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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023039272
(43)【公開日】2023-03-20
(54)【発明の名称】溶接組立Ｈ形鋼及び溶接組立Ｈ形鋼の製造方法
(51)【国際特許分類】
E04C 3/06 20060101AFI20230313BHJP
【ＦＩ】
E04C3/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021146359
(22)【出願日】2021-09-08
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】中安 誠明
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 圭一
(72)【発明者】
【氏名】北岡 聡
(72)【発明者】
【氏名】桑田 涼平
(72)【発明者】
【氏名】清水 信孝
【テーマコード（参考）】
2E163
【Ｆターム（参考）】
2E163FA12
2E163FB02
(57)【要約】
【課題】隅肉溶接により形成された隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達するとともに、ウェブの残留変形を許容値以下に抑える溶接組立Ｈ形鋼を提供する。
【解決手段】一対のフランジ２６，２７と、一対のフランジのそれぞれに、隅肉溶接部２９，３０により接合されたウェブ２８と、を備える溶接組立Ｈ形鋼２５であって、隅肉溶接部のサイズｓが、ウェブの厚さ未満であって、サイズｓが（１）式を満たす。
［数１］
【選択図】図２
【解決手段】一対のフランジ２６，２７と、一対のフランジのそれぞれに、隅肉溶接部２９，３０により接合されたウェブ２８と、を備える溶接組立Ｈ形鋼２５であって、隅肉溶接部のサイズｓが、ウェブの厚さ未満であって、サイズｓが（１）式を満たす。
［数１］
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対のフランジと、
前記一対のフランジのそれぞれに、隅肉溶接部により接合されたウェブと、
を備える溶接組立Ｈ形鋼であって、
前記隅肉溶接部のサイズｓ（ｍｍ）が、前記ウェブの厚さ未満であって、
前記サイズｓが（１）式及び（２）式を満たす、溶接組立Ｈ形鋼。
ただし、τｙ，ｄｅｐｏは前記隅肉溶接部のせん断降伏強度（Ｎ／ｍｍ２）であり、Ｉは前記溶接組立Ｈ形鋼の強軸回り断面二次モーメント（ｍｍ４）であり、Ｈは前記溶接組立Ｈ形鋼のせい（ｍｍ）であり、ｔｆは前記フランジの厚さ（ｍｍ）であり、Ｗは前記溶接組立Ｈ形鋼の幅（ｍｍ）であり、τｃｒは前記溶接組立Ｈ形鋼の弾性せん断座屈強度（Ｎ／ｍｍ２）であり、Ａｗは前記ウェブにおける前記溶接組立Ｈ形鋼の材軸方向に直交する断面積（ｍｍ２）である。
前記一対のフランジのそれぞれに、隅肉溶接部により接合されたウェブと、
を備える溶接組立Ｈ形鋼であって、
前記隅肉溶接部のサイズｓ（ｍｍ）が、前記ウェブの厚さ未満であって、
前記サイズｓが（１）式及び（２）式を満たす、溶接組立Ｈ形鋼。
ただし、τｙ，ｄｅｐｏは前記隅肉溶接部のせん断降伏強度（Ｎ／ｍｍ２）であり、Ｉは前記溶接組立Ｈ形鋼の強軸回り断面二次モーメント（ｍｍ４）であり、Ｈは前記溶接組立Ｈ形鋼のせい（ｍｍ）であり、ｔｆは前記フランジの厚さ（ｍｍ）であり、Ｗは前記溶接組立Ｈ形鋼の幅（ｍｍ）であり、τｃｒは前記溶接組立Ｈ形鋼の弾性せん断座屈強度（Ｎ／ｍｍ２）であり、Ａｗは前記ウェブにおける前記溶接組立Ｈ形鋼の材軸方向に直交する断面積（ｍｍ２）である。
【数1】
【請求項2】
一対のフランジと、
前記一対のフランジのそれぞれに、隅肉溶接部により接合されたウェブと、
を備える溶接組立Ｈ形鋼であって、
前記ウェブの厚さに対する前記隅肉溶接部のサイズの比率が、０．５１以上１．０未満である、溶接組立Ｈ形鋼。
前記一対のフランジのそれぞれに、隅肉溶接部により接合されたウェブと、
を備える溶接組立Ｈ形鋼であって、
前記ウェブの厚さに対する前記隅肉溶接部のサイズの比率が、０．５１以上１．０未満である、溶接組立Ｈ形鋼。
【請求項3】
前記ウェブの幅厚比が１０９以上である、請求項１又は２に記載の溶接組立Ｈ形鋼。
【請求項4】
前記隅肉溶接部は、前記一対のフランジのそれぞれに対して、前記ウェブの厚さ方向の片側のみに形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の溶接組立Ｈ形鋼。
【請求項5】
一対のフランジのそれぞれにウェブを隅肉溶接により接合して、溶接組立Ｈ形鋼を製造する溶接組立Ｈ形鋼の製造方法であって、
それぞれの前記隅肉溶接における入熱量が、２．３ｋＪ／ｃｍ以上３．２ｋＪ／ｃｍ以下である、溶接組立Ｈ形鋼の製造方法。
それぞれの前記隅肉溶接における入熱量が、２．３ｋＪ／ｃｍ以上３．２ｋＪ／ｃｍ以下である、溶接組立Ｈ形鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶接組立Ｈ形鋼及び溶接組立Ｈ形鋼の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、鉄骨造の建築物における小梁には、耐震性が要求されない。このため、小梁には、大梁と比較して、フランジやウェブの幅厚比が大きな圧延Ｈ形鋼が使われる。これは、ウェブの幅厚比を大きく設定すれば、軽量かつ高剛性で、断面効率の良いＨ形鋼を比較的容易に実現できることによる。
近年、小梁スパン（長さ）の増大に伴い、圧延Ｈ形鋼の製造限界であるウェブの幅厚比を７０程度まで大きくしたＨ形鋼が、小梁に使用されている。このＨ形鋼では、質量比剛性が大きく、断面効率が良い。
さらにＨ形鋼の断面効率を高める方法として、寸法に関する製造制約の少ない溶接組立Ｈ形鋼を用いて、ウェブの幅厚比を大きくする方法が考えられる。
近年、小梁スパン（長さ）の増大に伴い、圧延Ｈ形鋼の製造限界であるウェブの幅厚比を７０程度まで大きくしたＨ形鋼が、小梁に使用されている。このＨ形鋼では、質量比剛性が大きく、断面効率が良い。
さらにＨ形鋼の断面効率を高める方法として、寸法に関する製造制約の少ない溶接組立Ｈ形鋼を用いて、ウェブの幅厚比を大きくする方法が考えられる。
【0003】
一方、ウェブの幅厚比が大きい溶接組立Ｈ形鋼では、フランジとウェブの交線の溶接時、Ｈ形鋼が冷却された後に、ウェブに、ウェブの厚さ方向に曲がるような変形が生じることがある。このウェブの変形の発生原因は、以下のような機構として説明される。
まず、溶接による入熱に伴ってＨ形鋼全体が昇温されて、Ｈ形鋼全体が部材の長さ方向（材軸方向）に伸びる。次に、入熱部からの距離が遠いウェブにおける幅方向の中央部分が他の部分より先に冷却され始める。続いて、入熱部からの距離が近いフランジや、ウェブのフランジ近傍部分が冷却され始める。後から冷却されるウェブのフランジ近傍部分等が部材の長さ方向に縮み始める際、先に冷却されていたウェブにおける幅方向の中央部分はすでに縮み終わっていることから、後から冷却されるウェブのフランジ近傍部分等が部材の長さ方向に縮もうとする力は、先に冷却されていたウェブにおける幅方向の中央部分に圧縮力として作用する。この圧縮力を受けて、幅厚比が大きいために元々座屈しやすいこともあり、ウェブが曲がるような座屈波形が残留変形として生じることとなる。
まず、溶接による入熱に伴ってＨ形鋼全体が昇温されて、Ｈ形鋼全体が部材の長さ方向（材軸方向）に伸びる。次に、入熱部からの距離が遠いウェブにおける幅方向の中央部分が他の部分より先に冷却され始める。続いて、入熱部からの距離が近いフランジや、ウェブのフランジ近傍部分が冷却され始める。後から冷却されるウェブのフランジ近傍部分等が部材の長さ方向に縮み始める際、先に冷却されていたウェブにおける幅方向の中央部分はすでに縮み終わっていることから、後から冷却されるウェブのフランジ近傍部分等が部材の長さ方向に縮もうとする力は、先に冷却されていたウェブにおける幅方向の中央部分に圧縮力として作用する。この圧縮力を受けて、幅厚比が大きいために元々座屈しやすいこともあり、ウェブが曲がるような座屈波形が残留変形として生じることとなる。
【0004】
これらの残留変形は、Ｈ形鋼の構造性や、Ｈ形鋼を工場で加工する際の製造性、及び建設現場で他の部材と接合する際の施工性を低下させる。このため、これらの残留変形の発生を回避したり、その発生の程度を一定程度以下に抑えるべきである。
また、フランジとウェブの隅肉溶接に関する先行文献として、例えば非特許文献１には、「隅肉溶接のサイズは薄い方の母材の厚さ以下」、または幅厚比が大きくなる傾向にある板厚６ｍｍ以下の場合、「隅肉溶接のサイズを薄い方の材の板厚の１．５倍、かつ６ｍｍ以下」にする必要がある旨の記述がある。
また、フランジとウェブの隅肉溶接に関する先行文献として、例えば非特許文献１には、「隅肉溶接のサイズは薄い方の母材の厚さ以下」、または幅厚比が大きくなる傾向にある板厚６ｍｍ以下の場合、「隅肉溶接のサイズを薄い方の材の板厚の１．５倍、かつ６ｍｍ以下」にする必要がある旨の記述がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】日本建築学会、「鋼構造許容応力度設計基準」、第１版、丸善出版株式会社、2019年10月15日、p.33-35
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、非特許文献１に開示されたこれらの値は、鋼板の材質が受ける熱影響の低減の観点やＨ形鋼の残留変形抑制の観点から設定されているものであるが、ウェブの幅厚比が大きなＨ形鋼の残留変形の抑制等を十分に考慮して設定された値ではない。
また、隅肉溶接により形成された隅肉溶接部のサイズが小さすぎると、ウェブに作用するせん断力をフランジに伝達できない。
また、隅肉溶接により形成された隅肉溶接部のサイズが小さすぎると、ウェブに作用するせん断力をフランジに伝達できない。
【0007】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、隅肉溶接により形成された隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達するとともに、ウェブの残留変形を許容値以下に抑える溶接組立Ｈ形鋼、及び溶接組立Ｈ形鋼の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の溶接組立Ｈ形鋼は、一対のフランジと、前記一対のフランジのそれぞれに、隅肉溶接部により接合されたウェブと、を備える溶接組立Ｈ形鋼であって、前記隅肉溶接部のサイズｓ（ｍｍ）が、前記ウェブの厚さ未満であって、前記サイズｓが（１）式及び（２）式を満たすことを特徴としている。
ただし、τｙ，ｄｅｐｏは前記隅肉溶接部のせん断降伏強度（Ｎ／ｍｍ２）であり、Ｉは前記溶接組立Ｈ形鋼の強軸回り断面二次モーメント（ｍｍ４）であり、Ｈは前記溶接組立Ｈ形鋼のせい（ｍｍ）であり、ｔｆは前記フランジの厚さ（ｍｍ）であり、Ｗは前記溶接組立Ｈ形鋼の幅（ｍｍ）であり、τｃｒは前記溶接組立Ｈ形鋼の弾性せん断座屈強度（Ｎ／ｍｍ２）であり、Ａｗは前記ウェブにおける前記溶接組立Ｈ形鋼の材軸方向に直交する断面積（ｍｍ２）である。
本発明の溶接組立Ｈ形鋼は、一対のフランジと、前記一対のフランジのそれぞれに、隅肉溶接部により接合されたウェブと、を備える溶接組立Ｈ形鋼であって、前記隅肉溶接部のサイズｓ（ｍｍ）が、前記ウェブの厚さ未満であって、前記サイズｓが（１）式及び（２）式を満たすことを特徴としている。
ただし、τｙ，ｄｅｐｏは前記隅肉溶接部のせん断降伏強度（Ｎ／ｍｍ２）であり、Ｉは前記溶接組立Ｈ形鋼の強軸回り断面二次モーメント（ｍｍ４）であり、Ｈは前記溶接組立Ｈ形鋼のせい（ｍｍ）であり、ｔｆは前記フランジの厚さ（ｍｍ）であり、Ｗは前記溶接組立Ｈ形鋼の幅（ｍｍ）であり、τｃｒは前記溶接組立Ｈ形鋼の弾性せん断座屈強度（Ｎ／ｍｍ２）であり、Ａｗは前記ウェブにおける前記溶接組立Ｈ形鋼の材軸方向に直交する断面積（ｍｍ２）である。
【0009】
【数1】
【0010】
この発明では、隅肉溶接部のサイズｓは、ウェブの厚さ未満である比較的小さい値になり、溶接により隅肉溶接部を形成するときの入熱量が抑制され、ウェブの残留変形が許容値以下となる所定の範囲に抑えられる。
また、弾性せん断座屈強度τｃｒは、溶接組立Ｈ形鋼におけるウェブ及び一対のフランジの連成変形を考慮して、溶接組立Ｈ形鋼にせん断力が作用して座屈するときの強度を精緻に求めた値である。従って、（１）式及び（２）式を満たすことにより、例えば、溶接組立Ｈ形鋼が梁として用いられたときに、ウェブが弾性せん断座屈しない範囲でウェブに作用するせん断力を確実に伝達できる、精緻に求められた隅肉溶接部のサイズｓとなる。
以上のように、隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達するとともに、溶接組立Ｈ形鋼のウェブの残留変形を許容値以下に抑えることができる。
また、弾性せん断座屈強度τｃｒは、溶接組立Ｈ形鋼におけるウェブ及び一対のフランジの連成変形を考慮して、溶接組立Ｈ形鋼にせん断力が作用して座屈するときの強度を精緻に求めた値である。従って、（１）式及び（２）式を満たすことにより、例えば、溶接組立Ｈ形鋼が梁として用いられたときに、ウェブが弾性せん断座屈しない範囲でウェブに作用するせん断力を確実に伝達できる、精緻に求められた隅肉溶接部のサイズｓとなる。
以上のように、隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達するとともに、溶接組立Ｈ形鋼のウェブの残留変形を許容値以下に抑えることができる。
【0011】
また、本発明の他の溶接組立Ｈ形鋼は、前記一対のフランジのそれぞれに、隅肉溶接部により接合されたウェブと、を備える溶接組立Ｈ形鋼であって、前記ウェブの厚さに対する前記隅肉溶接部のサイズｓの比率が、０．５１以上１．０未満であることを特徴としている。
【0012】
この発明では、発明者等は鋭意検討の結果、前記比率が０．５１以上の場合に、隅肉溶接部のビードが確実に形成されて、隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達することを見出した。また、前記比率が１．０未満の場合に、溶接により隅肉溶接部を形成するときの入熱量が、ウェブの残留変形が許容値以下となる所定の範囲に抑えられることを見出した。
従って、溶接組立Ｈ形鋼において、前記比率を０．５１以上１．０未満とすることにより、隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達するとともに、溶接組立Ｈ形鋼のウェブの残留変形を許容値以下に抑えることができる。
従って、溶接組立Ｈ形鋼において、前記比率を０．５１以上１．０未満とすることにより、隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達するとともに、溶接組立Ｈ形鋼のウェブの残留変形を許容値以下に抑えることができる。
【0013】
また、前記溶接組立Ｈ形鋼において、前記ウェブの幅厚比が１０９以上であってもよい。
この発明では、ウェブの幅厚比が１０９以上である、比較的断面効率が高い溶接組立Ｈ形鋼とすることができる。
この発明では、ウェブの幅厚比が１０９以上である、比較的断面効率が高い溶接組立Ｈ形鋼とすることができる。
【0014】
また、前記溶接組立Ｈ形鋼において、前記隅肉溶接部は、前記一対のフランジのそれぞれに対して、前記ウェブの厚さ方向の片側のみに形成されていてもよい。
この発明では、隅肉溶接部を形成するための隅肉溶接を容易に行って、溶接組立Ｈ形鋼を製造することができる。
この発明では、隅肉溶接部を形成するための隅肉溶接を容易に行って、溶接組立Ｈ形鋼を製造することができる。
【0015】
また、本発明の溶接組立Ｈ形鋼の製造方法は、一対のフランジのそれぞれにウェブを隅肉溶接により接合して、溶接組立Ｈ形鋼を製造する溶接組立Ｈ形鋼の製造方法であって、それぞれの前記隅肉溶接における入熱量が、２．３ｋＪ／ｃｍ以上３．２ｋＪ／ｃｍ以下であることを特徴としている。
【0016】
この発明では、発明者等は鋭意検討の結果、それぞれの隅肉溶接における入熱量が２．３ｋＪ／ｃｍ以上であることで、隅肉溶接により例えば隅肉溶接部のビードが確実に形成されて、隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達することを見出した。また、それぞれの隅肉溶接における入熱量が３．２ｋＪ／ｃｍ以下であることで、隅肉溶接するときの入熱量が抑制され、ウェブの残留変形が許容値以下となる所定の範囲に抑えられることを見出した。
従って、隅肉溶接により形成された隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達するとともに、ウェブの残留変形を許容値以下に抑えることができる。
従って、隅肉溶接により形成された隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達するとともに、ウェブの残留変形を許容値以下に抑えることができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明の溶接組立Ｈ形鋼及び溶接組立Ｈ形鋼の製造方法では、隅肉溶接により形成された隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達するとともに、ウェブの残留変形を許容値以下に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の一実施形態の溶接組立Ｈ形鋼が用いられる建築物の斜視図である。
【図2】同溶接組立Ｈ形鋼の断面図である。
【図3】同溶接組立Ｈ形鋼における隅肉溶接部周辺の断面の写真である。
【図4】同隅肉溶接部のサイズｓを説明する図である。
【図5】せん断力が作用した同溶接組立Ｈ形鋼が座屈している状態を模式的に示す斜視図である。
【図6】ウェブの変形ｅ１を説明する図である。
【図7】ケースＮｏ．１の溶接組立Ｈ形鋼の写真である。
【図8】ケースＮｏ．４の溶接組立Ｈ形鋼の写真である。
【図9】ケースＮｏ．１～４に対して、入熱量と、ウェブの限界許容差に対する溶接時のウェブの変形量の比率（ｅ１／△ｅ１）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
【0020】
〔１．溶接組立Ｈ形鋼が用いられた建築物の構成〕
図１に示すように、建築物１は、複数の柱１０と、複数の大梁１５と、小梁である溶接組立Ｈ形鋼２５等と、床スラブ３５と、を備えている。
なお、図１では、床スラブ３５を二点鎖線で示している。溶接組立Ｈ形鋼２５は、圧延Ｈ形鋼でもよい。
図１に示すように、建築物１は、複数の柱１０と、複数の大梁１５と、小梁である溶接組立Ｈ形鋼２５等と、床スラブ３５と、を備えている。
なお、図１では、床スラブ３５を二点鎖線で示している。溶接組立Ｈ形鋼２５は、圧延Ｈ形鋼でもよい。
【0021】
柱１０は、上下方向に沿って延びている。複数の柱１０は、互いに間隔を開けて配置されている。柱１０は、鉄骨製、ＲＣ（Reinforced Concrete）製、ＳＲＣ（Steel Reinforced Concrete）製、ＣＦＴ（Concrete Filled steel Tube）製等である。
例えば、大梁１５は、Ｈ形鋼製である。大梁１５は、第１フランジ１６及び第２フランジ１７と、フランジ１６，１７を連結するウェブ１８と、を備えている。第２フランジ１７は、第１フランジ１６よりも上方に配置されている。大梁１５のウェブ１８等には、図示しないガセットプレートが溶接等により接合されている。
大梁１５は、隣り合う柱１０の間にかけ渡され、水平面に沿う方向に延びている。大梁１５の両端部は、柱１０に溶接等でそれぞれ接合されている。
なお、大梁１５は、ＲＣ製やＳＲＣ製でもよい。
例えば、大梁１５は、Ｈ形鋼製である。大梁１５は、第１フランジ１６及び第２フランジ１７と、フランジ１６，１７を連結するウェブ１８と、を備えている。第２フランジ１７は、第１フランジ１６よりも上方に配置されている。大梁１５のウェブ１８等には、図示しないガセットプレートが溶接等により接合されている。
大梁１５は、隣り合う柱１０の間にかけ渡され、水平面に沿う方向に延びている。大梁１５の両端部は、柱１０に溶接等でそれぞれ接合されている。
なお、大梁１５は、ＲＣ製やＳＲＣ製でもよい。
【0022】
図１及び図２に示すように、小梁が溶接組立Ｈ形鋼２５である場合は、一対のフランジ２６，２７と、一対のフランジ２６，２７のそれぞれに、隅肉溶接部２９，３０により接合されたウェブ２８と、を備えている。以下では、一対のフランジ２６，２７の一方を、第１フランジ２６と言い、一対のフランジ２６，２７の他方を、第２フランジ２７と言う場合がある。
第２フランジ２７は、第１フランジ２６よりも上方に配置されている。
図２に示すように、隅肉溶接部２９は、第１フランジ２６とウェブ２８とを隅肉溶接により接合することで形成された溶接部である。同様に、隅肉溶接部３０は、第２フランジ２７とウェブ２８とを隅肉溶接により接合することで形成された溶接部である。
第２フランジ２７は、第１フランジ２６よりも上方に配置されている。
図２に示すように、隅肉溶接部２９は、第１フランジ２６とウェブ２８とを隅肉溶接により接合することで形成された溶接部である。同様に、隅肉溶接部３０は、第２フランジ２７とウェブ２８とを隅肉溶接により接合することで形成された溶接部である。
【0023】
隅肉溶接部２９，３０は、フランジ２６，２７のそれぞれに対して、ウェブ２８の厚さ方向の片側のみに形成されている。すなわち、隅肉溶接部２９は、第１フランジ２６とウェブ２８とを、ウェブ２８の厚さ方向の第１側で隅肉溶接することにより形成されている。隅肉溶接部３０は、第２フランジ２７とウェブ２８とを、ウェブ２８の厚さ方向の第１側で隅肉溶接することにより形成されている。なお、隅肉溶接部３０は、第２フランジ２７とウェブ２８とを、ウェブ２８の厚さ方向における第１側とは反対側の第２側で隅肉溶接することにより形成されていてもよい。
ウェブ２８の幅厚比は、１０９以上であることが好ましい。
ウェブ２８の幅厚比は、１０９以上であることが好ましい。
【0024】
図１に示すように、溶接組立Ｈ形鋼２５は、対向する大梁１５の間にかけ渡され、水平面に沿う方向に延びている。溶接組立Ｈ形鋼２５における材軸方向の両端部は、大梁１５のガセットプレートに、図示しない高力ボルト等により接続されている。
図示はしないが、床スラブ３５は、例えば、デッキプレートと、コンクリートと、補強鉄筋と、シアコネクタと、を備えている。
デッキプレートは、鋼板を折り曲げること等により形成されている。デッキプレートは、溶接組立Ｈ形鋼２５の第２フランジ２７上に配置されている。デッキプレートと第２フランジ２７とは、焼き抜き栓溶接等による接合部により互いに接合されている。
コンクリートは、厚さ方向が上下方向に沿う平板状に形成されている。コンクリートは、デッキプレート上に配置されている。
図示はしないが、床スラブ３５は、例えば、デッキプレートと、コンクリートと、補強鉄筋と、シアコネクタと、を備えている。
デッキプレートは、鋼板を折り曲げること等により形成されている。デッキプレートは、溶接組立Ｈ形鋼２５の第２フランジ２７上に配置されている。デッキプレートと第２フランジ２７とは、焼き抜き栓溶接等による接合部により互いに接合されている。
コンクリートは、厚さ方向が上下方向に沿う平板状に形成されている。コンクリートは、デッキプレート上に配置されている。
【0025】
床スラブ３５は、補強鉄筋を複数備えている。複数の補強鉄筋の一部である第１鉄筋は、溶接組立Ｈ形鋼２５の材軸方向に延びている。複数の補強鉄筋の残部である第２鉄筋は、水平面に沿うとともに第１鉄筋に直交する方向に延びている。第１鉄筋及び第２鉄筋は、コンクリート内に埋設されている。
シアコネクタは、例えば、頭付きスタッドである。床スラブ３５は、シアコネクタを複数備えている。複数のシアコネクタの下端部は、溶接組立Ｈ形鋼２５の第２フランジ２７の上面に、互いに材軸方向に間隔を空けて固定されている。シアコネクタは、コンクリート内に埋設されている。
シアコネクタは、例えば、頭付きスタッドである。床スラブ３５は、シアコネクタを複数備えている。複数のシアコネクタの下端部は、溶接組立Ｈ形鋼２５の第２フランジ２７の上面に、互いに材軸方向に間隔を空けて固定されている。シアコネクタは、コンクリート内に埋設されている。
【0026】
図３に、溶接組立Ｈ形鋼２５における隅肉溶接部２９周辺の断面の写真を示す。
隅肉溶接部２９のサイズｓ（ｍｍ）は、一般社団法人日本建築学会編、「建築工事標準仕様書 ＪＡＳＳ６ 鉄骨工事」第11版、2018年改定（以下では、ＪＡＳＳ６と略して言う）に規定されている。
具体的には、図４に示すように、第１フランジ２６の表面、ウェブ２８の表面、及び隅肉溶接部２９の表面にそれぞれ接する直角二等辺三角形２９ａを規定する。このとき、サイズｓは、直角二等辺三角形２９ａの直角を挟む辺の長さである。
隅肉溶接部３０等の溶接部についても、同様である。
なお、図４中には、隅肉溶接部２９ののど厚ｃ、脚長ｂを示している。
隅肉溶接部２９のサイズｓ（ｍｍ）は、一般社団法人日本建築学会編、「建築工事標準仕様書 ＪＡＳＳ６ 鉄骨工事」第11版、2018年改定（以下では、ＪＡＳＳ６と略して言う）に規定されている。
具体的には、図４に示すように、第１フランジ２６の表面、ウェブ２８の表面、及び隅肉溶接部２９の表面にそれぞれ接する直角二等辺三角形２９ａを規定する。このとき、サイズｓは、直角二等辺三角形２９ａの直角を挟む辺の長さである。
隅肉溶接部３０等の溶接部についても、同様である。
なお、図４中には、隅肉溶接部２９ののど厚ｃ、脚長ｂを示している。
【0027】
以下では、溶接組立Ｈ形鋼において、隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達するとともに、ウェブの残留変形を許容値以下に抑えるための検討を行った。その検討にあたり、本実施形態では、特開２０２１－６７８７号公報（以下、関連する先願と言う）に開示された、Ｈ形鋼にせん断力が作用してＨ形鋼が座屈するときの、Ｈ形鋼の弾性せん断座屈強度（座屈応力度）τｃｒ（Ｎ／ｍｍ２）を用いている。
以下では、弾性せん断座屈強度τｃｒの概要について説明する。
以下では、弾性せん断座屈強度τｃｒの概要について説明する。
【0028】
〔２．Ｈ形鋼の弾性せん断座屈強度〕
図５に示すように、溶接組立Ｈ形鋼２５の材軸方向に沿って、ｘ軸を規定する。ウェブ２８は、このｘ軸、及びウェブ２８の板幅方向であるｙ軸に沿って広がるとする。すなわち、フランジ２６，２７は、ウェブ２８をｙ軸方向に挟むように配置されている。ウェブ２８の板厚方向に延びる軸を、ｚ軸と規定する。
ウェブ２８におけるｙ軸に沿う方向の中心の位置を、ｙ軸の原点とする。第１フランジ２６から第２フランジ２７に向かう向きを、ｙ軸の正の向きとする。
図５に示すように、溶接組立Ｈ形鋼２５の材軸方向に沿って、ｘ軸を規定する。ウェブ２８は、このｘ軸、及びウェブ２８の板幅方向であるｙ軸に沿って広がるとする。すなわち、フランジ２６，２７は、ウェブ２８をｙ軸方向に挟むように配置されている。ウェブ２８の板厚方向に延びる軸を、ｚ軸と規定する。
ウェブ２８におけるｙ軸に沿う方向の中心の位置を、ｙ軸の原点とする。第１フランジ２６から第２フランジ２７に向かう向きを、ｙ軸の正の向きとする。
【0029】
ここで、図２に示すように、溶接組立Ｈ形鋼２５の各寸法等を規定する。
第１フランジ２６及び第２フランジ２７それぞれの厚さを、ｔｆ（ｍｍ）とする。溶接組立Ｈ形鋼の幅を、Ｗ（ｍｍ）とする。第１フランジ２６及び第２フランジ２７それぞれの幅の半分の値を、ｂｆ（ｍｍ）とする。このとき、幅Ｗは、２ｂｆに等しい。
ウェブ２８の厚さを、ｔｗ（ｍｍ）とする。溶接組立Ｈ形鋼２５のせいを、Ｈ（ｍｍ）とする。ｙ軸に沿う方向における第１フランジ２６の中心と第２フランジ２７の中心との距離をｂｗ（ｍｍ）とする。ウェブ２８における溶接組立Ｈ形鋼２５の材軸方向に直交する断面積を、Ａｗ（ｍｍ２）とする。
第１フランジ２６及び第２フランジ２７それぞれの厚さを、ｔｆ（ｍｍ）とする。溶接組立Ｈ形鋼の幅を、Ｗ（ｍｍ）とする。第１フランジ２６及び第２フランジ２７それぞれの幅の半分の値を、ｂｆ（ｍｍ）とする。このとき、幅Ｗは、２ｂｆに等しい。
ウェブ２８の厚さを、ｔｗ（ｍｍ）とする。溶接組立Ｈ形鋼２５のせいを、Ｈ（ｍｍ）とする。ｙ軸に沿う方向における第１フランジ２６の中心と第２フランジ２７の中心との距離をｂｗ（ｍｍ）とする。ウェブ２８における溶接組立Ｈ形鋼２５の材軸方向に直交する断面積を、Ａｗ（ｍｍ２）とする。
【0030】
溶接組立Ｈ形鋼２５のヤング係数を、Ｅ（Ｎ／ｍｍ２）とする。溶接組立Ｈ形鋼２５のポアソン比を、ν（－）とする。隅肉溶接部２９，３０のせん断降伏強度を、τｙ，ｄｅｐｏ（Ｎ／ｍｍ２）とする。溶接組立Ｈ形鋼２５の強軸（ｚ軸）回り断面二次モーメントを、Ｉ（ｍｍ４）とする。溶接組立Ｈ形鋼のせん断降伏強度を、τｙ（Ｎ／ｍｍ２）とする。せん断降伏強度τｙは、後述する一対のフランジ及びウェブそれぞれの母材の設計基準強度をＦとしたときに、例えば（Ｆ／√３）の値に等しい。
図５に示すように、溶接組立Ｈ形鋼２５のｘ軸方向の端面２５ａにそれぞれｙ軸方向にせん断力Ｆ１が作用して、溶接組立Ｈ形鋼２５が座屈すると仮定する。
ウェブ２８のｘ軸に沿う方向の第１端に向かうに従い、ｚ軸の正の向き及びｚ軸の負の向きに交互に波状に変位するウェブ２８の、ｘ軸に沿う方向における半波長をａ（ｍｍ）とする。
図５に示すように、溶接組立Ｈ形鋼２５のｘ軸方向の端面２５ａにそれぞれｙ軸方向にせん断力Ｆ１が作用して、溶接組立Ｈ形鋼２５が座屈すると仮定する。
ウェブ２８のｘ軸に沿う方向の第１端に向かうに従い、ｚ軸の正の向き及びｚ軸の負の向きに交互に波状に変位するウェブ２８の、ｘ軸に沿う方向における半波長をａ（ｍｍ）とする。
【0031】
このとき、弾性せん断座屈強度τｃｒは、（６）式から（１１）式を用いて、（１２）式による弾性せん断座屈強度τｃｒに最小の正の値を与える実数であるａｎ，ｂｎ，λ及び半波長ａに基づいて求められる。
【0032】
【数2】
【0033】
ただし、Ｎは２以上の自然数であり、ａ０，ａｎ，ｂｎ，λは未定係数である。
（１１）式の右辺は、関連する先願の（５３）式の右辺において、微小要素ｄｘ，ｄｚに対応して［］内の分母を変更している。
弾性せん断座屈強度τｃｒは、溶接組立Ｈ形鋼２５におけるウェブ２８及び一対のフランジ２６，２７の連成変形を考慮して、溶接組立Ｈ形鋼２５にせん断力が作用して座屈するときの強度を精緻に求めた値である。
（１１）式の右辺は、関連する先願の（５３）式の右辺において、微小要素ｄｘ，ｄｚに対応して［］内の分母を変更している。
弾性せん断座屈強度τｃｒは、溶接組立Ｈ形鋼２５におけるウェブ２８及び一対のフランジ２６，２７の連成変形を考慮して、溶接組立Ｈ形鋼２５にせん断力が作用して座屈するときの強度を精緻に求めた値である。
【0034】
〔３．ウェブに作用するせん断力を確実に伝達できる隅肉溶接部のサイズの検討〕
発明者等は鋭意検討の結果、隅肉溶接部２９，３０のサイズｓが（１５）式から（１７）式をそれぞれ満たす場合に、隅肉溶接部２９，３０が、ウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達できることを見出した。
発明者等は鋭意検討の結果、隅肉溶接部２９，３０のサイズｓが（１５）式から（１７）式をそれぞれ満たす場合に、隅肉溶接部２９，３０が、ウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達できることを見出した。
【0035】
【数3】
【0036】
ここで、（１７）式において、Ａｗｅは、ウェブ２８の材軸方向に直交する有効断面積（ｍｍ２）である。（１６）式において、ＱＭａｘは、溶接組立Ｈ形鋼２５がせん断座屈する際に作用するせん断力（Ｎ）である。（１５）式の右辺の値は、ウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達するの（ウェブ２８のせん断耐力確保）に必要なウェブ２８のサイズｓｒｅｑ（ｍｍ）である。
（１６）式において、ウェブ２８の断面積Ａｗでなく、断面積Ａｗに（τｃｒ／τｙ）を乗じたウェブ２８の有効断面積Ａｗｅを用いることにより、ウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達できる隅肉溶接部２９，３０のサイズｓの範囲を、（１５）式により正確に算出することができる。
（１６）式において、ウェブ２８の断面積Ａｗでなく、断面積Ａｗに（τｃｒ／τｙ）を乗じたウェブ２８の有効断面積Ａｗｅを用いることにより、ウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達できる隅肉溶接部２９，３０のサイズｓの範囲を、（１５）式により正確に算出することができる。
【0037】
（１６）式及び（１７）式は、（１８）式のようにまとめることができる。
【0038】
【数4】
【0039】
なお、フランジ２６，２７とウェブ２８との交線に生じるせん断応力度τｗ（Ｎ／ｍｍ２）は、（２０）式で得られる。
【0040】
【数5】
【0041】
〔４．実験結果〕
一対のフランジのそれぞれにウェブを隅肉溶接により接合して、溶接組立Ｈ形鋼を製造する実験を行った。
溶接には、サブマージアーク溶接（Submerged Arc Welding）を用いた。
溶接条件としては、ＪＩＳ Ｚ ３１８３：２０１２ 炭素鋼及び低合金鋼用サブマージアーク溶着金属の品質区分の、品質区分Ｓ５０１－Ｈの規定に基づいて行った。
一対のフランジのそれぞれにウェブを隅肉溶接により接合して、溶接組立Ｈ形鋼を製造する実験を行った。
溶接には、サブマージアーク溶接（Submerged Arc Welding）を用いた。
溶接条件としては、ＪＩＳ Ｚ ３１８３：２０１２ 炭素鋼及び低合金鋼用サブマージアーク溶着金属の品質区分の、品質区分Ｓ５０１－Ｈの規定に基づいて行った。
【0042】
表１に示すケースＮｏ．１～４の条件で、溶接組立Ｈ形鋼を製造した。
【0043】
【表1】
【0044】
ケースＮｏ．１～４において、一対のフランジ及びウェブそれぞれの母材の設計基準強度Ｆは、２９５Ｎ／ｍｍ２である。隅肉溶接部の設計基準強度は、２９５Ｎ／ｍｍ２である。
例えば、ケースＮｏ．１では、溶接組立Ｈ形鋼の断面形状は、700×175×4.5×9.0である。すなわち、ケースＮｏ．１の溶接組立Ｈ形鋼のウェブの厚さｔｗは、４．５ｍｍである。
ウェブの幅厚比は、151.6である。溶接組立Ｈ形鋼の長さＬは、7,000ｍｍである。隅肉溶接する際の入熱量は、４．４ｋＪ／ｃｍである。
入熱量が４．４ｋＪ／ｃｍの場合、電流が３３０Ａ、電圧が２９Ｖ、溶接速度が１３０ｃｍ／ｍｉｎであった。入熱量が２．７ｋＪ／ｃｍの場合、電流が２８０Ａ、電圧が２４Ｖ、溶接速度が１５０ｃｍ／ｍｉｎであった。
例えば、ケースＮｏ．１では、溶接組立Ｈ形鋼の断面形状は、700×175×4.5×9.0である。すなわち、ケースＮｏ．１の溶接組立Ｈ形鋼のウェブの厚さｔｗは、４．５ｍｍである。
ウェブの幅厚比は、151.6である。溶接組立Ｈ形鋼の長さＬは、7,000ｍｍである。隅肉溶接する際の入熱量は、４．４ｋＪ／ｃｍである。
入熱量が４．４ｋＪ／ｃｍの場合、電流が３３０Ａ、電圧が２９Ｖ、溶接速度が１３０ｃｍ／ｍｉｎであった。入熱量が２．７ｋＪ／ｃｍの場合、電流が２８０Ａ、電圧が２４Ｖ、溶接速度が１５０ｃｍ／ｍｉｎであった。
【0045】
ここで、ウェブの変形ｅ１の、３断面平均による測定方法について説明する。
図６に示すように、溶接組立Ｈ形鋼２５のある断面において、ウェブ２８における、ウェブ２８の厚さ方向の撓みである、変形ｅ１を測定する。
変形ｅ１を測定する溶接組立Ｈ形鋼の断面は、以下のようである。溶接組立Ｈ形鋼を、材軸方向に４等分して、第１部分から第４部分に分ける。第１部分と第２部分との境界の断面、第２部分と第３部分との境界の断面、及び第３部分と第４部分との境界の断面の３断面において、変形ｅ１をそれぞれ測定する。測定した３つの変形ｅ１の平均値を求め、３断面平均とする。
図６に示すように、溶接組立Ｈ形鋼２５のある断面において、ウェブ２８における、ウェブ２８の厚さ方向の撓みである、変形ｅ１を測定する。
変形ｅ１を測定する溶接組立Ｈ形鋼の断面は、以下のようである。溶接組立Ｈ形鋼を、材軸方向に４等分して、第１部分から第４部分に分ける。第１部分と第２部分との境界の断面、第２部分と第３部分との境界の断面、及び第３部分と第４部分との境界の断面の３断面において、変形ｅ１をそれぞれ測定する。測定した３つの変形ｅ１の平均値を求め、３断面平均とする。
【0046】
ケースＮｏ．１の溶接組立Ｈ形鋼の写真を、図７に示す。溶接組立Ｈ形鋼において、ウェブに、ウェブの厚さ方向に曲がるような変形が生じていることが分かる。
ケースＮｏ．４の溶接組立Ｈ形鋼の写真を、図８に示す。溶接組立Ｈ形鋼において、ウェブの前記変形が抑えられていることが分かる。
ケースＮｏ．４の溶接組立Ｈ形鋼の写真を、図８に示す。溶接組立Ｈ形鋼において、ウェブの前記変形が抑えられていることが分かる。
【0047】
実験結果の一部を、表１中に示す。
ケースＮｏ．１の溶接組立Ｈ形鋼では、３断面平均の変形ｅ１は、６．７ｍｍであった。
ＪＡＳＳ６には、ウェブの変形の限界許容差△ｅ１は、溶接組立Ｈ形鋼のせいＨを１００で除した値、及び６ｍｍのうちの小さい方と規定されている。このため、ケースＮｏ．１における限界許容差△ｅ１は、６．０ｍｍとなる。比率（ｅ１／△ｅ１）は、（６．７／６．０）の式から、１．１１となる。
なお、ケースＮｏ．１，２，４の溶接組立Ｈ形鋼では、溶接ビードが形成されて隅肉溶接部が構成され、一対のフランジのそれぞれにウェブが隅肉溶接部により接合された。
一方で、ケースＮｏ．３の溶接組立Ｈ形鋼では、溶接ビードが形成されず、一対のフランジのそれぞれにウェブが接合されなかった。
ケースＮｏ．１の溶接組立Ｈ形鋼では、３断面平均の変形ｅ１は、６．７ｍｍであった。
ＪＡＳＳ６には、ウェブの変形の限界許容差△ｅ１は、溶接組立Ｈ形鋼のせいＨを１００で除した値、及び６ｍｍのうちの小さい方と規定されている。このため、ケースＮｏ．１における限界許容差△ｅ１は、６．０ｍｍとなる。比率（ｅ１／△ｅ１）は、（６．７／６．０）の式から、１．１１となる。
なお、ケースＮｏ．１，２，４の溶接組立Ｈ形鋼では、溶接ビードが形成されて隅肉溶接部が構成され、一対のフランジのそれぞれにウェブが隅肉溶接部により接合された。
一方で、ケースＮｏ．３の溶接組立Ｈ形鋼では、溶接ビードが形成されず、一対のフランジのそれぞれにウェブが接合されなかった。
【0048】
実験結果の残部を、表２に示す。
【0049】
【表2】
【0050】
ケースＮｏ．１の溶接組立Ｈ形鋼では、各隅肉溶接部において、サイズｓは、４．６ｍｍであった。のど厚ｃは、３．３ｍｍであった。サイズｓｒｅｑは、１．９ｍｍであった。
ケースＮｏ．３ではサイズｓの値が得られず、ｓ≧ｓｒｅｑの関係を満たさないが、ケースＮｏ．１，２，４ではｓ≧ｓｒｅｑの関係を満たすことが分かった。ｓ≧ｓｒｅｑの関係を満たす、すなわち（１５）式を満たす場合、隅肉溶接部が、ウェブに作用するせん断力を確実に伝達できる。
ケースＮｏ．３ではサイズｓの値が得られず、ｓ≧ｓｒｅｑの関係を満たさないが、ケースＮｏ．１，２，４ではｓ≧ｓｒｅｑの関係を満たすことが分かった。ｓ≧ｓｒｅｑの関係を満たす、すなわち（１５）式を満たす場合、隅肉溶接部が、ウェブに作用するせん断力を確実に伝達できる。
【0051】
また、隅肉溶接部のサイズｓが、ウェブの厚さｔｗ未満である（ｔｗ＞ｓ）ケースＮｏ．４の場合に、溶接により隅肉溶接部を形成するときの入熱量が抑制され、ウェブの残留変形を、例えばＪＡＳＳ６の限界許容差である許容値以下に抑えられることが分かった。
【0052】
本実施形態の課題は、隅肉溶接により形成された隅肉溶接部がウェブに作用するせん断力を確実に伝達するとともに、ウェブの残留変形を許容値以下に抑える溶接組立Ｈ形鋼を提供することである。
サイズｓが（ｔｗ＞ｓ≧ｓｒｅｑ）の式を満たすケースＮｏ．４が実施例となり、サイズｓが（ｔｗ＞ｓ≧ｓｒｅｑ）の式を満たさないケースＮｏ．１～３が比較例となることが分かった。
サイズｓが（ｔｗ＞ｓ≧ｓｒｅｑ）の式を満たすケースＮｏ．４が実施例となり、サイズｓが（ｔｗ＞ｓ≧ｓｒｅｑ）の式を満たさないケースＮｏ．１～３が比較例となることが分かった。
【0053】
ここで、表１及び表２に示したケースＮｏ．１～４の結果について、入熱量と、ウェブの限界許容差に対する溶接時のウェブの変形量の比率（ｅ１／△ｅ１）との関係を、図９に示す。図９において、横軸（ｘ軸）は入熱量（ｋＪ／ｃｍ）を表し、縦軸（ｙ軸）は比率（ｅ１／△ｅ１）（－）を表す。
断面形状が700×175×4.5×9.0であるケースＮｏ．１，４を、実線の丸印で示す。断面形状が500×150×4.5×4.5であるケースＮｏ．２を、実線の四角印で示す。
ケースＮｏ．１，４（入熱量２．７，４．４ｋＪ／ｃｍ）に対して、原点を通る累乗関数（べき関数）で近似した。近似した結果、曲線Ｌ１で示される（２０）式が得られた。
ｙ＝０．０１２ｘ３．０５４５ ・・（２０）
断面形状が700×175×4.5×9.0であるケースＮｏ．１，４を、実線の丸印で示す。断面形状が500×150×4.5×4.5であるケースＮｏ．２を、実線の四角印で示す。
ケースＮｏ．１，４（入熱量２．７，４．４ｋＪ／ｃｍ）に対して、原点を通る累乗関数（べき関数）で近似した。近似した結果、曲線Ｌ１で示される（２０）式が得られた。
ｙ＝０．０１２ｘ３．０５４５ ・・（２０）
【0054】
ケースＮｏ．２に対して、（２０）式と同一の指数であって、原点を通る累乗関数で近似した。近似した結果、曲線Ｌ２で示される（２１）式が得られた。
ｙ＝０．０２７４ｘ３．０５４５ ・・（２１）
（２０）式において、ｙの値が１．０になるとき（ウェブの変形ｅ１が限界許容差△ｅ１に等しくなるとき）のｘの値（入熱量）は、４．３ｋＪ／ｃｍであった。
（２１）式において、ｙの値が１．０になるときのｘの値は、３．２ｋＪ／ｃｍであった。
ｙ＝０．０２７４ｘ３．０５４５ ・・（２１）
（２０）式において、ｙの値が１．０になるとき（ウェブの変形ｅ１が限界許容差△ｅ１に等しくなるとき）のｘの値（入熱量）は、４．３ｋＪ／ｃｍであった。
（２１）式において、ｙの値が１．０になるときのｘの値は、３．２ｋＪ／ｃｍであった。
【0055】
すなわち、前記２種類の断面形状の場合には、入熱量が３．２ｋＪ／ｃｍ以下であれば、ウェブの変形ｅ１が限界許容差△ｅ１以下になる。
ここで、本実施形態の溶接組立Ｈ形鋼の製造方法について説明する。
溶接組立Ｈ形鋼の製造方法では、一対のフランジ２６，２７のそれぞれにウェブ２８を隅肉溶接により接合して、溶接組立Ｈ形鋼２５を製造する。溶接組立Ｈ形鋼の製造方法では、それぞれの隅肉溶接における入熱量が、２．３ｋＪ／ｃｍ以上３．２ｋＪ／ｃｍ以下であることが好ましい。
溶接組立Ｈ形鋼の製造方法では、例えば、第１フランジ２６に対して、ウェブ２８の厚さ方向の両側に隅肉溶接部２９を形成する場合には、両隅肉溶接部２９を同時に形成する場合がある。この場合、両隅肉溶接部２９全体における入熱量が、２．３ｋＪ／ｃｍ以上３．２ｋＪ／ｃｍ以下であることが好ましい。
隅肉溶接部３０についても同様である。
ここで、本実施形態の溶接組立Ｈ形鋼の製造方法について説明する。
溶接組立Ｈ形鋼の製造方法では、一対のフランジ２６，２７のそれぞれにウェブ２８を隅肉溶接により接合して、溶接組立Ｈ形鋼２５を製造する。溶接組立Ｈ形鋼の製造方法では、それぞれの隅肉溶接における入熱量が、２．３ｋＪ／ｃｍ以上３．２ｋＪ／ｃｍ以下であることが好ましい。
溶接組立Ｈ形鋼の製造方法では、例えば、第１フランジ２６に対して、ウェブ２８の厚さ方向の両側に隅肉溶接部２９を形成する場合には、両隅肉溶接部２９を同時に形成する場合がある。この場合、両隅肉溶接部２９全体における入熱量が、２．３ｋＪ／ｃｍ以上３．２ｋＪ／ｃｍ以下であることが好ましい。
隅肉溶接部３０についても同様である。
【0056】
以上説明したように、本実施形態の溶接組立Ｈ形鋼２５では、隅肉溶接部２９，３０のサイズｓは、ウェブ２８の厚さｔｗ未満である比較的小さい値になり、溶接により隅肉溶接部２９，３０を形成するときの入熱量が抑制され、ウェブ２８の残留変形が許容値以下となる所定の範囲に抑えられる。
また、弾性せん断座屈強度τｃｒは、溶接組立Ｈ形鋼２５におけるウェブ２８及び一対のフランジ２６，２７の連成変形を考慮して、溶接組立Ｈ形鋼２５にせん断力が作用して座屈するときの強度を精緻に求めた値である。従って、（１５）式から（１７）式を満たすことにより、溶接組立Ｈ形鋼２５が小梁として用いられたときに、ウェブ２８における幅方向の中央部分に前記圧縮力として作用するせん断力を確実に伝達できる、精緻に求められた隅肉溶接部２９，３０のサイズｓとなる。
以上のように、隅肉溶接部２９，３０がウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達するとともに、溶接組立Ｈ形鋼２５のウェブ２８の残留変形を許容値以下に抑えることができる。
また、弾性せん断座屈強度τｃｒは、溶接組立Ｈ形鋼２５におけるウェブ２８及び一対のフランジ２６，２７の連成変形を考慮して、溶接組立Ｈ形鋼２５にせん断力が作用して座屈するときの強度を精緻に求めた値である。従って、（１５）式から（１７）式を満たすことにより、溶接組立Ｈ形鋼２５が小梁として用いられたときに、ウェブ２８における幅方向の中央部分に前記圧縮力として作用するせん断力を確実に伝達できる、精緻に求められた隅肉溶接部２９，３０のサイズｓとなる。
以上のように、隅肉溶接部２９，３０がウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達するとともに、溶接組立Ｈ形鋼２５のウェブ２８の残留変形を許容値以下に抑えることができる。
【0057】
ウェブ２８の幅厚比が１０９以上である場合には、ウェブ２８の幅厚比が１０９以上である、比較的断面効率が高い溶接組立Ｈ形鋼２５とすることができる。
隅肉溶接部２９，３０は、フランジ２６，２７のそれぞれに対して、ウェブ２８の厚さ方向の片側のみに形成されている。このため、隅肉溶接部２９，３０を形成するための隅肉溶接を容易に行って、溶接組立Ｈ形鋼２５を製造することができる。
隅肉溶接部２９，３０は、フランジ２６，２７のそれぞれに対して、ウェブ２８の厚さ方向の片側のみに形成されている。このため、隅肉溶接部２９，３０を形成するための隅肉溶接を容易に行って、溶接組立Ｈ形鋼２５を製造することができる。
【0058】
また、本実施形態の溶接組立Ｈ形鋼の製造方法では、発明者等は鋭意検討の結果、それぞれの隅肉溶接における入熱量が２．３ｋＪ／ｃｍ以上であることで、隅肉溶接により隅肉溶接部２９，３０のビードが確実に形成されて、隅肉溶接部２９，３０がウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達することを見出した。また、それぞれの隅肉溶接における入熱量が３．２ｋＪ／ｃｍ以下であることで、隅肉溶接するときの入熱量が抑制され、ウェブ２８の残留変形が、例えばＪＡＳＳ６の限界許容差である許容値以下となる所定の範囲に抑えられることを見出した。
従って、隅肉溶接により形成された隅肉溶接部２９，３０がウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達するとともに、ウェブ２８の残留変形を許容値以下に抑えることができる。
一対のフランジ２６，２７のそれぞれにウェブ２８を隅肉溶接により接合する際の、隅肉溶接部２９，３０のサイズｓ及び入熱量を適切に調節することができる。
従って、隅肉溶接により形成された隅肉溶接部２９，３０がウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達するとともに、ウェブ２８の残留変形を許容値以下に抑えることができる。
一対のフランジ２６，２７のそれぞれにウェブ２８を隅肉溶接により接合する際の、隅肉溶接部２９，３０のサイズｓ及び入熱量を適切に調節することができる。
【0059】
〔５．ウェブに作用するせん断力を確実に伝達するのに必要な隅肉溶接部のサイズ〕
ウェブに作用するせん断力を確実に伝達するのに必要な隅肉溶接部のサイズを試算した。試算した結果を、表３及び表４に示す。
ウェブに作用するせん断力を確実に伝達するのに必要な隅肉溶接部のサイズを試算した。試算した結果を、表３及び表４に示す。
【0060】
【表3】
【0061】
【表4】
【0062】
例えば、断面形状が500×150×4.5×4.5の場合について説明する。この場合、溶接組立Ｈ形鋼２５の断面二次モーメントＩは、１．２７Ｅ＋０８（１．２７×１０８）ｍｍ４である。ウェブ２８の断面積Ａｗは、２，２１０ｍｍ２である。溶接組立Ｈ形鋼２５のせん断降伏強度τｙは、１７０Ｎ／ｍｍ２である。（６）式から（１２）式により、溶接組立Ｈ形鋼２５の弾性せん断座屈強度τｃｒは、９４Ｎ／ｍｍ２である。
（１７）式により、ウェブ２８の有効断面積Ａｗｅは、１，２１９ｍｍ２である。
一対のフランジ及びウェブそれぞれの母材の設計基準強度Ｆは、２９５Ｎ／ｍｍ２である。隅肉溶接部の設計基準強度Ｆは、２９５Ｎ／ｍｍ２である。隅肉溶接部２９，３０のせん断降伏強度τｙ，ｄｅｐｏは、１７０Ｎ／ｍｍ２である。
（１７）式により、ウェブ２８の有効断面積Ａｗｅは、１，２１９ｍｍ２である。
一対のフランジ及びウェブそれぞれの母材の設計基準強度Ｆは、２９５Ｎ／ｍｍ２である。隅肉溶接部の設計基準強度Ｆは、２９５Ｎ／ｍｍ２である。隅肉溶接部２９，３０のせん断降伏強度τｙ，ｄｅｐｏは、１７０Ｎ／ｍｍ２である。
【0063】
（１６）式により、溶接組立Ｈ形鋼２５のせん断力ＱＭａｘは、３７６．３ｋＮである。（２０）式により、隅肉溶接部２９の（最大）せん断応力度τｗは、１１０Ｎ／ｍｍ２である。隅肉溶接部２９の単位せん断力ＱＭａｘ当りのせん断応力度（τｗ／ＱＭａｘ）は、２．９２Ｅ－０４（１／ｍｍ２）である。
隅肉溶接部２９において、溶接組立Ｈ形鋼（Ｈ形鋼部材）２５の材軸方向の単位長さ当りに作用するせん断力Ｑｗ，ｒｅｑは、４９５Ｎ／ｍｍ２である。なお、せん断力Ｑｗ，ｒｅｑは、（最大）せん断応力度τｗにウェブ２８の厚さｔｗを乗じて求められる。
隅肉溶接部２９において、溶接組立Ｈ形鋼（Ｈ形鋼部材）２５の材軸方向の単位長さ当りに作用するせん断力Ｑｗ，ｒｅｑは、４９５Ｎ／ｍｍ２である。なお、せん断力Ｑｗ，ｒｅｑは、（最大）せん断応力度τｗにウェブ２８の厚さｔｗを乗じて求められる。
【0064】
この500×150×4.5×4.5の断面形状の溶接組立Ｈ形鋼に対して、隅肉溶接部のサイズｓを、２．２ｍｍ、２．３ｍｍ、２．４ｍｍに変化させて試算を行った。
例えば、サイズｓが２．２ｍｍの場合、のど厚ｃは、１．５ｍｍであった。隅肉溶接部２９において、溶接組立Ｈ形鋼２５の材軸方向の単位長さ当りのせん断耐力Ｑｗは、２６２．３Ｎ／ｍｍである。なお、せん断耐力Ｑｗは、隅肉溶接部２９のせん断降伏強度τｙ，ｄｅｐｏに隅肉溶接部２９ののど厚ｃを乗じて求められる。
（Ｑｗ，ｒｅｑ／Ｑｗ）の値が１以下（せん断力Ｑｗ，ｒｅｑがせん断耐力Ｑｗ以下）であれば、ウェブに作用するせん断力を確実に伝達できる。従って、ウェブに作用するせん断力を確実に伝達できることを、検定値（Ｑｗ，ｒｅｑ／Ｑｗ）の値が１以下であることにより判断できる。この場合の検定値（Ｑｗ，ｒｅｑ／Ｑｗ）は、１．０４１であり、ウェブに作用するせん断力を、確実には伝達できないことが分かった。
例えば、サイズｓが２．２ｍｍの場合、のど厚ｃは、１．５ｍｍであった。隅肉溶接部２９において、溶接組立Ｈ形鋼２５の材軸方向の単位長さ当りのせん断耐力Ｑｗは、２６２．３Ｎ／ｍｍである。なお、せん断耐力Ｑｗは、隅肉溶接部２９のせん断降伏強度τｙ，ｄｅｐｏに隅肉溶接部２９ののど厚ｃを乗じて求められる。
（Ｑｗ，ｒｅｑ／Ｑｗ）の値が１以下（せん断力Ｑｗ，ｒｅｑがせん断耐力Ｑｗ以下）であれば、ウェブに作用するせん断力を確実に伝達できる。従って、ウェブに作用するせん断力を確実に伝達できることを、検定値（Ｑｗ，ｒｅｑ／Ｑｗ）の値が１以下であることにより判断できる。この場合の検定値（Ｑｗ，ｒｅｑ／Ｑｗ）は、１．０４１であり、ウェブに作用するせん断力を、確実には伝達できないことが分かった。
【0065】
500×150×4.5×4.5の断面形状の溶接組立Ｈ形鋼では、検定値が１以下になる最小のサイズｓが、２．３ｍｍであることが分かった。一方で、700×175×4.5×9.0の断面形状の溶接組立Ｈ形鋼では、検定値が１以下になる最小のサイズｓが、１．９ｍｍであることが分かった。
【0066】
〔６．隅肉溶接部のサイズの必要値とウェブの厚さとの比率〕
前記比率を、ウェブ２８の厚さｔｗに対する隅肉溶接部２９，３０のサイズｓの比率（ｓ／ｔｗ。以下、サイズ厚比と言う）を用いて検討する。
ウェブ２８の残留変形を許容値以下に抑える（変形抑制）に必要な隅肉溶接部２９，３０のサイズｓの上限値は、前記のように隅肉溶接部２９，３０のサイズｓが、ウェブの厚さｔｗ未満であることから、サイズ厚比に関して、（２４）式のように求められる。
・ｓ／ｔｗ＝４．５／４．５＝１．０ ・・（２４）
前記比率を、ウェブ２８の厚さｔｗに対する隅肉溶接部２９，３０のサイズｓの比率（ｓ／ｔｗ。以下、サイズ厚比と言う）を用いて検討する。
ウェブ２８の残留変形を許容値以下に抑える（変形抑制）に必要な隅肉溶接部２９，３０のサイズｓの上限値は、前記のように隅肉溶接部２９，３０のサイズｓが、ウェブの厚さｔｗ未満であることから、サイズ厚比に関して、（２４）式のように求められる。
・ｓ／ｔｗ＝４．５／４．５＝１．０ ・・（２４）
【0067】
隅肉溶接部２９，３０がウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達するため（ウェブのせん断力確保）に必要な隅肉溶接部２９，３０のサイズｓ（サイズ厚比）の下限値は、〔５．〕の結果に基づいて、溶接組立Ｈ形鋼２５の断面形状に応じて（２５）式及び（２６）式のように求められる。
・断面形状が700×175×4.5×9.0の場合、
ｓ／ｔｗ＝１．９／４．５＝０．４２ ・・（２５）
・断面形状が500×150×4.5×4.5の場合、
ｓ／ｔｗ＝２．３／４．５＝０．５１ ・・（２６）
・断面形状が700×175×4.5×9.0の場合、
ｓ／ｔｗ＝１．９／４．５＝０．４２ ・・（２５）
・断面形状が500×150×4.5×4.5の場合、
ｓ／ｔｗ＝２．３／４．５＝０．５１ ・・（２６）
【0068】
すなわち、前記複数の断面形状に対して、サイズ厚比が、０．５１以上１．０未満であれば、前記残留変形及びせん断力について望まれている要件を満たすことが分かった。
【0069】
本実施形態の溶接組立Ｈ形鋼２５では、発明者等は鋭意検討の結果、サイズ厚比が０．５１以上の場合に、隅肉溶接部２９，３０のビードが確実に形成されて、隅肉溶接部２９，３０がウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達することを見出した。また、サイズ厚比が１．０未満の場合に、溶接により隅肉溶接部２９，３０を形成するときの入熱量が、ウェブ２８の残留変形が許容値以下となる所定の範囲に抑えられることを見出した。
従って、溶接組立Ｈ形鋼において、サイズ厚比を０．５１以上１．０未満とすることにより、隅肉溶接部２９，３０がウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達するとともに、溶接組立Ｈ形鋼のウェブ２８の残留変形を許容値以下に抑えることができる。
従って、溶接組立Ｈ形鋼において、サイズ厚比を０．５１以上１．０未満とすることにより、隅肉溶接部２９，３０がウェブ２８に作用するせん断力を確実に伝達するとともに、溶接組立Ｈ形鋼のウェブ２８の残留変形を許容値以下に抑えることができる。
【0070】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、前記実施形態では、隅肉溶接部２９は、第１フランジ２６に対してウェブ２８の厚さ方向の両側に形成されていてもよい。また、隅肉溶接部３０は、第２フランジ２７に対してウェブ２８の厚さ方向の両側に形成されていてもよい。
溶接組立Ｈ形鋼２５において、ウェブ２８の幅厚比は１０９未満であってもよい。
溶接組立Ｈ形鋼は、大梁として用いられてもよい。
例えば、前記実施形態では、隅肉溶接部２９は、第１フランジ２６に対してウェブ２８の厚さ方向の両側に形成されていてもよい。また、隅肉溶接部３０は、第２フランジ２７に対してウェブ２８の厚さ方向の両側に形成されていてもよい。
溶接組立Ｈ形鋼２５において、ウェブ２８の幅厚比は１０９未満であってもよい。
溶接組立Ｈ形鋼は、大梁として用いられてもよい。
【符号の説明】
【0071】
２５ 溶接組立Ｈ形鋼
２６ フランジ（第１フランジ）
２７ フランジ（第２フランジ）
２８ ウェブ
２９，３０ 隅肉溶接部
２６ フランジ（第１フランジ）
２７ フランジ（第２フランジ）
２８ ウェブ
２９，３０ 隅肉溶接部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】