JP4117612B2 - Cfh柱 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンクリート充填H型鋼(この明細書では「コンクリート充填H型鋼」を「CFH」という)からなるCFH柱に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のCFH梁には、そのCFH梁体がH形の横断面の梁鉄骨体とそのフランジ間にあって梁鉄骨体に付着したコンクリート層とで構成され、所定長さのH形の横断面の鉄骨のウェブの両側の全域にわたって多数本の頭付スタッドを間隔をおいて立設して前記梁鉄骨体が形成され、梁鉄骨体の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、フランジの幅方向の端面を含む平面及び梁鉄骨体の長手方向の端面を含む平面により囲まれる空間のうちの後記のコンクリートのない空部を除いた空間内にコンクリートを充填し、ウェブの両側の梁鉄骨体の端から所定の距離だけ離れたところにコンクリートのない空部を設けて前記コンクリート層が形成され、梁鉄骨体の端よりのウェブの両側のコンクリート層に緊張材を通す挿通孔がCFH梁の長手方向の端面に開口しかつ前記空部に連通するようにそれぞれ設けられ、例えば、一方のCFH梁体の空部からその端よりのコンクリート層の挿通孔、CFH柱の梁取付部の挿通孔、及び他方のCFH梁の端よりのコンクリート層の挿通孔に緊張材を通して、緊張材の両方の端部を両方のCFH梁体の空部に出して、緊張材に引張力を導入して、緊張材に導入した引張力を緊張材の端部に嵌めた定着具にて保持して、CFH梁体の端部をCFH柱の梁取付部に圧接させた状態を保持させて、CFH梁体をCFH柱に接合してから、CFH梁体の空部をコンクリートで満たしてCFH梁としたもの(例えば、特開2002−227299号公報参照)がある。
従来のCFH柱には、CFH柱体がH形の横断面の柱鉄骨体とそのフランジ間にあって柱鉄骨体に付着したコンクリート層とで構成され、所定長さのH形の横断面の鉄骨のウェブの両側の全域にわたって多数本の頭付スタッドを間隔をおいて立設し、梁取付部に対応する鉄骨の両方のフランジ又はウェブに緊張材を通す複数の貫通孔をそれぞれ穿設して前記柱鉄骨体が形成され、柱鉄骨体の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、柱鉄骨体のフランジの幅方向の端面を含む平面、柱鉄骨体の長手方向の端面を含む平面により囲まれる空間のうちの後記のコンクリートのない空部を除いた空間内にコンクリートを充填し、柱鉄骨の端から所定の距離はなれたところのウェブの両側にコンクリートのない空部を形成して、前記コンクリート層が形成され、柱鉄骨体の端よりのウェブの両側のコンクリート層に緊張材を通す挿通孔がCFH柱の長手方向の端面に開口しかつ前記空部に連通するようにそれぞれ設けられ、下方のCFH柱体の上に上方のCFH柱体を立て、下方のCFH柱体の上方の空部からその端よりのコンクリート層の挿通孔及び上方のCFH柱体の下端よりのコンクリート層の挿通孔に緊張材を通して、緊張材の両方の端部を両方のCFH柱体の空部に出して、緊張材に引張力を導入して、緊張材に導入した引張力を緊張材の端部に嵌めた定着具にて保持して、下方のCFH柱体の上端を上方のCFH柱体の下端に圧接させた状態を保持させて、CFH柱体同士を接合してから、CFH柱体の空部をコンクリートで満たしてCFH柱としたもの(例えば、上記公報参照)がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のCFH梁及びCFH柱は、H形の横断面の鉄骨のウェブの両側の全域にわたって多数本の頭付スタッドを間隔をおいて立設し、この多数本の頭付スタッドにより、鉄骨体とコンクリート層との一体性を確保している。しかし、多数本の頭付スタッドをウェブの両側の所定位置に溶接等により立設するには、その立設作業に多くの工数を必要とする欠点がある。
ウェブの両側に多数本の頭付スタッドを立設しても、頭付スタッドが鉄骨体自体の強度を高めるように機能しない欠点があり、また、コンクリート層中に緊張材を通す貫通孔を形成するのに鞘管を用いても、鞘管が鉄骨体自体の強度を高めるように機能しない欠点がある。
この発明の解決しようとする課題は、従来の上記のような欠点を有しないCFHを提供すること、換言すると、鉄骨体の主要部であるH形鋼に接合する部材の構成が単純で、その接合作業の施工性がよく、前記部材の接合により鉄骨体自体が強化され、鉄骨体とコンクリート層との一体性が高められ、変形能力等が向上するCFH柱を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この発明のCFHは、長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する側及び側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本の鋼製の細長い脱落防止要素がH型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配され、各脱落防止要素がフランジの内側に固着され、前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面、前記H型鋼の長手方向の端面を含む平面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、該コンクリートよりなるコンクリート層が前記H型鋼及び脱落防止要素に付着しており、前記H型鋼の長手方向の中途又は端に梁取付部が形成されているCFH柱において、前記梁取付部が、該梁取付部のH型鋼の一方のフランジに少なくとも2以上の貫通孔が穿設され、他方のフランジにも前記貫通孔に対応させて貫通孔が穿設され、一方のフランジの貫通孔と他方のフランジの貫通孔とを連結するように鋼製の管体がそれぞれ配されて、各管体がフランジに固着され、各管体が前記コンクリート層中に埋め込まれ、一方のフランジの貫通孔、管体の内孔からなる貫通孔、及び他方のフランジの貫通孔に通された結合部材により梁取付部に梁が接合されるようになっていることを特徴とするものである。
【0005】
鋼製の細長い脱落防止要素は、通常は直線状のものを用い、例えば、H型鋼の両方のフランジの幅方向の両方の端の近傍の内側にリブ状に設けるのが効果的である。細長い脱落防止要素は、直線状のものに限定されるものではなく、例えば、波形状又はジグザク状に曲がったものでもよい。
細長い脱落防止要素は、例えば、ウェブと平行に配置し、また、複数の脱落防止要素をフランジの幅方向に間隔をおいて配置してもよい。脱落防止要素のフランジの内側面への固着は、溶接による接合が最も容易である。
細長い脱落防止要素は、鋼製の角材でも、横断面が円形の鋼製の部材(鉄筋)でもよい。通常は、鋼棒、例えば、鉄筋コンクリート用異形棒鋼を用い、また、不等辺山形鋼又は等辺山形鋼を用い、或いはH型鋼の横断面の面積に比してその断面積が小さい均一の横断形状の細長い鋼構造用一般形鋼(例えば、I形鋼、H形鋼、みぞ形鋼)、鋼構造用平鋼等を用いる。
【0006】
また、この発明のCFH柱は、長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する側及び側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本の鋼製の細長い脱落防止要素がH型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配され、各脱落防止要素がフランジの内側に固着され、前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面、前記H型鋼の長手方向の端面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、該コンクリートよりなるコンクリート層が前記H型鋼及び脱落防止要素に付着しており、前記H型鋼の長手方向の中途又は端に梁取付部が形成されているCFH柱に おいて、前記梁取付部が、該梁取付部に対応するH型鋼の両方のフランジの幅方向の両方の端部間を連結するように鋼製の取付板がそれぞれ配され、各取付板がフランジに固着され、一方の取付板に少なくとも2以上の貫通孔が穿設され、他方の取付板にも前記貫通孔に対応させて貫通孔が穿設され、前記H型鋼のウェブにも取付板の貫通孔に対応させて貫通孔が穿設され、一方の取付板の貫通孔と他方の取付板の貫通孔とを連結するように鋼製の管体がウェブの貫通孔に通されてそれぞれ配されて、各管体が取付板に固着され、各管体が取付板間の前記コンクリート層中に埋め込まれ、一方の取付板の貫通孔、管体の内孔からなる貫通孔、及び他方の取付板の貫通孔に通された結合部材により梁取付部の取付板に梁が接合されるようになっていることを特徴とするものである。
【0007】
前記取付板は、例えば、CFH柱のH型鋼の成及び取付板に取付けるCFH梁のH型鋼の成と同じ寸法の又は前記寸法よりも少々大きい寸法の4辺形の鋼板で構成する。CFH柱のH型鋼の成からそのフランジの幅方向の端部の厚さの2倍を減じた寸法の幅と、取付板に接合するCFH梁のH型鋼の成又は該成よりも大きい寸法の長さの4辺形の鋼板で構成してもよい。
【0008】
この発明のCFH柱の梁取付部以外の構成の好ましい形態においては、例えば、次のようにする。
長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する左側及び右側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本の鋼製の細長い脱落防止要素がH型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配され、ウェブの一方の側のフランジの内側面に配された前記脱落防止要素と他方の側のフランジの内側面に配された前記脱落防止要素とがウェブの厚さ方向の中心面を中心とした対称位置にあって平行にされて、各脱落防止要素がフランジの内側に固着され、前記H型鋼の長手方向の両方の端面に鋼製の端板が固着され或いはH型鋼の長手方向の一方の端面に鋼製の端板が固着され他方の端面に鋼製の基板又は蓋板が固着され、前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面、端板及び基板又は蓋板の内側面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、該コンクリートよりなるコンクリート層が前記H型鋼及び脱落防止要素に付着しており、前記H型鋼の長手方向の中途梁取付部が形成されているようにする
前記端板は、例えば、H型鋼の成及びそのフランジ幅と同じ寸法の又は該寸法よりも少々大きい寸法の4辺形の鋼板で構成される。
【0009】
さらに、この発明のCFH柱は、長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する左側及び右側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本の鋼製の細長い脱落防止要素がH型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配され、各脱落防止要素がフランジの内側に固着され、鋼製の端板が少なくともH型鋼の成及び幅を有するように製作され、かつ端板の所定位置に2以上の貫通孔が穿設され、鋼製の仕切り板はH型鋼を長手方向に対して略直角な面で切断した際のウェブの一方の側の空間部の形状に略一致する形状に作られ、H型鋼の長手方向の接続側である上方又は下方或いは上方及び下方の端面に前記端板が配され、該端板がH型鋼のフランジ及びウェブに固着され、前記接続側の前記端面からH型鋼の長手方向に所定距離だけ離れた箇所のウェブの両側に仕切り板がそれぞれ配され、該仕切り板がH型鋼のフランジ及びウェブに固着され、前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面、及び前記H型鋼の長手方向の端面を含む平面により囲まれる空間の端板と仕切り板との間の空間及び少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、端板と仕切り板との間にコンクリートで満たされない空所がそれぞれ残されたCFH柱体が形成され、一方のCFH柱体のH型鋼の端板の貫通孔とこれに接続する他方のCFH柱体の端板の貫通孔とに通された結合部材により端板同士が接合されてから、前記空所にあたる前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、フランジの 幅方向の端面を含む平面、端板の内側面及び仕切り板の外側面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、前記の各コンクリートよりなるコンクリート層が前記H型鋼、脱落防止要素等に付着しており、前記H型鋼の長手方向の中途に梁取付部が形成されていることを特徴とするものである。
【0010】
この発明のCFH柱の梁取付部に取付ける梁としてのCFH梁は、長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する上側及び下側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本の鋼製の細長い脱落防止要素がH型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配され、各脱落防止要素がフランジの内側に固着され、前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、前記H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面又は該平面と平行でウェブ側に少々寄った平面、及び前記H型鋼の長手方向の端面を含む平面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、該コンクリートよりなるコンクリート層が前記H型鋼及び脱落防止要素に付着しており、前記H型鋼の長手方向の端部に柱への接合部が形成されていることを特徴とするものである。
CFH梁のH型鋼の端部の柱への接合部は、例えば、前記端部に穿たれた長手方向の複数の貫通孔、各貫通孔に通された結合部材等から構成される。
前記CFH梁の好適な形態においては、長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する上側及び下側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本の鋼製の細長い脱落防止要素がH型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配され、ウェブの一方の側のフランジの内側面に配された前記脱落防止要素と他方の側のフランジの内側面に配された前記脱落防止要素とがウェブの厚さ方向の中心面を中心とした対称位置にあって平行にされて、各脱落防止要素がフランジの内側に固着され、前記H型鋼の長手方向の両方の端面に鋼製の端板が固着され、前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、前記H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面、前記端板の内側面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材が占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、該コンクリートよりなるコンクリート層が前記H型鋼及び脱落防止要素に付着しており、前記端板が柱の梁取付部に圧接されて接合されるようになっている。
【0011】
また、好適な形態のCFH梁は、長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する上側及び下側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本の鋼製の細長い脱落防止要素がH型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにかつウェブと平行にそれぞれ配され、各脱落防止要素がフランジの内側に固着され、鋼製の端板は少なくともH型鋼の成及び幅を有するように製作され、端板の所定位置に2以上の貫通孔が穿設され、鋼製の第1の仕切り板はH型鋼を長手方向に対して略直角な面で切断した際のウェブの一方の側の空間部の形状に略一致する形状に作られ、第1の仕切り板にも端板の貫通孔に対応させた貫通孔が穿設され、前記H型鋼の長手方向の両方の端面に前記端板が配されて該端板がH型鋼のフランジ及びウェブに固着され、前記H型鋼の長手方向の端面から梁の中央部側に所定距離だけ離れた箇所のウェブの両側に第1の仕切り板がそれぞれ配されて前記第1の仕切り板がH型鋼のフランジ及びウェブに固着され、前記端板の貫通孔と第1の仕切り板の貫通孔とを連結するように鋼製の管体がそれぞれ配されて各管体が端板及び仕切り板に固着され、H型鋼の長手方向の端面から中央部側に前記距離よりも大きい所定距離だけ離れた箇所のウェブの両側に第2の仕切り板がそれぞれ配されて該仕切り板がH型鋼に着脱可能に固着され、端板と第1の仕切り板の間の前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、フランジの幅方向の端面を含む平面、端板の内側面及び第1の仕切り板の端板側面により囲まれる空間内の脱落防止要素及び管体を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、かつ第2の仕切り板間の前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、フランジの幅方向の端面を含む平面、第2の仕切り板の中央部側面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空 間がコンクリートで充填され、第1の仕切り板と第2の仕切り板間にコンクリートで満たされない空所がそれぞれ残されて、CFH梁の端板の貫通孔、管体の貫通孔及び第1の仕切り板の貫通孔に通された結合部材によりCFH梁が柱の梁取付部に接合されてから、前記空所にあたる第1の仕切り板の中央部側面と第2の仕切り板の第1の仕切り板側の面又は第2の仕切り板を外した後のコンクリート層の面、H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、及びフランジの幅方向の端面を含む平面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、前記の各コンクリートよりなるコンクリート層がH型鋼、脱落防止要素、管体等に付着するようになっている。
【0012】
CFH柱の梁取付部にCFH梁体を接合する結合部材としては、例えば、ボルト、PC鋼棒等のPC鋼材を用いる。CFH柱体にCFH柱体を接続する結合具としては、例えば、ボルト(及びナット)を用いるが、PC鋼棒等のPC鋼材を用いるようにしてもよい。
【0013】
【実施例】
実施例1は、図1〜図7に示され、この発明のCFH柱の梁取付部に取付けるCFH梁の一つの例である。
CFH梁10のプレキャストしたCFH梁体10Aは次のように構成する。
H型の横断面の鋼材(H型鋼)を所定の長さにして梁鉄骨体11を製作し、棒鋼(鉄筋コンクリート用異形棒鋼)を梁鉄骨体11の長さと略同じ長さにして細長い脱落防止要素となる鋼棒12a,12bを製作する。図1及び図5に示すように、梁鉄骨体11のウェブ11cの左側及び右側に位置する上側及び下側のフランジ11a,11bの内側面11a,11bに接してそれぞれ2本の鋼棒12a,12bを配し、各鋼棒12a,12bは梁鉄骨体11の長手方向の略全域にわたって延在するようにする。図5に示すように、各フランジ11a,11bの左側部分の内側面11a,11bに接して配した鋼棒12a,12bと各フランジ11a,11bの右側部分の内側面11a,11bに接して配した鋼棒12a,12bとを、ウェブ11cの表面11c,11cと平行でウェブの厚さ方向の中心を通る平面(中心面という)Plcを中心とした対称位置に位置させて、各鋼棒12a,12bが互いに所定の間隔を保持して平行になるように、各鋼棒12a,12bをフランジの内側面11a,11bに溶接(例えば、フレアー溶接)にて連続的に又は断続的に固着する。
図1及び図2に示すように、梁鉄骨体11の成及びフランジ幅よりも少々大きい寸法の辺を有する4辺形の端板13を鋼板を加工して製作し、該端板13を梁鉄骨体11の長手方向の両方の端面11dにそれぞれ当て、各端板13を梁鉄骨体11の端に梁鉄骨体の長手方向に対して直角になるように溶接にて固着する。
【0014】
仕切り板14は、図3に示すように、H型鋼11を長手方向に対して直角な面で切断した際のウェブの一方の側の空間部の形状、すなわち、辺14bが上側のフランジ11aの内側面11aに接し、辺14cがウェブの一方の側に表面11cに接し、辺14dが下側のフランジ11bの内側面11bに接し、辺14aがH型鋼11の一方の側のフランジの幅方向の端面を含む平面に接するような形状になるように仕切り板14の各辺14a〜14dを定め、その形状に合わせて鋼板を加工して製作する。
梁鉄骨体11の両方の端から所定の距離Dだけ離れた所に鋼板製の第1の仕切り板14をそれぞれ配し、各仕切り板14を梁鉄骨体11の長手方向に対して直角になるように溶接にて固着する。
図2〜図4に示すように、端板13及び第1の仕切り板14には、その所定位置の4箇所に貫通孔13a,14fが穿設してあり、仕切り板14には、鋼棒12a,12bを受け入れる凹部14eがそれぞれ設けられている。なお、端板13及び仕切り板14が固着された部分から、コンクリートが鉄骨体11の長手方向に流出しないようにする。
【0015】
図2に示すように、端板13の貫通孔13aがある部分と仕切り板14の貫通孔14fがある部分との間に所定長さの細い鋼製の管体(例えば、ガス管)15をそれぞれ配し、管体15の貫通孔15aの中心と前記貫通孔13a,14fの中心とが一致するように、各管体15を端板13及び仕切り板14に溶接にて固着する。
梁鉄骨体11の両方の端から所定の距離Dだけ離れた所に鋼板製の第2の仕切り板16をそれぞれ配し、各仕切り板16を梁鉄骨体11の長手方向に対して直角になるように着脱可能に固着する。第2の仕切り板16は、図4に示す第1の仕切り板14のような貫通孔14fがないが、その形状は仕切り板14と同じである。なお、仕切り板16は、これが固着された部分から、コンクリートが梁鉄骨体11の長手方向に流出しないようにする。
上述のようにして、梁鉄骨体11、鋼棒12a,12b、端板13、仕切り板14、管体15等を一体化して、プレキャストされるCFH梁体10Aの鉄骨部が製作される。
それから、図7に示すように、CFH梁体10Aの鉄骨部の端板13と仕切り板14との間の梁鉄骨体11の両方のフランジの内側面11a,11b、ウェブ11cの表面11c,11c、端板13の内側面13b、仕切り板14の内側面14g、及び梁鉄骨体11のフランジの幅方向の端面を含む平面Plにより囲まれる空間内にコンクリートを充填して梁体10Aの鉄骨部に付着させた端部コンクリート層18bをそれぞれ形成する。
【0016】
また、図1及び図5に示すように、CFH梁体10Aの鉄骨部の一方の端から距離Dだけ離れた仕切り板16とその他方の端から距離Dだけ離れた仕切り板16との間の梁鉄骨体11のフランジの内側面11a,11b、ウェブ11cの表面11c,11c、一方の仕切り板16の内側面16b、他方の仕切り板16の内側面16b、及び梁鉄骨体11のフランジの幅方向の端面を含む平面Plにより囲まれる空間内にコンクリートを充填してCFH梁体10Aの鉄骨部に付着した中央コンクリート層18aをそれぞれ形成する。そうすると、その一方の端から距離Dだけ離れた仕切り板14と一方の端から距離Dだけ離れた仕切り板16との間にコンクリート層のない空所17が形成され、また、その他方の端から距離Dだけ離れた仕切り板14と他方の端から距離Dだけ離れた仕切り板16との間にもコンクリート層のない空所17が形成される。
コンクリート層18a,18bの形成のためのコンクリートの打設は、梁鉄骨体11のウェブの一方の側を上にしてその方側の空間にコンクリートを打設し、そのコンクリートがある程度硬化してから、梁鉄骨体11の反転させて、ウェブの他方の側を上にして残りの上側の空間にコンクリートを打設する。
両端より距離Dだけ離れた所に空所17のあるプレキャストしたCFH梁体10AをCFH柱20の梁取付部に後述のやり方で固着し、空所17にコンクリートを充填して後打ちコンクリート層18cをそれぞれ形成すると、CFH梁10が完成する。
【0017】
実施例2は、図8〜図21に示され、この発明CFH柱の一例である。
CFH柱20のプレキヤストしたCFH柱体20Aは次のように構成する。
H型の横断面の鋼材(H型鋼)を所定の長さに切断して柱鉄骨体21を製作する。この実施例では、図8に示すように、CFH柱20の最も下の節(第1節)の長さHは、階高寸法をhとしたとき、略(1+1/2)hの長さになるように、柱鉄骨体21の長さを決め、2階の床面とその直上階の床面との中間の位置で下側のCFH柱体20Aの上端と上側のCFH柱体20Aの下端とを接合するようにするが、上記長さHは、h×1/2、(2+1/2)h又は(3+1/2)hにしてもよい。第2節以降のCFH柱体20Aの節の長さHは、図17に示す実施例ではh×2にしたが、略h、h×3又はh×1/2の長さ等になるように決めてもよい。
柱鉄骨体21のウェブ21cの両側に位置する左側及び右側のフランジの内側面21a,21bに2本の棒鋼(例えば、異形棒鋼)22a,22bを柱鉄骨体21の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配し、各棒鋼22a,22bを、それらが互いに間隔を保持しかつウェブの中心面Plcを中心とした対称位置にあってウェブ21cと平行になるように、各フランジの内側面21a,21bに溶接(例えば、フレアー溶接)にて連続的に又は断続的に固着する。
【0018】
基礎上に建てるCFH柱20の第1節では、図8、図15及び図16に示すように、柱鉄骨体21のH形鋼の成及びフランジ幅よりも可成大きい寸法の四辺を有する基板23Aを厚い鋼板にて製作し、該基板23Aを柱鉄骨体21の下方の端面21dに当て、基板23Aを柱鉄骨体21の下端に柱鉄骨体の長手方向に対して直角になるように溶接にて固着する。また、柱鉄骨体21のH形の成及びフランジ幅よりも少々大きい寸法の辺を有する端板23を鋼板にて製作し、該端板23を柱鉄骨体21の上方の端面21eに当て、端板23を柱鉄骨体21の上端に柱鉄骨体の長手方向に対して直角になるように溶接にて固着する。
CFH柱20の最も上の節と第1節とを除く節では、図17に示すように、柱鉄骨体21の下方の端面21d及び上方の端面21eに同じ端板23を溶接にて固着する。
図15及び図16に示すように、基板23Aには、その外周の四辺に沿って多数のボルト孔23Aaが穿設してあり、端板23には、例えば、柱鉄骨体21のウェブ21cに平行な面上に中心線が位置するように、ウェブ21cの両方の側に3箇ずつ(両方で6箇)ボルト孔23aが穿設してある。
【0019】
CFH柱20の第1節のCFH柱20では、図8に示すように、柱鉄骨体21の上端から所定の距離Dだけ離れた位置に、鋼製の仕切り板24がそれぞれ配され、各仕切り板24は、梁鉄骨体21の長手方向に対して直角になるように溶接にて固着されている。仕切り板24には、図4に示す仕切り板16と略同じ形状を有し、棒鋼22a,22bを受け入れる凹部がそれぞれ設けられている。
CFH柱体20AのCFH梁体10Aを取付ける位置に対応する柱鉄骨体21の両方のフランジ21a,21bには、図11及び図13に示すように、ウェブ21cの両方の側のウェブに平行な面上にその中心線が位置するように、それぞれ4箇ずつ(両方で8箇)貫通孔21a,21bが穿設してある。
図11及び図12に示すように、左側のフランジ21aの貫通孔21aがある部分と右側のフランジ21bの貫通孔21bがある部分との間に所定長さの細い鋼製の管体(例えば、ガス管)25をそれぞれ配し、管体25の貫通孔25aの中心と前記貫通孔21a,21bの中心とが一致するように、各管体25をフランジ21a,21bに溶接にて固着する。
上述のようにして、柱鉄骨体21、棒鋼22a,22b、基板23A、端板23、仕切り板24、管体25等を一体化して第1節のCFH柱体20Aの鉄骨部分が製作される。
そして、図8の(a)に示すように、CFH柱体20Aの鉄骨部分の上方の仕切り板24と柱鉄骨20Aの下端の基板23Aとの間の柱鉄骨体21の両方のフランジ21a,21bの内側面21a,21b、ウェブ21cの表面21c,21c、基板23Aの上側面23Ab、仕切り板24の下側面24b、及び柱鉄骨体21のフランジの幅方向の端面を含む平面Plにより囲まれる空間内にコンクリートを充填してCFH柱体20Aの鉄骨部分に付着させたコンクリート層28aをそれぞれ形成する。そうすると、CFH柱体20Aの鉄骨部分の端板23と仕切り板24との間にコンクリート層のない空所27ができる。
【0020】
CFH柱20の最も上の節と第1節とを除く節、例えば、第2節では、図17及び図18に示すように、柱鉄骨体21の上端から下方へ所定の距離Dだけ離れた位置及びその下端から上方へ所定の距離Dだけ離れた位置に、前述の仕切り板24を配し、各仕切り板24を柱鉄骨体の長手方向に対して直角になるように柱鉄骨体21に溶接にて固着する。柱鉄骨体21への端板23及び棒鋼22a,22bの固着の仕方等は、第1節のものと同じである。
CFH柱体20AのCFH梁体10Aを取付ける位置には、第1節の場合と同様に、そのフランジ21a,21bに貫通孔21a,21bが穿設され、貫通孔21a,21bに対応して管体25が固着される。
そして、柱鉄骨体21の上方の端から所定の距離Dだけ離れた所に固着した仕切り板24と柱鉄骨体21の下方の端から所定の距離Dだけ離れた所に固着した仕切り板24間の柱鉄骨体21の両方のフランジ21a,21bの内側面21a,21b、ウェブ21cの表面21c、21c、下側の仕切り板24の上側面、上側の仕切り板24の下側面、及び柱鉄骨体21のフランジの幅方向の端面を含む平面により囲まれる空間内にコンクリートを充填してCFH柱体20Aの鉄骨部分に付着させた中央コンクリート層28aをそれぞれ形成する。そうすると、CFH柱体20Aの鉄骨部分の上側の端板23と上側の仕切り板24との間及び下側の端板23と下側の仕切り板24との間にコンクリート層のない空所27ができる。
CFH柱体20Aの下側の節の上端の端板23と上側の節のCFH柱体20Aの下端の端板23とを後述のやり方で固着してから、それらのCFH柱体20Aの下側の節の上方の空所27及び上側の節の下方の空所27にコンクリートを充填して、CFH柱20を完成させる。
【0021】
下側のCFH柱体20Aへの上側のCFH柱体20Aの継ぎ方を説明する。
下部の基礎躯体の多数の柱建込位置にCFH柱20の第1節のCFH柱体20Aをそれぞれ建て込み、各CFH柱体の下端の基板23Aのボルト孔23Aaをアンカーボルトに嵌め、アンカーボルトにナットをねじ込んで、各CFH柱体20Aを基礎躯体に固着する。
図18に示すように、第1節のCFH柱体20Aの上端の端板23の上に第2節のCFH柱体20Aを建てて、第1節のCFH柱体の上端の端板23のボルト孔23aと第2節のCFH柱体の下端の端板23のボルト孔23aとを一致させ、それらのボルト孔23aにボルトbを差し込み、そのボルトbの突出した部分に座金Waを嵌め、ボルトbのねじ部にナットをねじ込んで、第1節の上端の端板23と第2節の下端の端板23とを強固に固着する。それから、下側の節のCFH柱体の上方の空所27及び上側の節のCFH柱体の下方の空所27にコンクリートを充填して後打ちコンクリート層28bを形成すると、CFH柱体の第1節に第2節が継ぎ足される。第2節以降のCFH柱体の継ぎ足しも上記の継ぎ方と同じである。所望数の節のCFH柱体を互いに接続し、それらのCFH柱体の空所27にコンクリートを充填して後打ちコンクリート層28bを形成すると、CFH柱が完成する。
【0022】
CFH柱20Aの梁取付部へのCFH梁体10Aの接合の仕方を説明する。
図13及び図14に示すように、CFH梁体10Aの端部の支持部より少々下方のCFH柱体20Aの梁取付部のフランジ21a,21bに間隔をおいて2箇のねじ孔21a,21bを穿設しておく。山型鋼を柱鉄骨体21のフランジの幅よりも少々大きい長さに切断し、山型鋼のL字の一方の辺部分に、前記ねじ孔21a,21b間の間隔に合わせて、ボルト孔29aを穿設して、仮梁受け片29を製作する。そして、CFH柱20の梁取付部に、そのねじ孔21a,21bに対応させて、仮梁受け片29を当て、仮梁受け片29のボルト孔29aに差し込んだボルトをねじ孔21a,21bにねじ込んで仮梁受け片29を固着する。
CFH梁体10Aの吊り上げて、基礎躯体上に樹立した対のCFH柱体20Aの仮梁受け片29上に、CFH梁体10Aの両端部を載置して、CFH梁体10Aを支持する。そして、CFH柱体20Aの梁取付部のフランジ21aの貫通孔21a,21bとCFH梁体10Aの端板13の貫通孔13aとを一致させて、CFH柱体20Aの貫通孔21a,21b、管体25の貫通孔25a、CFH梁体10Aの仕切り板14の貫通孔14a、管体15の貫通孔15a及び端板13の貫通孔13aに、長いボルトbを差し込み、ボルトbの両端よりの部分に座金Waを嵌め、座金Waから突出したボルトbのねじ部にナットをねじ込み、フランジ21a,21bの表面とCFH梁体10Aの端板13の表面との間にモルタル層Mtを形成し、モルタル層Mtの硬化後にナットを締め付けて、CFH柱体20AにCFH梁体10Aを圧接して固着する。図19に示す例は、CFH柱体20Aの両側にCFH梁体10Aを固着する場合であり、図20に示す例は、CFH柱体20Aの一方の側にCFH梁体10Aを固着する場合である。
プレキャストしたCFH梁体10AをCFH柱20の梁取付部に固着してから、CFH梁体のそれぞれ空所17にコンクリートを充填し、そこに後打ちコンクリート層18cを形成すると、CFH梁体10AがCFH梁10になる。
【0023】
なお、CFH柱体の継ぎ足し側の端部を実施例1のCFH梁体の端部の構成と同じにし、下側のCFH柱体の上端の端板の上に上側のCFH柱体の下端の端板を載せ、下側のCFH柱体の上部の第1の仕切り板の貫通孔、管体の貫通孔及び端板の貫通孔、及び上側のCFH柱体の下部の端板の貫通孔、管体の貫通孔及び第1の仕切り板の貫通孔に長いボルトを差し込み、ボルトの両端よりの部分に座金を嵌め、座金から突出したボルトのねじ部にナットをねじ込んで締め付け、CFH柱体同士を接合するようにしてもよい。
【0024】
実施例3、図22及び図23に示され、2本〜4本のCFH梁体を互いに交差(例えば、直角に交差)させて、一本の柱に取付けることができるようにしたこの発明のCFH柱の例である。
2本〜4本のCFH梁体10Aを互いに直角に交差させて1本の柱に取付ける場合のCFH柱体20Aの梁取付部は、例えば、次のようにする。
あるCFH梁体10Aを取付けるCFH柱体20Aの梁取付部のフランジ21a,21bに、図11に示すものと同様に、貫通孔21a,21bを穿設し、フランジ21a,21b間に配した各管体25をフランジに溶接にて固着する。また、前記のあるCFH梁体10Aに直角に交差する他のCFH梁体10Aを取付けるCFH柱体20Aの梁取付部に対応するフランジ21a,21bに、このフランジと同程度の厚さの鋼板からなる梁体10Aのフランジ幅よりも少々大きくその成よりかなり大きい矩形の取付板26A,26Bを溶接にて固着する。取付板26A,26Bには、梁体10Aの端板13の貫通孔13aに対応させて、ウェブ21cの表面に対して直角にそれぞれ4箇ずつ貫通孔26Aa,26Baを穿設し、また、ウェブ21cにも前記貫通孔13aに対応させて、貫通孔21cを穿設しておく。
【0025】
一方の取付板26Aの貫通孔26Aaがある部分と他方の取付板26Bの貫通孔26Baがある部分との間に、所定長さの細い鋼製の管体(例えば、ガス管)25Aをそれぞれウェブの貫通孔21cに通して配し、管体25Aの貫通孔25Aaの中心と貫通孔26Aa,26Baの中心とが一致するように、各管体25Aを取付板26A,26B及びウェブ21cに溶接にて固着して、CFH柱体20Aの鉄骨部分を製作する。なお、仮梁受け片29のボルト孔29aに差し込んだボルトbをねじ込むねじ孔26Ab,26Bbを取付板26A,26Bに穿設する。
そして、図17に示すCFH柱体20Aの場合と同様に、柱鉄骨体21の上方の仕切り板24と柱鉄骨体21の下方の仕切り板24間の柱鉄骨体21の両方のフランジ21a,21bの内側面21a,21b、ウェブ21cの表面21c、21c、下側の仕切り板24の上側面24b、上側の仕切り板24の下側面24b、及び柱鉄骨体21のフランジの幅方向の端面を含む平面により囲まれる空間内にコンクリートを充填して、CFH柱体20Aの梁取付部に管体25,25Aを埋め込み鉄骨部分に付着させた中央コンクリート層28aをそれぞれ形成すると、図22及び図23に示す梁取付部のコンクリート層28a中に埋め込まれた管体25,25Aの内孔からなる交差する貫通孔25a,25Aaを備えたCFH柱体20Aが完成する。
図23及び図24に示すCFH柱体20Aを使うと、2本〜4本のCFH梁体10Aを互いに直角に交差させて一本のCFH柱体20Aに取付けることができる。その取付方は図19〜図21に示すやり方と同じである。
【0026】
実施例4、図24に示され、実施例1のCFH梁10の梁体10A及び実施例2のCFH柱20の柱体20Aの2本の鋼棒(鉄筋コンクリート用異形棒鋼)12a,12b,22a,22bのうち鋼棒12b,22bの配設をやめ、鋼棒12a,22aのみとし、これらを、図24の(a)に示す例では、矩形断面の鋼棒12a,22aに代え、図2の(b)に示す例では不等辺山形鋼(又は等辺山形鋼)12a,22aに換えたものである。
なお、鋼棒12a,22aとして、鉄骨体11,21の横断面の面積に比してその断面積が小さいその他の均一の横断面形状の細長い鋼構造用一般形鋼(例えば、I形鋼、H形鋼、みぞ形鋼)、鋼構造用平鋼等を用いても、実施例1及び実施例2のものと同様の効果が得られる。
鋼棒12a,22aの表面とコンクリート層18a,28aの表面との間の距離dcは、通常の被り厚さとする。
鋼棒12a,22aのコンクリート層の表面側の表面が平面である場合、通常の被り厚さをなくし、鋼棒12a,22aの表面とコンクリート層の表面とが面一になるように、鋼棒12a,22aをフランジの幅方向の先端部の内側面11a,11b,21a,21bに固着しても、略同様の効果が得られる。
【0027】
実施例5、図25に示され、この発明のCFH柱の梁取付部に取付ける実施例1のCFH梁10のコンクリート層18a〜18cの表面を、フランジ12a,12bの幅方向の端面を含む平面Plと平行でウェブ12c側に少々寄った平面Plとしたものである。
なお、図25に示す鋼棒12aは、実施例1の図5に示すCFH梁10の鋼棒12aに比して、ウェブ12c側に少々寄せてある。このようにすると、フランジ12a,12bの幅方向の端面寄りの端縁部分の内側面が少々露出することになる。そして、露出する下側のフランジの前記端縁部分の内側面上に、例えば、プレキャストコンクリート造の床版の端縁部を載せると、CFH梁の下側のフランジにて床版を支持できる。
実施例5のCFH梁は、コンクリート層の表面がフランジの幅方向の端面と面一の実施例1のCFH梁10の効果と略同様の効果を奏する。
【0028】
試験体Tpが図26に示すような載荷荷重Pを受けると、中央スパン部(スパン2L)においてせん断力Q=P/2を受ける逆対称変形が、両端スパン部(スパンL)においてせん断力Q=P/4を受ける片持変形が生じる。試験体のスパン2L+L=4L間のたわみは、それらの平均曲げたわみδと平均せん断たわみδとの和である。
そして、試験体Tpのたわみ剛性Kは、次の式にて表される。
K=P/(δ+δ)=(1/2)/{(L +L /4)/(3EI+α・3EI)+(L+L/4)/(GA+α・GA/k)
=[{(2E/L +α・2E/L α・2I/L −1+{(4/3)G/L+α(4/3)GA/L/k}−1−1・・・・強軸方向載荷の場合
=[{(2E/L +α・2E/L )}−1+{(4/3)G/L/k+α(4/3)GA/L/k}−1−1・・・・弱軸方向載荷の場合
・・・・・・・・・・・・(1)
式(1)のαは充填コンクリートの曲げ剛性寄与率、αは充填コンクリートのせん断剛性寄与率、αは鉄筋の曲げ剛性寄与率とする。α=α=1がCFH梁としての初期弾性剛性に各々対応している。
式(1)のEはH形鋼の弾性係数、GはH形鋼のせん断弾性係数、IはH形鋼の断面二次モーメント、はH形鋼の強軸の断面二次モーメント、はH形鋼の弱軸の断面二次モーメント、AはH形鋼の断面積、はH形鋼のフランジの断面積、はH形鋼のウェブの断面積である。Eはコンクリートの弾性係数、Gはコンクリートのせん断弾性係数、Iはコンクリートの断面二次モーメント、はコンクリートの強軸の断面二次モーメント、はコンクリートの弱軸の断面二次モーメント、Aはコンクリートの断面積である。は鉄筋の弾性係数、Iは鉄筋の断面二次モーメントである。
図26中のD1,D2,D3,D4は、試験体Tpの∇印又はΔ印がある4箇所の表側の位置及びその位置のたわみの実験値をあらわし、また、括弧内にあるD5,D6,D7,D8は前記4箇所の裏側の位置及びその位置のたわみの実験値をあらわす。
【0029】
梁鉄骨体11として、Dが300mm、Bが300mm、t10mm、tが15mmのH形鋼(JISのSB400B)を用い、鋼棒12a,12bとしてdが16mmの鉄筋(JISのSD390)を用い、鋼棒12aと鋼棒12bとの間のすき間を49mmとし、コンクリート層18a,18b,18cを形成するコンクリート材として圧縮強度が35.2N/mmのコンクリートを用いて、実施例1の図5に示す断面構造と同じ断面構造の試験体Tpを製作し、断面性能の実験を行った。
験体Tpの実験は、前記のLを450mmとし、Lを900mmとして行った。験体Tpの荷重と変形との関係の実験結果が図27及び図28に示されている。H形鋼ウェブのせん断降伏対応荷重952.8kNにて、最終繰返し載荷を3回行ったが、荷重と変形との関係に劣化は生じていない。このピーク時の割線剛性実験値の3回の平均は図27中に示した645.9kN/mmであり、この実験値に対して、式(1)における充填コンクリートの曲げ剛性寄与率αを0とし、kを1とし、充填コンクリートのせん断剛性寄与率αの値を求めた。試験体Tpはフランジ内面に鉄筋がフレア溶接されたものであるため、式(1)における鉄筋の曲げ剛性寄与率αの値に関しては、これを1とし、鉄筋の剛性を加算しているが、α=0.4556が得られた。すなわち、鉄筋溶接タイプの充填コンクリートのせん断剛性寄与率はスタットタイプの試験体の充填コンクリートのせん断剛性寄与率(0.2519)のほぼ倍になることがわかった。
割線剛性実験値を用いて1/3 slope factor法により、降伏荷重実験値を求め、その値を図27中に示した。降伏荷重実験値1943.8kNは、曲げ降伏耐力計算値1886.0kNを3.1%上回った。この降伏耐力計算値にも鉄筋の断面積が含まれており、鉄筋溶接タイプのものの降伏荷重もスタットタイプのもののその性状を上回った。また、最大耐力も同様であった。
【0030】
図29には試験体Tpの充填コンクリートのせん断歪有効係数βが示されている。せん断歪有効係数βとして0.2572が得られた。すなわち、フランジ内面に鉄筋を溶接すると、鉄骨ウェブのせん断歪のおよそ1/4のせん断歪を充填コンクリートに負担させることができる。この値はスタッドタイプのもののせん断歪有効係数(β=0.1637)のおよそ5割増しの値である。
鉄筋の換算せん断耐力τ計算値を図30中に記入した。H形鋼ウェブのVon missの降伏条件到達時、並びに部材降伏時、充填コンクリートの平均負担せん断応力実験値はτ計算値の3倍程度の値まで安定して上昇しており、鉄筋への付着耐力が高いことがわかる。鉄骨の付着強度τ計算値(τ=2.464N/mm)をτ計算値に単純に加算したものは4.083N/mmであるが、この計算値をも実験値は十分に上回っている。
【0031】
鉄骨体21としてDが350mm、Bが350mm、tが12mm、tが19mmのH形鋼(JISのSB400B)を用い、鋼棒22a,22bとしてdが28.6mmの鉄筋(JISのSD390)を用い、鋼棒22a,22bの柱鉄骨体21に対する位置関係のPを45mm、Qを79mm及びRを51mmとし、コンクリート層28a,28cを形成するコンクリート材として42N/mmのコンクリートを用いて、実施例2の図9に示す断面構造と同じ断面構造の試験体Tpを製作し、断面性能の実験を行った。
図31及び図32に試験体Tpの実験結果が示されてあり、図33に比較例の実験結果が示されている。図31におけるNは存在軸力、Nはコンクリート層の計算上の軸力、Nは鉄骨体の計算上の軸力である。
試験体Tpは、図31に示されているように、強軸方向の断面剛性の上昇が認められた。同一軸力においては、曲げ座屈長さ・せい比(L/D)が大きいぼど、細長い柱に適しており、柱としての性能が高いことがわかる。
また、弱軸方向のカラムカーブ計算値から、長い脱落防止要素を設けた方が、明らかな曲げ座屈耐力の向上が認められる。実験値がカラムカーブの上側にあるほど、座屈耐力が高い。
【0032】
前記試験体Tpの強軸方向柱部材の実験結果が図32に示されている。
図32は、逆対称曲げを受ける通常のせん断スパン比の柱部材のせん断力と部材角との関係の実験結果である。図32によれば、最大せん断耐力は1000kN以上、変形能力は部材角15/1000、部材角50/1000以上になっても安定した柱軸力(約5000kN)を保持している。これに対して鉄筋を設けない試験体(鉄筋以外の条件は全て同じである)の比較例の実験結果が図33に示されている。図33の鉄筋を設けない場合は、最大せん断耐力は800kN以下、変形能力は部材角10/1000、部材角−10/1000を超えると、柱として軸力を保持できず、崩壊することを示している。
よって、鉄筋を設ける試験体Tpの場合は、柱部材としての力学性状に大幅な向上が認められることがわかる。
【0033】
【発明の効果】
この発明は、特許請求の範囲の各請求項に記載した構成を備えることにより、次の効果を奏する。
(イ)請求項1の発明のCFHは、次の(1))の効果を奏する。
(1)鋼製の細長い脱落防止要素が、長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する側及び側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本H型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配され、各脱落防止要素がフランジの内側に固着されているから、フランジの内側に固着された脱落防止要累によりH型鋼の耐力等が高められる。
(2)内側に脱落防止要素が固着された両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、前記H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面、H型鋼の長手方向の端面を含む平面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、該コンクリートよりなるコンクリート層が前記H型鋼及び脱落防止要素に付着しているから、H型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するように固着された脱落防止要素により、コンクリート層とH型鋼に脱落防止要素が固着された鉄骨体との一体性が高められ、変形能力、曲げ座屈耐力等の部材としての力学性状が大幅に向上する。
【0034】
(3)H型鋼のウェブの両方の側に位置する左側及び右側のフランジの内側に鋼製の細長い脱落防止要素をそれぞれ固着したから、そのせん断剛性寄与率が、脱落防止部材としてスタッドをH型鋼のウェブ又はフランジ又はウェブ及びフランジに間隔をおいて多数本の植設したスタッドタイプのCFH柱のせん断剛性寄与率に比して、非常に大きくなり、また、曲げ降伏耐力も大きくなる。
(4)CFH柱の梁取付部が、該梁取付部のH型鋼の一方のフランジに少なくとも2以上の貫通孔が穿設され、他方のフランジにも前記貫通孔に対応させて貫通孔が穿設され、一方のフランジの貫通孔と他方のフランジの貫通孔とを連結するように鋼製の管体がそれぞれ配されて、各管体がフランジに固着され、各管体がコンクリート層中に埋め込まれ、一 方のフランジの貫通孔、管体の内孔からなる貫通孔、及び他方のフランジの貫通孔に通された結合部材により梁取付部に梁が接合されるようになっているから、CFH柱の梁取付部が、そのH型鋼のフランジに固着した管体により補強されるだけでなく、梁をCFH柱に接合するのに使う結合部材を前記梁取付部に通すための貫通孔を正確かつ容易に形成することができる。
【0035】
ロ)請求項2の発明のCFH柱は、前記(1)〜(3)の効果と同じ効果を奏することができるだけでなく、次の(5)の効果を奏する。
CFH柱の梁取付部は、該梁取付部に対応するH型鋼の両方のフランジの幅方向の両方の端部間を連結するように鋼製の取付板がそれぞれ配され、各取付板がフランジに固着され、一方の取付板に少なくとも2以上の貫通孔が穿設され、他方の取付板にも前記貫通孔に対応させて貫通孔が穿設され、前記H型鋼のウェブにも取付板の貫通孔に対応させて貫通孔が穿設され、一方の取付板の貫通孔と他方の取付板の貫通孔とを連結するように鋼製の管体がウェブの貫通孔に通されてそれぞれ配され、各管体が取付板に固着され、各管体が取付板間のコンクリート層中に埋め込まれ、一方の取付板の貫通孔、管体の内孔からなる貫通孔、及び他方の取付板の貫通孔に通された結合具により梁取付部の取付板に梁が接合されるようになっているから、弱軸方向のCFH柱の梁取付部が各取付板及び各管体により補強されるだけでなく、梁をCFH柱に接合するのに使う結合部材を前記梁取付部に通すための貫通孔を正確かつ容易に形成することができる。
【0036】
(ハ)請求項3の発明のCFH柱は、前記(1)〜(3)の効果と同じ効果を奏するほかに、次の(6)及び(7)の効果を奏する。
6)長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する左側及び右側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本の鋼製の細長い脱落防止要素がH型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配され、各脱落防止要素がフランジの内側に固着され、鋼製の端板が少なくともH型鋼の成及び幅を有するように製作され、H型鋼の長手方向の接続側である上方又は下方或いは上方及び下方の端面に前記端板が配され、該端板がH型鋼のフランジ及びウェブに固着され、前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面、端板の内側面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填されるようになっているから、一方のCFH柱体と他方のCFH柱体との接合部となる端部が該端部に固着された鋼製の端板により強化され、かつ前記端板によりCFH柱体の接続部を正確かつ容易に製作することができる。
【0037】
(7)H型鋼の長手方向の接続側である上方又は下方或いは上方及び下方の端面に端板が配され、該端板がH型鋼のフランジ及びウェブに固着され、前記接続側の前記端面からH型鋼の長手方向に所定距離だけ離れた箇所のウェブの両側に仕切り板がそれぞれ配され、該仕切り板がH型鋼のフランジ及びウェブに固着され、前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面、及び前記H型鋼の長手方向の端面を含む平面により囲まれる空間の端板と仕切り板との間の空間及び少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、端板と仕切り板との間にコンクリートで満たされない空所がそれぞれ残されてCFH柱体が形成され、一方のCFH柱体のH型鋼の端板の貫通孔とこれに接続する他方のCFH柱体の端板の貫通孔とに通された結合部材により端板同士が接合されてから、前記空所にあたる前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、フランジの幅方向の端面を含む平面、端板の内側面及び仕切り板の外側面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、前記の各コンクリートよりなるコンクリート層が前記H型鋼、脱落防止要素等に付着しているため、CFH柱体の他のCFH柱体の接続部となる端部が、H型鋼に固着した鋼製の端板及び仕切り板で補強され、また、CFH柱体同士の接続前は、端板と仕切り板の 間に空部が形成されているので、この空部を利用して、一方のCFH柱体の端板の貫通孔とこれに接続する他方のCFH柱体の端板の貫通孔とに通される結合部材により端板同士を容易かつ強固に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1のCFH梁体の正面図
【図2】 実施例1のCFH梁体の端よりの部分を図7のD−D線で断面した正面図
【図3】 実施例1のCFH梁体の第1の仕切り板の平面図
【図4】 実施例1のCFH梁体の第2の仕切り板の平面図
【図5】 図1に示すCFH梁体をそのA−A線で断面した側面図
【図6】 図1に示すCFH梁体をそのB−B線で断面した側面図
【図7】 図1に示すCFH梁体をそのC−C線で断面した側面図
【図8】 実施例2の第1節のCFH柱体を示し、その(a)は正面図、(b)は側面図
【図9】 図8の(a)のCFH柱体をそのA−A線で断面した平面図
【図10】 図8の(a)のCFH柱体をそのB−B線で断面した平面図
【図11】 図8の(a)のCFH柱体をそのC−C線で断面した平面図
【図12】 実施例2のCFH柱体の柱鉄骨の梁取付部の正面図
【図13】 実施例2の柱鉄骨のフランジの外側に仮梁受け片を配した状態の側面図
【図14】 図13に示す柱鉄骨の梁取付部及びその近傍部の側面図
【図15】 実施例2のCFH柱体の柱鉄骨の端板の平面図
【図16】 実施例2のCFH柱の柱鉄骨を図8の(a)のA−A線と同じ線で断面し矢印方向にみた平面図
【図17】 実施例2の第2節以降のCFH柱体を示し、(a)は正面図、(b)は側面図
【図18】 実施例2の下側節の柱体の上端に上側節の柱体の下端を継ぎ足した状態を示し、上半分はコンクリート充填前の正面図、下半分はコンクリート充填後の正面図
【図19】 CFH柱の左右の梁取付部にCFH梁体を取付けた状態を示し、右側半分はコンクリート充填前の縦断正面図、左側半分はコンクリート充填後の正面図
【図20】 CFH柱の一方の側の梁取付部にCFH梁体を取付けた状態の縦断正面図
【図21】 図19の柱体と梁体との仕口をそのF−F線で断面して矢印方向にみた側面図
【図22】 実施例3のCFH柱体を図23のG−G線で断面し矢印方向にみた平面図
【図23】 実施例3のCFH柱体の梁取付部の正面図
【図24】 実施例4のCFHの脱落防止要素の形状及び配置を示し、(a)は断面が4角形の鋼棒を用いた場合の断面図、(b)は不等辺山形鋼を用いた場合の断面図
【図25】 実施例5のCFH梁体を図1のA−A線と同様の線で断面した側面図
【図26】 実験時のCFH梁の試験体と載荷力との関係等を示す図
【図27】 試験体の載荷荷重とたわみとの関係を示す図
【図28】 試験体の載荷荷重とたわみとの関係を示す図
【図29】 試験体のH形鋼ウェブ中央のせん断歪と試験体の平均たわみとの関係を示す図
【図30】 試験体の充填コンクリートのせん断応力とH形鋼ウェブ中央のせん断歪との関係を示す図
【図31】 試験体の軸力比と座屈長さ・せい比との関係を示す図
【図32】 試験体のせん弾力と部材角との関係を示す図
【図33】 比較例(鉄筋なし)のせん断力と部材角との関係を示す図
【符号の説明】
10 CFH梁
10A CFH梁体
11 梁鉄骨材
11a,11b フランジ
11a,11b 内側面
11a,11b 貫通孔
11c ウェブ
11c,11c ウェブの表面
11d 端面
12a,12b 鋼棒
13 端板
13a 貫通孔
14 第1の仕切り板
14a 貫通孔
15 管体
15a 貫通孔
16 第2の仕切り板
17 空所
18a 中央コンクリート層
18b 端部コンクリート層
18c 後打ちコンクリート層
20 CFH柱
20A CFH柱体
21 柱鉄骨材
21a,21b フランジ
21a,21b 貫通孔
21c ウェブ
21c,21c ウェブの表面
21c 貫通孔
21d,21e 端面
21a,21b ねじ孔
22a,22b 鋼棒
23 端板
23A 基板
23a,23Aa ボルト孔
24 仕切り板
25,25A 管体
25a,25Aa 貫通孔
26A,26B 取付板
26Aa,26Ba 貫通孔
27 空所
28a 中央コンクリート層
28b 後打ちコンクリート層
,b ボルト
フランジ幅
D 成
d 鋼棒の直径
,n ナット
Plc 中心面

Claims (3)

  1. 長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する側及び側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本の鋼製の細長い脱落防止要素がH型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配され、各脱落防止要素がフランジの内側に固着され、前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面、前記H型鋼の長手方向の端面を含む平面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、該コンクリートよりなるコンクリート層が前記H型鋼及び脱落防止要素に付着しており、前記H型鋼の長手方向の中途又は端に梁取付部が形成されているCFH柱において、前記梁取付部が、該梁取付部のH型鋼の一方のフランジに少なくとも2以上の貫通孔が穿設され、他方のフランジにも前記貫通孔に対応させて貫通孔が穿設され、一方のフランジの貫通孔と他方のフランジの貫通孔とを連結するように鋼製の管体がそれぞれ配されて、各管体がフランジに固着され、各管体が前記コンクリート層中に埋め込まれ、一方のフランジの貫通孔、管体の内孔からなる貫通孔、及び他方のフランジの貫通孔に通された結合部材により梁取付部に梁が接合されるようになっていることを特徴とするCFH
  2. 長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する側及び側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本の鋼製の細長い脱落防止要素がH型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配され、脱落防止要素がフランジの内側に固着され、前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面、前記H型鋼の長手方向の端面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、該コンクリートよりなるコンクリート層が前記H型鋼及び脱落防止要素に付着しており、前記H型鋼の長手方向の中途又は端に梁取付部が形成されているCFH柱において、前記梁取付部が、該梁取付部に対応するH型鋼の両方のフランジの幅方向の両方の端部間を連結するように鋼製の取付板がそれぞれ配され、各取付板がフランジに固着され、一方の取付板に少なくとも2以上の貫通孔が穿設され、他方の取付板にも前記貫通孔に対応させて貫通孔が穿設され、前記H型鋼のウェブにも取付板の貫通孔に対応させて貫通孔が穿設され、一方の取付板の貫通孔と他方の取付板の貫通孔とを連結するように鋼製の管体がウェブの貫通孔に通されてそれぞれ配されて、各管体が取付板に固着され、各管体が取付板間の前記コンクリート層中に埋め込まれ、一方の取付板の貫通孔、管体の内孔からなる貫通孔、及び他方の取付板の貫通孔に通された結合部材により梁取付部の取付板に梁が接合されるようになっていることを特徴とするCFH
  3. 長いH型鋼のウェブの両方の側に位置する左側及び右側のフランジの内側面に沿って少なくとも1本の鋼製の細長い脱落防止要素がH型鋼の長手方向の略全域にわたって延在するようにそれぞれ配され、各脱落防止要素がフランジの内側に固着され、鋼製の端板が少なくともH型鋼の成及び幅を有するように製作され、かつ端板の所定位置に2以上の貫通孔が穿設され、鋼製の仕切り板はH型鋼を長手方向に対して略直角な面で切断した際のウェブの一方の側の空間部の形状に略一致する形状に作られ、H型鋼の長手方向の接続側である上方又は下方或いは上方及び下方の端面に前記端板が配され、該端板がH型鋼のフランジ及びウェブに固着され、前記接続側の前記端面からH型鋼の長手方向に所定距離だけ離れた箇所のウェブの両側に仕切り板がそれぞれ配され、該仕切り板がH型鋼のフランジ及びウェブに固着され、前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、H型鋼の両方のフランジの幅方向の端面を含む平面、及び前記H型鋼の長手方向の端面を含む平面により囲まれる空間の端板と仕切り板との間の空間及び少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、端板と仕切り板との間にコンクリートで満たされない空所がそれぞれ残されたCFH柱体が形成され、一方のCFH柱体のH型鋼の端板の貫通孔とこれに接続する他方のCFH柱体の端板の貫通孔とに通された結合部材により端板同士が接合されてから、前記空所にあたる前記H型鋼の両方のフランジの内側面、ウェブの両側の表面、フランジの幅方向の端面を含む平面、端板の内側面及び仕切り板の外側面により囲まれる空間内の少なくとも脱落防止要素を含む鋼製の部材の占める空間を除く空間がコンクリートで充填され、前記の各コンクリートよりなるコンクリート層が前記H型鋼、脱落防止要素等に付着しており、前記H型鋼の長手方向の中途に梁取付部が形成されていることを特徴とするCFH
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