(57)【要約】【課題】骨組構造の格点部のような複雑な形状を有する耐食金属被覆構造部材の接合構造において、施工が容易であり、シールが完全であり、かつ格点部における繰り返し変形によっても破損しない接合構造を提供する。【解決手段】耐食金属被覆構造部材の接合構造であって、複数の構造部材１は接合部４の一部又は全部において構造部材表面が相互に角度をなして接合され、各構造部材１の表面は前記接合部４の近傍まで耐食金属板２によって被覆されており、接合構造は前記接合部４を被覆する接合部耐食金属板３を有し、接合部耐食金属板３はその幅方向両端がそれぞれ前記各構造部材１の表面を被覆する耐食金属板２に接合されてなり、接合部４が接合部耐食金属板３によって外界から遮断されてなることを特徴とする耐食金属被覆構造部材の接合構造。接合部耐食金属板３は、その表面に凹凸を有してなる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐食金属被覆構造部材の接合構造であって、複数の構造部材は接合部の一部又は全部において構造部材表面が相互に角度をなして接合され、各構造部材の表面は前記接合部の近傍まで耐食金属板によって被覆されており、接合構造は前記接合部を被覆する接合部耐食金属板を有し、該接合部耐食金属板はその幅方向両端がそれぞれ前記各構造部材の表面を被覆する耐食金属板に接合されてなり、前記接合部が前記接合部耐食金属板によって外界から遮断されてなることを特徴とする耐食金属被覆構造部材の接合構造。
【請求項２】
前記接合部耐食金属板は、複数の金属板が接合されてなり、前記接合部に沿って環状の形状を有してなることを特徴とする請求項１に記載の耐食金属被覆構造部材の接合構造。
【請求項３】
前記接合部耐食金属板は、その表面に凹凸を有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐食金属被覆構造部材の接合構造。
【請求項４】
前記凹凸は、複数の浮き出し模様であることを特徴とする請求項３に記載の耐食金属被覆構造部材の接合構造。
【請求項５】
前記凹凸は、波形状であることを特徴とする請求項３に記載の耐食金属被覆構造部材の接合構造。
【請求項６】
前記構造部材の少なくとも一つは鋼管であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の耐食金属被覆構造部材の接合構造。
【請求項７】
耐食金属被覆構造部材の接合構造に用いる接合部耐食金属板であって、接合部耐食金属板はその幅方向両端をそれぞれ前記各構造部材の表面を被覆する耐食金属板に接合することによって前記接合部を被覆することができ、前記接合部耐食金属板はその表面に複数の浮き出し模様である凹凸を有してなることを特徴とする構造部材被覆用接合部耐食金属板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐食金属を被覆した構造部材を接合する際の接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海洋構造物等の腐食環境で使用される構造材においては、機械強度を保持する構造部材として鋼構造部材を用い、該鋼構造部材の表面を耐食金属で被覆する構造が採用される。耐食金属としては、チタン、ステンレス鋼等が用いられる。
【０００３】
構造物の表面形状が箱状あるいは平面を主体とする形状である場合には、耐食金属による表面被覆は比較的簡単に施工することができる。一方、鋼管や角形材を組み合わせたトラス等の骨組構造においては、垂直材や斜材または弦が交差する格点部においてはその接合部の形状が複雑であるために、格点部における耐食金属による被覆が容易ではない。
【０００４】
また、骨組構造の格点部には繰り返し荷重が作用し、荷重作用時には格点部を被覆する被覆金属も変形を受けるので、このような繰り返し変形環境において破損が生じない被覆構造を有している必要がある。
【０００５】
特許文献１には、トラス構造の格点部を含め、耐食金属で被覆した部材の接合構造が開示されている。特許文献１の図１を参照すると、格点部の構造用部材（２Ａ、２Ｂ）はそれぞれ耐食金属板３で被覆され、耐食金属板１は格点部全体を被覆することのできる形状を有するものであり、格点部を耐食金属板１で被覆した上で、構造用部材（２Ａ、２Ｂ）それぞれの耐食金属板３と耐食金属板１の間に伸縮自在な治具４を介在させる。このような構造を採用したことにより、耐食金属板により被覆された構造用部材２を連結し、耐食金属板の端部をシールする構造において、完全なシールが可能であると共に、外皮の耐食金属板も破壊されることはないとしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２６８８９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
骨組構造の格点部はその形状が複雑であり、特許文献１に記載されたシール構造では格点部全体を被覆する耐食金属板１の形状が非常に複雑なものになる。また、このような耐食金属板１で格点部を被覆するためには、耐食金属板１を２枚以上の部品として準備し、現場において格点部に部品をかぶせた上で各部品の接合部を溶接接合する必要があり、施工にも困難が伴う。
【０００８】
本発明は、骨組構造の格点部のような複雑な形状を有する耐食金属被覆構造部材の接合構造において、施工が容易であり、シールが完全であり、かつ格点部における繰り返し変形によっても破損しない接合構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とすることろは以下の通りである。
（１）耐食金属被覆構造部材の接合構造であって、複数の構造部材１は接合部４の一部又は全部において構造部材表面が相互に角度をなして接合され、各構造部材１の表面は前記接合部４の近傍まで耐食金属板２によって被覆されており、接合構造は前記接合部４を被覆する接合部耐食金属板３を有し、接合部耐食金属板３はその幅方向両端がそれぞれ前記各構造部材１の表面を被覆する耐食金属板２に接合されてなり、接合部４が接合部耐食金属板３によって外界から遮断されてなることを特徴とする耐食金属被覆構造部材の接合構造。
（２）接合部耐食金属板３は、複数の金属板が接合されてなり、接合部４に沿って環状の形状を有してなることを特徴とする上記（１）に記載の耐食金属被覆構造部材の接合構造。
（３）接合部耐食金属板３は、その表面に凹凸を有してなることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の耐食金属被覆構造部材の接合構造。
（４）前記凹凸は、複数の浮き出し模様５であることを特徴とする上記（３）に記載の耐食金属被覆構造部材の接合構造。
（５）前記凹凸は、波形状６であることを特徴とする上記（３）に記載の耐食金属被覆構造部材の接合構造。
（６）構造部材１の少なくとも一つは鋼管であることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の耐食金属被覆構造部材の接合構造。
（７）耐食金属被覆構造部材の接合構造に用いる接合部耐食金属板３であって、接合部耐食金属板３はその幅方向両端をそれぞれ各構造部材１の表面を被覆する耐食金属板２に接合することによって接合部４を被覆することができ、接合部耐食金属板３はその表面に複数の浮き出し模様５である凹凸を有してなることを特徴とする構造部材被覆用接合部耐食金属板。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明が対象とする構造部材の接合構造は、耐食金属被覆構造部材の接合構造であって、複数の構造部材１は接合部４の一部又は全部において構造部材表面が相互に角度をなして接合されてなるのもである。ここで接合部４とは、各構造部材１を構成する鋼材同士が具体的に相互に接する部位をいう。通常は、接合部４の一部又は全部において構造部材１同士が溶接接合されてなる。接合部４において構造部材表面が相互に角度をなして接合されるとは、接合部４において構造部材表面が相互に平行に接していない状態をいう。接合部４の一部又は全部と規定しているのは、接合される構造部材１の一方の全周を取り巻く接合部４のうち、一部については構造部材表面が相互に平行に接する場合もあり得るからであり、また接合部４の一部については実際には溶接接合されていない場合もあり得るからである。
【００１１】
図１に示す接合構造は、垂直構造部材１ａ・水平構造部材１ｂいずれも鋼管である部材が接合する格点部であり、水平構造部材１ｂの直径が垂直構造部材１ａの直径よりもやや小さい場合である。水平構造部材１ｂとしての鋼管の全周を取り巻く接合部４が存在し、接合部４のいずれの部位においても水平構造部材１ｂと垂直構造部材１ａの表面が角度をなして接合されている。図２に示す接合構造は、同じく垂直構造部材１ａ・水平構造部材１ｂいずれも鋼管でかつ直径が等しい格点部の場合である。水平構造部材１ｂの全周を取り巻く接合部４のうち、端点１０においては構造部材表面が相互に平行であり、その他の部位においてはいずれも構造部材表面が相互に角度をなしている。図３に示す接合構造は、箱形構造部材である水平構造部材１ｂに鋼管である垂直構造部材１ａを接合する格点部であり、垂直構造部材１ａの全周を取り巻く接合部４は、いずれの部分においても構造部材表面が相互に角度をなしている。
【００１２】
各構造部材１は、図１（ｂ）に示すように、接合前において接合に適した形状に加工が完了している。接合構造を形成する各構造部材１は、その表面が接合部４の近傍まで耐食金属板２によって被覆されている。構造部材１の端が接合部４となる構造部材１（図１（ｂ）の場合は水平構造部材１ｂ）においては、表面を被覆する耐食金属板２ｂの端部１２は接合部４である部材端の近傍に配置されている。構造部材の側部が接合部４となる構造部材１（図１（ｂ）の場合は垂直構造部材１ａ）においては、耐食金属板２ａの端部１２は接合部４の近傍にあり、構造部材１ａの側部であって接合部４となる部位を除く部分が耐食金属板２ａによって被覆されている。構造部材１の表面を被覆する耐食金属板２としては、ステンレス鋼、チタン、モネル、キュプロニッケル等を用いることができる。
【００１３】
耐食金属板２による被覆は、構造部材１の表面に直接被覆し、溶接部近傍における耐食金属板２の端部を構造部材１の表面に接合することができる。図４（ａ）に示す例では、耐食金属板２の端部は構造部材１の表面にＴＩＧ溶接され、ＴＩＧ溶接部７ａを形成している。あるいは、図４（ｂ）に示すように、構造部材１の表面と耐食金属板２との間に防食性材料９を充填しても良い。防食性材料９としては、無機系材料（れき性材料、モルタル、コンクリート等）、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。
【００１４】
複数の構造部材１をその接合部４において接合すると、各構造部材１の表面は接合部近傍までは耐食金属板２で被覆され、接合部４及びその近傍において構造部材１の表面が直接露出した形状となる。通常は、一方の構造部材１（図１の場合は水平構造部材１ｂ）の全周を取り巻くように接合部４が配置される。
【００１５】
本発明の接合部耐食金属板３は、接合部４を被覆するように配置する。接合部耐食金属板３の形状は接合部４の形状に合わせて作成されるが、好ましくは平面に展開した形状が細長い形状であり、その幅方向両端がそれぞれ前記各構造部材の表面を被覆する耐食金属板２に接合される。接合部４の形状が一方の構造部材２の全周を取り巻く形状である場合は、接合部耐食金属板３も当該構造部材１の全周を取り巻くように配置され、図８（ｂ）に示すように環状の形状を有することとなる。環状の形状とし、かつ幅方向両端をそれぞれ各構成部材表面の耐食金属板２に接合した結果として、接合部４が前記接合部耐食金属板３によって外界から遮断されることとなる。その結果、構成部材１の接合構造には構成部材表面が露出する部位は存在しなくなり、構造材の耐食性が確保されることとなる。
【００１６】
環状の形状を有する接合部耐食金属板３において、接合部４に配置する前から環状の形状を有していたのでは、構成部材１を接合した後に接合部耐食金属板３を設置することができない。本発明において、図１（ｂ）に示すように、接合部耐食金属板３を複数の金属板によって構成し、接合部位に配置した後にお互いに接合して環状構造とすると好ましい。
【００１７】
構成部材１の表面を被覆する耐食金属板２と、接合部耐食金属板３との接触部における接合については、図４（ａ）に示すようにＴＩＧ溶接接合とすることができる。図４（ａ）のＴＩＧ溶接部７ｂがそれである。あるいは、図１（ｃ）に示すようにシーム溶接とすることもできる。この場合、接合部耐食金属板３の両端に折り曲げ部を形成し、シーム溶接部８を形成する。
【００１８】
接合部耐食金属板３によって囲まれた空間には、図４（ｂ）（ｄ）に示すように、防食性材料９を充填することとしても良い。
【００１９】
通常の構造物において、骨組構造の格点部には繰り返し荷重が作用し、各構造部材が変形する。荷重作用時には格点部を被覆する被覆金属も変形を受けるので、本発明の金属被覆を有する接合構造においてもこのような繰り返し変形環境において破損が生じない被覆構造を有している必要がある。一方、構造部材表面の耐食金属板２と接合部耐食金属板３との接触部の溶接は、現場施工であり、またごく薄い耐食金属板同士の溶接であり、溶接強度を十分に高くできない場合がある。このような場合、接合構造の繰り返し変形において、耐食性金属板同士の接合部が疲労破壊を起こすと、シール構造が破壊されるので好ましくない。
【００２０】
本発明においては、接合部耐食金属板３の表面に凹凸を設けることにより、この問題を解決することができる。即ち、金属板の表面に凹凸を設けると、金属板全体としての引っ張りに対する耐変形性が低下するので、接合構造全体が変形した場合においても接合部耐食金属板３が伸び縮みすることによって応力を緩和し、接合構造変形時における耐食性金属板同士の接合部にかかる応力を緩和できるのである。
【００２１】
接合部耐食金属板表面に設ける凹凸は、図６に示すような複数の浮き出し模様５とすると好ましい。浮き出し模様５とは、一般にエンボス加工といわれる加工によって形成することができるものである。金属板に引っ張り力を付加した際における耐変形性についてみると、通常の平板に比較し、浮き出し模様５の部分は耐変形性が極めて小さい。従って、金属板表面を多数の浮き出し模様５によって覆うことにより、金属板全体の引っ張り力に対する耐変形性を大幅に小さくすることができる。また、浮き出し模様５を設けた金属板は容易に曲げ加工を行うこともできるので、金属板表面に浮き出し模様５を設けた後で、当該金属板を接合部耐食金属板３として必要な形状に曲げ加工を行うことができ（図５（ａ））、好ましい。このような浮き出し模様５を設けた接合部耐食金属板３を用いた接合構造の断面を図５（ｂ）に示す。
【００２２】
浮き出し模様としては、図６（ａ）（ｂ）に示すように片側に凸に浮き出し模様５を設けたもの、あるいは図６（ｃ）に示すように両側に凸に浮き出し模様５を設けたものを用いることができる。また、浮き出し模様５は、相互に独立して存在している必要はなく、隣り合った浮き出し模様５が重なって渾然一体の凹凸形状となっていても良い。図６に示すような浮き出し模様において、各浮き出し模様５の円相当径をＤとし、浮き出し模様の中心間距離をｄとしたとき、浮き出し模様中心間の距離ｄは３×Ｄ以下の間隔とすると好ましい。耐食金属板３の板厚が０．４〜０．６ｍｍ程度の場合、浮き出し模様５の円相当径は１０〜３０ｍｍ程度が好ましく、また浮き出し模様３の浮き出し高さは０．５〜５．０ｍｍ程度が好ましい。
【００２３】
接合部耐食金属板表面に設ける凹凸は、図７に示すように波形状６としても好ましい。波形状６であれば、波の垂直方向については引っ張り力に対する耐変形性が顕著に低下するので、耐食金属板同士の接合部の破壊を防止する上では最も効果的である。そのためには、細長い形状の接合部金属板３において、波頂部１１の方向を接合部金属板３の長手方向と一致させると良い。また、波形状６を設けた金属板は、波頂部１１の方向に曲げ加工を施すことが困難である。従って、金属板を接合部耐食金属板３として必要な形状に曲げ加工を行った後に、あるいは曲げ加工を行うと同時に、波形状を付加する加工を行う必要がある。通常は、接合部耐食金属板３を成型するためのプレス成型において、プレス型に波形状６を付加するための形状を設けておくと良い。
【００２４】
本発明は、接合構造を形成する構造部材の少なくとも一つは鋼管であると好ましい。構造部材が鋼管であると、接合部の形状が曲線となって複雑であり、従来行われている被覆構造では被覆が困難であるのに対し、本発明を採用すれば容易に被覆加工を行うことができるからである。
【００２５】
図８（ａ）には、構造部材１の表面に被覆する耐食金属板２の溶接状況を示す。図中で太線で示したのが耐食金属板２のＴＩＧ溶接部である。このように、複数の耐食金属板２を溶接でつなぎ合わせることにより、構造部材１の表面に耐食金属板２を被覆することができる。
【００２６】
耐食金属被覆構造部材の接合構造に用いる本発明の接合部耐食金属板３は、接合部４を被覆するように形成される。接合構造における複数の耐食金属被覆構造部材１は接合部４の一部又は全部において構造部材表面が相互に角度をなして接合され、接合部耐食金属板３はその幅方向両端をそれぞれ各構造部材１の表面を被覆する耐食金属板２に接合することによって接合部４を被覆することができ、接合部耐食金属板３はその表面に複数の浮き出し模様５である凹凸を有してなる。このような接合部耐食金属板３を用いることにより、接合部４の耐食性を確保することができ、また接合部耐食金属板３はその表面に複数の浮き出し模様５である凹凸を有しているので、金属板全体の引っ張り力に対する耐変形性を大幅に小さくすることができる。また、浮き出し模様５を設けた金属板は容易に曲げ加工を行うこともできるので、金属板表面に浮き出し模様５を設けた後で、当該金属板を接合部耐食金属板３として必要な形状に曲げ加工を行うことができる。
【００２７】
【実施例】
鋼管を組み合わせた海洋構造物において、本発明を適用した。鋼管製の垂直構造部材１ａと水平構造部材１ｂとの格点部において、図１に示す接合構造を用いた。垂直構造部材１ａの直径は８００ｍｍ、板厚は１５ｍｍであり、水平構造部材１ｂの直径は６００ｍｍ、板厚は９ｍｍである。表面を被覆する耐食金属板２としてはチタンを用いた。構造部材１を被覆する耐食金属板２ａ、耐食金属板２ｂともに板厚は１．０ｍｍとし、接合部耐食金属板３には板厚０．５ｍｍ、幅が９０〜１５０ｍｍのチタンを用いた。接合部耐食金属板３の表面には、図５、図６に示すような浮き出し模様５を形成した。浮き出し模様５の円相当径Ｄは１０〜３０ｍｍであり、各浮き出し模様５の間の距離は３０〜６０ｍｍ程度とした。浮き出し模様５の浮き出し高さは０．５〜５．０ｍｍとした。
【００２８】
構造部材１を被覆する耐食金属板２は、図８、図４（ｄ）に示すように構造部材１の表面にＴＩＧ溶接部７で溶接して被覆を行った。耐食金属板２と接合部耐食金属板３との接触部においても図４（ｄ）に示すようにＴＩＧ溶接部７を形成して接合を行った。配置前の接合部耐食金属板３は、図１（ｂ）に示すように３ａと３ｂの２枚に分離しており、その接触部をＴＩＧ溶接部７として接合した。接合部耐食金属板３で覆われた内部には、図４（ｄ）に示すように防食性材料９を充填した。防食性材料９としては発泡ウレタン樹脂を用いた。
【００２９】
従来、耐食金属を鋼管部材の接合部に被覆する際に、あらかじめ接合部形状にあわせた形に耐食金属を加工した板を取り付けた場合には、接合部に被覆された耐食金属の疲労強度が低いことが大きな問題であった。しかしながら、浮き出し模様を有する耐食金属板を接合部に被覆することにより疲労強度が大幅に改善され、疲労寿命が２倍以上改善された。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、骨組構造の格点部のような複雑な形状を有する耐食金属被覆構造部材の接合構造において、施工が容易であり、シールが完全である接合構造、さらには格点部における繰り返し変形によっても破損しない接合構造を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構造部材の接合構造を示す図であり、（ａ）は接合構造の斜視図、（ｂ）は組み立て前の状況を示す斜視図である。
【図２】本発明の構造部材の接合構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の構造部材の接合構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の構造部材の接合構造を示す部分断面図である。
【図５】接合部耐食金属板が浮き出し模様を有する本発明について説明する図である。
【図６】接合部耐食金属板が浮き出し模様を有する本発明について説明する図である。
【図７】接合部耐食金属板が波形状を有する本発明について説明する図である。
【図８】本発明の構造部材の接合構造を示す斜視図であり、（ａ）は構造部材表面の耐食金属板の溶接状況を示す図であり、（ｂ）は環状の形状を有する接合部耐食金属板を示す図である。
【符号の説明】
１　構造部材
２　耐食金属板
３　接合部耐食金属板
４　接合部
５　浮き出し模様
６　波形状
７　ＴＩＧ溶接部
８　シーム溶接部
９　防食性材料
１０　端点
１１　波頂部
１２　端部
【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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【図７】
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【図８】
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