(57)【要約】【課題】パネルゾーンを形成する短尺鋼管は断面直状でありながら、この短尺鋼管に溶接結合される長尺鋼管を、軽量化や経済性に好適でかつ除去修正を安定して行える長尺鋼管の製造方法を提供する。【解決手段】パネルゾーンを形成する短尺鋼管１２Ａ，１２Ｂと溶接結合１６することで鋼管柱１０を構成する長尺鋼管９の製造方法である。一端部８ａが他端部８ｂに対して小寸のテーパー管体８を製作し、このテーパー管体８の少なくとも一方の端部を断面直線状の直状部９ａ，９ｂに成形する。テーパー管体の少なくとも一方の端部を成形することで、端部を断面直線状の直状部としたテーパー管状の長尺鋼管を製造できる。長尺鋼管を短尺鋼管と溶接結合する前に、長尺鋼管が所定の長さになるように、切断や研磨などにより除去修正するとき、直状端部の端面側の一部を除去修正することで、除去修正後の外寸は、その除去修正量に関係なく、常に最初の一定値を維持して常に安定して行える。【選択図】図１
2011012477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネルゾーンを形成する短尺鋼管と溶接結合することで鋼管柱を構成する長尺鋼管の製造方法であって、一端部が他端部に対して小寸のテーパー管体を製作し、このテーパー管体の少なくとも一方の端部を断面直線状の直状端部に成形することを特徴とする長尺鋼管の製造方法。
【請求項２】
テーパー管体を加熱したのち、少なくとも一方の端部を断面直線状の直状端部に熱間成形することを特徴とする請求項１記載の長尺鋼管の製造方法。
【請求項３】
テーパー管体を加熱したのち、小寸側の一端部を熱間拡張成形して、断面直線状の直状端部を形成するとともに、大寸側の他端部を熱間収縮成形して、断面直線状の直状端部を形成することを特徴とする請求項１または２記載の長尺鋼管の製造方法。
【請求項４】
一端側の幅が一端部の外寸の２倍よりも小さい寸法、他端側の幅が他端部の外寸の２倍よりも大きい寸法であり、かつ所定の長さの鋼板体を準備し、この鋼板体を、成形プレス装置によって幅方向における二箇所を直角状に折り曲げて直角状折曲げ部を成形し、この折り曲げによって、一端側の直角状折曲げ部の外面間が一端部の外寸よりも小さくかつ他端側の直角状折曲げ部の外面間が他端部の外寸よりも大きい定寸平板部と、この定寸平板部の両側に直角状で連なる部分で一端側が一端部の外寸の半分よりも小さくかつ他端側が他端部の外寸の半分よりも大きい半寸平板部とからなるテーパー状Ｃ型鋼材を成形し、一対のテーパー状Ｃ型鋼材を、その半寸平板部の遊端部分を突き合わせたのち、この突き合わせ部を溶接することで、断面が四角形のテーパー管体を得ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の長尺鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば鉄骨構造物などの鋼管柱に使用される長尺鋼管、すなわち、パネルゾーンを形成する短尺鋼管と溶接結合することで鋼管柱を構成する長尺鋼管の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の鋼管柱としては、次のような構成が提供されている。すなわち、所定の板厚の長尺角形鋼管と、この長尺角形鋼管よりも板厚が厚い短尺角形鋼管との端部を対向させた状態で、両角形鋼管を外側からの溶接により結合することで角形鋼管柱を構成している。そして、パネルゾーンを形成する短尺角形鋼管の外面に、梁材の端部を当接した状態で溶接によって結合することで、鉄骨構造物を構成している（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また別の構成として、一端と他端との外形寸法を異にした角形コラム（短尺角形鋼管）を使用し、その一端を下部角形鋼管柱の上部に当接させて溶接し、他端に上部角形鋼管柱の端を当接させて溶接するとともに、角形コラムの外面に梁材を連結している（たとえば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１３０１８号公報（第３頁、第１−３図）
【特許文献２】特開２００４−２３２１９２号公報（第２、５頁、第７−９図）
【特許文献３】特開２００４−２３２１９１号公報
【特許文献４】特開２００４−２３２３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１の構成によると、長尺角形鋼管と短尺角形鋼管との全てが同じ外形寸法であることから、重量大で高価となる場合がある。これに対して特許文献２の構成によると、上部角形鋼管柱として外形寸法の小さなものを使用でき、軽量化や経済性に好適な構成となる。しかし、断面台形状の角形コラムの傾斜外面に梁材を連結することから、連結構造が複雑になるなどの問題がある。
【０００６】
そこで本発明の請求項１記載の発明は、パネルゾーンを形成する短尺鋼管は断面直状でありながら、この短尺鋼管に溶接結合される長尺鋼管を、軽量化や経済性に好適でかつ除去修正を安定して行える長尺鋼管の製造方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために、本発明の請求項１記載の長尺鋼管の製造方法は、パネルゾーンを形成する短尺鋼管と溶接結合することで鋼管柱を構成する長尺鋼管の製造方法であって、一端部が他端部に対して小寸のテーパー管体を製作し、このテーパー管体の少なくとも一方の端部を断面直線状の直状部に成形することを特徴としたものである。
【０００８】
したがって請求項１の発明によると、テーパー管体の少なくとも一方の端部を成形することで、端部を断面直線状の直状部とした長尺鋼管を製造し得る。この長尺鋼管を短尺鋼管と溶接結合する前に、この長尺鋼管が所定の長さになるように、切断や研磨などにより除去修正するとき、直状端部の端面側の一部を除去修正することで、除去修正後の外寸は、その除去修正量に関係なく、常に最初の一定値を維持し得る。また鋼管柱は、上部が小寸のテーパー管状の長尺鋼管を組み込むことによって、この長尺鋼管を軽量化し得るとともに、この長尺鋼管の上に位置される直管状の短尺鋼管や長尺鋼管も小寸化し得、また、パネルゾーンを形成する短尺鋼管は断面直状とし得る。
【０００９】
また本発明の請求項２記載の長尺鋼管の製造方法は、上記した請求項１記載の構成において、テーパー管体を加熱したのち、少なくとも一方の端部を断面直線状の直状部に熱間成形することを特徴としたものである。
【００１０】
したがって請求項２の発明によると、テーパー管体の少なくとも一方の端部を熱間成形することで、端部を断面直線状の直状部とした長尺鋼管を製造し得る。
そして本発明の請求項３記載の長尺鋼管の製造方法は、上記した請求項１または２記載の構成において、テーパー管体を加熱したのち、小寸側の一端部を熱間拡張成形して、断面直線状の一端直状部を形成するとともに、大寸側の他端部を熱間収縮成形して、断面直線状の他端直状部を形成することを特徴としたものである。
【００１１】
したがって請求項３の発明によると、テーパー管体の一端部を熱間拡張成形するとともに他端部を熱間収縮成形することで、両端部を断面直線状の直状部とした長尺鋼管を製造し得る。そして長尺鋼管の除去修正は、一端直状部または他端直状部のいずれか、または両方の端面側の一部を除去修正することで、除去修正後の外寸は、その除去修正量に関係なく、常に最初の一定値を維持し得る。
【００１２】
さらに本発明の請求項４記載の長尺鋼管の製造方法は、上記した請求項１〜３のいずれか１項に記載の構成において、一端側の幅が一端部の外寸の２倍よりも小さい寸法、他端側の幅が他端部の外寸の２倍よりも大きい寸法であり、かつ所定の長さの鋼板体を準備し、この鋼板体を、成形プレス装置によって幅方向における二箇所を直角状に折り曲げて直角状折曲げ部を成形し、この折り曲げによって、一端側の直角状折曲げ部の外面間が一端部の外寸よりも小さくかつ他端側の直角状折曲げ部の外面間が他端部の外寸よりも大きい定寸平板部と、この定寸平板部の両側に直角状で連なる部分で一端側が一端部の外寸の半分よりも小さくかつ他端側が他端部の外寸の半分よりも大きい半寸平板部とからなるテーパー状Ｃ型鋼材を成形し、一対のテーパー状Ｃ型鋼材を、その半寸平板部の遊端部分を突き合わせたのち、この突き合わせ部を溶接することで、断面が四角形のテーパー管体を得ることを特徴としたものである。
【００１３】
したがって請求項４の発明によると、断面が四角形のテーパー管体を容易に得られ、以て上部が小寸のテーパー管体でかつ端部を断面直線状の直状部とした長尺四角形鋼管を製造し得る。
【発明の効果】
【００１４】
上記した本発明の請求項１によると、テーパー管体の少なくとも一方の端部を成形することで、端部を断面直線状の直状部としたテーパー管状の長尺鋼管を製造できる。そして長尺鋼管を短尺鋼管と溶接結合する前に、この長尺鋼管が所定の長さになるように、切断や研磨などにより除去修正するとき、直状端部の端面側の一部を除去修正することで、除去修正後の外寸は、その除去修正量に関係なく、常に最初の一定値を維持して常に安定して行うことができる。これにより、短尺鋼管との溶接結合は、段違い（目違い）など生じることなく、常に安定して強固に行うことができるとともに、段部が生じていないことで好適な応力の伝達を可能にできる。また鋼管柱は、上部が小寸のテーパー管状の長尺鋼管を組み込むことによって、この長尺鋼管を軽量化できるとともに、この長尺鋼管の上に位置される直管状の短尺鋼管や長尺鋼管も小寸化できて、鋼管柱の全体を軽量化や経済性に好適な構成にできる。また、パネルゾーンを形成する短尺鋼管は断面直状であることから、梁材の連結は、連結構造を簡単にして安定して行うことができる。
【００１５】
また上記した本発明の請求項２によると、テーパー管体の少なくとも一方の端部を熱間成形することで、端部を断面直線状の直状部としたテーパー管状の長尺鋼管を容易に安定して製造できる。
【００１６】
そして上記した本発明の請求項３によると、テーパー管体の一端部を熱間拡張成形するとともに他端部を熱間収縮成形することで、両端部を断面直線状の直状部とした長尺鋼管を製造できる。そして長尺鋼管の除去修正は、一端直状部または他端直状部のいずれか、または両方の端面側の一部を除去修正することで、除去修正後の外寸は、その除去修正量に関係なく、常に最初の一定値を維持して常に安定して行うことができる。
【００１７】
さらに上記した本発明の請求項４によると、断面が四角形のテーパー管体を容易に得ることができ、以て上部が小寸のテーパー管体でかつ端部を断面直線状の直状部とした長尺四角形鋼管を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１を示し、長尺鋼管の製造方法における熱間成形前の縦断正面図である。
【図２】同長尺鋼管の製造方法におけるテーパー管体の製作過程を示す斜視図である。
【図３】同長尺鋼管の製造方法におけるテーパー状Ｃ型鋼材のプレス成形を示す説明図である。
【図４】同長尺鋼管の製造方法における加熱成形の工程説明図である。
【図５】同長尺鋼管の製造方法における熱間成形時で、セット状態での一部切り欠き正面図である。
【図６】同長尺鋼管の製造方法における熱間成形時で、他端部成形状態での一部切り欠き正面図である。
【図７】同長尺鋼管の製造方法における熱間成形時で、一端部成形状態での一部切り欠き正面図である。
【図８】同長尺鋼管の製造方法における熱間成形時で、成形終了状態での一部切り欠き正面図である。
【図９】同長尺鋼管の製造方法におけるセット時で、（ａ）は図５のＸ−Ｘ矢視図、（ｂ）は図５のＹ−Ｙ矢視図である。
【図１０】同長尺鋼管の製造方法における熱間成形時で、（ａ）は図７のＸ−Ｘ矢視図、（ｂ）は図７のＹ−Ｙ矢視図である。
【図１１】同長尺鋼管を使用した鉄骨構造物の概略正面図である。
【図１２】同長尺鋼管を使用した鉄骨構造物の要部の縦断正面図である。
【図１３】同長尺鋼管を使用した鉄骨構造物の要部の一部切り欠き縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［実施の形態１］
以下に本発明の実施の形態１を、パネルゾーンを形成する短尺鋼管と溶接結合することで鋼管柱を構成する長尺鋼管として、長尺四角形鋼管を製造するのに採用した状態として、図１〜図１０に基づいて説明する。
【００２０】
まず図２（ａ）に示すように、一端側の幅が一端部の外寸（上部の外寸で後述する。）ＷＢの２倍よりも小さい寸法［２ＷＢ−２α］、他端側の幅が他端部の外寸（下部の外寸で後述する。）ＷＡの２倍よりも大きい寸法［２ＷＡ＋２β］であり、かつ所定の板厚ｔ、所定の長さＨの鋼板体１が準備される。なお鋼板体１は、トリミング開先加工機などによって幅方向における両側縁に開先２が加工されている。
【００２１】
そして図３（ａ）、（ｂ）に示すように、鋼板体１を成形プレス装置３０に入れて、下金型３１に対する上金型３２の昇降動によりプレス成形する。これにより図２（ｂ）に示すように、幅方向における開先２寄りの二箇所を直角状（９０度またはほぼ９０度）に折り曲げて、直角状折曲げ部（隅部）３を成形する。この折り曲げによって、一端側の直角状折曲げ部３の外面間が一端部の外寸ＷＢよりも小さい寸法［ＷＢ−α］で、かつ他端側の直角状折曲げ部３の外面間が他端部の外寸ＷＡよりも大きい寸法［ＷＡ＋β］の定寸平板部４と、この定寸平板部４の両側に直角状で連なる部分で一端側が一端部の外寸ＷＢの半分［ＷＢ／２］よりも小さい寸法［ＷＢ／２−α／２］でかつ他端側が他端部の外寸ＷＡの半分［ＷＡ／２］よりも大きい寸法［ＷＡ／２＋β／２］の半寸平板部５とからなるテーパー状Ｃ型鋼材６を成形し得る。
【００２２】
そして一対のテーパー状Ｃ型鋼材６が、上向き開放と下向き開放としてセット化された状態で、外面整形などを行いながら、その開先２の部分（遊端部分）を上下から突き合わせたのち、図２（ｃ）に示すように、この突き合わせ部を溶接７する。これにより、断面が四角形でかつ一端部が他端部に対して小寸、すなわち、一端部の外寸ＷＢよりも小さい寸法［ＷＢ−α］でかつ他端部の外寸ＷＡよりも大きい寸法［ＷＡ＋β］のテーパー管体８を製作し得る。
【００２３】
次いで、このテーパー管体８を加熱したのち、少なくとも一方の端部を断面直線状の直状部に熱間成形している。すなわち図４に示すように、テーパー管体８を全体加熱する加熱手段（加熱炉など）３５が設けられるとともに、この加熱したテーパー管体８を、その軸心を横水平状方向として支持する支持部３７が設けられ、この支持部３７を挟んで、拡張成形手段４０と収縮成形手段５０とが設けられている。そして、加熱手段３５により加熱したテーパー管体８を支持部３７に支持させた状態で、拡張成形手段４０によって小寸側の一端部を熱間拡張成形して、断面直線状の一端直状部を形成するとともに、収縮成形手段５０によって大寸側の他端部を熱間収縮成形して、断面直線状の他端直状部を形成している。
【００２４】
ここで拡張成形手段４０は、図１、図９（ａ）に示すように、シリンダー装置（作動装置）４１によってテーパー管体８の軸心方向に出退動自在な可動枠体４２と、この可動枠体４２に一体移動自在に設けられ、テーパー管体８の一端部８ａに外嵌自在な外金型４３と、可動枠体４２側に設けられシリンダー装置４５によってテーパー管体８の軸心方向に出退動自在に設けられ、テーパー管体８の一端部８ａに内嵌自在な内金型４６などにより構成されている。
【００２５】
前記外金型４３は四角筒状であって、その内面４４で外側部分（内金型４６とは反対側部分）は、テーパー管体８のテーパー外面で、一端面から設定距離８Ｌだけ入った位置からさらに外側の部分に密状に当接自在なテーパー内面４４ａに形成され、また内側部分（内金型４６側の部分）は、一端面の外寸よりも大きな外寸の直状内面４４ｂに形成されている。前記内金型４６は四角棒状であって、その外面４７で外側部分（外金型４３側の部分）は先窄まりテーパー状の拡張ガイド面４７ａに形成され、また内側部分（外金型４３とは反対側部分）は、直状内面４４ｂとの間でテーパー管体８の一端部８ａを拡張挟持自在な直状外面４７ｂに形成されている。なお、四角筒状の内面４４の各コーナ部や、外面４７の拡張ガイド面４７ａの各コーナ部は、好適な曲率半径の曲面に形成されている。
【００２６】
また収縮成形手段５０は、図１、図９（ｂ）に示すように、シリンダー装置（作動装置）５１によってテーパー管体８の軸心方向に出退動自在な可動枠体５２と、この可動枠体５２に一体移動自在に設けられ、テーパー管体８の他端部８ｂに内嵌自在な内金型５３と、可動枠体５２側に設けられシリンダー装置５６によって他端部８ｂの外面に接近離間動自在な外金型５７などにより構成されている。
【００２７】
前記内金型５３は段状の四角棒状であって、可動枠体５２側の大寸法部で外向き面は、他端部８ｂの端面に当接自在な受止め規制面５４に形成され、また外側の小寸法部で外面は四角状の直状外面５５に形成されている。前記外金型５７は周方向において４分割され、それぞれがシリンダー装置５６によって同期して接近離間動自在に構成されている。各外金型５７の内面は、テーパー管体８の軸心方向に沿った直状内面５８に形成されている。そして、４つの外金型５７を接近動させたとき、図７、図１０（ｂ）に示すように、直状内面５８群によって四角筒状面が形成されるとともに、直状外面５５との間でテーパー管体８の他端部８ｂを収縮挟持自在に構成されている。なお、四角状の直状外面５５の各コーナ部や、直状内面５８群によって形成される四角筒状面の各コーナ部は、好適な曲率半径の曲面に形成されている。
【００２８】
図１に示すように、熱間成形を行う前に拡張成形手段４０においては、シリンダー装置４１の収縮動によって可動枠体４２を後退動させるとともに、シリンダー装置４５の収縮動によって内金型４６を後退動させている。また収縮成形手段５０においては、シリンダー装置５１の収縮動によって可動枠体５２を後退動させるとともに、シリンダー装置５６群の収縮動によって外金型５７群を離間動させている。この状態で、加熱手段３５で全体加熱したテーパー管体８を支持部３７に支持させ、小寸側の一端部８ａを拡張成形手段４０に対向させるとともに、大寸側の他端部８ｂを収縮成形手段５０に対向させる。
【００２９】
この状態でシリンダー装置４１の伸展動によって可動枠体４２を前進動させるとともに、シリンダー装置５１の伸展動によって可動枠体５２を前進動させる。すると図５、図９に示すように、可動枠体４２の前進動によって、テーパー内面４４ａをテーパー管体８のテーパー外面で設定距離８Ｌの位置からさらに外側の部分に密状に当接させるとともに、内金型４６の拡張ガイド面４７ａをテーパー管体８の一端部８ａに嵌入させる。また、可動枠体５２の前進動によって、内金型５３の直状外面５５をテーパー管体８の他端部８ｂに嵌入させたのち、受止め規制面５４を他端部８ｂの端面に当接させるとともに、外金型５７群を他端部８ｂに外嵌させる。これによりテーパー管体８を、拡張成形手段４０と収縮成形手段５０との間に位置決めし得る。
【００３０】
次いで、収縮成形手段５０においてシリンダー装置５６群を同期して伸展動させ、外金型５７群をテーパー管体８の他端部８ｂに接近動させる。そして外金型５７群の直状内面５８群を他端部８ｂのテーパー状外面に当接させたのち加圧作用することで、加熱状態にある他端部８ｂを、テーパー状から直状へと加圧変形させ、以て図６、図１０（ｂ）に示すように、四角状の直状外面５５と直状内面５８群とによって挟持することで、大寸側の他端部８ｂを熱間収縮成形して、断面直線状の大寸側の他端直状部９ｂを形成し得る。このとき、他端直状部９ｂの各コーナ部は、好適な曲率半径の曲面に形成し得る。
【００３１】
このような収縮成形手段５０による成形の前後、または収縮成形手段５０による成形姿勢を維持した状態で、拡張成形手段４０においてシリンダー装置４５を伸展動させ内金型４６を収縮成形手段５０側へ突出動させる。これにより、まず拡張ガイド面４７ａが一端部８ａの内面に当接して、加熱状態にある一端部８ａを次第に拡張させ、そして図７、図１０（ａ）に示すように、直状外面４７ｂが一端部８ａの内面に当接して直状内面４４ｂとにより挟持することで、小寸側の一端部８ａを熱間拡張成形して、断面直線状の小寸側の一端直状部９ａを形成し得る。このとき、一端直状部９ａの各コーナ部を、好適な曲率半径の曲面に形成し得る。
【００３２】
このようにして、小寸側の一端部８ａに対する熱間拡張成形と、大寸側の他端部８ｂに対する熱間収縮成形とを行ったのち、拡張成形手段４０においては、シリンダー装置４５の収縮動によって内金型４６を後退動させたのち、シリンダー装置４１の収縮動によって可動枠体４２を後退動させ、また収縮成形手段５０においては、シリンダー装置５６群の収縮動によって外金型５７群を離間動させたのち、シリンダー装置５１の収縮動によって可動枠体５２を後退動させることで、図８に示すように最初の状態に戻し得る。これにより、断面が四角形でかつ小寸側の一端部に、外寸ＷＢで断面直線状の小寸側の一端直状部（直状部の一例）９ａを形成し、かつ他端部に、外寸ＷＡで断面直線状の大寸側の他端直状部（直状部の一例）９ｂを形成したテーパー管状の長尺四角形鋼管（長尺鋼管の一例）９を製造し得る。なお拡大部の仮想線は、形成前の一端部ならびに他端部を示している。
【００３３】
次に、上記長尺四角形鋼管９を、ノンダイアフラム形式の四角形鋼管柱（鋼管柱の一例）１０に採用した状態として、図１１〜図１３に基づいて説明する。
四角形鋼管柱（鋼管柱の一例）１０は、所定の板厚ｔでかつ所定の長さ（高さ）Ｈの長尺四角形鋼管（長尺鋼管の一例）１１Ａ，９，１１Ｂと、これら長尺四角形鋼管１１Ａ，９，１１Ｂの板厚ｔよりも厚い板厚ＴＡ，ＴＢでかつパネルゾーンを形成する長さ（高さ）Ｌの短尺四角形鋼管（短尺鋼管の一例）１２Ａ，１２Ｂとを、その端部を対向させた状態で外側からの溶接結合１６することで構成される。ここで長尺四角形鋼管１１Ａ，９，１１Ｂと短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂとは、それぞれ複数本であって、すなわち６本の長尺四角形鋼管１１Ａ，９，１１Ｂと５本の短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂであって、上下方向で交互に配設されている。
【００３４】
その際に、下から４本（１階〜４階に相当）の長尺四角形鋼管１１Ａと短尺四角形鋼管１２Ａとは、直状で同じ外寸状に形成され、そして、次（５階に相当）の長尺四角形鋼管９は上部が小寸のテーパー管状でかつ両端部が断面直線状の直状部９ａ，９ｂに形成され、さらに次（６階に相当）の短尺四角形鋼管１２Ｂと長尺四角形鋼管１１Ｂとは、長尺四角形鋼管９の上部の一端直状部９ａに合わせた直状で同じ外寸状に形成されている。
【００３５】
ここで所定の板厚ｔとは、鉄骨構造物の規模に応じて採用される四角形鋼管柱１０の外寸などにより決定されるもので、たとえば長尺四角形鋼管１１Ａの外寸ＷＡが６００ｍｍ×６００ｍｍのときに板厚ｔは２８ｍｍとされている。また長尺四角形鋼管１１Ａの板厚ｔと短尺四角形鋼管１２Ａの板厚ＴＡとは、たとえば２ｔ≒ＴＡとされ、短尺四角形鋼管１２Ａの外寸ＷＡが６００ｍｍ×６００ｍｍのときに板厚ＴＡは６０ｍｍとされている。そして（テーパー管状の）長尺四角形鋼管９は、下部（他端）の大寸側である他端直状部９ｂは、短尺四角形鋼管１２Ａと同様の外寸ＷＡである６００ｍｍ×６００ｍｍとされ、また上部（一端）の小寸側である一端直状部９ａは、短尺四角形鋼管１２Ｂと同様の外寸ＷＢである５００ｍｍ×５００ｍｍとされている。ここで一端直状部９ａや他端直状部９ｂは、その長さを３０ｍｍ〜１００ｍｍとして形成され、また板厚ｔは２８ｍｍとされている。また短尺四角形鋼管１２Ｂは、その外寸ＷＢが５００ｍｍ×５００ｍｍとされ、このときに板厚ＴＢは５０ｍｍとされている。そして長尺四角形鋼管１１Ｃは、その外寸ＷＢが５００ｍｍ×５００ｍｍとされ、このときに板厚ｔは２８ｍｍとされている。なお、所定の長さＨは３０００ｍｍ〜５０００ｍｍとされ、またパネルゾーンを形成する長さＬは４００ｍｍ〜２０００ｍｍとされている。
【００３６】
なお、テーパー管状の長尺四角形鋼管９や、この長尺四角形鋼管９と同様にして直管状に製造された長尺四角形鋼管１１Ａ，１１Ｂは、加工手段（切削加工装置など）において端部の外側部分が切削加工され、以て端部には、所定角度（３５°〜４５°）の開先部（端面）１３が形成される。そして長尺四角形鋼管１１Ａ，９，１１Ｂの端部には、四角リング状の裏当て金１４が内嵌されたのち、溶接１５により固定されている。なお、短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂの端部は、溶接のための開先部を加工しておらず、扁平端面（端面）とされている。
【００３７】
上記のように形成された長尺四角形鋼管１１Ａ，９，１１Ｂや短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂは、たとえば１個ずつが溶接されて１組の柱構成物とされる。すなわち、１個の長尺四角形鋼管１１Ａと１個の短尺四角形鋼管１２Ａ、ならびに１個の長尺四角形鋼管９と１個の短尺四角形鋼管１２Ｂとを、その外周形状を同一状として直線状に位置させたのち、長尺四角形鋼管１１Ａ，９の内部で上位に位置させた裏当て金１４の外端面（上端面）を、短尺角形鋼管１２Ａ，１２Ｂの下向き扁平端面に相当接させる。つまり、長尺四角形鋼管１１Ａの上向き開先部（端面）１３と、開先を形成していない短尺四角形鋼管１２Ａの下向き扁平端面（端面）とを対向させ、また長尺四角形鋼管９における一端直状部９ａの上向き開先部（端面）１３と、開先を形成していない短尺四角形鋼管１２Ｂの下向き扁平端面（端面）とを対向させる。そして、相対向した開先部１３と扁平端面間を、外側から仮り付け溶接したのち、外側からの全周に亘ってのアーク溶接などを行うことで、長尺四角形鋼管１１Ａ，９と短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂとを外側から溶接結合１６して、５組の柱構成物を構成し得る。
【００３８】
このようにして構成した５組の柱構成物と長尺四角形鋼管１１Ｂとは１セットとして、複数セットが建築現場などに運搬される。そして各セットにおいては、下位の柱構成物に上位の柱構成物を積上げ状に配置しながら、その上下間が上述と同様にして溶接結合される。すなわち、柱構成物の外周形状を同一状として直線状に位置させたのち、長尺四角形鋼管１１Ａ，９，１１Ｂの内部で下位に位置させた裏当て金１４の外端面（下端面）を、短尺角形鋼管１２Ａ，１２Ｂの上向き扁平端面に相当接させる。つまり、長尺四角形鋼管１１Ａ，９，１１Ｂの下向き開先部（端面）１３と、開先を形成していない短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂの上向き扁平端面（端面）とを対向させ、また、長尺四角形鋼管９における他端直状部１１ｂの下向き開先部（端面）１３と、開先を形成していない短尺四角形鋼管１２Ａの上向き扁平端面（端面）とを対向させる。そして、相対向した開先部１３と扁平端面間を、外側から仮り付け溶接したのち、外側からの全周に亘ってのアーク溶接などを行うことで、長尺四角形鋼管１１Ａ，９，１１Ｂと短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂとを外側から溶接結合１６して、短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂをパネルゾーンとした四角形鋼管柱１０を構成し得る。
【００３９】
このように柱構成物を積上げ状に配置して溶接結合１６する間に、適宜、パネルゾーンを形成する長さＬの短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂの外面に、梁材２０が溶接２３によって結合される。ここで梁材２０は、上下一対の梁フランジ２１とウエブ２２とによりＩ字型状（横向きＨ字型状）に形成されている。このように形成された梁材２０は、その端面を四角形鋼管柱１０の外面、すなわち短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂにおける平板部の外面に当接した状態で溶接２３することによって、短尺四角形鋼管１２に一体化され、以て鉄骨構造物２５が構成される。
【００４０】
上記したように、テーパー管状の長尺四角形鋼管９の端部に裏当て金１４を内嵌して溶接１５により固定する前に、または長尺四角形鋼管９を下位の短尺四角形鋼管１２Ａや上位の短尺四角形鋼管１２Ｂと溶接結合１６する前に、この長尺四角形鋼管９が所定の長さＨになるように、切断や研磨などにより除去修正する場合がある。このとき、一端直状部９ａまたは他端直状部９ｂの端面側の一部を除去修正することで、除去修正後の外寸ＷＡ，ＷＢは、その除去修正量に関係なく、常に最初の一定値を維持でき、以て短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂとの溶接結合１６は、段違い（目違い）など生じることなく、常に安定して強固に行うことができるとともに、段部が生じていないことで好適な応力の伝達を可能にできる。
【００４１】
上記した実施の形態１のように構成された四角形鋼管柱１０によると、上部が小寸のテーパー管状の長尺四角形鋼管９を組み込むことによって、この長尺四角形鋼管９を軽量化できるとともに、この長尺四角形鋼管９の上に位置される直管状の短尺四角形鋼管１２Ｂや長尺四角形鋼管１１Ｂも小寸化できて、四角形鋼管柱１０の全体を軽量化や経済性に好適な構成にできる。また、パネルゾーンを形成する短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂは断面直状であることから、梁材２０の連結は、連結構造を簡単にして安定して行うことができるとともに、パネルゾーンは、短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂの予め厚い板厚ＴＡ，ＴＢによって十分な強度を確保でき、梁材２０の溶接２３による結合は常に好適に行うことができる。
【００４２】
上記した実施の形態１では、小寸側の一端部８ａに対する熱間拡張成形と、大寸側の他端部８ｂに対する熱間収縮成形とを行うことで、断面が四角形でかつ小寸側の一端部に、外寸ＷＢで断面直線状の小寸側の一端直状部９ａを形成し、かつ他端部に、外寸ＷＡで断面直線状の大寸側の他端直状部９ｂを形成したテーパー管状の長尺四角形鋼管９を製造する形式が示されているが、これは一端部と他端部とのいずれか一方のみに、直状部を熱間成形する形式などであってもよい。この場合に熱間成形をしない端部は、所定の外寸ＷＡ，ＷＢにプレス成形されており、そして熱間成形をした端部に対して除去修正が行われる。
【００４３】
上記した実施の形態１では、加熱手段３５によってテーパー管体８を全体加熱したのち、熱間成形する形式が示されているが、これはテーパー管体８を塑性加工（冷間加工）することで直状部を形成する形式などであってもよい。
【００４４】
上記した実施の形態１では、加熱手段３５によってテーパー管体８を全体加熱したのち、熱間成形する形式が示されているが、これは直状部を形成する端部のみを局部加熱したのち、熱間成形する形式などであってもよい。
【００４５】
上記した実施の形態１では、長尺鋼管の製造として、正四角形状のテーパー管体を使用した形式が示されているが、これは長方四角形状のテーパー管体を使用した長尺鋼管の製造形式や、上部が小寸のテーパー管状に形成された長尺丸形状のテーパー管体（丸形鋼管）を使用した長尺鋼管の製造形式などであってもよい。
【００４６】
上記した実施の形態１では、上部が小寸のテーパー管体６から形成された長尺四角形鋼管９として偏芯していない形式を採用しているが、これは一方向偏芯または二方向偏芯の長尺四角形鋼管や、一方向偏芯の長尺丸形鋼管を採用した構成などであってもよい。
【００４７】
上記した実施の形態１では、鋼管柱として、長尺四角形鋼管（長尺鋼管の一例）１１Ａ，９，１１Ｂと、厚い板厚ＴＡ，ＴＢの短尺四角形鋼管（短尺鋼管の一例）１２Ａ，１２Ｂとを溶接結合１６することで構成したノンダイアフラム形式に、上部が小寸のテーパー管状に形成された長尺四角形鋼管９を採用した四角形鋼管柱（鋼管柱の一例）１０が示されているが、これは、通しダイアフラム形式に、上部が小寸のテーパー管状に形成された長尺四角形鋼管９を採用した四角形鋼管柱（鋼管柱の一例）、長尺丸形鋼管（長尺鋼管の一例）と短尺丸形鋼管（短尺鋼管の一例）とを溶接結合したノンダイアフラム形式または通しダイアフラム形式に、上部が小寸のテーパー管状に形成された長尺丸形鋼管を採用したの丸形鋼管柱（鋼管柱の一例）、などであってもよい。
【００４８】
上記した実施の形態１では、６本の長尺四角形鋼管１１Ａ，９，１１Ｂと５本の短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂを上下方向で交互に配設し、５階に相当の長尺四角形鋼管９を、上部が小寸のテーパー管状に形成した四角形鋼管柱（鋼管柱）１０の形式が示されているが、これは長尺四角形鋼管９の配設位置や配設本数は、鉄骨構造物２５に応じて任意に設定されるものである。
【００４９】
上記した実施の形態１において、長尺四角形鋼管１１Ａ，９，１１Ｂや短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂとしては、長尺四角形鋼管１１Ａ，１１Ｂに冷間成形品を使用するとともに短尺四角形鋼管１２Ａ，１２Ｂに熱間成形品を使用した形式、全てに熱間成形品を使用した形式などが採用される。
【符号の説明】
【００５０】
１        鋼板体
３        直角状折曲げ部（隅部）
４        定寸平板部
５        半寸平板部
６        テーパー状Ｃ型鋼材
７        溶接
８        テーパー管体
８ａ      一端部
８ｂ      他端部
９        長尺四角形鋼管（長尺鋼管）
９ａ      一端直状部（直状部）
９ｂ      他端直状部（直状部）
１０      四角形鋼管柱（鋼管柱）
１１Ａ    長尺四角形鋼管（長尺鋼管）
１１Ｂ    長尺四角形鋼管（長尺鋼管）
１２Ａ    短尺四角形鋼管（短尺鋼管）
１２Ｂ    短尺四角形鋼管（短尺鋼管）
１６      溶接結合
２０      梁材
２５      鉄骨構造物
３０      成形プレス装置
３５      加熱手段
３７      支持部
４０      拡張成形手段
４１      シリンダー装置（作動装置）
４３      外金型
４４      内面
４４ａ    テーパー内面
４４ｂ    直状内面
４５      シリンダー装置
４６      内金型
４７      外面
４７ａ    拡張ガイド面
４７ｂ    直状外面
５０      収縮成形手段
５１      シリンダー装置（作動装置）
５３      内金型
５４      受止め規制面
５５      直状外面
５６      シリンダー装置
５７      外金型
５８      直状内面
ｔ        長尺四角形鋼管９，１１Ａ，１１Ｂの板厚
ＴＡ      短尺四角形鋼管１２Ａの板厚
ＴＢ      短尺四角形鋼管１２Ｂの板厚
ＷＡ      長尺四角形鋼管１１Ａの外寸
ＷＡ      短尺四角形鋼管１２Ａの外寸
ＷＡ      長尺四角形鋼管９の他端直状部９ｂの外寸
ＷＢ      長尺四角形鋼管９の一端直状部９ａの外寸
ＷＢ      短尺四角形鋼管１２Ｂの外寸
ＷＢ      長尺四角形鋼管１１Ｃの外寸
Ｈ        所定の長さ
Ｌ        パネルゾーンを形成する長さ
【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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