JP2011032637A - 鋼管柱の継手構造および継手方法 - Google Patents

鋼管柱の継手構造および継手方法 Download PDF

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Abstract

【課題】溶接やボルト接合を用いない簡便な鋼管柱の継手構造および継手方法を提供する。
【解決手段】上部鋼管柱12と下部鋼管柱14とを接合する鋼管柱の継手構造10であって、下部鋼管柱14内に設けた下部受け材16と、上部鋼管柱12内に設けた上部受け材18との間に充填した硬化体20を備える。上部鋼管柱12と下部鋼管柱14の少なくとも一方の内面に、硬化体20と鋼管柱12、14との間の応力を伝達するための応力伝達部材24を設け、上部鋼管柱12と下部鋼管柱14の少なくとも一方の接合端部12aに、接合作業を支援するための建て方ガイド部材26を設ける。鋼管柱12、14と硬化体20との間の間隙28に、硬化性グラウト材30を設けるようにする。
【選択図】図1

Description

本発明は、鋼管柱の継手構造および継手方法に関し、特に、プレキャストコンクリート柱などの硬化体を用いた鋼管柱の継手構造および継手方法に関するものである。
従来、鋼管柱の継手構造が知られている(例えば、特許文献1および2参照)。こうした継手構造を用いて鋼管柱を接合する場合、通常、現場溶接にて接合している。火気使用が制限される等、現場の環境により溶接を実施できない場合には、例えば特許文献1のように、ボルトを使用して接合している。
特開2007−39952号公報 実開平5−35902号公報
しかし、上記の従来の特許文献1等のボルト接合による鋼管柱の継手構造は、施工方法が複雑となったり、材料費が高くなるおそれがある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、溶接やボルト接合を用いない簡便な鋼管柱の継手構造および継手方法を提供することを目的とする。
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項1に係る鋼管柱の継手構造は、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを接合する鋼管柱の継手構造であって、下部鋼管柱内に設けた下部受け材と、上部鋼管柱内に設けた上部受け材との間に充填した硬化体を備えることを特徴とする。
また、本発明の請求項2に係る鋼管柱の継手構造は、上述した請求項1において、上部鋼管柱と下部鋼管柱の少なくとも一方の内面に、前記硬化体と前記鋼管柱との間の応力を伝達するための応力伝達部材を設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項3に係る鋼管柱の継手構造は、上述した請求項1または2において、上部鋼管柱と下部鋼管柱の少なくとも一方の接合端部に、接合作業を支援するための建て方ガイド部材を設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項4に係る鋼管柱の継手構造は、上述した請求項1〜3のいずれか一つにおいて、前記鋼管柱と前記硬化体との間の間隙に、硬化性グラウト材を設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項5に係る鋼管柱の継手構造は、上述した請求項1〜4のいずれか一つにおいて、前記硬化体は、プレキャストコンクリートであることを特徴とする。
また、本発明の請求項6に係る鋼管柱の継手方法は、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを接合する鋼管柱の継手方法であって、柱状の硬化体を下部鋼管柱内に設けた下部受け材上に配置して、前記硬化体の上端が下部鋼管柱の上方開口端から露出するようにし、次いで、上部鋼管柱を前記硬化体の上端に被せて、上部鋼管柱内に設けた上部受け材と前記硬化体の上端とを当接するとともに、上部鋼管柱の下方開口端と下部鋼管柱の上方開口端とを当接し、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを前記硬化体を介して摩擦接合することを特徴とする。
また、本発明の請求項7に係る鋼管柱の継手方法は、上述した請求項6において、上部鋼管柱と下部鋼管柱の少なくとも一方の内面に、前記硬化体と前記鋼管柱との間の応力を伝達するための応力伝達部材を設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項8に係る鋼管柱の継手方法は、上述した請求項6または7において、上部鋼管柱と下部鋼管柱の少なくとも一方の接合端部に、接合作業を支援するための建て方ガイド部材を設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項9に係る鋼管柱の継手方法は、上述した請求項6〜8のいずれか一つにおいて、前記鋼管柱と前記硬化体との間の間隙に、硬化性グラウト材を注入することを特徴とする。
また、本発明の請求項10に係る鋼管柱の継手方法は、上述した請求項6〜9のいずれか一つにおいて、前記硬化体は、プレキャストコンクリートであることを特徴とする。
本発明の鋼管柱の継手構造によれば、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを接合する鋼管柱の継手構造であって、下部鋼管柱内に設けた下部受け材と、上部鋼管柱内に設けた上部受け材との間に充填した硬化体を備えるので、溶接やボルト接合を用いない簡便な鋼管柱の継手構造を提供することができるという効果を奏する。
また、本発明の鋼管柱の継手方法によれば、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを接合する鋼管柱の継手方法であって、柱状の硬化体を下部鋼管柱内に設けた下部受け材上に配置して、前記硬化体の上端が下部鋼管柱の上方開口端から露出するようにし、次いで、上部鋼管柱を前記硬化体の上端に被せて、上部鋼管柱内に設けた上部受け材と前記硬化体の上端とを当接するとともに、上部鋼管柱の下方開口端と下部鋼管柱の上方開口端とを当接し、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを前記硬化体を介して摩擦接合するので、溶接やボルト接合を用いない簡便な鋼管柱の継手方法を提供することができるという効果を奏する。
図1は、本発明に係る鋼管柱の継手構造の実施例を示す側断面図である。 図2は、図1のA−A線に沿った横断面図である。 図3は、本発明に係る鋼管柱の継手方法の工程1を説明する図である。 図4は、本発明に係る鋼管柱の継手方法の工程2を説明する図である。 図5は、本発明に係る鋼管柱の継手方法の工程3を説明する図である。
以下に、本発明に係る鋼管柱の継手構造および継手方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
図1および図2に示すように、本発明に係る鋼管柱の継手構造10は、角形断面の上部鋼管柱12と下部鋼管柱14とを接合する鋼管柱の継手構造であって、下部鋼管柱14内に設けた下部受け材としての下部プレート16と、上部鋼管柱12内に設けた上部受け材としての上部プレート18との間に充填した硬化体としての略角柱状のプレキャストコンクリート(以下、PCaコンクリートという。)柱20を備える。PCaコンクリート柱20内には鉄筋22が配筋してある。なお、以下では角形断面の鋼管柱に関して説明するが、角形断面だけでなく円形断面やその他、任意断面の鋼管柱に対して適用することが可能である。
また、硬化体としては、PCaコンクリート柱に限るものではなく、現場打ちコンクリートやモルタルなどのセメント系硬化体や、熱硬化性樹脂、水硬化性樹脂、光硬化性樹脂などの樹脂系硬化体を用いることもできる。
上部鋼管柱12と下部鋼管柱14の内周面には、PCaコンクリート柱20と鋼管柱12、14との間の応力を伝達する応力伝達部材としてのフラットバー24が設けてある。このフラットバー24は、鋼管柱12、14の内周面に沿って角環状に接合配置された平鋼であり、上下方向に間隔をあけて複数配置されている。
ここで、応力伝達部材は、内周面に沿って螺旋状に配置したフラットバーで構成してもよいし、凹凸状の突起やねじ状の節を鋼管柱12、14内面に形成することによって構成してもよく、PCaコンクリート柱20と鋼管柱12、14との間の接触摩擦力を増強し、双方間の応力を伝達するものであれば、いかなる材質、配置態様のものを用いることができる。
上部鋼管柱12の接合端部12aの4辺には、作業者による接合を支援するための建て方ガイド部材26が設けてある。この建て方ガイド部材26は、接合端部12aの内面側から下方に向けて爪状に延びる板状部材であり、外面側は下方に行くに従い板厚が小さくなるように内方に傾斜している。建て方ガイド部材26は、下部鋼管柱14の接合端部14aに近づける上部鋼管柱12の接合端部12aの動きを案内するガイドの役目と、下部鋼管柱14と目違いを生じさせない役目とを果たすものであり、接合時には全ての下端が下部鋼管柱14内にスムーズに入る。この建て方ガイド部材26により、接合時における上部鋼管柱12と下部鋼管柱14の位置合わせが容易となる。
ここで、建て方ガイド部材26は、上部鋼管柱12内に仮固定したPCaコンクリート柱20の下端側に対して下部鋼管柱14を外嵌する作業の場合には、上部鋼管柱12の接合端部12aに設けずに、接合作業の位置合わせが容易となるように下部鋼管柱14の接合端部14aに設けてもよい。
上部、下部鋼管柱12、14とPCaコンクリート柱20との間の間隙28には、硬化性グラウト材30が設けてある。この硬化性グラウト材30は、上部、下部鋼管柱12、14とPCaコンクリート柱20とを一体化させるためのセメントミルク等の液状のグラウト材であり、鋼管柱の継手部分にPCaコンクリート柱20を内挿した後で、圧入により間隙28に充填されるものである。圧入された硬化性グラウト材30は、時間が経過すると硬化して上部、下部鋼管柱12、14とPCaコンクリート柱20とを密着させ、一体化させる。
次に、本発明の鋼管柱の継手方法による施工手順について説明する。
まず、図3の工程1に示すように、PCaコンクリート柱20を下部鋼管柱14内に入れて下部プレート16上に配置し、PCaコンクリート柱20の上端が下部鋼管柱14の上方開口(接合端部)14aから露出するようにする。
次いで、図4の工程2に示すように、上部鋼管柱12をPCaコンクリート柱20の上端に被せて、上部鋼管柱12内に設けた上部プレート18とPCaコンクリート柱20の上端とを当接するとともに、上部鋼管柱12と下部鋼管柱14の接合端部どうし12a、14aを当接し密着させる。
続いて、図5の工程3に示すように、下部鋼管柱14の下部プレート16上側に設けた注入孔32のホース34から鋼管柱14内に液状のグラウト材30を圧入する。上部鋼管柱12の上部プレート18下側に設けた排出孔36のホース38からグラウト材30が排出することを目視等で確認する。このようにして、間隙28の充填性を管理し、鋼管柱内の間隙28を液状のグラウト材30で満たす。
間隙28に充填されたグラウト材30は時間が経過すると硬化して上部、下部鋼管柱12、14とPCaコンクリート柱20とを密着させ、一体化させる。これにより、PCaコンクリート柱20を介して上部鋼管柱12と下部鋼管柱14とを接合することができる。
このように、本発明によれば、現場における施工作業は鋼管柱等の部材の設置とグラウト材30の圧入のみで、高度な技術や特殊な機器は不要であり、施工管理も容易である。特に、現場環境により火気が使用できない場合であっても、溶接を使用せずに鋼管柱の継手を簡便に行える。また、ボルト接合を用いないので作業が容易であり、施工コストも安価である。さらに、溶接を使用しないので鋼管柱等の部材の縮みが生じず、建て方の管理を容易にすることができる。
以上説明したように、本発明の鋼管柱の継手構造によれば、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを接合する鋼管柱の継手構造であって、下部鋼管柱内に設けた下部受け材と、上部鋼管柱内に設けた上部受け材との間に充填した硬化体を備えるので、溶接やボルト接合を用いない簡便な鋼管柱の継手構造を提供することができる。
また、本発明の鋼管柱の継手方法によれば、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを接合する鋼管柱の継手方法であって、柱状の硬化体を下部鋼管柱内に設けた下部受け材上に配置して、前記硬化体の上端が下部鋼管柱の上方開口端から露出するようにし、次いで、上部鋼管柱を前記硬化体の上端に被せて、上部鋼管柱内に設けた上部受け材と前記硬化体の上端とを当接するとともに、上部鋼管柱の下方開口端と下部鋼管柱の上方開口端とを当接し、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを前記硬化体を介して摩擦接合するので、溶接やボルト接合を用いない簡便な鋼管柱の継手方法を提供することができる。
以上のように、本発明に係る鋼管柱の継手構造および継手方法は、溶接やボルト接合を用いない鋼管柱の継手に有用であり、特に、プレキャストコンクリート柱を用いた鋼管柱の継手に適している。
10 鋼管柱の継手構造
12 上部鋼管柱
14 下部鋼管柱
16 下部プレート(下部受け材)
18 上部プレート(上部受け材)
20 プレキャストコンクリート柱(硬化体)
22 鉄筋
24 フラットバー(応力伝達部材)
26 建て方ガイド部材
28 間隙
30 硬化性グラウト材

Claims (10)

  1. 上部鋼管柱と下部鋼管柱とを接合する鋼管柱の継手構造であって、
    下部鋼管柱内に設けた下部受け材と、上部鋼管柱内に設けた上部受け材との間に充填した硬化体を備えることを特徴とする鋼管柱の継手構造。
  2. 上部鋼管柱と下部鋼管柱の少なくとも一方の内面に、前記硬化体と前記鋼管柱との間の応力を伝達するための応力伝達部材を設けたことを特徴とする請求項1に記載の鋼管柱の継手構造。
  3. 上部鋼管柱と下部鋼管柱の少なくとも一方の接合端部に、接合作業を支援するための建て方ガイド部材を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の鋼管柱の継手構造。
  4. 前記鋼管柱と前記硬化体との間の間隙に、硬化性グラウト材を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の鋼管柱の継手構造。
  5. 前記硬化体は、プレキャストコンクリートであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の鋼管柱の継手構造。
  6. 上部鋼管柱と下部鋼管柱とを接合する鋼管柱の継手方法であって、
    柱状の硬化体を下部鋼管柱内に設けた下部受け材上に配置して、前記硬化体の上端が下部鋼管柱の上方開口端から露出するようにし、次いで、上部鋼管柱を前記硬化体の上端に被せて、上部鋼管柱内に設けた上部受け材と前記硬化体の上端とを当接するとともに、上部鋼管柱の下方開口端と下部鋼管柱の上方開口端とを当接し、上部鋼管柱と下部鋼管柱とを前記硬化体を介して摩擦接合することを特徴とする鋼管柱の継手方法。
  7. 上部鋼管柱と下部鋼管柱の少なくとも一方の内面に、前記硬化体と前記鋼管柱との間の応力を伝達するための応力伝達部材を設けたことを特徴とする請求項6に記載の鋼管柱の継手方法。
  8. 上部鋼管柱と下部鋼管柱の少なくとも一方の接合端部に、接合作業を支援するための建て方ガイド部材を設けたことを特徴とする請求項6または7に記載の鋼管柱の継手方法。
  9. 前記鋼管柱と前記硬化体との間の間隙に、硬化性グラウト材を注入することを特徴とする請求項6〜8のいずれか一つに記載の鋼管柱の継手方法。
  10. 前記硬化体は、プレキャストコンクリートであることを特徴とする請求項6〜9のいずれか一つに記載の鋼管柱の継手方法。
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