(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高さ方向の一部が他の部よりも肉厚寸法の大きくされた厚肉管部からなっている柱用の円形鋼管と、
上下のフランジとこれらフランジをつなぐウェブとを備えたＨ形鋼からなり、前記円形鋼管柱の厚肉管部の外周形状に沿う凹円弧状にカットされた凹円弧状カット部分を上下のフランジに備える梁又は梁継ぎ手材とを用い、
前記柱用の円形鋼管を自軸回りで回転させながら、この円形鋼管の厚肉管部の側面部に前記梁又は梁継ぎ手材の凹円弧状カット部分を押し付けることで、この円形鋼管と梁又は梁継ぎ手材とを摩擦圧接することを特徴とする円形鋼管柱と梁の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円形鋼管柱と梁の接合構造及び接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨の建築構造物において、柱が角形鋼管やＨ形鋼などからなり、梁が上下のフランジとこれらフランジをつなぐウェブとを備えたＨ形鋼梁からなるような場合、これら柱と梁の接合は、梁端のエンドプレートを柱の側面部に高力ボルト接合することで行うことができる。
【０００３】
しかるに、柱が円形鋼管柱である場合、梁端の接合される円形鋼管柱の側面部は円弧をしていることから、高力ボルト接合で接合することが実際上なかなかに難しく、そのため、梁端を予め円形鋼管柱の外周形状に沿う円弧にカットし、更に、この円弧状カット部分に開先加工を施した上で、梁端を円形鋼管柱の側面部に溶接するという方法が採られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溶接による接合では、上記のように、梁端の対する開先加工を円弧状カット部分に対して行わなければならず、円弧状カット部分に対する開先加工は実に厄介なものであった。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、円形鋼管柱の円弧状側面部等に対する梁又は梁継ぎ手材等の接合を容易に行うことができる円形鋼管柱と梁の接合構造及び接合方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、円形鋼管柱の側面部に、鋼製の梁又は梁継ぎ手材が摩擦圧接で接合されていることを特徴とする円形鋼管柱と梁の接合構造によって解決される。
【０００７】
この接合構造では、接合が摩擦圧接によって行われているので、梁を、円形鋼管柱の外周形状に沿う円弧にカットした場合であっても、溶接で接合する場合のように円弧状カット部分に厄介な開先加工を施す必要はなく、梁を円形鋼管の側面部に押付け状態にしてこれらを相対移動させ、摩擦熱で加熱された状態で両者を押し合わせて圧接するだけで接合することができ、そのため、円形鋼管柱の円弧状の側面部への梁の接合を容易に行うことができる。
【０００８】
円形鋼管柱の高さ方向の一部が他の部よりも肉厚寸法の大きくされた厚肉管部からなり、この厚肉管部の側面部に、鋼製の梁又は梁継ぎ手材が摩擦圧接で接合されている場合は、柱梁接合部の耐力を大きなものにすることができるのみならず、摩擦圧接において梁を円形鋼管の側面部に強く押し当てることができて柱と梁とをしっかりと圧接することができる。
【０００９】
また、上記の課題は、柱用の円形鋼管を自軸回りで回転させながら、この円形鋼管の側面部に鋼製の梁又は梁継ぎ手材を押し付けることで、この円形鋼管と梁又は梁継ぎ手材とを摩擦圧接することを特徴とする円形鋼管柱と梁の接合方法によって解決される。
【００１０】
この接合方法では、柱材と梁又は梁継ぎ手材との摩擦圧接のための接触押圧状態での相対移動を、柱材が円形鋼管からなっていることを利用し、この円形鋼管を自軸回りで回転することにより行うようにしたものであるから、摩擦圧接のための両者の相対移動を、回転機を用いて円形鋼管を回転させるだけで容易に行うことができる。しかも、この相対移動において柱材や梁材が空間的に移動することがなく円形鋼管が自軸回りで回転するだけであるから、両者の相対移動のためのスペースは必要ないし、また、両者を安全に相対移動させることができる。
【００１１】
また、柱用の円形鋼管を自軸回りで回転させながら、この円形鋼管の端面とプレートの面とを押し合わせることで、この円形鋼管とプレートとを摩擦圧接することを特徴とする柱用の円形鋼管とダイアフラムとの接合方法も有効的である。例えば、円形鋼管柱と梁とをダイアフラム形式で接合するような場合であり、上記のプレートをダイアフラム用プレートとし、柱用の円形鋼管とダイアフラムプレートとをこの摩擦圧接で接合することにより、溶接の場合のような円弧状の円形鋼管端に対する厄介な開先加工を排除して両者を容易にしっかりと接合することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１（イ−１）（イ−２）（ロ）に示す第１実施形態の接合構造において、１は円形鋼管柱、２は梁であり、この接合構造は、円形鋼管柱１の円弧状の側面部に梁２の端部を接合する場合のものである。
【００１４】
円形鋼管柱１は、その高さ方向の一部１ａが他の部よりも肉厚寸法の大きくされた厚肉管部１ａからなり、この厚肉管部１ａの側面部を梁２の接合部としている。本実施形態では、この厚肉管部１ａは、鋼管に軸線方向の圧縮力をかけながら高周波誘導加熱で管壁を加熱していく増厚加工法によって形成されている。
【００１５】
梁２は、上下のフランジとこれらフランジをつなぐウェブとを備えたＨ形鋼梁からなり、その端部は、上記の円形鋼管柱１の厚肉管部１ａの外周形状に沿う円弧状にカットされ、この凹円弧状の端部２ａが円形鋼管柱１の厚肉管部１ａの側面部に摩擦圧接で接合されている。４は摩擦圧接部である。
【００１６】
摩擦圧接は、図１（ハ−１）に示すように、円弧状にカットされた梁端２ａを、柱用の円形鋼管１の厚肉管部１ａの外周面に接触させ押付け状態にして円形鋼管柱材１を自軸回りで一方向に回転させ、接合予定部分を摩擦熱で加熱していく。しかる後、柱材１の回転を急速に停止し、梁端２ａを柱１の側面部に押し付けて圧接するというようにして行う。これにより、円形鋼管柱１の側面部に梁２の端部がしっかりと接合される。
【００１７】
なお、柱材１の自軸回りでの回転は、図１（ハ−２）に示すように、柱材１が梁２との接合に必要な範囲でのみ梁２と摺擦するよう、こきざみの往復回転によって行うようにしてもよい。これにより、必要な部分にのみ摩擦熱を発生させて効率的に接合することができ、円形鋼管柱１の外径が大きい場合には特に効果的である。しかも、摩擦圧接接合部分と周方向におけるその前後部分のみが摩擦摺動領域となり、周方向における他の部分への摩擦圧接の影響の波及も抑えることができる。また、周方向に回転の障害となるもの、例えば他の梁などがすでに接合されている場合でも、その接合部分を避けて回転させ摩擦熱を発生させることができる。
【００１８】
この接合方法では、柱材１が円形鋼管からなっていることを利用し、この円形鋼管柱材１を自軸回りで回転することにより、円形鋼管柱１の側面部と梁端２ａとを相対移動させて摩擦するようにしているから、摩擦圧接のための両者の相対移動を、回転機を用いて円形鋼管柱材１を回転させるだけで容易に行うことができる。しかも、この相対移動中、柱材１や梁材２が空間的に移動することはなく、円形鋼管柱材１が自軸回りで回転するだけであるから、両者の相対移動のためのスペースは必要ないし、また、両者を安全に相対移動させて摩擦させることができ、摩擦圧接を容易に行うことができる。この摩擦圧接による接合は、工場などで予め行っておけばよい。
【００１９】
なお、図示する梁２を梁継ぎ手材とし、この梁継ぎ手材２を工場などで同様の要領により円形鋼管柱１の側面部に摩擦圧接し、梁継ぎ手材２と梁本体とは現場で高力ボルト接合などで接合するようにしてもよい。
【００２０】
このように、上記の実施形態では、梁２の円弧状にカットされた端部を円形鋼管柱１の円弧状側面部に摩擦圧接で接合するものであるから、接合に際し、溶接の場合のように円弧状にカットされた梁端２ａに厄介な開先加工を施す必要はなく、円形鋼管柱１の円弧状の側面部に梁２の端部を容易に接合することができる。
【００２１】
しかも、円形鋼管柱１は、梁２との摩擦圧接接合部が、高周波誘導加熱による増厚法で管壁を増厚した厚肉管部１ａに形成されているから、柱梁接合部の耐力を大きなものにすることができるのみならず、摩擦圧接において梁２の端部２ａを円形鋼管柱材１の側面部に強く押し当てることができて柱１と梁２をしっかりと圧接することができる。柱材１への厚肉管部１ａの形成も高周波誘導加熱による増厚法で容易に行うことができる。
【００２２】
図２（イ）（ロ）に示す第２実施形態は、梁２又は梁継ぎ手材の長さ方向の中間部が、円形鋼管柱１の側面部形状に沿う円弧状にカットされ、この円弧状カット部分２ｂが円形鋼管柱１の厚肉管部１ａの円弧状外周面に摩擦圧接で接合されているものである。このように、梁端でなく、梁２の長さ方向中間部を円形鋼管柱１の側面部に摩擦圧接するようにしてもよく、これにより、梁２の外壁寄せのディテールなども実現可能となる。なお、摩擦圧接の方法は、図２（ハ−１）（ハ−２）に示すように、上記の場合と同様の要領で行われてよい。
【００２３】
図３（イ−１）（イ−２）（ロ）に示す第３実施形態は、円形鋼管柱１への厚肉管部１ａの形成を、肉厚寸法の大きい円形鋼管１ａを柱１の高さ方向中間部に上下のプレート３，３を介して介設することで行ったものである。梁２又は梁継ぎ手材と円形鋼管柱１との摩擦圧接は、図３（ハ−１）（ハ−２）に示すように、この厚肉管部１ａの外周部に対して、上記と同様の要領で行うことができる。
【００２４】
この場合に、プレート３，３と円形鋼管１ｂ，１ａ，１ｂとの接合も円形鋼管１ｂ，１ａ，１ｂを自軸回りで回転させながら押し合わせるようにすることで摩擦圧接するようにしてもよい。また、図示しないが、円形鋼管柱と梁とをいわゆるダイアフラム形式で接合するような場合においても、柱用の円形鋼管と上下のダイアフラムプレートとを、円形鋼管を回転させながら両者を押し合わせることで摩擦圧接して接合するようにしてもよい。
【００２５】
図４（イ）に示す実施形態は、円形鋼管柱材１に二方向から梁２，２の端部２ａ，２ａを同時に摩擦圧接する場合のものであり、図（ロ）に示す実施形態は、円形鋼管柱材１に四方向から梁２…の端部２ａを同時に摩擦圧接する場合のものである。また、図４（ハ）に示す実施形態は、円形鋼管柱材１に二方向から梁２，２の中間部２ｂ，２ｂを同時に摩擦圧接する場合のものである。このようにすることで、複数本の梁又は梁継ぎ手材を能率良く円形鋼管柱材１に摩擦圧接していくことができる。
【００２６】
以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で、各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、円形鋼管柱に厚肉管部が形成され、この厚肉管部の円弧状外周部に梁又は梁継ぎ手材が摩擦圧接されている場合を示しているが、厚肉管部の備えられていない円形鋼管柱に対して梁又は梁継ぎ手材を摩擦圧接するようにしてもよい。また、摩擦圧接のための摩擦は、梁を円形鋼管柱材１に押付けながら、柱材又は梁を柱材の軸線方向に往復移動させることにより行われたものであってもよい。また、上記の実施形態では、梁２又は梁継ぎ手材を円弧状にカットし、この円弧状カット部分２ａ，２ｂを円形鋼管柱材１の外周面に押し当てて摩擦圧接した場合を示しているが、このような円弧状カットを行わずに円形鋼管柱材１の外周部に押し付けて摩擦圧接するようにしてもよい。もとより、柱用の円形鋼管の端面へのプレートの接合にも広く用いられてよく、そのプレートも、ダイアフラム用のプレートに限らないし、ベースプレートや柱天面に備えられるプレートなどであってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、以上のとおりのものであるから、円形鋼管柱の円弧状側面部等に対する梁又は梁継ぎ手材等の接合を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の柱梁接合構造を示すもので、図（イ−１）は柱梁接合部の斜視図、図（イ−２）は同縦断面図、図（ロ）は柱梁を分離状態で示す斜視図、図（ハ−１）（ハ−２）は柱梁の摩擦圧接のための摩擦熱発生方法を示す断面平面である。
【図２】第２実施形態の柱梁接合構造を示すもので、図（イ）は柱梁接合部の斜視図、図（ロ）は柱梁を分離状態で示す斜視図、図（ハ−１）（ハ−２）は柱梁の摩擦圧接のための摩擦熱発生方法を示す断面平面である。
【図３】第３実施形態の柱梁接合構造を示すもので、図（イ−１）は柱梁接合部の斜視図、図（イ−２）は同縦断面図、図（ロ）は柱梁を分離状態で示す斜視図、図（ハ−１）（ハ−２）は柱梁の摩擦圧接のための摩擦熱発生方法を示す断面平面である。
【図４】図（イ）〜図（ハ）はそれぞれ、第４〜第６実施形態の柱梁の摩擦圧接のための摩擦熱発生方法を示す断面平面である。
【符号の説明】
１…円形鋼管柱
１ａ…厚肉管部
２…梁、梁継ぎ手材
２ａ…円弧状カット部分
４…摩擦圧接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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