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親子フィラーとは?役割、厚み、種類、施工方法、注意点など

  • 親子フィラーってなに?
  • 「親」と「子」って何が違うの?
  • 厚みはどう決めるの?
  • 普通のフィラーと何が違うの?
  • 高力ボルト接合でなぜ必要?
  • 施工管理として何を見ればいい?

上記の様な悩みを解決します。

「親子フィラー」は鉄骨の高力ボルト接合で、スプライスプレートと母材の間にできる隙間を埋めるために使う「親フィラー+子フィラー」の2枚1組の充填板のことです。フィラーの厚み調整を1枚で行わず、2枚に分けて公差吸収する考え方で、鉄骨工事の本接合品質を支える地味だが重要な部材です。親子の使い分け・選定基準・施工順序を押さえないと、本接合検査で指摘を受けて手戻りになります。

なるべく分かりやすい表現で記事をまとめていくので、初心者の方にも理解しやすい内容になっているかなと思います。

それではいってみましょう!

目次

親子フィラーとは?

親子フィラーとは、結論「鉄骨の高力ボルト接合で、スプライスプレートと母材の隙間を埋める『親フィラー+子フィラー』の2枚1組の充填板」のことです。

「フィラー(filler)」は「埋め物・充填材」を指す英語で、鉄骨フランジやウェブの板厚差で生じるスプライスプレートとの隙間にスポッと挟み込んで使います。親(厚いほう)+子(薄いほう)の2枚を組み合わせて目的の厚みを作るので、現場では「親子フィラー」と呼ばれているわけです。

→ ざっくり、「鉄骨母材の板厚公差で出る段差を、親+子の2枚の薄板で埋める」のが親子フィラー、というイメージです。

基本仕様と「親子」の理由

親子フィラーの基本仕様は、形態がスプライスプレートと同じ穴位置をもつ薄板2枚、材質が母材と同等の鋼材(一般にSS400・SN材)、構成は親フィラー(厚いほう)+子フィラー(薄いほう)=必要厚み、使用箇所が鉄骨梁・柱の高力ボルト接合(フランジ・ウェブ)、取付けはスプライスプレートとボルトで一緒に共締め、というあたり。

「親子」と呼ぶのは、フィラー1枚でなく2枚1組で1つの厚みを作る、厚いほう=親(おや)フィラー、薄いほう=子(こ)フィラー、「親と子の合算厚み」で公差を吸収するイメージ、という構造から。フィラー1枚で大きな厚みを作ると製作・在庫の自由度が落ちるので、親(2mm・3mm等の代表厚み)+子(0.5mm・1mm等の微調整)で汎用化、工場・現場でフィラーをパーツ的に組み合わせて使える、というのが親子方式の利点です。

必要な理由とスプライスプレートとの関係

親子フィラーが必要になる理由は、鉄骨製作の段階でフランジ・ウェブの板厚に公差が生じる、母材どうしを突き合わせたとき板厚差で段差が出る、スプライスプレートで挟むと段差ぶんだけ隙間ができる、そのままだと摩擦力が伝わらず本接合できない、隙間をフィラーで埋めてスプライスプレートを密着させる必要がある、という流れ。

鉄骨高力ボルト接合の流れの中での親子フィラーは、鉄骨製作工場で母材を製作 → 板厚の計測で隙間を予測 → 必要に応じて親子フィラーを製作 → 鉄骨建方で部材を建てる → スプライスプレートを取付け、フィラーを挟み込む → 高力ボルトで仮締め→本締め → 本接合検査でフィラー含めた接合状態を確認、という位置づけ。

混同しやすい用語として、シムプレート(機械分野の隙間調整板で鉄骨でも「シム」と呼ぶ場合あり)、インフィルプレート(海外の用語で用途は近い)があり、親子フィラーは日本の鉄骨工事でフィラーの厚み調整を2枚で行う呼び方、用語は異なるが機能は同じ「隙間埋め板」、という整理。

スプライスプレートは鉄骨の継手を覆う添え板、親子フィラーはスプライスプレート裏側の隙間を埋める、スプライスプレート+親子フィラー+母材を1セットで高力ボルト接合、という関係です。

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親子フィラーの役割

親子フィラーの役割を整理します。摩擦接合面の密着確保と公差の吸収がメインです。

公差吸収と摩擦接合面の確保

最大の役割は板厚公差の吸収で、鉄骨母材のフランジ・ウェブの板厚はJIS規格で±0.3〜0.7mm程度の許容公差を持ち、スプライスプレートとの段差ぶんを親子フィラーで埋めます。

高力ボルト接合はボルト軸力で母材を圧着して摩擦伝達する方式なので、隙間があると摩擦が伝わらず設計通りの耐力が出ません。フィラーで全面密着を確保するのが大前提です。

平行保持・軸力均等化・現場調整・検査合格

スプライスプレートの平行保持として、段差ぶんだけプレートが斜めになるのを防ぐ、平行が崩れるとボルト穴が偏って入らない、フィラーで平行・水平を整える、という機能。高力ボルト軸力の均等化として、段差や隙間があるとボルトに不均等な軸力がかかる、一部のボルトが過大荷重を受けて緩みリスク、フィラーで均等化=設計通りの軸力分布、という効果もあります。

現場調整の柔軟性では、親フィラーは標準厚みで在庫、子フィラーは微調整厚みで在庫、現場で組み合わせを変えるだけで目的厚みが作れる、フィラーごと専用製作する手間が省ける、というメリット。本接合検査の合格確保として、本接合検査でスプライスプレートの密着・隙間を確認、フィラー不足の隙間があると指摘・是正、親子フィラー適用で段差ゼロが原則、というのが運用です。

接合部耐力の信頼性確保

高力ボルト摩擦接合は面の状態が耐力を左右するので、フィラーがないと実際の耐力<設計耐力になりかねません。親子フィラーは設計通りの耐力を担保する縁の下の力持ち、という位置づけです。母材の板厚が完全に同じ=段差なしならフィラー不要ですが、実際には計測値で必要判定するのが原則です。

役割を表で整理すると次のようになります。

役割 具体的な機能
板厚公差の吸収 ±0.3〜0.7mmの公差を埋める
摩擦接合面の確保 全面密着で摩擦伝達
平行保持 スプライスプレートの平行確保
軸力の均等化 ボルト軸力の不均等を防ぐ
現場調整の柔軟性 親子組合せで自由度確保
検査合格 本接合検査の段差ゼロ

→ 親子フィラーは「鉄骨高力ボルト接合の品質を支える縁の下の力持ち」ですね。

親子フィラーの厚みと種類

親子フィラーの厚み・種類を整理します。標準的な組合せと選定の考え方を押さえておきましょう。

親フィラー・子フィラーの厚み

親フィラーの代表的な厚みは、1mm・2mm・3mm・4mm・5mm・6mm・7mm。「親」はある程度の厚みを持つ標準在庫で、現場で取り回しやすいサイズが選ばれます。子フィラーの代表的な厚みは、0.5mm・1mm・1.5mm・2mm。「子」は微調整用の薄板で、親フィラーで埋まらない端数を吸収します。

組合せ例

親子の組合せ例を表で整理しておきます。

必要厚み 親フィラー 子フィラー 合計
2mm 2mm 2mm
2.5mm 2mm 0.5mm 2.5mm
3mm 3mm 3mm
3.5mm 3mm 0.5mm 3.5mm
4mm 3mm 1mm 4mm
4.5mm 3mm 1.5mm 4.5mm
5mm 4mm 1mm 5mm
6mm 5mm 1mm 6mm
7mm 6mm 1mm 7mm

材質・形状・寸法

フィラー材質は、SS400(一般構造用鋼、汎用的)、SN400・SN490(建築構造用鋼、母材と整合させる場合)、というラインアップ。母材と同等以上の鋼種を使うのが原則です。形状はスプライスプレートと同等のボルト穴配置、端部はスプライスプレートよりやや小さくしてもOK、角は面取り(バリ取り・引っ掛かり防止)、というあたり。幅・長さはスプライスプレートのボルト群を覆える範囲、母材幅以下、「ボルト穴がフィラーから外れない」のが必須条件です。

フランジ用とウェブ用(梁の腹)は形状が異なるので、現場で取り違え注意。フィラーは鉄骨製作工場で製作するのが標準で、現場製作は原則NG(材質・公差確保が困難)。鉄骨のロット番号と紐付けて管理し、現場では接合部位ごとに袋詰めで配送、取り違え防止のマーキング、という運用が定着しています。

設計図書での表記と選定の目安

設計図書では「フランジフィラー:t3+t1(親3mm+子1mm)」のように明記され、スプライス詳細図で位置・厚み・数量を指示します。鉄骨製作前に設計者・鉄骨業者の確認が必須です。

板厚差別の選定の目安は、一般的な板厚差2mmで親2mm単独、板厚差2.5〜3.5mmで親2 or 3mm+子0.5〜1mm、板厚差4〜6mmで親3〜5mm+子1〜2mm、板厚差7mm以上は設計再検討(スプライスプレート見直しも)、というあたり。選定は鉄骨製作時の板厚計測で確定し、鉄骨製作工場で製作・出荷されます。

親子フィラーの施工方法

親子フィラーの施工方法は、スプライスプレートと一体で扱うのが原則です。

製作前準備・工場出荷・搬入

鉄骨製作前の準備は、母材(梁・柱)の板厚を計測、必要なフィラー厚み・数量を算出、スプライス詳細図にフィラー仕様を明記、鉄骨製作工場でフィラーを製作、という流れ。

鉄骨製作工場での出荷では、フィラーは接合部位ごとに袋詰め、スプライスプレート・高力ボルトとセット、部位識別ラベル(梁番号・接合部位)を貼付、現場で取り違えないよう色分け・番号管理、を徹底します。現場での搬入・保管は、雨ざらしを避け屋内・シート養生で保管、接合部位ごとに整理棚で管理、「前日までに使う部位ぶんだけ取り出す」運用、というのが基本です。

建方時の取付けと差し込み実務

建方時の取付け順序は、鉄骨建方で部材を仮建て → 接合部のボルト穴を一致 → 母材にスプライスプレートを当てる → フィラーを差し込む(親→子の順 or 一度に2枚)→ 高力ボルトを仮締め(軸力の50〜80%)→ 全ボルト仮締め完了後に本締め、というステップ。

フィラー差し込みの実務は、段差ができているスプライスプレートと母材の間に差し込む、親フィラー→子フィラーの順または同時挿入、差し込み時にフィラーが脱落しないよう手で押さえる、ボルト穴が一致していることを確認、というあたり。フィラー位置の確認ポイントは、フィラーがボルト穴を完全に覆うこと、フィラー端がスプライスプレートからはみ出さないこと(基本)、フィラーが段差を完全に埋めること、の3点です。

仮締め・本締め・本接合検査

高力ボルトの仮締めは、トルクレンチで所定の軸力の50〜80%、フィラーが脱落しない最低限の固定、全ボルト仮締め完了が本締め前提、という流れ。本締めはマーキング後の回転角法またはトルク法、軸力管理はメーカー仕様書に従う、本締め後はマーキングのずれで確認、を行います。

本接合検査の項目は、スプライスプレートと母材の密着確認、フィラーの段差ゼロ確認、ボルト軸力のマーキング確認、検査記録の写真・寸法記録、というあたり。

塗装・天候・追加修正・施工管理者の視点

塗装・防錆処理は、工場製作時に母材と同等の塗装または摩擦面処理、摩擦接合面はブラスト処理+無塗装が原則、取付け後は全体塗装で防錆統一、を行います。現場で「思ったより段差が大きい」場合、設計者・鉄骨業者と協議の上で追加、現場勝手の追加・変更は禁止、というルール。天候による影響として、フィラーの摩擦面は雨水で錆びると面性能低下、雨天時の取付け中止または養生、取付け後は速やかにボルト締付け、を意識します。

施工管理者の視点では、鉄骨製作前(板厚計測値・フィラー仕様の図面確認)、製作中(工場製作のフィラー寸法・数量確認)、建方時(フィラー取付け状況の立会い確認)、本接合(仮締め→本締めの軸力管理)、検査時(本接合検査でフィラーの段差ゼロ確認)、と工程を追います。

電気の打合せで鉄骨建方の現場に入った時、本接合の高力ボルト締めを横目で見ていたことがあります。「ここの段差、フィラー1枚追加するか相談する」と鉄骨工が無線で工場と相談していて、「親子フィラーの組合せを変えるだけで現場が動く」のを目の当たりにしました。フィラー1枚で本接合検査の合否が分かれるくらいの精度の世界で、0.5mm単位の薄板を厳密に管理している姿勢には本当に頭が下がりました。

親子フィラーの注意点

親子フィラーは鉄骨高力ボルト接合の品質を左右する重要部材です。注意点を整理します。

材質・厚み・取り違え

材質を母材と整合させるのが最優先で、フィラーは母材と同等以上の鋼種を使う、異種金属の組合せは電食・腐食リスク、SN材母材にはSN材フィラー(または SS400で同等耐力)、というルール。厚みの精度管理として、親子合計が目的厚みと一致すること、公差±0.1〜0.2mm程度、工場の板厚計測値の信頼性が前提、を確認します。

取り違えに注意で、フランジ用とウェブ用、上下フランジ用は形状が異なる、接合部位ごとに識別ラベルを必ず確認、取り違えは本接合不良につながる、というのが要点。ボルト穴の一致確認として、フィラー・スプライスプレート・母材の3者ボルト穴一致が必須、ずれている場合は工場に戻すか設計者協議、リーマー加工は原則NG(耐力低下)、を守ります。

脱落・摩擦面・軸力・追加変更

フィラーの脱落防止は、仮締め前にフィラーが脱落しないよう手で押さえる、床に落とすと埃・キズで摩擦面性能低下、一度落ちたフィラーは洗浄・点検、というケア。摩擦面の管理として、フィラーの両面が摩擦面になるケース、ブラスト処理面の汚れ・油・錆は厳禁、取付け前にウエスで拭き取り、を行います。

ボルト軸力の確認は、仮締め→本締めのマーキング確認、本締め後の軸力低下は再点検、フィラー含む全摩擦面の密着確認、を徹底。フィラーの追加・差し替えのルールとして、現場判断のフィラー追加・変更は原則禁止、必ず設計者・鉄骨業者に確認、検査記録に変更履歴を残す、というのが鉄則です。

本接合検査・錆汚れ・スプライスプレートとの整合

本接合検査での指摘として、段差・隙間が見つかると指摘・是正、是正はボルト緩める→フィラー追加→再締付け、工程遅延につながるので事前防止が重要、というのが現場の現実。錆・汚れの管理は、フィラーは雨ざらし・床直置きを避ける、屋内・シート養生・棚保管が原則、出荷時の摩擦面処理を維持する、を心がけます。

スプライスプレートとの整合として、フィラーがスプライスプレートからはみ出さないこと(原則)、端部の面取り・バリ取りで引っ掛かり防止、スプライスプレートとの取合いを設計者確認、を行います。設計図書からの逸脱禁止で、フィラーの厚み・組合せは設計図書通りが原則、「現場で適当に追加」は論外、変更は正式な変更承認手続きで、というルール。

現場教育・記録・施工管理者の視点

現場担当者への教育では、親子フィラーの意味・必要性を作業員に周知、「ただの隙間埋め板ではない」ことを共有、本接合検査の重要性を共通認識化、を行います。記録管理として、接合部位ごとのフィラー仕様の記録、写真記録(取付け状態・密着状態)、検査記録の長期保管、を徹底。類似部材との混同注意(スプライスプレート、添え板、フィラー、シムはそれぞれ役割が異なる)も大事です。

施工管理者の視点では、施工計画書(フィラー仕様・取扱い・検査基準を明記)、作業手順書(取付け手順・確認ポイント・記録方法)、本接合検査(段差ゼロ・密着・軸力の3点を写真記録)、不適合管理(フィラー追加・変更時の記録と承認)、と一連の管理を見ます。

→ 親子フィラーは「地味だが本接合品質の決定要因」なので、製作→建方→本接合→検査の各段階で抜けなく管理するのが鉄骨工事を安全に締めくくるコツですね。

親子フィラーに関する情報まとめ

最後に、親子フィラーの重要ポイントを整理します。

  • 親子フィラーとは:鉄骨高力ボルト接合で、スプライスプレートと母材の隙間を埋める「親フィラー+子フィラー」の2枚1組の充填板
  • 役割:板厚公差の吸収、摩擦接合面の確保、平行保持、軸力均等化、検査合格
  • 厚み:親(1〜7mm)+子(0.5〜2mm)の組合せで目的厚みを作る
  • 材質:母材と同等以上のSS400・SN材
  • 使用箇所:鉄骨梁・柱の高力ボルト接合(フランジ・ウェブ)
  • 施工:スプライスプレートと一緒にボルト共締め、仮締め→本締めの順
  • 検査:本接合検査でスプライスプレートと母材の密着・段差ゼロを確認
  • 注意点:材質整合・取り違え防止・脱落防止・摩擦面管理・設計図書遵守
  • 施工管理者の役割:施工計画書・作業手順書・本接合検査・記録管理

以上が親子フィラーに関する情報のまとめです。

親子フィラーは「鉄骨高力ボルト接合の隙間を、親と子の2枚で組み合わせて埋める縁の下の力持ち」で、摩擦接合面の密着確保と本接合品質の信頼性を担保します。鉄骨製作前の板厚計測から、本接合検査の段差ゼロ確認まで一貫した管理が施工管理者に求められ、0.5mm単位の薄板を扱う精度の世界でもあります。「ただの埋め板」と侮らず、本接合検査の合格要因として丁寧に扱うのが、鉄骨工事の品質を支えるコツですね。

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