JP2001279818A - コンクリート充填鋼管柱の接合構造と接合ボルト - Google Patents

コンクリート充填鋼管柱の接合構造と接合ボルト

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JP2001279818A
JP2001279818A JP2000097272A JP2000097272A JP2001279818A JP 2001279818 A JP2001279818 A JP 2001279818A JP 2000097272 A JP2000097272 A JP 2000097272A JP 2000097272 A JP2000097272 A JP 2000097272A JP 2001279818 A JP2001279818 A JP 2001279818A
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concrete
filled steel
bolt
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Takanori Sato
孝典 佐藤
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接作業を排除して簡素で廉価な高力ボルト
を採用しながら、コンクリート充填鋼管柱の特徴を利用
して高力ボルトの堅固な装着を可能にして、コスト削減
されたコンクリート充填鋼管柱の接合構造とそれに用い
る接合ボルトを提供する。 【解決手段】 コンクリート充填鋼管柱1の接合構造
は、梁2との接合部を形成する所定位置に複数の穿孔5
を配して成る鋼管4に、先端を開脚したアンカー部11
と該アンカー部と一体でコンクリート充填鋼管柱の表面
に圧接する定着部12及び該定着部に連続して形成され
る高力ボルト部12から成る接合ボルト3を前記穿孔に
装着したコンクリート充填鋼管柱1に梁2を高力ボルト
摩擦接合8によって一体に接合している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート充填
鋼管柱の接合構造とそれに用いる接合ボルトに関し、特
に、溶接や接合ボルト用のナットを不要にしたコンクリ
ート充填鋼管柱の接合構造とそれに用いる接合ボルトに
関する。
【0002】
【従来の技術】S造の建築構造物においては、柱にコン
クリート充填鋼管柱を採用し、梁にH型鋼を採用するラ
ーメン構造が多く採用されている。これらのラーメン構
造ではダイアフラム形式を採用するために溶接個所が多
くなり、高い溶接技術と厳密な品質管理が必須になって
いた。しかし、最近になって大地震においては、柱、梁
接合部の品質管理が極めて重要であることを改めて認識
する事例が数多く報告されている。
【0003】このような動向を受けて、コンクリート充
填鋼管柱にH型鋼を接合する柱・梁接合部の構造として
以下の方式が採用されている。 コンクリート充填鋼管柱40に溶接したブラケット
41を介して、高力ボルト摩擦接合42でフレームを構
成する。(図5参照) コンクリート充填鋼管柱40を貫通する長締めボル
ト45を用いて、スプリットT型接合46でフレームを
構成する。(図6参照) コンクリート充填鋼管柱40に高力ボルト47を植
設することで、コンクリート充填鋼管柱にスプリット4
8を螺着して高力ボルト摩擦接合42でフレームを構成
する。(図7参照) 又、コンクリート充填鋼管柱同士を鉛直方向に接続する
場合についても、上記、の方式におけるボルトとシ
アープレートを用いた高力ボルト摩擦接合によって一体
化している。
【0004】しかし、上記の方法ではコンクリート充
填鋼管柱のブラケットを取り付けるために溶接接合に頼
っていることから、依然として高い溶接技術が要求され
る技能工が不足している問題を抱えており、さらに厳密
な品質管理を求められることになり、根本的な解決策に
到っていなかった。又、の方式では、溶接を省略する
点では改善が認められるものの、コンクリート充填鋼管
柱40を貫通する長締めボルト45を用いることから生
じるコストの嵩張りや四方の梁に対する施工上の困難さ
という新たな問題点を生じている。そして、の方式で
は、上記長締めボルトの省略では進展しているが、特別
の高力ボルトとこれを植設するために専用の特殊な工具
を使用する必要があることから、コストアップになる点
が問題になっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の状況
に鑑みて検討されたものであり、溶接作業を排除して簡
素で廉価な高力ボルトを採用しながら、コンクリート充
填鋼管柱の特徴を有効に利用して高力ボルトの堅固な装
着を可能にしている、コスト削減されたコンクリート充
填鋼管柱の接合構造とそれに用いる接合ボルトを提供し
ている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によるコンクリー
ト充填鋼管柱の接合構造は、柱、梁との接合部を形成す
る所定位置に複数の穿孔を配して成る鋼管に、先端を開
脚したアンカー部と該アンカー部と一体でコンクリート
充填鋼管柱の表面に圧接する定着部及び該定着部に連続
して形成される高力ボルト部から成る接合ボルトを前記
穿孔に該アンカー部を挿入して成るコンクリート充填鋼
管柱に対して対峙する柱、梁を高力ボルト摩擦接合によ
って一体に接合している。
【0007】又、本発明による接合ボルトは、先端を開
脚したアンカー部と、アンカー部と一体で軸心と直交す
る方向に拡大している定着部及び定着部に連続して形成
される所定長の高力ボルト部から構成されている。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明によるコンクリート充填鋼
管柱の接合構造は、柱、梁との接合部を形成する所定位
置に複数の穿孔を配して成る鋼管に、先端を開脚したア
ンカー部と該アンカー部と一体でコンクリート充填鋼管
柱の表面に圧接する定着部及び該定着部に連続して形成
される高力ボルト部から成る接合ボルトを前記穿孔に該
アンカー部を挿入して成るコンクリート充填鋼管柱に対
して対峙する柱、梁を高力ボルト摩擦接合によって一体
に接合している。以下に、本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。
【0009】図1は、本発明によるコンクリート充填鋼
管柱の接合構造を示す斜視図であり、一部を拡大して表
現している。本実施の形態では、コンクリート充填鋼管
柱1と梁2とを一体化する接合構造を示しており、接合
ボルト3を装着しているコンクリート充填鋼管柱1に対
峙させてH型鋼で構成した梁2をスプリットT型接合で
一体化している。部分拡大図で示すように、コンクリー
ト充填鋼管柱1を構成している角形鋼管4には、梁2と
対峙する所定位置に接合ボルト用の穿孔5を所定個数設
けている。穿孔5には本発明による接合ボルト10が装
着されており、頭部の高力ボルト15にナット16を螺
合することで、T字型のスプリット6をコンクリート充
填鋼管柱1に図示のように梁フランジに対応して直交状
態に螺着している。
【0010】本発明による接合ボルト10は、図2
(a)に示すように、アンカー部11と高力ボルト15
及び定着部12が一体に構成されており、接合ボルト1
0の材質は高力ボルトとして所望の弾性力と引張耐力を
備えた鋼材であれば充分である。アンカー部11は、そ
の先端が2本の脚部13、14に分割されて弾力性を備
えた開脚状に形成されている。
【0011】即ち、脚部13、14は、コンクリート充
填鋼管柱1に設けた穿孔5に挿入するに際して、図2
(b)に示すように脚部13、14の両側からの押圧力
によって、開脚度零の密着状態になる必要がある。しか
し、脚部13、14が開脚する形態はあまり大きいもの
でなく、高力ボルト15に引張力が働いた時に、アンカ
ー部11が穿孔5から抜け出ないように、アンカー部の
外径を穿孔5の内径よりも大きくする程度でよい。そし
て、穿孔5を通過したアンカー部の先端は再び開脚状態
に戻るものであり、コンクリート充填鋼管柱1を構成す
るために後から充填されてくるコンクリートが脚部1
3、14の間に楔状に入り込んで開脚状態を維持するよ
うに作用することから、アンカー部11が穿孔5から抜
け出ないように強固な結合状態を形成している。
【0012】定着部12は、アンカー部11と高力ボル
ト15との間に形成されている。定着部12の機能は、
高力ボルト15をコンクリート充填鋼管柱に対して直角
状態を確保することであるから、定着部12は座金と同
様に円板状に形成されており、高力ボルト15の軸心と
の直角度を精密に確保している。高力ボルトの形状は、
通常のものと何ら変わるものでなく、スプリット6もし
くはシアープレートを螺着するのに充分な長さを以て構
成されている。
【0013】以上のように、本発明による接合ボルト
は、簡潔な構成によって安価に製造することを可能にし
ており、コンクリート充填鋼管柱の鋼管に装着する際に
も特別の治具を用いることなく、通常の工具によってア
ンカー部の開脚を押え込むだけで穿孔に容易に挿入でき
ることで簡単に施工できるものであるから、施工コスト
の削減を達成することができる。又、この接合ボルト1
0を用いることによって、コンクリート充填鋼管柱1に
構成されている柱・梁接合構造は、コンクリート充填鋼
管柱1に形成しているT字型スプリット6と梁2のフラ
ンジ7とが、通常の高力ボルト摩擦接合8によって容
易、かつ確実に一体化できることから、その現場作業は
溶接を必要とせずに技能工でなくても簡潔に施工するこ
とができ、同時に接合部における高度な品質を確保でき
るものである。
【0014】図3は、本発明によるコンクリート充填鋼
管柱の接合構造をコンクリート充填鋼管柱同士の接合に
適用した場合の斜視図を示している。コンクリート充填
鋼管柱20、20’は、各端部における4面の所定位置
に、本発明による接合ボルト21を植設しており、コン
クリート充填鋼管柱20、20’は互いに鉛直方向に結
合されるべくその端部を接合して各接合ボルト間にシア
ープレート22を配列して高力ボルト摩擦接合23によ
って一体化している。図3からも明らかなように、これ
らの接合は溶接を必要とせずに極めて簡潔な施工によっ
て高度の品質を確保しているものであり、コストと工期
短縮の面で貢献するところ大である。
【0015】図4は、本発明によるコンクリート充填鋼
管柱の接合構造の施工状態を示す工程図であり、図4
(a)は、コンクリート充填鋼管柱に接合ボルトを装着
する工程を示している。コンクリート充填鋼管柱30を
構成する中空状態の鋼管31には、複数の穿孔32が設
けられており、別途に製造された接合ボルト10が、ア
ンカー部11の開脚した各脚部13、14を押さえ込む
ことによって互いに密着させて、その先端を穿孔32に
挿入可能な状態にしている。
【0016】図4(b)は、コンクリート充填鋼管柱の
穿孔に接合ボルトを装着した状態を示している。コンク
リート充填鋼管柱の穿孔32を通過した接合ボルト10
のアンカー部11は、再びその先端を開脚しており、こ
の開脚によってアンカー部を鋼管31内に引き込む力が
発生する。これによって、接合ボルト10は、定着部1
2が中空状態の鋼管31の側面に圧接されて鋼管31に
対する高力ボルト15の直角度を確立しながら強固に装
着されることになる。
【0017】図4(c)は、接合ボルトを装着した後の
コンクリート充填鋼管柱を示している。上記図4(b)
までの施工を鋼管31に施してから、鋼管31の中空内
部にコンクリート33を充填することでコンクリート充
填鋼管柱30が構成される。充填されたコンクリート3
3は、鋼管31の内部に密に行き渡ることで接合ボルト
10のアンカー部11をコンクリート中に埋設させてそ
の固定状態を増強しており、同時にアンカー部11の開
脚した脚部13、14の間にも浸入して脚部13、14
に楔状に作用して両脚部が接触することを阻止するの
で、コンクリート充填鋼管柱が柱・梁と接合状態を構成
した時に、接合ボルト10が受ける引張力やせん断力に
対して充分な耐力を発揮するように貢献している。
【0018】以上のように、本発明によるコンクリート
充填鋼管柱の接合構造は、先端を開脚したアンカー部と
高力ボルト及び高力ボルトをコンクリート充填鋼管柱の
鋼管に直立させる定着部とを一体に構成した接合ボルト
を別途に作成して、この接合ボルトのアンカー部を鋼管
の所定位置に形成された穿孔に挿入することでコンクリ
ート充填鋼管柱に接合ボルトを装着し、コンクリート充
填鋼管柱と対峙している柱、梁と高力ボルト摩擦接合も
しくはスプリットT型接合することで構成しているの
で、コンクリート充填鋼管柱の特徴を有効に活用して高
力ボルトの堅固な装着を可能にし、技能工を必要とする
溶接作業を無くして、品質の確立と工期の短縮及びコス
トの削減を図っている。
【0019】又、本発明による接合ボルトは、簡潔な構
成によって安価に製造することを可能にしており、コン
クリート充填鋼管柱の鋼管に装着する際にも特別の治具
を用いずにアンカー部の開脚を押え込むだけで穿孔に容
易に挿入して簡単に施工できるものであるから、施工コ
ストの削減を達成することができる。
【0020】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明してきたが、本発明によるコンクリート充填鋼管
柱の接合と接合ボルトは、上記実施の形態に何ら限定さ
れるものでなく、その適用範囲、コンクリート充填鋼管
や接合ボルトの具体的な構造や種類等に関して、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であ
ることは当然のことである。
【0021】
【発明の効果】本発明によるコンクリート充填鋼管柱の
接合構造は、柱、梁との接合部を形成する所定位置に複
数の穿孔を配して成る鋼管に、先端を開脚したアンカー
部とアンカー部と一体でコンクリート充填鋼管柱の表面
に圧接する定着部及び定着部に連続して形成される高力
ボルト部から成る接合ボルトを前記穿孔にアンカー部を
挿入して構成しており、このコンクリート充填鋼管柱に
対して対峙する柱、梁を高力ボルト摩擦接合によって一
体に接合しているので、技能工を必要とする溶接作業を
無くして、品質の確立と工期の短縮及びコストの削減を
図れる効果を奏している。。
【0022】又、本発明による接合ボルトは、先端を開
脚したアンカー部と、アンカー部と一体で軸心と直交す
る方向に拡大している定着部及び定着部に連続して形成
される所定長の高力ボルト部から構成しているので、簡
潔な構成によって安価に製造することを可能にしてコン
クリート充填鋼管柱の鋼管に装着する際にも特別の治具
を用いずに簡単に施工できるので施工コストの削減を達
成する効果を奏している。
【図面の簡単な説明】
【 図1】1部を拡大して示す、本発明によるコンクリ
ート充填鋼管柱の接合構造の斜視図
【 図2】本発明による接合ボルトの形態を示す斜視図
【 図3】本発明によるコンクリート充填鋼管柱の接合
構造を柱の接合に適用した実施の形態図
【 図4】本発明による接合ボルトをコンクリート充填
鋼管柱の鋼管に装着する工程図
【 図5】コンクリート充填鋼管柱における従来の柱・
梁接合構造図
【 図6】コンクリート充填鋼管柱における従来の他の
柱・梁接合構造図
【 図7】コンクリート充填鋼管柱における従来の他の
柱・梁接合構造図
【符号の説明】
1 コンクリート充填鋼管柱、 2 梁、 3(10)
接合ボルト、4 角形鋼管、 5 穿孔、 6 スプ
リット、 11 アンカー部、12 定着部、 13、
14 脚部、 15高力ボルト、20、20’ コンク
リート充填鋼管柱、 21 接合ボルト、22 シャー
プレート、 23 高力ボルト摩擦接合、30 コンク
リート充填鋼管柱、 31 鋼管、 32 穿孔、33
コンクリート、 40 コンクリート充填鋼管柱、4
1 ブラケット、 42 高力ボルト摩擦接合、 45
長締めボルト、46 スプリットT型接合、 47
高力ボルト、 48 スプリット、

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 柱、梁との接合部を形成する所定位置に
    複数の穿孔を配して成る鋼管に、先端を開脚したアンカ
    ー部と該アンカー部と一体でコンクリート充填鋼管柱の
    表面に圧接する定着部及び該定着部に連続して形成され
    る高力ボルト部から成る接合ボルトを前記穿孔に該アン
    カー部を挿入して成るコンクリート充填鋼管柱に対して
    対峙する柱、梁を接合するコンクリート充填鋼管柱の接
    合構造。
  2. 【請求項2】 接合ボルトを装着したコンクリート充填
    鋼管柱同士を鉛直に接合し、該接合ボルト間にシャープ
    レートを配置しナット締めによって一体に構成すること
    を特徴とする請求項1に記載のコンクリート充填鋼管柱
    の接合構造。
  3. 【請求項3】 接合ボルトを装着したコンクリート充填
    鋼管柱に鉄骨梁を突き当て接合し、スプリットT型接合
    で一体に構成することを特徴とする請求項1に記載のコ
    ンクリート充填鋼管柱の接合構造。
  4. 【請求項4】 先端を開脚したアンカー部、該アンカー
    部と一体で軸心と直交する方向に拡大している定着部及
    び該定着部に連続して形成される所定長の高力ボルト部
    から構成される請求項1乃至3のいずれかに記載のコン
    クリート充填鋼管柱の接合構造に用いる接合ボルト。
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