鉄骨構造部材の変形に対する予防および是正措置、ならびに据え付け工程の要件

鉄骨工事の施工にあたっては、鉄骨の変形寸法を適切に管理する必要があります。そうしないと、組み立てができなくなる事態が生じ、その結果、手直しなどの問題を引き起こすことになります。鉄骨の加工過程におけるいくつかの注意事項について、以下に説明します。

1、計画策定の手法

（1）溶接部の寸法や形状を適切に選定すること。溶接部の寸法は、溶接作業量に直接関係するだけでなく、溶接変形の大きさにも影響する。溶接部の寸法が大きすぎると、溶接量が増えるだけでなく、溶接変形も大きくなるため、鋼構造部材の耐荷重能力を確保した上で設計を行う際には、できるだけ小さい溶接寸法を採用すべきである。

（2）鉄骨部材においては、不必要な溶接部を可能な限り減らし、溶接部の数を最小限に抑えるよう努め、それによって不必要な溶接部の発生を防ぐべきである。鋼構造部材の溶接を計画する際、一般的には補強リブを用いて部材の安定性や剛性を高めるが、この方法は経済的ではない。なぜだろうか？ それは、この方法では製作の作業量が増えるだけでなく、溶接後に鋼構造部材に大きな変形が生じやすく、その結果、矯正の作業量も増加してしまうためである。板厚を適切に増やし、補強リブを減らせば、鋼構造部材の重量が多少重くなっても、むしろ経済的である。

（3）溶接部の配置を合理的に計画する。溶接部の配置を計画する際には、可能な限り、溶接部が断面の中性軸に対して対称となるよう、あるいは中性軸に近づくようにする。

2、鉄骨構造工事の施工方法

（1）部材固定法；

中小型の部材に溶接変形が生じるのを防ぐため、私は普段から、剛性の高い治具を使って部材を固定してから溶接作業を開始することを習慣にしている。この作業方法により、高温域での冷却過程で生じる収縮変形が治具によって強制的に抑制されることになる。この方法は、塑性性の高い低炭素鋼に特に適している。その理由は、溶接部周辺で生じる塑性変形が、低炭素鋼の機械的強度にはそれほど大きな影響を与えないためである。しかし、この方法は高強度鋼板の溶接には適さない。変形を抑制しようとすると、かえって応力が増大し、ひび割れが生じやすくなるからである。例えば、30トン以下の橋形クレーンのトロリーの場合、部材をクランプで固定して変形を防ぐ方法は、非常に効果的である。30トン以下の橋形クレーン、すなわち走行クレーンのトロリーは、6mmまたは8mmの鋼板で構成された箱型鋼構造部材であり、その溶接面は比較的単純で、一方向からのみ溶接が行われるため、溶接後の収縮力も一方向に集中する。溶接量が多いため、それに伴って変形量も増大します。部材固定法を採用することで、溶接工程中の高温による変形や、溶接後の冷却後も残る収縮変形を効果的に抑制し、その結果、鋼構造部材が技術要件を満たし、製品品質も確保されるようになりました。

（2）中厚板の細長い鋼構造部材を製作する際は、溶接変形を抑制するために、反変形法を採用しなければならない。 まず、溶接部が冷却後に生じる変形の方向と大きさを特定し、続いて溶接前に、冷間状態の溶接部に等しく、かつ方向が逆の変形を加えることで、溶接による反作用から生じる変形を相殺する。この方法は人為的に制御するものであり、適切に把握できれば理想的な効果が得られ、製品は技術規定に適合する。この反変形は、塑性反変形とも、弾性反変形とも呼ぶことができる。取り付け前に溶接変形の大きさと方向を事前に算出し、その後、取り付けを行う際に、部材に反対方向の変形を与えることで、溶接変形と相殺させる。

（3）適切な取り付け・溶接順序を選定する：

溶接の順序が異なると、異なる溶接変形が生じます。部材の製造および溶接工程において、正しい設置および溶接順序は極めて重要です。特に溶接を行う際には、どの部分を先に溶接し、どの部分を後に溶接するかを明確に区別する必要があります。要するに、 これにより、溶接部への応力が均一になり、冷却も均一に行われるため、変形が抑えられ、大きな応力が生じることもありません。

3. 鉄骨構造の部材の吊り上げが施工要件に合致しておらず、部材に著しい変形が生じた

これにより、鉄骨構造の組立に困難が生じたり、接合部に過度な荷重がかかった状態で組立が行われたりし、組立完了後に設計や鉄骨構造施工基準で定められた要件を満たさなくなってしまう場合、こうした問題への対処法はどのようなものか。

一、まず、変形が生じる原因を分析する

1. 吊り上げ前に、部材の点検や変形の修正を行わずに、むやみに吊り上げた：

2. スパンや長さが比較的長いテールフレームや梁などの横方向の部材について、吊り上げ作業を行う際、重心となる吊り点の位置が適切でないと、部材自体の重力や吊り上げによって生じる力などの様々な影響により、部材が不安定になり、 ひいては曲げモーメント、たわみ、変形が生じ、最終的に鉄骨構造の組立寸法に影響を及ぼすことになる。

3. 部材の吊り上げ前に、その構造上の特性に応じた補強を行わなかった；;

4. 部材を吊り上げて所定の位置に設置しようとした際、位置が合っていないことが判明したにもかかわらず、適切な対応を講じることなく、無理に設置を進めた結果、設置後の部材が設計および規格の規定に適合しなくなった。

二、防除対策

1. 部材を吊り上げる前には、必ず入念に再確認を行い、すでに組み立て済みの部材および吊り上げ対象の部材について、長さ、水平度、垂直度、ならびに接合部の位置に関する寸法がすべて正確であることを確認しなければならない。部材に変形が見られる場合は、品質基準および矯正工程のパラメータに基づいて矯正作業を行い、矯正が完了してから初めて、吊り上げおよび設置作業を行うことが許可される。

2. スパンや長さが比較的長く、剛性が低い部材については、吊り上げを行う前に、重心の荷重状態に応じた吊り点を適切に選択しなければならない。その方法は、計算または試吊り法によって決定することができる。各部材の構造上の特性に応じた補強措置を講じない場合、自重や吊り上げ荷重などの様々な影響により、部材が不安定な状態となり、曲げモーメントが発生して変形する事態を防ぐことはできない。

3. 部材の吊り上げ・設置がこのような状態にある際、取り付け・接続の寸法や位置が規定に著しく適合していないことが判明した場合は、直ちに部材を地面に降ろし、原因を分析し、当該部材の寸法について再度点検・測定を行う。欠陥とその原因を特定した後、設計で要求される寸法に従って是正措置を完了してから、吊り上げ作業を再開すること。部材に重大な品質上の問題があるにもかかわらず是正措置を講じず、無理な組み付けや構造接合位置の恣意的な変更といった誤った手法を用いて設置を行うことは許されない。

3. ガバナンスの手法

設計および施工基準の要件に従わずに施工が行われ、設置寸法が許容範囲を超え、かつ構造物の耐力に重大な変化や低下をもたらした重要な部材については、すでに設置済みであっても、設計計算の結果、構造強度が基準に達しない場合は、すべて設計または施工基準の要件に従って処理を行った上で、再設置を行うべきである。

鉄骨構造の加工・据付には極めて高い精度が求められます。良好な加工状態が確保されて初めて、正常に据付・製作を進めることができ、ひいては施工スケジュールを順調に推進することが可能となります。成都における鉄骨構造工場の施工過程においては、品質と数量の両方が基準を満たすよう厳格に確保し、施工任務を完遂する必要があります。