JPH0431540A - パイプスタッド - 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） 本発明は主として建築、土木分野の鉄骨構造物に利用さ
れる合成柱もしくは合成梁の形成方法に関する。

（従来の技術） 周知のとおり、建築、土木分野における鉄骨構造物につ
いては、耐火および構造強度の点から、鉄骨柱および鉄
骨梁とコンクリートを一体化する手段が採用されるよう
になり、具体的には相互の付着強度を増大し、耐力を向
上するためスタッドを鉄骨表面に植設する手段が一般化
している。

しかして、近時、建築、土木分野における鉄骨構造物、
特に高層ビル等の建築物については、建築技能者の不足
および高齢化のためグレファブ化の必要性が高くなり、
そのため、特に鉄骨と成形コンクリートスラブを簡易な
手段で一体化する合成柱もしくは合成梁の開発が進めら
れている。

第２０図は、かかる従来の方法により形成された合成柱
の概略横断面図を示すもので、角鋼管（１）からなる鉄
骨柱の要被覆表面（２ａ）〜（２ｄ）に、通常シャコネ
クタと呼称される符号（３）で代表する頭付きスタッド
を溶接等の手段で植設し、ついで該頭付きスタッド（３
）と対応する位置に符号（４）で代表せしめる嵌合孔が
穿設された成形コンクリートスラブ（５ａ）〜（５ｄ）
を前記要被覆表面（２ａ）−＝−（２ｄ）に当接すると
ともに、前記嵌合孔（４）にモルタルを充填する手段に
より角鋼管（１）と成形コンクリートスラブ（５ａ）〜
（５ｄ）を一体化する。

第２１図は前記角鋼管（１）の代わりに十字Ｈ形鋼（６
）を用いた実施例で、また合成梁についても、形成方法
は第２０図の例と略同様であるため詳細な説明は省略す
る。

かかる合成柱もしくは合成梁は、水平外力の確実な伝達
、曲げ剛性の向上、終局曲げ耐力の上昇など数多くの利
点があるため、その採用は拡大している。

（発明が解決しようとする課題） さて、最近にいたり建築構造物は益々巨大化し、それに
基づいて構造部材としての鉄骨柱・鉄骨梁についても高
強度鋼が用いられ、成形コンクリートスラブにも圧縮強
度が５ｏｏ’ＫｙＡが以上のものが出現し始めた３、 従りて、前記頭付きスタ＋／ド（３）のようなシャコネ
クタについても高強度スタッドとする必要性が高まって
きたが、単にシャコネクタを高強度化しても鋼材のヤン
グ係数は一定であるから、高強度シャコネクタを使用し
た合成柱や合成梁においてずれの影響が顕在化するとい
う課題がある。

本発明の目的は、高い構造強度を有する建築物を構築す
るにあたり、水平外力の確実な伝達、曲げ剛性、終局曲
げ耐力について信頼性の高い合成柱もしくは合成梁の形
成方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、合成柱・合成梁の形成について研究の結
果、前記課題を克服し、経済性に優れ信頼性の高い合成
柱・合成梁の形成方法を開発することに成功した。

而して、その要旨は、鉄骨柱もしくは鉄ｔｙの要被覆表
面に、あらかじめ所定数のモルタル被充填空腔な備えた
拡頭パイプスタッドを植設し、ついで、前記拡頭パイプ
スタンドと対応する位置に嵌合孔が穿設された成形コン
クリートスラブを前記要被覆表面に当接するとともに、
前記嵌合孔および拡頭パイプスタッドにモルタルを充填
することにより鉄骨柱もしくは鉄骨梁と成形コンクリー
トスラブを一体化する合成柱もしくは合成梁の形成方法
にあり、さらに改良された方法として、鉄骨柱もしくは
鉄骨梁の要被覆表面に、あらかじめ所定数のモルタル被
充填空腔な備えた拡頭パイプスタッドを植設し、ついで
、前記拡頭パイプスタッドと対応する位置に杭用張力内
側面を備えた嵌合孔が穿設された成形コンクリートスラ
ブを前記要被覆表面に当接するとともに、前記嵌合孔お
よび拡頭ノくイブスタッドにモルタルを充填することに
より鉄骨柱もしくは鉄骨梁と成形コンクリートスラブを
一体化する合成柱もしくは合成梁の形成方法にある。

（作用） 本発明にがかる拡頭バイグスタッドは、モルタルの被充
填空腔な有し、かつ見付は面積が大きく、スタッド周り
のコンクリートの応力を緩和するので、剛性および耐力
が高く、ずれ防止効果が優れている。

しかして、本発明にかかる成形コンクリートスラブは、
前記拡頭バイグスタッドと対応する位置に嵌合孔を備え
ているため、前記鉄骨柱もしくは鉄骨梁の要被覆表面に
当接嵌合せしめることが容易で、モルタル充填を効率釣
に実施することができ、各種原因により建造物に作用す
る水平力や振動に対して高い耐力を有する合成柱・合成
梁を形成することができる。

さらに、本発明の改良された方法にかかる成形コンクリ
ートスラブは、前記拡頭パイプスタッドと嵌合するため
の孔として、杭用張力内側面を備えた嵌合孔を備えてお
り、前記拡頭バイプスタクドとの相東効果により剪断力
や剥離力に対する高い抵抗力を有している。

従って、本発明の合成柱もしくは合成梁の形成方法は、
水平外力の確実な伝達、曲げ剛性、終局曲げ耐力におい
て従来のものには例の無い優れた特性を備えた合成柱・
合成梁を提供することを可能とする。

（実施例） つぎに、本発明の方法を図に従って詳細に説明する。

第１図は、本発明にかかる角鋼管柱（力の壁被覆表面（
８ａ）、（８ｂ）に、所望の強度計算により算出された
所定数の拡頭パイプスタッド（９）を所定間隔で植設し
たのち、前記拡頭パイプスタッド（９）と対応する位置
に嵌合孔（１Ｇが穿設された成形コンクリートスラブ（
ｌｌａ）　、（ｌｌｂ）を前記壁被覆表面（８ａ）　、
（８ｂ）に当接する直前の状況を示す概略斜視図であり
、（１３は梁を示す。かかる仕口部におけるその他の部
分の成形コンクリートスラブと角鋼管柱との当接方法は
同一であるため図示は省略する。

第２図は、成形コンクリートスラブ（１１ａ）、（ｕｂ
）を前記壁被覆表面（８ａ）、（８ｂ）に当接したのち
、前記嵌合孔顛および前記拡頭パイプスタッド（９）に
モルタルを充填することにより、角鋼管柱（７）と成形
コンクリートスラブ（Ｈａ）　、（ｌｌｂ）による合成
が完了した状況を示す概略斜視図で、図示の都合上表示
していない壁被覆表面についても第１図と同様に成形コ
ンクリートスラブを用い合成を実施することは云うまで
も無い。

さて、第３図（−１（廟、（ｃ）　〜第６図（ａ）、（
ｂ）、（ｃ）は本発明にがかる拡頭パイプスタッド（９
ａ）〜（９ｄ）の概略側面図、縦断面図、平面図を示す
。

第３図の拡頭パイプスタッド（９ａ）は、被植設側頭部
にリング状の７ランジ０Ｊを有し、植設側底部（Ｉ４）
は平坦な管端に仕上げられた円筒形鋼管α９から構成さ
れており、モルタル被充填空腔０ｅを有している。

前記フランジ０３はあらかじめ切削加工されたリングを
溶接するか、あるいは大径の円筒形鋼管を切削加工する
ことにより形成する。

第４図の拡頭パイプスタッド（９ｂ）は、被植設側頭部
（１７）近傍に膨出加工によって形成された７ランジＣ
１８を有する例であり、第５図の拡頭ノくイブスタッド
（９Ｃ）は、管端（Ｌ９を押圧加工し外側にフランジ■
を形成した例を示し、第６図の拡頭パイプスタッド（９
ｄ）は管端ｅ１１が押し拡げ加工されラッパ状フランジ
ツに形成された例を示すものである。

前述のように本発明にがかる拡頭パイプスタンド責９）
は総べて本体円筒部中心部より上方の被植設側頭部近傍
にフランジに代表せしめる突出部と被植設側管端からモ
ルタルの充填が可能なモルタル被充填空腔αＱを有する
とともに、植設側管端は平坦に仕上げられているので、
電気溶接法により鉄骨柱もｌ、　＜は鉄骨梁の壁被覆表
面に筒部に植設することが可能である。

以上詳細に説明したとおり、本発明にがかる拡頭パイプ
スタッド（９）は、被植設側頭部近傍に７ランジに代表
する引き抜き力に対する非常に高い抵抗力を持つ突出部
を備えているので、本発明ではかかるパイプスタッドを
総称して拡頭パイプスタッドと定義するものである。

つぎに、本発明にがかる拡頭パイプスタッド（９）の特
徴について、さらに比較例と対称して詳細に説明する。

第７図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は、円筒形パイプスタッ
ドツの概略側面図、縦断面図、平面図を示し、第８図は
前記円筒形パイプスタッド■を鉄骨梁（２４１の壁被覆
表面５に植設し、前記円筒形パイプスタッド■と対応す
る位置に嵌合孔■が穿設された成形コンクリートスラブ
τを前記壁被覆表面■に当接するとともに、前記嵌合孔
■および円筒形パイプスタッドのにモルタル＠を充填す
ることにより鉄骨梁（２）と成形コンクリートスラブ罰
を一体化した合成梁＠の概略断面図を示１゜本発明者ら
は、前記合成梁田について、矢印（３０ａ）　、（３０
ｂ）に示すごと（本発明において必要とされる範囲の引
張力が加わる試験を実施した結果、比較的初期の引張力
で円筒形パイプスタッドのとモルタル（支）間に亀裂が
生じ、円筒形パイプスタフドッとモルタル＠が離れて、
鉄骨梁Ｗと成形コンクリートスラブいが剥離し所望の目
的が達成出来ないことが確認された。

周知のとおり、合成梁については、特に魚油げが作用す
る場合を想定せねばならないので、第７図のような円筒
形パイプスタッド■の使用は好ましくないことが判った
。

つぎに、本発明者らは成形コンクリートスラブの製作の
容易さおよび現場取り付は作業の能率を勘案し、第９図
の概略断面図に示す合成柱Ｃ３１）、第１０図の概略断
面図に示す合成梁轡のようＫ、成形コンクリートスラブ
（ｌｌｃ）および成形コンクリートスラブ（至）のそれ
ぞれの嵌合孔ＯＩを逆剪頭円錐形状とし、あらかじめ植
設した拡頭パイプスタッド（９）と嵌合する手段を採用
した。

第１θ図にお〜・て、ＵはＨ形鋼からなる梁材で、その
７ランジ田の上側が要被覆表面■であるが、合成梁には
デツキプレートを利用する例もあるので、この実施例に
限定するものでは無いが、目的を逸脱しない範囲におい
て、適宜な構成を有する成形コンクリ−・トスラブを用
いることは差し支えない。

さて、第１１図は第１０図に示した拡頭パイプスタッド
（９）と逆剪頭円錐形状の内側面（支）を備えた嵌合孔
Ｑｌとの組み合わせにかかる部分詳細断面図であり、第
１２図は該拡頭パイプスタッド（９）と螺旋状の溝を有
する内側面■を備えた嵌合孔Ｑ〔との組み合わせにかか
る部分詳細断面図であり、第１３図は、該拡頭パイプス
タッド（９）と円筒形の内側面（至）を備えた嵌合孔０
Ｉとの組み合わせＫかかる部分詳細断面図であり、第８
図で説明したような引張り試験を実施した結果、られた
。

また、モルタル充填の能率は第１１図の例がもっとも優
れており、充填密度も良く、品質的に信頼性が高い結果
が得られた。

その他、第１４図に示すように上側が円筒形内側面Ｉで
、下側が逆剪頭円錐形状内側面４４１）ＶＣ。

形成された嵌合孔（１（１と接頭パイプスタッド（９）
との組み合わせ、さらに第１５図に示すように上側が大
径円筒形内側面りで、下側が小径円筒形内側面旧に形成
された嵌合孔顛と接頭パイプスタッド（９）との組み合
わせ等について試験した結果、いずれも第８図の場合よ
りも優れた成績が得られた。

そこで、本発明では前述の第１１図、第１２図、第１４
図、第１５図の嵌合孔−のように形成された内側面を有
する嵌合孔を抗引張力内側面を備えた嵌合孔と云う。

つぎに、従来の頭付きスタッドと本発明にがかる拡頭パ
イプスタッドとの比較試験結果の詳細について説明する
。

さて、頭付きスタッドとしては直径１６Ｍおよび１９ｍ
の２種類を選定し、それに対し同一断面積で直径が１．
５倍と２．０倍の拡頭パイプスタッド（第３図に示した
形状のパイプスタッド）を用いた。

その寸法諸元をつぎの第１表に示す。

第　　１ 表 つぎに、各スタッドの機械的性質を第２表に示す。

第２表 さらに、パイプスタッドの化学成分％を第３表に示す。

第　　３　　表 第　　５ 表 また、成形コンクリートスラブと充填モルタルには機械
的性質が第４表のとおりのものを用いた。

第　　４　　表 前記各スタッドについて、単調と漸増繰返しの加力押抜
き試駿を実施した結果は第５表のとおりであった。

第５表において、符号１は単調加力、２は漸増繰返し加
力であり、さらに ｓ（ｍｅ　　：　　スタッド断面積 Ｋｓｔ　　：　　ずれ剛性（ｙｍａｘ／３の荷重レベル
時の割線係数） Δｍａｘ　：　　ｙｍａｘ時のずれ である。

さて、第１６図（ａ）、（ｂ）は単調加力の結果を示す
グラフで、縦軸はスタッド１本当たりの剪断力ｔｏｎを
、横軸はずれ貴簡を示す。

また、ｑｙで示す水平線は各スタッドの平均剪断変形が
１／１００のオフセット値で、さらにｑｓは合成梁構造
設計指針による剪断耐力のレベルである。

第１７図（ａ）、（ｂ）は漸増繰返し加力の結果を示す
グラフで、同様に縦軸はスタッド１本当たりの剪断力ｔ
ｏｎを、横軸はずれ量罵を示す。

図から明らかなように、スタッドの軸径が大きくなるほ
ど剪断耐力は増大し、最大耐力時のずれ（△ｍａｘ）　
は減少するが、△ｍａｘ以降の耐力低下は急激である。

ただし、本発明者らの研究では、Δｍａｘに対応するス
タッドの平均剪断変形は最も小さい場合でも０．０３　
ｒａｄ程度あり、変形能力が問題になることはない。

つぎに、第１８図（ａ）、（ｂ）、第１９図（ａ）、（
ｂ）は、前述の＠　１１６図（ａ）、（ｂ）、第１７図
（ａ）、（ｂ）の剪断力−ずれ量関係の横軸を拡大し初
期の関係をより明確に示すもので、従来の頭付きスタッ
ドに比し、軸径が１．５倍の拡頭パイプスタッドでは、
ずれ剛性が１．７倍程度と大幅に増大しており、また軸
径が２倍のものでは、ずれ剛性の増加率がやや鈍化する
ことが判る。

（発明の効果） 本発明の方法は、剛性および耐力が著しく優れた合成柱
・合成梁を確実かつ経済的に形成することを可能とし、
そのため水平外力の確実な伝達ができ、曲げ剛性、終局
曲げ耐力について信頼性が高いので、大きな構造強度を
要求される建築物を構築するにあたり実用的に極めて有
用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる合成柱の形成要領を示す概略
斜視図、第２図は本発明にかかる完成した合成柱の概略
斜視図、第３図（ａ）、（ｂ）、（ｅ）〜第６図（ａ）
、（日、（ｃ）は本発明の実施例にがかる拡頭パイプス
タッドの概略側面図、縦断面図、平面図、第７図（ａｌ
、＜ｂｒ、（Ｃ）は円筒形パイプスタッドの概略側面図
、縦断面図、平面図、第８図は円筒形パイプスタッドを
用いた合成梁の部分概略断面図、第９図、第１０図は本
発明にかかる合成柱および合成梁の概略断面図、第１１
図〜第１５図は本発明にかかる嵌合孔と拡頭パイグスタ
ッドとの組み合わせ説明図、第１６図（ａ）、（ｂ）は
単調加力試験における剪断力とずれ量の関係を示すグラ
フ、第１７図（ａ）、（ｂ）は漸増繰返し加力試験の結
果を示すグラフ、第１８図（ａ）　、（ｂ）、第１９図
（ω、ｆｂ）は単調加力と漸増繰返し加力試験の初期状
３ヱを説明するグラフ、第２０図、第２１図は従来の合
成柱の概略断面図である。 （１）・・・角鋼管、（２ａ）〜（２ｄ）・・・要被覆
表面、（３）・・・頭付きスタッド、１４）・・・嵌合
孔、（５ａ）〜（５ｄ）・・・族コンクリートスラブ、
（１ｚ・・・梁、（１３川フランジ、Ｉ・・・植設側底
部、ａ９・・・円筒形鋼管、αＱ・・・モルタル被充填
空腔、αη・・・被植設側頭部、（１８・・・７ランジ
、（１９・・・管端、■・・・フランジ、ｃｌ）・・・
管端、■・・・ラッパ状７ランジ、■・・・円筒形パイ
プスタッド、＠・・・鉄骨梁、■・・・要被覆表面、■
・・・嵌合孔、■・・・成形コンクリートスラブ、（５
）・・・モルタル、（至）・・・合成梁、（（資）ａ）
　、　（３０ｂ）・・・引張力、３１）・・・合成柱、
■・・・合成梁、田川成形コンクリートスラブ、（２）
・・・梁材、田・・・７ランジ、■・・・要被覆表面、
Ｃ（７１・・・内側面、（至）・・・内側面、（ト）・
・・内側面、けト・円筒形内側面、鼾・・・逆剪頭円錐
形状内側面、１４２１・・・大径円筒形内側面、け；夕
・・・小径円筒形内側面、第　１　図 第３図 （α） （ｂ） ＜Ｃ） 第２図 席４図 ｆｂ （Ｃ） 第５ 図 ｂ （Ｃ） （Ｃ） 第′７図 ＄ＩＱ図 第７ （α） （ｂ） （Ｃ） 爾８図 茅１６図 （α） 第１７図 （ｃＬ） 手 す°れｉ愼惧ｄ （ｂ） （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄骨柱もしくは鉄骨梁の要被覆表面に、あらかじ
   め所定数のモルタル被充填空腔を備えた拡頭パイプスタ
   ッドを植設し、ついで、前記拡頭パイプスタッドと対応
   する位置に嵌合孔が穿設された成形コンクリートスラブ
   を前記要被覆表面に当接するとともに、前記嵌合孔およ
   び拡頭パイプスタッドにモルタルを充填することにより
   鉄骨柱もしくは鉄骨梁と成形コンクリートスラブを一体
   化することを特徴とする合成柱もしくは合成梁の形成方
   法。
2. （２）抗引張力内側面を備えた嵌合孔が穿設された成形
   コンクリートスラブを用いることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の合成柱もしくは合成梁の形成方法。