(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外殻鋼管と内部鋼管とを備え、コンクリートが充填されたコンクリート充填二重鋼管柱であって、
前記内部鋼管には、複数の開口部が外周面に高さ方向に螺旋状に配置されるとともに、
前記内部鋼管の外周面には、径方向の位置固定用部材が下端側および上端側、または下端側、中間部、上端側に設けられており、
前記コンクリートが前記開口部を通して、前記外殻鋼管および前記内部鋼管の内外に充填されていることを特徴とするコンクリート充填二重鋼管柱。
【請求項２】
前記内部鋼管は、螺旋状に巻かれた長尺鋼板の上下の縁が重なって連続した螺旋状の凹凸状リブを有するスパイラル管であ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二重鋼管柱。
【請求項３】
前記外殻鋼管は、内周面側に溶接された水平補剛鋼材を備え、前記水平補剛鋼材は空気孔を有しており、
前記内部鋼管に設けられた前記開口部は、少なくとも前記水平補剛鋼板に対向した箇所に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンクリート充填二重鋼管柱。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のコンクリート充填二重鋼管柱の構築方法であって、
前記外殻鋼管を基部上に立設し、
立設した前記外殻鋼管の内側に前記内部鋼管を挿入して配置し、
前記内部鋼管の上方にコンクリート受け用ホッパーを設置し、
フレッシュコンクリートを前記内部鋼管側から供給し、前記内部鋼管の開口部を通して、前記外殻鋼管内までコンクリートを充填することを特徴とするコンクリート充填二重鋼管柱の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート充填二重鋼管柱およびコンクリート充填二重鋼管柱の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート充填鋼管柱の構築方法としては、上方からコンクリートを充填する鋼管柱の柱脚部分まで内部鋼管を下した状態で、当該内部鋼管内に生コンの投入を開始し、その後、上方側に内部鋼管を引き揚げながら外殻鋼管内にコンクリートを充填していた。例えば、特許文献１のコンクリート柱の打設方法では、筒状の型枠内に内部鋼管を配置し、内部鋼管に形成された複数の開口部を通じて型枠内にコンクリートを充填していた。
また、コンクリート充填二重鋼管柱（ＣＦＴ柱）の構築方法としては、外殻鋼管内に内部鋼管を配置し、内部鋼管に形成された複数の開口部を通じて外殻鋼管内にコンクリートを充填する方法がある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２には、梁部材が取付けられる外殻鋼管の内周面に、水平補剛鋼材（ダイヤフラム）が設けられたコンクリート充填二重鋼管柱を構成する外殻鋼管が提案されている。また、外殻鋼管内に水平補剛鋼材を設けることにより、エア溜まりが発生し易くなるので、コンクリートを均一に充填することができず、品質が不安定になる虞があるため、水平補剛鋼材に空気抜き孔が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５７５８３２３号公報
【特許文献２】特開平５−２７２２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンクリート充填二重鋼管柱の内部鋼管は、コンクリートの供給圧を受けるので、偏心する虞があり、建込み配置にずれが生じると、コンクリート充填二重鋼管柱の強度も偏る虞がある。
本発明は、強度と剛性に優れたコンクリート充填二重鋼管柱およびそのコンクリート充填二重鋼管柱の構築方法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】
【０００５】
前記課題を解決する第一の発明は、外殻鋼管と内部鋼管とを備え、コンクリートが充填されたコンクリート充填二重鋼管柱であって、内部鋼管には、複数の開口部が外周面に高さ方向に螺旋状に配置されるとともに、内部鋼管の外周面には、径方向の位置固定用部材が下端側および上端側、または下端側、中間部、上端側に設けられており、コンクリートが開口部を通して、外殻鋼管および内部鋼管の内外に充填されていることを特徴とする。
【０００６】
第一の発明の構成によれば、外殻鋼管と内部鋼管で構成されたコンクリート充填二重鋼管柱においては、其々の鋼管内に充填されたコンクリートは、二重鋼管による拘束効果により強度と剛性が其々増加されるために、鋼管及びコンクリートの各材料強度を足し合わせた単純累加強度を上回る高強度コンクリート充填鋼管柱を実現することができる。
また、内部鋼管の外周面の下端部や上端部、或いは中間部に、其々径方向の位置固定用部材を設けたことで、外殻鋼管内で内部鋼管を偏らせることなく、密実にコンクリートが充填された二重鋼管柱を実現することができる。
また、内部鋼管の外周面には、複数の開口部が螺旋状に設けられていることで、内部鋼管の開口部を通して外郭鋼管内に、密実にコンクリートが充填された二重鋼管柱を実現することができる。
【０００７】
前記課題を解決する第二の発明では、コンクリート充填二重鋼管柱を構成する内部鋼管は、螺旋状に巻かれた長尺鋼板の上下の縁が重なって連続した螺旋状の凹凸状リブを有するスパイラル管であることを特徴とする。
【０００８】
第二の発明の構成によれば、内部鋼管は外周面側に凸状リブが形成され、凸状リブに対応した内周面側に凹状リブが其々螺旋状に形成されていることで、内部鋼管と当該内部鋼管の内外に充填されるコンクリートとの間の付着強度が高められるために、内部鋼管とコンクリートを強固に一体化することができる。
【０００９】
また、第三の発明では、コンクリート充填二重鋼管柱を構成する外殻鋼管は、外殻鋼管は、内周面側に溶接された水平補剛鋼材を備え、水平補剛鋼材は空気孔を有しており、内部鋼管に設けられた開口部は、少なくとも水平補剛鋼板に対向した箇所に配置されていることを特徴とする。
第三の発明の構成によれば、外殻鋼管内に溶接された水平補剛鋼材が、空気孔を有するとともに、内部鋼管に設けられた開口部が、当該水平補剛鋼板に対向した高い位置に設けられていることで、水平補剛鋼材の上面および下面に空気溜まりが形成されることなく、密実にコンクリートが充填された二重鋼管柱を実現することができる。
【００１０】
前記課題を解決する第四の発明は、上記の第一から第三の発明によるコンクリート充填二重鋼管柱の構築方法であって、前記外殻鋼管を基部上に立設し、立設した前記外殻鋼管の内側に前記内部鋼管を挿入して配置し、前記内部鋼管の上方にコンクリート受け用ホッパーを設置し、前記水平補剛鋼板の取り付け高さ位置において、前記外殻鋼管の外周面に振動を付与しながら、フレッシュコンクリートを前記内部鋼管側から供給し、前記内部鋼管の開口部を通して、前記外殻鋼管内までコンクリートを充填することを特徴とする。
【００１１】
第四の発明の構成によれば、外郭鋼管内に、外周面に開口部が螺旋状に設けられた内部鋼管を配置し、その内部鋼管の下端部、中間部および上端部に径方向の位置固定用部材を設けることで、内部鋼管の位置ずれを防止しつつ、外殻鋼管内に内部鋼管の開口部を通してコンクリートを万遍なく充填させることができる。
また、水平補剛鋼材が溶接された外殻鋼管の外周面に外部振動を加えることで、水平補剛鋼材の上面または下面に空気溜まりを形成させることなく、外殻鋼管内にコンクリートを密実に打設することができる。或いは、バイブレータを内部鋼管の上方から水平補剛鋼材の周辺まで下ろし、フレッシュコンクリートに直接、外部振動を加えてもよい。
また、コンクリート充填二重鋼管柱のコンクリートは、ホッパーから供給ホースを通じて内部鋼管内に供給してもよい。この場合には、コンクリートが自由落下する距離を短くすることができるため、内部鋼管内にてコンクリートの材料が分離するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外殻鋼管内に内部鋼管を埋設し、その内部鋼管を通じて外殻鋼管内に密実なコンクリートに打設することで、強度と剛性に優れたコンクリート充填二重鋼管柱を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るコンクリート充填二重鋼管柱を示した側断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るコンクリート充填二重鋼管柱を示した軸断面図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る内部鋼管を示した斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る内部鋼管の展開図である。
【図５】本発明の実施形態に係るコンクリート充填二重鋼管柱の構築方法において、外殻鋼管内にコンクリートを充填する段階を示した側断面図である。
【図６】性能確認実験用のコンクリート充填二重鋼管柱を示した概略図である。
【図７】コンクリートの充填性試験におけるコンクリート充填二重鋼管柱の水平切断面での気泡部の計測結果で、（ａ）水平補剛鋼材の上端面位置を示した画像、（ｂ）水平補剛鋼材の下端面位置を示した画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態のコンクリート充填二重鋼管柱１は、図１に示すように、外殻鋼管１０の中心部に内部鋼管２０を仮固定し、内部鋼管２０を通じて外殻鋼管１０内にコンクリート３０を打設して形成したＣＦＴ柱である。
本実施形態のコンクリート充填二重鋼管柱１は、外殻鋼管１０と、外殻鋼管１０内に仮固定された内部鋼管２０と、を備え、外殻鋼管１０内および内部鋼管２０内にはコンクリート３０が打設されている。
本実施形態のコンクリート充填二重鋼管柱１の第一の特徴は、外殻鋼管１０内にコンクリート３を打設する際に、内部鋼管２０の外周面に螺旋状に設けた開口部２７を通して外殻鋼管１０内にコンクリート３０を放射状に一様に充填することができる点である。また、第二の特徴は、コンクリート充填二重鋼管柱１を構成するコンクリート３０は、外殻鋼管１０と内部鋼管２０の二重鋼管による拘束効果により、鋼管１０，２０およびコンクリート３０の其々の材料強度を足し合わせた単純累加強度を上回る高強度なコンクリート充填鋼管柱１を実現することができる点である。
【００１５】
外殻鋼管１０は、軸断面が正方形の角筒状の鋼管である（図２（ａ）参照）。外殻鋼管１０は、コンクリート充填二重鋼管柱１の外周壁を構成するものである。外殻鋼管１０は、地上面または床面などの基部面２に垂直に立設される。
外殻鋼管１０の所定の高さには、二本の梁部材４０，４０が接続される接続部が設けられている。外殻鋼管１０の内部において接続部に対応する位置には、外殻鋼管１０の内部を上下に仕切る水平補剛鋼材５０（ダイヤフラム）が設けられている。本実施形態では、二枚の水平補剛鋼材５０，５０が上下方向に間隔を空けて配置されている。
水平補剛鋼材５０の中心部には、図２（ｂ）に示すように、円形の挿通孔５１が形成されている。挿通孔５１は、内部鋼管２０が上下方向に挿通される開口部である。
挿通孔５１の内径は、内部鋼管２０の外径よりも大きく形成されている。したがって、挿通孔５１に内部鋼管２０を挿通した状態では、挿通孔５１の内周縁部と、内部鋼管２０の外周面との間には、コンクリート３０が外殻鋼管１０内に充填されていく際に、コンクリート３０が流れていく空間部分（隙間）が形成される。また、水平補剛鋼材５０には、四つの空気孔５２が四隅に形成されている。
【００１６】
内部鋼管２０は、図１に示すように、上下方向に延びている円筒状の鋼管である（図３参照）。内部鋼管２０は、外殻鋼管１０内に位置固定用鉄筋６１、７２、８１を介して仮固定されている。
内部鋼管２０は、コンクリート３０を外殻鋼管１０内に打設するための供給管である。また、内部鋼管２０は、コンクリート３０が外殻鋼管１０内に充填された後は、外殻鋼管１０内のコンクリート３０内に残置される。
内部鋼管２０は、上下二本のスパイラルダクト２１，２２を連結したものである。
スパイラルダクト２１，２２は、図３に示すように、長尺鋼板（帯状の板）を螺旋状に巻回した周壁を有している。スパイラルダクト２１，２２の外周面には、上下に配置された長尺鋼板の上下の縁同士が連続して重なった凹凸状のリブ２４が形成されている。
第１のスパイラルダクト２１の上端部と、第２のスパイラルダクト２２の下端部とは、円筒状の連結管２５に内嵌されることで連結されている。このように、連結管２５を用いることで、上下のスパイラルダクト２１，２２を縮径することなく連結することができ、両スパイラルダクト２１，２２の内径を一定の大きさに形成することができる。
また、連結管２５は、水平補剛鋼材５０の上方に配置され、第１のスパイラルダクト２１と第２のスパイラルダクト２２の連結部分、または第２のスパイラルダクト２２，２２同士の連結部分に用いられる。連結管２５の内径は、双方のスパイラルダクト２１，２２の外径より大きく、スパイラルダクト２１，２２の内径を縮小させないように、ビスや締め付け金具等で接続されている。
【００１７】
第１のスパイラルダクト２１の外周面の下端部には、上下方向に延びている二つの第１の開口部２６，２６が形成されている。第１の開口部２６は、図１に示すように、側面視で長方形に形成されている。第１の開口部２６は、下側のスパイラルダクト２１の周壁部を貫通している（図２（ｃ）参照）。
第１の開口部２６内のリブ２４は切断されておらず、第１の開口部２６の両側縁部にリブ２４が架け渡されている。このように、第１の開口部２６内にリブ２４を残すことで、第１のスパイラルダクト２１の下端部の強度を十分に確保することができる。
二つの第１の開口部２６，２６は、図２（ｃ）に示すように、第１のスパイラルダクト２１の中心軸を挟んで対峙している。
なお、本実施形態の第１の開口部２６は、図１に示すように、第１のスパイラルダクト２１の下縁部よりも上方に形成されているが、第１の開口部２６を第１のスパイラルダクト２１の下縁部に達するように形成してもよい。
【００１８】
第１のスパイラルダクト２１の外周面において、両第１の開口部２６，２６よりも上方の位置には、四つの第２の開口部２７が形成されている。また、第２のスパイラルダクト２２の外周面には、一つの第２の開口部２７が形成されている。第２の開口部２７は、スパイラルダクト２１，２２の周壁部を貫通している（図２（ａ）および（ｂ）参照）。
複数の第２の開口部２７は、スパイラルダクト２１，２２の周壁部の螺旋方向に沿って、螺旋状に間隔を空けて配置されている（図４参照）。すなわち、スパイラルダクト２１，２２には、複数の第２の開口部２７が螺旋状に並設されている。
複数の第２の開口部２７は、上下方向に間隔を空けて配置されており、図３に示すように、スパイラルダクト２１，２２の外周面の一方側および他方側に交互に配置（千鳥配列）されている（図５参照）。すなわち、上下に並ぶ第２の開口部２７，２７のうち、上側の第２の開口部２７は下側の第２の開口部２７に対して斜め上方に形成されている。
第２の開口部２７は、スパイラルダクト２１，２２の外周面に形成されたリブ２４の上下の間に形成されている。すなわち、第２の開口部２７の上縁部および下縁部はリブ２４によって形成されている。したがって、第２の開口部２７の上縁部および下縁部は、リブ２４の傾斜に沿って形成されている。これにより、第２の開口部２７は、内部鋼管２０の軸方向に対して斜めに延びている。第１の開口部２６および第２の開口部２７は、スパイラルダクト２１，２２の突起部（リブ２４）を残した矩形孔または楕円形孔とする。
本実施形態の内部鋼管２０では、スパイラルダクト２１，２２のリブ２４が連続しているため、スパイラルダクト２１，２２の外周面に第１の開口部２６や第２の開口部２７を形成しても、スパイラルダクト２１，２２の強度を十分に確保することができる。
最下端部の第１の開口部２６は、他の第２の開口部２７よりも大開口の長孔に形成されている。第１の開口部２６を大口径とすることで、コンクリート充填二重鋼管柱１の柱脚部分に、短い時間で根固めコンクリート部を形成させて、内部鋼管２０の位置を固定させることができる。
【００１９】
図１に示すように、外殻鋼管１０内に内部鋼管２０を固定した状態では、第１のスパイラルダクト２１の四つの第２の開口部２７のうち、最上段の第２の開口部２７が上側の水平補剛鋼材５０を上下方向に跨ぐとともに、上から二番目の第２の開口部２７が下側の水平補剛鋼材５０を上下方向に跨ぐように構成されている（図５参照）。すなわち、少なくとも一つの第２の開口部２７が水平補剛鋼材５０に対向した箇所に配置され、水平補剛鋼材５０の上側および下側に開口している。
【００２０】
第１のスパイラルダクト２１の下端部には、最下端部の位置固定用鉄筋６０が設けられている。最下端部の位置固定用鉄筋６０は、内部鋼管２０を基部面２に対して垂直に配置するための部材である。最下端部の位置固定用鉄筋６０は、図２（ｃ）に示すように、四本の水平鉄筋６１を格子状に組み合わせた枠体であり、第１のスパイラルダクト２１の外周面を囲んでいる（図３参照）。
最下端部の位置固定用鉄筋６０の各水平鉄筋６１は、第１のスパイラルダクト２１の軸方向に対して垂直に配置されている（図１参照）。最下端部の位置固定用鉄筋６０の各水平鉄筋６１は、第１のスパイラルダクト２１の外周面に接合されている。また、最下端部の位置固定用鉄筋６０は、図１に示すように、水平補剛鋼材５０の挿通孔５１を通過可能な大きさに形成されている。
そして、最下端部の位置固定用鉄筋６０が基部面２上に載置されることで、内部鋼管２０が基部面２に対して垂直に配置される。
また、最下端部の位置固定用鉄筋６０の上部には、第１のスパイラルダクト２１を囲むリング鉄筋と、四本の斜め鉄筋とからなるガイド鉄筋６２が設けられている。このガイド鉄筋６２は、第１のスパイラルダクト２１を外殻鋼管１０内の中心部に配置するための部材である。
【００２１】
第１のスパイラルダクト２１の高さ方向の略中間部には、図１に示すように、中間部の位置固定用鉄筋７０が設けられている。中間部の位置固定用鉄筋７０は、内部鋼管２０の上下方向の位置を定めるための部材である。中間部の位置固定用鉄筋７０は、図２（ｂ）に示すように、四本の水平鉄筋７１を格子状に組み合わせた枠体であり、第１のスパイラルダクト２１の外周面を囲んでいる（図３参照）。
中間部の位置固定用鉄筋７０の各水平鉄筋７１は、第１のスパイラルダクト２１の軸方向に対して垂直に配置されている。中間部の位置固定用鉄筋７０の各水平鉄筋７１は、第１のスパイラルダクト２１の外周面に接合されている。
そして、図１に示すように、中間部の位置固定用鉄筋７０が上段の水平補剛鋼材５０の上面に載置されることで、内部鋼管２０の上下方向の位置が定まる。
また、中間部の位置固定用鉄筋７０の上部には、第１のスパイラルダクト２１を囲むリング鉄筋と、四本の斜め鉄筋とからなるガイド鉄筋７２が設けられている。このガイド鉄筋７２は、第１のスパイラルダクト２１を外殻鋼管１０内の中心部に配置するための部材である。具体的には、ガイド鉄筋７２の下端側は、上側の第２のスパイラルダクト２２の外周面に接合され、ガイド鉄筋７２の上端側は、外殻鋼管１０の内周面の四隅にそれぞれ当接させて、スパイラルダクト２１，２２（内部鋼管１０）の位置を固定させることが好ましい。
【００２２】
第２のスパイラルダクト２２の上端部には、最上端部の位置固定用鉄筋８０が設けられている。最上端部の位置固定用鉄筋８０は、内部鋼管２０を外殻鋼管１０内の中心部に位置決めするための部材である。最上端部の位置固定用鉄筋８０は、図２（ａ）に示すように、同じ長さの四本の斜め鉄筋８１によって構成されている（図３参照）。
最上端部の位置固定用鉄筋８０の各斜め鉄筋８１の内端部は、上側の第２のスパイラルダクト２２の外周面に接合され、最上端部の位置固定用鉄筋８０の各斜め鉄筋８１の外端部は、外殻鋼管１０の内周面の四隅にそれぞれ当接させて、スパイラルダクト２１，２２（内部鋼管１０）の位置を固定している。
そして、図１に示すように、最上端部の位置固定用鉄筋８０の各斜め鉄筋８１が、上側のスパイラルダクト２２の外周面と、外殻鋼管１０の内周面の四隅との間に介設されることで、上側のスパイラルダクト２２が外殻鋼管１０内の中心部に位置固定される。また、中間部のガイド鉄筋７２と最上端部の位置固定用鉄筋８０の其々の上端側を共に、外殻鋼管１０の内周面の四隅にそれぞれ当接させれば、外殻鋼管内に配置されるスパイラルダクト２１，２２（内部鋼管１０）の位置を中間部と最上端部の異なる高さ位置にて強固に固定させることができる。
【００２３】
本実施形態のコンクリート充填二重鋼管柱１では、内部鋼管２０を用いて外殻鋼管１０内にコンクリート３０が打設されている。すなわち、内部鋼管２０の外周面と外殻鋼管１０の内周面との間にコンクリート３０が打設されている。また、内部鋼管２０内にもコンクリート３０が打設されている（図２（ａ）参照）。コンクリート３０は、外殻鋼管１０の上端縁部よりも下げた位置（例えば、３００ｍｍ以上）まで打設されている。本実施形態では、最上端部の位置固定用鉄筋８０の下端部までコンクリート３０が打設されている。また、内部鋼管２０の上端縁部の高さは、コンクリート３０の上端面の高さに合わせて設定されている。すなわち、内部鋼管２０の上端縁部の位置は、外殻鋼管１０の上端縁部よりも下げた位置であり、最上端部の位置固定用鉄筋８０の下端部と同じ高さである。
【００２４】
次に、前記したコンクリート充填二重鋼管柱１の構築方法について説明する。
図５に示すように、外殻鋼管１０を基部面２に対して垂直に立設する。続いて、外殻鋼管１０の上端開口部から外殻鋼管１０内に内部鋼管２０を挿入する。
なお、内部鋼管２０には、最下端部の位置固定用鉄筋６０、中間部の位置固定用鉄筋７０および最上端部の位置固定用鉄筋８０が予め接合されている。最下端部の位置固定用鉄筋６０は、内部鋼管２０に予め接合した状態で、外殻鋼管１０内の柱脚部の略中央位置に配置する。
内部鋼管２０の下端部を基部面２に当接させ、内部鋼管２０全体を外殻鋼管１０内に設置させる。
最下端部の位置固定用鉄筋６０を基部面２に当接させると、内部鋼管２０は、基部面２に対して垂直に配置される。また、中間部の位置固定用鉄筋７０を上側の水平補剛鋼材５０の上面に当接させると、内部鋼管２０が上下方向に位置決めされる。さらに、最上端部の位置固定用鉄筋８０を外殻鋼管１０の内周面の四隅に当接させると、内部鋼管２０が外殻鋼管１０内の略中心部に位置が固定される。
【００２５】
内部鋼管２０を外殻鋼管１０内に仮固定した後に、外殻鋼管１０の上方にホッパー４を配置する。ホッパー４に、一旦、フレッシュコンクリート（生コンクリート）を投入した後、ホッパー４の排出口４ａから内部鋼管２０内にコンクリート３０を落下させる。
なお、柔軟な樹脂製（ポリ塩化ビニル製）の供給ホース４ｂをホッパー４の排出口４ａに接続し、供給ホース４ｂの先端部から内部鋼管２０内にコンクリート３０を落下させている。これにより、フレッシュコンクリートが落下する距離を小さくすることができるため、内部鋼管２０内でフレッシュコンクリートの材料が分離するのを防ぐことができる。
【００２６】
内部鋼管２０内に供給されたコンクリート３０は、内部鋼管２０の両第１の開口部２６，２６から外殻鋼管１０内の放射状に充填される。さらに、順次に上方の第２の開口部２７から外殻鋼管１０内にコンクリート３０が流れ出ていき、内部鋼管２０内および外殻鋼管１０内にコンクリート３０が充填される。
コンクリート３０が上下の水平補剛鋼材５０，５０に達すると、両水平補剛鋼材５０，５０の取り付け高さ位置において、外殻鋼管１０の外周面にバイブレータなどの振動装置によって外部振動を与える。これにより、コンクリート３０内の空気を水平補剛鋼材５０の上面または下面に沿って空気孔付近まで移動させて、空気孔から排出させる。
そして、最上端部の位置固定用鉄筋８０の下端部まで外殻鋼管１０の内部にコンクリート３０を充填し、コンクリート３０を硬化させる。このようにして、コンクリート充填二重鋼管柱１を構築する。
外殻鋼管１０にコンクリート３０を打設した後は、外殻鋼管１０の上部に最上端部の位置固定用鉄筋８０が露出しているため、他の内部鋼管２０を継ぎ足すときには、次の内部鋼管２０は、最上端部の位置固定用鉄筋８０の中央部を通過し、外殻鋼管１０の中央部に配置される。このように、最上端部の位置固定用鉄筋８０内部鋼管２０のガイド部材の役割を果たしている。
【００２７】
以上のようなコンクリート充填二重鋼管柱１では、図１に示すように、内部鋼管２０の第２の開口部２７が水平補剛鋼材５０を上下方向に跨ぐように構成されている。また、外殻鋼管１０内にコンクリート３０を充填するときに、水平補剛鋼材５０に対応する位置で外殻鋼管１０に外部振動を与えている。
そして、コンクリート充填二重鋼管柱１では、外殻鋼管１０内にコンクリート３０を充填したときに、コンクリート３０内の空気が内部鋼管２０を通じて上方に排出される。これにより、コンクリート充填二重鋼管柱１では、水平補剛鋼材５０の上面側および下面側でコンクリート３０に空気溜まりが生じるのを抑制することができるため、外殻鋼管１０内にコンクリートを密実に打設することができる。
また、コンクリート充填二重鋼管柱１では、外殻鋼管１０および内部鋼管２０の二重鋼管による拘束効果により、強度と剛性が其々増加される。鋼管１０，２０およびコンクリート３０各材料強度を足し合わせた単純累加強度を上回る高強度なコンクリート充填二重鋼管柱１を実現することができる。
また、コンクリート充填二重鋼管柱１では、内部鋼管２０の外周面の下端部、中間部、および上端部に、其々径方向の位置固定用鉄筋６０，７０，８０を設けたことで、外殻鋼管２０内で内部鋼管１０を偏らせることなく、密実にコンクリート３０が充填されたコンクリート充填二重鋼管柱１を実現することができる。
【００２８】
コンクリート充填二重鋼管柱１では、外殻鋼管１０内から内部鋼管２０を引き抜く必要がなく、内部鋼管２０内のコンクリート３０の上面の高さ位置により、コンクリート３０の充填量を把握することができるため、コンクリート３０の充填作業を容易に管理することができる。
また、コンクリート充填二重鋼管柱１では、内部鋼管２０を位置固定用鉄筋６０，７０，８０によって、外殻鋼管１０内に仮固定した状態で、内部鋼管２０内にコンクリート３０を充填することができるため、コンクリート３０を充填するときの作業性を良くすることができる。
【００２９】
［性能確認実験］
次に、本発明の効果を確認する目的で、実建物の１階〜３階分までの縮小コンクリート充填二重鋼管柱モデルを対象に、内部鋼管を用いたコンクリートの充填性試験を実施した。以下、試験方法と、コンクリートの充填結果について述べる。
試験方法は、先ず、図６に示すように、開口部２６，２７を設けた内部鋼管２０を用いて外殻鋼管１０内にコンクリートを充填させた。コンクリートが硬化した後に、コンクリート充填二重鋼管柱１の複数個所を水平方向に切断し、その水平切断面を画像処理して、コンクリート充填二重鋼管柱１のコンクリート中に存在する空気溜まり（気泡部）を計測し、コンクリートの充填性能を確認した。
【００３０】
実験試験体の外殻鋼管１０は、図６に示すように、レベル調整モルタル３の上面に立設されている。外殻鋼管１０は、周壁の一辺が４１８ｍｍ、周壁の厚さが１２ｍｍ、高さは５９９０ｍｍの角筒状の鋼管である。
外殻鋼管１０内には、実建物のコンクリート充填二重鋼管柱に設けられるダイヤフラムを模擬して三枚の水平補剛鋼材５０Ａ〜５０Ｃを設置した。各水平補剛鋼材５０Ａ〜５０Ｃの厚さは２４ｍｍである。各水平補剛鋼材５０Ａ〜５０Ｃの中央部には、直径２５０ｍｍの挿通孔５１が形成されている。
最下段の水平補剛鋼材５０Ａは、レベル調整モルタル３の上面から上方に３１６０ｍｍ離れて配置されている。また、中段の水平補剛鋼材５０Ｂは、最下段の水平補剛鋼材５０Ａの上面から上方に１７６ｍｍ離れて配置されている。また、最上段の水平補剛鋼材５０Ｃは、中段の水平補剛鋼材５０Ｂの上面から上方に６５２ｍｍ離れて配置されている。
【００３１】
実験試験体の内部鋼管２０は、三本のスパイラルダクト２１，２２，２３を連結したものである。内部鋼管２０は、直径が１１５ｍｍで高さが５６９０ｍｍの円筒状の鋼管である。
内部鋼管２０の下端部には、高さが６９０ｍｍ、幅が１１５ｍｍの第１の開口部２６が形成されている。また、内部鋼管２０には、複数の第２の開口部２７が螺旋状に所定間隔おきに形成されている。第２の開口部２７は、高さが１３５ｍｍ、幅が１１５ｍｍに形成されている。実験試験体の内部鋼管２０では、１０個の第２の開口部２７が上下方向に間隔を空けて千鳥状に配置されている。
また、各第２の開口部２７のうち三つの第２の開口部２７は、各水平補剛鋼材５０Ａ〜５０Ｃをそれぞれ上下方向に跨いでいる。
【００３２】
本実験では、スランプフロー６０ｃｍの高流動コンクリートを、内部鋼管２０を通じて外殻鋼管１０内に充填している。また、各水平補剛鋼材５０Ａ〜５０Ｃの取り付け高さ位置において、外殻鋼管１０の外周面にバイブレータなどの振動発生装置によって振動付与している。
このようにして、外殻鋼管１０内および内部鋼管２０内にコンクリートを打設する。コンクリートが硬化した後に、各水平補剛鋼材５０Ａ〜５０Ｃの下面の近傍でコンクリート充填二重鋼管柱１を水平に切断する。
そして、コンクリートの切断面をカメラで撮影し、その画像をコンピュータによって画像処理することで、コンクリートの充填率を算出した。
図７に、縮小コンクリート充填二重鋼管柱モデルを用いたコンクリートの充填性試験における中段の水平補剛鋼材５０Ｂを挟んだコンクリート充填二重鋼管柱１の水平切断面での気泡部の計測結果を示す。
図７（ａ）は水平補剛鋼材５０Ｂの上端面位置で、図７（ｂ）は水平補剛鋼材５０Ｂの下端面位置である。図中の網掛け部分は気泡部を示しており、略中央付近の二重円形輪郭部において、内側円形輪郭部は内部鋼管２０の切断位置を示し、外側円形輪郭部は水平補剛鋼材５０Ｂの内部側に相当し、挿通孔の位置である。
図７（ａ）および図７（ｂ）の計測結果からは、気泡部は特定の位置に集中的に形成されておらず、水平補剛鋼材５０Ｂを挟んだ柱コンクリート部に形成される気泡部は柱の水平断面積当り、平均値で１．４％である。また、下段側の水平補剛鋼材５０Ａと、上段側の水平補剛鋼材５０Ｃを挟んだ気泡部の平均は、１．１％と０．５％である。
試験結果によると、本発明の内部鋼管２０を使用したコンクリート充填方法では、水平補剛鋼材５０Ａ〜５０Ｂの上面および下面の特定の位置に、大きな気泡部が形成されることはなく、コンクリートが密実に充填されることを確認することができた。
【００３３】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
本実施形態のコンクリート充填二重鋼管柱１は、図１に示すように、角筒状の外殻鋼管１０内に円筒状の内部鋼管２０が配置されているが、外殻鋼管および内部鋼管の形状は限定されるものではない。
また、本実施形態のコンクリート充填二重鋼管柱１では、外殻鋼管１０の所定の高さに梁部材４０が接合されているが、梁部材４０に連結される接合部材を外殻鋼管１０に取り付けてもよい。
また、第２の開口部２７の形状や数は限定されるものではなく、コンクリート３０の充填量や流動に応じて適宜に設定される。
【符号の説明】
【００３４】
１      コンクリート充填二重鋼管柱      ２      基部面
３      レベル調整モルタル              ４      ホッパー
４ａ    排出口                          ４ｂ    供給ホース
１０    外殻鋼管                        ２０    内部鋼管
２１    第１のスパイラルダクト          ２２    第２のスパイラルダクト
２４    リブ                ２５    連結管            ２６    第１の開口部
２７    第２の開口部        ３０    コンクリート      ４０    梁部材
５０    水平補剛鋼材        ５１    挿通孔            ５２    空気孔
６０    内部鋼管の最下端部の位置固定用鉄筋
７０    内部鋼管の中間部の位置固定用鉄筋
８０    内部鋼管の最上端部の位置固定用鉄筋
６１，７１    水平鉄筋      ８１斜め鉄筋
【図１】
0006545058.tif 000002
【図２】
0006545058.tif 000003
【図３】
0006545058.tif 000004
【図４】
0006545058.tif 000005
【図５】
0006545058.tif 000006
【図６】
0006545058.tif 000007
【図７】
0006545058.tif 000008