JP2005220698A - 角型鋼管コンクリート柱 - Google Patents

Abstract

【課題】 高耐力を有する安価な角型鋼管コンクリート柱を薄肉鋼管を用いて実現する。
【解決手段】 角型鋼管コンクリート柱は、上階の柱・梁仕口部の下端から下階の柱・梁仕口部の上端まで角型断面を有する角型鋼管１０で被覆されている。柱頭部および柱脚部１ｂでは、角型鋼管１０を構成する鋼板１０ａ、１０ｂが面外にはらみ出すのを防止するため、平断面視で十字形を形成するように、対向する鋼板１０ａ、１０ａ間および対向する鋼板１０ｂ、１０ｂ間にそれぞれリブプレート１１（補強部材）が溶接されている。柱中間部１ａは、リブプレート１１、１１によって田の字型に仕切られた部分１１a…の柱主筋１３…ごとにフープ筋１４が巻かれている。柱頭部および柱脚部１ｂは、リブプレート１１、１１によって角型鋼管１０が面外補強されているので、フープ筋１４を省略することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、角型鋼管コンクリート柱に関する。

鉄筋コンクリート柱の断面を縮小するためには、鉄筋コンクリート柱を高耐力化する必要がある。そのため、鉄筋コンクリート柱を高耐力化する有効な手段として、鉄筋コンクリート柱を鋼管で巻いた鋼管巻き鉄筋コンクリート柱が実用化されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第２５７８６７３号公報 （第２−３頁、第１図）

鋼管巻き鉄筋コンクリート柱の断面が丸型の場合、丸型鋼管は周方向の面内応力によりコンクリートを拘束することができるため、薄肉鋼管であっても鋼管が面外にはらみ出すのを防止することできる。しかしながら、角型鋼管の場合は面外にはらみ出しやすく、角型鋼管に十分な拘束力を持たせるためには鋼管の板厚を厚くする必要がある。特に、集合住宅の場合には、使い勝手等の観点から住戸内の柱を角型にする要求があり、高耐力を有する安価な角型鋼管コンクリート柱が求められている。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、高耐力を有する安価な角型鋼管コンクリート柱を薄肉鋼管を用いて実現することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る角型鋼管コンクリート柱では、角型鋼管内にコンクリートを充填することにより構成される角型鋼管コンクリート柱において、少なくとも柱頭部および柱脚部では、前記角型鋼管を構成する鋼板の面外補強のための補強部材が前記角型鋼管の内面に固着配設されていることを特徴とする。
本発明では、曲げモーメントが最も大きくなる柱頭部および柱脚部について、角型鋼管の内面に補強部材を固着配設して、角型鋼管を構成する鋼板を面外補強することにより、鋼板が面外にはらみ出すのを防止する。これにより、角型鋼管の板厚を厚くする必要がなくなり、部材を軽量化するとともに材料費を低減することができる。

また、本発明に係る角型鋼管コンクリート柱では、前記補強部材は、対向する前記鋼板間および／または隣接する前記鋼板間に固着配設されていることが好適である。
本発明では、鋼板が面外にはらみ出そうとすると、鋼板間に固着配設された補強部材に引張力が作用して鋼板の面外変形に抵抗するため、鋼板が面外にはらみ出すのを防止することができる。

また、本発明に係る角型鋼管コンクリート柱では、少なくとも柱頭部および柱脚部では、前記角型鋼管内を挿通する柱主筋にフープ筋が巻かれていなくてもよい。
鉄筋コンクリート柱に角型鋼管を巻装した従来の角型鋼管コンクリート柱では、柱主筋の座屈を拘束するために、柱主筋にフープ筋が巻かれている。これに対して、本発明では、柱頭部および柱脚部について、角型鋼管の内面に補強部材を固着配設して角型鋼管の拘束を大きくしているため、柱頭部および柱脚部のフープ筋を省略することができる。これにより、工期および工費の縮減を図ることができる。

また、本発明に係る角型鋼管コンクリート柱では、少なくとも柱頭部および柱脚部では、前記補強部材で仕切られた領域別に前記角型鋼管内を挿通する柱主筋にフープ筋が巻かれていてもよい。
本発明では、補強部材で仕切られた領域に分けて柱主筋にフープ筋を巻くことで、火災時に鋼管の耐力を消失した場合でも、フープ筋で拘束されたコンクリートにより耐力を保持することができる。

本発明によれば、曲げモーメントが最も大きくなる柱頭部および柱脚部について、角型鋼管の内面に補強部材を固着配設して、角型鋼管を構成する鋼板を面外補強しているので、高耐力を有する安価な角型鋼管コンクリート柱を薄肉鋼管を用いて実現することができる。また、角型鋼管や補強部材は、柱の軸耐力だけでなく、せん断耐力の向上にも有効なものである。

以下、本発明に係る角型鋼管コンクリート柱の実施形態について、図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係る角型鋼管コンクリート柱の立面図である。また、図２は、本発明に係る角型鋼管コンクリート柱の第一の実施形態を示す柱断面図であり、（ａ）は柱中間部、（ｂ）は柱端部（フープ筋無しの場合）、（ｃ）は柱端部（フープ筋有りの場合）を示している。
本実施形態による角型鋼管コンクリート柱１は、上階の柱・梁仕口部３ｕの下端から下階の柱・梁仕口部３ｄの上端まで角型断面を有する角型鋼管１０で被覆されている。
使用する角型鋼管１０は、板厚６〜９ｍｍ程度の薄肉鋼管である。そのため、曲げモーメントが大きくなる柱頭部１ｃおよび柱脚部１ｂでは、角型鋼管１０を構成する鋼板１０ａ、１０ｂが面外にはらみ出すのを防止するため、平断面視で十字形を形成するように、対向する鋼板１０ａ、１０ａ間および対向する鋼板１０ｂ、１０ｂ間にそれぞれリブプレート１１（補強部材）が溶接されている（図２（ｂ）、（ｃ）参照）。
柱中間部１ａは、耐火性を向上させるために、リブプレート１１、１１によって田の字型に仕切られた部分１１ａ…の柱主筋１３…ごとにフープ筋１４が巻かれている（図２（ａ）参照）。一方、柱頭部１ｃおよび柱脚部１ｂは、リブプレート１１、１１によって角型鋼管１０が面外補強されているので、フープ筋１４を省略することができるが（図２（ｂ）参照）、耐火性を向上させるために、図２（ｃ）のように、柱主筋１３…にフープ筋１４を巻いてもよい。

次に、上記のように構成された角型鋼管コンクリート柱１の施工方法について述べる。
先ず、下階から立ち上がっている柱主筋１３…に、機械式継手あるいは圧接などの手段を用いて、当該階の柱主筋１３…を接合する。次いで、柱主筋１３…の中間部１ａにフープ筋１４…を巻いた後、リブプレート１１、１１によって両端部が面外補強された角型鋼管１０を上方から柱主筋１３…に建込む。そして、上階部分の梁２ｕ等の配筋および型枠作業を終えた後、角型鋼管１０内にコンクリート１２を打設して角型鋼管コンクリート柱１を完成させる。

図３は、本発明に係る角型鋼管コンクリート柱の第二の実施形態を示す柱断面図であり、（ａ）は柱中間部、（ｂ）は柱端部（フープ筋無しの場合）、（ｃ）は柱端部（フープ筋有りの場合）を示している。
本実施形態による角型鋼管コンクリート柱１では、柱頭部１ｃおよび柱脚部１ｂについて、角型鋼管２０の隅角部２０ｃ…に平断面視で三角形２１ａ…を形成するように、隣接する鋼板２０ａ、２０ｂ間に斜めにリブプレート２１が溶接されている（図３（ｂ）、（ｃ）参照）。本実施形態によれば、リブプレート２１…の溶接が容易となる。
柱中間部１ａは、耐火性の向上、あるいは、せん断補強を目的として、リブプレート２１…によって仕切られた略ひし形部分２１ｂの柱主筋２３…を囲むようにフープ筋２４が巻かれている（図３（ａ）参照）。一方、柱頭部１ｃおよび柱脚部１ｂは、第一の実施形態と同様に、フープ筋２４を省略することもできるし（図３（ｂ）参照）、耐火性を向上させるために柱主筋２３…にフープ筋２４を巻いてもよい（図３（ｃ）参照）。

図４は、本発明に係る角型鋼管コンクリート柱の第三の実施形態を示す柱断面図であり、（ａ）は柱中間部、（ｂ）は柱端部（フープ筋無しの場合）、（ｃ）は柱端部（フープ筋有りの場合）を示している。
本実施形態による角型鋼管コンクリート柱１でも、第二実施形態と同様に、柱頭部１ｃおよび柱脚部１ｂについて、角型鋼管３０の隅角部３０ｃ…に平断面視で三角形３１ａ…を形成するように、隣接する鋼板３０ａ、３０ｂ間に斜めにリブプレート２１が溶接されているが、第二実施形態に比べて小さな三角形３１ａ…が隅角部３０ｃ…に形成されている（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。
柱中間部１ａは、耐火性の向上、あるいは、せん断補強を目的として、リブプレート３１…によって仕切られた平断面視で略八角形部分３１ｂの柱主筋３３…に、長方形状のフープ筋３４、３４が平断面視で直交するように巻かれている（図４（ａ）参照）。本実施形態によれば、リブプレート３１…を小さくして隅角部３０ｃ…に寄せているので、フープ筋３４、３４の施工性に優れる。一方、柱頭部１ｃおよび柱脚部１ｂは、第一または第二実施形態と同様に、フープ筋３４、３４を省略することもできるし（図４（ｂ）参照）、耐火性を向上させるために柱主筋３３…にフープ筋３４、３４を巻いてもよい（図４（ｃ）参照）。

本実施形態による角型鋼管コンクリート柱１では、曲げモーメントが最も大きくなる柱頭部１ｃおよび柱脚部１ｂについて、角型鋼管１０、２０、３０の内面にリブプレート１１、２１、３１を溶接して角型鋼管１０、２０、３０を構成する鋼板１０ａ、１０ｂ…を面外補強することにより、鋼板１０ａ、１０ｂ…が面外にはらみ出すのを防止する。これにより、角型鋼管１０、２０、３０の板厚を厚くする必要がなくなり、部材を軽量化するとともに材料費を低減することができる。
また、本実施形態による角型鋼管コンクリート柱１では、柱頭部１ｃおよび柱脚部１ｂについて、角型鋼管１０、２０、３０の内面にリブプレート１１、２１、３１を溶接して角型鋼管１０、２０、３０の拘束を大きくしているため、柱頭部１ｃおよび柱脚部１ｂのフープ筋１４、２４、３４を省略することができる。これにより、工期および工費の縮減を図ることができる。

以上、本発明に係る角型鋼管コンクリート柱の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、リブプレートの断面配置について３種類の実施形態を示しているが、角型鋼管が面外にはらみ出すのを防止することができれば、上記実施形態と異なるリブプレートの断面配置でもよい。また、上記の実施形態では、耐火性を向上させるために、柱中間部にフープ筋を巻いているが、耐火性に問題がなければ、柱中間部のフープ筋を省略することもできる。

本発明に係る角型鋼管コンクリート柱の立面図である。 本発明に係る角型鋼管コンクリート柱の第一の実施形態を示す柱断面図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図（フープ筋無しの場合）、（ｃ）はＢ−Ｂ矢視断面図（フープ筋有りの場合）である。 本発明に係る角型鋼管コンクリート柱の第二の実施形態を示す柱断面図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図（フープ筋無しの場合）、（ｃ）はＢ−Ｂ矢視断面図（フープ筋有りの場合）である。 本発明に係る角型鋼管コンクリート柱の第三の実施形態を示す柱断面図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図（フープ筋無しの場合）、（ｃ）はＢ−Ｂ矢視断面図（フープ筋有りの場合）である。

符号の説明

１ 角型鋼管コンクリート柱
２ｕ、２ｄ 梁
３ｕ、３ｄ 柱・梁仕口部
１０、２０、３０ 角型鋼管
１１、２１、３１ リブプレート
１２、２２、３２ コンクリート
１３、２３、３３ 柱主筋
１４、２４、３４ フープ筋

Claims (4)

1. 角型鋼管内にコンクリートを充填することにより構成される角型鋼管コンクリート柱において、
   少なくとも柱頭部および柱脚部では、前記角型鋼管を構成する鋼板の面外補強のための補強部材が前記角型鋼管の内面に固着配設されていることを特徴とする角型鋼管コンクリート柱。
2. 前記補強部材は、対向する前記鋼板間および／または隣接する前記鋼板間に固着配設されていることを特徴とする請求項１に記載の角型鋼管コンクリート柱。
3. 少なくとも柱頭部および柱脚部では、前記角型鋼管内を挿通する柱主筋にフープ筋が巻かれていないことを特徴とする請求項１または２に記載の角型鋼管コンクリート柱。
4. 少なくとも柱頭部および柱脚部では、前記補強部材で仕切られた領域別に前記角型鋼管内を挿通する柱主筋にフープ筋が巻かれていることを特徴とする請求項１または２に記載の角型鋼管コンクリート柱。

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