JPH08193421A - 充填型鋼管コンクリート構造の柱の変形防止装置および充填被覆型鋼管コンクリート構造の柱の構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 施工能率の低下や鋼管の高重量化を招くこと
なく、コンクリート打設時における鋼管の柱側面の変形
を確実に防止することができる充填型鋼管コンクリート
構造の柱の変形防止装置および充填被覆型鋼管コンクリ
ート構造の柱の構築方法を提供する。 【構成】 建物の各階を貫通するように建て付けた鋼管
１内にコンクリートを圧入充填して充填型鋼管コンクリ
ート構造の柱を構築する際に用いる変形防止装置であっ
て、鋼管１の互いに対向する柱側面の間に十字状に一対
のボルト１０を貫挿し、柱側面の外面に突出する前記ボ
ルト１０の端部にナット１１を螺着して鋼管１の柱側面
を拘束したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築物の柱となる鋼管
内にコンクリートを充填して構築する充填型鋼管コンク
リート構造の柱の変形防止装置およびその鋼管の外周に
被覆用のコンクリートを設けた充填被覆型鋼管コンクリ
ート構造の柱を構築する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】充填型鋼管コンクリート構造および充填
被覆型鋼管コンクリート構造の柱は、耐力、剛性、座屈
耐力が大きく耐震性に優れる利点をもっている。充填型
鋼管コンクリート構造の柱を構築する施工工程について
説明すると、図１０に示すように、建物の各階を貫通す
るように鋼管１を建て付け、鉄骨建て方を行ない、次い
で鋼管１の最下階の柱側面にコンクリート圧送用の注入
口２を形成し、この注入口２にポンプ配管３を接続し、
ポンプ車（図示せず）の投入口から生コンクリートを投
入し、この生コンクリートをポンプ車の圧力で前記ポン
プ配管３を通して注入口２から鋼管１の内部空間に圧入
して鋼管１の柱頭部２４にまで一気に打設する。例え
ば、高さ３２ｍ程度の建物では、ポンプ車によりコンク
リートを約４０ｍ³ ／ｈの吐出量で柱頭部まで一気に圧
入して充填する。

【０００３】ここで、鋼管１内に充填された生コンクリ
ートが硬化するまでの間は、この生コンクリートの高低
差により鋼管１の柱側面に、鋼管１を内部から外側に膨
らませようとする応力（以下、側圧という）が作用す
る。この側圧は鋼管１の上部から下部に向うに従って漸
次大きくなる。この側圧Ｐは、コンクリートの打設の高
さをｈ（ｍ）、コンクリートの比重をρ（ｔ／ｍ³ ）と
したとき、Ｐ＝1.08ρｈとして求められる。そしてこの
側圧により、図１１に鎖線で示すように、鋼管１の柱側
面が外側に膨らむように変形する。なお、図１１に示す
４が鋼管１内に充填されたコンクリートである。

【０００４】鋼管１内に充填されたコンクリート４は、
時間の経過とともに徐々に硬化し、この硬化に伴い鋼管
１に加わる側圧は減少する。しかし、コンクリート４の
打設時に生じた鋼管１の柱側面の膨らみの変形は、側圧
が減少しても残留変形としてそのまま残ってしまう。こ
のような残留変形が鋼管１の柱側面に残ると、構造上に
種々の問題が生じる。

【０００５】一方、充填被覆型鋼管コンクリート構造の
柱を構築する場合には、図１２に示すように、建物の各
階を貫通するように鋼管１を建て付け、鉄骨建て方を行
ない、次いで鋼管１の最下階の柱側面にコンクリート圧
送用の注入口２を形成し、この注入口２にポンプ配管３
を接続する。そして鋼管１の外周にに型枠５を組み付け
る。さらにこの際、図１３に示すように、型枠５と鋼管
１との間に補強筋６を配設する。そしてこの状態で、図
１２に示すように床スラブのコンクリート２３の打設時
に鋼管１の外周と型枠５との間に、被覆用のコンクリー
ト７を流し込んで打設する。

【０００６】被覆用のコンクリート７が硬化した後に型
枠５を解体し、次いでポンプ車を用いて充填用のコンク
リート４を前記注入口２から鋼管１の内部空間に圧入し
て鋼管１の柱頭部にまで一気に打設する。

【０００７】この打設時にも鋼管１に側圧が加わり、こ
の側圧で鋼管１の柱側面が外側に膨らむように変形す
る。そしてこの場合には、特にその変形で鋼管１の外周
の被覆用のコンクリート７に応力が加わってひび割れが
生じ、その品質を低下させてしまう。

【０００８】そこで、従来においては、鋼管１内に充填
用のコンクリート４を打設する際に、そのコンクリート
４の打込み速度を抑えたり、あるいは鋼管１の柱側面の
肉厚（板厚）を設計時に求められた厚さよりも厚くして
コンクリート４の打設に伴う鋼管１の柱側面の変形を防
止するようにしていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンク
リート４の打込み速度を抑えると、施工能率が大幅に低
下してしまい、また膨らみを防止するために鋼管１の柱
側面の肉厚を設計値よりも厚くすると、鋼管１の重量が
増し、柱建方時の作業能率が低下するばかりでなく、施
工費や材料費が嵩み、さらに建物自体の高重量化につな
がってしまう。

【００１０】本発明はこのような点に着目してなされた
もので、その目的とするところは、施工能率の低下や鋼
管の高重量化を招くことなく、コンクリート打設時にお
ける鋼管の柱側面の変形を確実に防止することができる
充填型鋼管コンクリート構造の柱の変形防止装置および
充填被覆型鋼管コンクリート構造の柱の構築方法を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような目的
を達成するために、建物の各階を貫通するように建て付
けた鋼管内にコンクリートを圧入充填して充填型鋼管コ
ンクリート構造の柱を構築する際に、鋼管の各柱側面の
外面に配置される当て部材と、この当て部材を拘束して
鋼管内へのコンクリートの圧入充填時における各柱側面
の外側への膨らみを防止する拘束手段とを設けるように
したものである。

【００１２】また、建物の各階を貫通するように鋼管を
建て付け、この鋼管の外周に型枠を設け、鋼管の外周と
前記型枠との間に被覆用のコンクリートを充填し、鋼管
の内部に充填用のコンクリートを圧入充填して充填被覆
型鋼管コンクリート構造の柱を構築する際に、鋼管の各
柱側面の外面に配置される当て部材と、この当て部材を
拘束して鋼管内へのコンクリートの圧入充填時における
各柱側面の外側への膨らみを防止する拘束手段とを備え
る変形防止装置を設け、この状態で鋼管内にコンクリー
トを圧入して充填し、かつ鋼管の外周に被覆用のコンク
リートを充填するようにしたものである。

【００１３】

【作用】このような手段によれば、鋼管内に充填用のコ
ンクリートを打設充填した際に生じる側圧が変形防止装
置により受け止められ、鋼管における各柱側面の外側へ
の変形が確実に防止される。したがってコンクリートの
打込み速度を抑えたり、鋼管の肉厚を設計値以上に厚く
するようなことなく、能率的にかつ鋼管の高重量化を招
くことなく充填型鋼管コンクリート構造および充填被覆
型鋼管コンクリート構造の柱を構築することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図１ないし図
９を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例
を示している。この実施例は充填型鋼管コンクリート構
造の柱を構築する場合に用いる変形防止装置の例で、鋼
管１の上下の所要箇所において、鋼管１の互いに対向す
る柱側面間に、拘束手段として少なくとも一対のボルト
１０を十字状に貫挿し、これらボルト１０の端部を柱側
面の外部に突出させるとともに、その突出端部にそれぞ
れ当て部材としてナット１１を螺着して締め付け、これ
らナット１１で鋼管１における各柱側面の中間部を支持
する構成となっている。なお、ボルト１０の上下の配置
間隔は、前述した側圧の計算式に基づいて所定間隔で配
置する。また柱側面とナット１１との間には座金を配す
ることが好ましい。

【００１５】そして鋼管１内に充填用のコンクリート４
を打設充填して充填型鋼管コンクリート構造の柱とする
わけであるが、鋼管１の各柱側面は前記ボルト１０によ
り拘束されており、このためコンクリート４の打設時に
鋼管１の各柱側面に加わる側圧は、前記ボルト１０の抗
張力で受け止められ、したがって鋼管１の各柱側面の外
側への変形が確実に防止される。

【００１６】なお、鋼管１内に打設して充填したコンク
リート４が硬化した後には、各柱側面の外側に露出する
ナット１１を取り外し、かつボルト１０の端部を切断し
て鋼管１の各柱側面を平滑状に仕上げるようにしてもよ
いし、あるいは各柱側面にボルト１０の端部およびナッ
ト１１を露出させたまま放置するようにしてもよい。

【００１７】一方、充填被覆型鋼管コンクリート構造の
柱を構築する場合においては、図２に第２の実施例とし
て示すように、鋼管１の外周に補強筋６および型枠５を
設ける。そして鋼管１と型枠５と間に被覆用のコンクリ
ート７を打設し、この被覆用のコンクリート７が硬化し
た後に、鋼管１の内部空間に充填用のコンクリート４を
打設して充填する。

【００１８】鋼管１内に充填用のコンクリート４を打設
した際には、鋼管１の各柱側面に側圧が加わるが、前述
したように、その側圧による鋼管１の柱側面の変形がボ
ルト１０を介して防止されており、したがって被覆用の
コンクリート７にひび割れ等の欠陥が生じるようなこと
がなく、その品質を良好に保つことができる。

【００１９】そしてこの第２の実施例の場合には、鋼管
１の柱側面の変形が確実に防止されるから、必ずしも被
覆用のコンクリート７を先に打設する必要はなく、鋼管
１内に充填用のコンクリート４を充填し、このコンクリ
ート４が硬化した後に、型枠５と鋼管１との間に被覆用
のコンクリート７を打設するようにその順次を変えて施
工することも可能である。なお、鋼管１と型枠５と間に
打設した被覆用のコンクリート７が硬化した後には、型
枠５を解体して撤去することは言うまでもない。

【００２０】図３および図４には第３の実施例を示して
あり、この実施例においては、鋼管１に一対のボルト１
０を十字状に貫挿するとともに、鋼管１の各柱側面に当
て部材として断面コ字状の溝形鋼１２を設け、これら溝
形鋼１２をボルト１０の端部にナット１１を介して締結
して鋼管１の柱側面の変形を防止するようにしたもので
ある。なお、前記当て部材は、前述したコ字状部材のほ
か、Ｌ型、ロ型でもよい。

【００２１】図４および図５には第４の実施例を示して
あり、この実施例においては、鋼管１の各柱側面にそれ
ぞれ当て部材として山形鋼１５を配置し、これら山形鋼
１５の端部をそれぞれ拘束手段としてのボルト１６で締
結し、これら山形鋼１５により鋼管１の外周を囲む拘束
枠１７を構成し、この拘束枠１７で充填用のコンクリー
ト４の打設時における側圧を受け止めて鋼管１の柱側面
の変形を防止するようにしてある。

【００２２】そしてこの場合、図７に示すように、鋼管
１の外周の上下に一定の間隔をあけて例えば３段に拘束
枠１７を設け、これら拘束枠１７をワイヤやチェーン等
の吊り索１８で連結するとともに、最上段の拘束枠１７
にワイヤ等の掛け索１９を取り付け、この掛け索１９を
拘束枠１７の上方の梁２０に引っ掛けて各拘束枠１７を
支持することが可能である。このように鋼管１の外周に
拘束枠１７を複数段に設けた場合には、これら拘束枠１
７を仮設の梯子や足場として利用することもできる。

【００２３】なお、拘束枠１７を鋼管１の外周に支持す
る手段としては、マグネットを用いることも可能であ
る。また、鋼管１内に充填用のコンクリート４を打設
し、このコンクリート４が硬化した後には、必要に応じ
て拘束枠１７の各ボルト１６を外し、拘束枠１７を解体
して鋼管１の外周から撤去する。

【００２４】拘束枠１７の構造としては、４本の山形鋼
１５を用いる場合に限らず、図８（Ａ）に変形例として
示すように、Ｌ状に屈曲する一対の鋼材１５ａを用い、
これら鋼材１５ａの端部同士をボルト１６で締結して拘
束枠１７を構成したり、あるいは図８（Ｂ）に示すよう
に、コ字状に屈曲する鋼材１５ｂとＩ型状の鋼材１５ｃ
とをボルト１６で締結して拘束枠１７を構成するような
場合であってもよい。

【００２５】また、充填被覆型鋼管コンクリート構造の
柱を構築する場合において、前記拘束枠１７を用いるこ
とも可能である。すなわち、この場合には図９に示すよ
うに、まず鋼管１の外周に補強筋６および型枠５を設け
る。

【００２６】そして型枠５の外周に、それぞれ当て部材
として山形鋼１５を配置し、これら山形鋼１５の端部を
それぞれ拘束手段としてのボルト１６で締結し、これら
山形鋼１５により鋼管１の外周を囲む拘束枠１７を構成
する。

【００２７】この状態において、鋼管１と型枠５と間に
被覆用のコンクリート７を打設する。そして被覆用のコ
ンクリート７が硬化した後に、鋼管１の内部空間に充填
用のコンクリート４を打設して充填する。

【００２８】鋼管１内に充填用のコンクリート４を打設
した際には、鋼管１の各柱側面に側圧が加わるが、この
側圧が型枠５の外周に配置した拘束枠１７により受け止
められ、したがって鋼管１の柱側面の変形が防止され、
被覆用のコンクリート７にひび割れ等の欠陥が生じるよ
うなことがなく、その品質が良好に保たれる。なお、鋼
管１内に充填したコンクリート４が硬化した後におい
て、型枠５の外周に配置した拘束枠１７およびその型枠
５を解体して撤去する。なお、前述したボルト１６は、
高張力ボルトが好ましい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
単な構成の変形防止装置によりコンクリート打設時にお
ける鋼管の柱側面の変形を確実に防止でき、したがって
コンクリートの打込み速度を抑えたり、鋼管の肉厚を設
計値以上に厚くするようなことなく、能率的にかつ鋼管
の高重量化を招くことなく充填型鋼管コンクリート構造
および充填被覆型鋼管コンクリート構造の柱を構築する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図。

【図２】本発明の第２の実施例を示す断面図。

【図３】本発明の第３の実施例を示す断面図。

【図４】本発明の第３の実施例を示す斜視図。

【図５】本発明の第４の実施例を示す断面図。

【図６】本発明の第４の実施例を示す断面図。

【図７】本発明の第４の実施例における拘束枠の鋼管の
外周に複数段に設けた例を示す正面図。

【図８】本発明の第４の実施例における拘束枠の構造の
変形例を示す平面図。

【図９】本発明の第５の実施例を示す断面図。

【図１０】充填型鋼管コンクリート構造の柱を構築する
施工工程を説明するための正面図。

【図１１】従来の充填型鋼管コンクリート構造の柱を示
す断面図。

【図１２】充填被覆型鋼管コンクリート構造の柱を構築
する施工工程を説明するための断面図。

【図１３】従来の充填被覆型鋼管コンクリート構造の柱
を示す断面図。

【符号の説明】

１…鋼管 ４…充填用のコンクリート ５…型枠 ７…被覆用のコンクリート １０…ボルト（拘束手段） １１…ナット（当て部材） １２…溝形鋼（当て部材） １５…山形鋼（当て部材） １５ａ，１５ｂ，１５ｃ…鋼材（当て部材） １６…ボルト（拘束部材） １７…拘束枠

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建物の各階を貫通するように建て付けた鋼
   管内にコンクリートを圧入充填して充填型鋼管コンクリ
   ート構造の柱を構築する際に用いる変形防止装置であっ
   て、前記鋼管の各柱側面の外面に配置される当て部材
   と、この当て部材を拘束して鋼管内へのコンクリートの
   圧入充填時における各柱側面の外側への膨らみを防止す
   る拘束手段とを備えることを特徴とする充填型鋼管コン
   クリート構造の柱の変形防止装置。
2. 【請求項２】鋼管の互いに対向する柱側面の間に拘束手
   段として十字状に少なくとも一対のボルトを貫挿し、柱
   側面の外面に突出する前記ボルトの端部に当て部材とし
   てナットを螺着して構成したことを特徴とする請求項１
   に記載の充填型鋼管コンクリート構造の柱の変形防止装
   置。
3. 【請求項３】鋼管の柱側面の外面に鋼材を配置してこれ
   ら鋼材で鋼管の外周を囲むとともに、これら鋼材の相互
   をボルトで結合し、これら鋼材で当て部材と拘束手段を
   構成したことを特徴とする請求項１に記載の充填型鋼管
   コンクリート構造の柱の変形防止装置。
4. 【請求項４】建物の各階を貫通するように鋼管を建て付
   け、この鋼管の外周に型枠を設け、鋼管の外周と前記型
   枠との間に被覆用のコンクリートを充填し、鋼管の内部
   に充填用のコンクリートを圧入充填して充填被覆型鋼管
   コンクリート構造の柱を構築する方法であって、 前記鋼管に、この鋼管の各柱側面の外面に配置される当
   て部材と、この当て部材を拘束して鋼管内へのコンクリ
   ートの圧入充填時における各柱側面の外側への膨らみを
   防止する拘束手段とを備える変形防止装置を設け、この
   状態で鋼管内にコンクリートを圧入して充填し、かつ鋼
   管の外周に被覆用のコンクリートを充填することを特徴
   とする充填被覆型鋼管コンクリート構造の柱の構築方
   法。
5. 【請求項５】建物の各階を貫通するように鋼管を建て付
   け、この鋼管の外周に型枠を設け、鋼管の外周と前記型
   枠との間に被覆用のコンクリートを充填し、鋼管の内部
   に充填用のコンクリートを圧入充填して充填被覆型鋼管
   コンクリート構造の柱を構築する方法であって、 前記型枠の外周に鋼材を配置してこれら鋼材で型枠の外
   周を囲むとともに、これら鋼材の相互をボルトで結合し
   て変形防止装置を構成し、この状態で鋼管の外周と型枠
   との間に被覆用のコンクリートを充填し、この被覆用の
   コンクリートが硬化した後に、鋼管内に充填用のコンク
   リートを圧入して充填し、この充填時における鋼管の柱
   側面の外側への膨らみを前記変形防止装置で防止するこ
   とを特徴とする充填被覆型鋼管コンクリート構造の柱の
   構築方法。