(57)【要約】【課題】本発明は、溶接強度を維持しつつ、軽量化を図るようにした建築構造用リング鋼材を提供する。【解決手段】建築構造用リング鋼材１は、内周部１ａと外周部１ｂとの間で断面凹状で且つリング状の溝として形成された溶接収容部２０と、溶接収容部２０の底面２０ａで等間隔に形成された溶接孔１ｃと、を備え、リング状の溶接収容部２０が形成される結果として、リング鋼材の外観上、溶接収容部２０と内周部１ａとの間、溶接収容部２０と外周部１ｂとの間にリング状のフランジ部２１，２２が形成されることになる。そして、溶接孔１ｃ内でプラグ溶接された溶接部３の余盛部Ｂの周囲は、溶接収容部２０の底面２０ａに達している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部と外周部とでリング状に形成された建築構造用リング鋼材において、
前記内周部と前記外周部との間で断面凹状で且つリング状の溝として形成された溶接収容部と、
前記溶接収容部の底面に形成された溶接孔と、を備え、
前記溶接孔内でプラグ溶接された溶接部の余盛部の周囲が、前記溶接収容部の前記底面に達するように溶接されることを特徴とする建築構造用リング鋼材。
【請求項２】
前記内周部から前記外周部に渡って延在する溶接部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の建築構造用リング鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨梁に形成されて配管などを通すために設けられたウエブ貫通孔を補強するために利用される建築構造用リング鋼材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２００７−１２００１６号公報がある。この公報に記載された鉄骨梁補強金物（建築構造用リング鋼材）は、中心孔を有するリング状に形成され、中心孔の径は、鉄骨梁のウエブ貫通孔と一致させた大きさを有している。さらに、補強金物には、ボルトを貫通させるための挿通孔が形成されている。このような補強金物は、ボルトとナットにより鉄骨梁に固定されているが、挿通孔が多くなればなる程、ボルトやナットの数も増えて部品点数が多くなり、作業性が悪くなると同時に、手締めの場合には、ナットの締め付けトルクのバラツキも大きくなる。
そこで、図８に示すように、ボルトやナットを使わずに、溶接によって鉄骨梁に接合させることができる補強金物１００が知られている。このような補強金物１００にあっては、溶接器具が必要にはなるが、作業性の向上に寄与している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２００１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の鉄骨梁補強金物（建築構造用リング鋼材）１００は、図８に示すように、均一な肉厚のリング状本体部１０１に単に溶接孔１０２が形成されているだけなので、軽量化のために本体部１０１の肉厚を薄くすると、溶接孔１０２が、溶接強度を保つのに必要な深さを維持できず、また、溶接孔１０２の深さを深くすると本体部１００が厚くなってしまうので、重量増加を招来するといった問題点がある。
【０００５】
本発明は、溶接強度を維持しつつ、軽量化を図るようにした建築構造用リング鋼材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、内周部と外周部とでリング状に形成された建築構造用リング鋼材において、
内周部と外周部との間で断面凹状で且つリング状の溝として形成された溶接収容部と、
溶接収容部の底面に形成された溶接孔と、を備え、
溶接孔内でプラグ溶接された溶接部の余盛部の周囲が、溶接収容部の底面に達するように溶接されることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る建築構造用リング鋼材においては、溶接に寄与する溶接収容部と溶接孔とが形成され、溶接収容部は、断面凹状でリング状の溝として、内周部と外周部との間に形成され、溶接孔は、溶接収容部の底面に所定の個数が形成されている。このように内周部と外周部との間で断面凹状で且つリング状の溝として溶接収容部が形成される結果として、リング鋼材の外観上、溶接収容部と内周部との間、溶接収容部と外周部との間にリング状のフランジ部が形成されることになり、リング鋼材で例えフランジ部間の厚みが薄くても、フランジ部によって、内周部近傍と外周部近傍で十分な強度が確保されて、補強材として機能し得るので、リング鋼材の剛性が確保されることになる。更には、鉄骨梁に形成されて配管などを通すために設けられたウエブ貫通孔が高い場所にある場合、リング鋼材を高い場所まで運ばなくてはならず、リング鋼材の重さが作業負担に多大な影響を与えるので、溶接収容部を深くすることで、リング鋼材の剛性を必要以上に落とすことなく、軽量化を容易に図ることができ、これに伴って取り扱い性も向上する。しかも、高所作業にあっては、足場が限定されることもあるので、溶接状態の確認を容易にする必要がある。そこで、本発明のリング鋼材にあっては、溶接孔で余盛された溶接部の周囲は、溶接収容部の底面に達しているが、リング状の溶接収容部を採用することで、溶接収容部内に点在する溶接部分の良否が確認し易くなり、さらには、余盛高さの確認をも容易になる。しかも、溶接孔全体の孔径を大きくすることなく、溶接時に溶接孔を狙い易く、溶接欠陥の発生を確実に防止することができる。
【０００８】
また、内周部から外周部に渡って延在する溶接部が設けられていると好適である。
このような構成のリング鋼材の製造は、先ず、帯状の鋼材をドラムに巻き付けて、螺旋状の鋼材とした後、径方向で外周から内周に向かって切断してＣ形の鋼材を製作して、この両端を突き合わせて溶接する。このような製造は、リング鋼材の大量生産を可能にしている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、溶接強度を維持しつつ、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は、本発明に係る建築構造用リング鋼材を梁に溶接する前の状態を示す斜視図、（ｂ）は、建築構造用リング鋼材を梁に溶接した後の状態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る建築構造用リング鋼材の一実施形態を示す斜視図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】（ａ）は、正常な溶接状態を示す斜視図、（ｂ）は、溶接不良の状態を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は、本発明に係る建築構造用リング鋼材の製造に適用される帯状鋼材を示す斜視図、（ｂ）は、ドラムに鋼材が巻かれた状態を示す図である。
【図６】（ｃ）は、螺旋状の鋼材を示す斜視図、（ｄ）は、円弧状鋼材を示す平面図、（ｅ）は、円環状鋼材を示す平面図である。
【図７】本発明に係る建築構造用リング鋼材の他の実施形態を示す断面図である。
【図８】従来の建築構造用リング鋼材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る建築構造用リング鋼材の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１に示すように、建築構造用リング鋼材１は、鉄骨Ｈ形鋼梁Ａに形成されて配管などを通すために設けられたウエブ貫通孔２を補強するためのものであり、ウエブ貫通孔２と略同径の内周部１ａと、所定の外径を有する外周部１ｂと、内周部１ａと外周部１ｂとの間で等間隔に複数個（例えば、４〜１２個）配置された溶接孔１ｃとからなる。
【００１３】
梁Ａにリング鋼材１を固定する手順としては、梁Ａのウエブ貫通孔２とリング鋼材１の内周部１ａとを位置合わせした後、溶接孔１ｃにプラグ溶接３を施工して、ウエブの一面側でリング鋼材１と梁Ａとを接合する。さらに、梁Ａのウエブの反対側でも他のリング鋼材１をプラグ溶接する。このようなリング鋼材１を利用すると、リング鋼材１の外周部１ｂに溶接を施工する必要がなく、溶接量が少ないので、梁Ａが熱の影響（歪み、縮み）をほとんど受けることがない。
【００１４】
リング鋼材１の一例は、外径が５００〜１０００ｍｍ、内径が３４０〜７００ｍｍ、厚みが１６〜２５ｍｍの形状である。また、溶接孔１ｃの直径は、２３〜３９ｍｍである。
【００１５】
このリング鋼材１について更に詳細に説明する。
【００１６】
図２及び図３に示すように、リング鋼材１は、内周部１ａと外周部１ｂとの間で断面凹状で且つリング状の溝として形成された溶接収容部２０と、溶接収容部２０の底面２０ａで等間隔に形成された溶接孔１ｃと、を備え、リング状の溶接収容部２０が形成される結果として、リング鋼材の外観上、溶接収容部２０と内周部１ａとの間、溶接収容部２０と外周部１ｂとの間にリング状のフランジ部２１，２２が形成されることになる。そして、溶接孔１ｃ内でプラグ溶接された溶接部３の余盛部Ｂの周囲は、溶接収容部２０の底面２０ａに達している。
【００１７】
リング鋼材１においては、溶接に寄与する溶接収容部２０と溶接孔１ｃとが形成されているので、接収容部２０と内周部１ａとの間、溶接収容部２０と外周部１ｂとの間にリング状のフランジ部２１，２２によって、リング鋼材１で例えフランジ部２１，２２間の底部２３の厚みが薄くても、フランジ部２１，２２によって、内周部１ａ近傍と外周部１ｂ近傍で十分な強度が確保されて、補強材として機能し得るので、リング鋼材１の剛性が確保されることになる。
【００１８】
更には、鉄骨梁Ａのウエブ貫通孔２が高い場所にある場合、リング鋼材１を高い場所まで運ばなくてはならず、リング鋼材の重さが作業負担に多大な影響を与えるので、溶接収容部２０を深くすることで、リング鋼材１の剛性を必要以上に落とすことなく、軽量化を容易に図ることができ、これに伴って取り扱い性も向上する。
【００１９】
しかも、高所作業にあっては、足場が限定されることもあるので、溶接状態の確認を容易にする必要がある。そこで、リング鋼材１にあっては、余盛部Ｂの周囲は、溶接収容部２０の底面２０ａに達しているが、リング状の溶接収容部２０を採用することで、溶接収容部２０内に点在する溶接部３の良否が確認し易くなり、さらには、余盛高さの確認をも容易になる。しかも、溶接孔１ｃ全体の孔径を大きくすることなく、溶接時に溶接孔１ｃを狙い易く、溶接欠陥の発生を確実に防止することができる。
【００２０】
例えば、図４（ａ）に示すように、溶接孔１ｃは、余盛部Ｂによって見えなくなるようなプラグ溶接が行われることが肝要であるが、図４（ｂ）に示すように、プラグ溶接の不備によって、溶接孔１ｃの一部Ｋが余盛部Ｂから露出するような場合でも、溶接収容部２０がリング状である故に、目視によって確認し易く、このことは、溶接状態の検査を良好にしている。
【００２１】
さらに、内周部１ａから外周部１ｂに渡って延在する溶接部Ｐを有するリング鋼材１にあっては、後述する製造方法が適用され、大量生産を可能にしている。
【００２２】
次に、リング鋼材１の製造方法について詳述する。
【００２３】
図５に示すように、Ｃ≦０．２０％、Ｓｉ≦０．５５％、Ｍｎ≦１．６０％、Ｐ≦０．０３５％、Ｓ≦０．０３５％以下の化学成分である炭素鋼で、機械的性質が降伏点≧３２０Ｍｐａ、４９０Ｍｐａ≦引張強さ≦６１０Ｍｐａ、降伏比≦８０％、破断伸び≧１７％からなる長尺状の帯状鋼材１０を準備する。
【００２４】
その後、細長い帯状の鋼材１０は、円筒状のドラム１１に１周ごとに厚み分をずらしながら巻き付けられ、螺旋状に冷間曲げ加工がなされる。図６に示すように、巻き加工が終了した螺旋状の鋼材１２は、ドラム１１から取り外された後に、外周と内周との間を、径方向に外周から内周に向かって一点鎖線に沿って切断され、Ｃ形の円弧状鋼材１３となる。このような成形によれば、Ｃ形の円弧状鋼材１３を効率よく成形することができる。
【００２５】
巻き成形前の帯状の鋼材１０における溶接収容部１５の底面１５ａは、鋼材１０の内周部１ａ側に位置するフランジ部２１から外周部１ｂ側に位置するフランジ部２２に架けて上昇するような傾斜面として形成されている。これは、鋼材１０がドラム１１に巻き付けられる際に、鋼材１０が内周側に向かって圧縮されることを考慮し、Ｃ形の円弧状鋼材１３の底部１３ｃ（図６（ｄ）参照）の厚みを均一にするためのものである。
【００２６】
その後、Ｃ形の円弧状鋼材１３の切断部分Ｓの両端面１３ａを突き合わせて溶接し、閉鎖断面をなす円環状の鋼材１４が成形される。突き合わせ溶接の方法は、両端面１３ａを強固に接合できる方法であればいかなる方法でも良いが、フラッシュバット溶接が適切である。この溶接によれば、Ｃ形の円弧状鋼材１３の両端面１３ａを突き合わせのために滑らかに仕上げておくことを要しないので、溶接工程を簡素化することができる。なお、符号「Ｐ」は、溶接部である。
【００２７】
さらに、円環状に成形された鋼材１４は、７４０℃〜９００℃の熱処理を行い、建築構造用の材料として使用可能な所定の品質特性を有するリング鋼材２０となる。そして、このリング鋼材２０にドリル加工を行って、溶接孔１ｃ（図２参照）を成形したものが、製品としてのリング鋼材１になる。
【００２８】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、図７に示すように、リング鋼材３０のフランジ部３１，３２が断面台形であってもよく、また、断面半円状であってもよい。これらの形状によって、溶接収容部２０が外方に向かって広がるようになるので、溶接部３の目視確認がより良好になる。
【符号の説明】
【００２９】
１，３０…建築構造用リング鋼材、１ａ…内周部、１ｂ…外周部、１ｃ…溶接孔、２０…溶接収容部、２０ａ…底面、２１，２２，３１，３２…フランジ部、Ｐ…溶接部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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