JP2002160056A - 鉄骨構造物の高強度継手施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、鉄骨溶接は片側から施工する裏当金付
き継手が標準になっている。この方法は、開先加工した
後に裏当金の製作と裏当金取付の仮付溶接を必要とし、
その後の継手溶接では、裏当金が残留している為、仮付
溶接の残留や裏当金と母材との間に応力集中をもたらす
有害なノッチが残留することになり、継手性能を阻害す
る要因となっている。また、製作工程手順面と継手溶接
能率面から、鉄骨製作工数が大きくかかるという問題が
ある。 【解決手段】 裏当金付きの従来継手溶接最終層に余盛
幅及び高さを増し継手強度を増大させる、また、裏当金
を用いず部材の接合端面部に溶接で溶融しない銅などの
裏当材を用いる等の方法で肉盛溶接し肉盛溶接部を含め
て開先加工を行い、または、部材先端をプレス曲げして
開先加工して、部材板厚・板幅以上の有効のど厚が得ら
れるように継手溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築構造物・橋梁
構造物・一般構造物等において、片側溶接を行う技術分
野に属する。本発明は、表ビードの高さ及び幅を増加さ
せる溶接方法、又は、溶接継手部材端面部の裏面に肉盛
溶接を行った後、溶接継手部材及び該肉盛溶接部を含め
て開先加工し継手溶接を行う方法、又は、部材の端部を
曲げ加工して部材の開先加工を行った後に継手溶接を行
う方法により、消耗式の裏当金や裏当材を用いず部材を
片側から溶接施工する片側溶接方法で継手溶接し、溶接
継手部材端面部の部材の板厚又は板幅を超えるのど厚を
獲得する技術の方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来の鉄骨溶接の一例を示す断
面図である。部材１及び３５度に開先加工した部材２を
Ｔ継手で突合せ溶接するのであるが、溶接を片側から安
定して完全溶け込みにするため裏当金3を裏面からあて
がい仮付け溶接４を行う。そして、図２のように継手溶
接６を行う。従って、従来の技術では、図１及び図２に
示すように、建築などの鉄骨溶接は片側から施工する裏
当金付き継手が標準になっている。

【０００３】従来の方法では、部材の接合予定端部の開
先加工をしてから、裏当金の製作及び裏当金取付の仮付
溶接を行っている。そのため、開先加工してから直ちに
継手溶接を実施できない。この問題を避けるために、取
り付けられた裏当金をガウジング等で除去し、健全な継
手溶接を得るためには莫大な費用と時間を必要とする。

【０００４】また、従来の方法では、溶接後裏当金を除
去せず放置するので、部材と裏当金の間に有害なノッチ
が残留して応力集中が発生する。このため、耐震強度の
劣化等を引き起こす要因ともなっている。

【０００５】また、従来の方法では、図２５のようにＴ
継手における鉄骨ダイアフラム1の表面に継手溶接の前
に予め溶接ビード１３を置いたり、図２６のようにＴ継
手における鉄骨ダイアフラム1の表面及び対向する部材2
の開先裏面に予め溶接ビードを置く方法が公表されてい
るが、部材寸法公差や肉盛溶接ビードの不整により開先
合わせが難しく、その上安定な裏波溶接を得るために溶
接姿勢に制限があり作業性などに難点がある。

【０００６】また、溶接開始点と終了点が重なる四角パ
イプや丸パイプの周溶接と異なり、Ｈ形鋼のフランジの
端部を溶接する場合、フランジ幅が有限幅になり、溶接
の始端部と終端部に欠陥のない良好な溶接を得るため
に、従来の方法では、図２７に示すように鋼製エンドタ
ブが必要になる為、エンドタブの製作費用と取付工数が
多く掛かる。この鋼製エンドタブの代わりにセラミック
ス製のエンドタブを使用することが最近増加しつつある
が、この場合もセラミックス製の高価な製作費用と取付
作業が必要になる。また、鋼製エンドタブには、タブと
フランジの間に応力集中をもたらすノッチがあり、セラ
ミックスエンドタブは溶接欠陥が発生し易いという欠点
がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法は、図１に
示すように部材１及び２が裏当金と接する開先５のルー
ト部に２カ所の凹みコーナ１Ｒ及び２Ｒが存在して、こ
の部分が溶融し難く溶込み不良の原因になり易く、ま
た、図１及び図２に示すように、開先５の加工をした後
に裏当金３の製作及び裏当金取付の仮付溶接４を必要と
し、継手溶接能率面から製作工数が大きく掛かる上に、
その後の継手溶接６では、裏当金３を放置している為、
仮付溶接４の残留による応力集中をもたらす有害なノッ
チや裏当金３と母材１及び２との間に応力集中をもたら
す有害なノッチ７及び7Ａが残留することになり、曲げ
延性・疲労強度や耐震強度等の継手性能を阻害する要因
となっている。実験では、図２の継手形式で部材２が上
向きの曲げ荷重２Ｂを受けたときほとんどが有害なノッ
チ部７又は７Ａで亀裂が発生し継手が破壊した。

【０００８】更に、図１及び図２に示す従来の方法で
は、部材の接合予定端面部の開先加工をしてから、裏当
金３の製作・裏当金取付の仮付溶接４を必要とし、本継
手の溶接６に直ちに着手できない為、製作工程手順面か
ら鉄骨製作工数が大きくかかるという不利益がある。

【０００９】また、従来の技術では、裏当金３を省略す
ると開先の表側から第１層目の裏面に欠陥の無い整った
波形のビードを作る裏波溶接を行う必要があるが、鉄骨
製作では素材の寸法精度に起因する開先精度の保持の困
難性、裏波溶接技量の確保の困難性、及び初層からの大
電流使用の困難性があるため、その実現が困難である。

【００１０】また、良好な裏波ビード形成のために消耗
式の裏当材の使用も可能であるが、この方法では消耗式
の裏当材が高価で取付の作業及び取り外しの作業が掛か
るという問題がある。図２８に示す建築鉄骨の仕口部の
ように内部が閉じられた空間になる場合は溶接後の消耗
式の裏当材の取り外しが出来ないという問題もある。こ
れらの諸問題に対し、図２０から図２３の一連の施工順
序で示すように、Ｔ継手の端面が溶接される部材の端面
に銅など非溶融の裏当材をあてがい、その裏側に肉盛溶
接を行い、肉盛溶接部を含めて開先加工を行い、相手部
材に当接し本溶接を実施する方法がある。この方法によ
ればこれらの問題が解決するが、小径の角形鋼管の場合
端面に銅など非溶融の裏当材をあてがい裏側即ち内面側
に該肉盛溶接を行ったりする場合などに狭くて溶接作業
性の問題がある。

【００１１】また、日本建築学会の1997年２月20付「建
築工事標準仕様書JASS６鉄骨工事」及び、1998年７月１
日付「鉄骨精度測定指針」では、例えば板厚４０mm以下
のＴ継手において、図３及び図４に示すように、相手部
材１の表面位置に於ける部材２の余盛高さは板厚ｔの２
５％から板厚ｔの２５％に１０mm加えた大きさまでとい
う寸法を満足するだけでなく母材表面から滑らかに変化
しなければならないと規定されている。この規定は表ビ
ードの応力集中を緩和させるため有効であるが、ビード
中央に於ける高さがゼロでも許容しており、ビード中央
に於ける高さの効果について言及されていない。従っ
て、このようなビードでは、図３に於ける曲げモーメン
ト２Bや引張力２Cにより、継手溶接６のルート部７や７
Ａの応力集中が高まり、該ルート部７及び７Ａに容易に
割れが発生しやすい。図４に示すように、裏面に裏当金
３とその仮付溶接４がある場合は、継手溶接６のルート
部７に加えて仮付溶接部のルート部や止端部４Ａに応力
集中が働き、特に仮付部止端４Ａから容易に割れが発生
しやすい。

【００１２】また、一方図２５の施工法のように、Ｔ継
手の端面でない方の部材１の上に予め肉盛溶接13を置い
てから、部材２をあてがい開先の表側から第１層目の溶
接１４を行い、しかる後に、継手溶接６を行う方法があ
る。この方法は裏当金を省略できるという簡便さはある
が、肉盛溶接ビードの波の凹凸がある上に予め肉盛溶接
１３の位置を決めておくため寸法精度が一定でない部材
同士の肌合わせ位置の調整及び変更が容易でないこと、
溶接姿勢が横向きでないと施工が難しいこと、裏波ビー
ド形成のため図２５の部材１が一定の傾きを必要とする
こと、表面からの第１層目の溶接１４に熟練が必要であ
り且つ大電流が使えないこと、のど厚２Ａの増加には繋
がらないことなどの問題がある。

【００１３】また、図２６のように、Ｔ継手の部材１表
面に加え端面が開先加工された部材２の裏面にそれぞれ
予め溶接肉盛ビード１３及び１３Ａを置いてから、部材
２をあてがい開先の表側から第１層目の溶接１４を行
い、しかる後に、継手溶接６を行う方法がある。この方
法も裏当金を省略できるという簡便さはあるが、図２５
と同様な問題がある。更に、図２６の部材２の先端に肉
盛溶接１３Ａをするときの溶接が容易でなく、そのう
え、Ｔ継手の両部材にそれぞれに予め２カ所の肉盛溶接
を置く必要があり、図２０から図２３に至る一連の施工
法で示すような端面が接合される部材のみに溶融しない
裏当材を使用して肉盛溶接し肉盛部を含めて開先加工を
して継手溶接する方法に比較し、溶接施工の難しさ及び
製作工数増加の問題がある。

【００１４】また、Ｈ形鋼の有限幅フランジの長手方向
の端部に対し幅方向の有限長の溶接を行い、その始端部
及び終端部の健全性を得るためにしばしばエンドタブが
用いられているが、そのエンドタブの使用には製作費と
取付費が掛かるため、このエンドタブを省略する安価で
容易な施工法が望まれている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、鉄骨構造物等
の片側溶接において、継手溶接能率面からみた製作工数
の削減、製作工程手順面からみた鉄骨製作工数の削減、
継手部材間の位置調整の容易性の向上、溶接施工性の向
上、のど厚の増大、及び、裏当金又はエンドタブと母材
との間に応力集中をもたらす有害なノッチ及び裏当金の
仮付部に応力集中をもたらす有害なノッチが残留するこ
とによる継手性能の阻害要因の排除を、表側の最終層の
継手溶接ビード形状を制御すること、又は、継手部材そ
のものによって形成されるよりも大きな開先面を形成さ
せることにより達成することを目的とする。

【００１６】発明が解決しようとする課題のうち継手性
能を向上させる為には、図２に示す従来法の継手を強化
し裏面の有害なノッチ７及び７Ａ及び裏当金仮付溶接ビ
ードノッチ４Ａを無害化するか、又は、これらの課題総
てを解決する為には図１の１Ｒ及び２Ｒのルート部のコ
ーナをなくし、製作工数の掛かる裏当金の製作とその仮
付溶接を省略すると共に、有害なノッチの排除・のど厚
の増大を図る必要がある。

【００１７】そこで、請求項１の発明に係る方法では、
Ｔ形の部材同士がほぼ直角となる突合せ溶接継手におい
て片側溶接を行う場合に、図２に示す従来法の継手を強
化し裏面の有害なノッチ７及び７Ａを無害化する為に、
図５に示すように、端面が接合される部材２の側におい
て、表側の溶接ビード止端部の位置６Ｔが裏面の溶接ル
ート部の位置７から２Ａの母材板厚ｔの８０％以上に離
れて望むらくは２Ａの母材板厚ｔから１.５ｔ離れて位
置するように、即ち図５で６Ｂ≧０.８ｔとし望むらく
はｔ≦６Ｂ≦１.５ｔとなるように溶接施工され、且つ
少なくとも裏面の溶接ビード幅の全領域における表ビー
ド余盛高さ及び裏面溶接ルート部に於ける表ビードの余
盛高さ６Ｈが少なくとも板厚ｔの１０％以上に確保され
望むらくは１５％以上で２５％以下に確保され、継手溶
接６の最終層の余盛が接合溶接部材１の母材表面から部
材２まで滑らかに変化するように溶接施工を行う。この
ような溶接施工を行えば、Ｔ継手は裏面のノッチ部の板
厚が増大し、裏面ノッチ部の応力集中が軽減されて、部
材２の引張荷重２Ｃ及び曲げモーメント２Ｂに対し補強
され強度が向上する。この場合、溶接施工範囲を、望む
らくは母材板厚ｔの１.５倍以下としたのは、溶接歪み
の増加と溶接施工費用の増加を防止するためである。

【００１８】請求項１の発明に係る方法において、図６
に示すように裏当金の仮付溶接が存在する場合は、裏当
金の応力集中部である止端部４Ａから表側の溶接ビード
止端部６Ｔの位置までの距離６Ｂが２Ａの母材板厚ｔの
８０％以上になるように、望むらくは２Ａの母材板厚ｔ
から１.５ｔ離れて位置するように、即ち図６で６Ｂ≧
０.８ｔとし望むらくはｔ≦６Ｂ≦１.５ｔとなるように
溶接施工され、且つ少なくとも裏面の溶接部の全領域に
おける表ビード余盛高さ及び裏面溶接ルート部に於ける
表ビードの余盛高さ６Ｈが少なくとも板厚の１０％以上
確保され望むらくは１５％以上で２５％以下に確保さ
れ、継手溶接６の最終層の余盛が接合溶接部材１の母材
表面から部材２まで滑らかに変化するように溶接施工を
行う。

【００１９】請求項１の発明に係る方法で、接合される
二つの部材がほぼ同じ面内となる突合せ継手において片
側溶接を行う場合に、図７に示すように角形鋼管を使用
した仕口部で二つの部材２と１２の少なくとも板厚の薄
い側２で、表側の溶接ビード止端部６Ｔの位置が裏面の
溶接ビードルート部７又は裏当金３に仮付溶接がある場
合の止端部の位置から板厚の８０％以上に離れて望むら
くは２Ａの板厚ｔ以上離れて位置するように、即ち図７
で６Ｂ≧０.８ｔとし望むらくはｔ≦６Ｂ≦１.５ｔとし
て溶接施工され且つ少なくとも裏面の溶接ビード幅の領
域における表ビード余盛高さが板厚の１０％以上確保さ
れ望むらくは１５％以上で２５％以下に確保され、余盛
が母材表面から滑らかに変化するように溶接施工を行
う。

【００２０】請求項２に係る発明では、建築等の鉄骨構
造物において、小径の角形鋼管などに対し適用する場
合、図１の１Ｒ及び２Ｒのルート部のコーナをなくして
ルート部の応力集中を大幅に軽減させるため、図８に示
すように、Ｔ形突合せ溶接継手の端面が接合される部材
２の端部裏面側に溶接熱源により銅など溶融しない裏当
材８をあてがい、溶接継手部材２の裏面と該裏当材との
間で肉盛溶接９を行った後、該肉盛溶接金属を含めて溶
接継手端面部材の開先加工を図２１のように行い、しか
る後、図２２のように継手部材を対向させて図２３のよ
うに開先の表側から該肉盛溶接金属開先面を溶融しなが
ら溶接継手部材同士を溶接接合し、溶接継手端面部の部
材の板厚を超える板厚方向ののど厚を確保する方法で片
側溶接を行う。

【００２１】請求項２に係る発明では、小径の角形鋼管
同士などの接合される二つの部材がほぼ同一の面内とな
る片側突合せ溶接に適用する場合は、該突合せ継手部材
端部の片方又は両端部の裏面側に溶接熱源により銅など
溶融しない裏当材８をあてがい、溶接継手部材端面部２
Ｔの裏面と該裏当材との間で肉盛溶接９を行った後、該
肉盛溶接金属を含めて溶接継手端面部材の開先加工を図
２１のように行い、しかる後、図２２のように継手部材
を対向させて図２３のように開先の表側から該肉盛溶接
金属開先面を溶融しながら溶接継手部材同士を溶接接合
し、溶接継手端面部の部材の板厚を超える板厚方向のの
ど厚を確保する方法で片側溶接を行う。このようにすれ
ば、小径の角形鋼管の端部で肉盛用の開先が外側に開口
しているので肉盛溶接の施工が、小口径の角形鋼管の端
部でも容易に可能になる。また、請求項２において、Ｔ
形突合せ継手溶接又は二つの部材がほぼ同一の面内とな
る突合せ溶接を行う場合に於いて、例えばＨ形鋼フラン
ジ等の長手方向の端部裏側にアーク熱で溶融しない銅な
どの裏当材を当てて肉盛溶接を行う場合、図９に示すよ
うに、フランジ端部を囲むようにアーク熱で溶融しない
銅などの裏当材８をあてがい、フランジ側面部まで含め
て肉盛溶接を行い肉盛溶接部を含めて図１０のように開
先加工を行い突合せ継手溶接を行えば、該継手溶接部は
フランジの板厚を超えるフランジの板厚方向ののど厚及
びフランジの板幅を超える板幅方向ののど厚を確保する
ことができる。従って、この場合、該溶接継手は図２に
示す従来溶接継手よりも大きな曲げ変形能、継手引張り
強度及び疲労強度を得ることができる。

【００２２】請求項３では、鉄骨構造物において、Ｈ形
鋼のフランジ間に挿入するスティフナ等の取付用Ｔ形突
合せ溶接では通常裏当金付きの突合せ溶接を行うが、や
はり裏当金取付に伴う応力集中があり、この応力集中を
緩和するため、Ｔ形溶接継手部材のスティフナ部材等の
端面側曲げ加工を行い、該曲げ加工部の端部外面を開先
面とするか又は該曲げ加工端部を機械切削加工により開
先面を製作し、しかる後、継手部材を対向させて開先の
表側から溶接継手部材同士を溶接接合し、端面が接合さ
れる部材側の板厚を超える板厚方向ののど厚を確保す
る。

【００２３】具体的には、図１１のようにスティフナ等
の部材２の端部をプレス等で曲げ加工し、部材２の端部
上角部２Ｋが部材２の底面位置２Ｕよりも約５mm以上で
低い場合、望むらくは８mm以上で１２mm以下で低い場合
は、曲げ加工部の端部外面をそのまま開先面２Ｆとし、
図１５のように継手部材を対向させてセットし、図１６
のように開先の表側から部材同士の溶接を実施し、溶接
継手端面部の部材２の板厚ｔを超える板厚方向ののど厚
１Ａを確保する方法で片側溶接を行う。このようにすれ
ば、応力集中を発生させ継手強度を低下させる裏当金の
省略が可能になる。

【００２４】図１２のように、スティフナ等の部材２の
端部をプレス等で曲げ加工し、部材２の端部上角部２Ｋ
が部材２の底面位置２Ｕよりも高く、端部下角部２Ｌが
部材２の底面位置２Ｕよりも約５mm以上低い場合、望む
らくは８mm以上で１２mm以下の場合は、図１３の加工位
置２Ｅで開先加工し、図１４のような開先面２Ｆを有す
る形状とし、図１５のように部材１と２を対向させて、
図１６のように開先の表側から溶接継手部材同士を溶接
接合し、端面が接合される部材２側の板厚ｔを超える板
厚方向ののど厚１Ａを確保する。

【００２５】また、部材同士が同じ面内にある部材同士
の突合せ溶接でも、突合せ継手部材の少なくとも一方の
部材端部に対し、図１１又は図１２の片方又は両方の曲
げ加工を行って、上述のスティフナと同様な手順で該曲
げ加工部の端部外面を開先面２Ｆとするか又は該曲げ加
工端部を機械切削加工により図１３と図１４の手順によ
り開先面２Ｆを製作し、しかる後、継手部材を対向させ
て開先の表側から図１８又は図１９のように溶接継手部
材同士を突合せ溶接し、少なくとも薄い方の部材２側の
板厚ｔを超える板厚方向ののど厚１Ａを確保することが
できる。このようにすれば裏当金付き突合溶接継手のよ
うにノッチによる応力集中の発生が無く、継手の曲げ延
性、引張強度及び疲労強度が向上する。

【００２６】

【実施例】発明の実施の形態について、図面を参照して
説明する。

【００２７】請求項１に係る発明の実施の形態につい
て、主に、図５、図６及び図７を用いて説明する。

【００２８】図５は、Ｔ形の部材同士がほぼ直角となる
突合せ溶接継手で裏当金付きの片側溶接を行う場合の本
発明に係る方法について説明する代表的な図である。図
５において、初層の溶接から順次溶接を実施するところ
は従来法と同一であるが、端面が接合される部材２の側
において、継手溶接６の最終層の幅と高さを従来法より
も大きくするところが異なっている。即ち、請求項１に
係る本発明では、端面が接合される部材２の側におい
て、表側の溶接ビード止端部の位置６Ｔが裏面の溶接ル
ート部の位置７から２Ａの母材板厚ｔの８０％以上に離
れて望むらくは２Ａの母材板厚ｔから１.５ｔ離れて位
置するように、即ち図５で６Ｂ≧０.８ｔとし望むらく
はｔ≦６Ｂ≦１.５ｔとなるように溶接施工され、且つ
少なくとも裏面の溶接ビード幅の全領域における表ビー
ド余盛高さ及び裏面溶接ルート部に於ける表ビードの余
盛高さ６Ｈが少なくとも板厚ｔの１０％以上に確保され
望むらくは１５％以上で２５％以下に確保され、継手溶
接６の最終層の余盛が接合溶接部材１の母材表面から部
材２まで滑らかに変化するように溶接施工を行う。この
ように、最終層を広めに且つ高めにすることは、最終層
の溶接ビードをウイービングするか又はパス数を多くす
ることにより達成できる。

【００２９】実験によれば、４００ＭＰ及び５００ＭＰ
級の鋼材の板厚２０及び３０mmに対し、２Ｂの曲げモー
メントにより、図３に示すような従来法の継手では部材
２は通常１０度から３０度の曲げ角度でルート部に割れ
が発止したものが、本発明に係る図５の継手では６０度
以上まで曲げても割れが発生しなかった。また、図２３
の裏面肉盛方法を用いた継手に対し、請求項１の本発明
に係る方法を同様に適用した場合、２Ｂの曲げモーメン
トにより、部材２はほとんどが９０度まで曲げても割れ
が発生しなかった。これらのいずれの曲げ試験において
も、曲がり部は母材部であった。また、同じ鋼材を用い
て、図５に示す本発明に係る方法で引張荷重２Ｃを与え
た場合、いずれも母材で破断したが、図３に示す従来方
法の継手ではほとんどがルートノッチ部で割れ発生ない
し破断が起こった。図４に示すような従来継手に対して
も、図６のような本発明に係る方法を適用すれば同様な
曲げ延性の向上及び引張荷重の対し母材破断が得られ
た。

【００３０】請求項１の発明に係る方法で、接合される
二つの部材がほぼ同じ面内となる突合せ継手において片
側溶接を行う場合に、図２４に示すように、予め角形鋼
管１１とダイアフラム１２による仕口部を図２１から図
２３に至る裏面肉盛溶接方法による工程で製作し、図７
に示すようにダイアフラム１２とフランジ２との従来法
による裏当金を用いた突合せ溶接継手で最終層をウイビ
ング又は多パスで仕上げて該継手溶接の最終層をｔ≦６
Ｂ≦１.５ｔとして溶接施工され且つ少なくとも裏面の
溶接ビード幅の領域における表ビード余盛高さが１５％
以上で２５％以下に確保されるように適用することが可
能である。また、図２４に示すような仕口を製作し接合
される二つの部材がほぼ同じ面内となる突合せ継手にお
いて片側溶接を行う場合に、図８又は図９のようにアー
ク熱により溶融しない銅などの裏当材をあてがい、フラ
ンジ裏面に予め肉盛溶接をして肉盛溶接部を含めて開先
加工したのち継手溶接を行い、請求項１の発明に係る方
法で、該継手溶接の最終層をｔ≦６Ｂ≦１.５ｔとして
溶接施工され且つ少なくとも裏面の溶接ビード幅の領域
における表ビード余盛高さが１５％以上で２５％以下に
確保され、図２９に示すように、ノンスカラップ溶接２
７Ａを実施することが可能であった。

【００３１】尚、本発明に係る施工方法では、応力集中
をもたらす裏当金付きの従来のＴ形継手に対しても応力
集中を軽減し、曲げ延性や継手強度の向上をもたらすの
で、既存の鉄骨構造物への適用での曲げ延性や継手強度
の改善にも役立つ。

【００３２】請求項２に係る発明の実施の形態につい
て、主に、図８、図９及び図１０を用いて説明する。

【００３３】建築等の鉄骨構造物において、小径の角形
鋼管などに対し適用する場合、図８に示すように、Ｔ形
突合せ溶接継手の端面が接合される部材２の端部裏面側
即ち鋼管内側に溶接熱源により銅など溶融しない裏当材
８をあてがい、溶接継手部材２の裏面と該裏当材との間
で肉盛溶接９を行った後、図２１から図２３の手順を経
て、端面が接合される部材２の板厚を超える板厚方向の
のど厚を確保する方法で片側溶接を行う。この場合、銅
など溶融しない裏当材８は高融点セラミックス、タング
ステン、炭素、グラファイトなどで代用できるが、これ
らの裏当金は分割形として角形鋼管内部から取り出しや
すくしたり、小型化するために水冷など行い冷却能率を
高める方法も可能である。また、銅など溶融しない裏当
材８の肉盛溶接側に同種金属の薄板を貼り付けて、裏当
材８の損傷を軽減し肉盛溶接金属と薄板とのなじみを良
くして滑らかな溶接肉盛を行うことも可能である。

【００３４】また、小径の角形鋼管同士などの片側突合
せ溶接に適用する場合は、該突合せ継手部材の片方又は
両端部の裏面側に溶接熱源により銅など溶融しない裏当
材８をあてがい、溶接継手部材端面部２Ｔの裏面と該裏
当材との間で肉盛溶接９を行った後、図２１から図２３
の手順を経て、端面が接合される部材２の板厚を超える
板厚方向ののど厚を確保する方法で片側溶接を行う。こ
のようにすれば、小径の角形鋼管の端部で肉盛用の開先
が外側に開口しているので肉盛溶接の施工が、小口径の
角形鋼管の端部でも容易に可能になる。本発明の施工方
法において、角形鋼管だけでなく丸形鋼管に対しても適
用でき、突合せ継手部材同士で板厚の異なる場合や目違
いの大きい場合にも適用できる。突合せ継手部材同士で
板厚の異なる場合は、板厚の薄い方のみに本発明に係る
方法で内面から肉盛を行い、板厚の大きい部材の端部は
直角に仕上げたままでレ形開先で溶接施工を行えば、継
手強度と経済性を兼ね備えた施工方法が可能となる。

【００３５】また、Ｈ形鋼フランジ等の長手方向の端部
裏側にフランジ端部を囲むようにアーク熱で溶融しない
銅などの裏当材８を図９に示すように当てて、フランジ
側面部まで含めて肉盛溶接を行い、該肉盛溶接部を含め
て図１０のように開先加工を行い継手溶接を行えば、該
継手溶接部はフランジの板厚を超える板厚方向ののど厚
又は板幅を超える板幅方向ののど厚を確保することがで
きる。図９の状態で母材に肉盛溶接を行う場合下向き溶
接が通常であるが、横向き溶接も容易に可能である。そ
の場合、図９の上側に更に銅などの裏当て材を置き肉盛
溶接を施工すれば、フランジ側面の施工が容易になる。
また、本発明に係る施工方法は図２９に示すノンスカラ
ップ施工法と併用することが可能である。

【００３６】請求項２に係る発明は、図８に示すよう
に、Ｔ形溶接継手の端面が接合される部材２の端部裏面
側に溶接熱源により銅など溶融しない裏当材８をあてが
い、溶接継手部材２の裏面と該裏当材との間で肉盛溶接
９を行うが、図２０に示すようにＴ形溶接継手の端面が
接合される部材２の端面側に溶接熱源により銅など溶融
しない裏当材８をあてがい、溶接継手部材２の裏面と該
裏当材との間で肉盛溶接９を行う方法に比較し、特に２
５０ｍｍ以下の小径の角形や丸形鋼管等の端部の狭い内
径側に肉盛溶接する場合に極めて有効である。

【００３７】また、請求項２に係る発明において、図８
又は図９に示す肉盛溶接９の後、図２１の開先加工を肉
盛部を含めてＪ形に加工することも初層溶接の溶け込み
を確保するのに有効である。

【００３８】請求項３に係る発明の実施の形態につい
て、主に、図１１から図１９までの図を用いて説明す
る。

【００３９】図１１及び図１２のプレス加工では、板厚
又は材質により冷間又は熱間加工で行うが、単なる曲げ
加工の代わりに鍛造方法で所定の開先形状まで成型する
方法も可能である。また、角形鋼管や丸形鋼管を用いた
建築鉄骨仕口の内ダイアフラムとして用いることも可能
である。この場合、角形鋼管や丸形鋼管の内側形状が正
確でなくても、プレスして製作したダイアフラムの端部
をハンマー等で叩けば容易に角形鋼管や丸形鋼管の内側
形状に合わせることができる。

【００４０】図１６はプレスを用いて開先を形成させて
Ｈ形鋼フランジ内にスティフナーを突合せ溶接した例で
あるが、このような継手では裏面が開口している場合が
ほとんどであり、この場合、必要により裏面をガウジン
グして健全部まで仕上げたり、単にグラインダーで健全
部まで仕上げたり、裏面から炭酸ガス溶接法、被覆アー
ク溶接法又はＴＩＧアーク溶接法などで追加溶接して滑
らかに仕上げたりすることも可能である。

【００４１】図１７に、柱通しのＨ形鋼を使用した柱・
梁継手に適用した場合の例を示す。部材１がＨ形鋼を使
った柱で部材２がＨ形鋼の中にはめ込んだスティフナ及
び柱部材１に接合したＨ形鋼の柱である。柱とスティフ
ナの溶接部６及び柱と梁の溶接部６はいずれも部材の端
部を曲げ加工後開先加工をして継手溶接を完成させた例
である。図１７から分かるようにいずれも裏当金が無
く、部材２の板厚ｔを超える板厚方向ののど厚１Ａが確
保され、裏当金が存在することによる有害な応力集中が
発生しない。

【００４２】また、部材同士が同じ面内にある部材同士
の突合せ溶接でも、突合せ継手部材の少なくとも一方の
部材端部に対し、図１１から図１４の手順により開先面
２Ｆを製作し、しかる後、継手部材を対向させて開先の
表側から図１８又は図１９のように溶接継手部材同士を
突合せ溶接し、薄い方の部材２側の板厚ｔを超える板厚
方向ののど厚１Ａを確保することができる。このような
継手に対しても、必要により裏面をガウジングして健全
部まで仕上げたり、単にグラインダーで健全部まで仕上
げたり、裏面から炭酸ガス溶接法、被覆アーク溶接法又
はＴＩＧアーク溶接法などで追加溶接して滑らかに仕上
げたりすることも可能である。

【００４３】尚、部材端部裏面肉盛溶接して肉盛部を含
めて開先加工し継手溶接する方法は建築鉄骨溶接継手に
広く多くの継手に適用が可能であるが、図１１から図１
９までのプレス方法は、寸法が小さく軽くて取り扱いが
簡便なスティフナをＨ形鋼へ取付けるのに有効である。

【００４４】また、請求項３に係る発明において、図の
開先加工をＪ形に加工することも初層溶接の溶け込みを
確保するのに有効である。

【００４５】

【発明の効果】本発明による効果は、従来法に比べ次の
通りである。 １ 請求項１については、応力集中をもたらす裏当金付
きの従来のＴ形継手に対しても応力集中を軽減し、曲げ
延性や継手強度の向上をもたらす。従って、既存の鉄骨
構造物への適用での曲げ延性や継手強度の改善に役立
つ。 ２ 請求項２については、図８に示すように、Ｔ形溶接
継手の端面が接合される部材２の端部裏面側に溶接熱源
により銅など溶融しない裏当材８をあてがい、溶接継手
部材２の裏面と該裏当材との間で肉盛溶接９を行うが、
図２０に示すようにＴ形溶接継手の端面が接合される部
材２の端面側に溶接熱源により銅など溶融しない裏当材
８をあてがい、溶接継手部材２の裏面と該裏当材との間
で肉盛溶接９を行う方法に比較し、特に２５０ｍｍ以下
の小径の角形や丸形鋼管等の端部の狭い内径側に肉盛溶
接する場合に極めて有効である。 ３ 請求項２及び３については、応力集中や溶接欠陥を
発生しやすく溶接能率を低下させる裏当金及びその仮付
溶接が不要である。 ４ 請求項２及び３については、のど厚が部材板厚より
も大きくとれ、裏当金使用に伴う有害なノッチや応力集
中が実効的に無くなるため、曲げ延性・疲労強度や耐震
強度面でより安全な継手となる。 ５ 請求項２及び３については、裏当金が無く、開先深
さが大きくて、深い溶け込みが得られるので母材裏面位
置でルート部の欠陥が発生しがたく、開先断面積もおお
よそ20％縮小されるので溶接工数が大幅に低減される。 ６ 請求項２及び３については、部材の組立時に、端部
に肉盛溶接した部材２又はプレス加工した部材２を開先
加工して部材１にあてがうだけで、その取付の位置合わ
せが容易で、且つ寸法精度が確保しやすい。 ７ 請求項２について、肉盛溶接するための銅などの裏
当材は非溶融式で非消耗式であり、資源の浪費が少な
い。 ８ 請求項２及び３については、裏当金が不要でその取
付に伴う諸作業がなくなり、開先加工から継手溶接まで
の工程で一貫した連続作業が可能になり、継手溶接能率
面の能率向上と製作工程手順面の効率化により鉄骨製作
工数の削減を大幅に行うことが出来る。 ９ 請求項２及び３については、肉盛溶接を施工してか
ら部材と共に開先加工を行うか又はプレス加工して開先
加工を行うので、部材及び肉盛溶接部を含む開先面が精
度良く得られ、継手溶接の欠陥防止に有効である。 １０ 請求項２については、鋼板裏面及び側面を含めて
肉盛溶接し、肉盛溶接部を含めて開先加工した場合、エ
ンドタブが不要になり、同時に部材の板厚を超える板厚
方向ののど厚又は部材板幅を超える板幅方向ののど厚又
は板厚・板幅の両のど厚を各々超えるのど厚が確保さ
れ、引張強度・曲げ強度・疲労強度の向上が得られる。 １１ 請求項２及び３については、耐震強度の高いノン
スカラップ工法にも容易に適用できる。 １２ 請求項１，２及び３については、建築鉄骨仕口部
柱−梁継手近傍の梁のフランジ部の一部を切り欠くドッ
グボーン方式に比べ梁の座屈強度が高く製作工費・製作
工期も低く押さえることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】片側溶接実施前の従来の継手形状の断面図の一
例

【図２】片側溶接実施後の従来の継手の断面図の一例

【図３】日本建築学会仕様書による裏当金に仮付溶接の
ない従来法の継手余盛形状規定の断面図

【図４】の断面図 日本建築学会仕様書による裏当金に仮付溶接がある従来
法の継手余盛形状規定の断面図

【図５】裏当金に仮付溶接のない従来法の継手に対する
本発明に係る最終層余盛形状の断面図

【図６】裏当金に仮付溶接がある従来法の継手に対する
本発明に係る最終層余盛形状の断面図

【図７】梁通し仕口部ダイアフラムと梁フランジとの突
合せ溶接に於ける本発明に係る余盛形状改善の適用例の
断面図

【図８】Ｔ形溶接継手で端面が溶接される部材の端部裏
側に銅など溶融しない裏当材をあてがい該端部裏面に肉
盛溶接をした断面図

【図９】Ｈ形鋼フランジ等の長手方向の端部裏側にアー
ク熱で溶融しない銅などの裏当材を、フランジ端部を囲
むように当てた外観図、

【図１０】Ｈ形鋼フランジ等の長手方向の端部裏側にア
ーク熱で溶融しない銅などの裏当材を、フランジ端部を
囲むように当てて、肉盛溶接をした外観図

【図１１】プレス等で大きく曲げ加工したスティフナ等
部材の断面図

【図１２】プレス等で小さく曲げ加工したスティフナ等
部材の断面図

【図１３】プレス等で小さく曲げ加工したスティフナ等
部材の切断位置を示す断面図

【図１４】プレス等で小さく曲げ加工し開先加工を行っ
たスティフナ等部材の断面図

【図１５】プレス等で小さく曲げ加工し開先加工を行っ
たスティフナ等部材をＨ形鋼フランジ間にセットした状
況の断面図

【図１６】プレス等で小さく曲げ加工し開先加工を行っ
たスティフナ等部材をＨ形鋼フランジ間に溶接した状況
の断面図

【図１７】柱通しのＨ形鋼を使用した柱・梁継手にプレ
ス曲げした部材を適用し溶接した場合の例

【図１８】プレス曲げした同じ板厚の部材同士を突合せ
溶接した場合の継手の断面図

【図１９】プレス曲げした異なった板厚の部材同士を突
合せ溶接した場合の継手の断面図

【図２０】部材端部に水冷又は非水冷の銅製型枠をあて
がい肉盛溶接した断面図の一例

【図２１】部材端部に肉盛溶接し部材端部及び肉盛溶接
部を共に開先加工した状態の断面図で、部材２は図２０
と上下反対に表示。

【図２２】部材端部に肉盛溶接と開先加工し相手部材に
あてがった状態の断面図

【図２３】部材端部に肉盛溶接と開先加工し相手部材に
あてがい溶接した状態の断面図

【図２４】角形鋼管をダイアフラムに溶接した鉄骨溶接
仕口部の断面図

【図２５】Ｔ継手のダイアフラムなどの部材表面の継手
予定部裏面に予め肉盛溶接をして、Ｔ継手両部材を片側
から裏波溶接する片側溶接方法を示す断面図。

【図２６】Ｔ継手のダイアフラムなどの部材表面の継手
予定部裏面及び開先加工済みの継手端面部裏面の両方に
肉盛溶接して、Ｔ継手両部材を片側から裏波溶接する片
側溶接方法を示す断面図。

【図２７】柱梁継手の従来法による鋼製エンドタブ取付
施工例

【図２８】従来工法の建築仕口部の柱・ダイアフラム及
びダイアフラム・梁の溶接部の例

【図２９】角形鋼管端部裏面及びＨ形鋼端部のフランジ
端部裏面に肉盛溶接した場合の、建築仕口部の柱・ダイ
アフラム及びダイアフラム・梁のノンスカラップ溶接部
の例

【符号の説明】

１ 接合溶接部材、例えば、建築鉄骨の柱や仕口部ダイ
アフラムなど １A 継手溶接6の有効のど厚 １R 部材１側のルート部コーナ ２ 開先加工予定の、又は、行った溶接部材 ２A 部材２の板厚t、及び、図２における継手溶接のの
ど厚 ２B 上向きの荷重又は曲げモーメント ２C 引張力 ２D 部材２の底面位置から２Kまでの寸法 ２E 開先加工位置 ２F 開先面 ２G Ｔ形溶接継手部材２の裏面位置におけるＴ形溶接
開先ギャップ ２R 部材２側のルート部コーナ ２K 部材２の端面上角部 ２L 部材２の端面下角部 ２M 部材２の底面位置から２Lまでの寸法 ２T Ｔ形溶接継手部材２の開先加工前の端面 ２U 部材２の底面位置 ２V 曲げ面により形成される開先角度 ２Y 部材２の曲がり部 ３ 裏当金 ４ 裏当金の仮付溶接 ４A 裏当金の仮付溶接止端部 ５ 開先 ６ 継手溶接 ６A 裏ビード幅 ６B 裏ビードルート部又は仮付け止端部から表ビード
止端部までの距離 ６H 裏面溶接ルート部又は仮付止端部に於ける表ビー
ド止端部の余盛高さ ６T 表ビード最終層止端部 ７ Ｔ継手の端面部材側のルート部のノッチによる応力
集中部 ７A Ｔ継手の部材表面側のルート部のノッチによる応
力集中部 ８ 溶接熱源によって溶融しない裏当材、即ち、非溶融
式裏当材。例えば、水冷又は非水冷の銅裏当て金、又
は、炭素板 ９ 肉盛溶接 ９B ルート部 １０ 継手端面部材と肉盛溶接部とを共に開先加工した
開先加工面 １１ 四角パイプ柱 １２ ダイアフラム １３ Ｔ継手の部材表面側に施工した肉盛溶接 １３A Ｔ継手の端面部材側表面に施工した肉盛溶接 １４ 裏波溶接 ２５ エンドタブ ２５A 部材とエンドタブの隙間により発生するノッチ
２６ Ｈ型鋼フランジ ２７ Ｈ型鋼ウエブ ２７A ノンスカラップ溶接予定部 ２８ スカラップ ２８A 柱・ウエブのスカラップ溶接

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄骨構造物において、一つの部材端面を
   他の部材表面に載せてＴ形のほぼ直角となる突合せ溶接
   継手において片側溶接を行う場合に、端面が接合される
   部材側において、表側の溶接ビード止端部の位置が裏面
   の溶接ルート部又は仮付止端部の位置より板厚の８０％
   以上離れて位置するように溶接施工され且つ少なくとも
   裏面の溶接ビード幅の領域における表ビード余盛高さが
   少なくとも板厚の１０％以上確保され余盛が母材表面か
   ら滑らかに変化するように溶接施工を行うか、又は、接
   合される二つの部材がほぼ同じ面内となる突合せ継手に
   おいて片側溶接を行う場合に、二つの部材の少なくとも
   板厚の薄い側において表側の溶接ビード止端部の位置が
   裏面の溶接ルート部又は止端部の位置より板厚の８０％
   以上に離れて位置するように溶接施工され且つ少なくと
   も裏面の溶接ビード幅の領域における表ビード余盛高さ
   が板厚の１０％以上確保され余盛が母材表面から滑らか
   に変化するように溶接施工を行う方法。
2. 【請求項２】 鉄骨構造物において、Ｔ形突合せ溶接継
   手部材の端面が接合される部材の端部又は接合される二
   つの部材がほぼ同一の面内となる突合継手部材の片方又
   は両端部に対し、該端部の裏面側又は側面部に溶接熱源
   により溶融しない裏当材をあてがい、溶接継手部材端部
   の裏面と該裏当材との間で肉盛溶接を行った後、該肉盛
   溶接金属を含めて溶接継手端部の開先加工を行い、しか
   る後、継手部材を対向させて開先の表側から該肉盛溶接
   金属開先面を溶融しながら溶接継手部材同士を片側から
   突合せ溶接し、端面が接合される部材の板厚を超える板
   厚方向ののど厚又は該部材の板幅を超える板幅方向のの
   ど厚を確保する片側溶接方法。
3. 【請求項３】 鉄骨構造物において、Ｔ形突合せ溶接継
   手の端面側部材の曲げ加工を行い、又は同一面内にある
   突合せ継手部材の少なくとも一方の部材に対する曲げ加
   工を行って、該曲げ加工部の端部外面を開先面とするか
   又は該曲げ加工端部を機械切削加工により曲げ加工部材
   の板厚以上の開先深さを有する開先面を製作し、しかる
   後、継手部材を対向させて開先の表側から溶接継手部材
   同士を突合せ溶接し、曲げ加工された部材側の板厚を超
   える板厚方向ののど厚を確保する片側溶接方法。