特集

タイトフレームを溶接する（株）日本金属屋根協会 技術委員会

1．はじめに認を行い、不具合を処置しておくことが大切です。
（1）受梁サイズ

折板構法で使用するタイトフレームは、建物躯体と屋①幅：タイトフレームの幅にタイトフレームの厚さの2根材である折板をつなぐ重要な部材です。このタイトフ倍を加えた幅以上

レームの不具合による様々な問題が過去に生じておりま②厚さ：タイトフレームの厚さ以上（厚さが2.3㎜の下す。例えば形状の悪い製品を使用すると、傾いて取付けられたり、通り芯が出しにくくなります。また、板厚の地材が多いので注意のこと）（2）障害物、受梁の中断薄いものや独立タイプのタイトフレームなどは、工事中梁の接合（ボルト接合）部にC−100×50をそのままの衝撃で傾きや変形を起こしやすく、後工程や全体品質通して使用するとレベル調整のための切断や高力ボルに悪影響を与えることになります。

トの欠き込み及びボルト近辺での溶接となるため、CT当然のことながらタイトフレーム自体の強度が不足した製品の使用や無理な設計（梁間の飛ばしすぎ）は、風を加工して用いる。
（3）勾配や雪等の外的要因によってタイトフレームの変形だけで梁天端が水平で屋根勾配との差が大きい場合は、タなく屋根材のゆがみやねじれ等につながります。これら

イトフレームで勾配をつける。

は、最終的には屋根の飛散や座屈を引き起こすことがあ3．溶接に際しての一般的な注意事項

ります。
このため、折板JIS規格（JIS A6514：金属製折板屋根（1）タイトフレームの取付構成材）では、タイトフレームの強度についての基準をタイトフレームは基準の墨に合わせ、通り良く、母設けています。JIS規格による許容荷重は、引張荷重が試屋または梁に接合します。

験による最大荷重（破壊荷重）の1/3、圧縮荷重が同じく①接合方法1/2.5と定められています。このため、それ以下の設計強接合は原則としてアーク溶接によります。溶接方法

度で使用することがまず、基本となります。

は隅肉溶接です。隅肉溶接のサイズは、タイトフレー

タイトフレーム自体の強度と併せてタイトフレームの取付強度も重要です。タイトフレームの取付は、ほとん
どの場合、溶接で行われますが、取付溶接部の強度不足（溶接不良,溶接の欠陥等）により、屋根材の飛散等の被害が発生することが多々あります。
そこで今回は、タイトフレームの許容強度については折板JISを参考にして頂くこととして、今回はタイトフレームの溶接について説明します。

2．下地の確認
タイトフレームを溶接する受梁の仕上がり状態の良否は、折板屋根の性能確保に非常に大きな役割を占めてい軒先部のタイトフレームの脱落（風と金属屋根より）ます。そこで施工（溶接）に先立ち、下地受梁の実地確−2−

ムの板厚と同じとします。
②溶接棒
溶接棒は、JIS Z3211（軟鋼板用被覆アーク溶接棒）に規定されるもののうちから、最も適したものを用います。溶接棒の径（心線の径）は、タイトフレームの板厚に近いものを使用し、溶接棒は常に乾燥状態にしておきます。
③検査
溶接後は、溶接長さ、溶接部分の割れ、スラグ巻き込み、融合不良、アンダーカットなどの有害な欠陥を検査します。
図1タイトフレームの大梁への取付方法の例④後処理
溶接後はスラグを除去し、溶接部分及びその周辺に有効な防錆処理を行います。
下地材の裏面の防錆塗装が黒ずむ（焼け焦げ）ことがあるので、これの後処理方法について、事前に工事管理者と協議しておくことが必要です。
⑤溶接作業者の資格
溶接作業者は、①アーク溶接特別教育を受けた者②アーク溶接技能資格を持つ者が行います。
（2）溶接の一般的な注意事項① 溶接準備
溶接作業の中で、溶接準備はもっとも大切な工程の一つです。以下にチェックポイントを示します。
（a）母材

図2

ミルシートなどにより母材の材質を確認しタイトフレームの小梁への取付方法の例ます。
（b）溶接棒

板厚、溶接姿勢に適したもの。また、適切に保管され、乾燥していることを確認します。
（c）溶接機アースを正常にとる。キャプタイア及びホルダーに破損がないこと。
（d）溶接姿勢

下向き姿勢が信頼性、作業能率の点で他の姿勢より優れています。
（e）溶接部の清掃

溶接部に付着している錆、ペイント、油脂、水分等は除去します。
図3溶接の欠陥② 仮付け（a）溶接棒は本溶接よりやや細めのものを使用する。
（b）仮付け位置は本溶接を行う隅肉溶接を避けることが望ましい。避けられない場合は本溶接と同じ扱いとします。
③ 本溶接
本溶接に際しても板厚、溶接姿勢に応じて溶接棒を選定する必要があります。電流の強弱も溶接結果に重大な影響を及ぼします（表2）。アークの長さは、一般的には溶接棒の心線径とほぼ同じくするのがよく、アークの長さが長い場合には、表3のような欠陥が生じやすいので注意します。

図4

−3−

後処理

表1
溶接棒の種類

タイトフレームの溶接に適する溶接棒

被覆材の系統

溶接姿勢

電流の種類

D4301

イルミナイト系

F, V, O, H

ACまたはDC（−）

D4311

高セルローズ系

F, V, O, H

ACまたはDC（±）

D4313

高酸化チタン系

F, V, O, H

ACまたはDC（−）

D4316

低水素系

F, V, O, H

ACまたはDC（＋）

溶接姿勢の記号

溶接棒の棒径1.62.02.6

3.2

4.04.55.05.56.0

JIS規格Z 3211

Fは下向き、Vは立ち向き、hは横向き、Oは上向きに適すことを示す
表2

表3

電流の影響

強すぎる場合①アンダーカットができやすい②溶け込みが過大になる③スパッタが多くなる④スラグのかぶりが悪くなり、ビード外観が荒れる⑤溶接棒が赤熱する⑥溶接棒の溶融速度が速くな
る⑦溶接部が過熱され、もろくなる⑧割れ、ブローホールが発生
しやすい⑨溶接中フラックスの脱落が起こる

弱すぎる場合アークの影響アークが不安定な場合
アークを安定させるには①アークが長いと集中せず、 ①アーク長さを正しく一定に短すぎるとショートしやす保つい②電流調整を行い、適正にす②アンダーカットやオーバーる
ラップを生じやすい③導線各部の接続を完全に行③溶け込みが不揃いになる
い、回路の抵抗を少なくす④スラグ巻き込みを生じる
る⑤ビード幅、高さとも不揃い ④溶接部を清掃する⑥空気中の酸素、窒素が浸入 ⑤溶接棒を乾燥する
し溶着金属がもろくなる①オーバーラップができやすい②溶け込み不足となる③スラグ巻き込みを生じやすい④ビード幅が狭くなり盛り上がる⑤溶接棒の溶融速度が遅い

表4

溶接の欠陥とその原因

4．溶接強度の確認（1）タイトフレーム1本当たりの溶接強度
一般的に隅肉溶接の強度は、溶接長さ（有効長さ）と有効のど厚及びタイトフレームの形により決まります。タイトフレーム1本当たりの溶接許容荷重（Na）
は、下記の①式で表わされます。
Na=n×L'×a×fs……①
ここで、Na: 溶接許容荷重（N/本）n: 有効溶接箇所
L': 有効溶接長さ（cm/箇所）

アークの長さの判断と維持は、アーク音で行なうと便利です。
適正な場合は「パチパチ」
アークの長さが長すぎる場合は「ボーボー」、「ブルブル」という不規則音を発します。

a: 有効のど厚（cm）
Fs: 溶接許容せん断応力度（9000N/cm2）
有効溶接箇所（n）は、タイトフレームの形状によって変わります。逆V型（図5）では、4箇所有効となり、逆レ型（図6）では、2箇所となります。
有効溶接長さ（L'）は、溶接全長から両側のタイトフ

図5アークの長さレームの板厚分の長さを除いた部分が接合強度に有効な部位となり②式で表わされます。

有効のど厚（a）は、図7のa寸法で、③式で表わされま

L'=L−(2×t)……②

す。

ここで、L': 有効溶接長さ（cm/箇所）

a=0.7×t……③

L: 溶接全長（cm）

ここで、a: 有効nのど厚（cm）

t: タイトフレームの板厚（cm）

t: タイトフレームの板厚（cm）−4−図6

図8

図7

逆V型

逆レ型

有効のど厚

表6タイトフレーム1本当たりの溶接許容荷重

図9

溶接位置の例

例えば、板厚3.2㎜（0.32cm）の逆V型
タイトフレームに全長3cmの溶接を行った際の溶接許容荷重は、以下のようになります。

逆V型

Wy=25200×L'×t(N/m2)……⑤
r×b

逆レ型

Wy=12600×L'×t(N/m2)……⑥
r×b

4×(3−2×0.32)×(0.7×0.32)×9000=19028N/本
これを、表とグラフに表わすと次のようになります。

5．溶接位置（2）1m2当たりの溶接強度
次に屋根1m2当たりの溶接強度を考えると、④式で4．項で解説した溶接強度は、正常に溶接が行われた表わされます。
Na
Wy= rb ……④場合の許容荷重です。溶接そのものに欠陥があったり、タイトフレーム自身の強度不足による変形や溶接位置の不正常により、溶接部に過大な力が加わったりすると、ここで、Wy: タイトフレームの溶接強度（N/m ）2相当強度が低下すると考えられます。

Na: タイトフレームの溶接許容荷重（N/本）ですから、欠陥のない溶接を行うことと、適切な溶接r: 梁間（m）位置を守ることが重要です。溶接位置の例を図9に示し

b: 折板の働き幅（ピッチ）（m）ます。
また、溶接部は、防錆処理（めっき等）がなくなり錆

この④式に①式を代入すると、タイトフレームの1m2びやすくなっているので、後処理も重要です。錆が進行当たりの溶接強度は以下のように表わされます。

し、 溶接ハズレます。

−5−となり、事故につながった例もあり

以下にタイトフレームの耐風強度と溶接強度の計算書を添付します。コピーなどしてご利用ください。

6．タイトフレーム耐風強度計算書（（社）日本金属屋根協会様式）（ピッチ）

折板の働き幅（ピッチ）−6−

7．タイトフレーム溶接強度計算書（（社）日本金属屋根協会様式）

折板の働き幅（ピッチ）−7−