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公開番号2025117433
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-12
出願番号2024012268
出願日2024-01-30
発明の名称溶接組立箱形断面柱及びその製造方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類E04C 3/32 20060101AFI20250804BHJP(建築物)
要約【課題】本発明は、溶接組立箱形断面柱とその製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】本発明に係る溶接組立箱形断面柱は、4面の柱スキンプレートと内側の1つ以上のダイアフラムを有し、ダイアフラムの周辺部が柱スキンプレートの内面に隣接する位置に、ダイアフラムの周辺部をダイアフラムの厚さ方向両側から挟んで配置された裏当て金を有した溶接組立箱形断面柱であって、柱スキンプレートの内面とダイアフラムの周辺部と裏当て金とで囲まれる位置にエレクトロスラグ溶接金属部を有し、周回り3面において柱スキンプレートと裏当て金の間に第1の隅肉溶接部を有し、裏当て金とダイアフラムの周辺部の間に第2の隅肉溶接部を有し、周回り1面において柱スキンプレートと裏当て金の間に第1の隅肉溶接部を有し、各隅肉溶接部の柱幅方向の長さが柱接合用の梁の幅以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
周回り４面に配置された柱スキンプレートを有し、４面の前記柱スキンプレートの内側に１つ以上のダイアフラムを有し、前記ダイアフラムの周辺部が前記柱スキンプレートの内面に隣接する位置に、前記ダイアフラムの周辺部を前記ダイアフラムの厚さ方向両側から挟むように配置された裏当て金を有した溶接組立箱形断面柱であって、
前記柱スキンプレートの内面と前記ダイアフラムの周辺部と前記裏当て金とで囲まれる位置にエレクトロスラグ溶接金属部を有し、
周回りに３面の柱スキンプレートにおいては、前記柱スキンプレートと前記裏当て金との間に第１の隅肉溶接部を有し、
周回り残り１面の柱スキンプレートにおいては、前記柱スキンプレートと前記裏当て金との間に第１の隅肉溶接部を有し、
前記第１の隅肉溶接部の柱幅方向の長さが、少なくとも柱接合用の梁の幅と板厚の２倍を合算した幅以上である、
溶接組立箱形断面柱。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
周回りに配置された３枚の柱スキンプレートにおいては、前記ダイアフラムの周辺部をその厚さ方向両側から挟む前記裏当て金のそれぞれと前記柱スキンプレートの内面との間に前記第１の隅肉溶接部を有する、
請求項１に記載の溶接組立箱形断面柱。
【請求項３】
周回りに配置された３枚の柱スキンプレートにおいては、前記ダイアフラムの周辺部をその厚さ方向両側から挟む前記裏当て金のそれぞれと前記柱スキンプレートの内面との間に前記第１の隅肉溶接部を有し、
周回りに配置された残り１枚の柱スキンプレートにおいては、前記ダイアフラムの周辺部をその厚さ方向両側から挟む前記裏当て金の一方と前記柱スキンプレートとの間に前記第１の隅肉溶接部を有する、
請求項１に記載の溶接組立箱形断面柱。
【請求項４】
周回りに配置された残り１枚の柱スキンプレートにおいては、前記柱スキンプレートと前記裏当て金との間に第２の隅肉溶接部を有し、前記第２の隅肉溶接部の柱幅方向の長さが、前記柱接合用の梁の幅と板厚の２倍を合算した幅以上である、
請求項１～３のいずれか一項に記載の溶接組立箱形断面柱。
【請求項５】
前記裏当て金の一部と前記柱スキンプレートの内面との間に接着層を有する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の溶接組立箱形断面柱。
【請求項６】
周回り４面に配置された柱スキンプレートを有し、４面の前記柱スキンプレートの内側に１つ以上のダイアフラムを有し、前記ダイアフラムの周辺部が前記柱スキンプレートの内面に隣接する位置に、前記ダイアフラムの周辺部を前記ダイアフラムの厚さ方向両側から挟むように配置された裏当て金を有した溶接組立箱形断面柱の製造方法であって、
周回り３面配置となるように前記柱スキンプレートを側面視Ｕ字状に配置し、側面視Ｕ字状に配置した前記柱スキンプレートの内面側において、前記ダイアフラムの設置位置周辺部を前記ダイアフラムの厚さ方向両側から挟むように側面視Ｕ字状に前記裏当て金を配置し、
３面配置した柱スキンプレートについては、前記柱スキンプレートと前記裏当て金との間に第１の隅肉溶接部を形成し、前記裏当て金と前記ダイアフラムの周辺部との間に第２の隅肉溶接部を形成し、
側面視Ｕ字状に配置した前記裏当て金に対し、追加の裏当て金を他の裏当て金とともに側面視口型となるように仮置きし、その上面に接着層を形成後、残り１面用の柱スキンプレートを３面配置した前記柱スキンプレートに位置合わせして被せ、残り１面用の柱スキンプレートの目的位置に接着層により裏当て金を仮固定し、残り１面用の柱スキンプレートを溶接組立箱形断面柱から取り外した後に、該柱スキンプレートと仮固定した前記裏当て金との間に第１の隅肉溶接部を形成する、
溶接組立箱形断面柱の製造方法。
【請求項７】
周回りに配置された３枚の柱スキンプレートにおいては、前記ダイアフラムの周辺部をその厚さ方向両側から挟む前記裏当て金のそれぞれと前記柱スキンプレートの内面との間に前記第１の隅肉溶接部を形成する、
請求項６に記載の溶接組立箱形断面柱の製造方法。
【請求項８】
周回りに配置された３枚の柱スキンプレートにおいては、前記ダイアフラムの周辺部をその厚さ方向両側から挟む前記裏当て金のそれぞれと前記柱スキンプレートの内面との間に前記第１の隅肉溶接部を形成し、
周回りに配置された残り１枚の柱スキンプレートにおいては、前記ダイアフラムの周辺部をその厚さ方向両側から挟む前記裏当て金の一方と前記柱スキンプレートとの間に前記第１の隅肉溶接部を形成し、前記ダイアフラムの周辺部をその厚さ方向両側から挟む前記裏当て金の他方と前記ダイアフラムの周辺部との間に前記第２の隅肉溶接部を形成する、
請求項６に記載の溶接組立箱形断面柱の製造方法。
【請求項９】
前記第１の隅肉溶接部の柱幅方向の長さを少なくとも柱接合用の梁の幅と板厚の２倍を合算した幅以上とする、
請求項６～請求項８のいずれか一項に記載の溶接組立箱形断面柱の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の隅肉溶接部の柱幅方向の長さを前記柱接合用の梁の幅と板厚の２倍を合算した幅以上とする、
請求項９に記載の溶接組立箱形断面柱の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接組立箱形断面柱及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
一般的に、建築構造物などに用いられるボックス柱（箱形断面柱）は、図１９に例示するように梁フランジからの応力を柱スキンプレートに伝達することを目的として、ボックス柱１００の内部に複数のダイアフラム１０１が設けられている。ボックス柱１００は、４枚の柱スキンプレート１０２をそれらの長辺どうしを添わせて配置し、隣接する長辺どうしをサブマージアーク溶接などによって角溶接することにより組み立てられる。
ダイアフラム１０１は、その周辺４辺を柱スキンプレート１０２に対しエレクトロスラグ溶接により接合される。
【０００３】
図１９に示すボックス柱１００において一般的なエレクトロスラグ溶接金属部の断面構造を図２０に示す。柱スキンプレート１０２に対しＴ字型に交差するようにダイアフラム１０１が設置され、ダイアフラム１０１において柱スキンプレート１０２との交差部分の厚さ方向両側を挟む位置に裏当て金１０３、１０４が設置されている。さらに、ダイアフラム１０１と柱スキンプレート１０２と裏当て金１０３、１０４で囲まれた位置にエレクトロスラグ溶接金属部１０６が形成されている。また、図２０に示す構造では、裏当て金１０３、１０４の外側の側面と柱スキンプレート１０２の内面とが交差する部分に隅肉溶接部１０７が形成され、裏当て金１０３、１０４の外側の側面に隣接する側面とダイアフラム１０１の表面または裏面が交差する部分に隅肉溶接部１０８が形成されている。
【０００４】
エレクトロスラグ溶接は４００～１３００ｋＪ／ｃｍの大きな溶接入熱量で溶接するため、エレクトロスラグ溶接の熱影響を受けた溶接熱影響部１０６ａが周囲に生成し、この溶接熱影響部１０６ａでは靭性が母材に比べて劣化し得る問題がある。
さらに、エレクトロスラグ溶接は、ダイアフラム１０１と柱スキンプレート１０２と裏当て金１０３、１０４により囲われた開先部で行われる。しかし、溶接後、裏当て金１０３、１０４と柱スキンプレート１０２の間に図２０、図２１に示すように未溶着部（スリット）１０５が残留する。なお、図２１は柱スキンプレート１０２の外側に梁フランジ１１０をメタルアーク溶接した構造として示している。
前述のスリット１０５の先端１０５ａはスリット先端に位置する部分であり、大地震などにより梁フランジの材軸方向、柱スキンプレートの材軸方向に図２１に矢印で例示するような引張力が作用すると、図２２に示すようなエレクトロスラグ溶接金属部を起点とした破断を生じ得る問題がある。特に、溶接熱影響部１０６ａの靭性が低い場合には、梁部材が期待する耐力を発揮する前に、早期に脆性破断することが起こり得る。
【０００５】
スリット１０５の先端からの早期脆性破断を抑制するためには、裏当て金１０３、１０４と柱スキンプレート１０２を組立溶接等により確実に固定し、大地震の際のスリット１０５の開口を抑制し、スリット１０５の先端側への歪集中を回避する方法が考えられる。
ボックス柱１００を製造する場合、図２３に示すように３枚の柱スキンプレート１０２を側面視Ｕ字状に組み立ててボックス柱１００の３面を構成した後、残りの１面（蓋面）に残りの柱スキンプレート１０２を被せる。図２３、図２４は、ダイアフラム１０１の蓋面側に裏当て金１０３、１０４を隅肉溶接により接合し、接合した裏当て金１０３、１０４の上にスキンプレート１０２を被せる直前の状態を示している。
ボックス柱１００の組み立てにおいて、蓋面以外の３面においては、裏当て金１０３、１０４とスキンプレート１０２の組立溶接は可能である。しかし、蓋面側においては、裏当て金１０３、１０４とその周囲を柱スキンプレート１０２が閉鎖することから、基本的に裏当て金１０３、１０４の溶接作業ができない問題がある。
【０００６】
柱スキンプレートとダイアフラムの接合部を溶接した構造において、以下の特許文献１に記載のように、スキンプレートに接する当て金の側面部分に傾斜開口となる隙間が空くようなレ型の開先を設け、隙間の部分を隅肉溶接で完全に埋め込み接合した構造が知られている。
また、柱スキンプレートとダイアフラムの接合部を溶接した構造において、以下の特許文献２に記載のように、ダイアフラムを厚さ方向に貫通する救数の貫通スリットを形成し、溶接後に少なくとも１本以上のスリットを残留させた構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開平０８－１５５６６１号公報
特開２００８－２８０７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２に記載されている従来方法では、何れの方法においても、前述した課題を解決できる訳ではない課題がある。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みなされたものであり、地震等による外力が作用した時に、溶接部分に応力が負荷されたとして、エレクトロスラグ溶接金属部周囲のスリット開口からの早期脆性破壊を抑制できる溶接組立箱形断面柱及びその製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記課題を解決するために、本発明に係る一形態の溶接組立箱形断面柱は、周回り４面に配置された柱スキンプレートを有し、４面の前記柱スキンプレートの内側に１つ以上のダイアフラムを有し、前記ダイアフラムの周辺部が前記柱スキンプレートの内面に隣接する位置に、前記ダイアフラムの周辺部を前記ダイアフラムの厚さ方向両側から挟むように配置された裏当て金を有した溶接組立箱形断面柱であって、前記柱スキンプレートの内面と前記ダイアフラムの周辺部と前記裏当て金とで囲まれる位置にエレクトロスラグ溶接金属部を有し、周回りに３面の柱スキンプレートにおいては、前記柱スキンプレートと前記裏当て金との間に第１の隅肉溶接部を有し、前記裏当て金と前記ダイアフラムの周辺部との間に第２の隅肉溶接部を有し、周回り残り１面の柱スキンプレートにおいては、前記柱スキンプレートと前記裏当て金との間に第１の隅肉溶接部を有するか、前記第１の隅肉溶接部に加えて前記裏当て金と前記ダイアフラムとの間に第２の隅肉溶接部を有し、前記第１の隅肉溶接部の柱幅方向の長さが、少なくとも柱接合用の梁の幅と板厚の２倍を合算した幅以上であることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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