(57)【要約】【課題】構築物、低層建築物の鉄骨構造などに用いられる軽量Ｈ形鋼材であって、効率的な断面性能、すなわち、質量当たりの高い断面性能を有し、防錆塗装を不要化した低コストの軽量Ｈ形鋼材を提供すること。【解決手段】予めメッキされた長尺鋼板の幅方向が断面形状略Ｈ字に折曲形成され、前記略Ｈ字断面形状のフランジ先端から１８０度折返し曲げで鋼板を重合したフランジと、外側ウェブ３の中央部が単板で構成され、内側フランジ２と各ウェブ（３，４）のコ−ナ−の曲げ形状が曲線を有し、前記鋼板長辺両側端近傍で形成する前記内側ウェブ４が、所定の間隔で前記外側ウェブ３に並列で突出しているＵ字状のプレ−ト片５に当接し圧着され、前記外側ウェブ３の中心線上において、前記プレ−ト片加工時に生じた矩形状の孔６を有していることを特徴とする複層軽量Ｈ形鋼。【選択図】図１
2011162992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予めメッキされた長尺鋼板の幅方向が断面形状略Ｈ字に折曲形成され、前記略Ｈ字断面形状のフランジ先端から１８０度折返し曲げで鋼板を重合したフランジと、外側ウェブの中央部が単板で構成され、内側フランジと各ウェブのコ−ナ−の曲げ形状が曲線を有し、前記鋼板長辺両側端近傍で形成する前記内側ウェブが、所定の間隔で前記外側ウェブに並列で突出しているＵ字状のプレ−ト片に当接し圧着され、前記外側ウェブの中心線上において、前記プレ−ト片加工時に生じた矩形状の孔を有していることを特徴とする複層軽量Ｈ形鋼。
【請求項２】
前記フランジの先が内向きに、Ｌ字状に折曲形成されてリップを有することを特徴とする請求項１に記載の複層軽量Ｈ形鋼
【請求項３】
予めメッキされた長尺鋼板の幅方向が断面形状略Ｈ字に折曲形成され、鋼板が重合されているフランジ、リップ等と、外側ウェブの中央部が単板で構成され、内側フランジと各ウェブコ−ナ−の曲げ形状が曲線を有し、前記長尺内側ウェブが、所定の間隔で前記外側ウェブに有するＵ字状のプレ−ト片で固定されていて、前記外側ウェブ中心線上に矩形状の孔を有していることを特徴とする軽量Ｈ形鋼の製造方法に関する請求項１又は２に記載の複層軽量Ｈ形鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構築物、低層建築物の鉄骨構造などに用いられる軽量Ｈ形鋼材であって、効率的な断面性能を有し、めっき鋼板が溶接することなく折曲形成され、経済性に優れている軽量Ｈ形鋼材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、構築物、建築物の鉄骨構造などに用いられるＨ形鋼は、製鉄所の熱間圧延工程で所定の断面形状に成形されている。鉄骨製作工場で梁を製作する場合は、Ｈ形鋼を所定の長さに切断加工を行い、孔あけ加工を施し、その後に防錆塗装か、または、必要に応じてめっき等を施すことが一般的である。近年、低コスト化に対応して、低層建築物の鉄骨躯体に、溶接Ｈ形鋼（フランジ材とウェブ材の鋼板を連続的に高周波溶接で接合し製造する）が用いられている。
【０００３】
しかし、溶接Ｈ形鋼は、連続的に送りこまれるめっき鋼板帯等の素板を、上下左右のロ−ルで位置決めし、加圧しながら高周波溶接し、Ｈ形鋼の板厚や寸法は、必要に応じてロ−ル交換を行い製造されている。そのため、多種類の寸法を製造するには多大なロ−ル費用とロ−ル交換時間がかかり、設備費用の増大、生産効率の低下を招いている。そこで、一対のＣ型溝形鋼を背中合わせでカシメ接合して形成されたウェブと該ウェブの両端から反対方向に延びるフランジを有し、長手方向に沿ったフランジの全体又は一部に補強フランジがカシメ接合されていることを特徴とする組立てＨ形鋼が特開２００７−１８６９３９号公報（第１公知例）で開示されている。
【０００４】
次いで、特開２００２−００４４９５号公報（第２公知例）では、予めメッキされた鋼板が、折り曲げ加工されて梁部材が形成され、一対の前記梁部材におけるウェブ相互を重合し、前記ウェブ相互をかしめ固定して梁部材相互を一体化し、座屈がし難くした方法が開示されている。
【０００５】
さらに、特願２００９−２６１４６３号公報（第３公知例）では、長尺鋼板の幅方向を断面形状略Ｈ字に折曲形成し、前記略Ｈ字断面形状のフランジ先端から１８０度折返し曲げて鋼板を二重にしたフランジと、ウェブの中央部が単板で構成されている軽Ｈ形鋼を特徴とする二重フランジ軽量形鋼が開示されている。
【０００６】
また、特開平１１−０４４０４３号公報（第４公知例）では、帯状の金属板を長手方向に沿って折り曲げることにより形鋼材状に成型した本体部の少なくとも長手方向の端部に、金属板が重なる重合部分を形成するとともに、この重合部分の金属板間に、接続具を狭着し固定したことを特徴とする建築用架構部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１８６９３９号
【特許文献２】特開２００２−００４４９５号
【特許文献３】特願２００９−２６１４６３号
【特許文献４】特開平１１−０４４０４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記第１〜第４公知例に係わるＨ形鋼では、Ｈ形鋼部材の製造時の品質および重合部の接続安定等に、種々の問題を生じる可能性がある。
【０００９】
先ず、第１の公知例の場合は、効率的な断面形状で、単位質量当たりの断面性能が高いのは評価できる、しかし、長尺軽ミゾ形鋼を背中合わせにして、長手方向に１００ｍｍ間隔でカシメ接合を行い、その両フランジの上側および下側に、補強用のフランジ用帯板を設置しカシメ接合を行っているが、各部材を組立てるために欠点がでやすい工法である。例えば、軽ミゾ形鋼のロ−ル成形の切断時に、断面が僅かながら変形し形鋼の中央と端ではフランジ部とウェブの曲角度は多少異なっている。前記フランジの上下に帯板を設置し、カシメ接合を施すと軽ミゾ形鋼の断面形状に帯板が追従し、部材の曲がりの原因となる。また、カシメ加工で接合した箇所の鋼板間は狭着しているが、カシメ加工が施こされない部分の鋼板は浮いた状態であり、各々の条件が異なるため組立て後に寸法誤差や、部材の曲がり、ねじれ等の問題が生じやすく、品質上の問題が出ることが予想される。
【００１０】
次いで、第２公知例の場合は、部材断面のフランジ部の板厚は、ウェブ部の板厚と比較して半分の板厚である。したがって、断面二次モ−メントに有効な箇所、すなわち、部材の中立軸より一番距離のあるフランジ部の面積が極端に小さくて、単位質量（部材断面積×質量）当たりの断面性能が低いため、梁材として使用すると特に高コストになる。
【００１１】
続いて、第３公知例の場合は、フランジ部の板厚がウェブ板厚の２倍で効率的な断面形状のため、質量当たりの断面性能が高いのは評価できる。しかし、フランジとウェブのコ−ナ−の曲げＲ寸法が１ｔ（板厚の１倍）で成形されているため座屈強度が低くなる。また、製造方法、例えば、重合するウェブの相互間の固定方法等が開示されていない。
【００１２】
また、第４公知例の場合は、帯状の金属板を長手方向に沿って折り曲げることにより形鋼材状に成型した本体部の少なくとも長手方向の端部に、金属板が重なる重合部分を形成するとともに、この重合部分の金属板間に接続具を狭着し固定したことを特徴としている。すなわち、部材の接続強化および安定が主な目的で開示されおり、具体的な製造方法が開示されていないため製造方法に疑問が残るが、形状が複雑のため多大な諸設備費用、加工時間（生産効率）、寸法精度および品質管理等の問題が発生する可能性がありコスト高が予想される。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、前記課題を解決すべく検討した結果、断面二次モ−メントに有効な箇所、すなわち、部材の中立軸より一番距離のあるフランジとウェブの一部の鋼板を、二枚重ね合わせて断面積を倍増させるのが望ましいこと、また、内側フランジと各ウェブのコ−ナ−曲げの形状を、大きめの曲線にして座屈強度を高めるのが望ましいこと。したがって、効率的な断面形状で断面性能が高い軽量Ｈ形鋼が得られ、さらに、予めメッキされた鋼板を使用することにより、塗装工程を省略化でき、また、重合しているウェブの一体化の手段として、長尺の内側ウェブを、所定の間隔で外側ウェブに有するプレ−ト片で圧着固定し、防錆塗装（溶接接合の場合はメッキ層の補修が必要）を不要化することができることに想到した。その要旨とするところは以下の通りである。
【００１４】
（１）予めメッキされた長尺鋼板の幅方向が断面形状略Ｈ字に折曲形成され、前記略Ｈ字断面形状のフランジ先端から１８０度折返し曲げで鋼板を重合にしたフランジと、外側ウェブの中央部が単板で構成され、内側フランジと各ウェブのコ−ナ−の曲げ形状が曲線を有し、前記鋼板長辺両側端近傍で形成する前記内側ウェブが、所定の間隔で前記外側ウェブに並列で突出しているＵ字状のプレ−ト片に当接し圧着され、前記外側ウェブの中心線上において、前記プレ−ト片加工時に生じた矩形状の孔を有していることを特徴とする複層軽量Ｈ形鋼。
【００１５】
（２）予めメッキされた長尺鋼板の幅方向が断面形状略Ｈ字に折曲形成され、前記略Ｈ字断面形状のリップ先端から１８０度折返し曲げで鋼板を重合にしたリップとフランジ、および外側ウェブの中央部が単板で構成され、内側フランジと各ウェブのコ−ナ−の曲げ形状が曲線を有し、前記鋼板長辺両側端近傍で形成する前記内側ウェブが、所定の間隔で前記外側ウェブに並列で突出しているＵ字状のプレ−ト片に当接し圧着され、前記外側ウェブの中心線上において、前記プレ−ト片加工時に生じた矩形状の孔を有していることを特徴とする複層軽量Ｈ形鋼。
【発明の効果】
【００１６】
（Ａ）本発明に係わる複層軽量Ｈ形鋼によれば、断面二次モ−メントに有効な箇所のフランジとリップ等の鋼板を二重にして断面積を倍増し、断面二次モ−メントを大きくしている。また、内側フランジと各ウェブのコ−ナ−の曲げ形状を大きめの曲線にして、外側ウェブの垂直部の寸法を極力小さくし座屈強度を高めている。したがって、従来と同じ外形寸法であっても、従来の技術より、板厚配置のバランス（応力に対して最小限の断面積で対応する）が優れているので、効率的な断面形状が形成され、単位質量（部材断面積×質量）当たりの高い断面性能が得られる。すなわち、力学的見地から全域に同厚の鋼板を配置するより、応力がかかる箇所のみを増厚するので合理的であり、単位質量当たりの高い断面性能が得られ経済的である。断面二次モ−メントの方向性から、鉄骨構造の梁部材や外壁パネル類の骨組材等に使用すると特に効力を発揮する。
【００１７】
（Ｂ）本発明に係わる複層軽量Ｈ形鋼によれば、予めメッキされた鋼板が重合しているウェブの接合方法は、従来技術のスポット溶接、カシメ加工等の接続方法と異なり、本発明の技術においては、長尺の内側ウェブを、所定の間隔で外側ウェブに突起しているプレ−ト片に当接させ、プレス機等で前記プレ−ト片をＵ字状に成形・圧着し、ウェブ相互の一体化を図り接合強度を強化している。したがって、防錆塗装が省略化されるとともに、接続強度が高まり安定化しているので生産性を高めることができ、低コストで製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係わる複層軽量Ｈ形鋼の一例を示す模式図であり、（ａ）はＡ−Ａ断面図である。
【図２】メッキ長尺鋼板（平板状）にプレ−ト片の切込み位置を示す説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図で部材割付の概略を説明する図である。
【図４】複層軽量Ｈ形鋼の加工手順を示す説明図１である。
【図５】複層軽量Ｈ形鋼の加工手順を示す説明図２である。
【図６】複層軽量Ｈ形鋼の加工手順を示す説明図３である。
【図７】複層軽量Ｈ形鋼の加工手順を示す説明図４である。
【図８】重合部のプレ−ト片の加工手順を示す説明図であり、（ａ）加工前の断面図と平面図、（ｂ）鋼板曲げ（プレ−ト片発生時）の断面図、（ｃ）プレ−ト片折曲げ時の断面図である。
【図９】本発明に係わる複層軽量Ｈ形鋼のリップみぞＨ形鋼の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１〜図９に基づいて、本発明を実施するための最良の形態を実施例で説明する。なお、軽量Ｈ形鋼材の材質としては、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融５５％アルミニュウム−亜鉛合金めっき鋼板等の金属材料で、１．０〜３．２ｍｍ程度の厚みが望ましいが、特に限定されるものではない。製作する機械については特に問わないが、例えば、軽量Ｈ形鋼材の形状の成形加工する方法としては、引き抜き成形方法、プレス加工方法、ロ−ル成形方法等のいずれかで成形することができるし、プレ−ト片加工はプレス機で、また、各々の機械を組み合わせた複合機械設備で製作することもできる。
【００２０】
（実施例１）
図１は、本発明に係わる複層軽量Ｈ形鋼の一例を示す模式図である。この例において外フランジ１、内フランジ２、外ウェブ３，内ウェブ４、プレ−ト片５、矩形状の孔６および曲げコ−ナ−７から構成される。以下、これに沿って説明する。
【００２１】
図２は、メッキ長尺鋼板（平板状）にプレ−ト片の切込み位置を示す説明図であり、図３はメッキ長尺鋼板の幅方向の断面図で、概略の各部材の位置を示している。まず、図２に示すように、メッキ長尺鋼板幅の中心線上でプレ−ト片５に該当する所定の位置に、長手方向に２５０〜４００ｍｍ程度の間隔でＨ状の切込みハ（部分拡大図参照）加工を施す。切込み線の長さは、プレ−ト片の幅によって変わるが、ウェブの中心線に沿っておおよそ３０〜６０ｍｍ程度とし、他方の切込み線の各２本の長さは、内ウェブ４の寸法と曲げコ−ナ−７の径によるが５０〜１００ｍｍ程度である。
【００２２】
次に、図４に示すように、メッキ鋼板長辺両側端近傍の曲げコ−ナ−７に該当する個所を９０度曲げにして内ウェブ４を形成する。その際の曲げＲ寸法（半径）値は、Ｈ形鋼材の長手方向の端部ジョイント用ボルト孔位置とウェブの座屈強度を考慮して決める方が望ましい。例えば、ボルトの孔位置（図示せず）は板材が平行して重合している状態が必要で、正確にはナット位置（図示せず）まで必要であるので直線部が大きくて、Ｒ寸法は小さい方が好ましいが、一方、座屈強度を考慮すると直線部が小さくてＲ寸法は大きい方が好ましい。そこで、一応の目安として、曲げコ−ナ−７のＲ寸法は、Ｈ形鋼材の形状寸法によるが、４ｔ〜１０ｔ（板厚の４倍から１０倍）程度としている。望ましい曲線の曲げＲ寸法の形状は、水平と垂直との比率が同じの円形でなく、水平と垂直との比率を変えた曲線の方が好ましい。すなわち、フランジ部を短く、ウェブ部が長い曲線にすると、フランジ部のボルトの孔位置は十分に確保され、ウェブの単板部の寸法が小さくなり座屈がしにくい断面になる。これにより施工面と応力に対して最小限の断面積で対応することができ、効率的な断面形状で、単位質量（部材断面積×質量）当たりの高い断面性能が得られる。
【００２３】
続いて、図４〜図５に示すように、折返し点イを基点に１８０度折返し曲げを行い、外フランジ１と内フランジ２を重合させ、さらに、図６に示すように、折曲げ点ロを基準に内向きに９０度曲げ加工を行い、次いで、図７に示すように、外フランジ１に側圧をかけながら、同時に圧力を上部から曲げコ−ナ−７の２箇所にかけて、曲げ加工を施し、Ｈ形状に成形する。
【００２４】
図８は、重合部の外ウェブ３と内ウェブ４を、プレ−ト片５で一体化する説明図である。以下、これに沿って説明する。図８（ａ）はプレ−ト片５の加工前のＨ形状の断面図と平面図で、事前にウェブの中心線上に切込み加工ハが施されている。まず、図８（ｂ）に示すように、切込み線ハの直上に外ウェブ３側からパンチ８を押し込み、切込み加工ハの当該部鋼板を折曲げ、Ｌ形で並列状のプレ−ト片５に成形する。次に、図８（ｃ）に示すように、パンチ８を、ウェブの中心（プレ−ト片５間の中心）に内ウェブ４側からダイ９方向に押し込む、これによりプレ−ト片５がＵ字状に成形・圧着されて、内ウェブ４と外ウェブ３を強固に一体化した複層軽量Ｈ形鋼が製造される。複層軽量Ｈ形鋼のサイズは、ウェブ寸法１５０〜３００ｍｍ程度、フランジ寸法１００〜１５０ｍｍ程度、長さは６〜１２ｍ程度である。
【００２５】
（実施例２）
図９は本発明に係わる複層軽量Ｈ形鋼のリップみぞＨ形鋼の一例を示す断面図であり、図９は外フランジ１、内フランジ２、外ウェブ３、内ウェブ４、リップ１０、プレ−ト片５、および折曲げ線ニから構成されている。以下、これに沿って説明する。
【００２６】
前記の実施例１で既述した成形加工の手順で形成されたＨ形状を、さらに、図９に示すように、折曲げ線ニを基点に、直角に折曲形成してリップ１０を製作し、次いで、図８に示すように、外ウェブ３と内ウェブ４がプレ−ト片５で一体化する前記に既述した手順で加工が施され、複層軽量Ｈ形鋼のリップみぞＨ形鋼が製造される。リップみぞＨ形鋼のサイズは、ウェブ寸法１５０〜３００ｍｍ程度、フランジ寸法１００〜１５０ｍｍ程度、リップ寸法２０〜３０ｍｍ程度、長さは６〜１２ｍ程度である。
【００２７】
以上説明したように本発明に係わる複層軽量Ｈ形鋼によれば、効率的な断面性能を重視し、防錆塗装を不要化した、経済性に優れている軽量形Ｈ鋼材で、建築業界、特に住宅産業界に与える効用は極めて大きい。
【符号の説明】
【００２８】
１      外フランジ
２      内フランジ
３      外ウェブ
４      内ウェブ
５      プレ−ト片
６      矩形状の孔
７      曲げコ−ナ−
８      パンチ
９      ダイ
１０    リップ
イ      折返し点
ロ      折曲げ点
ハ      切込み線
ニ      折曲げ線
【図１】
2011162992.tif 000003
【図２】
2011162992.tif 000004
【図３】
2011162992.tif 000005
【図４】
2011162992.tif 000006
【図５】
2011162992.tif 000007
【図６】
2011162992.tif 000008
【図７】
2011162992.tif 000009
【図８】
2011162992.tif 000010
【図９】
2011162992.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月26日(2010.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予めメッキされた長尺鋼板の幅方向が断面形状略Ｈ字に折曲形成され、前記略Ｈ字断面形状のフランジ先端から１８０度折返し曲げて鋼板を重合したフランジと、外側ウェブの中央部が単板で構成され、内側フランジと各ウェブのコ−ナ−の曲げ形状が曲線を有し、前記鋼板長辺両側端近傍で形成する前記内側ウェブが、所定の間隔で前記外側ウェブに並列で突出しているＵ字状のプレ−ト片に当接し圧着され、前記外側ウェブの中心線上において、前記プレ−ト片加工時に生じた矩形状の孔を有していることを特徴とする複層軽量Ｈ形鋼。
【請求項２】
前記フランジの先が内向きに、Ｌ字状に折曲形成されてリップを有することを特徴とする請求項１に記載の複層軽量Ｈ形鋼。
【請求項３】
予めメッキされた長尺鋼板の幅方向を断面形状略Ｈ字に折曲形成し、前記略Ｈ字断面形状のフランジ先端から１８０度折返し曲げて鋼板を重合したフランジと、外側ウェブの中央部を単板で構成し、内側フランジと各ウェブのコ−ナ−の曲げ形状は曲線にして、前記鋼板長辺両側端近傍で形成する前記内側ウェブを、所定の間隔で前記外側ウェブに並列で突出しているＵ字状のプレ−ト片で圧着固定し、前記外側ウェブの中心線上においては、前記プレ−ト片加工時に生じた矩形状の孔を有していることを特徴とする複層軽量Ｈ形鋼の製造方法。
【請求項４】
前記フランジの先が内向きに、Ｌ字状に折曲形成されてリップを有することを特徴とする請求項１に記載の複層軽量Ｈ形鋼の製造方法。