JP7658125B2

JP7658125B2 - Welding structure and welding method

Info

Publication number: JP7658125B2
Application number: JP2021047053A
Authority: JP
Inventors: 和章木村; 勝江村
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2025-04-08
Anticipated expiration: 2041-03-22
Also published as: JP2022146211A

Description

本発明は、溶接構造及び溶接方法に関する。 The present invention relates to a welded structure and a welding method.

鋼構造物の補強を行う場合は、一般的に溶接作業を伴う。そして、かかる溶接作業は、例えば、特開文献１に開示されているような溶接装置により行われる。つまり、溶接ガンのチャックにスタッドボルトを装着し、溶接対象にスタッドボルトをアーク方式でスタッド溶接する溶接装置である。 Reinforcing steel structures generally involves welding work. Such welding work is performed, for example, using a welding device such as that disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2003-203662. In other words, this welding device attaches a stud bolt to the chuck of a welding gun and stud-welds the stud bolt to the welding target using an arc method.

特開２０１６－６８０８９号公報JP 2016-68089 A 特開２０１３－３５０５８号公報JP 2013-35058 A 特開平５－２３７６６０号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-237660

しかしながら、このような溶接装置により溶接作業を行うと、火花、臭気、粉塵等が発生するので、火花による火事の発生、臭気による第三者等への異臭トラブル、粉塵による健康被害等を招くおそれがあった。 However, when welding is performed using such welding equipment, sparks, odors, dust, etc. are generated, which may lead to fires caused by sparks, odors that may cause problems for third parties, and health damage caused by dust.

また、特許文献２や特許文献３には、溶接用治具として、火花等の拡散を抑制する治具が記載されているが、これらは、アーク方式に比べて放電時に使用される電流が小さく、且つ、溶接時間が短いコンデンサ方式のスタッド溶接に適用されるものであり、アーク方式のスタッド溶接には対応できなかった。 In addition, Patent Documents 2 and 3 describe welding jigs that suppress the spread of sparks, etc., but these are applied to capacitor-type stud welding, which uses a smaller current during discharge than the arc method and has a shorter welding time, and are not compatible with arc-type stud welding.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、溶接（アーク方式による溶接）の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を抑制することである。 The present invention was made in consideration of these problems, and its purpose is to suppress the spread of sparks, odors, dust, etc. that occur during welding (arc welding).

上記目的を達成するための主たる本発明は、鋼材と、前記鋼材との間に溶接空間を有して添設されている板材と、前記鋼材に先端が溶接されている棒材と、前記棒材の前記先端の部分に設けられているフェルールと、を有する溶接構造であって、前記鋼材と前記板材の間において前記溶接空間を閉塞する閉塞部を有し、前記板材は、前記棒材を挿通する前記棒材より広径の挿通孔を有し、前記棒材と前記挿通孔の間隙が耐火耐熱絶縁材で充填されており、前記耐火耐熱絶縁材は、前記挿通孔よりも小さい外径部と、前記小さい外径部に接続し、かつ、前記挿通孔よりも大きい外径部を有し、前記小さい外径部は、前記挿通孔に挿入され、前記大きい外径部は、前記板材に当接していることを特徴とする溶接構造である。 The main present invention for achieving the above-mentioned object is a welded structure having a steel material, a plate material attached to the steel material with a weld space therebetween, a bar material having an end welded to the steel material, and a ferrule provided at the end portion of the bar material, the welded structure having a blocking portion that blocks the weld space between the steel material and the plate material, the plate material having an insertion hole with a diameter wider than that of the bar material through which the bar material is inserted, the gap between the bar material and the insertion hole being filled with a fire-resistant and heat-resistant insulating material, the fire-resistant and heat-resistant insulating material having an outer diameter portion smaller than the insertion hole and an outer diameter portion connected to the smaller outer diameter portion and larger than the insertion hole, the smaller outer diameter portion being inserted into the insertion hole, and the larger outer diameter portion being in contact with the plate material .

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。 Other features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本発明によれば、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を抑制することができる。 The present invention makes it possible to suppress the spread of sparks, odors, dust, etc. that occur during welding.

溶接構造１の概略断面図と概略平面図である。1A and 1B are a schematic cross-sectional view and a schematic plan view of a welded structure 1. 溶接方法を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a welding method. 溶接方法のフローチャートである。1 is a flowchart of a welding method. 変形例の概略断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a modified example.

本明細書及び添付図面により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。 This specification and the accompanying drawings make clear at least the following:

鋼材と、前記鋼材との間に溶接空間を有して添設されている板材と、前記鋼材に先端が溶接されている棒材と、前記棒材の前記先端の部分に設けられているフェルールと、を有する溶接構造であって、前記鋼材と前記板材の間において前記溶接空間を閉塞する閉塞部を有し、前記板材は、前記棒材を挿通する前記棒材より広径の挿通孔を有し、前記棒材と前記挿通孔の間隙が耐火耐熱絶縁材で充填されていることを特徴とする溶接構造。 A welded structure having a steel material, a plate material attached to the steel material with a weld space between it and the plate material, a bar material whose tip is welded to the steel material, and a ferrule provided at the tip of the bar material, characterized in that the welded structure has a blocking part that blocks the weld space between the steel material and the plate material, the plate material has an insertion hole with a diameter larger than that of the bar material through which the bar material passes, and the gap between the bar material and the insertion hole is filled with a fire-resistant and heat-resistant insulating material.

このような溶接構造によれば、溶接空間を閉塞する閉塞部と、棒材と挿通孔の間隙を埋める耐火耐熱絶縁材と、によって、溶接空間が閉塞空間となり、さらにフェルールが設置されていことで、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を抑制することが可能となる。 With this type of welding structure, the welding space becomes a closed space due to the blocking part that blocks the welding space and the fire-resistant and heat-resistant insulating material that fills the gap between the rod material and the insertion hole, and the installation of the ferrule further makes it possible to suppress the diffusion of sparks, odors, dust, etc. that are generated during welding.

かかる溶接構造であって、前記フェルールは、前記棒材を囲繞して前記挿通孔に収容されている囲繞部と、前記囲繞部より広径であり、前記囲繞部に接続され、前記鋼材に当接する当接部と、を有することが望ましい。 In such a welded structure, it is preferable that the ferrule has a surrounding portion that surrounds the bar material and is housed in the insertion hole, and a contact portion that is wider in diameter than the surrounding portion, is connected to the surrounding portion, and contacts the steel material.

このような溶接構造によれば、囲繞部が挿通孔に収容されているので、収容されていない場合に比べて、フェルールの位置がずれにくくなり、フェルールが囲繞している棒材の位置もずれにくくなるので、溶接位置のずれを抑制することができる。 With this type of welding structure, the surrounding portion is housed in the insertion hole, so the position of the ferrule is less likely to shift compared to when it is not housed therein, and the position of the bar material that the ferrule surrounds is also less likely to shift, so it is possible to prevent the welding position from shifting.

かかる溶接構造であって、前記棒材は、前記鋼材にスタッド溶接されており、前記板材は、ガスを封入するためのガス封入孔を有することが望ましい。 In such a welded structure, it is preferable that the bar is stud welded to the steel material, and the plate has a gas filling hole for filling the gas.

このような溶接構造によれば、溶接の際に希ガス等を溶接空間に封入できるので、溶接の品質低下を抑制することができる。 This type of welding structure allows rare gases, etc. to be sealed in the welding space during welding, preventing deterioration of welding quality.

棒材を挿通させる前記棒材より広径の挿通孔を板材に形成する挿通孔形成工程と、フェルールを前記板材に設置するフェルール設置工程と、鋼材と前記板材の間に溶接空間が設けられ、かつ、該溶接空間内にフェルールが位置するように、前記鋼材に対し前記板材を添設する板材添設工程と、前記鋼材と前記板材の間において前記溶接空間を閉塞する閉塞部を形成する閉塞部形成工程と、前記挿通孔に耐火耐熱絶縁材を設置する耐火耐熱絶縁材設置工程と、前記棒材を前記挿通孔及び前記フェルールに挿入する棒材挿入工程と、前記棒材の先端の部分に前記フェルールが設けられ、かつ、前記棒材と前記挿通孔の間隔が前記耐火耐熱絶縁材で充填された状態において、前記鋼材に前記棒材の前記先端を溶接する棒材溶接工程と、を有することを特徴とする溶接方法。 A welding method characterized by comprising: a through-hole forming step of forming a through-hole in a plate material with a diameter larger than that of the rod material through which the rod material is inserted; a ferrule installation step of installing a ferrule in the plate material; a plate material attachment step of attaching the plate material to the steel material so that a welding space is provided between the steel material and the plate material and the ferrule is positioned within the welding space; a blocking portion forming step of forming a blocking portion that blocks the welding space between the steel material and the plate material; a fire-resistant and heat-resistant insulating material installation step of installing a fire-resistant and heat-resistant insulating material in the through-hole; a rod material insertion step of inserting the rod material into the through-hole and the ferrule; and a rod material welding step of welding the tip of the rod material to the steel material in a state in which the ferrule is provided at the tip of the rod material and the gap between the rod material and the through-hole is filled with the fire-resistant and heat-resistant insulating material.

このような溶接方法によれば、溶接空間を閉塞する閉塞部と、棒材と挿通孔の間隙を埋める耐火耐熱絶縁材と、によって、溶接空間が閉塞空間となり、さらにフェルールが設置されていることで、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を抑制することが可能となる。 According to this welding method, the welding space becomes a closed space due to the blocking part that blocks the welding space and the fire-resistant and heat-resistant insulating material that fills the gap between the rod and the insertion hole, and the installation of the ferrule further makes it possible to suppress the diffusion of sparks, odors, dust, etc. that are generated during welding.

かかる溶接方法であって、前記フェルールは、囲繞部と前記囲繞部より広径であり前記囲繞部に接続されている当接部とを備え、前記フェルール設置工程においては、前記囲繞部を前記挿通孔に収容することにより、前記フェルールを前記板材に設置し、前記板材添設工程においては、前記当接部が前記鋼材に当接するように前記板材を添接し、前記棒材溶接工程においては、前記棒材を前記囲繞部が囲繞した状態において前記鋼材に前記棒材の前記先端を溶接することが望ましい。 In this welding method, it is preferable that the ferrule has a surrounding portion and a contact portion that is wider than the surrounding portion and connected to the surrounding portion, and in the ferrule installation process, the surrounding portion is accommodated in the insertion hole to install the ferrule on the plate material, in the plate material attachment process, the plate material is attached so that the contact portion contacts the steel material, and in the bar material welding process, the end of the bar material is welded to the steel material with the surrounding portion surrounding the bar material.

このような溶接方法によれば、囲繞部が挿通孔に収容されているので、収容されていない場合に比べて、フェルールの位置がずれにくくなり、フェルールが囲繞している棒材の位置もずれにくくなるので、溶接位置のずれを抑制することができる。 With this type of welding method, since the surrounding portion is housed in the insertion hole, the position of the ferrule is less likely to shift compared to when it is not housed therein, and the position of the bar material that the ferrule surrounds is also less likely to shift, so it is possible to suppress shifting of the welding position.

かかる溶接方法であって、ガスを封入するためのガス封入孔を前記板材に形成するガス封入孔形成工程と、前記ガス封入孔からガスを封入するガス封入工程をさらに有し、前記棒材溶接工程においては、前記溶接空間内にガスが封入された状態で、前記鋼材に前記棒材の前記先端をスタッド溶接することが望ましい。 This welding method further includes a gas filling hole forming process for forming a gas filling hole in the plate material for filling the gas, and a gas filling process for filling the gas through the gas filling hole, and in the bar welding process, it is preferable to stud weld the tip of the bar material to the steel material while gas is filled in the welding space.

このような溶接方法によれば、溶接の際に希ガス等を溶接空間に封入できるので、溶接の品質低下を抑制することができる。 This type of welding method allows rare gases, etc. to be sealed in the welding space during welding, which helps prevent deterioration in welding quality.

＝＝＝本実施形態＝＝＝
本実施形態に係る溶接構造１について図を用いて説明する。図１は、溶接構造１の概略断面図と概略平面図であり、上図が概略断面図、下図が下側から見た概略平面図である。 ====Present Embodiment====
A welded structure 1 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a schematic cross-sectional view and a schematic plan view of the welded structure 1, in which the upper figure is a schematic cross-sectional view and the lower figure is a schematic plan view seen from below.

本実施形態に係る溶接構造１は、アーク方式によってスタッドボルト３（棒材に相当）が鋼材２にアークスタッド溶接（以下、単に溶接ともいう）されている溶接構造１であって、鋼材２と、鋼材２に先端３ａ（上端）が溶接されているスタッドボルト３と、鋼材２との間に溶接空間Ｗを有して添設されている板材４、スタッドボルト３の先端３ａの部分（上端部）に設けられているフェルール５と、耐火耐熱絶縁材６と、ガス封入孔７と、ガス吸引孔９と、を有している。 The welding structure 1 according to this embodiment is a welding structure 1 in which a stud bolt 3 (corresponding to a rod material) is arc stud welded (hereinafter also simply referred to as welding) to a steel material 2 by the arc method, and includes the steel material 2, the stud bolt 3 whose tip 3a (upper end) is welded to the steel material 2, a plate material 4 attached to the steel material 2 with a welding space W therebetween, a ferrule 5 provided at the tip 3a (upper end) of the stud bolt 3, a fire-resistant and heat-resistant insulating material 6, a gas filling hole 7, and a gas suction hole 9.

なお、図１においては、鋼材２の下面にスタッドボルト３の上端面がスタッド溶接された例を示しているが、これに限るものではなく、上下が逆様でも良いし、鋼材２が左側（右側）でスタッドボルト３が右側（左側）でもよい。 In addition, FIG. 1 shows an example in which the upper end surface of the stud bolt 3 is stud-welded to the underside of the steel material 2, but this is not limited to this. The top and bottom may be upside down, or the steel material 2 may be on the left side (right side) and the stud bolt 3 on the right side (left side).

鋼材２は、建築物等の構造材であって、例えば、Ｈ鋼を用いた鉄骨梁を挙げることができる。 The steel material 2 is a structural material for a building or the like, and can be, for example, a steel beam made of H-shaped steel.

スタッドボルト３は、板材４を補強材として鋼材２に取り付けるためのボルトである。そして、スタッドボルト３の上端面は鋼材２の下面と接触しており、かかる状態からアークを発生させてスタッドボルト３と鋼材２とが溶接される。なお、溶接の際には、スタッドボルト３の下側にアーク溶接装置（不図示）がセットされ、アーク溶接装置を起動させることによりスタッドボルト３が鋼材２に溶接される。 The stud bolt 3 is a bolt for attaching the plate material 4 to the steel material 2 as a reinforcing material. The upper end surface of the stud bolt 3 is in contact with the lower surface of the steel material 2, and an arc is generated from this state to weld the stud bolt 3 and the steel material 2 together. During welding, an arc welding device (not shown) is set below the stud bolt 3, and the stud bolt 3 is welded to the steel material 2 by starting the arc welding device.

板材４は、鋼材２を補強するための補強材であって、平面視で略矩形状をしている。そして、上記したように、鋼材２との間に溶接空間Ｗを有して添設されている。 The plate material 4 is a reinforcing material for reinforcing the steel material 2, and has a generally rectangular shape in a plan view. As described above, it is attached to the steel material 2 with a welding space W between it and the steel material 2.

また、板材４は、断面視で凹形状をしており、左端部と右端部が上側に突出している。そしてかかる突出部は、板材４の外周の全周に設けられており、図１において、溶接空間Ｗを閉塞空間とすることが可能となっている。つまり、板材４は、鋼材２と板材４の間において溶接空間Ｗを閉塞する突出部（閉塞部に相当）を有している。 The plate material 4 has a concave shape in cross-sectional view, with the left and right ends protruding upward. These protrusions are provided around the entire outer periphery of the plate material 4, making it possible to make the welding space W a closed space in FIG. 1. In other words, the plate material 4 has a protrusion (corresponding to a closing portion) that closes the welding space W between the steel material 2 and the plate material 4.

なお、図１には示していないが、本実施形態においては、板材４を鋼材２にしっかりと密着させるため、クランプのような物で板材４と鋼材２を挟みつけて固定している。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、作業者が強く押し付けて密着させる方法や、電磁石の引き付けあう力を用いて密着させる方法等を用いることもできる。 Although not shown in FIG. 1, in this embodiment, in order to firmly attach the plate material 4 to the steel material 2, the plate material 4 and the steel material 2 are clamped and fixed with a clamp-like object. However, this is not limited to this, and for example, a method in which the worker presses them firmly together or a method in which the attractive force of electromagnets is used to attach them together can also be used.

そして、板材４は、平面視の中央部に、スタッドボルト３を挿通するスタッドボルト３より広径の挿通孔４ａを有している。つまり、挿通孔４ａは、板材４を上下方向に貫通した穴であり、スタッドボルト３の上端面は、溶接空間Ｗの外側から挿通孔４ａを貫通して鋼材２の下面と接している。 The plate material 4 has a through hole 4a in the center when viewed from above, which is wider than the diameter of the stud bolt 3 and through which the stud bolt 3 is inserted. In other words, the through hole 4a is a hole that penetrates the plate material 4 in the vertical direction, and the upper end surface of the stud bolt 3 penetrates the through hole 4a from outside the welding space W and contacts the lower surface of the steel material 2.

フェルール５は、耐熱のセラミックでできており、発生するアークを空気からシールドする機能、溶融した金属の鋳型の機能、急激に冷めすぎないように保温する機能等を有している。 The ferrule 5 is made of heat-resistant ceramic and has the functions of shielding the generated arc from the air, acting as a mold for the molten metal, and keeping it warm so that it doesn't cool down too quickly.

また、フェルール５は、平面視で略円形状であり、スタッドボルト３を囲繞して挿通孔４ａに収容される囲繞部５ａと、囲繞部５ａより広径であり、囲繞部５ａに接続され、鋼材２に当接する当接部５ｂと、を有している。つまり、フェルール５は、少なくとも挿通孔４ａよりも小さい外径の部分と、挿通孔４ａよりも大きい外径の部分を有しており、挿通孔４ａよりも小さい外径部分（囲繞部５ａ）が挿通孔４ａに挿入されている。 Furthermore, the ferrule 5 has a generally circular shape in a plan view, and includes a surrounding portion 5a that surrounds the stud bolt 3 and is housed in the insertion hole 4a, and an abutting portion 5b that is wider in diameter than the surrounding portion 5a, is connected to the surrounding portion 5a, and abuts against the steel material 2. In other words, the ferrule 5 has at least a portion with an outer diameter smaller than the insertion hole 4a and a portion with an outer diameter larger than the insertion hole 4a, and the portion with an outer diameter smaller than the insertion hole 4a (surrounding portion 5a) is inserted into the insertion hole 4a.

耐火耐熱絶縁材６は、スタッドボルト３が挿通できる大きさの内径が上下方向に貫通しており、かかる内径部をスタッドボルト３が貫通している。 The fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 has an inner diameter large enough to allow the stud bolt 3 to pass through it in the vertical direction, and the stud bolt 3 passes through this inner diameter portion.

また、耐火耐熱絶縁材６は、平面視で略円形状であり、挿通孔４ａよりも小さい外径部と大きい外径部を有しており、上から順に小さい外径部、大きい外径部、小さい外径部の構成である。そして、上側に位置する小さい外径部が挿通孔４ａに挿入されている。つまり、スタッドボルト３と挿通孔４ａの間隙が耐火耐熱絶縁材６で充填されている。 The fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 is generally circular in plan view and has a smaller outer diameter portion and a larger outer diameter portion than the insertion hole 4a, with the smaller outer diameter portion, the larger outer diameter portion, and the smaller outer diameter portion arranged in order from the top. The smaller outer diameter portion located at the top is inserted into the insertion hole 4a. In other words, the gap between the stud bolt 3 and the insertion hole 4a is filled with the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6.

また、本実施形態においては、上下方向に貫通するガス封入孔７が板材４に設けられている。つまり、板材４は、ガスを封入するためのガス封入孔７を有する。そして、ガス封入孔７の外側（下端部）は、ホース８の一方側と接続されており、ホース８の他方側はガスボンベ等（不図示）と接続されている。そして、接続されたガスボンベ等（不図示）から、図１に示す矢印の方向にガスが送られ、溶接空間Ｗにガスが封入される。なお、ガスの種類としては、アルゴンガスのような希ガス、二酸化炭素ガス等を挙げることができる。 In this embodiment, the plate material 4 is provided with a gas filling hole 7 that penetrates in the vertical direction. In other words, the plate material 4 has a gas filling hole 7 for filling with gas. The outside (lower end) of the gas filling hole 7 is connected to one side of a hose 8, and the other side of the hose 8 is connected to a gas cylinder or the like (not shown). Gas is sent from the connected gas cylinder or the like (not shown) in the direction of the arrow shown in FIG. 1, and the gas is filled into the welding space W. Note that examples of the type of gas include rare gases such as argon gas and carbon dioxide gas.

また、本実施形態においては、上下方向に貫通して溶接の際に発生する等を吸引するガス吸引孔９が板材４に設けられている。そして、ガス吸引孔９の溶接空間Ｗ側には耐熱フィルター９ａが備えられている。そして、これにより、粉塵や臭気等を吸引し第三者迷惑を防止でき、溶接により発生するガス圧を逃がすことができる。 In this embodiment, the plate material 4 is provided with a gas suction hole 9 that penetrates vertically and sucks in the gas generated during welding. A heat-resistant filter 9a is provided on the welding space W side of the gas suction hole 9. This makes it possible to suck in dust, odors, etc., preventing a nuisance to third parties, and allows the gas pressure generated by welding to escape.

＜＜＜溶接方法について＞＞＞
次に、上記した溶接構造１についての溶接方法の一例について図を用いて説明する。図２は、溶接方法を説明するための説明図であり、図３は、溶接方法のフローチャートである。 <<<Welding method>>>
Next, an example of a welding method for the above-described welded structure 1 will be described with reference to the drawings. Fig. 2 is an explanatory diagram for explaining the welding method, and Fig. 3 is a flow chart of the welding method.

先ずは、図２ａに示すように、挿通孔４ａと、ガス封入孔７と、ガス吸引孔９と、閉塞部（図２ａの破線の円部分）と、を板材４に形成する（ステップＳ１）。 First, as shown in FIG. 2a, the insertion hole 4a, the gas filling hole 7, the gas suction hole 9, and the blocking portion (the dotted circle portion in FIG. 2a) are formed in the plate material 4 (step S1).

挿通孔４ａは、上述したように、スタッドボルト３の外径よりも大きな直径の孔である。つまり、この溶接方法は、板材４にスタッドボルト３を挿通させるスタッドボルト３より広径の挿通孔４ａを形成する挿通孔形成工程を有する。さらに、ガスを封入するためのガス封入孔７を板材４に形成するガス封入孔形成工程と、鋼材２と板材４の間において溶接空間Ｗを閉塞する閉塞部を形成する閉塞部形成工程と、を有する。 As described above, the through hole 4a has a diameter larger than the outer diameter of the stud bolt 3. In other words, this welding method includes a through hole forming process for forming a through hole 4a with a diameter larger than that of the stud bolt 3, which allows the stud bolt 3 to pass through the plate material 4. In addition, the method includes a gas filling hole forming process for forming a gas filling hole 7 in the plate material 4 for filling with gas, and a blocking portion forming process for forming a blocking portion that blocks the welding space W between the steel material 2 and the plate material 4.

次に、図２ｂに示すように、板材４の挿通孔４ａにフェルール５を設ける（ステップＳ２）。つまり、この溶接方法は、フェルール５を板材４に設置するフェルール設置工程を有する。なお、このフェルール工程においては、囲繞部５ａを挿通孔４ａに収容することにより、フェルール５を板材４に設置する。 Next, as shown in FIG. 2b, the ferrule 5 is provided in the insertion hole 4a of the plate material 4 (step S2). In other words, this welding method has a ferrule installation process in which the ferrule 5 is installed in the plate material 4. In this ferrule process, the ferrule 5 is installed in the plate material 4 by accommodating the surrounding portion 5a in the insertion hole 4a.

そして、図２ｃに示すように、鋼材２に対し板材４を添接する（ステップＳ３）。つまり、この溶接方法は、鋼材２と板材４の間に溶接空間Ｗが設けられ、かつ、該溶接空間Ｗ内にフェルール５が位置するように、鋼材２に対し板材４を添設する板材添設工程を有する。なお、板材添設工程においては、当接部５ｂが鋼材２に当接するように板材４を添接する。 Then, as shown in FIG. 2c, the plate material 4 is attached to the steel material 2 (step S3). In other words, this welding method includes a plate material attachment process in which the plate material 4 is attached to the steel material 2 so that a welding space W is provided between the steel material 2 and the plate material 4 and the ferrule 5 is positioned within the welding space W. In the plate material attachment process, the plate material 4 is attached so that the abutment portion 5b abuts against the steel material 2.

そうしたら、図２ｄに示すように、挿通孔４ａに耐火耐熱絶縁材６を設置する（ステップＳ４）。つまり、この溶接方法は、挿通孔４ａに耐火耐熱絶縁材６を設置する耐火耐熱絶縁材設置工程を有する。 Then, as shown in FIG. 2d, a fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 is placed in the insertion hole 4a (step S4). In other words, this welding method includes a fire-resistant and heat-resistant insulating material placement step of placing the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 in the insertion hole 4a.

なお、本実施形態のように上方向（天井）に向かってスタッドボルト３を溶接する場合には、挿入孔４ａから耐火耐熱絶縁材６が落下してしまうおそれがある。このような場合には、例えば、耐火耐熱絶縁材６を固定する方法や、先にスタッドボルト３に耐火耐熱絶縁材６を挿通させ、棒材挿入工程において、耐火耐熱絶縁材設置工程を行う方法等により、耐火耐熱絶縁材６の落下を抑制することができる。 When welding the stud bolt 3 upward (towards the ceiling) as in this embodiment, there is a risk that the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 will fall out of the insertion hole 4a. In such a case, it is possible to prevent the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 from falling out by, for example, fixing the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 or inserting the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 into the stud bolt 3 first and then performing a fire-resistant and heat-resistant insulating material installation process during the rod insertion process.

最後に、図１の上図に示すように、スタッドボルト３を耐火耐熱絶縁材６、挿通孔４ａ、フェルール５に挿入し、溶接空間Ｗにガスを封入してスタッド溶接を行う（ステップＳ５）。つまり、この溶接方法は、スタッドボルト３を挿通孔４ａ及びフェルール５に挿入する棒材挿入工程と、スタッドボルト３の先端３ａの部分にフェルール５が設けられ、かつ、スタッドボルト３と挿通孔４ａの間隔が耐火耐熱絶縁材６で充填された状態において、鋼材２にスタッドボルト３の先端３ａを溶接する棒材溶接工程と、を有する。 Finally, as shown in the upper diagram of Figure 1, the stud bolt 3 is inserted into the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6, the insertion hole 4a, and the ferrule 5, and gas is sealed in the welding space W to perform stud welding (step S5). In other words, this welding method includes a bar insertion process in which the stud bolt 3 is inserted into the insertion hole 4a and the ferrule 5, and a bar welding process in which the tip 3a of the stud bolt 3 is welded to the steel material 2 with the ferrule 5 provided at the tip 3a of the stud bolt 3 and the space between the stud bolt 3 and the insertion hole 4a filled with the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6.

そして、棒材溶接工程においては、ガス封入孔７からガスを封入するガス封入工程をさらに有し、溶接空間Ｗ内にガスが封入された状態で、鋼材２にスタッドボルト３の先端３ａをスタッド溶接する。また、棒材溶接工程においては、スタッドボルト３を囲繞部５ａが囲繞した状態において鋼材２にスタッドボルト３の先端３ａを溶接する。 The bar welding process further includes a gas filling process in which gas is filled from the gas filling hole 7, and the tip 3a of the stud bolt 3 is stud welded to the steel material 2 while the gas is filled in the welding space W. In addition, in the bar welding process, the tip 3a of the stud bolt 3 is welded to the steel material 2 while the surrounding portion 5a surrounds the stud bolt 3.

＜＜＜溶接構造１の有効性について＞＞＞
上述したように、本実施形態に係る溶接構造１は、鋼材２と、鋼材２との間に溶接空間Ｗを有して添設されている板材４と、鋼材２に先端３ａが溶接されているスタッドボルト３と、スタッドボルト３の先端３ａの部分に設けられているフェルール５と、を有する溶接構造１であって、鋼材２と板材４の間において溶接空間Ｗを閉塞する閉塞部を有し、板材４は、スタッドボルト３を挿通するスタッドボルト３より広径の挿通孔４ａを有し、スタッドボルト３と挿通孔４ａの間隙が耐火耐熱絶縁材６で充填されていることとした。そのため、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を抑制することが可能となる。 <<<<Effectiveness of Welded Structure 1>>>
As described above, the welded structure 1 according to this embodiment is a welded structure 1 having a steel material 2, a plate material 4 affixed to the steel material 2 with a weld space W therebetween, a stud bolt 3 with a tip 3a welded to the steel material 2, and a ferrule 5 provided at the tip 3a of the stud bolt 3, and has a closing portion that closes the weld space W between the steel material 2 and the plate material 4, the plate material 4 has an insertion hole 4a with a diameter larger than that of the stud bolt 3, through which the stud bolt 3 is inserted, and the gap between the stud bolt 3 and the insertion hole 4a is filled with a fire-resistant and heat-resistant insulating material 6. This makes it possible to suppress the diffusion of sparks, odors, dust, etc. that are generated during welding.

鋼構造物の補強を行う場合は、一般的に溶接作業が行われる。そして、作業現場において溶接作業を行うと、火花、臭気、粉塵等が発生するので、火花による火事の発生、臭気による第三者等への異臭トラブル、粉塵による健康被害等を招くおそれがある。 Welding work is generally performed when reinforcing steel structures. Furthermore, welding work at a work site generates sparks, odors, dust, etc., which can lead to fires caused by sparks, odor problems for third parties, and health damage caused by dust.

これに対し、本実施形態に係る溶接構造１は、溶接空間Ｗを閉塞する閉塞部と、スタッドボルト３と挿通孔４ａの間隙を埋める耐火耐熱絶縁材６と、によって、溶接空間Ｗが閉塞空間となり、さらにフェルールが設置されることで、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を抑制することが可能となる。 In contrast, the welding structure 1 according to this embodiment has a blocking portion that blocks the welding space W, and a fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 that fills the gap between the stud bolt 3 and the insertion hole 4a, making the welding space W a blocked space. Furthermore, the installation of a ferrule makes it possible to suppress the diffusion of sparks, odors, dust, and the like that are generated during welding.

また、本実施形態に係る溶接構造１では、ボルトをアーク方式によってスタッド溶接している。これは、例えば、コンデンサ方式による径が小さいボルトをスタッド溶接するよりも、放電時に使用される電流が大きく、且つ、溶接時間も長い。つまり、溶接の際の火花等が激しく発生するので、発生する火花等の拡散を抑制する有効性が高いといえる。 In addition, in the welding structure 1 according to this embodiment, the bolts are stud welded using an arc method. This requires a larger current to be discharged and a longer welding time than, for example, stud welding a small-diameter bolt using a capacitor method. In other words, since sparks and the like are generated violently during welding, it can be said that this method is highly effective in suppressing the diffusion of generated sparks and the like.

加えて、本実施形態のように、鋼材２の下面にスタッドボルト３をスタッド溶接するような上方（天井）においてスタッド溶接するような場合は、下方（地面）においてスタッド溶接する場合よりも、より火花等が拡散しやすい。つまり、溶接の際の火花等が拡散しやすいので、火花等の拡散を抑制する有効性が高いといえる。 In addition, in the case of stud welding above (on the ceiling) such as stud welding the stud bolt 3 to the underside of the steel material 2 as in this embodiment, sparks and the like are more likely to spread than when stud welding is performed below (on the ground). In other words, since sparks and the like during welding are more likely to spread, it can be said that the effectiveness of suppressing the spread of sparks and the like is high.

また、本実施形態に係る溶接構造１では、フェルール５は、スタッドボルト３を囲繞して挿通孔４ａに収容されている囲繞部５ａと、囲繞部５ａより広径であり、囲繞部５ａに接続され、鋼材２に当接する当接部５ｂと、を有することとした。 In addition, in the welding structure 1 according to this embodiment, the ferrule 5 has a surrounding portion 5a that surrounds the stud bolt 3 and is housed in the insertion hole 4a, and a contact portion 5b that is wider in diameter than the surrounding portion 5a, is connected to the surrounding portion 5a, and contacts the steel material 2.

そして、これにより、囲繞部５ａが挿通孔４ａに収容されているので、収容されていない場合に比べて、フェルール５の位置がずれにくくなり、フェルール５が囲繞しているスタッドボルト３位置もずれにくくなるので、溶接位置のずれを抑制することができる。 As a result, because the surrounding portion 5a is housed in the insertion hole 4a, the position of the ferrule 5 is less likely to shift compared to when it is not housed therein, and the position of the stud bolt 3 surrounded by the ferrule 5 is also less likely to shift, so it is possible to prevent the welding position from shifting.

また、本実施形態に係る溶接構造１では、スタッドボルト３は、鋼材２にスタッド溶接されており、板材４は、ガスを封入するためのガス封入孔７を有することとした。そして、これにより、溶接の際に希ガス等を溶接空間Ｗに封入できるので、溶接の品質低下を抑制することができる。 In addition, in the welding structure 1 according to this embodiment, the stud bolt 3 is stud-welded to the steel material 2, and the plate material 4 has a gas filling hole 7 for filling with gas. This allows rare gases or the like to be filled into the welding space W during welding, thereby preventing deterioration in the quality of the weld.

また、本実施形態に係る溶接構造１の溶接方法では、スタッドボルト３を挿通させるスタッドボルト３より広径の挿通孔４ａを板材４に形成する挿通孔形成工程と、フェルール５を板材４に設置するフェルール設置工程と、鋼材２と板材４の間に溶接空間Ｗが設けられ、かつ、該溶接空間Ｗ内にフェルール５が位置するように、鋼材２に対し板材４を添設する板材添設工程と、鋼材２と板材４の間において溶接空間Ｗを閉塞する閉塞部を形成する閉塞部形成工程と、挿通孔４ａに耐火耐熱絶縁材６を設置する耐火耐熱絶縁材設置工程と、スタッドボルト３を挿通孔４ａ及びフェルール５に挿入する棒材挿入工程と、スタッドボルト３の先端３ａの部分にフェルール５が設けられ、かつ、スタッドボルト３と挿通孔４ａの間隔が耐火耐熱絶縁材６で充填された状態において、鋼材２にスタッドボルト３の先端３ａを溶接する棒材溶接工程と、を有することとした。 In addition, the welding method for the welded structure 1 according to this embodiment includes a through hole forming step of forming a through hole 4a in the plate material 4, the through hole 4a being wider than the stud bolt 3 and through which the stud bolt 3 is inserted, a ferrule installation step of installing the ferrule 5 in the plate material 4, a plate material attachment step of attaching the plate material 4 to the steel material 2 so that a welding space W is provided between the steel material 2 and the plate material 4 and the ferrule 5 is located within the welding space W, a blocking portion forming step of forming a blocking portion that blocks the welding space W between the steel material 2 and the plate material 4, a fire-resistant and heat-resistant insulating material installation step of installing a fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 in the through hole 4a, a rod insertion step of inserting the stud bolt 3 into the through hole 4a and the ferrule 5, and a rod welding step of welding the tip 3a of the stud bolt 3 to the steel material 2 with the ferrule 5 provided at the tip 3a of the stud bolt 3 and the space between the stud bolt 3 and the through hole 4a filled with the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6.

そして、これにより、溶接空間Ｗを閉塞する閉塞部と、スタッドボルト３と挿通孔４ａの間隙を埋める耐火耐熱絶縁材６と、によって、溶接空間Ｗが閉塞空間となり、さらにフェルール５が設置されていることで、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を抑制することが可能となる。 As a result, the welding space W becomes a closed space due to the blocking portion that blocks the welding space W and the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 that fills the gap between the stud bolt 3 and the insertion hole 4a, and the installation of the ferrule 5 makes it possible to suppress the diffusion of sparks, odors, dust, etc. that are generated during welding.

また、本実施形態に係る溶接構造１の溶接方法では、フェルール５は、囲繞部５ａと囲繞部５ａより広径であり囲繞部５ａに接続されている当接部５ｂとを備え、フェルール設置工程においては、囲繞部５ａを挿通孔４ａに収容することにより、フェルール５を板材４に設置し、板材添設工程においては、当接部５ｂが鋼材２に当接するように板材４を添接し、棒材溶接工程においては、スタッドボルト３を囲繞部５ａが囲繞した状態において鋼材２にスタッドボルト３の先端３ａを溶接することとした。 In addition, in the welding method of the welded structure 1 according to this embodiment, the ferrule 5 has a surrounding portion 5a and a contact portion 5b that is wider than the surrounding portion 5a and is connected to the surrounding portion 5a. In the ferrule installation process, the surrounding portion 5a is accommodated in the insertion hole 4a to install the ferrule 5 on the plate material 4. In the plate material attachment process, the plate material 4 is attached so that the contact portion 5b contacts the steel material 2. In the bar welding process, the tip 3a of the stud bolt 3 is welded to the steel material 2 with the surrounding portion 5a surrounding the stud bolt 3.

そして、これにより、囲繞部５ａが挿通孔４ａに収容されているので、収容されていない場合に比べて、フェルール５の位置がずれにくくなり、フェルール５が囲繞しているスタッドボルト３の位置もずれにくくなるので、溶接位置のずれを抑制することができる。 As a result, because the surrounding portion 5a is housed in the insertion hole 4a, the position of the ferrule 5 is less likely to shift compared to when it is not housed therein, and the position of the stud bolt 3 surrounded by the ferrule 5 is also less likely to shift, so it is possible to prevent the welding position from shifting.

また、本実施形態に係る溶接構造１の溶接方法では、ガスを封入するためのガス封入孔７を板材４に形成するガス封入孔形成工程と、ガス封入孔７からガスを封入するガス封入工程をさらに有し、棒材溶接工程においては、溶接空間Ｗ内にガスが封入された状態で、鋼材２にスタッドボルト３の先端３ａをスタッド溶接することとした。 The welding method for the welded structure 1 according to this embodiment further includes a gas filling hole forming process for forming a gas filling hole 7 in the plate material 4 for filling the gas, and a gas filling process for filling the gas through the gas filling hole 7. In the bar welding process, the tip 3a of the stud bolt 3 is stud welded to the steel material 2 with gas filled in the welding space W.

そして、これにより、溶接の際に希ガス等を溶接空間Ｗに封入できるので、溶接の品質低下を抑制することができる。 This allows rare gases, etc. to be sealed in the welding space W during welding, preventing deterioration of the welding quality.

＜＜＜変形例について＞＞＞
次に、本実施形態の変形例の一例を説明する。図４は、変形例の溶接構造１０の概略断面図である。図４に示すように、変形例の溶接構造１０においては、板材４の代わりに耐火材１１と板材１２が用いられている。さらに、耐火耐熱絶縁材６の代わりにフェルール５が用いられている。 <<<<About Modifications>>>
Next, an example of a modification of this embodiment will be described. Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a modified welded structure 10. As shown in Fig. 4, in the modified welded structure 10, a fire-resistant material 11 and a plate material 12 are used instead of the plate material 4. Furthermore, a ferrule 5 is used instead of the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6.

溶接構造１０においては、板材１２が凹形状ではなく平板となっており、板材４において突出部（閉塞部）としていた部分に耐火材１１が用いられている。つまり、耐火材１１は、閉塞部であって、板材１２の外周部の全周に設けられており、鋼材２と板材１２の間において溶接空間Ｗを閉塞する。なお、耐火材１１の一例としては、積水化学工業株式会社フィブロック（登録商標）を挙げることができ、例えば、上述した板材添設工程において、閉塞部を形成することができる。 In the welded structure 10, the plate 12 is flat rather than concave, and the fireproof material 11 is used in the portion that was the protrusion (blocking portion) in the plate 4. In other words, the fireproof material 11 is a blocking portion that is provided around the entire outer periphery of the plate 12, and blocks the weld space W between the steel material 2 and the plate 12. One example of the fireproof material 11 is Sekisui Chemical Co., Ltd.'s FiBlock (registered trademark), and the blocking portion can be formed, for example, in the plate attachment process described above.

また、溶接構造１０ではフェルール５が２つ用いられている。一方は、本実施形態と同じ使われ方をしており、他方は、板材１２の下側における耐火耐熱絶縁材６の代わりとして、板材１２とスタッドボルト３の間隙に囲繞部５ａが収容（充填）されている。つまり、フェルール５は、耐火、耐熱、絶縁材料なので、耐火耐熱絶縁材６の代わりとして変形例では用いられている。また、その他にも、耐火耐熱絶縁材６の代わりとして耐火パテ等を用いて板材１２とスタッドボルト３の間隙を埋める方法等も用いることができる。 In addition, two ferrules 5 are used in the welded structure 10. One is used in the same way as in this embodiment, and the other has a surrounding portion 5a accommodated (filled) in the gap between the plate material 12 and the stud bolt 3 as a substitute for the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 on the underside of the plate material 12. In other words, since the ferrule 5 is a fire-resistant, heat-resistant, insulating material, it is used in the modified example as a substitute for the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6. In addition, a method of filling the gap between the plate material 12 and the stud bolt 3 using fire-resistant putty or the like as a substitute for the fire-resistant and heat-resistant insulating material 6 can also be used.

＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。 ===Other embodiments===
The above-mentioned embodiment is for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. The present invention can be modified or improved without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that the present invention includes equivalents thereof.

また、上記実施形態では、板材４は平面視で略矩形状であったが、これに限るものではなく、例えば、略円形状であってもよい。 In addition, in the above embodiment, the plate material 4 is approximately rectangular in plan view, but this is not limited thereto and may be, for example, approximately circular.

また、上記実施形態では、希ガス等を溶接空間Ｗに封入して溶接を行ったが、これに限るものではなく、希ガス等を封入しなくてもよい。この場合、ガス封入孔７とホース８は必要ないので設けなくてよい。 In the above embodiment, welding is performed by sealing a rare gas or the like in the welding space W, but this is not limited to this, and it is not necessary to seal a rare gas or the like. In this case, the gas sealing hole 7 and hose 8 are not necessary and therefore do not need to be provided.

１溶接構造、２鋼材、３スタッドボルト（棒材）、３ａ先端、４板材、
４ａ挿通孔、５フェルール、５ａ囲繞部、５ｂ当接部、６耐火耐熱絶縁材、
７ガス封入孔、８ホース、９ガス吸引孔、９ａ耐熱フィルター、
１０溶接構造、１１耐火材（閉塞部）、１２板材、Ｗ溶接空間、
1 Welded structure, 2 Steel material, 3 Stud bolt (bar material), 3a Tip, 4 Plate material,
4a: insertion hole, 5: ferrule, 5a: surrounding portion, 5b: abutment portion, 6: fire-resistant and heat-resistant insulating material,
7 Gas filling hole, 8 Hose, 9 Gas suction hole, 9a Heat resistant filter,
10 Welded structure, 11 Fireproof material (closing portion), 12 Plate material, W Welded space,

Claims

Steel and
A plate material is attached to the steel material with a welding space therebetween;
A bar material having a tip welded to the steel material;
a ferrule provided at the tip portion of the bar;
A welded structure having
a closing portion that closes the welding space between the steel material and the plate material,
the plate material has an insertion hole having a diameter larger than that of the bar material, through which the bar material is inserted;
A gap between the rod and the insertion hole is filled with a fire-resistant and heat-resistant insulating material ,
the fire-resistant and heat-resistant insulating material has an outer diameter portion smaller than the insertion hole, and an outer diameter portion connected to the smaller outer diameter portion and larger than the insertion hole,
A welded structure, characterized in that the small outer diameter portion is inserted into the insertion hole and the large outer diameter portion abuts against the plate material .

2. The welded structure according to claim 1,
The ferrule is
a surrounding portion that surrounds the bar and is accommodated in the insertion hole;
a contact portion having a diameter larger than that of the surrounding portion, connected to the surrounding portion, and contacting the steel material;
A welded structure comprising:

The welded structure according to claim 1 or 2,
The bar is stud welded to the steel material;
A welded structure characterized in that the plate material has a gas filling hole for filling a gas therein.

a through-hole forming step of forming an insertion hole in a plate material, the through-hole having a diameter larger than that of the bar material and through which the bar material is inserted;
a ferrule installation step of installing a ferrule on the plate material;
a plate material attachment step of attaching the plate material to the steel material such that a welding space is provided between the steel material and the plate material and a ferrule is positioned within the welding space;
a closing portion forming process for forming a closing portion that closes the welding space between the steel material and the plate material;
a fire-resistant and heat-resistant insulating material installation step of installing a fire-resistant and heat-resistant insulating material in the insertion hole;
a rod inserting step of inserting the rod into the insertion hole and the ferrule;
a bar welding process for welding the tip of the bar to the steel material in a state in which the ferrule is provided at the tip of the bar and the gap between the bar and the insertion hole is filled with the fire-resistant and heat-resistant insulating material;
having
the fire-resistant and heat-resistant insulating material has an outer diameter portion smaller than the insertion hole, and an outer diameter portion connected to the smaller outer diameter portion and larger than the insertion hole,
A welding method, characterized in that the small outer diameter portion is inserted into the insertion hole and the large outer diameter portion is in contact with the plate material .

The welding method according to claim 4,
The ferrule includes a surrounding portion and a contact portion having a larger diameter than the surrounding portion and connected to the surrounding portion,
In the ferrule installation step, the surrounding portion is received in the insertion hole, thereby installing the ferrule on the plate material,
In the plate material attachment step, the plate material is attached so that the abutment portion abuts against the steel material,
The welding method is characterized in that, in the bar welding step, the tip of the bar is welded to the steel material in a state in which the surrounding portion surrounds the bar.

The welding method according to claim 4 or 5,
The method further includes a gas filling hole forming step of forming a gas filling hole in the plate material for filling a gas, and a gas filling step of filling a gas through the gas filling hole,
The welding method is characterized in that, in the bar welding step, the tip of the bar is stud-welded to the steel material with gas sealed in the welding space.