JP2006265851A - 組立式鋼管及び同鋼管を使用したコンクリート充填鋼管 - Google Patents

Abstract

【課題】
太径の鋼管であっても、円筒状への組立が容易であり、また、継ぎ目部分の耐力を鋼管周壁部分と同じにすることが容易にでき組立式鋼管及び同鋼管を使用したコンクリート充填鋼管を提供する。
【解決手段】
筒体を複数個に縦割りした形状の鋼管周壁構成部材１１ａ，１１ｂの筒体周方向側の両縁にジョイント片部１２ａ，１２ｂを備え、そのジョイント片部を筒体内外側に重ねた状態で接合させることにより筒状に形成され、筒体内外に重ねた両接合面に筒体軸方向に向けた突条と凹溝を嵌合させた状態で重ね合わせ、その重ね合わせ部分をボルト１７にて一体化させる。この筒状の組立式鋼管内にコンクリート３２を充填してコンクリート充填鋼管となす。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、建築用の鋼管柱、ポール等の各種柱や鋼管杭等の各種材料として使用できる組立式鋼管、及びこれを使用したコンクリート充填鋼管に関する。

従来、建築材料、例えば鋼管杭や鋼管柱として使用される鋼管には、スパイラル鋼管、電縫鋼管、ＵＯＥ鋼管及び板巻鋼管がある。これらの鋼管の内、スパイラル鋼管は帯鋼コイルを連続して巻戻しながらスパイラル状に曲げて円筒形に成形し、そのスパイラル状の継ぎ目を溶接したものであり、電縫鋼管は、所定幅の帯鋼を長手方向に送りながらその両側縁が接する形の円筒形に成形し、帯鋼の両側縁が接合された継ぎ目を電機抵抗溶接法によって長手方向に連続的に溶接したものである。

また、ＵＯＥ鋼管は、鋼板の両側縁を開先加工した後、プレス機によって端曲げ、Ｕプレス、Ｏプレスを順次行って鋼板の両縁を突合せた円筒形に成形し、継ぎ目を溶接したものである。更に、板巻鋼管は、鋼板を３本のロール間に通して両側縁を突合せ配置にした円筒形に成形し、継ぎ目を溶接したものである。

この他にシームレス鋼管があり、これは棒状の鋼材の中心に貫通孔を形成して円筒状にし、これを圧延によって引き伸ばすと共に拡径したものである。

また、建築物の柱として、鋼管内にコンクリートを充填したコンクリート充填鋼管柱（ＣＦＴ）が使用されている。これは施工現場に立設した鋼管内にコンクリートを充填して鋼管の曲げ耐力とコンクリートの圧縮性能とをともにもたせたものである。

上述の如き従来は、何れも工場において円筒形の完成品の状態に成形し、これを必要な場所に運搬しているものであるため、特に直径が１ｍ以上もの太径鋼管の場合、１の車両に対する積載本数が限られて運搬効率が悪く、運送費が膨大になるという問題があった。

また、道路輸送には車両の高さ制限等の道路交通法の制限を受け、一定以上太径のものはトラックによる輸送ができないため、工場で完成品とするものは鋼管径が一定以下に限られるという問題があった。

太径の鋼管を道路輸送可能にするには、鋼管を複数分割した形状の周壁構成部品を製造しておき、使用現場においてこれらを筒状に接合する方法があるが、この場合、従来は図１３（ａ）に示すように周壁構成部品１，１の縁部にフランジ２，２を形成しておき、このフランジ２，２を接合させてボルト３によって縫い合わせる方法や、図１３（ｂ）に示すように周壁構成部品１，１継ぎ目に跨らせて連結板４を当てがい、これをボルト３によって両周壁構成部品に縫い付ける方法、更には図１３（ｃ）に示すように両周壁構成部品１，１の縁部を付き合わせ配置にし、その継ぎ目を溶接５によって一体化させる方法がある。

また、この種の鋼管を連結する方法としては図１４に示すように鋼管６，６の接合側端部にフランジ７，７を形成しておき、このフランジ間をボルト８によってネジ止め目する方法が一般的である。

しかし、上述したフランジをボルト止めする方法や連結板を当てがってボルト止めする方法では鋼管に対するせん断力が全てボルトに掛かるため、継ぎ目の耐力を鋼管の周壁部と同じにすることが困難であり、また多くのボルトを必要とし、現場における組立作業が容易でないという問題がある。

また、継ぎ目を溶接する方法では、建築現場での連続溶接作業が困難であり、熟練した溶接工が必要となり、また、溶接による熱変性を来たし、鋼管強度が低くなるという問題があった。

また、従来のコンクリート充填鋼管柱は、中空の鋼管内にコンクリートを充填するのみであり、そのコンクリート内には鉄筋等の補強鋼材は使用されていないため、鋼管のみによって曲げ方向及び引っ張り方向の耐力が得られる構造とせざるを得ず、このため鋼管の板圧を大きくせざるを得ず、材料費及び加工費が高くなるという問題があった。

本発明はこのような従来の問題に鑑み、完成した鋼管としては、道路輸送が不可能な太径の鋼管であっても、使用現場において円筒状への組立が容易であり、また、継ぎ目部分の耐力を鋼管周壁部分と同じにすることが容易にでき、また、コンクリート充填鋼管柱を構築する際には、内部への配筋が容易となり、同心状に配置した二重の鋼管間に配筋してコンクリートを充填した中空のコンクリート充填鋼管柱の構築が容易な組立式鋼管及び同鋼管を使用したコンクリート充填鋼管の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、筒体を複数個に縦割りした形状の鋼管周壁構成部材を有し、その各鋼管周壁構成部材の筒体周方向側の両縁にジョイント片部を備え、該ジョイント片部を筒体内外側に重ねた状態で接合させることにより筒状に形成され、前記筒体内外に重ねた両接合面にはその一方に筒体軸方向に向けた突条が、他方には前記突条が嵌り合う凹溝が形成され、互いに隣り合う鋼管周壁構成部材間における筒体内外の両ジョイント片部は、前記凹溝に突条を嵌合させた状態で重ね合わせ、その重ね合わせ部分をネジ止めして一体化させてなる組立式鋼管にある。

また、請求項２に記載の発明の特徴は、上記請求項1の構成に加え、前記各ジョイント片部は、筒体軸方向に向けた凹溝及び突条を交互に有する断面波型をなし、筒体内外に重ねた両ジョイント片部の複数の突条及び凹溝を互いに嵌合させた状態で重ね合わせたことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、上記請求項1又は２の構成に加え、互いに重ね合わせた両ジョイント片部の内の筒体内側のジョイント片部にネジ穴を形成し、該ネジ穴に筒体外側のジョイント片部に開口させたボルト挿通穴を通してボルトを螺合させることによって両ジョイント片部をネジ止めしたことにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、筒体を複数個に縦割りした形状の鋼管周壁構成部材を有し、その各鋼管周壁構成部材の筒体周方向側の両縁にジョイント片部を備え、該ジョイント片部を筒体内外側に重ねた状態で接合させることにより筒状に形成され、前記各ジョイント片部は前記筒体の軸方向に向けた凹凸条を交互に有する断面波型をなし、互いに隣り合う鋼管周壁構成部材間における筒体内外の両ジョイント片部は、前記波型を互いに嵌め合わせた状態で重ね合わせ、その重ね合わせ部分をネジ止めして一体化させた組立式の外面被覆鋼管内にコンクリートを充填してなるコンクリート充填鋼管にある。

請求項５に記載の発明の特徴は、上記請求項４の構成に加え、前記外面被覆鋼管内に、これより小径の筒状をした内面被覆鋼管を同心配置に備え、前記両鋼管間にコンクリートを充填したことにある。

請求項６に記載の発明の特徴は、上記請求項４の構成に加え、前記内面被覆鋼管は、外面被覆鋼管と同構造の組立式であることにある。

請求項７に記載の発明の特徴は、上記請求項４，５又は６の構成に加え、前記各ジョイント片部は、筒体軸方向に向けた凹溝及び突条を交互に有する断面波型をなし、筒体内外に重ねた両ジョイント片部の複数の突条及び凹溝を互いに嵌合させた状態で重ね合わせたことにある
請求項８に記載の発明の特徴は、上記請求項４〜６又は７の構成に加え、互いに重ね合わせた両ジョイント片部の内の筒体内側のジョイント片部にネジ穴を形成し、該ネジ穴に筒体外側のジョイント片部に開口させたボルト挿通穴を通してボルトを螺合させることによって両ジョイント片部をネジ止めしたことにある。

本発明においては、筒体を複数個に縦割りした形状の鋼管周壁構成部材を組み合わせて構成させることにより、鋼管を鋼管周壁構成部材に分割した状態で行うことができ、効率よくしかも容易に運搬することができ、太径の鋼管の運搬であっても廉価で運搬が可能となる。

また、その各鋼管周壁構成部材の筒体周方向側の両縁にジョイント片部を備え、該ジョイント片部を筒体内外側に重ねた状態で接合させることにより筒状に形成させ、その筒体内外に重ねた両接合面にはその一方に筒体軸方向に向けた突条を、他方には前記突条が嵌り合う凹溝を形成し、この凹溝に前記突条を嵌合させた状態で重ね合わせ、その重ね合わせ部分をネジ止めして一体化させるようにしたことにより、ネジ止めよる鋼管周壁の厚さ方向の締め付けによって、凹溝と突条が鋼管周方向の外力に対抗することとなり、ネジに作用するせん断力が緩和され、少ないネジ止めによって強固な接合が得られる。

更に、各ジョイント片部は、筒体軸方向に向けた凹溝及び突条を交互に有する断面波型をなし、筒体内外に重ねた両ジョイント片部の複数の突条及び凹溝を互いに嵌合させた状態で重ね合わせることによって、ジョイント片部間の結合力が大きくなり、より大きな鋼管周方向の外力に対抗することができる。

更に、互いに重ね合わせた両ジョイント片部の内の筒体内側のジョイント片部にネジ穴を形成し、該ネジ穴に筒体外側のジョイント片部に開口させたボルト挿通穴を通してボルトを螺合させることによって両ジョイント片部をネジ止めすることにより、鋼管組立に際し、ネジ止め作業が鋼管の外側からのみの作業によって行うことができ、作業効率が向上する。

また、更に、請求項４の構成のように、筒体を複数個に縦割りした形状の鋼管周壁構成部材を有し、その各鋼管周壁構成部材の筒体周方向側の両縁にジョイント片部を備え、該ジョイント片部を筒体内外側に重ねた状態で接合させることにより筒状に形成され、前記各ジョイント片部は前記筒体の軸方向に向けた凹凸条を交互に有する断面波型をなし、互いに隣り合う鋼管周壁構成部材間における筒体内外の両ジョイント片部は、前記波型を互いに嵌め合わせた状態で重ね合わせ、その重ね合わせ部分をネジ止めして一体化させた組立式の外面被覆鋼管内にコンクリートを充填してコンクリート充填鋼管を構成することにより、施工現場において外面被覆鋼管の組立が可能となるとともに、その組立時に、内部にコンクリート補強用の配筋を現場で容易に設置することが可能となる。

更に、前記外面被覆鋼管内に、これより小径の筒状をした内面被覆鋼管を同心配置に備え、前記両鋼管間にコンクリートを充填することにより、中空の筒状をしたコンクリート充填鋼管柱を現場にて容易に構築することができ、また、内面被覆鋼管の外側に配筋した後外面被覆鋼管の組立ができるため、配筋作業が容易となる。

更に、前記内面被覆鋼管は、外面被覆鋼管と同構造の組立式とすることにより、太径の中空コンクリート充填鋼管柱が低コストで製造できる

次に本発明の実施の形態を図面に示した実施例に基づいて説明する。

図1〜図３は本発明に係る組立式鋼管の一例を示している。この組立式鋼管は円筒を縦半割りにした形状の鋼管周壁構成部材１１ａ，１１ｂをもって構成されている。一方の鋼管周壁構成部材１１ａの両縁にはジョイント片部１２ａ，１２ａが、他方の鋼管周壁構成部材１１ｂの両縁にはジョイント片部１２ｂ，１２ｂが一体に備えられている。

この各ジョイント片部１２ａ，１２ｂを筒内外側に重ねる配置に接合させることによって円筒状の鋼管Ａが形成されるようにしており、互いに接合されるジョイント片部１２ａ，１２ｂは図３に示すように断面が波型に形成され、一方側の接合面には鋼管軸方向に向けて凹溝１３が、他方側の接合面には突条１４が形成され、両ジョイント片部１２ａ，１２ｂ相互間において、一方側の凹溝１３に他方側の突条１４が互いに嵌り合う形状に成形されている。

また、接合された際に筒外面側に位置するジョイント片部１２ａにはボルト挿通穴１５が形成され、筒内面側に位置するジョイント片部１２ｂには、前記ボルト挿通穴１５と整合する位置にネジ穴１６が形成され、両ジョイント片部１２ａ，１２ｂを互いに接合させた状態で、ボルト挿通穴１５内にボルト１７を挿入し、ネジ穴１６内に螺合させて締結することによって互いに接合されたジョイント片部１２ａ，１２ｂ間を一体化させるようにしている。これによって両鋼管周壁構成部材１１ａ，１１ｂが円周方向に組み立てられ円筒状の鋼管Ａが構成されるようになっている。

尚、上述の例では両ジョイント片部間を、１対の突条と凹溝の嵌め合いによって接合させているが、図４に示すように、ジョイント片部を凹溝と突条とを交互に有する断面波型に形成し、複数対の凹溝１３突条１４との嵌め合い構造としてもよい。

また、鋼管Ａを縦半割りの２つの鋼管周壁構成部材１１ａ，１１ｂによって構成する他、円周方向に３分割或いはそれ以上の数に分割した鋼管周壁構成部材によって構成するようにしてもよい。更に、形成される鋼管は円筒の他、四角筒状等多角形状であってもよい。

上述した組立式の鋼管Ａにおいては、ジョイント片部１２ａ，１２ｂ間において互いに凹溝１３と突条１４とが嵌り合うことによって周方向の相対動作を阻止させ、両ジョイント片部１２ａ，１２ｂ間を互いに重ね合わせる方向にボルト１７により締め付けているため、接合部において周方向の引張力又は圧縮力が作用した場合、ボルト１７の直径方向にかかるせん断力より、ボルト軸方向の分力が引張力として作用することとなり、少ないネジ止め本数で強固な結合力が得られる。

次に、上述した組立式鋼管を連結して使用する場合の連結構造について説明する。尚、前述と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

図５〜図７に示すように前述の実施例の鋼管Ａ，Ａを互いに延長方向に連結するための各接合端部に、該鋼管の延長方向に向けた鋼管間ジョイント片２０ａ，２０ｂを一体に形成されている。この両ジョイント片２０ａ，２０ｂは鋼管内外に互いに重なり合って接合されるように、一方側が他方側の内側に挿入される大きさにそれぞれを成形されている。

また、一方のジョイント片２０ａの接合面には鋼管周方向に向けた鋼管周方向に向けた周方向突条２１が、他方には該周方向突条２１に嵌り合う周方向凹溝２２が形成され、その周方向突条２１と周方向凹溝２２とを互いに嵌合させた状態で両ジョイント片が接合され、両者間をネジ止めできるようになっている。

即ち、外側に位置するジョイント片２０ａにはボルト２３が挿入できるボルト挿通穴２４が形成され、内側に位置するジョイント片２０ｂにはボルト２３が螺合されるネジ穴２５が形成されており、互いに鋼管内外配置にジョイント片２０ａ，２０ｂを重ね合わせた状態で、前記ボルト挿通穴２４からボルト２３を挿入してネジ穴２５に螺合させ、締め付けることによって両ジョイント片間が一体化されるようになっている。

この鋼管間の連結構造においても、鋼管Ａと同様にジョイント片２０ａ，２０ｂ間において互いに凹溝２２と突条２１とが嵌り合うことによって周方向の相対動作を阻止させ、この状態で両ジョイント片間を互いに重ね合わせる方向にボルト２３により締め付けているため、連結部において鋼管軸方向の引張力又は圧縮力が作用した場合、ボルト２３にはせん断力ではなくボルト軸方向の分力が引張力として作用することとなり、少ないネジ止め本数で強固な結合力が得られる。

次に上述した組立式鋼管を使用したコンクリート充填鋼管の実施例について説明する。

図８、図９は前述した鋼管Ａを外面被覆鋼管３０として使用したコンクリート充填鋼管Ｂを示しており、このコンクリート充填鋼管Ｂは建築物の柱、その他の構築物のポールとして使用することができるものであり、外面被覆鋼管３０の内部に必要な配筋３１を施し、コンクリート３２を充填したものである。

また、図１０、図１１に示すように組立式鋼管Ａを外面被覆鋼管３０とし、これと同心配置に内面被覆鋼管３３を備え、両鋼管３０，３３間の空間をコンクリート３２で埋めたコンクリート充填鋼管Ｃとすることもできる。この場合には中心部の内面被覆鋼管３３として、前述した組立式鋼管Ａを使用する他、従来の工場にて円筒形に一体成形した鋼管を使用しても良い。

また、内面の両被覆に組立式鋼管Ａを使用する場合、図１２に示すように内外面被覆鋼管３０，３３相互間において各鋼管の接合位置ａ，ａを円周方向にずらすことによって、全周方向においてより均一な曲げ耐力を持たせることが出る。

このように組立式鋼管Ａを外面被覆鋼管３０として使用することにより、使用現場へ鋼管を分解した状態で搬入し、組み立てて鋼管となすことができるものであり、必要な配筋３１を設置した後に外面被覆鋼管３０の組立が可能となり、コンクリート充填鋼管Ｃのコンクリート内への配筋が容易となる。

本発明に係る組立式鋼管の一例を示す横断面図である。 同上の正面図である。 図１に示す組立式鋼管の接合部を示す拡大断面図である。 本発明に係る組立式鋼管の接合部の他の例を示す拡大断面図である。 本発明の組立式鋼管を軸方向に連結した例を示す縦断面図である。 同上の接合部の拡大断面図である。 同上の互いに接合する組立式鋼管の接合端部を示す正面図である。 本発明に係るコンクリート充填鋼管の一例を示す横断面図である。 同上の縦断面図である。 本発明に係るコンクリート充填鋼管の他の例を示す横断面図である。 同上の縦断面図である。 図１０に示すコンクリート充填鋼管の変形例を示す横断面図である。 従来の組立式鋼管の接合部構造の例を示す断面図である。 従来の鋼管連結構造を示す断面図である。

符号の説明

Ａ 鋼管
ａ 接合位置
Ｂ，Ｃ コンクリート充填鋼管
１１ａ，１１ｂ 鋼管周壁構成部材
１２ｂ，１２ｂ ジョイント片部
１３ 凹溝
１４ 突条
１５ ボルト挿通穴
１６ ネジ穴
１７ ボルト
２０ａ，２０ｂ 鋼管間ジョイント片
２１ 周方向突条
２２ 周方向凹溝
２３ ボルト
２４ ボルト挿通穴
２５ ネジ穴
３０ 外面被覆鋼管
３１ 配筋
３２ コンクリート
３３ 内面被覆鋼管

Claims (8)

1. 筒体を複数個に縦割りした形状の鋼管周壁構成部材を有し、その各鋼管周壁構成部材の筒体周方向側の両縁にジョイント片部を備え、該ジョイント片部を筒体内外側に重ねた状態で接合させることにより筒状に形成され、前記筒体内外に重ねた両接合面にはその一方に筒体軸方向に向けた突条が、他方には前記突条が嵌り合う凹溝が形成され、互いに隣り合う鋼管周壁構成部材間における筒体内外の両ジョイント片部は、前記凹溝に突条を嵌合させた状態で重ね合わせ、その重ね合わせ部分をネジ止めして一体化させてなる組立式鋼管。
2. 前記各ジョイント片部は、筒体軸方向に向けた凹溝及び突条を交互に有する断面波型をなし、筒体内外に重ねた両ジョイント片部の複数の突条及び凹溝を互いに嵌合させた状態で重ね合わせてなる請求項１に記載の組立式鋼管。
3. 互いに重ね合わせた両ジョイント片部の内の筒体内側のジョイント片部にネジ穴を形成し、該ネジ穴に筒体外側のジョイント片部に開口させたボルト挿通穴を通してボルトを螺合させることによって両ジョイント片部をネジ止めしてなる請求項１又は２に記載の組立式鋼管。
4. 筒体を複数個に縦割りした形状の鋼管周壁構成部材を有し、その各鋼管周壁構成部材の筒体周方向側の両縁にジョイント片部を備え、該ジョイント片部を筒体内外側に重ねた状態で接合させることにより筒状に形成され、前記各ジョイント片部は前記筒体の軸方向に向けた凹凸条を交互に有する断面波型をなし、互いに隣り合う鋼管周壁構成部材間における筒体内外の両ジョイント片部は、前記波型を互いに嵌め合わせた状態で重ね合わせ、その重ね合わせ部分をネジ止めして一体化させた組立式の外面被覆鋼管内にコンクリートを充填してなるコンクリート充填鋼管。
5. 前記外面被覆鋼管内に、これより小径の筒状をした内面被覆鋼管を同心配置に備え、前記両鋼管間にコンクリートを充填してなる請求項４に記載のコンクリート充填鋼管。
6. 前記内面被覆鋼管は、外面被覆鋼管と同構造の組立式である請求項４に記載のコンクリート充填鋼管。
7. 前記各ジョイント片部は、筒体軸方向に向けた凹溝及び突条を交互に有する断面波型をなし、筒体内外に重ねた両ジョイント片部の複数の突条及び凹溝を互いに嵌合させた状態で重ね合わせてなる請求項４，５又は６に記載のコンクリート充填鋼管。
8. 互いに重ね合わせた両ジョイント片部の内の筒体内側のジョイント片部にネジ穴を形成し、該ネジ穴に筒体外側のジョイント片部に開口させたボルト挿通穴を通してボルトを螺合させることによって両ジョイント片部をネジ止めしてなる請求項４〜６又は７に記載のコンクリート充填鋼管。

Images