JPH05321403A - 有孔管状鉄筋を有する金属皮式コンクリート構造体およびその構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的な強度が高く、耐候性に優れた金属皮
式コンクリート構造体を提供すると同時に建設コストが
低廉で済む構築方法を提供することにある。 【構成】 外殻金属皮１１の内腔に、複数の貫通孔１８
を有すると共に前記外殻金属皮１１の長軸方向に延長す
る有孔管状鉄筋１３を備え、前記外殻金属皮１１の内腔
にコンクリートを充填した金属皮式コンクリート構造体
とその構築方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は土木、建築、海洋構造物
等の分野における有孔管状鉄筋を有する金属皮式コンク
リート構造体およびその構築方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】土木、建築、海洋構造物等の分野では、
金属皮式コンクリート構造体として、外殻鉄皮に鋼管を
用い内腔にコンクリートを充填したいわゆる充填鋼管コ
ンクリート構造体が採用されている。たとえば、図１９
に示すように、特開昭６２−９０４０２号公報には、橋
脚１に、アンボンド型充填鋼管コンクリート構造体２
（以下先発明Ａと云う）を採用した例が示されている。
図１９において、３は地盤、４は基礎構造体、５ａ〜５
ｃは前記基礎構造体４を支持する基礎杭である。前記先
発明Ａの場合は、図２０に示すように、周知の充填鋼管
コンクリート構造体６が、内腔に充填したコンクリート
７と外殻鋼管８とが密着しており、大きな歪が作用した
際に軸方向の圧縮力に対する耐力が劣ることから、外殻
鋼管８と充填コンクリート７をアンボンド状態とし、上
部からの荷重は外殻鋼管８に作用せず充填コンクリート
７にかかり、外殻鋼管８にはリングテンションのみが作
用することで、圧縮荷重に対する強度を向上させたもの
であるが、コンクリート強度を向上させるため内部鉄筋
として棒状鉄筋９が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さて、周知の金属皮式
コンクリート構造体は、前述のように外殻鉄皮と充填コ
ンクリートとをボンド型とするか、アンボンド型とする
かの相違はあるが、いずれも充填コンクリートを補強す
る必要が有る場合棒状鉄筋が採用されている。前記棒状
鉄筋は施工にあたり熟練を要し、高度な技能を備えた作
業者が多数必要であって、施工期間も長くなると云う課
題がある。また、高所作業になるため強固な足場を組む
など安全設備に多額の費用を要し建築コストが高くなる
と云う問題があり、熟練技能者の不足とともに改善が求
められている。本発明の目的は、機械的な強度が高く、
耐候性に優れた金属皮式コンクリート構造体を提供する
ことにあり、他の目的は施工が容易で、建設コストが低
廉で済む金属皮式コンクリート構造体の構築方法を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を克服
し、目的を達成する手段として、外殻金属皮の内腔に、
管壁にコンクリートが流通可能な複数の貫通孔を有する
と共に外殻金属皮の軸長方向に延長する有孔管状鉄筋を
備え、さらに前記外殻金属皮の内腔にコンクリートを充
填した金属皮式コンクリート構造体を提供するものであ
り、さらに異なった金属皮式コンクリート構造体とし
て、外殻金属皮の内腔に、管壁にコンクリートが流通可
能な複数の貫通孔を有すると共に両管端開孔部に接続用
フランジを有する所定数の単位有孔管状鉄筋を、外殻金
属皮の軸長方向に延長するように接続した有孔管状鉄筋
を配置し、前記外殻金属皮の内腔にコンクリートを充填
した金属皮式コンクリート構造体を提供し、また前記金
属皮式コンクリート構造体において、外殻金属皮とし
て、耐食被覆鋼板もしくは耐食性金属板を使用した構造
体を提供する。さらに構築方法として、基礎構造体に、
管壁にコンクリートが流通可能な複数の貫通孔を有する
有孔管状鉄筋を立設すると共に、その有孔管状鉄筋を囲
繞して外殻金属皮を立設し、ついでその外殻金属皮の内
腔にコンクリートを充填することを特徴とする金属皮式
コンクリート構造体の構築方法を提供し、さらに異なっ
た構築方法として、基礎構造体に、管壁にコンクリート
が流通可能な複数の貫通孔を有すると共に両管端開孔部
に接続用フランジを有する所定数の単位有孔管状鉄筋
を、外殻金属皮の軸長方向に延長するように接続した有
孔管状鉄筋を立設し、かつその有孔管状鉄筋を囲繞する
外殻金属皮を、前記基礎構造体に立設し、ついでその外
殻金属皮の内腔にコンクリートを充填することを特徴と
する金属皮式コンクリート構造体の構築方法を提供し、
また前記外殻金属皮として、耐食被覆鋼板もしくは耐食
性金属板を使用する構築方法を提供する。

【０００５】本発明の金属皮式コンクリート構造体は、
外殻金属皮の内腔に、管壁にコンクリートが流通可能な
複数の貫通孔を有する有孔管状鉄筋を配設されているの
で、コンクリートの充填性が優れており機械的強度が高
く、製造が容易なため低廉であり、前記外殻金属皮とし
て耐食被覆鋼板もしくは耐食性金属板を採用した場合
は、耐候性が著しく向上するので、補修および維持費が
大幅に低減できる。また、両管端開孔部に設けられた接
続用フランジを介して所定数連設されると共に外殻金属
皮の軸長方向に延長する有孔管状鉄筋を採用した場合
は、ボルト接合手段を採用できるため、施工が容易で溶
接などの熟練労働が不要になり、作業環境の悪い山間部
や寒冷地などで施工コストの低下を期待できる。さら
に、本発明にかかる構築方法は、基礎構造体に、管壁に
コンクリートが流通可能な複数の貫通孔を有する有孔管
状鉄筋を立設すると共に、その有孔管状鉄筋を囲繞して
外殻金属皮を連設し、ついで前記外殻金属皮内腔にコン
クリートを充填する方法があるため、作業手順が簡単で
熟練労働の必要が無く、足場構築などが極めて簡単で、
作業期間も短期で済むため施工コストを著しく低減する
ことが可能である。

【０００６】

【実施例】図１は柱脚に用いた本発明の金属皮式コンク
リート構造体１０の部分切断概略斜視図で、１１は単位
鋼管を溶接等の接続手段で接合連設してなる外殻金属皮
であり、該外殻金属皮１１の下端部を、コンクリートか
らなる基礎構造体１２にあらかじめ埋設されている基礎
鉄筋材に固着するか、あるいは埋め込みボルトを介して
接続する。外殻金属皮１１の立設は、単位外殻金属皮を
逐次接続してもよく、輸送あるいは建込み条件の許す限
り、あらかじめ外殻金属皮１１の軸長方向に複数個連設
しておいてもよい。有孔管状鉄筋１３は、単位有孔管状
鉄筋１４を逐次前記外殻金属皮１１の軸長方向に接続し
て構成する。１５は接続に際して利用した仮止めの継目
板で、１６は溶接線を示す。本実施例においては、単位
有孔管状鉄筋の接続にあたり溶接手段を採用したが、継
目板を利用してボルト接合してもよい。１７は前記基礎
構造体１２に埋設されたアンカーボルトであり、有孔管
状鉄筋１３は、外殻金属皮１１と同心的になるように前
記アンカーボルト１７を介して基礎構造体１２に固着さ
れている。また、１８は前記有孔管状鉄筋１３に穿設さ
れている貫通孔で、前記単位有孔管状鉄筋１４のそれぞ
れに複数個設けられている。即ち前記貫通孔１８はコン
クリートの充填に際してコンクリートが流通可能な寸法
を有し、充填コンクリートの固化により周知の付着スタ
ッドと同様に有孔管状鉄筋１３と充填コンクリートとの
付着機能を高める作用をする。

【０００７】即ち、前記貫通孔１８は前記条件を満足
し、鉄筋としての機能を保持するかぎりにおいて、寸法
および形態は自由であるが、１個では充填コンクリート
の流通および回り込みが阻害されるので、機械的な強度
に片寄りを無くし、コンクリートの充填性を良くするた
め、寸法的には適度な大きさ、たとえば骨材寸法を勘案
し、左右上下方向にバランスを考慮して適宜な間隔をお
いて配置することが望ましい。さて、前記有孔管状鉄筋
１３は目的とする柱脚の設計強度を勘案して、寸法を決
定するが、管状とする理由は、製作、施工が容易でかつ
強度的に片よりが少ないためである。

【０００８】つぎに、図２は角管状の単位有孔管状鉄筋
１９の概略斜視図で、本発明では、目的とする金属皮式
コンクリート構造体の構造、形態、用途に応じて、３角
や長方形など任意の角管状の単位有孔管状鉄筋を採用す
る。図３は円筒形の単位有孔管状鉄筋１４の概略斜視図
で、鋼管に貫通孔１８を穿設して製作するほか、孔明き
鋼板を管状にロール加工しても良い。

【０００９】さらに、図４は角鋼管２０に矩形の貫通孔
１８を穿設してなる単位有孔管状鉄筋２１の概略斜視図
であって、外殻金属皮の寸法、形態に応じて適宜に寸法
および形態を選定する。また、コンクリートとの付着強
度を高めるほか、機械的強度を強くする必要がある場合
は、リブ２２ａ，２２ｂのような突起を設ける。加え
て、外殻金属皮との間隔を正確に保持する要望のある場
合は、切梁など間隔保持材を外殻金属皮と単位有孔管状
鉄筋２１間に張設することが望ましい。つぎに、図５
は、管壁２３に長円形の貫通孔１８が等間隔に穿設さ
れ、さらに両管端開孔部に接続用フランジ２４ａ，２４
ｂを有する単位有孔管状鉄筋２５の概略斜視図であっ
て、２６ａ，２６ｂは前記接続用フランジ２４ａ，２４
ｂに穿設された接続用ボルトの貫通孔である。前記単位
有孔管状鉄筋２５は接続用フランジ２４ａ，２４ｂを有
するので機械的な強度が高く、建込みに際してボルト接
続のみですむため施工効率が良い。

【００１０】図６は、単位有孔管状鉄筋１４ａ，１４ｂ
を逐次前記外殻金属皮１１の軸長方向に接続して構成す
る状況を示す詳細説明図で、１５ａ，１５ｂ，１５ｃは
接続に際して利用した仮止継目板であり、１６は溶接線
である。このように単位有孔管状鉄筋１４ａ，１４ｂを
接続するには、溶接手段のほか、継目板を利用して組立
てもよい。つぎに、建込みの能率から単位有孔管状鉄筋
は長尺であるほど、有利であり、また可能な限り単位有
孔管状鉄筋を複数個連設したものを現場に運搬して建込
むことが望ましい。従って単位有孔管状鉄筋の寸法や事
前の接続個数はすべて設計段階で設定しておくことが必
要である。

【００１１】つぎに、本発明にかかる金属皮式コンクリ
ート構造体の構築方法について、図７〜図１３によって
説明する。図７は地盤３に直接基礎用の掘削孔２７を設
けて、単位有孔管状鉄筋１４ａを建込む状況を示す概略
説明図で、該掘削孔２７の底部２８に投入された均しコ
ンクリート２９には底部支承板３０が敷設されており、
単位有孔管状鉄筋１４ａは下端が前記底部支承板３０に
ボルト接合３１されている。つぎに、図８に示すよう
に、前記単位有孔管状鉄筋１４ａを囲繞して、単位外殻
金属皮１１ａを底部支承板３０上に載置して、前記単位
有孔管状鉄筋１４ａと同様に底部支承板３０にボルト接
合３２したのち、逐次締め固めコンクリート３３および
埋め戻し材３ａを掘削孔２７の孔壁と単位外殻金属皮１
１ａ間に投入し、ついで図９に示すように、前記単位有
孔管状鉄筋１４ａと単位外殻金属皮１１ａとの間にコン
クリート３４ａを充填し、かつ単位有孔管状鉄筋１４ａ
の内腔にコンクリート３４ｂを充填する。この場合、単
位有孔管状鉄筋１４ａの管壁には、前述のように貫通孔
が設けられているので、コンクリートの充填はいずれの
側から実施しても問題は生じない。また、前記ボルト接
合３１，３２に変えて溶接接合など適宜に実施しても差
し支えない。

【００１２】さて、前述のようにして、最下段の構築が
終わったのち、図１０に示すように、前記単位有孔管状
鉄筋１４ａにつぎの単位有孔管状鉄筋１４ｂを載置して
溶接接合し、さらに図１１に示すように、コンクリート
３４ｃを充填し、つぎの単位有孔管状鉄筋１４ｃを単位
有孔管状鉄筋１４ｂに連結すると共に単位外殻金属皮１
１ａと１１ｂとを連設する工程を繰り返し、図１２およ
び図１３に示すように所定高さの橋脚１０ａを構築す
る。図１３において３５は上部工、３６はＨ型鋼鉄筋を
示す。

【００１３】つぎに、図１４は前述の図１０にかかる詳
細な状態を示す概略斜視図で、単位有孔管状鉄筋１４
ａ，１４ｂと単位外殻金属皮１１ａとは同心的に配置さ
れるので、該単位有孔管状鉄筋１４ａ，１４ｂと単位外
殻金属皮１１ａとは、ともにそれぞれ肉厚が薄くても耐
荷重性が非常に高く、単重も軽くて済むため作業性が良
く、従来の金属皮式コンクリート構造体に比し経済性的
に優れている。さらに、外殻金属皮接合や単位有孔管状
鉄筋１４ａと１４ｂ相互の接合作業は、簡単で足場も広
くとれ、さらに、単位外殻金属皮１１ａは形枠の必要性
を解消するので、作業性が非常に良く、従来のような形
枠、鉄筋などの組立および継合作業に比して作業能率を
格段に高めることが可能である。

【００１４】つぎに、図１５は、前記単位有孔管状鉄筋
１４ａ，１４ｂの内腔に有孔管状鉄筋３７を配設した二
重鉄筋構造を有する実施例にかかる概略斜視図である。
このように、強度的に必要性が有る場合は、二重，三重
に有孔管状鉄筋を配設する。本発明では前述のように作
業が簡単で済むため、従来に例の無いような高強度のコ
ンクリート構造体を経済的に構築することができる。図
１６は断面楕円形の外殻金属皮３８および有孔管状鉄筋
３９を備えた橋脚４０の概略斜視図で、本発明における
外殻金属皮および有孔管状鉄筋はこのように、比較的小
寸法の鋼板を用い溶接構造物として製作しても良い。

【００１５】つぎに、図１７は内側が鋼管４１で、外側
がチタン，ステンレススチールのような耐食性金属被覆
４２からなる外殻金属皮４３の概略斜視図で、海洋構造
物や海岸、港湾に近い腐食性環境において構築されるコ
ンクリート構造体の外殻金属皮に利用する。また、図１
８は材質がチタン及びステンレススチールのような耐食
性金属からなる外殻金属皮４４の概略斜視図であるが、
有孔管状鉄筋としても、必要に応じてこのような耐食性
金属材を利用すると、長期間にわたり構造体の強度を保
証することが可能になるが、その場合、コンクリートと
の付着強度を高めるためスタッド植設等の積極的な加工
が望ましい。

【００１６】

【発明の効果】本発明の有孔管状鉄筋を有する金属皮式
コンクリート構造体は、外殻金属皮の内腔に有孔管状の
鉄筋を配設する構造であるため、組立およびコンクリー
トの充填が容易で、しかも構造が頑丈であり力学的な強
度が高い。また、外殻金属皮は保守点検および補修が容
易であり、充填コンクリートの保護が十分なため長期間
にわたり構造物の機械的な保証が可能である。さらに、
金属皮式コンクリート構造体の構築方法は、有孔管状鉄
筋および外殻金属皮を接合するのみで済むため、作業が
簡単で熟練労働者の必要がなく、工期も短くて良い。ま
たコンクリートの回り込みが良いので、局部的な弱点が
少ない。さらに、あらかじめ外殻金属皮や有孔管状鉄筋
を単位寸法毎に製作し、現地で組立てる方法を採用する
場合は、作業効率がさらに改善できるので、構築コスト
を著しく低減することが可能になり、加えて外殻金属皮
に耐食性を付与した場合さらに長期間の寿命を期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる金属皮式コンクリート
構造体の一部切欠斜視図である。

【図２】本発明の実施例において用いられる角管状の単
位有孔管状鉄筋の斜視図である。

【図３】本発明の実施例において用いられる円筒形の単
位有孔管状鉄筋の斜視図である。

【図４】本発明の実施例において用いられる角鋼管に矩
形の貫通孔を穿設してなる単位有孔管状鉄筋の斜視図で
ある。

【図５】本発明の実施例において用いられる接続用フラ
ンジを有する単位有孔管状鉄筋の斜視図である。

【図６】本発明の実施例において用いられる単位有孔管
状鉄筋を外殻金属皮の軸長方向に連結した状態を示す斜
視図である。

【図７】地盤に基礎用の掘削孔を設け、第１段の単位有
孔管状鉄筋を建込んだ状態を示す縦断側面図である。

【図８】掘削孔と第１段の単位外殻金属皮との間に締め
固めコンクリートおよび埋め戻し材を充填した状態を示
す縦断側面図である。

【図９】第１段の単位外殻金属皮および第１段の単位有
孔管状鉄筋の内側にコンクリートを充填した状態を示す
縦断側面図である。

【図１０】第２段の単位有孔管状鉄筋を連結した状態を
示す縦断側面図である。

【図１１】第３段の単位有孔管状鉄筋および第２段の単
位外殻金属皮を連結して、それらの中にコンクリートを
充填した状態を示す縦断側面図である。

【図１２】外殻金属皮および単位有孔管状鉄筋を建込ん
でコンクリートを充填した状態を示す縦断側面図であ
る。

【図１３】完成した金属皮式コンクリート構造体を示す
縦断側面図である。

【図１４】本発明の実施例に係る単位外殻金属皮および
単位有孔管状鉄筋を建込む状態を示す一部切欠斜視図で
ある。

【図１５】本発明の実施例に係る二重鉄筋構造を有する
コンクリート構造体の一部を示す斜視図である。

【図１６】本発明の実施例に係る断面楕円形の外殻金属
皮と有孔管状鉄筋とを備えた橋脚の斜視図である。

【図１７】本発明の実施例において用いられる耐食性金
属被覆を有する外殻金属皮の斜視図である。

【図１８】本発明の実施例において用いられる耐食性金
属からなる外殻金属皮の斜視図である。

【図１９】従来のアンボンド型充填鋼管コンクリート構
造体を示す縦断側面図である。

【図２０】従来の充填鋼管コンクリート構造体を示す縦
断側面図である。

【符号の説明】

１ 橋脚 ２ アンボンド型充填鋼管コンクリート構造体 ３ 地盤 ３ａ 埋め戻し材 ４ 基礎構造体 ５ａ〜５ｃ 基礎杭 ６ 充填鋼管コンクリート構造体 ７ コンクリート ８ 外殻鋼管 ９ 棒状鉄筋 １０ 金属皮式コンクリート構造体 １０ａ 橋脚 １１ 外殻金属皮 １１ａ，１１ｂ 単位外殻金属皮 １２ 基礎構造体 １３ 有孔管状鉄筋 １４ 単位有孔管状鉄筋 １４ａ〜１４ｃ 単位有孔管状鉄筋 １５ 仮止継目板 １５ａ〜１５ｃ 仮止継目板 １６ 溶接線 １７ アンカーボルト １８ 貫通孔 １９ 角管状単位有孔管状鉄筋 ２０ 角鋼管 ２１ 単位有孔管状鉄筋 ２２ａ，２２ｂ リブ ２３ 管壁 ２４ａ，２４ｂ 接続用フランジ ２５ 単位有孔管状鉄筋 ２６ａ，２６ｂ 貫通孔 ２７ 掘削孔 ２８ 底部 ２９ 均しコンクリート ３０ 底部支承板 ３１ ボルト接合 ３２ ボルト接合 ３３ 締め固めコンクリート ３４ａ，３４ｂ コンクリート ３５ 上部工 ３６ Ｈ型鋼鉄筋 ３７ 有孔管状鉄筋 ３８ 外殻金属皮 ３９ 有孔管状鉄筋 ４０ 橋脚 ４１ 鋼管 ４２ 耐食性金属被覆 ４３ 外殻金属皮 ４４ 外殻金属皮

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外殻金属皮の内腔に、管壁にコンクリー
   トが流通可能な複数の貫通孔を有すると共に外殻金属皮
   の軸長方向に延長する有孔管状鉄筋を備え、さらに前記
   外殻金属皮の内腔にコンクリートを充填した金属皮式コ
   ンクリート構造体。
2. 【請求項２】 外殻金属皮の内腔に、管壁にコンクリー
   トが流通可能な複数の貫通孔を有すると共に両管端開孔
   部に接続用フランジを有する所定数の単位有孔管状鉄筋
   を、外殻金属皮の軸長方向に延長するように接続した有
   孔管状鉄筋を配置し、前記外殻金属皮の内腔にコンクリ
   ートを充填した金属皮式コンクリート構造体。
3. 【請求項３】 外殻金属皮を耐食被覆鋼板より構成した
   請求項１もしくは２の金属皮式コンクリート構造体。
4. 【請求項４】 外殻金属皮を耐食性金属板により構成し
   た請求項１もしくは２の金属皮式コンクリート構造体。
5. 【請求項５】 基礎構造体に、管壁にコンクリートが流
   通可能な複数の貫通孔を有する有孔管状鉄筋を立設する
   と共に、その有孔管状鉄筋を囲繞して外殻金属皮を立設
   し、ついでその外殻金属皮の内腔にコンクリートを充填
   することを特徴とする金属皮式コンクリート構造体の構
   築方法。
6. 【請求項６】 基礎構造体に、管壁にコンクリートが流
   通可能な複数の貫通孔を有すると共に両管端開孔部に接
   続用フランジを有する所定数の単位有孔管状鉄筋を、外
   殻金属皮の軸長方向に延長するように接続した有孔管状
   鉄筋を立設し、かつその有孔管状鉄筋を囲繞する外殻金
   属皮を、前記基礎構造体に立設し、ついでその外殻金属
   皮の内腔にコンクリートを充填することを特徴とする金
   属皮式コンクリート構造体の構築方法。
7. 【請求項７】 外殻金属皮を耐食被覆鋼板もしくは耐食
   性金属板により構成した請求項５もしくは６の金属皮式
   コンクリート構造体の構築方法。