JPH0353419B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、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〕

従来の充填鋼管コンクリート柱は、鋼管の中に
単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
柱と、この柱に接合される梁との接合部すなわち
仕口の構造としては、鋼管の外表面にスチフナリ
ングを取り付け、このスチフナリングに梁を溶接
することにより、剛性を確保するようにしたもの
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、上記従来の充填鋼管コンクリート柱
においては、鋼管とコンクリートが一体となつて
いる上に、その仕口部では、梁が単に鋼管の外周
面部分に溶接されていることから、梁に作用した
鉛直荷重はまず鋼管に伝達され、その後、鋼管と
コンクリートとの付着力によつてコンクリートに
も伝達されるという経過をたどる。

したがつて、鋼管は軸方向の圧縮力を受けて歪
を生じ、この歪が大きくなると、鋼管はミーゼス
の降伏条件を越えたり、局部的な座屈を生じたり
することがある。この場合には、鋼管によるコン
フアインド効果（鋼管の周方向応力によりコンク
リートが外側に膨らもうとするのを締め付けるこ
とにより、コンクリートの耐力を上昇させる作
用）を充分に期待することができず、したがつ
て、コンクリートの耐力上昇も望めず、必要以上
に大きな断面積の柱とならざるを得ないという問
題があつた。

上記の仕口問題を解決するため、本出願人は、
先に第７図、第８図に示すような仕口構造を提供
した。これは、梁５ａ〜５ｄが接合される位置の
鋼管２内部に、その梁５ａ〜５ｄのウエブ８ａ〜
８ｄに連続するように、鋼板３ａ，３ｂ，３ｃを
取り付けるようにしたものである。

この構造によれば、梁５ａ〜５ｄにかかる荷重
は鋼管２を介して鋼管２内の鋼板３ａ，３ｂ，３
ｃに伝達され、この鋼板３ａ，３ｂ，３ｃからコ
ンクリート４に伝達される。すなわち、鉛直荷重
はコンクリート４に直接的に伝達され、鋼管２は
軸方向応力を殆ど受けることがない。したがつ
て、鋼管２はミーゼスの降伏条件を越えたり、局
部座屈を生じたりすることがなく、コンフアンド
効果を充分に発揮することができ、コンクリート
４の耐力上昇を充分に期待することができるの
で、柱１の断面積を小さくすることが可能とな
る。

ところが、この構造においては、仕口部分の鋼
管２の内部に鋼板３ａ，３ｂ，３ｃが設けられて
いるため、鋼管２内にトレミー管を用いてコンク
リート４を充填する際に、仕口部分においては、
充填されるコンクリート４が鋼板３ａ，３ｂ，３
ｃに遮られて鋼管２内に均一に充填されず、充填
されたコンクリート４内に空隙が生じたりする恐
れがあるという問題が残されていた。また、確か
に、鋼板３ａ，３ｂ，３ｃにより梁にかかる荷重
がコンクリート４に直接的に伝達されるものの、
コンクリート４が鋼管２と一体となつているため
に、鋼管２にかかる軸力を絶ち切る程には至ら
ず、依然鋼管２にも軸方向の応力が発生し、その
分コンフアインド効果を滅減するといつた問題も
あつた。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであ
り、鋼管によるコンフアインド効果を高めコンク
リートの圧縮耐力が上昇することが充分に期待で
き、柱の断面積を小さくできるとともに、鋼管内
へコンクリートが均一かつ確実に充填され、これ
により上記効果を確実に発揮せしめることのでき
る充填鋼管コンクリート柱の構造を提供すること
を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、鋼管内にコンクリートが充填され
て成る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、上記鋼
管の内側に、この鋼管の半径方向に突出しかつ該
鋼管の管軸方向に延在して前記コンクリートに内
含される少なくとも１枚の鋼板を前記梁と連続す
るように前記鋼管の内壁に接合して設け、この鋼
板に、該鋼板によつて区切られた鋼管内空間を互
いに水平方向に連通させて上記充填されるコンク
リートを通過させるための連通孔を少なくとも１
つ形成し、さらに上記柱の鋼管の一部分に、この
部分が変形することによつて鋼管に軸方向の応力
が発生するのを防止するための変形吸収部を形成
するとともに、上記鋼管とこの鋼管に充填される
コンクリートとの境界面に、鋼管とコンクリート
との付着をなくすためのアンボンド処理層を設け
たことを特徴としている。

〔作用〕

この発明によれば、梁にかかる荷重が鋼板によ
つて直接的かつ明確にコンクリートに伝達され
る。その際、コンクリートと鋼管とはアンボンド
状態（非付着状態）となつているため、コンクリ
ートに伝達された軸力が鋼管に伝達するのを阻止
することができ、かつ鋼管に発生した軸方向の応
力は変形吸収部が変形することにより吸収され
る。また、鋼管内にトレミー管を用いてコンクリ
ートを充填する際充填されるコンクリートが鋼板
に形成された連通孔から流れ込み、トレミー管が
通過しない鋼板で囲まれた空間部内にもコンクリ
ートが十分に廻り込む。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。第１図第２図はこの発明の第１の実施例を
示す図であり、第３図第４図はこの発明の第２の
実施例を示す図であり、第５図、第６図はこの発
明が実際の建築物の中で使用されている状態を示
す図である。

まず、第１図、第２図に示す第１の実施例につ
いて説明する。第１図、第２図において、第７
図、第８図に示す構成要素と同一の要素について
は同一符号を付してある。これらの図は充填鋼管
コンクリート柱の仕口構造を示すものであり、符
号Ａは充填鋼管コンクリート柱である。充填鋼管
コンクリート柱（以下、単に「柱」と略称する）
は型枠を兼ねた鋼管２と、鋼管２の内部にあり互
いに直交する鋼板３ａ，３ｂ，３ｃと、鋼板３
ａ，３ｂ，３ｃを内含し鋼管２の内部に充填され
たコンクリート４とからなつている。前記鋼板３
ａ，３ｂ，３ｃは、図に示すように、鋼管の半径
方向に突出して前記鋼管２の管軸方向に延在した
ものである。柱Ａには鋼管２の外周面に梁５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄが溶接により設置されている。
梁５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは水平に配置されたフ
ランジ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄとそれらの間に垂直に配置されたウエブ
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄとからなつている。梁５
ａ，５ｂのウエブ８ａ，８ｂは鋼管２を介して鋼
板３ａと連結されており、梁５ｃ，５ｄのウエブ
８ｃ，８ｄは鋼管２を介して鋼板３ｂ，３ｃと連
結されている。

また、仕口部分には、鋼管２と鋼板３ａ，３
ｂ，３ｃとで画成される空間部９ａ，９ｂ，９
ｃ，９ｄが形成されている。さらに、鋼板３ａに
は板の厚さ方向に空間部９ａと９ｂとを連通させ
る連通孔１０ａ，１０ｂと空間部９ｃと９ｄとを
連通させる連通孔１０ｃ，１０ｄとが形成されて
いる。同様に、鋼板３ｂには、板の厚さ方向に空
間部９ａと９ｄとを連通させる連通孔１０ｅ，１
０ｆが形成されており、鋼板３ｃには板の厚さ方
向に、空間部９ｂと９ｃとを連通させる連通孔１
０ｇ，１０ｈとが形成されている。

また鋼管２内には、空間部９ａを通過してコン
クリート４を充填するトレミー管１１ａと、空間
部９ｃを通過してコンクリート４を充填するトレ
ミー管１１ｂとが設置された構成とされている。
ここで、第５図は、この柱が実際の建築物の中で
使用されている状態について示している。第５図
において、符号２６，２６，…は充填鋼管コンク
リート柱であり、２７，２７，…は梁であり、２
８，２８，…は柱の仕口部である。柱２６，２
６，…の階層の中間部付近２９，２９，…の鋼管
２部分には、周方向に延在する複数のスリツト
（変形吸収部）３０，３０，…が設けられている。

また、第６図に示すように、柱２６の鋼管２と
の内部のコンクリート４との間には、鋼管２とコ
ンクリート４とを互いにアンボンド状態（非付着
状態）とするためのアンボンド処理層２１が形成
されている。

この構成において、梁５ａ，５ｂの主にウエブ
８ａ，８ｂに作用する剪断力は梁５ａ，５ｂから
鋼管２を介して鋼管２内の鋼板３ａに伝達され、
さらに鋼板３ａから鋼板３ａを内含するコンクリ
ート４に伝達される。このように梁５ａ，５ｂの
剪断力をウエブ８ａ，８ｂの延長線上にある鋼管
２内の鋼板３ａに伝達することにより、梁５ａ，
５ｂの剪断力はコンクリート４の軸力として直接
的にコンクリート４に伝達することができる。ま
た、同様に梁５ｃ，５ｄのウエブ８ｃ，８ｄに作
用する剪断力も鋼管２内の鋼板３ｂ，３ｃを介し
て直接的にコンクリート４の軸力としてコンクリ
ート４に伝達することができる。このコンクリー
ト４に伝達された軸力は、このコンクリート４と
鋼管２とがアンボンド状態とされていることか
ら、鋼管２に伝達されることがほとんどない。ま
た、梁２７から直接鋼管２に付加された軸力は、
前記スリツト（変形吸収部）３０，３０，…が変
形することによりその応力を吸収するから、鋼管
には軸方向の応力はほとんど発生しないものとな
る。これにより、ミーゼスの降伏条件を適用する
と、コンクリート４の横歪により鋼管２に発生す
る円周方向の応力に対する許容値に余裕が生じ、
したがつて柱２６は、従来のものに比べはるかに
高い圧縮耐力が確実に保証されることになり、そ
の断面積を小さくすることが可能となる。

また、鋼管２内にコンクリート４を打設する際
は、鋼管２内にトレミー管１１ａ，１１ｂを挿入
し、トレミー管１１ａ，１１ｂを所定の速さで鋼
管２の下部から上部へ向つて順次引き上げながら
トレミー管１１ａ，１１ｂの先端部からコンクリ
ート４を充填して鋼管２内に打設していく。ここ
で、この柱Ａにおいては、仕口部の空間部９ａ内
をコンクリート４を充填しながらトレミー管１１
ａが通過する際、空間部９ａ内にコンクリート４
が充填されるとともに充填されたコンクリート４
が鋼板３ａに形成された連通孔１０ａ，１０ｂか
ら空間部９ｂに流出し、また鋼板３ｂに形成され
た連通孔１０ｅ，１０ｆから空間部９ｄに流出す
る。同様に仕口部の空間部９ｃ内をコンクリート
４を充填しながらトレミー管１１ｂが通過する
際、空間部９ｃ内にコンクリート４が充填される
とともに、充填されたコンクリート４が鋼板３ａ
に形成された連通孔１０ｃ，１０ｄから空間部９
ｄに流出し、また、鋼板３ｃに形成された連通孔
１０ｇ，１０ｈから空間部９ｂに流出する。

したがつて、この柱Ａにおいては、鋼管２の内
部が鋼板３ａ，３ｂ，３ｃによつて仕切られた仕
口部においても、充填されたコンクリート４が鋼
板３ａ，３ｂ，３ｃに形成された連通孔１０ａ〜
１０ｈから隣りの空間部９ｂ，９ｄ内に流出する
ことになり、コンクリート４が十分に廻り込んで
鋼管２内に略均一に充填されることとなる。

よつて、これにより上記効果が確実かつ充分に
発揮される充填鋼管コンクリート柱を実現でき
る。

次に、第３図、第４図に示す第２の実施例につ
いて説明する。第３図、第４図において、第１
図、第２図に示す構成要素と同一の要素について
は同一符号を付してある。これらの図は充填鋼管
コンクリート柱の仕口構造を示す図であり、符号
Ｂは充填鋼管コンクリート柱である。充填鋼管コ
ンクリート柱（以下、単に「柱」と略称する）は
型枠を兼ねた鋼管２と、鋼管２の内部に、鋼管２
と軸線を同じくし、その内部を後述するトレミー
管が通過する鋼管１５と、鋼管２と鋼管１５とを
互いに直交する方向に連結する鋼板１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ，１６ｄと、鋼管１５と鋼板１６ａ〜
１６ｄを内含し鋼管２内に充填されたコンクリー
ト４とからなつている。柱Ｂには鋼管２の外周面
に梁５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが溶接により設置さ
れている。梁５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは水平に配
置されたフランジ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと７
ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄとそれらの間に垂直に配置
されたウエブ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄとからなつ
ている。梁５ａ，５ｂのウエブ８ａ，８ｂは鋼管
２を介して鋼板１６ａ，１６ｂと連結されてお
り、梁５ｃ，５ｄのウエブ８ｃ，８ｄは鋼管２を
介して鋼板１６ｃ，１６ｄと連結されている。

また、仕口部分には、鋼管２、鋼管１５と鋼板
１６ａ〜１６ｄとで画成される空間部１７ａ，１
７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅが形成されてい
る。さらに、鋼管１５には、板の厚さ方向に空間
部１７ｅと空間部１７ａとを連通させる連通孔１
８ａ，１８ｂが、空間部１７ｅと空間部１７ｂと
を連通させる連通孔１８ｃ，１８ｄが、空間部１
７ｅと空間部１７ｃとを連通させる連通孔１８
ｅ，１８ｆが、空間部１７ｅと空間部１７ｄとを
連通させる連通孔１８ｇ，１８ｈがそれぞれ形成
されている。

また、鋼板１６ａには板の厚さ方向に空間部１
７ａと１７ｂとを連通させる連通孔１９ａ，１９
ｂが形成されている。同様に鋼板１６ｂには板の
厚さ方向に空間部１７ｃと１７ｄとを連通させる
連通孔１９ｃ，１９ｄが、鋼板１６ｃには空間部
１７ｂと１７ｃとを連通させる連通孔１９ｅ，１
９ｆが、鋼板１６ｄには空間部１７ａと１７ｄと
を連通させる連通孔１９ｇ，１９ｈがそれぞれ形
成されている。

また、鋼管２内には、空間部１７ｅを通過して
コンクリート４を充填するトレミー管２０が設置
された構成とされている。図示は省略してある
が、鋼管２とコンクリート４との間にアンボンド
処理層が形成されていること、および、鋼管２に
スリツト（変形吸収部）３０，３０，…が形成さ
れていることは、上記第一実施例の場合と同じで
ある。

上記のように構成された柱Ｂにおいては、梁５
ａ〜５ｄの主にウエブ８ａ〜８ｄに作用する剪断
力が上述した第１の実施例と同様に、鋼板１６ａ
〜１６ｄと鋼管１５を介して直接的にコンクリー
ト４の軸力としてコンクリート４に伝達される
点、および、そのコンクリート４に伝達された軸
力が鋼管２に伝達されるのが確実に阻止される
点、鋼管に軸力が付加されても、スリツト３０，
３０，…の変形によりその軸方向の応力が吸収さ
れる点に関しては第１の実施例と同様の作用・効
果を有する。

また、鋼管２内にコンクリート４を打設する際
は、鋼管２内にトレミー管２０を挿入し、トレミ
ー管２０を所定の速さで鋼管２の下部から上部に
向つて順次引き上げながらトレミー管２０の先端
部からコンクリート４を充填して鋼管２内に打設
していく。ここで、この柱Ｂにおいては、仕口部
の空間部１７ｅ内をコンクリート４を充填しなが
らトレミー管１５が通過する際、空間部１７ｅ内
にコンクリート４が充填されるとともに、充填さ
れたコンクリート４が鋼管１５に形成された連通
孔１８ａ〜１８ｈから隣りの空間部１７ａ〜１７
ｄ内へそれぞれ流出する。さらに、空間部１７ａ
〜１７ｄ内に流入したコンクリート４は鋼板１６
ａ〜１６ｄに形成された連通孔１９ａ〜１９ｈを
通過して互いに隣接する空間部１７ａ〜１７ｄ内
に流出する。

したがつて、この柱Ｂにおいては、鋼管２内が
鋼管１５と鋼板１６ａ〜１６ｄによつて仕切られ
た仕口部においても、充填されたコンクリート４
が鋼管１５と鋼板１６ａ〜１６ｄに形成された連
通孔１８ａ〜１８ｈおよび１９ａ〜１９ｈから隣
りの空間部１７ａ〜１７ｄに流出することにな
り、コンクリート４が十分に廻り込んで鋼管２内
に略均一に充填させることとなる。

以上の各実施例において、充填鋼管コンクリー
ト柱の仕口構造は、柱の断面積を小さくすること
ができることから、柔構造の柱として使用可能で
ある。その応用範囲としては、従来の軽くて柔な
構造とは全く異つた重くて柔な構造の超高層ビル
デイング等が考えられる。

〔発明の効果〕

上述したように、この発明によれば、梁から柱
への力の伝達を直接的かつ明確に行い、梁の剪断
力をコンクリートにその軸力として伝達すること
が可能となり、しかも、そのコンクリートに伝達
された軸力が鋼管に伝達されるのを阻止するとと
もに、鋼管に付与された軸力は変形吸収部が吸収
するため、鋼管は軸方向の応力を殆んど受けるこ
とがなく、鋼管によるコンフアインド効果が高ま
りコンクリートの圧縮耐力が上昇することが充分
に期待でき、柱の断面積を小さくできるととも
に、鋼管内へコンクリートを均一に充填すること
が可能であるから、上記効果が確実かつ充分に発
揮される充填鋼管コンクリート柱を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の第１の実施例を示
す図であり、第１図はこの発明の要部の一部断面
図、第２図は第１図の横断面図、第３図、第４図
はこの発明の第２の実施例を示す図であり、第３
図はこの発明の要部の一部断面図、第４図は第３
図の横断面図、第５図は、この発明が実際に使用
されているところを説明するための説明図、第６
図はアンボンド処理層の形成状態を示す柱の一部
断面図、第７図、第８図は従来の技術を説明する
ための図であり、第７図は要部の一部断面図、第
８図は第７図の横断面図である。 Ａ，Ｂ，２６……充填鋼管コンクリート柱、２
……鋼管、３ａ，３ｂ，３ｃ，１６ａ，１６ｂ，
１６ｃ，１６ｄ……鋼板、４……コンクリート、
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，２７……梁、１０ａ，
１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０
ｇ，１０ｈ、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，
１８ｅ，１８ｆ，１８ｇ，１８ｈ，１９ａ，１９
ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ，１９ｇ，
１９ｈ……連通孔、２１……アンボンド処理層、
３０……スリツト（変形吸収部）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼管内にコンクリートが充填されて成る充填
   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、上記鋼管の内側
   に、この鋼管の半径方向に突出しかつ該鋼管の管
   軸方向に延在して前記コンクリートに内含される
   少なくとも１枚の鋼鈑を前記梁と連続するように
   前記鋼管の内壁に接合して設け、この鋼鈑に、該
   鋼鈑によつて区切られた鋼管内空間を互いに水平
   方向に連通させて上記充填されるコンクリートを
   通過させるための連通孔を少なくとも１つ形成
   し、さらに上記柱の鋼管の一部分に、この部分が
   変形することによつて鋼管に軸方向の応力が発生
   するのを防止するための変形吸収部を形成すると
   ともに、上記鋼管とこの鋼管に充填されるコンク
   リートとの境界面に、鋼管とコンクリートとの付
   着をなくすためのアンボンド処理層を設けたこと
   を特徴とする充填鋼管コンクリート柱の構造。