JP2020066921A

JP2020066921A - Ｃｆｔ柱におけるコンクリートの充填工法

Info

Publication number: JP2020066921A
Application number: JP2018200066A
Authority: JP
Inventors: 晃治青田; Koji Aota; 敏弥土山; Toshiya Tsuchiyama
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2020-04-30

Abstract

【課題】ＣＦＴ柱にコンクリートを充填する際に、ＣＦＴ柱・梁接合部におけるダイアフラムの下面にコンクリートを密実に充填するための技術を提供する。【解決手段】ＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法であって、ＣＦＴ柱が梁と接合するＣＦＴ柱・梁接合部におけるダイアフラムにコンクリートの充填孔と、空気抜き孔を形成しておき、充填孔の縁部にダイアフラムの上面から立設する筒状の立上げ部を予め形成した状態で、ダイアフラムの下方からコンクリートを充填する。【選択図】図７

Description

本発明は、ＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法に関する。

コンクリート充填鋼管（Concrete−Filled Steel Tube）構造は略してＣＦＴ構造と称
呼されている。ＣＦＴ構造は、角形鋼管や円形鋼管の内部にコンクリートを充填した構造であり、その優れた耐震性能及び耐火性能に加え、設計自由度や施工性の向上が期待できる構造形式として、様々な用途の構造物に適用されている。

ここで、ＣＦＴ柱を構築する鋼管内にコンクリートを充填する方法として落とし込み充填工法や圧入工法が知られている。落とし込み充填工法は、コンクリートを充填するための充填管（例えば、トレミー管）や充填ホース（例えば、フレキシブルホース）を鋼管内に挿入し、コンクリートを鋼管底部から順次上方に向けて打ち上げてゆくことで鋼管内部にコンクリートを充填する工法である。また、圧入工法は、ＣＦＴ柱を構築する鋼管の低部に圧入口を形成しておき、コンクリートポンプを使用して圧入口から圧入したコンクリートを上方に向けて打ち上げる工法である。

また、ＣＦＴ柱と鉄骨梁の接合部において、梁の応力を鋼管柱に伝達するために、鋼管柱における梁フランジ位置にダイアフラムと呼ばれる水平の補強材が設置される。ダイアフラムには、鋼管内部にプレートを溶接する内ダイアフラム、鋼管を切断してプレートを挟んで再度溶接する通しダイアフラム、鋼管の外側にプレートを溶接する外ダイアフラムの３種類があるが、ＣＦＴ柱・梁接合部に内ダイアフラム又は通しダイアフラムを適用する場合には、コンクリートを充填する充填管や充填ホース等を挿入するための開口部（打設孔）をダイアフラムに形成しておき、この打設孔に充填管等を挿入した状態で鋼管内へのコンクリートの充填が行われる。なお、ＣＦＴ柱の構築においては、鋼管内にコンクリートを密実かつ隙間なく充填し、鋼管とコンクリートの一体化を図る必要があり、特にダイアフラムの下面に隙間なく密実にコンクリートを充填することが重要とされている。

特開２００５−２００８４９号公報特開２００６−１６８０５号公報

通常、ＣＦＴ柱・梁接合部におけるダイアフラムの中央部には充填孔（打設孔）が形成されており、この充填孔を通じて鋼管内にコンクリートが充填されるようになっている。また、ＣＦＴ柱・梁接合部のダイアフラムには、上記充填孔とは別に空気抜き孔が設けられており、ダイアフラムの下方からコンクリートが打ち上げられてくる際に空気抜き孔から空気を逃がすことで、ダイアフラムの下面に空気が溜まることを抑制し、ダイアフラムの下面にコンクリートを密実に充填することが図られている。また、空気抜き孔は、ダイアフラムの隅部（例えば、四隅）に配置されることが多い。

しかしながら、従来のＣＦＴ柱・梁接合部においては、ダイアフラムの空気抜き孔から空気を逃がす前に、ダイアフラムの充填孔を通じて下方から吹き上ったコンクリートが空気抜き孔に向かって流れ出し、空気抜き孔を上方から塞いでしまう虞があった。これに起因して、ダイアフラムの空気抜き孔から空気を十分に逃がすことができず、ダイアフラム
の下面にコンクリートを密実に充填することが難しくなる虞があった。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＣＦＴ柱にコンクリートを充填する際に、ＣＦＴ柱・梁接合部におけるダイアフラムの下面にコンクリートを密実に充填するための技術を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、ＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法であって、前記ＣＦＴ柱が梁と接合するＣＦＴ柱・梁接合部におけるダイアフラムにコンクリートの充填孔と、空気抜き孔を形成しておき、前記充填孔の縁部に前記ダイアフラムの上面から立設する筒状の立上げ部を予め形成した状態で、前記ダイアフラムの下方からコンクリートを充填することを特徴とする。

ここで、前記ダイアフラムの中央部に前記充填孔が配置され、前記ダイアフラムの隅部に一又は複数の前記空気抜き孔が配置されていてもよい。

本発明によれば、ＣＦＴ柱にコンクリートを充填する際に、ＣＦＴ柱・梁接合部におけるダイアフラムの下面にコンクリートを密実に充填するための技術を提供できる。

図１は、実施形態１に係るＣＦＴ構造の概略構成を示す図である。図２は、ＣＦＴ柱・梁接合部における上ダイアフラム及び下ダイアフラムの平面図である。図３は、上ダイアフラム及び下ダイアフラムにおける充填孔の近傍の断面図を示す図である。図４は、コンクリート充填管を説明する図である。図５は、ＣＦＴ柱の鋼管内にコンクリート充填管を挿入した状態を示す図である。図６は、下柱部の途中までコンクリートを充填した状態を示す図である。図７は、ＣＦＴ柱における下柱部へのコンクリートの充填が完了した状態を示す図である。図８は、下柱部に対するコンクリートの充填が完了した時点における下ダイアフラムの上面を示す図である。図９は、下柱部に対するコンクリートの充填が完了した時点における下ダイアフラムの空気抜き孔からのコンクリートの吹き出し状態を示す図である。図１０は、ＣＦＴ柱・梁接合部に対してコンクリートを充填している状況を示す図である。図１１は、ＣＦＴ柱・梁接合部へのコンクリートの充填が完了した状態を示す図である。図１２は、ＣＦＴ柱・梁接合部に対するコンクリートの充填が完了した時点における上ダイアフラムの上面を示す図である。図１３は、ＣＦＴ柱・梁接合部に対するコンクリートの充填が完了した時点における上ダイアフラムの空気抜き孔からのコンクリートの吹き出し状態を示す図である。図１４は、上柱部に対してコンクリートを充填している状況を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係るＣＦＴ構造１の概略構成を示す図である。ＣＦＴ構造１は、ＣＦＴ柱１０及び鉄骨梁２０等を有する。

ＣＦＴ柱１０は、角形や円形断面を有する鋼管１１内にコンクリート１２を充填したコンクリート充填鋼管である。ＣＦＴ柱１０において、ＣＦＴ柱１０及び鉄骨梁２０が接合されるＣＦＴ柱・梁接合部３０よりも上側の領域を上柱部４０と呼び、ＣＦＴ柱・梁接合部３０よりも下側の領域を下柱部５０と呼ぶ。

鉄骨梁２０は、例えば、Ｈ形鋼によって形成されており、上フランジ２１、下フランジ２２、ウェブ２３を有している。ＣＦＴ柱１０におけるＣＦＴ柱・梁接合部３０には上下一対のダイアフラムである上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２が設けられている。上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２は、平面視において矩形の鋼板で形成されている。そして、上ダイアフラム３１が鉄骨梁２０の上フランジ２１と連続し、下ダイアフラム３２が鉄骨梁２０の下フランジ２２と連続するように、上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２が互いに対向した状態で水平に配置されている。上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２は、例えば通しダイアフラム形式の補強材であって、ＣＦＴ柱１０の横断面を水平に貫通している。但し、上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２は、内ダイアフラム形式の補強材であってもよい。なお、上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２の板厚は、それぞれ上フランジ２１及び下フランジ２２の板厚より大きなサイズ（例えば、２サイズアップ）に設計されている。

図２は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０における上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２の平面図である。上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２には、コンクリートの充填孔３３、空気抜き孔３４等が各ダイアフラム３１，３２を貫通するように開口している。また、図３は、上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２における充填孔３３の近傍の断面図を示す図である。図２及び図３に示すように、上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２における充填孔３３の縁部には、各ダイアフラム３１，３２の上面３１ａ，３２ａから立設する筒状の立上げ部３５が設けられている。本実施形態において、各ダイアフラム３１，３２に開口する充填孔３３及び空気抜き孔３４は円形断面を有しており、充填孔３３の縁部に沿って立ち上がる立上げ部３５は円筒形状を有する鋼板である。なお、符号３１ｂ，３２ｂは、各ダイアフラム３１，３２の下面である。

充填孔３３及び空気抜き孔３４の直径は特に限定されない。また、図２及び図３に示すように、各ダイアフラム３１，３２において、充填孔３３が中央部に配置されている。また、空気抜き孔３４は、各ダイアフラム３１，３２の四隅に配置されている。但し、空気抜き孔３４の位置、個数等は適宜変更することができる。

各ダイアフラム３１，３２に開口する充填孔３３は、ＣＦＴ柱１０にコンクリートを打設する際、各ダイアフラム３１，３２の下方から打ち上げられるコンクリートを、各ダイアフラム３１，３２の上方領域に導くための貫通孔である。また、各ダイアフラム３１，３２に開口する空気抜き孔３４は、各ダイアフラム３１，３２の下方からコンクリートが打ち上げられてくる際に、コンクリートの上方に伴い鋼管１１内を上昇してくる空気を逃がすための小孔である。ＣＦＴ柱１０へのコンクリート充填時に、鋼管１１内の空気を空気抜き孔３４によって逃がすことで、各ダイアフラム３１，３２の下面３１ｂ，３２ｂに空気が溜まることを抑制する。また、各ダイアフラム３１，３２において充填孔３３の縁部に設けられる立上げ部３５は、各ダイアフラム３１，３２の下方からコンクリートを充填する際に、充填孔３３を通じたコンクリートの吹き出しを遅延させるための部材である。

以下、本実施形態に係るＣＦＴ柱１０におけるコンクリートの充填工法を説明する。図４は、ＣＦＴ柱１０における鋼管１１内にコンクリートを充填するための円筒形状を有する鋼製管であるコンクリート充填管８０を示す図である。コンクリート充填管８０の基端部８１側には、コンクリートポンプ車（図示せず）から延びる圧送ホース（又は、圧送管）８２が接続されている。符号８３は、コンクリート充填管８０の先端部である。先端部８３には、コンクリートを吐出するための吐出口が開口している。

図５は、ＣＦＴ柱１０の鋼管内にコンクリート充填管８０を挿入した状態を示す図である。ＣＦＴ柱１０における下柱部５０の底部近傍までコンクリート充填管８０の先端部８３を挿入した状態で、コンクリートポンプ車（図示せず）からコンクリート１２を圧送ホース（又は、圧送管）８２を通じてコンクリート充填管８０に圧送し、コンクリート充填管８０の先端部８３からコンクリート１２を吐出させることで、下柱部５０の底部からコンクリート１２を充填してゆく。コンクリート充填管８０から圧送するコンクリート１２としては、例えば高流動コンクリートを好適に用いることができる。また、ＣＦＴ柱１０に対するコンクリート１２の充填は、コンクリート充填管８０の先端部８３を既に充填したコンクリート１２内に挿入した状態で、段階的にコンクリート充填管８０の先端部８３を上方に引き上げながら行われる。図６は、下柱部５０の途中までコンクリート１２を充填した状態を示す図である。

図７は、ＣＦＴ柱１０における下柱部５０へのコンクリート１２の充填が完了した状態を示す図である。図８は、下柱部５０に対するコンクリート１２の充填が完了した時点における下ダイアフラム３２の上面３２ａを示す図である。また、図９は、下柱部５０に対するコンクリート１２の充填が完了した時点における下ダイアフラム３２の空気抜き孔３４からのコンクリート１２の吹き出し状態を示す図である。下柱部５０に対するコンクリート１２の充填量が増加するに伴い、コンクリート１２の天端（上端）高さが徐々に上昇する。なお、下柱部５０の鋼管１１内に溜まっていた空気は、下柱部５０に打設されたコンクリート１２によって上方に押し上げられていく。そして、コンクリート１２の天端が下ダイアフラム３２の下面３２ｂに到達し、下ダイアフラム３２の空気抜き孔３４からコンクリート１２が吹き出す過程で、下柱部５０に溜まっていた空気も空気抜き孔３４を通じて上方のＣＦＴ柱・梁接合部３０に逃がされる。

本実施形態においては、下ダイアフラム３２に開口する充填孔３３の縁部に立上げ部３５が設けられているため、充填孔３３の縁部に到達したコンクリート１２は立上げ部３５の上端３５ａを乗り越えるまでは、下ダイアフラム３２の上面３２ａに溢れ広がることがない。つまり、下ダイアフラム３２における充填孔３３の縁部に形成された立上げ部３５によって、充填孔３３を通じたコンクリート１２の吹き出しを遅延させることができる。

本実施形態によれば、下ダイアフラム３２における充填孔３３を通じたコンクリート１２の吹き出しを立上げ部３５によって遅延させている間に、下ダイアフラム３２の下方の空気を空気抜き孔３４を通じて上方に逃がしつつ、空気抜き孔３４からコンクリート１２を溢れ出させることができる。これによれば、下ダイアフラム３２の空気抜き孔３４から空気を抜く前に（コンクリート１２が溢れ出す前に）、充填孔３３を通じてコンクリート１２が下ダイアフラム３２の上面３２ａに溢れてしまうことで空気抜き孔３４が上方からコンクリート１２によって塞がれてしまうことを抑制できる。その結果、下ダイアフラム３２の空気抜き孔３４から下柱部５０内の空気を十分に逃がすことができ、下ダイアフラム３２の下面３２ｂにコンクリート１２を隙間なく密実に充填することができる。

下柱部５０へのコンクリート１２の充填完了後は、上方へ向けて順次コンクリート１２を打ち上げてゆく。図１０は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０に対してコンクリート１２を充填
している状況を示す図である。そして、コンクリート１２の天端が上ダイアフラム３１の下面３１ｂに到達し、上ダイアフラム３１の空気抜き孔３４からコンクリート１２が吹き出す過程で、ＣＦＴ柱・梁接合部３０に溜まっていた空気も空気抜き孔３４を通じて上方の上柱部４０に逃がされる。

図１１は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０へのコンクリート１２の充填が完了した状態を示す図である。図１２は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０に対するコンクリート１２の充填が完了した時点における上ダイアフラム３１の上面３１ａを示す図である。また、図１３は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０に対するコンクリート１２の充填が完了した時点における上ダイアフラム３１の空気抜き孔３４からのコンクリート１２の吹き出し状態を示す図である。

本実施形態においては、下ダイアフラム３２と同様、上ダイアフラム３１に開口する充填孔３３の縁部に立上げ部３５が設けられているため、充填孔３３の縁部に到達したコンクリート１２は立上げ部３５の上端３５ａを乗り越えるまでは、上ダイアフラム３１の上面３１ａに溢れ広がることがない。つまり、上ダイアフラム３１における充填孔３３の縁部に形成された立上げ部３５によって、充填孔３３を通じたコンクリート１２の吹き出しを遅延させることができる。そして、上ダイアフラム３１における充填孔３３を通じたコンクリート１２の吹き出しを立上げ部３５によって遅延させている間に、上ダイアフラム３１の下方の空気を空気抜き孔３４を通じて上方に逃がしつつ、空気抜き孔３４からコンクリート１２を溢れ出させることができる。これによれば、上ダイアフラム３１の空気抜き孔３４から空気を抜く前に（コンクリート１２が溢れ出す前に）、充填孔３３を通じてコンクリート１２が上ダイアフラム３１の上面３１ａに溢れてしまうことで空気抜き孔３４が上方からコンクリート１２によって塞がれてしまうことを抑制できる。その結果、上ダイアフラム３１の空気抜き孔３４からＣＦＴ柱・梁接合部３０内の空気を十分に逃がすことができ、上ダイアフラム３１の下面３１ｂにコンクリート１２を隙間なく密実に充填することができる。

ＣＦＴ柱・梁接合部３０へのコンクリート１２の充填完了後は、図１４に示すように上柱部４０に対するコンクリート１２の充填が行われる。そして、上柱部４０に対するコンクリート１２の充填が完了すると図１に示したＣＦＴ構造１を構築することができる。

また、本実施形態に係るコンクリートの充填工法は、ＣＦＴ柱１０の下端側からコンクリートを圧入する圧入工法に適用することができる。この場合、下柱部５０における鋼管１１の下端側の側面部にコンクリートを圧入する圧入孔を形成し、この圧入孔にコンクリート圧送管を接続する。そして、コンクリート圧送管に対してコンクリートポンプ車（図示せず）からコンクリートを圧送することで、ＣＦＴ柱１０にコンクリートを充填することができる。

１・・・ＣＦＴ構造
１０・・・ＣＦＴ柱
２０・・・鉄骨梁
３０・・・ＣＦＴ柱・梁接合部
３１・・・上ダイアフラム
３２・・・下ダイアフラム
３３・・・充填孔
３４・・・空気抜き孔
３５・・・立上げ部
４０・・・上柱部
５０・・・下柱部
６０・・・免震層
８０・・・コンクリート充填管

Claims

ＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法であって、
前記ＣＦＴ柱が梁と接合するＣＦＴ柱・梁接合部におけるダイアフラムにコンクリートの充填孔と、空気抜き孔を形成しておき、
前記充填孔の縁部に前記ダイアフラムの上面から立設する筒状の立上げ部を予め形成した状態で、前記ダイアフラムの下方からコンクリートを充填する、
ＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法。
前記ダイアフラムの中央部に前記充填孔が配置され、前記ダイアフラムの隅部に一又は複数の前記空気抜き孔が配置されている、
請求項１に記載のＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法。