JPH063048B2 - 充填型鋼管コンクリート構造体の構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、大型建造物の柱又は地下杭等として使用さ
れる充填型鋼管コンクリート構造体の構築（製作）方法
に関する。

従来の技術 鋼管の中空部内にコンクリートを充填して長期の軸力
（鉛直荷重）をコンクリートに負担させると共に充填コ
ンクリートは鋼管により拘束させ、地震時の曲げ力（水
平力）及び軸力は鋼管に負担させる複合構造体としての
充填型鋼管コンクリート構造体が既に種々公知に属する
（例えば特開昭62-153438号、特開昭62-160337号、特開
昭62-160338号公報に記載のもの参照）。

鋼管コンクリート構造大は、曲げ変形能力、とりわけ正
負交番繰り返し曲げを受けた際の靱性が極めて大きいこ
とが特長とされている。そして、この特性は充填型のも
のに顕著である。それは鋼管の閉断面内部が充填コンク
リートで埋められた結果、鋼管の局部座屈がコンクリー
トにより拘束され、そのコンクリートは鋼管によって拘
束されているという相乗効果に由来するものだと考えら
れている。

従来、充填型鋼管コンクリート構造体の構築方法の基本
は、当然のことながら鋼管を型枠代用として充填コンク
リートを打設してきた。しかし、この方法によれば、コ
ンクリート打設後のクリープや収縮などによりコンクリ
ートの軸圧縮ひずみが増大すると、本来コンクリートが
負担するべき軸力を鋼管が負担する状態になる。こうし
て鋼管が軸力を負担した状態でこの構造体に曲げ力が作
用した場合は、同鋼管が軸力を負担しない場合に比べて
当然に耐力が低下する。逆に、鋼管内の充填コンクリー
トは、鋼管が負担した分の軸力は負担していないので、
その分働きが悪く圧縮に強いという能力を十分発揮せし
めていないことになり不経済である。

そこで、改良された構築方法は、第６図に例示したよう
に上下の鋼管１と２を分離させて隙間３を設け、この隙
間３により充填コンクリート４の軸圧縮ひずみ等を完全
に吸収させ、もって充填コンクリート４に全ての軸力を
負担させ、鋼管１、２は単に充填コンクリート４を拘束
し曲げ力だけを負担することを可能ならしめている。

あるいは特開昭６２−１６０３３６号公報に記載された
発明のように、一つの鋼管の所定場所をリング状にカッ
トしてこれを充填コンクリートの軸圧縮ひずみを吸収す
る隙間となさしめる方法、又は上下の鋼管の間にスペー
サを介在させて隙間を形成する方法なども公知である。

本発明が解決しようとする問題点 （Ｉ）上記第６図に例示したように上下の鋼管１と２を
分離させて隙間３を形成する構築方法によれば、鋼管
１、２に軸力を負担させないで済むが、一方、架構に地
震力等の水平曲げ力が作用し当該鋼管コンクリート構造
体に引張力が作用したとき鋼管１、２は全く役に立た
ず、充填コンクリート４に引張力を負担させざるを得な
いという不合理なことになる。また、鋼管１、２から充
填コンクリート４への曲げ応力の伝達において前記鋼管
の分離箇所３が断点になる等の大きな問題点がある。

（II）この点、特開昭６２−１６０３３６号公報に記載
された発明の場合は、上下に分離された鋼管は充填コン
クリートが軸力を負担する状態となった後に最終的には
溶接により接合し、又はフランジ継手のボルト締め構造
で接合されているので、引張力等の処理を万全にすると
いう意味においては改良のあとが見られる。

しかし、上下の鋼管を溶接接合するについては、鋼管の
内側に充填コンクリートが詰まっている関係上、何の対
策も無しに溶接を実行すると、溶接熱によって充填コン
クリートを甚だしく傷つけ劣化させてしまい、後々の使
用における耐力的な弱点を残すという問題点がある。

かといって、フランジ継手による接合では、鋼管コンク
リート構造体の外周面にフランジが大きく突出するの
で、これがじゃまになるし、意匠的な美観を大きく損な
うという問題点がある。

問題点を解決するための手段 上記従来技術の問題点を解決するための手段として、こ
の発明に係る充填型鋼管コンクリート構造体の構築方法
は、図面の第１図〜第５図に好適な実施例を示したとお
り、 一連に接続された２以上の鋼管の中空部内にコンクリー
トを充填して充填型鋼管コンクリート構造体を構築する
方法において、 ａ）２本の鋼管１、２は型枠材５を介することにより後
々充填コンクリート４に生ずる軸圧縮ひずみ等を許容
し、かつ溶接接合に適切な大きさの間隙Ｓをあけて一連
に突き合せ接続すると共に、この型枠材５の内周に空隙
材６を設置する段階と、 ｂ）鋼管１、２の中空部内にコンクリート４を充填し、
該充填コンクリート４が硬化した後に前記型枠材５及び
空隙材６を除去する段階と、 ｃ）上層の建方が終了した後に前記鋼管１、２の突き合
せ部を溶接で接合し、その内側の空隙材跡７にグラウト
８を充填する段階と、 より成る構成とした。

なお、一つの実施態様として、上記の型枠材５は、上下
の鋼管１、２の端部へボルト５２で着脱自在に固定され
た一対の分割型材５０、５１と、この一対の分割型材５
０、５１の対向面間へ内向きに挿し込まれたくさび５３
と、前記くさび５３をその外側から内向きに拘束し、か
つ上下の分割型材５０、５１にボルト５５で着脱自在に
固定されたくさび押え５４とで構成したものが使用され
る。

作用 型枠材５を介在させることにより、上下２本の鋼管１、
２は適切な大きさの間隙ｓをあけて一連に突き合せ接続
することができる。

充填コンクリート４が硬化し該コンクリート４に軸圧縮
ひずみ等が生じた後に型枠材５を取外し、２本の鋼管
１、２を分離させるので、鋼管１、２に軸力は伝達され
ず、圧縮に強いコンクリート４が軸力に抵抗する構造に
なる。

最終的に鋼管１、２を溶接するに際しては、空隙材６を
除去した跡の空洞７により溶接熱が直接コンクリート４
を傷つけ劣化させることを防ぐ。

軸力を負担しない鋼管１、２は、曲げに対して十分大き
な曲げ耐力及び曲げ靱性を発揮する。しかも、軸力を負
担しない鋼管１、２は、充填コンクリート４を大きな力
で拘束することになり、その分だけ充填コンクリート４
の圧縮耐力及び圧縮靱性が向上する。

勿論、溶接により一体的に接合された鋼管１、２は、地
震等の水平力に起因する引張力に十分抵抗することがで
きるし、また、鋼管１、２から充填コンクリート４への
曲げ応力の伝達に断点を一切生じさせないのである。

実施例 次に、第１図以下に示したこの発明の実施例を説明す
る。

まず第１図は、一連に接続するべき上下２本の鋼管１と
２を型枠材５を介して突き合せ接続すると共に、型枠材
５の内周に空隙材６を内張り設置し、鋼管１、２の中空
部内にコンクリート４を打設した段階を示している。

型枠材５の構造詳細は第２図に示したとおり、上下の鋼
管１、２の端部へボルト５２で着脱自在に固定された一
対の上下に対称的形態をなす分割型材５０と５１が主要
メンバーである。この一対の分割型材５０、５１の対向
面の間へくさび５３が内向きに挿し込まれ、もって上下
の鋼管１と２の間隙ｓ（第３図参照）の大きさがくさび
５３の打込量によって微調整可能とされている。また、
このくさび５３によって後々の型枠材５の解体、取り外
し作業を容易ならしめる構成ともされている。即ち、型
枠材５を取り外すに際しては、まずくさび５３を引抜
く。すると、上下の分割型材５０、５１に対する鋼管１
の自重量に起因する拘束力を解除でき型枠材５の組立構
成がバラけるので、以後ボルト５２の緩めなどの解体作
業が容易にできるのである。

一対の分割型材５０、５１の対向面間へ挿し込んだくさ
び５３は、その外端に当接するくさび押え５４にて内向
きに拘束し、不用意に抜ける事故を未然に防止する構成
とされている。くさび押え５４は、上下の分割型材５０
と５１にボルト５５で着脱自在に固定されている。一対
をなす分割型材５０と５１の対向面の間であってくさび
５３の内側の部位には、柔らかいシール材５６が挟み込
まれている。本実施例において、型枠材５は上下の鋼管
１と２の間隙ｓをおよそ５０mm位に形成する構成とされ
ている。

空隙材６は、例えば発砲スチロールとかゴムで成形され
たものであり、上下の鋼管１、２及び型枠材５の内周部
分に接着等の方法で内張りして設置されている。空隙材
６の厚さは２０〜３０mm、上下方向の高さ寸法はおよそ
２００mm程度の大きさとされている。

次に、第３図は、打設した充填コンクリート４が硬化し
た後に型枠材５を取外して上下の鋼管１と２を間隙ｓだ
け分離せしめ、また、空隙材６も除去してその跡に空洞
７を生じさせた段階を示している。この段階で建造物の
上層架構の建方を行なう。上層の建方により、この鋼管
コンクリート構造体に長期の軸圧縮力が負荷されるので
あるが、上述したように間隙ｓだけ分離されている鋼管
１、２には軸力が伝達されず、すべての長期軸力は充填
コンクリート４が負担する。この軸力による充填コンク
リート４のクリープによるひずみ及び軸圧縮ひずみなど
は、前記の間隙ｓにより完全に吸収されるのである。

第４図は、上層の建方が終了した後、換言すればクリー
プ及び軸圧縮ひずみが発生しきった後に、上下２本の鋼
管１と２の突き合せ部を溶接で接合した段階を示してい
る。図中９が溶接箇所である。

この溶接に際しては、上下の鋼管１、２の外周であって
溶接箇所９の上下の位置に冷却材１０、１０が付設され
る。そうすると、溶接熱のうち内方へ伝わる熱は空隙材
６を除去した跡の空洞７で防御され、また、鋼管１、２
を通じて上下方向へ伝わる熱は冷却材１０の位置で阻止
される。よって、充填コンクリート４が溶接熱の被害で
損傷を受け、耐力性能が劣化するというようなことは未
然に防止されるのである。

第５図は、上記溶接後に空隙材６を除去した跡の空洞７
へグラウド８を注入充填し、もって充填型鋼管コンクリ
ート構造体の構築を完成した段階を示している。

かくして構築された充填型鋼管コンクリート構造体は、
長期の軸力を圧縮に強い充填コンクリート４がすべて負
担して抵抗し、曲げ力は曲げに強い鋼管１、２が負担し
て抵抗するので、理想的な応力分担による複合構造体を
構築したことになる。とりわけ、鋼管１、２は長期の軸
力を一切負担しないので、曲げに対してはより一層大き
な曲げ耐力及び曲げ靱性を発揮する。しかも最終的に鋼
管１、２は溶接により一体的に接合されているので、曲
げや地震時の引張力にも十分に強く抵抗するのである。
そして、長期の軸力を負担しない鋼管１、２は、当然充
填コンクリート４をより大きな力で拘束できるので、結
局、充填コンクリート４の圧縮耐力及び圧縮靱性がその
分だけ向上し、ひいては充填型コンクリート構造体とし
ての耐力性能及び変形能力、耐震性能等が大きく増大さ
れるのである。

本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この発
明に係る充填型鋼管コンクリート構造体の構築方法によ
れば、充填コンクリート４を傷つけることなく鋼管１、
２相互を溶接接合した充填型鋼管コンクリート構造体が
得られ、この構造体によれば充填コンクリート４が長期
の軸力を全て負担し、鋼管１、２は地震時の曲げ力及び
軸力のみ負担する構造を実現できるので、結局、鋼管コ
ンクリート構造体の耐力及び変形能力を大きく増大させ
ることができ、建造物の柱あるいは地下杭としての安全
性を高められるのである。

しかも、鋼管１、２同士は溶接で一体的に接合し引張力
に対して十分に強く抵抗する構造体になっていると共
に、鋼管の外面にはじゃま物が一切突出したりせず、意
匠的美観を損なわないものを構築できる。また、溶接時
の熱による被害、損傷を受けない鋼管コンクリート構造
体の構築ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構築方法の第１段階の状態を示した
断面図、第２図は第１図中II部の拡大詳細図、第３図〜
第５図は第１図に続くこの発明の構築方法の第２、３、
４段階の状態を示した断面図、第６図は従来の方法を示
した断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一連に接続された２以上の鋼管の中空部内
   にコンクリートを充填して充填型鋼管コンクリート構造
   体を構築する方法において、 ａ）２本の鋼管（１）（２）は型枠材（５）を介するこ
   とで後々充填コンクリートに生ずる軸圧縮ひずみ等を許
   容し、かつ溶接接合に適切な大きさの間隙（ｓ）をあけ
   て一連に突き合せ接続すると共に、この型枠材（５）の
   内周に空隙材（６）を設置する段階と、 ｂ）鋼管（１）（２）の中空部内にコンクリート（４）
   を充填し、該充填コンクリート（４）が硬化した後に前
   記型枠材（５）及び空隙材６を除去する段階と、 ｃ）上層の建方が終了した後に前記鋼管（１）（２）の
   突き合せ部を溶接で接合し、その内側の空隙材跡（７）
   にはグラウト（８）を充填する段階と、 より成ることを特徴とする充填型鋼管コンクリート構造
   体の構築方法。
2. 【請求項２】型枠材（５）は、上下の鋼管（１）（２）
   の端部へボルト（５２）で着脱自在に固定された一対の
   分割型材（５０）（５１）と、この一対の分割型材（５
   ０）（５１）の対向面間へ内向きに挿し込まれたくさび
   （５３）と、前記くさび（５３）をその外側から内向き
   に拘束し、かつ上下の分割型材（５０）（５１）にボル
   ト（５５）で着脱自在に固定されたくさび押え（５４）
   とで構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載した充填型鋼管コンクリート構造体の構築方
   法。