JP7162492B2 - Ｃｆｔ柱におけるコンクリートの充填工法 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法に関する。

コンクリート充填鋼管（Concrete－Filled Steel Tube）構造は略してＣＦＴ構造と称
呼されている。ＣＦＴ構造は、角形鋼管や円形鋼管の内部にコンクリートを充填した構造であり、その優れた耐震性能及び耐火性能に加え、設計自由度や施工性の向上が期待できる構造形式として、様々な用途の構造物に適用されている。

ここで、ＣＦＴ柱を構築する鋼管内にコンクリートを充填する方法として落とし込み充填工法や圧入工法が知られている。落とし込み充填工法は、コンクリートを充填するための充填管（例えば、トレミー管）や充填ホース（例えば、フレキシブルホース）を鋼管内に挿入し、コンクリートを鋼管底部から順次上方に向けて打ち上げてゆくことで鋼管内部にコンクリートを充填する工法である。また、圧入工法は、ＣＦＴ柱を構築する鋼管の低部に圧入口を形成しておき、コンクリートポンプを使用して圧入口から圧入したコンクリートを上方に向けて打ち上げる工法である。

また、ＣＦＴ柱と鉄骨梁の接合部において、梁の応力を鋼管柱に伝達するために、鋼管柱における梁フランジ位置にダイアフラムと呼ばれる水平の補強材が設置される。ダイアフラムには、鋼管内部にプレートを溶接する内ダイアフラム、鋼管を切断してプレートを挟んで再度溶接する通しダイアフラム、鋼管の外側にプレートを溶接する外ダイアフラムの３種類があるが、ＣＦＴ柱・梁接合部に内ダイアフラム又は通しダイアフラムを適用する場合には、コンクリートを充填する充填管や充填ホース等を挿入するための開口部（打設孔）をダイアフラムに形成しておき、この打設孔に充填管等を挿入した状態で鋼管内へのコンクリートの充填が行われる。なお、ＣＦＴ柱の構築においては、鋼管内にコンクリートを密実かつ隙間なく充填し、鋼管とコンクリートの一体化を図る必要があり、特にダイアフラムの下面に隙間なく密実にコンクリートを充填することが重要とされている。

特開２００５－２００８４９号公報 特開２００６－１６８０５号公報

ところで、免震層に複数設置された一群の免震装置にＣＦＴ柱を接合する場合、ＣＦＴ柱をＣＦＴ柱・梁接合部における下ダイアフラムを境に複数に分岐させて免震装置に接合させる構造が考えられる。例えば、免震層に２つの免震装置を連設する場合、ＣＦＴ柱をＣＦＴ柱・梁接合部の位置で二股に分岐させることで形成された二股の分岐柱部をそれぞれの免震装置に接合する構造が考えられる。

上記のような分岐構造を有するＣＦＴ柱にコンクリートを充填する際には、以下の点が課題として挙げられる。

一般的なコンクリートの落とし込み充填工法を採用する場合、コンクリートを充填するための充填ホースを一の分岐柱部に挿入した状態でコンクリートを充填した後、他の分岐柱部に充填ホースを振り分けて挿入し、当該他の分岐柱部にコンクリートを充填する必要
があるため、施工性が悪化する懸念がある。

また、従来からの一般的なコンクリートの圧入工法を採用しようとすると、複数の分岐柱脚部に対して同時にコンクリートを圧入するための圧入装置を複数セット用意する必要があり、施工性が悪化する虞がある。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、分岐構造を有するＣＦＴ柱にコンクリートを充填する際の施工性を向上できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、ＣＦＴ柱がＣＦＴ柱・梁接合部から下方に向けて複数に分岐する分岐柱部へのコンクリートの充填工法であって、前記ＣＦＴ柱・梁接合部の下ダイアフラムの下方且つ各分岐柱部同士の間の位置に、前記下ダイアフラムに開口する充填管挿入孔を通じて前記ＣＦＴ柱・梁接合部に連通すると共に各分岐柱部を形成する鋼管に開口する側面圧入孔を通じて各分岐柱部に連通するコンクリート圧入室を設けておき、前記ＣＦＴ柱にコンクリートを充填するためのコンクリート充填管を、前記充填管挿入孔を通じて前記コンクリート圧入室内に挿入する挿入工程と、前記コンクリート充填管の先端部から前記コンクリート圧入室内にコンクリートを圧送し、前記コンクリート圧入室内に圧送されたコンクリートを前記側面圧入孔から各分岐柱部内へと同時に圧入する圧入工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の分岐柱部毎に圧入装置を設置することなく、単一のコンクリート圧入室から各分岐柱部へと同時にコンクリートを圧入することができるため、施工性が非常に優れている。また、従来の一般的なコンクリートの落とし込み充填工法と異なり、コンクリートを充填する対象となる分岐柱部毎に充填ホースを振り分けて挿入し直す手間も無く、作業性に優れている。

ここで、前記充填管挿入孔の内径と前記コンクリート充填管の外径との差は、前記コンクリート圧入室内に圧送されたコンクリートが前記充填管挿入孔と前記コンクリート充填管との間の隙間を通じて前記コンクリート圧入室から前記ＣＦＴ柱・梁接合部内に漏出しない所定の寸法に定められていてもよい。

また、前記ＣＦＴ柱・梁接合部に、前記下ダイアフラムの上面に立設すると共に前記ＣＦＴ柱・梁接合部の内部空間を途中の高さまで仕切る仕切り壁を形成しておき、 前記圧入工程において、前記充填管挿入孔と前記コンクリート充填管との間の隙間を通じて前記コンクリート圧入室から前記ＣＦＴ柱・梁接合部内に漏出したセメントペーストを前記仕切り壁によって堰止めてもよい。

また、前記仕切り壁は、前記圧入工程において少なくとも前記側面圧入孔から各分岐柱部に圧入されたコンクリートが前記下ダイアフラムの高さに打ち上がるまでの間、前記隙間を通じて前記ＣＦＴ柱・梁接合部内に漏出したセメントペーストを堰止め可能に設けられていてもよい。

また、前記コンクリート充填管の先端開口に、当該コンクリート充填管に圧送されるコンクリートを各側面圧入孔に向けて排出する複数の切欠き部を形成しておき、前記圧入工程において、前記コンクリート充填管における複数の前記切欠き部を各側面圧入孔に向けた状態で各分岐柱部にコンクリートを圧入するようにしてもよい。

また、各分岐柱部の下端は、免震層に設置された免震装置に連結されていてもよい。

本発明によれば、分岐構造を有するＣＦＴ柱にコンクリートを充填する際の施工性を向上できる。

図１は、実施形態１に係るＣＦＴ構造の概略構成を示す図である。 図２は、実施形態１に係るＣＦＴ構造の概略構成を示す図である。 図３は、実施形態１に係るコンクリート充填管を示す図である。 図４は、実施形態１に係るコンクリート充填管における先端部の拡大図である。 図５は、図４におけるＢ矢視方向から眺めた先端部の側面図である。 図６は、実施形態１に係るＣＦＴ柱を形成する鋼管にコンクリート充填管を挿入する前の状態を示す図である。 図７は、図６におけるＣ－Ｃ矢視断面図である。 図８は、実施形態１に係る下ダイアフラムの上面図である。 図９は、図６におけるＤ－Ｄ矢視断面図である。 図１０は、実施形態１に係る挿入工程完了状態を示す図である。 図１１は、実施形態１に係る圧入工程を説明する図である。 図１２は、実施形態１に係る各分岐柱部へのコンクリートの圧入工程が完了した状態を示す図である。 図１３は、各分岐柱部へのコンクリートの圧入工程完了時における下ダイアフラムの上面の状態を示す図である。 図１４は、下柱部へのコンクリートの圧入工程の完了後、コンクリート充填管を所定高さだけ引き上げる状況を示す図である。 図１５は、ＣＦＴ柱・梁接合部の下部領域にコンクリートを充填している状態を示す図である。 図１６は、ＣＦＴ柱・梁接合部の上部領域に対してコンクリートを充填している状態を示す図である。 図１７は、ＣＦＴ柱・梁接合部に対するコンクリートの充填が完了した状態を示す図である。 図１８は、ＣＦＴ柱・梁接合部に対するコンクリートの充填完了時において、上ダイアフラムに開口する充填孔及び各空気孔からコンクリートが吹き出している状況を示す図である。 図１９は、上柱部にコンクリートを充填する方法を説明する図である。 図２０は、ＣＦＴ柱へのコンクリートの充填が完了した状態を示す図である。 図２１は、実施形態１に係るＣＦＴ構造の変形例を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜実施形態１＞
図１及び図２は、実施形態１に係るＣＦＴ構造１の概略構成を示す図である。ＣＦＴ構造１は、ＣＦＴ柱１０及び鉄骨梁２０Ａ，２０Ｂ等を有する。鉄骨梁２０Ａ，２０Ｂは直交する大梁である。図２は、図１におけるＸ方向から眺めたＣＦＴ構造１の概略構成を示し、図１は、図２におけるＹ方向から眺めたＣＦＴ構造１の概略構成を示している。なお、Ｘ方向は、鉄骨梁２０Ａの長手方向と平行であり、Ｙ方向は鉄骨梁２０Ｂの長手方向と平行である。

なお、図１及び図２においては、便宜上、ＣＦＴ構造１におけるＣＦＴ柱１０の外部構造だけでなく内部構造も併せて示している。ＣＦＴ柱１０は、角形や円形断面を有する鋼管１１内にコンクリート１２（図１、２において斜めハッチングで図示する）を充填したコンクリート充填鋼管である。ＣＦＴ柱１０において、ＣＦＴ柱１０及び鉄骨梁２０Ａ，２０Ｂが接合されるＣＦＴ柱・梁接合部３０よりも上側の領域を上柱部４０と呼び、ＣＦＴ柱・梁接合部３０よりも下側の領域を下柱部５０と呼ぶ。

ＣＦＴ柱１０の下柱部５０の下端は、免震層６０に設置されている免震装置６１に接続されている。本実施形態における下柱部５０は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０を境に二股に分岐する第１分岐柱部５０Ａ及び第２分岐柱部５０Ｂを有している。また、第１分岐柱部５０Ａ及び第２分岐柱部５０Ｂの下端は、免震層６０に２連で設置されている各免震装置６１Ａ，６１Ｂにそれぞれ連結されている。

免震装置６１は、例えば、積層ゴム６１０及びこれを上下から挟み込む上ベースプレート６１１、下ベースプレート６１２を有する積層ゴム支承免震装置である。免震層６０は、例えば建物の中間階に設けられた免震層であってもよいし、基礎構造と上部構造との間に設けられてもよい。図１の例では、免震層６０に配置されている鉄骨梁に設置されたベースプレート６０Ａに、各免震装置６１Ａ，６１Ｂの下ベースプレート６１２がアンカーボルト等を介して一体に接合されている。また、各免震装置６１Ａ，６１Ｂの上ベースプレート６１１は、第１分岐柱部５０Ａ及び第２分岐柱部５０Ｂの下端に設けられたベースプレート５５にアンカーボルト等を介して一体に接合されている。

鉄骨梁２０Ａ，２０Ｂは、例えば、Ｈ形鋼によって形成されており、上フランジ２１、下フランジ２２、ウェブ２３を有している。ＣＦＴ柱・梁接合部３０において、上フランジ２１及び下フランジ２２のレベルには、それぞれ上ダイアフラム３１、下ダイアフラム３２が水平に配置されている。上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２は、例えば通しダイアフラム形式の補強材であって、ＣＦＴ柱１０の横断面を水平に貫通している。但し、上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２は、内ダイアフラム形式の補強材であってもよい。なお、上ダイアフラム３１及び下ダイアフラム３２の板厚は、それぞれ上フランジ２１及び下フランジ２２の板厚より大きなサイズ（例えば、２サイズアップ）に設計されている。

本実施形態におけるＣＦＴ構造１は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０の下ダイアフラム３２の下方であって且つ各分岐柱部５０Ａ及び５０Ｂ同士の間に、コンクリート圧入室７０が設けられている。コンクリート圧入室７０は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０、各分岐柱部５０Ａ及び５０Ｂに連設されており、その内部にはコンクリート１２が充填されている。コンクリート圧入室７０は、各分岐柱部５０Ａ及び５０Ｂを形成する鋼管内にコンクリートを充填する際に利用される附室であり、ＣＦＴ柱１０の構造耐力上は算入（加味）されない部分である。各分岐柱部５０Ａ及び５０Ｂ内にコンクリートを充填する際には、コンクリート圧入室７０から後述する側面圧入孔を通じてコンクリートを圧入する。コンクリート圧入室７０から各分岐柱部５０Ａ及び５０Ｂへのコンクリートの圧入方法の詳細については後述する。

ここで、下柱部５０における各分岐柱部５０Ａ及び５０Ｂは四角柱形状を有している。図１における符号５０１，５０２は、第１分岐柱部５０Ａの外側壁、内側壁である。図１における符号５０３，５０４は、第２分岐柱部５０Ｂの外側壁、内側壁である。図２における符号５０５，５０６は、第１分岐柱部５０Ａ及び第２分岐柱部５０Ｂに共通する一対の共通側壁である。第１分岐柱部５０Ａの外側壁５０１及び内側壁５０２の両端部は、一対の共通側壁５０５，５０６に接合されており、第１分岐柱部５０Ａの横断面は、外側壁５０１、内側壁５０２、及び一対の共通側壁５０５，５０６によって画定されている。ま
た、第２分岐柱部５０Ｂの外側壁５０３及び内側壁５０４の両端部は、一対の共通側壁５０５，５０６に接合されており、第２分岐柱部５０Ｂの横断面は、外側壁５０３、内側壁５０４、及び一対の共通側壁５０５，５０６によって画定されている。また、図１に示すように、第１分岐柱部５０Ａの内側壁５０２と、第２分岐柱部５０Ｂの内側壁５０４は互いに対向するように配置されている。また、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂの横断面形状は特に限定されず、例えば円形断面を有していてもよい。

また、図１に示す符号７１は、コンクリート圧入室７０の底部を形成する底壁である。コンクリート圧入室７０の底壁７１は、下ダイアフラム３２と平行に延在する矩形状の鋼製板であり、コンクリート圧入室７０の各端縁が、第１分岐柱部５０Ａの内側壁５０２、第２分岐柱部５０Ｂの内側壁５０４、及び一対の共通側壁５０５，５０６にそれぞれ接合されている。上記のように構成されるコンクリート圧入室７０の形状は、下ダイアフラム３２、底壁７１、第１分岐柱部５０Ａの内側壁５０２、第２分岐柱部５０Ｂの内側壁５０４、及び一対の共通側壁５０５，５０６によって画定されている。

次に、本実施形態に係るＣＦＴ柱１０におけるコンクリートの充填工法を説明する。図３は、ＣＦＴ柱１０における鋼管１１内にコンクリートを充填するための円筒形状を有する鋼製管であるコンクリート充填管８０を示す図である。コンクリート充填管８０の基端部８１側には、コンクリートポンプ車（図示せず）から延びる圧送ホース（又は、圧送管）８２が接続されている。図４は、コンクリート充填管８０の先端側に形成される先端部８３の拡大図であり、図３におけるＡ矢視方向から眺めた先端部８３の側面図である。図５は、図４におけるＢ矢視方向から眺めた先端部８３の側面図である。

図４及び図５に示すように、コンクリート充填管８０の先端部８３には、当該コンクリート充填管８０に圧送されるコンクリートを側方に向けて排出するための複数の切欠き部８５が形成されている。本実施形態においては、コンクリート圧入室７０から一対の分岐柱部５０Ａ，５０Ｂにコンクリートを振り分けるために、一対の切欠き部８５が互いに対向する位置に配置されている。より具体的には、コンクリート充填管８０における先端部８３に形成される一対の切欠き部８５は、コンクリート充填管８０の中心軸周りに１８０°ずれた位置に配置されている。また、図４に示すように、切欠き部８５は、コンクリート充填管８０における先端開口８４に連通しており、コンクリート充填管８０を形成する管壁をＵ字状に切り欠くことで形成されている。但し、切欠き部８５の形状は特に限定されない。

図６は、実施形態１に係るＣＦＴ柱１０を形成する鋼管１１にコンクリート充填管８０を挿入する前の状態を示す図である。図６に示す符号のうち、図１と共通する符号は同一の部材を示している。図６に示すように、ＣＦＴ柱１０は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０を境に二股に分岐することで第１分岐柱部５０Ａ及び第２分岐柱部５０Ｂが形成されている。

ＣＦＴ柱・梁接合部３０における上ダイアフラム３１には、コンクリートの充填孔３１０が上ダイアフラム３１を貫通するように設けられている。図７は、図６におけるＣ－Ｃ矢視断面図である。図７に示す符号ＣＬ１は、上柱部４０の延伸方向に沿った中心軸である。図７に示すように、上ダイアフラム３１に形成される充填孔３１０は、円形断面を有しており、上柱部４０の中心軸ＣＬ１と同軸に配置されている。また、図７に示す符号３１１は、上ダイアフラム３１を貫通するように設けられた空気孔である。本実施形態において、上ダイアフラム３１の四隅に円形断面を有する空気孔３１１が配置されている。上ダイアフラム３１に開口する充填孔３１０及び空気孔３１１の形状、大きさ、位置、数等については適宜変更することができる。

また、図６に示すように、ＣＦＴ柱・梁接合部３０における下ダイアフラム３２の下方
であって且つ各分岐柱部５０Ａ及び５０Ｂ同士の間に、コンクリート圧入室７０が設けられている。コンクリート圧入室７０は、下ダイアフラム３２を挟んでＣＦＴ柱・梁接合部３０の下方に配置されている。下ダイアフラム３２には、充填管挿入孔３３が開口しており、充填管挿入孔３３を通じてＣＦＴ柱・梁接合部３０とコンクリート圧入室７０が連通している。充填管挿入孔３３の内径は、コンクリート充填管８０の外径よりも若干大きな寸法に設定されている。また、コンクリート圧入室７０と第１分岐柱部５０Ａの間に配置された内側壁５０２には、側面圧入孔５２Ａが内側壁５０２を貫通するように開口しており、側面圧入孔５２Ａを通じてコンクリート圧入室７０と第１分岐柱部５０Ａが連通している。また、コンクリート圧入室７０と第２分岐柱部５０Ｂの間に配置された内側壁５０４には、側面圧入孔５２Ｂが内側壁５０４を貫通するように開口しており、側面圧入孔５２Ｂを通じてコンクリート圧入室７０と第２分岐柱部５０Ｂが連通している。

以下、下ダイアフラム３２のうち、第１分岐柱部５０Ａの上部に位置する領域を第１領域Ｒ１と呼び、第２分岐柱部５０Ｂの上部に位置する領域を第２領域Ｒ２と呼ぶ。またＣＦＴ柱・梁接合部３０のうち、コンクリート圧入室７０の上部に位置する領域を第３領域Ｒ３と呼ぶ。図８は、実施形態１に係る下ダイアフラム３２の上面図である。充填管挿入孔３３は、下ダイアフラム３２における第３領域Ｒ３の中央に配置されており、充填管挿入孔３３の中心は上柱部４０の中心軸ＣＬ１と同軸に配置されている。

また、下ダイアフラム３２における第１領域Ｒ１と第３領域Ｒ３の境界部には、下ダイアフラム３２の上面３２ａから上方に向けて立設する仕切り壁３３Ａが設けられている。また、下ダイアフラム３２における第２領域Ｒ２と第３領域Ｒ３の境界部には、下ダイアフラム３２の上面３２ａから上方に向けて立設する仕切り壁３３Ｂが設けられている。各仕切り壁３３Ａ，３３Ｂは互いに対向するように平行配置されており、その両端はＣＦＴ柱・梁接合部３０の内壁面に接合されている。図６に示すように、各仕切り壁３３Ａ，３３Ｂは、ＣＦＴ柱・梁接合部３０の内部空間を途中の高さまで仕切るように設けられている。各仕切り壁３３Ａ，３３Ｂの高さは適宜変更することができる。

ここで、ＣＦＴ柱・梁接合部３０の内部空間のうち、下ダイアフラム３２の第１領域Ｒ１の上方に位置する領域を第１内部領域Ａ１と呼び、下ダイアフラム３２の第２領域Ｒ２の上方に位置する領域を第２内部領域Ａ２と呼び、下ダイアフラム３２の第３領域Ｒ３上方に位置する領域を第３内部領域Ａ３と呼ぶ。ＣＦＴ柱・梁接合部３０における第１内部領域Ａ１と第３内部領域Ａ３は、仕切り壁３３Ａによって高さ方向の途中まで隔てられている。同様に、ＣＦＴ柱・梁接合部３０における第２内部領域Ａ２と第３内部領域Ａ３は、仕切り壁３３Ｂによって高さ方向の途中まで隔てられている。そして、ＣＦＴ柱・梁接合部３０における各内部領域Ａ１～Ａ３は、仕切り壁３３Ａ，３３Ｂの上端よりも上方の高さにおいて互いに連通している。

下ダイアフラム３２における第１領域Ｒ１には、コンクリートを充填するための充填孔３４Ａと、複数の空気孔３６が下ダイアフラム３２を貫通するように設けられている。同様に、下ダイアフラム３２における第２領域Ｒ２には、コンクリートを充填するための充填孔３４Ｂと、複数の空気孔３６が下ダイアフラム３２を貫通するように設けられている。図８に示すように、下ダイアフラム３２における第１領域Ｒ１の四隅に空気孔３６がそれぞれ設けられている。同様に、第２領域Ｒ２の四隅に空気孔３６がそれぞれ設けられている。なお、下ダイアフラム３２に開口する充填孔３４Ａ，３４Ｂ及び空気孔３６の形状、大きさ、位置、数等については適宜変更することができる。

また、図６に示すように、第１分岐柱部５０Ａの内側壁５０２に形成された側面圧入孔５２Ａと、第２分岐柱部５０Ｂの内側壁５０４に形成された側面圧入孔５２Ｂは概ね同じ高さに設けられている。本実施形態において、側面圧入孔５２Ａ，５２Ｂは同径の円形断
面を有しているが、形状、大きさ、位置、数等は適宜変更することができる。なお、図９は、図６におけるＤ－Ｄ矢視断面図である。

次に、ＣＦＴ柱１０におけるコンクリートの充填工法について説明する。本実施形態におけるコンクリートの充填工法は、先ず、下柱部５０（第１分岐柱部５０Ａ及び第２分岐柱部５０Ｂ）にコンクリートを圧入することで、下柱部５０（第１分岐柱部５０Ａ及び第２分岐柱部５０Ｂ）にコンクリートを充填した後、順次、ＣＦＴ柱・梁接合部３０、上柱部４０に対してコンクリートを充填する。下柱部５０（第１分岐柱部５０Ａ及び第２分岐柱部５０Ｂ）にコンクリートを圧入するに際しては、先ず、コンクリート充填管８０の先端部８３を下方に向けた状態で、ＣＦＴ柱１０の上柱部４０に対して上方から挿入してゆく。次いで、コンクリート充填管８０の先端部８３を、上ダイアフラム３１に開口する充填孔３１０を挿通させることでＣＦＴ柱・梁接合部３０内に挿入した後、下ダイアフラム３２に開口する充填管挿入孔３３を通じてコンクリート圧入室７０内に挿入する（挿入工程）。この挿入工程は、図１０に示すように、コンクリート充填管８０における先端部８３の高さが各側面圧入孔５２Ａ，５２Ｂの高さと概ね一致する深さまでコンクリート充填管８０をコンクリート圧入室７０に挿入した時点で完了する。従って、図１０は、実施形態１に係る挿入工程が完了した状態（以下、「挿入工程完了状態」という）を示している。

図１０に示す挿入工程完了状態においては、コンクリート充填管８０の先端部８３に形成された一対の切欠き部８５が、各内側壁５０２，５０４に開口する各側面圧入孔５２Ａ，５２Ｂに対向するように、各切欠き部８５の向きと高さが調整されている。本実施形態においては、挿入工程完了状態から、コンクリートポンプ車（図示せず）からコンクリート１２を圧送ホース（又は、圧送管）８２を通じてコンクリート充填管８０に圧送する。その結果、コンクリート充填管８０の先端部８３（先端開口８４及び切欠き部８５）からコンクリート圧入室７０内へとコンクリートが圧送（吐出）される。なお、コンクリート充填管８０からコンクリート圧入室７０に圧送するコンクリート１２としては、例えば高流動コンクリートを好適に用いることができる。

図１１は、コンクリート圧入室７０内に圧送されたコンクリート１２を各側面圧入孔５２Ａ，５２Ｂから各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへと同時に圧入する圧入工程を説明する図である。図１１に圧入工程においては、コンクリート充填管８０の先端部８３（先端開口８４及び切欠き部８５）からコンクリート圧入室７０に圧送されたコンクリート１２が各側面圧入孔５２Ａ，５２Ｂを通じて各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂ内へと同時に圧入されることで、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂ内に充填されたコンクリート１２を上方に向かって順次打ち上げてゆくことができる。

図１２は、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへのコンクリートの圧入工程が完了した状態を示す図である。図１３は、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへのコンクリートの圧入工程完了時における下ダイアフラム３２の上面３２ａの状態を示す図である。本実施形態においては、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂ同士の間に位置するコンクリート圧入室７０から各側面圧入孔５２Ａ，５２Ｂを通じて各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへとコンクリート１２を同時に圧入するため、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂに対してコンクリート１２の圧入が完了する時期を概ね合わせることができる。

図１３には、下ダイアフラム３２における第１領域Ｒ１に開口する充填孔３４Ａ及び空気孔３６と、第２領域Ｒ２に開口する充填孔３４Ｂ及び空気孔３６からコンクリート１２が下方（コンクリート圧入室７０側）から吹き出している状況が示されている。

次に、下ダイアフラム３２の第３領域Ｒ３に開口する充填管挿入孔３３の内径と、コン
クリート充填管８０の外径との寸法差（以下、「クリアランス寸法」という）について説明する。本実施形態において、上記クリアランス寸法は、圧入工程時にコンクリート圧入室７０内に圧送されたコンクリート１２が充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０の外面との間の隙間を通じてコンクリート圧入室７０からＣＦＴ柱・梁接合部３０内に漏出しない所定の寸法に定められている。

例えば、充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０のクリアランス寸法は、数ｍｍ～数十ｍｍ程度としてもよい。上記のように充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０のクリアランス寸法を設定することで、充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０との間の隙間を通じてコンクリート圧入室７０からＣＦＴ柱・梁接合部３０内にコンクリート１２が漏出することを抑制できる。これによれば、充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０との間の隙間を通じて漏出したコンクリート１２が下ダイアフラム３２における充填孔３４Ａ，３４Ｂや各空気孔３６から各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂに流入する（流れ落ちる）ことを抑制できる。その結果、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂにコンクリートを圧入する際、下ダイアフラム３２の下面に空気が溜まることを抑制し、下ダイアフラム３２の下面に隙間なく密実にコンクリート１２を充填できる。

更に、本実施形態におけるコンクリート充填管８０は、充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０のクリアランス寸法を小さな寸法に設定することができ、その結果、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへのコンクリート圧入時に充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０との間の隙間からコンクリート１２がＣＦＴ柱・梁接合部３０に逆流することを好適に抑制できる。また、上記のように、充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０のクリアランス寸法を小さな寸法に設定することで、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへのコンクリート圧入時に充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０との間の隙間から圧力が逃げることを抑制することができる。すなわち、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへのコンクリート圧入時にコンクリート圧入室７０内の圧力が低下する（逃げる）ことを抑制できる。これにより、コンクリートポンプの圧力を逃がすことなく利用して、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂに対してコンクリートを効率よく円滑に圧入することができる。

なお、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへのコンクリート圧入時においては、充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０との間の隙間からセメントペーストがＣＦＴ柱・梁接合部３０側に漏出することが予想される。ここで、図１３に示す符号ＣＰは、圧入工程時に、充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０との間の隙間を通じてコンクリート圧入室７０から漏出したセメントペーストを示す。これに対して、本実施形態においては、下ダイアフラム３２の上面３２ａに仕切り壁３３Ａ，３３Ｂを立設し、ＣＦＴ柱・梁接合部３０の内部空間を途中の高さまで仕切るようにした。

これによれば、圧入工程時に充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０との間の隙間を通じてコンクリート圧入室７０からＣＦＴ柱・梁接合部３０の第３内部領域Ａ３内に漏出したセメントペーストＣＰを、仕切り壁３３Ａ，３３Ｂによって堰止めることができる。すなわち、コンクリート圧入室７０から漏出したセメントペーストＣＰを下ダイアフラム３２の第３領域Ｒ３上に留めておくことができる。これにより、セメントペーストＣＰが、下ダイアフラム３２における充填孔３４Ａ，３４Ｂや各空気孔３６から各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂに流れ込むことを抑制できる。その結果、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂにコンクリートを圧入する際、下ダイアフラム３２の下面に空気が溜まることを抑制し、下ダイアフラム３２の下面に隙間なく密実にコンクリート１２を充填できる。

更に、本実施形態においては、少なくともコンクリート圧入室７０から各側面圧入孔５２Ａ，５２Ｂを通じて各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂに圧入されたコンクリート１２が下ダイアフラム３２の高さに打ち上がるまでの間、充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０
との間の隙間を通じてＣＦＴ柱・梁接合部３０内に漏出したセメントペーストＣＰを堰止めることができるように、仕切り壁３３Ａ，３３Ｂの高さ寸法を設計している。これにより、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂにコンクリート１２を圧入する際、下ダイアフラム３２の下面に空気が溜まることをより確実に抑制し、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂに対して密実にコンクリート１２を充填できる。

なお、下ダイアフラム３２から立設する仕切り壁３３Ａ，３３Ｂの位置は、適宜変更してもよい。例えば、仕切り壁３３Ａは、必ずしも第１領域Ｒ１及び第３領域Ｒ３の境界位置に設ける必要は無く、仕切り壁３３Ａの位置を当該境界位置から第１領域Ｒ１側、或いは第３領域Ｒ３側にずらしてもよい。同様に、仕切り壁３３Ｂは、必ずしも第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３の境界位置に設ける必要は無く、仕切り壁３３Ｂの位置を当該境界位置から第２領域Ｒ２側、或いは、第３領域Ｒ３側にずらしてもよい。更に、下ダイアフラム３２に立設させる仕切り壁は、充填管挿入孔３３とコンクリート充填管８０との間の隙間を通じてコンクリート圧入室７０から漏出したセメントペーストＣＰを堰止めることができれば種々の変形例を採用することができ、例えば、充填管挿入孔３３の周囲を囲むように環状（例えば、円形、楕円形、多角形等）の仕切り壁を下ダイアフラム３２の上面３２ａに立設してもよい。

上記のように、下柱部５０（第１分岐柱部５０Ａ及び第２分岐柱部５０Ｂ）へのコンクリート１２の圧入工程が完了した後は、例えば、落とし込み充填工法によってＣＦＴ柱・梁接合部３０、上柱部４０に対してコンクリート１２を順次充填する。具体的には、図１４に示すように、下ダイアフラム３２の充填管挿入孔３３から先端部８３が引き抜かれる高さまでコンクリート充填管８０を所定高さだけ引き上げる。図１４に示す例では、コンクリート充填管８０の先端部８３がＣＦＴ柱・梁接合部３０（第３内部領域Ａ３）において、各仕切り壁３３Ａ，３３Ｂの上端よりも低い位置にセットされている。この状態から、コンクリート充填管８０にコンクリート１２を圧送することで、ＣＦＴ柱・梁接合部３０にコンクリート１２を充填する。図１５は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０の下部領域にコンクリート１２を充填している状態を示している。

ＣＦＴ柱・梁接合部３０に対するコンクリート１２の充填に際しては、コンクリート充填管８０の先端部８３を既に充填したコンクリート１２内に挿入した状態で、段階的にコンクリート充填管８０の先端部８３を上方に引き上げながらコンクリート１２を充填するとよい。図１６は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０の上部領域に対してコンクリート１２を充填している状態を示す図である。

図１７は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０に対するコンクリート１２の充填が完了した状態を示す図である。図１８は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０に対するコンクリート１２の充填完了時において、上ダイアフラム３１に開口する充填孔３１０及び各空気孔３１１からコンクリート１２が吹き出している状況を示す図である。

上記のようにＣＦＴ柱・梁接合部３０に対するコンクリート１２の充填が完了すると、次いで、図１９に示すように、上ダイアフラム３１の充填孔３１０から先端部８３が引き抜かれる高さまでコンクリート充填管８０を所定高さだけ引き上げた後、コンクリート充填管８０の先端部８３からコンクリート１２を圧送し、上柱部４０にコンクリート１２を充填する。そして、コンクリート充填管８０の先端部８３を既に充填したコンクリート１２内に挿入した状態で、段階的にコンクリート充填管８０の先端部８３を上方に引き上げながら上柱部４０にコンクリート１２を充填することで、図２０に示すようにＣＦＴ柱１０へのコンクリート１２の充填が完了する。

以上のように、本実施形態に係る下柱部５０（第１分岐柱部５０Ａ及び第２分岐柱部５
０Ｂ）へのコンクリートの充填工法によれば、ＣＦＴ柱・梁接合部３０の下ダイアフラム３２の下方且つ各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂ同士の間の位置にコンクリート圧入室７０を設けておき、このコンクリート圧入室７０から各側面圧入孔５２Ａ，５２Ｂを通じて各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへとコンクリート１２を圧入するようにした。これによれば、コンクリート圧入室７０から各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへとコンクリート１２を振り分けて同時に圧入することができるため、複数の分岐柱部５０Ａ，５０Ｂ毎にコンクリート１２を圧入するための圧入装置を設置する必要がなく、施工性を向上させることができる。また、従来の一般的なコンクリートの落とし込み充填工法を用いて各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂにコンクリートを充填しようとする場合には、一方の分岐柱部にコンクリートを充填した後、他方の分岐柱部に充填ホースを改めて振り分け直してからコンクリートを充填する必要があるため、施工性が悪化する懸念があるが、本実施形態におけるコンクリートの充填工法によればコンクリート圧入室７０から各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへと同時にコンクリートを圧入できるため、従来のコンクリートの落とし込み充填工法に対しても施工性が優れている。

更に、本実施形態においては、ＣＦＴ柱・梁接合部３０の下方に設けられたコンクリート圧入室７０から各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂに対しコンクリートを圧入するようにしたので、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂへの圧入開始時に各側面圧入孔５２Ａ，５２Ｂから各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂに流入するコンクリートの自由落下高さを小さく抑えることができる。これにより、コンクリートに材料分離が起こり難くなり、コンクリートの品質が低下することを抑制できる。

更に、本実施形態においては、コンクリート充填管８０の先端部８３に形成された一対の切欠き部８５を各内側壁５０２，５０４に開口する各側面圧入孔５２Ａ，５２Ｂに対向させた状態でコンクリート圧入室７０から各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂにコンクリートを圧入するようにしたので、各側面圧入孔５２Ａ，５２Ｂに向かってコンクリート充填管８０からコンクリートを排出（吐出）することができる。その結果、各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂに対してコンクリートをより効率的に圧入することができる。

なお、本実施形態における下柱部５０は、ＣＦＴ柱・梁接合部３０を境に二股に分岐する分岐構造を採用しているが、３つ以上の分岐柱部に分岐する分岐構造を採用してもよい。下柱部５０が分岐する数に関わらず、ＣＦＴ柱・梁接合部３０の下ダイアフラム３２の下方且つ各分岐柱部同士の間の位置にコンクリート圧入室７０を形成し、各分岐柱部を形成する鋼管に開口する側面圧入孔を通じてコンクリート圧入室７０からコンクリートを同時に圧入することで、各分岐柱部に対して効率的にコンクリートを充填することができる。なお、コンクリート充填管８０の先端部８３に形成される切欠き部８５の数、位置は、各分岐柱部を形成する鋼管に開口する側面圧入孔の数に対応するように決定することが好ましい。例えば、図２１に示す変形例のように、下柱部５０が三つ股に分岐する３個の分岐柱部５０Ａ～５０Ｃを有している場合、各分岐柱部５０Ａ～５０Ｃとコンクリート圧入室７０とを連通する側面圧入孔５２Ａ～５２Ｃの各々に対して対向配置できるように、コンクリート充填管８０の先端部８３に３つの切欠き部８５を設けることが好ましい。なお、図２１は、変形例に係る各分岐柱部５０Ａ～５０Ｃ及びコンクリート圧入室７０の横断面を概略的に示している。図２１には、充填管挿入孔３３を通じてコンクリート圧入室７０に挿入されたコンクリート充填管８０の先端部８３を併せて示している。図２１に示すコンクリート充填管８０の先端部８３には、３つの切欠き部８５が形成されており、各切欠き部８５はコンクリート充填管８０の中心軸周りに１２０°ずつずれた位置に配置されている。このように各切欠き部８５を配置することで、コンクリート圧入室７０から各分岐柱部５０Ａ～５０Ｃにコンクリートを同時に圧入する際、コンクリート充填管８０における各切欠き部８５を側面圧入孔５２Ａ～５２Ｃの各々に対して対向配置できるため、各分岐柱部５０Ａ～５０Ｃに対して効率よくコンクリートを圧入することができる。

また、本実施形態における各分岐柱部５０Ａ，５０Ｂの下端は、免震層６０に設置された免震装置６１Ａ，６１Ｂに連結されているが、これには限られない。すなわち、本発明におけるコンクリートの充填工法は、分岐構造を有する種々のＣＦＴ柱に対して適用することができる。

１・・・ＣＦＴ構造
１０・・・ＣＦＴ柱
２０Ａ，２０Ｂ・・・鉄骨梁
３０・・・ＣＦＴ柱・梁接合部
３１・・・上ダイアフラム
３２・・・下ダイアフラム
３３・・・充填管挿入孔
４０・・・上柱部
５０・・・下柱部
５０Ａ，５０Ｂ・・・分岐柱部
５２Ａ，５２Ｂ・・・側面圧入孔
６０・・・免震層
７０・・・コンクリート圧入室
８０・・・コンクリート充填管

Claims (5)

1. ＣＦＴ柱がＣＦＴ柱・梁接合部から下方に向けて複数に分岐する分岐柱部へのコンクリートの充填工法であって、
   前記ＣＦＴ柱・梁接合部の下ダイアフラムの下方且つ各分岐柱部同士の間の位置に、前記下ダイアフラムに開口する充填管挿入孔を通じて前記ＣＦＴ柱・梁接合部に連通すると共に各分岐柱部を形成する鋼管に開口する側面圧入孔を通じて各分岐柱部に連通するコンクリート圧入室を設けておき、
   前記ＣＦＴ柱にコンクリートを充填するためのコンクリート充填管を、前記充填管挿入孔を通じて前記コンクリート圧入室内に挿入する挿入工程と、
   前記コンクリート充填管の先端部から前記コンクリート圧入室内にコンクリートを圧送し、前記コンクリート圧入室内に圧送されたコンクリートを前記側面圧入孔から各分岐柱部内へと同時に圧入する圧入工程と、
   を有する、ＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法。
2. 前記ＣＦＴ柱・梁接合部に、前記下ダイアフラムの上面に立設すると共に前記ＣＦＴ柱・梁接合部の内部空間を途中の高さまで仕切る仕切り壁を形成しておき、
   前記圧入工程において、前記充填管挿入孔と前記コンクリート充填管との間の隙間を通じて前記コンクリート圧入室から前記ＣＦＴ柱・梁接合部内に漏出したセメントペーストを前記仕切り壁によって堰止める、
   請求項１に記載のＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法。
3. 前記仕切り壁は、前記圧入工程において少なくとも前記側面圧入孔から各分岐柱部に圧入されたコンクリートが前記下ダイアフラムの高さに打ち上がるまでの間、前記隙間を通じて前記ＣＦＴ柱・梁接合部内に漏出したセメントペーストを堰止め可能に設けられている、
   請求項２に記載のＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法。
4. 前記コンクリート充填管の先端開口に、当該コンクリート充填管に圧送されるコンクリ
   ートを各側面圧入孔に向けて排出する複数の切欠き部を形成しておき、
   前記圧入工程において、前記コンクリート充填管における複数の前記切欠き部を各側面圧入孔に向けた状態で各分岐柱部にコンクリートを圧入する、
   請求項１から３の何れか一項に記載のＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法。
5. 各分岐柱部の下端は、免震層に設置された免震装置に連結されている、請求項１から４の何れか一項に記載のＣＦＴ柱におけるコンクリートの充填工法。

Images