JPH10273930A

JPH10273930A - 内部補強材付き鋼管および内部補強材付き鋼管の製造方法

Info

Publication number: JPH10273930A
Application number: JP7870097A
Authority: JP
Inventors: Shin Nakajima; 伸中島
Original assignee: NAKAJIMA KOKAN KK
Current assignee: NAKAJIMA KOKAN KK
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JP3712497B2

Abstract

(57)【要約】【課題】他材連結部は、十分な板厚を確保して剛性高
く形成し得る内部補強材付き鋼管を提供する。【解決手段】鋼管３内の所定位置に焼き嵌め状で定着
化した内部補強材20の管体21により、重合部24は全周に
亘って板厚に形成でき、鋼管３と管体21とからなる重合
部24は、結合具26により強固に一体化できる。重合部24
は、鋼管３の板厚が薄くても十分な板厚を確保できて剛
性を高くでき、他材41の連結を強固に行うことができ
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、たとえば鉄骨構造
物の支柱間を梁材により連結する際に、支柱側の連結部
に、板厚確保などのための内部補強材を取り付けてなる
内部補強材付き鋼管および内部補強材付き鋼管の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、支柱側に対するダイヤフラム（内
部補強材の一例）の取り付けは、たとえば梁貫通方式で
行われていた。この梁貫通方式によると、支柱、すなわ
ち角形鋼管を長さ方向において複数に切断するととも
に、切断面にそれぞれ開先加工を行ったのち、ダイヤフ
ラムを取り付けることから、切断作業や開先加工作業に
多大な時間と経費とが必要になり、しかも溶接箇所が多
いなどの問題がある。

【０００３】そこで、角形鋼管の切断を行わない工法と
して、たとえば特開平７−238636号公報に見られる大径
角形鋼管内ダイヤフラムの位置決め及び溶接工法が提供
されている。この従来工法は、両面の周囲に裏当て金を
仮付け溶接した内ダイヤフラムを角形鋼管内に挿入さ
せ、貫通孔に嵌着させたノックピンに係合させて所定位
置に位置決めし、次いで挿入口側の裏当て金を角形鋼管
の内壁に仮付け溶接したのち、貫通孔を利用して、角形
鋼管の内壁と内ダイヤフラムの外周とをエレクトスラグ
溶接している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した角形鋼管の分
断を行わない工法においては、裏当て金の外径は角形鋼
管内径壁に隙間なく、たとえば0.5mm 程度の隙間を許容
して接触するように形成してあり、したがって内ダイヤ
フラムを角形鋼管内に挿入させる際に引っ掛かったり詰
まったりして、その挿入は容易に行えない。また角形鋼
管の内面が凹凸変化していたときには、挿入そのものが
行えないことになる。

【０００５】これに対しては、隙間を十分に取るように
すればよいが、この隙間が大きいと、角形鋼管と内ダイ
ヤフラムと両裏当て金とにより囲まれた溶接空間内に、
エレクトロスラグ溶接の溶融金属が滞留するとき、この
溶融金属が隙間から外部に洩れて、良好な溶接が行えな
い恐れがある。さらに、溶接作業自体は面倒で経費や時
間のかかる作業となる。

【０００６】そこで本発明のうち請求項１記載の発明
は、他材連結部は、十分な板厚を確保して剛性高く形成
し得る内部補強材付き鋼管を提供することを目的とした
ものである。

【０００７】また請求項３記載の発明は、鋼管内への内
部補強材の挿入は、隙間を十分に取って容易に円滑に行
え、しかも鋼管と内部補強材との結合、すなわち他材連
結部の形成は溶接することなく強固に行える内部補強材
付き鋼管の製造方法を提供することを目的としたもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の内部補強材付き
鋼管は、管体と、この管体内に位置して管体に一体化さ
れた縮径阻止体とにより形成された内部補強材を、鋼管
内の所定位置に焼き嵌め状で定着化し、鋼管と管体とに
より形成した重合部を複数の結合具により結合して、こ
の重合部に他材連結部を形成したことを特徴としたもの
である。

【０００９】したがって請求項１の発明によると、鋼管
内の所定位置に焼き嵌め状で定着化した内部補強材の管
体により、重合部は全周に亘って板厚に形成し得、そし
て鋼管と管体とからなる重合部は、結合具により強固に
一体化し得る。

【００１０】また本発明の請求項２記載の内部補強材付
き鋼管は、上記した請求項１記載の構成において、縮径
阻止体は、その外周面のほぼ全域が管体内周面に一体化
されていることを特徴としたものである。

【００１１】したがって請求項２の発明によると、内部
補強材の管体がどの方向から変形（縮径）しようとして
も、縮径阻止体によりその変形を阻止し得る。そして本
発明の請求項３記載の内部補強材付き鋼管の製造方法
は、対象とする鋼管と類似形状の管体と、この管体内に
位置して管体に一体化された縮径阻止体とにより形成さ
れた内部補強材を準備しておき、この内部補強材を、加
熱膨張された鋼管内の所定位置まで挿入させ、鋼管の冷
却収縮により鋼管内周面を内部補強材の管体外周面に当
接させて、鋼管と管体との重合部を形成し、この重合部
の複数箇所に孔をあけ、これら孔に結合具を作用させて
鋼管と内部補強材とを結合することで、重合部に他材連
結部を形成することを特徴としたものである。

【００１２】したがって請求項３の発明によると、鋼管
の加熱膨張により内部補強材の外周面と鋼管内周面との
間に生じる十分な隙間を利用して、内部補強材を、引っ
掛かりや詰まりなど生じることなく容易に円滑に挿入し
得る。そして、鋼管の冷却収縮により隙間を自動的に埋
めて、鋼管内周面が内部補強材の外周面に当接（圧接）
することを利用して、内部補強材を鋼管に定着し得る。
また鋼管と管体とにより形成される重合部は、複数の結
合具により、溶接することなく強固に一体化し得る。さ
らに重合部によって形成される他材連結部は管体によ
り、鋼管の板厚が薄くても十分な板厚を確保し得る。

【００１３】さらに本発明の請求項４記載の内部補強材
付き鋼管の製造方法は、上記した請求項３記載の構成に
おいて、熱間成形された鋼管内に内部補強材を挿入させ
ることを特徴としたものである。

【００１４】したがって請求項４の発明によると、鋼管
は熱間成形により性状の良いものにし得、その際の加熱
成形時の加熱膨張を利用して内部補強材を挿入し得ると
ともに、冷却収縮を利用して焼き嵌め状に定着化し得
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の第一の実施の形
態を、四角形の角形鋼管を熱間成形する際に採用した状
態として、図１〜図８に基づいて説明する。

【００１６】図４、図５において、たとえば大径の角形
鋼管を製造するに当たり、多くとも二箇所にシーム溶接
部１を有する正四角形状の多角中空鋼管２が使用され
る。その際に、多角中空鋼管２は、相対向した平板部２
Ａの内面幅寸法Ｗ₁ が最終製品（後述する。）の平板部
の内面幅寸法よりも広い寸法に成形され、また角部２Ｂ
の曲率半径Ｒ₁ が最終製品の角部の曲率半径よりも大き
く成形されている。

【００１７】このように形成された多角中空鋼管２は、
搬入床装置５上に搬入される。ここで搬入床装置５はコ
ンベヤ形式であって、複数本の多角中空鋼管２を平行さ
せて支持し、そして長さ方向に対して直角状の横方向へ
と搬送させる。この搬入床装置５の終端部に搬送された
多角中空鋼管２は、ローラコンベヤ６を介して加熱炉７
に搬入され、この加熱炉７において長さ方向に搬送され
て、その搬送中に高温加熱Ａされる。

【００１８】所定の温度に加熱された多角中空鋼管２
は、加熱炉７から搬出され、そして前段角形鋼管成形ミ
ル８に搬入される。この前段角形鋼管成形ミル８は、複
数のつづみ形ロール９などを介して熱間成形（成形温
度、Ａ₃ 変態点以上）を行うもので、多角中空鋼管２に
対して前段の絞り成形が行われる。次いで多角中空鋼管
２は後段角形鋼管成形ミル10に搬入される。この後段角
形鋼管成形ミル10は、複数の平形ロール11などを介して
熱間成形（成形温度、Ａ₃ 変態点以上）を行うもので、
多角中空鋼管２に対して後段（最終段）の絞り成形が行
われ、以て所定寸法の大径で四角形状の角形鋼管３が熱
間成形される。

【００１９】このように多角中空鋼管２に対して、前段
角形鋼管成形ミル８や後段角形鋼管成形ミル10による複
数段の絞り成形（または単数段の絞り成形）を行うこと
により、最終製品である角形鋼管３を製作し得る。その
際に、前述した絞り成形により、角形鋼管３における相
対向した平板部３Ａの内面幅寸法Ｗは、多角中空鋼管２
の内面幅寸法Ｗ₁ に対して狭く、すなわちＷ＜Ｗ₁ とな
るように成形され、また角部３Ｂの曲率半径Ｒは、多角
中空鋼管２の角部２Ｂの曲率半径Ｒ₁ に対して小さく、
すなわちＲ＜Ｒ₁ となるように成形されて、四隅のコー
ナＲが揃えられる。

【００２０】ここで角形鋼管３の内面幅寸法Ｗとは、加
熱成形し冷却した後の最終製品の寸法であって、熱間成
形した直後においては、その加熱膨張により、最終製品
の内面幅寸法Ｗに対して広い内面幅寸法Ｗ＋αに、すな
わちＷ＜Ｗ＋α＜Ｗ₁ になっている。

【００２１】前述したように、多角中空鋼管２の角部２
Ｂの曲率半径Ｒ₁ が角形鋼管３の角部３Ｂの曲率半径Ｒ
よりも大きい寸法に成形されることで、無理のない成形
（プレス成形）を容易に行える。また高温加熱Ａによ
り、その材質（分子配列）が元に戻っている多角中空鋼
管２を、内面幅寸法Ｗが狭くかつ角部３Ｂの曲率半径Ｒ
が小さくなるるように、熱間で絞り成形することで、残
留応力も除去され、全断面で材質を変えることなく断面
係数の高い最終製品、すなわち角形鋼管３が得られる。

【００２２】さらに熱間の絞り成形によって、角形鋼管
３は、先端部から後端部まで完全またはほぼ完全に成形
されることになり、したがって後工程における先端部や
後端部の切断除去は成形量により不要になるか、また
は、切断除去は短い寸法で行われ、以て歩留まりが良い
ものになる。

【００２３】また熱間成形直後の角形鋼管３は、各平板
部３Ａが直状面となり、さらに角部３ＢのＲはシャープ
となって、断面係数が高くなる。なお多角中空鋼管２が
正四角形状であることから、ローラコンベヤ６による搬
送は一つの平板部分３Ａを利用して常に一定の向きで行
え、以て角形鋼管成形ミル８，10での熱間成形は、常に
シーム溶接部１の位置を一定の方向に揃えて行える。

【００２４】なお角形鋼管成形ミル８，10の周辺で、必
要する箇所（前段角形鋼管成形ミル８の前、両角形鋼管
成形ミル８，10の間、後段角形鋼管成形ミル10の後など
の単数箇所または複数箇所）には、必要とする数のデス
ケーラー装置12が設けられている。このデスケーラー装
置12は、角形鋼管３などに対して水圧をかけた水を噴射
するもので、この水噴射によりミルスケールなどを除去
して、表面肌を良くし得る。

【００２５】上述のようにして、熱間成形された角形鋼
管３は冷却床装置15に受け取られる。この冷却床装置15
は複数本の角形鋼管３を平行させて支持し、そして長さ
方向に対して直角状の横方向へと搬送させる。この冷却
床装置15での搬送中に、角形鋼管３は空冷形式で放熱
Ｂ、すなわち徐冷される。

【００２６】前記冷却床装置15は、たとえば同期して間
欠駆動自在な八条（複数条）のチェーンコンベヤ装置16
を並設して構成される。前記冷却床装置15の終端に連続
して後段冷却床装置17が配設されている。この後段冷却
床装置17は前記冷却床装置15と同様な構成であって、複
数条のチェーンコンベヤ装置18を並設して構成されてい
る。前記後段冷却床装置17の終端外方には、この後段冷
却床装置17からの角形鋼管３を受け入れる取り出しコン
ベヤ装置19が配設されている。

【００２７】前記冷却床装置15の部分には、この冷却床
装置15により横向きで支持された角形鋼管３内の所定位
置まで角筒型内部補強材（内部補強材の一例）20の供給
を行う内部補強材供給装置30が配設されている。

【００２８】前記角形内部補強材20は、図５〜図７に示
すように、角形管体（管体の一例）21と、この角形管体
21内の中間に位置して角形管体21に一体化された矩形板
体（縮径阻止体の一例）22とにより形成されている。こ
の矩形板体22は、その外周面22ａのほぼ全域が角形管体
21の内周面21ａに当接されて、溶接23により一体化され
ている。

【００２９】その際に角筒型内部補強材20の外寸Ｌとな
る角形管体21の外面間距離は、最終製品である角形鋼管
３の内面幅寸法Ｗと同等（僅かに大きめ）に、すなわち
Ｌ≧Ｗに形成されている。しかし角形鋼管３は前述した
ように加熱膨張されており、Ｌ＜Ｗ＋αであることか
ら、その加熱膨張時における平板部内周面（鋼管内周
面）３ａと角形管体外周面（管体外周面）21ｂとの間に
は、隙間（ほぼ５mm）Ｓが生じることになる。

【００３０】図４、図６に示すように、前記内部補強材
供給装置30は冷却床装置15の両側方に設けられる。これ
ら内部補強材供給装置30は同様な構成であって、前記角
形鋼管３内に対して挿抜自在でかつ昇降自在な腕杆31
や、この腕杆31の遊端に設けられて前記角形管体21を内
側からクランプ自在なクランプ装置32などにより構成さ
れている。

【００３１】前記内部補強材供給装置30による供給部分
には端矯正装置（図示せず。）が設けられる。この端矯
正装置は、熱間成形された角形鋼管３の端の矯正（拡
げ）を行うもので、その際のクランプにより、角形鋼管
３の位置決め（定位置への固定ならびにストッパー）を
も行う。なお、位置決めは別な装置で行ってもよく、ま
た端の矯正が不要であれば、端矯正装置は省略し得る。

【００３２】以下に、上記した第一の実施の形態におい
て、角形鋼管３の冷却と、角形鋼管３内へ角形内部補強
材20を取り付ける作用とを説明する。まず図４、ならび
に図６の実線に示すように、内部補強材供給装置30を抜
出動（後退動）させた位置で、そのクランプ装置32によ
り角形内部補強材20がクランプ（支持）される。なお、
図６の実線に示すように、角形鋼管３内には既に一個の
角形内部補強材20が挿入されている。他方、後段角形鋼
管成形ミル10で熱間成形された角形鋼管３は、冷却床装
置15のチェーンコンベヤ装置16群の始端部上に載置され
る。

【００３３】このようにして冷却床装置15の始端部に載
置された角形鋼管３の端に対して、端矯正装置を作用さ
せ、以て熱間成形時に変形された端の矯正（拡げ）を行
うとともに、そのクランプにより、角形鋼管３の位置決
め（定位置への固定）を行う。なお角形鋼管３の長さ方
向における位置決めは継続してもよいし、他のストッパ
ー装置により位置決めしてもよい。そして、このように
端矯正装置を非作用にしたのち、図６の実線に示すよう
に、矯正された角形鋼管３の端に、内部補強材供給装置
30側で支持された角形内部補強材20を対向させる。

【００３４】この状態で、腕杆31を角形鋼管３内に突入
動させ、図５、ならびに図６の仮想線に示すように、角
形鋼管３内の所定位置にまで角形内部補強材20を挿入さ
せる。その際に、角形内部補強材20の外寸Ｌが、角形鋼
管３の加熱膨張時の内面幅寸法Ｗ＋αよりも小さく、角
形管体21の外周面21ｂと平板部内周面３ａとの間に隙間
Ｓが生じていることから、角形内部補強材20は引っ掛か
りや詰まりなど生じることなく挿入し得る。そして腕杆
31の挿入動は、角形内部補強材20を角形鋼管３内の所定
位置とするように、制御装置（図示せず。）により位置
制御される。

【００３５】このような角形内部補強材20の供給（挿
入）工程を終えた状態で、まず腕杆31の下降動によっ
て、図７に示すように、角形鋼管３における下位の平板
部３Ａの内周面３ａ上に、角形内部補強材20における角
形管体21の下位の外周面21ｂを当接（着地）させる。次
いでクランプ装置32による角形内部補強材20のクランプ
を解除させる。その後に腕杆31が抜出動される。

【００３６】このようにして、角形鋼管３に対して角形
内部補強材20の挿入が行えるのであり、その際に一個の
角形内部補強材20を挿入させるときには、いずれか一方
の内部補強材供給装置30が作動され、また二個の角形内
部補強材20を挿入させるときには両方の内部補強材供給
装置30が作動され、そして三個以上の角形内部補強材20
を挿入させるときには、少なくとも一方の内部補強材供
給装置30が複数回で作動される。なお、この実施の形態
では、図６の実線や仮想線に示すように、一箇所の他材
連結部（後述する。）当たり二個の角形内部補強材20が
所定距離で接近して挿入される。

【００３７】前述したように角形鋼管３の内周面３ａ上
に角形内部補強材20を当接（着地）させたとき、図７に
示すように、上位の平板部３Ａの内周面３ａと上位の外
周面21ｂとの間には、ほぼ２倍の隙間２Ｓが形成され
る。この状態でチェーンコンベヤ装置16群を間欠駆動さ
せ、角形鋼管３を、その長さ方向に対して直交状の横方
向に所定ピッチ（所定距離）だけ間欠搬送させる。その
際に、角形内部補強材20は、面接触により角形鋼管３に
対して長さ方向で位置ずれすることはない。

【００３８】なおチェーンコンベヤ装置16の始端部に
は、前述したようにして角形鋼管３が次々と供給され、
そして内部補強材供給装置30を介して角形内部補強材20
の供給（挿入）が順次行われる。このような冷却床装置
15での角形鋼管３群の間欠搬送は、隣接した角形鋼管３
の間を離した状態で行われる。これにより角形鋼管３
は、同じ雰囲気温度下で徐冷されることになる。

【００３９】この冷却床装置15上において角形鋼管３
は、冷却されるにつれて収縮され、以て最終製品に相当
する内面幅寸法Ｗに収縮されたとき、図５や図８に示す
ように、角形管体21の外周面に平板部内面３ａが当接
（圧接）され、さらには、僅かであるがめり込み状にな
る。これにより角形内部補強材20側が角形鋼管３に、焼
き嵌め状で定着化され、以て角形管体21と角形鋼管３と
の重合部25が形成される。

【００４０】このようにして前段冷却された角形鋼管３
は、図４において、冷却床装置15の終端部から後段冷却
床装置17の始端部へ移され、この後段冷却床装置17の同
様の作動により搬送されながら、後段の徐冷が行われ
る。そして後段冷却されて後段冷却床装置17の終端部へ
達した角形鋼管３は、取り出しコンベヤ装置19に移さ
れ、その後に、図示していない先端切断装置、後端切断
装置、洗浄装置、防錆装置へと搬送され、それぞれで処
理されたのち、製品としてストレージされる。

【００４１】このように製品としてストレージされた角
形鋼管３、または後段冷却床装置17から取り出されたあ
との適宜の工程部分の角形鋼管３に対して、その重合部
24の複数箇所（応力の伝達に好ましい任意の数でかつ任
意の配置）に対して、図８の仮想線に示すように、孔25
が適宜の装置により形成される。その際に角形鋼管３の
平板部３Ａの板圧が薄くても、角形内部補強材20の角形
管体21により増厚し得、以て十分な長さの孔25が形成さ
れる。

【００４２】その後、図１〜図３に示すように、各孔25
に結合具26を作用させて角形鋼管３と角形内部補強材20
の角形管部21とを結合することで、重合部24に他材連結
部27を形成し得る。ここで結合具26は、孔25に対して外
側から差し込んだのち、回転による螺合作用によって内
側にナット部を形成し得るボルト形式が採用されている
が、これはリベット形式などであってもよい。このよう
にして複数本の結合具26を作用させることで、角形鋼管
３と角形内部補強材20との結合は、十分に強固に行え
る。

【００４３】以上のようにして、たとえば図１〜図３に
示すような支柱（内部補強材付き鋼管の一例）40が製作
され、そして支柱40の他材連結部27の外側に梁材（他材
の一例）41が連結される。すなわち、梁材41はＨ型鋼か
らなり、その端部を支柱40の他材連結部27の外側に当て
付け、そして溶接42を施工させることで、支柱40の他材
連結部27の外側に梁材41を連結し得る。

【００４４】次に、本発明の第二の実施の形態を、図９
に基づいて説明する。すなわち、たとえば大径の角形鋼
管を製造するに当たり、大径角形鋼管に見合う所定の
径、板厚、長さの丸形鋼管60が中空原管として搬入床装
置５上に準備される。この搬入床装置５は、複数本の丸
形鋼管60を平行して支持し、そして長さ方向に対して直
角状の横方向へと搬送させる。搬入床装置５の終端部に
搬送された丸形鋼管60は加熱炉65に搬入され、この加熱
炉65内にて、その長さ方向に対して直角状の横方向へと
搬送されながら、Ａ₃ 変態点以上に高温加熱Ａされる。

【００４５】前記加熱炉65はボックス状に形成され、そ
の内部には間欠順送り装置66が配設され、そして前部炉
壁には搬入口67が、また後部炉壁には搬出口68が形成さ
れ、これら搬入口67や搬出口68には、それぞれ開閉扉6
9，70が設けられている。さらに所定箇所には、所定数
の加熱バーナー71が配設され、また所定箇所には排煙口
72が形成されている。

【００４６】前記搬入床装置５の終端に搬送された丸形
鋼管60は、開閉扉69を開動させたのち、その長さ方向に
対して直角状の横方向に搬送され、搬入口67を通して加
熱炉65内に搬入されて間欠順送り装置66により支持さ
れ、そして搬入後に開閉扉69は閉動される。次いで丸形
鋼管60は、間欠順送り装置66により、その長さ方向に対
して直角状の横方向で後端側へと間欠搬送され、その搬
送中において、加熱バーナ71からの炎によりＡ₃ 変態点
以上に高温加熱Ａされる。このようにして加熱され搬出
口68の近くまで搬送された丸形鋼管60は、短時間開放さ
れる搬出口68を通して搬出され、以て加熱炉65からロー
ラコンベヤ６上に取り出される。そして搬出後に開閉扉
70は閉動される。

【００４７】上述したように、加熱炉65において所定の
温度に加熱されて搬出された丸形鋼管60は、溶接シーム
位置調整装置73へ渡され、支持ロール74や押えロール75
などを介して管軸心の回りに回転させて、シーム溶接部
の位置を一定の方向に揃える。この溶接シーム位置調整
装置73からの丸形鋼管60は、丸形鋼管成形ミル76に搬入
され、複数のサイジングロール77などを介して絞り状に
熱間成形されて、最終製品である角形鋼管が所定の寸法
で仕上がるように所定の直径に精製され、以て精製丸形
鋼管61にする。

【００４８】このようにして丸形鋼管成形ミル76群によ
り精製された精製丸形鋼管61は、前段角形鋼管成形ミル
78に搬入される。ここでは複数のつづみ形ロール79など
を介して熱間成形（成形温度Ａ₃ 変態点以上）を行うも
ので、その際に熱間成形直後の多角中空鋼管は、各平板
部がつづみ面に沿った外方への円弧面に成形されてい
る。

【００４９】次いで多角中空鋼管は後段角形鋼管成形ミ
ル80に搬入される。この後段角形鋼管成形ミル80では、
複数の平形ロール81などを介して熱間成形（成形温度、
Ａ₃変態点以上）を行うもので、多角中空鋼管に対して
後段（最終段）の絞り成形が行われ、以て所定寸法で最
終製品となる大径の角形鋼管（鋼管）３が熱間成形され
る。この熱間成形された角形鋼管３は、冷却床装置15側
に受け取られる。その後に、第一の実施の形態で述べた
ように、内部補強材供給装置30により角形内部補強材20
が供給される。

【００５０】以下に、本発明の種々な実施の形態を、図
に基づいて説明する。なお、ここでは、加熱膨張した鋼
管内に内部補強材を内嵌させ、鋼管の冷却収縮により結
合化させたのち、結合具26を作用させて支柱40とした状
態で説明する。

【００５１】すなわち、図10は第三の実施の形態を示す
もので、角筒型内部補強材（内部補強材の一例）50は、
角形管体（管体の一例）51と十字形枠体（縮形阻止体の
一例）52とにより形成され、以て重合部24により他材連
結部27が形成されている。

【００５２】また図11は第四の実施の形態を示すもの
で、たとえば第二の実施の形態において熱間成形された
精製丸形鋼管61に円筒型内部補強材（内部補強材の一
例）54が内嵌結合化されている。この円筒型内部補強材
54は、円管体（管体の一例）55と、円形板体（縮形阻止
体の一例）56とにより形成され、以て重合部24により他
材連結部27が形成されている。

【００５３】また、図12は第五の実施の形態を示すもの
で、たとえば第二の実施の形態において熱間成形された
精製丸形鋼管61に円筒型内部補強材（内部補強材の一
例）57が内嵌結合化されている。この円筒型内部補強材
57は、円管体（管体の一例）58と、十字形枠体（縮形阻
止部の一例）59とにより形成され、以て重合部24により
他材連結部27が形成されている。

【００５４】上記した各実施の形態では、加熱炉７，65
にて加熱し、熱間成形した直後の膨張した角形鋼管３や
精製丸形鋼管61に対して内部補強材の取り付けを行って
いるが、これは常温の角形鋼管３や精製丸形鋼管61を、
内部補強材取り付け現場の近くに設けられた加熱炉にて
加熱して膨張させる方式であってもよい。

【００５５】上記した各実施の形態において、角形鋼管
３は、主として大径鋼管であって、そのサイズは、たと
えば板厚ｔは16〜60mm、材質はＳＮ400 Ｂ〜ＳＮ490 Ｂ
やＳＭ520 Ｂ、外径は450 〜850mm であり、この場合に
隙間Ｓは５〜６mmに形成される。また角形鋼管３として
は、たとえば、熱間ロール成形によるワンシーム角形鋼
管、熱間プレス成形による一対のみぞ形材を向き合わせ
て突き合わせ溶接したツーシーム角形鋼管、一対の圧延
みぞ形材を溶接してなるツーシーム角形鋼管、圧延山形
材を一対、向き合わせて溶接したツーシーム角形鋼管、
四面ボックス、シームレス鋼管など、いずれも既製の大
径鋼管が使用される。

【００５６】上記した第一の実施の形態では、断面で正
四角形の角形鋼管３を製造し、角筒型内部補強材20を取
り付けているが、これは断面で長方形の角形鋼管も同様
に製造し内部補強材を取り付け得るものである。そして
両角形鋼管成形ミル８，10のローラ配置を変更するなど
して、五角形鋼管や六角形鋼管など多角形鋼管の熱間成
形ならびに内部補強材の取り付けを行えるものである。

【００５７】上記した各実施の形態では、縮径阻止体と
して矩形板体22や十字形枠体52，59や円形板体56が示さ
れているが、これは他の形式であってもよい。上記した
各実施の形態では、上下一対の内部補強材を所定間隔を
置いて配置することで他材連結部27が形成されている
が、これは必要長さの一個の内部補強材を配置すること
で他材連結部27が形成されてもよく、この場合、矩形板
体22や円形板体56などは、単数枚または複数枚が設けら
れる。

【００５８】

【発明の効果】上記した本発明の請求項１によると、鋼
管内の所定位置に焼き嵌め状で定着化した内部補強材の
管体により、重合部は全周に亘って板厚に形成でき、そ
して鋼管と管体とからなる重合部は、結合具により強固
な一体化形成にできる。したがって、重合部は、鋼管の
板厚が薄くても十分な板厚を確保できて剛性を高くで
き、他材の連結を強固に行うことができる。

【００５９】また上記した本発明の請求項２によると、
内部補強材の管体がどの方向から変形（縮径）しようと
しても、縮径阻止体によりその変形を阻止でき、内部補
強材付き鋼管の形状を維持できる。

【００６０】そして上記した本発明の請求項３による
と、鋼管の加熱膨張により内部補強材の外周面と鋼管内
周面との間に生じる十分な隙間を利用して、必要な長さ
の内部補強材を、引っ掛かりや詰まりなど生じることな
く容易に円滑に、かつ所定の位置まで正確に挿入でき
る。そして、鋼管の冷却収縮により隙間を自動的に埋め
て、鋼管内面が被当接面に当接（圧接）することを利用
して、内部補強材を鋼管に定着できる。また鋼管と管体
とにより形成される重合部は、複数の結合具により、溶
接することなく強固に一体化できる。

【００６１】さらに上記した本発明の請求項４による
と、鋼管は熱間成形により性状の良いものにでき、そし
て加熱成形時の加熱膨張を利用して内部補強材を挿入で
きるとともに、冷却収縮を利用して焼き嵌め状に定着化
できる。したがって、常温の鋼管を最初から加熱膨張さ
せる方式に比べて、内部補強材の取り付けを効率的に経
済的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態を示し、内部補強材
付き鋼管の一部切り欠き斜視図である。

【図２】同内部補強材付き鋼管における他材連結状態の
縦断側面図である。

【図３】同内部補強材付き鋼管における他材連結状態の
横断平面図である。

【図４】同内部補強材付き鋼管の製造方法における熱間
成形設備の工程斜視図である。

【図５】同内部補強材付き鋼管の製造方法における熱間
成形設備の工程説明図である。

【図６】同内部補強材付き鋼管の製造方法における内部
補強材供給時の一部切り欠き側面図である。

【図７】同内部補強材付き鋼管の製造方法における内部
補強材供給時の鋼管正面図である。

【図８】同内部補強材付き鋼管の製造方法における冷却
収縮時の鋼管正面図である。

【図９】本発明の第二の実施の形態を示し、内部補強材
付き鋼管の製造方法における熱間成形設備の工程斜視図
である。

【図１０】本発明の第三の実施の形態を示し、内部補強
材付き鋼管の一部切り欠き斜視図である。

【図１１】本発明の第四の実施の形態を示し、内部補強
材付き鋼管の一部切り欠き斜視図である。

【図１２】本発明の第五の実施の形態を示し、内部補強
材付き鋼管の一部切り欠き斜視図である。

【符号の説明】

２多角中空鋼管３角形鋼管（鋼管）３ａ平板部内周面（鋼管内周面）５搬入床装置７加熱炉８前段角形鋼管成形ミル 10 後段角形鋼管成形ミル 15 冷却床装置 17 後段冷却床装置 20 角筒型内部補強材（内部補強材） 21 角形管体（管体） 21ａ内周面 21ｂ外周面 22 矩形板体（縮径阻止体） 22ａ外周面 23 溶接 24 重合部 25 孔 26 結合具 27 他材連結部 30 内部補強材供給装置 40 支柱（内部補強材付き鋼管） 41 梁材（他材） 50 角筒型内部補強材（内部補強材） 51 角形管体（管体） 52 十字形枠体（縮径阻止体） 54 円筒型内部補強材（内部補強材） 55 円形管体（管体） 56 円形板体（縮径阻止体） 57 円筒型内部補強材（内部補強材） 58 円形管体（管体） 59 十字形枠体（縮径阻止体） 60 丸形鋼管 61 精製丸形鋼管 65 加熱炉 76 丸形鋼管成形ミル 78 前段角形鋼管成形ミル 80 後段角形鋼管成形ミルＡ高温加熱Ｂ放熱Ｌ内部補強材の外寸Ｓ隙間Ｗ角形鋼管３の内面幅寸法Ｗ₁ 多角中空鋼管２の内面幅寸法Ｗ＋α 角形鋼管３の加熱膨張時の内面幅寸法Ｒ角形鋼管３の角部３Ｂの曲率半径Ｒ₁ 多角中空鋼管２の角部２Ｂの曲率半径

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管体と、この管体内に位置して管体に一
体化された縮径阻止体とにより形成された内部補強材
を、鋼管内の所定位置に焼き嵌め状で定着化し、鋼管と
管体とにより形成した重合部を複数の結合具により結合
して、この重合部に他材連結部を形成したことを特徴と
する内部補強材付き鋼管。
【請求項２】縮径阻止体は、その外周面のほぼ全域が
管体内周面に一体化されていることを特徴とする請求項
１記載の内部補強材付き鋼管。
【請求項３】対象とする鋼管に類似形状の管体と、こ
の管体内に位置して管体に一体化された縮径阻止体とに
より形成された内部補強材を準備しておき、この内部補
強材を、加熱膨張された鋼管内の所定位置まで挿入さ
せ、鋼管の冷却収縮により鋼管内周面を内部補強材の管
体外周面に当接させて、鋼管と管体との重合部を形成
し、この重合部の複数箇所に孔をあけ、これら孔に結合
具を作用させて鋼管と内部補強材とを結合することで、
重合部に他材連結部を形成することを特徴とする内部補
強材付き鋼管の製造方法。
【請求項４】熱間成形された鋼管内に内部補強材を挿
入させることを特徴とする請求項３記載の内部補強材付
き鋼管の製造方法。