JPH11293770A - 角形鋼管柱の接続構造及び接続工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 角形鋼管柱を接続する際、建築現場にて組立
て作業を容易にかつ精度よく行え、かつ、接続後の接続
部分の強度向上を図る。 【解決手段】 一方の角形鋼管柱１の内周面に溶接用裏
当て３を溶着し、他方の角形鋼管柱２の内周面に、十字
配置の縦翼部８を有する継手７を、角形鋼管柱２内が格
子状に区切られるように嵌入して溶着する。縦翼部８に
は裏当て３が上下方向に一定量スライド可能に係合する
切欠き１０を形成し、上下端板１２，１３は、角形鋼管
柱１の内周面の断面形状から柱四隅に対応する部分を切
り落としている。他方の角形鋼管柱２の開口端縁に対
し、一方の角形鋼管柱１の開口端縁を、四隅の位置が柱
中心線回りにずれた位置となる姿勢として継手７部分に
被せ、角形鋼管柱同士を柱中心線回りに相対的に回動す
ることにより、裏当て３を切欠き１０に係合すると共に
他方の角形鋼管柱２にはめ込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、上下に直線状に
配置された角形鋼管柱の開口端縁同士を溶接にて接続す
るための接続構造及び接続工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５〜図７は、従来の接続構造及び接続
工法を示しており、図５のように上側角形鋼管柱４１の
内面全周には下方へと突出する溶接用の裏当て４３を溶
着しており、上下両角形鋼管柱４１，４２の外周四面に
は、建方に利用するために複数のボルト孔４４を有する
建方用耳板４５を外向きに溶着しており、上下の耳板４
５は複数のボルト孔４６を有する仮止め用連結板４７に
より連結される。耳板４５には柱継ぎ目の溶接作業用ス
ペースが確保できるように切欠き４８がそれぞれ形成さ
れている。

【０００３】図６のように裏当て４３を下側角形鋼管柱
４２の上端開口部にはめ込むと共に上側角形鋼管柱４１
の開口端縁を下側鋼管柱４２の開口端縁に合わせ、耳板
４５の両面に連結板４７を配置してボルト５０で締結す
ることにより、上側角形鋼管柱４１を下側角形鋼管柱４
２を直線状に仮止めする。

【０００４】そして、仮止め状態で柱継ぎ目を全周溶接
する。

【０００５】全周溶接後は、各耳板４５をガス溶断によ
り柱４１，４２から切り離す。

【０００６】上記工法の他に、断面積の小さい角形鋼管
柱の場合には、図８に示すように、下側角形鋼管柱４２
の内周四面に上下方向の寸法が長い鋼板５２を溶着して
おく。この溶接は、下側角形鋼管柱４２の四面に形成し
た複数の溶接用孔５４を利用して、外側から行なわれ
る。

【０００７】矩形配置の鋼板５２の外周に上側の角形鋼
管柱４１をはめ込み、通しのボルト５５により上側角形
鋼管柱４１と鋼板５２の上半分を締着し、仮止めとす
る。

【０００８】上記仮止め状態で柱継ぎ目の全周を溶接
し、溶接後、通しのボルト５５を抜く。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前者の図５〜図７の構
造及び工法では、全周溶接する場合に各耳板４５及び連
結板４７に対応する箇所で一旦溶接を中断し、溶接機器
を連結板４７の反対側へと移動しなければならない。す
なわち４カ所で溶接作業を中断しなければならず、溶接
作業に手間がかかると共に中断部分で欠陥が生じやす
い。

【００１０】柱同士を溶接後、耳板４５をガス溶断する
場合には、溶接作業と異なり、切断部分の材料が熔融し
火の粉となって多量に飛び散り、狭い場所での作業には
適していない。また、溶断最終工程で切断された耳板４
５及び連結板４７が落下しないように、予め針金等で繋
いでおく必要がある。

【００１１】後者の図８の構造及び工法では、現場にお
いて鋼板５２の上半部分に上側角形鋼管柱４１をはめ込
む作業（建方）に非常に手間がかかる。すなわち、鋼板
５２の矩形配置は角形鋼管柱４１の内面形状に合わせて
あるが、現場にて上側角形鋼管柱４１をクレーン等で吊
ってはめ込も際、上側角形鋼管柱４１を正確に垂直姿勢
に保持することが非常に困難であり、上側角形鋼管柱４
１が傾いた状態ではめ込む場合等が多々あり、矩形配置
の鋼板５２に上側角形鋼管柱４１を円滑にはめ込むこと
ができない。特に断面積及び重量が大きい角形鋼管柱で
はこの工法及び構造を用い難い。

【００１２】また、下側角形鋼管柱４２と鋼板５２との
溶接による固着強度が十分にとれない。すなわち、外側
から孔５４を介して鋼板５２を下側角形鋼板柱４２に溶
接するが、柱の強度を維持するために孔５４の数を制限
せざるをえず、十分な強度をえることが困難である。し
たがって、重量及び断面積の大きな角形鋼管柱を接続す
る場合に、はめ込み作業の途中で鋼板５２が下側角形鋼
板柱４２から落下することも考えられる。

【００１３】なお、鋼板５２を柱内周面で溶接すること
も考えられるが、鋼板５２の上下方向の長さが長いた
め、下側角形鋼管柱４２の鋼板５２の下端部まで鋼板５
２内に溶接機器あるいは溶接棒等を挿入することは困難
であり、鋼板５２の下端部全周を溶接することはできな
い。このように、重量が大きい角形鋼管柱で後者の工法
及び構造を用いることは実践的でない。

【００１４】

【発明の目的】本願発明の目的は、上側角形鋼管柱を下
側角形鋼管柱に裏当てを介してはめ込む作業が、現場に
おいて簡単に行えると共に作業工程が減少し、かつ両柱
の接続部分の強度を補強することができる角形鋼板柱の
接続構造及び接続工法を提供することである。

【００１５】

【目的を達成するための手段】前記目的を達成するた
め、本願請求項１記載の発明は、上下に直線状に配置さ
れた角形鋼管柱の開口端縁同士を溶接にて接続するため
の接続構造において、一方の角形鋼管柱の内周面には、
開口端縁から突出して他方の角形鋼管柱の内面に嵌合す
る矩形枠状の裏当てを溶着し、他方の角形鋼管柱の内周
面には、十字状配置の縦翼部と該縦翼部の上下両端に溶
着された上，下端板よりなる継手であって、開口端縁か
ら突出すると共に角形鋼管柱内を格子状に区切る継手を
嵌入して溶着し、継手の各縦翼部の径方向の外方端縁に
は、裏当てが上下方向に一定量スライド可能に係合する
切欠きを形成し、上，下端板は、角形鋼管柱の内周面の
断面形状から少なくとも柱四隅に対応する部分を切り落
とした形状となっていることを特徴としている。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の角
形鋼管柱の接続構造において、継手の突出部分には、一
方の角形鋼管柱の四面に形成されたボルト孔に対応する
ように配置された仮止め用のナットを固着しており、外
部からボルト孔に挿入した仮止め用ボルトを螺合するこ
とにより、継手と一方の角形鋼管柱とを仮止め固定でき
るようにしたことを特徴としている。

【００１７】請求項３記載の発明は、接続工法として、
請求項１に記載の他方の角形鋼管柱の開口端縁に対し、
請求項１に記載の一方の角形鋼管柱の開口端縁を、柱四
隅の位置が柱中心線回りに互いにずれた位置となるよう
に回動した姿勢として、継手に被せ、角形鋼管柱同士
を、柱四隅同士が合致する位置まで相対的に回動するこ
とにより、裏当てを切欠きに係合すると共に他方の角形
鋼管柱の内面にはめ込み、開口端縁同士が当接する継ぎ
目部分の全周を溶接することを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本願発明に係る接続構造を
備えた上下角形鋼管柱１，２の接続作業前の斜視図であ
る。上側角形鋼管柱１の下端内周四面には、下半部分が
下方へと突出する帯鋼製の溶接用裏当て３がそれぞれ溶
着されており、全体として矩形枠状となっており、裏当
て３の上下方向の寸法としては、たとえば５０〜１００
mm程度であり、下方突出寸法は５〜２０mm程度である。
各裏当て３にはそれぞれ溶接用孔３１が形成され、該溶
接用孔３１を利用して溶接されている。上側角形鋼管柱
１の四面には、下端開口端縁から一定寸法上方位置に建
方用ボルト孔５が形成され、また、下端開口端縁には斜
めにカットされた開先が形成されている。

【００１９】下側角形鋼管柱２内には、十字形に配置さ
れた縦翼部８を有する継手７の下半部分が上方から挿入
され、各縦翼部８の径方向の外方端縁が下側鋼管柱２の
内周面に溶着されている。継手７の上半部分は下側角形
鋼管柱２の上端開口端縁から上方へと突出している。継
手７の翼幅は、下側角形鋼管柱２の内面寸法Ｌ１，Ｌ２
に嵌合する寸法となっており、鋼管柱２内を格子状すな
わち「田」の字状に四等分に区切るように挿入されてい
る。なお、該実施の形態では角形鋼管柱１，２として水
平断面が正方形状の各パイプを利用しているので、Ｌ１
＝Ｌ２となるが、勿論、断面が長方形状のパイプを利用
した角形鋼管柱を用いることもできる。

【００２０】各縦翼部８の外方端縁の上下方向幅の中間
部には、上下方向に所定の長さを有する裏当てガイド用
の切欠き１０が形成されており、該切欠き１０の深さ
（水平方向深さ）は、裏当て３がはまり込めるように裏
当て３の厚みと同じか若干深くなっている。切欠き１０
の上下方向の寸法のうち、下側角形鋼管柱２の上端開口
端縁より上方に露出する部分の長さは、裏当て３の上下
方向全寸より少し大きくなっており、上端開口端縁より
下側に隠れる部分の長さは、裏当て３の下方突出長さよ
り少し大きくなっている。

【００２１】縦翼部８の上端部には、水平に延びる４本
の建方用六角筒形ナット１４が溶着され、縦翼部８の上
下端縁には上，下端板１２，１３が溶着されている。各
六角筒形ナット１４の位置と、前記上側角形鋼管柱１の
各ボルト孔５の位置は対応している。上，下端板１２，
１３の形状及び寸法は、角形鋼管柱１，２の内面の水平
断面形状に対応する正方形状から、柱四隅部分を斜めに
切断した変形八角形状となっている。具体的には、各縦
翼部８に対し、ナット１４を配置している側、すなわち
矢印Ｆ2側は角形鋼管柱１の内面と平行な切残し部１２
ａ，１３ａを少し（ナット１４の外径程度）残して斜め
に切り落とし、反対側、すなわち矢印Ｆ1側は、縦翼部
８から直ぐに斜めに切り落としてある。

【００２２】図２は継手７の分解斜視図であり、４枚の
縦翼部８は、２枚の翼部用板材（鋼板）１６，１７から
構成されており、一方の板材１６の水平方向幅の中央部
には、はめ込み用スリット１９が上半部分に形成され、
他方の板材１７の水平方向幅の中央部には、はめ込み用
スリット２０が下半部分に形成されている。各スリット
１９，２０の溝幅は板材１６，１７をはめ込める寸法で
ある。

【００２３】各縦翼部８の上下端には端板はめ込み用の
突起２２がそれぞれ形成され、一方、各端板１２，１３
には上記各突起２２がはまり込む切り溝２３がそれぞれ
４つづつ形成されている。各縦翼部８に溶着された各六
角筒形ナット１４は、図４に示すようにねじ孔３０の開
口側部分が、一定長さの大径孔３０ａに形成されてい
る。

【００２４】継手７を組み立てる場合には、図２の両板
材１６，１７を上方から満て十字状に配置して、板材１
７の下開きのスリット２０を、板材１６の上開きのスリ
ット１９に上方からはめ込み、十字形の４枚の縦翼部８
を形成する。次に、上下両端板１２，１３を縦翼部８の
上下に配置して、それらの切り溝２３を突起２２に嵌め
込み、溶着することにより、継手７が出来上がる。

【００２５】継手７を鉄工所あるいは建材業者から継手
用の組立キットとして出荷する場合には、図２のように
ナット１４を溶着した板材１６，１７と、同一形状の上
下の端板１２，１３と、ナット１４に螺合するボルト１
１（図４）と、４枚の裏当て用の帯板（３）をセットに
して出荷する。継手７の寸法は使用する角形鋼管柱の寸
法に応じて各種製造される。

【００２６】建築業者は、工場内あるいは建築現場の作
業場において、図１に示すように下側角形鋼管柱２の開
口端部に継手７の下半部分を所定寸法だけ挿入し、各縦
翼部８の下端部分の外周端縁を角形鋼管柱２の内周面に
溶着する。この溶接作業は、縦翼部８の下端から切欠き
１０の下端まで行うが、溶接棒等を角形鋼管柱２の開口
端縁から縦翼部８の下端まで届かせればよいので、前記
図８のような溶接作業の困難性を伴うことなく、十分な
長さを溶接することができる。一方の角形鋼管柱１の開
口端部の内周面には、裏当て３を挿入し、溶着してお
く。この裏当て３の溶接も、溶接用孔３１を利用して行
うので、たとえば裏当て３の上端縁に沿って溶接する場
合に比べ、裏当て３が剥がれる難い。

【００２７】建築現場では、継手７が溶着された下側角
形鋼管柱２を所定の箇所に立設した後、裏当て３を有す
る上側角形鋼管柱１をクレーン等で吊り下げ、下側角形
鋼管柱２の上方に移送し、本願発明にかかる工法に従っ
て下記のように接続する。

【００２８】図１の状態は上下の角形鋼管柱１，２が柱
中心線回りに合致した状態であるが、この状態から上側
角形鋼管柱１を柱中心線Ｏ回りに一方の方向、たとえば
矢印Ｆ１方向に適当な角度だけ回動する。回動する角度
は、少なくとも上側角形鋼管柱１の四隅が下側鋼管柱２
の四隅から柱中心線Ｏ回りにずれるように変位すればよ
く、好ましくは図３に示すように３０〜４５°程度回動
する。たとえば図３のように回動した状態で、上側角形
鋼管柱１を下側鋼管柱２に被せる。このように上側の角
形鋼管柱１を下側鋼管柱２に対して柱中心線Ｏ回りにず
らしておくことにより、上側角形鋼管柱１を継手７の上
半部分に被せる際に、上側角形鋼管柱１の内周面あるい
は裏当て３が上端板１２の切残し部１２ａや縦翼部８に
つかえたり、強くこすれたりすることがなく、簡単に上
側角形鋼管柱１を継手７に被せることができる。

【００２９】前記のように上側角形鋼管柱１を継手７に
被せ、裏当て３を下側鋼管柱２の開口端縁に当接させた
後、上側鋼管柱２を矢印Ｆ2方向に回動させて上下角形
鋼管柱１，２の四隅を合わせることにより、自動的に、
かつ、円滑に裏当て３は各縦翼部８の切欠き１０内には
まり込む。上記のように矢印Ｆ2方向に回動させる理由
は、上端板１２の切残し部１２ａが縦翼部８のから矢印
Ｆ2側にずれた位置に形成され、縦翼部８の矢印Ｆ１側
は直ぐ斜めに切り落とされた形状であるので、角形鋼管
柱１の内周面は、縦翼部８の矢印Ｆ１側から当接し始め
るので、途中でつかえることなく、上下の角形鋼管柱
１，２の開口端縁同士が合致する位置まで円滑に回動す
る。そうすると、裏当て３は切欠き１０内を下方へと移
動可能となり、図４に示すように下側角形鋼管柱２の内
周面に嵌合する。すなわち、上下両角形鋼管柱柱１，２
の開口端縁同士が合致し、当接する。

【００３０】この状態で何かの拍子に上側角形鋼管柱１
が上方に持ち上がったり、傾いたりしても、裏当て３の
上端が切欠き１０の上端に当接することにより係止さ
れ、上側角形鋼管柱１が抜けることはない。

【００３１】建て方用ボルト１１を上側角形鋼管柱１の
外側からボルト孔５（図２）に挿入して、ナット１４に
螺着することにより、上側角形鋼管柱１を下側角形鋼管
柱２に対して正確な位置に強固に仮止めする。ナット１
４の位置とボルト孔５の位置とは、搬送取扱い中の変形
あるいは製造誤差等により、現場で多少狂くことが考え
られるが、その場合は、上記ボルト１１を挿入する際
に、現場作業員がしの（丸棒状の芯金）をボルト孔５か
らナット１４内へと差し込み、継手７をたわませること
により反対側に位置するナット１４とそれに対応するボ
ルト孔５の位置を合わせ、ボルト１１を挿入する。また
このような調整作業において、ナット１４の内周ねじ孔
３０は、開口側の部分を大径孔部３０ａとしているの
で、しのを差し込んでこじてもねじ山がつぶれることは
ない。

【００３２】図４のようにボルト１１により強固に仮止
めされた状態で、開先が形成された開口端縁に沿って全
周を溶接する。

【００３３】溶接後、角形鋼管柱１，２の外周に化粧材
等を取り付けてボルト１１の頭部が隠れるような場合
は、ボルト１１は抜かずにそのままにしておくが、角形
鋼管柱１，２を覆わずにそのまま使用する場合には、ボ
ルト１１の頭部を切り落とすか、ボルト１１を取り外
し、ボルト孔５を適宜の充填剤にて埋め戻す。

【００３４】なお、図２に示すように継手用の各部材１
６，１７，１２，１３に、位置決め用のスリット１９，
２０、切り溝２３及び突起２２を形成していると、熟練
者でなくとも、簡単かつ精度よく継手７を組み立てるこ
とができる。

【００３５】

【その他の実施の形態】（１）角形鋼管柱の断面形状が
長方形の場合でも勿論本願発明を適用することができ
る。

【００３６】（２）下側の角形鋼管柱２に裏当て３を溶
着し、上側の鋼管柱１に継手７を溶着する構造とするこ
ともできる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本願発明によると、 （１）角形鋼管柱内を格子状に区切る十字型の継手７を
他方の角形鋼管柱２内に半分突出状に溶着しているの
で、溶接用裏当て３を有する一方の角形鋼管柱１を継手
７に被せる際、両柱１，２の四隅の位置が柱中心線回り
にずれるように一方の角形鋼管柱１を橋を回動しておく
ことにより、上側の角形鋼管柱１が多少傾斜した姿勢で
あったり、あるいは変形していても、継手７に干渉する
ことなく円滑に被せることができる。しかも、被せた
後、柱四隅が合致するように再び回動することにより、
裏当て３を切欠き１０内に係合する同時に他方の角形鋼
管柱２の内周面に嵌合することができるので、現場での
両柱同士の組立て作業が容易になる。特に風が強く上側
角形鋼管柱１が揺れて安定しない時や、搬送途中の取扱
いで多少変形していても、円滑に両柱同士を組み立てる
ことができる。

【００３８】（２）各縦翼部８の径方向の外周端縁に、
裏当て３が上下方向に一定量スライド可能に係合する切
欠き１０を形成しているので、組立て作業途中、たとえ
上側角形鋼管柱１が何かの拍子で上方へと引っ張られた
り傾いたりしても、裏当て３が切欠き１０の上端縁に係
合することにより、上側鋼管柱１の抜けを防止すること
ができる。

【００３９】（３）両柱１，２を溶接により接続した後
も、十字形の縦翼部８を有する継手７を、上下両角形鋼
管柱１，２の接続部分内に内蔵することになるので、継
ぎ目部分における強固な補強リブの役目を果たし、継ぎ
目の強度が格段に向上する。

【００４０】（４）請求項２記載の発明のように、継手
の突出部分に、一方の角形鋼管柱１の四面に締着するた
めの仮止め用のナット１４を固着していると、仮止めが
一層正確かつ強固に行え、精度のよい溶接が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明に係る接続構造であって、柱接続前
の斜視図である。

【図２】 継手の分解斜視図である。

【図３】 柱同士の接続の途中の工程を示す水平断面図
である。

【図４】 組み立て完了時の状態を示す縦断面図であ
る。

【図５】 従来例の組み立て前の状態を示す縦断面図で
ある。

【図６】 従来例の組み立て完了時（仮止め時）の正面
図である。

【図７】 図６のVII-VII断面図である。

【図８】 別の実施の形態の縦断面図である。

【符号の説明】

１，２ 角形鋼管柱 ３ 裏当て ５ ボルト孔 ７ 継手 ８ 縦翼部 １０ 切欠き １２ 上端板 １３ 下端板 １４ 筒形ナット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に直線状に配置された角形鋼管柱の
   開口端縁同士を溶接にて接続するための接続構造におい
   て、 一方の角形鋼管柱の内周面には、開口端縁から突出して
   他方の角形鋼管柱の内面に嵌合する矩形枠状の裏当てを
   溶着し、 他方の角形鋼管柱の内周面には、十字状配置の縦翼部と
   該縦翼部の上下両端に溶着された上，下端板よりなる継
   手であって、開口端縁から突出すると共に角形鋼管柱内
   を格子状に区切る継手を嵌入して溶着し、 継手の各縦翼部の径方向の外方端縁には、裏当てが上下
   方向に一定量スライド可能に係合する切欠きを形成し、 上，下端板は、角形鋼管柱の内周面の断面形状から少な
   くとも柱四隅に対応する部分を切り落とした形状となっ
   ていることを特徴とする角形鋼管柱の接続構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の角形鋼管柱の接続構造に
   おいて、継手の突出部分には、一方の角形鋼管柱の四面
   に形成されたボルト孔に対応するように配置された仮止
   め用のナットを固着しており、外部からボルト孔に挿入
   した仮止め用ボルトを螺合することにより、継手と一方
   の角形鋼管柱とを仮止め固定できるようにしたことを特
   徴とする角形鋼管柱の接続構造。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の他方の角形鋼管柱の開
   口端縁に対し、請求項１に記載の一方の角形鋼管柱の開
   口端縁を、柱四隅の位置が柱中心線回りに互いにずれた
   位置となるように回動した姿勢として、継手に被せ、 角形鋼管柱同士を、柱四隅同士が合致する位置まで相対
   的に回動することにより、裏当てを切欠きに係合すると
   共に他方の角形鋼管柱の内面にはめ込み、 開口端縁同士が当接する継ぎ目部分の全周を溶接するこ
   とを特徴とする角形鋼管柱の接続工法。