JP5991116B2 - 管材の連結構造、及び連結方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物等の構造物の柱となる管材同士を上下方向に連結する連結構造、及び連結方法に関する。

従来、建物等の構造物の柱となる管材には、例えば鋼管が使用されている。そして、上下方向に隣り合う鋼管同士の連結構造としては、溶接接合やボルト接合が一般的であり、例えば、特許文献１には溶接接合の一例が開示されている。

特開２００２−２４２３０３号公報

ここで、前者の溶接接合の場合には、現場溶接になることが多いが、かかる現場溶接には高度な技量が要求されて品質管理が難しい。また、施工現場が屋外であることも多く、雨天時には中止になるなど天候の影響を受け易い。

また、後者のボルト接合の場合には、鋼管の外側にスプライスプレートや高力ボルト等が配置されるが、そうすると、その分だけ、建物等の完成後に室内空間等として利用可能なスペースが減損し、また意匠性も悪くなる。

一方、現場溶接を要しない連結構造として、図１Ａの概略縦断面図に示すように、鋼管１１ｕ，１１ｄ内にコンクリート２１を鋼管１１ｕ，１１ｄ同士に跨って充填することにより鋼管１１ｕ，１１ｄ同士を連結することが考えられる。そして、この連結構造によれば、ボルト接合で必要なスプライスプレート等も不要なことから、利用可能スペースの減損の問題も回避することができる。

但し、この連結構造では、図１Ｂの概略縦断面図に示すように、鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の間に隙間Ｇが生じる可能性がある。例えば、本来鉛直方向に立設されるべき下の鋼管１１ｄが、その施工誤差等に起因して鉛直方向から若干斜めに立設してしまった場合には、通常、これよりも上方の鋼管１１ｕに対しては鉛直になるように修正をかけるが、そうすると、斜めに立設した下の鋼管１１ｄと、その上に鉛直に立設する上の鋼管１１ｕとの間に、図１Ｂのような隙間Ｇが形成されてしまう。

そして、このような隙間Ｇが生じると、鋼管１１ｕ，１１ｄ同士が互いの管端面１１ｕａ，１１ｄａにて適正に接触していないことから、鋼管１１ｕ，１１ｄの管端面１１ｕａ，１１ｄａで圧縮軸力を受け難くなる。すなわち、圧縮軸力の伝達に鋼管１１ｕ，１１ｄが寄与し難くなって当該圧縮軸力を専らコンクリート２１で受けることになり、結果、全体として柱の圧縮軸力の耐荷重性能が低くなる虞がある。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、現場溶接をほぼ不要とし、鋼管等の管材の外側の空間を概ね減じずに済ませながらも、管材同士の間で圧縮軸力の伝達を確実に行えるようにして、柱の軸力の耐荷重性能を高めることにある。

かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、
構造物の柱となる管材同士を上下方向に連結する管材の連結構造であって、
上下方向に隣り合う前記管材同士の間には、前記管材の管端面と面接触する複数の挟み材が互いに並列に介装されており、
前記管材内には、少なくとも前記管材同士の連結位置を跨いでセメント系組成物が充填されており、
前記管材同士のうちの少なくとも一方の管材と前記挟み材との接触面は、水平方向から傾斜したテーパー面になっており、
前記管材の管径方向の外方への前記挟み材の移動は、前記テーパー面によって拘束されているとともに、前記管径方向の内方への前記挟み材の移動は、前記管材内に充填された前記セメント系組成物によって拘束されていることを特徴とする。

上記請求項１に示す発明によれば、当該連結構造は、溶接接合及びボルト接合のどちらでもない。よって、現場溶接をほぼ不要にできるとともに、スプライスプレート等で管材の外側の空間を概ね減じずに済ませることができる。
また、挟み材は、その上下の管材の管端面と面接触している。よって、管材同士の間の圧縮軸力の伝達は、挟み材を介して確実に行われ、これにより、管材も圧縮軸力の伝達に有効に寄与し、結果、柱の軸力の耐荷重性能を高めることができる。
更に、管径方向の外方及び内方への挟み材の移動は、それぞれテーパー面及びセメント系組成物によって拘束されている。よって、挟み材が管材から脱落することは、テーパー面及びセメント系組成物によって有効に防止され、結果、挟み材を介して管材同士の間の圧縮軸力の伝達を確実且つ安定的に行うことができる。
また、複数の挟み材が並列に介装されているので、各挟み材を互いに独立に管径方向の外方へ移動することができて、管材の管端面と挟み材とを面接触状態に調整し易くなる。よって、管材同士の間で圧縮軸力をより確実に伝達可能となる。

請求項２に示す発明は、請求項１に記載の管材の連結構造であって、
前記管材の内周面には、前記管径方向の内方に突出する突出部が設けられており、
前記セメント系組成物内には、前記管材同士のうちの一方の管材の突出部の設置位置と、もう一方の管材の突出部の設置位置とを跨ぐように継手材が埋設されていることを特徴とする。

上記請求項２に示す発明によれば、突出部と継手材とが上述の位置関係で配置されていることから、管材同士のうちの一方の管材に作用する引張軸力は、当該一方の管材の突出部と継手材との間のセメント系組成物の部分、継手材、もう一方の管材の突出部と継手材との間のセメント系組成物の部分を介して、当該もう一方の管材に速やかに伝達される。よって、管材同士の間で引張軸力の伝達を確実に行うことができて、結果、引張軸力に対する柱の耐荷重性能を高めることができる。

請求項３に示す発明は、請求項１又は２に記載の管材の連結構造であって、
前記管材は、断面形状が矩形形状の矩形パイプであり、
前記矩形パイプの四つの各管壁部に対応させて、それぞれ前記挟み材が設けられていることを特徴とする。

上記請求項３に示す発明によれば、管材の管壁部毎に挟み材が設けられている。よって、仮に、管材同士の間の隙間の大きさが管壁部毎に異なる場合であっても、それぞれ、対応する管壁部の隙間の大きさに応じて各挟み材を管径方向の外方に移動することにより、各挟み材は、対応する隙間を埋めることができる。そして、これにより、各挟み材は、それぞれ対応する管壁部の管端面に面接触状態で管材同士の間に介装されるようになる。

請求項４に示す発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の管材の連結構造であって、
前記管材同士の両方の管材は、それぞれ前記接触面として前記テーパー面を有していることを特徴とする。

上記請求項４に示す発明によれば、両方の管材がそれぞれテーパー面を有しているので、管径方向の外方への挟み材の移動は確実に拘束される。

請求項５に示す発明は、構造物の柱となる管材同士を上下方向に連結する管材の連結方法であって、
前記管材同士のうちの少なくとも一方の管材の管端面に、水平方向から傾斜したテーパー面を形成するテーパー面形成工程と、
前記管端面の前記テーパー面に対応するテーパー面を有した挟み材を形成する挟み材形成工程と、
上下方向に隣り合う前記管材同士の間に、複数の前記挟み材が互いに並列に介装されるように、前記管材及び前記挟み材を配置する挟み材介装配置工程と、
前記テーパー面による前記管径方向の外方への移動の規制に抗しながら、前記挟み材を前記管材の管径方向の外方に移動することにより、前記挟み材と前記管材とを面接触状態にする面接触工程と、
前記面接触状態を保持しながら、前記管材内にセメント系組成物を、少なくとも前記管材同士の連結位置を跨ぐように充填するとともに、充填された前記セメント系組成物を固化するセメント系組成物充填固化工程と、を有することを特徴とする。

上記請求項５に示す発明によれば、請求項１に記載の管材の連結構造を形成することができる。

請求項６に示す発明は、請求項５に記載の管材の連結方法であって、
前記挟み材介装配置工程では、前記挟み材が介装された前記管材同士の相対移動を拘束すべくエレクションピースによって前記管材同士を仮固定し、
前記面接触工程では、前記管材の外に設置したジャッキ部材によって前記挟み材を前記管径方向の外方に移動し、
前記セメント系組成物充填固化工程では、前記管材内に充填された前記セメント系組成物の固化後に、前記管材から前記エレクションピースを取り外すことを特徴とする。

上記請求項６に示す発明によれば、挟み材介装配置工程では、エレクションピースを用いて管材同士を仮固定するので、当該管材同士の位置決めを正確に行うことができる。また、セメント系組成物充填固化工程では、セメント系組成物の固化後に、管材からエレクションピースを取り外すので、管材の外側の空間を概ね減損せずに済む。

本発明によれば、現場溶接をほぼ不要とし、鋼管等の管材の外側の空間を概ね減じずに済ませながらも、管材同士の間で圧縮軸力の伝達を確実に行えるようになり、柱の軸力の耐荷重性能を高めることができる。

図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、参考例の連結構造の課題を示す概略縦断面図である。 図２Ａは、本実施形態に係る管材の連結構造の概略縦断面図であり、図２Ｂ及び図２Ｃは、それぞれ図２Ａ中のＢ−Ｂ矢視図及びＣ−Ｃ矢視図である。 図３Ａは、本実施形態の連結構造によって引張軸力が鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の間で円滑に伝達される様子を示す概略縦断面図であり、図３Ｂは、同連結構造によって圧縮軸力が鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の間で円滑に伝達される様子を示す概略縦断面図である。 挟み材３１の概略拡大図である。 図５Ａ乃至図５Ｅは、上述の連結構造を形成する連結方法の説明図である。 図６Ａは、連結構造の変形例の概略縦断面図であり、図６Ｂ及び図６Ｃは、それぞれ図６Ａ中のＢ−Ｂ矢視図及びＣ−Ｃ矢視図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、その他の実施の形態を示す概略縦断面図である。

＝＝＝本実施形態＝＝＝
図２Ａは、本実施形態に係る管材の連結構造の概略縦断面図である。また、図２Ｂ及び図２Ｃは、それぞれ図２Ａ中のＢ−Ｂ矢視図及びＣ−Ｃ矢視図である。なお、これらの図では、図の錯綜を防ぐ目的で、本来断面部に示すべきハッチングを省略していることがある。

図２Ａ乃至図２Ｃに示すように、構造物の柱となる管材１１は、例えば断面矩形形状の角形鋼管１１（矩形パイプに相当）である。そして、かかる鋼管１１，１１…が、構造物の高さに対応する本数分、順次上下方向に直列に連結されて鋼管柱が形成されている。

ここで、本実施形態では、上下方向に隣り合う鋼管１１，１１同士の連結構造に対して所定の工夫を施している。そして、この工夫に基づいて、溶接構造やボルト止め構造を概ね不使用としながらも、連結されるべき鋼管１１，１１同士の間での引張軸力及び圧縮軸力の伝達を確実に行えるようにしている。

以下、この連結構造について詳細に説明するが、以下の説明では、上下方向に隣り合う鋼管１１，１１同士のうちで上方に位置する鋼管１１のことを「上鋼管１１ｕ」とも言い、その下方に位置する鋼管１１のことを「下鋼管１１ｄ」とも言う。また、鋼管１１の半径方向のことを「管径方向」とも言い、鋼管１１の長手方向のことを「管軸方向」とも言う。

この連結構造は、鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の間で引張軸力の伝達に寄与する引張軸力伝達部材と、鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の間で圧縮軸力の伝達に寄与する圧縮軸力伝達部材と、を有している。

＜＜＜引張軸力伝達部材＞＞＞
引張軸力伝達部材は、鋼管１１ｕ，１１ｄの内周面に突出部として一体に設けられた複数のコッター１３，１３…と、鋼管１１ｕ，１１ｄ内に鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の連結位置Ｐｊを跨いで密実に充填されたセメント系組成物としてのコンクリート２１と、コンクリート２１内に埋設された継手材としての棒状の複数の鉄筋１５，１５…と、を有している。

ここで、コッター１３，１３…は、上鋼管１１ｕの下端部の内周面及び下鋼管１１ｄの上端部の内周面にそれぞれ設けられている。また、鉄筋１５，１５…は、鋼管１１ｕ，１１ｄの内周面との間に間隔をあけながら、上記のコッター１３，１３…の全ての設置位置を上下方向に跨いで配置されている。よって、例えば図３Ａの概略縦断面図のように引張軸力として上鋼管１１ｕに上向きの力Ｆｕが作用した場合には、当該引張軸力は、同図中に矢印で示すような経路で下鋼管１１ｄに伝達される。すなわち、「上鋼管１１ｕの鉛直引張応力」→「上鋼管１１ｕのコッター１３と鉄筋１５との間のコンクリート２１の部分２１ｐの圧縮応力」→「鉄筋１５の鉛直引張応力」→「鉄筋１５と下鋼管１１ｄのコッター１３との間のコンクリート２１の部分２１ｐの圧縮応力」→「下鋼管１１ｄの鉛直引張応力」の各態様を経て、下鋼管１１ｄに伝達される。また、逆に、引張軸力として下鋼管１１ｄに下向きの力が作用した場合には、当該引張軸力は、上述とは逆の流れで上鋼管１１ｕへ伝達される。よって、上鋼管１１ｕと下鋼管１１ｄとの間で引張軸力を円滑且つ確実に伝達することができる。

なお、この例では、図２Ｂに示すように、コッター１３として、鋼製フラットバーを環状に湾曲してなる環状部材１３を用いている。そのため、コッター１３は、鋼管１１ｕ，１１ｄの内周面の全周に亘って連続して設けられているが、何等これに限らない。例えば、コッター１３として、環状部材１３が分割されてなる複数の分割片（不図示）を用い、これら分断片を、各鋼管１１ｕ，１１ｄの内周面の周方向に断続的に設けても良い。また、図２Ａの例では、コッター１３は、上鋼管１１ｕ及び下鋼管１１ｄのそれぞれに対して複数の一例として二つずつ設けられているが、三つ以上設けても良いし、一つでも良い。更に、この例では、鋼管１１ｕ，１１ｄへのコッター１３の固定は、全周隅肉溶接でなされているが、鋼管１１ｕ，１１ｄの内周面に一体に、つまり応力伝達可能に固定されるのであれば、何等全周隅肉溶接に限るものではなく、例えば断続隅肉溶接でも良い。

また、この図２Ｂの例では、継手材としての鉄筋１５，１５…は、鋼管１１ｕ，１１ｄの周方向に間欠的に複数本並んで配置されており、これにより、引張軸力の伝達の安定化が図られている。そして、各鉄筋１５は、自身の周囲のコンクリート２１との付着力によって本固定及び本支持されている。但し、鋼管１１ｕ，１１ｄ内にコンクリート２１が充填される前の時点（例えば図５Ａ乃至図５Ｃの時点）では、鉄筋１５を適宜な仮支持部材１６で仮支持しなければならず、この図２Ａ及び図２Ｂの例では、かかる仮支持部材１６としてフープ筋１６ａと簪（かんざし）筋１６ｂ，１６ｂとが使用されている。すなわち、各鉄筋１５，１５…をフープ筋１６ａに不図示のワイヤー等で仮固定するとともに、コッター１３に掛け渡した簪筋１６ｂ，１６ｂ上に上記のフープ筋１６ａを載置することにより、各鉄筋１５，１５…が上鋼管１１ｕに仮支持されている。ちなみに、当該仮支持部材１６は、このままコンクリート２１中に埋設されるが、基本的に鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の間の引張軸力の伝達には概ね寄与しない。また、場合によっては、簪筋１６ｂ，１６ｂを下鋼管１１ｄのコッター１３に掛け渡し、これにより鉄筋１５を下鋼管１１ｄに仮支持させても良い。

コンクリート２１は、図２Ａに示すように、互いに連通する上鋼管１１ｕの下端部の管内空間Ｓ１１ｕと下鋼管１１ｄの上端部の管内空間Ｓ１１ｄとの両者に対して選択的に充填されている。つまり、この図２Ａの例では、コンクリート２１は鋼管１１ｕ，１１ｄの全長に亘っては充填されず、鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の連結位置Ｐｊを跨ぐように同連結位置Ｐｊを含む所定範囲Ａ２１を充填対象範囲Ａ２１として選択的に充填されている。よって、例えば各鋼管１１ｕ，１１ｄにおける上下方向の中央部には充填されず、これにより、この鋼管柱は、ＣＦＴ（コンクリート充填鋼管）造ではなく、Ｓ（鉄骨）造として形成されている。

かかる充填対象範囲Ａ２１は、上下一対の仕切り板１７，１７によって区画されている。すなわち、上の仕切り板１７は、上鋼管１１ｕ内において連結位置Ｐｊから所定距離だけ上方の位置に固定されており、また下の仕切り板１７は、下鋼管１１ｄ内において連結位置Ｐｊから所定距離だけ下方の位置に固定されている。そして、上の仕切り板１７と下の仕切り板１７との間に挟まれた管内空間Ｓ１１ｕ，Ｓ１１ｄに連通するようにコンクリート２１の注入孔ｈ１１が上鋼管１１ｕに穿孔されており、当該注入孔ｈ１１から、同管内空間Ｓ１１ｕ，Ｓ１１ｄにコンクリート２１が充填されるようになっている。なお、注入孔ｈ１１は、下鋼管１１ｄの方に形成されても良い。

＜＜＜圧縮軸力伝達部材＞＞＞
図２Ａに示すように、圧縮軸力伝達部材は、上下に隣り合う鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の間に互いに並列に介装される複数の鋼製の挟み材３１，３１…を本体とする。図２Ａ及び図２Ｃの例では、各挟み材３１，３１…は、それぞれ角形鋼管１１ｕ（１１ｄ）の四つの各管壁部１１ｗ，１１ｗ…にそれぞれ対応させて設けられおり、その結果、合計四つの挟み材３１，３１…が互い並設されている。そして、図２Ａに示すように、各挟み材３１は、上鋼管１１ｕの管端面１１ｕａ及び下鋼管１１ｄの管端面１１ｄａにそれぞれ面接触されている。よって、例えば図３Ｂの概略縦断面図のように圧縮軸力として上鋼管１１ｕに下向きの力Ｆｄが作用した場合には、同図中に矢印で示す経路で圧縮軸力は下鋼管１１ｄに伝達される。すなわち、「上鋼管１１ｕの鉛直圧縮応力」→「挟み材３１の鉛直圧縮応力」→「下鋼管１１ｄの鉛直圧縮応力」の各態様を経て、下鋼管１１ｄに伝達される。また、逆に、圧縮軸力として下鋼管１１ｄに上向きの力が作用した場合には、当該圧縮軸力は、上述とは逆の流れで上鋼管１１ｕへ伝達される。よって、上鋼管１１ｕと下鋼管１１ｄとの間で圧縮軸力を円滑且つ確実に伝達することができる。

また、図４の概略拡大図に示すように、上鋼管１１ｕの管端面１１ｕａ及び下鋼管１１ｄの管端面１１ｄａには、それぞれ、水平方向から傾斜したテーパー面１１ｕａｔ，１１ｄａｔが管壁部１１ｗ毎に形成されている。そのため、各挟み材３１も、上鋼管１１ｕの管端面１１ｕａのテーパー面１１ｕａｔ及び下鋼管１１ｄの管端面１１ｄａのテーパー面１１ｄａｔに対応させて、上下にそれぞれテーパー面３１ｕａｔ，３１ｄａｔを有している。そして、挟み材３１の上側のテーパー面３１ｕａｔは、管径方向の外方へ向かうに従って下降する傾斜勾配で形成されているが、下側のテーパー面３１ｄａｔの方は、管径方向の外方へ向かうに従って上昇する傾斜勾配に形成されている。これにより、挟み材３１の縦断面形状、及び上鋼管１１ｕの管端面１１ｕａと下鋼管１１ｄの管端面１１ｄａとの間の隙間の縦断面形状は、全体として管径方向の外方に向かうに従って先細りのくさび形をなしている。

よって、上側のテーパー面１１ｕａｔ，３１ｕａｔ同士の面接触、及び下側のテーパー面１１ｄａｔ，３１ｄａｔ同士の面接触に基づいて、挟み材３１の管径方向の外方への移動が拘束（規制）される。他方、同挟み材３１の管径方向の内方への移動は、鋼管１１ｕ，１１ｄ内に充填されたコンクリート２１によって拘束（規制）される。そして、かかる挟み材３１の内外の移動の拘束（規制）を通して、鋼管１１ｕ，１１ｄからの挟み材３１の脱落が有効に防止されており、その結果、鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の間で圧縮軸力の伝達が安定して行われるようになっている。

なお、挟み材３１の各テーパー面３１ｕａｔ，３１ｄａｔの水平方向からの傾斜角度θｕ，θｄは、０°よりも大きく９０°よりも小さい角度範囲から選択された任意値に設定される。そして、図４の例では、上側のテーパー面３１ｕａｔの傾斜角度θｕと下側のテーパー面３１ｄａｔの傾斜角度θｄとは互いに同じ角度にしているが、何等これに限らず、相違させても良い。

ちなみに、上述のように鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の間に複数の挟み材３１，３１…を互いに並列に介装する構成によれば、この鋼管柱の構築において各挟み材３１，３１…を上鋼管１１ｕと下鋼管１１ｄとの間に配置する際に、各挟み材３１，３１…をそれぞれ互いに独立に管径方向の外方へ移動することができる。よって、仮に四つの管壁部１１ｗ，１１ｗ…毎に管端面１１ｕａ，１１ｄａ同士の間の隙間の大きさが異なる場合であっても、各隙間の大きさに応じて各挟み材３１，３１…を互いに独立に管径方向の外方に移動することにより、各挟み材３１，３１…をそれぞれ対応する管端面１１ｕａ，１１ｄａに確実に面接触させて当該隙間を完全に埋めることができる。よって、圧縮軸力の伝達を確実に行うことができる。

また、この図４の例では、各挟み材３１は、鋼管１１ｕ，１１ｄの外周面及び内周面から管径方向の側方に突出するような寸法に設計されている。よって、上鋼管１１ｕ及び下鋼管１１ｄの各管端面１１ｕａ，１１ｄａとの接触面積を大きく確保することができて、このことは、圧縮軸力の伝達の安定化に寄与する。

図５Ａ乃至図５Ｅは、上述の連結構造を形成する連結方法の説明図であり、何れの図も、上段に概略縦断面図を示し、下段には概略横断面図を示している。なお、これらの図では、図の錯綜を防ぐべく一部の構成を不図示としている。例えば、上段の図においては、鉄筋１５を仮支持する仮支持部材１６を不図示としており、また下段の図においてはコッター１３を不図示としている。更に、上段の図では、コッター１３と鉄筋１５とが直接接触しているように図示されているが、実際には、図２Ａのようにこれらの間には仮支持部材１６が介装されていて直接接触はしていない。

図５Ａに示すように、先ず、加工機械が装備された工場にて、上鋼管１１ｕの管端面１１ｕａ及び下鋼管１１ｄの管端面１１ｄａにそれぞれテーパー面１１ｕａｔ，１１ｄａｔを切削加工し（テーパー面形成工程）、また上下にテーパー面３１ｕａｔ，３１ｄａｔを有した挟み材３１も形成する（挟み材形成工程）。また、これらと同時並行又は相前後して、上鋼管１１ｕの下端部及び下鋼管１１ｄの上端部にそれぞれエレクションピース４１ｕ，４１ｄを溶接等で固定する。更に、これらと同時並行又は相前後して、上鋼管１１ｕ及び下鋼管１１ｄ内に、それぞれ仕切り板１７，１７を固定し、また上鋼管１１ｕ及び下鋼管１１ｄにコッター１３を固定する。

次に、上鋼管１１ｕ及び下鋼管１１ｄを施工現場へ搬入する。そして、下鋼管１１ｄは、適宜な連結構造によって構造物の基礎（不図示）に固定されるか、或いは、既に施工現場に据え付け済みの鋼管（不図示）の上端部に、本実施形態の連結構造を介して連結される。

そうしたら、図５Ａに示すように、下鋼管１１ｄの四つの各管壁部１１ｗに対応させながら各挟み材３１を、同下鋼管１１ｄの管端面１１ｄａに載置する。また、上鋼管１１ｕのコッター１３に、フープ筋１６ａ及び簪筋１６ｂなどの仮支持部材１６（図５Ａでは不図示）を介して鉄筋１５を仮支持させる。

そうしたら、同図５Ａに示すように、下鋼管１１ｄの上方に上鋼管１１ｕを位置させる。そして、上鋼管１１ｕを下降することにより、上鋼管１１ｕの管端から下方に一部飛び出した鉄筋１５を下鋼管１１ｄ内に挿入しながら、上鋼管１１ｕを下鋼管１１ｄに載置し、これにより、図５Ｂに示すように、上鋼管１１ｕの管端面１１ｕａと下鋼管１１ｄの管端面１１ｄａとの間に各挟み材３１が介装された状態になる（挟み材介装配置工程）。

次に、図５Ｂに示すように、上鋼管１１ｕのエレクションピース４１ｕと下鋼管１１ｄのエレクションピース４１ｄとの両者に固定板４３を掛け渡してボルト止めすることにより、固定板４３を各エレクションピース４１ｕ，４１ｄに締結固定する。これにより、上鋼管１１ｕと下鋼管１１ｄとは互いの相対移動が拘束された状態に仮固定される。

そうしたら、図５Ｃに示すように、挟み材３１毎に一対のジャッキ部材５１，５１を設置し、各ジャッキ部材５１によって各挟み材３１をそれぞれ管径方向の外方に移動する。なお、この移動時には、挟み材３１のテーパー面３１ｕａｔ，３１ｄａｔ、及び上下鋼管１１ｕ，１１ｄの管端面１１ｕａ，１１ｄａのテーパー面１１ｕａｔ，１１ｄａｔに基づいて、管径方向の外方の移動を拘束（規制）するような抵抗力が各挟み材３１に作用するが、この抵抗力に抗いつつ各挟み材３１を移動することによって、同挟み材３１は、上鋼管１１ｕ及び下鋼管１１ｄの管端面１１ｕａ，１１ｄａに対して面接触した状態にされる（面接触工程）。

ちなみに、かかるジャッキ部材５１は、例えばボルト５３が貫通された断面コ字状部材５５を本体とする。すなわち、断面コ字状部材５５は、接続部５５ａを介して一体に繋がった一対の脚部５５ｂ，５５ｂを有する。そして、この接続部５５ａに上記のボルト５３が貫通しており、当該ボルト５３は脚部５５ｂと平行な方向に進退可能である。よって、例えば、次のようにして挟み材３１は外方に移動される。

先ず、一方の脚部５５ｂを上鋼管１１ｕの外周面に当接させ、他方の脚部５５ｂを下鋼管１１ｄの外周面に当接させた状態で、ボルト５３を回転することにより、ボルト５３の先端部の雄ねじを挟み材３１の雌ねじにねじ込む。そして、このねじ込みが進んでいくと、ボルト５３の頭部が接続部５５ａに当接するようになるが、そうすると、この当接に基づいて、ボルト５３は、同挟み材３１を管径方向の外方に引き出すのに必要な反力を取ることができて、これにより、同挟み材３１を管径方向の外方に引き出すことが可能となる。但し、ジャッキ部材５１は、何等上記の構成に限るものではなく、別の種類のものを用いても良い。

そうしたら、図５Ｄに示すように、上鋼管１１ｕに穿孔された注入孔ｈ１１から鋼管１１ｕ，１１ｄ内にコンクリート２１を充填するが、ここで、既述のように上鋼管１１ｕ内及び下鋼管１１ｄ内にはそれぞれ仕切り板１７，１７が予め固定されている。よって、これら上下の仕切り板１７，１７によって区画された充填対象範囲Ａ２１の空間に対してのみ選択的且つ密実にコンクリート２１が充填される。そして、これにより、図５Ｄ及び図５Ｅに示すように、上下鋼管１１ｕ，１１ｄ内の鉄筋１５やコッター１３は、コンクリート２１中に埋設される。また、挟み材３１のうちで鋼管１１ｕ，１１ｄ内に位置する部分も、コンクリート２１中に埋設される。

そして、かかるコンクリート２１が固化したら、図５Ｅに示すように、ジャッキ部材５１を挟み材３１及び上下鋼管１１ｕ，１１ｄから取り外し、またエレクションピース４１ｕ，４１ｄも、溶断等で上下鋼管１１ｕ，１１ｄから取り外す（セメント系組成物充填固化工程）。そして、以上をもって、上下に隣り合う鋼管１１ｕ，１１ｄ同士が、本実施形態の連結構造で連結された状態になる。

図６Ａ乃至図６Ｃは、連結構造の変形例の説明図である。図６Ａは概略縦断面図であり、図６Ｂ及び図６Ｃは、それぞれ図６Ａ中のＢ−Ｂ矢視図及びＣ−Ｃ矢視図である。

ここで、上述の実施形態との主な相違点は、この変形例の鋼管柱がＳ造ではなく、ＣＦＴ造である点にある。すなわち、この変形例では、鋼管１１ｕ，１１ｄ内に仕切り板１７は設けられず、コンクリート２１が鋼管１１ｕ，１１ｄの略全長に亘って充填されている点で相違し、これ以外の構成はほぼ同じである。よって、同図中において、前述の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明については省略する。

上述したように、この変形例では、コンクリート２１が上鋼管１１ｕの略全長及び下鋼管１１ｄの略全長に亘って充填されている。そして、これにより、ＣＦＴ造の鋼管柱が形成されている。かかるコンクリート２１の充填は、前述と同様に、上鋼管１１ｕ又は下鋼管１１ｄに穿孔された注入孔ｈ１１（図２Ａを参照）で行っても良いが、場合によっては、上鋼管１１ｕの上方から上鋼管１１ｕ内及び下鋼管１１ｄ内にトレミー管を挿入して、当該トレミー管によりコンクリート２１を充填しても良い。

なお、この変形例の連結構造を形成する連結方法も、図５Ａ乃至図５Ｅで既述のＳ造の鋼管柱の場合とほぼ同じである。よって、その説明については省略する。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。

上述の実施形態では、挟み材３１として鋼製のものを例示したが、鋼管１１ｕ，１１ｄ同士の間に面接触で介装されて破損せずに圧縮軸力を伝達可能なものであれば、何等上述の鋼製に限らない。例えばアルミニウム合金等の金属製でも良いし、コンクリート等のセメント組成物であっても良い。

上述の実施形態では、図４に示すように上鋼管１１ｕの管端面１１ｕａ及び下鋼管１１ｄの管端面１１ｄａのどちらも、水平方向から傾いたテーパー面１１ｕａｔ，１１ｄａｔに形成されており、それに伴って挟み材３１も上下にそれぞれテーパー面３１ｕａｔ，３１ｄａｔを有していたが、何等これに限らない。

例えば、図７Ａに示すように、上鋼管１１ｕの管端面１１ｕａだけをテーパー面１１ｕａｔとし、下鋼管１１ｄの管端面１１ｄａを水平面１１ｄａｈとしても良い。なお、この場合には、挟み材３１についても、上だけにテーパー面３１ｕａｔが形成され、下には水平面３１ｄａｈが形成されることになる。また、これとは逆に、図７Ｂに示すように、下鋼管１１ｄの管端面１１ｄａだけをテーパー面１１ｄａｔとし、上鋼管１１ｕの管端面１１ｕａを水平面１１ｕａｈとしても良い。そして、この場合には、挟み材３１の下にだけテーパー面３１ｄａｔが形成され、上には水平面３１ｕａｈが形成される。

上述の実施形態では、柱をなす管材の一例として鋼管１１ｕ，１１ｄを例示したが、何等これに限らない。例えば、アルミニウム合金等の金属製の管材でも良い。

上述の実施形態では、管材の一例として断面矩形形状の角形鋼管１１ｕ，１１ｄを例示したが、何等これに限らない。例えば、断面円形形状の円形（丸形）鋼管を用いても良いし、又は、断面三角形形状の鋼管でも良いし、更には、断面形状が５つ以上の角部を有する多角形形状の鋼管を用いても良い。なお、前者の円形鋼管の場合には、挟み材３１として、鋼管の周方向に沿った平面視円弧形状の部材が互いに並列に複数設けられることになる。また、後者の多角形形状の鋼管の場合には、挟み材３１が、多角形の各辺に対応する各管壁部に対応させてそれぞれ設けられることになる。

上述の実施形態では、セメント系組成物の一例としてコンクリート２１を鋼管１１ｕ，１１ｄ内に充填したが、何等これに限らない。例えば、場合によってはモルタルを充填しても良い。

上述の実施形態では、継手材として鉄筋１５を用いていたが、何等これに限らない。すなわち、上下方向に長手方向を指向可能な部材であれば、鉄筋１５の代わりに用いることができて、例えば、異形棒鋼や長手方向を有する鋼板等を用いても良い。

上述の実施形態では、鉄筋１５を鋼管１１ｕ，１１ｄに仮支持する仮支持部材１６としてフープ筋１６ａや簪筋１６ｂを例示したが、何等これに限らない。すなわち、鋼管１１ｕ，１１ｄ内に充填されたコンクリート２１が固化するまでの間、鉄筋１５を概ね宙に浮いた状態に仮支持可能な部材であれば、上述のフープ筋１６ａや簪筋１６ｂ以外の部材を用いても良い。

１１ 鋼管（管材）、
１１ｕ 上鋼管（管材）、１１ｕａ 管端面、
１１ｕａｔ テーパー面、１１ｕａｈ 水平面、
１１ｄ 下鋼管（管材）、１１ｄａ 管端面、
１１ｄａｔ テーパー面、１１ｄａｈ 水平面、
１１ｗ 管壁部、
１３ コッター（突出部）、
１５ 鉄筋（継手材）、
１６ 仮支持部材、１６ａ フープ筋、１６ｂ 簪筋、
１７ 仕切り板、
２１ コンクリート（セメント系組成物）、２１ｐ 部分、
３１ 挟み材、３１ｕａｔ 上側のテーパー面、３１ｄａｔ 下側のテーパー面、
３１ｕａｈ 水平面、３１ｄａｈ 水平面、
４１ｕ エレクションピース、４１ｄ エレクションピース、４３ 固定板、
５１ ジャッキ部材、５３ ボルト、
５５ 断面コ字状部材、５５ａ 接続部、５５ｂ 脚部、
Ｐｊ 連結位置、Ａ２１ 充填対象範囲、
Ｓ１１ｕ 管内空間、Ｓ１１ｄ 管内空間、
ｈ１１ 注入孔、
Ｆｕ 引張軸力、Ｆｄ 圧縮軸力、
θｕ 傾斜角度、θｄ 傾斜角度、

Claims (6)

1. 構造物の柱となる管材同士を上下方向に連結する管材の連結構造であって、
   上下方向に隣り合う前記管材同士の間には、前記管材の管端面と面接触する複数の挟み材が互いに並列に介装されており、
   前記管材内には、少なくとも前記管材同士の連結位置を跨いでセメント系組成物が充填されており、
   前記管材同士のうちの少なくとも一方の管材と前記挟み材との接触面は、水平方向から傾斜したテーパー面になっており、
   前記管材の管径方向の外方への前記挟み材の移動は、前記テーパー面によって拘束されているとともに、前記管径方向の内方への前記挟み材の移動は、前記管材内に充填された前記セメント系組成物によって拘束されていることを特徴とする管材の連結構造。
2. 請求項１に記載の管材の連結構造であって、
   前記管材の内周面には、前記管径方向の内方に突出する突出部が設けられており、
   前記セメント系組成物内には、前記管材同士のうちの一方の管材の突出部の設置位置と、もう一方の管材の突出部の設置位置とを跨ぐように継手材が埋設されていることを特徴とする管材の連結構造。
3. 請求項１又は２に記載の管材の連結構造であって、
   前記管材は、断面形状が矩形形状の矩形パイプであり、
   前記矩形パイプの四つの各管壁部に対応させて、それぞれ前記挟み材が設けられていることを特徴とする管材の連結構造。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の管材の連結構造であって、
   前記管材同士の両方の管材は、それぞれ前記接触面として前記テーパー面を有していることを特徴とする管材の連結構造。
5. 構造物の柱となる管材同士を上下方向に連結する管材の連結方法であって、
   前記管材同士のうちの少なくとも一方の管材の管端面に、水平方向から傾斜したテーパー面を形成するテーパー面形成工程と、
   前記管端面の前記テーパー面に対応するテーパー面を有した挟み材を形成する挟み材形成工程と、
   上下方向に隣り合う前記管材同士の間に、複数の前記挟み材が互いに並列に介装されるように、前記管材及び前記挟み材を配置する挟み材介装配置工程と、
   前記テーパー面による前記管径方向の外方への移動の規制に抗しながら、前記挟み材を前記管材の管径方向の外方に移動することにより、前記挟み材と前記管材とを面接触状態にする面接触工程と、
   前記面接触状態を保持しながら、前記管材内にセメント系組成物を、少なくとも前記管材同士の連結位置を跨ぐように充填するとともに、充填された前記セメント系組成物を固化するセメント系組成物充填固化工程と、を有することを特徴とする管材の連結方法。
6. 請求項５に記載の管材の連結方法であって、
   前記挟み材介装配置工程では、前記挟み材が介装された前記管材同士の相対移動を拘束すべくエレクションピースによって前記管材同士を仮固定し、
   前記面接触工程では、前記管材の外に設置したジャッキ部材によって前記挟み材を前記管径方向の外方に移動し、
   前記セメント系組成物充填固化工程では、前記管材内に充填された前記セメント系組成物の固化後に、前記管材から前記エレクションピースを取り外すことを特徴とする管材の連結方法。