(57)【要約】【課題】コンクリート充填鋼管柱内の梁仕口部近傍の部分又は部位の曲げ耐力を高めて、地震等の水平力が作用した場合に梁仕口部近傍の亀裂や部分破壊等の発生を抑止する柱梁架構を提供する。【解決手段】コンクリート充填鋼管柱２内の梁仕口部近傍Ａの部分又は部位に、高強度コンクリートによる中空形状のプレキャストコンクリートピース４が設置され、梁仕口部近傍Ａの曲げ耐力が高められている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート充填鋼管柱内の梁仕口部近傍の部分又は部位に、高強度コンクリートによる中空形状のプレキャストコンクリートピースが設置され、前記梁仕口部近傍の曲げ耐力が高められていることを特徴とする、コンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構。
【請求項２】
中空形状のプレキャストコンクリートピースの中空部のコンクリート入口部又は出口部には、充填コンクリートの流動性を高めるテーパー部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載したコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構。
【請求項３】
中空形状のプレキャストコンクリートピースの中空部の周囲の筒壁部に、上下方向に貫通する空気抜き孔が形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載したコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構。
【請求項４】
中空形状のプレキャストコンクリートピースは、同プレキャストコンクリートピースの外径と同程度の長さに形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載したコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構。
【請求項５】
コンクリート充填鋼管柱内の梁仕口部近傍の部分又は部位に、鉄筋又は鋼管等の補強鋼材が設置され、前記梁仕口部近傍の曲げ耐力が高められていることを特徴とする、コンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コンクリート充填鋼管を柱に用いた柱梁架構の技術分野に属し、更に云えば、コンクリート充填鋼管柱内の梁仕口部近傍の部分又は部位の曲げ耐力を高めて、地震等の水平力が作用した場合に梁仕口部近傍の亀裂や部分破壊等の発生を抑止する柱梁架構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、優れた耐震性能と剛性を有するという利点から、柱梁架構にコンクリートを充填した鋼管柱が多く採用されている。コンクリート充填鋼管柱と梁は、通常、ダイアフラムを用いて溶接接合されている。しかし、コンクリート充填鋼管柱と梁の溶接接合箇所は、地震等の水平力が最も強く作用する所謂危険断面位置であり、溶接熱の影響を受けたコンクリート充填鋼管柱は、梁仕口部近傍が亀裂したり部分破壊等するといった問題が起こる。
コンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構の公知技術として、例えば下記特許文献１には、鋼管柱内の要所要所に仕切りを設け、梁の接合部分など構造的に大きな力が加わる重要な部分にのみコンクリートを充填し、その他の部分は中空のままとした構成の技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、複数のコンクリート充填鋼管を溶接接合により連結して成るコンクリート充填鋼管柱であって、同鋼管内の中心軸部位及び溶接接合箇所に高流動性コンクリートを充填することで、密実性を高めたコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構が開示されている。しかし、この特許文献２に開示された柱梁架構は、地震等の水平力が作用した場合にコンクリート充填鋼管柱の梁仕口部近傍の亀裂や部分破壊等を抑止することを目的とした構成ではない。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−５１９９９号公報
【特許文献２】特開平５−５９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構は、柱と梁との溶接接合箇所である危険断面位置の曲げ耐力を重点的に高めた構成ではなく、本来コンクリート充填鋼管柱が有する性能を必要箇所にのみ高めただけの構成であり、コンクリートの使用を節約して経済的に安価な構造を目的としており、本発明の技術的思想とは異なる。
【０００６】
本発明の目的は、梁と溶接接合されるコンクリート充填鋼管柱内の梁仕口部近傍の部分又は部位の曲げ耐力を高めて、溶接熱の影響を受けた梁仕口部近傍が地震等の水平力の作用によって亀裂や部分破壊等の損傷を受けることを抑止できるコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構は、
コンクリート充填鋼管柱２内の梁仕口部近傍Ａの部分又は部位に、高強度コンクリートによる中空形状のプレキャストコンクリートピース４が設置され、前記梁仕口部近傍Ａの曲げ耐力が高められていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載したコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構において、
中空形状のプレキャストコンクリートピース４の中空部のコンクリート入口部又は出口部には、充填コンクリートの流動性を高めるテーパー部５が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載したコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構において、
中空形状のプレキャストコンクリートピース４の中空部の周囲の筒壁部に、上下方向に貫通する空気抜き孔６が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載したコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構において、
中空形状のプレキャストコンクリートピース４は、同プレキャストコンクリートピース４の外径と同程度の長さに形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明に係るコンクリート充填鋼管柱を用いた柱梁架構は、
コンクリート充填鋼管柱２内の梁仕口部近傍Ａの部分又は部位に、鉄筋又は鋼管等の補強鋼材９が設置され、前記梁仕口部近傍Ａの曲げ耐力が高められていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のコンクリート充填鋼管柱２を用いた柱梁架構１によれば、コンクリート充填鋼管柱２内の梁仕口部近傍Ａの部分又は部位に、高強度コンクリートからなる中空形状のプレキャストコンクリートピース４、４、又は鉄筋や鋼管等の補強鋼材９を設置して補強した構成なので、コンクリート充填鋼管柱２の梁仕口部近傍Ａの曲げ耐力が高まり、溶接熱の影響を受けた前記梁仕口部近傍Ａが地震等の水平力によって亀裂や部分破壊等の損傷を受けることを抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
コンクリート充填鋼管柱２の梁仕口部近傍Ａの部分又は部位に、高強度コンクリートによる中空形状のプレキャストコンクリートピース４、４が設置され、前記梁仕口部近傍Ａの曲げ耐力が高められている。
【実施例１】
【００１４】
以下に、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱２を用いた柱梁架構１を図示した実施例に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、断面形状が円形状であるコンクリート充填鋼管柱２内の梁仕口部近傍Ａの部分又は部位に、同コンクリート充填鋼管２０とほぼ同径であり、高強度コンクリートによる円筒形状のプレキャストコンクリートピース４が設置された柱梁架構１の実施形態を示している。因みに、図１中の符号８は梁の応力を伝達するためのダイアフラムを示し、梁３はダイアフラム８を介してコンクリート充填鋼管柱２と溶接接合されている。また、高強度コンクリートとは、通常のコンクリートの圧縮強度が２７〜３６Ｎ／ｍｍ２程度であるのに対して、それ以上のものをいう。なお、図示例のプレキャストコンクリートピース４は、断面形状が円形状であるコンクリート充填鋼管柱２に合わせた円筒形状であるが、コンクリート充填鋼管柱２の断面形状が角形状の場合には、同コンクリート充填鋼管の断面形状に合わせて角筒形状のプレキャストコンクリートピースが設置される。
【００１６】
図２（Ａ）は、前記プレキャストコンクリートピース４の斜視図を示している。また図２（Ｂ）は、同プレキャストコンクリートピース４の平面図を示している。このプレキャストコンクリートピース４は、流し込み成形や遠心成形によって製造される。プレキャストコンクリートピース４の中空部のコンクリート入口部又は出口部には、鋼管２０の中へ充填するコンクリート２１の流動性を高めるテーパー部５が形成されている（請求項２記載の発明）。また、同様の効果を得る目的として、前記中空部の周囲の筒壁部に上下方向に貫通する空気抜き孔６（図示した実施例では４箇所）が、前記ダイアフラム８に形成された空気抜き孔と一致する配置で形成されている（請求項３記載の発明）。但し、前記空気抜き孔６を設けていれば、必ずしもプレキャストコンクリートピース４の中空部にテーパー部５を形成する必要はない。なお、図示は省略したが、前記プレキャストコンクリートピース４の内部に鉄筋又は鋼管等の補強鋼材を設置し、より曲げ耐力を高めた構成として実施することもできる。
【００１７】
前記プレキャストコンクリートピース４は、同プレキャストコンクリートピース４の外径と同程度の長さに形成されている。これは、コンクリート充填鋼管柱２の軸方向存在曲げモーメント分布を考慮した寸法であり、強度を考慮した上で適切な長さに設計される（請求項４記載の発明）。
【００１８】
次に、前記構成から成るプレキャスコンクリートピース４をコンクリート充填鋼管柱２の梁仕口部近傍Ａの部分又は部位に設置する施工手順を図３（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明する。
前記プレキャストコンクリートピース４は、通常は鉄骨製作工場にて予め充填用の鋼管２０内に挿入される。その施工手順は、先ず、下端部にダイアフラム８を介して梁３を溶接接合した鋼管２０の上部開口から縦列に並べた２個のプレキャストコンクリートピース４、４を鋼管２０内へ挿入する（図３（Ａ）を参照）。プレキャストコンクリートピース４の外径は鋼管２０の内径とほぼ同径とするが、鋼管２内へスムーズに挿入できるように嵌め合い公差を考慮した寸法とする。そして、プレキャストコンクリートピース４と鋼管２０に形成された共通の孔へ平行ピン又はテーパ１／５０ピン等の固定ピン７を挿入して打ち込み（図１を参照）、鋼管２０内に下方のプレキャストコンクリートピース４を固定する。但し、前記固定ピン７でプレキャストコンクリートピース４を鋼管２０内へ固定する手段に限らず、例えば接着剤を用いて固定してもよい。次に、鋼管２０の上端部にダイアフラム８を取付け、同ダイアフラム８へ梁３を溶接接合（図３（Ｂ）を参照）した後、上方のプレキャストコンクリートピース４を鋼管２０の梁仕口部近傍Ａの部分又は部位まで吊り上げて、同吊り上げたプレキャストピース４を固定ピン７で鋼管２０に固定する（図３（Ｃ）を参照）。最後に、プレキャストコンクリートピース４の中空部を通じて鋼管２０内へコンクリート２１を充填してコンクリート充填鋼管柱２を完成する。
【００１９】
但し、プレキャストコンクリートピース４がダイアフラム８の溶接位置の上部にある場合には、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、通常の鉄骨建て方が終わり、次節の鉄骨建て方が始まる以前に鋼管２０の内部へプレキャストコンクリートピース４を挿入し（図４（Ａ）を参照）、同プレキャストコンクリートピース４を上記図３に基づいて説明した内容の要領で鋼管２０内へ固定（図４（Ｂ）を参照）して実施することもできる。
【００２０】
従って、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱２を用いた柱梁架構１によれば、コンクリート充填鋼管柱２の梁仕口部近傍Ａの部分又は部位をプレキャストコンクリートピース４で補強して曲げ耐力を高めたので、溶接熱の影響を受けた前記梁仕口部近傍Ａが地震等の水平力によって亀裂や部分破壊等の損傷を抑止することができる。
【００２１】
また、一般に、せん断スパン比が３を超えるコンクリート充填鋼管柱２は、座屈長させい比に関わらず、部材ランクがＦＡに制限される中柱扱いとなりコストが掛かる。しかし、本発明による柱梁接合構造１では、コンクリート充填鋼管柱２に設けたプレキャストコンクリートピース４により、座屈長さを小さくすることができるので、従来では中柱として設計するものが短柱として設計することも可能であり、部材ランクをＦＢやＦＣとすることができ、コストを削減することができる。
【実施例２】
【００２２】
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、コンクリート充填鋼管柱２内の梁仕口部近傍Ａの部分又は部位に、補強鋼材として鉄筋９を設置して補強し、コンクリート充填鋼管柱２の梁仕口部近傍Ａの曲げ耐力を高めた柱梁架構１の実施例を示している。即ち、本実施例の柱梁架構１も上記実施例１で説明した効果（段落番号［００２０］と［００２１］に記載）と同様、溶接熱の影響を受けた前記梁仕口部近傍Ａが地震等の水平力の作用によって亀裂や部分破壊等の損傷を受けることを抑止することができる。なお、前記補強鋼材９は鉄筋に限らず、例えば鋼管等を用いてもよく、上記内容と同様の効果を奏することができる。
【００２３】
以上に本発明の実施例を説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１の柱梁架構を示した立断面図である。
【図２】（Ａ）はプレキャストコンクリートピースの斜視図であり、（Ｂ）はプレキャストコンクリートピースの平面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はプレキャストコンクリートピースを鋼管内へ設置する施工手順を示した説明図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はプレキャストコンクリートピースを鋼管内へ設置する異なる施工手順を示した説明図である。
【図５】（Ａ）は実施例２の柱梁架構を示した拡大立断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のI-I線矢視断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    柱梁架構
２    コンクリート充填鋼管柱
３    梁
４    プレキャストコンクリートピース
５    テーパー部
６    空気抜き孔
９    補強鋼材
Ａ    梁仕口部近傍
【図１】
2007154536.tif 000003
【図２】
2007154536.tif 000004
【図３】
2007154536.tif 000005
【図４】
2007154536.tif 000006
【図５】
2007154536.tif 000007