建築鉄骨構造技術支援協会(SASST)  
 
Q

3-3 ダイアフラムの板厚内溶接加工

告示第1464号二項イ(2)通しダイアフラムと梁フランジの溶接部をダイアフラム板厚内に溶接する加工方法は、どのようにしたらよいでしょうか。

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A

従来からコラム仕口を製作する上で問題となっているのは、ダイアフラムと仕口コアの完全溶込み突合せ溶接部の肩折れです。

溶接ロボットの普及によって、現在の仕口部は先にタイコ(サイコロとも称す)を組立てて、本溶接後、梁ブラケットを取付ける方法が大半と思われます。 梁ブラケットはロールH鋼(以下H鋼)でも、ビルトアップ(以下BH)でも、JISの公差や製作誤差は必ずあります。できるだけ、梁材(資材)が入荷した時点の情報(寸法精度等)をコラムの製作寸法に反映させることが重要です。

H鋼のJIS公差は製造プロセス上その値が定められていますが、注意を要するのは、フランジの傾斜です。つまり、ウェブ芯に対し、フランジ両側の寸法がどうなっているか、せいの他にこの誤差が組立て時の公差に累積されるので、場合によっては、矯正せざるを得ないことがあります。 BHについても同様に、組立て寸法だけではなく、フランジとウェブの溶接時にかさ折れが生ずるので、やはり矯正が必要です。このように単材の寸法精度をきちんと確認しておくことが重要です。

次にタイコの組立てについて述べることにします。 (財)建築センター発行の「冷間成形角形鋼管設計・施工マニュアル」では、図1に示すように、通しダイアフラムの鋼種や寸法等が詳細に定められています。つまり、ダイアフラムの板厚は、周辺の梁フランジ厚さを超えるとされているので、一般に3mmアップとなり、これを前提に話を進めることとします。

まず、タイコの製作を先に行う場合には、突合せT継手の溶接収縮の他に図2に示すように、肩折れが必ず生じます。ダイアフラムの出寸法25mm位では、柱材の板厚にもよりますが、突合せT継手の溶接によって1.5〜2.0mm位の肩折れが生じます。このような肩折れは、加熱矯正による歪取り方法を行っても、あまり矯正効果がなく、ロボット溶接時における拘束ジグ等を利用しても、あまり効果は期待できないといわれています。

そこで、肩折れはある程度やむを得ぬことを前提として、タイコの組立時の寸法を突合せT継手の収縮量に+3〜6mm大きく組立て溶接してしまう方法が考えられます。 肩折れ量の予測が難しいと判断されるならば収縮量に+6mmが無難でしょう。また、先に述べたように、タイコの製作時に考慮しておくことは、ダイアフラムとコア部分の突合せ溶接時の溶接収縮量です。これも柱材の板厚によりますが、一ヵ所当たり概ね1.0〜1.5mmの収縮も考慮しておく必要があります。

以上より、溶接収縮と肩折れを合計すると、5.0〜7.0mm程度が一個のタイコの組立寸法に必要なことが、おわかり頂けると思います。このように、タイコの溶接後の寸法が肩折れでも、梁せい+6mm位あるので、梁ブラケットの組立て時に図3のように、ブラケット側にライナプレート(図中のフィラープレート)を敷いて組立てる方法を推奨します。 このように組立てれば、図1に示すように、ダイアフラム上下面共に、ダイアフラム板厚内に梁フランジが納まるはずです。

ただし、図2(イ)裏当て金方式の場合、ダイアフラムの板厚が3mmアップですと、ダイアフラムと裏当て金部との重なり寸法が1.5mm位となるので、フランジの溶接時に溶け落ちの原因となるので、全長隅肉溶接をするか、ダイアフラムの板厚を2サイズアップの6mm位とすることが望まれます。 このような製作方法は、ダイアフラムの柱面で、梁ブラケットよりも上になりますが、製品寸法上の階高は梁フランジ上面で測定することで、問題はないと考えられます。

図1
図1 通しダイアフラム詳細
図2
図2 タイコの組立方法
図3
図3 ブラケットの組立方法

参考文献:月刊 鉄構技術 2002年10月号

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