JP2011111729A - Joint structure of steel pipe concrete column and steel-framed beam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼管の内部にコンクリートを充填した鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造に関する。 The present invention relates to a joint structure between a steel pipe concrete column filled with concrete inside a steel pipe and a steel beam.
近年、構造物の構造材として鋼管コンクリート柱(以下、CFT柱ともいう)が用いられている。このCFT柱は、鋼管内部にコンクリートを充填することにより形成されるものであり、内部のコンクリートと外側の鋼管が互いに拘束し合うため、引張力に強いという鋼管の長所と圧縮力に強いというコンクリートの長所が相乗的に生かされる。その結果、曲げ耐力が大きく、また局部座屈が生じにくいなどの特徴をもった構造となる。 In recent years, steel pipe concrete columns (hereinafter also referred to as CFT columns) have been used as structural materials for structures. This CFT column is formed by filling concrete inside the steel pipe. Since the inner concrete and the outer steel pipe are bound to each other, the strength of the steel pipe is strong and the concrete is strong in compressive force. The advantage of is synergistically utilized. As a result, the structure has characteristics such as high bending strength and less local buckling.
また、このようなCFT柱において、柱の長さ方向(軸方向)に沿って鋼管の内面にリブを設けて強度の向上を図るようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Further, in such a CFT column, there has been proposed one in which a rib is provided on the inner surface of the steel pipe along the length direction (axial direction) of the column to improve the strength (see, for example, Patent Document 1). ).
CFT柱においても後述するように火災時に崩壊してしまうおそれがある。よってCFT柱にも耐火性能を向上させるために通常の鉄骨柱と同様に耐火被覆を施すのが好ましい。しかし、この場合、耐火被覆の量が多くなるという問題があった。
また、上述したCFT柱では、鉄骨梁との接合部にもリブを設けている。この接合部は、柱の他の部分とは別に製作されるものである。よって、接合部にリブを設けるようにすると作業工数が増加してしまう。
As will be described later, the CFT pillar may collapse during a fire. Therefore, it is preferable to apply a fireproof coating to the CFT column in the same manner as a normal steel column in order to improve the fireproof performance. However, in this case, there is a problem that the amount of the fireproof coating is increased.
Moreover, in the CFT pillar mentioned above, the rib is provided also in the junction part with a steel beam. This joint is manufactured separately from the other parts of the pillar. Therefore, if a rib is provided at the joint, the number of work steps increases.
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐火被覆の軽減を図ることができ、しかも作業工数を削減することのできる鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and its purpose is to join a steel pipe concrete column and a steel beam that can reduce the fireproof coating and reduce the number of work steps. To provide a structure.
かかる目的を達成するため、本発明発の鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造は、鋼管内にコンクリートが充填された鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造であって、前記鋼管コンクリート柱のうちの前記鉄骨梁との非接合部には前記鋼管の内面にリブが有り、前記鋼管コンクリート柱と前記鉄骨梁との接合部には前記鋼管の内面にリブが無く、且つ、前記接合部及び前記鉄骨梁は耐火被覆されていることを特徴とする。
このような鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造によれば、耐火被覆の軽減を図ることができ、しかも作業工数を削減することが可能である。
In order to achieve such an object, the joining structure of a steel pipe concrete column and a steel beam according to the present invention is a joining structure of a steel pipe concrete column filled with concrete in a steel pipe and a steel beam, The non-joint portion of the steel beam has a rib on the inner surface of the steel pipe, the joint portion of the steel pipe concrete column and the steel beam has no rib on the inner surface of the steel pipe, and the joint portion and The steel beam is fire-resistant coated.
According to such a joint structure between a steel pipe concrete column and a steel beam, the fireproof coating can be reduced, and the number of work steps can be reduced.
かかる鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造であって、前記リブは、前記鋼管コンクリート柱の軸方向に沿って設けられていることが望ましい。
このような鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造によれば、耐力を向上させることができ、また、コンクリートを効率よく充填させることが可能である。
In this joining structure of a steel pipe concrete column and a steel beam, the rib is preferably provided along the axial direction of the steel pipe concrete column.
According to such a joint structure between a steel pipe concrete column and a steel beam, the proof stress can be improved and the concrete can be efficiently filled.
かかる鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造であって、前記リブは、前記接合部とは非接合であってもよい。
このような鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造によれば、さらに作業工数の削減を図ることが可能である。
In this structure, the steel pipe concrete column and the steel beam may be joined, and the rib may be unjoined from the joint.
According to such a joint structure between a steel pipe concrete column and a steel beam, it is possible to further reduce the work man-hours.
かかる鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造であって、前記コンクリートに熱伝導材が混入されていることが望ましい。また、前記熱伝導材は炭化珪素であることが望ましい。
このような鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造によれば、鋼管コンクリート柱の耐火性能を向上させることが可能である。
It is desirable that the steel pipe concrete column and the steel beam have a joint structure in which a heat conductive material is mixed in the concrete. Moreover, it is desirable that the heat conducting material is silicon carbide.
According to such a joint structure between a steel pipe concrete column and a steel beam, the fire resistance performance of the steel pipe concrete column can be improved.
本発明によれば、耐火被覆の軽減を図ることができ、しかも作業工数を削減することが可能である。 According to the present invention, the fireproof coating can be reduced, and the number of work steps can be reduced.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態について説明する前に参考例について説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a reference example will be described before describing this embodiment.
≪参考例≫
図1は参考例の鋼管コンクリート(CFT)柱の平断面図である。
図1に示すように参考例のCFT柱は断面が角型に形成された鋼管100の内部にコンクリート200が充填されて形成されている。言い換えると、CFT柱のコンクリート200の外表面は鋼管100で覆われている。なお、コンクリート200は鋼管100よりも熱拡散率が小さい。
≪Reference example≫
FIG. 1 is a plan sectional view of a steel pipe concrete (CFT) column of a reference example.
As shown in FIG. 1, the CFT column of the reference example is formed by filling a
また、図2A〜図2Cは、参考例のCFT柱の火災時における熱劣化を説明するための概念図である。 Moreover, FIG. 2A-FIG. 2C are the conceptual diagrams for demonstrating the thermal deterioration at the time of the fire of the CFT pillar of a reference example.
通常(常温時)、CFT柱は、図2Aに示すように、鋼管100とコンクリート200が合成構造として一体となって荷重を支持している。
火災が生じると(火災時初期)、CFT柱の外周の鋼管100の温度が上昇する。一方、CFT柱内のコンクリート200は熱拡散率が小さいのでCFT柱の中心側では温度が上昇しにくい。これにより図2Bに示すように、CFT柱の軸方向(矢印方向)に対する鋼管100の膨張変形量が、コンクリート200の膨張変形量に比べて大きくなり、鋼管100が荷重を負担する状態になる。
Normally (at room temperature), as shown in FIG. 2A, the CFT column supports the load by integrating the
When a fire occurs (initial stage at the time of fire), the temperature of the
火災が続くと(火災時中期)、鋼管100への荷重の負担が大きくなっているのに加え、鋼管100が熱によって劣化(熱劣化)し、図2Cに示すように、鋼管100に局部座屈が発生する。このように局部座屈が発生すると、鋼管100による荷重の支持ができなくなり、コンクリート200が全荷重を支持するようになる。
そして、さらに火災が続くと(火災時末期)、コンクリート200も温度の上昇に伴い熱劣化していき、最終的にコンクリート200が荷重を支持できなくなりCFT柱が崩壊する。
When the fire continues (mid-fire period), the load on the
When the fire continues (at the end of the fire), the
このように、CFT柱においても火災時には崩壊するおそれがある。よって、CFT柱にも通常の鉄骨柱と同様に耐火被覆を施すのが好ましい。しかし、この場合、耐火被覆の量が多く必要になる。そこで本実施形態では、CFT柱の耐火性能を向上させて耐火被覆の軽減を図るようにしている。 Thus, even the CFT pillar may collapse during a fire. Therefore, it is preferable to apply a fireproof coating to the CFT column in the same manner as a normal steel column. In this case, however, a large amount of fireproof coating is required. Therefore, in this embodiment, the fire resistance performance of the CFT pillar is improved to reduce the fire resistance coating.
≪本実施形態≫
図3は、本実施形態のCFT柱と大梁との接合構造の説明図である。
図に示すように本実施形態のCFT柱10は、仕口部12(接合部に相当する)で大梁20(鉄骨梁に相当する)と接合されている。なお、以下の説明において、CFT柱10のうち、仕口部12以外の部分を柱部11(非接合部に相当する)とよぶ。また、図に示すように大梁20と仕口部12には耐火被覆30が施されている。
<< this embodiment >>
FIG. 3 is an explanatory diagram of a joint structure between the CFT pillar and the large beam according to the present embodiment.
As shown in the figure, the
図4は、本実施形態のCFT柱10のうちの柱部11の平断面図である。
本実施形態の柱部11は、鋼管110とリブ112とを有している。鋼管110は、参考例の鋼管100と同様に断面が角型に形成されている。リブ112は、鋼製であり鋼管110の内面に突設されている。なお、リブ112は、鋼管110の長さ方向(すなわちCFT柱10の軸方向)に沿って設けられている。そして、鋼管110の内部にはコンクリート200が充填されている。なお、本実施形態では、コンクリート200に熱伝導率の高い炭化珪素を混入している。
FIG. 4 is a plan sectional view of the
The
本実施形態では、熱拡散率が大きい(すなわち熱伝導率が高い)リブ112が鋼管110の内面に突設されているので、火災時には鋼管110の外周の熱がリブ112を伝って鋼管110の内部の熱容量の大きいコンクリート200に伝達される。また、コンクリート200には熱伝導率の高い炭化珪素が混入されているので、鋼管110(及びリブ112)からの熱を、より内部側に伝達することができる。これにより、参考例の場合よりも、柱の外周部と内部とにおける温度差が小さくなり、鋼管110の温度の上昇が抑制される。よって、火災時に、図2Bのように鋼管110が局部座屈しないようにでき、耐火性能が向上する。
In the present embodiment, the
このように、本実施形態では、柱部11の鋼管110の内面にリブ112を設けることにより、参考例の場合と比べて柱部11の耐火性能が向上するので柱部11には耐火被覆30を施さなくてもよい。よって、柱部11を無耐火被覆とすることができるので、耐火被覆の軽減を図ることができる。
As described above, in this embodiment, by providing the
なお、本実施形態では、柱部11を無耐火被覆としているが、柱部11への耐火被覆を他の部分(大梁20や仕口部12)よりも薄くするようにしてもよい。この場合においても、耐火被覆の軽減を図ることができる。
In addition, in this embodiment, although the
仕口部12は、鋼管120とダイアフラム122とを備えている。
図5は本実施形態の仕口部12の斜視図である。
鋼管120は、鋼管110と同様に断面が角型に形成されている。但し、鋼管120は鋼管110よりも柱の軸方向の長さが短く、また鋼管120の内面にはリブが設けられていない。ダイアフラム122は、中央にコンクリート200の充填用の円形の貫通孔12aが形成された鉄骨プレートであり、鋼管120と溶接によって接合されている。なお、前述したように仕口部12の鋼管120にはリブがないので、仕口部12は柱部11よりも耐火性能が悪くなる。よって、図3に示すように仕口部12には耐火被覆30を施している。
The joint portion 12 includes a
FIG. 5 is a perspective view of the joint portion 12 of the present embodiment.
The
大梁20は、断面が例えばH型の鉄骨製の梁であり、溶接によってCFT柱10の仕口部12と接合されている。
耐火被覆30は、例えば、珪酸カルシウムボード、石膏ボード、ロックウール、耐火塗料などであり耐火性能を高めるために設けられている。本実施形態では、仕口部12と大梁20とに耐火被覆30が施されている。
The
The fire-
このように、本実施形態のCFT柱10では、CFT柱10のうち柱部11の鋼管110の内面にはリブ112が有り、仕口部12の鋼管120の内面にはリブが無い。また、仕口部12及び大梁20には耐火被覆30が施されているのに対し、柱部11は無耐火被覆となっている。
As described above, in the
<製作工法について>
図6A〜図6Dは、柱部11の製作工法の一例の説明図である。
まず、図6Aに示すように、平板状の鋼板110´の長手方向に沿って予めリブ112を溶接しておく。そして、鋼板110´を図6Bのように折り曲げて、図6Cに示すように鋼板110´端部同士を溶接する。これにより、柱部11が形成される。
<About production method>
6A to 6D are explanatory diagrams of an example of a manufacturing method of the
First, as shown in FIG. 6A, the
また、図7A、図7Bは、柱部11の別の製作工法の説明図である。
まず、図7Aに示すように鋼管110の各辺に対応する鋼板110a、鋼板110b、鋼板110c、鋼板110dにそれぞれ予めリブ112を溶接しておく。そして、図7Bに示すように、鋼板110a、鋼板110b、鋼板110c、鋼板110dをそれぞれ溶接する。
なお、上述したような柱部11の製作は工場で行われる。そして、柱部11は工場において溶接により仕口部12と接合される。
7A and 7B are explanatory diagrams of another manufacturing method of the
First, as shown in FIG. 7A,
In addition, manufacture of the
仕口部12は、工場において柱部11とは別に製作される。まず、柱部11と同様にして平板状の鋼板から鋼管120が形成され、鋼管120にダイアフラム122が溶接され仕口部12が形成される。
The joint 12 is manufactured separately from the
もし仮に、仕口部12の鋼管120の内面にも柱部11と同様にリブを設けるようにすると、仕口部12の製作の際の作業工数が増加する。これに対し、本実施形態では、仕口部12にはリブを設けていないので、CFT柱10の製作にかかる作業工数を削減することが可能である。
If ribs are provided on the inner surface of the
このように柱部11と仕口部12は工場において別々に製作され、工場において溶接により接合される。具体的には、仕口部12のダイアフラム122と柱部11の鋼管110の端部とが溶接によって接合される。本実施形態では、柱部11の各リブ112はダイアフラム122と接合しないこととするが、各リブ112の端部とダイアフラム122とを接合するようにしてもよい。なお、本実施形態のように各リブ112とダイアフラム122とを非接合にすると、溶接の箇所が軽減されるので、作業工数をより削減することができる。
Thus, the
そして、その後、柱部11と仕口部12の内部にコンクリート200を充填させる。コンクリート200は仕口部12の貫通孔12aを通して、柱部11及び仕口部12内に充填される。なお、柱部11のリブ112はCFT柱10の軸方向に形成されているので、効率よくコンクリート200を充填させることができる。これによりCFT柱10が形成される。さらに、仕口部12に大梁20を接合させ、仕口部12と大梁20とに耐火被覆30を施す。
After that, the concrete 200 is filled into the
以上説明したように、本実施形態では柱部11の鋼管110の内面にリブ112を設けている。これにより、柱部11の鋼管110の熱を熱容量の大きいコンクリート200に伝えることができ、柱部11の内側と外側の温度差を緩和することができる。よって、鋼管110の熱膨張を抑制することができ、CFT柱10の柱部11の耐火性能を向上させることができる。これにより、柱部11に耐火被覆を施さなくてもよくなり、耐火被覆の軽減を図ることができる。
As described above, in this embodiment, the
また、鋼管110の内面にリブ112を設けていることにより、鋼管110の局部座屈に対する補剛効果が期待でき、その結果として、鋼管110が熱膨張して軸力のほとんどを負担している状態(高軸応力下で座屈が生じやすい条件下)において生じる局部座屈の発生時刻を遅らせる効果、さらには座屈後の残余耐力(安定耐力)を向上させる効果が期待できる。これにより耐火時間を長くでき、耐火性能を向上させることができる。
Further, by providing the
また、柱の軸方向に配置されたリブ112自体も、鋼管110の内面と溶接されている(温度が上昇しやすい)ものの、少なからず軸応力は負担可能であるので、CFT柱10としての軸力支持可能時間の増加、すなわち耐火時間(耐火性能)の向上に寄与することができる。
Also, the
また、仕口部12の鋼管120の内面にはリブを設けていない。これにより、CFT柱10の製作の作業工数を削減することができる。
Further, no rib is provided on the inner surface of the
また、本実施形態ではコンクリート200に炭化珪素を混入させている。これにより、コンクリート200の熱伝導性を向上させることができ、耐火性能をさらに向上させることができる。 In this embodiment, silicon carbide is mixed in the concrete 200. Thereby, the thermal conductivity of the concrete 200 can be improved and the fire resistance can be further improved.
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。 The above embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
例えば、本実施形態ではCFT柱10は断面が角型であったが丸型であってもよい。また、本実施形態では、CFT柱10の各辺についてそれぞれ一つのリブ112を設けていたが、各辺に複数のリブ112を設けてもよい。なお、リブ112を多く形成することで耐火性能をより向上させることができる。また、本実施形態では鋼管110の内部にFB材(フラットバー材)のリブ112を設けていたが、これには限られず、例えば、CT材やアングル材(L材)でも良い。
For example, in this embodiment, the
また、本実施形態ではコンクリート200に熱伝導材として炭化珪素を混入していいたが、他の熱伝導材(例えば炭素粒)を混入するようにしてもよい。 In this embodiment, silicon carbide is mixed in the concrete 200 as a heat conductive material, but another heat conductive material (for example, carbon particles) may be mixed.
10 CFT柱、11 柱部、
12 仕口部、12a 貫通孔、
20 大梁、30 耐火被覆、
100,110,120 鋼管、
110´ 鋼板、112 リブ、
122 ダイアフラム、
200 コンクリート
10 CFT pillars, 11 pillars,
12 spout, 12a through hole,
20 beams, 30 fireproof coating,
100, 110, 120 steel pipes,
110 'steel plate, 112 ribs,
122 Diaphragm,
200 concrete
Claims (5)
前記鋼管コンクリート柱のうちの前記鉄骨梁との非接合部には前記鋼管の内面にリブが有り、前記鋼管コンクリート柱と前記鉄骨梁との接合部には前記鋼管の内面にリブが無く、且つ、前記接合部及び前記鉄骨梁は耐火被覆されている、
ことを特徴とする鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造。 A steel pipe concrete column filled with concrete in a steel pipe and a joint structure of a steel beam,
Of the steel pipe concrete columns, there is a rib on the inner surface of the steel pipe in the non-joined portion with the steel beam, and there is no rib on the inner surface of the steel pipe in the joined portion between the steel pipe concrete column and the steel beam, and The joint and the steel beam are fireproof coated,
A joint structure between a steel pipe concrete column and a steel beam.
前記リブは、前記鋼管コンクリート柱の軸方向に沿って設けられている
ことを特徴とする鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造。 It is a joining structure of a steel pipe concrete column and a steel beam according to claim 1,
The said rib is provided along the axial direction of the said steel pipe concrete pillar, The joining structure of the steel pipe concrete pillar and steel beam characterized by the above-mentioned.
前記リブは、前記接合部とは非接合である
ことを特徴とする鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造。 It is a joining structure of a steel pipe concrete column and a steel beam according to claim 1 or claim 2,
The said rib is non-joining with the said junction part, The joining structure of the steel pipe concrete pillar and steel beam characterized by the above-mentioned.
前記コンクリートには熱伝導材が混入されている
ことを特徴とする鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造。 A joint structure between a steel pipe concrete column and a steel beam according to any one of claims 1 to 3,
A joining structure of a steel pipe concrete column and a steel beam, wherein the concrete is mixed with a heat conductive material.
前記熱伝導材は炭化珪素である
ことを特徴とする鋼管コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造。 A steel pipe concrete column and a steel beam joint structure according to claim 4,
The joint structure of a steel pipe concrete column and a steel beam, wherein the heat conductive material is silicon carbide.
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