JPH08311991A - 鋼管柱の継手方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現場溶接を必要とせず、よって施工の大幅な
省力化を図ることができて施工コストの低減化を可能に
する鋼管柱の継手方法を得る。 【構成】 下部柱１０の上端部に水平板１４を介して上
部鋼管柱１１と外法の異なる連結用柱１５を立設し、こ
の連結用柱１５および上部鋼管柱１１のいずれか一方を
他方内に挿入して上部鋼管柱１１の下端を水平板１４上
の載置した後に、連結用柱１５と上部鋼管柱１１との間
にグラウト１９を充填して固化させることにより、下部
柱１０と上部鋼管柱１１とを接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の鉄骨構造物にお
いて、下部柱に上部鋼管柱を接続する際に用いられる、
鋼管柱の継手方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これまで、一般に鉄骨構造物における鋼
管柱の継手方法としては、上下部鋼管柱の端部を現場に
て突き合わせ溶接する工法が採られている。図６は、従
来のこの種の工法を説明するためのもので、この継手方
法においては、予め角筒状の下部鋼管柱１の上端部およ
び上部鋼管柱２の下端部に複数のボルト孔が穿設された
溶接用の仮プレート３、４を、各鋼管柱１、２の対向位
置にそれぞれ少なくとも各面に１組みずつ取付けてお
き、下部鋼管柱１上に上部鋼管柱２を載置した後に、こ
れら仮プレート３、４同士をエレクション・プレート５
を介してボルト６およびナットにより連結し、次いで互
いの対向面間に形成された開先７に沿って現場溶接する
ことにより、上下部鋼管柱１、２を一体的に接合するも
のであり、上記現場溶接が終了した後には、ボルト６を
外して上記エレクション・プレート５を取外し、仮プレ
ート３、４を溶断して除去した後に、さらに当該溶断箇
所についてはグラインダ等によって平滑化等の後処理を
行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の鋼管
柱の継手方法にあっては、上記上下部鋼管柱１、２の開
先７の加工や、仮プレート３、４同士の位置決めやその
取付け作業、さらには溶接後における上記仮プレート
３、４の溶断・除去作業および当該除去部分の平滑化加
工等の後処理などに多大の手間を要するという欠点があ
るとともに、現場溶接における溶接部分の養生や、溶接
温度あるいは溶接棒の管理といった煩雑さがあり、総じ
て施工コストの高騰化を招くという問題点があった。本
発明は、上記従来の鋼管柱の継手方法が有する課題を有
効に解決すべくなされたもので、現場溶接を必要とせ
ず、よって施工の大幅な省力化を図ることができて施工
コストの低減化を可能にする鋼管柱の継手方法を提供す
ることを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の本発明に係る鋼管柱の継手方法
は、下部柱の上端部に水平板を介して上部鋼管柱と外法
の異なる連結用柱を立設し、この連結用柱および上部鋼
管柱のいずれか一方を他方内に挿入して上部鋼管柱の下
端を上記水平板上に載置した後に、連結用柱と上部鋼管
柱との間にグラウトを充填して固化させることにより、
下部柱と上部鋼管柱とを接合することを特徴とするもの
である。

【０００５】ここで、請求項２に記載の発明は、上記請
求項１に記載の発明において連結用柱が上部鋼管柱の内
側に挿入される場合の実施態様であって、水平板上に、
上記上部鋼管柱の内法よりも外法が小さい連結用柱を立
設し、かつ上記連結用柱の外周部に、これから外方に突
出するガイドプレートを固定することにより、上記上部
鋼管柱を連結用柱の周囲に外装する際に、当該ガイドプ
レートによって上記上部鋼管柱の位置決めを行なうこと
を特徴とするものである。

【０００６】この際に、請求項３に記載の発明は、上記
上部鋼管柱の下端部に穿設されたグラウト注入孔からグ
ラウトを充填するとともに、上記グラウト注入孔の上方
であって上記連結用柱の上端よりも下方位置に穿設され
たグラウト排出孔からのグラウトの排出によって、上記
連結用柱と上部鋼管柱との間へのクラウトの充填を確認
することを特徴とするものであり、さらに請求項４に記
載の発明は、上記下部柱と上部鋼管柱とが、同形の鋼管
柱であることを特徴とするものである。

【０００７】次いで、請求項５に記載の発明は、上記請
求項１に記載の発明において上部鋼管柱が連結用柱の内
側に挿入される場合の実施態様であって、上記水平板上
に、上部鋼管柱の外法よりも大きな内法を有する管状の
連結用柱を立設し、他方上部鋼管柱の下端部外周に、こ
れから外方に突出するガイドプレートを固定することに
より、上記上部鋼管柱を連結用柱内に挿入する際に、当
該ガイドプレートによって上記上部鋼管柱の位置決めを
行なうことを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項６に記載の発明は、上記請求
項１ないし５のいずれかに記載の発明において、上記下
部柱と上部鋼管柱とを、階層の中間部において接続する
ことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】請求項１〜６のいずれかに記載の発明にあって
は、下部柱の上端部の水平板に立設した連結用柱の外周
またはその内部に上部鋼管柱を配置し、連結用柱と上部
鋼管柱との間にグラウトを充填して固化させることによ
り下部柱と上部鋼管柱とを接合しているので、従来のよ
うな溶接作業を全く必要とすることなく、上記グラウト
および連結用柱を介して下部柱と上部鋼管柱とを一体的
に接合することが可能となる。このため、上記上下部柱
同士の溶接作業およびその管理のみならず、当該溶接用
の仮プレートの位置決めや溶接作業、さらには溶接後の
除去や後処理工程が不要となり、よって上記上下部柱の
接続作業に要する手間を大幅に省力化することが可能と
なる。

【００１０】特に、請求項２に記載の発明は、連結用柱
が上部鋼管柱の内側に挿入される場合において、上部鋼
管柱の内法よりも外法が小さい連結用柱の外周部に固定
したガイドプレートによって、上部鋼管柱を連結用柱の
周囲に外装するのと並行して、上記上部鋼管柱の位置決
めが行なわれるため、上部鋼管柱の建方精度の確保が容
易になる。したがって、このような継手は、請求項４に
記載の発明のように、上記上下部柱が同形（同サイズ）
の架構における鋼管柱の継手に適用した場合に好適であ
る。

【００１１】ところで、上述した連結用柱が上部鋼管柱
の内側に挿入される場合には、連結用柱の周囲に上部鋼
管柱を外装した後は、内部の連結用柱の上端部が目視し
難くなる。このため、上記連結用柱と上部鋼管柱との間
にグラウトを注入する際に当該グラウトが充填されたこ
とを確認することが難しい。この点、請求項３に記載の
発明によれば、予め上部鋼管柱の下端部に穿設したグラ
ウト注入孔からグラウトを充填し、上記グラウト注入孔
の上方であって連結用柱の上端よりも下方位置に予め穿
設したグラウト排出孔からグラウトが排出されることを
目視することにより、容易かつ確実に上記連結用柱と上
部鋼管柱との間へ充分なクラウトが充填されたことを確
認することが可能となる。

【００１２】また、請求項５に記載の発明は、上下部柱
のサイズが異なる場合、すなわち上部鋼管柱が下部柱よ
りもサイズが小さく、よって上部鋼管柱が連結用柱の内
側に挿入される場合に適用されるもので、上部鋼管柱の
下端部外周に固定したガイドプレートによって、上記上
部鋼管柱を管状の連結用柱内に挿入するのと並行して上
記上部鋼管柱の位置決めを行なうことができるため、請
求項２に記載の発明と同様に、上部鋼管柱の建方精度の
確保が容易になる。

【００１３】なお、継手部分に作用する応力が大きく、
よって当該継手部を柱の端部、すなわち梁上の継手とし
て不適当である場合には、請求項６に記載の発明のよう
に、上記請求項１ないし５のいずれかに記載の継手方法
を、上記下部柱と上部鋼管柱とを、階層の中間部におい
て接続する場合に適用することが好ましい。

【００１４】

【実施例１】図１および図２は、本発明の鋼管柱の継手
方法の第１実施例を適用した継手構造を示すもので、互
に同サイズのボックス形の下部鋼管柱１０と上部鋼管柱
１１とを接合する継手構造である。上記下部鋼管柱１０
の梁１２との接合部である上端部には、上記梁１２の上
部フランジ１３と面一に接合されて補剛材を構成する方
形の水平板１４が一体的に接合・固定されている。そし
て、この水平板１４の上面に、所定の長さ寸法を有し、
かつ上記上部鋼管柱１１よりもサイズの小さいボックス
形の連結用柱１５の下端部が接合されて一体的に立設さ
れている。この連結用柱１５の各外周面の上下端部に
は、各々半円形状をなす板状のガイドプレート１６が、
その半円弧を上下方向に向けて取付けられている。ここ
で、上記ガイドプレート１６は、角筒状をなす連結用柱
１５の対向面における一対のガイドプレート１６の円弧
の頂部間の長さ寸法が、上部鋼管柱１１の対向する内壁
間の長さ寸法よりも極く僅かに小さく、よってこれらガ
イドプレート１６、１６間に、上部鋼管柱１１の内周面
が密に納るように形成されている。

【００１５】また、上記水平板１４上であって連結用柱
１５の周囲に、上記上部鋼管柱１１が載置されている。
この上部鋼管柱１１の下端部には、グラウト注入孔１７
が穿設されており、他方このグラウト注入孔１７の上方
であって連結用柱１５の上端１５ａよりも下方位置に
は、グラウト排出孔１８が穿設されている。そして、上
記連結用柱１５と上部鋼管柱１１との間に、高強度モル
タル（グラウト）１９が充填されて固化されることによ
り、当該高強度モルタル１９および連結用柱１５を介し
て、上記下部鋼管柱１０と上部鋼管柱１１とが一体的に
接合されている。

【００１６】以上の構成からなる継手構造に基づいて、
本発明に係る鋼管柱の継手方法の第１実施例について説
明すると、先ず工場において、下部鋼管柱１０の上端面
に水平板１４を取付けるとともに、この水平板１４上
に、外周に上記ガイドプレート１６を固定した上記連結
用柱１５を上記下部鋼管柱１０と互いの軸芯を一致させ
て、溶接により一体的に接合しておく。次いで、現場に
おいて上記下部鋼管柱１０の建方を行なった後に、上部
鋼管柱１１を、連結用柱１５の上方から徐々に連結用柱
１５の周囲に外装してゆく。すると、上記上部鋼管柱１
１は、連結用柱１５に沿って降下するに連れて、連結用
柱１５の外周のガイドプレート１６により案内され、下
部鋼管柱１０と同一の軸芯となるように位置決めされて
上記上部鋼管柱１１の建方精度が確保される。そして、
最終的に、上記上部鋼管柱１１は、水平板１４上にメタ
ルタッチの状態で載置される。

【００１７】このようにして上部鋼管柱１１が位置決め
されて水平板１４上に載置された後に、当該上部鋼管柱
１１の上記グラウト注入孔１７から、ホース１７ａを介
して連結用柱１５との間に上述した高強度モルタルを注
入して行く。次いで、このモルタルがこれら上部鋼管柱
１１と連結用柱１５との間に充填されて、上記モルタル
排出孔１８から漏出したことが確認されることによっ
て、上記モルタルの注入作業が完了する。そして、上記
高強度モルタル１９が固化することにより、下部鋼管柱
１０と上部鋼管柱１１との接続が終了する。なお、上述
した上部鋼管柱１１に作用する剪断応力あるいは曲げ応
力に起因して軸芯方向の引張り力が大きく、よって高強
度モルタル１９の接合力のみでは不十分である場合に
は、図１に示すように、当該モルタルを充填する前に、
上部鋼管柱１１と連結用柱１５とに所定本数の長ボルト
２０を挿通させることによって補強しておく。

【００１８】

【実施例２】さらに、上記接合部分に作用する応力が大
きく、よって梁１２上での継手が不都合な場合には、図
３に示すように、当該応力が小さい上部鋼管柱１１の中
央部分１１ｃに上記継手を設ければよい。図４は、この
ような上部鋼管柱１１の中央部分１１ｃに前述した構成
の継手を設けた本発明の第２実施例における継手構造を
示すもので、図１および図２に示したものと同一構成部
分には、同一符号を付して、その説明を省略する。この
例の継手構造においては、第１実施例における上部鋼管
柱１１がその中央部分で切断されて、その下部分（下部
柱）１１ａが下部鋼管柱１０の上端部に一体的に接合さ
れている。

【００１９】このような継手を施工するには、予め工場
において、下部鋼管柱１０の上端部に、上記下部分１１
ａおよびその上端部に水平板２１を接合し、さらに上記
水平板２１の上面に連結用柱１５を一体的に接合してお
くことが望ましいが、下部鋼管柱１０の建方を行なった
後に、現場において水平板１４上に上記下部分１１ａ、
水平板２１および連結用柱１５を接合して一体化しても
良い。次いで、上部鋼管柱１１の上部分（上部鋼管柱）
１１ｂを連結用柱１５の上方から徐々に連結用柱１５の
周囲に外装してゆく。この際に、上記上部鋼管柱１１の
上部分１１ｂは、第１実施例と同様に連結用柱１５に沿
って降下するに連れて、連結用柱１５の外周のガイドプ
レート１６により案内され、上記下部分１１ａと同一の
軸芯となるように位置決めされて、最終的に水平板２１
上にメタルタッチの状態で載置される。

【００２０】そして次に、上部鋼管柱１１の上部分１１
ｂの下端分に穿設されたグラウト注入孔１７から、ホー
ス１７ａを介して連結用柱１５との間に上述した高強度
モルタルを注入し、このモルタルが上記上部分１１ｂと
連結用柱１５との間に充填されて、上記モルタル排出孔
１８から漏出したことが確認されることによって、上記
モルタルの注入作業が完了する。そして、上記高強度モ
ルタル１９が固化することにより、上部鋼管柱１１の下
部分１１ａと上部分１１ｂとの接続が終了する。

【００２１】

【実施例３】次に、図５は、本発明の鋼管柱の継手方法
の第３実施例を適用した継手構造を示すもので、ボック
ス形の下部鋼管柱１０とこれよりもサイズの小さなボッ
クス形の上部鋼管柱１１とを接合する継手構造である。
なお、本実施例の説明においても、図１および図２に示
したものと同一構成部分については、同一符号を付して
その説明を簡略化する。図５において、この継手構造に
おいては、上記水平板１４の上面に予め下部鋼管柱１０
と同サイズのボックス形の鋼管からなる連結用柱２２が
接合されて一体的に立設されている。そして、この連結
用柱２２内に、上記下部鋼管柱１０よりもサイズの小さ
な上部鋼管柱２３が載置されている。この上部鋼管柱１
１の下端部外周には、その各面にこれから外方に突出す
るガイドプレート２４…が固定されており、さらにその
下端には、高強度モルタル１９の漏れ止用の底板プレー
ト２５が接合されている。

【００２２】ここで、上記ガイドプレート２４は、上記
上部鋼管柱２３の対向面における一対のガイドプレート
２４の円弧の頂部間の長さ寸法が、連結用柱２２の対向
する内壁間の長さ寸法よりも極く僅かに小さく、すなわ
ちこれらガイドプレート２４、２４間に、連結用柱２２
の内周面が密に納るように形成されている。そして、上
記連結用柱２２と上部鋼管柱２３との間に、同様の高強
度モルタル（グラウト）１９が充填されて固化されるこ
とにより、当該高強度モルタル１９および連結用柱２２
を介して、上記下部鋼管柱１０と上部鋼管柱２３とが一
体的に接合されている。なお、図中符号２６は、上部鋼
管柱２３の位置決め用のくさびを示すものである。

【００２３】次に、以上のような上下部鋼管１０、２３
のサイズが異なる継手構造に基づいて、本発明に係る鋼
管柱の継手方法の第３実施例について説明する。先ず、
第１実施例と同様にして、工場において下部鋼管柱１０
の上端面に水平板１４を取付けるとともに、この水平板
１４上に連結用柱２２を上記下部鋼管柱１０と互いの軸
芯を一致させて、溶接により一体的に接合しておく。次
いで、現場において上記下部鋼管柱１０の建方を行なっ
た後に、上部鋼管柱２３を、連結用柱２２の上方から徐
々に連結用柱２２内に挿入してゆく。すると、上記上部
鋼管柱２３は、連結用柱２２に沿って降下するに連れ
て、その下端部外周のガイドプレート２４により案内さ
れ、下部鋼管柱１０と同一の軸芯となるように位置決め
されてその建方精度が確保されるとともに、最終的に水
平板１４上に底板プレート２５がメタルタッチの状態で
載置される。

【００２４】次いで、連結用柱２２の上端部２２ａと上
部鋼管柱２３との間に、くさび２６を打込んで、上部鋼
管柱２３の建方調整を行なった後に、上部鋼管柱２３と
連結用柱２２との間の上部開口から内部に高強度モルタ
ル１９を注入して行く。そして、この高強度モルタル１
９がこれら連結用柱２２と上部鋼管柱２３との間に充填
されたことが上部開口から目視されることによって、上
記モルタルの注入作業が完了し、当該高強度モルタル１
９が固化することにより、下部鋼管柱１０と上部鋼管柱
２３との接続が終了する。なお、第１実施例の場合と同
様に、上述した上部鋼管柱１１に作用する剪断応力ある
いは曲げ応力に起因して軸芯方向の引張り力が大きく、
よって高強度モルタル１９の接合力のみでは不十分であ
る場合には、さらに図１に示したような所定本数の長ボ
ルトを挿通させることによって補強しておく。

【００２５】このように、上記第１〜第３実施例に示し
た鋼管柱の継手方法によれば、下部鋼管柱１０、１１ｂ
の上端部の水平板１４、２１に立設した連結用柱１５、
２２の外周またはその内部に上部鋼管柱１１、１１ａ、
２３を配置し、連結用柱１５、２２と上部鋼管柱１１、
１１ａ、２３との間にグラウト１９を充填して固化させ
ることにより、これら下部鋼管柱１０、１１ｂと上部鋼
管柱１１、１１ａ、２３とを接合しているので、従来の
ような溶接作業を全く必要とすることなく、上記グラウ
ト１９および連結用柱１５、２２を介して下部鋼管柱１
０等と上部鋼管柱１１等とを一体的に接合することがで
きる。このため、従来の鋼管柱の継手方法における上記
上下部柱同士の溶接作業およびその管理のみならず、当
該溶接用の仮プレートの位置決めや溶接作業、さらには
溶接後の除去や後処理工程が不要となるため、この結果
上記上下部柱の接続作業に要する手間を大幅に省力化す
ることが可能となる。また特に、上部鋼管柱１１等の建
方時には、ガイドプレート１６、２４によってその建方
精度を容易かつ確実に確保することができる。

【００２６】なお、上記第１〜第３実施例の説明におい
ては、いずれも同サイズまたは異サイズのボックス形の
上下部鋼管柱１０、１１等を接続する場合についてのみ
説明したが、これに限るものではなく、上下部鋼管柱が
円筒状の鋼管である場合についても同様に適用すること
が可能である。また、特に下部柱については、鋼管柱で
ある場合に限定されるものではなく、さらに周囲に上部
鋼管柱１１、１１ａが外装される場合の連結用柱１５に
ついても、管状のものに限らず、強度的な問題が生じな
い場合には、例えばＨ形鋼等を用いることも可能であ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜６のい
ずれかに記載の発明によれば、従来のような溶接作業を
全く必要とすることなく、上記グラウトおよび連結用柱
を介して下部柱と上部鋼管柱とを一体的に接合すること
ができるため、上記上下部柱同士の溶接作業およびその
管理のみならず、当該溶接用の仮プレートの位置決めや
溶接作業、さらには溶接後の除去や後処理工程が不要と
なり、よって上記上下部柱の接続作業に要する手間を大
幅に省力化することができる。

【００２８】この際に、請求項２または６に記載の発明
によれば、連結用柱または上部鋼管柱の外周部に固定し
たガイドプレートによって、上記上部鋼管柱の建方と並
行してその位置決めが行なわれるため、上部鋼管柱の建
方精度を容易に確保することができ、さらに請求項３に
記載の発明によれば、グラウト排出孔からグラウトが排
出されることを目視することにより、容易かつ確実に上
記連結用柱と上部鋼管柱との間へ充分なクラウトが充填
されたことを確認することができるといった効果が得ら
れる。また特に、請求項６に記載の発明は、継手部分に
作用する応力が大きく、よって梁上の継手として不適当
である場合にも、階層の中間部において上記継手方法を
適用することにより同様の作用効果が得られて好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋼管柱の継手方法の第１実施例を
用いた継手構造を示す縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線視断面図である。

【図３】図１の柱における応力分布を示す図である。

【図４】本発明の第２実施例を用いた継手構造を示す縦
断面図である。

【図５】本発明の第３実施例を用いた継手構造を示す縦
断面図である。

【図６】従来の継手方法を用いた継手構造を示す正面図
である。

【符号の説明】

１０ 下部鋼管柱（下部柱） １１、２３ 上部鋼管柱 １１ａ 上部鋼管柱の上部分（上部鋼管柱） １１ｂ 上部鋼管柱の下部分（下部柱） １１ｃ 上部鋼管柱の中央部分 １４、２１ 水平板 １５、２２ 連結用柱 １６、２４ ガイドプレート １７ グラウト注入孔 １８ グラウト排出孔 １９ 高強度モルタル（グラウト）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部柱の上端部に水平板を介して上部鋼
   管柱と外法の異なる連結用柱を立設し、この連結用柱お
   よび上記上部鋼管柱のいずれか一方を他方内に挿入して
   上記上部鋼管柱の下端を上記水平板上に載置した後に、
   上記連結用柱と上記上部鋼管柱との間にグラウトを充填
   して固化させることにより、上記下部柱と上部鋼管柱と
   を接合することを特徴とする鋼管柱の継手方法。
2. 【請求項２】 上記水平板上に、上記上部鋼管柱の内法
   よりも外法が小さい上記連結用柱を立設し、かつ上記連
   結用柱の外周部に、これから外方に突出するガイドプレ
   ートを固定することにより、上記上部鋼管柱を上記連結
   用柱の周囲に外装する際に、当該ガイドプレートによっ
   て上記上部鋼管柱の位置決めを行なうことを特徴とする
   請求項１に記載の鋼管柱の継手方法。
3. 【請求項３】 上記上部鋼管柱の下端部に穿設されたグ
   ラウト注入孔からグラウトを充填するとともに、上記グ
   ラウト注入孔の上方であって上記連結用柱の上端よりも
   下方位置に穿設されたグラウト排出孔からのグラウトの
   排出によって、上記連結用柱と上記上部鋼管柱との間へ
   のクラウトの充填を確認することを特徴とする請求項２
   に記載の鋼管柱の継手方法。
4. 【請求項４】 上記下部柱と上記上部鋼管柱とは、同形
   の鋼管柱であることを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれかに記載の鋼管柱の継手方法。
5. 【請求項５】 上記水平板上に、上記上部鋼管柱の外法
   よりも大きな内法を有する管状の上記連結用柱を立設
   し、他方上記上部鋼管柱の下端部外周に、これから外方
   に突出するガイドプレートを固定することにより、上記
   上部鋼管柱を上記連結用柱内に挿入する際に、当該ガイ
   ドプレートによって上記上部鋼管柱の位置決めを行なう
   ことを特徴とする請求項１に記載の鋼管柱の継手方法。
6. 【請求項６】 上記下部柱と上記上部鋼管柱とを、階層
   の中間部において接続することを特徴とする請求項１な
   いし５のいずれかに記載の鋼管柱の継手方法。