体11a 、11b を使用することにより、アークを導
電体11a 、11b と溶接棒との間で発生することができ、
溶接母材（鉄骨柱１と鉄骨梁２) と溶接棒との間で発生
する必要がなくなるので、溶接母材に悪い影響を及ぼす
ことがない。また導電体11a 、11b が溶解することによ
り、溶接金属となるので、溶接が早くでき、更に導電体
10a 、10bとして溶接ワイヤを使用することにより、溶
接金属の成分組成を均一にすることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、鉄骨梁２と
して５０６ｍｍ×２０１ｍｍの圧延Ｈ形鋼を使用し、ウ
エブ厚み１１ｍｍ、フランジ厚み１９ｍｍで、フィレッ
ト部５の最大幅ｂ５０ｍｍ、傾斜面の角度（θ）３５
°、ルートギャップ（ｇ）７ｍｍとしたものを、断面４
００ｍｍ×４００ｍｍ、肉厚２５ｍｍの溶接組み立て箱
型断面の鉄骨柱１に溶接する接合方法について説明す
る。

【００１３】図１は本発明のスカラップを設ける接合方
法を説明するためのもので、鉄骨梁、セラミック製バッ
クアップ材、断面が円形及び三角形の導電体との組み合
わせた状態（鉄骨柱を省略）を示す斜視図、図２は本発
明のスカラップを設けない接合方法を説明するためのも
ので、鉄骨梁、セラミック製バックアップ材、断面が円
形及び三角形の導電体との組み合わせた状態（鉄骨柱を
省略）示す斜視図、図３は図１及び図２の上部の側面拡
大図、図４は図３の断面が円形の導電体の代わりに断面
が三角形の導電体を用いた場合の側面拡大図、図５は本
発明に使用するセラミック製バックアップ材の斜視図、
図６は導電体の斜視図、図７は本発明に使用するセラミ
ック製バックアップ材と断面が円形の導電体との組み合
わせたところを示す斜視図、図８は本発明に使用するセ
ラミック製バックアップ材と断面が三角形の導電体との
組み合わせたところを示す斜視図である。

【００１４】実施例１先ず、スカラップを設けた接合方法について図１、図
３、図４、図５、図６のａ、図７のａ及び図８のａを参
照して説明する。図１及び図３に示すように鉄骨柱１と
スカラップ12及び開先面７を設けたＨ形鋼の鉄骨梁２を
組立て、厚さ１５ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ２３１ｍｍの
セラミック製バックアップ材８（図５のａ）を該スカラ
ップ12に通して鉄骨梁２のフランジ3aの下側とフランジ
3bの上側に前面が鉄骨柱１に接するように配置し、図示
してない治具で固定した。できた開先溝16に直径４ｍ
ｍ、長さ２３１の断面が円形の溶接ワイヤーの導電体11
a （図６のａ）を入れ、図示してないセラミックエンド
タブを両側に固定し、通常の溶接をした。下側の開先溝
(16)が上になるように鉄骨柱１と鉄骨梁２を回転し、上
記と同様にして作った開先溝に底辺７ｍｍ、高さ９ｍ
ｍ、長さ２３１ｍｍの溶接ワイヤーの導電体11b （図６
のｂ）を入れ、図示してないセラミックエンドタブを両
側に固定し、通常の溶接をした。溶接後セラミック製バ
ックアップ材８を取り除いたところ、溶接ワイヤーの導
電体11a 、11b は溶解して溶接部と一体になり、溶接の
欠陥はなかった。

【００１５】実施例２次に、スカラップを設けない接合方法について図２、図
３、図４、図５、図６のｂ、図７のｂ及び図８のｂを参
照して説明する。図２及び図３に示すように鉄骨柱１と
開先面７を設けたＨ形鋼の鉄骨梁２を組立て、厚さ１５
ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ１１０ｍｍ、一端に曲面を設け
た２個のセラミック製バックアップ材8a、8b（図５の
ｂ）を鉄骨梁２のウエブ４を挟んで鉄骨梁２のフランジ
3aの下側とフランジ3bの上側に前面が鉄骨柱１に接する
ように配置し、図示してない治具で固定した。出来た開
先溝16に直径４ｍｍ、長さ２３１ｍｍの鋼材製の導電体
11a （図６のａ）を入れ、図示してないセラミックエン
ドタブを両側に固定し、通常の溶接をした。下側の開先
溝16が上になるように鉄骨柱１と鉄骨梁２を回転し、同
様な方法で作った開先溝16に底辺６ｍｍ、高さ８ｍｍ、
長さ２３１ｍｍの鋼材製の導電体11b （図６のｂ）を入
れ、図示してないセラミックエンドタブを両側に固定
し、通常の溶接をした。溶接後セラミック製バックアッ
プ材8a、8bを取り除いたところ、鋼材製の導電体11a 、
11b は溶解して溶接部と一体になり、溶接の欠陥はなか
った。

【００１６】上記実施例においては、導電体11a 、11b
の形状として断面が円形及び三角形のものを用いている
が、導電体11a 、11b の形状は、他の形状のものでも実
施することができる。また、本発明は上記以外の点にお
いても実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸
脱しない限り種々の変更を加え得ることはもちろんであ
る。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、上記構成にしたことより、次
のような優れた効果を奏する。（１）裏当材としてセラミック製バックアップ材８、8
a、8bを使用するため、裏当金を仮付けする必要がない
ので、仮付けが破断の原因となることがなくなる。（２）導電体11a 、11b を用いているため、アークを導
電体10a 、10b と溶接棒との間で発生することができ、
溶接母材と溶接棒との間で発生する必要がないので、溶
接母材に悪影響を及ぼすことがない。（３）導電体11a 、11b が溶解し、溶接金属となるの
で、溶接が早くできる。（４）導電体11a 、11b として溶接ワイヤ又は溶接ワイ
ヤを加工したものを使用することにより、溶接金属の成
分組成を均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスカラップを設ける接合方法を説明す
るためのもので、鉄骨梁、セラミック製バックアップ
材、断面が円形及び三角形の導電体との組み合わせた状
態（鉄骨柱を省略）を示す斜視図である。

【図２】本発明のスカラップを設けない接合方法を説明
するためのもので、鉄骨梁、セラミック製バックアップ
材、断面が円形及び三角形の導電体との組み合わせた状
態（鉄骨柱を省略）示す斜視図である。

【図３】図１及び図２の上部の側面拡大図である。

【図４】図３の断面が円形の導電体の代わりに断面が三
角形の導電体を用いた場合の側面拡大図である。

【図５】本発明に使用するセラミック製バックアップ材
の斜視図である。

【図６】本発明に使用する導電体の斜視図である。

【図７】本発明に使用するセラミック製バックアップ材
と断面が円形の導電体とを組み合わせたところを示す斜
視図である。

【図８】本発明に使用するセラミック製バックアップ材
と断面が三角形の導電体とを組み合わせたところを示す
斜視図である。

【図９】従来のスカラップを設けて接合する方法を説明
するためのもので、鉄骨柱とＨ形鋼を組み合わせたとこ
ろを示す斜視図である。

【図10】従来のスカラップを設けて溶接する接合方法に
おける裏当金の使用状態を説明するための側面図であ
る。

【図11】スカラップを設けないで溶接する接合方法の鉄
骨梁の接合部を説明するための斜視図である。

【図12】従来のスカラップを設けないで溶接する接合方
法における裏当金及びスペーサの使用状態を説明するた
めの斜視図である。

【図13】図12のＡ−Ａ断面図である。

【図14】従来の裏当金を使用する接合方法の問題点を説
明するための正面図及び右側面図である。

【符号の説明】

１鉄骨柱２鉄骨梁 3a、3b 梁フランジ４梁ウエブ５Ｈ形鋼のフィレット部 6a、6b フランジと梁ウエブとの移行部（コーナーＲ
部）７鉄骨梁の開先面８、8a、8b セラミック製バックアップ材 9a、9b セラミック製バックアップ材の曲面 10、10a 、10b 傾斜面 11ａ、11b 導電体 12 スカラップ 13 裏当金 14 溶接部 16 開先溝 17 仮り溶接部 18 溶接されないノッチ状の部分 19 アンダーカット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄骨柱（１）とＨ形鋼の鉄骨梁（２）と
を溶接する接合方法において、セラミック製バックアッ
プ材（８、8a、8b）を裏当材として使用し、導電体（11
a 、11b)を溶接部全面に当てて溶接することを特徴とす
る鉄骨柱とＨ形鋼の鉄骨梁とを溶接する接合方法。
【請求項２】導電体(11a、11b)が溶接ワイヤであるこ
とを特徴とする請求項１記載の鉄骨柱とＨ形鋼の鉄骨梁
とを溶接する接合方法。
【請求項３】導電体(11a、11b)が溶接ワイヤを成形し
たものであることを特徴とする請求項１記載の鉄骨柱と
Ｈ形鋼の鉄骨梁とを溶接する接合方法。
【請求項４】導電体(11a、11b)が鋼材であることを特
徴とする請求項１記載の鉄骨柱とＨ形鋼の鉄骨梁とを溶
接する接合方法。
【請求項５】セラミック製バックアップ材（８）が、
鉄骨柱（１）又は鉄骨柱（１）のダイヤフラム（1a）に
向かい合う面にＨ形鋼の鉄骨梁（２）のフランジ（3a、
3b) に設けた開先面（７）の角度（θ) と同じ角度の傾
斜面（10）を設けたものであることを特徴とする請求項
１記載の鉄骨柱とＨ形鋼の鉄骨梁とを溶接する接合方
法。
【請求項６】セラミック製バックアップ材（8a、8b）
が、一対の２本からなり、それぞれのセラミック製バッ
クアップ材（8a、8b）が、Ｈ形鋼の鉄骨梁のフランジ
（3a、3b) からウエブ（４）への移行部（6a、6b）に向
かい合う端部に該移行部（6a、6b) のアールと同じアー
ルの曲面（9a、9b) を付け、鉄骨柱（１）に向かい合う
面にＨ形鋼の鉄骨梁（２）のフランジ（3a、3b）及びフ
ィレット部（５）に設けた開先面（７）の角度（θ) と
同じ角度の傾斜面（10a 、10b)を設けたものであること
を特徴とする請求項１記載の鉄骨柱とＨ形鋼の鉄骨梁と
を溶接する接合方法。
【請求項７】材質が溶接ワイヤと同じ成分組成の合金
であることを特徴とする請求項１記載の鉄骨柱とＨ形鋼
の鉄骨梁とを溶接する接合方法に使用する導電体。