(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位置に形成した溶接金属部によ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位置に裏当て金なしで形成された架橋用裏波溶接部、及び、この架橋用裏波溶接部に開先内充填積層して形成した溶接金属部によ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、前記架橋用裏波溶接部に接合した前記溶接金属部の頂上部が前記下スカラップ側に設けられ、
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、前記架橋用裏波溶接部が前記下スカラップ側に設けられ、
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、前記柱部材のダイアフラム端面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】
前記架橋用裏波溶接部に部分的あるいは全面的に重ねて１パス以上を前記柱部材とは反対方向にフランジ面に沿って裏肉盛溶接を行い形成される裏肉盛部を備えることを特徴とする請求項１から請求項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から請求項４のいずれか一項に記載の柱梁溶接継手。
【請求項６】
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、前記柱部材のダイアフラム端面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５に記載の柱梁溶接継手。
【請求項７】
前記柱部材の側面と前記上フランジの端面との間に形成した架橋用裏波溶接部に部分的あるいは全面的に重ねて１パス以上を前記柱部材とは反対方向にフランジ面に沿って裏肉盛溶接を行い形成される裏肉盛部を備えることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の柱梁溶接継手。
【請求項８】
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位置に開先内充填積層として形成された溶接金属部によ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位置に裏当て金なしで形成された架橋用裏波溶接部、及び、この架橋用裏波溶接部に開先内充填積層して形成された溶接金属部によ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ることを特徴とする柱梁溶接継手。
【請求項９】
前記下部完全溶け込み溶接部において、架橋用裏波溶接部に接合した前記溶接金属部の頂上部が、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８に記載の柱梁溶接継手。
【請求項１０】
前記架橋用裏波溶接部に部分的あるいは全面的に重ねて１パス以上を前記柱部材とは反対方向にフランジ面に沿って裏肉盛溶接を行い形成される裏肉盛部を備えることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の柱梁溶接継手。
【請求項１１】
請求項１、２、３、８、９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１２】
請求項５又は６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１３】
前記梁端部突合せ溶接工程において前記架橋用裏波溶接部を形成した後に前記裏肉盛部を形成する裏肉盛溶接工程を行うことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の柱梁溶接継手の製造方法。
【請求項１４】
前記肉盛溶接工程では、Ｃ≧０．１５質量％、Ｍｎ≧３．０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１１〜１３のいずれか一項に記載の柱梁溶接継手の製造方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４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、溶接に使用される溶接ワイヤを負極とし、前記柱部材及び梁部材である母材側を正極として正極性で配電されたアーク溶接法により溶接が行われると共に、前記溶接ワイヤにフラックスとしてフッ化カルシウム又はフッ化バリウムをワイヤ外周の鋼部分を合わせた全ワイヤ重量換算で合計０．５〜１０質量％含有することを特徴とする柱梁溶接継手の製造方法。
【請求項１６】
前記アーク溶接法は炭酸ガスシールドアーク溶接法であることを特徴とする請求項１５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】
例えば、日本のような地震国では建築構造物の耐震性能の向上は大きな問題であり、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３２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ＵＳ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３３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３６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ＵＳがスカラップ６、７側に接合された形態となる。また、図３３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３４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３５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ＵＳ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】
また、従来、柱梁溶接継手において、もう一つの問題が存在した。すなわち、スカラップ底の次に柱−梁接合部の早期破壊を招く大きな悪影響因子として、突合せ溶接部に取付けられる裏当て金の問題である。柱梁溶接継手において、裏当て金が取付けられる理由は次のとおりである。
【００１４】
柱梁溶接継手では、開先の最狭隘間隔をルートギャップと一般的に呼称するが、ルートギャップがゼロだと溶込み残しが生じて全断面が溶融しない、つまり完全溶込みが出来ない場合が生じる。また、そもそも歪みなどでルートギャップが不可避的に発生することも避けられない。したがって、ほとんどの突合わせ溶接の場合、ルートギャップを設けて溶接が行われる。このルートギャップの溶接では、溶接時に溶けた鉄が溶落しやすいため、高い技量が要求される。これを避けるための手段として、開先をＶ型もしくはレ型にして、最深部であるルートギャップに鋼製の裏当て金を仮付けし、開先内の溶接時に母材鋼板と共に一体接合する溶接手法が良く用いられている。この溶接手法では、溶接個所となる鋼板を片側、ほとんどの場合下向にて全て溶接でき、高能率な利点がある。
【００１５】
しかし、この裏当て金を取付ける手段には、接合部品質として大きな短所がある。
例えば、図３７に示すように、板厚の異なる鋼板Ａ，Ｂを付き合わせ、板厚の薄い鋼板Ｂ側に鉛直上側に開口したレ型開先を設け、さらに底部に裏当て金ＵＳを当てて溶接を行ったとする。鋼板Ａと鋼板Ｂは全断面で溶接され、継手としての静的な引張強度は確保される。しかし、ここで鋼板Ａが固定され、鋼板Ｂに地震応力として曲げ方向あるいは軸方向の周期的変動に相当する力ｆを受けた場合、板厚が不連続である溶接部に応力集中が加わり、脆性的破壊を起こすことがある。
【００１６】
良く知られているとおり、柱梁溶接継手では、不連続部点の角度が小さいほど応力集中は大きくなり、容易に破壊をもたらす。図３７の場合では、裏当て金ＵＳが溶接された端部であるＢ１やＢ２がいわゆる切欠き(ノッチとも呼ばれる)状を呈することになり、滑らかに母材と接するＦ点に対して非常に大きい応力集中箇所となる。そのため、柱梁溶接継手では、Ｂ１やＢ２地点から矢印で示すように亀裂が発生し、鋼板Ｂや突合せ溶接金属を貫通するように進展、破断に至ってしまう。したがって、裏当て金ＵＳを用いる溶接方法は、耐震性が劣りやすく、優れた継手品質とは言えない。
以上述べたとおり、従来の柱梁接合継手では、（１）スカラップ底と（２）裏当て金という二つの大きな応力集中箇所が存在し、それら片方だけの改善だけでは大きな耐震性向上は見込めない。したがって両方の問題を改善できる新たな柱梁溶接継手、溶接工法が求められていた。
【００１７】
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、現場形式でも工場形式でも容易で安価な作業で耐震性能にすぐれた柱梁溶接継手及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】
【００１８】
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。
【００１９】
すなわち、前記課題を解決する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位置に形成した溶接金属部によ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位置に裏当て金なしで形成された架橋用裏波溶接部、及び、この架橋用裏波溶接部に開先内充填積層して形成した溶接金属部によ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る構成とした。
【００２０】
また、前記した柱梁溶接継手は、前記下部完全溶け込み溶接部では、前記架橋用裏波溶接部に接合した前記溶接金属部の頂上部が前記下スカラップ側に設けられ、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構成とした。
【００２１】
さらに、前記した柱梁溶接継手は、前記下部完全溶け込み溶接部では、前記架橋用裏波溶接部が前記下スカラップ側に設けられ、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、前記柱部材のダイアフラム端面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構成とした。
【００２２】
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、既存建築物が裏当て金なしの形式で構成されていれば、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。
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。また、本発明の柱梁溶接継手は、少なくとも下スカラップに作用する応力集中を分散させることで、従来の構造より耐震性能に優れるものである。したがって、本発明の柱梁溶接継手は、上フランジ側の構成は、裏当て金で溶接金属部を形成しても構わない。ただし、上フランジ側も裏当て金無しとし、架橋用裏波溶接と開先内充填積層溶接によって接合されるほうが好ましい。さらには、架橋用裏波溶接部に部分的あるいは全面的に重ねて１パス以上を柱部材とは反対方向にフランジ面に沿って裏肉盛溶接を行い形成される裏肉盛部を備える方がより好ましい。
【００２３】
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。
さらに、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、工場接合形式では架橋用裏波溶接部を覆いダイアフラム端面を超える長さ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架橋用裏波溶接部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。
【００２４】
なお、柱梁溶接継手は、溶接金属部（現場接合形式の場合）あるいは架橋用裏波溶接部（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架橋用裏波溶接部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。
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】
さらに、前記柱梁溶接継手において、前記架橋用裏波溶接部に部分的あるいは全面的に重ねて１パス以上を前記柱部材とは反対方向にフランジ面に沿って裏肉盛溶接を行い形成される裏肉盛部を備える構成とした。
かかる構成により、柱梁溶接継手は、柱部材から遠い側となる溶接金属部のフランジ面での溶接止端部と、裏肉盛部の柱部材から遠い側となるフランジ面での溶接止端部の距離が小さくなり、溶接金属部の溶接止端部と、裏肉盛部の溶接止端部とにかかるモーメントの値が近い値となり、応力伝達バランスがフランジ上面及びフランジ下面で上下均等に近づくため、耐震性がより改善することができる。
【００２６】
また、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構成としてもよい。
そして、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、前記柱部材のダイアフラム端面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構成としてもよい。
さらに、前記柱部材の側面と前記上フランジの端面との間に形成した架橋用裏波溶接部に部分的あるいは全面的に重ねて１パス以上を前記柱部材とは反対方向にフランジ面に沿って裏肉盛溶接を行い形成される裏肉盛部を備えることとしても構わない。
【００２７】
かかる構成により、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】
また、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下フランジの端面との突合せ位置で形成された溶接金属部によ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る構成としても構わない。
【００２９】
そして、前記柱梁溶接継手は、前記下部完全溶け込み溶接部において、架橋用裏波溶接部に接合した前記溶接金属部の頂上部が、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構成としてもよい。
【００３０】
かかる構成により、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が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。なお、上フランジの上部完全溶け込み溶接部は、裏当て金をウエブの両側に設置して溶接し開先内充填積層する溶接金属によるノンスカラップ工法で作製されるものであっても構わない。
さらに、前記柱梁溶接継手において、前記架橋用裏波溶接部に部分的あるいは全面的に重ねて１パス以上を前記柱部材とは反対方向にフランジ面に沿って裏肉盛溶接を行い形成される裏肉盛部を備える構成とした。
かかる構成により、柱梁溶接継手は、柱部材から遠い側となる溶接金属部のフランジ面での溶接止端部と、裏肉盛部の柱部材から遠い側となるフランジ面での溶接止端部の距離が小さくなり、溶接金属部の溶接止端部と、裏肉盛部の溶接止端部とにかかるモーメントの値が近い値となり、応力伝達バランスがフランジ上面及びフランジ下面で上下均等に近づくため、耐震性がより改善することができる。
【００３１】
また、柱梁溶接継手の製造方法は、前記した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、を含むこととした。
【００３２】
さらに、柱梁溶接継手の製造方法は、前記した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、を含むこととした。
【００３３】
そして、前記梁端部突合せ溶接工程において前記架橋用裏波溶接部を形成した後に前記裏肉盛部を形成する裏肉盛溶接工程を行うこととしても構わない。
【００３４】
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。そして、柱梁溶接継手の製造方法では、裏肉盛溶接工程を行うことで、応力伝達バランスがフランジ上面及びフランジ下面で上下均等に近づくため、耐震性がより改善することができる。
【００３５】
さらに、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≧３．０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。
かかる手順によれば、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、上部肉盛溶接部、裏肉盛部近傍に亀裂が発生しにくくなり、耐震性・耐疲労性が向上する。
【００３６】
また、前記した柱梁溶接継手の製造方法であって、溶接に使用される溶接ワイヤを負極とし、前記柱部材及び梁部材である母材側を正極として正極性で配電されたアーク溶接法により溶接が行われると共に、前記溶接ワイヤにフラックスとしてフッ化カルシウム又はフッ化バリウムをワイヤ外周の鋼部分を合わせた全ワイヤ重量換算で合計０．５〜１０質量％含有することとしてもよい。
かかる手順により、柱梁溶接継手の製造方法では、正極性のフラックス入りワイヤであり、ソリッドワイヤでは添加できないフッ化物を適量加えることで溶融池の表面張力を高くすることで、上向き溶接を行ったときに、溶液が垂れにくくする。さらに、前記アーク溶接法は炭酸ガスシールドアーク溶接法であることが好ましい。炭酸ガスシールドアーク溶接を行うことで溶接金属部中に大気から窒素が混入して靱性が低下することを防止する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る柱梁溶接継手及びその製造方法は、以下に示すような優れた効果を奏するものである。
本発明に係る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な補修で得ることができる。
特に、本発明に係る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架橋用裏波溶接部、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。
【００３８】
また、本発明に係る柱梁溶接継手は、架橋用裏波溶接部に重ねて裏肉盛部を備えることにより、フランジ上面及びフランジ下面に伝わる応力伝達バランスが均等に近づくので、より耐震強度を向上させることができる。
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。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【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線における断面図である。
【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線における断面図である。
【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】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る柱梁溶接継手に裏肉盛部を形成した状態を構成をそれぞれ変えて示す断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る柱梁溶接継手の裏肉盛部を設けたときの溶接金属部にかかるモーメントの状態を模式的に示す説明図である。
【図１３】（ａ）〜（ｅ）は、柱梁溶接継手の裏肉盛部を設けるときの好ましい条件を模式的に示す説明図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る柱梁溶接継手の他の構成を示す側面図である。
【図１５】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１６】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１７】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る柱梁溶接継手の架橋用裏波溶接部及び裏肉盛部の溶接工程をそれぞれ模式的に示す模式図である。
【図１８】（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１９】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２０】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２１】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２２】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２３】上下スカラップ工法で作製され裏当て金の代わりに架橋用裏波溶接部を設け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２４】上下スカラップ工法で作製され裏当て金の代わりに架橋用裏波溶接部を設け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２５】上ノンスカラップ工法、下スカラップ工法で作製され裏当て金の代わりに架橋用裏波溶接部を設け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２６】上ノンスカラップ工法、下スカラップ工法で作製され上フランジ側に裏当て金、下フランジ側に架橋用裏波溶接部を設け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２７】上下スカラップ工法で作製され上フランジ側に裏当て金、下フランジ側に架橋用裏波溶接部を設け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２８】上下スカラップ工法で作製され上フランジ側に裏当て金、下フランジ側に架橋用裏波溶接部を設け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２９】柱梁溶接継手の載荷実験方法を示す側面図である。
【図３０】載荷実験における荷重履歴を示す図である。
【図３１】（ａ）は載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３２】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３３】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３４】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問題点を示す斜視図である。
【図３５】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３６】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。
【図３７】（ａ）、（ｂ）は、従来の柱梁溶接継手の裏当て金による亀裂の状態を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、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。
【００４１】
＜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。
【００４２】
（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３１Ａ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。
【００４３】
（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、ビルド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。
【００４４】
（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。
【００４５】
（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と架橋用裏波溶接部１１とからなる。
【００４６】
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側には架橋用裏波溶接部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、架橋用裏波溶接部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に溶接された溶接部である。
【００４７】
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。また、ここで用いられている架橋用裏波溶接部１１は、ルートギャップに架橋するように形成されるものであれば、１パスあるいは多パスにより形成されるものであっても構わない。そして、多パスにより架橋用裏波溶接部１１が形成される場合には、当該架橋用裏波溶接部１１に部分的あるいは全面的に重ねて柱部材３１Ａとは反対方向にフランジ面に沿って形成される。
【００４８】
（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）３１Ａ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。
【００４９】
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の架橋用裏波溶接部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、図示しないが、架橋用裏波溶接部１１と、ダイアフラム３２や下フランジ５との間への応力集中が防止され、亀裂発生が抑制される。このようにスカラップ底ＳＬと裏当て金起因で生じる数カ所の応力集中が全て緩和される。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
梁部材２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（図２（ｄ）参照）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。
【００５４】
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の厚さと架橋用裏波溶接部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。
【００５５】
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。
【００５６】
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や架橋用裏波溶接部１１は有効厚Ｔとして作用しないが、一般的に梁フランジ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。
【００５７】
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。
【００５８】
柱部材３１Ａ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。
【００５９】
＜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。
【００６０】
（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（図７（ｂ）、（ｃ）参照）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側には架橋用裏波溶接部１１が形成されている。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側には架橋用裏波溶接部１１が形成されている。
【００６１】
（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。
【００６２】
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、架橋用裏波溶接部１１を越えてさらに柱部材３１Ａのダイアフラム３２端面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の厚さと架橋用裏波溶接部１１の厚さ、あるいは梁フランジよりも一般的に厚いダイアフラム厚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。
【００６３】
柱部材側への長さ（Ｌｃ）が、架橋用裏波溶接部１１を越えてダイアフラムに届かない、すなわち、下スカラップ底ＳＬからダイアフラム３２の端部を越えない距離未満であると、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。架橋用裏波溶接部１１上に肉盛溶接端部が留まる長さでは、ダイアフラム３２端面との間に狭隘部が生じ、かえって破壊しやすくなる。そのため、架橋用裏波溶接部１１上に下部肉盛溶接部１３を施す場合は、完全に架橋用裏波溶接部１１を超えて、ダイアフラム３２に達して越えることがよい。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、ダイアフラム３２を越えていることを目安にできる。また、ダイアフラム３２を越えていなければ、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と架橋用裏波溶接部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。
【００６４】
下部肉盛溶接部１３は、ダイアフラム３２を越えてさらに延長した場合でも、架橋用裏波溶接部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、一般的に梁フランジ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。
【００６５】
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。
【００６６】
（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。
【００６７】
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、柱部材のダイアフラム３２端面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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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の厚さと架橋用裏波溶接部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。
【００７１】
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。
【００７２】
＜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。
【００７３】
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。
【００７４】
（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。
【００７５】
（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つの架橋用裏波溶接部１１とからなる。そして、柱梁溶接継手１Ｃの２つの架橋用裏波溶接部１１は、上フランジ４の幅方向に沿って延びるように溶接された部分からなり、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長尺の溶接部からなる架橋用裏波溶接部１１と長さが異なる。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。なお、Ｈ型鋼である柱部材３１Ｃには、ここでは、スティフナが上フランジ４及び下フランジ５とほぼ同じ高さ位置に設けられた構成としている（図１０参照）。
【００７９】
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３２、図３３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。
【００８０】
次に、図１１〜図１３に示すように、溶接金属部１０は、架橋用裏波溶接部１１に裏肉盛部１１１を備える構成とすることでさらに耐震強度を向上することができる。なお、既に説明した構成は同じ符号を付して説明を省略する。また、図１２及び図１３では、溶接金属部１０を溶接する一方を鋼板Ａとし、他方を鋼板Ｂとして説明する。なお、図１１のＸ−Ｘ線断面は、図２（ｄ）、（ｅ）と同様な構成となる。
【００８１】
図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、架橋用裏波溶接部１１は、ルートギャップに形成される溶融池の表面張力によって重力に抵抗し、ビードを形成する溶接法であり、被覆アーク溶接棒、ティグ溶接法、ガスシールドアーク溶接法等によって、過大な溶融池を作らないように低い電流条件で施工される一般的に普及した溶接法により形成される。そして、柱梁溶接継手１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおいて、裏当て金の代わりに、架橋用裏波溶接部１１の構成のみより、更に有効な構成として、単なるルートギャップを架橋するための裏波溶接に留まらず、それに部分的あるいは全面的に重なるように裏肉盛溶接を施して裏肉盛部１１１を備えることより耐震性向上に効果が高いことを見いだした。
【００８２】
一般的な架橋目的の架橋用裏波溶接部では開先形状の上下非対称性があり、裏側ビード全体が応力集中箇所になっている。これは、図１２（ａ）に示すように、振幅応力ｆの動作点から見て、表側溶接止端部Ｆ１にかかるモーメントＦ１すなわち［力×距離］は、裏側溶接止端部Ｂ１にかかるモーメントＢ１よりも距離が長いことから大きくなり、伝達バランスが上下均等ではなく、裏側に大きく作用することになる。また、応力伝達も表側がＦ１からＦ２にかけて経路が広がっているために緩やかであるのに対し、裏側はＢ１からＢ２にほとんど経路として広がらずに鋼板Ａに達する。これらの上下非対称形状的因子から、裏側溶接部に応力が集中し、早くに亀裂が発生しやすい個所といえる。
【００８３】
そこで、架橋用裏波溶接部１１に裏肉盛部１１１を設けることで、振幅応力ｆの動作点から見て、表側溶接止端部Ｆ１にかかるモーメントＦ１と、裏側溶接止端部Ｂ１にかかるモーメントＢ１とが振幅応力ｆの動作点側からの距離が近づくことになる。そのため、応力伝達バランスがフランジで上下均等に近づき、裏側への作用が実質的に小さくなる（図１２（ｄ）参照）。溶接金属部１０は、前記した作用によって耐震性は大きく改善する。なお、溶接金属部１０は、ルートギャップ架橋後１パス以上の水平方向への積層が必要であるが、裏側溶接止端部Ｂ１の理想的上限として、図１２（ｄ）に示すように、振幅応力ｆの動作点から表側溶接止端部Ｆ１と同一距離である。
【００８４】
また、裏肉盛部１１１は、鋼板Ｂ(梁フランジ)上下の突合せ溶接金属止端部への応力集中差を小さくするだけでなく、母材−溶接金属境界線の形状改善による、亀裂発生後の伝播抵抗を増加させることができる。これによって溶接止端部からの亀裂発生後に、その亀裂進展速度を低下させ、破断に至る時間を遅らせることができる。
【００８５】
なお、裏肉盛部１１１は、以下の構成とすることが更に耐震性向上に効果を高めることができる。すなわち、裏肉盛部１１１は、表側溶接止端部Ｆ１または裏側溶接止端部Ｂ１から亀裂が生じた場合に、その亀裂が進む方向は溶接金属−母材境界（図１２（ｂ）のＢ１→Ｆ１参照）、いわゆるボンド部や熱影響部（ＨＡＺ）であることが多い。これは、この裏肉盛部１１１の部位が溶接時に最も急冷を受ける事で硬くて脆い性質へ組織変化する性質があるためであり、相対的に鋼板の非熱影響部や溶接金属よりも亀裂抵抗が小さいことから、大きい速度で伝播する。そして溶接金属部１０とフランジ端部との境界では、亀裂の方向が一直線であるとそれは顕著となる。しかし、亀裂方向が途中で大きく迂回すれば、亀裂はそれに追従することができず、溶接金属内部を進行することになる。この溶接金属部１０の内部は、ボンド部や熱影響部よりも相対的に高靭性であり、亀裂伝播抵抗が高いことから、亀裂の進行速度が遅くなり、破断に至る時間は長くなる。
【００８６】
したがって、この亀裂の進行速度を遅くするメカニズムを実現する手段が、鋼板裏側への肉盛溶接となる。亀裂進行方向が溶接金属−母材境界線に追従しないようにするためには、境界線を途中で急峻に曲げればよい。すなわち、開先内充填溶接と裏波に付随する裏肉盛部１１１でそれぞれ形成される溶込み形状の違いを利用して、具体的には図１３（ａ）に示すように、溶接金属部１０と母材（フランジ端部）との境界面と、裏肉盛部１１１と母材（フランジ端部）との境界面における交差角度が１３５度以下になるように制御すれば、発生亀裂は境界線に追従できなくなる。
例えば、図１３（ｂ）に示すように、表側溶接止端部Ｆ１から亀裂発生した場合は、途中で境界部から溶接金属を通り、進展速度が小さくされた後、貫通に至る。図１３（ｃ）に示すように、逆に、裏側溶接止端部Ｂ１から亀裂発生した場合は、同じく境界部から溶接金属、さらには母材原質部を通り、進展速度が小さくされた後、貫通に至る。なお、図１３（ｄ）に示すように、境界面の角度が１３５度を越えた場合には、亀裂はその方向に追従する。
【００８７】
ここでは、溶接金属部１０及び裏肉盛部１１１と、フランジ端部との境界面を１３５度以下とするために、鋼板Ｂ側裏側水平方向に、架橋用裏波溶接部１１を形成した後に、１パス以上フランジ面に沿って水平に裏肉盛溶接を行うことが必要となってくる。架橋用裏波溶接部１１だけでは交差面の角度が１３５度を越えないように制御することは困難である。なお、架橋後の最終パスの溶接条件から算出される入熱（電流×電圧×６０/溶接速度、単位Ｊ／ｃｍ）も、過大であれば交差角度１３５度を超える場合も生じるため、開先角度などを勘案して入熱抑制することで、交差角度１３５度を越えないように満足させるようにする必要がある。
また、図１３（ｂ）に示すように、亀裂進行の場合はＢ２点が下側にあるほど、Ｆ１からの距離が長くなり、剛性が増して破断亀裂時間の長時間化に有効であることが明らかである。したがって、架橋用裏波溶接部１１は裏肉盛部１１１の肉厚が大きいほど良く、架橋用裏波溶接部１１の溶接後に鋼板A側の下側端面に沿っても肉盛施工すればより性能改善は顕著となる。
【００８８】
なお、図１３（ｅ）に示すように、裏側溶接止端部Ｂ１から表側溶接止端部Ｆ１方向に向けて亀裂が発生することがある。このタイプの場合、裏側溶接止端部Ｂ１がダイアフラム３２（鋼板Ａ）に近ければ、図１２（ｂ）で示したごとく、亀裂進展が溶接金属−母材境界線と合致し、脆性的金属特性領域のため、進展速度が非常に速い。しかし、図１３（ｅ）に示すように、裏肉盛部１１１を、鋼板Ｂ側の裏側水平方向に架橋必要パスにより形成した後、架橋後１パス以上溶接することにより、高靭性な母材原質部を貫通することにより、その亀裂進展速度を遅くすることができる。
以上説明したごとく、溶接金属部１０は、裏肉盛部１１１を備えること、さらには形成される母材であるフランジ端部と溶接金属部１０の境界面（境界線）が、１３５度以下の角度で交差するように選定した入熱溶接条件や肉盛長さを選定することを満足すれば、マクロ形状的応力集中改善効果と亀裂発生後の伝播抵抗増加による寿命長時間化の効果を得ることが可能となる。なお、溶込み交差角度として１１０度以下、さらには９０度以下に制御すれば、より耐震性、耐疲労特性は向上するので好ましい。
【００８９】
以上説明したように、裏肉盛部１１１を形成した溶接金属部１０を備える柱梁溶接継手１Ａ、１Ｂ、１Ｃでは、現場溶接において、（１）上フランジ・スカラップ接点近傍への肉盛、（２）上フランジ突合せ溶接部の裏波溶接部に重なる肉盛、（３）下フランジ突合せ溶接部の裏波溶接部に重なる肉盛が、溶接姿勢として上向で形成される。裏波溶接は開先内から下向溶接とすることも可能であるが、上向で施工する方がむしろその後に行う上向肉盛溶接への姿勢変更に手間がないので、効率的である。これらの裏波や肉盛溶接は、従来の被覆アーク溶接棒、ティグ溶接法、ソリッドワイヤやフラックス入りワイヤを用いた逆極性ガスシールドアーク溶接法でも実施することができる。しかし、能率面およびビード形状が好適とは言えず、上向姿勢で溶接金属が垂れづらく、平坦な形状を呈することで、本施工に好適な溶接法、溶接材料を開発、組み合わせることでより実用的となる。そのため、ここでは、溶接方法として、正極性のフラックス入りワイヤを使用し、ソリッドワイヤでは添加できないフッ化物を適量加えることで、溶融池の表面張力を極めて高くすることによって、裏肉盛部１１１の形状特性を達成させている。
【００９０】
また、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、柱梁溶接継手１Ｄ、１Ｅのように、下フランジ５に架橋用裏波溶接部１１を設けていれば、上フランジ４側に裏当て金ＵＳを設ける構成としても構わない。
すなわち、図１４（ａ）に示すように、柱梁溶接継手１Ｄは、上フランジ４には裏当て金ＵＳを介して溶接金属部１０が形成され、上部完全溶け込み溶接部８Ｃを備えている。そして、柱梁溶接継手１Ｄは、下フランジ５側では、既に説明した下部完全溶け込み溶接部９Ａを備えている。
【００９１】
また、図１４（ｂ）に示すように、柱梁溶接継手１Ｅは、上フランジ４側では、ノンスカラップであり、裏当て金ＵＳをウエブ３の両側に介して溶接金属部１０が形成され、上部完全溶け込み溶接部８Ｃを備えている。そして、柱梁溶接継手１Ｅは、下フランジ５側では、既に説明した下部完全溶け込み溶接部９Ａを備えている。
このように、柱梁溶接継手１Ｄ，１Ｅにおいて、上フランジ４側に裏当て金ＵＳを設ける構成であっても、下フランジ５側に架橋用裏波溶接部１１を介して溶接金属部１０が形成され、さらに、下部肉盛溶接部１３が形成されることで、従来の構成のものよりも耐震性能を向上させることが可能となる。
【００９２】
＜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、図１５及び図１６を用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。また、架橋用裏波溶接部１１及び裏肉盛部１１１の構成については図１６（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。図１７（ａ）〜（ｅ）において、上フランジ４及び下フランジ５を総称して鋼板Ｂとし、また、柱部材３１Ａのダイアフラム３２，３１Ｂの鋼管３３，３１Ｃを鋼板Ａとして説明している。
【００９３】
図１５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。なお、ここでは、溶接金属部１０は、架橋用裏波溶接部１１に裏肉盛部１１１が設けられた構成として説明する。以下、各工程について説明する。
【００９４】
（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。
【００９５】
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、架橋用裏波溶接部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）。
【００９６】
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２３参照）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、架橋用裏波溶接部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）。
【００９７】
架橋用裏波溶接部１１及び裏肉盛溶接工程により裏肉盛部１１１を形成する場合、図１７（ａ）〜（ｅ）に示すように、行うことができる。
すなわち、図１７（ａ）に示すように、この例では、１パス目Ａ１でルートギャップを架橋し、２パス目Ａ２として、架橋用裏波溶接部１１の一部に重なるように鋼板Ｂ側の裏側水平方向に肉盛して積層する。これにより鋼板Ｂ側の裏側水平方向に架橋必要パスを行った後に、架橋後１パス以上の溶接を行い、架橋用裏波溶接部１１及び裏肉盛部１１１を実現したことになる。なお、この図１７（ａ）では、全て上向で施工しているイメージとなっているが、仮想線で示すように、１パス目Ａ１を開先開口側から下向で架橋用裏波溶接し、２パス目Ａ２を上向で施工しても良い。また、図１７（ｂ）に示すように、工場接合形式の下フランジのように開先開口部が下側に位置する際には、全てトーチ下向姿勢として施工することもできる。
【００９８】
さらに、図１７（ｃ）に示すように、この例では、１パス目Ａ１でルートギャップを架橋して架橋用裏波溶接部１１を形成し、２パス目Ａ２で広いウィービング溶接を行うことで、鋼板Ｂ側の裏側水平方向に架橋必要パスを行った後に架橋後１パス以上で肉盛を施して裏肉盛部１１１を形成している。２パス目Ａ２は１パス目Ａ１で形成した架橋用裏波溶接部１１に対して部分的ではなく、全面的に被っているが、鋼板Ｂ側方向に肉盛していることには変わりがないので、有効である。
【００９９】
また、図１７（ｄ）に示すように、ルートギャップが広すぎて１パスで架橋できない場合は次のようになる。この例は、ルートギャップの鋼板Ａ側に１パス目Ａ１として肉盛溶接を行い、ルートギャップを狭める。次に２パス目Ａ２としてその肉盛溶接端面と鋼板Ｂ側の裏側端面間をさらに溶接にて架橋する。さらに、３パス目Ａ３として、鋼板Ｂ側の裏側水平方向に積層することで架橋用裏波溶接部１１及び裏肉盛部１１１を形成している。そして、図１７（ｅ）に示すように、４パス目Ａ４として、先に形成した裏肉盛部１１１にさらに肉盛り溶接して鋼板Ｂ側の裏側水平方向に、架橋必要パスを行った後に、架橋後１パス以上をして裏肉盛部１１１を形成している。つまり、裏肉盛部１１１は、架橋用裏波溶接部１１の一部に１パス積層し、さらに２パス積層して肉盛した例である。
【０１００】
架橋用裏波溶接部１１及び裏肉盛部１１１を溶接する場合の溶接方法としては、正極性（ワイヤ（−）＆母材（＋））で配電された炭酸ガスシールドアーク溶接法が使用されることが好ましい。さらに、その溶接材料は、フラックスとしてフッ化カルシウムまたはフッ化バリウムを、ワイヤ外周の鋼部分を合わせた全ワイヤ重量換算で合計０．５〜１０質量％含有するフラックス入りワイヤを使用することが好ましい。最も普及しているフラックス入りワイヤは、逆極性用であり、かつアーク安定性が劣化するためフッ化カルシウムまたはフッ化バリウムを含有しない。一方、ここで用いられる溶接方法として、上向溶接用には正極性で配電され、内包されるフラックスとしてフッ化カルシウムまたはフッ化バリウムを含有するものが望ましい。
【０１０１】
正極性とフッ化物を組み合わせると、上向姿勢でもより溶融池が垂れにくくなり、止端部の馴染み性が改善して応力集中を緩和させることができる。また、溶接時におけるアークの安定性も改善する。かつ溶込みが浅くなり、上向最終パスによって制御する［溶込み交差角度１３５度以下］を容易に得ることができる。フラックスに含有させるフッ化物としてはフッ化カルシウムまたはフッ化バリウムが最も好適である。外周の鋼部分も合わせた全ワイヤ重量換算で０．５質量％未満ではアークが不安定となり、溶接が困難となる。一方、１０％を超えるとスパッタが多く発生し、上向溶接時に溶接者に降り注ぐので、やはり溶接が困難となる。したがって、フッ化カルシウムまたはフッ化バリウムは外周の鋼部分も合わせた全ワイヤ重量換算で合計０．５〜１０質量％とする。
【０１０２】
さらに、溶接方法において、フラックス入りワイヤは炭酸ガスシールドと組合せされたガスシールドアーク溶接法であることがより好ましい。正極性で配電されフッ化物のフラックス入りワイヤは、さらにアルミニウムなどを適量添加するとシールドガスが不要で溶接が可能となる。しかし、ノンガス溶接（セルフシールドアーク溶接とも呼ばれる）では溶接金属中に大気から窒素が混入し、靭性が低くなって、肉盛溶接金属内に亀裂が発生した際にその伝播速度が高まってしまう可能性がある。そこで、炭酸ガスをシールドガスとして用いることで、窒素の混入を防ぎ、高靭性な溶接金属を得ることで、亀裂伝播速度を遅くすることができる。なお、フラックス入りワイヤについては、フッ化カルシウムまたはフッ化バリウムの他に、溶接金属調質のための脱酸材、あるいはアーク安定剤としてとしてＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｐ，Ｓ，Ｋ，Ｎａ，Ｃａなどを単体元素あるいは化合物としてさらに添加して適用することができる。
【０１０３】
また、架橋用裏波溶接部１１及び裏肉盛部１１１の溶接の次工程となる、開先内充填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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
（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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
上部肉盛溶接部１２及び下部肉盛溶接部１３を形成する肉盛溶接は、図１８（ａ）〜（ｈ）に示すような積層要領で行うことが好ましい。図１８（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１８（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１８（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１８（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１８（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１８（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１８（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１８（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１８（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１８（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。
【０１１０】
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）、架橋用裏波溶接部１１、裏肉盛溶接部１１１（裏肉盛溶接工程により形成）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。
【０１１１】
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）、架橋用裏波溶接部１１、裏肉盛溶接部１１１（裏肉盛溶接工程により形成）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≧３．０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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
図１６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。
【０１１４】
（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開口して、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。なお、ここで対象となるのは裏当て金を用いず裏波溶接法が適用された溶接箇所である。
【０１１５】
（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。
このようにして既存建築物の柱部材及び梁部材に柱梁溶接継手１Ａ，１Ｂ，１Ｃを設けることで、（１）形状的作用によって、スカラップ底に作用する応力集中を周囲に分散させる。（２）スカラップ底はウエブ厚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剛性を高めて破壊抵抗を大きくする。（３）肉盛の柱側への延長は、現場接合形式では梁端溶接部の頂上より柱部材側とし、また、工場接合形式では架橋用裏波溶接部１１を超えてダイアフラム端面よりも柱側へ延長長さを伸ばすことによって、接触角を小さくして応力集中を緩和するだけでなく、梁端溶接部の余盛および裏波を利用して、応力集中箇所の剛性を高めて破壊抵抗を大きくする、二つの効果がある。
【０１１６】
なお、工場接合形式における全て、あるいは現場接合形式において溶接金属部１０を超えてダイアフラム上に肉盛溶接が延長された場合は、溶接金属部１０の余盛りや、架橋用裏波溶接部１１の厚みが有効厚とはならないが、代わりに一般的にフランジ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。工場接合形式において、架橋用裏波溶接部１１上に肉盛溶接端部が留まる長さでは、ダイアフラム端面との間に狭隘部が生じ、かえって破壊しやすくなる。そのため、裏波溶接上にスカラップ底肉盛溶接を施す場合は、完全に架橋用裏波溶接部１１を超えて、ダイアフラムに達することが大事である（図１１（ａ）、（ｂ）参照）。さらに、（４）肉盛の柱反対側、つまり梁長さ中央に向けての延長は、ウエブ板厚の３倍以上の長さとすることによって、応力を適度に分散させ、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。
【０１１７】
好ましくは、架橋用裏波溶接部１１に部分的あるいは全面的に重ねて１パス以上を柱部材３１Ａ（３１Ｂ、３１Ｃ）とは反対方向にフランジ面に肉盛溶接して裏肉盛部１１１を設けることで、フランジの上面と下面と接する突合せ溶接金属止端部の位置の違いに伴うモーメントの差が縮小して地震時応力の分散効果があるだけでなく、突合せ溶接金属、フランジの原質部、フランジの熱影響部といった組織的な脆性破壊の違いを利用した［溶込み交差角度１３５度以下］による亀裂伝播速度の遅延効果を容易に得ることができる。この効果はフランジ下面に沿って肉盛の積層幅を大きくするほど効果があるが、理想的には開先開口側の溶接部止端部と同じ鉛直方向距離となる。
【０１１８】
なお、ここでいう完全溶け込み溶接部とは、継手部分の板厚全ての領域にわたっている溶込み部分のことをいう。
架橋用裏波溶接部とは、ルートギャップに掛け渡されて形成される溶接部分である。
肉盛溶接部とは、溶接金属部の頂上部を越え、又は、架橋用裏波溶接部を覆い柱部材のダイアフラム端面を越えて所定肉厚で形成される溶接部分である。
溶接金属部とは、架橋用裏波溶接部と、この架橋用裏波溶接部及び開先内充填積層して溶接された溶接部とを備えるものである。
裏肉盛部とは、架橋用裏波溶接部の一部又は全部に重なって１パス以上溶接される部分をいう。
【実施例】
【０１１９】
次に、本発明の実施例について、説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。なお、図１９〜２７に示す柱梁接合模擬構造体では、エンドタブ１４を設けた構成として説明する。
まず、図１９〜２２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１９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２０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２１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２２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。
【０１２０】
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ＵＳは、図１９、図２０、図２２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２１、図２２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。
【０１２１】
また、図２３〜２７は、架橋用裏波溶接部１１を使用した構成について前記したものと同様に形成した。なお、図２６，２７は、上フランジ４側に裏当て金ＵＳを設け、下フランジ５側では、架橋用裏波溶接部１１を設けた構成として形成した。
【０１２２】
次に、表２〜４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．１〜４４（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、表１に示すＷ１〜Ｗ８の８種の溶接ワイヤとシールドガスの組合せを用いた。Ｗ１，Ｗ２は、一般炭素鋼用炭酸ガス溶接用ソリッドワイヤ（逆極性：ＥＰ）、Ｗ３は一般炭素鋼用炭酸ガス溶接用フラックス入りワイヤ（逆極性：ＥＰ）、Ｗ４，Ｗ５は、フッ化カルシウムあるいはフッ化バリウムをフラックスの一部として用いた炭酸ガス正極溶接（ＥＮ）用フラックス入りワイヤ、Ｗ６は、高Ｍｎ添加によって、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の一種であり、炭酸ガス逆極性（ＥＰ）用である。Ｗ７は、高Ｃｒ及び,高Ｎｉ系の低変態温度溶接材料であるが、フッ化カルシウム、フッ化バリウムを含有した炭酸ガス正極溶接（ＥＮ）用として使われるフラックス入りワイヤである。Ｗ８はフッ化カルシウムを含有し、シールドガスを用いなくても溶接可能な正極性（ＥＮ）用のセルフシールドアーク溶接法用フラックス入りワイヤである。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。
【０１２３】
作製した試料Ｎｏ．１〜４４に対して、以下の手順で載荷実験を行い、耐震性能について評価した。それらの結果を表１に示す。
【０１２４】
（載荷実験）
図２９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２９では試料Ｎｏ．１（比較例）の載荷実験を示したが、試料Ｎｏ．２〜２６の載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３０に示す。
【０１２５】
繰り返し曲げを受ける梁部材２の荷重変位関係は図３１（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３１（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２〜４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２〜４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２〜４では△と記載）、ηｓが５未満であれば耐震性能が劣る（表２〜４では×と記載）とした。
なお、溶接方法では、表１に示すように、溶接した溶接ワイヤの形態、シールドガス、極性、ワイヤ成分についてＷ１〜Ｗ８までの条件を設定して行った。
【０１２６】
【表１】
0005978187.tif 000002
【０１２７】
【表２】
0005978187.tif 000003
【０１２８】
【表３】
0005978187.tif 000004
【０１２９】
【表４】
0005978187.tif 000005
【０１３０】
表２に示すように、試料Ｎｏ．１〜１０は、本発明の要件を満たさない比較例である。試料Ｎｏ．１〜１０の各構成は、それぞれ図１９〜２２に示す。
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。裏当て金を設けた溶接金属部であり、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。
【０１３１】
試料Ｎｏ．２（比較例）は、裏当て金を有し、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。
【０１３２】
試料Ｎｏ．３（比較例）は、上フランジ側をノンスカラップとし、下フランジ側を裏当て金を有し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。
【０１３３】
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、スカラップ底起点の破壊は防止されるが、代わりに裏当て金が応力集中箇所となって比較的早くに破断した。結果としてやや耐震性は向上する程度に留まる。
【０１３４】
試料Ｎｏ．５（比較例）は、試料Ｎｏ．１に対して上下フランジのスカラップ底に肉盛を施した。その結果スカラップ底からの破断は抑えられたが、代わりに裏当て金が応力集中箇所となって比較的早くに破断した。結果としてやや耐震性は向上する程度に留まる。
試料Ｎｏ．６（比較例）は、試料Ｎｏ．２に対して上下フランジのスカラップ底に肉盛を施した。その結果スカラップ底からの破断は抑えられたが、代わりに裏当て金が応力集中箇所となって比較的早くに破断した。結果としてやや耐震性は向上する程度に留まる。
試料Ｎｏ．７（比較例）は、試料Ｎｏ．３に対して下フランジのスカラップ底に肉盛を施した。その結果スカラップ底からの破断は抑えられたが、代わりに裏当て金が応力集中箇所となって比較的早くに破断した。結果としてやや耐震性は向上する程度に留まる。
【０１３５】
試料Ｎｏ．８（比較例）は、試料Ｎｏ．１に対して上下フランジに取り付く裏当て金の採用をやめ、架橋用裏波溶接部に代えると共に、裏波溶接と平行に重なるようにフランジ下面に肉盛を施した。しかし、一方のスカラップ底への応力集中箇所は改善されていないため、裏波溶接化の効果は現れず、ほとんど改善効果は無かった。
試料Ｎｏ．９（比較例）は、試料Ｎｏ．２に対して上下フランジに取り付く裏当て金の採用をやめ、架橋用裏波溶接部に代えると共に、裏波溶接と平行に重なるようにフランジ下面に肉盛を施した。しかし、一方のスカラップ底への応力集中箇所は改善されていないため、裏波溶接化の効果は現れず、ほとんど改善効果は無かった。
試料Ｎｏ．１０（比較例）は、試料Ｎｏ．３に対して上下フランジに取り付く裏当て金の採用をやめ、架橋用裏波溶接部に代えると共に、裏波溶接と平行に重なるようにフランジ下面に肉盛を施した。しかし、一方のスカラップ底への応力集中箇所は改善されていないため、裏波溶接化の効果は現れず、ほとんど改善効果は無かった。
【０１３６】
つぎに、表３、表４に示すように、試料Ｎｏ．１１〜４４は、本発明の要件を満足する実施例である。試料Ｎｏ．１１〜４４の各構成は、それぞれ図２３〜２８で示す。
具体的には、試料Ｎｏ．１１（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、裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部に裏肉盛部を形成した溶接金属部を有し、かつ、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。
【０１３７】
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、裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部に裏肉盛部を形成した溶接金属部を有し、かつ、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）が好適範囲であるダイアフラム端面に満たないため、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。
【０１３８】
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、裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部に裏肉盛部を形成した溶接金属部を有し、かつ、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。
【０１３９】
試料Ｎｏ．１４（実施例）は、上フランジ側を裏当て金なしで架橋用裏波溶接部を形成した溶接金属部を有し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、かつ、裏肉盛部１１１を形成していないため、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。
【０１４０】
試料Ｎｏ．１５（実施例）は、上フランジ側を裏当て金なしで架橋用裏波溶接部に裏肉盛部を形成した溶接金属部を有し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。
【０１４１】
試料Ｎｏ．１６（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、裏当て金なしで架橋用裏波溶接部に裏肉盛部を形成した溶接金属部を有し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）が好適範囲であるダイアフラム端面に満たないため、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。
【０１４２】
試料Ｎｏ．１７（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裏当て金なしで架橋用裏波溶接部を形成した溶接金属部を有し、かつ、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。
【０１４３】
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、下フランジ側のみに裏当て金なしで架橋用裏波溶接部を形成した溶接金属部を有し、かつ、下部肉盛溶接部を施した柱梁溶接継手である。試料Ｎｏ．１７（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。
【０１４４】
試料Ｎｏ．１９（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裏当て金なしで架橋用裏波溶接部に裏肉盛部を形成した溶接金属部を有し、かつ、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。
【０１４５】
試料Ｎｏ．２０（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、上下フランジに裏当て金なしで架橋用裏波溶接部に裏肉盛部を形成した溶接金属部を有し、かつ、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．１３（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。
【０１４６】
試料Ｎｏ．２１〜２３（実施例）は、試料Ｎｏ．２０（実施例）に対して、上下フランジに裏当て金なしで架橋用裏波溶接部に裏肉盛部を形成した溶接金属部を有し、かつ、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。
【０１４７】
試料Ｎｏ．２４（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、上下フランジに裏当て金なしで架橋用裏波溶接部に裏肉盛部を形成した溶接金属部を有し、かつ、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．１２（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。
【０１４８】
試料Ｎｏ．２５〜２６（実施例）は、試料Ｎｏ．２４（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。
【０１４９】
試料Ｎｏ．２７（実施例）は、Ｎｏ．２３に対して肉盛溶接材料として一般的に用いられている逆極性フラックス入りワイヤを用いているが、特に上向姿勢での裏波溶接、および付随する肉盛溶接ビード形状が正極性用フッ化物含有フラックス入ワイヤに比べて凸になりやすいため、やや耐震性向上効果は劣った。
【０１５０】
試料Ｎｏ．２０〜２７（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、かつ裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部に裏肉盛部を形成した溶接金属部を有し、柱梁溶接継手であり、試料Ｎｏ．４（比較例）の一般的に優れている形式として知られている裏当て金付き上下ノンスカラップ形式よりも大幅に優れた耐震性能が得られている。
【０１５１】
試料Ｎｏ．２８〜３０（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、裏当て金なしで架橋用裏波溶接部を有し、かつ、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．１４、２８、２９、３０（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。
【０１５２】
試料Ｎｏ．３１（実施例）は、Ｎｏ．２８〜３０と同じく、上フランジをノンスカラップとし、下フランジにスカラップを設けた現場接合形式に対して、裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部を有し、かつ下フランジ側に下部肉盛り溶接を施した柱梁溶接継手である。肉盛溶接材料として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、耐震性はより向上した。
【０１５３】
試料Ｎｏ．３２（実施例）は、試料Ｎｏ．２８〜３１（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裏当て金なしで架橋用裏波溶接部を形成した溶接金属部を有し、肉盛溶接材として低変態温度溶接ワイヤを用いている（条件Ｗ７：表１参照）。その変態温度は試料Ｎｏ．３１（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。この試料Ｎｏ．３２は、試料Ｎｏ．３１よりも優れていた。
【０１５４】
試料Ｎｏ．３３（実施例）は、試料Ｎｏ．２０に対して肉盛溶接部、架橋用裏波溶接部及び裏肉盛部への適用溶接法としてフラックス入ワイヤを用いたセルフシールドアーク溶接法により形成した柱梁溶接継手である。スカラップ底や裏波溶接近傍の応力集中が緩和されたことで耐震性向上は達成されたが、セルフシールドアーク溶接法は架橋用裏波溶接部および肉盛溶接金属の靭性がガスシールドアーク溶接法よりも相対的に低いので、亀裂伝播速度が速く、Ｎｏ．２０よりも耐震性の向上効果が若干小さかった（条件Ｗ８：表１参照）。
【０１５５】
試料Ｎｏ．３４〜３５（実施例）は、試料Ｎｏ．２２に対して、裏波溶接に並列する柱部材逆方向の肉盛溶接パス数を徐々に増やして３パス及び４パスとして形成した柱梁溶接継手である。上下フランジ裏側の肉盛パス数が増えるにつれ、耐震性が向上する事がわかる。これはフランジ裏側への応力集中箇所が柱逆方向へ移動し、フランジ表側とのモーメント差が縮小して応力分散効果が高まることと、フランジ裏面と肉盛接点から生じる亀裂伝播の経路として高靭性金属組織をより多く通過することによる効果である。
【０１５６】
試料Ｎｏ．３６（実施例）は、試料Ｎｏ．２９の上フランジをノンスカラップとし、下フランジにスカラップを設けた現場接合形式に対して、裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部を設けたものに、さらに裏肉盛部を施したものである。この試料Ｎｏ．３６は、さらに耐震性が向上した。裏当て金を廃して裏波溶接化するだけでなく、フランジ裏側に肉盛溶接を行うことで、応力集中箇所が柱逆方向へ移動し、フランジ表側とのモーメント差が縮小して応力分散効果が高まることと、フランジ裏面と肉盛接点から生じる亀裂伝播の経路として高靭性金属組織をより多く通過することによる効果である。
【０１５７】
試料Ｎｏ．３７（実施例）は、試料Ｎｏ．１９の上フランジをノンスカラップとし、下フランジにスカラップが設けられた現場接合形式に対して、下フランジのみに裏当て金無しとして、架橋用裏波溶接部１１、下部肉盛溶接部１３、さらに、裏肉盛部１１１を施したものである。この試料Ｎｏ．３７の構成では、下フランジ側の耐震性は向上したものの、上フランジ側がなんら耐震性向上改良処理を加えておらず、相対的に弱いため、総合的な耐震性能はやや上昇した程度に留まった。
【０１５８】
試料Ｎｏ．３８（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、両スカラップ底に上部肉盛溶接部１２、下部肉盛溶接部１３を施し、また、裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部１１を形成した。そして、試料Ｎｏ．３８は、さらに付随してフランジ裏面となる架橋用裏波溶接部１１に裏肉盛部１１１を施し、上部肉盛溶接部１２、下部肉盛溶接部１３、裏肉盛り部１１１を共通して低変態温度溶接ワイヤを使用したものである。この試料Ｎｏ．３８は、スカラップ底とフランジ裏面側の両方の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、耐震性は高かった。
【０１５９】
試料Ｎｏ．３９（実施例）は、上下にスカラップが設けられた工場接合形式に対して、両スカラップ底に上部肉盛溶接部１２、下部肉盛溶接部１３を施し、さらに裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部１１とした。ただし、試料Ｎｏ．３９は、架橋用裏波溶接部１１に付随する裏肉盛部１１１の溶接は施していない。試料Ｎｏ．３９は、耐震性は向上したものの、架橋用裏波溶接部側の応力集中緩和が十分ではないため、総合的な耐震性能はやや上昇したに留まった。
【０１６０】
試料Ｎｏ．４０（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、両スカラップ底のそれぞれに上部肉盛溶接部１２、下部肉盛溶接部１３を施し、さらに裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部１１とした。しかし、試料Ｎｏ．４０は、スカラップ底の上部肉盛溶接部１２及び下部肉盛溶接部１３のサイズ規定を満たしておらず、また、架橋用裏波溶接部側も裏肉盛部１１１の溶接を施していないことから、総合的な耐震性向上効果は少しに留まった。
【０１６１】
試料Ｎｏ．４１（実施例）は、上フランジを裏当て金ＵＳ付きノンスカラップとし、下フランジにスカラップを設けた現場接合式に対して、下フランジ側に裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部１１を形成するとともにスカラップ底に下部肉盛溶接部１３を設けたものである。一般的に、ノンスカラップ式は、スカラップ底に働く応力集中を消失させるため、耐震性に優れるが、次に応力集中となる裏当て金ＵＳがあるとその効果は限定的なものとなる。試料Ｎｏ．４１は、下フランジ側の応力集中箇所が下部肉盛溶接部１３を所定長さ等で適用することにより大幅に改善しているが、上フランジ側裏当て金ＵＳが相対的に弱いため、耐震性向上効果は試料Ｎｏ．２８〜３２の裏当て金無しノンスカラップ式ほどは高まらなかった。
【０１６２】
試料Ｎｏ．４２（実施例）は、試料Ｎｏ．４１に対して、下フランジの架橋用裏波溶接部１１に付随して裏肉盛部１１１を溶接して施したものである。この試料Ｎｏ．４２は、下フランジ側の応力集中は更に緩和されて耐震性は優れるはずだが、相対的に弱い上フランジ側の裏当て金ＵＳについては変わっていないため、耐震性も殆ど変わらなかった。
【０１６３】
試料Ｎｏ．４３（実施例）は、上下にスカラップが設けられた工場接合形式に対して、両スカラップ底に上部肉盛溶接部１２、下部肉盛溶接部１３を施し、さらに裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部１１とした。しかし、試料Ｎｏ．４３は、スカラップ底の上部肉盛溶接部１２及び下部肉盛溶接部１３のサイズ規定を満たしておらず、また、架橋用裏波溶接部側も裏肉盛部１１１の溶接を施していないことから、総合的な耐震性向上効果は少しに留まった。
【０１６４】
試料Ｎｏ．４４（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、両スカラップ底に上部肉盛溶接部１２、下部肉盛溶接部１３を施し、さらに裏当て金を廃して架橋用裏波溶接部１１とした。しかし、試料Ｎｏ．４３は、スカラップ底の上部肉盛溶接部１２及び下部肉盛溶接部１３のサイズ規定を満たしておらず、また、架橋用裏波溶接部側も裏肉盛部１１１の溶接を施していないことから、総合的な耐震性向上効果は少しに留まった。
【符号の説明】
【０１６５】
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        架橋用裏波溶接部
１２        上部肉盛溶接部
１３        下部肉盛溶接部
１４        エンドタブ
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ  柱部材
１１１      裏肉盛部
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
ＵＳ        裏当て金
【図１】
0005978187.tif 000006
【図２】
0005978187.tif 000007
【図３】
0005978187.tif 000008
【図４】
0005978187.tif 000009
【図５】
0005978187.tif 000010
【図６】
0005978187.tif 000011
【図７】
0005978187.tif 000012
【図８】
0005978187.tif 000013
【図９】
0005978187.tif 000014
【図１０】
0005978187.tif 000015
【図１１】
0005978187.tif 000016
【図１２】
0005978187.tif 000017
【図１３】
0005978187.tif 000018
【図１４】
0005978187.tif 000019
【図１５】
0005978187.tif 000020
【図１６】
0005978187.tif 000021
【図１７】
0005978187.tif 000022
【図１８】
0005978187.tif 000023
【図１９】
0005978187.tif 000024
【図２０】
0005978187.tif 000025
【図２１】
0005978187.tif 000026
【図２２】
0005978187.tif 000027
【図２３】
0005978187.tif 000028
【図２４】
0005978187.tif 000029
【図２５】
0005978187.tif 000030
【図２６】
0005978187.tif 000031
【図２７】
0005978187.tif 000032
【図２８】
0005978187.tif 000033
【図２９】
0005978187.tif 000034
【図３０】
0005978187.tif 000035
【図３１】
0005978187.tif 000036
【図３２】
0005978187.tif 000037
【図３３】
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【図３４】
0005978187.tif 000039
【図３５】
0005978187.tif 000040
【図３６】
0005978187.tif 000041
【図３７】
0005978187.tif 000042