(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱部材と、
ウエブとそのウエブの上端部側および下端部側に設けられた上フランジおよび下フランジとでＨ型の断面が形成された梁部材と、
前記ウエブの上端部を前記柱部材側で一部切り欠いて形成された上スカラップと、
前記ウエブの下端部を前記柱部材側で一部切り欠いて形成された下スカラップと、
前記柱部材の側面と前記上フランジの端面との突合せ溶接によって形成され、溶接金属部と裏当て金とからなる上部完全溶け込み溶接部と、
前記柱部材の側面と前記下フランジの端面との突合せ溶接によって形成され、溶接金属部と裏当て金とからなる下部完全溶け込み溶接部と、
前記下スカラップの前記下フランジに当接する下スカラップ底から前記柱部材側、前記柱部材と反対側および前記ウエブの厚さ方向の両側に、肉盛溶接によって形成された下部肉盛溶接部とを備え、
前記上部完全溶け込み溶接部では、前記裏当て金が前記上スカラップ側にあることを特徴とする柱梁溶接継手。
【請求項２】
前記下部完全溶け込み溶接部では、前記溶接金属部が前記下スカラップ側にあり、
前記下部肉盛溶接部の前記ウエブ側への脚長（Ｌａ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下フランジ側への脚長（Ｌｄ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであり、
前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材側への長さ（Ｌｃ）は、前記溶接金属部の頂上部を越える長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）の３倍以上の長さであることを特徴とする請求項１に記載の柱梁溶接継手。
【請求項３】
前記下部完全溶け込み溶接部では、前記裏当て金が前記下スカラップ側にあり、
前記下部肉盛溶接部の前記ウエブ側への脚長（Ｌａ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下フランジ側への脚長（Ｌｄ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであり、
前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材側への長さ（Ｌｃ）は、前記裏当て金の幅中央部を越える長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）の３倍以上の長さであることを特徴とする請求項１に記載の柱梁溶接継手。
【請求項４】
前記上スカラップの前記上フランジに当接する上スカラップ底から前記柱部材側、前記柱部材と反対側および前記ウエブの厚さ方向の両側に、肉盛溶接によって形成された上部肉盛溶接部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の柱梁溶接継手。
【請求項５】
前記上部肉盛溶接部の前記ウエブ側への脚長（Ｌａ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであって、かつ、前記上部肉盛溶接部の前記上フランジ側への脚長（Ｌｄ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであり、
前記上部肉盛溶接部の前記上スカラップ底から前記柱部材側への長さ（Ｌｃ）は、前記裏当て金の幅中央部を越える長さであって、かつ、前記上部肉盛溶接部の前記上スカラップ底から前記柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）の３倍以上の長さであることを特徴とする請求項４に記載の柱梁溶接継手。
【請求項６】
柱部材と、
ウエブとそのウエブの上端部側および下端部側に設けられた上フランジおよび下フランジとでＨ型の断面が形成された梁部材と、
前記ウエブの下端部を前記柱部材側で一部切り欠いて形成された下スカラップと、
前記柱部材の側面と前記上フランジの端面との突合せ溶接によって形成され、溶接金属部と２つの裏当て金とからなる上部完全溶け込み溶接部と、
前記柱部材の側面と前記下フランジの端面との突合せ溶接によって形成され、溶接金属部と裏当て金とからなる下部完全溶け込み溶接部と、
前記下スカラップの前記下フランジに当接する下スカラップ底から前記柱部材側、前記柱部材と反対側および前記ウエブの厚さ方向の両側に、肉盛溶接によって形成された下部肉盛溶接部とを備え、
前記上部完全溶け込み溶接部では、２つの前記裏当て金が前記ウエブの上端部を挟むように接合されていることを特徴とする柱梁溶接継手。
【請求項７】
前記下部完全溶け込み溶接部において、裏当て金に接合した溶接金属部は、前記下スカラップ側にあり、
前記下部肉盛溶接部の前記ウエブ側への脚長（Ｌａ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下フランジ側への脚長（Ｌｄ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであり、
前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材側への長さ（Ｌｃ）は、前記溶接金属の頂上部を越える長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）は、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）の３倍以上の長さであることを特徴とする請求項６に記載の柱梁溶接継手。
【請求項８】
請求項１、２、３、６、７のいずれか一項に記載の柱梁溶接継手の製造方法であって、
前記柱部材の側面と前記上フランジの端面、および、前記柱部材の側面と前記下フランジの側面とを突合せ溶接して、前記上部完全溶け込み溶接部および前記下部完全溶け込み溶接部を形成する梁端部突合せ溶接工程と、
前記梁端部突合せ溶接工程の終了後、下フランジ側に肉盛溶接を行って、前記下部肉盛溶接部を形成する肉盛溶接工程と、を含むことを特徴とする柱梁溶接継手の製造方法。
【請求項９】
請求項４または５に記載の柱梁溶接継手の製造方法であって、
前記柱部材の側面と前記上フランジの端面、および、前記柱部材の側面と前記下フランジの側面とを突合せ溶接して、前記上部完全溶け込み溶接部および前記下部完全溶け込み溶接部を形成する梁端部突合せ溶接工程と、
前記梁端部突合せ溶接工程の終了後、上フランジ側および下フランジ側に肉盛溶接を行って、前記上部肉盛溶接部および前記下部肉盛溶接部を形成する肉盛溶接工程と、を含むことを特徴とする柱梁溶接継手の製造方法。
【請求項１０】
請求項１、２、３、６、７のいずれか一項に記載の柱梁溶接継手の製造方法であって、
既存建築物から前記下部完全溶け込み溶接部を露出させる準備工程と、
前記準備工程の終了後、下フランジ側に肉盛溶接を行って、前記下部肉盛溶接部を形成する肉盛溶接工程と、を含むことを特徴とする柱梁溶接継手の製造方法。
【請求項１１】
請求項４または５に記載の柱梁溶接継手の製造方法であって、
既存建築物から前記上部完全溶け込み溶接部および前記下部完全溶け込み溶接部を露出させる準備工程と、
前記準備工程の終了後、上フランジ側および下フランジ側に肉盛溶接を行って、前記上部肉盛溶接部および前記下部肉盛溶接部を形成する肉盛溶接工程と、を含むことを特徴とする柱梁溶接継手の製造方法。
【請求項１２】
前記肉盛溶接工程では、Ｃ≧０．１５質量％、Ｍｎ≧２．０質量％、Ｎｉ≧３．０質量％、Ｃｒ≧３．０質量％のうち１つ以上を含有する溶接材料を用いて、肉盛溶接を行うことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の柱梁溶接継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物の柱梁溶接継手およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルディングなどの建築構造物の構造材料にはコンクリートや鋼が用いられている。そして、建築構造物の構造様式としては、柱部材に角形あるいは円形の鋼管、梁部材にＨ型鋼を用いて、柱部材と梁部材の直交部を溶接あるいはボルトによって強固に接合する鉄骨ラーメン構造形式が最も多く普及している。
【０００３】
地震国では建築構造物の耐震性能の向上は大きな課題であり、阪神淡路大震災で見られたような揺れによる構造崩壊は人命を守るために最も避けなければならない現象である。したがって、耐震性能向上のために、様々な研究が行われており、地震エネルギーを吸収する制震・免震ダンパーの採用や、高い衝撃吸収エネルギー性能を有する柱・梁用鋼材や梁端溶接用溶接材料の採用などが挙げられる(例えば、特許文献１参照)。
また、柱部材と梁部材を直交部で接合する様式では、不連続面として直交接合部が応力集中箇所になり、早期に破壊しやすい事が知られている。そのため、ボトルネックである直交接合部の耐震性能向上も多く研究されている。
【０００４】
図２１に示すように、柱梁溶接継手１００Ｂにおいて、柱部材３１Ａに梁部材２を溶接接合するための工法としては、梁部材２のウエブ３にスカラップ６、７と呼ばれる空孔が設けられるスカラップ工法が一般的である。スカラップ６、７を設ける目的は、梁部材２の上下フランジ４、５と柱部材３１Ａを溶接接合して、溶接金属部１０と裏当て金１１とからなる上部完全溶け込み溶接部８Ａおよび下部完全溶け込み溶接部９Bを形成する際に、作業的にウエブ３が邪魔になるため、ウエブ３を部分的にくり抜く必要があるからである。しかし、スカラップ６、７は最も耐震性能を劣化させる要因になっていることが知られている。そして、地震時にかかる繰り返し応力によって、スカラップ６、７と上下フランジ４、５、特に下フランジ５とスカラップ７との境界部、いわゆるスカラップ底が最も高い応力集中箇所となり、早期に下フランジ５に亀裂発生し、梁部材２全体に伝播して崩壊に至らせる。
【０００５】
この問題を改善するために幾つもの研究がなされてきた。例えば、スカラップの形状改善である。以前はフランジに対してスカラップ底が直角に侵入する形状であったが、応力集中を緩和するため、現在は複合円型スカラップと言われる接触角をある程度小さくした形状が採用されている。また、スカラップ形状のさらなる改良も行われている（非特許文献１参照）。しかし、いずれもさほどの耐震性能向上効果は得られていない。
【０００６】
これに対して、応力集中箇所を存在させない理想的ディテールとして、スカラップを用いない、いわゆるノンスカラップ工法の採用も進みつつある（非特許文献１参照）。通常のスカラップ工法では裏当て金として長尺一枚板を溶接部底に取付けるところを、ノンスカラップ工法ではウエブを挟んで短尺二枚を両側に取付けることでウエブを残したままにする工法である。しかし、ノンスカラップ工法は、梁部材の外側からしか溶接できない短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３１９９６５６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「鉄骨工事技術指針・工場製作編」，２００７年改定版，日本建築学会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図２２に示すように、鉄骨の柱梁接合を部分的なブロック（柱梁溶接継手１００Ｂ）として工場内で製造する工場接合形式と呼ばれるディテールでは、（１）フランジの片側（上フランジ４）を梁部材２外側から柱部材３１Ａに下向溶接した後、（２）ブロック（柱梁溶接継手１００Ｂ）をクレーンなどで天地反転して、（３）逆側のフランジ（下フランジ５）を同じく梁部材２の外側から柱部材３１Ａに下向溶接することが可能である。そのため、図２５に示すように、両フランジ４、５の接合ディテールは、ウエブ３の中央線を挟んで上下対称となる。具体的には、上フランジ４の溶接接合部である上部完全溶け込み溶接部８Ａと、下フランジ５の溶接接合部である下部完全溶け込み溶接部９Ｂにおいては、両溶接部共に、裏当て金１１がスカラップ６、７側に接合された形態となる。また、図２２に示すように、この工場接合形式と呼ばれるディテールでは、両フランジ４、５の溶接接合をノンスカラップ工法で施工することが可能である。
【００１０】
一方、耐震性能向上のニーズとは別に、鉄骨にはコストダウンのニーズも大きい。工場で柱部材と梁部材を溶接接合してブロック（柱梁溶接継手）とし、トラックで運搬して建築現場で組み上げる工場接合形式は、現場でも梁部材同士の接合が必要となり、接合作業が二度手間になる事、また、占有体積が大きいのでトラックへの積載量が少なくなることで、コストが高くなりがちである。
【００１１】
そこで、梁部材の付いていないシンプルな柱部材を大量にトラックに乗せ、現場で柱部材と梁部材をボルト接合と組合せて計１回溶接することで柱梁溶接継手を得る現場混用接合形式（以下、現場接合形式）の採用がコスト低減目的で増えている（非特許文献１参照）。しかし、現場接合形式の場合、柱梁溶接継手の天地反転作業ができない。したがって、下側のフランジの溶接は梁部材内側から下向姿勢で溶接せざるを得ない。上向姿勢で梁部材外側から溶接することも原理的には可能であるが、開先内の上向姿勢溶接は視認性が悪く、重力によって溶接金属が垂れ落ちてしまい易いことから、極めて能率が悪く、実用的とは言えない。図２３に示すように、梁部材２の内側からの下向溶接姿勢では上述のとおり、ウエブ３が邪魔になって、溶接困難となる。
【００１２】
以上の理由により、現場接合形式では、図２４に示すように、両フランジ４、５の接合ディテールは梁部材２の中央線を挟んで上下非対称なディテールとなる。具体的には、上部完全溶け込み溶接部８Ａでは裏当て金１１がスカラップ６側に接合され、下部完全溶け込み溶接部９Ａでは溶接金属部１０がスカラップ７側に接合される形態となる。したがって、製造コストの安い現場接合形式では、下側のフランジに梁部材外側から溶接するノンスカラップ工法が適用できず、耐震性能が劣るという問題を抱える。
【００１３】
その他のニーズとして、これから建築する建築物だけでなく、既に建築済み、建築途中の建築物（以下、あわせて既存建築物）の柱梁溶接継手に対しても、耐震性能向上を目的とした改良（補修）工事を要求されることも多くなってきている。したがって、大がかりな工事とならない、容易で安価な補修で耐震性能が向上した柱梁溶接継手を製造できる工法も望まれていた。
【００１４】
そこで、本発明は、このような問題を解決すべく創案されたもので、その課題は、耐震性能に優れ、また、現場接合形式であっても既存建築物も含め容易で安価に補修できる柱梁溶接継手およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らはスカラップ有を前提とした耐震性能向上法を研究し、本発明に至った。スカラップの問題はスカラップ底の応力集中および接する梁部材のフランジ厚の板厚が薄く剛性が低いことに帰結する。そこで、スカラップ底周囲に適切に管理した肉盛溶接を施すことで、前記課題を解決した。
【００１６】
本発明に係る柱梁溶接継手は、柱部材と、ウエブとそのウエブの上端部側および下端部側に設けられた上フランジおよび下フランジとでＨ型の断面が形成された梁部材と、前記ウエブの上端部を前記柱部材側で一部切り欠いて形成された上スカラップと、前記ウエブの下端部を前記柱部材側で一部切り欠いて形成された下スカラップと、前記柱部材の側面と前記上フランジの端面との突合せ溶接によって形成され、溶接金属部と裏当て金とからなる上部完全溶け込み溶接部と、前記柱部材の側面と前記下フランジの端面との突合せ溶接によって形成され、溶接金属部と裏当て金とからなる下部完全溶け込み溶接部と、前記下スカラップの前記下フランジに当接する下スカラップ底から前記柱部材側、前記柱部材と反対側および前記ウエブの厚さ方向の両側に、肉盛溶接によって形成された下部肉盛溶接部とを備え、前記上部完全溶け込み溶接部では、前記裏当て金が前記上スカラップ側にあることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の柱梁溶接継手は、前記下部完全溶け込み溶接部において、前記溶接金属部が前記下スカラップ側にある現場接合形式では、前記下部肉盛溶接部の前記ウエブ側への脚長（Ｌａ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下フランジ側への脚長（Ｌｄ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであり、前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材側への長さ（Ｌｃ）が、前記溶接金属部の頂上部を越える長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）の３倍以上の長さであることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の柱梁溶接継手は、前記下部完全溶け込み溶接部において、前記裏当て金が前記下スカラップ側にある工場接合形式では、前記下部肉盛溶接部の前記ウエブ側への脚長（Ｌａ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下フランジ側への脚長（Ｌｄ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであり、前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材側への長さ（Ｌｃ）が、前記裏当て金の幅中央部を越える長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）の３倍以上の長さであることが好ましい。
【００１９】
前記構成によれば、本発明の柱梁溶接継手は、下部肉盛溶接部を備えることによって、その形状的作用により、下スカラップに作用する応力集中を周囲に分散させる。また、柱梁溶接継手は、既存建築物の柱梁溶接継手に下部肉盛溶接部をさらに加えるだけで得ることができるため、補修が容易で安価となる。
【００２０】
なお、スカラップ底への応力に対する抵抗力を増すという点では、単に、従来のＨ型鋼梁部材のフランジの設計厚さを高めれば、ある程度効果はある。しかしながら、梁部材としてのコストが大幅に増すこと、完全溶け込み溶接部の厚みも増して溶接材料の使用量が増加して能率低下に繋がること、応力分散効果が全く働かないので大きな地震力が作用した際にはフランジの脆性的破壊が起きやすいこと、かつ、建築済みや途中の建物（既存建築物）には適用できないことから、本発明の柱梁溶接継手に対して劣るものである。
【００２１】
また、柱梁溶接継手は、下部肉盛溶接部のウエブ側の脚長（Ｌａ）および下フランジ側の脚長（Ｌｄ）に、ウエブの厚さ（Ｔｗ）と同じ以上のすみ肉脚長の肉厚を増すことで、上下曲げ応力に対しての剛性を高めて破壊抵抗を大きくすることができる。
【００２２】
また、柱梁溶接継手は、下部肉盛溶接部の柱部材側への長さ（Ｌｃ）を、現場接合形式では溶接金属部の頂上部よりも柱部材側に延長すること、工場接合形式では裏当て金の幅中央部より柱部材側に延長することによって、接触角を小さくして応力集中を緩和するだけでなく、下部完全溶け込み溶接部における溶接金属部の余盛および裏当て金を応力緩和の有効厚として利用して、応力集中箇所の剛性を高めて破壊抵抗を大きくすることができる。さらに、現場接合形式では、下フランジやダイアフラムと裏当て金との間に不可避的に発生し、スカラップ底と共に亀裂発生源となりやすい狭隘なスリット部への応力集中を緩和することができる。
【００２３】
なお、柱梁溶接継手は、溶接金属部（現場接合形式の場合）あるいは裏当て金（工場接合形式の場合）を越えてさらに柱部材側に下部肉盛溶接部が延長された場合には、溶接金属部の余盛部や裏当て金の厚さが有効厚とはならないが、代わりに一般的にフランジ厚よりも厚いダイアフラム厚が有効厚として作用し、接触角もまたさらに小さくなって応力集中の緩和効果を高めることから、破壊を十分抑制することができる。
【００２４】
また、柱梁溶接継手は、下部肉盛溶接部の柱部材と反対側、つまり梁部材の長さ方向中央に向けての長さ（Ｌｂ）を、ウエブの厚さ（Ｔｗ）の３倍以上の長さとすることによって、応力集中を適度に分散させ、下部肉盛溶接部とウエブ界面に生じやすい亀裂の発生を抑制することができる。
【００２５】
本発明に係る柱梁溶接継手は、前記上スカラップの前記上フランジに当接する上スカラップ底から前記柱部材側、前記柱部材と反対側および前記ウエブの厚さ方向の両側に、肉盛溶接によって形成された上部肉盛溶接部をさらに備えることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の柱梁溶接継手は、前記上部肉盛溶接部の前記ウエブ側への脚長（Ｌａ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであって、かつ、前記上部肉盛溶接部の前記上フランジ側への脚長（Ｌｄ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであり、前記上部肉盛溶接部の前記上スカラップ底から前記柱部材側への長さ（Ｌｃ）が、前記裏当て金の幅中央部を越える長さであって、かつ、前記上部肉盛溶接部の前記上スカラップ底から前記柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）の３倍以上の長さであることが好ましい。
【００２７】
前記構成によれば、本発明の柱梁溶接継手は、上部肉盛溶接部をさらに備え、その上部肉盛溶接部の脚長、柱部材側への長さおよび柱部材と反対側への長さが所定範囲であることによって、上スカラップにおける応力集中を周囲に分散させると共に、応力集中箇所での剛性を高めて破壊抵抗を大きくすることできる。
【００２８】
本発明に係る柱梁溶接継手は、柱部材と、ウエブとそのウエブの上端部側および下端部側に設けられた上フランジおよび下フランジとでＨ型の断面が形成された梁部材と、前記ウエブの下端部を前記柱部材側で一部切り欠いて形成された下スカラップと、前記柱部材の側面と前記上フランジの端面との突合せ溶接によって形成され、溶接金属部と２つの裏当て金とからなる上部完全溶け込み溶接部と、前記柱部材の側面と前記下フランジの端面との突合せ溶接によって形成され、溶接金属部と裏当て金とからなる下部完全溶け込み溶接部と、前記下スカラップの前記下フランジに当接する下スカラップ底から前記柱部材側、前記柱部材と反対側および前記ウエブの厚さ方向の両側に、肉盛溶接によって形成された下部肉盛溶接部とを備え、前記上部完全溶け込み溶接部では、２つの前記裏当て金が前記ウエブの上端部を挟むように接合されていることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の柱梁溶接継手は、前記下部完全溶け込み溶接部において、裏当て金に接合した溶接金属部は、前記下スカラップ側にあり、前記下部肉盛溶接部の前記ウエブ側への脚長（Ｌａ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下フランジ側への脚長（Ｌｄ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）以上の長さであり、前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材側への長さ（Ｌｃ）が、前記溶接金属の頂上部を越える長さであって、かつ、前記下部肉盛溶接部の前記下スカラップ底から前記柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）が、前記ウエブの厚さ（Ｔｗ）の３倍以上の長さであることが好ましい。
【００３０】
前記構成によれば、本発明の柱梁溶接継手は、梁部材として上スカラップが形成されず下スカラップのみのウエブを使用し、そのウエブと上フランジとの溶接接合部である上部完全溶け込み溶接部が２つの裏当て金がウエブの上端部を挟むように接合されるノンスカラップ工法で作製されていることによって、上フランジ側全体に分散作用する地震応力に対してエネルギーを弾性変形、さらに大きな場合は塑性変形として吸収することが出来て、壊れにくくすることができる。また、下フランジ側では、下部肉盛溶接部を備えることによって、下スカラップ底での応力集中を周囲に分散させると共に、応力集中箇所での剛性を高めて破壊抵抗を大きくすることができる。
【００３１】
本発明に係る柱梁溶接継手の製造方法は、前記の柱梁溶接継手の製造方法であって、前記柱部材の側面と前記上フランジの端面、および、前記柱部材の側面と前記下フランジの側面とを突合せ溶接して、前記上部完全溶け込み溶接部および前記下部完全溶け込み溶接部を形成する梁端部突合せ溶接工程と、前記梁端部突合せ溶接工程の終了後、下フランジ側に肉盛溶接を行って、前記下部肉盛溶接部を形成する肉盛溶接工程と、を含むことを特徴とする。
【００３２】
本発明に係る柱梁溶接継手の製造方法は、前記の柱梁溶接継手の製造方法であって、前記柱部材の側面と前記上フランジの端面、および、前記柱部材の側面と前記下フランジの側面とを突合せ溶接して、前記上部完全溶け込み溶接部および前記下部完全溶け込み溶接部を形成する梁端部突合せ溶接工程と、前記梁端部突合せ溶接工程の終了後、上フランジ側および下フランジ側に肉盛溶接を行って、前記上部肉盛溶接部および前記下部肉盛溶接部を形成する肉盛溶接工程と、を含むことを特徴とする。
【００３３】
前記手順によれば、本発明の柱梁溶接継手の製造方法では、梁端部突合せ溶接工程を行うことによって、柱部材に梁部材が溶接接合され、肉盛溶接工程を行うことによって、下フランジ側の下スカラップを補強する下部肉盛溶接部、または、下スカラップと上フランジ側の上スカラップの両者を補強する下部肉盛溶接部および上部肉盛溶接部が形成される。
【００３４】
本発明に係る柱梁溶接継手の製造方法は、前記の柱梁溶接継手の製造方法であって、既存建築物から前記下部完全溶け込み溶接部を露出させる準備工程と、前記準備工程の終了後、下フランジ側に肉盛溶接を行って、前記下部肉盛溶接部を形成する肉盛溶接工程と、を含むことを特徴とする。
【００３５】
本発明に係る柱梁溶接継手の製造方法は、前記の柱梁溶接継手の製造方法であって、既存建築物から前記上部完全溶け込み溶接部および前記下部完全溶け込み溶接部を露出させる準備工程と、前記準備工程の終了後、上フランジ側および下フランジ側に肉盛溶接を行って、前記上部肉盛溶接部および前記下部肉盛溶接部を形成する肉盛溶接工程と、を含むことを特徴とする。
【００３６】
前記手順によれば、本発明の柱梁溶接継手の製造方法では、準備工程と肉盛溶接工程を行うことによって、既存建築物の下フランジ側の下スカラップを補強する下部肉盛溶接部、または、下スカラップと上フランジ側の上スカラップの両者を補強する下部肉盛溶接部および上部肉盛溶接部が形成される。
【００３７】
本発明に係る柱梁溶接継手の製造方法は、前記肉盛溶接工程では、Ｃ≧０．１５質量％、Ｍｎ≧２．０質量％、Ｎｉ≧３．０質量％、Ｃｒ≧３．０質量％のうち１つ以上を含有する溶接材料を用いて、肉盛溶接を行うことが好ましい。
【００３８】
前記手順によれば、本発明の柱梁溶接継手の溶接方法は、所定の溶接材料を用いて肉盛溶接工程を行うことによって、下部肉盛溶接部、または、下部肉盛溶接部および上部肉盛溶接部の強度が増加する。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の柱梁溶接継手によれば、優れた耐震性能を奏することができると共に、現場接合形式であっても既存建築物も含め容易で安価に補修できる。また、本発明の柱梁溶接継手の製造方法によれば、耐震性能に優れ、補修性にも優れた柱梁溶接継手を製造できる。
【００４０】
特に、本発明の柱梁溶接継手によれば、鉄骨柱梁継手特有の接合ディテールを利用して、すなわち、完全溶け込み溶接部の溶接金属部の余盛と裏当て金、あるいは、ダイアフラム厚を有効厚として利用することによって、スカラップ底への応力集中に対する抵抗力を増加させて、耐震性能を向上させることができる。さらに、本発明の柱梁溶接継手によれば、現場接合形式であってもスカラップ底での強度（剛性）を確保できるため、柱部材と梁部材の現場への搬送を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る柱梁溶接継手（現場接合形式）の構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）の他の形態を示すＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る柱梁溶接継手の下部肉盛溶接部、（ｃ）は柱梁溶接継手の上部肉盛溶接部の断面図、（ｄ）は（ａ）、（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｅ）は（ｃ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明に係る柱梁溶接継手の下部肉盛溶接部（現場接合形式）の作用を説明する説明図である。
【図４】本発明に係る柱梁溶接継手の下部肉盛溶接部（現場接合形式）の作用を説明する説明図である。
【図５】本発明に係る柱梁溶接継手の下部肉盛溶接部の作用を説明する説明図で、（ａ）は現場接合形式、（ｂ）は工場接合形式である。
【図６】本発明に係る柱梁溶接継手の下部肉盛溶接部の作用を示す説明図である。
【図７】本発明に係る柱梁溶接継手（工場接合形式）の構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｃ）は（ａ）の他の形態を示すＸ−Ｘ線断面である。
【図８】本発明に係る柱梁溶接継手（現場接合形式）の他の形態の構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図９】本発明に係る柱梁溶接継手（現場接合形式）の他の形態を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る柱梁溶接継手（現場接合形式）の他の形態を示す斜視図である。
【図１１】本発明に係る柱梁溶接継手の製造方法を示す工程フローである。
【図１２】本発明に係る柱梁溶接継手の他の製造方法を示す工程フローである。
【図１３】上下スカラップ工法で作製する溶接接合前の柱梁接合模擬構造体（現場接合形式）の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は梁部材内に挿入されたスティフナの側面図である。
【図１４】上下スカラップ工法で作製する溶接接合前の柱梁接合模擬構造体（工場接合形式）の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は梁部材内に挿入されたスティフナの側面図である。
【図１５】上下ノンスカラップ工法で作製する溶接接合前の柱梁接合模擬構造体（工場接合形式）の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は梁部材内に挿入されたスティフナの側面図である。
【図１６】上ノンスカラップ工法、下スカラップ工法で作製する溶接接合前の柱梁接合模擬構造体（現場接合形式）の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は梁部材内に挿入されたスティフナの側面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｈ）は本発明に係る柱梁溶接継手の下部肉盛溶接部の積層要領を示す図である。
【図１８】柱梁溶接継手の積荷実験方法を示す側面図である。
【図１９】積荷実験における荷重履歴を示す図である。
【図２０】（ａ）は積荷実験におけるスケルトン曲線を示し、（ｂ）は累積荷重変形の定義を示す図である。
【図２１】スカラップ工法で作製した従来の柱梁溶接継手（工場接合形式）の問題点を示す斜視図である。
【図２２】従来の柱梁溶接継手（工場接合形式）をノンスカラップ工法で作製する手順を示す斜視図である。
【図２３】従来の柱梁溶接継手（現場接合形式）をノンスカラップ工法で作製する際のも問題点を示す斜視図である。
【図２４】従来の柱梁溶接継手（現場接合形式）の構成を示す斜視図である。
【図２５】従来の柱梁溶接継手（工場接合形式）の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明に係る柱梁溶接継手の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
柱梁溶接継手は、柱部材と梁部材とを溶接接合することによって作製される。そして、柱梁溶接継手は、溶接接合が行われる場所によって、建築現場で溶接接合を行う現場接合形式と、工場で溶接接合が行われる工場接合形式との２形式がある。
【００４３】
＜柱梁溶接継手（現場接合形式）＞
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の実施形態の柱梁溶接継手１Ａは、柱部材３１Ａと、梁部材２と、上スカラップ６と、下スカラップ７と、上部完全溶け込み溶接部８Ａと、下部完全溶け込み溶接部９Ａと、下部肉盛溶接部１３と、を備える。
【００４４】
（柱部材）
柱部材３１Ａは、既存建築物のブロックである柱梁溶接継手に使用される柱部材が用いられる。そして、柱部材の構造形式は特に限定されないが、鋼管３３と、その鋼管３３との間に応力伝達を担う鋼板からなるダイアフラム３２を水平方向に挿入した外ダイアフラム構造（梁貫通方式とも呼ばれる）が好ましい。また、鋼管３３およびダイアフラム３２の水平方向の断面形状は、特に限定されないが、角形または円形が一般的である。なお、鋼管３３およびダイアフラム３２を構成する材料は、建築物の強度を保証できれば特に限定されず、例えば、４９０ＭＰａ級鋼、耐火鋼またはステンレス鋼が使用される。
【００４５】
（梁部材）
梁部材２は、鋼板からなるウエブ３と、そのウエブ３の上端部側および下端部側に設けられた上フランジ４および下フランジ５とでＨ型の断面が形成された、いわゆるＨ型鋼である。また、梁部材２に使用されるＨ型鋼には、圧延（ロールフォーミング）によってＨ型に一体設計される通称ロールＨと、フランジとウエブの平板同士をサブマージアーク溶接などの手段によってＨ型に組み立てられる通称ビルドＨとがある。本発明の梁部材２は、ロールＨ、ビルトＨのいずれでもよい。なお、梁部材２（ウエブ３、上下フランジ４、５）を構成する材料は、建築物の強度を保証できれば特に限定されず、例えば、４９０ＭＰａ級鋼、耐火鋼またはステンレス鋼が使用される。
【００４６】
（上スカラップ、下スカラップ）
上スカラップ６および下スカラップ７は、ダイアフラム３２の側面と上フランジ４および下フランジ５の端面とを溶接接合する際に、ウエブ３が溶接作業の邪魔にならないように形成されるもので、ウエブ３の上端部および下端部を柱部材３１Ａ（ダイアフラム３２）側で一部切り欠いて形成されたものである。また、上スカラップ６および下スカラップ７の形状は、溶接作業の邪魔にならないように形成されたものであれば特に限定されないが、非特許文献１に記載されたスカラップ形状が好ましい。なお、上スカラップ６および下スカラップ７の形状は、上下フランジ４、５に当接するスカラップ底での接触角が略直角の形状（非特許文献１、２１１頁、図４．８．６（ｃ）参照）、スカラップ底の接触角が小さい形状（非特許文献１、２１１頁、図４．８．６（ｂ）〜（ｅ）参照）のいずれでもよいが、複合円型スカラップ（非特許文献１、２１１頁、図４．８．６（ｂ）参照）が好ましい。
【００４７】
（上部完全溶け込み溶接部、下部完全溶け込み溶接部）
上部完全溶け込み溶接部８Ａおよび下部完全溶け込み溶接部９Ａは、ダイアフラム３２の側面と上フランジ４および下フランジ５の端面との突合せ溶接によって、ダイアフラム３２と上フランジ４および下フランジ５との間に形成されるものである。また、上部完全溶け込み溶接部８Ａおよび下部完全溶け込み溶接部９Ａは、それぞれ溶接金属部１０と裏当て金１１とからなる。
【００４８】
そして、柱梁溶接継手１Ａの接合形式が現場接合形式の場合には、上部完全溶け込み溶接部８Ａは、梁部材２の外側からの下向溶接によって形成されるため、上スカラップ６側には裏当て金１１が接合されている。また、下部完全溶け込み溶接部９Ａは、後記する工場接合形式の場合のように上フランジ４が接合された柱梁溶接継手１Ａを天地反転できず、梁部材２の内側からの下向溶接によって形成されるため、上部完全溶け込み溶接部８Ａとは異なり下スカラップ７側には溶接金属部１０が接合されている。したがって、上部完全溶け込み溶接部８Ａと下部完全溶け込み溶接部９Ａとは、ウエブ中央線を挟んで非対称なディテールとなる。また、裏当て金１１は、ウエブ３に形成された上スカラップ６または下スカラップ７を貫通して上フランジ４または下フランジ５の幅方向に沿って延びる長尺板からなる。
【００４９】
なお、上部完全溶け込み溶接部８Ａおよび下部完全溶け込み溶接部９Ａのそれぞれの強度は、建築物の強度を保証できれば特に限定されず、例えば、４９０ＭＰａ以上が好ましい。また、上部完全溶け込み溶接部８Ａおよび下部完全溶け込み溶接部９Ａの強度の制御は、突合せ溶接の溶接条件を制御することによって行われる。
【００５０】
（下部肉盛溶接部）
図２（ａ）、（ｄ）に示すように、下部肉盛溶接部１３は、下スカラップ７の下フランジ５に当接する下スカラップ底ＳＬから柱部材側（ダイアフラム３２側）、柱部材（ダイアフラム３２）と反対側およびウエブ３の厚さ方向の両側に、肉盛溶接によって形成された溶接金属部１３ａからなるものである。なお、下部肉盛溶接部１３は、単層の溶接金属部１３ａからなるものであってもよいが、多層の溶接金属部１３ａが積層されたものであることが好ましい。
【００５１】
図３に示すように、柱梁溶接継手１Ａは、下部肉盛溶接部１３を備えることによって、下スカラップ７に作用する応力が下スカラップ７と下部肉盛溶接部１３との接点で周囲に分散し、接点から鉛直下方への応力伝達が小さくなり、耐震性能が向上する。
また、下部完全溶け込み溶接部９Ａの裏当て金１１が梁部材（下フランジ５）の外側にある現場接合形式の柱梁溶接継手１Ａにおいては、下部肉盛溶接部１３を備えることによって、図示しないが、裏当て金１１と、ダイアフラム３２や下フランジ５との間に不可避的に形成されるスリット部への応力集中が防止され、亀裂発生が抑制される。
【００５２】
下部肉盛溶接部１３は、ウエブ３の厚さ方向の両側、すなわち、ウエブ３側および下フランジ５側の脚長（ＬａおよびＬｄ）、下スカラップ底ＳＬから柱部材側（ダイアフラム３２側）への長さ（Ｌｃ）、および、下スカラップ底ＳＬから柱部材（ダイアフラム３２）と反対側への長さ（Ｌｂ）が、以下の範囲であることが好ましい。なお、下部肉盛溶接部１３の脚長（ＬａおよびＬｄ）、柱部材側への長さおよび柱部材と反対側への長さの制御は、肉盛溶接の溶接条件を制御することによって行われる。
【００５３】
図２（ｄ）、図３、図４に示すように、下部肉盛溶接部１３では、下部肉盛溶接部１３のウエブ３側への脚長（Ｌａ）は、ウエブ３の厚さ（Ｔｗ）以上の長さであって、かつ、下部肉盛溶接部１３の下フランジ５側への脚長（Ｌｄ）がウエブ３の厚さ（Ｔｗ）以上の長さであること、すなわち、Ｌａ≧ＴｗかつＬｄ≧Ｔｗであることが好ましい。
【００５４】
柱梁溶接継手１Ａは、ウエブ３側の脚長（Ｌａ）が所定範囲であることによって、下スカラップ７と下部肉盛溶接部１３との接点から鉛直下方に作用する応力に対向する破壊抵抗（剛性）が大きくなって、耐震性能がさらに向上する。また、柱梁溶接継手１Ａは、下フランジ５側の脚長（Ｌｄ）が所定範囲であることによって、下スカラップ７と下部肉盛溶接部１３との接点から鉛直下方に作用する応力が分散されて逃げるため、下フランジ５に亀裂が発生するのを防止できる。
【００５５】
梁部材では、原材料としてのロールＨ型鋼、ビルドＨ型鋼のいずれでもウエブ３と下フランジ５の交点には元々小脚長のすみ肉形状部３ａが存在する。本発明の下部肉盛溶接部１３は、断面として、このすみ肉形状部３ａに上盛りする形となる。下部肉盛溶接部１３のうち、高さ方向、すなわちウエブ３側の脚長（Ｌａ）は、ウエブ３の厚さ（Ｔｗ）未満の長さであると、下スカラップ７と下部肉盛溶接部１３との接点から鉛直下方に作用する応力に対抗できる剛性（破壊抵抗）が確保できない。一方、下部肉盛溶接部１３のうち、横方向、すなわち下フランジ５側の脚長（Ｌｄ）は、ウエブ３の厚さ（Ｔｗ）未満の長さであると、下スカラップ７と下部肉盛溶接部１３との接点から鉛直下方に作用する応力を分散させて逃がす効果が小さく、下フランジ５に亀裂を容易に発生させる可能性がある。なお、ウエブ３側の脚長（Ｌａ），下フランジ５側の脚長（Ｌｄ）は、どちらも上限を設ける必要性は無いが、ウエブ３側の脚長（Ｌａ）と下フランジ５側の脚長（Ｌｄ）は同じ長さとするのが最も理想的である。
【００５６】
図２（ａ）、図５（ａ）に示すように、下部肉盛溶接部１３では、下スカラップ底ＳＬから柱部材（ダイアフラム３２）側への長さ（Ｌｃ）は、下部完全溶け込み溶接部９Ａの溶接金属部１０の頂上部を越える長さであることが好ましい。これによって、柱梁溶接継手１Ａは、溶接金属部１０の余盛部１０ａの厚さと裏当て金１１の厚さを応力に対向する有効厚Ｔとして使うことができるため、剛性が大きくなる。また、柱梁溶接継手１Ａは、下部肉盛溶接部１３の接触角θも小さくなるため、応力集中が緩和される。その結果、柱梁溶接継手１Ａは、耐震性能がさらに向上する。
【００５７】
柱部材側への長さ（Ｌｃ）が、溶接金属部１０の頂上部に届かない、すなわち、下スカラップ底ＳＬから溶接金属部１０の頂上部までの距離未満であると、下部肉盛溶接部１３の接触角θが大きくなり、かつ、溶接金属部１０の余盛部１０ａの厚さを有効厚Ｔとして最大限に利用することができない。その結果、下部肉盛溶接部１３と下部完全溶け込み溶接部９Ａあるいは下フランジ５との接点で応力集中が高くなり、また、有効厚Ｔの肉厚不足によって剛性が不足して、応力によって破断が発生しやすくなり、十分な耐震性能の向上効果が得られない。
【００５８】
下部肉盛溶接部１３は、その柱部材側への長さ（Ｌｃ）が溶接金属部１０を越えてさらに延長され、ダイアフラム３２に達した場合でも、溶接金属部１０の余盛部１０ａや裏当て金１１は有効厚Ｔとして作用しないが、一般的に下フランジ５の厚さよりも大きいダイアフラム３２の厚さが有効厚Ｔとして作用し、かつ、接触角θもさらに小さくなるため、応力集中が緩和され、耐震性能の向上効果は高くなる。柱部材側への長さ（Ｌｃ）をさらに延長すると最終的には柱部材３１Ａの鋼管３３（図１（ｂ）参照）の側面に達するが、耐震性能としての短所は生じない。
【００５９】
図２（ａ）、図６に示すように、下部肉盛溶接部１３は、下スカラップ底ＳＬから柱部材（ダイアフラム３２）と反対側への長さ（Ｌｂ）が、ウエブ３の厚さ（Ｔｗ）の３倍以上の長さであることが好ましい（Ｌｂ≧３×Ｔｗ）。これによって、柱梁溶接継手１Ａは、下部肉盛溶接部１３と下スカラップ７との接点からの応力ベクトルが、下部肉盛溶接部１３（ウエブ３）の長さ方向に向かって作用し、進む間にエネルギーが十分吸収されて減衰し、ウエブ３や下フランジ５の破断を防止できるため、結果として大きな耐震性能向上効果が得られる。
【００６０】
柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）が、ウエブ３の厚さ（Ｔｗ）の３倍未満（Ｌｂ＜３×Ｔｗ）であると、下部肉盛溶接部１３と下スカラップ７の接点からの応力ベクトルの一部は減衰せずに下部肉盛溶接部１３の止端部に沿って鉛直下方に回り込むように作用し、ウエブ３や下フランジ５を破断が発生しやすくなる。したがって、耐震性能の改善効果は小さい。柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）は、大きいほど効果が高く、Ｌｂ≧５×Ｔｗであれば、さらに耐震性能は向上する。柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）はさらに長くても良いが、施工労力と費用がかかること、耐震性能の向上効果の上がり方が飽和することから、実用的では無くなる。柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）は、３×Ｔｗ≦Ｌｂ≦１０×Ｔｗで十分である。
【００６１】
＜柱梁溶接継手（工場接合形式）＞
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の実施形態の柱梁溶接継手１Ｂは、柱部材３１Ａと、梁部材２と、上スカラップ６と、下スカラップ７と、上部完全溶け込み溶接部８Ａと、下部完全溶け込み溶接部９Ｂと、下部肉盛溶接部１３と、を備える。
なお、柱部材３１Ａ、梁部材２、上スカラップ６および下スカラップ７は、前記第１の実施形態の柱梁溶接継手１Ａ（図１（ａ）、（ｂ）参照）の場合と同様である。
【００６２】
（上部完全溶け込み溶接部、下部完全溶け込み溶接部）
上部完全溶け込み溶接部８Ａと、下部完全溶け込み溶接部９Ｂとは、ダイアフラム３２の側面と上フランジ４および下フランジ５の端面との突合せ溶接によって形成され、ウエブ中央線を挟んで上下対称的なディテールとなること以外は、前記第１の実施形態の柱梁溶接継手１Ａの場合と同様である。具体的には、上部完全溶け込み溶接部８Ａは、梁部材２の外側からの下向溶接によって形成されるため、上スカラップ６側には裏当て金１１が接合されている。また、下部完全溶け込み溶接部９Ｂは、工場接合形式の場合には上フランジ４が接合された柱梁溶接継手１Ｂを天地反転でき、梁部材２の外側からの下向溶接によって形成されるため、上部完全溶け込み溶接部８Ａと同様に下スカラップ７側には裏当て金１１が接合されている。
【００６３】
（下部肉盛溶接部）
図２（ｂ）、（ｄ）に示すように、下部肉盛溶接部１３は、下スカラップ底ＳＬから柱部材側（ダイアフラム３２側）、柱部材（ダイアフラム３２）と反対側およびウエブ３の厚さ方向の両側に肉盛溶接によって形成され、柱部材側への長さ（Ｌｃ）の好ましい範囲が異なること以外は、前記第１の実施形態の柱梁溶接継手１Ａの場合と同様である。
【００６４】
図２（ｂ）、図５（ｂ）に示すように、下部肉盛溶接部１３では、下スカラップ底ＳＬから柱部材（ダイアフラム３２）側への長さ（Ｌｃ）が、裏当て金１１の幅中央部を越える長さであることが好ましい。これによって、柱梁溶接継手１Ｂは、溶接金属部１０の余盛部１０ａの厚さと裏当て金１１の厚さを応力に対向する有効厚Ｔとして使うことができるため、剛性が大きくなる。また、柱梁溶接継手１Ｂは、下部肉盛溶接部１３の接触角θも小さくなるため、応力集中が緩和される。その結果、柱梁溶接継手１Ｂは、耐震性能がさらに向上する。
【００６５】
柱部材側への長さ（Ｌｃ）が、裏当て金１１の幅中央部に届かない、すなわち、下スカラップ底ＳＬから裏当て金１１の幅中央部までの距離未満であると、溶接金属部１０の余盛部１０ａの厚さの有効厚Ｔとしての効果を最大限得ることができない。裏当て金１１は一般的に平板形状なので、幅中央部に届かなくても一見良さそうであるが、通常の突き合わせ溶接で形成される下部完全溶け込み溶接部９Ｂのディテールでは、裏当て金１１の幅中央部がほぼ逆サイドの余盛部１０ａの頂上部に一致する。したがって、余盛部１０ａの厚さを最大限活用するには、間接的管理として、裏当て金１１の幅中央部を目安にできる。また、裏当て金１１の幅中央部に届かなければ、下部肉盛溶接部１３の接触角θが大きいので、下部肉盛溶接部１３と裏当て金１１あるいは下フランジ５との接点で高い応力集中と、有効厚Ｔの肉厚不足による剛性不足により、応力によって破断しやすく、十分な耐震性能向上効果が得られない。
【００６６】
下部肉盛溶接部１３は、裏当て金１１を越えてさらに延長して、柱部材のダイアフラム３２に達した場合でも、裏当て金１１や溶接金属部１０の余盛部１０ａは有効厚Ｔとして作用しないが、一般的に下フランジ５の厚さよりも大きいダイアフラム３２の厚さが有効厚Ｔとして作用し、かつ、さらに接触角θが小さくなるので、応力集中が緩和されて、耐震性能向上効果が高くなる。また、下部肉盛溶接部１３は、さらに延長すると最終的には柱部材３１Ａの鋼管３３（図７（ｂ）参照）の側面に達するが耐震性能として短所は生じない。
【００６７】
図１（ｃ）、図２（ｃ）、（ｅ）に示すように、現場接合形式の柱梁溶接継手１Ａは、ウエブ３の上フランジ４側に上部肉盛溶接部１２をさらに備えることが好ましい。同様に、図２（ｃ）、（ｅ）、図７（ｃ）に示すように、工場接合形式の柱梁溶接継手１Ｂにおいても、ウエブ３の上フランジ４側に上部肉盛溶接部１２をさらに備えることが好ましい。
【００６８】
（上部肉盛溶接部）
上部肉盛溶接部１２は、上スカラップ６の上フランジ４に当接する上スカラップ底ＳＵから柱部材３１Ａ（ダイアフラム３２）側、柱部材３１Ａ（ダイアフラム３２）と反対側およびウエブ３の厚さ方向の両側に、肉盛溶接によって形成された溶接金属部１２ａからなるものである。なお、上部肉盛溶接部１２は、単層の溶接金属部１２ａからなるものであってもよいが、多層の溶接金属部１２ａを積層したものであることが好ましい。
【００６９】
また、図２（ｃ）、（ｅ）に示すように、上部肉盛溶接部１２は、下部肉盛溶接部１３と同様に（図２（ｂ）参照）、ウエブ３の厚さ方向の両側、すなわち、ウエブ３側および上フランジ４側への脚長（ＬａおよびＬｄ）がウエブ３の厚さ（Ｔｗ）以上の長さ、Ｌａ≧ＴｗかつＬｄ≧Ｔｗであって、上スカラップ底ＳＵから柱部材（ダイアフラム３２）側への長さ（Ｌｃ）が裏当て金１１の幅中央部を越える長さであって、かつ、上スカラップ底ＳＵから柱部材（ダイアフラム３２）と反対側への長さ（Ｌｂ）がウエブ３の厚さ（Ｔｗ）の３倍以上の長さ、Ｌｂ≧３×Ｔｗであることが好ましい。
【００７０】
現場接合形式の柱梁溶接継手１Ａおよび工場接合形式の柱梁溶接継手１Ｂにおいては、上部肉盛溶接部１２を備えることによって、上スカラップ６にかかる応力に対する抵抗力が増加し、耐震性能がさらに向上する。具体的には、柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂは、上部肉盛溶接部１２が所定形状を有することにより、上スカラップ６に作用する応力が上スカラップ６と上部肉盛溶接部１２との接点で周囲に分散し、接点から鉛直上方への応力伝達が小さくなり、耐震性能が向上する。
【００７１】
また、柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂは、上部肉盛溶接部１２のウエブ３側への脚長（Ｌａ）が所定範囲であることによって、上スカラップ６と上部肉盛溶接部１２との接点から鉛直上方に作用する応力に対抗する破壊抵抗（剛性）が大きくなって、耐震性能が向上する。また、柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂは、上部肉盛溶接部１２の上フランジ４側への脚長（Ｌｄ）が所定範囲であることによって、上スカラップ６と上部肉盛溶接部１２との接点から鉛直上方に作用する応力が分散されて逃げるため、上フランジ４に亀裂が発生するのを防止できる。
【００７２】
また、柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂは、上部肉盛溶接部１２の柱部材側への長さ（Ｌｃ）が所定範囲であることによって、溶接金属部１０の余盛部１０ａの厚さと裏当て金１１の厚さを応力に対抗する有効厚として使うことができるため、剛性が高くなる。また、柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂは、上部肉盛溶接部１２の接触角も小さくなるため、応力集中が緩和される。その結果、柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂは、耐震性能がさらに向上する。
【００７３】
また、柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂは、上部肉盛溶接部１２の柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）が所定範囲であることによって、上部肉盛溶接部１２と上スカラップ６との接点からの応力ベクトルが上部肉盛溶接部１２の長さ方向に向って作用し、進む間にエネルギーが十分吸収されて減衰し、ウエブ３や上フランジ４の破断を防止できるため、結果として大きな耐震性能向上効果が得られる。
【００７４】
＜柱梁溶接継手の他の実施形態＞
次に、本発明に係る柱梁溶接継手の他の実施形態について、説明する。
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第３の実施形態の柱梁溶接継手１Ｃ（現場接合形式）は、柱部材３１Ａと、梁部材２と、下スカラップ７と、上部完全溶け込み溶接部８Ｂと、下部完全溶け込み溶接部９Ａと、下部肉盛溶接部１３と、を備える。
【００７５】
柱梁溶接継手１Ｃは、その柱部材３１Ａ、下スカラップ７および下部肉盛溶接部１３は、前記第１の実施形態の柱梁溶接継手１Ａ（図１（ａ）、（ｂ）参照）と同様であるが、梁部材２および上部完全溶け込み溶接部８Ｂは、前記第１の実施形態の柱梁溶接継手１Ａと異なる。
【００７６】
（梁部材）
梁部材２は、前記柱梁溶接継手１Ａと同様に、ウエブ３とそのウエブ３の上端部側および下端部側に設けられた上フランジ４および下フランジ５とでＨ型の断面が形成されたＨ型鋼である。しかしながら、梁部材２のウエブ３は、前記柱梁溶接継手１Ａとは異なり、下端部の柱部材３１Ａ（ダイアフラム３２）側の一部には切り欠きによって下スカラップ７が形成されているが、上端部側にはスカラップが形成されていないものである。
【００７７】
（上部完全溶け込み溶接部）
上部完全溶け込み溶接部８Ｂは、前記柱梁溶接継手１Ａと同様に、柱部材３１Ａの側面と梁部材２（上フランジ４）の端面との突き合わせ溶接によって形成されたものである。しかしながら、柱梁溶接継手１Ｃは、ウエブ３の上端部側にスカラップが形成されていないため、いわゆるノンスカラップ工法で上部完全溶け込み溶接部８Ｂが形成される。したがって、上部完全溶け込み溶接部８Ｂは、前記柱梁溶接継手１Ａの上部完全溶け込み溶接部８Ａと異なり、溶接金属部１０と、その溶接金属部１０の底部にウエブ３の上端部を挟むように接合された２つの裏当て金１１とからなる。そして、柱梁溶接継手１Ｃの２つの裏当て金１１は、上フランジ４の幅方向に沿って延びる短尺板からなり、前記柱梁溶接継手１Ａの上スカラップ６を貫通して上フランジ４の幅方向に沿って延びる１つの長尺板からなる裏当て金１１と長さが異なる。
【００７８】
柱梁溶接継手１Ｃは、ウエブ３の上端部に応力集中箇所となりやすいスカラップが形成されていないため、上フランジ４側全体に分散作用する地震応力に対してエネルギーを弾性変形、さらに大きな場合は塑性変形として吸収することが出来て、壊れにくくすることができる。また、柱梁溶接継手１Ｃは、下フランジ５側には下部肉盛溶接部１３を備えるため、下フランジ５側の応力集中を周囲に分散させると共に、応力集中箇所の剛性を高めて破壊抵抗を大きくすることができる。その結果、柱梁溶接継手１Ｃは、耐震性能がさらに向上する。
【００７９】
図１、図７、図８に示すように、本発明に係る現場接合形式の柱梁溶接継手１Ａ、工場接合形式の柱梁溶接継手１Ｂ、ノンスカラップ工法で上フランジ４の溶接接合した柱梁溶接継手１Ｃは、ウエブ３のスカラップが形成されていない端面を、柱部材３１Ａの鋼管３３の側面にすみ肉溶接等で接合することが好ましい。なお、すみ肉溶接等の代わりにアタッチメントを取付け、ボルトで締結することもできる。また、柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、上部完全溶け込み溶接部８Ａおよび下部完全溶け込み溶接部９Ａ、９Ｂにおいて、上フランジ４および下フランジ５の幅方向の両側にエンドタブ１４を設けることが好ましい。
【００８０】
本発明に係る柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、図９、図１０に示すように、鋼管３３内にダイアフラム３２に設けた内ダイアフラム構造（柱貫通方式とも呼ばれる）の柱部材３１Ｂ、または、Ｈ型鋼からなる柱部材３１Ｃを用いてもよい。この場合、梁部材２は、ダイアフラム３２ではなく、鋼管３３の側面またはＨ型鋼側面に直接溶接接合される。
【００８１】
本発明に係る柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、既存建築物に使用されている柱梁溶接継手、例えば、図２４、図２５の柱梁溶接継手１００Ａ、柱梁溶接継手１００Ｂの下フランジ５（下スカラップ７）、または、上フランジ４（上スカラップ６）と下フランジ５（下スカラップ７）の両フランジ（両スカラップ）に、肉盛溶接によって肉盛溶接部（下部肉盛溶接部１３、または、上部肉盛溶接部１２と下部肉盛溶接部１３）を設けることで作製できる。したがって、本発明の柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、既存建築物から容易で安価な補修で作製できる。
【００８２】
＜柱梁溶接継手の製造方法＞
次に、本発明に係る柱梁溶接継手の製造方法について、詳細に説明する。なお、柱梁溶接継手の構成については、図１、図７、図８、図９、図１０を参照する。
図１１に示すように、本発明の柱梁溶接継手の第１の製造方法は、梁端部突合せ溶接工程Ｓ１と、肉盛溶接工程Ｓ２とを含み、前記工程Ｓ１、Ｓ２を行うことによって、図１、図７、図８、図９、図１０に示す耐震性能に優れた柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂ、１Ｃを製造することができる。以下、各工程について説明する。
【００８３】
（梁端部突合せ溶接工程）
梁端部突合せ溶接工程Ｓ１は、柱部材３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの側面に、梁部材２の上フランジ４の端面および梁部材２の下フランジ５の端面を突合せ溶接して、上部完全溶け込み溶接部８Ａ、８Ｂおよび下部完全溶け込み溶接部９Ａ、９Ｂを形成する工程である。
【００８４】
梁端部突合せ溶接工程Ｓ１において、現場接合形式では、梁部材２の上フランジ４側は、梁部材２の外側からスカラップ工法で下向溶接することによって上部完全溶け込み溶接部８Ａを形成する。また、梁部材２の下フランジ５側は、梁部材２の内側からスカラップ工法で下向溶接することで下部完全溶け込み溶接部９Ａが形成される。上部完全溶け込み溶接部８Ａと下部溶け込み溶接部９Ａとは、裏当て金１１の配置が梁部材中央線を挟んで上下非対称なディテールとなる（図１（ｂ）参照）。なお、梁部材２の上フランジ４側は、ノンスカラップ工法で下向溶接することで上部完全溶け込み溶接部８Ｂを形成してもよい（図８（ｂ）参照）。
【００８５】
梁端部突合せ溶接工程Ｓ１において、工場接合形式では、梁部材２の上フランジ４側は、梁部材２の外側からスカラップ工法で下向溶接することによって上部完全溶け込み溶接部８Ａを形成する。また、梁部材２の下フランジ５側は、溶接接合前の柱梁溶接継手１Ｂを天地反転（図２２参照）して、梁部材２の外側からスカラップ工法で下向溶接することで下部完全溶け込み溶接部９Ｂが形成される。上部完全溶け込み溶接部８Ａと下部完全溶け込み溶接部９Ｂとは、裏当て金１１の配置が梁部材中央線を挟んで上下対称なディテールとなる（図７（ｂ）参照）。
【００８６】
突合せ溶接において、溶接方法については、特に限定されず、ソリッドワイヤあるいはフラックス入りワイヤを用いたガスシールドアーク溶接法、被覆アーク溶接法、ティグ溶接法、セルフシールドアーク溶接法等が適用可能である。また、溶接材料についても、柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂ、１Ｃ（特に梁部材２）の強度として所定値以上（例えば、４９０ＭＰａ以上）を保障できれば特に限定されず、従来公知の溶接材料を用いる。さらに、溶接条件についても、前記強度が保障できるように、入熱、最大パス間温度等を制御して行う。
【００８７】
梁端部突合せ溶接工程Ｓ１では、柱部材３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの側面に上下フランジ４、５の端面を突合せ溶接すると共に、ウエブ３のスカラップが形成されていない端面を、柱部材３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの側面にすみ肉溶接等で接合することが好ましい。また、すみ肉溶接等の代わりにアタッチメントを取付け、ボルトで締結することもできる。なお、すみ肉溶接の溶接方法、溶接材料、溶接条件等は、前記突合せ溶接と同様である。
【００８８】
（肉盛溶接工程）
肉盛溶接工程Ｓ２は、梁端部突合せ溶接工程Ｓ１の終了後、下フランジ５側、または、上フランジ４側と下フランジ５側の両側に肉盛溶接を行って、下部肉盛溶接部１３、または、上部肉盛溶接部１２と下部肉盛溶接部１３の両肉盛溶接部を形成する工程である。
【００８９】
肉盛溶接において、溶接方法については、特に限定されず、ソリッドワイヤあるいはフラックス入りワイヤを用いたガスシールドアーク溶接法、被覆アーク溶接法、ティグ溶接法、セルフシールドアーク溶接法等が適用可能である。
【００９０】
溶接条件については、下部肉盛溶接部１３、または、上部肉盛溶接部１２と下部肉盛溶接部１３の両肉盛溶接部が、図２（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、スカラップ底（下スカラップ底ＳＬ、上スカラップ底ＳＵ）から柱部材（ダイアフラム３２）側、柱部材（ダイアフラム３２）と反対側およびウエブ３の厚さ方向の両側に形成されるように、入熱、最大パス間温度等を制御して行う。
【００９１】
肉盛溶接は、肉盛溶接部（下部肉盛溶接部１３、上部肉盛溶接部１２）の柱部材（ダイアフラム３２）側への長さ（Ｌｃ）、柱部材（ダイアフラム３２）と反対側への長さ（Ｌｂ）、ウエブ３側およびフランジ（下フランジ５、上フランジ４）側への脚長（Ｌａ、Ｌｄ）が、所定範囲となるように、入熱、最大パス間温度等を制御して行うことが好ましい。また、肉盛溶接は、多パス積層で行うことがさらに好ましい。
【００９２】
肉盛溶接は、図１７（ａ）〜（ｈ）に示すような積層要領で行うことが好ましい。図１７（ａ）に示すように、ウエブ３の下スカラップ底から柱部材３１Ａ側に肉盛溶接を行い、積層した下部肉盛溶接部１３を形成する。図１７（ｂ）に示すように、下スカラップ底からウエブ３の厚さ方向の両側に肉盛溶接を行い、積層した下部肉盛溶接部１３を形成する。図１７（ｃ）に示すように、下スカラップ底から柱部材３１Ａと反対側に肉盛溶接を行い、積層した下部肉盛溶接部１３を形成する。図１７（ｄ）に示すように、下スカラップ底から柱部材３１Ａ側に肉盛溶接を行い、積層した下部肉盛溶接部１３を形成する。図１７（ｅ）に示すように、下スカラップ底からウエブ３の厚さ方向の両側に肉盛溶接を行い、積層した下部肉盛溶接部１３を形成する。図１７（ｆ）に示すように、下スカラップ底から柱部材３１Ａと反対側に肉盛溶接を行い、積層した下部肉盛溶接部１３を形成する。図１７（ｇ）に示すように、下スカラップ底から柱部材３１Ａ側に肉盛溶接を行い、積層した下部肉盛溶接部１３を形成する。図１７（ｈ）に示すように、下スカラップ底からウエブ３の厚さ方向の両側に肉盛溶接を行い、積層した下部肉盛溶接部１３を形成し、下フランジ５側に積層した下部肉盛溶接部１３を形成する。なお、図１７（ａ）〜（ｈ）は、積層要領の一例を示すもので、本発明の積層要領は図１７（ａ）〜（ｈ）に限定されない。また、上部肉盛溶接部１２の積層要領は、前記した下部肉盛溶接部１３と同様である。
【００９３】
溶接材料については、特に限定されないが、梁部材２と同等以上の強度を有するものを用いることが好ましい。例えば、梁部材２（Ｈ型鋼）が４９０ＭＰａ級であれば、溶接材料も４９０ＭＰａ級以上、Ｈ型鋼が５９０ＭＰａ級であれば、溶接材料も５９０ＭＰａ級以上という具合である。その理由としては、肉盛溶接によって応力に対する剛性を高める目的があるが、肉盛溶接部（下部肉盛溶接部１３、上部肉盛溶接部１２）の溶接金属部１３ａ、１２ａが低強度では剛性を高める効果が小さくなるからである。材質面も同じであり、梁部材２として耐火鋼を用いれば、溶接材料も耐火鋼用溶接材料を、梁部材２としてステンレス鋼を用いれば、溶接材料も同等成分系のステンレス鋼用溶接材料を用いるのが好ましい。
【００９４】
以上の通り、溶接材料としては、一般的にはＨ型鋼と同等以上の材料を適用するのが普通であるが、さらに耐震性能向上あるいは風などによる長周期疲労亀裂への耐性を高めるために、特殊な溶接材料を積極的に用いることもできる。鋼のマルテンサイト変態による体積膨張効果を積極的に利用して、溶接部の引張残留応力を低減、あるいはさらに圧縮方向に変えることで、これらの性能を向上させる機能性溶接材料が開発されており、これを肉盛溶接部（下部肉盛溶接部１３、上部肉盛溶接部１２）に適用すればより高い耐震性能向上、耐疲労性向上が見込まれる。具体的には、溶接材料として、Ｃ≧０．１５質量％、Ｍｎ≧２．０質量％、Ｎｉ≧３．０質量％、Ｃｒ≧３．０質量％の一つ以上を有する溶接材料を用いれば、溶接金属部１３ａ、１２ａのマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ点が５００℃以下となり、引張残留応力の低減効果が起きる。
【００９５】
現場接合形式で溶接接合した肉盛溶接前の柱梁溶接継手に肉盛溶接を行う場合には、肉盛溶接前の柱梁溶接継手を天地反転することができないため、上フランジ４側への肉盛溶接は上向溶接となって肉盛溶接の難易度が高まるが、全姿勢溶接に適した溶接材料を用いることで難易度は低下する。
【００９６】
図１２に示すように、本発明に係る柱梁溶接継手の第２の製造方法は、準備工程Ｓ１１と、肉盛溶接工程Ｓ１２とを含み、前記工程Ｓ１１、Ｓ１２を行うことによって、既存建築物から容易かつ安価な補修で耐震性能に優れた柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂ、１Ｃを製造することができる。以下、各工程について説明する。
【００９７】
（準備工程）
準備工程Ｓ１１は、建築済みの建築物、または、建築中の建築物、すなわち、既存建築物から下部完全溶け込み溶接部９Ａ、９Ｂ、または、上部完全溶け込み溶接部８Ａ、８Ｂと下部完全溶け込み溶接部９Ａ、９Ｂを露出させる工程である。ここで、露出させるとは、建築済みの建築物にあっては、補修箇所の建築物の外壁等の一部を壊して、建築物（柱梁溶接継手）の完全溶け込み溶接部を露出させることを意味し、また、建築中の建築物にあっては、建築物（柱梁溶接継手）の中から補修すべき完全溶け込み溶接部を特定することを意味する。
【００９８】
（肉盛溶接工程）
肉盛溶接工程Ｓ１２は、第１の製造方法の肉盛溶接工程Ｓ２と同様である。
【実施例】
【００９９】
次に、本発明の実施例について、説明する。
まず、図１３〜１６に示すような柱梁接合模擬構造体を作製した。梁部材には４９０ＭＰａ級炭素鋼（ＳＮ４９０）からなるウエブ３（２１２ｔ×１０２５Ｌ×１６Ｗｍｍ、厚さＴｗ＝１６ｍｍ）と、ＳＮ４９０からなる上下フランジ４、５（１９ｔ×９９５Ｌ×２００Ｗｍｍ）とをすみ肉溶接したビルドＨ型鋼を用いた。柱部材には４９０ＭＰａ級であるＢＣＲ２９５の角形鋼管３３（１６ｔ×２５０□×２０５ｔｍｍ）に、４９０ＭＰａ級炭素鋼（ＳＮ４９０）からなるダイアフラム３２（２５ｔ×３００ｗ□ｍｍ）を周溶接した外ダイアフラム構造の柱部材を用いた。ウエブ３の上下スカラップ６、７は、非特許文献１（Ｐ２２７，図４．８．２０（１）参照）に従った形状とした（ｒ１＝３５ｍｍ、ｒ２＝１０ｍｍ、Ｌ＝１０ｍｍ）。また、ＳＳ４００またはＳＮ４００からなる２枚のスティフナ２１（１９ｔ×２１２Ｗ×９２Ｌ、半径１５ｍｍで切欠き）を梁部材の端部（柱部材と反対側）から１５５ｍｍの位置にすみ肉溶接した。なお、図１３は上下スカラップ工法で作製する柱梁接合模擬構造体（現場接合形式）、図１４は上下スカラップ工法で作製する柱梁接合模擬構造体（工場接合形式）、図１５は上下ノンスカラップ工法で作製する柱梁接合模擬構造体（工場接合形式）、図１６は上ノンスカラップ工法、下スカラップ工法で作製する柱梁接合模擬構造体（現場接合形式）である。
【０１００】
次に、上下フランジ４、５の端部に形成されたレ型開先（開先角度：３５°）を炭酸ガスシールドアーク溶接法で、溶接材料として４９０ＭＰａ級のソリッドワイヤ（ＪＩＳＺ３３１２、ＹＧＷ１１、１．２ｍｍ径）を使って、入熱２５〜３０ｋＪ／ｃｍ、最大パス間温度２５０℃に熱管理してスカラップ工法またはノンスカラップ工法で施工し、完全溶け込み溶接部を形成した。また、裏当て金１１は、図１３、図１４、図１６のスカラップ工法ではＳＳ４００からなる長尺の鋼板（９ｔ×２５Ｗ×２５０Ｌ）を用い、図１５、図１６のノンスカラップ工法ではウエブ３を挟むようにＳＳ４００からなる短尺の鋼板（９ｔ×２５Ｗ×１２０Ｌ）を２枚用いた。
【０１０１】
次に、表１に示すように肉盛溶接のパラメータを変えて、スカラップ底周囲の肉盛溶接を行い、試料Ｎｏ．１〜２６（柱梁溶接継手）を作製した。スカラップ底周囲の肉盛溶接は一部を除き、前記完全溶け込み溶接部と同じく、炭酸ガスシールドアーク溶接法を適用し、図１７（ａ）〜（ｈ）の要領で多層積層した。そして、図１３、図１４、図１６の柱梁接合構造体の下向溶接には４９０ＭＰａ級のソリッドワイヤ（ＪＩＳＺ３３１２、ＹＧＷ１１、１．２ｍｍ径）を使って、図１３、図１６の柱梁接合構造体（現場接合形式）の上フランジ４側の肉盛溶接については、ビードが垂れにくく、全姿勢溶接性に優れた炭酸ガスフラックス入りワイヤ（ＪＩＳＺ３３１３、Ｔ４９Ｊ０Ｔ１−１ＣＡ−Ｕ、１．２ｍｍ径）を使った。また、一部特殊なものとして水平すみ肉溶接用フラックス入ワイヤ（ＪＩＳＺ３３１３、Ｔ４９Ｊ０Ｔ１−０ＣＡ−Ｕ）、さらには、マルテンサイト変態を凝固過程で起こして体積膨張を起こし、引張残留応力を軽減する低変態温度溶接材料２種（表１のＬＴＴ（１）、ＬＴＴ（２））を用いた。いずれの溶接材料でも施工管理として、入熱３０ｋＪ／ｃｍ以下、最大パス間温度２５０℃以下に管理した。
【０１０２】
作製した試料Ｎｏ．１〜２９に対して、以下の手順で積荷実験を行い、耐震性能について評価した。また、既存建築物からの作製の可否についても評価した。それらの結果を表１に示す。
【０１０３】
（積荷実験）
図１８に示すように、試料に対して、２つの梁部材２の端部（スティフナ２１挿入部）を固定し、柱部材３１Ａの中央に油圧プレスで鉛直下方向の応力を付与した。図１８では試料Ｎｏ．１（比較例）の積荷実験を示したが、試料Ｎｏ．２〜２６の積荷実験でも同様である。応力付与を毎回天地反転させて行うことで、正負交番変形を起こさせた。具体的な載荷方法としては、梁部材２の端部での全塑性時の変形変位δｐを基準に取り、載荷振幅を１δｐ、２δｐ、４δｐ、６δｐ・・・と漸増させ正負交番とし、１δｐ以外の各振幅で２サイクル繰り返し、梁部材２が破断した時点で実験終了とした。載荷回数と振幅のイメージ（荷重履歴）を図１９に示す。
【０１０４】
繰り返し曲げを受ける梁部材２の荷重変位関係は図２０（ａ）のように表すことができ、梁部材２が発揮した最大耐力を上回る負荷領域をつなぎ合わせたものは骨格曲線（スケルトンカーブ、図２０（ｂ））と呼ばれる。この曲線から得られる塑性エネルギーＷＳを弾性エネルギー（Ｐｐ・δｐ）で除した値は累積荷重変形倍率ηｓと呼ばれ、地震時の変形能力を評価するために、良く用いられる指数である。本発明における耐震性能の評価もこのηｓを算出して定量化比較した。具体的には、ηｓが９以上であれば非常に耐震性能に優れる（表１では◎と記載）、ηｓが７以上９未満であれば耐震性能が良好（表１では○と記載）、ηｓが５以上７未満であれば耐震性能がやや良好（表１では△と記載）、ηｓが５未満であれば耐震性能が劣る（表１では×と記載）とした。
【０１０５】
【表１】
0005973968.tif 000002
【０１０６】
【表２】
0005973968.tif 000003
【０１０７】
表１に示すように、試料Ｎｏ．１〜４は、本発明の要件を満たさない比較例である。
具体的には、試料Ｎｏ．１（比較例）は、上下スカラップが設けられた現場接合形式の柱梁溶接継手である。施工能率が良く、コスト的に安いが、上部および下部肉盛溶接部を備えていないため、スカラップ底と裏当て金の両応力集中部から早期破断し、ηｓが５未満で耐震性能は最も低い。既存建築物の形式の一種である。
【０１０８】
試料Ｎｏ．２（比較例）は、上下スカラップが設けられた工場接合形式の柱梁継手である。梁部材の接合ディテールが上下対称となり、裏当て金が内側になるため、やや現場接合形式（試料Ｎｏ．１）よりも耐震性能は良いものの、上部および下部肉盛溶接部を備えていないため、スカラップ底の応力集中部から早期破断する事には変わりなく、ηｓが５未満で耐震性能は低い。既存建築物の形式の一種である。
【０１０９】
試料Ｎｏ．３（比較例）は、上フランジ側をノンスカラップとし、下フランジ側をスカラップとした現場接合形式の柱梁溶接継手である。上フランジ側のスカラップに起因した応力集中が消失するものの、下部肉盛溶接部を備えていないため、下フランジ側のスカラップ底がボトルネックとなるため、ηｓが５未満で全く耐震性能は改善していない。なお、既存建築物からの作製は不可能である。
【０１１０】
試料Ｎｏ．４（比較例）は、上下フランジ側をノンスカラップとした工場接合形式の柱梁溶接継手である。スカラップ底の応力集中が無いため、耐震性能は大幅に向上する。しかし、工場でしか作製できず、現場で高能率に施工することはできない。また、下フランジ側にスカラップが設けられている既存建築物をノンスカラップ化することは不可能である。
【０１１１】
表１、表２に示すように、試料Ｎｏ．５〜２６は、本発明の要件を満足する実施例である。
具体的には、試料Ｎｏ．５（実施例）は、上下スカラップが設けられた現場接合形式に対して、上部および下部肉盛溶接部を備えた柱梁溶接継手である。ただし、上部および下部肉盛溶接部の脚長（ＬａおよびＬｄ）が好適範囲であるウエブの厚さ（Ｔｗ）よりも小さいため、ηｓが５以上７未満で耐震性能はやや良好で、やや耐震性能が向上した程度であった。また、既存建築物からの作製は可能である。
【０１１２】
試料Ｎｏ．６（実施例）は、上下スカラップが設けられた工場接合形式に対して、上部および下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。ただし、上部および下部肉盛溶接部の柱部材側への長さ（Ｌｃ）が好適範囲である裏当て金幅中央部に満たないため、ηｓが５以上７未満で耐震性能はやや良好で、やや耐震性能が向上した程度であった。また、既存建築物からの作製は可能である。
【０１１３】
試料Ｎｏ．７（実施例）は、上下スカラップが設けられた現場接合形式に対して、上部および下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。ただし、上部および下部肉盛溶接部の柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）が好適範囲である３×Ｔｗ（ウエブの厚さ：１６ｍｍ）＝４８ｍｍに満たないため、ηｓが５以上７未満で耐震性能はやや良好で、やや耐震性能が向上した程度であった。また、既存建築物からの作製は可能である。
【０１１４】
試料Ｎｏ．８（実施例）は、上フランジ側をノンスカラップ形式にして、下フランジ側にスカラップが設けられた現場接合形式に対して、下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。ただし、下部肉盛溶接部のウエブ側（高さ方向）脚長（Ｌａ）が好適範囲であるウエブの厚さ（Ｔｗ＝１６ｍｍ）より不足しているため、ηｓが５以上７未満で耐震性能はやや良好で、やや耐震性能が向上した程度であった。また、既存建築物からの作製は可能である。
【０１１５】
試料Ｎｏ．９（実施例）は、上フランジ側をノンスカラップ形式にして、下フランジ側にスカラップが設けられた現場接合形式に対して、下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。ただし、下部肉盛溶接部の柱部材側への長さ（Ｌｃ）が好適範囲である溶接金属部の頂上部に満たないため、ηｓが５以上７未満で耐震性能はやや良好で、やや耐震性能が向上した程度であった。また、既存建築物からの作製は可能である。
【０１１６】
試料Ｎｏ．１０（実施例）は、上下スカラップが設けられた工場接合形式に対して、上部および下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。ただし、上フランジ側の上部肉盛溶接部の柱部材側への長さ（Ｌｃ）が好適範囲である裏当て金幅中央部に満たないため、ηｓが５以上７未満で耐震性能はやや良好で、やや耐震性能が向上した程度であった。また、既存建築物からの作製は可能である。
【０１１７】
試料Ｎｏ．１１（実施例）は、上下スカラップが設けられた工場接合形式に対して、下フランジ側のみに下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。ただし、下部肉盛溶接部のフランジ側（幅方向）脚長（Ｌｄ）が好適範囲であるウエブの厚さ（Ｔｗ＝１６ｍｍ）より不足しているため、ηｓが５以上７未満で耐震性能はやや良好で、やや耐震性能が向上した程度であった。また、既存建築物からの作製は可能である。
【０１１８】
試料Ｎｏ．１２（実施例）は、上下スカラップが設けられた工場接合形式に対して、下フランジ側のみに下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。試料Ｎｏ．１１（実施例）に対して下部肉盛溶接部のフランジ側（幅方向）脚長（Ｌｄ）が大きく、好適範囲を満足するため、ηｓが７以上９未満で耐震性能が良好であった。これより下部肉盛溶接部のフランジ側（幅方向）脚長（Ｌｄ）が大きい程、耐震性能が向上することがわかる。また、既存建築物からの作製は可能である。
【０１１９】
試料Ｎｏ．１３（実施例）は、上下スカラップが設けられた現場接合形式に対して、下フランジ側のみに下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。本発明の要件を満足する下部肉盛溶接部を施したため、ηｓが７以上９未満で耐震性能が良好であった。また、既存建築物からの作製は可能である。
【０１２０】
試料Ｎｏ．１４（実施例）は、上下にスカラップが設けられた現場接合形式に対して、上部および下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。本発明の要件を満足する上部および下部肉盛溶接部を施したため、ηｓが９以上で耐震性能が優れていた。試料Ｎｏ．７（実施例）に対して上部および下部肉盛溶接部の柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）が増しており、これより上部および下部肉盛溶接部の柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）が長い程、耐震性能が向上することがわかる。
【０１２１】
試料Ｎｏ．１５〜１７（実施例）は、試料Ｎｏ．１４（実施例）に対して、上部および下部肉盛溶接部の柱部材側への長さ（Ｌｃ）を長くした柱梁溶接継手である。上部および下部肉盛溶接部の柱部材側への長さ（Ｌｃ）が長くなるにつれて、耐震性能が向上することがわかる。
【０１２２】
試料Ｎｏ．１８（実施例）は、上下スカラップが設けられた工場接合形式に対して、上部および下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。本発明の要件を満足する上部および下部肉盛溶接部を施したため、ηｓが９以上で耐震性能が優れていた。試料Ｎｏ．６（実施例）に対して上部および下部肉盛溶接部の柱部材側への長さ（Ｌｃ）が増しており、これより上部および下部肉盛溶接部の柱部材側への長さ（Ｌｃ）が長い程、耐震性能が向上することがわかる。
【０１２３】
試料Ｎｏ．１９〜２０（実施例）は、試料Ｎｏ．１８（実施例）に対して、上部および下部肉盛溶接部の柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）を長くした柱梁溶接継手である。上部および下部肉盛溶接部の柱部材と反対側への長さ（Ｌｂ）が長くなるにつれて耐震性能が向上することがわかる。
【０１２４】
試料Ｎｏ．２１（実施例）は、上下スカラップが設けられた工場接合形式に対して、上部および下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。溶接材料としてソリッドワイヤＹＧＷ１１の代わりに水平すみ肉溶接の作業性が優れるフラックス入りワイヤＴ４９Ｊ０Ｔ１−０ＣＡ−Ｕを用いているが、本発明の要件を満足する上部および下部肉盛溶接部を施したため、ηｓが９以上で耐震性能が優れていた。
【０１２５】
試料Ｎｏ．１４〜２１（実施例）は、上下フランジ側のスカラップに上部および下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手であり、試料Ｎｏ．４（比較例）の上下ノンスカラップとした柱梁溶接継手と同等の耐震性能が得られている。しかも、上下ノンスカラップとした試料Ｎｏ．４（比較例）はスカラップ有りで製造された柱梁溶接継手からは作製が不可能であるが、試料Ｎｏ．１４〜２１（実施例）はスカラップ有りで製造された柱梁溶接継手から補修によって作製可能であるという長所を有している。
【０１２６】
試料Ｎｏ．２２〜２４（実施例）は、上フランジ側をノンスカラップとし、下フランジ側にスカラップを設けた現場接合形式に対して、下フランジ側に下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。本発明の要件を満足する下部肉盛溶接部を施したため、ηｓが９以上で耐震性能が優れていた。試料Ｎｏ．８、２２、２３、２４（実施例）となるに従い、下部肉盛溶接部の脚長（Ｌａ、Ｌｄ）が大きくなっており、それに従い耐震性能が向上することがわかる。また、既存建築物からの作製は可能である。
【０１２７】
試料Ｎｏ．２２〜２４（実施例）は片側ノンスカラップであるが、両側ノンスカラップの試料Ｎｏ．４（比較例）と同等の耐震性能が得られている。しかも、試料Ｎｏ．４（比較例）の上下ノンスカラップは、柱部材と梁部材との溶接接合が工場にて天地反転作業を伴って施工する手間があるが、試料Ｎｏ．２２〜２４（実施例）は建築される現場で直接柱部材と梁部材とを溶接接合することができ、効率的という長所がある。
【０１２８】
試料Ｎｏ．２５（実施例）は、試料Ｎｏ．２２〜２４（実施例）と同じく、上フランジ側をノンスカラップとし、下フランジ側にスカラップを設けた現場接合形式に対して、下フランジ側に下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。肉盛溶接材料としてＣ：０．１０質量％、Ｓｉ：０．５０質量％、Ｍｎ：３．２０質量％、Ｎｉ：１．２質量％の低変態温度溶接ワイヤを用いている。肉盛溶接の止端部の残留応力が低減され、亀裂破壊しにくくなり、ηｓが９以上で耐震性能が優れていた。また、既存建築物からの作製は可能である。
【０１２９】
試料Ｎｏ．２６（実施例）は、試料Ｎｏ．２２〜２５（実施例）と同じく、上フランジ側をノンスカラップとし、下フランジ側にスカラップを設けた現場接合形式に対して、下フランジ側に下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。肉盛溶接材料としてＣ：０．１０質量％、Ｓｉ：０．７０質量％、Ｍｎ：２．２０質量％、Ｎｉ：１０．５質量％、Ｃｒ：９．４質量％の低変態温度溶接ワイヤを用いている。その変態温度は試料Ｎｏ．２５（実施例）よりも低い。肉盛溶接の止端部の残留応力が低減され、亀裂破壊しにくくなり、ηｓが９以上で耐震性能が優れていた。また、既存建築物からの作製は可能である。
【符号の説明】
【０１３０】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  柱梁溶接継手
２          梁部材
３          ウエブ
４          上フランジ
５          下フランジ
６          上スカラップ
７          下スカラップ
８Ａ、８Ｂ  上部完全溶け込み溶接部
９Ａ、９Ｂ  下部完全溶け込み溶接部
１０        溶接金属部
１１        裏当て金
１２        上部肉盛溶接部
１３        下部肉盛溶接部
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ  柱部材
ＳＬ        下スカラップ底
ＳＵ        上スカラップ底
Ｓ１        梁端部突合せ溶接工程
Ｓ１１      準備工程
Ｓ２、Ｓ１２  肉盛溶接工程
【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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【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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