(57)【要約】【課題】エレクションピース等を用いずに確実に仮止めし、現場において一本の長いパイプを精度良く形鋼に溶接接合する。【解決手段】鉄骨構造物１０、２０は、鋼製のパイプ１２、２２と、形鋼１１、２１とを備えている。パイプ１２、２２の開口端部に雌ネジ部１３ａを備えた鋼製の端面部材１３が当接して溶接接合される。さらに、形鋼に貫通穴が形成され、貫通穴にボルト１５が通され雌ネジ部１３ａに螺合されて端面部材１３と形鋼とが固定されることにより、パイプ１２、２２と形鋼１１、２２とが仮止めされる。その状態で、パイプ１２、２２と形鋼１１、２１とが溶接接合される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製のパイプと形鋼とが溶接接合された鉄骨構造物において、
前記パイプの開口端部に、雌ネジ部を備えた鋼製の端面部材が当接して溶接接合され、前記形鋼に貫通穴が形成され、前記形鋼に前記端面部材を当接させて前記貫通穴にボルトを通し前記雌ネジ部に螺合して前記端面部材と形鋼とが固定されることにより、前記パイプと形鋼とが仮止めされ、その状態で前記パイプと形鋼とが溶接接合されたことを特徴とする鉄骨構造物。
【請求項２】
前記端面部材が、前記形鋼と当接する面を前記開口端部より形鋼側に突出させた請求項１記載の鉄骨構造物。
【請求項３】
前記端面部材が、前記開口端部との当接部位を隙間無く連続的に溶接接合された請求項１〜２のいずれか一項に記載の鉄骨構造物。
【請求項４】
前記形鋼の貫通穴が、前記ボルトの外径より大きく形成された請求項１〜３のいずれか一項に記載の鉄骨構造物。
【請求項５】
前記開口端の外周部は、開先が形成されるように切削された請求項１〜４のいずれか一項に記載の鉄骨構造物。
【請求項６】
鋼製のパイプと形鋼とが溶接接合される鉄骨構造物の構築方法において、
前記パイプの開口端部に、雌ネジ部を備えた鋼製の端面部材を当接させて溶接接合したパイプと、貫通穴を形成した形鋼とを用いて、
該形鋼に前記端面部材を当接させて、前記貫通穴にボルトを通し前記雌ネジ部に螺合して前記端面部材と形鋼とを固定することにより、前記パイプと形鋼とを仮止めする工程と、
前記仮止めした状態で、前記パイプと形鋼とを溶接接合する工程とを含む鉄骨構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製のパイプと形鋼とが、仮止めして溶接接合された鉄骨構造物及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体トラスや平面トラスは、多くの構造物に使用されてきた。例えば、特許文献１には、これらトラスのフレーム自体に剛性を持たせることでスパンを大きくした鉄骨構造物が記載されている。大スパンフレームのトラス構造物には、例えば、鋼製のパイプが斜材として、形鋼が上下弦として使用される。
【０００３】
ところで、鋼製のパイプを形鋼に溶接接合する場合には、現場で長いパイプをそのまま形鋼に溶接接合する作業が困難であるという問題や、相互のずれが生じやすいという問題があった。あらかじめ工場で長いパイプを形鋼に溶接接合しておく場合には、積荷が大型化するために現場まで運ぶのが困難になるという問題があった。これらの対策として、図８に示すように、あらかじめ工場で長いパイプ３２を切断することにより、寸法が短く形鋼に溶接接合するパイプ（形鋼溶接用パイプ３３）と、現場で形鋼溶接用パイプ３３に溶接接合するパイプ（現場溶接用パイプ３４）とに分割し、工場で形鋼溶接用パイプ３３を形鋼３１に溶接接合しておき、現場ではエレクションピース３５等の仮止めピースを用いて、形鋼溶接用パイプ３３と現場溶接用パイプ３４とを仮止めしてから溶接接合するという方法が知られている。特許文献２には、このように構築された鉄骨構造物３０等において、溶接接合前にパイプや形鋼どうしを仮止めするために用いられるエレクションピース及びその仮止め方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２９２４８５号公報
【特許文献２】特開２０００−２９１２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記エレクションピース３５等を用いた仮止め方法では、あらかじめパイプ３２を切断するなどして、分割された２本のパイプ３３、３４を用意する必要がある。また、一度パイプ３２を切断して再度接合するため、パイプ３２の接合部分の強度が低下するおそれもある。また、溶接接合後には仮止めピースの除去が要求されるが、完全に除去するのは不可能である。さらに、パイプの中間部が溶接接合されるため、溶接接合部分が目立ち見栄えが悪くなる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、エレクションピース等を用いずに確実に仮止めし、現場において一本の長いパイプを精度良く形鋼に溶接接合した鉄骨構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の鉄骨構造物は、鋼製のパイプと形鋼とが溶接接合された鉄骨構造物において、
パイプの開口端部に、雌ネジ部を備えた鋼製の端面部材が当接して溶接接合され、形鋼に貫通穴が形成され、形鋼に端面部材を当接させて貫通穴にボルトを通し雌ネジ部に螺合して端面部材と形鋼とが固定されることにより、パイプと形鋼とが仮止めされ、その状態でパイプと形鋼とが溶接接合されたことを特徴とする。
【０００７】
鉄骨構造物としては、特に限定されないが、空中連絡通路、ドーム状の屋根などを例示できる。
形鋼の形状としては、特に限定されないが、断面Ｈ型、断面Ｌ型、断面Ｔ型、断面Ｕ型のものを例示できる。
開口端部には、パイプの切断により形成された端部だけでなく、パイプの形成と同時に形成された端部も含む。
【０００８】
パイプの形状としては、特に限定されないが、円筒状、角筒状などを例示できる。
端面部材は、特に限定されないが、板状、フレーム状のものを例示できる。端面部材は形鋼と当接させるため、板状のものが好ましい。端面部材の形状としては、特に限定されないが、円筒状のパイプを水平に切断した場合には円形、斜めに切断した場合には楕円形を例示できる。また、角筒状のパイプを切断した場合には、矩形を例示できる。
【０００９】
パイプの外径としては、８５〜３６０ｍｍを例示できる。また、その肉厚は、外径に応じて決定されるが、好ましい範囲としては、３〜１２ｍｍを例示できる。
端面部材の大きさは、特に限定されないが、形鋼に当接する面積やコスト等を考慮すると、パイプの開口端内径と略同じ大きさが好ましい。また、その厚さは、パイプの外径及び肉厚に応じて決定されるが、好ましい範囲としては、６〜１６ｍｍを例示できる。これは、６ｍｍ以下の場合には安定した仮止めができないおそれがあり、１６ｍｍ以上の場合には重量及び溶接接合にかかる負担が増加する点で好ましくないからである。
【００１０】
端面部材がパイプの開口端部に溶接接合される態様としては、特に限定されないが、以下のものを例示できる。
（一）端面部材が、形鋼と当接する面を開口端部より形鋼側に突出させて溶接接合された態様。
（二）端面部材が、開口端部との当接部位を隙間無く連続的に溶接接合された態様。
（三）端面部材が、開口端の内周よりも小さい面積をもって、開口端面又はその内面に当接して溶接接合された態様。
（三）端面部材が、開口端の内周よりも大きい面積をもって、開口端を塞ぐように当接して溶接接合された態様。
【００１１】
雌ネジ部の態様としては、特に限定されないが、以下のものを例示できる。
（ａ）雌ネジ部が、端面部材に雌ネジを切ったものである態様。
（ｂ）雌ネジ部が、端面部材に貫通穴を形成し、該貫通穴と同一軸上で、端面部材の形鋼と当接しない側の面に、ナットを溶接接合したものである態様。
上記（ａ）の態様は、端面部材の厚さが厚い場合に採用するのが好ましく、上記（ｂ）の態様は、端面部材の厚さが薄い場合に採用するのが好ましい。これは、上記（ａ）の態様によると、他の部材を用いることなく雌ネジ部を形成できるが、端面部材が薄い場合には、形鋼と端面部材とが安定して固定できないおそれがあるため、（ｂ）の態様の方が好適となるからである。
【００１２】
雌ネジ部は、特に限定されないが、端面部材を開口端部に溶接接合したときに、開口端の内周より内側となる部位に形成されるのが好ましい。これは、雌ネジ部を開口端の内周より外側となる部位に形成すると、パイプと形鋼とを溶接接合するときに雌ネジ部が邪魔になるおそれがあるからである。
【００１３】
形鋼の貫通穴は、特に限定されないが、ボルトの外径より大きく形成されるのが好ましい。形鋼と端面部材とのずれを微調整できるからである。
また、これらの雌ネジ部及び貫通穴は、形鋼及び端面部材の大きさに応じて複数設けることができる。
【００１４】
開口端の外周部は、特に限定されないが、開先が形成されるように切削されるのが好ましい。また、開口端の外周部を切削する態様としては、特に限定されないが、テーパ状に切削する態様を例示できる。また、このテーパの傾斜角度を、パイプの切断面に対して２０度以上としたものが好ましい。この傾斜角度が２０度以下の場合には、開先が狭いため溶接接合部を形成するのが困難だからである。
【００１５】
本発明の鉄骨構造物の構築方法は、鋼製のパイプと形鋼とが溶接接合される鉄骨構造物の構築方法において、以下の工程を含むことを特徴とする。
（１）パイプの開口端部に、雌ネジ部を備えた鋼製の端面部材を当接させて溶接接合したパイプと、貫通穴を形成した形鋼とを用いて、形鋼に端面部材を当接させて、貫通穴にボルトを通し雌ネジ部に螺合して端面部材と形鋼とを固定することにより、パイプと形鋼とを仮止めする工程。
（２）仮止めした状態で、パイプと形鋼とを溶接接合する工程。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、エレクションピース等を用いずに確実に仮止めでき、現場において一本の長いパイプを精度良く形鋼に溶接接合した鉄骨構造物が得られる。
上記効果に加え、以下の発明によれば、鉄骨構造物の組み立て段階において次のような効果が得られる。
請求項２記載の発明によれば、端面部材の下面と形鋼とが確実に当接してボルト止めされるため、安定した固定ができる。
また、請求項３記載の発明によれば、当接部が連続的に溶接接合されるため、パイプと端面部材とが最も確実に固定される。
また、請求項４記載の発明によれば、形鋼と端面部材とのずれを微調整することで、これらを精度良く固定することができる。
また、請求項５記載の発明によれば、開先を利用して、パイプと形鋼との溶接接合部が確実に形成できる。
請求項６記載の発明によれば、上記効果を奏する鉄骨構造物において確実な仮止めがなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る鉄骨構造物は、鋼製のパイプ１２、２２と、形鋼１１、２１とが溶接接合されたものである。パイプの開口端部に、雌ネジ部１３ａを備えた鋼製の端面部材１３が当接して溶接接合されている。また、パイプ１２、２２の開口端の外周部Ａが、開先を形成するため、テーパ状に切削されている。さらに、形鋼１１、２１に端面部材１３を当接させて、形鋼１１、２１に貫通穴Ｈが形成され、貫通穴Ｈにボルト１５が通され雌ネジ部１３ａに螺合されて端面部材１３と形鋼１１、２１とが固定されることにより、パイプ１２、２２と形鋼１１、２１とが仮止めされ、その状態でパイプ１２、２２と形鋼１１、２１と端面部材１３とが溶接接合されている。
【００１８】
また、本発明に係る鉄骨構造物の構築方法は、鋼製のパイプ１２、２２と形鋼１１、２１とが溶接接合される鉄骨構造物を構築する方法である。この方法では、あらかじめ雌ネジ部１３ａを備えた鋼製の端面部材１３をパイプの開口端部に当接させて溶接接合したパイプ１２、２２と、貫通穴Ｈを形成した形鋼１１、２１とを用意している。また、この方法は、形鋼１１、２１に端面部材１３を当接させて、貫通穴Ｈにボルト１５を通し雌ネジ部１３ａに螺合して端面部材１３と形鋼１１、２１とを固定することにより、パイプ１２、２２と形鋼１１、２１とを仮止めする工程と、仮止めした状態でパイプ１２、２２と形鋼１１、２１とを溶接接合する工程とを備えている。
【実施例１】
【００１９】
本実施例１の図１（ａ）及び（ｂ）に示す鉄骨構造物１０は、空中をまたいで建造された歩行用の空中連絡通路である。空中連絡通路１０は、水平方向に延びる四本の形鋼１１と、形鋼１１を連結する鋼製のパイプ１２と、形鋼１１及びパイプ１２からなる大スパンフレームに支えられる床面１８とを備え構成されている。
以下に挙げる各数値は例示であって、特に限定されるものではない。
【００２０】
形鋼１１は、図１に示すように、連絡通路１０の上部及び下部に各二本ずつ設けられ、パイプ１２を備えて形成される平行弦トラスを両側として、床面１８及び図示しない屋根面を支えている。
この形鋼１１は、断面Ｈ型をしており、パイプとの当接面を鉛直方向に向けて設けられている。その当接面には、貫通穴Ｈが形成されている。
【００２１】
パイプ１２は、形鋼１１を上下弦とするトラス構造の斜材である。パイプ１２の形状は円筒状で、その外径は、例えば８５〜３６０ｍｍ、その肉厚Ｔ１は、パイプ１２の外径に応じて決定されるが、概ね３〜１２ｍｍの範囲のものである。パイプ１２の両端は、一平面で切断され、その断面には円形又は楕円形の開口端が形成されている。開口端部は、開先Ｂを形成するため、その外周部Ａが切削され、テーパ状に成形されている。その傾斜角度は、例えば、パイプの切断面に対して２５〜９０度である。切削により形成された開先Ｂには、パイプ１２と端面部材１３と形鋼１１との溶接接合部Ｃが形成されている。
【００２２】
パイプ１２の開口端部内面には、雌ネジ部１３ａを備えた鋼製の端面部材１３が当接し、その当接部位Ｘは隙間無く連続的にシールド溶接接合されている。また、端面部材１３の形鋼１１と当接する面を、前記開口端部より形鋼側に突出させて、ルートギャップＲが形成されている。ルートギャップＲは、例えば３〜７ｍｍである。
端面部材１３は、パイプ１２の断面形状の内径より僅かに小さい円形又は楕円形板状をしている。端面部材１３の厚さＴ２は、パイプ１２の外径及び肉厚に応じて決定されるが、例えば、６〜１６ｍｍ程度である。
【００２３】
雌ネジ部１３ａは、図５（ａ）に示すように、端面部材１３に形成した二つの貫通穴Ｐと、これらの穴と同一軸上に端面部材１３の形鋼１１と当接しない側の面に溶接接合したナット１４とを備えている。貫通穴Ｐ及びナット１４の内径は、ボルト１５の外径に合わせて形成されている。一方、形鋼の貫通穴Ｈは、ボルト１５の外径より大きく形成されている。図５（ｂ）には、雌ネジ部１３ａの変更例として、端面部材１３に直接雌ネジを切ったものが示されている。さらに、変更例として、図６（ａ）及び（ｂ）には、端面部材１３の当接面にパイプ１２の開口端が嵌合する凹部を設け、仮止めの安定性を向上させた端面部材１３が示されている。
【００２４】
上記形鋼１１と端面部材１３とがボルト１５により固定されている。詳しくは、形鋼１１の貫通穴Ｈにボルト１５を通し端面部材１３の雌ネジ部１３ａに螺合することにより形鋼１１と端面部材１３とが固定されている。そして、固定されることにより、パイプ１２と形鋼１１とが仮止めされており、その状態でパイプ１２と端面部材１３と形鋼１１とが溶接接合されている。
【００２５】
本実施例１の図２に示す鉄骨構造物の構築方法は、パイプ１２と形鋼１１とを、仮止めを用いて溶接接合することにより鉄骨構造物を構築していく方法である。この構築方法には次に示すいくつかの工程が含まれている。
（１）〜（５）は仮止めに用いられるパイプ１２及び形鋼１１に関する工場での準備工程を示し、（６）は準備工程によって用意されたパイプ１２及び形鋼１１を用いて、現場で行う仮止め工程を示を示し、（７）は仮止め後に溶接接合する工程を示す。
【００２６】
（１）長い鋼製のパイプ１２の両端を切断して開口端を形成する。図２（ａ）には、開口端を形成したパイプ１２が示されている。
（２）鋼製の板から開口端面の形状に応じた、端面部材１３を形成する。
（３）端面部材１３に貫通穴Ｐを形成し、該貫通穴Ｈと同一軸上の片面にナット１４を溶接接合する。図５（ａ）には、ナット１４溶接接合後の端面部材１３が示されている。
（４）端面部材１３を、ナット１４が溶接接合された側の面からパイプ１２の開口端部内面に当接させて、その当接部位Ｘを連続的に溶接接合する。図２（ｂ）には、ナット１４溶接接合後の端面部材１３を開口端部に溶接接合したパイプ１２が示されている。
（５）開先Ｂを形成するため、パイプ１２の開口端の外周部Ａを切削してテーパ状にする。
（６）形鋼１１に端面部材１３を当接させて、貫通穴Ｈにボルト１５を通し前記雌ネジ部１３ａに螺合して端面部材１３と形鋼１１とを固定する。図２（ｃ）には、ボルトにより固定された状態、すなわちパイプ１２と形鋼１１とが仮止めされた状態が示されている。
（７）開先Ｂに溶接接合部Ｃを形成し、パイプ１２と端面部材１３と形鋼１１とを溶接接合する。図２（ｄ）には、溶接接合部Ｃが形成され溶接接合されたパイプ１２、端面部材１３及び形鋼１１が示されている。
【００２７】
本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（ａ）エレクションピース等を用いずに仮止めし、現場において一本の長いパイプ１２を精度良く、確実に形鋼１１に溶接接合できる。
（ｂ）形鋼１１の貫通穴Ｈを、ボルト１５より大きく形成したことにより、形鋼１１と端面部材１３とを固定するときのずれを微調整することができる。
（ｃ）端面部材１３と開口端部内面との当接部位Ｘを連続的に溶接接合したことにより、パイプ１２と端面部材１３とが最も確実に固定される。
（ｄ）開口端をテーパ状に成形したことにより、切削後にできた開先Ｂを利用して、パイプ１２と形鋼１１と端面部材１３との溶接接合部Ｃが確実に形成できる。
（ｅ）端面部材１３が形鋼１１と当接する面を開口端部より形鋼側に突出させたことにより、両者が広面積で接触してボルト止めされ、安定した固定ができる。
（ｆ）本実施例の溶接接合方法を用いることで、現場で行う作業工程を増やすことなく、確実に仮止めされた状態で溶接接合を行うことができる。
【実施例２】
【００２８】
本実施例２の図３に示す鉄骨構造物２０は、球場や体育館などに見られるドーム状の屋根である。屋根２０は、水平方向に延びる形鋼２１と、形鋼２１に支えられる屋根枠２７と、屋根枠２７を上から覆う屋根カバー２８とを備え構成されている。屋根２０は、図４に示すように、パイプ２２の形状及びパイプ２２が形鋼２１に当接する方向が実施例１と相違している。すなわち、本実施例では形鋼２１がパイプ２２を水平方向に支えている点で相違している。パイプ２２、形鋼２１及び端面部材１３の構成等については、以下に示す相違点を除き、実施例１と略同様である。
【００２９】
形鋼２１は、当接面を水平方向に向けて設けられている。また、本実施例では、形鋼２１は垂直に延びる多数の支柱２６によって支えられている。
【００３０】
屋根枠２７は、多数の交差するパイプ２２によって構成されている。
パイプ２２は、上方に膨むように湾曲しており、形鋼２１の当接面に、実施例１と同様に仮止めされ溶接接合されている。
【００３１】
本実施例によれば、ドーム状の屋根２０においても上記（ａ）〜（ｆ）と同様の効果が得られる。
【００３２】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもでき、例えば図７（ａ）に示すように、パイプの肉厚が薄い場合には、開先Ｂを形成せずに、パイプ１２の開口端と形鋼１１、２１とをそのまま隅肉溶接接合してもよい。また、例えば図７（ｂ）に示すように、断面コ型等の形鋼２９を使用する場合には、雌ネジ部１３ａを端面部材１３の中央に一箇所のみ設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１に係る空中連絡通路を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は簡略斜視図である。
【図２】同連絡通路の構築方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る屋根枠を示す斜視図である。
【図４】同屋根枠の構築方法を示す断面図である。
【図５】同連絡通路及び同屋根枠に用いられる端面部材を示す斜視図である。
【図６】同連絡通路及び同屋根枠に用いられる端面部材及び構築方法の変更例を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図７】（ａ）は溶接接合方法の変更例を示す断面図、（ｂ）は端面部材の変更例を示す斜視図である。
【図８】従来例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０、２０  鉄骨構造物
１１、２１  形鋼
１２、２２  パイプ
１３        端面部材
１３ａ      雌ネジ部
１５        ボルト
Ａ        外周部
Ｈ        貫通穴
Ｘ        当接部位
【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】
2008179952.tif 000008
【図７】
2008179952.tif 000009
【図８】
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