JP2005351412A - 鋼管同士の連結方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、杭や柱における鋼管同士の連結方法に関し、作業現場で溶接することなく、且つ、簡易に作業できるようにすることが課題である。
【解決手段】同軸に首尾連結する鋼管１，２同士の連結方法において、当該鋼管径より小径または大径の接合用鋼管３を前記鋼管のうちの一方の鋼管における連結部に内接または外接させ且つその一部を当該鋼管端面から突出させて接合し、前記接合用鋼管の突出した端部または他方の鋼管の端部に歪逃し用のスリット３ａが予め設けられており、前記接合用鋼管の内壁または他方の鋼管の端部の内壁のスリットで区画された部分に雌ネジ部３ｂが予め形成されており、前記他方の鋼管と接合用鋼管とを外側から挿通させたボルト４で前記雌ネジ部に裸着させてボルト締めし、前記鋼管同士１，２を連結する鋼管同士の連結方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造物例えば鉄骨構造物の柱や杭において、鋼管若しくは鋼管コンクリートによるものの連結方法に関する。

従来、円筒形または角筒形の鋼管製若しくは鋼管コンクリート製の杭や柱において、その鋼管同士を首尾連結する方法として、例えば、連結対象の鋼管の端部間に、筒体を介在させて、当該双方の鋼管の端部を全周に亘って、溶接手段により溶接する方法が知られている（特許文献１参照）。
特開平１０−２４３９３号公報

しかし、上記のような従来の鋼管同士の連結方法では、鋼管内部に作業者の手が入らないので作業現場で溶接作業をしなければならない。よって、溶接工の熟練度に接合強度が大きく影響されることになる。また、作業現場での溶接の火花飛散が火災の危険性があり好ましいものではない。そのほか、鋼管同士を複雑な金物でボルト接合する方法では、構造物のデザイン上での傷害となったり、金物自体のコストや使用するボルト本数が増加して全体のコストが嵩むことになったりする。

本発明に係る鋼管同士の連結方法は、このような課題を解決するために提案されるものである。

本発明に係る鋼管同士の連結方法の要旨は、 同軸に首尾連結する鋼管同士の連結方法において、当該鋼管径より小径または大径の接合用鋼管を前記鋼管のうちの一方の鋼管における連結部に内接または外接させ且つその一部を当該鋼管端面から突出させて接合し、前記接合用鋼管の突出した端部または他方の鋼管の端部に歪逃し用のスリットが予め設けられており、前記接合用鋼管の内壁または他方の鋼管の端部の内壁のスリットで区画された部分に雌ネジ部が予め形成されており、前記他方の鋼管と接合用鋼管とを外側から挿通させたボルトで前記雌ネジ部に裸着させてボルト締めし、前記鋼管同士を連結することである。

前記他方の鋼管と接合用鋼管との間に、防食処理したアルミニウム板若しくは硬度比が鋼板の２．５倍以上で且つその当接面に凹凸面を形成した板を挟装してあること、；
前記雌ネジとして、内壁面にナットを点溶接した物であること、；
前記鋼管同士の連結部におけるボルトの頭部の近傍に、当該ボルト頭部の摩耗を防止する摩耗保護手段が設けられていること、；
前記鋼管同士の連結部における鋼管内部に、当該両鋼管に亘って補強筋が鋼管内壁面から支持されて配筋されていること、；
を含むものである。

本発明の鋼管同士の連結方法によれば、鋼管の内側に雌ネジ部を形成して、鋼管の外側からボルトで締結して連結するようにしたので、作業現場での溶接作業がなくなり、火花飛散による障害も解消される。
また、鋼管と接続用鋼管との当接面の間に摩擦係数を増大させる板を介在させることで、ボルトの使用本数を減らすことが可能となり、コストダウンとなる。

本発明に係る、例えば鉄骨構造物の柱若しくは杭の、鋼管同士の連結方法は、図１（Ａ）に示すように、第１実施例として、円筒形の鋼管１，２の内径より、外形が小径である接合用鋼管３を、前記鋼管１，２のうちの、一方即ち下側の鋼管１における連結部１ａに、内接させ且つその一部である上部を、当該鋼管１の端面１ｂから外に突出させて、溶接手段にて予め工場で全周に亘り接合する。

前記接合用鋼管３は、軸芯方向で略中央部から突出させる側の端部に至る、所用幅のスリット３ａが、予め設けられている。このスリット３ａは、歪逃し用であり、連結する鋼管に締結された際の、ボルトによる引きつけによって内部応力の発生を断ち切るための逃げである。この一例では、周方向に４箇所のスリット３ａが設けられている。

更に、この接合用鋼管３には、その内壁に雌ネジ部３ｂが予め形成されている。該雌ネジ部は、前記スリット３ａによって区画された内壁面に、工場にてナットを点溶接して形成したものである。この雌ネジ部３ｂに外側から貫通する貫通孔３ｃが設けられる。後述のボルトを挿通させるためである。

また、他方の鋼管２においては、その下部に貫通孔２ａが４箇所に設けられている。これは、前記接合用鋼管３のボルト挿通用の貫通孔３ｃの周方向及び上下方向の位置に対応する位置に設けられる。

こうして、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、接続用鋼管３を溶接で固着した一方の鋼管１に対して、上方から他方の鋼管２を卸し、前記接続用鋼管３に嵌合させて他方の鋼管２を差し込み、貫通孔２ａと貫通孔３ｃとの位置を合わせる。そして、図１（Ｃ），（Ｄ）に示すように、ボルト４を前記貫通孔に差し込んでそのネジ部を雌ネジ部３ｂに裸着させ、締結させる。前記ボルト４による締結作用において、スリット３ａで区画された部分が、互いに引きつけられて変形することなく、他方の鋼管２の内壁面になじんで固定されるものである。

図２（Ａ）は柱と梁の架構を描いたものであり、図２（Ｂ）は水平力（地震力）を受けたときに柱に生じるモーメント図を描いたものである。鋼管柱の鋼管１，２同士の連結部は、図２に示すように、連結部に大きな負担が掛からないように、モーメントがちょうどゼロとなる位置に設けるように設定するのが好ましい。

本発明に係る第２実施例は、図３に示すように、接合用鋼管５を、接合する鋼管同士における一方の鋼管１に外接させて工場で予め溶接し、雌ネジ部２ｂを内壁に予め設けてある他の鋼管２を前記接合用鋼管５に嵌合させて、前記実施例と同様に貫通孔にボルト４を挿通し前記雌ネジ部２ｂに裸着させ締結させるものである。

本発明に係る第３実施例は、図４に示すように、接合鋼管３におけるスリット３ａを上下方向に両端に至って貫いたものである。よって、スリット３ａによって分割されたものである。他は、前記第１実施例と同様である。このようにすることで、ボルト穴の位置決めがスムーズになる。

本発明に係る第４実施例は、図５に示すように、連結対象である鋼管の内の一方の鋼管１と、接続用鋼管３との関係において、溶接手段で接合するのではなく、この両者に貫通孔を設けて、ボルト４・ナット６で手作業にて取り付けるものである。これは、上部の他の鋼管２が無い状態において、作業者の手が一方の鋼管１の内部に手が入り、ボルト締結作業が可能だからである。他は、前記第３実施例と同様である。これによれば、溶接作業が不要となり、工期も短縮されコストダウンとなる。なお、この図では、スリット３ａを上下に貫いて設けているが、第１実施例の時と同様に、略中央部から上の端部に至るようにして、設けても良い。

本発明に係る第５実施例は、図６に示すように、接合用鋼管３におけるスリットの形状に関するものである。接合鋼管３において、上端面から略中央部に至って設けたスリット３ｄと、このスリットと中央部で間隙をおいて対向配置になるように、下端面から略中央部に至って設けたスリット３ｅとを配置したものである。他は上記第４実施例と同様である。一方の鋼管１の連結部１ａと接合用鋼管３の下部とが、溶接ではなくボルトで締結されるので、前記接合用鋼管３の下部にもスリットを設けるようにしたものである。

更に、接合用鋼管３におけるスリットの変形例として、第６実施例は、図７に示すように、前記スリット３ｄ，３ｅを互い違いに千鳥配置となるようにしたものである。他は前記第５実施例と同様である。このようにすることでも、接合用鋼管３の歪逃しができるものである。

他の実施例として、図８に示すように、前記図６で示した第５実施例に対して、鋼管１，２の外側にも接合用鋼管５を設けた実施例である。この接合用鋼管５の下部には、ボルト挿通用の貫通孔が設けられる。鋼管１，２の連結部に接合用鋼管３，５を二重に配設した実施例であり、連結部における強度の増強となる。

本発明に係る第７実施例は、図９に示すように、他方の鋼管２と接合用鋼管３との間に、防食処理したアルミニウム製の板７若しくは硬度比が鋼板の２．５倍以上で且つその当接面に凹凸面を形成した板７を挟装した実施例である。図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記アルミニウム製の板７の場合には、その中央部にボルト挿通用の貫通孔７ａが設けられ、外周に粘着材を塗布して設置後の防食処理を行っている。また、同図（Ｃ），（Ｄ）に示すように、硬度比が鋼板の２．５以上の板７の場合には、鋼管との当接面に凹凸が設けられる。

他の実施例として、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、鋼管が角筒形の場合である。この角筒形鋼管８，９の連結方法において、雌ネジ部１０ａが予め溶接により形成されてなる接合用鋼板１０を用いて貫通孔を介してボルト４・ナット６で、一方の角筒形鋼管８に内接させて締結する。そして、ボルト挿通用の貫通孔が設けられた他方の角筒形鋼管９を上から差し込んで、ボルト４にて雌ネジ部１０ａに裸着させ締結するものである。

前記角筒形鋼管８，９の場合には、接合用鋼板１０として、円筒形の鋼管を用いることができないので、矩形状の板を使用している。本発明に係る連結方法は角筒形鋼管にも適用できるものである。

他の実施例として、図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、防食やガタ止めのため、鋼管内壁と接合鋼管内壁との間に、例えば、樹脂やモルタル，共晶合金を注入する実施例である。これは、連結する鋼管１，２が、スパイラル鋼管等でその壁面に凹凸のある場合に適用するものである。

更に、他の実施例として、図１３に示すように、前記図６で示した第５実施例に対して、接合用鋼管３の長さを長くして、連結部の継ぎ目ａを境にして、鋼管径Ｄと接合用鋼管の長さＬｓとで、Ｌｓ≧Ｄと設定して、ボルト締めするものである。このように２重鋼管部が長ければ、テコ機構で曲げ応力が鋼管１から鋼管２へ伝達される。他は前記第５実施例と同様である。これにより、連結部の強度が向上し、鋼管１，２の連結時における直進性も向上する。

本発明の第８実施例は、図１４に示すように、鋼管杭を地盤に貫入させる際の、連結部におけるボルト４の頭部を摩耗から保護するために、当該頭部への当たりを前もって弱める摩耗保護手段である丸鋼１１を設けたものである。この丸鋼１１は、当該連結部におけるボルト４の頭部の近傍に設けられる。このような機能を設けるために、更に、同図（Ｃ），（Ｄ）に示すように、接合用鋼管５を鋼管に外接させた場合において、ボルト４の頭部を沈める凹部５ｂを設けることでも、同様の作用・効果が達成される。

本発明の第９実施例は、図１５に示すように、鋼管１，２同士の連結部における鋼管内部に、当該両鋼管１，２に亘って補強筋１２がこの鋼管内壁面から支持されて配筋され、コンクリート１３を充填したものである。この補強筋１２とコンクリート１３とにより、連結部に作用する引張・曲げ，せん断に対する抵抗力が向上するので、美観を重視してボルト頭をグラインダーで削ったり、またボルト４を抜き去ったりすることもできる。

本発明に係る鋼管同士の連結方法は、筒状の鋼管を使用した鉄骨構造物における杭や柱に限らず、例えば、荷重を支持する支持部材として広く適用することができるものである。

本発明の第１実施例に係る鋼管同士の連結方法の説明図であって、正面から見た縦断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、連結させている状態の縦断面図（Ｃ）、同ボルト締結した状態の平面図（Ｄ）である。 同本発明の鋼管同士の連結方法における連結部を示す一例の正面図（Ａ）と、引張・圧縮の歪みの説明図（Ｂ）とである。 同第２実施例に係る縦断面図（Ａ）と、平面図（Ｂ）とである。 同第３実施例の縦断面図である。 同第４実施例の縦断面図である。 同第５実施例の縦断面図である。 同第６実施例の縦断面図である。 他の実施例に係る縦断面図（Ａ）と、平面図（Ｂ）とである。 同第７実施例の縦断面図である。 板７の一部を断面にした正面図（Ａ）と、平面図（Ｂ）、他の板７の縦断面図（Ｃ）と平面図（Ｄ）とである。 他の実施例に係る縦断面図（Ａ）と、平面図（Ｂ）とである。 同他の実施例に係る縦断面図（Ａ），（Ｂ）と、平面図（Ｃ）とである。 同他の実施例の縦断面図である。 本発明の第８実施例に係る縦断面図（Ａ）と、平面図（Ｂ）と、他の実施例に係る縦断面図（Ｃ）と、平面図（Ｄ）とである。 同本発明に係る第９実施例に係る縦断面図（Ａ）と、平面図（Ｂ）と、鋼管内にコンクリート１３を充填させた状態の縦断面図（Ｃ）と、同平面図（Ｄ）とである。

符号の説明

１ 一方の鋼管、 １ａ 連結部、 １ｂ 端面、
２ 他方の鋼管、 ２ａ 貫通孔、
３ 接合用鋼管、 ３ａ スリット、 ３ｂ 雌ネジ部、
３ｃ 貫通孔、
３ｄ，３ｅ スリット、
４ ボルト、
５ 接合用鋼管、 ５ａ スリット 、
５ｂ 凹部、
６ ナット、
７ 板、 ７ａ 貫通孔、
８ 角筒形鋼管 、
９ 角筒形鋼管、
１０ 接合用鋼板、 １０ａ 雌ネジ部、
１１ 丸鋼、
１２ 補強筋、
１３ コンクリート。

Claims (5)

1. 同軸に首尾連結する鋼管同士の連結方法において、当該鋼管径より小径または大径の接合用鋼管を前記鋼管のうちの一方の鋼管における連結部に内接または外接させ且つその一部を当該鋼管端面から突出させて接合し、
   前記接合用鋼管の突出した端部または他方の鋼管の端部に歪逃し用のスリットが予め設けられており、
   前記接合用鋼管の内壁または他方の鋼管の端部の内壁のスリットで区画された部分に雌ネジ部が予め形成されており、
   前記他方の鋼管と接合用鋼管とを外側から挿通させたボルトで前記雌ネジ部に裸着させてボルト締めし、前記鋼管同士を連結すること、
   を特徴とする鋼管同士の連結方法。
2. 他方の鋼管と接合用鋼管との間に、防食処理したアルミニウム板若しくは硬度比が鋼板の２．５倍以上で且つその当接面に凹凸面を形成した板を挟装してあること、
   を特徴とする請求項１に記載の鋼管同士の連結方法。
3. 雌ネジとして、内壁面にナットを点溶接した物であること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の鋼管同士の連結方法。
4. 鋼管同士の連結部におけるボルトの頭部の近傍に、当該ボルト頭部の摩耗を防止する摩耗保護手段が設けられていること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鋼管同士の連結方法。
5. 鋼管同士の連結部における鋼管内部に、当該両鋼管に亘って補強筋が鋼管内壁面から支持されて配筋されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の鋼管同士の連結方法。

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