JPH06167073A - コンクリート充填鋼管部材の補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部材の応力が大きくなる部分を補強し、力学
的性能を飛躍的に向上させた経済的、合理的なコンクリ
ート充填鋼管部材の補強構造を提供する。 【構成】 コンクリート充填鋼管柱４について、Ｈ形断
面梁５が接合される柱頭部及び柱脚部に補強鋼管１を取
り付ける。コンクリート充填鋼管柱４外面と補強鋼管１
の内面との間にモルタルまたはコンクリート等の硬化材
２を充填し、鋼管の外側への局部座屈を防止するととも
に、内部の充填コンクリートに対する拘束効果を高め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主として建築及び土木構
造物に用いられるコンクリート充填鋼管部材の補強構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】柱あるいは梁等にコンクリート充填鋼管
部材を用いた構造物に地震力等の水平力が作用した場
合、部材に作用する応力は長手方向について一様ではな
い。しかし、部材の必要性能、即ち部材断面は、最も応
力が高い部分が安全であるように設計され、その断面は
部材全長にわたって一定である場合が一般的である。

【０００３】また、コンクリート充填鋼管部材からなる
橋脚において、鋼管の局部座屈等を防止し、高い軸方向
圧縮強度を発揮させるため、鋼管と充填コンクリートと
を非付着状態としたアンボンド型のコンクリート充填鋼
管構造等も開発されている（特公平３−５４７２６号公
報参照）。

【０００４】また、一方で、作用する応力が高くなる柱
頭部及び柱脚部の肉厚を局部的に厚くした鋳造鋼管柱も
開発されている（実開昭６１−１２４５１２号公報参
照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように部材に作
用する応力は一様ではなく、例えば柱部材の場合には、
柱頭部及び柱脚部においてモーメントが最大になり、柱
頭部及び柱脚の破壊（特に鋼管の外側への局部座屈）で
柱の耐力が決まる。そのため、部材断面（鋼管の肉厚）
が材長にわたり一定である従来技術では、応力レベルの
低い柱の中間部には余剰耐力が残存し、極めて不経済な
設計となる。

【０００６】また、柱頭部及び柱脚部の肉厚を局部的に
厚くした鋳造鋼管は製造コストが高くつく上、補強範囲
及び補強の程度も鋳造鋼管の製造範囲に限定され、設計
の自由度は限られたものとなる。

【０００７】本発明は上述のような問題点の解決を図っ
たものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の補強構造は、コ
ンクリート充填鋼管部材の鋼管の外側に、前記鋼管より
径の大きい補強鋼管を長手方向所要区間にわたって配置
し、前記鋼管外面と前記補強鋼管内面との間に硬化材を
充填することによって、コンクリート充填鋼管部材を補
強したものである。

【０００９】補強鋼管は、コンクリート充填鋼管部材に
おける部材の応力が大きくなる部分等に配置され、断面
は円筒形に限らず多角形の筒形であってもよい。また、
硬化材としては、モルタル、コンクリート、セメントペ
ースト、あるいは合成樹脂等が用いられる。

【００１０】

【作用】コンクリート充填鋼管部材の鋼管は、外側に配
置された補強鋼管及びその間に充填された硬化材によっ
て外側へ局部座屈することが制限されるので、鋼管の局
部座屈による急激な耐力及び変形能の低下を防ぐことが
できる。一方、鋼管内部の充填コンクリートは、補強鋼
管及び間の硬化材によって、周方向変形が拘束されるの
で、鋼管だけの場合と比較し、圧縮強度及び靱性が改善
される。これら、２つの効果により部材全体の耐力及び
靱性が飛躍的に向上する。

【００１１】また、補強の範囲及び補強の程度は、部材
の種別や部材に作用する応力状態で様々に変化する。本
構造では、補強鋼管の長さ及び肉厚を変えることによ
り、柔軟に対応できるので、局部的に鋼管の肉厚を変え
た鋳造鋼管を用いる場合とは異なり、設計の自由度は極
めて高い。

【００１２】さらに、補強鋼管の製作及びモルタル等、
現場での硬化材の充填作業は極めて容易であり、製作及
び施工面でのコスト上昇はわずかである。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。

【００１４】図１及び図２は本発明の実施例における水
平断面を示したもので、図１は部材断面が円形（円形鋼
管３ａの内部にコンクリート３ｃを充填）の場合、図２
は部材断面が角形（角形鋼管３ｂの内部にコンクリート
３ｃを充填）の場合である。これらコンクリート充填鋼
管部材３の外側に円形の補強鋼管１を配置し、円形鋼管
３ａまたは角形鋼管３ｂと補強鋼管１との間にモルタル
またはコンクリート等の硬化材２が充填されている。

【００１５】補強鋼管１は必ずしも円形である必要はな
いが、本構造を実施する上では、円周方向の引張で内向
きの拘束力を与える円形鋼管が最も力学的に優れてい
る。

【００１６】図３は本発明をコンクリート充填鋼管柱４
に適用した場合の鉛直断面を示したもので、Ｈ形断面梁
５が接合され、モーメントが最大となる柱頭部と柱脚部
の所定区間に補強鋼管１を取り付け（取り付け方法につ
いては後述する）、コンクリート充填鋼管柱４の外面
と、補強鋼管１の内面との間に硬化材２を充填してい
る。

【００１７】図３の実施例は補強を施す部材が柱の場合
であるが、柱に限らず、コンクリート充填鋼管構造とし
た梁部材、ラチス及びトラス部材の弦材及び斜材、
アーチ部材、ブレース部材等についても本発明を適
用することができる。

【００１８】また、本実施例では補強範囲が部材長手方
向の一部であるが、必要に応じ部材全長にわたって補強
を施してもよい。さらに、補強部の断面も部材の応力状
態等に応じて、長手方向に変化させることができる。

【００１９】本発明の補強構造の施工方法としては、代
表的なものとして、補強鋼管の設置方法に応じ、次の２
つの方法が考えられる。

【００２０】 鉄骨加工時または現場で、補強鋼管１
の中にコンクリート充填鋼管部材を構成する鋼管を挿入
し、鉄骨建方が終了した後に硬化材２を充填する。

【００２１】 ２つに分割された補強鋼管を、既に構
築されたコンクリート充填鋼管部材の外側に配置し、２
つを溶接あるいはボルト接合等で接合することで補強鋼
管１を形成し、硬化材を充填する。

【００２２】構造物の設計段階で本発明の適用が決定し
ている場合には、上記、の何れの方法も可能である
が、被災した部材の補修に本発明を適用する際には、通
常の方法が採られることになる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の補強構造をコンクリート充填鋼
管部材に用いれば、部材の応力が大きくなる部分を補強
することにより、経済的、合理的な部材を設計すること
ができる。

【００２４】また、コンクリート充填鋼管部材の応力が
大きい部分について、鋼管及び内部の充填コンクリート
が外側から拘束されることで、鋼管の外側への局部座屈
が防止され、また拘束によりコンクリートが高い圧縮強
度、靱性を発揮し、部材全体として力学的性能を飛躍的
に向上させることができる。

【００２５】また、地震、火災等の被害を受けたコンク
リート充填鋼管部材についても、本構造を適用すること
により、容易に補修することができ、設計時の部材断面
性能に復帰させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す鉛直断面図である。

【図２】本発明の一実施例における水平断面図である。

【図３】本発明の他の実施例における水平断面図であ
る。

【符号の説明】

１…補強鋼管、２…モルタル、３…コンクリート充填鋼
管部材、３ａ…円形鋼管、３ｂ…角形鋼管、３ｃ…充填
コンクリート、４…コンクリート充填鋼管柱、５…Ｈ形
断面梁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一戸 康生 東京都千代田区大手町一丁目１番３号 住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 大竹 章夫 東京都千代田区大手町一丁目１番３号 住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 松谷 輝雄 東京都千代田区神田駿河台２丁目３番11号 株式会社鴻池組内 (72)発明者 中島 將好 東京都千代田区神田駿河台２丁目３番11号 株式会社鴻池組内 (72)発明者 上田 弘樹 東京都千代田区神田駿河台２丁目３番11号 株式会社鴻池組内 (72)発明者 富井 政英 東京都渋谷区代官山町20−14 代官山東急 アパートアネックス403

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリート充填鋼管部材の鋼管の外側
   に、前記鋼管より径の大きい補強鋼管を長手方向所要区
   間にわたって配置し、前記鋼管外面と前記補強鋼管内面
   との間に硬化材を充填したことを特徴とするコンクリー
   ト充填鋼管部材の補強構造。