JPH10204995A - 充填鋼管コンクリート構造柱 - Google Patents
充填鋼管コンクリート構造柱Info
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- JPH10204995A JPH10204995A JP1161997A JP1161997A JPH10204995A JP H10204995 A JPH10204995 A JP H10204995A JP 1161997 A JP1161997 A JP 1161997A JP 1161997 A JP1161997 A JP 1161997A JP H10204995 A JPH10204995 A JP H10204995A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 火災時に作用する軸方向の荷重を無耐火被覆
の状態でも良好に支持できるようにして鋼管への耐火被
覆の低減や鋼管の無耐火被覆を可能にする。 【解決手段】 充填コンクリート３内に鋼管２の軸方向
に延びるねじ鉄筋４を埋設して該ねじ鉄筋４を柱梁接合
部６で鋼管２内に配置されたダイアフラム７に取り付け
る。
の状態でも良好に支持できるようにして鋼管への耐火被
覆の低減や鋼管の無耐火被覆を可能にする。 【解決手段】 充填コンクリート３内に鋼管２の軸方向
に延びるねじ鉄筋４を埋設して該ねじ鉄筋４を柱梁接合
部６で鋼管２内に配置されたダイアフラム７に取り付け
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管内にコンクリ
ートが充填された充填鋼管コンクリート構造柱に関す
る。
ートが充填された充填鋼管コンクリート構造柱に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図７を参照して、充填鋼管コンクリート
構造柱ａは、充填コンクリートｂによって鋼管ｃの肉厚
を薄くできるのでコスト的なメリットが大きく、しか
も、コンクリートｂの充填は別工程のため全体工期に与
える影響が少ない等の理由により、高層及び超高層建築
への採用が急増している。なお、図において符号ｆは柱
梁接合部で鋼管ｃ内に配置されたダイアフラムである。
構造柱ａは、充填コンクリートｂによって鋼管ｃの肉厚
を薄くできるのでコスト的なメリットが大きく、しか
も、コンクリートｂの充填は別工程のため全体工期に与
える影響が少ない等の理由により、高層及び超高層建築
への採用が急増している。なお、図において符号ｆは柱
梁接合部で鋼管ｃ内に配置されたダイアフラムである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる従来
の充填鋼管コンクリート構造柱ａにおいては、無耐火被
覆の状態で火災ｄを受けた場合に、鋼管ｃとコンクリー
トｂとの熱膨張の差によりコンクリートｂに軸方向の引
張力が働いてコンクリート断面を水平方向に横断するひ
び割れｅが何本も生じてその付近で局部座屈が発生し、
この結果、柱ａに作用する荷重を支持することができな
くなって耐火時間の確保が難しくなる。このため、耐火
被覆をしていない充填鋼管コンクリート構造柱は軸力の
法的制限が厳しいものとなっている。
の充填鋼管コンクリート構造柱ａにおいては、無耐火被
覆の状態で火災ｄを受けた場合に、鋼管ｃとコンクリー
トｂとの熱膨張の差によりコンクリートｂに軸方向の引
張力が働いてコンクリート断面を水平方向に横断するひ
び割れｅが何本も生じてその付近で局部座屈が発生し、
この結果、柱ａに作用する荷重を支持することができな
くなって耐火時間の確保が難しくなる。このため、耐火
被覆をしていない充填鋼管コンクリート構造柱は軸力の
法的制限が厳しいものとなっている。
【０００４】本発明はかかる不都合を解消するためにな
されたものであり、火災時に作用する軸方向の荷重を無
耐火被覆の状態でも良好に支持できるようにして鋼管へ
の耐火被覆の低減や鋼管の無耐火被覆を可能にした充填
鋼管コンクリート構造柱を提供することを目的とする。
されたものであり、火災時に作用する軸方向の荷重を無
耐火被覆の状態でも良好に支持できるようにして鋼管へ
の耐火被覆の低減や鋼管の無耐火被覆を可能にした充填
鋼管コンクリート構造柱を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明に係る充填鋼管コンクリート構造柱は、鋼
管内にコンクリートが充填された充填鋼管コンクリート
構造柱において、前記コンクリート内に前記鋼管の軸方
向に延びる鋼材を埋設して該鋼材を柱梁接合部で前記鋼
管内に配置されたダイアフラムに取り付けたことを特徴
とする。
めに、本発明に係る充填鋼管コンクリート構造柱は、鋼
管内にコンクリートが充填された充填鋼管コンクリート
構造柱において、前記コンクリート内に前記鋼管の軸方
向に延びる鋼材を埋設して該鋼材を柱梁接合部で前記鋼
管内に配置されたダイアフラムに取り付けたことを特徴
とする。
【０００６】また、請求項２に係る充填鋼管コンクリー
ト構造柱は、前記鋼材は鉄筋又はねじ鉄筋であることを
特徴とする。
ト構造柱は、前記鋼材は鉄筋又はねじ鉄筋であることを
特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明では、ダイアフラムに取り付けられた鋼
材でコンクリートを補強することにより、無耐火被覆の
状態で火災を受けた場合に、鋼管とコンクリートとの熱
膨張の差によって該コンクリートに作用する軸方向の引
張力に抵抗し、これにより、コンクリート断面を水平方
向に横断するひび割れの発生及び該ひび割れの幅を抑制
する。
材でコンクリートを補強することにより、無耐火被覆の
状態で火災を受けた場合に、鋼管とコンクリートとの熱
膨張の差によって該コンクリートに作用する軸方向の引
張力に抵抗し、これにより、コンクリート断面を水平方
向に横断するひび割れの発生及び該ひび割れの幅を抑制
する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態で
ある充填鋼管コンクリート構造柱を説明するための説明
的断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は本
発明の第２の実施の形態である充填鋼管コンクリート構
造柱を説明するための説明的断面図、図４は本発明の第
３の実施の形態である充填鋼管コンクリート構造柱を説
明するための説明的断面図、図５は鋼管の変形例を説明
するための説明的断面図、図６は軸方向変形量と耐火時
間との関係を示すグラフ図である。
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態で
ある充填鋼管コンクリート構造柱を説明するための説明
的断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は本
発明の第２の実施の形態である充填鋼管コンクリート構
造柱を説明するための説明的断面図、図４は本発明の第
３の実施の形態である充填鋼管コンクリート構造柱を説
明するための説明的断面図、図５は鋼管の変形例を説明
するための説明的断面図、図６は軸方向変形量と耐火時
間との関係を示すグラフ図である。
【０００９】まず、図１及び図２を参照して、本発明の
第１の実施の形態である充填鋼管コンクリート構造柱か
ら説明すると、この充填鋼管コンクリート構造柱１は、
断面四角形状の鋼管２内に充填されたコンクリート３内
に該鋼管２の軸方向に延びる補強用のねじ鉄筋（鋼材）
４を埋設して該ねじ鉄筋４を柱１と梁５との接合部６で
鋼管２内に配置されたダイアフラム７に取り付けたもの
である。
第１の実施の形態である充填鋼管コンクリート構造柱か
ら説明すると、この充填鋼管コンクリート構造柱１は、
断面四角形状の鋼管２内に充填されたコンクリート３内
に該鋼管２の軸方向に延びる補強用のねじ鉄筋（鋼材）
４を埋設して該ねじ鉄筋４を柱１と梁５との接合部６で
鋼管２内に配置されたダイアフラム７に取り付けたもの
である。
【００１０】ダイアフラム７は、梁５のフランジ５ａ位
置に対応して各接合部６毎に上下に２か所配置されてい
る。ダイアフラム７には４か所の挿通孔８が形成されて
おり、各挿通孔８にはそれぞれねじ鉄筋４が挿通されて
いる。ねじ鉄筋４は上下方向（軸方向）に複数配置され
ており、各接合部６の上側のダイアフラム７の挿通孔８
を挿通する部分がナット９によって該ダイアフラム７に
固定されている。また、上下方向に配置された各ねじ鉄
筋４の端部間はカプラー１０にて接続されており、これ
により、コンクリート３内にねじ鉄筋４が鋼管２の軸方
向に沿って連続配置されている。ここで、かかる充填鋼
管コンクリート構造柱１の構築は、ねじ鉄筋４が配筋さ
れた鋼管２内にコンクリート３を打設して充填すること
によりなされる。
置に対応して各接合部６毎に上下に２か所配置されてい
る。ダイアフラム７には４か所の挿通孔８が形成されて
おり、各挿通孔８にはそれぞれねじ鉄筋４が挿通されて
いる。ねじ鉄筋４は上下方向（軸方向）に複数配置され
ており、各接合部６の上側のダイアフラム７の挿通孔８
を挿通する部分がナット９によって該ダイアフラム７に
固定されている。また、上下方向に配置された各ねじ鉄
筋４の端部間はカプラー１０にて接続されており、これ
により、コンクリート３内にねじ鉄筋４が鋼管２の軸方
向に沿って連続配置されている。ここで、かかる充填鋼
管コンクリート構造柱１の構築は、ねじ鉄筋４が配筋さ
れた鋼管２内にコンクリート３を打設して充填すること
によりなされる。
【００１１】このようにこの実施の形態では、鋼管２内
のコンクリート３をダイアフラム７に取り付けられたね
じ鉄筋４によって補強しているので、無耐火被覆の状態
で火災を受けた場合に、鋼管２とコンクリート３との熱
膨張の差によって該コンクリート３に作用する軸方向の
引張力に対して抵抗してコンクリート断面を水平方向に
横断するひび割れの発生及び該ひび割れの幅を抑制する
ことができる。この結果、火災時に作用する軸方向の荷
重を無耐火被覆の状態でも良好に支持できるようにな
り、鋼管２への耐火被覆の低減や鋼管２の無耐火被覆を
可能にすることができる。
のコンクリート３をダイアフラム７に取り付けられたね
じ鉄筋４によって補強しているので、無耐火被覆の状態
で火災を受けた場合に、鋼管２とコンクリート３との熱
膨張の差によって該コンクリート３に作用する軸方向の
引張力に対して抵抗してコンクリート断面を水平方向に
横断するひび割れの発生及び該ひび割れの幅を抑制する
ことができる。この結果、火災時に作用する軸方向の荷
重を無耐火被覆の状態でも良好に支持できるようにな
り、鋼管２への耐火被覆の低減や鋼管２の無耐火被覆を
可能にすることができる。
【００１２】次に、図３を参照して本発明の第２の実施
の形態である充填鋼管コンクリート構造柱について説明
する。なお、第１の実施の形態と重複する部分について
は図に同一符号を付してその説明を省略する。
の形態である充填鋼管コンクリート構造柱について説明
する。なお、第１の実施の形態と重複する部分について
は図に同一符号を付してその説明を省略する。
【００１３】この充填鋼管コンクリート構造柱２０は、
断面四角形状の鋼管２内に充填されたコンクリート３内
に該鋼管２の軸方向に延びる補強用のねじ鉄筋（鋼材）
２１を埋設して該ねじ鉄筋２１を柱１と梁５との接合部
６で鋼管２内に配置されたダイアフラム７に取り付けた
ものである。
断面四角形状の鋼管２内に充填されたコンクリート３内
に該鋼管２の軸方向に延びる補強用のねじ鉄筋（鋼材）
２１を埋設して該ねじ鉄筋２１を柱１と梁５との接合部
６で鋼管２内に配置されたダイアフラム７に取り付けた
ものである。
【００１４】ねじ鉄筋２１はダイアフラム７の挿通孔８
に挿通されて上下方向に複数配置されており、その上端
部が接合部６の下側のダイアフラム７の挿通孔８を挿通
して該挿通部分がナット９によって該ダイアフラム７に
固定され、下端部が下方位置の接合部６の上側のダイア
フラム７の挿通孔８を挿通して該挿通部分がナット９に
よって該ダイアフラム７に固定されている。したがっ
て、接合部６の上側のダイアフラム７と下側のダイアフ
ラム７との間にはねじ鉄筋２１は配置されておらず、第
１の実施の形態のように上下方向に連続していないタイ
プである。なお、作用効果については第１の実施の形態
と同様であるのでその説明を省略する。
に挿通されて上下方向に複数配置されており、その上端
部が接合部６の下側のダイアフラム７の挿通孔８を挿通
して該挿通部分がナット９によって該ダイアフラム７に
固定され、下端部が下方位置の接合部６の上側のダイア
フラム７の挿通孔８を挿通して該挿通部分がナット９に
よって該ダイアフラム７に固定されている。したがっ
て、接合部６の上側のダイアフラム７と下側のダイアフ
ラム７との間にはねじ鉄筋２１は配置されておらず、第
１の実施の形態のように上下方向に連続していないタイ
プである。なお、作用効果については第１の実施の形態
と同様であるのでその説明を省略する。
【００１５】次に、図４を参照して本発明の第３の実施
の形態である充填鋼管コンクリート構造柱について説明
する。なお、第１の実施の形態と重複する部分について
は図に同一符号を付してその説明を省略する。
の形態である充填鋼管コンクリート構造柱について説明
する。なお、第１の実施の形態と重複する部分について
は図に同一符号を付してその説明を省略する。
【００１６】この充填鋼管コンクリート構造柱３０は、
断面四角形状の鋼管２内に充填されたコンクリート３内
に該鋼管２の軸方向に延びる補強用の鉄筋（鋼材）３１
を埋設して該鉄筋３１を柱１と梁５との接合部６で鋼管
２内に配置されたダイアフラム７に取り付けたものであ
る。
断面四角形状の鋼管２内に充填されたコンクリート３内
に該鋼管２の軸方向に延びる補強用の鉄筋（鋼材）３１
を埋設して該鉄筋３１を柱１と梁５との接合部６で鋼管
２内に配置されたダイアフラム７に取り付けたものであ
る。
【００１７】鉄筋３１はダイアフラム７の挿通孔８に挿
通されて上下方向に複数配置されており、その上端部が
接合部６の下側のダイアフラム７を挿通して該挿通部分
が溶接３２によって該ダイアフラム７に固定され、下端
部が下方位置の接合部６の上側のダイアフラム７を挿通
して該挿通部分が溶接３２によって該ダイアフラム７に
固定されている。したがって、接合部６の上側のダイア
フラム７と下側のダイアフラム７との間には鉄筋３１は
配置されておらず、第２の実施の形態と同様に上下方向
に連続していないタイプである。なお、作用効果につい
ては第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略
する。
通されて上下方向に複数配置されており、その上端部が
接合部６の下側のダイアフラム７を挿通して該挿通部分
が溶接３２によって該ダイアフラム７に固定され、下端
部が下方位置の接合部６の上側のダイアフラム７を挿通
して該挿通部分が溶接３２によって該ダイアフラム７に
固定されている。したがって、接合部６の上側のダイア
フラム７と下側のダイアフラム７との間には鉄筋３１は
配置されておらず、第２の実施の形態と同様に上下方向
に連続していないタイプである。なお、作用効果につい
ては第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略
する。
【００１８】なお、上記各実施の形態では、鋼管２とし
て断面四角形状のものを採用したが、これに代えて、図
５に示すように、断面円形状の鋼管４０を用いた場合で
も本発明を適用できるのは勿論である。
て断面四角形状のものを採用したが、これに代えて、図
５に示すように、断面円形状の鋼管４０を用いた場合で
も本発明を適用できるのは勿論である。
【００１９】
【実施例】本発明の第１の実施の形態である充填鋼管コ
ンクリート構造柱１（実施例）とねじ鉄筋４によるコン
クリート３の補強がなされていない他は実施例と同一構
造である充填鋼管コンクリート構造柱（従来例）を用い
て、模擬火災における軸方向変形量と耐火時間との関係
を調べ、その結果を図６に示す。
ンクリート構造柱１（実施例）とねじ鉄筋４によるコン
クリート３の補強がなされていない他は実施例と同一構
造である充填鋼管コンクリート構造柱（従来例）を用い
て、模擬火災における軸方向変形量と耐火時間との関係
を調べ、その結果を図６に示す。
【００２０】従来例においては、模擬火災による載荷加
熱を受けた際の変形性状は、温度上昇に伴い柱は熱膨張
によって伸び、次いで、外周の鋼管部分が充填コンクリ
ートに比べて急速に高温となって耐力低下をきたし、局
部座屈とともに縮み始める。そして、鋼管部分の耐力の
負担が減少して該耐力負担が徐々にコンクリートに移
り、さらに、内部外側のコンクリートの温度が上昇して
コンクリートが耐力を負担できなくなると柱全体が徐々
に縮み始め、約５０分の時点でコンクリートが圧壊して
急激に変形が増大し、荷重支持能力を失うことが判る。
熱を受けた際の変形性状は、温度上昇に伴い柱は熱膨張
によって伸び、次いで、外周の鋼管部分が充填コンクリ
ートに比べて急速に高温となって耐力低下をきたし、局
部座屈とともに縮み始める。そして、鋼管部分の耐力の
負担が減少して該耐力負担が徐々にコンクリートに移
り、さらに、内部外側のコンクリートの温度が上昇して
コンクリートが耐力を負担できなくなると柱全体が徐々
に縮み始め、約５０分の時点でコンクリートが圧壊して
急激に変形が増大し、荷重支持能力を失うことが判る。
【００２１】これに対し、実施例においては、載荷加熱
を受けても、荷重支持能力を失うまでに約１４０分かか
り、耐火時間が２時間を越えていることが判る。
を受けても、荷重支持能力を失うまでに約１４０分かか
り、耐火時間が２時間を越えていることが判る。
【００２２】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、ダイヤフラムに取り付けられた鋼材で鋼管内
のコンクリートを補強しているので、無耐火被覆の状態
で火災を受けた場合に、コンクリート断面を水平方向に
横断するひび割れの発生及び該ひび割れの幅を抑制する
ことができ、この結果、火災時に作用する軸方向の荷重
を無耐火被覆の状態でも良好に支持できるようになっ
て、鋼管への耐火被覆の低減や鋼管の無耐火被覆を可能
にすることができるという効果が得られる。
によれば、ダイヤフラムに取り付けられた鋼材で鋼管内
のコンクリートを補強しているので、無耐火被覆の状態
で火災を受けた場合に、コンクリート断面を水平方向に
横断するひび割れの発生及び該ひび割れの幅を抑制する
ことができ、この結果、火災時に作用する軸方向の荷重
を無耐火被覆の状態でも良好に支持できるようになっ
て、鋼管への耐火被覆の低減や鋼管の無耐火被覆を可能
にすることができるという効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態である充填鋼管コン
クリート構造柱を説明するための説明的断面図である。
クリート構造柱を説明するための説明的断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態である充填鋼管コン
クリート構造柱を説明するための説明的断面図である。
クリート構造柱を説明するための説明的断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態である充填鋼管コン
クリート構造柱を説明するための説明的断面図である。
クリート構造柱を説明するための説明的断面図である。
【図５】鋼管の変形例を説明するための説明的断面図で
ある。
ある。
【図６】軸方向変形量と耐火時間との関係を示すグラフ
図である。
図である。
【図７】従来の充填鋼管コンクリート構造柱を説明する
ための説明的断面図である。
ための説明的断面図である。
１，２０，３０…充填鋼管コンクリート構造柱 ２…鋼管 ３…コンクリート ４，２１…ねじ鉄筋（鋼材） ５…梁 ６…接合部 ７…ダイアフラム ３１…鉄筋（鋼材）
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼管内にコンクリートが充填された充填
鋼管コンクリート構造柱において、前記コンクリート内
に前記鋼管の軸方向に延びる鋼材を埋設して該鋼材を柱
梁接合部で前記鋼管内に配置されたダイアフラムに取り
付けたことを特徴とする充填鋼管コンクリート構造柱。 - 【請求項２】 前記鋼材は鉄筋又はねじ鉄筋であること
を特徴とする請求項１記載の充填鋼管コンクリート構造
柱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1161997A JPH10204995A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 充填鋼管コンクリート構造柱 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1161997A JPH10204995A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 充填鋼管コンクリート構造柱 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10204995A true JPH10204995A (ja) | 1998-08-04 |
Family
ID=11782947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1161997A Pending JPH10204995A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 充填鋼管コンクリート構造柱 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10204995A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8484915B1 (en) | 2012-07-11 | 2013-07-16 | King Saud University | System for improving fire endurance of concrete-filled steel tubular columns |
| JP2018135715A (ja) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 三井住友建設株式会社 | コンクリート部材と鋼板との接合構造、及びコンクリート部材と鋼板との接合方法 |
| CN110439182A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-12 | 广东永和建设集团有限公司 | 一种三层浇捣构造柱施工方法 |
-
1997
- 1997-01-24 JP JP1161997A patent/JPH10204995A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8484915B1 (en) | 2012-07-11 | 2013-07-16 | King Saud University | System for improving fire endurance of concrete-filled steel tubular columns |
| JP2018135715A (ja) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 三井住友建設株式会社 | コンクリート部材と鋼板との接合構造、及びコンクリート部材と鋼板との接合方法 |
| CN110439182A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-12 | 广东永和建设集团有限公司 | 一种三层浇捣构造柱施工方法 |
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