(57)【要約】【課題】開先形状を工夫して箱形断面鋼板の角部内側に溶接金属を形成し、柱梁仕口部を構成する角形鋼管の角部とその間に配置される箱形断面鋼管の角部との間に食違い部が生じさせることがなく、溶接加工が簡易で、かつ作業能率を向上させるもの。【解決手段】４枚の角形の鋼板１を箱形に組合せ、各鋼板の側縁部同士を溶接することにより、柱梁仕口部の四面組立箱形断面を有する鋼管２１を形成する角部の溶接方法であって、両側縁部に開先を形成した各鋼板１を縦型に配置して各鋼板１の側縁同士を隣接させ、各鋼板の互いに隣接する側縁部間の開先に溶接トーチをそれぞれ配置し、これらの溶接トーチ１０ａを下方から上方に移動させて全ての各鋼板角部を同時にエレクトロスラグ溶接またはエレクトロガス溶接する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４枚の矩形状鋼板を箱形に組合せ、前記各鋼板の側縁部同士を溶接することにより、柱梁仕口部の四面組立箱形断面を有する角形鋼管を形成する角部の溶接方法であって、両側縁部に開先を形成した前記各鋼板を縦型に配置して各鋼板の側縁同士を隣接させ、前記各鋼板の互いに隣接する側縁部間の開先に溶接トーチをそれぞれ配置し、これらの溶接トーチを下方から上方に移動させて全ての各鋼板の角部を同時にエレクトロスラグ溶接またはエレクトロスラグガス・アーク溶接することを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
請求項１記載の溶接方法において、前記角形鋼管の四面を形成する鋼板を相互に箱形に並べ、開先を４５度傾けてエレクトロスラグ溶接またはエレクトロスラグガス・アークを行なう溶接方法。
【請求項３】
請求項１記載の溶接方法において、前記角形鋼管を形成する角部の溶接部の開先形状を箱形断面鋼管の内側に向って４５度以下の傾斜面に設定する溶接方法。
【請求項４】
請求項２または３記載の溶接方法において、前記開先の角度を前記箱形断面鋼管の内側に向って次第に拡大する設定とする溶接方法。
【請求項５】
請求項３または４記載の溶接方法において、前記角形鋼管を形成する鋼板の各対向縁部間の隙間を一定の値に設定して同時に溶接を行う溶接方法。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか１項記載の溶接方法において、前記各鋼板の側縁部の開先を前記鋼板の板面に対して４５度未満に設定し、前記開先の板面間隔を一定として平行面とする間隔が内側に向って次第に広くなる設定とする溶接方法。
【請求項７】
請求項３ないし５のいずれか１項記載の溶接方法において、前記鋼板の各対向縁部の開先を前記鋼板の板面に対して４５度に設定し、前記開先の板面間隔を一定として平行面とする溶接方法。
【請求項８】
請求項３ないし７のいずれか１項記載の溶接方法において、一方向に配置する１対の前記各四角形鋼板の板幅を大とし、これらに直交する方向の板幅を小とし、板幅が小なる鋼板を前記板幅が大なる鋼板間に配置して溶接する溶接方法。
【請求項９】
請求項１記載の溶接方法において、４枚の四角形鋼板をその辺縁部に傾斜状開先を形成して互いに対向させて箱形に配置し、これら箱形に配置した各鋼板の互いに隣接する端縁部に傾斜面からなる開先を形成して、互いに隣接する鋼板同士の開先間の間隔を一定に保持した状態で溶接する溶接方法。
【請求項１０】
請求項１記載の溶接方法において、４枚の矩形鋼板を対向させて箱形に配置し、これら箱形に配置した各矩形鋼板の互いに隣接する端縁部に開先を形成し、隣接する矩形鋼板同士の開先間の間隔を上下方向に沿って一定に保持するとともに、各内側の角部に裏当金を設置した状態で溶接する溶接方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の溶接方法において、前記裏当金には、前記四角形鋼板の内面側角部に対向する部位に凹部を形成したものとする溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄骨柱における柱梁仕口部の角部形成時に適用される溶接方法に係り、特に柱梁仕口部に使用するための四面組立箱形断面を形成する角部の溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄骨柱の溶接については、半自動溶接、サブマージアーク溶接、エレクトロガスアーク溶接等が適用されている。このような溶接により、内ダイアフラム、通しダイアフラム、外ダイアフラム等を用いた鉄骨柱が構成されている。
【０００３】
そして、鉄骨柱には梁を接続するための柱仕口部が形成され、従来では柱梁仕口部の形成について多くの溶接工程を適用して作業が行われている。
【０００４】
従来技術の一例について、図２７および図２８を参照して説明する。
【０００５】
図２７には、通しダイアフラムを用いた鉄骨柱の溶接前の部品配置を示している。図２７に示すように、従来例においては、上部角形鋼管２０２と下部角形鋼管２０３とを互いに接合するため、これら上部角形鋼管２０２と下部角形鋼管２０３との間に通しダイアフラム２０１を配置する。
【０００６】
図２８には、通しダイアフラム２０１、上部角形鋼管２０２および下部角形鋼管２０３，２０４を用いた鉄骨柱を示している。
【０００７】
このような通しダイアフラム２０１を用いた場合には、上部角形鋼管２０２とダイアフラム２０１、またダイアフラム２０１と下部角形鋼管２０３、さらに、通しダイアフラム２０１と下部角形鋼管２０４との溶接を行う必要があり、多くの溶接工程を適用して作業を行う必要があった。
【０００８】
なお、従来の柱梁接合技術においては、ダイアフラムを設けることなく、梁からの力を効率よく柱に伝達する構成とし、溶接加工を少なくすることも提案されている（例えば特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−８２７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の柱梁接合技術に対して少ない溶接工程を適用して梁仕口部の形成を行うことができる梁仕口部の角部溶接技術を如何にしたら得られるか問題になっていた。
【００１１】
また、従来の技術においては、図２６に示したように、柱梁仕口部１０１を構成する下部角形鋼管１０２および上部角形鋼管１０３の角部と、その間に配置されるアール部を有する箱形断面鋼管１０４の角部との間に食違い部１０８が生じる場合がある。この食違い部１０８により非溶接部が生じると、柱強度に影響が及ぶため、補助板等を角形鋼管１０２，１０３の角部の内側に配置して補強溶接する等の余分な加工が必要となり、作業能率が低下する等の課題がある。
【００１２】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、開先形状を工夫して箱形断面鋼板の角部内側に溶接金属を形成し、柱梁仕口部を構成する角形鋼管の角部とその間に配置される箱形断面鋼管の角部との間に食違い部が生じさせることがなく、溶接加工が簡易で、かつ作業能率を向上させることができる溶接方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、箱形断面鋼管に取り合う上下の角形鋼管の板厚が相違する場合も箱形断面鋼管の板厚を厚くすることにより、食違い部の発生を防止して板厚の相違を吸収することができる溶接方法を提供するにある。
【００１４】
さらに、本発明の別の目的は、箱形断面鋼管の板厚を上下に取り合う角形鋼管の板厚に比べて厚くすることにより、梁フランジの取り合う柱梁仕口部に通しダイアフラムを省略することができる溶接方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題を解決するため、本発明では、４枚の矩形状鋼板を箱形に組合せ、前記各鋼板の側縁部同士を溶接することにより、鉄骨性における柱梁仕口部の四面組立箱形断面を有する角形鋼管を形成する角部の溶接方法であって、両側縁部に開先を形成した前記各鋼板を縦型に配置して当該側縁同士を隣接させ、前記各鋼板の互いに隣接する側縁部間に溶接トーチをそれぞれ配置し、これらの溶接トーチを下方から上方に移動させて全ての角部を同時にエレクトロスラグ溶接またはエレクトロスラグガス・アーク溶接することを特徴とする溶接方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、箱形断面鋼板の角部内側に溶接金属が形成され、柱梁仕口部を構成する角形鋼管の角部とその間に配置される箱形断面鋼管の角部との間に食違い部が生じることがなく、溶接加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【００１７】
また、溶接を実施する際に、溶接線をできるだけ角部に配置し、箱形断面鋼板の角部のより内側に溶接金属を形成することで上下部の角形鋼管とアール形状を持つ箱形断面鋼管の取り合い部において、従来発生していた食違いを防止することができ、角形鋼管と箱形断面鋼管のアール部に対する突合せ継手の食違いを防止することができる。
【００１８】
また、箱形断面鋼管に取り合う上下の角形鋼管の板厚が相違する場合も箱形断面鋼管の板厚を厚くする（増厚する）ことにより、板厚の相違を吸収することができる。
【００１９】
また、柱梁仕口部において、箱形断面鋼管の板厚を上下に取り合う角形鋼管の板厚に比べて厚くする（増厚する）ことにより、梁フランジの取り合い部のうちダイアフラムを省略することができる。
【００２０】
また、複数の鋼板を溶接により接合して中空箱形の柱梁仕口部を形成する箱形断面鋼管の柱梁仕口部溶接方法、特にエレクトロスラグ溶接による溶接方法おいて、角部の内側に溶接金属を形成する開先形状の工夫により、溶接線をできるだけ角部に配置することができ、これにより食い違いを防止することができる。
【００２１】
すなわち、本発明では、従来角形鋼管を使用して通しダイアフラムを介在しているのに対して、通しダイアフラムを使わず角形鋼管を上下に、あいだに箱形鋼管を入れる柱に対して、角部に食い違いが生じることを防止することができるようにする。
【００２２】
そして、従来では柱梁仕口部の形成について多くの溶接工程を適用して作業が行われているのに対し、本発明では柱仕口部を形成するための溶接工程を減少することができる柱梁仕口部の角部を溶接する溶接方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態による溶接方法を実施する溶接設備、溶接対象物等を示す説明図。
【図２】図１のＡ部を一部拡大し、溶接状態を示す説明図。
【図３】第１実施形態による鋼板の溶接状態を示す具体例の平面図。
【図４】図３のＣ部を示す拡大図。
【図５】（ａ）は鋼板の開先部を示す平面図、（ｂ）は鋼板を溶接配置とした平面図。
【図６】本発明の第２実施形態による鋼板の溶接時の配置構成を示す平面図。
【図７】図６の側面図。
【図８】前記第２実施形態による鋼板の溶接時の配置構成を示す平面図。
【図９】図８に示した鋼板の溶接状態を示す平面図。
【図１０】図９に示した溶接部の拡大図。
【図１１】前記第２実施形態による複数の柱梁仕口部要素を上下に連結した状態を示す側断面図。
【図１２】本発明の第３実施形態による溶接方法を実施する溶接設備および箱形断面鋼板の説明図。
【図１３】図１２の溶接設備を用いて実施される箱形断面鋼板の溶接状態を示す斜視図。
【図１４】第３実施形態で製造された箱形断面鋼板の平面図。
【図１５】図１４に示す箱形断面鋼板の部分的拡大図。
【図１６】本発明の第４実施形態を示す平面図。
【図１７】本発明の第５実施形態を示す平面図。
【図１８】本発明の第６実施形態を示す平面図。
【図１９】本発明の第７実施形態を示す平面図。
【図２０】図１９に示した構成の側面図。
【図２１】図１９に示した構成の部分拡大図。
【図２２】図１９に示した構成を示す斜視図。
【図２３】本発明の第８実施形態を説明するための鋼板配置構成を示す平面図。
【図２４】図２３の側面図。
【図２５】本発明の第９実施形態を示す組立図。
【図２６】本発明の第９実施形態による溶接部を示す拡大平面図。
【図２７】従来例を説明するための部品を示す斜視図。
【図２８】従来例による構成を説明するための斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る溶接方法の実施形態について図１〜図２６を参照して説明する。
【００２５】
［第１実施形態］（図１〜図５）
図１は、本発明の第１実施形態として、鉄骨柱における柱梁仕口部の四角組立箱形断面を有する箱形鋼管を形成する角部の溶接方法を実施するための溶接設備および被溶接物等の全体構成を示す斜視図であり、図２は図１に示した溶接トーチ１０ａ（１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）の先端部等を示す拡大断面図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態では被溶接物として、柱梁仕口部を構成するための４枚の矩形状の鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備えている。これらの鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）は四面組立箱形に組合せて縦配置とし、それぞれ下端隅角部をスタートタブとしての支持板８に搭載し、各鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの幅方向両側縁には、それぞれ４５度の傾斜をもつ開先４，…を形成してある。
【００２７】
また、溶接設備１０は、４組の溶接ワイヤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを備えており、これらの各溶接ワイヤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、例えば上面開口の袋状収納具３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに保持してあり、これらの収納具３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは２組ずつ支持板３ｅ上に支持されている。
【００２８】
各収納具３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄには、それぞれワイヤ引出用のガイドローラ５，…と、これらの各ガイドローラ５，…によって送給される溶接ワイヤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを溶接位置にガイドするガイドチューブ６，…とを備えている。そして、４組の溶接ワイヤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが、それぞれモータ７ａ，…によるモータ駆動式の送給ローラ７ｂ，…によって同時に上方に引上げられる構成としてある。
【００２９】
図２は、図１に示した溶接設備１０の溶接トーチ１０ａが配置された開先４の部位を拡大して示す斜視図である。この図２に示すように、被溶接部である鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）の下端部にスタートタブ８ａを配置するとともに、上端部にエンドタブ８ｂを配置してある。溶接トーチ１０ａの先端を鉛直下向きにした状態で被溶接部の下端から上方に向けて移動しながら溶接を行う設定としてある。すなわち、４組の溶接ワイヤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが同時に上昇し、溶接トーチ１０ａの先端を鉛直下向きにした状態で被溶接部の下端から上方に向けて移動しながら肉盛溶接を行うようにしてある。
【００３０】
このように、本実施形態においては、互いに平行な側縁部に開先４を形成した４枚の鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を箱形に配置し、隣接する鋼板同士の開先４間にそれぞれ溶接トーチ１０ａを配置して、４枚の鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を同時に溶接する。
【００３１】
すなわち、４枚の鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を、その各辺縁部に４５度傾斜の傾斜状開先４を形成して互いに対向させて箱形に配置し、これら箱形に配置した各鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの互いに隣接する端縁部に傾斜面（テーパ面）からなる開先４を形成して、互いに隣接する鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ同士の開先４間の間隔を一定に保持した状態とし、その開先４間にそれぞれ溶接トーチ１０ａを配置し、図１に示したように、溶接ワイヤ（溶材）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをエレクトロスラグ溶接あるいはエレクトロスラグ・ガスアーク溶接し、全鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを同時に下端側から上端側に向けて溶接する。
【００３２】
図３は本実施形態の具体例を示す鋼板材２８の溶接状態の平面図であり、図４は図３のＣ部拡大図である。
【００３３】
図３および図４に示すように、本実施形態では、４枚の鋼板材２８，…を箱形断面構造として対向配置する。これらの鋼板材２８，…の端縁部に、例えば４５度傾斜の開先２７を形成し、これらの鋼板材２８の端縁部同士を上述の溶接ワイヤ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの溶剤で接合して溶接部１２を形成した箱形断面鋼管２１として組合せる。そして、各鋼板材２８，…の対向縁部の開先２７を、それぞれ鋼板材２８の板面に対して４５度に傾斜して設定し、開先２７の端縁部（対向面）間隔を一定として溶接部１２の平行面とし、相互に溶接することにより柱梁仕口部を構成する箱形断面鋼管２１を構成する。
【００３４】
この箱形断面鋼管２１を製造する方法について、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
【００３５】
図５（ａ）は１枚の鋼板材２８を垂直に立てた状態で示す平面図であり、同図（ｂ）は４枚の鋼板材２８を隙間をあけて対向設置した状態を示す平面図である。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、鋼板材２８の両側縁部には板面に対して４５度の傾斜をもつ開先２７の加工を施して断面台形状としてある。
【００３７】
そして、図５（ｂ）に示すように、４枚の各鋼板材２８を縦向きとして互いに直交する２方向で対向させて箱形断面配置とし、互いに隣接する各鋼板材２８の側縁２７の間に一定の隙間Ｓ２（例えば２５ｍｍ）を開けて配置する。
【００３８】
この状態で、各鋼板材２８同士の端縁部を図１の溶接設備１０を使用して溶接を行い、図３に示したように各角部が傾斜面の溶接部１２となる箱形断面鋼管２１を構成する。
【００３９】
このような本実施形態によれば、図４に示すように、柱梁仕口部を構成する箱形鋼管ｄ角部とその間に配置される箱形断面鋼管角部との間に食違い部が生じることがなく、加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【００４０】
［第２実施形態］（図６〜図１１）
図６は、本発明の第２実施形態による溶接対象物を溶接時の配置として示す平面図であり、図７は図６の側面図である。
【００４１】
図６および図７に示すように、本実施形態の溶接対象物は例えば縦長な４枚の同形かつ同大の長方形状の鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）であり、それぞれ長手方向に沿う両側縁部に外角部側が漸次狭くなる傾斜状の開先９を形成してある。これらの開先９は４５度以下の傾斜面、例えば３０度の傾斜面（開先９，９）としてあり、これらの鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを箱形断面形状に配置して、図１に示した溶接設備１０を使用して、全ての角部を同時に溶接する。
【００４２】
このように、各鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの互いに隣接する縁部に、内側に向って例えば３０度の傾斜をもつ開先９をそれぞれ形成し、かつ各鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの対向縁部間の隙間が内側に向って次第に拡大する設定として、図１に示した状態で各鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを同時に下方から上方に向って溶接を実施する。なお、各鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの厚さは１６〜４０ｍｍ、例えば３２ｍｍであり、これらの各鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの互いに隣接する外側端部間に形成された開先９の外側端部間の隙間は、それぞれ５〜１２ｍｍの隙間Ｓ１として設定する（なお、図６に示した隙間「Ｓ１」の寸法については間隔を見易くするため幅広く図示している）。
【００４３】
図８は、４枚の鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの組立時の寸法関係を示している。図８に示すように、開先角度θは、例えば３０度であり、３０度傾斜の開先９，９の内外寸法ｌは例えば５９ｍｍに設定し、また開先部位の外周側の隙間幅ｃは例えば８ｍｍに設定してある。
【００４４】
図９は、図８に示した鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの溶接状態（および溶接後の状態）を示し、図１０は溶接部１２を拡大して示している。
【００４５】
図９および図１０に示すように、溶接時には、それぞれ四角形の鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの接合端部にフラックスパッキンまたは鋼板などからなる閉止材１１；１１ａ，１１ｂを配置し、鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの内側から溶接を行う。この内側からの溶接により、溶接部１２は箱形断面の内側に向って溶接され、溶接金属が内側に膨らむ形状となり、高強度の溶接構造が得られる。
【００４６】
このような箱形断面柱の構造によれば、例えば図１０に示すように、四角形の鋼板１ａ，１ｂを、アール部形状を有する一体中空柱（仮想線ｄで示す箱形断面鋼管）と接合する場合に、四角形の鋼板１ａ，１ｂの平行な辺縁部に傾斜状開先９，９を形成し、これら四角形の鋼板１ａ，１ｂの平行な辺縁部を略直角状に交差する開先９，９を形成して箱型に配置することにより、柱梁仕口部を構成する角形鋼管２１の角部とその間に配置される箱形断面鋼管ｄの角部との間に食違い部が生じることなく溶接が行え、加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【００４７】
また、エレクトロスラグ溶接による溶接方法を実施する際に、溶接線をできるだけ角部に配置し、角部のより内側に溶接金属を形成することで従来発生していた食い違いを防止することができる。
【００４８】
また、本実施形態では各鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの端部の傾斜状の開先９，９を接近させて箱形配置とし、互いに対向させて開先９，９を形成し、開先９の角度は例えば３０度の傾斜面として設定とされ、各開先９，９が互いに平行となっている。仮想線ｄで示した四面組立箱形断面鋼管の一つの角部を拡大図（図１０）として示したように、本実施形態の四面組立箱形断面ｄの内角部においては、エレクトロスラグ溶接部１２の溶接金属が顕著に内方部分１２ａに表出しており、内角の直角形状は無くなっている。
【００４９】
すなわち、内方に表出する内角金属部分は内方に表出する構成となっており、角部がアール形状のボックス柱ｄと接続した状態において、内角部のエレクトロ溶接部１２が存在しているため、上下に接続されるアール付きのボックス柱ｄの角部が上述した従来例のものと異なり、図２６に示した食違い部分１０８が生じることはない。
【００５０】
したがって、柱梁仕口部を構成する箱形断面鋼管ｄの角部とその間に配置される角形鋼管２１の角部との間に食違い部が生じることがなく、加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【００５１】
また、エレクトロスラグ溶接による溶接方法を実施する際に、溶接線をできるだけ角部に配置し、角部のより内側に溶接金属を形成することで、従来発生していた食い違いを防止することができる。
【００５２】
図１１は、上述の方法により構成した柱梁仕口部１３の連結部を示している。この柱梁仕口部１３は、上述の四面組立箱形断面構造となり、上下の鉄骨柱１４，１５，１６の取合い部が溶接によって接合される。そして、この柱梁仕口部１３の梁１７および下面板１８を接続した構成と示している。
【００５３】
この構成において、柱梁仕口部１３を構成する箱形断面鋼管１４，１６の角部とその間に配置される角形鋼管１５の角部との間に食違い部が生じることがなく、加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【００５４】
以上の実施形態によれば、エレクトロスラグ溶接による溶接方法について、溶接線をできるだけ角部に配置する方法の開先形状を工夫し、これにより、角部の内側に溶接金属を形成することにより、食い違いを防止することができる。
【００５５】
すなわち、図１０に示すように、箱形断面鋼管２１とアール形状を持つ角形鋼管ｄの取り合い部において、角形鋼管ｄのアール部に対する突合せ継手の食違いを防止することができる。
【００５６】
また、箱形断面鋼管２１に取り合う上下の角形鋼管の板厚が相違する場合も箱形断面鋼管２１の板厚を厚くする（増厚する）ことにより、板厚の相違を吸収することができる。
【００５７】
さらに、図１１に示す柱梁仕口部１３において、箱形断面鋼管１５（２１）の板厚を上下に取り合う角形鋼管１４，１６の板厚に比べて厚くする（増厚する）ことにより、梁フランジの取り合い部のうちダイアフラムを省略することができる。
【００５８】
［第３実施形態］（図１２〜図１５）
本発明の第３実施形態を図１２ないし図１５を参照して説明する。
【００５９】
図１２は、本発明の第３実施形態による箱形断面鋼板２１Ａの角部の溶接方法の実施に用いられる溶接設備１０Ａおよび箱形断面鋼板２１Ａの説明図、図１３は溶接設備１０Ａを適用して製造される箱形断面鋼板２１Ａの溶接状態の斜視図である。
【００６０】
図１２に示す溶接設備１０Ａは、潜弧溶接といわれるサブマージアーク溶接や、消耗電極式のガスシールドアーク溶接に適用される。ガスシールドアーク溶接では、溶接設備１０Ａは、溶接機４０およびワイヤ送給装置４１により、所要の電流、電圧、速度の溶接条件で溶接トーチ４３から溶接ワイヤ４５としての電極ワイヤを、鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）の母材と電極ワイヤ４５との間でアークを発生させ、ワイヤの溶ける速さに合せて溶接方向Ａに電極ワイヤ４５を送給して溶接していくものである。
【００６１】
またサブマージアーク溶接の場合では、図１３に示すように、散布された粒状フラックス４４中に電極ワイヤ４５ａを送り込み、複数本、例えば２本の電極ワイヤ（溶接ワイヤ）４５ａを溶接方向Ａに平行に配列したタンデム法の多電極溶接法が用いられる。タンデム法ではブローホールの発生が少なく、冶金的にも優れた溶接金属が得られる。箱形断面鋼板２１Ａを構成する鋼板１には、高張力鋼の中のＪＩＳＧ３１３６で規定される建築構造用鋼材（ＳＮ材）や溶接構造用鋼材（ＳＭ材）が用いられ、高張力鋼の溶接には、電極ワイヤ４５、４５ａとしてＪＩＳＺ３３１２および３１８３に規定されたワイヤが用いられる。このワイヤを用いて、ＪＩＳＺ３１８３に規定されたフラックス４４を溶接ワイヤ（電極ワイヤ）４５ａと組み合せて使用することにより、アークの安定化が図れ、溶融金属との化学冶金反応により、溶融金属の品質を向上させることができ、必要な性質を備えた溶融金属や溶接特性が得られ、安定で滑らかな溶接ビード面が形成される。残ったフラックス４４は図示しない吸引器等で回収され、再利用される。
【００６２】
なお、図１２において、符号４７は、ガスボンベであり、炭酸ガス１００％、もしくは少量のアルゴンやヘリウム、あるいは不活性ガスに炭酸ガス等の活性ガスを含むシールドガスを貯えており、溶接設備１０Ａでガスシールドアーク溶接を行なう場合に使用される。
【００６３】
図１４は、本実施形態で製造された矩形断面形状を有する箱形断面鋼管２１Ａは、角部２９の内側に矩形の裏当金３２を配置し、この裏当金３２の外側に形成された傾斜状開先２７ａ，２７ａを溶接部２６として溶接される構成としたものである。箱形断面鋼管２１Ａは、４枚の縦長の鋼板材２８（２８ａ〜２８ｄ）を備え、これらの鋼板材２８のうち、対向する幅広な１対の鋼板材２８ａ，２８ｃと、これらの対向面間に直交配置で組み合される幅狭な１対の鋼板材２８ｂ，２８ｄとをボックス状に組み合せて構成される。
【００６４】
各鋼板材２８（２８ａ〜２８ｄ）をボックス状の箱形に配置して角隅部の内面部位に矩形の裏当金３２をそれぞれ配置し、裏当金３２は鋼板材２８の角部に対向する角隅部の対向部位が必要に応じて切欠かれる。各鋼板材２８の傾斜状開先２７ａ，２７ａは、外側に向って拡開する傾斜面に形成され、開先角度θが３０°〜６０°のいずれかに構成され、図１２に示した溶接設備１０Ａを使用して、各鋼板材２８に形成される傾斜状開先２７ａ，２７ａをサブマージアーク溶接あるいはガスシールドアーク溶接により溶接していき、図１４に示す箱形断面鋼板２１Ａを構成する。
【００６５】
箱形断面鋼板２１Ａは、図１４に示すように、例えば、１辺が２００ｍｍ〜４００ｍｍの矩形形状に構成され、各鋼板材２８の厚さＴは、２０ｍｍ〜６０ｍｍに構成される。箱形断面鋼板２１Ａの各鋼板材２８（２８ａ〜２８ｃ）に構成される開先２７ａ，２７ａのルートギャップＳ２は０〜１０ｍｍ、裏当金３２の切欠は、各鋼板材２８の開先２７ａ，２７ａのルートギャップＳ２に対応する相当量に構成される。
【００６６】
このような本実施形態においても、柱梁仕口部を構成する箱形断面鋼管ｄの角部とその間に配置される箱形断面鋼管２１Ａの角部２９との間に食違い部が生じることがなく、加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【００６７】
箱形断面鋼管２１Ａとアール形状を持つ角形鋼管ｄの取り合い部において、角形鋼管ｄのアール部に対する突合せ継手の食違いを防止することができる。
【００６８】
また、箱形断面鋼管２１Ａに取り合う上下の角形鋼管ｄの板厚が相違する場合も箱形断面鋼管２１Ａの板厚を厚くする（増厚する）ことにより、板厚の相違を吸収することができる。
【００６９】
さらに、柱梁仕口部において、箱形断面鋼管２１Ａの板厚を上下に取り合う角形鋼管ｄの板厚に比べて厚くする（増厚する）ことにより、梁フランジの取り合い部のうちダイアフラムを省略することができる。
【００７０】
［第４実施形態］（図１６）
図１６は、本発明の第４実施形態による溶接時の状態を示す平面図である。
【００７１】
本実施形態では、第１実施形態および第２実施形態で示した傾斜状の開先９，９と異なり、各角部をなす開先１９，１９により矩形状断面を有する箱形断面鋼管２１の角部２２の内面側、または箱形断面鋼管２１の一部または全ての角部２２の内側等に矩形の裏当金２３を配置し、この裏当金２３の外側に形成した開先１９，１９を溶接部２４として溶接する構成とした点にある。
【００７２】
具体的には、図１６に示したように、箱形断面鋼管２１を構成する４枚の縦長な鋼板材２８，…を備え、これらの鋼板材２８，…のうち、例えば幅広な１対の鋼板材２８，２８と、それらの対向面間に直交配置で組合せる幅狭な１対の対向する鋼板材２８，２８とを、それぞれ縦配置でボックス状に配置する。
【００７３】
そして、箱形に配置した状態において、各鋼板材２８，…の角隅部の内面部位に裏当金２３をそれぞれ配置し、図１に示した溶接設備１０を使用して、矩形状の箱形断面鋼管２１の角部の内面側、または箱形断面鋼管２１の一部または全ての角部２２の内側等に裏当金２３を配置し、この裏当金２３の外側に形成した開先１９，１９を溶接する。
【００７４】
他の構成および方法については第１実施形態を参照し、重複する説明は省略する。
【００７５】
このような本実施形態によっても、柱梁仕口部１３を構成する箱形断面鋼管ｄの角部とその間に配置される箱形断面鋼管２１の角部との間に食違い部が生じることがなく、加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【００７６】
そして、エレクトロスラグ溶接による溶接方法について、溶接線をできるだけ角部の内側の深い位置に形成し、角部の内側に溶接金属を十分に形成することにより、食い違いを確実に防止することができるようになる。
【００７７】
すなわち、箱形断面鋼管２１とアール形状を持つ角形鋼管ｄの取り合い部において、角形鋼管ｄのアール部に対する突合せ継手の食違いを防止することができる。
【００７８】
また、箱形断面鋼管２１に取り合う上下の角形鋼管ｄの板厚が相違する場合も箱形断面鋼管２１の板厚を厚くする（増厚する）ことにより、板厚の相違を吸収することができる。
【００７９】
さらに、柱梁仕口部において、箱形断面鋼管２１の板厚を上下に取り合う角形鋼管ｄの板厚に比べて厚くする（増厚する）ことにより、梁フランジの取り合い部のうちダイアフラムを省略することができる。
【００８０】
［第５実施形態］（図１７）
図１７は、本発明の第５実施形態による溶接時の状態を示す平面図である。
【００８１】
本実施形態は、裏当金２３の構成を第３実施形態とは異なる構成としたものである。すなわち、矩形状の箱形断面鋼管２１における各角部２２の溶接部２４内側に、横断面Ｌ字形の裏当金２３を各角部２２内角部側に対向する裏当金２３の凹部２５が箱形断面鋼管２１の角部外方に向う状態にして、取付けて固着し、この裏当金２３の箱形断面鋼管２１の表面側に凹部２５を形成する。
【００８２】
そして、この裏当金２３の凹部２５を含めて箱形断面鋼管２１の内部に一定深さに亘って溶接部２４を形成する。
【００８３】
他の構成および方法については第１実施形態を参照し、重複する説明は省略する。
【００８４】
このような本実施形態によっても、柱梁仕口部を構成する箱形断面鋼管２１の角部と、その間に配置される箱形断面鋼管２１の角部との間に食違い部が生じることがなく、加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【００８５】
［第６実施形態］（図１８）
図１８は、本発明の第６実施形態による箱形断面鋼管２１の角部溶接方法を示す平面図である。
【００８６】
図１８に示すように、本実施形態では、４枚の鋼板材２８，…を箱形断面構造として対向配置し、これらの鋼板材２８，…の各角部の内側にそれぞれ当板３０を配置する。そして、各鋼板材２８と当板３０とにより形成される放射方向外側の外面開口部に、図１に示した溶接トーチ１０ａを配置して、鋼板材２８同士を溶接部２６により溶接する。
【００８７】
このように、鋼板材２８の端縁部に傾斜状開先２７を形成し、これらの鋼板材２８の端縁部同士を接合して箱形断面鋼管２１として組合せる。そして、各対向縁部の傾斜状開先２７を、この箱形断面鋼管２１の板面に対して４５度に設定し、４５度傾斜の開先２７の板面間隔を一定として平行面とし、相互に溶接することにより箱形断面鋼管２１を構成する。
【００８８】
このような本実施形態によっても、柱梁仕口部を構成する箱形断面鋼管ｄの角部と、その間に配置される箱形断面鋼管２１の角部との間に食違い部が生じることがなく、加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【００８９】
［第７実施形態］（図１９〜図２２）
図１９は本発明の第７実施形態による水冷銅板を用いた箱形断面鋼管２１の角部溶接方法を実施するための溶接設備を示す平面図であり、図２０は図１９の側面図である。また、図２１は水冷銅板を用いた溶接設備の斜視図であり、図２２は図２１の平面図である。
【００９０】
本実施形態では、まず図１９および図２０に示すように、４枚の縦長な鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を４面箱形に向き合わせる（四角形ボックス柱状に配置する）。
【００９１】
そして、４枚の鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）の板幅方向に沿う縁部（両側端縁部）の角部外側に、横断面Ｌ字形の水冷銅板３１をその両辺間の凹状角部を向き合せて縦長に設置する。
【００９２】
この場合、図２１および図２２に示すように、水冷銅板３１は鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）の凹状角部との間に縦長で中空構造の角隅部をなしており、Ｌ字形の凹状側面には一定径のアール部を形成してある。
【００９３】
一方、各水冷銅板３１に対向する鋼板の内側角部の各１対の外側空間部には、この部分の外側を覆う裏当金３２を配置し、各角部間には隙間Ｇを形成する状態とする。
【００９４】
そして、この状態で、互いに隣接する鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ間の隙間を外側から覆うように水冷銅板３１を配置しておき、図１に示した溶接設備１０を適用して全ての角部を下端側から上端側に向けて同時溶接して溶接部３５を構成する。
【００９５】
本実施形態によっても、柱梁仕口部を構成する箱形断面鋼管２１（ｄ）の角部と、その間に配置される角形断面鋼管２１の角部との間に食違い部が生じることがなく、加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【００９６】
［第８実施形態］（図２３、図２４）
図２３は、本発明の第８実施形態による箱形断面鋼管２１の角部溶接を実施するための溶接方法を説明するための平面図であり、図２４は図２３の側面図である。
【００９７】
これらの図２３および図２４に示すように、本実施形態の角部溶接方法においては、箱形断面鋼管２１の周壁を構成するための手段として、箱形断面鋼管２１の外壁を構成する周辺部材としての４枚一組の鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）と、これらの内部に配置されて各鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を柱内部側から支持して剛性を確保するための平面視十字形（クロス状）に組立てた縦長な中心部材３３とを適用する。
【００９８】
すなわち、周辺配置の各鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）のうち、互いに一方向で対向する鋼板１ａと１ｃとの対向面にはそれぞれ裏当金２３が設けられている。
【００９９】
また、上記の鋼板１ａと１ｃとの対向面に対して直交する方向で互いに対向する鋼板１ｂと１ｄとの対向面にも、それぞれ裏当金２４が設けられている。
【０１００】
このように、本実施形態においては、図２３および図２４に示すように、柱外壁を構成する周辺部材については互いに対向する面の両端部近傍に裏当金２３が一組の幅広な鋼板１ａ，１ｃと、これらに直交する配置で設けられた一組の幅狭な鋼板１ｂ，１ｄとによってボックス形状の柱材（箱形断面鋼管２１）を構成する。
【０１０１】
そして、互いに対向する鋼板１ａと１ｃ、および鋼板１ｂと１ｄとにより柱外壁を構成し、柱内部には平面視十字形（クロス状）に組立てた縦長な中心部材３３を配設して、この中心部材３３を縦横二方向で対向する鋼板１ａと１ｃ、および鋼板１ｂと１ｄを、それぞれ内側から支持する構成を適用する。
【０１０２】
なお、各鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）の形状および寸法等については、種々選択することが可能である。すなわち、互いに対向する鋼板１ａと１ｃ、および鋼板１ｂ，１ｄとにより柱外壁を構成し、柱内部には平面視十字形（クロス状）に組立てた縦長な中心部材３３を配設して、この中心部材３３を縦横二方向で対向する鋼板１ａと１ｃ、および鋼板１ｂと１ｄを、それぞれ内側から支持する構成とすることができる。
【０１０３】
本実施形態の方法によれば、鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを内側から保持固定することができ、また外側に第６実施形態と同様の方法を適用して、溶接を進行することができ、柱梁仕口部を構成する箱形断面鋼管２１の角部とその間に配置される角形鋼管の角部との間に食違い部が生じることがなく、加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【０１０４】
［第９実施形態］（図２５、図２６）
図２５は、第９実施形態による鉄骨柱の柱梁仕口部の構成部材を示す斜視図である。この図２５に示すように、この第９実施形態による柱梁仕口部１０１では、下部角形鋼管１０２と上部角形鋼管１０３との間に箱形断面鋼管１０４を配置し、これらを上下に組立て一体に溶接接合することによって構成されている。
【０１０５】
図２６は上述の溶接によって構成された柱梁仕口部１０１を示す角部の横断面図であり、柱梁仕口部１０１を上方から見た状態で示している。この図２６に示すように、下部角形鋼管１０２と上部角形鋼管１０３とは板厚が大きい平板状鋼材を組立て、角部が略直角状をなす構成としてある。一方、箱形断面鋼管１０４については、角部１０７がアール形状を有する円弧状曲面を有する構成とされている。
【０１０６】
このように構成された柱梁仕口部１０１のアール形状の角部（コーナ部）１０７は、下部角形鋼管１０２と上部角形鋼管１０３との間において、箱形断面鋼管１０４の角部１０７に対して当該アール形状の内側部分が、箱形断面鋼管１０４の内側にずれた配置となり、このアール形状部分の下部角形状部分が下部角形鋼管１０２の内側角部に一部表出し、食違い部１０８が生じる状態となる場合がある。
【０１０７】
そこで、本実施形態では、４枚の矩形状鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を箱形に組合せ、前記各鋼板の側縁部同士を溶接することにより、鉄骨性における柱梁仕口部１０１の四面組立箱形断面を有する角形鋼管１０４を形成する角部の溶接方法であって、両側縁部に開先を形成した前記各鋼板１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を縦型に配置して当該側縁同士を隣接させ、前記各鋼板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの互いに隣接する側縁部間に溶接トーチ１０をそれぞれ配置し、これらの溶接トーチ１０を下方から上方に移動させて全ての角部を同時にエレクトロスラグ溶接またはエレクトロスラグガス・アーク溶接する。
【０１０８】
本実施形態によれば、柱梁仕口部１０１を構成する角形鋼管１０２，１０３の角部とその間に配置される箱形断面鋼管１０４の角部との間に食違い部が生じることがなく、加工が簡易となり、かつ作業能率を向上することができる。
【０１０９】
また、溶接を実施する際に、溶接線をできるだけ角部に配置し、角部のより内側に溶接金属を形成することで従来発生していた食い違いを防止することができる。
【０１１０】
すなわち、上下部の角形鋼管１０２，１０３とアール形状を持つ箱形断面鋼管１０４の取り合い部において、角形鋼管１０２，１０３と箱形断面鋼管１０４のアール部に対する突合せ継手の食違いを防止することができる。
【０１１１】
また、箱形断面鋼管１０４に取り合う上下の角形鋼管１０２，１０３の板厚が相違する場合も箱形断面鋼管１０２，１０３の板厚を大きくする（増厚する）ことにより、板厚の相違を吸収することができる。
【０１１２】
また、柱梁仕口部１０１において、箱形断面鋼管１０４の板厚を上下に取り合う角形鋼管１０２，１０３の板厚に比べて厚くする（増厚する）ことにより、梁フランジの取り合い部のうちダイアフラムを省略することができる。
【０１１３】
また、複数の鋼板を溶接により接合して中空箱形の柱梁仕口部１０１を形成する箱形断面鋼管の柱梁仕口部溶接方法、特にエレクトロスラグ溶接による溶接方法おいて、角部の内側に溶接金属を形成する開先形状の工夫により、溶接線をできるだけ角部に配置することができ、これにより食い違いを防止することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）  鋼板
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  溶接ワイヤ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  袋状収納具
４ａ，４ｂ  支持台
５  ガイドローラ
６  ガイドチューブ
８ａ  スタートタブ
８ｂ  エンドタブ
９  開先
１０  溶接設備
１１  閉止材
１２  溶接部
１３  柱梁仕口部
１４，１５，１６  鉄骨柱（箱形断面鋼管や角形断面鋼管）
１７  梁
１８  下面板
１９  開先
２１  箱形断面鋼管
２２  角部
２３  裏当金
２４  溶接部
２５  凹部
２６  溶接部
２７  開先
２８  鋼板材
２９  角部
３０  当板
３１  水冷銅板
３２  裏当金
３３  中心部材
３４  冷却用水通水孔
４０  溶接機
４１  ワイヤ送給装置
４３  溶接トーチ
４４  フラックス
４５  溶接ワイヤ（電極ワイヤ）
１０１  柱梁仕口部
１０２  下部角形鋼管
１０３  上部角形鋼管
１０４  箱形断面鋼管
２０１  通しダイアフラム
２０２  上部角形鋼管
２０３  下部角形鋼管
Ｓ１  隙間
θ  開先角度
ｃ  隙間幅
【図１】
2014024092.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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