JP3168837B2 - コンクリート充填柱 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土木、建築分野で使用
される鋼管にコンクリートを充填したコンクリート充填
柱に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】鋼管にコンクリートを充填したコンクリ
ート充填柱に梁を接合する方法としては、従来特開平２
−８０７２９号公報に開示されたものがある（従来技術
１）。

【０００３】この接合方法は、図３に示すように、鋼管
の柱梁仕口部である上鋼管柱２１と下鋼管柱２２との間
に、内面突起２３付き鋼管２４を溶接接合させ、この内
面突起２３付き鋼管２４の外面に梁２５を溶接により突
合固定することにより、鋼管２５とコンクリート２６と
の付着を確保し、かつコンクリート２６の充填を容易に
するというものである。

【０００４】また、他の方法としては、図４（ａ）に示
すように、梁鉄骨のフランジ３１が接合される部分の鋼
管３２の内壁に裏当金材を用いて穴あき内ダイアフラム
３３を水平に溶接し、内ダイアフラム３３の中央には、
コンクリートの充填用開口３４を設けたものがある（従
来技術２）。なお、図４中符号３５は、溶接ビードであ
る。この方法は、図４（ｂ）に示すように、内ダイアフ
ラムを３６および３７と２分割にしたものや、図４
（ｃ）に示すように、内ダイアフラムを３８、３９、４
０および４１と４分割にしたものもある。

【０００５】さらに他の方法として、特開平４−３２３
４４９号公報に開示された方法があある。この方法は、
図５に示すように、補強プレート５１を鋼管５２の内壁
に固着する方法が考えられている（従来技術３）。この
補強プレート５１は、中央にコンクリート５３との充填
用開口５４を設けるとともに、補強プレート５１の外周
部に下向きの突縁部５５を設けて、突縁部５５の内側面
を充填用開口５４に向 かって、上がり傾斜に成形してあ
る。この上がり傾斜の為に、鋼管５２内壁に近接した部
分のコンクリート中を上昇していく気泡は、補強プレー
ト５１の位置に到達した時、突縁部５５の上がり傾斜の
内側面に案内されて、充填用開口５４を通って補強プレ
ート５１の上面側に上昇移動する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術１においては、内面突起付き鋼管という特殊な
鋼管を必要とすることと、柱梁仕口部分以外で使用する
鋼管と該内面突起付き鋼管とを完全溶け込み溶接により
溶接接合する必要があり、柱材としての製作効率を阻害
している。

【０００７】従来技術２の内ダイアフラム方式では、コ
ンクリートの打設時の作業性と充填性を改善する為に
は、内ダイアフラムの充填用開口を大きくすれば良いの
であるが充填用開口を大きくすればする程、内ダイアフ
ラム自体の耐力が低下することになる。そのため、充填
用開口は、ある一定限度を超えて大きくすることができ
ず、コンクリートの打設時の作業性や充填性の向上にも
おのずから限度がある。

【０００８】また、コンクリートの打設時にコンクリー
ト中に気泡が巻き込まれてしまうことは、打設用機械器
具や作業工程の改良工夫によってもなかなか回避できな
いことである。この気泡が残留したままの状態で、コン
クリートが硬化すると、空隙部が発生してコンクリート
の硬化体が不連続となるため、充填形鋼管コンクリート
として、設計通りの耐力が得られないことになる。特
に、ダイアフラム直下部分に空隙が生じやすく、この部
分に空隙が生じると、鋼管から充填コンクリートへの力
の伝達が成されない事となってしまう。

【０００９】気泡除去のためにバイブレーターで振動を
付与することも行われているが、内ダイアフラム方式で
は、振動の作用を受けてコンクリート中を上昇していく
気泡の内、鋼管内壁に近接したコンクリート部分を移動
する気泡が、ダイア フラムの外周部下面によって上昇を
遮られ、鋼管内壁とダイアフラムの会合箇所に集積して
しまうことになる。この会合箇所に残留した気泡は、コ
ンクリートの硬化体に空隙部を発生させ、充填鋼管コン
クリート柱としての耐力を低下させる。

【００１０】従来技術３では、補強プレートとして特殊
な形状の鋼材を必要とするという問題がある。

【００１１】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、特殊な鋼管や
鋼材を必要とせず、かつ柱梁支口部に気泡が残留しない
コンクリート充填柱を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決する手段】この発明に係るコンクリート充
填柱は、 シーム溶接部分を一箇所有する円形鋼管柱に
コンクリートを充填したコンクリート充填柱において、
コンクリート充填柱の柱梁仕口部に対応する鋼管の内周
面に、円周方向に沿って、切り欠き部を１箇所設けたリ
ング状のコンクリートずれ止め材を溶接接合したことを
特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明コンクリート充填柱は、シーム溶接部分
を一箇所有する円形鋼管柱にコンクリートを充填したコ
ンクリート充填柱において、コンクリート充填柱の柱梁
仕口部に対応する鋼管の内周面に、円周方向に沿って、
切り欠き部を１箇所設けたリング状のコンクリートずれ
止め材をも固定することにより、鋼管内に充填したコン
クリートと鋼管面との一体化を実現している。

【００１４】本発明の鋼管柱の製造方法によれば、内面
突起付き鋼管という特殊な鋼管を使用する必要が無くな
ると共に、柱梁仕口部以外で使用する鋼管と、柱梁仕口
部に使用する内面突起付き鋼管との完全溶け込み溶接も
行う必要が無くなり、コンク リート充填用鋼管の柱材と
しての製作能率が大きく向上する。

【００１５】また、ずれ止め材の隅肉溶接部分が、上が
り勾配をもっている場合には、ダイアフラム下面に気泡
が集積されることもない。ここで、ずれ止め材の板厚を
鋼管の肉厚の０．５〜２．０倍とし、隅肉溶接の脚長を
ずれ止めの板厚と同程度にしておけば、ずれ止めの下面
は、全て隅肉溶接部となり、４５度程度の傾斜面とな
る。

【００１６】このとき、従来法によるずれ止め材と同様
な最終形状が期待できる。すなわち、鋼管内壁に近接し
たコンクリート部分を移動する気泡は、ずれ止め材に達
した後に、ずれ止め材下面の傾斜面にガイドされて柱の
中央部分に移動し、ずれ止め材内周に達した後に、上方
へ抜けていくことができる。

【００１７】また、ずれ止め材の板厚を柱鋼管の肉厚の
０．５〜２．０倍にしておけば、上下に成形した隅肉溶
接の脚長の和は、鋼管の肉厚の１〜４倍となる。よっ
て、脚長部分で伝える事のできる保有剪断耐力は、鋼管
の単位幅当たりでは、Ｑ＝２／（３）1/2 ＊（溶接脚
長)＊（降伏応力度）であり、ずれ止め材の板厚が鋼管
肉厚の０．５倍の場合でも、取りつく上下の梁フランジ
面の内側に１枚づつずれ止め材を成形すれば、鋼管の保
有軸耐力までの力を伝えることができる。

【００１８】一方、ずれ止め材の最大板厚は、仕口部に
１枚だけずれ止め材を成形する場合である。この場合に
は、前述したのと同じ考え方をすれば、ずれ止め材の板
厚は、鋼管の肉厚と同厚であることが必要になる。さら
に、隅肉溶接の有効部分として、コンクリートの支圧を
直接受ける下側部分のみを有効こ考えれば、ずれ止め材
の板厚を鋼管の肉厚の２倍とし、ずれ止め材の板厚と同
じ長さの脚長をもつ隅肉溶接を行うことで、ずれ止め材
の板厚が最大の場合となる。

【００１９】以上により、コンクリートずれ止め材の板
厚は、鋼管の肉厚の０．５〜２．０倍でかつずれ止め材
の板厚と同程度の脚長をもつ隅肉溶接で、ずれ止め材が
鋼管 に固着されていることが合理的範囲となる。

【００２０】さらに、従来技術の様な特殊な形状の鋼材
を使用する必要もなくなり、大幅なコストダウンが可能
である。

【００２１】

【実施例】この発明の実施例のコンクリート充填柱を図
１および図２により説明する。

【００２２】図１は、本発明によるコンクリート充填柱
の縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。

【００２３】このコンクリート充填柱は、シーム溶接部
分を一箇所有す鋼管１の、Ｈ形鋼の梁１１を接合する部
分の内面に、切り欠き部を一箇所有すリング状（略Ｃ字
状）のコンクリートずれ止め材２を隅肉溶接で溶接接合
している。図１で符号３が隅肉溶接部である。そして、
鋼管１の内部にコンクリート４を充填している。

【００２４】図１および図２において、仮に、ずれ止め
材を切り欠き部が無い完全な環状と仮定した場合、応力
の伝達は最もスムーズである。しかしながら、柱鋼管が
鋼板を曲げて、一箇所をシーム溶接することにより製作
されているから、該シーム溶接部分の溶接余盛を切削し
て、平滑に仕上げてから、切り欠が無い環状のずれ止め
材を柱鋼管内に挿入する必要がある。

【００２５】また、柱鋼管の内周とずれ止め材とのクリ
アランスは、隅肉溶接では一般に2mm以下にすることが
望ましい。よって、この様に切り欠が無い環状のずれ止
め材の場合には、柱鋼管の形状のバラツキが小さい事が
必要である。

【００２６】図１および図２において、鋼管１がシーム
溶接部分を一箇所有すこと、および、ずれ止め材２の外
周が柱材の鋼管１の内周に沿った形状で、一箇所に切れ
目５が入っている切り欠きリング（略Ｃ字状）であるこ
とが特徴である。ここで、こ のずれ止め材２は、鋼管柱
１の柱梁パネル部分に、鋼管１の内周面に全周隅肉溶接
により、固着される。

【００２７】すなわち、ずれ止め材２に一箇所だけ切れ
目５が入っているため、柱鋼管１の一箇所のシーム溶接
部部分に、ずれ止め材２の該切れ目を一致させることに
より、シーム溶接部分の余盛を切削する必要が無い。さ
らに、ずれ止め材２を柱鋼管１に挿入する際に、この切
れ目５の部分を縮ませておいてから挿入すれば、鋼管１
の内周とずれ止め材２間に大きなクリアランスが生じる
ので、ずれ止め材２を容易に鋼管１内に挿入させること
ができる。

【００２８】さらに、ずれ止め材２を所定の位置まで挿
入した後に、この縮ませておいた切れ目５の部分を元に
戻す事によって、ずれ止め材２と鋼管１の内周面間の裏
隙量を抑える事ができる。

【００２９】図１および図２のコンクリート充填柱で
は、ずれ止め材２の板厚を鋼管１内壁の０．５〜２．０
倍とし、ずれ止め材２と柱鋼管１との隅肉溶接の脚長を
ずれ止め材の板厚と同程度にしているが、この場合に
は、従来の内ダイアフラム方式で問題であったダイアフ
ラム下面のコンクリート部分に生じる空隙が生じないの
で、ずれ止め材２の下面にコンクリート４を充填し得
る。ここで、ずれ止め材２の板厚と隅肉溶接の脚長は、
ずれ止め材２下面のコンクリート４部分に空隙が生じな
い範囲であれば、任意で良い。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、以上の様に、シーム溶接部分
を一箇所有す鋼管の内周の柱梁仕口パネル部分に、コン
クリート充填鋼管柱として必要な、切り欠き部を一箇所
設けたずれ止め材を隅肉溶接により固着したので、柱鋼
管を切断する事無く、溶接手間も最小限に抑えてコンク
リートとの一体化を成し得るコンクリート充填用の柱材
を供給し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンクリート充填用柱材の縦断面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】従来法１によるコンクリート充填用柱材の縦断
面図である。

【図４】従来法２によるずれ止め材の平面形状を示す横
断面図であり、（ａ）はずれ止め材が穴あきダイアフラ
ムの場合、（ｂ）はずれ止め材が２ピースの穴あきダイ
アフラムの場合、（ｃ）はずれ止め材が４ピースの場合
である。

【図５】従来法３による柱梁接合部の構造を示す縦断面
図である。

【符号の説明】 １ 鋼管 ２ ずれ止め材 ３ 隅肉溶接部 ４ コンクリート ５ 切り欠き部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 晴仁 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 沢村 一巳 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 藤原 吉幸 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−323449（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−210322（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−139518（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04B 1/30 E04B 1/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シーム溶接部分を一箇所有する円形鋼管
   柱にコンクリートを充填したコンクリート充填柱におい
   て、コンクリート充填柱の柱梁仕口部に対応する鋼管の
   内周面に、円周方向に沿って、切り欠き部を１箇所設け
   たリング状のコンクリートずれ止め材を溶接接合したこ
   とを特徴とするコンクリート充填柱