专利名称：柱梁接合部结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢骨结构物的柱梁接合部结构。
背景技术：
就建筑钢骨结构物的结构而言，在使用矩形截面柱或圆形截面柱的贯穿隔板形式的情况下，如图1所示，由柱5、梁4、板2以及贯通柱5和板2的隔板1构成，梁凸缘4F焊接接合7于从柱5突出的隔板1上，梁腹3焊接接合3W于板2上。该隔板还存在如下形式，即使用不是柱贯通而是内插于柱内的隔板的内隔板形式。在该情况下，梁凸缘4F及梁腹3都焊接接合于板2上。如图2所示，在贯穿隔板形式的情况下的柱梁接合部的截面，一般设有弧形缺口 11，从而使板2和隔板1的焊接线6与梁凸缘和隔板的安装焊接线7不交叉。另外，一般相对于所有的焊接，以装配焊接8来安装垫板10。另外，如图3所示，还存在称为无弧形缺口法，不用弧形缺口而焊接柱梁接合部的形式。另外，如图4所示，还存在如下方法 以没有弧形缺口的无弧形缺口法将隔板1不向柱外突出而是止于柱的外面，在该隔板的端部接合梁凸缘。另外，如专利文献1所述，存在如下方法将隔板做成柱贯通型的贯穿隔板方式，去掉隔板从柱的突出，重叠隔板和柱的焊接及隔板和梁凸缘的焊接而使焊接部一体化。现有技术文献专利文献专利文献1 特开2005-264709号公报本发明所要解决的课题如图4所示，在现有工作方法中，在利用板2支撑梁弯矩M的情况下，梁端部的力矩13随着从梁4的中立位置分离而变大，在梁凸缘位置成为最大，但是在板区2Z为空腔的情况下，就涉及梁的弯矩而言，板2发生面外变形12，在弹性区域在梁腹位置变小，不能期待弯矩13N的承担。为此，由于梁端的截面模量除了梁腹只成为凸缘的截面模量，因此梁端与梁中央部相比强度低，为此，将会使用比以梁的整个截面承担弯矩还大的尺寸的梁，需要多余的梁高度，钢骨重量增加。若存在垫板，则在垫板和梁凸缘及垫板和隔板之间产生一点点间隙，发生应力集中，造成强度的降低，且阻碍超声波探伤试验。若以在将梁托架和中央梁一体化的梁上无螺栓接头的无托架方法，预先在柱侧安装垫板，则在使柱之间的间距如设计图保持一定值的状态下，梁腹成为阻碍而不能在柱上安装梁。若只是将隔板板厚增大数mm左右并将该部分与梁腹焊接接合，则只有梁腹焊脚厚度部分起到弯矩承担效果。在该情况下，由于其重量增加，将隔板变厚的效果减小。在相同的板上安装多个梁，且梁高度彼此不同的情况下，在使上凸缘位置一致时， 下凸缘的位置不同，相应地隔板的张数增加，花费其材料费和安装费和工夫。在使梁高度降低的情况下，由于地面及载重，梁的弯曲变形变大。
另外，在专利文献1中，去掉隔板从柱的突出，缓解其应力集中，并且去掉弧形缺口，缓解其应力集中。但是，就涉及梁的弯矩而言，板2发生面外变形12，在弹性区域中不能期待梁腹承担。
发明内容
本发明是鉴于以上情况而做出的，其目的在于，在钢骨结构物的柱梁接合部结构中，强化弯矩承担大的梁端部，降低梁高度，减少钢骨重量。这种各课题在进行各种研究的结果可知，能够通过如下解决使隔板的板厚增加例如35mm左右以上，对梁下面进行热线加工而给予预变形等。权利要求1所述的本发明的结构如下，去掉隔板从柱的突出，并且使隔板的板厚较大地增加，将柱轴和隔板的焊接部以及梁凸缘和隔板的焊接部重叠而接合，并且使向梁腹侧增加5mm以上优选为35mm以上的隔板的该增厚部分与梁腹焊接接合。权利要求1所述的本发明的第一结构，在钢骨柱梁接合部梁端，通过去掉图2所示的隔板从柱的突出1A，降低隔板的重量，使梁端的坡口等的加工变得容易，防止相对于隔板的焊接部7的多重热影响所引起的脆化，在增加隔板的板厚的情况下的梁端机械加工变得容易。若在隔板从柱突出的状态下，使隔板的板厚向梁腹侧增厚，则需要进行梁凸缘及梁腹的切入，从而强使进行复杂的加工。为了除去隔板从柱的突出1A，需要防止由隔板的焊接引起的层状撒裂，需要将其硫黄部分降低到0.008%以下。优选是将其硫黄部分降低到 0. 004%以下。第二，使隔板的板厚向梁腹侧增厚5mm以上，是作为在梁凸缘4F和隔板的焊接中能够放置焊道的最小值以及在隔板1装载梁凸缘4F的安装精度的允许值而需要。本结构在组合未从柱突出的隔板和隔板向梁腹侧的板厚增加方面具有新颖性。权利要求1所述的本发明的第二结构，将柱轴和隔板的焊接部及梁凸缘和隔板的焊接部重叠而接合，并且使向梁腹侧增加的隔板的该增厚部分与梁腹直接焊接接合。否则， 将会分离柱轴和隔板的焊接部以及梁凸缘和隔板的焊接部，相应地使隔板1的板厚还向梁的外侧增加，从而增加隔板重量。这是即使特意降低梁高度而使梁重量减少，也使其效果降低。在梁凸缘的内侧，使增加的隔板的该增厚部分与梁腹焊接接合，将施加于梁腹上的弯矩传递到隔板上。在使向梁腹侧增加的隔板的该增厚部分与梁腹直接焊接接合方面具有新颖性。由此，带来梁凸缘的板厚增加或梁腹板厚的增加的效果，带来梁凸缘端的屈服强度增加或梁腹端的屈服强度增加，能够承受相对于梁的更大的弯矩的负载，由此能够使用更小高度的梁。权利要求2所述的本发明的结构在权利要求1所述的发明的结构的基础上，其特征在于对与梁邻接且更小高度的梁进行将梁端的下凸缘向下侧放大加工而补充梁腹板的梁腋处理，使柱梁接合部的梁端部的梁高度一致。在权利要求1的发明的结构的基础上，其特征在于对与权利要求1的发明的梁邻接且更小高度的梁进行梁腋处理，使相同的板区的柱梁接合部的梁端部的梁高度一致。通过进行梁腋处理而梁高度增加，在安装了大的梁高度的下凸缘的隔板的下侧，能够安装梁高度小的梁的下凸缘。若安装于大的梁高度的下凸缘的隔板下侧，则根据梁高度的增大和安装大的梁高度的下凸缘的隔板的厚板效果，能够期待梁腹的弯矩承担。此外，不需要在大的梁高度的下凸缘上安装小的梁，若用小的梁的
4端部承受的力矩为充分的值，则能够安装于隔板的任意的位置，而不是该隔板的下侧。通过进行该梁腋处理，更小的梁端的梁高度增加，在安装了大的梁高度的下凸缘的隔板的下侧，安装小的梁的下凸缘。若小的梁安装于大的梁高度的下凸缘的隔板下侧，则根据梁高度的增大和安装大的梁高度的下凸缘的隔板的厚板效果，能够期待梁腹的弯矩承担。权利要求3所述的本发明的结构，在权利要求1或2所述的发明的结构的基础上， 其特征在于通过在梁长度中央部的上面或下面焊接接合扁钢、立板或型钢，或在梁长度方向中央部的下面进行热线加工而使梁预先向上方变形，或附加堆焊焊道而使梁预先向上方变形，从而抑制梁的弯曲。权利要求4所述的本发明的结构，在权利要求1至3中任何一项所述的发明的结构的基础上，其特征在于从实施了焊接坡口的梁凸缘的相反侧进行焊接，使焊道露出于坡口侧，并且无铲根而进行坡口侧的焊接，以完全焊透焊接来接合带钢制垫板的梁凸缘和隔板端部或柱外面。权利要求5所述的本发明的结构，在权利要求1至4中任何一项所述的发明的结构的基础上，其特征在于在柱内面安装与柱内面留出0. 5 4mm的间隙的垫板，而且以焊接根部间隙0 4mm的窄坡口来焊接接合未从柱突出的贯穿隔板和该柱端部。发明的效果根据权利要求1所述的本发明，具有如下效果(1)隔板的板厚增加效果；(2)去掉隔板从柱的突出的效果C3)重叠焊接部的效果；和(4)使隔板和梁腹焊接接合。根据这些效果的协同效果，梁端的弯矩承担效果发挥很大。尤其对如下情况有效即使对梁端梁腹进行焊接，若柱内部为空腔，则通过柱凸缘即表皮板的面外变形，也不能期待梁端梁腹承担弯矩。在上述的效果(1)中，存在若板厚增加则隔板重量增多的不利因素，但是具有更容易传递来自梁凸缘的应力的作用。在O)中，具有抑制隔板的重量增加的效果和使梁端的加工变得容易的效果，若在隔板从柱突出的状态下，使隔板的板厚向梁腹侧增厚，则需要进行梁凸缘及梁腹的切入，强使进行复杂的加工。在(3)中，具有抑制(1)和O)的隔板的重量增加的效果和防止由隔板的热影响的重叠而引起的脆化的效果，共有焊接的堆高而减少焊接量，在中，根据使隔板的该增厚部分与梁腹焊接接合的效果的协同效果，起到弯矩承担效果。具有将对梁腹施加的应力传递到柱上的效果。若使隔板变厚并使该部分与梁腹焊接接合，则在与隔板直接焊接接合的梁腹厚度部分起到弯矩承担效果。在该情况下，补充由隔板变厚引起的其重量增加，从而能够减少钢骨结构整体的重量。例如，在梁高度250 700mm的梁中，能够减少1尺寸部分即梁高度的 50mm。从而，隔板增厚有效地起作用。根据这些效果，能够使建筑钢骨整体的重量降低3 7%，例如，若建筑总占地面积为10000平方米、钢骨重量为1000吨，则能够降低75吨左右的重量。若考虑房屋的建筑物大小和建筑钢骨的日本全国一年生产量约700万吨的需求， 则能够判断出该重量降低起到极其大的效果。根据权利要求2所述的本发明，在权利要求1所述的本发明的效果的基础上，还具有如下效果。通过使用梁腋，能够省略安装于梁高度小的一侧的梁的下凸缘上的隔板及其焊接，并且柱梁接合部的梁下凸缘集中在一张的隔板上而外观变得良好，利用梁腋，梁高度提高、梁端的截面模量增加、屈服强度提高。若与权利要求1所述的本发明的效果加在一起，则能够使建筑钢骨整体的重量降低5 10%。根据权利要求3所述的本发明，在权利要求1或2所述的本发明的效果的基础上， 还具有如下效果在梁长度中央部的上面或下面焊接接合扁钢、立板或型钢，或者对梁长度中央部的下面进行热线加工而使梁预先向上方变形，能够抑制梁的弯曲。根据权利要求4所述的本发明，在权利要求1 3所述的本发明的效果的基础上， 还具有如下效果。即，具有如下效果省略现有的垫板和刨槽，而且，以比现有技术还小的焊接坡口间隙来减少焊接量。根据权利要求5所述的本发明，在权利要求1至4所述的本发明的效果的基础上， 还具有如下效果。即，减少焊接缺陷，使质量提高，并且减少焊接量，使生产效率提高。
图1是现有的柱梁接合部外观图。图2是现有的柱梁接合部的使用弧形缺口的梁端接合部详细剖视图。图3是现有的柱梁接合部的未使用弧形缺口的无弧形缺口的梁端接合部详细剖视图。图4是柱梁接合部板的面外变形说明剖视图。图5是向梁凸缘内侧增厚隔板的剖视图。图6是说明柱梁接合部梁端部的焊接力矩分布和梁腹弯矩承担的剖视图。图7是在梁端进行梁腋加工处理，并且在相同的隔板上安装多个柱梁接合部的梁端部下凸缘的说明剖视图。图8是在梁长度中央部的梁4C的上面或下面焊接接合扁钢、立板或型钢16的情况下的说明剖视图，或者是对梁凸缘的下面16进行热线热加工或堆焊的说明图。图9是从梁内侧开始焊接，无刨槽和垫板而进行焊接梁外侧的梁凸缘安装的剖视图。图10是在柱装配时相对于柱内面留出间隙而安装垫板的剖视说明图。
具体实施例方式以下，对本发明的实施方式进行说明。作为权利要求1所述的本发明的实施方式的一个例子，图5表示如下例子在建筑钢骨柱梁接合部中，去掉隔板1从柱5的突出，并且使隔板1的板厚It增加，将柱轴5和隔板1的焊接部7以及梁凸缘4F和隔板1的焊接部7重叠而接合，并且使向梁腹侧增加5mm 以上优选为35mm以上的隔板1中至少该增厚部分与梁腹焊接接合。在使隔板的厚度增加至梁腹高度的1/2的情况下，能够使用将上下的隔板一体化的结构，或者在该两张隔板的中间进行焊接接合而省略中间的柱短管。如图6所示，作为权利要求1所述的本发明的实施方式的一个例子，表示如下柱梁接合部结构，该柱梁接合部结构的特征在于通过在梁腹3的弯矩承担最大的部位的梁凸缘附近，使增加的隔板增厚部分北和梁腹焊接接合，从而在不能期待以柱梁接合部板2的面外变形使梁腹3承担弯矩的情况下，使梁腹3承担施加在梁4的弯矩的一部分。通过从以施加在梁4的弹性状态负荷能够从梁中心部直线地增加的应力分布4M，以弯矩承担部的微小部分dx，乘以从中心部的距离χ和与从中心部的距离成比例的应力ο和微小面积，求出微小部分的弯矩承担并进行积分，而且计算施加在梁腹的弯矩承担，求出在梁腹、隔板焊接端承担的弯矩，计算该弯矩与梁凸缘承担的弯矩的和，若该和比大一级的高度的无梁腹弯矩承担的梁大，则能够将该梁调换为使梁腹3承担弯矩的一部分的梁4。或者，即使在无梁腹承担的梁中实际以结构计算得到的梁端的最大应力σ max满足无梁腹承担的梁的允许应力强度，若是小一级的高度的无梁腹弯矩承担的梁中只是不能满足梁的允许应力强度的情况下，使梁腹承担弯矩的一部分而提高屈服强度并满足允许应力强度，则也能够调换为该更小高度的梁。作为权利要求2所述的本发明的实施方式的一个例子，图7表示如下柱梁接合部结构，该柱梁接合部结构的特征在于对在相同的柱中与权利要求1的发明的梁邻接的更小的高度的梁4进行梁腋加工处理4H，在相同的隔板1上安装多个柱梁接合部的梁端部下凸缘。进行了梁腋加工的梁凸缘4H，一般安装于厚板的隔板的下侧。若将减小梁高度的梁 4和隐藏梁腋的梁进行组合，则降低梁高度的效果增大。作为权利要求3所述的本发明的实施方式的一个例子，图8表示如下制作的柱梁接合部结构，该柱梁接合部结构在权利要求1或2所述的发明的基础上，在梁长度中央部的梁4C的上面或下面，焊接接合扁钢、立板、型钢16，或者对梁长度中央部的下面进行热线加工或者进行堆焊，从而使梁预先向上方变形，抑制梁的弯曲。在安装于上面的情况下，还能够在梁宽度中央用于底面板坯的混凝土固定。若安装于下面，则只焊接长度方向的两端即可，因此最省力。作为权利要求4所述的本发明的实施方式的一个例子，图9表示如下制作的柱梁接合部结构，该柱梁接合部结构在权利要求1至3中任何一项所述的发明的基础上，从实施了焊接坡口的梁凸缘4F的相反侧即内侧开始焊接，使焊道表面露出于坡口侧之后，无铲根而进行坡口侧的焊接7，以完全焊透焊接来接合梁凸缘4F和隔板1的端部或柱2的外面。作为权利要求5所述的本发明的实施方式的一个例子，图10表示如下柱梁接合部，该柱梁接合部的特征在于在权利要求1至4中任何一项所述的发明中，与柱2的内面留出0. 5 4mm的间隙优选为2mm左右的间隙而在柱内面安装垫板10U，并且确保焊接根部间隙0 5mm优选为3mm左右而焊接接合未从柱突出的贯穿隔板和该柱端部。符号说明1-隔板，IA-隔板的突出，2-板，2Z-板区，3_梁腹，3a_梁腹非承担长度，3b-梁腹承担长度，3W-梁腹安装焊接部，3tff-梁腹板厚，4-梁，4B-厚板梁凸缘，4C-中央梁，4F-梁凸缘，4bf-梁凸缘宽度，4M-梁弯矩分布，4tf-梁凸缘板厚，4H-进行了梁腋加工的梁凸缘， 4K-梁托架，4W-梁腋加工焊接，5-柱轴，6-柱、隔板焊接部，7-梁凸缘、隔板焊接部，7B-厚板梁凸缘和薄板梁凸缘的焊接部，7F-厚板梁凸缘和梁腹的焊接部，8-装配焊接，10-垫板， 11-弧形缺口，1IN-无弧形缺口，12-面外变形，13-在利用板支撑梁弯矩的情况下的梁端部的应力的流动，14-进行了梁腋处理的梁凸缘，15-增厚的梁凸缘，16-焊接接合于长度中央部的上面或下面的扁钢、立板或型钢。
权利要求
1.一种柱梁接合部结构，其特征在于，将在方形钢管柱或圆形钢管柱上焊接接合未从该柱突出的贯穿隔板的焊接部、与使隔板焊接接合于H形钢梁凸缘上的焊接部彼此重叠，并且使向梁腹侧增加5mm以上且梁腹高度的1/2的厚度以下的隔板中至少该增加部分与梁腹焊接接合，使梁腹承担施加在梁上的弯矩的一部分。
2.根据权利要求1所述的柱梁接合部结构，其特征在于，对在相同的柱梁接合部中与一方的梁邻接的另一方的高度更小的梁进行梁腋处理，在相同的隔板上安装柱梁接合部的多个梁端部下凸缘。
3.根据权利要求1或2所述的柱梁接合部结构，其特征在于，在梁长度中央部的上面或下面焊接接合扁钢、立板或型钢，或者，对梁长度中央部的下面进行热线加工或附加焊道，从而使梁预先向上方变形。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的柱梁接合部结构，其特征在于，从实施了焊接坡口的梁凸缘的相反侧进行焊接，使焊道露出于坡口侧，并且无铲根而进行坡口侧的焊接，以完全焊透焊接来接合带钢制垫板的梁凸缘和隔板端部或柱外面。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的柱梁接合部结构，其特征在于，在柱内面安装与柱内面留出0. 5 4mm的间隙的垫板，以焊接根部间隙0 4mm的窄坡口来焊接接合未从柱突出的贯穿隔板和该柱端部。
全文摘要
就涉及梁的弯矩而言，在板区为空腔的情况下，板发生面外变形，在弹性区域中不能期待梁腹承担。为此，在建筑结构物的结构计算中使用的梁端的截面模量，除了梁腹只成为梁凸缘的截面模量，因此梁端成为低强度，为此，使用更大尺寸的梁，需要多余的梁高度，钢骨重量增加。这种各课题在进行了各种研究的结果可知，能够如下解决使隔板的板厚向梁腹方向较大地增加，对梁下面进行热线加工或堆焊而给予预变形等。
文档编号B23K9/00GK102209818SQ20098014472
公开日2011年10月5日 申请日期2009年11月10日 优先权日2008年11月10日
发明者内田昌克, 岩乡俊二, 岩乡速雄 申请人:株式会社方舟建造