(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートと組み合わせて使用されるＣＦＴ柱用鋼管であって、
コンクリート注入口を有する筒状の外殻と、
前記コンクリート注入口よりも上側の柱梁接合部に配置されたダイアフラムと、
前記柱梁接合部の下方に配置された仕切部と、
前記仕切部に沿って配置された横架材とを備え、
前記仕切部は、上下に貫通する開口を有するとともに、前記外殻の内周面に接合されており、
前記横架材は、前記開口を横切るように配置されている、ことを特徴とするＣＦＴ柱用鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＦＴ柱用鋼管に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＦＴ柱（コンクリート充填鋼管柱）は、鋼管とコンクリートとを構成要素とする合成構造の柱である（特許文献１参照。）。コンクリートは、鋼管の上端開口部から投入するか、あるいは、鋼管の下端部から圧入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６２０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者は、超高強度コンクリートを使用したＣＦＴ柱を開発するに当たり、次のような未知の課題を見出した。
すなわち、内空断面積の大きな鋼管や長尺の鋼管に対して、その下端部からコンクリートを圧入すると、鋼管上端部にコンクリートが到達するまでの間に、コンクリート表層部（上層部）に乾燥皮膜が形成される虞がある。特に、設計基準強度（圧縮強度）が１２０Ｎ／ｍｍ２を超えるような高強度のコンクリートは、水の含有量が少なく粘性が高いので、表面が乾燥し易い傾向にある。
【０００５】
打設途中のコンクリート表面には、粗骨材等に起因した凹凸が存在しているところ、乾燥皮膜が形成されると、コンクリート表面が強ばるようになるので、ダイアフラムの下面にコンクリート表面が接触した後においても凹凸が消失せず、ダイアフラムの下側に空隙（空気溜り）が残ってしまう場合がある。なお、本願出願人は、設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２未満の超高強度コンクリートを充填したＣＦＴ柱の施工実績を有しているが、設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２未満である場合には、上記課題を認識することはできなかった。
【０００６】
このような観点から、本発明は、設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートと組み合わせて使用されるＣＦＴ柱用鋼管であって、ダイアフラムの下面等に空気溜りが形成され難いＣＦＴ柱用鋼管を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートと組み合わせて使用されるＣＦＴ柱用鋼管であって、コンクリート注入口を有する筒状の外殻と、前記コンクリート注入口よりも上側の柱梁接合部に配置されたダイアフラムと、前記柱梁接合部の下方に配置された仕切部と、前記仕切部に沿って配置された横架材とを備え、前記仕切部は、上下に貫通する開口を有するとともに、前記外殻の内周面に接合されており、前記横架材は、前記開口を横切るように配置されている、ことを特徴とする。
【０００８】
ＣＦＴ柱を構築すべくコンクリート注入口から超高強度コンクリートを注入すると、コンクリートが徐々に上昇してダイアフラムに達するようになるところ、本発明のＣＦＴ柱用鋼管によれば、コンクリートが仕切部の開口を通過する際に、当該開口を横切る横架材によってコンクリート表面の皮膜が切り裂かれ、この裂け目からフレッシュなコンクリートが溢れ出てくるので、コンクリート表層部において乾燥が進行していたとしても、仕切部の開口を通過した後は、再び湿潤状態となる。つまり、本発明によれば、乾燥によりコンクリート表層部の流動性が損なわれたとしても、仕切部の開口を通過する際に回復するので、コンクリート上面の凹凸は、ダイアフラムの下面等に接した際に消失するようになり、ひいては、ダイアフラムの下面等に空気溜りが形成され難くなる。
【０００９】
なお、コンクリートの流動抵抗が増加するような要因は極力排除するのが通常であるが、本願発明者は、設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートを使用した場合の問題点を解決するためには、流動抵抗の増加を招いたとしても、仕切部の開口に横架材を配置するのが良いとの結論に達し、本発明を創案するに至った。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、超高強度コンクリートを注入した際、ダイアフラムの下面等に空気溜りが形成され難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るＣＦＴ柱用鋼管を示す一部破断斜視図である。
【図２】（ａ）は、ＣＦＴ柱用鋼管を示す断面図、（ｂ）および（ｃ）はコンクリート充填時の状況を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＣＦＴ柱用鋼管の変形例を示す一部破断斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態に係るＣＦＴ柱用鋼管Ｋは、設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上（より望ましくは１５０Ｎ／ｍｍ２以上）の超高強度コンクリートと組み合わせて使用されるものである。図１に示すように、ＣＦＴ柱用鋼管Ｋは、コンクリート注入口１ａを備えた外殻１と、コンクリート注入口１ａよりも上側の柱梁接合部Ｊに配置されたダイアフラム２と、柱梁接合部Ｊの下方に配置された仕切部３と、仕切部３に沿って配置された横架材４とを備えている。コンクリート注入口１ａから外殻１の内部に図示せぬコンクリートを充填すると、ＣＦＴ柱となる。
【００１３】
外殻１は、筒状を呈している。本実施形態の外殻１は、いわゆる角形鋼管であり、四枚の鋼板にて構成されている。鋼板同士は、溶接されている。コンクリート注入口１ａは、コンクリート未充填領域の下部に設けられている。なお、外殻１の断面形状や寸法等に制限はないが、本実施形態では、一辺の長さが１．５ｍ程度の矩形断面を想定している。
【００１４】
ダイアフラム２は、柱梁接合部Ｊの剛性を高めるものであり、外殻１のコンクリート未充填領域のうち、柱梁接合部Ｊに対応する内部空間Ｐ（図２の（ａ）参照）に配置されている。ダイアフラム２は、柱梁接合部Ｊの上下二箇所に配置されている。柱梁接合部Ｊにおいて、上側のダイアフラム２は、梁Ｂの上端（上フランジ）の高さ位置に合せて配置されており、下側のダイアフラム２は、梁Ｂの下端（下フランジ）の高さ位置に合せて配置されている。ダイアフラム２は、円形の開口２ａを備えた鋼板からなり、外殻１の内周面に溶接されている。なお、本実施形態のダイアフラム２は、いわゆる内ダイアフラムであるが、通しダイアフラムとしてもよい。
【００１５】
仕切部３は、外殻１の内部のコンクリート未充填領域のうち、柱梁接合部Ｊ以外の柱軸部に対応する内部空間Ｑ（図２の（ａ）参照）に配置されている。
【００１６】
仕切部３は、コンクリート注入口１ａと下側のダイアフラム２との間において、上下二箇所に配置されている。両仕切部３，３は、上下方向に間隔をあけて対向している。上側の仕切部３は、柱梁接合部Ｊの下側のダイアフラム２と間隔をあけて対向しており、下側の仕切部３は、コンクリート注入口１ａの上方に位置していて、既設コンクリートの打継面Ｓ（図２の（ａ）参照）と間隔をあけて対向している。なお、仕切部３の数、隣り合う仕切部３，３の間隔、ダイアフラム２との間隔などは、ＣＦＴ柱の長さやコンクリートの充填速度等を考慮して適宜増減してもよい。
【００１７】
仕切部３の中央部には、上下に貫通する円形の開口３ａが形成されており、仕切部３の四隅には、上下に貫通する空気抜き孔３ｂ，３ｂ，…が形成されている。開口３ａの直径は、コンクリートが通過し得る大きさに設定されている。
【００１８】
本実施形態の仕切部３は、鋼板を加工して得た鋼製部材からなる。この鋼製部材は、外殻１を組み立てる際の形状保持枠として利用されるものであり、外殻１の内周面に溶接されている。
【００１９】
横架材４は、仕切部３の開口３ａを横切るように配置されていて、横架材４の両端部は、開口３ａの周囲において仕切部３に固定されている。なお、横架材４は、非構造部材である（すなわち、ＣＦＴ柱を補強する要素ではない。）。横架材４の本数は限定されるものではないが、本実施形態では、一の開口３ａに対して二本の横架材４，４が配置されている。二本の横架材４，４は、十字状を呈するように配置されていて、開口３ａの中心部において交差している。一方の横架材４は、仕切部３の上面に固定されており、他方の横架材４は、仕切部３の下面に固定されている。本実施形態の横架材４は、金属製の棒材からなり、仕切部３に溶接されている。なお、横架材４を樹脂製としてもよい。この場合には、接着等の手段により、横架材４を仕切部３に固定する。
【００２０】
このようなＣＦＴ柱用鋼管Ｋを構築するには、例えば、外殻１となる四枚の鋼板のうちの一枚に、ダイアフラム２，２および仕切部３，３を適宜な間隔で立設し、その後、ダイアフラム２，２および仕切部３，３を骨組みとして残り三枚の鋼板を組み立てればよい。なお、横架材４は、予め仕切部３に固定しておくとよい。
【００２１】
而してＣＦＴ柱を構築する場合には、図２の（ａ）に示すように、コンクリート充填済みのＣＦＴ柱用鋼管Ｋ’の上端に少なくとも一階層分のＣＦＴ柱用鋼管Ｋを増設した後、コンクリート注入口１ａからコンクリート（設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリート）Ｃを注入すればよい。
【００２２】
コンクリートＣを注入すると、コンクリートＣが徐々に上昇してダイアフラム２に達するようになるところ、ＣＦＴ柱用鋼管Ｋによれば、図２の（ｂ）に示すように、コンクリートＣが仕切部３の開口３ａを通過する際に、開口３ａを横切る横架材４によってコンクリートＣが攪拌されるので、コンクリートＣの表層部は、仕切部３に達するまでに乾燥したとしても、再び湿潤状態となる。
【００２３】
すなわち、コンクリートＣの表層部が開口３ａを通過する際に、表層部に形成された乾燥皮膜が横架材４によって切り裂かれる結果、この裂け目からフレッシュなコンクリート（混練時に近い湿潤状態を維持し、かつ、流動性が損なわれていないコンクリート）が溢れ出るようになるので、コンクリートＣの表層部が再び湿潤状態となり、ひいては、コンクリートＣの充填性も回復することになる。
【００２４】
その後、コンクリートＣは、図２の（ｃ）に示すように、ダイアフラム２に達することになるが、表層部においても湿潤状態が良好に維持されているので、ダイアフラム２の下面に接触した際には、ダイアフラム２の下面に沿って適度に流動し、外殻１の隅々までコンクリートＣが充填されるようになる。また、例えば、コンクリートＣの表面（上面）に粗骨材等に起因した凹凸が存在していたとしても、ダイアフラム２の下面に接触した際に殆ど消失するようになるので、ダイアフラム２の下面に空気溜りが形成され難くなる。
【００２５】
なお、本実施形態では、一の仕切部３につき二本の横架材４，４を十字状に配置した場合を例示したが、横架材４の本数や配置は適宜変更してもよい。
【００２６】
例えば、図示は省略するが、一の仕切部３につき、一本の横架材４を配置してもよいし、二本の横架材４を平行に配置してもよい。また、三本以上の横架材４を放射状または平行に配置しても差し支えない。
【００２７】
さらに、図３に示すように、複数の横架材４，４，…を縦横に組み合わせて格子（網）を形成し、これを仕切部３に沿って配置してもよい。縦方向の横架材４は、開口の周囲において仕切部３に固定されている。横方向の横架材４は、縦方向の横架材４，４，…に直交するように配置されていて、縦方向の横架材４に固定されている。
【００２８】
なお、図３では、複数の横架材４，４，…を仕切部３の一面側に配置しているが、縦方向の横架材４，４，…を仕切部３の一面側に配置し、横方向の横架材４，４，…を仕切部３の他面側に配置してもよい。
【００２９】
複数の横架材４，４，…を格子状に配置すると、乾燥皮膜が細かく分断されるようになるので、コンクリートＣの攪拌効果が高まるようになる。
【００３０】
なお、横架材４の設置間隔を狭めると、コンクリートＣの攪拌効果が高まる反面、コンクリートＣの流動抵抗が増し、コンクリートポンプに大きな負荷をかける虞があるので、横架材４の本数や設置間隔等は、コンクリートポンプの性能、粗骨材の大きさ、乾燥皮膜が顕在化するまでの時間などを考慮して決定することが望ましい。
【符号の説明】
【００３１】
Ｋ    ＣＦＴ柱用鋼管
１    外殻
１ａ  コンクリート注入口
２    ダイアフラム
３    仕切部
３ａ  開口
４    横架材
Ｊ    柱梁接合部
Ｃ    コンクリート
【図１】
0005384428.tif 000002
【図２】
0005384428.tif 000003
【図３】
0005384428.tif 000004