JPH0353418B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は建築構造物の柱に用いられる充填鋼
管コンクリート柱の構造に関するものである。

「従来の技術」 従来、一般の充填鋼管コンクリート柱は、型枠
を兼ねた単純な直円筒状の鋼管を鉛直に立て、そ
の鋼管の内部に単にコンクリートを打設した構造
となつている。この構造は、鋼管の柱にコンクリ
ートを充填したものであるため全体として鋼管と
コンクリートは一体構造となつている。また、従
来このような充填鋼管コンクリートの柱に梁を接
合する仕口部分の構造として、鋼管の内部にコン
クリートを打設して製作された充填鋼管コンクリ
ート柱と梁との接合部の外側に、剛性を付与する
ための補助部材としてスチフナリングを接合し、
このスチフナリングに梁を接合してなる構造が知
られている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、前記従来の充填鋼管コンクリート柱
の構造においては、鋼管とコンクリートとが一体
となつている上に、単に鋼管の外周面部分に梁が
溶接されているため、梁に作用した剪断力は、梁
と鋼管の熔接部を介して軸力として鋼管に伝達さ
れ、この軸力の一部は更に鋼管とコンクリートの
付着面を介して軸力としてコンクリートにも伝達
されるようになつていた。

このように、従来の充填鋼管コンクリート柱に
おいては、梁から柱への力の伝達経路がう余曲折
し、しかも力が鋼管内部のコンクリートに、鋼管
とコンクリートの付着面を介して伝達されてい
た。即ち、伝達された軸力は一時的に鋼管のみに
付加されることになり、鋼管は軸方向の応力とコ
ンクリートからの円周方向の応力（リングテンシ
ヨン）の両方を受けることになる。したがつて前
記従来の充填鋼管コンクリート柱では、ミーゼス
の降伏条件における塑性状態となり易く、このた
め、本来鋼管によつてもたらされるべきコンフア
インド効果（鋼管が、その内部に充填されたコン
クリートが軸力を受けて径方向に膨らもうとする
力に対抗してそのコンクリートを締め付ける効
果）によるコンクリートの圧縮耐力の向上効果が
十分に期待できなくなり、必要以上に大きな断面
積の柱とならざるを得ない、あるいは鋼管の肉厚
を大きくしなければならないといつた欠点があつ
た。

このような従来の欠点を解消するために、本発
明の出願人は、先に、仕口部分の鋼管の内側に、
平面十字状のスチフナを固定した構造を有する柱
と梁の接合構造を提案している。

この接合構造は、第６図と第７図に示すよう
に、鋼管１と梁２，２が接続される部分で前記鋼
管１の内側に、鋼板を平面十字状に組み付けて構
成されたスチフナ４が、各端部を鋼管１の内壁に
溶接され、鋼管１に充填されたコンクリート３内
に埋設されて構成されたものである。この接合構
造にあつては、梁２に作用した剪断力をスチフナ
４を介して軸力として直接コンクリート３に伝達
することによつて、梁２から鋼管１に伝達される
軸力を極めて少なくしたものであり、コンクリー
ト３の横歪によつて鋼管１にリングテンシヨンを
生じた場合に、このリングテンシヨンに対する鋼
管１の許容値に余裕を生じさせるといつた優れた
効果を奏していた。

そして、本発明の出願人は、更に、前記仕口構
造について鋭意研究を重ねてみたところ、前記仕
口構造に改良すべき点を見出した。

即ち、前記第６図と第７図に示す構成の仕口部
分を用いた建築構造物を構築する場合には、梁２
を接合した鋼管１の内部にコンクリートを打設し
て充填鋼管コンクリートを構築することになる。
そして前記コンクリートの打設には、鋼管１の上
端開口部から鋼管１の内底部にトレミー管を挿入
し、鋼管内部の下部側から順次コンクリートを打
設するといつた手順による。ところがこのトレミ
ー管の挿入作業に際し、前記構成の仕口構造で
は、鋼管１の内部に十字状のスチフナ４が設けら
れているために、スチフナ４で仕切られたそれぞ
れの領域内にコンクリートをバランス良く充分に
充填するが難しくなるのである。このため、各領
域の隅々までバランス良くコンクリートを打設す
るには、４本のトレミー管をスチフナ４の周囲の
各領域を通過させて鋼管の内部に配置し、コンク
リートの充填を行う必要を生じる。しかしこの場
合には、４本ものトレミー管を用いるために施工
性および経済性の面で問題がある。なお、その点
を考慮して、例えば２本のトレミー管を用いて対
角位置の２つの領域にコンクリートを打設した場
合には、残り２つの領域にコンクリートの充填が
バランス良くなされない問題を生じることにな
る。

また、前記構成の仕口構造にあつては、スチフ
ナを十字状の交差部分で溶接し、更に各端部を鋼
管の内壁部に溶接する必要があり、溶接箇所が多
くなつて溶接手間がかかる問題を有していた。

本発明は、前記問題を解消するためになされた
もので、鋼管のもたらすコンフアインド効果を高
め、それにより柱の断面積の減少等を図れ、さら
には、トレミー管を鋼管中央部に挿入できてバラ
ンス良くコンクリートを打設することができ、径
の大きなトレミー管の使用を可能にして効率良く
コンクリートの充填ができるとともに、溶接施工
も容易となる充填鋼管コンクリート柱の構造を提
供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、鋼管内にコンクリートを充填して構
成された充填鋼管コンクリート柱の構造におい
て、前記鋼管と梁とが接続される仕口部分で前記
鋼管の内側に、鋼管の内周に沿つて連続しかつ空
気抜き孔を有した内フランジ型の支圧板を、その
外周部を前記鋼管の内壁に固定しかつ前記コンク
リートに内含させて設け、しかも、前記鋼管とこ
の鋼管に充填されるコンクリートとを、これら鋼
管とコンクリートとの付着をなくすためにその境
界面において互いにアンボンド状態としたもの 「作用」 フランジ型の支圧板が鋼管の中央部へのトレミ
ー管の挿入を可能にし、大きな径のトレミー管の
使用を可能にするとともに、溶接箇所を外周部の
みにすることができ、更に空気抜き孔が支圧板の
下面側における気泡の残留を阻止し、支圧板が梁
の剪断力を軸力としてコンクリートに直接伝達す
る。

この際、柱のコンクリート部分と鋼管部分とを
別体として挙動させるものとなり、このようにコ
ンクリート部分に伝達された剪断力のほとんどを
コンクリートのみに負担させることにより、鋼管
のもたらすコンフアインド効果を高めることがで
きる。

「実施例」 第１図と第２図は、本発明に係る充填鋼管コン
クリート柱の一実施例で、その仕口部を示したも
のである。本実施例に係る充填鋼管コンクリート
柱は例えば第４図に示すように建築物に適用され
る。第４図において、符号２６は充填鋼管コンク
リート柱（以下柱と略称する）を示し、２７は各
段の梁を示し、２８が仕口部を示している。

前記仕口部２８は、第１図と第２図に示すよう
に、型枠を兼ねる鋼管１０と、鋼管１０に固定さ
れた梁２７と、鋼管１０の内部に設けられたリン
グ状の支圧板１１，１１と、支圧板１１，１１を
内含して鋼管１０の内部に充填されたコンクリー
ト１２とからなつている。なお、前記支圧板１１
は第５図を基に後に説明するような多角形のフラ
ンジ型でもよい。

前記鋼管１０は、梁２７の背より若干長い接合
鋼管１０ａと、段高に相当する長さを有し、前記
接合鋼管１０ａに接合された接続鋼管１０ｂとか
らなつている。また、この鋼管１０と前記コンク
リート１２とは、その境界面に分離材を介在され
ることによりアンボンド状態（非付着状態）とさ
れている。

前記梁２７は、上下のフランジ２７ａ，２７ａ
とウエブ２７ｂとからなり、前記接合鋼管１０ａ
の外周面に溶接されて水平に支持されている。

前記支圧板１１はリング状のもので、接合鋼管
１０ａの内径と等しい外径を有し、各外周部を梁
２７のフランジ２７ａと同一高さにして接合鋼管
１０ａの内周面に溶接し、接合鋼管１０ａ内に水
平に固定されている。そして、前記支圧板１１の
外周部には、支圧板１１の周方向に所要間隔ごと
に複数の空気抜き孔１１ａが形成されている。

次に前記仕口部２８を有した柱２６の建築作業
について説明する。

鋼管１０は例えば第４図に示すように、数階分
の高さを有するものが、その高さ方向所要位置の
接合鋼管１０ａに梁２７を固定されて建築現場に
立設されている。前記鋼管１０にはその立設後、
後述する手順に沿つてコンクリートの充填がなさ
れて柱２６が構築され、後に別の鋼管１０を前記
柱２６の上に継ぎ足して再びコンクリートの充填
を行うといつた作業を繰り返して高層建築物の骨
組みが構築されるものである。

前記の如く立設された鋼管１０にコンクリート
を充填して柱２６を構築するには、建築現場に立
設された鋼管１０の上端からトレミー管を鋼管１
０の内底部に挿入しコンクリートの打設を開始す
る。コンクリートを鋼管１０に対してアンボンド
状態するための分離材は、鋼管１０に予め設けて
おくことが可能である。前記トレミー管の挿入作
業においては、支圧板１１の内側を通過させてト
レミー管を鋼管１０の内側中央部に挿入できるた
めに、コンクリートを鋼管１０の内部中央から充
填することができ、コンクリートの均一な充填作
業が可能になる。また、第６図と第７図に示す十
字状のスチフナ４を有していた仕口構造に比較し
て大きな径のトレミー管を使用できるために、効
率良くコンクリートを充填できる。

そして、鋼管１０の内部へのコンクリートの充
填作業は、第３図に示すように、トレミー管Ｔの
先端がコンクリートから出ないように適当なかぶ
り厚を保持しつつトレミー管Ｔを徐々に引きあげ
て行う。ここでトレミー管Ｔによつて鋼管１０内
に充填されたコンクリートが、第３図に示すよう
に支圧板１１に接近し、更に第３図の２点鎖線で
示すように支圧板１１を囲み始めると、コンクリ
ートは鋼管１０の中央部に頂を形成して盛り上が
りつつその量を増加している関係から、支圧板１
１の外周部下面にコンクリートが充分に行き渡ら
ない部分を生じる虞を生じる。しかしながら、支
圧板１１の外周部には空気抜き孔１１ａがあるた
めに、支圧板１１の外周部下面側の空気は空気抜
き孔１１ａを介して上方に抜け、続いてこの空気
抜き孔１１ａをコンクリートが埋めて支圧板１１
はコンクリートで完全に囲まれる。このように空
気抜き孔１１ａの存在によりコンクリートの充填
時に支圧板１１を完全にコンクリート内に内含さ
せることができ、気泡等の欠陥の無い仕口部２８
を有した柱２６を構築することができる。

以上の如く構築された仕口部２８において、梁
２７に剪断力が作用した場合には、この剪断力は
梁２７から鋼管１０を介してその内部の支圧板１
１に伝達され、更に支圧板１１からコンクリート
１２に直接伝達される。即ち、梁２７に作用した
剪断力を軸力としてコンクリート１２に作用させ
ることができる。しかもコンクリート１２は鋼管
１０に対してアンボンド状態となつているため、
梁２７から鋼管１０に大きな軸力が作用すること
はなくなり、このため、コンクリート１２の横歪
により鋼管１０に発生するリングテンシヨンに対
する許容値に余裕ができることになる。従つて、
上述の構成の仕口部２８を有する柱２６にあつて
は、鋼管１０によるコンフアインド効果が高まつ
て結果的に高い圧縮耐圧を示すようになり、その
断面積あるいは鋼管の肉厚を小さくできるように
なる。

更に、前記支圧板１１はその外周部のみを鋼管
１０に溶接することにより鋼管１０に固定できる
ために、十字状のスチフナ４を設けた構造に比較
して溶接箇所が少なく溶接作業も容易である。

ところで、仮に、梁２７からの剪断力の多くを
柱２６の鋼管１０に付加できない場合であつて、
鋼管１０の内部のコンクリート１２に剪断力の大
部分を伝達できない際には、前記鋼管１０に付加
される軸力をいかにして処理するかという問題を
生じる。その場合には、第４図に示すように、柱
２６の高さ方向中央部２９の付近に鋼管１０の周
方向に延在する複数のスリツト３０を設けて鋼管
１０を若干伸縮自在とする構造を採用すれば良
い。柱２６にこのような処理を施すことにより、
鋼管１０に軸力が伝達しないようにしたり、伝達
されたとしても鋼管１０のスリツト３０を形成し
た部分の変形といつた形で吸収して前記軸力をコ
ンクリート１２に負担させることができる。

第５図は、断面正方形状の鋼管１０′を用いた
充填鋼管コンクリート柱に本発明を適用した実施
例を示すものであり、本実施例においては、鋼管
１０′の内周形状に合致するように、外周形状を
正方形とした支圧板１１′が用いられている。そ
して支圧板１１′の内周形状は支圧板１１′の強度
を考慮して８角形状に形成されている。その他の
構成は前記実施例と同等であり、本実施例におい
ても前記実施例と同等の効果を得ることができ
る。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、充填鋼管コンク
リート柱において、コンクリートを鋼管に対して
アンボンド状態とするとともに、鋼管の内部にリ
ング状の支圧板を取り付けたものであるため、鋼
管内へのコンクリートの打設時に、鋼管の内部中
央に太いトレミー管を挿入することが可能になつ
て、鋼管内にバランス良く均一にしかも効率良く
コンクリートを充填することができるようにな
る。そして、支圧板は梁に作用する剪断力を鋼管
内のコンクリートに軸力として有効に伝達し、し
かもその軸力を鋼管には極力伝えない構造とした
ので、鋼管によるコンフアイド効果をより良く発
揮させてコンクリートの圧縮耐圧を向上させるこ
とができ、柱の断面積を小さくできる効果があ
る。また、支圧板の空気抜き孔がコンクリートの
充填に際して支圧板の下面外周側の空気抜きを行
うために、支圧板の周囲に気泡を生じさせること
なくコンクリートを充填でき、品質の安定した仕
口部を形成できる効果がある。更に、支圧板の外
周部を鋼管の内壁に溶接することによつて支圧板
の固定作業を完了できるために、支圧板の取り付
け作業も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、本発明の一実施例を説
明するためのもので、第１図は仕口部の縦断面
図、第２図は仕口部の横断面図、第３図は鋼管に
コンクリートの充填を行つている状態を示す断面
図、第４図は本実施例の充填鋼管コンクリート柱
を用いて構築された骨組みを示す側面図、第５図
は本発明の他の実施例を示す横断面図、第６図と
第７図は本出願人が先に提案した充填鋼管コンク
リート柱に係る仕口部分の構造を示すもので、第
６図は縦断面図、第７図は横断面図である。 １０，１０′……鋼管、１０ａ……接合鋼管、
１０ｂ……接続鋼管、１１，１１′……支圧板、
１１ａ……空気抜き孔、１２……コンクリート、
２６……充填鋼管コンクリート柱（柱）、２７…
…梁、２８……仕口部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼管内にコンクリートを充填して構成された
   充填鋼管コンクリート柱の構造であつて、前記鋼
   管と梁とが接続される仕口部分で前記鋼管の内側
   に、鋼管の内周に沿つて連続しかつ空気抜き孔を
   有した内フランジ型の支圧板が、その外周部を前
   記鋼管の内壁に固定しかつ前記コンクリートに内
   含されて設けられ、しかも、前記鋼管とこの鋼管
   に充填されたコンクリートとは、これら鋼管とコ
   ンクリートとの付着をなくすためにその境界面に
   おいて互いにアンボンド状態とされていることを
   特徴とする充填鋼管コンクリート柱の構造。