(57)【要約】【課題】  鉛直方向に連なるコンクリート充填鋼管柱において鋼管同士の突合せ溶接を必要とせず、現場施工性に優れ、且つ高い耐力と変形性能を有する接合構造を提供し、以て工期および工費の縮減を図ることを目的とする。【解決手段】  本発明は、引張軸力が小さなコンクリート充填鋼管柱１を対象とし、曲げモーメントの小さな階高中央位置に下部鋼管２と上部鋼管３の接合部が設けられている。下部鋼管２の上端部内周面には、棒状の第一接合鉄筋４…の一端が周方向に所定の離間間隔をおいて溶接されており、下部鋼管２の内方に傾斜した状態で上部鋼管３内に延出している。同様に、上部鋼管３の下端部内周面には、棒状の第二接合鉄筋５…の一端が第一接合鉄筋４…と干渉しないように周方向に所定の離間間隔をおいて溶接されており、上部鋼管３の内方に傾斜した状態で下部鋼管２内に延出している。【選択図】      図１
2006063617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管内にコンクリートが充填され、鉛直方向に連なるコンクリート充填鋼管柱同士の接合構造であって、
前記一方の鋼管と当該鋼管に当接する前記他方の鋼管との接合部が階高中央位置に設けられ、
前記一方の鋼管の端部内周面に一端が固着された第一接合鉄筋が、鋼管の内方に傾斜した状態で前記他方の鋼管内に延出し、
前記他方の鋼管の端部内周面に一端が固着された第二接合鉄筋が、鋼管の内方に傾斜した状態で前記一方の鋼管内に延出していることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱の接合構造。
【請求項２】
前記第一接合鉄筋および第二接合鉄筋の先端部に拡径部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱の接合構造。
【請求項３】
鋼管内にコンクリートが充填され、鉛直方向に連なるコンクリート充填鋼管柱同士の接合構造であって、
前記一方の鋼管と当該鋼管に当接する前記他方の鋼管との接合部が階高中央位置に設けられ、
前記鋼管同士を突き合わせて接合する際の案内となるテーパー状の先端部を有するガイドプレートが前記いずれか一方の鋼管の端部に固着されていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱の接合構造。
【請求項４】
鋼管内にコンクリートが充填され、鉛直方向に連なるコンクリート充填鋼管柱同士の接合構造であって、
前記一方の鋼管と当該鋼管に当接する前記他方の鋼管との接合部が階高中央位置に設けられ、
前記一方の鋼管の端部外周面に一端が固着された継手板の他端に、前記他方の鋼管側に開口するスリットが形成され、前記他方の鋼管の端部に装着されたボルトが前記スリット内に嵌入して締結されていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛直方向に連なるコンクリート充填鋼管柱同士の接合構造に関し、特に、大きな引張軸力の作用しないコンクリート充填鋼管柱の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート構造は、低コストで高軸力を負担できる構造形式として、集合住宅や倉庫などに多用されている。しかし、鋼材と比べて変形性能（靭性）に劣るため、曲げやせん断力に対してひび割れや破壊を生じやすいという問題があった。このため、比較的低コストで高軸力を負担でき、変形性能にも優れているコンクリート充填鋼管柱を建物の柱として採用する事例が増えている。しかしながら、鋼管同士の突合せ溶接を現場で行うため、工期および工費が掛かるという問題があった。
そこで、特許文献１では、一の鋼管の端部と、当該端部に当接する二の鋼管の端部との間に跨る鉄筋を鋼管内に配設することにより、鋼管同士の突合せ溶接が不要となるコンクリート充填鋼管柱の発明が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−５０５３９号公報  （第２−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の発明の場合、現場において鋼管内に鉄筋を配設する作業が必要となるため、現場施工性に難点があった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、鉛直方向に連なるコンクリート充填鋼管柱において鋼管同士の突合せ溶接を必要とせず、現場施工性に優れ、且つ高い耐力と変形性能を有する接合構造を提供し、以て工期および工費の縮減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造は、鋼管内にコンクリートが充填され、鉛直方向に連なるコンクリート充填鋼管柱同士の接合構造であって、前記一方の鋼管と当該鋼管に当接する前記他方の鋼管との接合部が階高中央位置に設けられ、前記一方の鋼管の端部内周面に一端が固着された第一接合鉄筋が、鋼管の内方に傾斜した状態で前記他方の鋼管内に延出し、前記他方の鋼管の端部内周面に一端が固着された第二接合鉄筋が、鋼管の内方に傾斜した状態で前記一方の鋼管内に延出していることを特徴とする。
本発明は、引張軸力が小さなコンクリート充填鋼管柱を対象としており、一方の鋼管の端部に一端が固着され、他方の鋼管内に延出する第一接合鉄筋と、他方の鋼管の端部に一端が固着され、一方の鋼管内に延出する第二接合鉄筋がコンクリート中にアンカーされ、接合部に生じる応力に抵抗する。また、曲げ応力の小さな階高中央位置に接合部を設けているので、コンクリート充填鋼管柱の耐力は接合部の耐力に依存せず、変形性能も確保される。しかも、鋼管同士を突合せ溶接していないので、現場施工性が向上し、工期および工費の縮減が図れるうえ、特殊な材料や納まりがないので品質管理も容易である。
【０００６】
また、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造では、前記第一接合鉄筋および第二接合鉄筋の先端部に拡径部が形成されていてもよい。
本発明では、定着面積を拡大するための拡径部を第一接合鉄筋および第二接合鉄筋の先端部に設けることにより、定着性能が向上し、第一接合鉄筋および第二接合鉄筋の長さを短縮することができる。
【０００７】
また、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造は、鋼管内にコンクリートが充填され、鉛直方向に連なるコンクリート充填鋼管柱同士の接合構造であって、前記一方の鋼管と当該鋼管に当接する前記他方の鋼管との接合部が階高中央位置に設けられ、前記鋼管同士を突き合わせて接合する際の案内となるテーパー状の先端部を有するガイドプレートが前記いずれか一方の鋼管の端部に固着されていることを特徴とする。
本発明は、接合部において鋼管に引張応力が生じないコンクリート充填鋼管柱を対象とし、ガイドプレートを用いた簡便な接合構造とすることができる。この場合、ガイドプレートは、上部鋼管設置時の位置決めおよび上下鋼管のズレせん断に対する抵抗要素として有効に機能する。
【０００８】
また、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造は、鋼管内にコンクリートが充填され、鉛直方向に連なるコンクリート充填鋼管柱同士の接合構造であって、前記一方の鋼管と当該鋼管に当接する前記他方の鋼管との接合部が階高中央位置に設けられ、前記一方の鋼管の端部外周面に一端が固着された継手板の他端に、前記他方の鋼管側に開口するスリットが形成され、前記他方の鋼管の端部に装着されたボルトが前記スリット内に嵌入して締結されていることを特徴とする。
本発明は、鋼管同士の突合せ溶接を必要としない程度の引張応力が作用するコンクリート充填鋼管柱を対象としており、接合面の外周面に配した継手板を介して鋼管同士をボルト接合する１面摩擦接合と呼ばれる接合構造とすることで、現場溶接に比べて大幅な作業時間の短縮を図ることができる。しかも、一方の鋼管の端部外周面に一端が固着された継手板の他端にテーパーを設けたうえ、他方の鋼管側に開口するスリットを形成し、他方の鋼管の端部に装着されたボルトを当該スリット内に嵌入する構造としているので、高価なワンサイドボルトでなく通常の安価なボルトを使用することができる。また、不具合が生じた場合にも、ボルトを緩めて調整したり、締め直したりすることが可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、曲げ応力の小さな階高中央位置に接合部を設けているので、コンクリート充填鋼管柱の耐力は接合部の耐力に依存せず、変形性能も確保される。しかも、鋼管同士を突合せ溶接していないので、天候に左右されることなく現場施工性が向上し、工期および工費の縮減が図れるうえ、特殊な材料や納まりがないので品質管理も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
［第一の実施形態］
図１は、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造の第一の実施形態を示す立断面図および平断面図である。また、図２はその斜視図である。
本発明は、角形鋼管からなる下部鋼管２および上部鋼管３内にコンクリート６が充填され、鉛直方向に連なるコンクリート充填鋼管柱１の接合構造であって、特に、本実施形態では、引張軸力が小さなコンクリート充填鋼管柱１を対象とし、曲げモーメントの小さな階高中央位置に下部鋼管２と上部鋼管３の接合部が設けられている。
【００１１】
下部鋼管２の上端部内周面には、棒状の第一接合鉄筋４…の一端が周方向に所定の離間間隔をおいて溶接されており、下部鋼管２の内方に傾斜した状態で上部鋼管３内に延出している。同様に、上部鋼管３の下端部内周面には、棒状の第二接合鉄筋５…の一端が第一接合鉄筋４…と干渉しないように周方向に所定の離間間隔をおいて溶接されており、上部鋼管３の内方に傾斜した状態で下部鋼管２内に延出している。図１（ｂ）の平断面図に示すように、第一接合鉄筋４と第二接合鉄筋５は平断面視で交互に配置される。
これにより、第一接合鉄筋４および第二接合鉄筋５がコンクリート６中にアンカーされ、接合部に生じる応力に抵抗することができる。また、第一接合鉄筋４と第二接合鉄筋５がそれぞれ鋼管の内方に傾斜して延出しているので、上部鋼管３を下部鋼管２に取り付ける際、ガイドとなり施工が容易となる。
【００１２】
第一接合鉄筋４および第二接合鉄筋５の先端部には、それぞれ拡径部４ａ、５ａが形成されている。先端部に拡径部を有するＴヘッドバーや定着プレートを鉄筋の先端に溶接等で固着したアンカー筋を用いることにより、定着強度を増大させ、アンカー長を短くすることができる。
あるいは、第一接合鉄筋４および第二接合鉄筋５の先端部にフックを設けたり、コの字状に曲げたループ筋としてもよい。
【００１３】
本実施形態によるコンクリート充填鋼管柱の接合構造では、曲げ応力の小さな階高中央位置に接合部を設けているので、コンクリート充填鋼管柱１の耐力は接合部の耐力に依存せず、変形性能も確保される。しかも、上部鋼管３と下部鋼管２を突合せ溶接していないので、現場施工性が向上し、工期および工費の縮減が図れるうえ、特殊な材料や納まりがないので品質管理も容易である。
加えて、本実施形態では、上部鋼管３と下部鋼管２の接合がなく、互いに接触しない第一接合鉄筋４および第二接合鉄筋５を用いているので、上部鋼管３および下部鋼管２の寸法精度や鉄骨建方精度を厳格にしなくても充分な性能を確保できる。
【００１４】
［第二の実施形態］
図３は、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造の第二の実施形態を示す立断面図である。また、図４はその斜視図である。
本実施形態では、接合部において上部鋼管１３および下部鋼管１２に引張応力が生じないコンクリート充填鋼管柱１１を対象とし（例えば、中柱で常に圧縮軸力が作用する場合など）、第一の実施形態と同様に、曲げモーメントの小さな階高中央位置に下部鋼管１２と上部鋼管１３の接合部が設けられている。
【００１５】
下部鋼管１２の上端部内周面には、上部鋼管１３と下部鋼管１２を突き合わせて接合する際の案内となるテーパー状の先端部１４ａを有するガイドプレート１４の基端部１４ｂが溶接されており、下部鋼管１２の端部からはガイドプレート１４が突出している。また、ガイドプレート１４と下部鋼管１２の上端部内周面との間には、施工誤差に対応した寸法を確保するため、厚さ１．２ｍｍ程度の挟み板１５が介挿されている。
ガイドプレート１４は、上部鋼管１３設置時の位置決めおよび上部鋼管１３と下部鋼管１２とのズレせん断に対する抵抗要素として有効に機能する。
【００１６】
なお、下部鋼管１２ではなく、上部鋼管１３にガイドプレート１４を溶接してもよい。
【００１７】
本実施形態によるコンクリート充填鋼管柱の接合構造では、第一の実施形態の主要な効果に加えて、接合部において上部鋼管１３および下部鋼管１２に引張応力が生じないコンクリート充填鋼管柱１１を対象としているので、ガイドプレート１４を用いた簡便な接合構造とすることができる。これにより、より一層、工期および工費の縮減を図ることができる。
【００１８】
［第三の実施形態］
図５は、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造の第三の実施形態を示す立断面図、立面図、および平断面図である。
本実施形態では、上部鋼管２３と下部鋼管２２の突合せ溶接を必要としない程度の引張応力が作用するコンクリート充填鋼管柱２１を対象とし、第一の実施形態と同様に、曲げモーメントの小さな階高中央位置に下部鋼管２２と上部鋼管２３の接合部が設けられている。
【００１９】
本実施形態では、上部鋼管２３と下部鋼管２２が継手板２４を介してボルト接合されている。具体的には、下部鋼管２２の上端部外周面に高力ボルト２５によって一端が接合された継手板２４の他端にテーパーをつけたうえ、上部鋼管２３側に開口するスリット２４ｂが形成され、上部鋼管２３の下端部に形成されたボルト孔２３ａに装着された高力ボルト２６がスリット２４ｂ内に嵌入して締結されている。
【００２０】
継手板２４は、矩形状の鋼板からなり、継手板２４の一方の短辺方向端部には、複数のボルト孔２４ａ…が長手方向に所定の離間間隔をおいて形成されるとともに、継手板２４の他方の短辺方向端部には、当該端部側に開口する複数のスリット２４ｂ…が長手方向に所定の離間間隔をおいて形成されている。
【００２１】
次に、本実施形態の施工手順について、図６の施工手順を示す立面図に基づいて説明する。
先ず、予め下部鋼管２２の上端部に、周方向に所定の離間間隔をおいて複数のボルト孔２２ａ…を形成しておく（図６（ａ）参照）。
次いで、継手板２４に形成されたボルト孔２４ａ…と下部鋼管２２の上端部に形成されたボルト孔２２ａ…に高力ボルト２５…を挿通し、テーパー付きのスリット２４ｂ…を上にした状態で継手板２４を下部鋼管２２にボルト接合する（図６（ｂ）参照）。
一方、上部鋼管２３の下端部にも、周方向に所定の離間間隔をおいて複数のボルト孔２３ａ…を形成し、ボルト孔２３ａ…に高力ボルト２６…を挿通した後、継手板２４の厚さ程度の遊びを残して軽く締めておく（図６（ｃ）参照）。
そして、上部鋼管２３の下端部に装着された高力ボルト２６…をテーパーに沿って継手板２４に形成されたスリット２４ｂ…内に嵌入し、徐々に下方にスライドさせながら、上部鋼管２３を下部鋼管２２に当接させる（図６（ｄ）参照）。その後、高力ボルト２６…を本締めして接合部とする。
【００２２】
なお、上部鋼管２３と下部鋼管２２に寸法差がある場合は、上部鋼管２３または下部鋼管２２と継手板２４との間にフィラープレート（図示省略）を挟み、寸法誤差を調整すればよい。
【００２３】
本実施形態によるコンクリート充填鋼管柱の接合構造では、第一の実施形態の主要な効果に加えて、上部鋼管２３と下部鋼管２２を継手板２４を介して高力ボルト２５、２６で接合しているので、現場溶接に比べて大幅な作業時間の短縮を図ることができる。しかも、下部鋼管２２の上端部外周面に高力ボルト２５によって一端が接合された継手板２４の他端に、上部鋼管２３側に開口するスリット２４ｂを形成し、上部鋼管２３の下端部に形成されたボルト孔２３ａに装着された高力ボルト２６をスリット２４ｂ内に嵌入する構造としているので、高価なワンサイドボルトでなく通常の安価な高力ボルト２６を使用することができる。また、不具合が生じた場合にも、高力ボルト２６を緩めて調整したり、締め直したりすることが可能である。
【００２４】
以上、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記の各実施形態を組み合わせてもよく、例えば、第一の実施形態と第三の実施形態を組み合わせたり、あるいは第二の実施形態と第三の実施形態を組み合わせたりしてもよい。また、上記実施形態では角形鋼管を使用しているが、円形鋼管でもよい。この場合は、片面を曲面とした座金を介したボルト接合とする。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造の第一の実施形態を示し、（ａ）は立断面図、（ｂ）は平断面図である。
【図２】同、斜視図である。
【図３】本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造の第二の実施形態を示す立断面図である。
【図４】同、斜視図である。
【図５】本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の接合構造の第三の実施形態を示し、（ａ）は立断面図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は平断面図である。
【図６】同、施工手順を示す立面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１、１１、２１  コンクリート充填鋼管柱
２、１２、２２  下部鋼管（一方の鋼管）
３、１３、２３  上部鋼管（他方の鋼管）
４  第一接合鉄筋
５  第二接合鉄筋
４ａ、５ａ  拡径部
６  コンクリート
１４  ガイドプレート
１５  挟み板
２４  継手板
２４ｂ  スリット
２５、２６  高力ボルト
【図１】
2006063617.tif 000003
【図２】
2006063617.tif 000004
【図３】
2006063617.tif 000005
【図４】
2006063617.tif 000006
【図５】
2006063617.tif 000007
【図６】
2006063617.tif 000008