(57)【要約】【課題】全体を安価に提供できて、特に小型、軽量の鉄骨構造物における四角形鋼管柱には有利となり、短尺四角形鋼管への梁材の溶接（連結）は、短尺四角形鋼管の外側面に対して梁材の外側面を揃えた状態で行える四角形鋼管柱を提供する。【解決手段】長尺四角形鋼管１１，１５と短尺四角形鋼管１２を、端部を相対向させた状態で溶接結合１６，１７することで構成した四角形鋼管柱１０である。短尺四角形鋼管１２は、４枚の平板体１２Ａ，１２Ｂを四角筒状に配置して溶接結合１４することにより構成し、長尺四角形鋼管１１，１５の板厚ｔ，Ｔｔに対して厚い板厚Ｔとしている。厚い板厚からなる短尺四角形鋼管は、４枚の平板体を四角筒状に配置して溶接結合することにより簡単に得られる。短尺四角形鋼管は、各コーナが直角状で外周曲面が形成されていないことから、短尺四角形鋼管の外面への梁材の溶接（連結）は、短尺四角形鋼管の外側面に対して梁材の外側面を揃えた状態で行える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺四角形鋼管と、パネルゾーンを形成する長さの短尺四角形鋼管とを、その端部を相対向させた状態で溶接結合することで構成される四角形鋼管柱であって、短尺四角形鋼管は、４枚の平板体を四角筒状に配置して溶接結合することにより構成されるとともに、長尺四角形鋼管の板厚に対して厚い板厚とされていることを特徴とする四角形鋼管柱。
【請求項２】
短尺四角形鋼管の下部に溶接結合される下部長尺四角形鋼管の板厚が、短尺四角形鋼管の上部に溶接結合される上部長尺四角形鋼管の板厚よりも厚く、かつ短尺四角形鋼管の板厚よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項１記載の四角形鋼管柱。
【請求項３】
長尺四角形鋼管は、熱間成形により外寸とコーナ部とが成形されていることを特徴とする請求項１または２記載の四角形鋼管柱。
【請求項４】
長尺四角形鋼管は、冷間成形により外寸とコーナ部とが成形されていることを特徴とする請求項１または２記載の四角形鋼管柱。
【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の鋼管柱（支柱）として使用される四角形鋼管柱に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄骨構造物の四角形鋼管柱（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、四角形鋼管柱は、長尺四角形鋼管と、パネルゾーンを形成する長さ（高さ）の短尺四角形鋼管とを、その端部を対向させた状態で外側からの溶接により結合することで構成される。ここで短尺四角形鋼管の板厚は、長尺の四角形鋼管の板厚に対して厚い板厚とされている。そして長尺四角形鋼管と短尺四角形鋼管とは、熱間成形によって外径形状、すなわち、その外寸と、各コーナ部における外周曲面の曲率半径が同一状に形成されている。このような鋼管柱、すなわち短尺四角形鋼管の外面に梁材を溶接することで、鉄骨構造物が構成されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１０５７５７号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献２】特開平８−３０２８９９号公報
【特許文献３】特開平７−１５８２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した従来構成によると、長尺四角形鋼管と短尺四角形鋼管とは、熱間成形によって外径形状が同一状に形成されていることなどで、特に大型、重量化した鉄骨構造物の四角形鋼管柱に好適なものとして採用されている。
【０００４】
しかし上記した従来構成によると、厚い板厚の短尺四角形鋼管を熱間成形することで、全体が高価になり、特に小型、軽量の鉄骨構造物における四角形鋼管柱には不利となる。また短尺四角形鋼管は各コーナ部に外周曲面が形成されており、したがって、短尺四角形鋼管の外面への梁材の溶接（連結）は外周曲面を避けた位置に、すなわち、短尺四角形鋼管の外側面に対して梁材の外側面を内側に位置させた状態で行わなければならない。これにより、外側面間に段差が生じることになって、たとえば外壁体の配設（連結など）を容易に行えない。
【０００５】
そこで本発明の請求項１記載の発明は、全体を安価に提供できて、特に小型、軽量の鉄骨構造物における四角形鋼管柱には有利となり、また短尺四角形鋼管への梁材の溶接（連結）は、短尺四角形鋼管の外側面に対して梁材の外側面を揃えた状態で行える四角形鋼管柱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】
【０００６】
前述した目的を達成するために、本発明の請求項１記載の四角形鋼管柱は、長尺四角形鋼管と、パネルゾーンを形成する長さの短尺四角形鋼管とを、その端部を相対向させた状態で溶接結合することで構成される四角形鋼管柱であって、短尺四角形鋼管は、４枚の平板体を四角筒状に配置して溶接結合することにより構成されるとともに、長尺四角形鋼管の板厚に対して厚い板厚とされていることを特徴としたものである。
【０００７】
したがって請求項１の発明によると、四角形鋼管柱は、厚い板厚からなる短尺四角形鋼管を、４枚の平板体を四角筒状に配置して溶接結合することにより簡単に得られる。また短尺四角形鋼管は各コーナが直角状であることから、長尺四角形鋼管におけるコーナ部を、その板厚内に納める（合わせる）得る。さらに短尺四角形鋼管は、各コーナが直角状で外周曲面が形成されていないことから、この短尺四角形鋼管の外面への梁材の溶接（連結）は、短尺四角形鋼管の外側面に対して梁材の外側面を揃えた状態で行える。
【０００８】
また本発明の請求項２記載の四角形鋼管柱は、上記した請求項１記載の構成において、短尺四角形鋼管の下部に溶接結合される下部長尺四角形鋼管の板厚が、短尺四角形鋼管の上部に溶接結合される上部長尺四角形鋼管の板厚よりも厚く、かつ短尺四角形鋼管の板厚よりも薄く形成されていることを特徴としたものである。
【０００９】
したがって請求項２の発明によると、短尺四角形鋼管は各コーナが直角状であることから、板厚の異なる上部長尺四角形鋼管や下部長尺四角形鋼管におけるコーナ部を、その板厚内に納め（合わせ）得、また上部長尺四角形鋼管よりも下部長尺四角形鋼管板厚が厚いことで、四角形鋼管柱の強度を確保し得る。
【００１０】
そして本発明の請求項３記載の四角形鋼管柱は、上記した請求項１または２記載の構成において、長尺四角形鋼管は、熱間成形により外寸とコーナ部とが成形されてい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、長尺四角形鋼管は、熱間成形によって外寸とコーナ部の曲率半径とを容易に形成し得る。
さらに本発明の請求項４記載の四角形鋼管柱は、上記した請求項１または２記載の構成において、長尺四角形鋼管は、冷間成形により外寸とコーナ部とが成形されていることを特徴としたものである。
【００１２】
したがって請求項４の発明によると、冷間成形により得た長尺四角形鋼管は、ロール材を使用することにより、外寸とコーナ部の曲率半径とを同一状に形成し得る。
【発明の効果】
【００１３】
上記した本発明の請求項１によると、四角形鋼管柱は、厚い板厚からなる短尺四角形鋼管を、４枚の平板体を四角筒状に配置して溶接結合することにより簡単に得ることができて、全体を安価に提供でき、特に小型、軽量の鉄骨構造物において有利となる。また短尺四角形鋼管は各コーナが直角状であることから、長尺四角形鋼管におけるコーナ部を、その板厚内に納める（合わせる）ことができ、以て四角形鋼管柱は強度を確保できる。そして、四角形鋼管柱は上から下まで中空であり、したがってコンクリートの注入により、強固な複合構造にできる。これらのことから四角形鋼管柱は、鉄骨構造物などの鋼管柱として好適に採用できる。さらに短尺四角形鋼管は、各コーナが直角状で外周曲面が形成されていないことから、この短尺四角形鋼管の外面への梁材の溶接（連結）は、短尺四角形鋼管の外側面に対して梁材の外側面を揃えた状態で行うことができる。これにより、外側面間に段差が生じないことになって、たとえば外壁体の配設（連結など）を容易に行うことができる。
【００１４】
また上記した本発明の請求項２によると、短尺四角形鋼管は各コーナが直角状であることから、板厚の異なる上部長尺四角形鋼管や下部長尺四角形鋼管におけるコーナ部を、その板厚内に納める（合わせる）ことができ、また上部長尺四角形鋼管よりも下部長尺四角形鋼管板厚が厚いことで、四角形鋼管柱の強度を容易に確保できる。
【００１５】
そして上記した本発明の請求項３によると、長尺四角形鋼管は、熱間成形によって外寸とコーナ部の曲率半径とを容易に形成できる。
さらに上記した本発明の請求項４によると、冷間成形により得た長尺四角形鋼管は、ロール材を使用することにより、外寸とコーナ部の曲率半径とを同一状に形成できて、全体をより安価に提供できる。
［実施の形態１］
以下に、本発明の実施の形態１を、図１〜図５に基づいて説明する。
【００１６】
四角形鋼管柱１０は、薄い板厚ｔの上部長尺四角形鋼管１１の下端部と、この上部長尺四角形鋼管１１の板厚ｔよりも厚い所定の板厚Ｔ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１２の上端部とを、相対向させた状態で外側からの溶接結合１６し、そして短尺四角形鋼管１２の下端部と、この短尺四角形鋼管１２の板厚Ｔよりも薄くかつ前記上部長尺四角形鋼管１１の板厚ｔよりも厚い板厚Ｔｔの下部長尺四角形鋼管１５の上端部とを、相対向させた状態で外側からの溶接結合１７することで構成されている。すなわち板厚は、［Ｔ＞Ｔｔ＞ｔ］に設定されている。
【００１７】
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Ｗなどにより決定されるもので、たとえば外寸Ｗが３００ｍｍのときに所定の板厚Ｔは３０ｍｍ前後となる。また、上部長尺四角形鋼管１１の板厚ｔと短尺四角形鋼管１２の板厚Ｔとは、たとえば、［２ｔ≒Ｔ］とされている。
【００１８】
前記上部長尺四角形鋼管１１と下部長尺四角形鋼管１５とは、熱間成形により外寸Ｗとコーナ部Ｃとが成形されている。すなわち、半成形長尺四角形鋼管や半成形下部長尺四角形鋼管が冷間成形され、その際に一つの平板部に、突き合わせ溶接による突き合わせ溶接部１１ａ，１５ａが形成されている。この半成形長尺四角形鋼管や半成形下部長尺四角形鋼管は、加熱手段によってＡ３変態点（たとえば８５０〜１０５０℃）以上に全体加熱され、そして加熱された半成形長尺四角形鋼管や半成形下部長尺四角形鋼管を成形手段によって正規の寸法かつ形状に熱間成形されることで、外寸Ｗと、コーナ部Ｃの曲率半径Ｒとが同一状に形成された上部長尺四角形鋼管１１や下部長尺四角形鋼管１５が得られる。
【００１９】
前記短尺四角形鋼管１２は、４枚の平板体１２Ａ，１２Ｂを四角筒状に配置して溶接結合１４することにより構成される。すなわち、それぞれ所定の板厚Ｔからなる２枚の長尺平板体１２Ａと２枚の短尺平板体１２Ｂとが用意され、そのうち２枚の短尺平板体１２Ｂには両端に開先部１３が形成されている。そして、２枚の長尺平板体１２Ａの端部間で短尺平板体１２Ｂを挟んだ状態で、開先部１３を利用して溶接結合１４することによって、４枚の平板体１２Ａ，１２Ｂを四角筒状に配置して、上部長尺四角形鋼管１１や下部長尺四角形鋼管１５と同じ外寸Ｗとした正方形状の短尺四角形鋼管１２が得られる。
【００２０】
前記上部長尺四角形鋼管１１の下端部には、開先部１１ｂが形成されるとともに、四角リング状の裏当て金１８が内嵌されて溶接１９により固定されており、これら開先部１１ｂや裏当て金１８を利用して、上部長尺四角形鋼管１１の下端部と短尺四角形鋼管１２の上端部とが溶接結合１６される。また下部長尺四角形鋼管１５の上端部には開先部１５ｂが形成されるとともに、四角リング状の裏当て金２０が内嵌されて溶接２１により固定されており、これら開先部１５ｂや裏当て金２０を利用して、短尺四角形鋼管１２の下端部と下部長尺四角形鋼管１５の上端部とが溶接結合１７される。
【００２１】
このようにして構成された四角形鋼管柱１０は、厚い板厚Ｔからなる短尺四角形鋼管１２を、４枚の平板体１２Ａ，１２Ｂを四角筒状に配置して溶接結合１４することにより簡単に得ることができて、全体を安価に提供でき、特に小型、軽量の鉄骨構造物（後述する。）において有利となる。また短尺四角形鋼管１２は各コーナが直角状であることから、上部長尺四角形鋼管１１や下部長尺四角形鋼管１５におけるコーナ部Ｃを、その板厚Ｔ内に納める（合わせる）ことができ（図５参照。）、以て四角形鋼管柱１０は強度を確保できる。そして、四角形鋼管柱１０は上から下まで中空であり、したがってコンクリートの注入により、強固な複合構造にできる。これらのことから四角形鋼管柱１０は、鉄骨構造物などの鋼管柱として好適に採用できる。
【００２２】
このような四角形鋼管柱１０は、たとえば鉄骨構造物の鋼管柱として使用される。すなわち四角形鋼管柱１０は、所定本数が建築現場などに運搬され、そしてパネルゾーンを形成する短尺四角形鋼管１２の外面に、梁材２が溶接３によって結合される。さらに四角形鋼管柱１０は、梁材２が所定のレベルに位置するように積上げ状に配置されたのち、その上下間が溶接により結合されることで所定長さ（高さ）とされ、以て鉄骨構造物１が構成される。
【００２３】
かかる鉄骨構造物１によると、短尺四角形鋼管１２は、各コーナが直角状で外周曲面が形成されていないことから、この短尺四角形鋼管１２の外面への梁材２の溶接（連結）３は、図２、図４（ｂ）に示すように、短尺四角形鋼管１２の外側面１２ａに対して梁材２の外側面２ａを揃えた状態で行うことができる。これにより、外側面１２ａ，２ａ間に段差が生じないことになって、たとえば外壁体５の配設（連結など）を容易に行うことができる。なお梁材２は、短尺四角形鋼管１２を鉄骨構造物１の内部（中央部）などに採用するときには、図４（ｂ）の仮想線に示すように、４辺の各外側面１２ａの幅方向の中央部分に対して溶接（連結）３される。
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２を、図６に基づいて説明する。
【００２４】
この実施の形態２において短尺四角形鋼管１２は、４枚の等尺平板体１２Ｃを四角筒状に配置して溶接結合１４することにより構成される。すなわち、４枚の等尺平板体１２Ｃが用意され、各等尺平板体１２Ｃには一端に開先部１３が形成されている。そして、開先部１３を形成した一端を、開先部１３を形成していない他端の内側面に当接させる状態で、開先部１３を利用して溶接結合１４することによって、４枚の平板体１２Ｃを四角筒状に配置して、上部長尺四角形鋼管１１や下部長尺四角形鋼管１５と同じ外寸Ｗとした正方形状の短尺四角形鋼管１２が得られる。
【００２５】
上記した実施の形態１における四角形鋼管柱１０は、特に小型、軽量の鉄骨構造物１に有利に採用し得るのであるが、その際に外寸や板厚などとしては、たとえば、次のようなものが採用される。すなわち、外寸Ｗは２００ｍｍ〜５５０ｍｍとされ、また上部長尺四角形鋼管１１や下部長尺四角形鋼管１５のコーナ部Ｃの曲率半径Ｒは、四角形鋼管１１，１５の板厚ｔ，Ｔｔにより異なるが１９ｍｍ〜９８ｍｍとされている。そして、上部長尺四角形鋼管１１の板厚ｔは６ｍｍ〜２８ｍｍとされ、短尺四角形鋼管１２の板厚Ｔは、外寸Ｗにより異なるが１２ｍｍ〜５５ｍｍとされ、下部長尺四角形鋼管１５の板厚Ｔｔは、上部長尺四角形鋼管１１と同厚の６ｍｍ〜２８ｍｍのものが採用される。また短尺四角形鋼管１２の長さＬは４００ｍｍ〜８００ｍｍとされている。
【００２６】
上記した実施の形態１においては、熱間成形した上部長尺四角形鋼管１１や下部長尺四角形鋼管１５を採用しているが、これは冷間成形などにより得た上部長尺四角形鋼管１１や下部長尺四角形鋼管１５を採用してもよい。この場合に上部長尺四角形鋼管１１や下部長尺四角形鋼管１５は、ロール材を使用することにより、外寸Ｗとコーナ部Ｃの曲率半径Ｒとをほぼ同一状に形成できて、全体をより安価に提供できる。
【００２７】
上記した実施の形態１、２では、断面で正四角形状の四角形鋼管柱１０を構成しているが、これは断面で長方形の四角形鋼管柱も同様に構成し得るものである。
上記した実施の形態１、２において、上部長尺四角形鋼管１１や下部長尺四角形鋼管１５としては、たとえば、ロール成形によるワンシーム四角形鋼管、プレス成形による一対のみぞ形材を向き合わせて突き合わせ溶接したツーシーム四角形鋼管、一対の圧延みぞ形材を溶接してなるツーシーム四角形鋼管、圧延山形材を一対、向き合わせて溶接したツーシーム四角形鋼管などが適宜に使用される。
【００２８】
上記した実施の形態１においては、下部長尺四角形鋼管１５として、短尺四角形鋼管１２の板厚Ｔよりも薄くかつ上部長尺四角形鋼管１１の板厚ｔよりも厚い板厚Ｔｔのものを採用しているが、これは上部長尺四角形鋼管１１の板厚ｔと同様の板厚のものを採用してもよい。
【００２９】
上記した実施の形態１、２における四角形鋼管柱１０の素材としては、鋼や鉄などが採用される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１を示し、四角形鋼管柱の要部の一部切り欠き斜視図である。
【図２】同四角形鋼管柱の一使用例で、鉄骨構造物の要部の斜視図である。
【図３】同四角形鋼管柱の一使用例で、鉄骨構造物の要部の縦断面図である。
【図４】同四角形鋼管柱の一使用例で、鉄骨構造物の各部の平面図であり、（ａ）は上部長尺四角形鋼管、（ｂ）は短尺四角形鋼管、（ｃ）は下部長尺四角形鋼管である。
【図５】同四角形鋼管柱の要部の平面図である。
【図６】本発明の実施の形態２を示し、四角形鋼管柱の一使用例で、鉄骨構造物の短尺四角形鋼管の部分の平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１        鉄骨構造物
２        梁材
２ａ      外側面
５        外壁体
１０      四角形鋼管柱
１１      上部長尺四角形鋼管
１２      短尺四角形鋼管
１２ａ    外側面
１２Ａ    長尺平板体
１２Ｂ    短尺平板体
１２Ｃ    等尺平板体
１４      溶接結合
１５      下部長尺四角形鋼管
１６      溶接結合
１７      溶接結合
１８      裏当て金
２０      裏当て金
ｔ        上部長尺四角形鋼管１１の板厚
Ｔ        短尺四角形鋼管１２の板厚
Ｔｔ      下部長尺四角形鋼管１５の板厚
Ｌ        パネルゾーンを形成する長さ
Ｗ        外寸
Ｒ        曲率半径
Ｃ        コーナ部
【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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