JPS6340043A - アンボンド型充填鋼管コンクリ−ト柱の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、引張軸力に対する構造強度を向上させたアン
ボンド型充填鋼管コンクリート柱の構造に関するもので
ある。

「従来の技術」 周知のように溝造物の柱や抗に採用される充鋼管コンク
リート構造は、鋼管の内部にコンクリートを打設しｆこ
ものであり、ｗｉ管とコンクリートとは接着状態となっ
ている。即ち、この種のｔ１１Δの注に軸方向の圧縮力
が作用した場合には、ＭＩＡ管とコンクリートが一体的
に歪むｆこめに、鋼管は、軸方向の応力と、面内性断力
と、コンクリートからの円周方向の応力を受けることに
なり、ミーゼスの降伏条件から塑性状態となり易く、局
部的な座屈を生じろ虞かある。従って前記構造の充填ｊ
４管コンクリー１−柱にあっては、増大した軸方向応力
等で鋼管がかなりの芯カレベルに達してしまい、周方向
応力によるコンファインド効果（胴管の周方向応力によ
り、コンクリートが膨らもうとするのを締め付ける作用
）を十分発揮できず、結果的に必要以上に犬さな断面積
の柱とならざるを得ない欠点があった。

そこでこのような欠点を解決するものとして、本発明者
らは、先に、特願昭６０−４５２８５号明細書において
、変形吸収部を設けたアンボンド型充填鋼管コンクリー
トＩｔ（以下単に、アンボンド柱と略称する）を提案し
ている。このアンボンド柱は、鋼管とコンクリートの境
界面にコンクリートと鋼管との付着を無くするためのア
ンボンド処理層を設け、鋼管の適宜位置に多数の透孔を
形成して変形吸収部を設けたしのである。

前記構造のアンボンド柱にあっては、鋼管とコンクリー
トが分離状態となっており、コンクリートが軸方向に圧
縮されて変形した場合でも鋼管はコンクリートとは別体
として挙動し、更に、変形吸収部が鋼管の軸方向の変形
分を吸収するために、ミーゼスの降伏条件に対する余裕
を大きくできる乙のであった。

従って前記構造のアンボンド柱において鋼管は、内部の
コンクリートからリングテンションのみを受けることに
なり、余裕のある周方向応力で侵れたコンファインド効
果を発揮ずろために、コンクリートの耐力を著しく上昇
さけることができ、結果的に柱の断面積を小さくするこ
とが可能となる優れた特徴を有していた。

「発明か解決しようとする問題点」 ところが萌記措造のアンボン下柱にあっては、軸力や剪
断力が作用した場合、鋼管とコンクリートが別々に挙動
し、しかも、鋼管に変形吸収部を設けているがために、
地震時等に作用する引張り軸力に対する構造強度か十分
ではない問題を有していた。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、本発明者
らが先に提案したアンボンド柱が有する優れた構造特性
に加え、引張軸力に対する構造強度も高めたアンボンド
型充填鋼管コンクリート部の構造を提供することを目的
とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、柱状のコンク
リ−１・部にその長さ方向に適宜間隔で複数の環状の切
欠部を形成してコンクリート部を複数のコンクリート柱
部に区分し、各コンクリート柱部の外方に、アンボンド
処理層を介して鋼管を設け、この鋼管は、その上下端部
を上方または下方の他の鋼管の端部と離間し、上下の鋼
管の端部どうしの間に変形吸収部を形成して設けるとと
もに、３ｊ１４管の上端と下端に、内向きフランジ状の
支圧板を前記切欠部に挿入して形成する一方、前記切欠
部の内側のコンクリート部に、上下のコンクリート柱部
にまたがる補強鉄筋を埋設したものである。

「作用」 圧縮軸力はコンクリート柱部が受け、鋼管はコンクリー
トにコンファインド効果を与える反作用としてリングテ
ンションを受けることになり、コンクリート柱部の耐力
を向上させてその断面積を小さくすることが可能となる
。

更に、鋼管に引張軸力が作用した場合、支圧板がコンク
リート柱部の端部に当接してこれを受けるとともに、切
欠部の内側のコンクリート部においては補強鉄筋が引張
軸力に対する構造強度を向上させる。

「実施例」 第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示すもので
、本実施例のアンボンド型充填胴管コンクリート柱（以
下アンボンド柱と略称する）Ａは第１図と第２図に示す
構造を有し、第３図に示すように建築物の骨組みＫのた
めの柱として用いられ、建築物の高さに対応する高さに
形成されている。

第１図と第２図において、符号Ｉは鋼管であり、２はそ
の内部に充　されたコンクリートからなるコンクリ−！
・部を示している。

前記コンクリート部２の外周には、建築物にの階高に対
応する間隔ごとであって、しかも、各々が建築物の各階
の中央部近傍高さに位置するように環状の切欠部２ａを
形成して同段部２ｂが形成され、これら切欠部２ａによ
ってコンクリート部２は複数のコンクリート柱部２Ａに
区分され、各切欠部２ａの内側には小径部２Ｂが形成さ
れている。

そして、前記各コンクリート柱部２Ａの外方には、アン
ボンド処理層３を介して鋼管１が、上下の他の鋼管ｌと
の間に所要幅の間隙をあけて変形吸収部Ｈを形成して設
けられている。更に、各鋼管Ｉの上下両端には各々内向
きフランジ状の支圧板４か設けられ、各鋼管１は上下の
支圧板４，４をコンクリート柱部２Ａの各周段部２ｂに
当接させてコンクリート柱部２Ａを囲んで設けられてい
る。なお、前記アンボンド処理層３は、コンクリート柱
部２Ａと鋼管１を分離して別々に挙動させるためのもの
で、パラフィン、アスファルト、オイル、グリース、ワ
セリン等の低摩擦材、あるいは、有機溶剤に粉体を溶解
させた分離材等からなっている。

また、前記切欠部２ａの内側のコンクリート柱２Ａの内
部には、両端部にナツト等の係止部材５を一体化した補
強ボルト等の補強鉄筋６が複数（本実施例の場合６本）
埋設されている。前記補強鉄筋６は、各端叩の係止部け
５を上下のコンクリート柱部２　Ａ　、　２　Ａの内部
に位置させて各々鉛直に、かつ、各々前記支圧板・１の
内周側に支圧板４の開方向に沿って等間隔に並ぶように
埋設されている。

なお、第３図に示すように各鋼管Ｉの高さ方向中央部近
傍に各階用の梁材８か溶接され構築物Ａの骨組みカリが
成されている。また、梁材８を接合した鋼管Ｉの内部側
には、第１図の２点鎖線で示すように梁材８に連続する
鋼製のスチフナ９をコンクリート部２に内含させて設け
ることらできる。

次に前記構成のアンポンドｉｆ　Ａの作用について説明
する。

前記構造のアンポンドＩＩ）１．Ａにあっては、引張軸
力が作用した場合、各鋼管１の支圧板４が周段部２ｂに
当接して前記引張軸力受けろととしに、コンクリート柱
部２Ａに埋設されたｈｌｉ強鉄筋６か前記引張軸力を受
けるために、木発明者らが先に提案したアンボンド柱に
比較してより優れた軸方向引張耐力を発揮する。従って
アンポンドＩ　Ａを用いて構築される建築物は地震時に
作用する引張り軸力に対して十分高い強度を有する。な
お、引張軸力が作用した場合、コンクリート柱部２Ａの
周段部２ｂにおいては、環状の支圧板４が前記周段部２
ｂを押圧してこの部分に応力を発生させるととらに、補
強鉄筋６の係止部材５の周囲部分でも応力を発生させる
関係から、前記周段部２ｂの周辺部分から各係止部材５
に向かう応力がアーチ状に発生し、良好な応力状態を得
ることができる。

また、アンボンド柱Ａに引張り剪断力が作用した場合、
この剪断力を補強鉄筋６が受けるようになっている。

一方、アンボンド柱Ａに軸方向の圧縮力が作用してコン
クリート部２に大きな歪を生じた場合、鋼管１とコンク
リート部２は、アンボンド処理層３によって分離され、
しかも、鋼管Ｉと他の胴管１との間に変形吸収部Ｈが設
けられているために、各鋼管ｌはこの変形吸収部Ｈによ
って許容される距離分だけ上下方向に移動することがで
き、これによって鋼管１の座屈は防止される。（なおこ
の点に鑑み、上下の鋼管１，１どうしの間の間隙は、コ
ンクリート部２の歪に伴う変形による鋼管１の移動斤ｔ
を吸収できる大きさに設定されろ。）従って鋼管ｌは、
軸力をほとんど受けずにコンクリート柱部２Ａに対して
コンファインド効果を発揮することができ、その反作用
としてリングテンションを受ける。即ちアンボンド柱Ａ
は、圧縮に強いコンクリート柱部２Ａによって油力を受
け、引張りに対して強い鋼管Ｉでリングテンションを受
けろ。その結果、アンボンド柱Ａは、鋼管１とコンクリ
ート部２との相乗効果により従来の充填犯Ｉ百コンクリ
ート住に比較して格段に高い圧縮耐力が保証されること
になり、その分、：断面積を小さくてきる効果がある。

また、補強鉄筋６を支圧板、１の内周側に所定間隔て複
数配置しているｆこめに、アンボンド柱、へに作用する
周回りのモーメントに対する溝造強’ｆ　６向上してい
る。

更に、切欠部２ａを形成してコンクリート柱部２Ａの断
面積を欠損さ仕たことによる構造強度の低下の問題は、
補強鉄筋６・・か小径部２Ｂ周りのコンクリート部分を
？＋Ｉｉ強することによって解消している。

ところで、前述の構成のアンボンド柱Ａ　＋　ｔＲ築す
るに：よ、鋼管１．１どうしをゴムや朋鉄等からなる環
状の捨て型枠を介して接続して建築現場に立設し、鋼管
Ｉ・・・の内部にコンクリートを充填して構築すれば良
い。また、前記捨て型枠は、アンボンド柱Ａの構築後に
除去してら良いし、型枠が軟質ゴムのように変形自在な
乙のならば鋼管Ｉ。

Ｉの間に残しておいても良い。

［発明の効果Ｊ 以上説明ｊ−たように本発明によれば以下に説明する効
果を奏する。

（１）本発明のアンボンド柱に引張軸力が作用した場合
、各鋼管の支圧板がコンクリート柱部の端部に当接して
前記引張軸力に対抗するのに加え、コンクリート柱部に
埋設された補強鉄筋が面記引張袖力を受けるために、本
発明者らが先に提案したアンボンド柱に比較してより浸
れた軸方向引張耐力を発揮する。なお、前記の如くアン
ボンド柱に引張軸力が作用した場合、コンクリート柱部
の端部においては、環状の支圧板がコンクリート柱部の
端部を押圧してこの部分に応力を生じるとと乙に、補強
鉄筋の周囲部分でも応力を生じる関係から、前記端部の
周辺部分から各ｈｌｉ強鉄筋に向かう応力アーチが発生
するために、良好な応力状態を得ることができる。

（２）また、アンボンド柱の切欠部に引張り剪断力が作
用してもｈ１７強筋がこれに対抗するために、アンボン
ド柱は引張り剪断耐力にも強い構造である。

（３）一方、アンボンド柱に軸方向の圧縮力が作用して
コンクリート部に大きな歪を生じた場合、鋼管とその内
部のコンクリート部がアンボンド処理層によって分離さ
れていて、しかも、鋼管は池の鋼管との間に変形吸収部
を介して設けられているために、この変形吸収部によっ
て許容される分だけ上下方向に移動することができ、鋼
管は座屈することがない。従って鋼管は軸力をほとんど
受けずにコンクリート柱部に対してコンファインド効果
を発揮することができ、その反作用としてリングテンシ
ョンを受ける。即ちアンボンド柱は、圧縮に強いコンク
リート柱部によって軸力を受け、引張りに対して強い鋼
管でリングテンションを受ける。その結果、アンボンド
柱は、鋼管とコンクリート部との相乗効果により従来の
充填鋼管コンクリート柱に比較して格段に高い圧縮耐力
が保証されることになり、その分、横断面積を小さくで
きる効果がある。

（４）更に、切欠部を形成することによって生じるコン
クリート柱部の断面欠損による構造強度低下の問題は、
切欠部の内側のコンクリート部に補強筋を埋設して強度
を向上させることによって解消できるために、本発明の
アンボンド柱はコンクリート部に切欠部を存していても
十分な構造強度を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示すもので
、第１図は一部を破断とした要部の側面図、第２図は要
部の水平断面図、第３図は、アンボンド柱を用いて構築
された建築物の骨組みの一部を示す側面図である。 Ａ・・・・・・アンボンド柱（アンボンド型充填鋼管コ
ンクリート柱）、 Ｋ・・・・・・骨組み、 ■・・・・・・’ＪＡ管、　　　　　　２・・・・・コ
ンクリート部、　　−２１＼・・・・・コンクリート柱
部、 ２Ｂ・・・・・・小径部、　　　　２ａ・・・・・・切
欠部、２ｂ・・・・・周段部、 ３・・・・・・アンボンド処理層、 ４・・・・・・支圧板、　　　　　５・・・・・・係止
部材、６・・・・・補強ボルト（補強鉄筋）、８・・・
・・・梁材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼管と、この鋼管の内周面に形成されたアンボンド処理
   層と、このアンボンド処理層の内側に形成されたコンク
   リート部から構成され、鋼管の適宜位置に変形吸収部を
   設けてなるアンボンド型充鋼管コンクリート柱の構造で
   あって、前記コンクリート部は、その長さ方向に適宜間
   隔で複数の環状の切欠部を形成して複数のコンクリート
   柱部に区分され、各コンクリート柱部の外方には、アン
   ボンド処理層を介して鋼管が、その上下端部を上方また
   は下方の他の鋼管の端部と離間して上下の鋼管の端部ど
   うしの間に変形吸収部を形成して設けられるとともに、
   各鋼管の上端と下端には、内向きフランジ状の支圧板が
   前記切欠部に挿入して形成される一方、前記切欠部の内
   側のコンクリート部には、上下のコンクリート柱部にま
   たがる補強鉄筋が埋設されてなることを特徴とするアン
   ボンド型充填鋼管コンクリート柱の構造。