JPH03241142A - 金属管コンクリート柱 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼管等の金属製の管体をコンクリート製の柱
体に被着してなり、建築構造物及び土木構造物において
、主として圧縮力を負担する柱材として用いられる金属
管コンクリート柱に関する。

〔従来技術〕

コンクリート材は、高い圧縮強度を有し、また廉価であ
ることから、建築構造物及び土木構造物における構造材
、特に、主として圧縮力を負担する柱材としての使用が
切望されている。ところがコンクリート材は、引張強度
及び靭性に劣り、内部応力が強度限界に達すると共に瞬
時にして破砕に至るという構造材として致命的な欠点を
有している。そこで、コンクリート材の内部に多数の鉄
筋を埋め込み、この鉄筋に引張力及び靭性の不足を補完
させるようになした鉄筋コンクリート等、引張強度及び
靭性に優れた金属材との組み合わせにより、コンクリー
ト材単独での前述した欠点の解消を図った構造材が従来
から使用されている。

このような構造材のＩつとして、鋼管等の金属管をコン
クリート製の柱体の外側に被着し、金属管のたが作用に
よりコンクリート柱の耐力及び靭性の不足を補完すると
共に、コンクリート柱の拘束作用により圧縮に伴う金属
管の部分座屈の発生を抑制するようになした金属管コン
クリート柱がある。この金属管コンクリート柱は、圧縮
荷重の負担状態において作用する曲げ力に対しても靭性
に冨んだ変形挙動を示し、優れた耐震性能が得られるこ
とから、特に耐震性が重要視される高層構造物用の柱材
として脚光を浴びている。ところが、この金属管コンク
リート柱を構造物の柱材として用い、軸長方向の圧縮荷
重を負担せしめた場合、金属製の管体とコンクリート製
の柱体とが一体的に縮み、両者には等量の歪が生じるが
、金属の弾性係数はコンクリートのそれに比較して大き
いため、圧縮強度が劣る金属管にコンクリート製の柱体
の数倍〜十数倍にも達する圧縮応力が生しることになり
、金属管によるたが作用が期待できなくなり、コンクリ
ート製の柱体に十分な強度的余裕がある段階にて金属管
が降伏してコンクリート材の高い圧縮強度を十分に利用
し得ないという難点があり、更に、曲げ力に対する弾性
変形域が狭くなることから、本来の耐震性能が得られな
くなる難点がある。

この難点は、前記たが作用の確保による耐力向上のみを
目的としてなされた特開昭６２−１７０６３４号公報及
び特開昭６２−１７０６３５号公報、更には、コンクリ
ート柱に生しるクリープ変形の吸収を目的とし、基礎杭
としての使用に限定してなされた特開昭６１−２４２２
２０号公報及び特開昭６２−２３７１５号公報等にに開
示されている如く、金属製の管体とコンクリート製の柱
体との一体化に際し、軸長方向の引張応力を前者に、ま
たこれに釣り合う圧縮応力を後者に予め生ぜしめておき
、圧縮荷重の負担に伴い前記管体に生じる圧縮応力を前
記引張応力にて相殺する構成により解消される。この構
成は、前記特開昭６２−１７０６３４号及び特開昭６１
−２４２２２０号においては、その内部に複数の支圧突
起を偏入た金属管を用い、また特開昭６２−２３７１５
号においては、両端に中抜き円板形の支圧板を固着して
なる金属管を用い、軸長方向に所定の引張力を加えたこ
れらの金属管の内部にコンクリートを充填して、該コン
クリートの硬化によりコンクリート柱が形成された後、
前記引張力を解除することにより得られており、また前
記特開昭６２−１７０６３５号においては、−側端部近
傍に支圧板を備え、内面にアンボンド処理を施された２
本の金属管を用い、これらを同軸上に位置させ、夫々の
他側端部を所定の間隙を隔てて対向させて、これらの内
部にコンクリートを充填して、該コンクリートの凝固に
より両者に亘るコンクリート柱を形成した後、両者を互
いに接近する方向に引張り、対向端部を突き合わせて接
続することにより得られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、金属管に付与された引張力を解除すること
、又は２本の金属管を引張しつつ接続することにより、
夫々に設けた支圧部材（支圧突起又は支圧板）を介して
コンクリート柱が圧縮され、該コンクリート柱に圧縮応
力が付与される一方、これの反力として金属管に引張応
力が付与されるため、前記支圧部材には、前記両応力の
合力が作用することになり、この合力を支え得るだけの
高強度が要求される。ところが前記特開昭６２−２３７
１５号及び特開昭６２−１７０６３５号においてはいず
れも、金属管の内側に突設された板材を支圧部材として
おり、このような支圧部材にて高強度を実現することは
難しく、前記合力の作用により支圧部材が撓み変形し、
所定の圧縮応力をコンクリート柱の全断面に亘って均等
に付与することができず、これに伴い金属管に所定の引
張応力を生ぜしめることもまた不可能となる結果、柱材
としての使用に際し、荷重負荷状態における所望の特性
が得られないという難点がある。また、特開昭６１−２
４２２２０号においては、金属管の内周にわずかに突出
する突条を支圧部材としており、このような支圧部材に
よりコンクリート柱の全断面に亘って均等な圧縮応力を
付与することは実質上不可能である。

これらに対し、金属管の軸心近傍にまで達する多数の支
圧突起を備えた特開昭６２−１７０６３４号においては
、これら夫々への負荷力が軽減されて強度不足の解消が
図れると共に、コンクリート柱の全断面に亘って略均等
な応力の付与を実現し得るが、この構成を採用する場合
、コンクリートの充填がこれらの支圧突起にて阻害され
るため、金属管の内部での欠陥のないコンクリート柱の
形成が困難であり、所定の荷重負荷能力が得られなくな
る虞があると共に、多数の支圧突起を有する特殊な金属
管を必要とし、製品コストの増大を招来するという難点
も生しる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、支圧
部材の高強度化により、コンクリート製の柱体への均等
な圧縮応力の付与を可能とし、また特殊な金属管を必要
とせず、これの内部でのコンクリート柱の形成を容易化
し、荷重負荷状態における所望の特性を確実に得ること
ができる金属管コンクリート柱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〕

本発明に係る金属管コンクリート柱は、コンクリート製
の柱体の外側に金属製の管体を被着し、該管体に固設さ
れた支圧部材を介して前記柱体に軸長方向の圧縮応力を
付与し、これに釣り合う引張応力を前記管体に付与して
なる金属管コンクリート柱において、前記支圧部材は、
前記管体の両端開口部を夫々閉塞する蓋板と、該蓋板に
周設され、仕口部を兼ねる筒体と、該筒体の内側に架設
され、また前記蓋板とに立設されてなり、該蓋板の撓み
変形及び前記筒体の拡張変形を抑止する補強板とを具備
することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、金属管内部のコンクリート製の柱体
は、該金属管の両端開口部を閉塞する蓋板間にて圧縮さ
れるが、この蓋板には、梁、プレース等との結合のため
の仕口部として機能する筒体と、これの内側に架設され
た補強板が付設してあり、前記圧縮に伴う反力により蓋
板に生じる変形は僅かであり、前記柱体には、これの断
面全体に亘って略均等な圧縮応力が付与され、これによ
り前記金属管に付与される引張応力を管理下に置くこと
ができ、荷重負荷状態における所望の特性の実現が可能
となる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る金属管コンクリート柱（以下本
発明品という）の縦断面図である。

本発明に係る金属管コンクリート柱は、金属製の管体１
　（−船釣には鋼管が用いられる）をコンクリート製の
柱体２の外側に被着し、管体１の両端開口部にこれを閉
塞する態様にて支圧部材３゜３を固着して、該支圧部材
３，３を介して柱体２に軸長方向の圧縮応力を付与する
一方、これに釣り合う引張応力を管体ｌに付与せしめた
構成となっている。管体１の軸断面形状は限定されるも
のではないが、周方向の応力分布が単純であること、一
般に市販されており容易に入手できること等を考慮する
と、円形断面とするのが望ましい。

さて本発明品は、管体１及び柱体２に応力を付与すべく
管体１の両端に固着される支圧部材３の構成に特徴があ
る。第２図は支圧部材３の一部破断斜視図であり、第３
図は支圧部材３の固着位置近傍の拡大断面図である。

第２図に示す如く支圧部材３は、蓋板４と、該蓋板４の
一面上にこれの周縁に沿って周設された筒体５と、該筒
体５の内側に架設された補強板６を備えてなる。蓋板４
は、後述の如く管体１の開口端にこれを閉塞する態様に
て固着されるため、管体１の断面形状に対応する平面形
状を有し、これよりもやや大きいサイズの平板としであ
る。例えば、管体１の断面形状が円形である場合、蓋板
４は、該管体１の外径と同径又はやや大径の図示の如き
円板形とする。この蓋板４に周設される図示の筒体５は
、蓋板４の平面形状に対応させて円筒形としであるが、
矩形断面、多角形断面等、円形以外の断面形状を有する
筒体であってもよい。

この筒体５の外周には、梁、プレース等の他の構造材と
の接続に供される接続板７．７・・・が、夫々の長平方
向を筒体５の軸心に沿わせて突設されており、筒体５は
、前記構造材との接続のための仕口部を兼ねるようにな
しである。接続板７，７・・・の配設個数は、当該部位
における前記構造材の必要接続数に応じて定められるが
、建築構造物及び土木構造物における柱材としての用途
においては、図示の如く、筒体５の周方向に等配をなし
て４枚の接続板７，７・・・を突設させておけば十分で
ある。

この筒体５の内側に架設される前記補強板６は２、接続
板７，７・・・を介して作用する力により筒体５に生し
る拡張変形を抑止すると共に、該筒体５の内側における
Ｍ板４の撓み変形を抑止するものである。従って、前述
の如く筒体５の周方向に等配をなして４枚の接続板７，
７・・・が突設させである場合、図示の如く、２枚の矩
形板を夫々の長辺が相互に直交するように十字形に交叉
させてなる補強１反６が用いられ、これは、筒体５に内
挿され、４方の端縁が接続板７，７・・・の突設位置の
裏側に一致するように位置決めされて、筒体５の内周面
及び蓋板４の表面に、例えば溶接等の固着手段により固
着される。これにより補強板６は、筒体５の内側に架設
されると共に、蓋板４０表面に立設されることになり、
筒体５の拡張変形を拡張力の作用点となる接続板７，７
・・・の突設位置にて確実に拘束でき、また蓋板４に生
しる撓み変形を有効に抑止することができる。

以上の如き支圧部材３は、第１図及び第３図に示す如く
、蓋板４の筒体５の周設側と逆側の面にて管体１の開口
端を閉塞せしめ、筒体５と管体ｌとが同軸上に位置する
ように位置決めされて、溶接等の固着手段により管体ｌ
の端縁に固着される。

本発明品は、管体１の両端に各１個の支圧部材３を用い
て構成され、まず、管体ｌの一方の開口端に支圧部材３
を固着し、この固着端を下として直立せしめた状態で、
該管体１の内部にコンクリートを充填して、このコンク
リートの硬化により、管体１の内部にこれと略等長の柱
体２を形成する。

前述した如く、管体１は単純な円管であり、前記コンク
リートの充填作業は、容易にしかも確実に行い得る。こ
のようにしてコンクリート製の柱体２と、これの外側に
被着された金属製の管体１を得た後、該管体１を適宜の
手段にて所定長伸長させる。この伸長は、例えば、管体
１に軸長方向の引張力を加えること、管体１のみを加熱
すること等により実現される。さて、他方の支圧部材３
は、伸長状態にある管体１の上側開口端に前述の如く固
着されるが、このとき、柱体２の上端面とＭ板４の対向
面との間には、管体ｌの伸長量に相当する幅の間隙が生
じるが、この間隙は、第３図に示す如くスペーサ８にて
充填される。このスペーサ８としては、管体１に与える
べき所定の伸長量に相当する肉厚を有する金属板等の板
材を用いてもよく、また、前記間隙に即硬性に優れた流
動モルタル等を流し込み、これを硬化せしめてスペーサ
８を得るようにしてもよい。このように管体１の上端に
支圧部材３を固着した後、管体１の伸長を解除すること
により、柱体２は、管体１の両側の支圧部材３，３間に
てスペーサ８を介して圧縮されることになり、該柱体２
には軸長方向の圧縮応力が付与される一方、これに釣り
合う引張応力が金属製の管体１に付与されて本発明品が
得られる。

なお、柱体２における圧縮応力及び管体１における引張
応力の大きさは、支圧部材３の固着前の管体１の伸長量
にて管理できる。また、支圧部材３の蓋板４には、柱体
２との接触側全面に亘って前記押圧の反力が作用するが
、この蓋板４の他面には前記補強板６が立設されており
、前記反力より生じる蓋板４の撓み変形は、この補強板
６の作用により極めて僅かに保たれるため、支圧部材３
゜３間での押圧により柱体２に付与される圧縮応力は、
該柱体２の全断面に亘って均等化され、正確に管理する
ことができ、更にこの圧縮応力に釣り合う状態にて管体
１に付与される引張応力もまた正確に管理できる。蓋板
４の撓み変形の抑止のみを考慮した場合、多数の板材か
らなる補強板６を設けることが望ましいが、この補強板
６は仕口部として機能する筒体５の内側に架設されるも
のであり、補強板６の構成は、該筒体５の内部空間の大
きさ、並びに筒体５及びＭ板４との溶接の可否等の他の
条件によって制限される。

最後に以上の如く構成された本発明品を柱材とする構造
物の施工手順につき、第４図、第５図及び第６図に従っ
て説明する。本発明品は、１本毎に施工現場に搬入して
もよいが、後述の如く、多数本が軸長方向に連結されて
使用されるから、現場への搬送条件及び現場での揚重能
力を考慮して、予め複数本を長平方向に連結してなるユ
ニットを構成し、このユニット毎に搬入するのが合理的
である。但し以下の説明は、１本毎に搬入された場合に
ついて行う。

現場に搬入された本発明品は、まず第４図に示す如く、
基礎杭１０上端のフーチング部１１上に鉛直性を考慮し
て立設される。このフーチング部１１上に立設される本
発明品においては、下端側の支圧部材３の構成が第２図
に示すものと若干異なり、筒体５の外側にフーチング部
１１上への支持のための図示の如き脚部材が突設されて
いる。フーチング部１１に立設された本発明品の下側は
、第５図に示す如く、基礎梁配筋後に打設されるコンク
リート層１２により基礎杭ＩＯ上に固定される。このよ
うに固定された基礎柱１３の上部への本発明品の接続は
、これの−例の筒体５の端縁を前記基礎柱１３上側の筒
体５の端縁に同軸上にて整合させ、両端縁を、例えば溶
接により接続することにより遠戚される。なおこの際、
両筒体５，５の対応する接続板７，７間に適宜の連結部
材を架は渡し、仮の連結状態下にて前記整合をなさしめ
ることができ、前記同軸性の確保、即ち鉛直性の確保が
容易となる。この接続後、一体化された筒体５，５の内
部空間に、高強度モルタル又はコンクリートを充填する
。これにより上下の柱体２，２は、この充填物、夫々の
蓋＋＆４．４及びスペーサ８を介して力学的に連結され
る。また前記接続の後、接続板７゜７間に前記整合のた
めに架は渡した連結部材を取外し、これらの接続板７，
７を利用して、相隣する柱間に梁１４を架設する（第６
図参照）。以上の手順により一階層分の施工が完了し、
以後この手順の繰り返しにより、相互に連結された本発
明品を柱材とする多階層の建−築構造物が完成する。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明品においては、コンクリート製
の柱体の外側に被着された金属製の管体の両端開口部に
、この開口部を閉塞する蓋板と、これに周設された仕口
部を兼ねる筒体と、この筒体の内側に架設され蓋体上に
立設された補強板とを備えた高強度の支圧部材が固設さ
れ、これら支圧部材間での圧縮により前記筒体に圧縮応
力が付与され、これに釣り合う引張応力が前記管体に付
与されるから、この際の支圧部材の変形が少なく、前記
柱体への均等応力の付与が可能であり、これにより前記
管体へ付与される引張応力を正確に管理することができ
、また特殊な金属管を必要どせず、これの内部でのコン
クリート柱の形成が容易であり、所望の強度特性を確実
に実現し得る等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明品の縦断面図、第２図は支圧部材の一部
破断斜視図、第３図は支圧部材の固着位置近傍の拡大断
面図、第４図〜第６図は本発明品を柱材として用いる構
造物の施工手順の説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コンクリート製の柱体の外側に金属製の管体を被着
   し、該管体に固設された支圧部材を介して前記柱体に軸
   長方向の圧縮応力を付与し、これに釣り合う引張応力を
   前記管体に付与してなる金属管コンクリート柱において
   、前記支圧部材は、 前記管体の両端開口部を夫々閉塞する蓋板と、 該蓋板に周設され、仕口部を兼ねる筒体と、該筒体の内
   側に架設され、また前記蓋板上 に立設されて、該蓋板の撓み変形及び前記筒体の拡張変
   形を抑止する補強板と を具備することを特徴とする金属管コンクリート柱。