JP2015045177A - 管材の連結構造、及び、管材の連結方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セメント系組成物を充填することにより上下方向に隣り合う一対の管材を連結しつつ、一対の管材間における圧縮軸力の伝達性を高めること。【解決手段】管材同士を上下方向に連結する管材の連結構造であって、上下方向に隣り合う一対の管材のうちの上側の管材の下端と下側の管材の上端とが当接せず、前記一対の管材の継ぎ目が前記管材の全周に亘って露出し、前記一対の管材の内部には前記継ぎ目を跨ぐ内挿管材が設けられ、前記内挿管材の外周面には、第１の突起部が設けられ、前記上側の管材の内周面には、前記第１の突起部よりも上側の位置に第２の突起部が設けられ、前記下側の管材の内周面には、前記第１の突起部よりも下側の位置に第３の突起部が設けられ、前記一対の管材の内部のうち、少なくとも、前記第２の突起部よりも上側の位置から前記第３の突起部よりも下側の位置までの範囲が、セメント系組成物で充填されている、ことを特徴とする管材の連結構造である。【選択図】図２

Description

本発明は、建物等の構造物の柱、ブレース、トラス等の軸力部材となる管材同士を上下方向に連結する管材の連結構造、及び、管材の連結方法に関する。

建物等の構造物の柱、ブレース、トラス等の軸力部材は、管材同士が上下方向に連結されて構成されている。管材の連結方法としては、例えば、上下方向に隣り合う一対の管材の端部同士を付き合わせて周溶接する方法（例えば特許文献１参照）や、上下方向に隣り合う一対の管材の継ぎ目部分に外周面側から添え板を沿わせてボルトで連結する方法が挙げられる。

特開２００２−２４２３０３号公報

しかし、溶接にて管材を連結する場合、現場で溶接することになり、天候の影響を受け易く、また、高度な溶接技量が要求されるため品質管理が難しい。一方、ボルトにて管材を連結する場合、管材の外周面に添え板やボルトが設けられるため、意匠性が悪く、室内空間が減少してしまう。そこで、上下方向に隣り合う一対の管材の内部にセメント系組成物を充填し、一対の管材とセメント系組成物とを一体化することにより、管材を連結する方法が考えられる。但し、建設時の調整代を確保するために、一対の管材の端部同士の間に隙間を設けた場合、一方の管材に作用した圧縮軸力を、一方の管材の端面から他方の管材の端面を介して他方の管材へ伝達することができない。そのため、一対の管材の内部にセメント系組成物を充填するだけでは、一対の管材間において圧縮軸力が伝達され難くなってしまう。その結果、柱（管材）に作用する圧縮軸力に対する柱の強度が低下したり、管材とセメント系組成物との相対位置ずれが起こったりしてしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、セメント系組成物を充填することにより上下方向に隣り合う一対の管材を連結しつつ、一対の管材間における圧縮軸力の伝達性を高めることを目的とする。

かかる目的を達成するための発明は、管材同士を上下方向に連結する管材の連結構造であって、上下方向に隣り合う一対の管材のうちの上側の管材の下端と下側の管材の上端とが当接せず、前記一対の管材の継ぎ目が前記管材の全周に亘って露出し、前記一対の管材の内部には前記継ぎ目を跨ぐ内挿管材が設けられ、前記内挿管材の外周面には、第１の突起部が設けられ、前記上側の管材の内周面には、前記第１の突起部よりも上側の位置に第２の突起部が設けられ、前記下側の管材の内周面には、前記第１の突起部よりも下側の位置に第３の突起部が設けられ、前記一対の管材の内部のうち、少なくとも、前記第２の突起部よりも上側の位置から前記第３の突起部よりも下側の位置までの範囲が、セメント系組成物で充填されている、ことを特徴とする管材の連結構造である。
このような管材の連結構造によれば、セメント系組成物を充填することにより上下方向に隣り合う一対の管材が連結されるため、溶接やボルトにより管材を連結する場合に発生する問題が生じない。また、例えば、上側の管材が受けた下向きの力（圧縮軸力）を第２の突起部と第１の突起部との間のセメント系組成物を圧縮することにより内挿管材に伝達することができ、更に、内挿管材に伝達された力を第１の突起部と第３の突起部との間のセメント系組成物を圧縮することにより下側の管材に伝達することができる。つまり、上側の管材の下端と下側の管材の上端とが当接していなくとも、一対の管材間で圧縮軸力を円滑に且つ確実に伝達することができ、一対の管材間における圧縮軸力の伝達性を高めることができる。

かかる管材の連結構造であって、前記第１の突起部は、前記継ぎ目よりも上側に位置する第４の突起部と、前記継ぎ目よりも下側に位置する第５の突起部と、を有することを特徴とする管材の連結構造である。
このような管材の連結構造によれば、第２の突起部と第４の突起部との間隔が狭くなり、第３の突起部と第５の突起部との間隔が狭くなるため、各突起部の間のセメント系組成物をより確実に圧縮することができる。よって、一対の管材間における圧縮軸力の伝達性をより高めることができる。

かかる管材の連結構造であって、前記上側の管材の内周面には前記第４の突起部よりも下側の位置に第６の突起部が設けられ、前記下側の管材の内周面には前記第５の突起部よりも上側の位置に第７の突起部が設けられていることを特徴とする管材の連結構造である。
このような管材の連結構造によれば、例えば、上側の管材が受けた上向きの力（引張軸力）を第４の突起部と第６の突起部との間のセメント系組成物を圧縮することにより内挿管材に伝達することができ、更に、内挿管材に伝達された力を第５の突起部と第７の突起部との間のセメント系組成物を圧縮することにより下側の管材に伝達することができる。つまり、一対の管材間で引張軸力を円滑に且つ確実に伝達することができ、一対の管材間における引張軸力の伝達性を高めることができる。

かかる管材の連結構造であって、前記突起部では、複数の突起が上下方向に並んで設けられていることを特徴とする管材の連結構造である。
このような管材の連結構造によれば、複数の突起により、各突起部の間のセメント系組成物をより確実に圧縮することができる。よって、一対の管材間における軸力の伝達性をより高めることができる。

かかる管材の連結構造であって、前記突起部では、角形である前記管材の内周面又は角形である前記内挿管材の外周面の角部以外の部位に突起が設けられていることを特徴とする管材の連結構造である。
このような管材の連結構造によれば、突起部を容易に形成することができる。また、角部に突起が設けられていない分だけ管材と内挿管材との間隔が広くなるため、コンクリートを充填し易くすることができ、一対の管材の内部にセメント系組成物をより確実に充填することができる。

かかる管材の連結構造であって、前記突起部では、前記管材の内周面又は前記内挿管材の外周面の全周に亘って突起が設けられていることを特徴とする管材の連結構造である。
このような管材の連結構造によれば、突起の水平方向の断面積が大きくなるため、各突起部の間のセメント系組成物をより確実に圧縮することができる。よって、一対の管材間における軸力の伝達性をより高めることができる。

かかる管材の連結構造であって、前記突起部では、前記管材の内周面又は前記内挿管材の外周面の周方向に沿って複数の突起が間隔を空けて設けられていることを特徴とする管材の連結構造である。
このような管材の連結構造によれば、管材と内挿管材との間隔が広くなるため、コンクリートを充填し易くすることができ、一対の管材の内部にセメント系組成物をより確実に充填することができる。

また、管材同士を上下方向に連結する管材の連結方法であって、上下方向に隣り合う一対の管材の内部に当該一対の管材の継ぎ目を跨いで設けられる内挿管材の外周面に第１の突起部を形成し、前記一対の管材のうち上側の管材の内周面に第２の突起部を形成し、前記一対の管材のうち下側の管材の内周面に第３の突起部を形成する第１の工程と、前記下側の管材の上端から前記内挿管材が突出し且つ前記第１の突起部よりも下側の位置に前記第３の突起部が位置するように、前記下側の管材と前記内挿管材とを仮固定する第２の工程と、仮固定された前記下側の管材及び前記内挿管材に対して、前記第１の突起部よりも上側の位置に前記第２の突起部が位置し且つ前記上側の管材の下端と前記下側の管材の上端とが当接しないように、前記上側の管材を仮固定する第３の工程と、前記一対の管材の内部のうち、少なくとも、前記第２の突起部よりも上側の位置から前記第３の突起部よりも下側の位置までの範囲を、セメント系組成物で充填し、前記一対の管材の継ぎ目を前記管材の全周に亘って露出した状態にする第４の工程と、を有することを特徴とする管材の連結方法である。
このような管材の連結方法によれば、一対の管材間における圧縮軸力の伝達性が高まるように突起部が配置された管材の連結構造を形成することができる。

かかる管材の連結方法であって、前記第１の工程において、前記内挿管材の外周面に前記第１の突起部として第４の突起部と当該第４の突起部よりも下側に位置する第５の突起部とを形成し、前記上側の管材の内周面に前記第２の突起部よりも下側に位置する第６の突起部を形成し、前記下側の管材の内周面に前記第３の突起部よりも上側に位置する第７の突起部を形成し、前記第２の工程において、前記第３の突起部と前記第７の突起部との間に前記第５の突起部が位置するように前記下側の管材と前記内挿管材とを仮固定し、
前記第３の工程において、仮固定された前記下側の管材及び前記内挿管材に対して、前記第２の突起部と前記第６の突起部との間に前記第４の突起部が位置するように、前記上側の管材を仮固定することを特徴とする管材の連結方法である。
このような管材の連結方法によれば、一対の管材間における軸力の伝達性が高まるように突起部が配置された管材の連結構造を形成することができる。

また、管材同士を上下方向に連結する管材の連結方法であって、上下方向に隣り合う一対の管材の内部に当該一対の管材の継ぎ目を跨いで設けられる内挿管材の外周面に第１の突起部を形成し、前記一対の管材のうち上側の管材の内周面に第２の突起部を形成し、前記一対の管材のうち下側の管材の内周面に第３の突起部を形成する第１の工程と、前記上側の管材の下端から前記内挿管材が突出し且つ前記第１の突起部よりも上側の位置に前記第２の突起部が位置するように、前記上側の管材と前記内挿管材とを仮固定する第２の工程と、仮固定された前記上側の管材及び前記内挿管材に対して、前記第１の突起部よりも下側の位置に前記第３の突起部が位置し且つ前記上側の管材の下端と前記下側の管材の上端とが当接しないように、前記下側の管材を仮固定する第３の工程と、前記一対の管材の内部のうち、少なくとも、前記第２の突起部よりも上側の位置から前記第３の突起部よりも下側の位置までの範囲を、セメント系組成物で充填し、前記一対の管材の継ぎ目を前記管材の全周に亘って露出した状態にする第４の工程と、を有することを特徴とする管材の連結方法である。
このような管材の連結方法によれば、一対の管材間における圧縮軸力の伝達性が高まるように突起部が配置された管材の連結構造を形成することができる。

かかる管材の連結方法であって、前記第１の工程において、前記内挿管材の外周面に前記第１の突起部として第４の突起部と当該第４の突起部よりも下側に位置する第５の突起部とを形成し、前記上側の管材の内周面に前記第２の突起部よりも下側に位置する第６の突起部を形成し、前記下側の管材の内周面に前記第３の突起部よりも上側に位置する第７の突起部を形成し、前記第２の工程において、前記第２の突起部と前記第６の突起部との間に前記第４の突起部が位置するように前記上側の管材と前記内挿管材とを仮固定し、
前記第３の工程において、仮固定された前記上側の管材及び前記内挿管材に対して、前記第３の突起部と前記第７の突起部との間に前記第５の突起部が位置するように、前記下側の管材を仮固定することを特徴とする管材の連結方法である。
このような管材の連結方法によれば、一対の管材間における軸力の伝達性が高まるように突起部が配置された管材の連結構造を形成することができる。

本発明によれば、セメント系組成物を充填することにより上下方向に隣り合う一対の管材を連結しつつ、一対の管材間における圧縮軸力の伝達性を高めることができる。

図１Ａは管材の連結構造を上下方向に切った断面図であり、図１Ｂは管材の連結構造を図１Ａの線分ＡＡで切った断面図であり、図１Ｃは管材の連結構造を図１Ａの線分ＢＢで切った断面図である。 図２Ａは管材の連結構造における圧縮軸力の伝達の流れを説明する図であり、図２Ｂは管材の連結構造における引張軸力の伝達の流れを説明する図である。 図３Ａから図３Ｄは本実施形態における管材の連結方法を説明する図である。 図４Ａ及び図４Ｂは突起部の変形例を説明する図である。 管材の連結構造の変形例を説明する図である。

＝＝＝管材の連結構造＝＝＝
図１Ａは、管材の連結構造１（継ぎ目部分）を上下方向に切った断面図であり、図１Ｂは、管材の連結構造１を図１Ａの線分ＡＡで切った断面図であり、図１Ｃは、管材の連結構造１を図１Ａの線分ＢＢで切った断面図である。図２Ａは、管材の連結構造１における圧縮軸力の伝達の流れを説明する図であり、図２Ｂは、管材の連結構造１における引張軸力の伝達の流れを説明する図である。

建物等の構造物の柱は、一般的に、管材同士を上下方向に連結した管材の連結構造によって構成される。本実施形態における管材の連結構造１は、上下方向に隣り合う一対の管材のうちの上側の管材２と、下側の管材３と、一対の管材２，３の内部に設けられる内挿管材４と、一対の管材２，３の内部に充填されるコンクリート５と、コンクリート５の充填範囲を区画する仕切り板６ａ，６ｂと、コンクリート５を注入するための注入孔７と、を有する。内挿管材４は、一対の管材２，３の継ぎ目を跨ぐとともに、一対の管材２，３の内周面２ａ，３ａとの間に間隔を空けて設けられる。また、本実施形態では、一対の管材２，３及び内挿管材４を中空の角形鋼管とする、即ち、水平方向に切った断面（内周面及び外周面）の形状が略四角形状の鋼管とする。但し、これに限らず、例えば、水平方向に切った断面形状が円形状の鋼管であってもよいし、一対の管材２，３と内挿管材４とで断面が異なる鋼管にしてもよい。また、管材２，３に作用する軸力を伝達可能なものであれば鋼製の管材に限らず、例えばアルミニウム合金等の管材でもよい。また、本明細書では管材の連結構造１を柱に利用する実施形態を例に挙げるが、これに限らず、管材の連結構造１を例えばブレースやトラス等の軸力部材に利用してもよい。

内挿管材４の外周面４ｂには、一対の管材２，３の継ぎ目よりも上側に位置し、且つ、管径方向の外側に突出した２つの突起１９，１９が上下方向に並ぶ「上側伝達用突起部１８（第１の突起部，第４の突起部）」と、一対の管材２，３の継ぎ目よりも下側に位置し、且つ、管径方向の外側に突出した２つの突起２１，２１が上下方向に並ぶ「下側伝達用突起部２０（第１の突起部，第５の突起部）」とが設けられている。

上側の管材２の下端側の部位の内周面２ａには、上側伝達用突起部１８よりも上側に位置し、且つ、管径方向の内側に突出した２つの突起１１，１１が上下方向に並ぶ「上側圧縮用突起部１０（第２の突起部）」と、上側伝達用突起部１８よりも下側に位置し、且つ、管径方向の内側に突出した２つの突起１３，１３が上下方向に並ぶ「上側引張用突起部１２（第６の突起部）」とが設けられている。

下側の管材３の上端側の部位の内周面３ａには、下側伝達用突起部２０よりも上側に位置し、且つ、２つの突起１５，１５が上下方向に並ぶ「下側引張用突起部１４（第７の突起部）」と、下側伝達用突起部２０よりも下側に位置し、且つ、管径方向の内側に突出した２つの突起１７，１７が上下方向に並ぶ「下側圧縮用突起部１６（第３の突起部）」とが設けられている。なお、本実施形態では、図１Ａに示すように、各突起１１，１３，１５，１７，１９，２１を上下方向に切った断面形状を四角形状としているが、これに限らない。

また、上側の管材２には、上側圧縮用突起部１０及び注入孔７よりも上側の位置に、上側の管材２の水平方向に沿う断面を覆う仕切り板６ａが設けられ、下側の管材３には、下側圧縮用突起部１６よりも下側の位置に、下側の管材３の水平方向に沿う断面を覆う仕切り板６ｂが設けられている。そして、この２つの仕切り板６ａ，６ｂの間にコンクリート５が充填されている。つまり、一対の管材２，３の内部のうち、上側圧縮用突起部１０よりも上側の位置から下側圧縮用突起部１６よりも下側の位置までの範囲が、コンクリート５で充填されている。なお、仕切り板６ａ，６ｂを設けずに、一対の管材２，３の全長に亘ってコンクリート５を充填してもよい。また、一対の管材２，３の内部に充填するのは、コンクリート５に限らず、例えばモルタルでもよく、圧縮軸力を伝達可能なセメント系組成物であればよい。

また、上側の管材２の下端と下側の管材３の上端とは当接せず、上側の管材２の下端と下側の管材３の上端との間には、建設時の調整代となる隙間８が設けられている。このような隙間８を設けることで、例えば、製造誤差により管材２，３の端面が水平でなかったり、下側の管材３が若干斜めに立設されたりした場合にも、下側の管材３の上に上側の管材２を鉛直に立設することができる。

ところで、管材の連結方法としては、一般的に、上下方向に隣り合う一対の管材の端部同士を付き合わせて周溶接する方法や、上下方向に隣り合う一対の管材の継ぎ目部分に外周面側から添え板を沿わせてボルトで接合する方法が知られている。しかし、溶接により連結する場合、現場での溶接となり、工場のような良好な施工環境を確保できないため、高度な技量が必要とされ、品質管理が難しい。また、天候によって、溶接可能な日が限定される場合がある。特に、柱（管材２，３）に利用される高強度鋼材は溶接割れし易いため、予熱・後熱などの処理が必要となる。また、ボルトにより連結する場合、多数の孔開け処理や締め込み処理を行う必要があり、施工性が悪い。また、管材２，３は閉鎖断面であるため、ナットを使用せずに外周面側からの締め込みだけで締結可能な高価なワンサイドボルトを調達したり、管材の内周面に予めナットを溶接したりする必要がある。また、管材の外周面（室内側）にボルトや添え板が露出するため、その分だけ室内空間が減少し、意匠性も悪い。

これに対して、本実施形態における管材の連結構造１では、一対の管材２，３の継ぎ目を跨いでコンクリート５を充填し、一対の管材２，３とコンクリート５とを一体化することにより、上側の管材２と下側の管材３とを連結する。従って、本実施形態における管材の連結構造１では、溶接やボルトにより管材を連結する場合に発生する上述の問題が生じない。また、一対の管材２，３の継ぎ目が管材２，３の全周に亘って露出するため、室内空間の減少や意匠性の悪化を抑制することができる。

但し、本実施形態における管材の連結構造１では、前述のように、上側の管材２の下端と下側の管材３の上端とが当接していないので、一対の管材２，３のうちの一方の管材に作用した軸力（圧縮軸力や引張軸力）を、一方の管材の端面から他方の管材の端面を介して他方の管材へ伝達することができない。そのため、仮に、一対の管材の内部に内挿管材や突起部を設けずにコンクリートを充填するだけであると、管材とコンクリートとの付着を主として軸力を伝達することになるため、一対の管材間において軸力が伝達され難くなってしまう。その結果、柱（管材２，３）に作用する軸力に対する柱の強度が低下したり、管材２，３とコンクリート５との相対位置ずれが起こったりしてしまう。

しかし、本実施形態における管材の連結構造１では、一対の管材２，３の内部に内挿管材４が設けられ、内挿管材４に上側伝達用突起部１８と下側伝達用突起部２０とが設けられ、上側の管材２に上側圧縮用突起部１０が設けられ、下側の管材３に下側圧縮用突起部１６が設けられている。そのため、例えば、図２Ａに示すように、圧縮軸力として上側の管材２に下向きの力が作用した場合、その力が上側圧縮用突起部１０と上側伝達用突起部１８との間に充填されたコンクリート５を圧縮することにより、下向きの力が内挿管材４に伝達され、内挿管材４に伝達された力が下側伝達用突起部２０と下側圧縮用突起部１６との間に充填されたコンクリート５を圧縮することにより、下向きの力が下側の管材３に伝達される。換言すると、上側の管材２から上側圧縮用突起部１０と上側伝達用突起部１８との間のコンクリート５を介して内挿管材４に伝達される下向きの力と、その下向きの力に対する基礎部の抵抗力であり、下側の管材３から下側圧縮用突起部１６と下側伝達用突起部２０との間のコンクリート５を介して内挿管材４に伝達される力とが、釣り合う。

更に、本実施形態における管材の連結構造１では、上側の管材２に上側引張用突起部１２が設けられ、下側の管材３に下側引張用突起部１４が設けられている。そのため、例えば、図２Ｂに示すように、引張軸力として上側の管材２に上向きの力が作用した場合、その力が上側引張用突起部１２と上側伝達用突起部１８との間に充填されたコンクリート５を圧縮することにより、上向きの力が内挿管材４に伝達され、内挿管材４に伝達された力が下側伝達用突起部２０と下側引張用突起部１４との間に充填されたコンクリート５を圧縮することにより、上向きの力が下側の管材３に伝達される。また、逆に、引張軸力として下側の管材３に下向きの力が作用した場合には、その力が上述（図２Ｂ）とは逆の流れで上側の管材２に伝達される。

このように、本実施形態における管材の連結構造１では、上側の管材２の下端と下側の管材３の上端とが当接していなくとも、一対の管材２，３間で軸力（圧縮軸力や引張軸力）を円滑に且つ確実に伝達することができ、一対の管材２，３間における軸力の伝達性を高めることができる。ゆえに、柱（管材の連結構造１）の強度を高めることができ、管材２，３とコンクリート５との相対位置ずれを抑制することができる。なお、管材２，３の所定方向（水平方向）における一方側の部位を内側として管材２，３を曲げようとする力が管材２，３に作用した場合、管材２，３の所定方向における一方側の部位では図２Ａに示すように圧縮軸力が伝達され、管材２，３の所定方向における他方側の部位では図２Ｂに示すように引張軸力が伝達される。

また、前述のように、内挿管材４の外周面４ｂには、一対の管材２，３の継ぎ目よりも上側の位置に上側伝達用突起部１８が設けられ、継ぎ目よりも下側の位置に下側伝達用突起部２０が設けられている。そのため、上側圧縮用突起部１０と上側伝達用突起部１８との間隔、及び、下側圧縮用突起部１６と下側伝達用突起部２０との間隔を、比較的に狭くすることができる。同様に、上側引張用突起部１２と上側伝達用突起部１８との間隔、及び、下側引張用突起部１４と下側伝達用突起部２０との間隔を、比較的に狭くすることができる。ゆえに、各突起部の間のコンクリート５をより確実に圧縮することができるため、一対の管材２，３間における軸力の伝達性をより高めることができる。

また、各突起部（１０，１２，１４，１６，１８，２０）では、突起（１１，１３，１５，１７，１９，２１）が２つずつ上下方向に並んで設けられている。このように、各突起部に複数の突起を設けることで、各突起部の間のコンクリート５をより確実に圧縮することができ、一対の管材２，３間における軸力の伝達性をより高めることができる。なお、ここでは、各突起部に２つの突起を設けるとしているが、これに限らず、３つ以上の突起を設けてもよいし、突起部によって突起の数を異ならせてもよい。また、各突起部に１つの突起を設けるだけもよい。

また、上側圧縮用突起部１０と上側引張用突起部１２と下側引張用突起部１４と下側圧縮用突起部１６では、例えば図１Ｂに示すように、角形である管材２，３の内周面の角部以外の部位に突起１１，１３，１５，１７が設けられ、上側伝達用突起部１８と下側伝達用突起部２０では、例えば図１Ｃに示すように、角形である内挿管材４の外周面の角部以外の部位に突起１９，２１が設けられている。つまり、管材２，３及び内挿管材４がそれぞれ有する４つの面のうち直線状に延びた部位に突起が設けられている。そのため、直線状に延びた部材を突起として利用することができ、また、管材２，３の内周面や内挿管材４の外周面に溶接等により突起を固定する処理が容易となる。つまり、管材の連結構造１における突起部を容易に形成することができる。また、角部に突起が設けられていない分だけ管材２，３と内挿管材４との間隔が広くなるため、コンクリート５を充填し易くすることができ、一対の管材２，３の内部にコンクリート５をより確実に充填することができる。

＝＝＝管材の連結方法＝＝＝
図３Ａから図３Ｄは、本実施形態における管材の連結方法を説明する図である。なお、図３Ａ及び図３Ｂの上段には管材を上下方向に切った断面図を示し、下段には管材を水平方向に切った断面図を示す。図３Ｃ及び図３Ｄには管材を上下方向に切った断面図のみを示す。なお、図３Ａには、上下に管材が連結される管材１’、即ち、上側の管材２にもなり、下側の管材３にもなる管材１’を例に挙げて示す。

本実施形態における管材の連結構造１を形成するためには、まず、工場において、図３Ａの上段に示すように、管材１’の外周面の上端部と下端部に、組立用プレート３０を溶接等により固定する。組立用プレート３０は、図３Ａの下段に示すように、管材１’の外周面を構成する４つの面からそれぞれ外側に突出するように設けられる。また、管材１’の内部に上端側の仕切り板６ａと下端側の仕切り板６ｂを設ける。その後、管材１’の上端側の内周面に、下側引張用突起部１４を構成する突起１５を溶接等により固定し、それよりも下側の位置に、下側圧縮用突起部１６を構成する突起１７を溶接等により固定する。また、管材１’の下端側の内周面に、上側圧縮用突起部１０を構成する突起１１を溶接等により固定し、それよりも下側の位置に、上側引張用突起部１２を構成する突起１３を溶接等により固定する。一方、内挿管材４の外周面には、上側伝達用突起部１８を構成する突起１９を溶接等により固定し、それよりも下側の位置に、下側伝達用突起部２０を構成する突起２１を溶接等により固定する（第１の工程）。

そうして突起部等が設けられた管材１’の上端から内挿管材４が突出し、且つ、下側引張用突起部１４と下側圧縮用突起部１６との間に下側伝達用突起部２０が位置するように、仮支持部材３１によって、管材１’と内挿管材４とを仮固定する。なお、仮支持部材３１は、管材１’の内周面を構成する４つの面と内挿管材４の外周面を構成する４つの面とをそれぞれ連結する。また、管材１’の下端から内挿管材４が突出し、且つ、上側圧縮用突起部１０と上側引張用突起部１２との間に上側伝達用突起部１８が位置するように、管材１’と内挿管材４とを仮固定してもよい（第２の工程）。このように工場において管材１’と内挿管材４とを仮固定しておくことで、その後の処理を施工現場において円滑に行うことができる。また、管材１’の突起部１０，１２，１４，１６と内挿管材４の突起部１８，２０との位置関係をより正確にすることができる。

そうして工場で加工された管材１’を、施工現場に搬入し、構造物の基礎（不図示）から上方に向かって順に連結する。まず、下側の管材３から上方に突出した内挿管材４を上側の管材２の内部に挿入しつつ、上側の管材２の下端と下側の管材３の上端とが当接しないように隙間８を設けた状態で、仮固定されている下側の管材３及び内挿管材４に対して上側の管材２を仮固定する。具体的には、図３Ｂに示すように、上側の管材２と下側の管材３にそれぞれ設けられた組立用プレート３０を共通の固定用プレート３２で挟み込み、組立用プレート３０のボルト孔３０ａと固定用プレート３２のボルト孔３２ａにボルトを通してナットで締結する。その結果、上側の管材２の上側圧縮用突起部１０と上側引張用突起部１２との間に内挿管材４の上側伝達用突起部１８が位置した状態で、一対の管材２，３と内挿管材４とが仮固定されるようにする。なお、工場において管材１’の下端から内挿管材４を突出させた場合には、下側の管材３の下側引張用突起部１４と下側圧縮用突起部１６との間に内挿管材４の下側伝達用突起部２０が位置し、且つ、上側の管材２の下端と下側の管材３の上端とが当接しないように、仮固定されている上側の管材２及び内挿管材４に対して下側の管材３を仮固定する（第３の工程）。

その後、図３Ｃに示すように、例えば、上側の管材２の注入孔７からコンクリート５を充填する。なお、例えば、上側の管材２に内部と外部とを連通する確認孔９を設け、コンクリート５の充填状況を確認孔９から確認しながら充填するようにしてもよい。一対の管材２，３の内部には仕切り板６ａ，６ｂが設けられているため、この仕切り板６ａ，６ｂによって区画された空間、即ち、上側圧縮用突起部１０よりも上側の位置から下側圧縮用突起部１６よりも下側の位置までの範囲に、コンクリート５が充填される。なお、一対の管材２，３の継ぎ目の隙間８からコンクリート５が漏れないように、隙間８にウレタン材等の栓をしてもよい。この栓は隙間８に埋めたままでもよいし取り外してもよい。また、下側の管材３と内挿管材４とを連結する仮支持部材３１はコンクリート５中に埋設されたままとなる。但し、隙間８に設けられた栓や仮支持部材３１は、一対の管材２，３間における軸力の伝達に概ね寄与しない。また、下側の管材３側に注入孔を設け、下からコンクリート５を充填してもよい。

そして、コンクリート５が固化したら、図３Ｄに示すように、固定用プレート３２を外し、溶断等により組立用プレート３０も管材２，３から外し、一対の管材２，３の継ぎ目が管材２，３の全周に亘って露出した状態にする（第４の工程）。以上のような管材の連結方法によれば、一対の管材２，３の突起部１０，１２，１４，１６と内挿管材４の突起部１８，２０との位置関係を所望の位置関係に保った状態で、コンクリート５を充填、固化することができる。その結果、一対の管材２，３間における軸力の伝達性が高い管材の連結構造１を形成することができる。

＝＝＝変形例＝＝＝
図４Ａ及び図４Ｂは、突起部の変形例を説明する図である。上記の実施形態では、管材２，３の内周面又は内挿管材４の外周面のうち角部以外の部位に突起が設けられた突起部を例に挙げているが、これに限らない。例えば、図４Ａに示すように、上側圧縮用突起部１０や上側引張用突起部１２や下側引張用突起部１４や下側圧縮用突起部１６において、管材２，３の内周面の全周に亘り連続して突起１１，１３，１５，１７を設けたり、上側伝達用突起部１８や下側伝達用突起部２０において、内挿管材４の外周面の全周に亘り連続して突起１９，２１を設けたりしてもよい。この場合、各突起（１１，１３，１５，１７，１９，２１）の水平方向の断面積が大きくなるため、各突起部の間のコンクリート５をより確実に圧縮することができ、一対の管材２，３間における軸力の伝達性をより高めることができる。

また、例えば、図４Ｂに示すように、上側圧縮用突起部１０や上側引張用突起部１２や下側引張用突起部１４や下側圧縮用突起部１６において、管材２，３の内周面の周方向に沿って複数の突起１１，１３，１５，１７を間隔を空けて断続的に設けたり、上側伝達用突起部１８や下側伝達用突起部２０において、内挿管材４の外周面の周方向に沿って複数の突起１９，２１を間隔を空けて断続的に設けたりしてもよい。この場合、管材２，３と内挿管材４との間隔が広くなるため、コンクリート５を充填し易くすることができ、一対の管材２，３の内部にコンクリート５をより確実に充填することができる。また、汎用のスタッド材等を突起として利用することで、突起として新たな部材を製造する必要がなくなり、管材の連結構造１における突起部を容易に且つ低コストで形成することができる。

図５は、管材の連結構造１の変形例を説明する図である。上記の実施形態では、一対の管材２，３に上側引張用突起部１２と下側引張用突起部１４とを設け、一対の管材２，３間における引張軸力の伝達性を高めていたが、これに限らない。柱に作用する力は主に圧縮軸力であるため、例えば、図５に示すように、上側引張用突起部１２や下側引張用突起部１４を有さない管材の連結構造１であってもよい。

また、図５に示すように、内挿管材４の外周面に伝達用突起部４０を１つだけ設けた管材の連結構造１であってもよい。この場合にも、例えば、圧縮軸力として上側の管材２に下向きの力が作用した場合、その力が上側圧縮用突起部１０と伝達用突起部４０との間に充填されたコンクリート５を圧縮することにより、下向きの力が内挿管材４に伝達され、内挿管材４に伝達された力が伝達用突起部４０と下側圧縮用突起部１６との間に充填されたコンクリート５を圧縮することにより、下向きの力が下側の管材３に伝達される。

以上、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。

１ 管材の連結構造、２ 上側の管材、２ａ 内周面、３ 下側の管材、３ａ 内周面、４ 内挿管材、４ｂ 外周面、５ コンクリート、６ａ 仕切り板、６ｂ 仕切り板、
７ 注入孔、８ 隙間、９ 確認孔、
１０ 上側圧縮用突起部（第２の突起部）、１１突起、
１２ 上側引張用突起部（第６の突起部）、１３ 突起、
１４ 下側引張用突起部（第７の突起部）、１５ 突起、
１６ 下側圧縮用突起部（第３の突起部）、１７ 突起、
１８ 上側伝達用突起部（第１の突起部、第４の突起部）、１９ 突起、
２０ 下側伝達用突起部（第１の突起部、第５の突起部）、２１ 突起、
３０ 組立用プレート、３０ａ ボルト孔、３１ 仮支持部材、
３２ 固定用プレート、３２ａ ボルト孔、４０ 伝達用突起部

Claims (11)

1. 管材同士を上下方向に連結する管材の連結構造であって、
   上下方向に隣り合う一対の管材のうちの上側の管材の下端と下側の管材の上端とが当接せず、前記一対の管材の継ぎ目が前記管材の全周に亘って露出し、
   前記一対の管材の内部には前記継ぎ目を跨ぐ内挿管材が設けられ、
   前記内挿管材の外周面には、第１の突起部が設けられ、
   前記上側の管材の内周面には、前記第１の突起部よりも上側の位置に第２の突起部が設けられ、
   前記下側の管材の内周面には、前記第１の突起部よりも下側の位置に第３の突起部が設けられ、
   前記一対の管材の内部のうち、少なくとも、前記第２の突起部よりも上側の位置から前記第３の突起部よりも下側の位置までの範囲が、セメント系組成物で充填されている、
   ことを特徴とする管材の連結構造。
2. 請求項１に記載の管材の連結構造であって、
   前記第１の突起部は、前記継ぎ目よりも上側に位置する第４の突起部と、前記継ぎ目よりも下側に位置する第５の突起部と、を有することを特徴とする管材の連結構造。
3. 請求項２に記載の管材の連結構造であって、
   前記上側の管材の内周面には前記第４の突起部よりも下側の位置に第６の突起部が設けられ、前記下側の管材の内周面には前記第５の突起部よりも上側の位置に第７の突起部が設けられていることを特徴とする管材の連結構造。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の管材の連結構造であって、
   前記突起部では、複数の突起が上下方向に並んで設けられていることを特徴とする管材の連結構造。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の管材の連結構造であって、
   前記突起部では、角形である前記管材の内周面又は角形である前記内挿管材の外周面の角部以外の部位に突起が設けられていることを特徴とする管材の連結構造。
6. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載の管材の連結構造であって、
   前記突起部では、前記管材の内周面又は前記内挿管材の外周面の全周に亘って突起が設けられていることを特徴とする管材の連結構造。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載の管材の連結構造であって、
   前記突起部では、前記管材の内周面又は前記内挿管材の外周面の周方向に沿って複数の突起が間隔を空けて設けられていることを特徴とする管材の連結構造。
8. 管材同士を上下方向に連結する管材の連結方法であって、
   上下方向に隣り合う一対の管材の内部に当該一対の管材の継ぎ目を跨いで設けられる内挿管材の外周面に第１の突起部を形成し、前記一対の管材のうち上側の管材の内周面に第２の突起部を形成し、前記一対の管材のうち下側の管材の内周面に第３の突起部を形成する第１の工程と、
   前記下側の管材の上端から前記内挿管材が突出し且つ前記第１の突起部よりも下側の位置に前記第３の突起部が位置するように、前記下側の管材と前記内挿管材とを仮固定する第２の工程と、
   仮固定された前記下側の管材及び前記内挿管材に対して、前記第１の突起部よりも上側の位置に前記第２の突起部が位置し且つ前記上側の管材の下端と前記下側の管材の上端とが当接しないように、前記上側の管材を仮固定する第３の工程と、
   前記一対の管材の内部のうち、少なくとも、前記第２の突起部よりも上側の位置から前記第３の突起部よりも下側の位置までの範囲を、セメント系組成物で充填し、前記一対の管材の継ぎ目を前記管材の全周に亘って露出した状態にする第４の工程と、
   を有することを特徴とする管材の連結方法。
9. 請求項８に記載の管材の連結方法であって、
   前記第１の工程において、前記内挿管材の外周面に前記第１の突起部として第４の突起部と当該第４の突起部よりも下側に位置する第５の突起部とを形成し、前記上側の管材の内周面に前記第２の突起部よりも下側に位置する第６の突起部を形成し、前記下側の管材の内周面に前記第３の突起部よりも上側に位置する第７の突起部を形成し、
   前記第２の工程において、前記第３の突起部と前記第７の突起部との間に前記第５の突起部が位置するように前記下側の管材と前記内挿管材とを仮固定し、
   前記第３の工程において、仮固定された前記下側の管材及び前記内挿管材に対して、前記第２の突起部と前記第６の突起部との間に前記第４の突起部が位置するように、前記上側の管材を仮固定することを特徴とする管材の連結方法。
10. 管材同士を上下方向に連結する管材の連結方法であって、
    上下方向に隣り合う一対の管材の内部に当該一対の管材の継ぎ目を跨いで設けられる内挿管材の外周面に第１の突起部を形成し、前記一対の管材のうち上側の管材の内周面に第２の突起部を形成し、前記一対の管材のうち下側の管材の内周面に第３の突起部を形成する第１の工程と、
    前記上側の管材の下端から前記内挿管材が突出し且つ前記第１の突起部よりも上側の位置に前記第２の突起部が位置するように、前記上側の管材と前記内挿管材とを仮固定する第２の工程と、
    仮固定された前記上側の管材及び前記内挿管材に対して、前記第１の突起部よりも下側の位置に前記第３の突起部が位置し且つ前記上側の管材の下端と前記下側の管材の上端とが当接しないように、前記下側の管材を仮固定する第３の工程と、
    前記一対の管材の内部のうち、少なくとも、前記第２の突起部よりも上側の位置から前記第３の突起部よりも下側の位置までの範囲を、セメント系組成物で充填し、前記一対の管材の継ぎ目を前記管材の全周に亘って露出した状態にする第４の工程と、
    を有することを特徴とする管材の連結方法。
11. 請求項１０に記載の管材の連結方法であって、
    前記第１の工程において、前記内挿管材の外周面に前記第１の突起部として第４の突起部と当該第４の突起部よりも下側に位置する第５の突起部とを形成し、前記上側の管材の内周面に前記第２の突起部よりも下側に位置する第６の突起部を形成し、前記下側の管材の内周面に前記第３の突起部よりも上側に位置する第７の突起部を形成し、
    前記第２の工程において、前記第２の突起部と前記第６の突起部との間に前記第４の突起部が位置するように前記上側の管材と前記内挿管材とを仮固定し、
    前記第３の工程において、仮固定された前記上側の管材及び前記内挿管材に対して、前記第３の突起部と前記第７の突起部との間に前記第５の突起部が位置するように、前記下側の管材を仮固定することを特徴とする管材の連結方法。