JP3159799B2 - プレストレスト鋼管コンクリート構造の骨組構法 - Google Patents

プレストレスト鋼管コンクリート構造の骨組構法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、鋼管柱圧縮力を導入
したプレストレスト鋼管コンクリート構造の骨組構法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄骨からなる鋼構造の骨組は、コンクリ
ート構造に比較して、剛性及び振動減衰性が低く、振動
障害を起し易いとともに、火災にも弱いという欠点があ
る。そこで、このような欠点を補うために、鉄骨とコン
クリートを組み合わせた合成構造(SC造)が用いられ
ている。
【0003】従来このような合成構造の骨組を構築する
方法としては、まず鉄骨を組み、更に、コンクリート打
設用の仮枠組及び鉄筋配筋をした後、コンクリートを打
設する方法がとられている。
【0004】また、柱と梁からなる鉄骨構造としては、
一般に、予め柱の側面にブラケットを溶接しておき、こ
のブラケットと梁を接合プレートを介してボルトで接合
するか、或は、ブラケットの先端に溶接したエンドプレ
ートと梁端部のエンドプレートとを同様にボルトで接合
することが行なわれている。
【0005】また、柱の下端は、その下端に予め水平な
エンドプレートを溶接しておいて、そのエンドプレート
をボルトで複数本のアンカーボルトへ固定するようにし
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】 .上記のように、従来のSC造においては、鉄骨組み
の他に仮枠組からコンクリートの施工を現場で行なって
いるため施工工数が非常に多く、手間がかかる上に工期
が長くなるとともに、コストも高くなるという欠点があ
った。
【0007】また、鉄骨組に関しても、全ての溶接が工
場で行なわれるため、溶接精度が向上する、現場作業が
ボルト接合のみであるため施工が容易で施工期間を短く
出来る、といった利点がある半面、次のような欠点があ
った。
【0008】.工場で溶接するにしても、柱が鋼管の
場合、閉鎖断面のため難しい溶接を要求されるととも
に、断面強度を上げるためダイヤフラムを用いると、そ
のための加工や取付け為に非常な手間がかかり、生産性
が低い。
【0009】.ブラケットと梁を接合するためのボル
トの本数が多くなり、作業効率が悪い。
【0010】.柱の下端も、同様に多くのボルトでア
ンカーボルトに固定するので作業性が悪く、且つ、アン
カーボルトの本数も多くなる。
【0011】.柱の側面にブラケットが突出するの
で、運送効率が悪くなる。
【0012】.上記ブラケットの端部にエンドプレー
トを溶接したものでは、接合強度を増すため、エンドプ
レートをブラケットの上下方向に突出させて、ボルト本
数を増加させる必要がある場合があり、この突出部のた
めに床の敷き込みの邪魔になるとともに、耐火被覆の納
まりが悪くなる。
【0013】.特に柱は、特定の構造体実現のための
一品設計・一品生産となり、生産性が低い。
【0014】この発明は、このような従来の欠点を解消
して、工場及び現場での溶接が不要で、かつ、柱の側面
にブラケットのようなものが突出することがないので運
送効率に優れ、更には、現場でのコンクリート打設のた
めの施工工数を少なくしたプレストレスト鋼管コンクリ
ート構造の骨組構法を提供することを目的とするもので
ある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、鋼管柱の上端にダイヤフラムを設け
て、梁端部のエンドプレートを、そのダイヤフラム上面
に設けた溝へ係合させ、更にそのエンドプレートの上端
に別のダイヤフラムを載せて、そのダイヤフラム下面の
溝にエンドプレート上端を係合させ、基礎側に連結され
且つ鋼管柱及び上記エンドプレートを貫通する鋼棒へ、
前記上部側のダイヤフラム上方から螺合したナットで締
め付けて鋼管柱に圧縮力を導入した後、鋼管柱内へコン
クリートを圧送して充填することを特徴とする。
【0016】上記において、ダイヤフラムには、コンク
リートが流動する流通穴を形成することが考えられ、ま
た、鋼棒の周辺において、副数本の接合部補強鉄筋をダ
イヤフラムに挿通して配置することが考えられる。
【0017】
【作用】上記構成によれば、柱の側面にブラケットのよ
うな突出物がなく、また、鋼棒を締め付けるナットでダ
イヤフラムの固定と梁の接合を行なうので、多数のボル
トの締め付けを行なう必要がない。同じく、柱も1本の
鋼棒を連結するナットで基礎のアンカーボルトに固定さ
れるから、多数のボルトを用いてエンドプレートを固定
するものに比較して、ボルトの本数及び締め付け工数も
大幅に減少する。また、コンクリートは、鋼管内へ圧送
して打設されるので、型枠が不要で現場施工が大幅に削
減される。
【0018】
【実施例】図において、(1)は、丸形鋼管からなる鋼
管柱であって、1階の鋼管柱(1)には、その下端の側
面部にコンクリート(3)を圧送するための注入口
(2)が形成されている。
【0019】(5)は、基礎上に設置される柱定着用の
ダイヤフラム、(6)は、梁を固定するための下部ダイ
ヤフラム、(7)は同じく上部ダイヤフラムを示してい
る。柱定着用ダイヤフラム(5)の上面には、その柱
(1)の断面にほぼ適合する円形の溝(8)が形成され
ている。他方、梁固定用の上部及び下部のダイヤフラム
(6)(7)には、その下面又は上面において、同様に
柱(1)の断面にほぼ適合する溝(9)(9)が形成さ
れ、他方の面にはそれよりも幅の大きい溝(10)(10)
が形成されている。(12)は、鋼管柱(1)内に挿通さ
れる異径鋼棒からなる鋼棒であり、この鋼棒(12)の上
下両端及び途中には雄螺子(13)(14)が一体に形成さ
れている。各ダイヤフラム(5)(6)(7)には、夫
々その中央部に、前記鋼棒(12)が通る大きさの貫通穴
(15)(15)…が形成されている。(16)は、上記鋼棒
(12)の周囲に配置される4本の接合部補強用鉄筋で、
これらの鉄筋(16)に対応して、ダイヤフラム(5)
(6)(7)には、4個の挿通穴(17)が形成されてい
る。更に、挿通穴(17)に対して交互となるようにし
て、やや大径の4個のコンクリート流動穴(18)(18)
…が形成さている。
【0020】梁(19)は、H形鋼からなるもので、その
端面には、外周面が前記鋼管柱(1)の断面と同じ曲率
となるように屈曲させたエンドプレート(23)が溶接し
て固着されている。このエンドプレート(23)は、例え
ば、短尺の鋼管を縦割りして形成される。(24)は、エ
ンドプレート(23)より外方に突出させたスタッド材で
ある。
【0021】次に、上記鋼管柱(1)及び梁(17)を用
いた骨組の構造を、その施工順に従って説明する。
【0022】まず、図1で示すように、現場打ちされる
コンクリート基礎(26)には、前記鋼棒(12)と同じ鋼
棒からなる2本のアンカーボルト(27)及び6本の補強
用アンカー鉄筋(25)(25)…を、その基礎(26)上方
に突出するようにして埋設しておく。このとき、アンカ
ー鉄筋(25)は、鋼管柱(1)の下端の接合部を補強で
きる長さ範囲に亙って、アンカーボルト(27)よりも長
く上方に突出させてある。アンカー鉄筋(25)は、ダイ
ヤフラム(5)の上下両側でナット(28)を締め付け
て、そのダイヤフラム(5)と一体化させる。アンカー
ボルト(27)及び補強用アンカー鉄筋(25)の下端に
は、定着プレート(28)を外嵌して、その下側に固定ナ
ット(29)を螺合してある。更に、6本の鉄筋(25)全
体にスパイラル筋(20)を巻き付けておく。
【0023】次に、アンカーボルト(27)及び補強用ア
ンカー鉄筋(25)の上端には、前記柱定着用のダイヤフ
ラム(5)を、その貫通穴(15)へアンカーボルト(2
7)及び補強用アンカー鉄筋(25)上端を挿通させて取
付けて、このダイヤフラム(5)を基礎(26)上に設置
する。そして、アンカーボルト(27)上端の雄螺子(3
0)に、カプラー兼用のナット(31)を螺合させて、こ
のダイヤフラム(5)を締付け固定する。他方、アンカ
ー鉄筋(25)には、ダイヤフラム(5)の上下両側でナ
ット(36)を締め付けて、そのダイヤフラム(5)と一
体化させる。ダイヤフラム(5)の下側のナット(36)
は、基礎(26)上に、施工した高強度無収縮性の天端モ
ルタル(38)で被覆されている。更に、そのカプラーナ
ット(31)へ、前記鋼管柱(1)へ挿通する鋼棒(12)
の下端をねじ込んで、上方に立設させる。この状態で、
鋼管柱(1)を、上方から鋼棒(12)及びアンカー鉄筋
(25)を被覆するようにして設置するとともに、その下
端を、基礎(26)上のダイヤフラム(5)上面の溝
(8)へ係合させて設置する。
【0024】上記のようにして、鋼管柱(1)を取付け
た後、図1のように、その上端に、梁(19)固定用の下
部ダイヤフラム(6)を、その下面の溝(9)へ、柱
(1)上端を係合させて設置し、その鋼棒(12)に螺合
させたナット(32)によって上方から締付けて固定す
る。
【0025】次に、梁(19)を吊り込んで、そのエンド
プレート(23)の下端を、この鋼管柱(1)上端のダイ
ヤフラム(6)における、上面の溝(10)へ係合させて
設置する。このとき、エンドプレート(23)が係合され
ていない溝(10)の残余部分にも、同じように屈曲した
支え板(33)を、その下端を溝(10)へ係合して設置す
る。同時に、接合部補強用鉄筋(16)を、そのダイヤフ
ラム(6)の挿通穴(15)へ上方から挿入し、その鉄筋
(16)へ螺合したナット(37)で仮止めする。しかる
後、その上に、上部ダイヤフラム(7)を、その下面の
溝(10)へそれらエンドプレート(23)及び支え板(3
3)の上端を係合させて設置し、その上から、鋼棒(1
2)へ螺合したナット(34)で締付けて固定する。この
とき、上部ダイヤフラム(7)の挿通穴(17)へ補強用
鉄筋(16)を挿通して上方へ突出させるとともに、ダイ
ヤフラム(7)下面側において鉄筋に螺合したナット
(37)で仮止めする。
【0026】しかる後、上部階がある場合には、更に、
別の鋼棒(12)を、カプラーナット(35)を用いて連結
して、その上部階の柱(1)を、同様に上部のダイヤフ
ラム(7)上面の溝(9)へ係合させて設置して固定し
て、更にその上端へ同様にして梁(19)を接合する(図
示せず)。
【0027】なお、図では、梁(19)が一方向にのみ接
合されることから、そのエンドプレート(23)のない他
の部分に支え板(33)を設けたが、梁(17)が二本以上
であって、複数方向に突出する場合には、必ずしも、そ
の支え板(33)を設ける必要はない。
【0028】そして、上記のようにして鋼管柱(1)及
び梁(19)からなる骨組を施工した後、1階の鋼管柱
(1)下端の注入口(2)より、コンクリート(3)を
圧送して充填する。注入されたコンクリート(3)は、
ダイヤフラム(6)(7)の流通穴(18)から上部階の
鋼管柱(1)側に流動する。
【0029】図9は、この骨組構造を不整形な敷地に組
立てた場合の一例であって、このように、梁(19)は、
前記ダイヤフラム(6)(7)内の溝(10)内において
円周方向に自由に方向を変更できるから、不整形な敷地
にも容易に対応することができる。
【0030】図10は、傾斜地に建てた場合であって、
前述したように、鋼管柱(1)は、二重管を単純に所定
長さにカットした形状であり、それ故、その鋼管柱
(1)の長さを適宜変更することによって、このような
傾斜地にも容易に対応することができる。また、そのよ
うに梁(19)の高さも任意に変更できるので、スキップ
フロアや吹き抜け等の変化のある空間を比較的容易に創
り出すことができる。
【0031】
【発明の効果】この発明によれば、次のような効果が得
られる。
【0032】a.柱にブラケットを溶接する必要がなく、
鋼管柱を所定の長さにカットするだけで良いので、柱の
製造コストが大幅に低くなる。
【0033】b.その柱内に挿通した鋼棒とダイヤフラム
を用いて、梁のエンドプレートを締付け圧縮力を導入し
た状態で固定するから、その鋼棒を一個のナットで締付
けるだけで固定することができ、従来のように多数のボ
ルトを締付ける必要がなく、部品点数が減少するととも
に現場での施工工数が大幅に少なくなる。
【0034】c.この時、梁のエンドプレートはダイヤフ
ラムの溝へ係合させることから、位置決めが容易である
のみならず、水平方向に対しても十分な強度を持たせる
ことができる。
【0035】d.また、この溝の円周方向にエンドプレー
トを任意に回転させて取付けることができるから、外壁
のコーナーの角度が直角とならない不整形な敷地であっ
ても、容易に対応できる。
【0036】e.鋼管柱は、その鋼管柱に挿通され且つア
ンカーボルト側に連結された鋼棒によって締付けて固定
されるので、従来のように鋼管柱のエンドプレートをア
ンカーボルトへ固定するものと異なって、ボルトの締付
け工数も少なくなる。
【0037】f.鋼管柱にはブラケットや基礎へ固定する
ためのエンドプレート等が突出することがないから、運
送効率が良好となる。
【0038】g.前記のように、鋼管柱は単純に鋼管を所
定の長さに切断したものであるから、その切断長さを適
当に変えることによって、傾斜地に対しても容易に適応
でき、或いは、スキップフロアのような構造が簡単に構
成できる。
【0039】h.また、アンカーボルトも一本で済むこと
から、基礎の配筋すなわち基礎の施工作業が容易とな
る。
【0040】i.梁のエンドプレートが柱の断面内に納ま
り、その梁の上下或いは左右への突出物がないから、床
の敷き込みが容易で、また、耐火被覆も容易となる効果
がある。
【0041】j.鋼管柱、ダイヤフラム及び鋼棒等は、ど
の建物にもほぼ共通して使用することができ、汎用性及
び互換性のある部品として構造体を設計して工業生産す
るため、設計を含めた生産性が高くなる。
【0042】k.このために、大量生産が可能で、大幅な
コストダウンが可能となる。
【0043】l. 火災時に内部のコンクリートが長期鉛
直荷重を支持できるようにしたので、柱の耐火被覆が不
要となる。
【0044】m. 鋼構造に比べて初期剛性が高く、減衰
性が大きいので震動障害を起こし難い。
【0045】n.鉄筋コンクリート構造に比較して断面
が細く軽いので地震や基礎に有利であり、工期も短い。
【0046】o.現場コンクリートを打設する際の型枠
が不要である。
【0047】p.鋼管柱の拘束効果により、内部のコン
クリートの強度が上昇し、鉄筋コンクリート造に比較し
てコンクリートの強度を有効に使える。
【0048】q.内部のコンクリートによって鋼管柱の
局部座屈がある程度阻止されるので、鋼構造に比較して
変形能力が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す柱下端の取付構造の縦
断面図である。
【図2】同じ梁接合部の縦断面図である。
【図3】図5のE−E線で切断した縦断面図である。
【図4】図1のA−A線拡大断面図である。
【図5】図2のB−B線断面図である。
【図6】図2のC−C線断面図である。
【図7】図3のD−D線断面図である。
【図8】梁接合部の分解斜視図である。
【図9】この発明を不整形時に実施した場合の一例を示
す平面プラン図である。
【図10】同じく傾斜地に適応した場合の立面プラン図
である。
【符号の説明】
(1) 鋼管柱 (2) コンクリート注入口 (3) コンクリート (5) ダイヤフラム (6) ダイヤフラム (7) ダイヤフラム (8) 溝 (9) 溝 (10) 溝 (12) 鋼棒 (16) 接合部補強用鉄筋 (19) 梁 (23) エンドプレート

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼管柱の上端にダイヤフラムを設けて、
    梁端部のエンドプレートを、そのダイヤフラム上面に設
    けた溝へ係合させ、更にそのエンドプレートの上端に別
    のダイヤフラムを載せて、そのダイヤフラム下面の溝に
    エンドプレート上端を係合させ、基礎側に連結され且つ
    鋼管柱及び上記エンドプレートを貫通する鋼棒へ、前記
    上部側のダイヤフラム上方から螺合したナットで締め付
    けて鋼管柱に圧縮力を導入した後、鋼管柱内へコンクリ
    ートを圧送して充填することを特徴とするプレストレス
    ト鋼管コンクリート構造の骨組構法。
  2. 【請求項2】 ダイヤフラムにコンクリート流動用の流
    通穴を形成したことを特徴とするプレストレスト鋼管コ
    ンクリート構造の骨組構法。
  3. 【請求項3】 接合部補強用鉄筋を鋼棒の周辺において
    ダイヤフラムへ挿通して配置したことを特徴とする請求
    項1又は2のプレストレスト鋼管コンクリート構造の骨
    組構法。
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