JP3483203B2

JP3483203B2 - 鋼管構造

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Publication number: JP3483203B2
Application number: JP2000341293A
Authority: JP
Inventors: 博彦松崎; 久幸山中; 大助山口
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2004-01-06
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: JP2002146921A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ダイアフラムに
よって接合部が補強された鋼管構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鋼管により柱を構成し、Ｈ形鋼を梁とし
て用い、柱と梁の接合部（仕口部）を剛接合したラーメ
ン構造は知られている。

【０００３】鋼管柱と梁との接合部には、梁から引張応
力および圧縮応力が鋼管の板厚方向に作用する。鋼管は
閉鎖断面であるために、梁のフランジ応力による鋼管の
管壁の局部的な変形を防止することが必要である。この
ため、鋼管柱の横断面方向に、鋼管の管壁を補強するダ
イアフラムを取り付けた鋼管接合構造が採用されてい
る。柱と梁の接合構造に関する従来技術として、通しダ
イアフラム形式、内ダイアフラム形式などが有る。

【０００４】通しダイアフラム形式による鋼管柱２０
は、例えば、図１３に示されるように、ダイアフラム２
２を取り付ける箇所において鋼管２１を複数の鋼管部分
２１ａ，２１ｂ，２１ｃに切断し、これら鋼管部分２１
ａ，２１ｂ，２１ｃ同士の間に、鋼管２１の外形よりも
大きい平面形を有するダイアフラム２２を挟み、これら
鋼管部分２１ａ，２１ｂ，２１ｃとダイアフラム２２と
を、管壁の全周にわたって溶接することにより構成され
ている。

【０００５】図１３の鋼管柱２０は、図１４に模式的に
示されているように、ダイアフラム２２と鋼管２１との
接合部では、ダイアフラム２２の表裏に配される溶接金
属部２６を介して、ダイアフラム２２を板厚方向（鋼管
の長手方向）に挟むように鋼管部分２１ａ，２１ｂが接
合される。図中、符号２７は、梁のＨ形鋼、符号２８
は、梁２７のフランジとダイアフラム２２とを接合する
溶接金属部である。

【０００６】内ダイアフラム形式による鋼管柱２３は、
図１５に示されるように、鋼管２４の内径よりも小さい
平面形を有するダイアフラム２５を鋼管２４の内部に挿
入し、鋼管２４の管壁とダイアフラム２５とを全周溶接
することによって構成されたものである。この全周溶接
は、鋼管２４の管壁の一部に孔を開け、鋼管２４の外部
からその孔を通して溶接棒を挿入し、管壁の内面とダイ
アフラム２５の端面とで区画された隙間に溶接金属部２
９を形成する（エレクトロスラグ溶接）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
通しダイアフラム形式による鋼管柱２０，内ダイアフラ
ム形式による鋼管柱２３は、以下の問題点がある。図１
３に示した鋼管柱２０（通しダイアフラム形式）では、
ダイアフラム２２の数に応じた箇所において鋼管２１を
一旦切断し、再度接合する作業を行わなければならず、
多大な作業工数が必要である。さらに、鋼管２１とダイ
アフラム２２との接合部において、１枚のダイアフラム
２２毎に表裏２箇所において鋼管２１との全周溶接を行
う必要があり、多大な作業工数、溶接量の溶接作業にな
るという問題がある。

【０００８】図１４に示すように、鋼管柱２０がラーメ
ン構造の柱として使用された場合に、地震時に鋼管柱２
０の長手方向（部材軸方向）に引張力が発生することが
ある。鋼管２１の引張応力（図１４に矢印Ａで示される
方向）は、溶接金属部２６、ダイアフラム２２の板厚方
向（圧延方向に直交する方向）を介して伝達される。

【０００９】図１５に示した鋼管柱２３（内ダイアフラ
ム形式）では、鋼管２４の切断が不要であるため、その
分の作業工数は上記鋼管柱２０よりも少ないが、鋼管２
４の内部空間で、ダイアフラム２５の周囲に全周溶接を
行うために、例えば、エレクトロスラグ溶接などの高度
な溶接作業を要する。

【００１０】図１６に示すように、鋼管柱２３がラーメ
ン構造の柱として使用された場合に、梁３０の曲げモー
メントによって、引張応力または圧縮応力が、Ｈ形鋼の
フランジと接合する鋼管２４の管壁に局部的に加わる
（図１６の矢印Ｂは引張応力を示す）。梁３０の引張応
力は、溶接金属部２９、鋼管２４の管壁の板厚方向（圧
延方向に直交する方向）を介して伝達される。

【００１１】通しダイアフラム形式（図１３、図１
４）、内ダイアフラム形式（図１５、図１６）の何れの
場合も、鋼材（ダイアフラム、鋼管）の板厚方向（圧延
方向に直交する方向）に引張力が加わる接合部を構成す
る特徴を有する。従って、鋼材のラミネーションなどに
留意して、溶接作業をする必要がある。

【００１２】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであって、溶接作業及び鉄骨加工などの鉄骨製作
性、多様な外部鉄骨部材を取り付けることができる融通
性、耐震構造的性能などに優れた接合部を構成すること
ができる、鋼管構造を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、以下の手段を提案している。〔請求項１
に係る発明〕スリットが設けられた鋼管と、鋼管の内
部に取り付けられたダイアフラムと、スリット溶接部と
を備え、スリットは、ダイアフラムの端面に対応する位
置の鋼管の管壁を貫通して形成され、スリット溶接部
は、スリットを挟む鋼管の管壁と、ダイアフラムの端面
とで区画されたスリットに、鋼管の外部から溶接金属を
充填することにより形成されて、鋼管の管壁とダイアフ
ラムとを一体化して接合していることを特徴とする鋼管
構造である。

【００１４】〔請求項２に係る発明〕前記スリット
は、所定のスリット幅とスリット長さとを有し、スリッ
ト長さ方向に細長い四辺形の正面形状を形成しているこ
とを特徴とする請求項１記載の鋼管構造である。

【００１５】〔請求項３に係る発明〕前記スリットは、
管壁の板厚方向に沿って外部から内部に、スリット幅が
漸次小さくなるテーパ状に形成されていることを特徴と
する請求項１または請求項２記載の鋼管構造である。

【００１６】〔請求項４に係る発明〕前記スリット
は、鋼管の横断面方向で、相対向する管壁に設けられて
いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか
に記載の鋼管構造である。

【００１７】〔請求項５に係る発明〕前記スリット
は、鋼管の周方向に相互に離隔して４箇所に設けられ、
相対向するスリットを結ぶ仮想の軸線が、スリット長さ
に相当する幅を有する略十字形に置換できる位置に設け
られていることを特徴とする請求項４記載の鋼管構造で
ある。

【００１８】〔請求項６に係る発明〕前記ダイアフラ
ムは、鋼管の横断面方向に配置され、スリット溶接部の
みにおいて鋼管に接合されていることを特徴とする請求
項１から請求項５のいずれかに記載の鋼管構造である。

【００１９】〔請求項７に係る発明〕前記ダイアフラ
ムには、前記略十字形の外側において、板厚方向に貫通
する貫通部が形成されていることを特徴とする請求項５
記載の鋼管構造である。

【００２０】〔請求項８に係る発明〕前記鋼管は、Ｃ
ＦＴ構造であることを特徴とする請求項１から請求項７
のいずれかに記載の鋼管構造である。

【００２１】〔請求項９に係る発明〕請求項１から請
求項８のいずれかに記載の鋼管構造と、鋼管の外部から
スリット溶接部に接合された外部鉄骨部材とを備え、ス
リット溶接部は、スリットを挟む鋼管の管壁、ダイアフ
ラムの端面、外部鉄骨部材の端面により区画されたスリ
ットに、鋼管の外部から溶接金属を充填することにより
形成されて、鋼管の管壁、ダイアフラム、外部鉄骨部材
を一体化して接合していることを特徴とする鋼管構造で
ある。

【００２２】〔請求項１０に係る発明〕前記鋼管構造
によって柱を形成し、前記外部鉄骨部材によって梁を形
成し、柱と梁との仕口部は剛接合されてラーメン構造を
構成していることを特徴とする請求項９記載の鋼管構造
である。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明に係る鋼管構造体１の一実
施形態について、図１〜図３を参照して説明する。本実
施形態の鋼管構造体１は、鉄骨造またはＣＦＴ構造の柱
として説明する。ＣＦＴ構造とは、鋼管の内部にコンク
リートを充填した構造（コンクリート充填鋼管）を言
う。

【００２４】本実施形態に係る鋼管構造体１は、図１お
よび図２に示されるように、スリット５が設けられた鋼
管２と、鋼管２の内部に取り付けられるダイアフラム３
と、スリット溶接部８とから構成されている。

【００２５】鋼管２は、例えば、角形鋼管である。図１
に示す角形鋼管の断面形状は、１辺が断面幅（図１の寸
法Ｂ）である正方形として説明するが、長方形でもよ
い。角形鋼管としては、４枚の鋼板をコーナー部で溶接
した溶接角形鋼管、鋼板を冷間で折り曲げた後、溶接で
成形した冷間成形角形鋼管、円形鋼管を冷間でロール成
形した角形鋼管等のいずれでもよい。

【００２６】スリット５は、図１、図２に示すように、
ダイアフラム３の端面に対応して、鋼管２の横断面方向
（鋼管２の長手方向に直交する断面方向）に配置され、
鋼管２の管壁を貫通して形成されている。スリット５
は、所定のスリット幅Ｓｗとスリット長さＳＬとを有
し、スリット長さＳＬ方向に細長い四辺形の正面形状
（管壁面）を形成している。スリット５は、管壁の板厚
方向に沿って、外部から内部に、スリット幅Ｓｗが漸次
小さくなるテーパ状に形成されていて、略横置き台形の
縦断面形状を成す。スリット長さＳＬ方向の両側端も、
管壁の板厚方向に沿って外部から内部にスリット長さＳ
Ｌが漸次小さくなるテーパ状に形成されている。テーパ
状に形成したのは、鋼管２の外部から溶接金属をスリッ
ト５に充填する際の溶接作業を容易にするものである。
溶接量は増加するが、スリット幅とスリット長さを大き
くすれば、テーパ状に形成しなくてもよい。スリット５
の、正面形状、縦断面形状は、溶接作業方法を考慮し
て、任意の形状に設定することができる。

【００２７】スリット５に形成されたスリット溶接部８
にダイアフラム３が接合されるので、スリット５は、ダ
イアフラム３、外部から鋼管２に接合される外部鉄骨部
材１０（例えば、梁）との関係で、スリット幅Ｓｗ、ス
リット長さＳＬ、配置、箇所数などを設定される。図
１、図２では、スリット５は、鋼管２の横断面方向で、
４個の管壁にそれぞれ１箇所ずつ設けられることによ
り、相対向し、かつ、周方向に離隔して配置されてい
る。また、スリット５は、相対向するスリット５を結ぶ
仮想の軸線Ｓが、スリット長さＳＬに相当する幅を有す
る略十字形に置換できる位置に設けられている。４箇所
のスリット５を設けているので、水平面内の直交する２
方向から４個の外部鉄骨部材１０（梁）が、鋼管２に接
合することができる。

【００２８】スリット溶接部８は、スリット５を挟む鋼
管２の管壁と、ダイアフラム３の端面とで区画されたス
リット５に、鋼管２の外部から溶接金属を充填すること
により形成されて、鋼管２の管壁とダイアフラム３とを
完全溶け込み（突合せ）溶接によって一体化して接合し
ている。スリット溶接部８の溶接長さは、スリット長さ
ＳＬとほぼ同一となる。

【００２９】鋼管２の縦断面（長手方向）では、スリッ
ト溶接部８を中心（交点）として、長手方向（部材軸方
向）では鋼管２の管壁同士が、横断面方向（長手方向に
直角方向）ではスリット溶接部８とダイアフラム３が一
体化された、Ｔ字形の溶接部を形成する。鋼材（ダイア
フラム、鋼管）の板厚方向（圧延方向に直交する方向）
には、引張力が加わらない接合部を構成する。従って、
鋼材のラミネーションを避けることができる。

【００３０】スリット溶接部８は、外部からスリット長
さの範囲内で溶接金属を充填する溶接方法を採るので、
例えば、エレクトロスラグ溶接などの高度な溶接作業を
使用せずに、通常の簡易な溶接方法を採用することがで
きる。スリット溶接部８の溶接面は鋼管の外部に露出し
ているので、溶接作業中は溶接欠陥を生じる確率も少な
く、溶接後も超音波探傷方法による検査、欠陥部の補修
も容易になる。ダイアフラム３と鋼管２とは、スリット
溶接部８のみで部分的に溶接接合されているので、ダイ
アフラム２５の平面形の全周にわたって溶接を行う必要
がない。溶接量、溶接作業工数が大幅に改善される。

【００３１】ダイアフラム３は、その平面形が鋼管２の
横断面内に配されるように配置され、ダイアフラム３の
端面は、スリット５に対向させられる。ダイアフラム３
は、鋼管２の内部に取り付けられる、内ダイアフラム形
式である。ダイアフラム３は、構造種別（鉄骨造または
ＣＦＴ構造）、鋼管２の断面形状、外部から鋼管２に接
合される外部鉄骨部材１０等との関係において、その平
面形状（鋼管２の横断面方向）、板厚、必要な枚数を設
定される。ダイアフラム３は、所要の板厚の鋼製プレー
トを加工して形成されるが、鋼管２の内部に挿入するこ
とができるように、鋼管２の内部横断面よりも若干小さ
い平面形の外形寸法を有している。図２では、例えば、
２枚のダイアフラム３が取り付けられた鋼管構造体１を
示している。

【００３２】ダイアフラム３は、鋼管２の横断面方向に
沿って配置され、スリット溶接部８のみと接合されてお
り、スリット溶接部８以外の残余の範囲の端面は管壁と
溶接されていない。

【００３３】図１、図２では、ダイアフラム３の平面形
状は、鋼管２の隅角部に対応する、四角形の４隅を切り
欠いた幅広の略十字形をしている。ダイアフラム３の切
欠部６の形状は、図１に示すように、応力集中を生じな
いように適宜の曲率半径の曲線であるのが好ましい。切
欠部６の形状、大きさは、鋼管構造体１を鉄骨造とする
場合は、鋼管２の隅角部の突起を避ける程度でよい。し
かしながら、鋼管構造体１をＣＦＴ造とする場合には、
コンクリート打設用の開口である貫通部７としての機能
を満足する大きさに形成されていることが好ましい。

【００３４】ダイアフラム３の板厚は、鋼管２に接合さ
れる外部鉄骨部材１０の板厚との関係で決定される。例
えば、Ｈ形鋼を使用した梁では、Ｈ形鋼のフランジと同
厚以上であるのが好ましい。ダイアフラム３の板厚を、
スリット５の内側のスリット幅Ｓｗ_１以上にして、スリ
ット５の内側開口を閉塞することが好ましい。スリット
５に充填される溶接金属が、溶接中に鋼管２の内部に漏
れないようにするためである。なお、ダイアフラム３の
板厚をＨ形鋼のフランジの板厚、または、スリット５の
内側のスリット幅Ｓｗ_１より小さく（薄く）してもよ
い。

【００３５】貫通部７は、図１、図２では、鋼管２の隅
角部に対応するダイアフラム３の平面（四角形）の４隅
を板厚方向に貫通して、四分円の平面形に形成されてい
る。ダイアフラム３は、スリット溶接部８とは接合され
ているが、スリット溶接部８以外の残余の範囲の端面は
管壁と溶接されていない。従って、貫通部７を、ダイア
フラム３の平面形の中心から外れた、スリット溶接部８
以外の残余の範囲近傍に、自由な平面形で設けることが
できる。

【００３６】このように構成された鋼管２およびダイア
フラム３を用いて、本実施形態に係る鋼管構造体１を製
造するには、図３（ａ）に示されるように、鋼管２の内
部に挿入したダイアフラム３を、鋼管２の管壁に形成さ
れたスリット５の位置に一致させるように位置決めす
る。次いで、同図（ｂ）に示されるように、鋼管２の外
部からスリット５に溶接棒を挿入して、スリット５全体
に溶接金属を充填するような方法で、鋼管２とダイアフ
ラム３とを溶接接合する。これにより、同図（ｃ）に示
されるように、鋼管構造体１が製造される。

【００３７】この製造工程を鋼管２の横断面方向から見
たものを、図１に示す。図１（ａ）に示されるように、
鋼管２に対してスリット５の位置に位置決めされた鋼板
３は、同図（ｂ）に示されるように、周方向に４箇所の
スリット５に充填された溶接金属によって鋼管２に接合
される。その結果、鋼管２の４面の管壁を鋼板３によっ
て接合してなるダイアフラム３が、鋼管２の内部に形成
されるとともに、前記ダイアフラム３の切欠部６によっ
て、ダイアフラム３をその板厚方向に貫通する貫通部７
が、鋼管２内部の４隅に形成されることになる。

【００３８】本発明の鋼管接合構造体１００について、
図４から図８を参照して説明する。鋼管接合構造体１０
０は、鋼管構造体１に外部鉄骨部材１０が接合された鋼
管構造である。鋼管接合構造体１００は、スリット５が
設けられた鋼管２と、鋼管２の内部に取り付けられたダ
イアフラム３と、スリット溶接部８と、鋼管２の外部か
らスリット溶接部８に接合された外部鉄骨部材１０とか
ら構成されている。

【００３９】図４から図８では、鋼管構造体１によって
鉄骨造の柱を形成し、外部鉄骨部材１０によって梁を形
成し、柱と梁の接合部（仕口部）を剛接合した鉄骨ラー
メン構造を構成した場合について説明する。

【００４０】この外部鉄骨部材１０として、例えば、Ｈ
形鋼を使用した梁の場合について説明する。鋼管構造体
１に、水平面内の直交する２方向から複数（図４では３
個）の外部鉄骨部材１０が接合されているが、外部鉄骨
部材（梁）１０の断面高さ（梁成）は同一なので、鋼管
構造体１に取り付けられるダイアフラム３は、長手方向
に断面高さに相当する間隔を離して、上下２枚が設けら
れている。

【００４１】スリット溶接部８は、スリット５を挟む鋼
管２の管壁、ダイアフラム３の端面、外部鉄骨部材
（梁）１０のフランジ１０ａ，１０ｂの端面により区画
されたスリット５に、鋼管２の外部から溶接金属を充填
することにより形成されて、鋼管２の管壁、ダイアフラ
ム３、外部鉄骨部材（梁）１０を完全溶け込み（突合
せ）溶接によって一体的に接合している。

【００４２】図８に示された、鋼管２の縦断面（長手方
向）では、スリット溶接部８を中心（交点）として、長
手方向（部材軸方向）では、鋼管２の管壁同士が、横断
面方向（長手方向に直角方向）では、外部鉄骨部材
（梁）１０、スリット溶接部８およびダイアフラム３が
一体化された、十字形の溶接部を形成する。これによ
り、鋼材（ダイアフラム、鋼管）の板厚方向（圧延方向
に直交する方向）には、引張力が加わらない接合部を構
成している。

【００４３】スリット溶接部８は、そのスリット長さＳ
Ｌがフランジ部１０ａ，１０ｂの幅寸法ＧＦと同一か、
それ以上の長さに設定され、スリット幅Ｓｗがフランジ
部１０ａ，１０ｂの板厚と同一か、それ以上に設定され
ている。スリット溶接部８の強度を、フランジ部１０
ａ，１０ｂの強度以上にするためである。なお、スリッ
ト長さＳＬをフランジ部１０ａ，１０ｂの幅寸法ＧＦ以
下にしてもよい。スリット幅Ｓｗをフランジ部１０ａ，
１０ｂの板厚より小さくしてもよい。

【００４４】梁１０のフランジ部１０ａ，１０ｂがスリ
ット溶接部８と完全溶け込み（突合せ）溶接によって接
合され、梁１０のウエッブ１０ｃは、鋼管２の管壁にＴ
字状に突き当てられて、隅肉溶接によって接合され、そ
れによって、鋼管２と梁１０との接合部（仕口部）は、
剛接合を形成する。なお、図８中、梁１０のウェッブ１
０ｃと鋼管２の管壁との間の隅肉溶接については、簡略
化のために図示を省略している。また、梁１０のウェッ
ブ１０ｃと鋼管２とを、ＨＴＢ（高力ボルト）により摩
擦接合してもよい。梁１０と鋼管２との溶接方法は、工
場溶接、現場溶接のいずれでもよい。

【００４５】剛接合とは、接合された梁と柱との相互の
部材軸線の角度（変形後の各部材の節点における接線相
互のなす角度）が外力を受けても変化しないようにした
接合をいい、ラーメン構造体の接合部は剛接合である。
剛接合部では、曲げモーメント、せん断力、軸力を伝達
することができる。しかし、この発明では、剛接合部
に、角度が同一な完全な剛接合部の他に、例えば、柱と
梁との接合部の構成部材が降伏して角度が変化する不完
全な剛接合部をも含むものとする。

【００４６】なお、本発明の鋼管構造体１、鋼管接合構
造体１００は、上記実施形態に限定されるものではな
く、図９から図１２に示す変形例を始め、他の多様な変
形例を想定することができる。図９の変形例は、純鉄骨
造の鋼管構造体１、鋼管接合構造体１００に使用される
ダイアフラムの変形例を示したものである。角形の鋼管
２内に配置されたダイアフラム３に形成されている貫通
部７は、コンクリート打設孔として使用されるものでは
ない。

【００４７】図１０の変形例は、ＣＦＴ構造に採用され
る鋼管構造体１、鋼管接合構造体１００のダイアフラム
の変形例を示したものである。角形の鋼管２のダイアフ
ラム３には、四隅の貫通部７の他に、従来と同様にダイ
アフラム３の中央にコンクリート打設孔９を有するもの
である。貫通部７は、コンクリート打設時の空気孔程度
の大きさでよい。

【００４８】図１１の変形例は、鋼管として円形鋼管を
用いた場合の鋼管構造体１、鋼管接合構造体１００の例
を示したものである。

【００４９】また、図１２の変形例は、円形鋼管を採用
した鋼管構造体１、鋼管接合構造体１００であり、ダイ
アフラム３の中央にコンクリート打設孔９を有する。貫
通部７は設けられていない。

【００５０】本発明の鋼管は、鉄骨造、ＣＦＴ構造の柱
として用いられる場合に説明したが、柱として使用する
場合の他、鉄骨造、鉄骨コンクリート梁、ＣＦＴ構造で
構成された梁、ブレース材等として使用することもでき
る。外部鉄骨部材は、梁の他に、ブレース材、接合用鋼
製プレート（ガッセトプレート）など多種多様の鉄骨部
材でもよい。梁は、Ｈ形鋼の他に、鋼管または溝形鋼等
の任意の鋼材を使用してもよい。ダイアフラムは、外部
鉄骨部材（梁）が接合されない場合は、鋼管の断面を補
剛するスチフナーとして扱ってもよい。ダイアフラム
は、その平面形が鋼管の横断面内になるように配置され
る場合に限定されず、例えば、その平面形が鋼管の長手
方向になるように配置して、ブレース材の接合用ガッセ
トプレートとして使用してもよい。この場合は、スリッ
トの長さ方向は、鋼管の長手方向と一致する。

【００５１】

【発明の効果】〔請求項１に係る発明〕（１）本発明によれば、溶接作業及び鉄骨加工などの鉄
骨製作性、多様な外部鉄骨部材を取り付けることができ
る融通性、耐震構造的性能などに優れた接合部を構成す
ることができる、鋼管構造が提供される。（２）本発明は、ダイアフラムの位置で鋼管が完全に切
断されない内ダイアフラム形式を採りながらも、併せ
て、鋼管の外部から溶接作業をする通しダイアフラム形
式の利点をも有する。しかも、従来の内ダイアフラム形
式の短所を解消するものである。（３）本発明は、スリット溶接部によって、鋼管の管壁
とダイアフラムを一体化して接合している。スリット溶
接部を中心（交点）として、鋼管の管壁同士、ダイアフ
ラムが一体化された、Ｔ字形の溶接部を形成する。鋼材
（ダイアフラム、鋼管）の板厚方向（圧延方向に直交す
る方向）には、引張力が加わらない接合部を構成する。
従って、鋼材のラミネーションを避けることができる。（４）鋼管を切断し、再接合する作業または溶接装置挿
入用の孔を穿孔し埋め戻す作業が不要である。作業工数
を削減し、製品コストを低減することができる。（５）鋼管の外側からスリット溶接部を形成する溶接作
業をすることができる。

【００５２】〔請求項２に係る発明〕スリットは、所定
のスリット幅とスリット長さを有し、スリット長さ方向
に細長い四辺形の正面形状を形成しているので、スリッ
トに充填する溶接金属は、極めて少なくて済む。

【００５３】〔請求項３に係る発明〕スリットは、管壁
の板厚方向に沿って、外部から内部にスリット幅が漸次
小さくなるテーパ状に形成されているので、外部から溶
接作業が容易になる。

【００５４】〔請求項４に係る発明〕スリットは、鋼管
の横断面方向で、相対向する管壁に設けられているの
で、スリット内の溶接金属によって接合されるダイアフ
ラムが、対向する管壁の対向する位置を直接連結した構
造の鋼管を製造することができる。

【００５５】〔請求項５に係る発明〕スリットは、鋼管
の周方向に相互に離隔して４箇所に設けられ、相対向す
るスリットを結ぶ仮想の軸線が、スリット長さに相当す
る幅を有する略十字形に置換できる位置に設けられてい
るので、スリット溶接部からの応力（引張応力、圧縮応
力）は、ダイアフラムによって対向する他のスリット溶
接部に真っ直ぐに伝達される。構造力学的に明解な力の
伝達方法とするができる。

【００５６】〔請求項６に係る発明〕ダイアフラムは、
スリット溶接部のみと接合され、スリット溶接部以外の
残余の範囲は管壁と溶接されていないので、溶接量を大
幅に低減することができる。

【００５７】〔請求項７に係る発明〕（１）貫通部を、相対向するスリットを結ぶ仮想の軸線
を置換可能なスリット長さに相当する幅を有する略十字
形の外側において、板厚方向に貫通することにより形成
しているので、貫通部の大きさ、形状、配置を自由に選
定することができる。（２）鋼管をＣＦＴ造とする場合でも、ダイアフラムの
中心にコンクリート打設孔を設ける必要が無い。貫通部
は、コンクリート打設孔、空気孔として利用することが
できる。（３）鋼管の四隅を利用して十分に広い面積の貫通孔を
確保することができる。貫通孔を通してコンクリートを
円滑に流動させることができ、鋼管内部全体に完全にコ
ンクリートを充填することができる

【００５８】〔請求項８に係る発明〕鋼管はＣＦＴ構造
で構成されるので、耐力、変形能力など構造的性能に優
れたＣＦＴ構造の特徴を活かした柱を構成することがで
きる。

【００５９】〔請求項９に係る発明〕（１）スリット溶接部に、鋼管の外部から外部鉄骨部材
を接合したので、スリット溶接部を中心（交点）とし
て、鋼管の管壁同士が接合され、横断面方向では、外部
鉄骨部材（梁）、スリット溶接部およびダイアフラムが
一体化された、十字形の溶接部を形成する。鋼材（ダイ
アフラム、鋼管）の板厚方向（圧延方向に直交する方
向）には、引張力が加わらない接合部を構成することが
できる。従って、鋼材のラミネーションを避けることが
できる。外部鉄骨部材に加わる大きな曲げモーメントに
対しても、ダイアフラムの圧延方向の応力（引張応力、
圧縮応力）によってこれを確実に支持することができ
る。（２）スリット溶接部に、多種多様な外部鉄骨部材を容
易に接合することができる融通性を有する。外部鉄骨部
材は、梁、ブレース材、接合用鋼製プレート（ガッセト
プレート）などの鉄骨部材でもよい。（３）鋼管に、水平面内の直交する２方向から複数の外
部鉄骨部材（Ｈ形鋼を使用した梁）が接合される接合部
において、外部鉄骨部材（梁）の断面高さ（梁成）が異
なる場合でも、鋼管を切断することなく、ダイアフラム
の数を容易に増やすことができる。

【００６０】〔請求項１０に係る発明〕柱と梁の仕口部
は剛接合されてラーメン構造を構成しているので、耐
力、変形能力などの耐震性能、経済性、施工性に優れた
骨組構造を構成し、高層建物の高層化を促進する。純鉄
骨造、ＣＦＴ造の柱を、同一の接合構造で自由に構成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る鋼管構造体を示す
横断面図である。

【図２】図１の鋼管構造体の構成部品を示す分解斜視
図である。

【図３】図１の鋼管構造体の製造過程を示す縦断面図
である。

【図４】本発明の鋼管接合構造体の一の実施形態を示
す正面図である。

【図５】図４の鋼管接合構造体と外部鉄骨部材との接
合構造を示す斜視図である。

【図６】図４の鋼管接合構造体を示す横断面図であ
る。

【図７】図４の鋼管接合構造体を示す縦断面図であ
る。

【図８】図４の鋼管接合構造体の接合部を示す拡大縦
断面図である。

【図９】本発明の鋼管構造体の他の実施形態を示す横
断面図である。

【図１０】本発明の鋼管構造体の他の実施形態を示す
横断面図である。

【図１１】本発明の鋼管構造体の他の実施形態を示す
横断面図である。

【図１２】本発明の鋼管構造体の他の実施形態を示す
横断面図である。

【図１３】従来（通しダイアフラム形式）の鋼管構造
体の製造過程を説明する縦断面図である。

【図１４】図１３の鋼管構造体の接合部を示す、縦断
面図である。

【図１５】従来（内ダイアフラム形式）の他の鋼管構
造体の製造過程を説明する縦断面図である。

【図１６】図１５の鋼管構造体の接合部を示す、縦断
面図である。

【符号の説明】

１鋼管構造体２鋼管３ダイアフラム５スリット６切欠部７貫通部８スリット溶接部９コンクリート打設孔１０外部鉄骨部材１００鋼管接合構造体

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｂ２３Ｋ 101:06 Ｂ２３Ｋ 101:06 (56)参考文献特開平３−228938（ＪＰ，Ａ) 特開平４−44556（ＪＰ，Ａ) 特開平３−21735（ＪＰ，Ａ) 特開平７−229243（ＪＰ，Ａ) 特開平４−289348（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04B 1/58 505 E04B 1/18,1/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スリットが設けられた鋼管と、鋼管の内
部に取り付けられたダイアフラムと、スリット溶接部と
を備え、ダイアフラムは、鋼管の内部横断面よりも小さい平面形
の外形寸法を有し、鋼管の内部に取り付けられる、内ダ
イアフラム形式で形成すると共に、ダイアフラムの端面
を、スリットに対抗して配置し、スリットは、ダイアフラムの端面に対応する位置の鋼管
の管壁を貫通して形成され、所定のスリット幅とスリッ
ト長さとを有し、スリット長さ方向に細長い四辺形の正
面形状を形成し、スリット溶接部は、スリットを挟む鋼管の管壁と、ダイ
アフラムの端面とで区画されたスリットに、鋼管の外部
から溶接金属を充填することにより形成されて、鋼管の
管壁とダイアフラムとを一体化して接合し、スリット溶接部を中心として、鋼管の長手方向では鋼管
の管壁同士が、鋼管の横断面方向ではスリット溶接部と
ダイアフラムが一体化された、Ｔ字形の溶接部を構成し
ている、ことを特徴とする鋼管構造。
【請求項２】前記スリットは、鋼管の周方向に相互に
離隔して４箇所に設けられ、相対向するスリットを結ぶ
仮想の軸線が、スリット長さに相当する幅を有する略十
字形に置換できる位置に設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の鋼管構造。
【請求項３】前記ダイアフラムは、鋼管の横断面方向
に配置され、スリット溶接部のみにおいて鋼管に接合さ
れている、ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の
鋼管構造。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載
の鋼管構造と、鋼管の外部からスリット溶接部に接合さ
れた外部鉄骨部材とを備え、スリット溶接部は、スリットを挟む鋼管の管壁、ダイア
フラムの端面、外部鉄骨部材の端面により区画されたス
リットに、鋼管の外部から溶接金属を充填することによ
り形成されて、鋼管の管壁、ダイアフラム、外部鉄骨部
材を一体化し、スリット溶接部を中心として、鋼管の長手方向では鋼管
の管壁同士が、鋼管の横断面方向では、外部鉄骨部材、
スリット溶接部及びダイアフラムが一体化された、十字
型の溶接部を構成している、ことを特徴とする鋼管構造。