11月も半ば。
これから北日本を中心に、朝の気温が0℃を割る日が増えていく。
12月から2月にかけて、鉄骨の建方・現場溶接・高力ボルトの本締めは、寒さと雪の中で進むことになる。
冬の鉄骨工事で怖いのは、
見た目では分からない不具合が残ることだ。
溶接の割れ、ボルトの軸力不足。
どちらも、仕上げで覆われたら見えなくなる。
👉 判断の基準になるのは、「−5℃」と「0℃」という2本の線である。
本誌は11月10日、アンカーボルトの記事で冬の建方に触れた。
今回はその先、柱・梁の接合部と、そこに付く下地金物までを整理する。
現場溶接は「−5℃未満」で止め、「−5〜5℃」は温めて溶接する
鉄骨の現場溶接には、気温による線引きがある。
例えば、自治体が発注した改修工事の構造特記仕様書には、次のように書かれている (郡上市 工事図面・構造特記仕様書)。
- ・気温が−5℃を下回る場合は、溶接を行わない
- ・気温が−5℃〜5℃の場合は、溶接部から100mmの範囲の母材を適切に加熱すれば溶接できる
✔ 「−5℃〜5℃は加熱」「−5℃を下回ったら中止」が一つの目安になる。
ただし、条件の細部（技能者の資格など）は物件ごとの特記仕様書で異なる。
必ず、その現場の仕様書と施工要領書で確認する。
気温は「朝の何時に、どこで測るか」で変わる。
日陰の北面、風の通る高所は、地上の温度計より低いことがある。
👉 測定場所と時刻を要領書で決めておくのが、手戻りを防ぐ第一歩だ。
予熱の目的は「低温割れ」を防ぐこと
なぜ寒いと溶接が難しいのか。
鋼材が冷えていると、溶接後の冷却が速くなる。
すると、溶接部に入った水素が抜けにくく、熱影響部も硬くなりやすい。
水素・硬さ・溶接応力が重なると、低温割れが起きやすくなる。
日本建設業連合会の鉄骨工事Q&Aは、「工場溶接 予熱」の項で、予熱の一般的な目的を次のように説明している (日建連 鉄骨工事Q&A)。
- ・予熱は溶接後の冷却を遅くし、拡散性水素の放出を促す
- ・熱影響部の硬さと溶接応力を下げる
- ・加熱範囲は、溶接線から約100mmの範囲
- ・予熱温度は鋼種・板厚・溶接法によって決まり、指針では50℃・80℃・100℃といった標準値が示されている（適用は指針の表と注記で確認する）
冬にもう一つ気を付けたいのが、開先の中の水分だ。
同Q&Aは、気温が低いとバーナ加熱の燃焼ガスから水蒸気が生じ、溶接に悪影響を与えることがあるとして、開先内の水分が蒸発するまで加熱する必要があるとしている。
✔ 霜・結露・前夜の雪が残る朝は、「温めたつもり」が一番危ない。
パス間温度の管理にも注意したい。
示温塗料は変色の長さで「熱の総量」を見るもので、各パスの温度確認には向かない。
各パスは温度計や温度チョークで確認する (日建連 鉄骨工事Q&A)。
また、現場溶接は風の影響を受けやすい。
冬の季節風が吹く高所では、不燃性の養生シートで溶接足場や建物外周を囲う防風対策が欠かせない (日建連 鉄骨工事Q&A)。
高力ボルトは「0℃」が境目──凍った継手は締めない
高力ボルトにも温度の線がある。
日建連の鉄骨工事Q&Aは、寒冷地で冬に本締めをする場合の注意点を次のように整理している (日建連 鉄骨工事Q&A)。
- ・常時氷点下の場合は、高力ボルトの使用範囲「0℃〜60℃」を外れるため、本締めは原則中止する
- ・工程上、氷点下での締付けが避けられないなら、事前に氷点下での導入張力確認試験を行うことが望ましい
- ・外気温が0℃以上でも、スプライスプレートの中で溶けた水が再凍結していることがある。本締め前に、プレートと母材の間が凍っていないか確認する
- ・さらさらの粉雪なら、払ってから翌日に本締めできる。雪が多い場合や雨が凍った場合は、摩擦面に水分が残るので問題になる
👉 摩擦接合は、摩擦面の状態そのものが性能だ。
氷や水が挟まれば、ボルトが規定どおり締まっても、設計どおりの耐力が出ない恐れがある。
濡れたボルトは使わない──トルク係数が変わる
冬の現場は、雪や冷たい雨にも見舞われる。
トルシア形高力ボルトは、雨や雪で水分が付くとトルク係数値が変わり、適正な締付け軸力が保証されない恐れがある (日建連 鉄骨工事Q&A)。
- ・挿入済みで締付け途中のボルト群は、できるだけ速やかに締め終える
- ・一次締めで止まっているボルトは、ねじ部に雨水が入らないようにし、天候回復後に本締めする
- ・締付けできない場合は、シート等で継手部の水濡れを防ぐ
- ・保管中に濡れたおそれのあるボルトは、乾かしても使わない
トルシア形高力ボルトは、所定の締付けトルクに達するとピンテールが破断する仕組みだ。
締付けトルクの精度は良いが、保管状況や降雨でトルク係数が変われば、導入される張力も変わる (日建連 鉄骨工事Q&A)。
✔ 「ピンテールが切れたから大丈夫」ではない。箱の保管と、雨・雪の日の段取りまで含めて品質だ。
下地金物の「ちょい溶接」こそ冬に気を付ける
金属建材の業者にとって身近なのは、外装・内装の下地金物やファスナーを鉄骨に溶接する作業だろう。
日建連のQ&Aは、仕上工事や設備工事に付随する現場溶接について、次の点を挙げている (日建連 鉄骨工事Q&A)。
- ・ショートビードや溶接欠陥は、構造体の性能を損なう原因になる
- ・公共建築工事標準仕様書（平成28年版）を引き、最小ビード長さの遵守と、必要に応じた予熱などを求めている
- ・大梁端部、冷間成形角形鋼管のコーナー部など、塑性化しうる部位への溶接は避けることが望ましい
- ・やむを得ない場合は、工場で捨てプレートを付ける等の計画を立て、設計者・工事監理者の承認を得る
| 板厚 | 手溶接・半自動溶接 | 自動溶接 |
|---|---|---|
| 6mm以下 | 30mm | 50mm |
| 6mm超 | 40mm | 70mm |
（組立溶接の最小ビード長さ。日建連 鉄骨工事Q&Aが引用する公共建築工事標準仕様書（平成28年版）の値）
短いビードは入熱が小さく、冷えるのも速い。
寒い朝の「ちょっと仮付け」こそ、施工条件の管理を省かないようにしたい。
👉 捨てプレートやボルト留めのファスナーを工場段階で計画しておけば、冬の現場溶接そのものを減らせる。
冬の段取りチェックリスト
| 項目 | 確認すること |
|---|---|
| 気温の測り方 | 測定場所・時刻・記録者を要領書で決める |
| 現場溶接 | −5℃未満は中止、−5〜5℃は100mm範囲を加熱（特記仕様書で確認） |
| 開先・母材 | 霜・結露・雪を除去し、水分が飛ぶまで加熱 |
| 風 | 不燃性シートで防風養生 |
| 高力ボルト | 常時氷点下では本締めを原則中止、継手内の再凍結を確認 |
| ボルトの保管 | 濡らさない。濡れたおそれのあるものは使わない |
| 下地金物 | 最小ビード長さ、溶接禁止部位、捨てプレートの事前計画 |
まとめ
冬の鉄骨工事は、「−5℃」と「0℃」で判断が分かれる。
- ・現場溶接は、−5℃未満で中止、−5〜5℃は100mmの範囲を加熱して行う
- ・予熱の目的は低温割れの防止。開先の水分を飛ばすまで温める
- ・高力ボルトは0℃〜60℃が使用範囲。常時氷点下での本締めは原則中止し、継手の凍結も確認する
- ・濡れたボルトは使わない。トルシア形でも軸力は保管と天候に左右される
- ・下地金物の現場溶接は、最小ビード長さと溶接禁止部位を守り、できれば工場段階で逃がす
✔ 寒さで工程が止まるのはつらい。
だが、冬の不具合は春には見えなくなる。
👉 止める基準を先に決めておくことが、工程も品質も守る近道である。
出典
- 鉄骨工事Q&A B-2-20「高力ボルト接合 低温下」（日本建設業連合会 鉄骨専門部会、2024年7月1日）
- 鉄骨工事Q&A B-2-13「高力ボルト接合 降雨時」（日本建設業連合会 鉄骨専門部会、2011年7月1日制定・2024年7月1日の記載あり）
- 鉄骨工事Q&A B-2-12「高力ボルト接合 トルクチェック」（日本建設業連合会 鉄骨専門部会、2016年7月1日）
- 鉄骨工事Q&A A-3-17「工場溶接 予熱」（日本建設業連合会 鉄骨専門部会、2019年4月1日改訂）
- 鉄骨工事Q&A B-3-12「工事現場溶接 示温塗料」（日本建設業連合会 鉄骨専門部会、2016年7月1日）
- 鉄骨工事Q&A B-3-13「工事現場溶接 溶接禁止範囲」（日本建設業連合会 鉄骨専門部会、2019年4月1日）
- 鉄骨工事Q&A B編（B-3-9「工事現場溶接 風養生」ほか）（日本建設業連合会 鉄骨専門部会、2023年版）
- 八幡中学校屋内運動場耐震補強改修工事 構造特記仕様書（郡上市、2012年3月）
