JP3239776U - 接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＦＴ造において、高い充填度を維持しつつ、設計上の制約を極力抑制するための接合構造を提供する。【解決手段】内部にコンクリートＣが充填される鋼管である柱Ａに梁Ｂを接合する接合構造Ｘであって、柱Ａに介装され、柱Ａの延びる方向に所定の高さを有するダイアフラム１と、梁Ｂの端部に設けられ、ダイアフラム１に当接する当接部２と、柱Ａと梁Ｂとを締結する締結部材３と、を備え、ダイアフラム１は、柱Ａの内部に連通する第一貫通孔ｐ１を有し、当接部２は、第一貫通孔ｐ１に連通する第二貫通孔ｐ２を有し、締結部材３は、梁Ｂの延びる方向に沿って相互に連通した第一貫通孔ｐ１及び第二貫通孔ｐ２に挿通されることで、柱Ａと梁Ｂとを締結し、ダイアフラム１の内周面は、柱Ａの内周面と滑らかに連接するように配置されている。【選択図】図１

Description

本考案は、ＣＦＴ造（コンクリート充填鋼管構造）に用いられる、柱と梁を接合する接合構造に関する。

従来から、種々の建築物における、柱と梁等の骨格部分を構成する工法として、ＲＣ造やＳＲＣ造、Ｓ造といった工法が用いられてきた。
また、上記工法に加え、種々のメリットを有するＣＦＴ造も、第四の工法として用いられてきた。

ＣＦＴ造とは、鋼管内にコンクリートを充填したものを柱として用いる工法であり、鋼管に均質に隙間なくコンクリートを充填することで、大きな軸力を負担できるため、特に高層階の形成や、広い無柱空間の形成に好適に用いることができる。
この他、ＣＦＴ造は、充填されたコンクリートの硬さから、他の工法に比べ薄い鋼管が使用でき、経済的であり、鋼管がコンクリートの外周を覆っていることから、他の工法に必要な型枠・配筋工事を省くことができ、生産性の向上にも資する。

ところで、上記したＣＦＴ造を含めて、各工法は、地震等による柱の変形を防止し、柱と梁を一体化するために、ダイアフラムと呼ばれる鋼板が用いられる。
このダイアフラムは、柱への取付け方法として、通しダイアフラム、内ダイアフラム、外ダイアフラムの３種類が存在する。

通しダイアフラムは、鋼管をぶつ切りにし、ぶつ切りにした箇所の切断面同士でダイアフラムを挟持するようにして、鋼管とダイアフラムとを溶接する取付け方法である。
内ダイアフラムは、鋼管の内周面にダイアフラムを溶接する取付け方法である。
外ダイアフラムは、鋼管の外周面にダイアフラムを溶接する取付け方法である。

上記の取付け方法に関して、特許文献１には、内ダイアフラムを用いた、柱と梁の接合方法に関する発明が記載されている。

特許文献１の接合方法では、鋼管にボルト穴が形成され、内ダイアフラムに、このボルト穴と連通する雌ネジが形成されている。
また、特許文献１の接合方法では、梁の端部には、ボルト穴に連通する貫通孔が形成され、鋼管の側面に面接触するエンドプレートが設けられている。

このような構成により、施工者は、貫通孔とボルト穴とが連通するように、エンドプレートを鋼管に面接触させ、貫通孔を介してボルトを貫入・螺合させることで、容易に柱と梁を接合することが可能となる。

特開平８－１５８４７６号公報

ここで、ＣＦＴ造において、柱と梁の接合に、内ダイアフラム或いは通しダイアフラムを用いた場合、ダイアフラムに充填用の孔が形成されることとなるが、充填時に、この孔の近傍に不要な空隙が発生することがあり、完全な充填度とすることが困難であった。

これに対し、外ダイアフラムを用いた場合、孔を形成する必要が無いため、空隙が発生せず、完全な充填度とすることができ合理的ではある。
しかし、通常、外ダイアフラムは、その面方向が梁の延びる方向と略平行な平板状体であるため、外ダイアフラムを用いて接合すると、接合部分の外側に、外ダイアフラムによる出っ張りが形成され、設計上の制約が生じてしまう。

本考案は上記のような実状に鑑みてなされたものであり、ＣＦＴ造において、高い充填度を維持しつつ、設計上の制約を極力抑制するための接合構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本考案は、内部にコンクリートが充填される鋼管である柱に梁を接合する接合構造であって、
前記柱に介装され、前記柱の延びる方向に所定の高さを有するダイアフラムと、前記梁の端部に設けられ、前記ダイアフラムに当接する当接部と、前記柱と前記梁とを締結する締結部材と、を備え、
前記ダイアフラムは、前記柱の内部に連通する第一貫通孔を有し、
前記当接部は、前記第一貫通孔に連通する第二貫通孔を有し、
前記締結部材は、前記梁の延びる方向に沿って相互に連通した前記第一貫通孔及び前記第二貫通孔に挿通されることで、前記柱と前記梁とを締結し、
前記ダイアフラムの内周面は、前記柱の内周面と滑らかに連接するように配置されている。

本考案によれば、柱に介装され、柱の延びる方向に所定の高さを有するダイアフラムを用いることで、コンクリートの高い充填度を維持しつつ、設計上の制約を極力抑制することが可能となる。

即ち、本考案によれば、梁（当接部）や上記ダイアフラムにそれぞれに設けられ、相互に連通する貫通孔と、締結部と、でもって柱と梁とを締結することで、従来のような、梁の上下に平板状の外ダイアフラムを配置する構成とする必要が無くなる。
これにより、柱と梁の接合部分において、従来の外ダイアフラムのような出っ張りを抑制する構造とすることができ、接合部分周りの設計上の制約を極力抑制することが可能となる。
また、上記ダイアフラムの内周面が、柱の内周面と滑らかに連接するように配置されていることで、柱の内部に突出する部分を極力減らし、コンクリートの充填時における不要な空隙が発生を抑制することをでき、高い充填度を実現することが可能となる。

本考案の好ましい形態では、前記当接部は、その面直方向が前記柱の延びる方向と略垂直に構成された、略平板状体であり、前記当接部の一側面は、前記ダイアフラムの外周面に面接触する。

このような構成とすることで、柱と梁の接合部分周りの構造をより簡素化し、接合部分周りの設計上の制約をさらに抑制することが可能となる。

本考案の好ましい形態では、前記ダイアフラムは、前記柱の延びる方向に所定の間隔を空けて複数設けられ、前記当接部の一側面は、その両端部で、前記複数のダイアフラムそれぞれの外周面に面接触する。

このような構成とすることで、ダイアフラムを、例えば、細長の帯状体を輪状に形成した簡素な構成することができると共に、ダイアフラムを介した柱と梁の安定的な接合状態を維持することが可能となる。

本考案の好ましい形態では、前記締結部材は、ワンサイドボルトである。

このような構成とすることで、柱と梁とを、容易且つ迅速に締結することが可能となり、施工時の利便性が向上する。

本考案によれば、ＣＦＴ造において、高い充填度を維持しつつ、設計上の制約を極力抑制するための接合構造を提供することができる。

本考案の実施形態に係る接合構造を用いて接合された柱及び梁を示す斜視図である。 本考案の実施形態に係る接合構造を用いて接合された柱及び梁を示す図であって、（ａ）正面図、（ｂ）平面図である。 本考案の実施形態に係る接合構造を用いて、柱及び梁を接合する流れを説明するための断面図である。 本考案の実施形態に係る接合構造を用いて、柱及び梁を接合する流れを説明するための断面図である。 本考案の実施形態に係る接合構造を用いて、柱及び梁を接合する流れを説明するための断面図である。 本考案の実施形態に係る接合構造を用いて梁と接合された柱及び梁の内部にコンクリートを充填した状態の断面図である。

以下、図面を用いて、本考案の実施形態に係る接合構造について説明する。
なお、以下に示す実施形態は本考案の一例であり、本考案を以下の実施形態に限定するものではない。
また、これらの図において、符号Ｘは、本実施形態に係る接合構造を示す。

ここで、本実施形態に係る接合構造Ｘは、略四角筒状の鋼管として形成された１つの柱Ａと、Ｈ型鋼として形成された４つの梁Ｂと、を接合するために用いられる。
また、柱Ａ及び梁Ｂは、ＣＦＴ造に用いられるため、柱Ａの内部には、コンクリートＣ（図６参照）が充填される。

図１及び図２に示すように、接合構造Ｘは、柱Ａに介装されるダイアフラム１と、梁Ｂの端部に設けられ、ダイアフラム１に当接する当接部２と、柱Ａと梁Ｂとを締結する締結部材３と、を備えている。
なお、図１において、右手前側の梁Ｂ及び締結部材３については、柱Ａから取外した状態で示している。
また、各梁Ｂは、実用上は、よりｘ軸方向或いはｙ軸方向に長いものが用いられるが、Ｈ型鋼であることを示すために、端部が図面上で視認可能な長さで示している。

ダイアフラム１は、柱Ａの延びる方向に所定の高さを有し、柱Ａの外周面を部分的に囲って設けられるスリーブ形状に構成されている。

詳述すれば、ダイアフラム１は、細長帯状体である平鋼を折曲げることで、平面視で略四角形状を呈するように構成されたスリーブである。
また、ダイアフラム１は、その各側面に設けられ、柱Ａの内部に連通する円孔である、第一貫通孔ｐ１を有している。

第一貫通孔ｐ１は、本実施形態においては、ダイアフラム１の各側面に２つずつ設けられ、各側面の第一貫通孔ｐ１は、図１等に示すｘ軸方向、或いはｙ軸方向に沿って整列して配置されている。

当接部２は、その面直方向が柱Ａの延びる方向（上下方向）と略垂直に構成された、略平板状体であり、その一側面が、梁Ｂの端部に溶接されて一体化されている。

詳述すれば、当接部２は、特に図２（ａ）に示すように、正面視（或いは左右側面視や背面視）で、上下方向に長い略長方形状を呈している。
また、当接部２は、その上下方向の長さが、梁Ｂの上下方向の長さよりも長くなるように構成されている。そして、当接部２は、梁Ｂから上下に突出した突出部Ｔ１、Ｔ２に設けられ、第一貫通孔ｐ１に連通する円孔である、第二貫通孔ｐ２を有している。

第二貫通孔ｐ２は、本実施形態においては、各第一貫通孔ｐ１に連通するため、上下に突出した部分に２つずつ設けられ、突出部Ｔ１、Ｔ２の第二貫通孔ｐ２は、図１等に示すｘ軸方向、或いはｙ軸方向に沿って整列して配置されている。

締結部材３は、一方側のみの締結動作で、他方側を含めた締結動作を実現できる、既知のワンサイドボルトボルトであり、梁の延びる方向に沿って相互に連通した各第一貫通孔ｐ１及び各第二貫通孔ｐ２に挿通されることで、柱Ａと梁Ｂとを締結する。

以下、図３～図５を用いて、接合構造Ｘを用いた柱Ａ及び梁Ｂの接合方法について説明する。
なお、図３～図５に示す図は、柱Ａ及び梁Ｂを接合する流れの中で、締結部材３を除く各構成要素を、図２（ｂ）におけるＰＰ´線断面で切断した断面図である。

まず、施工者は、図３（ａ）に示すように、柱Ａを所望の箇所で切断することで、図３（ｂ）に示すように、上下にダイアフラム１が設けられるコアＺを製造する。
なお、上記した所望の切断箇所は、図３（ａ）において２本の一点鎖線で示している。

次に、施工者は、図４（ａ）に示すように、コアＺの上下にダイアフラム１を当接させ、溶接により一体化させる。
ここで、平面視における、柱Ａの内周形状とダイアフラム１の内周形状とは、同一形状且つ同一面積となされており、施工者は、図４（ａ）の拡大図にも示すように、各ダイアフラム１の内周面を、柱Ａの内周面と滑らかに連接するように配置する。

次に、施工者は、図４（ｂ）に示すように、上方のダイアフラム１の上端面及び下方のダイアフラム１の下端面それぞれに、図３にて切断した柱Ａを当接させ、それぞれを溶接により一体化させる。
これにより、柱Ａに２つのダイアフラム１が介装される。

次に、施工者は、図５（ａ）に示すように、上方のダイアフラム１における一側面の各第一貫通孔ｐ１と突出部Ｔ１の各第二貫通孔ｐ２、及び下方のダイアフラム１における一側面の各第一貫通孔ｐ１と突出部Ｔ２の各第二貫通孔ｐ２がそれぞれ連通するように、各ダイアフラム１の側面に当接部２の側面を面接触させる。

次に、施工者は、図５（ｂ）に示すように、連通させた各第一貫通孔ｐ１及び各第二貫通孔ｐ２に締結部材３を挿通させ、柱Ａと梁Ｂとを締結する。
ここで、締結部材３は、上記の通り、既知のワンサイドボルトである。
即ち、ナットとコアピンが相対回転することで、柱Ａ内部に挿入される変形容易なバルブスリーブが、コアピンとグリップスリーブによって軸方向に押し潰されることで座屈し、半径方向に拡径することで、これが内部のワッシャとして機能する。
これにより、施工者は、柱Ａの外側から締結部材３を回転させる作業のみで、柱Ａと梁Ｂとを締結することができる。

なお、施工者は、上記作業を、他の３つの梁Ｂに対しても同様に行い、柱Ａの各側面に梁Ｂが締結された状態とする。これにより、柱Ａと各梁Ｂとが、図１に示す状態となる。

そして、施工者は、柱Ａの上方からコンクリートＣを落とし込む落とし込み方式、或いは柱Ａに設けられた圧入口（図示せず）からコンクリートＣを圧送する圧送方式により、図６に示すように、柱Ａの内部にコンクリートＣを充填する。

以上の通り、本実施形態によれば、柱Ａと梁Ｂの接合部分において、従来の外ダイアフラムのような出っ張りを抑制する構造とすることができ、接合部分周りの設計上の制約を極力抑制することが可能となる。

また、ダイアフラム１の内周面が、柱Ａの内周面と滑らかに連接するように配置されていることで、柱Ａの内部に突出する部材を極力減らし、コンクリートＣの充填時における不要な空隙が発生を抑制することができ、高い充填度を実現することが可能となる。

また、当接部２が、その面直方向が柱Ａの延びる方向と略垂直に構成された、略平板状体とすることで、柱Ａと梁Ｂの接合部分周りの構造をより簡素化し、接合部分周りの設計上の制約をさらに抑制することが可能となる。

また、ダイアフラム１が上下方向に間隔を空けて複数設けられ、当接部２の一側面が突出部Ｔ１及びＴ２で、各ダイアフラム１それぞれの外周面に面接触する構成により、ダイアフラム１を、細長の帯状体を輪状に形成した簡素な構成することができると共に、ダイアフラム１を介した柱Ａと梁Ｂの安定的な接合状態を維持することが可能となる。

また、締結部材３がワンサイドボルトであることで、柱Ａと梁Ｂとを、容易且つ迅速に締結することが可能となり、施工時の利便性が向上する。

なお、上述の実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、柱Ａが円筒状の場合には、ダイアフラム１の形状はこれに合わせて円形のリング状となり、当接部２は、柱Ａの曲率に合わせて、平面視で外方に向かって湾曲した板状体とすることができる。

また、第一貫通孔ｐ１や、これに対応する第二貫通孔ｐ２及び締結部材３の数も、設計条件等に応じて、適宜変更可能である。

Ｘ 接合構造
１ ダイアフラム
２ 当接部
３ 締結部材
Ａ 柱
Ｂ 梁
Ｃ コンクリート

Claims (4)

1. 内部にコンクリートが充填される鋼管である柱に梁を接合する接合構造であって、
   前記柱に介装され、前記柱の延びる方向に所定の高さを有するダイアフラムと、前記梁の端部に設けられ、前記ダイアフラムに当接する当接部と、前記柱と前記梁とを締結する締結部材と、を備え、
   前記ダイアフラムは、前記柱の内部に連通する第一貫通孔を有し、
   前記当接部は、前記第一貫通孔に連通する第二貫通孔を有し、
   前記締結部材は、前記梁の延びる方向に沿って相互に連通した前記第一貫通孔及び前記第二貫通孔に挿通されることで、前記柱と前記梁とを締結し、
   前記ダイアフラムの内周面は、前記柱の内周面と滑らかに連接するように配置されている、接合構造。
2. 前記当接部は、その面直方向が前記柱の延びる方向と略垂直に構成された、略平板状体であり、
   前記当接部の一側面は、前記ダイアフラムの外周面に面接触する、請求項２に記載の接合構造。
3. 前記ダイアフラムは、前記柱の延びる方向に所定の間隔を空けて複数設けられ、
   前記当接部の一側面は、その両端部で、前記複数のダイアフラムそれぞれの外周面に面接触する、請求項３に記載の接合構造。
4. 前記締結部材は、ワンサイドボルトである、請求項１～４の何れかに記載の接合構造。
   

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