JP5758207B2 - Concrete filled steel pipe column - Google Patents

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Description

本発明は、コンクリート充填鋼管柱に関する。   The present invention relates to a concrete-filled steel pipe column.

鋼管内にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管（ＣＦＴ（Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｆｉｌｌｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ））柱が知られている。ＣＦＴ柱では、一般に、中空の鋼管柱と比較して負担可能な軸力（負担軸力）が大きく、またコンクリートが充填されている分、熱容量が増加するため、耐火性能に優れている。そのため、設計条件（例えば、柱の負担軸力が比較的小さく火災継続時間が短い場合など）によっては、ＣＦＴ柱の耐火被覆を省略することが可能である。   A concrete filled steel tube (CFT) column in which concrete is filled in a steel pipe is known. In general, the CFT column has a large axial force (burden axial force) that can be borne compared to a hollow steel tube column, and since the heat capacity increases as the concrete is filled, the CFT column is excellent in fire resistance. Therefore, depending on the design conditions (for example, when the load axial force of the column is relatively small and the fire duration time is short), it is possible to omit the fireproof coating of the CFT column.

ここで、特許文献１に開示された技術では、鋼管の内周面に、当該鋼管の軸方向へ延びるリブ（フラットバー）が点溶接で取り付けられている。そして、火災時に、鋼管とコンクリートとの熱膨張差によってコンクリートに発生する軸方向の引張り力にリブを抵抗させ、コンクリートのひび割れを抑制している。   Here, in the technique disclosed in Patent Document 1, a rib (flat bar) extending in the axial direction of the steel pipe is attached to the inner peripheral surface of the steel pipe by spot welding. In the event of a fire, the ribs are resisted against the axial tensile force generated in the concrete due to the difference in thermal expansion between the steel pipe and the concrete, thereby suppressing cracks in the concrete.

特開平１０−２０４９９３号公報JP-A-10-204993

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、耐火性能（耐火時間）は向上するものの、鋼管に局部座屈が発生すると、ＣＦＴ柱の耐力が急激に低下し、変形が過大となる。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, although the fire resistance (fire resistance time) is improved, when local buckling occurs in the steel pipe, the proof stress of the CFT column is drastically reduced and the deformation becomes excessive.

本発明は、上記の事実を考慮し、火災時における耐力の急激な低下が抑制されたコンクリート充填鋼管柱を得ることを目的とする。   In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain a concrete-filled steel pipe column in which a sudden decrease in yield strength during a fire is suppressed.

請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱は、水平部材が接合される上下の鋼管仕口部と、前記鋼管仕口部間に延びる鋼管本体部と、を有する柱鋼管と、前記柱鋼管内に充填された充填コンクリートと、前記充填コンクリートに埋設され、前記鋼管本体部における軸方向中間部内の前記充填コンクリートの曲げ耐力に対し、該鋼管本体部における軸方向端部内の前記充填コンクリートの曲げ耐力が大きくなるように該充填コンクリートを補強し、火災時における前記軸方向端部の局部座屈に伴う前記軸方向端部内の前記充填コンクリートの圧壊を抑制する補強手段と、を備えている。 The concrete-filled steel pipe column according to claim 1 is a column steel pipe having upper and lower steel pipe joints to which a horizontal member is joined, and a steel pipe main body part extending between the steel pipe joints, and in the column steel pipe Filled concrete, and the bending strength of the filled concrete in the axial end portion of the steel pipe main body portion are embedded in the filled concrete, and the bending strength of the filled concrete in the axial middle portion of the steel pipe main body portion is And reinforcing means for reinforcing the filled concrete so as to be large and suppressing collapse of the filled concrete in the axial end portion due to local buckling of the axial end portion during a fire .

請求項１に係るコンクリート充填鋼管柱によれば、充填コンクリートに埋設された補強手段によって、鋼管本体部における軸方向中間部内の充填コンクリートの曲げ耐力に対し、鋼管本体部における軸方向端部内の充填コンクリートの曲げ耐力が大きくなるように充填コンクリートが補強されている。これにより、火災時に鋼管本体部の軸方向端部に局部座屈が発生しても、当該軸方向端部内の充填コンクリートが曲げモーメントを負担すると共に、局部座屈によって生じる圧縮力に抵抗することで、充填コンクリートの圧壊を防ぐことができる。この結果、鋼管本体部の軸方向端部は、局部座屈後も軸力を負担することが可能となり、また、その軸力を鋼管の軸方向中央部に円滑に伝達することが可能となる。従って、火災時におけるコンクリート充填鋼管柱の局部座屈後の急激な耐力低下（崩壊）が抑制される。 According to the concrete-filled steel pipe column according to claim 1, the filling in the axial end portion in the steel pipe main body portion with respect to the bending strength of the filled concrete in the axial middle portion in the steel pipe main body portion by the reinforcing means embedded in the filled concrete. Filled concrete is reinforced to increase the bending strength of the concrete. As a result, even if local buckling occurs at the axial end of the steel pipe body during a fire , the filled concrete in the axial end bears a bending moment and resists the compressive force generated by local buckling. Thus, the crushing of the filled concrete can be prevented. As a result, the axial end of the steel pipe main body can bear an axial force even after local buckling, and the axial force can be smoothly transmitted to the axial center of the steel pipe. . Therefore, a sudden decrease in proof stress (collapse) after local buckling of the concrete-filled steel pipe column during a fire is suppressed.

更に、鋼管本体部の全長に渡って充填コンクリートを同じ曲げ耐力で補強する構成と比較して、施工性の向上、及びコスト削減を図ることができる。
請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱は、水平部材が接合される上下の鋼管仕口部と、前記鋼管仕口部間に延びる鋼管本体部と、を有する柱鋼管と、前記鋼管仕口部に設けられたダイアフラムと、前記柱鋼管内に充填された充填コンクリートと、前記ダイアフラムに端部が接合され、該ダイアフラムから上下の一方側へのみ延出して前記鋼管本体部における軸方向端部内の前記充填コンクリートに埋設され、前記鋼管本体部における軸方向中間部内の前記充填コンクリートの曲げ耐力に対し、前記軸方向端部内の前記充填コンクリートの曲げ耐力が大きくなるように該充填コンクリートを補強する補強手段と、を備えている。 Furthermore, compared with the structure which reinforces filling concrete with the same bending strength over the full length of a steel pipe main-body part, improvement of workability and cost reduction can be aimed at.
The concrete-filled steel pipe column according to claim 2 is a column steel pipe having upper and lower steel pipe joint portions to which a horizontal member is joined, and a steel pipe main body portion extending between the steel pipe joint portions, and the steel pipe joint portion. A diaphragm provided in the column, filled concrete filled in the column steel pipe, and an end portion joined to the diaphragm, extending from the diaphragm only to one of the upper and lower sides, and in the axial end of the steel pipe main body Reinforcement that is embedded in the filled concrete and reinforces the filled concrete so that the bending strength of the filled concrete in the axial end portion is larger than the bending strength of the filled concrete in the axial middle portion of the steel pipe main body. Means.

請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱は、請求項１又は請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱において、前記補強手段が、前記鋼管本体部における軸方向端部内の前記充填コンクリートに埋設され、前記鋼管仕口部内の前記充填コンクリートとの間で曲げモーメントを伝達する端部補強部材を有し、前記端部補強部材の前記鋼管本体部の軸方向に沿った長さが、該鋼管本体部の幅以上とされている。 The concrete-filled steel pipe column according to claim 3 is the concrete-filled steel pipe column according to claim 1 or 2 , wherein the reinforcing means is embedded in the filled concrete in an axial end portion of the steel pipe main body portion, It has an end reinforcement member that transmits a bending moment with the filled concrete in the steel pipe joint, and the length of the end reinforcement member along the axial direction of the steel pipe body is the steel pipe body It is said to be more than the width of.

請求項３に係るコンクリート充填鋼管柱によれば、端部補強部材の鋼管本体部の軸方向に沿った長さを鋼管本体部の幅以上としたことにより、材料コストを削減しつつ、鋼管本体部における軸方向端部の局部座屈の発生を抑制することができる。鋼管本体部の軸方向端部では、前述した端部補強部材の長さの領域内において局部座屈が発生し易いためである。 According to the concrete-filled steel pipe column according to claim 3 , the length along the axial direction of the steel pipe main body part of the end reinforcing member is equal to or greater than the width of the steel pipe main body part, thereby reducing the material cost and reducing the material cost. It is possible to suppress the occurrence of local buckling at the axial end of the portion. This is because local buckling is likely to occur at the axial end of the steel pipe main body within the region of the length of the end reinforcing member described above.

請求項４に記載のコンクリート充填鋼管柱は、請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱において、前記端部補強部材が、前記鋼管本体部における軸方向端部内の前記充填コンクリートの曲げ耐力が前記鋼管仕口部から前記鋼管本体部の軸方向中間部に向うに従って小さくなるように該充填コンクリートに埋設されている。 The concrete-filled steel pipe column according to claim 4 is the concrete-filled steel pipe column according to claim 3 , wherein the end reinforcing member has a bending strength of the filled concrete in an axial end portion of the steel pipe main body portion. It is embed | buried in this filling concrete so that it may become small as it goes to the axial direction intermediate part of the said steel pipe main-body part from a joint part.

請求項４に係るコンクリート充填鋼管柱によれば、端部補強部材によって、鋼管本体部における軸方向端部内の充填コンクリートの曲げ耐力が、鋼管仕口部から鋼管本体部の軸方向中間部に向うに従って小さくなるように補強されている。これにより、応力状態に応じた最適な補強を行うことで、過剰な補強を無くすことができ、施工性の向上とコスト削減を図ることができる。 According to the concrete-filled steel pipe column according to claim 4 , the bending strength of the filling concrete in the axial end portion of the steel pipe main body portion is directed from the steel pipe joint portion to the axial intermediate portion of the steel pipe main body portion by the end reinforcing member. Reinforced to become smaller according to Thereby, by performing optimal reinforcement according to the stress state, excessive reinforcement can be eliminated, and workability can be improved and cost can be reduced.

なお、ここでいう「充填コンクリートの曲げ耐力が鋼管仕口部から鋼管本体部の軸方向中間部に向うに従って小さくなるように」は、充填コンクリートの曲げ耐力を鋼管仕口部から鋼管本体部の軸方向中間部に向けて段階的に小さくする構成や、徐々に小さくする構成を含む概念である。   As used herein, “so that the bending strength of the filled concrete decreases from the steel pipe joint to the axial middle part of the steel pipe body” means that the bending strength of the filled concrete is reduced from the steel pipe joint to the steel pipe body. It is a concept that includes a configuration that gradually decreases toward an intermediate portion in the axial direction and a configuration that gradually decreases.

本発明は、上記の構成としたので、火災時における耐力の急激な低下を抑制することができる。   Since this invention was set as said structure, it can suppress the rapid fall of yield strength at the time of a fire.

本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a concrete filling steel pipe pillar concerning one embodiment of the present invention. （Ａ）は図１の一部拡大図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線断面図である。(A) is the elements on larger scale of FIG. 1, (B) is the 2B-2B sectional view taken on the line of FIG. 2 (A). 本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の応力状態を示す図１に相当する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view equivalent to FIG. 1 which shows the stress state of the concrete filling steel pipe column which concerns on one Embodiment of this invention. 一般的なコンクリート充填鋼管柱と梁で構成された架構を示す立面図であり、（Ａ）は火災前の状態を示し、（Ｂ）は火災後の状態を示している。It is an elevation view which shows the frame comprised with the general concrete filling steel pipe pillar and beam, (A) shows the state before a fire, (B) has shown the state after a fire. 一般的なコンクリート充填鋼管柱の耐火性能評価に用いられる実験評価モデルを示すモデル図であり、（Ａ）は水平力を載荷する前の状態を示し、（Ｂ）は水平力が載荷された際のコンクリート鋼管柱の変形状態、及び応力状態を示し、（Ｃ）はコンクリート鋼管柱の構成する鋼管に局部座屈が発生した状態を示している。It is a model figure which shows the experimental evaluation model used for the fireproof performance evaluation of a general concrete filling steel pipe column, (A) shows the state before loading horizontal force, and (B) is when horizontal force is loaded. The deformation state and stress state of the concrete steel pipe column are shown, and (C) shows a state where local buckling has occurred in the steel pipe constituting the concrete steel pipe column. （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施形態における端部補強部材の変形例を示す図２（Ｂ）に相当する拡大図である。(A) And (B) is an enlarged view equivalent to Drawing 2 (B) showing the modification of the end part reinforcement member in one embodiment of the present invention. （Ａ）は、本発明の一実施形態における端部補強部材の変形例を示す図２（Ａ）に相当する拡大図であり、（Ｂ）は図７（Ａ）の７Ｂ−７Ｂ線断面図である。(A) is an enlarged view equivalent to FIG. 2 (A) which shows the modification of the edge part reinforcement member in one Embodiment of this invention, (B) is the 7B-7B sectional view taken on the line of FIG. 7 (A). It is. （Ａ）は、本発明の一実施形態における端部補強部材の変形例を示す図２（Ａ）に相当する拡大図であり、（Ｂ）は図８（Ａ）の８Ｂ−８Ｂ線断面図である。(A) is an enlarged view equivalent to FIG. 2 (A) which shows the modification of the edge part reinforcement member in one Embodiment of this invention, (B) is the 8B-8B sectional view taken on the line of FIG. 8 (A). It is. （Ａ）は、本発明の一実施形態における端部補強部材の変形例を示す図２（Ａ）に相当する拡大図であり、（Ｂ）は図９（Ａ）の９Ｂ−９Ｂ線断面図である。(A) is an enlarged view corresponding to FIG. 2 (A) which shows the modification of the edge part reinforcement member in one Embodiment of this invention, (B) is the 9B-9B sectional view taken on the line of FIG. 9 (A). It is. （Ａ）は、本発明の一実施形態における端部補強部材の変形例を示す図２（Ａ）に相当する拡大図であり、（Ｂ）は図１０（Ａ）の１０Ｂ−１０Ｂ線断面図である。(A) is an enlarged view corresponding to FIG. 2 (A) which shows the modification of the edge part reinforcement member in one Embodiment of this invention, (B) is the 10B-10B sectional view taken on the line of FIG. 10 (A). It is. （Ａ）は、本発明の一実施形態における端部補強部材の変形例を示す図２（Ａ）に相当する拡大図であり、（Ｂ）は図１１（Ａ）の１１Ｂ−１１Ｂ線断面図である。(A) is an enlarged view corresponding to FIG. 2 (A) which shows the modification of the edge part reinforcement member in one Embodiment of this invention, (B) is the 11B-11B sectional view taken on the line of FIG. 11 (A). It is. （Ａ）は、本発明の一実施形態における端部補強部材の変形例を示す図２（Ａ）に相当する拡大図であり、（Ｂ）は図１２（Ａ）の１２Ｂ−１２Ｂ線断面図である。(A) is an enlarged view equivalent to FIG. 2 (A) which shows the modification of the edge part reinforcement member in one Embodiment of this invention, (B) is the 12B-12B sectional view taken on the line of FIG. 12 (A). It is. （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施形態における端部補強部材の変形例を示す図１の一部拡大図に相当する拡大図である。(A) And (B) is an enlarged view equivalent to the partially expanded view of FIG. 1 which shows the modification of the edge part reinforcement member in one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｚは、本実施形態における柱鋼管の軸方向（上下方向）を示している。   Hereinafter, a concrete-filled steel pipe column according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the arrow Z suitably shown in each figure has shown the axial direction (up-down direction) of the column steel pipe in this embodiment.

図１には、一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱１０が示されている。コンクリート充填鋼管柱１０は、柱鋼管１２と、柱鋼管１２内に充填される充填コンクリート１４と、補強手段としての補強鉄筋２０と、を備えている。柱鋼管１２は角形鋼管で構成されており、水平部材としての鉄骨梁１６が接合される上下の鋼管仕口部１２Ａと、これらの鋼管仕口部１２Ａ間に延びる鋼管本体部１２Ｂを有している。   FIG. 1 shows a concrete-filled steel pipe column 10 according to an embodiment. The concrete-filled steel pipe column 10 includes a column steel pipe 12, a filling concrete 14 filled in the column steel pipe 12, and a reinforcing steel bar 20 as a reinforcing means. The column steel pipe 12 is composed of a square steel pipe, and has an upper and lower steel pipe joint portion 12A to which a steel beam 16 as a horizontal member is joined, and a steel pipe main body portion 12B extending between these steel pipe joint portions 12A. Yes.

鉄骨梁１６はＨ形鋼で構成され、上下一対のフランジ部１６Ａとフランジ部１６Ａを繋ぐウェブ部１６Ｂを有し、その端部が鋼管仕口部１２Ａの外側面に突き当てられて溶接されている。一方、鋼管仕口部１２Ａの内壁面には、上下一対の内ダイアフラム１８が設けられている。各内ダイアフラム１８は、鉄骨梁１６のフランジ部１６Ａと連続するように設けられており、この内ダイアフラム１８によって鋼管仕口部１２Ａが補強されている。また、各内ダイアフラム１８の中央部には充填孔１８Ａが形成されており、これらの充填孔１８Ａを通して柱鋼管１２内に充填コンクリート１４が充填されるようになっている。   The steel beam 16 is made of H-shaped steel and has a pair of upper and lower flange portions 16A and a web portion 16B that connects the flange portion 16A, and the end thereof is abutted against and welded to the outer surface of the steel pipe joint portion 12A. Yes. On the other hand, a pair of upper and lower inner diaphragms 18 is provided on the inner wall surface of the steel pipe joint 12A. Each inner diaphragm 18 is provided so as to be continuous with the flange portion 16 </ b> A of the steel beam 16, and the steel pipe joint 12 </ b> A is reinforced by the inner diaphragm 18. Further, a filling hole 18A is formed at the center of each inner diaphragm 18, and the filled concrete 14 is filled into the column steel pipe 12 through these filling holes 18A.

ここで、上下の鉄骨梁１６の間にある鋼管本体部１２Ｂ内に充填された充填コンクリート１４は、複数の補強鉄筋２０によって鋼管本体部１２Ｂにおける軸方向中間部としての鋼管中間部１２ＢＭ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力に対し、軸方向端部としての鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力が大きくなるように補強されている。   Here, the filled concrete 14 filled in the steel pipe body 12B between the upper and lower steel beams 16 is filled in the steel pipe middle 12BM as an axially middle portion in the steel pipe body 12B by a plurality of reinforcing bars 20. The bending strength of the concrete 14 is reinforced so that the bending strength of the filled concrete 14 in the steel pipe upper end 12BU and the steel pipe lower end 12BL as axial ends is increased.

具体的には、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、鋼管本体部１２Ｂにおける鋼管上端部（柱頭部）１２ＢＵ内の充填コンクリート１４には、端部補強部材としての複数（本実施形態では、４本）の補強鉄筋２０が埋設されている。各補強鉄筋２０は、軸方向を柱鋼管１２の軸方向（矢印Ｚ方向）にすると共に、柱鋼管１２の周方向に所定の間隔を空けて配列され、各々の上端部が内ダイアフラム１８に溶接等で接合されている。また、鋼管本体部１２Ｂの幅（柱せい）をＤとしたときに、各補強鉄筋２０の長さＬ（鋼管本体部１２Ｂの軸方向に沿った長さ）が、鋼管本体部１２Ｂの幅Ｄの１．０倍以上とされている。これらの補強鉄筋２０によって鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４が補強されると共に、内ダイアフラム１８及び補強鉄筋２０を介して鋼管仕口部１２Ａ内の充填コンクリート１４と鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４との間で曲げモーメントが伝達されるようになっている。これと同様に、図１に示されるように、鋼管下端部（柱脚部）１２ＢＬ内の充填コンクリート１４は、複数の補強鉄筋２０によって補強されている。   Specifically, as shown in FIGS. 2A and 2B, the filling concrete 14 in the upper end portion (column head) 12BU of the steel pipe in the steel pipe main body portion 12B has a plurality of end reinforcing members. In the present embodiment, four reinforcing reinforcing bars 20 are embedded. The reinforcing bars 20 are arranged with a predetermined interval in the circumferential direction of the column steel pipe 12 with the axial direction being the axial direction of the column steel pipe 12 (arrow Z direction), and each upper end is welded to the inner diaphragm 18. Etc. are joined. Further, when the width (column column) of the steel pipe body 12B is D, the length L of each reinforcing bar 20 (the length along the axial direction of the steel pipe body 12B) is the width D of the steel pipe body 12B. 1.0 times or more. These reinforcing reinforcing bars 20 reinforce the filling concrete 14 in the steel pipe upper end portion 12BU, and the filling concrete 14 in the steel pipe joint 12A and the filling concrete in the steel pipe upper end portion 12BU through the inner diaphragm 18 and the reinforcing reinforcing bars 20. The bending moment is transmitted to the 14. Similarly, as shown in FIG. 1, the filled concrete 14 in the lower end portion (column base portion) 12BL of the steel pipe is reinforced by a plurality of reinforcing bars 20.

一方、鋼管本体部１２Ｂにおける鋼管中間部１２ＢＭ内の充填コンクリート１４は、補強鉄筋２０によって補強されていない。これにより、鋼管中間部１２ＢＭ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力に対し、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力が大きくなっている。   On the other hand, the filling concrete 14 in the steel pipe intermediate part 12BM in the steel pipe main body part 12B is not reinforced by the reinforcing reinforcing bars 20. Thereby, the bending proof stress of the filling concrete 14 in the steel pipe upper end part 12BU and the steel pipe lower end part 12BL is large with respect to the bending proof stress of the filling concrete 14 in the steel pipe intermediate part 12BM.

次に、本実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

図３に示されるように、例えば、火災時に鉄骨梁１６が熱膨張によって軸方向（水平方向）へ伸張すると、鋼管仕口部１２Ａに水平力Ｆが作用し、鋼管本体部１２Ｂに曲げモーメントＭが発生する。この曲げモーメントＭは、鋼管中間部１２ＢＭから鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに向って徐々に大きくなる。一方、柱鋼管１２は、火災時に熱膨張によって軸方向（矢印Ｚ方向）へ伸張するが、温度上昇に伴う剛性の低下によって軸方向への伸張は徐々に小さくなり、ある温度に達すると軸方向への伸張変形は止まり、収縮変形に転じる。この状態で、鉄骨梁１６から鋼管仕口部１２Ａへ水平力Ｆが作用すると、前述したように鋼管中間部１２ＢＭと比較して大きな曲げモーメントが発生する鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）側面に局部座屈Ｋが発生し易くなる。特に、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬが鋼管仕口部１２Ａを介して鉄骨梁１６に剛接合されていて、かつ、鉄骨梁１６の軸方向への伸張量が大きい場合は、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに大きな曲率を伴う変形が生じる。この変形により鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）側面に大きな圧縮応力度が発生し、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに局部座屈Ｋが生じる。   As shown in FIG. 3, for example, when the steel beam 16 expands in the axial direction (horizontal direction) due to thermal expansion during a fire, a horizontal force F acts on the steel pipe joint 12A, and a bending moment M acts on the steel pipe main body 12B. Occurs. The bending moment M gradually increases from the steel pipe intermediate part 12BM toward the steel pipe upper end part 12BU and the steel pipe lower end part 12BL. On the other hand, the column steel pipe 12 expands in the axial direction (arrow Z direction) due to thermal expansion in the event of a fire, but the expansion in the axial direction gradually decreases due to a decrease in rigidity accompanying a temperature rise. The expansion deformation to ceases and turns into contraction deformation. In this state, when a horizontal force F is applied from the steel beam 16 to the steel pipe connection part 12A, the compression of the steel pipe upper end part 12BU and the steel pipe lower end part 12BL which generate a large bending moment as compared with the steel pipe intermediate part 12BM as described above. Local buckling K tends to occur on the side (arrow C side) side surface. In particular, when the steel pipe upper end portion 12BU and the steel pipe lower end portion 12BL are rigidly joined to the steel beam 16 via the steel pipe connection portion 12A, and the steel beam 16 has a large extension in the axial direction, the steel pipe upper end portion A deformation | transformation with a big curvature arises in 12BU and steel pipe lower end part 12BL. Due to this deformation, a large degree of compressive stress is generated on the compression side (arrow C side) side surfaces of the steel pipe upper end 12BU and the steel pipe lower end 12BL, and local buckling K occurs in the steel pipe upper end 12BU and the steel pipe lower end 12BL.

鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに局部座屈が発生すると、コンクリート充填鋼管柱１０の曲げ剛性は著しく低下する。コンクリート充填鋼管柱１０に作用する軸力（鉛直荷重）Ｖが大きい場合は、局部座屈Ｋの発生後、曲げモーメントＭによる変形が急激に進展し、局部座屈Ｋ側の充填コンクリート１４に圧壊を生じる。この結果、コンクリート充填鋼管柱１０は荷重支持能力を喪失し、脆性的に崩壊に至る場合がある。   When local buckling occurs in the steel pipe upper end part 12BU and the steel pipe lower end part 12BL, the bending rigidity of the concrete-filled steel pipe column 10 is significantly reduced. When the axial force (vertical load) V acting on the concrete-filled steel pipe column 10 is large, after the occurrence of local buckling K, the deformation due to the bending moment M rapidly progresses and collapses to the filling concrete 14 on the local buckling K side. Produce. As a result, the concrete-filled steel pipe column 10 loses its load supporting ability and may collapse brittlely.

この対策として本実施形態では、補強鉄筋２０によって鋼管中間部１２ＢＭ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力に対し、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力が大きくなるように充填コンクリート１４を補強している。これにより、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに局部座屈Ｋが発生しても、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬ内の充填コンクリート１４が曲げモーメントＭを負担すると共に、局部座屈Ｋによって生じる圧縮力に抵抗することで、充填コンクリート１４の圧壊が抑制される。この結果、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬが局部座屈Ｋの発生後も軸力Ｖを負担することが可能となり、また、その軸力Ｖを柱鋼管１２の鋼管中間部１２ＢＭに円滑に伝達することが可能となる。従って、火災時におけるコンクリート充填鋼管柱１０の局部座屈Ｋ発生後の急激な耐力低下（崩壊）が抑制される。なお、せん断力は、柱鋼管１２及び充填コンクリート１４の残存せん断耐力と補強鉄筋２０のダボ効果によって伝達される。   As a countermeasure, in this embodiment, the reinforcing steel bar 20 is filled so that the bending strength of the filling concrete 14 in the steel pipe upper end portion 12BU and the steel pipe lower end portion 12BL becomes larger than the bending strength of the filling concrete 14 in the steel pipe intermediate portion 12BM. The concrete 14 is reinforced. Thereby, even if local buckling K occurs in the steel pipe upper end portion 12BU and the steel pipe lower end portion 12BL, the filling concrete 14 in the steel pipe upper end portion 12BU and the steel pipe lower end portion 12BL bears the bending moment M and the local buckling K. By resisting the compressive force generated by, the collapse of the filled concrete 14 is suppressed. As a result, the steel pipe upper end portion 12BU and the steel pipe lower end portion 12BL can bear the axial force V even after the occurrence of local buckling K, and the axial force V is smoothly applied to the steel pipe intermediate portion 12BM of the column steel pipe 12. It is possible to communicate. Therefore, a sudden decrease in proof stress (collapse) after the occurrence of local buckling K of the concrete-filled steel pipe column 10 during a fire is suppressed. The shearing force is transmitted by the residual shear strength of the column steel pipe 12 and the filled concrete 14 and the dowel effect of the reinforcing reinforcing bars 20.

また、本実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱１０では、鋼管本体部１２Ｂの全長に渡って充填コンクリート１４を同じ曲げ耐力で補強する構成と比較して、施工性の向上、工期短縮、及びコスト削減を図ることができる。更に、補強鉄筋２０を設ける範囲を鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに限定することにより、工場等で内ダイアフラム１８に補強鉄筋２０を予め接合することができるため、現場での接合作業を省略することができる。   Moreover, in the concrete filling steel pipe column 10 which concerns on this embodiment, compared with the structure which reinforces the filling concrete 14 with the same bending proof stress over the full length of the steel pipe main-body part 12B, improvement of workability, construction period reduction, and cost reduction. Can be achieved. Furthermore, by limiting the range in which the reinforcing bar 20 is provided to the steel pipe upper end 12BU and the steel pipe lower end 12BL, the reinforcing bar 20 can be bonded in advance to the inner diaphragm 18 at a factory or the like, so that the on-site joining work is omitted. can do.

ここで、図４（Ａ）には、一般的なコンクリート充填鋼管柱からなる柱１００と梁１０２Ａ，１０２Ｂとで構成された架構の一例が示されている。この架構内で、例えば図４（Ｂ）に示されるように火災１０４が発生すると、梁１０２Ａが水平方向（矢印Ｊ方向）に伸び出すため、柱１００に同図に示されるような変形が生じる。   Here, FIG. 4A shows an example of a frame composed of a column 100 made of a general concrete-filled steel pipe column and beams 102A and 102B. In this frame, for example, as shown in FIG. 4B, when a fire 104 occurs, the beam 102A extends in the horizontal direction (arrow J direction), so that the pillar 100 is deformed as shown in FIG. .

また、図５（Ａ）には、一般的なコンクリート充填鋼管柱からなる柱１１０の耐火性能評価に用いられる実験評価モデルが示されている。この実験評価モデルでは、加熱時に、図５（Ｂ）に示されるような変形状態、応力状態を示すことから、図４（Ｂ）に示される柱１００の変形状態、応力状態を適切に模擬することができると言われている。そこで、図５（Ａ）に示される実験評価モデルを用いて載荷加熱実験を行ったところ、以下に示す新たな知見が得られた。   FIG. 5 (A) shows an experimental evaluation model used for fire resistance performance evaluation of a column 110 made of a general concrete-filled steel pipe column. Since this experimental evaluation model shows a deformed state and a stress state as shown in FIG. 5B during heating, the deformed state and the stress state of the column 100 shown in FIG. 4B are appropriately simulated. It is said that you can. Then, when the loading heating experiment was conducted using the experimental evaluation model shown in FIG. 5 (A), the following new knowledge was obtained.

即ち、加熱された柱１１０の柱上端部に生じる水平変位（水平力Ｆ）が大きい場合や柱１１０に生じる軸力Ｖが大きい場合は、図５（Ｃ）に示されるように、柱１１０を構成する柱鋼管の上端部及び下端部に局部座屈Ｋを生じることが確認された。また、加熱時間が比較的短く、柱１１０の充填コンクリートが十分耐力を残している状態であっても、柱１１０は前述した柱鋼管の局部座屈Ｋによって荷重支持能力を喪失し、崩壊することが確認された。   That is, when the horizontal displacement (horizontal force F) generated at the upper end of the heated column 110 is large, or when the axial force V generated at the column 110 is large, the column 110 is moved as shown in FIG. It was confirmed that local buckling K was generated at the upper end and lower end of the column steel pipe to be formed. Further, even when the heating time is relatively short and the concrete filled in the column 110 still has sufficient proof stress, the column 110 loses its load supporting ability due to the local buckling K of the column steel pipe and collapses. Was confirmed.

本実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱１０を例により具体的に説明すると、局部座屈Ｋに関しては以下のことが確認された。即ち、鋼管本体部１２Ｂの幅をＤ（図２（Ｂ）参照）としたときに、鋼管上端部１２ＢＵにおける局部座屈Ｋは、その上端から２Ｄまでの領域内で発生し易く、特に、上端からＤの領域内で発生し易い。これと同様に、鋼管下端部１２ＢＬにおける局部座屈Ｋは、その下端から２Ｄまでの領域内で発生し易く、特に、下端からＤの領域内で発生し易い。   When concrete concrete steel pipe pillar 10 concerning this embodiment is explained concretely by an example, the following was confirmed about local buckling K. That is, when the width of the steel pipe main body portion 12B is D (see FIG. 2B), the local buckling K in the steel pipe upper end portion 12BU is likely to occur in the region from the upper end to 2D. To D in the region. Similarly, the local buckling K in the steel pipe lower end portion 12BL is likely to occur in the region from the lower end to 2D, and is particularly likely to occur in the region from the lower end to D.

従って、局部座屈Ｋの発生を抑制する観点からすると、補強鉄筋２０の長さＬはＤ以上が好ましく、２Ｄ以上がより好ましい。更に、施工性、材料コストを考慮すると、補強鉄筋２０の長さＬはＤ≦Ｌ≦２Ｄとすることが望ましい。これにより、補強鉄筋２０の材料コストを削減しつつ、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの局部座屈Ｋの発生を抑制することができる。   Therefore, from the viewpoint of suppressing the occurrence of local buckling K, the length L of the reinforcing reinforcing bar 20 is preferably D or more, and more preferably 2D or more. Furthermore, in consideration of workability and material cost, it is desirable that the length L of the reinforcing steel bar 20 satisfies D ≦ L ≦ 2D. Thereby, generation | occurrence | production of the local buckling K of the steel pipe upper end part 12BU and the steel pipe lower end part 12BL can be suppressed, reducing the material cost of the reinforcement reinforcing bar 20.

なお、前述した局部座屈Ｋによる破壊はこれまで実験で確認されなかった現象である。これまでは柱１１０の断面を小断面（例えば、３００ｍｍ×３００ｍｍ程度）で実施してきたが、前述した局部座屈Ｋが確認された実験では、柱１１０の断面を大面積（６００ｍｍ×６００ｍｍ）で実施している。柱鋼管の上端部及び下端部に発生する圧縮ひずみは、柱１１０の中立軸位置から柱鋼管までの距離に比例して大きくなる。断面が大きくなれば、柱鋼管に生じる圧縮ひずみもこれに比例して大きくなる。このため、火災によって大断面の柱（例えば、６００ｍｍ×６００ｍｍ以上）の柱上端部に大きな水平力が生じると、柱の上端部及び下端部には大きな圧縮ひずみが発生する。前述の実験では、柱鋼管に生じた圧縮ひずみが当該柱鋼管の局部座屈に対する許容圧縮ひずみを超過したために発生したものと考えられる。この圧縮ひずみは、長期軸力に起因する長期圧縮ひずみε１と、梁の伸長による強制変形（水平力Ｆ）に起因する圧縮ひずみε２と、同梁の伸長による付加曲げモーメントに起因する圧縮ひずみε３の和と考えることも可能である。   Note that the above-described destruction due to local buckling K is a phenomenon that has not been confirmed by experiments. Until now, the cross section of the pillar 110 has been implemented with a small cross section (for example, about 300 mm × 300 mm). We are carrying out. The compressive strain generated at the upper and lower ends of the column steel pipe increases in proportion to the distance from the neutral axis position of the column 110 to the column steel pipe. If the cross section becomes large, the compressive strain generated in the column steel pipe also increases in proportion to this. For this reason, when a large horizontal force is generated at the upper end portion of a column having a large cross section (for example, 600 mm × 600 mm or more) due to a fire, a large compressive strain is generated at the upper end portion and the lower end portion of the column. In the above experiment, it is considered that the compressive strain generated in the column steel pipe exceeded the allowable compressive strain for local buckling of the column steel pipe. This compressive strain includes a long-term compressive strain ε1 resulting from a long-term axial force, a compressive strain ε2 resulting from forced deformation (horizontal force F) due to the extension of the beam, and a compressive strain ε3 resulting from an additional bending moment due to the extension of the beam. It is also possible to think of it as the sum of

なお、本実施形態のように鋼管仕口部１２Ａの両側に鉄骨梁１２が接合される構成では、各鉄骨梁１２の伸長に伴って鋼管仕口部１２Ａの両側に反対向きの水平力が作用するため、これらの水平力が打ち消し合う。従って、前述した圧縮ひずみε２，ε３が小さくなり易い。一方、外周柱のように、鋼管仕口部１２Ａの片側にのみ鉄骨梁１６が接合される構成では、上記圧縮ひずみε２，ε３が大きくなり易い。特に、鋼管仕口部１２Ａの片側に接合される鉄骨梁１６の梁スパンが長くなると（例えば、１０ｍｍ以上）、火災時における鉄骨梁１６の伸長量が増加し、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの水平変位（強制変形）が大きくなるため（例えば、１／５０ｒａｄ以上）、上記圧縮ひずみε２，ε３が過大となる可能性がある。本実施形態は、このように鋼管仕口部１２Ａの片側に、若しくは鋼管仕口部１２Ａに３方向から鉄骨梁１６が接合されるコンクリート充填鋼管柱の補強に適している。   In the configuration in which the steel beam 12 is joined to both sides of the steel pipe joint 12A as in the present embodiment, the opposite horizontal force acts on both sides of the steel pipe joint 12A as each steel beam 12 extends. Therefore, these horizontal forces cancel each other. Therefore, the above-described compression strains ε2, ε3 tend to be small. On the other hand, in the configuration in which the steel beam 16 is joined only to one side of the steel pipe joint 12A as in the outer peripheral column, the compressive strains ε2 and ε3 are likely to increase. In particular, when the beam span of the steel beam 16 joined to one side of the steel pipe connection part 12A becomes long (for example, 10 mm or more), the amount of extension of the steel beam 16 at the time of fire increases, and the steel pipe upper end 12BU and the steel pipe lower end Since the horizontal displacement (forced deformation) of 12BL becomes large (for example, 1/50 rad or more), the compression strains ε2 and ε3 may be excessive. The present embodiment is thus suitable for reinforcing a concrete-filled steel pipe column in which the steel beam 16 is joined to one side of the steel pipe joint 12A or the steel pipe joint 12A from three directions.

なお、補強鉄筋２０の本数や配置（ピッチ）は、適宜変更可能である。例えば、図６（Ａ）に示されるように、平面視にて補強鉄筋２０を円形状に配置しても良いし、図６（Ｂ）に示されるように、平面視にて補強鉄筋２０を角形状に配置しても良い。   Note that the number and arrangement (pitch) of the reinforcing reinforcing bars 20 can be appropriately changed. For example, as shown in FIG. 6 (A), the reinforcing reinforcing bars 20 may be arranged in a circular shape in plan view, or as shown in FIG. 6 (B), the reinforcing reinforcing bars 20 may be arranged in plan view. It may be arranged in a square shape.

次に、端部補強部材の変形例について説明する。なお、以下に説明する変形例では、柱鋼管１２内に充填される充填コンクリート１４（図１参照）の図示を適宜省略している。また、以下では、各種の変形例を鋼管上端部１２ＢＵに適用した場合を例に説明するが、これらの変形例は鋼管下端部１２ＢＬにも適用可能である。   Next, a modification of the end reinforcing member will be described. In addition, in the modified example demonstrated below, illustration of the filling concrete 14 (refer FIG. 1) with which the column steel pipe 12 is filled is abbreviate | omitted suitably. Moreover, below, although the case where various modifications are applied to the steel pipe upper end part 12BU is demonstrated to an example, these modifications are applicable also to the steel pipe lower end part 12BL.

先ず、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示される変形例では、端部補強部材として、長さが異なる２種類の補強鉄筋２２，２４が用いられている。具体的には、補強鉄筋２２は、その長さＬ１が補強鉄筋２４の長さＬ２の略半分とされている。これらの補強鉄筋２２，２４は、軸方向を柱鋼管１２の軸方向（矢印Ｚ方向）にすると共に、柱鋼管１２の周方向に所定の間隔を空けて交互に配列され、各々の上端部が内ダイアフラム１８に溶接等で接合されている。これにより、鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力が、鋼管仕口部１２Ａから鋼管中間部１２ＢＭに向って段階的に小さくなっている。 First, in the modification shown in FIGS. 7A and 7B, two types of reinforcing reinforcing bars 22 and 24 having different lengths are used as the end portion reinforcing members. Specifically, the reinforcing reinforcing bar 22 has a length L 1 that is substantially half the length L 2 of the reinforcing reinforcing bar 24. These reinforcing bars 22 and 24 are arranged in an axial direction (arrow Z direction) of the column steel pipe 12 and alternately arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the column steel pipe 12, and the upper ends of the reinforcing bars 22 and 24 are arranged. It is joined to the inner diaphragm 18 by welding or the like. Thereby, the bending strength of the filling concrete 14 in the steel pipe upper end part 12BU is gradually reduced from the steel pipe joint part 12A toward the steel pipe intermediate part 12BM.

このように補強鉄筋２２，２４の長さを変え、鋼管上端部１２ＢＵに作用する曲げモーメントＭ（図３参照）に応じて鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力を鋼管仕口部１２Ａから鋼管中間部１２ＢＭに向って段階的に小さくすることにより、過剰な補強を無くすことができる。従って、補強鉄筋２２，２４の材料コストを削減することができる。   In this way, the lengths of the reinforcing reinforcing bars 22 and 24 are changed, and the bending strength of the filled concrete 14 in the steel pipe upper end portion 12BU is changed according to the bending moment M (see FIG. 3) acting on the steel pipe upper end portion 12BU. Therefore, excessive reinforcement can be eliminated by decreasing in steps toward the steel pipe intermediate portion 12BM. Therefore, the material cost of the reinforcing reinforcing bars 22 and 24 can be reduced.

また、全ての補強鉄筋２０の長さＬを略同じにした上記実施形態（図１参照）では、鋼管上端部１２ＢＵの曲げ剛性が鋼管中間部１２ＢＭの曲げ剛性に比べて大きくなるため、鋼管上端部１２ＢＵと鋼管中間部１２ＢＭの境界面付近（補強鉄筋２０の先端付近）を中心とした回転変形（大きな曲率を伴う曲げ変形）が生じ、上記境界面付近の鋼管中間部１２ＢＭに応力が集中する。鉄骨梁１６の軸方向（水平方向）への伸び出し量やコンクリート充填鋼管柱１０の負担軸力が大きい場合は、上記境界面付近の鋼管中間部１２ＢＭに局部座屈を生じる場合がある。   Further, in the above-described embodiment (see FIG. 1) in which the lengths L of all the reinforcing bars 20 are substantially the same, the bending rigidity of the steel pipe upper end portion 12BU is larger than the bending rigidity of the steel pipe intermediate portion 12BM. Rotational deformation (bending deformation with a large curvature) around the boundary surface between the portion 12BU and the steel pipe intermediate portion 12BM (near the tip of the reinforcing steel bar 20) occurs, and stress concentrates on the steel pipe intermediate portion 12BM near the boundary surface. . When the steel beam 16 extends in the axial direction (horizontal direction) and the load axial force of the concrete-filled steel pipe column 10 is large, local buckling may occur in the steel pipe intermediate part 12BM near the boundary surface.

これに対して本変形例では、鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力を鋼管仕口部１２Ａから鋼管中間部１２ＢＭに向って段階的に小さくすることにより、鋼管上端部１２ＢＵと鋼管中間部１２ＢＭとの境界面付近（補強鉄筋２４の先端付近）の鋼管中間部１２ＢＭの応力集中が低減される。従って、上記境界面付近の柱鋼管１２の局部座屈の発生が抑制される。   On the other hand, in the present modification, the bending strength of the filled concrete 14 in the steel pipe upper end portion 12BU is gradually reduced from the steel pipe joint portion 12A toward the steel pipe intermediate portion 12BM, so that the steel pipe upper end portion 12BU and the steel pipe intermediate portion are reduced. Stress concentration of the steel pipe intermediate part 12BM near the boundary surface with the part 12BM (near the tip of the reinforcing steel bar 24) is reduced. Therefore, the occurrence of local buckling of the column steel pipe 12 near the boundary surface is suppressed.

なお、本変形例では、鋼管上端部１２ＢＵに作用する曲げモーメントＭ（図３参照）に応じて、鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力を鋼管仕口部１２Ａから鋼管中間部１２ＢＭに向って段階的に小さくしたが、例えば、長さが異なる３種類以上の補強鉄筋を用いて、当該充填コンクリート１４の曲げ耐力を鋼管仕口部１２Ａから鋼管中間部１２ＢＭに向って徐々に小さくしても良い。また、本変形例では、補強鉄筋２２，２４の長さを変えたが、補強鉄筋２２，２４の鉄筋径や材料強度を変えても良いし、長さ、鉄筋径、材料強度が異なる補強鉄筋を適宜組み合わせて用いても良い。   In this modification, the bending strength of the filled concrete 14 in the steel pipe upper end portion 12BU is changed from the steel pipe joint portion 12A to the steel pipe intermediate portion 12BM in accordance with the bending moment M (see FIG. 3) acting on the steel pipe upper end portion 12BU. For example, by using three or more types of reinforcing bars having different lengths, the bending strength of the filling concrete 14 is gradually reduced from the steel pipe joint 12A toward the steel pipe intermediate part 12BM. May be. In this modification, the lengths of the reinforcing reinforcing bars 22 and 24 are changed. However, the reinforcing bar diameters and the material strengths of the reinforcing reinforcing bars 22 and 24 may be changed, or the reinforcing reinforcing bars having different lengths, reinforcing bar diameters, and material strengths. May be used in appropriate combination.

次に、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示される変形例では、柱鋼管１２の軸方向に間隔を空けて配列された複数のリング状のフープ筋２６によって、補強鉄筋２０が結束されている。これにより、鋼管仕口部１２Ａ内の充填コンクリート１４と鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４との間でより大きな曲げモーメントが伝達可能となる。従って、鋼管上端部１２ＢＵに作用する軸力が大きい場合や、鉄骨梁１６の軸方向（水平方向）への伸び出しが過大となった場合でも、鋼管中間部１２ＢＭに軸力が円滑に伝達される。よって、上記実施形態（図１参照）と比較して、より高い軸力を負担することができる。
なお、フープ筋２６の径や配置（ピッチ）は適宜変更可能である。また、フープ筋２６はリング状ではなく、スパイラル状に配筋してもよい。 Next, in the modification shown in FIGS. 8A and 8B, the reinforcing reinforcing bars 20 are bound by a plurality of ring-shaped hoop bars 26 arranged at intervals in the axial direction of the column steel pipe 12. Has been. Thereby, a larger bending moment can be transmitted between the filling concrete 14 in the steel pipe joint 12A and the filling concrete 14 in the steel pipe upper end portion 12BU. Therefore, even when the axial force acting on the steel pipe upper end portion 12BU is large or when the steel beam 16 extends excessively in the axial direction (horizontal direction), the axial force is smoothly transmitted to the steel pipe intermediate portion 12BM. The Therefore, a higher axial force can be borne compared to the above embodiment (see FIG. 1).
The diameter and arrangement (pitch) of the hoop muscle 26 can be changed as appropriate. Further, the hoop line 26 may be arranged in a spiral shape instead of a ring shape.

次に、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示される変形例では、補強鉄筋２０の先端部に、定着部材としての機械式定着３４が設けられている。このように補強鉄筋２０の先端部に機械式定着３４を設けることにより、鋼管仕口部１２Ａ内の充填コンクリート１４と鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４との間で曲げモーメントがより円滑に伝達される。従って、上記実施形態（図１参照）と比較して、より高い軸力を負担することができる。
なお、定着部材としては、機械式定着３４に替えて、例えば、定着板、プレートナット等を用いることができる。 Next, in the modification shown in FIGS. 9A and 9B, a mechanical fixing 34 as a fixing member is provided at the tip of the reinforcing reinforcing bar 20. By providing the mechanical fixing 34 at the tip of the reinforcing reinforcing bar 20 in this way, the bending moment is more smoothly transmitted between the filling concrete 14 in the steel pipe joint 12A and the filling concrete 14 in the steel pipe upper end 12BU. Is done. Therefore, a higher axial force can be borne compared to the above embodiment (see FIG. 1).
As the fixing member, for example, a fixing plate, a plate nut, or the like can be used instead of the mechanical fixing 34.

次に、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示される変形例では、端部補強部材として複数のＬ形鋼２８が用いられている。各Ｌ形鋼２８は、軸方向を柱鋼管１２の軸方向（矢印Ｚ方向）にすると共に、開口側を内側に向けて鋼管上端部１２ＢＵの各角部に配置されており、各々の上端部が内ダイアフラム１８に溶接等で接合されている。また、各Ｌ形鋼２８の長さＬは、鋼管本体部１２Ｂの幅Ｄの１．０倍以上とされている。   Next, in the modified example shown in FIGS. 10A and 10B, a plurality of L-shaped steels 28 are used as end reinforcing members. Each L-shaped steel 28 is disposed at each corner of the steel pipe upper end portion 12BU with the opening side facing inward while the axial direction is the axial direction of the column steel pipe 12 (arrow Z direction). Is joined to the inner diaphragm 18 by welding or the like. In addition, the length L of each L-shaped steel 28 is 1.0 times or more the width D of the steel pipe body 12B.

このように端部補強部材をＬ形鋼２８とすることにより、充填コンクリート１４（図１参照）との接触面積を増加する。これにより、Ｌ形鋼２８のダボ効果が向上するため、鋼管仕口部１２Ａ内の充填コンクリート１４と鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４との間でより大きな曲げモーメント、せん断力を伝達することができる。   Thus, by making the end reinforcement member L-shaped steel 28, the contact area with the filled concrete 14 (see FIG. 1) is increased. Thereby, since the dowel effect of the L-shaped steel 28 is improved, a larger bending moment and shear force are transmitted between the filled concrete 14 in the steel pipe joint 12A and the filled concrete 14 in the steel pipe upper end 12BU. Can do.

なお、Ｌ形鋼２８の表面にスタッドや凹凸を設けたり、Ｌ形鋼２８に貫通孔を形成したりして、Ｌ形鋼２８と充填コンクリート１４との一体性（付着力）を高めても良い。また、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示されるように、隣接するＬ形鋼２８に渡された水平プレート３０によって、これらのＬ形鋼２８を連結しても良い。これにより、鋼管仕口部１２Ａ内の充填コンクリート１４と鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４との間で、更に大きな曲げモーメント、せん断力を伝達することができる。   Even if the surface of the L-shaped steel 28 is provided with studs or irregularities, or through holes are formed in the L-shaped steel 28, the integrity (adhesive force) between the L-shaped steel 28 and the filled concrete 14 is increased. good. Further, as shown in FIGS. 11A and 11B, these L-shaped steels 28 may be connected by a horizontal plate 30 passed to the adjacent L-shaped steels 28. As a result, a larger bending moment and shearing force can be transmitted between the filled concrete 14 in the steel pipe joint 12A and the filled concrete 14 in the steel pipe upper end 12BU.

次に、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示される変形例では、端部補強部材として籠状に構成された籠状鉄筋３２が用いられている。籠状鉄筋３２は、複数の縦筋３２Ａと複数の横筋３２Ｂとを格子状に連結して構成されている。また、籠状鉄筋３２の長さＬは、鋼管本体部１２Ｂの幅Ｄの１．０倍以上とされている。このように縦筋３２Ａと横筋３２Ｂとを格子状に連結することにより、籠状鉄筋３２と充填コンクリート１４（図１参照）との一体性が高まるため、鋼管仕口部１２Ａ内の充填コンクリート１４と鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４との間でより大きな曲げモーメント、せん断力を伝達することができる。   Next, in the modification shown in FIGS. 12A and 12B, a hook-shaped reinforcing bar 32 configured in a hook shape is used as the end reinforcing member. The saddle-shaped reinforcing bar 32 is configured by connecting a plurality of vertical bars 32A and a plurality of horizontal bars 32B in a lattice shape. Moreover, the length L of the hook-shaped reinforcing bar 32 is 1.0 times or more the width D of the steel pipe main body 12B. By connecting the vertical bars 32A and the horizontal bars 32B in a lattice shape in this way, the integrity of the bar-shaped reinforcing bars 32 and the filled concrete 14 (see FIG. 1) is increased, so the filled concrete 14 in the steel pipe joint 12A. And a larger bending moment and shearing force can be transmitted between the steel pipe upper end portion 12BU and the filled concrete 14.

なお、上記実施形態及び各種の変形例では、内ダイアフラム１８に補強鉄筋２０等を溶接で接合したが、例えば、補強鉄筋２０の一端部にネジ部を設け、当該ネジ部を内ダイアフラム１８に形成された取付孔にネジ留めしても良いし、ナットで固定しても良い。また、内ダイアフラム１８に替えて通しダイアフラムに補強鉄筋２０等を接合しても良い。   In the above-described embodiment and various modifications, the reinforcing reinforcing bar 20 and the like are joined to the inner diaphragm 18 by welding. For example, a screw portion is provided at one end of the reinforcing reinforcing rod 20 and the screw portion is formed in the inner diaphragm 18. The mounting holes may be screwed or fixed with nuts. Further, instead of the inner diaphragm 18, the reinforcing reinforcing bars 20 and the like may be joined to the through diaphragm.

更には、内ダイアフラム１８を省略することも可能である。例えば、図１３（Ａ）に示される変形例では、鋼管仕口部１２Ａと鉄骨梁１６とが外ダイアフラム３６を介して接合されている。具体的には、鋼管仕口部１２Ａの外周面には、上下一対の外ダイアフラム３６が設けられると共に、一対の外ダイアフラム３６の間にガゼットプレート３８が設けられている。各外ダイアフラム３６には、鉄骨梁１６のフランジ部１６Ａがそれぞれ溶接されている。また、ガゼットプレート３８には、鉄骨梁１６のウェブ部１６Ｂが高力ボルト４０で接合されている。   Furthermore, the inner diaphragm 18 can be omitted. For example, in the modification shown in FIG. 13A, the steel pipe joint 12A and the steel beam 16 are joined via the outer diaphragm 36. Specifically, a pair of upper and lower outer diaphragms 36 is provided on the outer peripheral surface of the steel pipe joint 12 </ b> A, and a gusset plate 38 is provided between the pair of outer diaphragms 36. The flange portions 16A of the steel beam 16 are welded to the outer diaphragms 36, respectively. Further, the web portion 16 </ b> B of the steel beam 16 is joined to the gusset plate 38 with a high-strength bolt 40.

このように内ダイアフラム１８（図１参照）が存在しない構成では、鋼管仕口部１２Ａ内の充填コンクリート１４と鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリートとにまたがって補強鉄筋２０を埋設すれば良い。これにより、鋼管仕口部１２Ａに局部座屈が発生しても、当該鋼管仕口部１２Ａ内の充填コンクリート１４と鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４との間で曲げモーメントが伝達される。また、局部座屈によって生じる圧縮力に鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４が抵抗可能になるため、当該充填コンクリート１４の圧壊が抑制される。   In such a configuration in which the inner diaphragm 18 (see FIG. 1) does not exist, the reinforcing reinforcing bars 20 may be embedded across the filling concrete 14 in the steel pipe joint portion 12A and the filling concrete in the steel pipe upper end portion 12BU. Thereby, even if local buckling occurs in the steel pipe joint 12A, a bending moment is transmitted between the filled concrete 14 in the steel pipe joint 12A and the filled concrete 14 in the steel pipe upper end 12BU. Moreover, since the filling concrete 14 in the steel pipe upper end part 12BU can resist the compressive force generated by local buckling, the crushing of the filling concrete 14 is suppressed.

なお、鋼管仕口部１２Ａ内の充填コンクリート１４に対する補強鉄筋２０の定着長さは、鋼管上端部１２ＢＵに作用する曲げモーメントに応じて適宜調整すれば良い。また、図１３（Ｂ）に示されるように、鋼管下端部１２ＢＬ、鋼管仕口部１２Ａ、及び鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４にまたがって補強鉄筋４２を埋設しても良い。これにより、施工性が向上すると共に、鋼管仕口部１２Ａ内の充填コンクリート１４と鋼管上端部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４との間でより大きな曲げモーメントを伝達することができる。なお、施工時には、図示しない保持金具等で補強鉄筋４２を柱鋼管１２に取り付けた状態で、柱鋼管１２内に充填コンクリート１４を充填すれば良い。   Note that the fixing length of the reinforcing reinforcing bars 20 with respect to the filled concrete 14 in the steel pipe joint 12A may be adjusted as appropriate according to the bending moment acting on the steel pipe upper end 12BU. Further, as shown in FIG. 13 (B), a reinforcing steel bar 42 may be embedded across the filled concrete 14 in the steel pipe lower end portion 12BL, the steel pipe fitting portion 12A, and the steel pipe upper end portion 12BU. Thereby, while workability improves, a bigger bending moment can be transmitted between the filling concrete 14 in 12 A of steel pipe connection parts, and the filling concrete 14 in steel pipe upper end part 12BU. In addition, what is necessary is just to fill the filling concrete 14 in the column steel pipe 12 in the state which attached the reinforcing steel 42 to the column steel pipe 12 with the holding metal fitting etc. which are not illustrated at the time of construction.

更に、上記実施形態では、補強鉄筋２０等の端部補強部材によって鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬ内の充填コンクリート１４のみを補強したが、これに限らない。柱鋼管１２内の充填コンクリート１４は、鋼管中間部１２ＢＭ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力に対し、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力が大きくなるように補強されていれば良く、例えば、補強手段としての補強鉄筋２０に加えて、柱鋼管１２の全長に渡る補強手段としての鉄筋を充填コンクリート１４に埋設しても良い。この場合、端部補強部材としての補強鉄筋２０の分だけ、鋼管中間部１２ＢＭ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力に対し、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬ内の充填コンクリート１４の曲げ耐力が大きくなる。   Furthermore, in the said embodiment, although only the filling concrete 14 in the steel pipe upper end part 12BU and the steel pipe lower end part 12BL was reinforced by edge part reinforcement members, such as the reinforcing steel bar 20, it is not restricted to this. The filled concrete 14 in the column steel pipe 12 is reinforced so that the bending strength of the filled concrete 14 in the steel pipe upper end portion 12BU and the steel pipe lower end portion 12BL is larger than the bending strength of the filled concrete 14 in the steel pipe intermediate portion 12BM. For example, in addition to the reinforcing reinforcing bars 20 as the reinforcing means, reinforcing bars as reinforcing means over the entire length of the column steel pipe 12 may be embedded in the filling concrete 14. In this case, the bending strength of the filling concrete 14 in the steel pipe upper end portion 12BU and the steel pipe lower end portion 12BL is larger than the bending strength of the filling concrete 14 in the steel pipe intermediate portion 12BM by the amount of the reinforcing reinforcing bar 20 as the end portion reinforcing member. Become.

更にまた、柱鋼管１２は、断面略正方形の角形鋼管に限らず、断面長方形の角形鋼管や丸形鋼管を用いても良い。なお、断面長方形の角形鋼管では、短辺の長さが鋼管本体部の幅Ｄに相当し、丸形鋼管では、その直径が鋼管本体部の幅Ｄに相当する。また、柱鋼管１２には、耐火被覆を施しても良い。更に、上記実施形態では、水平部材として鉄骨梁１６を例に説明したが、鉄骨梁１６に替えてスラブ（例えば、ＲＣ床スラブやフラットスラブ）等を用いても良い。   Furthermore, the column steel pipe 12 is not limited to a square steel pipe having a substantially square cross section, and may be a square steel pipe or a round steel pipe having a rectangular cross section. In addition, in the rectangular steel pipe having a rectangular cross section, the length of the short side corresponds to the width D of the steel pipe main body, and in the case of a round steel pipe, the diameter corresponds to the width D of the steel pipe main body. The column steel pipe 12 may be provided with a fireproof coating. Furthermore, in the above embodiment, the steel beam 16 has been described as an example of the horizontal member, but a slab (for example, an RC floor slab or a flat slab) may be used instead of the steel beam 16.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and may be used in combination with one embodiment and various modifications, and departs from the gist of the present invention. Needless to say, the present invention can be carried out in various modes within a range not to be performed.

１０ コンクリート充填鋼管柱
１２ 柱鋼管
１２Ａ 鋼管仕口部
１２Ｂ 鋼管本体部
１２ＢＵ 鋼管上端部（軸方向端部）
１２ＢＭ 鋼管中間部
１２ＢＬ 鋼管下端部（軸方向端部）
１４ 充填コンクリート
１６ 鉄骨梁（水平部材）
２０ 補強鉄筋（補強手段、端部補強部材）
２４ 補強鉄筋（補強手段、端部補強部材）
２８ Ｌ形鋼（補強手段、端部補強部材）
３２ 籠状鉄筋（補強手段、端部補強部材）
４２ 補強鉄筋（補強手段、端部補強部材） 10 Concrete Filled Steel Pipe Column 12 Column Steel Pipe 12A Steel Pipe Joint 12B Steel Pipe Main Body 12BU Steel Pipe Upper End (Axial End)
12BM Steel pipe intermediate part 12BL Steel pipe lower end part (Axial direction end part)
14 Filled concrete 16 Steel beam (horizontal member)
20 Reinforcing bars (reinforcing means, end reinforcing members)
24 Reinforcing bars (reinforcing means, end reinforcement members)
28 L-shape steel (reinforcement means, end reinforcement member)
32 Barbed rebar (reinforcement means, end reinforcement member)
42 Reinforcing bars (reinforcing means, end reinforcement members)

Claims (4)

水平部材が接合される上下の鋼管仕口部と、前記鋼管仕口部間に延びる鋼管本体部と、を有する柱鋼管と、
前記柱鋼管内に充填された充填コンクリートと、
前記充填コンクリートに埋設され、前記鋼管本体部における軸方向中間部内の前記充填コンクリートの曲げ耐力に対し、該鋼管本体部における軸方向端部内の前記充填コンクリートの曲げ耐力が大きくなるように該充填コンクリートを補強し、火災時における前記軸方向端部の局部座屈に伴う前記軸方向端部内の前記充填コンクリートの圧壊を抑制する補強手段と、
を備えるコンクリート充填鋼管柱。 Column steel pipes having upper and lower steel pipe joints to which horizontal members are joined, and a steel pipe body extending between the steel pipe joints,
Filled concrete filled in the column steel pipe;
The filled concrete is embedded in the filled concrete so that the bending strength of the filled concrete in the end portion in the axial direction of the steel pipe main body portion is larger than the bending strength of the filled concrete in the axial middle portion of the steel pipe main body portion. Reinforcing means for suppressing collapse of the filled concrete in the axial end portion accompanying local buckling of the axial end portion in the event of a fire ,
Concrete-filled steel pipe column with. 水平部材が接合される上下の鋼管仕口部と、前記鋼管仕口部間に延びる鋼管本体部と、を有する柱鋼管と、Column steel pipes having upper and lower steel pipe joints to which horizontal members are joined, and a steel pipe body extending between the steel pipe joints,
前記鋼管仕口部に設けられたダイアフラムと、A diaphragm provided in the steel pipe joint,
前記柱鋼管内に充填された充填コンクリートと、Filled concrete filled in the column steel pipe;
前記ダイアフラムに端部が接合され、該ダイアフラムから上下の一方側へのみ延出して前記鋼管本体部における軸方向端部内の前記充填コンクリートに埋設され、前記鋼管本体部における軸方向中間部内の前記充填コンクリートの曲げ耐力に対し、前記軸方向端部内の前記充填コンクリートの曲げ耐力が大きくなるように該充填コンクリートを補強する補強手段と、An end portion is joined to the diaphragm, extends only from the diaphragm to one of the upper and lower sides, is embedded in the filling concrete in the axial end portion of the steel pipe main body portion, and the filling in the axial intermediate portion of the steel pipe main body portion Reinforcing means for reinforcing the filled concrete so that the bending strength of the filled concrete in the axial end portion is larger than the bending strength of the concrete;
を備えるコンクリート充填鋼管柱。Concrete-filled steel pipe column with. 前記補強手段が、前記鋼管本体部における軸方向端部内の前記充填コンクリートに埋設され、前記鋼管仕口部内の前記充填コンクリートとの間で曲げモーメントを伝達する端部補強部材を有し、The reinforcing means has an end reinforcing member that is embedded in the filled concrete in the axial end portion of the steel pipe main body and transmits a bending moment with the filled concrete in the steel pipe joint,
前記端部補強部材の前記鋼管本体部の軸方向に沿った長さが、該鋼管本体部の幅以上とされている請求項１又は請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱。The concrete-filled steel pipe column according to claim 1 or 2, wherein a length along the axial direction of the steel pipe main body part of the end reinforcing member is equal to or greater than a width of the steel pipe main body part. 前記端部補強部材が、前記鋼管本体部における軸方向端部内の前記充填コンクリートの曲げ耐力が前記鋼管仕口部から前記鋼管本体部の軸方向中間部に向うに従って小さくなるように該充填コンクリートに埋設されている請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱。The end reinforcing member is formed on the filled concrete such that the bending strength of the filled concrete in the axial end portion of the steel pipe main body portion decreases from the steel pipe joint portion toward the axial middle portion of the steel pipe main body portion. The concrete-filled steel pipe column according to claim 3, which is buried.
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