JPH06146394A

JPH06146394A - 鉄筋コンクリート柱の構造及び施工方法

Info

Publication number: JPH06146394A
Application number: JP30142792A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kumagai; 仁志熊谷
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1992-11-11
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】高強度コンクリートを用いたＲＣ柱におい
て、打ち込み初期の水和熱の影響による長期強度の延び
の減退を防止する。【構成】ＲＣ柱１の中心部に、略垂直に鋼管４を配置
する構成とする。そして、ＲＣ柱１を構築する際には、
まず、鉄筋２、３を配筋すると共に鋼管４を配置する。
そして、配筋された鉄筋２、３の周りに型枠を建て込
み、型枠内に高強度コンクリート５を打設する。この際
に、鋼管４内に冷水を流し、高強度コンクリート５の水
和熱を冷水により奪うようにする。そして、高強度コン
クリート５の養生中に、高強度コンクリート５の温度が
水和熱により上昇するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】鉄筋コンクリート（ＲＣ）造の建
築物に用いられる鉄筋コンクリート柱の構造及び施工方
法に係わり、特に高強度コンクリートを用いた場合に好
適な鉄筋コンクリート柱の構造及び施工方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に用いられるコンクリートの設計基
準強度Ｆｃのレベルは、普通コンクリートで２７０ｋｇ
ｆ／ｃｍ²以下であり、それ以上のものを高強度コンク
リートと呼んでいる。日本建築学会では、普通コンクリ
ートでＦｃ＝２７０〜３６０Ｋｇｆ／ｃｍ²を高強度コ
ンクリートとして規定している。

【０００３】しかし、近年、ＲＣ造高層建築物が建設さ
れるようになって来ており、さらに強度の高いコンクリ
ートが用いられるようになった。すなわち、従来の上下
方向に沿った柱主筋とこれら柱主筋の周りを囲むフープ
筋とからなる鉄筋を配筋し、配筋された鉄筋を型枠で囲
み、該型枠内にコンクリートを打設することにより構築
されるＲＣ柱にも高強度コンクリートが用いられるよう
になった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高強度コン
クリート、例えば、Ｆｃ＝６００ｋｇｆ／ｃｍ²以上の
高強度コンクリートをＲＣ造建築物に用いた場合には、
以下のような問題点があった。

【０００５】第１に、高強度コンクリートは、セメント
の使用量が多く、単位セメント量が高くなり、水和熱に
よる温度上昇の影響で、高温履歴を打ち込み初期に受
け、長期強度の増進が鈍る。例えば、図１０のグラフに
示すように、グラフ中に点線で示された２０℃の水中で
養生された高強度コンクリートは、打設されて一週間以
後も強度が増進するのに対して、グラフ中に実線で示さ
れたＲＣ柱内部の高強度コンクリートは、打設後数日の
間は、水和熱による温度上昇のために急激に強度が増加
するが、打設されて一週間以後は、ほとんど強度の増進
が見られない。

【０００６】第２に、高強度コンクリートを用いたＲＣ
造高層建築物においては、柱のコンクリート部分に高軸
力を負担させることになるが、高強度コンクリートは、
最大耐力以降の耐力低下が普通コンクリートに比べて大
きい。第３に、柱、梁は高強度コンクリートのような高
強度材料を用いると耐力が上昇するが、それに比べて柱
・梁接合部の耐力上昇は少ない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の鉄筋コンクリー
ト柱の構造は、高強度コンクリートを用いた鉄筋コンク
リート柱であって、柱内部に配筋された鉄筋と、上下方
向に沿って前記柱の略中心に配置され、かつコンクリー
ト打設時に内部に水を流通可能な鋼管と、前記鉄筋及び
鋼管を埋設するように打設され、前記柱を形成する高強
度コンクリートとを具備してなることを上記課題の解決
手段とした。

【０００８】本発明の鉄筋コンクリート柱の施工方法
は、構築すべき柱の略中心に鋼管を上下方向に配置する
と共に構築すべき柱内部に鉄筋を配筋する段階と、配筋
された鉄筋の周囲に型枠を建て込む段階と、次いで前記
型枠内に高強度コンクリートを打設すると共に、前記鋼
管内に冷水を流す段階とを具備してなることを上記課題
の解決手段とした。

【０００９】

【作用】上記構成の鉄筋コンクリート柱の構造によれ
ば、柱を構築する際のコンクリート打設時に、鋼管内に
冷水を流通させることができるので、柱内部から水和熱
を吸収し、高強度コンクリートの打ち込み初期の温度上
昇を防止することができる。従って、高強度コンクリー
トにより柱を構築しても、コンクリートの長期強度が増
進する。また、柱の中心部に鋼管を配置することによ
り、高強度コンクリートの曲げ耐力を向上させると共
に、柱・梁接合部の補強を行うことができる。

【００１０】また、上記構成の鉄筋コンクリート柱の施
工方法によれば、上述のようにコンクリート打設時の温
度上昇を防止し、コンクリートの強度を増進させること
ができる。また、高強度コンクリート打設時に高強度コ
ンクリートの水和熱を冷却するために用いられた鋼管
が、そのままコンクリートに埋設され、柱の一部となる
ことにより、柱に鋼管の耐力が加わることになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、この実施例の鉄筋コンクリート（Ｒ
Ｃ）柱１の水平断面を示すものであり、図２ないし図４
は、この実施例のＲＣ柱１の製造工程を示すものであ
り、図５は、後述する鋼管ジョイントを示すものであ
り、図６及び図７は、この実施例のＲＣ柱１の特性を説
明するためのものである。

【００１２】図１に示すように、この実施例のＲＣ柱１
の構造は、ＲＣ柱１内に略垂直に配筋された主筋２…及
びこれら主筋２…を巻き込むように略水平に配筋された
フープ筋３…等からなる鉄筋と、ＲＣ柱１の略中心部に
略垂直に配置された円筒状の鋼管４と、これら鉄筋と鋼
管４とを埋設するように打設され、かつ、ＲＣ柱１を形
成する高強度コンクリート５とからなるものである。

【００１３】前記主筋２…は、本実施例において、断面
が略正方形上のＲＣ柱の内部の４隅にそれぞれ配筋され
る主筋２ａ…と、これら４隅の主筋２ａ…同士の間に、
ＲＣ柱１の外面に沿って２本ずつ配置される主筋２ｂ…
とからなる。前記フープ筋３は、前記主筋２…の全てを
囲むように配筋されたフープ筋３ａ…と、前記２本ずつ
配筋された８本の主筋２ｂ…のうちの対向して配置され
た４本の主筋２ｂ…を囲むように配筋されたフープ筋３
ｂ…とからなる。

【００１４】そして、前記鋼管４は、前記フープ筋２ｂ
…により囲まれたＲＣ柱１の中心部に配置されている。
前記鋼管４は、図３及び図５に示すように、ＲＣ柱１を
上方に延ばすように構築していく際に、継ぎ足されるよ
うになっているが、鋼管４、４同士の接合部には、鋼管
４の外形と略等しい内径を有する円筒形の鋼管ジョイン
ト５が用いられている。

【００１５】該鋼管ジョイント５は、図５に示されるよ
うに、接合される上下２本の鋼管４のうちの上方の鋼管
４の下端部に熔接された状態となっている。そして、硬
化したコンクリートから上方に延出する下方の鋼管４の
上端部に、上方から鋼管ジョイント５の熔接された鋼管
４を降ろすことにより、下方の鋼管４の上端部に鋼管ジ
ョイント５が嵌合され、鋼管４、４を上下に接合するも
のである。なお、上述のように鋼管４、４を接合するこ
とにより、後述するように鋼管内に水を流す際の水漏れ
の防止及び鋼管４、４間における圧縮力の伝達に十分な
ものとなるが、後述するように鋼管４にリブやスタッド
ジベルを付け、鋼管４の耐力を設計上考慮した場合に
は、鋼管ジョイント５を用いずに、現場において鋼管
４、４同士を直接熔接する構造としてしても良い。

【００１６】また、図３に示すように、鋼管４同士の接
合部６は、ＲＣ柱１とＲＣ梁７との接合部に対してずれ
た位置に配置されると共に、ＲＣ柱１を含むＲＣ造建築
物を構築する際に段階的に打設されるコンクリート同士
の継ぎ目部分ともずれた位置に配置されている。また、
鋼管４の内部には、図４に示すように、小径のチューブ
８を挿入し、また、鋼管４上部に鋼管と略等しい径のチ
ューブ９を接続することで、小径のチューブ８から冷水
を注入することにより、冷水が鋼管４の中を下から上に
流れると共に、冷水が前記チューブ９から排出されるよ
うになっている。

【００１７】また、鋼管４の内部には、高強度コンクリ
ート打設時の水和熱の発生が略収まった後に、グラウト
材が注入され、鋼管４内部は、グラウト材が充填された
構造となっている。なお、鋼管４内部には、必ずしもグ
ラウト材を注入する必要はなく、中空のままの状態とし
ても良い。

【００１８】前記高強度コンクリートは、この実施例に
おいてＦｃ＝６００ｋｇｆ／ｃｍ²のものを用いている
が、特に、Ｆｃ＝６００ｋｇｆ／ｃｍ²に限定されるも
のではなく、コンクリート打設時に水和熱により高温に
なってしまうような単位セメント量を有するコンクリー
トを用いた場合に、この実施例の構成が有効である。

【００１９】なお、高強度コンクリートの配合は、この
実施例のＲＣ柱１が用いられる建築物の構造などによっ
て決定されるものである。従って、結合材や骨材の種類
及び配合量と水セメント比は、前記建築物の設計要求に
従って決められ、また、高性能ＡＥ減水材等の混和剤や
そのたの混和剤及び混和材を用いても良いのは言うまで
もない。

【００２０】次に、このような構成のＲＣ柱１の施工方
法について説明する。なお、上記構成のＲＣ柱１は、主
にＲＣ造高層建築物に用いられるものであって、ＲＣ造
高層建築物においては、段階的にコンクリートが打設さ
れて構築される。従って、この実施例では、ＲＣ柱１の
施工方法として、コンクリートが打設される一つの段階
について説明する。

【００２１】ここで、図２は、建築物の施工において前
の段階のＲＣ柱１とＲＣ梁７の接合部の上まで、コンク
リートが打設され、コンクリートがある程度硬化した段
階を示すものである。前の段階で硬化したＲＣ柱１の上
面には、鋼管４と主筋２…とが上方に延出した状態とな
っている。また、鋼管４の内部には、硬化したＲＣ柱１
の上面と略等しい位置まで、グラウト材が充填されてい
る。そして、図２に示すように、硬化したＲＣ柱１の上
面から延出した主筋２…の上端に、熔接により主筋２…
を継ぎ足す。

【００２２】次に、図３に示すように、主筋２…に対し
てフープ筋３…を設置すると共に、鋼管４を主筋２…の
上方から施工すべきＲＣ柱１の中心部に落とし込み、前
記鋼管ジョイント５を用いて硬化したＲＣ柱１から延出
する鋼管４と接合する。また、施工すべきＲＣ柱１の周
囲に型枠１０を建て込む。

【００２３】次に、図４に示すように、鋼管４内部にチ
ューブ８を、その下端が、略硬化したＲＣ柱１の上面に
達するように挿入する。また、継ぎ足された鋼管４の上
端に、鋼管４と略同径のチューブ９を、該チューブ９内
に前記チューブ８を挿入した状態で接続する。そして、
前記チューブ８の一端を水道管もしくはポンプ等に接続
することで、チューブ８から鋼管４内に冷水を流入させ
る。鋼管４内に流入した水は、鋼管４の下から鋼管４の
上に流れ、鋼管４から流出し、前記チューブ９によって
排出される。

【００２４】従って、冷水が常時、鋼管４の下から上に
流れて、鋼管４の熱を奪うことになる。次に、冷水を鋼
管４内に流した状態で高強度コンクリートを型枠１０内
に打設する。そして、型枠１０内に充填されたコンクリ
ートは、硬化するに際して、水和熱を発生し、型枠１０
内において温度が上昇することになるが、前記鋼管４内
を流れる冷水により、水和熱が奪われ、型枠１０内の高
強度コンクリートの温度の上昇を防ぐ。

【００２５】コンクリート打設後に冷水を鋼管４内に流
した状態で、コンクリートが養生される。また、冷水
は、水和熱の発生が略収まるまで続けられる。この実施
例では、打設後三日間の間、冷水を流す。そして、コン
クリートが略硬化した段階で、図２に示した状態と、同
様の状態になるので、建築物の最上階に至るＲＣ柱１が
構築されるまで、上述の作業を繰り返し行う。なお、建
築物の最下階を構築する際、すなわちＲＣ柱１の下端部
を構築する際には、前記図２の硬化したＲＣ柱１の代わ
りに基礎が設置された状態で、上述と同様の施工作業を
行うことになる。

【００２６】ここで、上述のように構築されたＲＣ柱１
において、ＲＣ柱１内部のコンクリートの温度変化につ
いて説明する。図６のグラフは、Ｆｃ＝６００ｋｇｆ／
ｃｍ²の高強度コンクリートを用い、かつ、従来の鋼管
４の無いＲＣ柱について、高強度コンクリートを打設し
てから６日間のＲＣ柱内の温度を測定したものであり、
従来のＲＣ柱の温度履歴が実線で示されている。

【００２７】それに対して、この実施例の鋼管４を用い
たＲＣ柱１においては、鋼管４内に流入する冷水により
高強度コンクリートが冷却されることにより、点線で示
されるような温度履歴となることが予測される。図６に
点線で示された予測温度履歴からわかるように、冷却し
なかった場合に９０℃まで上昇するコンクリートの温度
を、鋼管中に冷水を流すことにより５０℃程度に抑さえ
ることが可能である。なお、この予測される温度履歴
は、高強度コンクリート打設後三日間、鋼管４に令水を
流入した場合のものである。また、この予測される温度
履歴は、温度伝達計算により求められたものであり、冷
水の温度及び流量、柱の径、鋼管の径等の値を変更すれ
ば変化するものである。

【００２８】以上のように、この実施例のＲＣ柱１によ
れば、打ち込み初期に高強度コンクリートが水和熱によ
り高温になることがなく、長期強度の増進が妨げられる
ことがない。すなわち、この実施例のＲＣ柱１によれ
ば、高強度コンクリート打設後の温度上昇を緩やかにで
きるので、長期強度の上昇が期待でき、経済的な配合設
計ができる。また、高温によるコンクリートの温度ひび
割れも防止できる。

【００２９】次に、鋼管４を埋設されたＲＣ柱１の軸力
と曲げ耐力の関係について図７を参照して説明する。図
７は、従来のＲＣ柱（実線）と、鋼管４（破線）と、こ
の実施例の鋼管４を有するＲＣ柱１（一点鎖線）とにつ
いての軸力と曲げ耐力との関係を示したものである。図
７に示されるように、本実施例のＲＣ柱１は、ＲＣ柱に
鋼管４を埋設することで、高軸力下でも耐力低下を起こ
すことがなく、変形能力に優れている。

【００３０】従って、この実施例のＲＣ柱１を用いた建
築物の耐震安全性が向上する。さらに、ＲＣ柱１・ＲＣ
梁７接合部も、鋼管４により補強されることになる。図
８及び図９は、それぞれ本発明の別の実施例を示すもの
である。図８に示すされるＲＣ柱１ａは、上記ＲＣ柱１
と同様の構成を有すると共に、柱内に埋設する鋼管４ａ
の表面に、鋼管４ａの周方向に沿ったドーナッツ状のリ
ブ１１が、鋼管４ａの軸方向に間隔をあけて多数設けら
れたものである（図８中にはリブ１１を一つだけ図
示）。

【００３１】また、図９に示されるＲＣ柱１ｂは、上記
ＲＣ柱１と同様の構成を有すると共に、ＲＣ柱１ｂ内に
埋設する鋼管４ｂの表面に、多数のスタッドジベル１２
を設けたものである。上述のように鋼管４ａ、４ｂの表
面にリブ１１もしくはスタットジベル１２等の突起物を
設けることにより、高強度コンクリートと鋼管４とがさ
らに一体化され、ＲＣ柱１ａ、１ｂの曲げ耐力及びせん
断耐力の向上を図ることができ、これらのＲＣ柱１ａ、
１ｂの曲げ耐力及びせん断耐力の向上を設計時に考慮
し、経済的な設計を行うことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の鉄筋
コンクリート柱の構造及び施工方法によれば、高強度コ
ンクリートを用いたＲＣ柱において、ＲＣ柱内部に鋼管
を通し、高強度コンクリート打設時に、鋼管内に冷水を
流すことで、高強度コンクリートが硬化する際に発生す
る高い水和熱を冷水により奪うことができ、高強度コン
クリートが打ち込み初期に高温になるのを防止すること
ができる。

【００３３】従って、高強度コンクリートが打ち込み初
期の水和熱による温度上昇によって、長期強度の上昇が
抑制されてしまうのを防止することができる。また、Ｒ
Ｃ柱内部に鋼管を埋設することにより、ＲＣ柱につい
て、高軸力下での耐力低下を防止し、変形能力に優れ、
耐震安全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の鉄筋コンクリート柱を示す断
面図である。

【図２】上記鉄筋コンクリート柱の施工工程を説明する
ための側断面図である。

【図３】上記鉄筋コンクリート柱の施工工程を説明する
ための側断面図である。

【図４】上記鉄筋コンクリート柱の施工工程を説明する
ための側断面図である。

【図５】上記鉄筋コンクリート柱内部に埋設される鋼管
の接合部を示す断面斜視図である。

【図６】上記鉄筋コンクリート柱内の高強度コンクリー
トの打ち込み初期の温度変化を示すグラフである。

【図７】上記鉄筋コンクリート柱の軸力と曲げ耐力の関
係を説明するための図である。

【図８】上記鋼管の表面にリブを設けた鉄筋コンクリー
ト柱を示す断面図である。

【図９】上記鋼管の表面にスタッドジベルを設けた鉄筋
コンクリート柱を示す断面図である。

【図１０】上記高強度コンクリートを水中で養生した場
合と、地上で養生した場合に長期強度の上昇の度合いを
比較したグラフである。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）２（２ａ、２ｂ）主筋３（３ａ、３ｂ）フープ筋４、４ａ、４ｂ鋼管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高強度コンクリートを用いた鉄筋コンク
リート柱であって、柱内部に配筋された鉄筋と、上下方向に沿って前記柱の
略中心に配置され、かつコンクリート打設時に内部に水
を流通可能な鋼管と、前記鉄筋及び鋼管を埋設するよう
に打設され、前記柱を形成する高強度コンクリートとを
具備してなることを特徴とする鉄筋コンクリート柱の構
造。
【請求項２】構築すべき柱の略中心に鋼管を上下方向
に配置すると共に構築すべき柱内部に鉄筋を配筋する段
階と、配筋された鉄筋の周囲に型枠を建て込む段階と、
次いで前記型枠内に高強度コンクリートを打設すると共
に、前記鋼管内に冷水を流す段階とを具備してなること
を特徴とする鉄筋コンクリート柱の施工方法。