(57)【要約】【課題】鋼管柱の内側に管状の補強金物が密着されて固定されている補強金物付き鋼管柱を製造する方法において、比較的安価な設備で済むとともに、生産性が高くて、製造コストを低減することができ、表面にめっき処理が施された鋼管に適用しても、めっきが傷ついたり、融けたりすることのない補強金物付き鋼管柱の製造方法を提供する。【解決手段】角形鋼管２の内側に角形鋼管からなる補強金物１を挿入した後、角形鋼管２全体をローラーダイスを通して縮径加工することにより、補強金物１を角形鋼管２に密着させて固定する。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の内側に管状の補強金物を挿入した後、鋼管全体を縮径加工することにより、補強金物を鋼管に密着させて固定することを特徴とする補強金物付き鋼管柱の製造方法。
【請求項２】
前記鋼管が、表面にめっき処理が施されたものであることを特徴とする請求項１に記載の補強金物付き鋼管柱の製造方法。
【請求項３】
前記縮径加工を常温で行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の補強金物付き鋼管柱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管柱の内側に管状の補強金物が密着されて固定されている補強金物付き鋼管柱を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
角形鋼管や円形鋼管等の鋼管からなる鋼管柱に、梁等の他の部材を直接ボルトで接合する場合、強度を確保して鋼管柱の局部変形を抑えるために、鋼管柱に補強金物を設けることが従来から知られている。
このような補強金物付き鋼管柱として、従来、例えば、特開平１１−３２４２２６号公報に示すものが提案されている。これは、金属管（鋼管柱）の内側に補強用スリーブ（補強金物）を密着、嵌合させてなる補強部を備えたものである。この補強部は、ボルト止めに必要な強度、肉厚を確保することができるので、梁材等の他の部材をボルト接合するのに使用することができる。
【０００３】
また、同公報には、この補強部付金属管（補強金物付き鋼管柱）の製造方法として、以下のような方法が記載されている。
（１）金属管内に補強用スリーブを冷間で強制的に圧入する。
（２）金属管の補強用スリーブ挿入部分のみを加熱して拡径させ、その拡径部分に補強用スリーブを挿入する、いわゆる焼きばめを使用するか、あるいは補強用スリーブを冷却して縮径させておき、その状態で金属管に挿入する、いわゆる冷却ばめを使用する。
（３）金属管内に補強用スリーブを挿入し、その補強用スリーブを増肉加工して外径を拡大させて、金属管の内側に補強用スリーブを密着、嵌合させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの製造方法には次のような問題がある。
（１）の圧入による方法では、補強用スリーブが長くなると摩擦力が大きくなるので、圧入に要する力が莫大なものになり、装置が高価なものとなる。また、金属管と補強用スリーブとの間に大きな摩擦力が作用するので、金属管内面のめっきに傷がつく恐れがある。
【０００５】
（２）の焼きばめあるいは冷却ばめを使用する方法では、加熱装置あるいは冷却装置が高価である。また、金属管を加熱して拡径させるかあるいは補強用スリーブを冷却して縮径させる工程、およびこの金属管あるいは補強用スリーブを元の状態に戻す工程が必要であるので、生産性が悪い。さらに、加熱温度が高いと金属管のめっきが融ける恐れがある。
【０００６】
（３）補強用スリーブを増肉加工する方法では、多量の電力を使用するので、電力コストが高い。また、増肉加工に時間がかかるので、生産性が非常に悪い。さらに、補強用スリーブを加熱する温度を非常に高くする必要があるので、この高温の補強用スリーブによって金属管のめっきが融ける。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、鋼管柱の内側に管状の補強金物が密着されて固定されている補強金物付き鋼管柱を製造する方法において、比較的安価な設備で済むとともに、生産性が高くて、製造コストを低減することができ、表面にめっき処理が施された鋼管に適用しても、めっきが傷ついたり、融けたりすることのない補強金物付き鋼管柱の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の補強金物付き鋼管柱の製造方法は、鋼管の内側に管状の補強金物を挿入した後、鋼管全体を縮径加工することにより、補強金物を鋼管に密着させて固定することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明においては、高価な装置を必要とせず、また加熱や冷却の設備も必要ないので、比較的安価な設備で済む。また、時間のかかる工程もないので、生産性が高い。このため、補強金物付き鋼管柱の製造コストを低く抑えることができる。
【００１０】
また、補強金物が挿入されている鋼管全体を、ローラーダイス等を通すことで縮径加工して最終仕上がり寸法にすることができるので、鋼管柱の断面形状の寸法精度が良く、また長さ方向の全体の曲がりやねじれをほとんどなくすことができる。また、鋼管柱の径がどこでも同じなので、外壁パネルや内装の納まりが良い。さらに、角形鋼管柱の場合、補強金物で補強された部分の平坦度が良いので、この補強部分に梁等の部材をボルト接合するのに適している。
【００１１】
請求項２に記載の補強金物付き鋼管柱の製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記鋼管が、表面にめっき処理が施されたものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明においては、鋼管全体をローラーダイス等により縮径加工することにより、鋼管と補強金物との間に大きな摩擦力が作用するのを防止することができるので、鋼管にめっきが施されていても、このめっきが損傷するのを防止することができる。
【００１３】
請求項３に記載の補強金物付き鋼管柱の製造方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記縮径加工を常温で行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明においては、常温で縮径加工することにより、めっきが融けることもない。
【００１５】
ここで、上記各請求項において、「管状の補強金物」には、周壁が完全につながっている閉鎖型断面形状のものの他、周壁の一部が切れているものを含む。
【００１６】
このような製造方法によって製造された補強金物付き鋼管柱は、補強金物が密着されて固定されている補強部分の所定個所に、鋼管柱および補強金物を貫通する孔があけられ、これらのうちの少なくとも補強金物の孔にねじが形成され、このねじにボルトが締め付けられて、梁等の部材がボルト接合される。または、この補強金物付き鋼管柱は、補強金物が密着されて固定されている補強部分の所定個所に、鋼管柱および補強金物を貫通する孔（貫通孔）があけられ、この孔にワンサイドボルトが挿入されて、梁等の部材がボルト接合される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る補強金物付き角形鋼管柱の製造方法を、図面を参照しつつ説明する。
まず、図１に示すように、角形鋼管からなる補強金物１を用意する。
この補強金物１は、例えば、７３．６×７３．６×８の角形鋼管を用いる。この補強金物１は、梁等にボルト接合するために、後に孔をあけてねじを切るので、ねじの嵌めあい長さを確保するために、ボルト径に応じた板厚が必要である。補強金物１の板厚は、通常、６〜１６ｍｍ程度のものが用いられる。
また、ねじの位置を出来る限り角部に寄せて設定しないと隣接するボルトが干渉するので、補強金物１の角部の曲げ半径は、出来る限り小さくする必要がある。例えば、内側の曲げ半径が２ｍｍ程度になるように設定する。
【００１８】
補強金物１として冷間ロール成形角形鋼管を適宜長さに切断したものを用いると、コスト的に有利である。しかし、要求する角部の曲げ半径が小さすぎて冷間ロール成形が困難な場合には、熱間圧延のＬ形鋼の溶接組み立て材や熱間押出成形材等を用いることもできる。
補強金物１の外径（外面の平行部間距離）は、縮径前の角形鋼管柱の内径（内面の平行部間距離）よりも少し小さくし、最終仕上がり形状の鋼管柱の内径よりも僅かに大きく設定する。
【００１９】
一方、角形鋼管柱を構成する角形鋼管としては、最終仕上がり寸法よりも少し大きいものを用意する。
角形鋼管柱の仕上がり寸法が６０×６０×２．３〜１５０×１５０×６の場合に本発明は効果的である。この実施の形態では、角形鋼管柱の仕上がり寸法は、例えば、８０×８０×３．２に設定する。
通常の角形鋼管は、多段ロールで円形から角形に徐々に成形されるが、最終ロールの手前では角部の曲率半径および平行部間の距離は最終仕上がり寸法よりも少し大きいので、これを用いるようにしてもよい。若しくは、角部の曲率半径は最終寸法とし、平行部間の距離だけが少し大きいものを用いてもよい。
【００２０】
次に、図２に示すように、角形鋼管（鋼管）２の内側の所定位置に、補強金物１を挿入する。
補強金物１の挿入および所定位置での仮固定は、補強金物の着脱装置を備えた鋼棒治具等を用いて行うことができる。
【００２１】
次に、補強金物１が挿入されている角形鋼管２を、ローラーダイスに通して最終仕上がり寸法まで縮径させる。
このようにすると、図３に示すように、角形鋼管２の内面と補強金物１の外面とが密着して、補強金物１が角形鋼管２に固定され、少々の衝撃力が作用しても補強金物２が移動することがない。また、補強金物１が入っていない角形鋼管２の部分の内径は、補強金物１の外径よりも僅かに小さくなる。
【００２２】
この角形鋼管２の縮径加工工程では、図４に示すように、互いに直交する４個のＶ型ローラーがそれぞれ角形鋼管２の４つの角部分に当てられて圧力を加えるローラーダイスＲＤ１により、角形鋼管２を縮径するようにしてもよいし、あるいは図５に示すように、互いに直交する４個の平型ローラーがそれぞれ角形鋼管２の４つの平な辺部分に当てられて圧力を加えるローラーダイスＲＤ２により、角形鋼管２を縮径するようにしてもよいし、さらには必要に応じてＶ型ローラーと平型ローラーとを組み合わせてもよい。Ｖ型ローラーを用いた方が角形鋼管２の縮径後の角部の形状が安定するという長所があるが、他方平型ローラーを用いた方が角部の曲率半径を小さく縮める上では無理がない。
【００２３】
また、角形鋼管２の端部に力を加えて、押し込むかあるいは引き抜いて、角形鋼管２をローラーダイスＲＤ１，ＲＤ２に通すようにようにしてもよいし、あるいはローラーダイスＲＤ１，ＲＤ２のローラーを駆動させて角形鋼管２を通すようにしてもよい。
【００２４】
次に、上述の角形鋼管２の内側の所定位置に、補強金物１をセットし、この補強金物１がセットされている角形鋼管２を、ローラーダイスＲＤ１またはＲＤ２に挿入して縮径する工程の他の実施の形態を、図６を参照しつつ説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、台車Ａの先端部に支持棒Ｂが設けられ、この支持棒Ｂの所定位置に拡縮装置Ｃ（本例では２箇所）が設けられ、また支持棒Ｂの基端部の外側にチャッキング装置Ｄが設けられて成るセッティング装置Ｅを用意する。
【００２５】
次いで、支持棒Ｂの所定位置に長さの異なる補強金物１，１を挿入し、図６（ｂ）に示すように、拡縮装置Ｃ，Ｃを拡大して、補強金物１，１をそれぞれ固定する。
次いで、この補強金物１，１が固定された支持棒Ｂを、角形鋼管２内の所定の位置まで挿入し、チャッキング装置Ｄで固定する（図６（ｃ）参照）。
次いで、図６（ｃ）に示すように、角形鋼管２をローラーダイスＲＤ１（ＲＤ２）に挿入し、縮径する。支持棒Ｂと台車Ａは、角形鋼管２と一緒に移動する。次いで、角形鋼管２の縮径が終了する手前で、チャッキング装置Ｄと拡縮装置Ｃ，Ｃを解除し、支持棒Ｂを引き抜く。
【００２６】
このようにして製造された補強金物付き角形鋼管柱２２は、図７に示すように、補強金物１が密着されて固定されている部分の所定個所に、角形鋼管柱（鋼管柱）２２および補強金物１を貫通する孔があけられ、ねじ３が切られる。
そして、図８および図９に示すように、Ｈ形鋼からなる梁１１が角形鋼管柱２２の補強金物１で補強された部分にボルト接合される。
すなわち、図８および図９はプレハブ住宅の鉄骨フレームの構造を示すものであって、角形鋼管柱２２は、コンクリートの布基礎１２の上に立設されている。この角形鋼管柱２２の補強金物１で補強された部分に、２階床用の梁１１と２階天井用の梁１１がそれぞれ、各端部に溶接により固定されたエンドプレート１３の貫通孔１４にボルト１５が挿通され、このボルト１５が角形鋼管柱２２および補強金物１のねじ３に締め付けられることにより、ボルト接合される。
なお、角形鋼管柱２２および補強金物１を貫通する孔をあけ、補強金物１のみにねじ３を形成するようにして、このねじ３にボルト１５を締め付けるようにしてもよい。
【００２７】
上述のような補強金物付き角形鋼管柱の製造方法にあっては、高価な装置を必要とせず、また加熱や冷却の設備も必要ないので、比較的安価な設備で済むとともに、時間のかかる工程もないので、生産性が高い。したがって、補強金物付き角形鋼管柱の製造コストを低減することができる。
【００２８】
また、角形鋼管２の内側に補強金物１を挿入した後、角形鋼管２全体をローラーダイスＲＤ１，ＲＤ２により縮径加工するので、角形鋼管２と補強金物１との間に大きな摩擦力が作用することがなく、また角形鋼管２および補強金物１が加熱されることもない。したがって、角形鋼管２にめっきが施されている鋼管を使用しても、このめっきが損傷することがない。また、常温で縮径加工するので、めっきが融けることもない。
【００２９】
また、補強金物１が挿入されている角形鋼管２を、ローラーダイスＲＤ１，ＲＤ２に通して最終仕上がり寸法まで縮径させるので、ロール成形で仕上げロールを通した状態と同じになり、角形鋼管柱２２の断面形状の寸法精度が良く、また長さ方向の全体の曲がりやねじれがほとんどない。さらに、角形鋼管柱２２の径がどこでもほぼ同じなので、外壁パネルや内装の納まりが良い。加えて、この角形鋼管柱２２の補強金物１で補強された部分の平坦度が良いので、この補強部分に梁１１等の部材をボルト接合するのに好適である。
【００３０】
なお、上述の実施の形態では、補強金物１として、周壁が完全につながっている閉鎖型断面形状の角形鋼管を用いたが、図１０に示すように、鋼管の周壁の一部が切れている補強金物１Ａを用いることもできる。
【００３１】
また、角形鋼管（鋼管）２の縮径加工工程において、めっきの状態を良好に保つために、摩擦の少ないローラーダイスを用いるのが好ましいが、縮径加工する時点でめっきしていないなど、めっきの損傷に配慮しなくて良い場合にはどのような縮径ダイスを用いても良い。
【００３２】
また、上述の実施の形態では、ねじ３にボルト１５を締め付けるようにしたが、角形鋼管柱２２および補強金物１を貫通する孔（貫通孔）をあけ、この孔にワンサイドボルトを挿入して、梁１１等の部材をボルト接合するようにしてもよい。
【００３３】
さらに、上述の実施の形態では、本発明を補強金物付き角形鋼管柱の製造に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、補強金物付き円形鋼管柱の製造等にも適用することができる。円形鋼管柱の場合には、補強金物としては円形鋼管等を使用する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の補強金物付き鋼管柱の製造方法によれば、比較的安価な設備で済むとともに、生産性が高いので、製造コストを低減することができ、表面にめっき処理が施された鋼管に適用しても、めっきが傷ついたり、融けたりすることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る補強金物付き角形鋼管柱の製造方法を説明するための図であって、（ａ）は補強金物の平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】同、角形鋼管の内側の所定位置に補強金物を挿入した状態を示す横断面図である。
【図３】同、角形鋼管を縮径させた状態を示す横断面図である。
【図４】同、Ｖ型ローラーのローラーダイスで角形鋼管の縮径している状態を示す図である。
【図５】同、平型ローラーのローラーダイスで角形鋼管の縮径している状態を示す図である。
【図６】角形鋼管の内側に補強金物をセットし、ローラーダイスに挿入して縮径する工程の他の実施の形態を説明するための図である。
【図７】補強金物付き角形鋼管柱にねじが形成された状態を示す横断面図である。
【図８】プレハブ住宅の鉄骨フレームの構造を示す図であって、補強金物付き角形鋼管柱と梁とのボルト接合部を示す側面図である。
【図９】図８のＹ−Ｙ線に沿う拡大断面図である。
【図１０】補強金物の他の例を説明するための横断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ　　補強金物
２　　角形鋼管（鋼管）
２２　　角形鋼管柱（鋼管柱）
【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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