JPS6272839A - 充填鋼管コンクリート柱の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、充填鋼管コンクリート柱の仕口の構造に関
するものであろう 〔従来の技術〕 鋼管内にコンクリートが充填される充填鋼管コンクリー
ト柱と、この柱に接合される梁との接合部すなわち仕口
の構造としては、鋼管の外表面にスチフカリングを取り
付け、このスチフナリングに梁を溶接することにより、
剛性を確保するようにしたものが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記のような仕口の構造では、梁が単に鋼管
の外周面部分に溶接されていることから、梁に作用した
鉛直荷重はまず鋼管に伝達され、その後、ＭＷとコンク
リートとの付着力によってコンクリートにも伝達される
といつ杼過をたどる。

したがって、鋼管は軸方向の圧縮力を受けて歪を生じ、
こａ歪が太きどなると、鋼管はミーゼスの降伏条件を越
えたり、局部的な座屈を生じたりすることがある。この
場合には、ｙＡＴ）によるコンファインド効果（′Ａ管
の周方向応力によりコンクリートが外側に膨らもうとす
るのを締め付けることにより、コンクリートの耐力を上
昇させる作用）を充分に期待することができず、したが
って、コンクリートの耐力上昇も望めず、必要以上に大
きな断面積の柱とならざるを得ないという問題があつた
っ 上記の問題を解決するため、本出願人は、先に第６図、
第７図に示すような仕口構造を提供した。

これは、梁５ａ〜５ｄが接合される位置の訓告２内部に
、その梁５ａ〜５ｄのウェブ８ａ〜８ｄに連続するよう
に、鋼板３ａ、３ｂ、３ｃを取り付けるようにしたもの
である。

この構造によれば、梁５ａ〜５ｄにかかる荷重は鋼管２
を介してｍ管２内のｊ４板３ａ、３ｂ、３ｃに伝達され
、この′：、ミ板３ａ、３ｂ、３ｃからコンクリート４
に伝達されるうすなわち、鉛直荷重はコンクリート４に
直接的に伝達され、鋼管２は軸方向応力を殆ど受けるこ
とがないっしたがって、鋼管２はミーゼスの降伏条件を
越えたり、局部座屈を生じたりすることがなど、コンフ
ァインド効果を充分に発揮することができ、コンクリー
ト４の耐力上昇を充分に期待することができるので、柱
１の断面積を小さくすることが可能となる。

ところが、この構造においては、仕口部分の鋼管２の内
部に鋼板３ａ、３ｂ、３ｃが設けられているため、′Ａ
管管内内トレミー管を用いてコンクリート４を充填する
際に、仕口部分においては、充填されるコンクリート４
が鋼板３ａ、３ｂ、３ｃに遮られて鋼管２内に均一に充
填されず、充填されたコンクリート４内に空隙が生じた
りする恐れがあるという問題が残されていた。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、鋼管
によるコンファインド効果を高めコンクリートの圧縮耐
力が上昇することが充分に期待でき、柱の断面積を小さ
くできるとともに、′Ａ管内へコンクリートが均一に充
填される充填鋼管コンクリート柱の仕口構造を提供する
ことを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、Ａ管と梁とが接続される仕口部分で、上記
鋼管の内側にこの鋼管に充填されるコンクリートに内含
され、かつ両端部が鋼管の内壁に接合される１枚も１〜
ぐは複数枚の鋼板を設け、この鋼板に上記充填されるコ
ンクリートが通過する連通孔を少な（とも１つ形成した
ことを特徴としている。

〔作用〕

この発明によれば、梁にかかる荷重が鋼板によって直接
的かつ明確にコンクリートに伝達される。

また、デ４管内にトレミー管を用いてコンクリートを充
填する際充填されるコンクリートが鋼板に形成された連
通孔から流れ込み、トレミー管が通過しない鋼板で囲ま
れた空間部内にもコンク１，１−トが十分に〈１・づり
込むっ 〔実施し１１〕 以下、この発明の実施１１ＦＩＪを図面を参照して説明
する。第１図第２図はこの発明の第１の実施例を示す図
であり、第３図第４図はこの発明の第２の実施列を示す
図であり、第５図、第６図はこの発明が実際の建築物の
中で使用されている状態を示す図でおる。

まず、第１図、第２図に示す第１の実施例について説明
する。第１図、第２図において、第６図、第７図に示す
構成要素と同一の要素については同一符号を付しである
。これらの図は充填鋼管コンクリート柱の仕口構造を示
すものであり、符号Ａは充填鋼管コンクリート柱である
。充填鋼管コンク１）−ト住（以下、単に［柱Ｊと略称
する）は型枠を兼ねた鋼管２と、鋼管２の内部にあり互
いに直交する鋼板３ａ、３ｂ、３ｃと、鋼板３ａ、３’
ｂ。

３ｃを内含し鋼管２の内に充填されたコンクリート４と
からなっている。柱Ａには鋼管２の外周面に梁５ａ、５
ｂ、５ｃ、５ｄが溶接により設置されている。梁５ａ、
５ｂ、５ｃ、５ｄは水平に配置されたフランジ６ａ、６
ｂ、６（Ｂ、６ｄと７ａ。

７ｂ、７ｃ、７ｄとそれらの間に垂直に配置されたウェ
ブ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄとからなっている。ｆｉ５ａ
、５ｂ、のウェブ８ａ、８ｂは鋼管２を介して鋼板６ａ
と連結されており、￥５ｃ、５ｄのウェブ８ｃ、８ｄは
鋼管２を介して鋼板５ｂ。

３ｃと連結されているう また、仕口部分には、鋼管２と鋼板３ａ、５ｂ。

３ｃとで画成される空間部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが形
成されている。さらに、鋼板３ａには板の厚さ方向に空
間部９ａと９ｂとを連通さぜる連通孔１０ａ、　１ｎｂ
と空間部９ｃと９ｄとを連通さ？る連通孔１０Ｃ，１０
（ｌとが形成されている。同様に、鋼板３ｂには、板の
厚さ方向に空間部９ａと９ｄとを連通さぎる連通孔１０
ｅ、１０ｆが形成されており、鋼板３Ｃには板の厚さ方
向に、空間部９ｂと９０とを連通さぜる連通孔１０ｇ。

１０ｈとが形成されている。

また鋼管２内には、空間部９ａを通過１−でコンクリー
ト４を充填するトレミー管１１ａと、空間部９ｃを通過
してコンクリート４を充填するトレミー管１１ｂとが設
置された構成とされている。

この構成において、梁５＆、５１）の主にウェブ８ａ、
８ｂに作用する剪断力は梁５ａ、５ｂから鋼管２を介し
て鋼￥！２内のＫＡ鋼板ａに伝達され、さらに鋼板３ａ
から鋼板５ａを内含するコンクリート４に伝達される。

このように梁５ａ、５ｂの剪断力をウェブ８ａ、８ｂの
延長線上にあるＳｊＡ管２内の鋼板３已に伝達すること
により、梁５ａ＋５ｂの剪断力はコンクリート４の軸力
として直接的にコンクリート４に伝達することができる
。また、同様に梁５ｃ、５ｄのウェブＦＩＣ，８ｄに作
用する剪断力も８＠管２内の鋼板３ｂ、３ｃを介して直
接的にコンクリート４の軸力としてコンクリート４に伝
達することができる。そのため名前２は、梁５ａ、５ｂ
、５ｃ、５ａからの軸力を余り受けることがなく、ミー
ゼスの降伏条件を適用すると、コンクリート４の横（に
より鋼管２に発生する円周方向の応力に対する許容値に
余裕が出て（ることになるうしたがって、この仕口構造
を有する柱Ａは、従来のものに比べはるかに高い圧縮耐
力が確実に保証されることになり、その断面積な小さく
することが可能となる。

また、ｌ１ＩＡ管２内にコンクリート４を打設する際は
、′Ａ鋼管内にトレミー￥ｆ１１ａ、１１ｂを挿入し、
トレミー管１１ａ、１１ｂを所定の速さで鋼管２の下部
から上部へ向って順次引き上げながらトレミー管１１ａ
、ｊｌｂの先端部からコンクリート４を充填して鋼管２
内に打設してい？。ここで、この柱Ａにおいては、仕口
部の空間部９ａ内をコンクリート４を充填しながらトし
′ミー管１１ａが通過する際、空間部９ａ内にコンクリ
ート４が充填されるとともに充填されたコンクリート４
が鋼板３ａに形成された連通孔１０ａ、１０ｂから空間
部９ｂに流出し、また、二Ａ板３ｂに形成された連通孔
１０ｅ、１０ｆから空間部９ｄに流出するう同様に仕口
部の空間部９ｃ内をコンクリート４を充填しながらトレ
ミー管１１’ｂが通過する際、空間部９ｃ内にコンクリ
ート４が充填されるとともに、充填されたコンクリート
４が鋼板３ａに形成された連通孔１０ｃ、１０ｄから空
間部９ｄに流出し、また、鋼板３Ｃに形成された連通孔
１０ｇ。

１０ｈがら空間部９ｂＫ流出する。

したがって、この柱Ａにおいては、−管２の内部が鋼板
３ａ、３ｂ、３ｃによって仕切られた仕口部においても
、充填されたコンクリート４が鋼板３ａ、３ｂ、３ｃに
形成された連通孔１０ａ〜１０ｈから隣りの空間部９ｂ
、９ａ内に流出することになり、コンクリート４が十分
に廻り込んで鋼管２内に略均−に充填されることとなる
。

次に、第３図、第４図に示す第２の実施例について説明
する。第３図、第４図において、第１図、第２図に示す
構成要素と同一の要素については同一符号を付しである
っこれらの図は充填鋼管コンクＩＪ　−ト柱の仕口構造
を示す図であり、符号Ｂは充填鋼管コンクリート柱であ
ろう充填鋼管コンク’Ｊ−１柱（以下、単に「柱」と略
称する）は型枠を兼ねた鋼管２と、鋼管２の内部に、鋼
管２と軸線を同じぐし、その内部を後述するトレミー管
が通過する′Ａ鋼管５と、鋼管２と鋼管１５とを互いに
直交する方向に連結する鋼板１６ａ、　１６ｂ。

１６ｃ、１６ｄと、鎖管１５とＳ’Ａ仮１６　ａ〜１６
　ｄを内含し鋼管２内に充填されたコンクリート４とか
らなっているっ柱Ｂには鋼管２の外周面に梁５ａ、５ｂ
、５ｃ、５ａが溶接により設置されている。梁５ａ、５
ｂ、５ｃ、５ｄは水平に配置された７ランジ６ａ、６ｂ
、６ｃ、６ｄと７ａ、７ｂ。

７ｃ、７ｄとそれらの間に垂直に配置されたウェブｓａ
、８ｂ、８Ｃ，８ａとからなっているっ梁５ａ、５ｂの
ウェブｓａ、ｓｂは鋼管２を介して鋼板１６ａ、１６ｂ
と連結されており、￥５０゜５ｄのウェブ８ｃ、８ｄは
鋼管２を介して鋼板１６ｃ、１６ｄと連結されている。

また、仕口部分には、３Ａ’￥′ｆ２、鋼管１５と鋼板
’６ａ〜１６ｄとで画成される空間部１７ａ、１７ｂ。

１７ｃ、１７ｄ、１７ｅが形成されている。さらに、ぷ
管１５には、板の厚さ方向に空間部１７θと空間部１７
８．とを連通さ？る連通孔１８ａ、　１８ｂが、空間部
１７θと空間部１７ｂとを連通さする連通孔１８ｃ、　
１ｓａが、空間部１７θと空［ＩＹ）部１７ｃとを述通
さ？る連通孔１８ｅ、１８ｆが、空間部１７ｅと空間部
１７（ｌとを連通させる連通孔１Ｆ１ｇ、１８ｈがそれ
ぞれ形成されているうまた、鋼板１６ａには板の厚さ方
向に空間部１７ａと１７ｂとを連通さ？る連通孔１９ａ
、　１９ｂが形成されている。同様に鋼板１６ｂには板
の厚さ方向に空間部１７ｃと１７（ｌとを連通さ？る連
通孔１９ｃ、１９ｄが、鋼板１６ｃには空間部１７ｂと
１７ｃとを連通さぎる連通孔１９θ。

１９ｆが、鋼板１６ｄには空間部１７ａと１７４とを連
通さぎる連通孔１９ｇ、１９ｈがそれぞれ形成されてい
る。

また、鋼管２内には、空間部１７ｅを通過してコンクリ
ート４を充填するトＬ・ミー管２０が設置された構成と
されている。

上記のように構成された柱Ｂにおいては、梁５ａ〜５ｄ
（７）主にウェブ８ａ〜８ｄに作用する剪断力が上述し
た第１の実施例と同様に、鋼板１６ａ〜１６ｄと鋼管１
５を介して直接的にコンクリート４の軸力としてコンク
リート４に伝達されるため第１の実施１１Ｆ１１と同様
の作用・効果を有する。

また、鋼管２内にコンクリート４を打設する際は、鋼管
２内にトレミー管２０を挿入し、トＬ・ミー管２０を所
定の速さで鋼管２の下部から上部に向って順次引き上げ
ながらトレミー管２０の先端部からコンクリート４を充
填して鋼管２内に打設してい（′。ここで、この柱Ｂに
おいては、仕口部の空間部１７ｅ内をコンクリート４を
充填しながらトレミー管１５が通過する際、空間部１７
ｅ内にコンクリート４が充填されるとともに、充填され
たコンクリート４が鋼ｖ１５に形成された連通孔１８ａ
〜１８ｈから隣りの空間部ｊ７ａ〜１７ｉ内へそれぞれ
流出するっさらに、空間部１７ａ〜１７ｄ内に流入した
コンクリート４は鋼板１６ａ〜１６ａに形成された連通
孔１９ａ〜１９ｈを通過して互いに隣接する空間部１７
ａ〜１７（ｌ内に流出するっ したがって、この柱Ｂにおいては、′Ａ鋼管２内鋼管１
５と鋼板１６ａ〜１６ｄによって仕切られた仕口部にお
いても、充填されたコンクリート４が；Ａ管１５と鋼板
１６ａ〜１６ｄに形成された述’ｔｆ：孔ＩＲａ〜１８
ｈおよび１９ａ〜１９ｈから隣りの空間部１７ａ〜１７
ｉに流出することになり、コンクリート４が十分に廻り
込んで鋼管２内に略均−に充填されることとなるっ ここで、酊５図において、柱の仕口構造が実際の建築物
の中で使用されている状態について説明する。第５図に
おいて、符号２６　、２６　、・・・は充填１岡管コン
クリート柱であり、２７，２７．・・・は粱であり、２
ｓ　、　２ｓ　、・・・は柱の仕口部である。

先にも述べた様に、この柱の仕口構造の目的は、梁２７
　、２７　、・・・から柱２６　、２６　、・・・のコ
ンクリート部分への力の伝達を直接的かつ円滑に行い、
梁２７，２７．・・・の剪断力をできるだけ多く、コン
クリートにその軸力として伝えることにあるうすなわち
、柱２６　、２６　、・・・の外側の鋼管２に＋−１で
きるだけ軸力を付加さ？ず、コンクリートからのリング
テンションによって発生する円周方向の応力のみを付加
さ亡るようにし、廟ｇ２がコンクリートに与えるコンフ
ァイン効果を高めるようにすることであろう しかし、仮りに梁２７からの剪断力を往２６の鋼管２に
あまり付加さすることな？、内部のコンクリートに大部
分を伝達できない様な場合、上記鋼管２に与えた軸力を
いかにして処理するかという問題が発生して来る。その
対策としては、飼えば第６図に示すように柱２６の鋼管
２と内部のコンクリート４との間にアンボンド処理層２
１を設け、鋼管２とコンクリート４とをアンボンドの状
態とすること、また第５図中柱２６　、２６　、・・・
の階層の中間部付近２９　、２９　、・・・の鋼管２部
分に周方向に延在する複数のスリット３０．３０．・・
、を設けること、またそれらを組み合すること等が考え
られる。第６図は上述した第１図における一管２とコン
クリート４とをアンボンドの状態とした場合の９１１を
示す。もちろん、上述した第５図における第２の実ｔｍ
例についても鋼管２とコンクリート４との間にアンボン
ド処理ｊｒ１２１を設けて、アンボンドの状態とするこ
とができるっ柱２６にこのような処理を施すことにより
、鋼管２に軸力が伝達さねない様にしたり、伝達された
としても鋼管２のス１，１ット３Ｑ、３０・・・部分の
変形という形に変換さ？て軸力をコンクリート４に負担
さ？ることかできる。

したがって、この柱２６　、２６　、・・・の仕口構造
においては、梁２７，２７．・・・の剪断力のほとんど
を柱２６　、２６　、・・・のコンクリートの軸力とし
てコンクリートに伝達することができ、鋼管２゜２、・
・・には軸方向の応力がほとんど発生ぜず円周方向にの
み応力を生ずる構造形体を達成することができる。

以上の各実施例において、充填Ａ管コンク１１−ト柱の
仕口構造は、柱の断面積を小さくすることができること
から、柔構造の柱として使用可能である。その応用範囲
としては、従来の軽コて柔な構造とは全（異った２＜て
柔な構造の超高層ビルディング等が考えられる。

〔発明の効果〕

上述したように、この発明は鋼管と梁とが接続される仕
口部分で、上記ｌＪＡ管の内側に二のｊ（４￥Ｆに充填
されるコンク１）−トに内含され、かつ両端部が鋼管の
内壁に接合される１枚もしくは抜数枚の鋼板を設け、こ
の鋼板に上記充填されるコンクリートが通過する連通孔
を少なくとも１つ形成したものであるので、梁から柱へ
の力の伝達を直接的かつ明確に行い、梁の剪断力をコン
クリートにその軸力として伝達することが可能となり、
鋼管は軸方向の応力を殆んど受けることがなく、鋼管に
よるコンファインド効果が高まりコンクリートの圧縮耐
力が上昇することが充分に期待でき、柱の断面積を小さ
ぐできるとともに、鋼管内ヘコンクリートを均一に充填
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の第１の実施例を示す図であ
り、第１図はこの発明の要部の一部断面図、第２図は第
１図の横断面図、第３図、第４図はこの発明の第２の実
施例を示す図であり、第３図はこの発明の要部の一部断
面図、第４図は第３図の横断面図、第５図は、この発明
が実際に使用されているところを説明するための説明図
、第６図は第５図の仕口部を示す一部断面図、第７図、
第８図は従来の技術を説明するための図であり、第７図
は要部の一部断面図、第８図は第７図の横断面図である
。 Ａｓ　Ｂ＊　２６・・・充填陶管コンクリート柱、２・
・・鋼管、３ａ、３ｂ、３ｃ、ｊ６ａ、１６ｂ、１６ｃ
。 １６ｄ・・・鋼板、４・・・コンクリート、５ａ、５ｂ
。 ５ｃ＋５ａ＋２７’・・梁、１ｎ　ａ　、　１１１　ｂ
　、　１０　ｃ　、　１ｏａ。 １０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、ｉｏｈ、１８ａ、１８ｂ。 １８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ、１）４６．１８ｈ、
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ、１９ｆ。 １９ｇ、　１９ｈ・・・連通孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 充填鋼管コンクリート柱と梁が接続される仕口構造であ
   つて、上記鋼管と上記梁とが接続される部分で、上記鋼
   管の内側にこの鋼管に充填されるコンクリートに内含さ
   れ、かつ両端部が鋼管の内壁に接合される１枚もしくは
   複数枚の鋼板を設け、この鋼板に上記充填されるコンク
   リートが通過する連通孔を少なくとも１つ形成したこと
   を特徴とする充填鋼管コンクリート柱の仕口構造。