JP2016194245A

JP2016194245A - 多重鋼管柱

Info

Publication number: JP2016194245A
Application number: JP2016141212A
Authority: JP
Inventors: 文聰李; Wen Cong Li
Original assignee: Li Wencong
Current assignee: Li Wencong
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2016-07-19
Publication date: 2016-11-17

Abstract

【課題】本発明は，従来の柱の代わりに，優れた耐震性能・耐風圧性能・耐テロ性能を有する鋼・コンクリート合成柱を提案して，提供する。この柱は曲げ剛性，軸剛性，曲げ強度と軸耐力が期待できる構造材であり，将来の超々高層ビルの巨大柱に適用できる。【解決手段】多重鋼管による横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱にした上で，横断面内に隔離用鋼板により多重鋼管を分割する。必要に応じて，横断面内に主筋とせん断補強筋(または構造上の補強筋)を設置し，多重鋼管にシアコネクタを増設する。【選択図】図１

Description

本発明は，建築構造物や土木構造物などを構築する際に適用される鋼・コンクリート合成柱に関する。

構造設計の際，合理的な部材断面が求められている。また，近年，超高層建築物および建造物の高さ・規模・形は続々更新し，時代のニーズに応じて，優れた耐震性能・耐風圧性能・耐テロ性能を有する新しい柱が要求されている。

一般に，ビルが高ければ高いほど，鉛直部材に対して鉛直荷重の負担が大きくなる。その鉛直荷重は主に二つ要素がある。一つは建物の高さに比例する自重である。もう一つは風荷重と地震荷重などの水平力による転倒モーメントにより生じた付加軸力である。このような付加軸力は建物の高さに応じて幾何級数的に増加する。どのように巨大な鉛直荷重を負担させるか，エンジニアにとって最も重要な課題である。この課題の解決方法としては，材料の強度を上げることおよび大断面且つ合理の鉛直部材を建物周辺に設置することが挙げられる。本発明は，従来の柱の代わりに，優れた耐震性能・耐風圧性能・耐テロ性能を有する鋼・コンクリート合成柱を提案して，提供する。この部材は曲げ剛性，軸剛性，曲げ強度と軸耐力が期待できる構造材であり，将来の超々高層ビルの巨大柱に適用できる。

コンファインド(拘束)効果が最も期待できるのは円形鋼管である。二重円形鋼管にすれば，従来のコンファインド効果からダブルコンファインド(二重拘束)効果に変更することができる。図１は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第１実施例を示したものである。この実施例は隔離用鋼板22により二重円形鋼管を分割した複数のボックスを有するマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱の一例である。二重円形鋼管を分割した複数のボックスを有するマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱の製作方法としては，隔離用鋼板22により二重円形鋼管を分割して，複数のボックスを有するマルチスチールチューブ型鋼材品を備え，複数のボックスを有するマルチスチールチューブ型鋼材品の内部空間にコンクリートを充填することである。隔離用鋼板22を設置する目的は柱の軸剛性，軸耐力，曲げ剛性と曲げ強度に貢献すること及び横断面の大きい柱を小さく分割することである。横断面の大きい柱にコンクリートを打設する際，水和反応によるコンクリート内部の温度の上昇によりコンクリートの内部にひび割れが生じやすい。複数の隔離用鋼板22を取付けることにより，各チスチールチューブの体積は小さくなり，水和反応による不良現象を抑制することができる。水和反応による不良現象を抑制することは横断面の大きい柱を小さく分割する目的である。図１に示す柱断面は従来の柱断面より合理である。一方，隔離用鋼板22により分割する方法に関しては図１に示す方法に限定せず，内管，外管に設置する隔離用鋼板22の枚数は異なってもよい(図示せず)。

図２は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第２実施例を示したものである。この実施例は三重円形鋼管式コンクリート充填鋼管柱の一例である。三重鋼管は従来の二重鋼管から発展してきたものである。三重鋼管は二重鋼管によりダブルコンファインド(二重拘束)効果から複合コンファインド効果に変更し，コンファインド効果が増強される。

図３は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第３実施例を示したものである。円形鋼管によるコンファインド効果は最も期待できるが，建築デザインと調和するよう，角形鋼管式鋼・コンクリート合成柱を採用する場合は多い。第３実施例は三重角形鋼管式コンクリート充填鋼管柱の一例である。

図４は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第４実施例を示したものである。この実施例は円形鋼管と角形鋼管の組み合わせによる三重鋼管式コンクリート充填鋼管柱の一例である。

図５は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第５実施例を示したものである。この実施例は隔離用鋼板22により第２実施例の鋼管を分割したマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱の一例である。更に，主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9とCFT式メガ主筋10を設置し，ずれ止め剛性の高い突出物18とシアコネクタ19を取付けている。また，他の実施例としては，第３実施例と第４実施例である三重鋼管式コンクリート充填鋼管柱にも隔離用鋼板22により分割し，更に主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9とCFT式メガ主筋10を設置することができる。ただし，隔離用鋼板22により分割する方法は図５に示す方法に限定せず，内管，中管と外管に設置する隔離用鋼板22の枚数は異なってもよい(図示せず)。また，主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9を設置する目的についても説明する。この例では，隔離用鋼板22の厚さと配置領域，主筋8の主筋比とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9の補強筋比，CFT式メガ主筋10のサイズと本数，及び鉄骨比を調整することにより巨大柱の耐力・剛性・変形性能を制御できる。

横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第１実施例，第２実施例，第４実施例と第５実施例では，必要に応じて，円形鋼管25は楕円形鋼管に変更することもできる。

一方，横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第１実施例〜第５実施例では，一部スチールチューブ(例えば，中央のチューブ)にコンクリートを充填しなければ，柱は軽量化になる。柱の自重を減らすため，上記の実施方法(図示せず)も選択できる。

また，横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第１実施例〜第５実施例では，一番外層の鋼管の外側に，主筋8，せん断補強筋9とCFT式メガ主筋10も設置できる(図示せず)。

更に，1000mを超える超々高層建築物および建造物の高さが高くなるにつれて，三重鋼管式コンクリート充填鋼管柱は四重以上の鋼管式コンクリート充填鋼管柱(図示せず)に変更することもできる。四重以上の鋼管式コンクリート充填鋼管柱は円形鋼管のみにした物，楕円形鋼管のみにした物，角形鋼管(長方形断面も含む)のみにした物，及びこれらの組み合わせにした物のいずれかの物としてもよい。分割式である四重以上の鋼管式コンクリート充填鋼管柱には，鋼管の内部と外部に，さらに主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9とCFT式メガ主筋10も設置できる(図示せず)。また，ずれ止め剛性の高い突出物18とシアコネクタ19も設置できる。

上述の全ての実施例の鋼板と鋼管は，コンクリートと鋼材の付着強度を上昇させる為に，コンクリートと接触する面は格子状の小さな突起44のある縞鋼板43(図７参照)を利用しても良い。

本発明により提案した鋼・コンクリート合成柱は柱にとっては革新になり，将来の超々高層ビルの巨大柱にとって最適である。また，提案した鋼・コンクリート合成柱の一部も梁，プレストレストコンクリート構造部材とブレースに応用できる。

巨大な鋼・コンクリート合成柱の第１実施例の横断面図巨大な鋼・コンクリート合成柱の第２実施例の横断面図巨大な鋼・コンクリート合成柱の第３実施例の横断面図巨大な鋼・コンクリート合成柱の第４実施例の横断面図巨大な鋼・コンクリート合成柱の第５実施例の横断面図 CFT式メガ主筋の実施形態の一例の詳細図a)CFT式メガ主筋の実施形態の一例の横断面図b)図６a)中のY6−Y6線における断面図の一部(一部省略図) 縞鋼板の詳細図

本発明に係る巨大な鋼・コンクリート合成柱の実施形態に関して，（０００４）〜（００１４）を参照されたい。

本発明に係る横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱は建築産業や土木建設産業などの分野に広く利用できる。

4：スチールチューブ
5：コンクリート充填
8：主筋
9 ：せん断補強筋(または構造上の補強筋)
10：CFT式メガ主筋
11：主筋(CFT式メガ主筋内に内蔵する縦筋)
16：両面に突出すタイプの補強鋼管を用いたジベル
18：ずれ止め剛性の高い突出物
19：シアコネクタ(主に頭付スタッドである)
22：隔離用鋼板
25：円形鋼管
26：角形鋼管
41：鋼管
42：リング式リブ
43：縞鋼板
44：格子状の小さな突起

Claims

隔離用鋼板により二重円形鋼管を分割した複数のボックスを有するマルチスチールチューブ型鋼材品を作る工程と，前記の複数のボックスを有するマルチスチールチューブ型鋼材品の内部空間にコンクリートを充填する工程とを備え，更に必要に応じて，二重円形鋼管の内側に設置した鋼管の両側に及び外側に設置した鋼管の内側にシアコネクタを増設する工程，若しくは二重円形鋼管の中に主筋を増設する工程，或いは二重円形鋼管の中にせん断補強筋(または構造上の補強筋)を増設する工程，又はこれらの全部或いはこれらの一部を組合せて備えることを特徴とする柱の製造方法。
円形鋼管と角形鋼管と楕円形鋼管の何れか，或いはこれらの組合せにより作製した三重以上の鋼管を作る工程と，隔離用鋼板により前記の三重以上の鋼管を分割して複数のボックスを有するマルチスチールチューブ型鋼材品を作る工程と，前記の三重以上の鋼管の内部空間にコンクリートを充填する工程とを備え，三重以上の鋼管よる複合コンファインド効果を期待することを特徴とする鋼・コンクリート合成柱の製造方法，或いは隔離用鋼板により三重以上の鋼管を分割して複数のボックスを有するマルチスチールチューブ型鋼・コンクリート合成柱において，更に必要に応じて，内側に設置した鋼管の両側に及び最も外側に設置した鋼管の内側にシアコネクタを増設する工程，若しくは鋼管の中に主筋を増設する工程，或いは鋼管の中にせん断補強筋(または構造上の補強筋)を増設する工程，又はこれらの全部或いはこれらの一部を組合せて備えることを特徴とする柱の製造方法。