報 告

特異な梁形状を有する建築鉄骨の施工試験および製作報告
Welding Test and Fabrication of Steel Frames with Peculiar Beam Shapes

中野秀

二＊ 1

Shuji NAKANO

大月

真一＊ 2

Sinichi OTSUKI

田中

正俊＊ 3

Masatoshi TANAKA

Summary
In the fabrication of steel structures with peculiar beam shapes (beam with steel-plate assembly with channnel shape),
welding and fabricating test were carried out to confirm assembly, welding and straightenig conditions. In this paper,
we report that favorable results were gained in fabrication and in on-site construction work.
キーワード：溝形梁、施工試験、材料供取り

１．はじめに③ 矯正は機械矯正か加熱矯正か、また矯正可能であるか

この度、港区台場に建設される「株式会社乃村工藝社これらの各項目の選択は、それぞれ関連しあっており、本社ビル新築工事」の建築鉄骨製作にさいして、建物外検討会議にて以下の様に方針を立てた。

周梁の形状が鋼板組立溝形でかつ、偏芯した位置に鉛直基本方針ブレースが取り付くという、特異な構造の鉄骨梁を製作① 箱形にて製作し切断分割する方法は切断に困難が伴した。鉄骨製作としては難易度の高い構造であり、事前う。また大きなねじれ変形の発生が予想されるので、に行った試験および製作過程を報告する。

組立は溝形とする。

本工事の施工に際しては、この鋼板組立溝形梁（以降② 溶接方法は部分的に溶接を進める炭酸ガス半自動溶は溝形梁と呼ぶ）をいかに製作するかが、工程上・経済接ではねじれを伴う変形が大きいと考えられる、二上および品質上重要であると考えられた。溝形梁の断面

線同時に高速溶接する四面ボックス柱の製作技術を

形状は［− 600 × 310 × 28 および［− 600 × 310 × 40 で応用しツイン二電極サブマージ溶接とする。

ある。

③検討を要する重要な事項は以下である。

④ 溝形梁の製作は各製品の共通部位を一括製作して切

①

組立方法

②溶接方法

③矯正方法

矯正方法は加熱矯正とする。
断する供取り方法を採用する。

２．製作方針の検討
１項に列挙した三つの検討事項は単独に存在するのではなく、総合的に考えて製作の基本方針を決定する必要があった。考慮する事項は下記である。
①

組立は溝形または箱形製作して切断するか② 溶接方法はサブマージ溶接または炭酸ガス半自動溶接か＊1＊2㈱宮地鐵工所 生産本部松本工場品質管理部長㈱宮地鐵工所 生産本部松本工場製造部製造課課長代理

写真−１ 溝形梁の模型（ブレース交差部）＊3㈱宮地鐵工所 生産本部松本工場品質管理部品質管理課

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50 × 25）を取り付けた。施工試験体の形状を示す。

３．事前試験
基本方針に従い事前試験を計画した。確認する事項を以下の様に設定した。
（1）確認事項①組立方法

・偏芯した溶接量に対する溝形梁の拘束の程度
・適した１ブロック製作長さ②

溶接方法
図−１ 施工試験体図・要求される継手性能に対する開先形状・

〃

溶接条件

４．試験結果・外観、超音波探傷試験、マクロ試験③

矯正方法

事前試験の結果を示す。

・発生する変形量の把握①・加熱矯正程度

継手性能
超音波探傷試験より内部欠陥の発生はなくまた、溶込み深さも板厚に対しておよそ± 1.0mm の範囲であり、要（2）試験計画

求品質を満足する。40mm の場合の超音波探傷試験によ①る溶込み深さ測定結果を示す。

組立方法

・四面ボックス柱の製作設備および供取り計画から適し表−１た製作長さは９〜 10 ｍ程度とする。
・形状保持のための鋼板は 2.5 〜 3.0 ｍ間隔とする。
・形状保持のための束材は約 1.0 ｍ間隔とする。
②溶接方法（単位mm）

測定部位

①②③④⑤

溶込み深さ

4039403939マクロ試験の結果を写真に示す。

要求される継手性能は「28mm と 40mm いずれも部分溶込み仕様（ただし、不溶着は 2mm 以下）」である。これまでの四面ボックス柱製作の経験から以下を設定す
る。
開先形状
28mm

開先深さ 19mm

フェイス 9mm レ形 40 °40mm

開先深さ 27mm

フェイス 13mm レ形 40 °

28mm

溶接条件

③28mm

四面ボックス柱 22 ｍｍに相当する溶接条件

40mm

四面ボックス柱 28 ｍｍに相当する溶接条件

矯正方法

40mm
写真−２ マクロ試験写真

四面ボックス柱の製作技術を応用した結果、外観および内部品質は良好である。

溶接後に発生する変形挙動を明らかにし、加熱矯正の方法を把握する。
④

外観検査・超音波探傷試験・マクロ試験を実施す

る。

②

発生変形量
40mm の場合の変形量を表に示す。測定部位は 4 等分の位置である。

（3）施工試験体
試験体は［− 600 × 310 × 28 および［− 600 × 310 ×40 とも長さ 9.0 ｍとし拘束板（25mm）と束材（FB −100

宮地技報 No.23

表−２（単位mm）

測定部位

工程

収縮量

①②③④⑤

溶接前

00000

溶接直後

0＋30015分後

0＋50

2時間後

0−25018時間後

0−40−50−400−10

加熱矯正後

0＋2＋1.5＋30−120

ツイン二電極サブマージ溶接の溶接状況
写真−４ 溶接

凡例：符号＋は溶接側に凸−は溝側に凸

溶接直後は溶接線側に凸（山なり）を呈するが、時間経過と共に凹形状に変化し、冷却後は９ｍ部材の中央で約 50 ｍｍの変形量である（写真−５）。この変形量は一般的な加熱矯正技術で十分可能であり、ねじれ現象は全く発生しなかった（写真−６）。溶接と加熱矯正の長手方向の収縮代は合わせて約 1.0mm ／ｍ、梁成方向は1.0mm であり、設定した拘束条件で組立が解体することもなく十分であることが分かった。拘束材を除去すると梁成が 1.0 〜 1.5mm マイナスすることが分かったためそ

冷却後、中央部で約 50mm 変形した状況のまま残すこととした。また、矯正後の試験体を３分割

写真−５ 変形状況

切断しても変形は発生せず供取りするに際して何ら問題のないことが分かった。詳細は省略するが 28mm の場合もほぼ同様の傾向を示した。以上のことから本施工での施工条件が確認できた。
試験工程を写真に示す。

加熱矯正状況
写真−６ 加熱矯正作業

５． 製作状況
溝形梁を組立てた状況
写真−３ 試験体端部状況

施工試験の結果を踏まえ製作図から、溝形梁供取りの１ブロックが９〜 10m でかつ、拘束材が本体加工に影響のない位置になるように設定した溝形梁用の二次加工図を作成した。溝形梁の溶接条件は超音波探傷試験の結果から、先行電極の電流を調整して溶込み量を改善した。
写真−７に溝形梁の供取り状況を示す。また、本工事製

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作の難易点のもう一点は、写真−１の模型に示す様に溝形梁のウェブ面に鉛直ブレース取合い仕口が付くことである。これに対しての対策はブレース交差部と溝形梁部材を別々に先行製作し矯正後、それぞれの部品をドッキングすることで、製作効率と品質を確保することが出来た。写真−８にブレース交差部、写真−９に溝形梁とブレース交差部の組立溶接状況を示す。製作過程のフローを図−２に示す。
製作過程の写真を示す（図−７〜図− 11）。

9 〜 10m で製作しバンドソーで切断した状況
写真−７ 溝形梁の供取り状況

ブレース交差部の製作
写真−８ ブレース交差部

溝形梁とブレース交差部を組立て溶接する
写真−９ 溝形梁とブレース交差部のドッキング

図−２ 製作フロー

一般部を示す写真− 10102

完成した製品（一般部）

宮地技報 No.23

６．まとめ写真− 10 および 11 に完成した製品の一例を示すが、鉄骨製作としては難易度が高いと思われる構造であった。しかし、事前試験を実施、施工条件を確立して製作した結果、工場製作および現場施工いずれも問題なく進めることが出来た。
今後、本報告が類似した構造物の製作の参考になれば幸いである。

出隅部の複雑な部位を示す

以上で報告を終わりますが、株式会社乃村工藝社には

写真− 11 完成した製品（出隅部）

本技報への掲載を快く御承諾頂きありがとうございました。また、試験および製作に当たり株式会社日建設計および株式会社大林組の関係各位には多大な御指導を賜りました。ここに厚く御礼申し上げます。
2007.9.26

受付

グラビア写真説明

待月橋
待月橋は、東海随一の紅葉の名所「香嵐渓」内を流れる矢作川支流の巴川上に架かる橋梁であり、香嵐渓のシンボルです。香嵐渓の紅葉シーズンのピーク時には、1 日に約 36,000 人が訪れ、待月橋を渡るため大変混雑していたので、歩行者の円滑な移動及び安全性を確保すると共に、拡幅により緊急車両の通行を可能とし、近隣住居等の安全性確保を目的に今回、架け替える事になりました。そのため旧橋のイメージを残しながら、周辺環境と調和を図った美しく品格のある景観に配慮した橋梁にすべく、舗装部や親柱・欄干部は、地元足助産の桧を使用したり、旧橋のスタイルであった太鼓形状や赤い橋という印象を現代風にアレンジし、架設工法についても周辺への影響を考慮し、ケーブルクレーン斜吊り工法を採用するなどしています。
本橋が、これから香嵐渓のシンボルとして地元の方々や観光客の方々に愛され続ける事を願っています。
（佐竹 正行）

大河原橋
本橋梁は、滋賀県甲賀市土山町に流れる一級河川野洲川に架かりました．
三重県四日市市〜大阪府池田市に至る一般国道 477 号線という事であり、2 府 2 県を経由する重要な路線です．
山間部での冬季施工という事もあり、気象条件も厳しい中での工事となりましたが、大変自然豊かな地域で、観光又は帰省時にはこの橋梁が沢山の方々に活用される事を期待しております．

（淵上 哲也）

竹田第３工区（その３）鋼桁工事
本橋は、阪神高速 8 号京都線の上鳥羽出入口〜巨椋池 IC を結ぶために計画され、京都〜大阪を結ぶ新たなネットワークとして開通されました。元々京都〜大阪間は、国道 1 号線が主流ルートであったために、慢性的な交通集中による渋滞が発生していましたが、第 2 京阪道路と今般の開通により、大幅な渋滞緩和が現実の物となり、CO2 ・ NO ｘ・SPM の総排出量の削減など、京都市内の「環境改善」にも大きく寄与されました。
また、今回の開通で名神高速・京滋バイパスを南北に結び、都心から南部へ、そして近畿各地へのネットワークを効率的に交流促進するなど、この区間の開通が今後利便性の向上・地域間交流の活性化を計り、更に計画されている京都中心部から東部（山科）を結ぶ新たなルート計画からも益々広地域のアクセス道路として活用される事でしょう。
（三橋裕）

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