(57)【要約】【課題】本発明は、火災時における鋼管柱の局部座屈を抑制することができるコンクリート充填鋼管柱を得ることを目的とする。【解決手段】コンクリート充填鋼管柱１０は、鋼管柱１２と、鋼管柱１２に充填された充填コンクリート１４とを備えている。鋼管柱１２の上仕口部１２Ｕ及び下仕口部１２Ｌには、上側鉄骨梁１６、下側鉄骨梁１７がそれぞれ接合されている。また、鋼管柱１２の柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬには、当該鋼管柱１２を上側鉄骨梁１６の材軸方向に貫通すると共に当該鋼管柱１２に接合された補剛棒材３０，４０がそれぞれ設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下の仕口部に鉄骨梁がそれぞれ接合される鋼管柱と、
前記鋼管柱に充填された充填コンクリートと、
前記鋼管柱の柱頭部及び柱脚部の少なくとも一方に設けられ、前記鋼管柱を横方向に貫通すると共に該鋼管柱に接合された補剛部材と、
を備えたコンクリート充填鋼管柱。
【請求項２】
上側の前記仕口部には、複数の前記鉄骨梁が接合され、
前記横方向が、前記上側の前記仕口部に接合された複数の前記鉄骨梁のうち、梁長が最も長い前記鉄骨梁の材軸方向に沿っている、
請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱。
【請求項３】
前記補剛部材が、既存の前記鋼管柱及び前記充填コンクリートに形成された貫通孔に挿入されている、
請求項１又は請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート充填鋼管柱に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管柱内にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管（ＣＦＴ（Ｃｏｎｃｒｅｔｅ  Ｆｉｌｌｅｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｔｕｂｅ））柱が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された技術では、鋼管柱の内壁面に点溶接された鋼製のフラットバーによって鋼管柱内のコンクリートを補強することにより、火災時における鋼管柱の材軸方向の伸長に伴うコンクリートのひび割れを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２０４９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＣＦＴ柱では、火災時における鉄骨梁の伸び出しに伴って鋼管柱の柱頭部や柱脚部に局部座屈が発生する可能性がある。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、フラットバーが鋼管柱の内壁面に点溶接されるため、鋼管柱に柱頭部や柱脚部に局部座屈が発生したときに、鋼管柱の内壁面からフラットバーが外れ易く、局部座屈を充分に抑制することはできない。
【０００６】
本発明は、上記の事実を考慮し、火災時における鋼管柱の局部座屈を抑制することができるコンクリート充填鋼管柱を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱は、上下の仕口部に鉄骨梁がそれぞれ接合される鋼管柱と、前記鋼管柱に充填された充填コンクリートと、前記鋼管柱の柱頭部及び柱脚部の少なくとも一方に設けられ、前記鋼管柱を横方向に貫通すると共に該鋼管柱に接合された補剛部材と、を備えている。
【０００８】
請求項１に係るコンクリート充填鋼管柱によれば、鋼管柱の柱頭部及び柱脚部の少なくも一方に補剛部材が設けられている。この補剛部材は、鋼管柱を横方向に貫通すると共に、当該鋼管柱に接合されている。つまり、横方向に対向する鋼管柱の側壁部同士が補剛部材によって連結されている。これにより、補剛部材によって連結された鋼管柱の側壁部の面外剛性が高められる。したがって、補剛部材が設けられた鋼管柱の柱頭部等の局部座屈が抑制される。
【０００９】
請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱は、請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱において、上側の前記仕口部には、複数の前記鉄骨梁が接合され、前記横方向が、前記上側の前記仕口部に接合された複数の前記鉄骨梁のうち、梁長が最も長い前記鉄骨梁の材軸方向に沿っている。
【００１０】
請求項２に係るコンクリート充填鋼管柱によれば、補剛部材が鋼管柱を貫通する横方向が、鋼管柱の上側の仕口部に接合された複数の鉄骨梁のうち、梁長が最も長い鉄骨梁の材軸方向に沿っている。つまり、補剛部材は、鋼管柱の上側の仕口部に接合された複数の鉄骨梁のうち、梁長が最も長い鉄骨梁の材軸方向に沿って鋼管柱を貫通している。
【００１１】
ここで、上側の仕口部に接合された鉄骨梁が火災時の熱膨張によって材軸方向へ伸び出すと、上側の仕口部が水平方向へ変位し、鋼管柱に曲げモーメントが作用する。このように鋼管柱に曲げモーメントが作用すると、柱頭部や柱脚部における圧縮側の側壁部に局部座屈が発生し易くなる。
【００１２】
また、前述した鉄骨梁の材軸方向の伸び出し量は、鉄骨梁の梁長が長くなるに従って増加する。したがって、上側の仕口部に接合された複数の鉄骨梁のうち、梁長が最も長い鉄骨梁（以下、「最長鉄骨梁」という）の材軸方向の伸び出しに伴って、鋼管柱の柱頭部や柱脚部に局部座屈が発生し易くなる。
【００１３】
そこで、本発明では、前述したように、最長鉄骨梁の材軸方向に沿って補剛部材を鋼管柱に貫通させている。これにより、最長鉄骨梁の材軸方向の伸び出しに伴って圧縮力が作用する柱頭部等の圧縮側の側壁部の面外剛性が高められる。したがって、補剛部材が設けられた鋼管柱の柱頭部等の局部座屈を効率的に抑制することができる。
【００１４】
請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱は、請求項１又は請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱において、前記補剛部材が、既存の前記鋼管柱及び前記充填コンクリートに形成された貫通孔に挿入されている。
【００１５】
請求項３に係るコンクリート充填鋼管柱によれば、既存のコンクリート充填鋼管柱を耐火補強する際に、例えば、鋼管柱の柱頭部及び柱脚部の少なくとも一方において、鋼管柱及び充填コンクリートを横方向に貫通する貫通孔を形成する。そして、貫通孔に補剛部材を挿入し、当該補剛部材を鋼管柱に接合する。これにより、補剛部材が設けられた鋼管柱の柱頭部等の局部座屈が抑制される。
【００１６】
このように本発明は、鋼管柱に補剛部材を横方向に貫通させる構成であるため、既存のコンクリート充填鋼管柱にも容易に適用することができる。したがって、施工性が向上すると共に、施工コストを削減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱によれば、火災時における鋼管柱の局部座屈を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱を示す縦断面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１に示されるコンクリート充填鋼管柱の火災時における応力状態を示す縦断面図である。
【図４】鋼管柱の柱頭部における局部座屈の発生部を示す図３の拡大断面図である。
【図５】一般的なコンクリート充填鋼管柱と梁で構成された架構を示す立面図であり、（Ａ）は火災前の状態を示し、（Ｂ）は火災後の状態を示している。
【図６】一般的なコンクリート充填鋼管柱の耐火性能評価に用いられる実験評価モデルを示すモデル図であり、（Ａ）は水平力を載荷する前の状態を示し、（Ｂ）は水平力が載荷された際のコンクリート充填鋼管柱の変形状態、及び応力状態を示し、（Ｃ）はコンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管柱に局部座屈が発生した状態を示している。
【図７】（Ａ）は本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の変形例を示す図２に相当する断面図であり、（Ｂ）は図７（Ａ）の７Ｂ−７Ｂ線断面図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の変形例を示す図２に相当する断面図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の変形例を示す図２に相当する断面図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の変形例を示す図２に相当する断面図であり、（Ｂ）は図１０（Ａ）の１０Ｂ−１０Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は図１０（Ａ）の１０Ｃ−１０Ｃ線断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の変形例を示す図２に相当する断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の変形例を示す図２に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｚは、鋼管柱の材軸方向（上下方向）を示している。
【００２０】
（コンクリート充填鋼管柱の構成）
図１には、一例として、本実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱１０が示されている。コンクリート充填鋼管柱１０は、鋼管柱１２と、鋼管柱１２内に充填された充填コンクリート１４とを備えている。鋼管柱１２は角形鋼管で形成されており、上下の仕口部としての上仕口部１２Ｕ及び下仕口部１２Ｌと、これらの上仕口部１２Ｕと下仕口部１２Ｌとの間に延びる鋼管本体部１２Ｂとを有している。
【００２１】
上仕口部１２Ｕ及び下仕口部１２Ｌには、鉄骨梁としての上側鉄骨梁１６及び下側鉄骨梁１７が両側からそれぞれ接合されている。上側鉄骨梁１６はＨ形鋼で形成されており、上下一対のフランジ部１６Ａと、これらのフランジ部１６Ａを繋ぐウェブ部１６Ｂとを有している。これと同様に、下側鉄骨梁１７はＨ形鋼で形成されており、上下一対のフランジ部１７Ａと、これらのフランジ部１７Ａを繋ぐウェブ部１７Ｂとを有している。上側鉄骨梁１６及び下側鉄骨梁１７の端部は、上仕口部１２Ｕ又は下仕口部１２Ｌの外側面に突き当てられ、溶接によって接合されている。
【００２２】
上仕口部１２Ｕには、上下一対のダイアフラムとしての上下一対の内ダイアフラム１８が設けられている。上下一対の内ダイアフラム１８は、平面視にて矩形の鋼板で形成されており、上側鉄骨梁１６の上下一対のフランジ部１６Ａとそれぞれ連続するように上下方向（鋼管柱１２の材軸方向）に対向して配置されている。各内ダイアフラム１８の外周部は、上仕口部１２Ｕの内側面に溶接等で接合されており、これらの内ダイアフラム１８によって上仕口部１２Ｕが補強されている。
【００２３】
また、各内ダイアフラム１８の中央部には充填孔１８Ａがそれぞれ形成されており、これらの充填孔１８Ａを通して鋼管柱１２内に充填コンクリート１４が充填されるようになっている。なお、上仕口部１２Ｕと同様に、下仕口部１２Ｌには、上下一対のダイアフラムとしての上下一対の内ダイアフラム１８が設けられている。
【００２４】
（補剛部材の構成）
鋼管柱１２の鋼管本体部１２Ｂにおける柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬには、補剛部材としての補剛棒材３０，４０がそれぞれ設けられている。なお、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵに設けられた補剛棒材３０と、鋼管本体部１２Ｂの柱脚部１２ＢＬに設けられた補剛棒材４０とは同じ構成であるため、以下、補剛棒材３０の構成について詳説し、補剛棒材４０の構成については説明を省略する。
【００２５】
補剛棒材３０は断面矩形の鋼製の棒状に形成されており、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵを上側鉄骨梁１６の材軸方向（矢印Ｓ方向）に貫通している。具体的には、図２に示されるように、鋼管柱１２の柱頭部１２ＢＵにおける上側鉄骨梁１６の材軸方向に対向する一対の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２、及び柱頭部１２ＢＵ内の充填コンクリート１４には、貫通孔１９，２０がそれぞれ形成されている。各貫通孔１９，２０は、柱頭部１２ＢＵの幅方向の中央部を上側鉄骨梁１６の材軸方向（矢印Ｓ方向）に貫通している。これらの貫通孔１９，２０に外側から補剛棒材３０が挿入されている。補剛棒材３０の長手方向の両端部３０Ａは、一対の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２にそれぞれ溶接により接合されている。この補剛棒材３０によって、一対の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２が連結されている。
【００２６】
なお、補剛棒材３０の両端部３０Ａを一対の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２に溶接する際には、補剛棒材３０の両端部３０Ａと一対の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２に形成された貫通孔１９，２０との隙間を溶接により埋めても良い。また、本実施形態では、補剛棒材３０の両端部３０Ａが一対の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２から外側へそれぞれ突出しているが、一対の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２から突出した補剛棒材３０の突出部は切断しても良い。
【００２７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２８】
図３に示されるように、例えば、火災時に上側鉄骨梁１６が熱膨張によって材軸方向（水平方向、矢印Ｓ方向）へ伸張すると、上仕口部１２Ｕに水平力Ｆが作用し、鋼管本体部１２Ｂに曲げモーメントＭが発生する。この曲げモーメントＭは、鋼管本体部１２Ｂにおける材軸方向の中間部１２ＢＭから柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬに向って徐々に大きくなる。
【００２９】
一方、鋼管柱１２は、火災時の熱膨張によって材軸方向（矢印Ｚ方向）へ伸張するが、温度上昇に伴う剛性の低下によって材軸方向への伸張は徐々に小さくなり、ある温度に達すると材軸方向への伸張変形は止まり、収縮変形に転じる。この状態で、上側鉄骨梁１６から上仕口部１２Ｕへ水平力Ｆが作用すると、前述したように中間部１２ＢＭと比較して大きな曲げモーメントＭが発生する鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２に局部座屈Ｋが発生し易くなる。特に、柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬが上仕口部１２Ｕを介して上側鉄骨梁１６に剛接合されていて、かつ、上側鉄骨梁１６の材軸方向への伸張量が大きい場合は、柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬに大きな曲率を伴う変形が生じる。この変形によって柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２に大きな圧縮応力度が発生すると、当該側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２が面外方向外側へ変位する（はらみ出す）局部座屈Ｋが生じる。
【００３０】
柱頭部１２ＢＵ又は柱脚部１２ＢＬに局部座屈Ｋが発生すると、コンクリート充填鋼管柱１０の曲げ剛性は著しく低下する。また、柱頭部１２ＢＵにおける局部座屈Ｋの発生部では、図４に示されるように、充填コンクリート１４を拘束していた柱頭部１２ＢＵの圧縮側の側壁部１２Ｓ１が外側へ膨らみ、充填コンクリート１４と側壁部１２Ｓ１との間に隙間Ｗが形成される。この結果、局部座屈Ｋの発生部では、充填コンクリート１４に対する側壁部１２Ｓ１の拘束力（拘束効果）が得られなくなり、当該充填コンクリート１４の圧縮側縁（外周部）１４Ｓが圧壊し易くなる。なお、図４では、補剛棒材３０の図示が省略されている。
【００３１】
そして、充填コンクリート１４の圧縮側縁１４Ｓが圧壊すると、コンクリート充填鋼管柱１０の材軸方向変位が急増すると共に、この材軸方向変位の急増に伴って充填コンクリート１４の圧縮側縁１４Ｓの圧壊がさらに進展し、コンクリート充填鋼管柱１０が構造安定性を保持することができなくなる可能性がある。
【００３２】
なお、ここでいう「コンクリート充填鋼管柱１０が構造安定性を保持することができなくなる」とは、例えば、コンクリート充填鋼管柱１０の鉛直方向変位（材軸方向）が過大になる、あるいは、鉛直方向変位が急激に増加するなどして、長期軸力を保持することができない状態を意味する。また、説明を省略するが、コンクリート充填鋼管柱１０の柱脚部１２ＢＬに局部座屈Ｋが発生した場合も同様である。
【００３３】
これに対して本実施形態では、図３に示されるように、鋼管柱１２の鋼管本体部１２Ｂにおける柱頭部１２ＢＵに補剛棒材３０が設けられている。この補剛棒材３０は、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵを上側鉄骨梁１６の材軸方向に貫通しており、その長手方向の両端部３０Ａが柱頭部１２ＢＵにおける一対の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２にそれぞれ接合されている。つまり、上側鉄骨梁１６の材軸方向に対向する一対の側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２が、補剛棒材３０によって連結されている。これにより、鋼管本体部１２Ｂに曲げモーメントＭが作用したときに、圧縮力が作用する柱頭部１２ＢＵの圧縮側の側壁部１２Ｓ１の面外剛性が高められる。したがって、柱頭部１２ＢＵの圧縮側の側壁部１２Ｓ１の局部座屈Ｋが抑制される。
【００３４】
また、補剛棒材３０は上側鉄骨梁１６の材軸方向に沿って配置されるため、つまり、補剛棒材３０は上側鉄骨梁１６の伸び出し方向に沿って配置されるため、補剛棒材３０が曲げモーメントＭに対して効率的に抵抗する。したがって、柱頭部１２ＢＵの圧縮側の側壁部１２Ｓ１の局部座屈Ｋがさらに抑制される。
【００３５】
さらに、本実施形態は、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵに補剛棒材３０を貫通させる構成であるため、既存のコンクリート充填鋼管柱に対しても容易に適用することができる。また、吹き付けロックウール等の耐火被覆を施さずに、コンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能を向上させることができる。したがって、施工性が向上すると共に、施工コストを削減することができる。
【００３６】
なお、鋼管本体部１２Ｂの柱脚部１２ＢＬに設けられた補剛棒材４０についても鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵに設けられた補剛棒材３０と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００３７】
ここで、図５（Ａ）には、一般的なコンクリート充填鋼管柱からなる柱１００と梁１０２Ａ，１０２Ｂとで構成された架構の一例が示されている。この架構内において、例えば図５（Ｂ）に示されるように火災１０４が発生すると、梁１０２Ａが材軸方向（矢印Ｊ方向）に伸び出すため、柱１００に同図に示されるような変形が生じる。
【００３８】
また、図６（Ａ）には、一般的なコンクリート充填鋼管柱からなる柱１１０の耐火性能評価に用いられる実験評価モデルが示されている。この実験評価モデルでは、加熱時に、図６（Ｂ）に示されるような変形状態、応力状態を示すことから、図５（Ｂ）に示される柱１００の変形状態、応力状態を適切に模擬することができると言われている。そこで、図６（Ａ）に示される実験評価モデルを用いて載荷加熱実験を行ったところ、以下に示す新たな知見が得られた。
【００３９】
即ち、加熱された柱１１０の上端部に生じる水平変位（水平力Ｆ）が大きい場合や柱１１０に生じる軸力（長期軸力）Ｖが大きい場合は、図６（Ｃ）に示されるように、柱１１０を構成する鋼管柱の柱頭部及び柱脚部に局部座屈Ｋが生じることが確認された。また、加熱時間が比較的短く、柱１１０の充填コンクリートが十分耐力を残している状態であっても、柱１１０は前述した柱頭部及び柱脚部の局部座屈Ｋによって荷重支持能力を喪失し、構造安定性を保持することができなくなることが確認された。
【００４０】
本実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱１０を例により具体的に説明すると、局部座屈Ｋに関しては以下のことが確認された。即ち、鋼管柱１２の柱幅をＤ（図２参照）としたときに、柱頭部１２ＢＵにおける局部座屈Ｋは、柱頭部１２ＢＵの上端（上仕口部１２Ｕと鋼管本体部１２Ｂとの境界部）から中間部１２ＢＭへ向けて２Ｄまでの領域内で発生し易く、特に、１Ｄから２Ｄまでの領域内で発生し易い。これと同様に、柱脚部１２ＢＬにおける局部座屈Ｋは、柱脚部１２ＢＬの下端（下仕口部１２Ｌと鋼管本体部１２Ｂとの境界部）から中間部１２ＢＭへ向けて２Ｄまでの領域内で発生し易く、特に、１Ｄから２Ｄまでの領域内で発生し易い。
【００４１】
従って、補剛棒材３０は、柱頭部１２ＢＵの上端から中間部１２ＢＭへ向けて２Ｄまでの領域に設けることが好ましく、１Ｄから２Ｄの領域内に設けることがより好ましい。柱脚部１２ＢＬに設ける補剛棒材４０についても同様である。
【００４２】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。なお、以下では、鋼管柱１２の柱頭部１２ＢＵに設けられた補剛棒材３０を例に各種の変形例について説明するが、これらの変形例は鋼管柱１２の柱脚部１２ＢＬに設けられた補剛棒材４０についても適用可能である。
【００４３】
上記実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵに補剛棒材３０を水平一方向に貫通させた例を示したが、これに限らない。例えば、上仕口部１２Ｕに水平二方向から複数の上側鉄骨梁１６が接合される構成では、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵに平面視にて互いに交差する２本の補剛棒材３０，３２を貫通させても良い。
【００４４】
具体的には、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示されるように、鋼管柱１２の上仕口部１２Ｕには、矢印Ｘ方向（水平一方向）に沿って配置された上側鉄骨梁（以下「上側鉄骨梁１６Ｘ」という）と、矢印Ｙ方向（水平他方向）に沿って配置された上側鉄骨梁（以下、「上側鉄骨梁１６Ｙ」という）とが接合されている。この鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵには、当該柱頭部１２ＢＵを上側鉄骨梁１６Ｘ，１６Ｙのそれぞれの材軸方向に貫通する２本の補剛棒材３０，３２が設けられている。２本の補剛棒材３０，３２は、互いに干渉しないように上下方向にずれて配置されている。これらの補剛棒材３０，３２によって、上側鉄骨梁１６Ｘ，１６Ｙの材軸方向の伸び出しに伴う柱頭部１２ＢＵの圧縮側の側壁部１２Ｓ１〜１２Ｓ４の局部座屈Ｋが抑制される。
【００４５】
上側鉄骨梁１６の材軸方向の伸び出しに伴う柱頭部１２ＢＵの圧縮側の側壁部１２Ｓ１〜１２Ｓ４の局部座屈Ｋは、上側鉄骨梁１６の材軸方向の伸び出し量が大きくなるほど生じやすい。また、火災時における上側鉄骨梁１６の材軸方向の伸び出し量は、上側鉄骨梁１６の梁長が長くなるに従って増加する。したがって、図８（Ａ）に示されるように、鋼管柱１２の上仕口部１２Ｕに接合された複数の上側鉄骨梁１６Ｘ，１６Ｙのうち、梁長が最も長い上側鉄骨梁（以下、「最長上側鉄骨梁」という）１６Ｘ１の材軸方向の伸び出しに伴って、柱頭部１２ＢＵの圧縮側の側壁部１２Ｓ１に局部座屈Ｋが発生し易くなる。
なお、矢印Ｘ及びＹ方向の両方向とも梁長が長い場合は、矢印Ｘ及びＹ方向の両方向に局部座屈Ｋが発生することになるが、矢印Ｘ及びＹ方向の両方向共に梁長を長くするプランは一般的ではなく、いずれか一方向の梁長を長くすることが多い。例えば事務所ビルでは、梁間方向の梁を長くして柱の無い大空間の執務室を計画することが多い。
【００４６】
このような構成では、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵに補剛棒材３０を最長上側鉄骨梁１６Ｘ１の材軸方向に貫通させることにより、柱頭部１２ＢＵの圧縮側の側壁部１２Ｓ１に発生する局部座屈Ｋを効率的に抑制することができる。これにより、柱頭部１２ＢＵを補剛する補剛棒材３０の数が低減される。したがって、施工性が向上すると共に、施工コストを削減することができる。
【００４７】
なお、図８（Ｂ）に示される変形例では、一対の上側鉄骨梁１６Ｘの梁長が同じであると共に、一対の上側鉄骨梁１６Ｙよりも長くなっている。このような構成では、一対の上側鉄骨梁１６Ｘの各々が、最長上側鉄骨梁１６Ｘ１となる。
【００４８】
また、例えば、図９（Ａ）に示される外周柱（外柱）では、桁行き方向に該当する図中矢印Ｙ方向の梁長を短く計画することが一般的である。このため、図中矢印Ｙ方向への水平力Ｆはあまり大きくならず、局部座屈は発生し難い。そのため、図中矢印Ｙ方向については、補剛棒材３０を省略している。
【００４９】
一方で、梁間方向に該当する図中矢印Ｘ方向の梁長を長く計画することが一般であり、上側鉄骨梁１６Ｘの材軸方向の伸び出しに伴って上仕口部１２Ｕの片側に大きな水平力Ｆが作用する。したがって、柱頭部１２ＢＵの圧縮側の側壁部１２Ｓ１に局部座屈Ｋが発生し易くなる。そのため、図中矢印Ｘ方向については、補剛棒材３０を水平一方向に貫通させている。
【００５０】
また、図９（Ａ）に示されるように、上仕口部１２Ｕの片側にのみ上側鉄骨梁１６Ｘが接合される場合は、柱頭部１２ＢＵに補剛棒材３０を上側鉄骨梁１６Ｘの材軸方向に貫通させることにより、柱頭部１２ＢＵにおける圧縮側の側壁部１２Ｓ１の局部座屈Ｋを効率的に抑制することができる。
【００５１】
また、図９（Ｂ）に示される外周柱（隅柱）のように、矢印Ｘ方向及びＹ方向の何れの方向においても上仕口部１２Ｕの片側にのみ上側鉄骨梁１６Ｘ，１６Ｙが接合される場合は、上側鉄骨梁１６Ｘ，１６Ｙの各々の材軸方向に貫通する２本の補剛棒材３０，３２を鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵに設けることが望ましい。
【００５２】
このように本実施形態は、上仕口部１２Ｕの片側にのみ上側鉄骨梁１６Ｘ，１６Ｙが接合される外周柱等に対する耐火補強としても有効である。
【００５３】
また、上記実施形態では、柱頭部１２ＢＵに補剛棒材３０を上側鉄骨梁１６の材軸方向に貫通させた例を示したが、これに限らない。例えば、柱頭部１２ＢＵに補剛棒材３０を上側鉄骨梁１６の材軸方向に対して傾斜する方向に貫通させても良い。このように柱頭部１２ＢＵには、上側鉄骨梁１６の材軸方向だけなく、当該材軸方向に対して傾斜する傾斜方向を含む横方向に補剛棒材３０を貫通させても良い。
【００５４】
また、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示されるように、補剛棒材３０の上方（直上）に隙間２０Ａを設けても良い。鋼管柱１２が火災時の熱膨張によって材軸方向に伸張する際、補剛棒材３０には、これに引き上げられる形で上方へ強制変形が生じるため、この強制変形応力によって充填コンクリート１４に損傷を生じる可能性がある。補剛棒材３０の上方に隙間２０Ａを設けることでこの影響を緩和し、さらに耐火性能を高めることができる。なお、隙間２０Ａには、単に空気層を設けても良いし、代わりに、補剛棒材３０の強制変形応力に対し容易につぶれる強度の低い材料、例えば、発泡スチロールやスタイロフォーム等を詰めても良い。
【００５５】
また、上記実施形態では、補剛棒材３０を断面矩形に形成した例を示したが、これに限らない。補剛部材としては、例えば、Ｈ形鋼やＬ形鋼等の形鋼や、鉄筋、ＰＣ鋼棒、ロッド材等を用いても良い。また、上記実施形態では、矩形断面の補剛棒材３０の両端部３０Ａを一対の側面部１２Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ溶接により接合していたが、補剛棒材３０として、ＰＣ鋼棒やロッド材等の丸鋼棒５０（図１１参照）を用いて、その両端にネジ部５０Ａを形成し、これらのネジ部５０Ａにナット５２をそれぞれ締め込むことにより、丸鋼棒５０と柱頭部１２ＢＵの側壁部１２Ｓ１，１２Ｓ２とを接合してもよい。このように丸鋼棒５０とナット５２を用いることにより、溶接作業が不要になるため、施工性がさらに向上する。
【００５６】
また、補剛棒材３０の数や配置は適宜変更可能である。例えば、図１１に示されるように、鋼管本体部１２Ｂの柱頭部１２ＢＵに、前述した補剛部材としての２本の丸鋼棒５０を上側鉄骨梁１６の材軸方向に貫通させても良い。これにより、柱頭部１２ＢＵにおける圧縮側の側壁部１２Ｓ１の面外剛性がさらに高められるため、当該側壁部１２Ｓ１の局部座屈Ｋがさらに抑制される。
【００５７】
また、上記実施形態では、鋼管柱１２の柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬに補剛棒材３０，４０を設けた例を示したが、鋼管柱１２の柱頭部１２ＢＵ及び柱脚部１２ＢＬの少なくとも一方に補剛部材としての補剛棒材を設けることができる。
【００５８】
また、上記実施形態では、鋼管柱１２を角形鋼管で形成した例を示したが、これに限らない。例えば、図１２に示されるように、鋼管柱２２は、断面円形の丸形鋼管でも良い。この場合、丸形鋼管の直径が鋼管柱２２の柱幅Ｄに相当する。また、鋼管柱としては、例えば、断面略長方形の角形鋼管でも良い。この場合、短辺の長さが鋼管柱の柱幅Ｄに相当する。
【００５９】
また、上記実施形態では、上下一対のダイアフラムとして内ダイアフラム１８を例に説明したが、これに限らない。上下一対のダイアフラムとしては、例えば、通しダイアフラムや外ダイアフラムを用いても良い。さらに、鋼管柱１２には、必要に応じて耐火被覆を施しても良い。
【００６０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６１】
１０      コンクリート充填鋼管柱
１２      鋼管柱
１２Ｕ    上仕口部（上側の仕口部）
１２Ｌ    下仕口部（下側の仕口部）
１２ＢＵ  柱頭部
１２ＢＬ  柱脚部
１４      充填コンクリート
１６      上側鉄骨梁（鉄骨梁）
１７      下側鉄骨梁（鉄骨梁）
１９      貫通孔
２０      貫通孔
２２      鋼管柱
３０      補剛棒材（補剛部材）
３２      補剛棒材（補剛部材）
４０      補剛棒材（補剛部材）
５０      丸鋼棒（補剛部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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