JPH09317008A

JPH09317008A - 充填鋼管コンクリート柱の接合構造

Info

Publication number: JPH09317008A
Application number: JP14053796A
Authority: JP
Inventors: Takanori Sato; 孝典佐藤; Toshiyuki Shioya; 俊幸塩屋
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 1997-12-09
Anticipated expiration: 2016-06-03
Also published as: JP3567400B2

Abstract

(57)【要約】【課題】特に溶接せずに剪断力の伝達が可能であり、
しかもコスト低減が図れる充填鋼管コンクリート柱の接
合構造を提供する。【解決手段】鋼管２Ａ、２Ｂの内部にコンクリート３
を充填してなる一対の充填鋼管コンクリート柱１Ａ、１
Ｂの接合構造において、一方の充填鋼管コンクリート柱
１Ａの鋼管２Ａの内端部に他方の充填鋼管コンクリート
柱１Ｂの端部を所定長さＬだけ差し込むことで重ね継手
を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管の内部にコン
クリートを充填してなる充填鋼管コンクリート柱の接合
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、充填鋼管コンクリート柱
は鋼管の内部にコンクリートを充填する一種の鉄骨コン
クリート複合構造であり、高層建築物の構造として近年
広く採用されるようになってきている。そのような充填
鋼管コンクリート柱を接合した構造として、従来次のも
のが知られている。

【０００３】一つは、下側の充填鋼管コンクリート柱の
鋼管の上方に上側の充填鋼管コンクリート柱の鋼管を建
て込み、下側の鋼管の上端に上側の鋼管の下端を突き合
わせて周溶接し、鋼管の内部にコンクリートを打設する
ことにより、上下に連続した充填鋼管コンクリート柱を
構築するというものである。

【０００４】また一つは、図１０に示すように、下側の
充填鋼管コンクリート柱１の鋼管２の上端外周に接合管
５の下半部を嵌挿し、この接合管５の上半部内に、上側
の充填鋼管コンクリート柱１の鋼管２の下端を差し込み
んで、その状態で接合管５の内部にコンクリート３を充
填し固化させることで、上下の充填鋼管コンクリート柱
１を連続化させるというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の前者の接合構造は、鋼管を突き合わせて周溶接してい
るので、手間がかかり作業性が悪かった。また、後者の
接合構造は、別の接合管を用意する必要があるのでコス
ト高であった。

【０００６】本発明は、上記事情を考慮し、特に溶接せ
ずに剪断力の伝達が可能であり、しかもコスト低減が図
れる充填鋼管コンクリート柱の接合構造を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、鋼管
の内部にコンクリートを充填してなる一対の充填鋼管コ
ンクリート柱の接合構造において、一方の充填鋼管コン
クリート柱の鋼管の内端部に他方の充填鋼管コンクリー
ト柱の端部を差し込むことで重ね継手を構成したことを
特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１において、前
記一方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管と他方の充填鋼
管コンクリート柱の鋼管の重なり部分の鋼管間の隙間に
充填材を充填し固化させたことを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２において、前
記充填材がコンクリートまたはモルタルであることを特
徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かにおいて、前記両充填鋼管コンクリート柱の一方の鋼
管に前記鋼管の差し込み長さを決めるストッパを設けた
ことを特徴とする。

【００１１】請求項５の発明は、請求項４において、前
記両充填鋼管コンクリート柱の一方の鋼管に前記ストッ
パを設けると共に、他方の鋼管に該ストッパと係合する
ことで差し込み状態からの鋼管の抜けを防止するＬ字形
の係合溝を設けたことを特徴とする。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１〜３のいずれ
かにおいて、前記一方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管
と他方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管の重なり部分に
おいて、内周側の鋼管の外周に軸線方向に延びるリブを
周方向に間隔をおいて複数設けると共に、外周側の鋼管
に前記リブの嵌まる嵌合溝を形成したことを特徴とす
る。

【００１３】請求項７の発明は、請求項６において、前
記リブを嵌合溝に嵌めた状態で外周側鋼管に溶接したこ
とを特徴とする。

【００１４】請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれ
かにおいて、前記両充填鋼管コンクリート柱のうち一方
の鋼管が角型鋼管からなり、他方の鋼管が円形鋼管から
なることを特徴とする。

【００１５】請求項９の発明は、請求項１〜８におい
て、前記両充填鋼管コンクリート柱の一方の鋼管の内周
に鉄筋挿通孔を有するリブを設けると共に、他方の鋼管
の内周に該鋼管端部より先端を突出させた鉄筋を固着
し、該鉄筋を前記一方の鋼管のリブの鉄筋挿通孔に通し
た状態で鋼管内にコンクリートを打設したことを特徴と
する。

【００１６】請求項１０の発明は、請求項２または３に
おいて、前記一方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管と他
方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管の重なり部分におい
て、内周側の鋼管の外周または外周側の鋼管の内周の少
なくとも一方に、充填材との係合力を増大させるための
凸部を設けたことを特徴とする。

【００１７】請求項１１の発明は、請求項１０におい
て、スタッドにより前記凸部を構成したことを特徴とす
る。

【００１８】請求項１２の発明は、請求項１０におい
て、短小の縦リブにより前記凸部を構成したことを特徴
とする。

【００１９】請求項１３の発明は、請求項１０におい
て、周方向に連続した円周リブにより前記凸部を構成し
たことを特徴とする。

【００２０】請求項１４の発明は、請求項２または３に
おいて、前記一方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管と他
方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管の重なり部分におい
て、内周側の鋼管または外周側の鋼管の少なくとも一方
を、充填材との係合力を増大させるため波形に成形した
ことを特徴とする。

【００２１】請求項１５の発明は、請求項１４におい
て、前記波形が、円周方向の任意の位置における軸方向
断面が同形状となるような波形であることを特徴とす
る。

【００２２】請求項１６の発明は、請求項１４におい
て、前記波形が螺旋状の波形であることを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は第１実施形態の接合構造の断
面図である。この接合構造は、断面円形の鋼管２Ａ、２
Ｂの内部にコンクリート３を充填した構造の充填鋼管コ
ンクリート柱１Ａ、１Ｂを、上下方向に接合したもので
ある。この場合、上側の充填鋼管コンクリート柱１Ａの
鋼管２Ａは、下側の充填鋼管コンクリート柱１Ｂの鋼管
２Ｂより大径に設定されており、上側の充填鋼管コンク
リート柱１Ａの鋼管２Ａの下端部に、下側の充填鋼管コ
ンクリート柱１Ｂの端部が差し込まれた上で、コンクリ
ート３が鋼管２Ａ、２Ｂの内部に打設され、それにより
鋼管２Ａ、２Ｂが重ね継ぎされている。

【００２４】接合に当たっては、予め立設した下側の充
填鋼管コンクリート柱１Ｂの上端に上側の充填鋼管コン
クリート柱１Ａの鋼管２Ａの下端を被せる形で嵌挿させ
る。その際、下側の充填鋼管コンクリート柱１Ｂの鋼管
２Ｂの外周に突設したストッパ１０に、上側の鋼管２Ａ
の下端を突き当てることで位置決めを行う。そして、鋼
管２Ａ、２Ｂ相互間に所定の差し込み長さＬを確保した
上で、鋼管２Ａ、２Ｂの内部にコンクリート３を打設す
る。同時に、上側と下側の鋼管２Ａ、２Ｂの重なり部分
の鋼管間の隙間６にも、充填材としてコンクリート（モ
ルタルでも可）３を流し込み固化させる。

【００２５】このように構成した接合構造では、上下の
鋼管２Ａ、２Ｂ自体が相互に差し込み式になっており、
鋼管間の隙間６にコンクリート３が充填されているの
で、鋼管２Ａ、２Ｂ同士を溶接せずに、しかも別の接合
管を用いることなく、剪断力の伝達（曲げ力の伝達）が
可能な形態で重ね継ぎすることができる。従って、コス
トをかけずに容易に充填鋼管コンクリート柱１Ａ、１Ｂ
を接合し連続化することができる。

【００２６】なお、上下の鋼管２Ａ、２Ｂの径は逆転さ
せてもよい。即ち、大径に設定した下側の鋼管２Ｂの上
端に、小径に設定した上側の鋼管２Ａの下端を差し込む
ようにしてもよい。特に、その場合は、鋼管間の隙間６
に、後からコンクリートやモルタルを注入してもよい
し、別の充填材を注入固化させてもよい。また、前記差
し込みによるラップ寸法Ｌは、鋼管２Ａ、２Ｂの約１．
５倍程度に設定するのが望ましい。また、差し込む部分
だけ、相手側鋼管に差し込めるよう拡径あるいは縮径さ
せてもよい。また、鋼管２Ａ、２Ｂの内部に充填するコ
ンクリート３は、接合部分のみ後から現場打設するよう
にし、残る部分は工場打ち（プレキャストコンクリート
化）するようにしてもよい。

【００２７】さらに、図２の第２実施形態に示すよう
に、一方の鋼管１Ａに、他方の鋼管２Ｂ側のストッパ１
０と係合するＬ字形の係合溝１２を設け、ストッパ１０
を係合溝１２の水平溝部１２ａに係合させれば、差し込
み状態からの鋼管２Ｂの抜けを防止することができ、鋼
管２Ａ、２Ｂ間の引張力の伝達も可能になる。この例の
場合、ストッパ１０を外周側鋼管２Ａの内周に設け、係
合溝１２を内周側鋼管２Ｂに形成しても同じ効果が得ら
れる。

【００２８】図３（ａ）、（ｂ）に示す第３実施形態で
は、上側の充填鋼管コンクリート柱１Ａの鋼管２Ａと下
側の充填鋼管コンクリート柱１Ｂの鋼管２Ｂの重なり部
分において、内周側の鋼管２Ｂの外周に、軸線方向に延
びる縦リブ２１を周方向に間隔をおいて複数設けると共
に、外周側の鋼管２Ａに、縦リブ２１の嵌まる嵌合溝２
２を形成している。そして、鋼管２Ａ、２Ｂの差し込み
と同時に縦リブ２１を嵌合溝２２に嵌め、その状態で縦
リブ２１を外周側鋼管２２に溶接している。この構造で
は、鋼管２Ａ、２Ｂの倒れ防止ができ、接合部の強度向
上と共に、位置決め精度の向上が図れる。また、溶接に
より鋼管２Ａ、２Ｂ同士が接合されるので、引張力の伝
達性能が高まる。

【００２９】図４の第４実施形態では、下側の充填鋼管
コンクリート柱１１Ｂの鋼管１２Ｂを角型鋼管で構成
し、その上端内部に、上側の充填鋼管コンクリート柱１
Ａの円形の鋼管２Ａを差し込んで、鋼管１２Ｂ、２Ａの
隙間６を含めて鋼管１２Ｂ、２Ａの内部にコンクリート
３を充填している。このように、一方の鋼管１２Ｂが角
型、他方の鋼管２Ａが円形の場合でも、鋼管１２Ｂ、２
Ａを差し込み式にしているから、容易に接合可能とな
る。

【００３０】図５の第５実施形態では、一方（図示例で
は下側）の充填鋼管コンクリート柱１Ｂの鋼管２Ｂの内
周に、鉄筋挿通孔１９を有するリブ１８を設けると共
に、他方（図示例では上側）の充填鋼管コンクリート柱
１Ａの鋼管１Ａの内周に該鋼管２Ａの端部より先端を突
出させた鉄筋１７をリブ１６を介して固着している。そ
して、鋼管２Ａ、２Ｂの相互差し込みに際して、鉄筋１
７を相手側鋼管２Ｂのリブ１８の鉄筋挿通孔１９に通
し、その状態で鋼管２Ａ、２Ｂ及び鋼管間の隙間６に内
にコンクリート３を打設している。この構造では、鋼管
２Ａ、２Ｂの重ね継ぎ効果に加えて、鉄筋１７と鋼管２
Ａ、２Ｂのラップ部分による重ね継手効果が期待できる
ので、接合強度が一層高くなる。

【００３１】なお、以上の例において、継手強度を高め
るために、内周側の鋼管の外周または外周側の鋼管の内
周の少なくとも一方に、鋼管間の隙間に充填したコンク
リート（その充填材での同様）との係合力を増大させる
多数の凸部を設けてもよい。両方に凸部を設ける場合
は、鋼管を差し込む際に干渉しないように整列させるの
が望ましい。

【００３２】凸部としては、スタッドを用いることがで
きるが、図６（ａ）、（ｂ）の第６実施形態のように、
短小の縦リブ３０を列設してもよい。また、図７（ａ）
〜（ｃ）の第７実施形態のように、丸鋼等を溶接した周
方向に連続する円周リブ３１を設けてもよい。

【００３３】また、凸部の代わりに、図８（ａ）、
（ｂ）の第８実施形態のように、鋼管２Ａ、２Ｂの重な
り部分を波形に成形し、その波形部分４１を組み合わせ
るようにしてもよい。波形に成形する方法としては、ロ
ール成形法や水圧成形法を採用することができる。
（ａ）の場合は、上側の鋼管２Ａが大径、下側の鋼管２
Ｂが小径の場合、（ｂ）はその逆の場合である。（ａ）
の場合は、コンクリート３を鋼管２Ａ内に打設するとき
に、鋼管間の隙間６にコンクリート３を充填することが
できるが、（ｂ）の場合はそれができないので、別の充
填材（エポキシ樹脂やモルタル）７を充填している。

【００３４】また、波形部分４０の形状は、図９（ａ）
に示すように、円周方向の任意の位置における軸方向断
面が同形状となるような波形としたり、（ｂ）に示すよ
うに螺旋状の波形とすることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、充填鋼管コンクリート柱を構成する鋼管自体が
相互に差し込み式になっているので、鋼管同士を溶接せ
ず、しかも別の接合管を用いなくても、剪断力の伝達、
つまり曲げ力の伝達が可能であり、コストをかけずに容
易に短工期で充填鋼管コンクリート柱を接合することが
できる。また、鋼管を差し込み式にしたので、周溶接す
る場合と違って、両充填鋼管コンクリート柱のうち一方
の鋼管を角型鋼管とし、他方の鋼管を円形鋼管とするこ
とも可能である（請求項８）。

【００３６】この場合、請求項２の発明のように、一方
の充填鋼管コンクリート柱の鋼管と他方の充填鋼管コン
クリート柱の鋼管の重なり部分の鋼管間の隙間に充填材
を充填し固化させれば、接合強度をより高めることがで
きて、両柱の一体性が増す（請求項２）。請求項３の発
明のように、充填材としては、一般的にはコンクリート
またはモルタルを用いることができる。

【００３７】また、請求項４の発明のように、両充填鋼
管コンクリート柱の一方の鋼管に前記鋼管の差し込み長
さを決めるストッパを設ければ、位置決めが容易になる
上、所定のラップ長さを確保できるので、接合強度の管
理がたやすくできるようになる。特に、請求項５の発明
のように、他方の鋼管にストッパと係合することで差し
込み状態からの鋼管の抜けを防止するＬ字形の係合溝を
設ければ、引張力の伝達も可能になる。

【００３８】また、請求項６の発明のように、前記鋼管
の重なり部分において、内周側の鋼管の外周に軸線方向
に延びるリブを周方向に間隔をおいて複数設けると共
に、外周側の鋼管に前記リブの嵌まる嵌合溝を形成すれ
ば、位置決めが容易になると共に、剪断力の伝達性能が
高まる。特に、請求項７の発明のように、リブを嵌合溝
に嵌めた状態で外周側鋼管に溶接した場合は、鋼管の一
体性が高まり、接合強度の向上が図れる。

【００３９】また、請求項９の発明のように、両充填鋼
管コンクリート柱の一方の鋼管の内周に鉄筋挿通孔を有
するリブを設けると共に、他方の鋼管の内周に該鋼管端
部より先端を突出させた鉄筋を固着し、該鉄筋を前記一
方の鋼管のリブの鉄筋挿通孔に通した状態で鋼管内にコ
ンクリートを打設すれば、鉄筋と鋼管のラップ部分によ
る継手効果が期待できるので、接合強度が一層高くな
る。

【００４０】また、請求項１１の発明のように、鋼管の
重なり部分において、内周側の鋼管の外周または外周側
の鋼管の内周の少なくとも一方に凸部を設けると、充填
材との係合力が増大し、接合強度が高まる。その場合の
凸部は、スタッド（請求項１１）、短小の縦リブ（請求
項１２）、周方向に連続した円周リブ（請求項１３）が
利用できる。

【００４１】また、請求項１４の発明のように、鋼管の
重なり部分において、内周側の鋼管または外周側の鋼管
の少なくとも一方を波形に成形した場合も、充填材との
係合力を増大させることができる。波形の種類として
は、円周方向の任意の位置における軸方向断面が同形状
となるような波形（請求項１５）、あるいは螺旋状の波
形（請求項１６）がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の縦断面図である。

【図２】本発明の第２実施形態の側面図である。

【図３】（ａ）は本発明の第３実施形態の側面図、
（ｂ）は要部水平断面図である。

【図４】本発明の第４実施形態の要部水平断面図であ
る。

【図５】本発明の第５実施形態の縦断面図である。

【図６】（ａ）は本発明の第６実施形態の縦断面図、
（ｂ）は差し込み前の鋼管を示す側断面図である。

【図７】（ａ）は本発明の第７実施形態の縦断面図、
（ｂ）はその要部拡大図、（ｃ）は差し込み前の鋼管を
示す側断面図である。

【図８】（ａ）は本発明の第８実施形態の縦断面図、
（ｂ）はその変形例の縦断面図である。

【図９】（ａ）、（ｂ）は本発明の第８実施形態に用い
る鋼管の種類を示す側面図である。

【図１０】従来例の縦断面図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１１Ｂ充填鋼管コンクリート柱２Ａ，２Ｂ，１２Ｂ鋼管３コンクリート６鋼管間の隙間７充填材１０ストッパ１２係合溝１７鉄筋１８リブ１９鉄筋挿通孔２１縦リブ２２嵌合溝３０短小の縦リブ３１円周リブ４０波形部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼管の内部にコンクリートを充填してな
る一対の充填鋼管コンクリート柱の接合構造において、
一方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管の内端部に他方の
充填鋼管コンクリート柱の端部を差し込むことで重ね継
手を構成したことを特徴とする充填鋼管コンクリート柱
の接合構造。
【請求項２】前記一方の充填鋼管コンクリート柱の鋼
管と他方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管の重なり部分
の鋼管間の隙間に充填材を充填し固化させたことを特徴
とする請求項１記載の充填鋼管コンクリート柱の接合構
造。
【請求項３】前記充填材がコンクリートまたはモルタ
ルであることを特徴とする請求項２記載の充填鋼管コン
クリート柱の接合構造。
【請求項４】前記両充填鋼管コンクリート柱の一方の
鋼管に前記鋼管の差し込み長さを決めるストッパを設け
たことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の充
填鋼管コンクリート柱の接合構造。
【請求項５】前記両充填鋼管コンクリート柱の一方の
鋼管に前記ストッパを設けると共に、他方の鋼管に該ス
トッパと係合することで差し込み状態からの鋼管の抜け
を防止するＬ字形の係合溝を設けたことを特徴とする請
求項４記載の充填鋼管コンクリート柱の接合構造。
【請求項６】前記一方の充填鋼管コンクリート柱の鋼
管と他方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管の重なり部分
において、内周側の鋼管の外周に軸線方向に延びるリブ
を周方向に間隔をおいて複数設けると共に、外周側の鋼
管に前記リブの嵌まる嵌合溝を形成したことを特徴とす
る請求項１〜３のいずれかに記載の充填鋼管コンクリー
ト柱の接合構造。
【請求項７】前記リブを嵌合溝に嵌めた状態で外周側
鋼管に溶接したことを特徴とする請求項６記載の充填鋼
管コンクリート柱の接合構造。
【請求項８】前記両充填鋼管コンクリート柱のうち一
方の鋼管が角型鋼管からなり、他方の鋼管が円形鋼管か
らなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載
の充填鋼管コンクリート柱の接合構造。
【請求項９】前記両充填鋼管コンクリート柱の一方の
鋼管の内周に鉄筋挿通孔を有するリブを設けると共に、
他方の鋼管の内周に該鋼管端部より先端を突出させた鉄
筋を固着し、該鉄筋を前記一方の鋼管のリブの鉄筋挿通
孔に通した状態で鋼管内にコンクリートを打設したこと
を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の充填鋼管
コンクリート柱の接合構造。
【請求項１０】前記一方の充填鋼管コンクリート柱の
鋼管と他方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管の重なり部
分において、内周側の鋼管の外周または外周側の鋼管の
内周の少なくとも一方に、充填材との係合力を増大させ
るための凸部を設けたことを特徴とする請求項２または
３記載の充填鋼管コンクリート柱の接合構造。
【請求項１１】スタッドにより前記凸部を構成したこ
とを特徴とする請求項１０記載の充填鋼管コンクリート
柱の接合構造。
【請求項１２】短小の縦リブにより前記凸部を構成し
たことを特徴とする請求項１０記載の充填鋼管コンクリ
ート柱の接合構造。
【請求項１３】周方向に連続した円周リブにより前記
凸部を構成したことを特徴とする請求項１０記載の充填
鋼管コンクリート柱の接合構造。
【請求項１４】前記一方の充填鋼管コンクリート柱の
鋼管と他方の充填鋼管コンクリート柱の鋼管の重なり部
分において、内周側の鋼管または外周側の鋼管の少なく
とも一方を、充填材との係合力を増大させるため波形に
成形したことを特徴とする請求項２または３記載の充填
鋼管コンクリート柱の接合構造。
【請求項１５】前記波形が、円周方向の任意の位置に
おける軸方向断面が同形状となるような波形であること
を特徴とする請求項１４記載の充填鋼管コンクリート柱
の接合構造。
【請求項１６】前記波形が、螺旋状の波形であること
を特徴とする請求項１４記載の充填鋼管コンクリート柱
の接合構造。