JP2007154536A - Column and beam frame using steel pipe column filled with concrete - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、コンクリート充填鋼管を柱に用いた柱梁架構の技術分野に属し、更に云えば、コンクリート充填鋼管柱内の梁仕口部近傍の部分又は部位の曲げ耐力を高めて、地震等の水平力が作用した場合に梁仕口部近傍の亀裂や部分破壊等の発生を抑止する柱梁架構に関する。 The present invention belongs to the technical field of column beam structures using concrete-filled steel pipes as columns, and more specifically, by increasing the bending strength of a portion or part near a beam joint in a concrete-filled steel pipe column, The present invention relates to a column beam structure that suppresses the occurrence of cracks, partial fractures, and the like in the vicinity of beam joints when horizontal force is applied.
従来、優れた耐震性能と剛性を有するという利点から、柱梁架構にコンクリートを充填した鋼管柱が多く採用されている。コンクリート充填鋼管柱と梁は、通常、ダイアフラムを用いて溶接接合されている。しかし、コンクリート充填鋼管柱と梁の溶接接合箇所は、地震等の水平力が最も強く作用する所謂危険断面位置であり、溶接熱の影響を受けたコンクリート充填鋼管柱は、梁仕口部近傍が亀裂したり部分破壊等するといった問題が起こる。
コンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構の公知技術として、例えば下記特許文献1には、鋼管柱内の要所要所に仕切りを設け、梁の接合部分など構造的に大きな力が加わる重要な部分にのみコンクリートを充填し、その他の部分は中空のままとした構成の技術が開示されている。
Conventionally, steel pipe columns in which concrete is filled in the column beam frame have been adopted due to the advantage of having excellent seismic performance and rigidity. Concrete-filled steel pipe columns and beams are usually welded together using a diaphragm. However, the welded joint between the concrete-filled steel pipe column and the beam is a so-called dangerous cross-sectional position where the horizontal force such as earthquake acts most strongly, and the concrete-filled steel pipe column affected by the welding heat is near the beam joint. Problems such as cracking and partial destruction occur.
As a well-known technique of a column beam structure using a concrete-filled steel pipe column, for example, in Patent Document 1 below, a partition is provided at a necessary place in the steel pipe column, and an important part to which a large structural force is applied such as a joint part of the beam A technique is disclosed in which only concrete is filled in and the other portions are left hollow.
また、特許文献2には、複数のコンクリート充填鋼管を溶接接合により連結して成るコンクリート充填鋼管柱であって、同鋼管内の中心軸部位及び溶接接合箇所に高流動性コンクリートを充填することで、密実性を高めたコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構が開示されている。しかし、この特許文献2に開示された柱梁架構は、地震等の水平力が作用した場合にコンクリート充填鋼管柱の梁仕口部近傍の亀裂や部分破壊等を抑止することを目的とした構成ではない。
上記特許文献1のコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構は、柱と梁との溶接接合箇所である危険断面位置の曲げ耐力を重点的に高めた構成ではなく、本来コンクリート充填鋼管柱が有する性能を必要箇所にのみ高めただけの構成であり、コンクリートの使用を節約して経済的に安価な構造を目的としており、本発明の技術的思想とは異なる。 The column beam frame using the concrete-filled steel pipe column of Patent Document 1 is not a configuration in which the bending strength at the critical cross-section position, which is a welded joint between the column and the beam, is emphasized, but is inherently provided by the concrete-filled steel pipe column. This is a configuration in which the performance is increased only at a necessary portion, and it aims at an economically inexpensive structure by saving the use of concrete, which is different from the technical idea of the present invention.
本発明の目的は、梁と溶接接合されるコンクリート充填鋼管柱内の梁仕口部近傍の部分又は部位の曲げ耐力を高めて、溶接熱の影響を受けた梁仕口部近傍が地震等の水平力の作用によって亀裂や部分破壊等の損傷を受けることを抑止できるコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構を提供することである。 The purpose of the present invention is to increase the bending proof strength of the portion or part near the beam joint in the concrete-filled steel pipe column that is welded to the beam, so that the vicinity of the beam joint affected by the welding heat is The purpose of the present invention is to provide a column beam structure using concrete-filled steel pipe columns that can prevent damage such as cracks and partial fractures due to the action of horizontal force.
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項1に記載した発明に係るコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構は、
コンクリート充填鋼管柱2内の梁仕口部近傍Aの部分又は部位に、高強度コンクリートによる中空形状のプレキャストコンクリートピース4が設置され、前記梁仕口部近傍Aの曲げ耐力が高められていることを特徴とする。
As means for solving the above-mentioned problems of the prior art, a column beam frame using a concrete-filled steel pipe column according to the invention described in claim 1 is:
A hollow
請求項2記載の発明は、請求項1に記載したコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構において、
中空形状のプレキャストコンクリートピース4の中空部のコンクリート入口部又は出口部には、充填コンクリートの流動性を高めるテーパー部5が形成されていることを特徴とする。
The invention described in
A
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載したコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構において、
中空形状のプレキャストコンクリートピース4の中空部の周囲の筒壁部に、上下方向に貫通する空気抜き孔6が形成されていることを特徴とする。
The invention described in
An
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一に記載したコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構において、
中空形状のプレキャストコンクリートピース4は、同プレキャストコンクリートピース4の外径と同程度の長さに形成されていることを特徴とする。
Invention of
The hollow
請求項5記載の発明に係るコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構は、
コンクリート充填鋼管柱2内の梁仕口部近傍Aの部分又は部位に、鉄筋又は鋼管等の補強鋼材9が設置され、前記梁仕口部近傍Aの曲げ耐力が高められていることを特徴とする。
A column beam frame using a concrete-filled steel pipe column according to the invention of
A reinforcing steel material 9 such as a reinforcing bar or a steel pipe is installed at a portion or a portion in the vicinity of the beam joint portion A in the concrete-filled
本発明のコンクリート充填鋼管柱2を用いた柱梁架構1によれば、コンクリート充填鋼管柱2内の梁仕口部近傍Aの部分又は部位に、高強度コンクリートからなる中空形状のプレキャストコンクリートピース4、4、又は鉄筋や鋼管等の補強鋼材9を設置して補強した構成なので、コンクリート充填鋼管柱2の梁仕口部近傍Aの曲げ耐力が高まり、溶接熱の影響を受けた前記梁仕口部近傍Aが地震等の水平力によって亀裂や部分破壊等の損傷を受けることを抑止することができる。
According to the column beam frame 1 using the concrete-filled
コンクリート充填鋼管柱2の梁仕口部近傍Aの部分又は部位に、高強度コンクリートによる中空形状のプレキャストコンクリートピース4、4が設置され、前記梁仕口部近傍Aの曲げ耐力が高められている。
Hollow-shaped
以下に、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱2を用いた柱梁架構1を図示した実施例に基づいて説明する。
Below, the column beam frame 1 using the concrete filling
図1は、断面形状が円形状であるコンクリート充填鋼管柱2内の梁仕口部近傍Aの部分又は部位に、同コンクリート充填鋼管20とほぼ同径であり、高強度コンクリートによる円筒形状のプレキャストコンクリートピース4が設置された柱梁架構1の実施形態を示している。因みに、図1中の符号8は梁の応力を伝達するためのダイアフラムを示し、梁3はダイアフラム8を介してコンクリート充填鋼管柱2と溶接接合されている。また、高強度コンクリートとは、通常のコンクリートの圧縮強度が27〜36N/mm2程度であるのに対して、それ以上のものをいう。なお、図示例のプレキャストコンクリートピース4は、断面形状が円形状であるコンクリート充填鋼管柱2に合わせた円筒形状であるが、コンクリート充填鋼管柱2の断面形状が角形状の場合には、同コンクリート充填鋼管の断面形状に合わせて角筒形状のプレキャストコンクリートピースが設置される。
FIG. 1 shows a cylindrical precast made of high-strength concrete, having the same diameter as that of the concrete-filled
図2(A)は、前記プレキャストコンクリートピース4の斜視図を示している。また図2(B)は、同プレキャストコンクリートピース4の平面図を示している。このプレキャストコンクリートピース4は、流し込み成形や遠心成形によって製造される。プレキャストコンクリートピース4の中空部のコンクリート入口部又は出口部には、鋼管20の中へ充填するコンクリート21の流動性を高めるテーパー部5が形成されている(請求項2記載の発明)。また、同様の効果を得る目的として、前記中空部の周囲の筒壁部に上下方向に貫通する空気抜き孔6(図示した実施例では4箇所)が、前記ダイアフラム8に形成された空気抜き孔と一致する配置で形成されている(請求項3記載の発明)。但し、前記空気抜き孔6を設けていれば、必ずしもプレキャストコンクリートピース4の中空部にテーパー部5を形成する必要はない。なお、図示は省略したが、前記プレキャストコンクリートピース4の内部に鉄筋又は鋼管等の補強鋼材を設置し、より曲げ耐力を高めた構成として実施することもできる。
FIG. 2A shows a perspective view of the
前記プレキャストコンクリートピース4は、同プレキャストコンクリートピース4の外径と同程度の長さに形成されている。これは、コンクリート充填鋼管柱2の軸方向存在曲げモーメント分布を考慮した寸法であり、強度を考慮した上で適切な長さに設計される(請求項4記載の発明)。
The
次に、前記構成から成るプレキャスコンクリートピース4をコンクリート充填鋼管柱2の梁仕口部近傍Aの部分又は部位に設置する施工手順を図3(A)〜(C)に基づいて説明する。
前記プレキャストコンクリートピース4は、通常は鉄骨製作工場にて予め充填用の鋼管20内に挿入される。その施工手順は、先ず、下端部にダイアフラム8を介して梁3を溶接接合した鋼管20の上部開口から縦列に並べた2個のプレキャストコンクリートピース4、4を鋼管20内へ挿入する(図3(A)を参照)。プレキャストコンクリートピース4の外径は鋼管20の内径とほぼ同径とするが、鋼管2内へスムーズに挿入できるように嵌め合い公差を考慮した寸法とする。そして、プレキャストコンクリートピース4と鋼管20に形成された共通の孔へ平行ピン又はテーパ1/50ピン等の固定ピン7を挿入して打ち込み(図1を参照)、鋼管20内に下方のプレキャストコンクリートピース4を固定する。但し、前記固定ピン7でプレキャストコンクリートピース4を鋼管20内へ固定する手段に限らず、例えば接着剤を用いて固定してもよい。次に、鋼管20の上端部にダイアフラム8を取付け、同ダイアフラム8へ梁3を溶接接合(図3(B)を参照)した後、上方のプレキャストコンクリートピース4を鋼管20の梁仕口部近傍Aの部分又は部位まで吊り上げて、同吊り上げたプレキャストピース4を固定ピン7で鋼管20に固定する(図3(C)を参照)。最後に、プレキャストコンクリートピース4の中空部を通じて鋼管20内へコンクリート21を充填してコンクリート充填鋼管柱2を完成する。
Next, a construction procedure for installing the
The
但し、プレキャストコンクリートピース4がダイアフラム8の溶接位置の上部にある場合には、図4(A)、(B)に示すように、通常の鉄骨建て方が終わり、次節の鉄骨建て方が始まる以前に鋼管20の内部へプレキャストコンクリートピース4を挿入し(図4(A)を参照)、同プレキャストコンクリートピース4を上記図3に基づいて説明した内容の要領で鋼管20内へ固定(図4(B)を参照)して実施することもできる。
However, when the
従って、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱2を用いた柱梁架構1によれば、コンクリート充填鋼管柱2の梁仕口部近傍Aの部分又は部位をプレキャストコンクリートピース4で補強して曲げ耐力を高めたので、溶接熱の影響を受けた前記梁仕口部近傍Aが地震等の水平力によって亀裂や部分破壊等の損傷を抑止することができる。
Therefore, according to the column beam frame 1 using the concrete-filled
また、一般に、せん断スパン比が3を超えるコンクリート充填鋼管柱2は、座屈長させい比に関わらず、部材ランクがFAに制限される中柱扱いとなりコストが掛かる。しかし、本発明による柱梁接合構造1では、コンクリート充填鋼管柱2に設けたプレキャストコンクリートピース4により、座屈長さを小さくすることができるので、従来では中柱として設計するものが短柱として設計することも可能であり、部材ランクをFBやFCとすることができ、コストを削減することができる。
In general, the concrete-filled
図5(A)及び(B)は、コンクリート充填鋼管柱2内の梁仕口部近傍Aの部分又は部位に、補強鋼材として鉄筋9を設置して補強し、コンクリート充填鋼管柱2の梁仕口部近傍Aの曲げ耐力を高めた柱梁架構1の実施例を示している。即ち、本実施例の柱梁架構1も上記実施例1で説明した効果(段落番号[0020]と[0021]に記載)と同様、溶接熱の影響を受けた前記梁仕口部近傍Aが地震等の水平力の作用によって亀裂や部分破壊等の損傷を受けることを抑止することができる。なお、前記補強鋼材9は鉄筋に限らず、例えば鋼管等を用いてもよく、上記内容と同様の効果を奏することができる。
5 (A) and 5 (B) show that the reinforcing steel material 9 is installed and reinforced in the vicinity or part of the beam joint in the concrete-filled
以上に本発明の実施例を説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention.
1 柱梁架構
2 コンクリート充填鋼管柱
3 梁
4 プレキャストコンクリートピース
5 テーパー部
6 空気抜き孔
9 補強鋼材
A 梁仕口部近傍
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
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JP2005352152A JP2007154536A (en) | 2005-12-06 | 2005-12-06 | Column and beam frame using steel pipe column filled with concrete |
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---|---|---|---|---|
CN101324115B (en) * | 2008-07-04 | 2010-06-02 | 华南理工大学 | Steel tube regeneration mixing component |
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CN111945958A (en) * | 2020-08-15 | 2020-11-17 | 李三红 | Steel pipe concrete beam column cross connection node structure |
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2005
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