(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状のウェブと、この上方および下方の面にそれぞれ溶接される上フランジおよび下フランジとを備える断面Ｈ型柱状に形成された溶接Ｈ型鋼において、
組み立て精度が要求される鉄骨構造に適用すべく、前記ウェブおよび前記上下フランジの長手方向に対して略垂直なＨ型の両端面を工場内で予め仕上加工して、該両端面のそれぞれの前記長手方向に対する直角度を１．５ｍｍ以下に形成したことを特徴とする溶接Ｈ型鋼。
【請求項２】
請求項１記載の溶接Ｈ型鋼において、
前記ウェブと各フランジとがそれぞれ本溶接される部分に完全溶込み溶接部が形成されていることを特徴とする溶接Ｈ型鋼。
【請求項３】
帯状のウェブ、帯状の上フランジ、および帯状の下フランジを所定の寸法に裁断加工する第１工程と、
前記下フランジの一側の面に前記ウェブの一側の面を載置し断面逆Ｔ型になるように仮溶接により固定する第２工程と、
その後前記上フランジの一側の面に前記ウェブの他側の面を載置し全体として断面Ｈ型になるように仮溶接により固定する第３工程と、
前記ウェブと前記上フランジとから形成される断面Ｔ型および前記ウェブと前記下フランジとから形成される断面逆Ｔ型の両隅を長手方向に沿ってそれぞれ本溶接し、前記ウェブと各フランジとを一体として形成する第４工程とを有する溶接Ｈ型鋼の製造方法において、
前記第４工程は、組み立て精度が要求される鉄骨構造に適用すべく、前記ウェブと各フランジとを一体として形成したあと引き続き、前記一体形成された溶接Ｈ型鋼の長手方向の両端部を前記ウェブおよび前記上下フランジの長手方向に対して略垂直に裁断加工して、溶接Ｈ型鋼の裁断加工された両端面の前記長手方向に対する直角度を１．５ｍｍ以下にする工程をさらに含むことを特徴とする溶接Ｈ型鋼の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の溶接Ｈ型鋼の製造方法において、
前記第４工程は、前記一体形成された溶接Ｈ型鋼の長手方向の両端部を前記ウェブおよび前記上下フランジの長手方向に対して略垂直に裁断加工したあと引き続き、前記ウェブおよび前記上下フランジの長手方向に対して所定長さに、かつ略垂直に複数分割して裁断加工する工程をさらに含むことを特徴とする溶接Ｈ型鋼の製造方法。
【請求項５】
請求項３記載の溶接Ｈ型鋼の製造方法において、
前記第１工程は、前記ウェブを所定の寸法に裁断加工した後、前記ウェブの各フランジと本溶接される側の角部を長手方向に沿って面取加工する工程をさらに備えることを特徴とする溶接Ｈ型鋼の製造方法。
【請求項６】
請求項３または４のいずれかに記載の溶接Ｈ型鋼の製造方法において、
前記第３工程は、前記ウェブと各フランジとが全体として断面Ｈ型になるように固定された後、その長手方向の両端面であって前記ウェブと上下フランジとから形成されるＴ型および逆Ｔ型の部分に、該部分が長手方向に延設されるように断面Ｔ型および逆Ｔ型の帯状のエンドタブがそれぞれ取り付けられる工程をさらに備えることを特徴とする溶接Ｈ型鋼の製造方法。
【請求項７】
請求項３乃至５のいずれかに記載の溶接Ｈ型鋼の製造方法において、
前記第４工程は、本溶接の際に使用するフラックスを予め乾燥させる工程を含むことを特徴とする溶接Ｈ型鋼の製造方法。
【請求項８】
請求項３乃至６のいずれかに記載の溶接Ｈ型鋼の製造方法において、
前記ウェブと各フランジとがそれぞれ本溶接され断面Ｈ型に形成された後、これらの構成部材に生じた溶接歪みを矯正する第５工程をさらに備えることを特徴とする溶接Ｈ型鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、建築用構造部材として鉄骨構造若しくは鉄骨鉄筋コンクリート構造の柱、または梁などに使用される溶接Ｈ型鋼に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より、Ｈ型鋼として、熱間圧延加工されるもの（圧延Ｈ型鋼）と鋼帯から切り出したウェブとフランジとを溶接接合して製造されるもの（溶接Ｈ型鋼）がある。これらのＨ型鋼のうち、圧延Ｈ型鋼の寸法およびその許容差についてはＪＩＳ規格（日本工業標準規格）に定められているが、溶接Ｈ型鋼の寸法およびその許容差についてはＪＩＳ規格に規定されていない。そこで、溶接Ｈ型鋼の製造者は、通常、ＪＩＳ規格に準拠して、溶接Ｈ型鋼の寸法およびその許容差を定めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＪＩＳ規格では、圧延Ｈ型鋼の両端面（裁断加工面）の長手方向に対する直角度などの許容差を粗く設定しているので、ＪＩＳ規格の寸法許容差に準拠して製造された溶接Ｈ型鋼は、現場において建築構造部材などの梁としてそのまま組み付けることができない場合がある。そのため、その両端面の再加工または組み付ける方向の修正などをその現場で行う必要がある。その結果、施工作業が遅延し、さらにはコストアップになる虞がある。
【０００４】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、極めて仕上げ寸法精度が高く、現場における組み立てなどの施工作業を容易にすることができる溶接Ｈ型鋼の提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、帯状のウェブと、この上方および下方の面にそれぞれ溶接される上フランジおよび下フランジとを備える断面Ｈ型柱状に形成された溶接Ｈ型鋼において、組み立て精度が要求される鉄骨構造に適用すべく、前記ウェブおよび前記上下フランジの長手方向に対して略垂直なＨ型の両端面を工場内で予め仕上加工して、当該両端面のそれぞれの前記長手方向に対する直角度を１．５ｍｍ以下に形成したことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、溶接Ｈ型鋼の長手方向の両端面がウェブおよび上下フランジの長手方向に対して略垂直に加工されているので、溶接Ｈ型鋼の長さおよび長手方向に対する直角度に対する誤差を小さくすることができる。また、このような処理をした複数の溶接Ｈ型鋼を梁および柱などの建築構造部材として鉄骨構造物に用いることにより、現場において溶接Ｈ型鋼の長手方向の両端面を再加工せずにそのまま接合することができる。さらには、上記のような処理をした溶接Ｈ型鋼の端面同士を合わせるのみで所定の寸法および水平度を得ることができるので、これらの相互位置関係を調整しなくてよい。その結果、溶接Ｈ型鋼の組み立て時間を短縮することができる。
【０００７】
また、本発明は、ウェブと各フランジとがそれぞれ本溶接される部分に完全溶込み溶接部を形成してもよい。これにより、ウェブと各フランジとの連結強度を大きくすることができる。
【０００８】
本発明は、帯状のウェブ、帯状の上フランジ、および帯状の下フランジを所定の寸法に裁断加工する第１工程と、下フランジの一側の面にウェブの一側の面を載置し断面逆Ｔ型になるように仮溶接により固定する第２工程と、その後上フランジの一側の面にウェブの他側の面を載置し全体として断面Ｈ型になるように仮溶接により固定する第３工程と、ウェブと上フランジとから形成される断面Ｔ型およびウェブと下フランジとから形成される断面逆Ｔ型の両隅を長手方向に沿ってそれぞれ本溶接し、ウェブと各フランジとを一体として形成する第４工程とを有する溶接Ｈ型鋼の製造方法において、前記第４工程は、組み立て精度が要求される鉄骨構造に適用すべく、前記ウェブと各フランジとを一体として形成したあと引き続き、前記一体形成された溶接Ｈ型鋼の長手方向の両端部を前記ウェブおよび前記上下フランジの長手方向に対して略垂直に裁断加工して、溶接Ｈ型鋼の裁断加工された両端面の前記長手方向に対する直角度を１．５ｍｍ以下にする工程をさらに含むことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、一体形成された溶接Ｈ型鋼の長手方向の両端部を長手方向に対して略垂直に裁断加工するので、溶接Ｈ型鋼の長手方向の長さおよび裁断加工された両端面の長手方向に対する直角度に対する精度をそれぞれ高くすることができる。また前記第４工程は、前記一体形成された溶接Ｈ型鋼の長手方向の両端部を前記ウェブおよび前記上下フランジの長手方向に対して略垂直に裁断加工したあと引き続き、前記ウェブおよび前記上下フランジの長手方向に対して所定長さに、かつ略垂直に複数分割して裁断加工する工程をさらに含んでもよい。これにより、所定長さで、両端面が長手方向に対して略垂直な溶接Ｈ型鋼を複数製作することが可能となる。
【００１０】
また、本発明は、上記第１工程において、ウェブを所定の寸法に裁断加工した後、ウェブの各フランジと本溶接される側の角部を長手方向に沿って面取加工する工程をさらに備えてもよい。このように、ウェブと各フランジとを本溶接される前に、ウェブの各フランジと本溶接される側の面取加工を行うことにより、ウェブを各フランジとが完全溶込み溶接され、ウェブと各フランジとが溶接金属を介して完全に連結させることができる。特に、ウェブの板厚が１９ｍｍ以上の場合には、ウェブの面取加工を行うことにより、ウェブおよび各フランジとの接合面が溶接のアーク（電弧）に直接接触するので、ウェブおよび各フランジとの接合面を溶融状態にすることができる。これにより、ウェブと各フランジとの完全溶込み溶接を確実に行うことができる。その結果、ウェブと各フランジの連結強度が向上する。
【００１１】
ここで、「完全溶込み溶接」とは、ウェブと各フランジの接合部分が共に溶融され、溶接金属を介して金属組織学的に接合される溶接をいう。
【００１２】
なお、ウェブと各フランジの連結強度が十分に得られるのであれば、部分溶込み溶接を使用しても構わない。ここで、「部分溶込み溶接」とは、ウェブと各フランジとの接合面の一部が溶融し、溶接金属を介して接合する溶接をいう。
【００１３】
また、本発明は、上記第３工程において、ウェブと各フランジとが全体として断面Ｈ型になるように固定された後、その長手方向の両端面であってウェブと上下フランジとから形成されるＴ型および逆Ｔ型の部分に、該部分が長手方向に延設されるように断面Ｔ型および逆Ｔ型の帯状のエンドタブがそれぞれ取り付けられる工程をさらに備えてもよい。
【００１４】
この場合、一側のエンドタブの断面Ｔ型の一隅から本溶接を開始し、これに連続したウェブと上フランジまたは下フランジとの一隅を本溶接し、これに連続した他側のエンドタブの一隅を本溶接して完了する。さらに、残りの３つの隅部についても本溶接を行い、全ての本溶接が完了した後、ウェブおよび各フランジの長手方向の両端の一部とともに全てのエンドタブを裁断加工する。このようにエンドタブをウェブおよび各フランジに延設し、エンドタブを含めて本溶接することにより、本溶接の開始部分と終了部分とに発生しやすい溶接不良の発生を防止することができる。
【００１５】
なお、ここでは、エンドタブをウェブと各フランジとに取り付ける工程を備えているが、本発明に係る溶接Ｈ型鋼のサイズが小さい場合にはエンドタブを設けなくてもよい。すなわち、溶接不良が発生しやすい溶接Ｈ型鋼の長手方向の両端部を直接裁断加工することにより溶接不良の発生を防止することができる。併せて、溶接Ｈ型鋼の長手方向の両端面を長手方向に略垂直にすることもできる。
【００１６】
また、本発明は、上記第４工程において、本溶接の際に使用するフラックスを予め乾燥させる工程を含むこともできる。
【００１７】
本溶接の際に使用するフラックスを予め乾燥することにより、水分中の水素分子による溶接不良の発生を防止することができる。ここで、「フラックス」とは、ガラス系の粉末であり、溶接時、溶接金属などの酸化を防止する。
【００１８】
また、本発明は、ウェブと各フランジとがそれぞれ本溶接され断面Ｈ型に形成された後、これらの構成部材に生じた溶接歪みを矯正する第５工程をさらに備えることもできる。
【００１９】
上記のように、ウェブと各フランジとがそれぞれ本溶接され断面Ｈ型に形成された後、これらの構成部材に生じた溶接歪みを矯正することにより、各フランジとウェブとの取り付け角度を一層正確に垂直にすることができる。具体的には、プレス矯正機、または点加熱法および線加熱法を用いて溶接歪みの矯正が行われ、寸法精度の高い溶接Ｈ型鋼を製造することができる。その結果、該溶接Ｈ型鋼は、梁および柱などの構造部材としてそのまま鉄骨構造物に用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
別紙図面に基づいて、本発明に係る溶接Ｈ型鋼の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る溶接Ｈ型鋼の斜視図である。なお、説明の都合上、図１の矢符が示す上下方向、前後方向および左右方向をそれぞれ上下方、前後方、左右方と称する。また、前後方向を長手方向と称する。
【００２２】
本発明に係る溶接Ｈ型鋼１は、帯状の上フランジ１０、帯状の下フランジ１１、および帯状のウェブ１２を備えており、該ウェブ１２の上方および下方の面に上フランジ１０の下面および下フランジ１１の上面をそれぞれ本溶接することによって全体としてＨ型の断面を形成している。また、溶接Ｈ型鋼１の前方および後方の端面１４は、長手方向に対して正確な垂直面となっている（その直角度は、１．５ｍｍ以下）。この端面１４は、後述するように、例えば、帯鋸盤を用いた機械加工により形成することができる。
【００２３】
さらに詳細には、ウェブ１２の下面が下フランジ１１の上面の左右方向の略中央部に当接され、前方視逆Ｔ型の断面を形成している。ウェブ１２と下フランジ１１とから形成される逆Ｔ型の左右の隅部には、これらの長手方向の全長に亘って溶接部１３が形成され、該溶接部１３がウェブ１２と下フランジ１１とを接合している。同様に、ウェブ１２の上面には、上フランジ１０の下面の左右方向の略中央部に当接され、前方視Ｔ型の断面を形成している。そして、ウェブ１２と上フランジ１０とから形成されるＴ型の左右の隅部には、これらの長手方向の全長に亘って溶接部１３が形成され、該溶接部１３が、ウェブ１２と下フランジ１１とを接合している。
【００２４】
この構成によれば、溶接Ｈ型鋼１の寸法精度が高い。特に、端面１４の直角度が非常に高い。従って、これを現場において建築用構造部材などに使用するとき、再加工を要せずそのまま使用することができる。また、複数の溶接Ｈ型鋼１を柱または梁として接合する場合、これらの端面同士を接合することにより柱または梁の真直度または水平度が容易に得られる。
【００２５】
次に、上述の溶接Ｈ型鋼１の製造方法について図２に基づいて説明する。
【００２６】
定尺寸法の板状体（図示せず）から図２（ａ）に示す所定の寸法のウェブ１２が裁断加工される。
【００２７】
その後、図２（ｂ）が示すように、ウェブ１２の上下方の面と左右方の面とから形成される角部が面取加工される。これにより、ウェブ１２の上部および下部に開先部１２ａが形成される。例えば、図１に示したウェブ１２の板厚ｔ１が１９ｍｍ以上の場合、ウェブ１２の上部の開先部１２ａは、右上方の前記角部の頂点から左方に１／３ｔ１と右上方の前記角部の頂点から下方に１／３ｔ１とを直線的に前記角部を面取加工し、同様に左上方の前記角部も面取り加工することにより形成される。同様にウェブ１２の下部の前記角部についても面取加工されることによりウェブ１２の下部の開先部１２ａが形成される。このように、開先部１２ａを付すことにより、後述の本溶接において完全溶込み溶接を容易に行うことができる。なお、ここでは、ウェブ１２に開先部１２ａを付す場合について示しているが、図１に示した板厚ｔ１または溶接方法によっては、ウェブ１２に開先部１２ａを設けなくてもよい。さらに、ここでは板厚１９ｍｍを基準としているが、該基準は溶接方法などにより変更することも可能である。
【００２８】
上記のように面取加工したウェブ１２の下部は、下フランジ１１の上面の略中央部に前方視逆Ｔ型に載置され、ウェブ１２の下部と下フランジ１１の上面とから形成される左右方の隅部が長手方向に数カ所仮溶接され、ウェブ１２の下部が下フランジ１１の上面に固定される。なお、仮溶接の熱影響によりウェブ１２と下フランジ１１とが歪まないようにするため、ウェブ１２の下部と下フランジ１１の上面とが仮溶接された仮溶接部１３ａは、長手方向に一定間隔で配されている。この状態を図２（ｃ）が示している。このようにすることにより、前記隅部の長手方向全体を本溶接する前に、ウェブ１２と下フランジ１１との直角度および接合する位置などを調整することができる。
【００２９】
さらに、ウェブ１２の下部が下フランジ１１の上面に固定されたものの上下が反転された後、ウェブ１２の上部が下方に向いて予め準備してある上フランジ１０の上面の略中央部に載置され、ウェブ１２と各フランジ１０、１１とが全体として前方視Ｈ型に形成される。その後、ウェブ１２の上部と上フランジ１０とから形成される左右方の隅部が長手方向に数カ所仮溶接され、ウェブ１２の上部が上フランジ１１の上面に固定される。これにより、仮溶接状態の溶接Ｈ型鋼１が形成される。この状態を図２（ｄ）が示している。
【００３０】
また、仮溶接状態の溶接Ｈ型鋼１の前方および後方の端面の上部および下部には、Ｔ型または逆Ｔ型の端面が形成されており、これらの端面に、帯状のフランジ用タブ１５と帯状のウェブ用タブ１６から形成されるＴ型または逆Ｔ型のエンドタブ１７がそれぞれ延設される。その状態を図２（ｅ）が示している。具体的には、まず、上フランジ１０にフランジ用タブ１５が連続した面を形成するように延設され、該フランジ用タブ１５の上面に載置されウェブ１２から延設されるようにウェブ用タブ１６がウェブ１２およびフランジ用タブ１５に仮溶接される。なお、各タブ１５、１６の板厚は、本溶接時の熱の伝導等を配慮してウェブ１２の板厚と同等であるが、各タブのその他の寸法は本溶接に特に影響を与えないので、取り扱い容易なサイズに定められている。例えば、幅２００ｍｍ、奥行き２００ｍｍの板状体が使用される。従って、各タブ１５、１６のサイズは、ウェブ１２および各フランジ１０、１１のサイズには依存しない。
【００３１】
そして、エンドタブ１７が仮溶接状態の溶接Ｈ型鋼１のＴ型または逆Ｔ型の端面に取り付けられた後、エンドタブ１７の右方の隅部の前方端部から本溶接が開始され、ウェブ１２下部と上フランジ１０の上面とから形成される右方の隅部を前方から後方に向けて本溶接され、さらに、仮溶接状態の溶接Ｈ型鋼１の後方端面に取り付けられたエンドタブ１７（図示せず）の右方の隅部を本溶接する。これにより、ウェブ１２下部と上フランジ１０の上面との右方の隅部に溶接部１３が形成される。同様に、残りのウェブ１２と上下フランジとから形成される隅部も本溶接される。この場合の本溶接において、ウェブ１２とこれに当接する各フランジ１０、１１との接合面は共に溶融し、溶接金属を介して金属組織学的に接合される完全溶込み溶接が行われることが望ましい。これにより、ウェブ１２と各フランジ１０、１１の連結強度を高くすることができる。但し、ウェブ１２と各フランジ１０、１１との接合強度が十分得られるので有れば、部分溶け込み溶接としても構わない。
【００３２】
なお、このような溶接方法として一般的にサブマージアーク溶接などが使用される。また、図２（ｅ）では示していないが、溶接不良が起こらないように溶接棒およびフラックスが鉛直下方に向けて本溶接できるように仮溶接溶接Ｈ型鋼１を傾けてもよい。さらに、水分による溶接不良を防止する観点からフラックスは予め乾燥したものを使用することが望ましい。
【００３３】
ところで、ここでは、仮溶接状態の溶接Ｈ型鋼１の長手方向の両端面にエンドタブ１７を取り付けた後、ウェブ１２と各フランジ１０、１１とを本溶接しているが、溶接不良を防止することができるので有れば特にこの方法に限定するものではない。例えば、仮溶接状態の溶接Ｈ型鋼１のサイズが小さい場合には、サイズの大きな溶接Ｈ型鋼に比べて裁断加工量が少ないので、仮溶接状態の溶接Ｈ型鋼１の両端面にエンドタブ１７を取り付けず、その長手方向の両端部を厚く裁断加工することもできる。
【００３４】
このように製造された溶接Ｈ型鋼１は、溶接歪みにより、ウェブ１２が各フランジ１０、１１に対して傾いた状態に、または各フランジ１０、１１が断面視傘折れ状態になる場合がある。そこで、上記の本溶接が完了した後、溶接Ｈ型鋼１の溶接歪みを除去するため、プレス矯正機、または点加熱法および線状加熱法を用いて溶接Ｈ型鋼１の形状を矯正する。
【００３５】
溶接Ｈ型鋼１の溶接歪みを除去した後、図２（ｆ）に示すように、溶接Ｈ型鋼１を右方に倒し、両フランジ１０、１１の外側の面をプレス（図示せず）などで押圧し固定する。その後、図２（ｇ）中の一点鎖線が示すように、溶接Ｈ型鋼１の両端部ＣＵ−ＣＵをウェブ１２の中心ＣＬ−ＣＬに対して略垂直に裁断加工する。ここで、図２（ｇ）は、図２（ｆ）に示す溶接Ｈ型鋼１を右側から視た側面図である。なお、溶接Ｈ型鋼１の両端部ＣＵ−ＣＵの裁断加工に際して、帯鋸盤、ガス裁断加工機、レーザ裁断加工機またはウオータジェット裁断加工機などを使用することができる。
【００３６】
さらに、両端部ＣＵ−ＣＵを裁断した溶接Ｈ型鋼１を長手方向に対して所定の長さに複数分割することもできる。この際、溶接Ｈ型鋼１の分割面は、上記と同様、ウェブ１２の中心ＣＬ−ＣＬに対して略垂直に裁断加工される。その結果、長手方向の長さの異なる複数の略同じ断面形状を有する溶接Ｈ型鋼１を製作する際、エンドタブ１７をそれぞれの長手方向の長さに対応する溶接Ｈ型鋼１の両端面に取り付けなくてもよい。これにより、溶接Ｈ型鋼１を製作する際のエンドタブ１７の取り付けおよび裁断工程が省略され、製作工程が短縮するとともに溶接不良などの発生を防ぎ高い品質を維持することができる。
【００３７】
上記のような一連の工程により、溶接Ｈ型鋼１の長手方向の両端部が裁断加工されることにより長手方向に対して略垂直な両端面１４を製造することができる。また、溶接歪みの矯正を行うことにより、図１に示した高さＨ、長さＬ、および幅Ｗの寸法精度の高い溶接Ｈ型鋼１を製造することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係る溶接Ｈ型鋼は、両端部を長手方向に対して略垂直に裁断加工して長手方向に対して略垂直な両端面を形成することにより、極めて高い仕上寸法精度を得ることができる。その結果、現場における組み立てなどの施工作業を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶接Ｈ型鋼の斜視図である。
【図２】本発明に係る溶接Ｈ型鋼の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１    溶接Ｈ型鋼
１０    上フランジ
１１    下フランジ
１２    ウェブ
１４    端面
【図１】
0003598298.tif 000002
【図２】
0003598298.tif 000003