(57)【要約】      （修正有）【課題】地震などで柱に曲げ変形が生じた際に、エネルギー吸収部材に引っ張り力が導入され、制震効果を良好に発揮させるため、コンクリート充填鋼管柱において、上位の柱の鋼管の下端部と下位の柱の鋼管の上端部をエネルギー吸収部材で連結した柱継手構造を提供する。【解決手段】鋼管コンクリート柱の上位の柱２の鋼管３下端面３ａと下位の柱４の鋼管５上端面５ａとが面接触されており、上下の鋼管３、５はエネルギー吸収部材６により連結されている。上下の鋼管３、５の内部にコンクリート７が連続状態に充填されている。【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の柱継手構造であって、
上位の柱の鋼管下端面と下位の柱の鋼管上端面とが面接触されており、上下の鋼管はエネルギー吸収部材により連結されていること、
前記上下の鋼管の内部にコンクリートが連続状態に充填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柱継手構造。
【請求項２】
コンクリート充填鋼管柱の柱継手構造であって、
上位の柱の鋼管下端面、又は下位の柱の鋼管上端面に孔あきプレートが接合され、同孔あきプレートを介して上位の柱の鋼管下端面と下位の柱の鋼管上端面とが面接触されており、上下の鋼管はエネルギー吸収部材により連結されていること、
前記上下の鋼管の内部にコンクリートが連続状態に充填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柱継手構造。
【請求項３】
孔あきプレートにおける非接合側の面に絶縁材が形成されており、同孔あきプレートは非接合側のコンクリートと絶縁されていることを特徴とする、請求項２に記載したコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造。
【請求項４】
コンクリート充填鋼管柱の柱継手構造であって、
上位の柱の鋼管下端面、及び下位の柱の鋼管上端面に孔あきプレートが接合され、前記双方の孔あきプレートを介して上位の柱の鋼管下端面と下位の柱の鋼管上端面とが面接触されており、上下の鋼管はエネルギー吸収部材により連結されていること、
前記上下の鋼管の内部にコンクリートが連続状態に充填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柱継手構造。
【請求項５】
鋼管と孔あきプレートは部分溶け込み溶接により接合されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一に記載したコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造。
【請求項６】
柱のコンクリートは、一部分にひび割れが生じて離間し、同コンクリートが負担していた軸力が非離間部分に集中しても十分に負担できる強度に設定されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載したコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造。
【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柱の柱継手構造の技術分野に属し、更に云うと、上位の柱の下端部と下位の柱の上端部をエネルギー吸収部材で連結した柱継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
上位の柱の下端部と下位の柱の上端部を、低降伏点鋼などから成るエネルギー吸収部材により連結することで、制震効果を発揮する構成とされた柱継手構造は既に公知である（特許文献１、２を参照）。しかし、エネルギー吸収部材を用いて制震効果を発揮する構成とされた柱継手構造は、連結できる柱の構造が限定されていた。
【０００３】
つまり、柱が鉄骨柱から成る場合は、柱が上下方向に離間する部分を形成し易く（即ち、単に接合しなければ良い。）、この離間部分を挟んで上下の柱をエネルギー吸収部材で連結し、地震などで柱に曲げ変形が生じた際に、上下の柱を離間させ、エネルギー吸収部材に引っ張り力を導入し制震効果を発揮させる構成とされた柱継手構造を実現できる。
【０００４】
ところが、柱がコンクリート充填鋼管柱から成る場合は、上下の柱の鋼管内部に連続するようにコンクリートが充填されているので、柱をどの部分で、如何にして離間させるかが問題となり、未だに上下の柱をエネルギー吸収部材で連結した柱継手構造は見聞することができない。
【特許文献１】特開２００３−２７８４０１号公報
【特許文献２】特開２００５−９７９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上位の柱の鋼管下端面と下位の柱の鋼管上端面とを面接触させ、前記上下の鋼管はエネルギー吸収部材により連結した構成とし、地震などで柱に曲げ変形が生じた際に、上下の鋼管が面接触する高さ位置で、内部のコンクリートがひび割れて離間し、その結果、上位の柱と下位の柱は上下の鋼管が面接触する高さ位置で離間し、エネルギー吸収部材に引っ張り力が導入され制震効果を良好に発揮する、コンクリート充填鋼管柱の柱継手構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記背景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の柱継手構造は、
コンクリート充填鋼管柱の柱継手構造であって、
上位の柱の鋼管下端面と下位の柱の鋼管上端面とが面接触されており、上下の鋼管はエネルギー吸収部材により連結されていること、
前記上下の鋼管の内部にコンクリートが連続状態に充填されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した発明に係るコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造は、
コンクリート充填鋼管柱の柱継手構造であって、
上位の柱の鋼管下端面、又は下位の柱の鋼管上端面に孔あきプレートが接合され、同孔あきプレートを介して上位の柱の鋼管下端面と下位の柱の鋼管上端面とが面接触されており、上下の鋼管はエネルギー吸収部材により連結されていること、
前記上下の鋼管の内部にコンクリートが連続状態に充填されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載したコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造において、
孔あきプレートにおける非接合側の面に絶縁材が形成されており、同孔あきプレートは非接合側のコンクリートと絶縁されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載した発明に係るコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造は、
コンクリート充填鋼管柱の柱継手構造であって、
上位の柱の鋼管下端面、及び下位の柱の鋼管上端面に孔あきプレートが接合され、前記双方の孔あきプレートを介して上位の柱の鋼管下端面と下位の柱の鋼管上端面とが面接触されており、上下の鋼管はエネルギー吸収部材により連結されていること、
前記上下の鋼管の内部にコンクリートが連続状態に充填されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一に記載したコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造において、
鋼管と孔あきプレートは部分溶け込み溶接により接合されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載したコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造において、
柱のコンクリートは、一部分にひび割れが生じて離間し、同コンクリートが負担していた軸力が非離間部分に集中しても十分に負担できる強度に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造は、上位の柱の鋼管下端面と下位の柱の鋼管上端面とを接合することなく、面接触させ、すなわち、上下の鋼管が面接触する高さ位置で曲げ変形に対して剛性が意図的に落とされ、当該上下の鋼管が面接触する高さ位置を挟んで、同上下の鋼管がエネルギー吸収部材により連結された構成とされている。地震などで柱に曲げ変形が生じると、当該曲げ変形は剛性の低い上下の鋼管が面接触する高さ位置に集中し、内部のコンクリートはひび割れを生じる。その結果、上位の柱と下位の柱は上下の鋼管が面接触する高さ位置で離間し、エネルギー吸収部材に引っ張り力が導入され制震効果を良好に発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上位の柱の鋼管下端面と下位の柱の鋼管上端面とが面接触されており、この上下の鋼管はエネルギー吸収部材により連結されている。前記上下の鋼管の内部にコンクリートが連続状態に充填されている。
【実施例１】
【００１４】
請求項１及び請求項６に係るコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造の実施例を、図面に基づいて説明する。このコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造（以下、柱継手構造と省略する場合がある。）１は、構造物のコンクリート充填鋼管柱又は鉄筋が内蔵されたコンクリート充填鋼管柱又は鉄骨と鉄筋が内蔵されたコンクリート充填鋼管柱を上下方向に連結する際に好適に実施される。
【００１５】
本実施例の柱継手構造１は、上位のコンクリート充填鋼管柱２の鋼管３の下端面３ａと、下位のコンクリート充填鋼管柱４の鋼管５の上端面５ａとが、軸力を伝達することができるように面接触されており、前記上下の鋼管３と５は４枚のエネルギー吸収部材６…により連結されている（図１及び図２を参照）。
【００１６】
柱２（４）は、通例のコンクリート充填鋼管柱と略同様に、角形の鋼管３（５）の内部にコンクリート７が充填された構成であるが、前記鋼管３の下端面３ａ及び鋼管５の上端面５ａは、鋼管５の上方に高い鉛直精度で鋼管３を配置できるように、高精度に加工されている。鋼管５の上方に鋼管３が配置されており、同鋼管３の下端面３ａを鋼管５の上端面５ａに面接触させることで、前記鋼管３の鉛直精度が確保されている。この鋼管３と５の内部にコンクリート７が連続するように充填されている。つまり、コンクリート７によって一体化された柱２と４は、柱２から柱４へ軸力を良好に伝達できる剛性を有するが、地震などによる曲げ変形に対しては鋼管３と５が面接触する高さ位置Ｐ１で剛性が意図的に落とされた構成とされている。
【００１７】
エネルギー吸収部材６は、通例のエネルギー吸収部材と略同様に、低降伏点鋼（但し、エネルギーを吸収できる部材であれば良く、普通鋼、極低降伏点鋼でも良い。）の板状部材から成り、詳細は後述するが地震などで柱２と４に曲げ変形が生じて、柱２の下端部と柱４の上端部が離間し、エネルギー吸収部材６に引っ張り力が導入された際に、予め設定されたエネルギー吸収能力を発揮する大きさに形成されている。そして、４枚のエネルギー吸収部材６…は、柱２（４）の各側面に一枚ずつ配置され、上下端部が鋼管３（５）の側面に溶接接合されている。
【００１８】
上記構成の柱継手構造１は、上位の柱２の鋼管３の下端面３ａと下位の柱４の鋼管５の上端面５ａとを接合することなく、面接触させ、すなわち、鋼管３と５が面接触する高さ位置Ｐ１で曲げ変形に対して剛性が意図的に落とされ、当該鋼管３と５が面接触する高さ位置Ｐ１を挟んで、同鋼管３と５がエネルギー吸収部材６により連結された構成とされている。地震などで柱２と４に曲げ変形が生じると、当該曲げ変形は剛性の低い鋼管３と５が面接触する高さ位置Ｐ１に集中し、内部のコンクリート７はひび割れを生じる（図３を参照）。その結果、上位の柱２と下位の柱４は鋼管３と５が面接触する高さ位置Ｐ１で離間し、エネルギー吸収部材６に引っ張り力が導入され制震効果を良好に発揮する。一方、構造物の復元力などによって柱２が鉛直状態に戻ると、柱２と４の離間面は塞がり、柱２と４の断面全体で軸力を伝達できる構成に戻る。
【００１９】
ちなみに、実際に柱２と４が離間する際は、図３に示すように、コンクリート７の一部分にひび割れが生じて離間し、コンクリート７が負担していた軸力が非離間部分７ａに集中するが、同コンクリート７は予め前記非離間部分７ａで軸力を十分に負担できる強度を有し、鋼管５に伝達されないように設定されている（請求項６記載の発明）。
【実施例２】
【００２０】
請求項２、３及び請求項５、６に係るコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造の実施例を、図面に基づいて説明する。なお、図４及び図５に示す柱継手構造８は、図１及び図２に示す柱継手構造１と略同様の構成とされているので、相違部分についてのみ説明する。
【００２１】
本実施例の柱継手構造８は、コンクリート７の離間面を滑らかにするべく、下位の柱４の鋼管５の上端面５ａに孔あきプレート９が接合され、同孔あきプレート９を介して上位の柱２の鋼管３の下端面３ａと下位の柱４の鋼管５の上端面５ａとが面接触されており、前記上下の鋼管３と５は４枚のエネルギー吸収部材６…により連結されている（請求項２記載の発明）。
【００２２】
具体的に云うと、下位の柱４の鋼管５の上端部５ｂには、外周側の角部のみ（但し、この限りでない。）に開先加工が施されており、この開先加工部１０に孔あきプレート９との溶接部１１が収容されるように溶接作業が進められ、下位の柱４の鋼管５の上端面５ａに孔あきプレート９の下端面９ａが部分溶け込み溶接により接合されている（図６を参照、請求項５記載の発明）。鋼管５と孔あきプレート９との溶接部１１が開先加工部１０に収容され、鋼管５（柱４）の外周から突出しないので、上下の鋼管３と５をエネルギー吸収部材６で連結した際に溶接部１１が邪魔にならない。ちなみに、鋼管５と孔あきプレート９の溶接接合は、全周溶接でも、部分溶接でも良く、要するに鋼管５から孔あきプレート９がズリ動かないように固定できれば良い。
【００２３】
孔あきプレート９は通例の鋼板から成り、同鋼板にコンクリート７の充填孔又は空気抜け孔となる複数の孔１２…が形成されている。
【００２４】
この孔あきプレート９の上端面９ｂには、コンクリート７と絶縁されるように絶縁材１３（例えば、シリコン材をベースにした通例用いられる絶縁材）が形成（塗布）されており、前記孔あきプレート９の上端面９ｂに鋼管５が配置され、上下の鋼管３と５がエネルギー吸収部材６により連結され、その内部にコンクリート７が連続するように充填されている（請求項３記載の発明）。すなわち、コンクリート７は孔あきプレート９とその上端面９ｂに塗布された絶縁材１３によって、同孔あきプレート９と鋼管３が面接触する高さ位置Ｐ２でほぼ上下に離間されている。よって、柱２と４に曲げ変形が生じた際にコンクリート７がひび割れて離間する部分は、コンクリート７が孔１２内を上下方向に連続する部分だけなので、前記コンクリート７が離間しても、その離間面はほぼ凹凸なく滑らかである。コンクリート７の離間面に凹凸が殆どないので、構造物の復元力などによって柱２が鉛直状態に戻る際に、引っかかることなく良好に戻る。
【００２５】
本実施例の柱継手構造８も、コンクリート７の一部分にひび割れが生じて離間し、コンクリート７が負担していた軸力が非離間部分に集中するが、同コンクリート７は予め前記非離間部分で軸力を十分に負担できる強度を有し、鋼管５に伝達されないように設定されると好都合である（請求項６記載の発明）。
【実施例３】
【００２６】
請求項４〜６に係るコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造の実施例を、図面に基づいて説明する。なお、図７及び図８に示す柱継手構造１４も、図１及び図２に示す柱継手構造１などと略同様の構成とされているので、相違部分についてのみ説明する。
【００２７】
本実施例の柱継手構造１４もコンクリート７の離間面を滑らかにするべく、上位の柱２の鋼管３の下端面３ａ、及び下位の柱４の鋼管５の上端面５ａにそれぞれ孔あきプレート１５、１６が接合され、前記双方の孔あきプレート１５と１６を介して上位の柱２の鋼管３の下端面３ａと下位の柱４の鋼管５の上端面５ａとが面接触されており、前記上下の鋼管３と５は４枚のエネルギー吸収部材６…により連結されている（請求項４記載の発明）。
【００２８】
具体的に云うと、上位の柱２の鋼管３の下端部には、外周側の角部のみ（但し、この限りでない。）に開先加工が施されており、この開先加工部に孔あきプレート１５との溶接部が収容されるように溶接作業が進められ、上位の柱２の鋼管３の下端面３ａに孔あきプレート１５の上端面が部分溶け込み溶接により接合されている（図示は省略、請求項５記載の発明）。同様に、下位の柱４の鋼管５の上端部にも、外周側の角部のみに開先加工が施されており、この開先加工部に孔あきプレート１６との溶接部が収容されるように溶接作業が進められ、下位の柱４の鋼管５の上端面５ａに孔あきプレート１６の下端面が部分溶け込み溶接により接合されている（図示は省略、請求項５記載の発明）。
【００２９】
孔あきプレート１５（１６）は、柱２（４）の鋼管３（５）に溶接接合した際に溶接変形が殆ど生じない厚さを有する鋼板から成り、同鋼板にコンクリート７の充填孔又は空気抜け孔となる複数の孔１７…が形成されている。ちなみに、孔あきプレート１５、１６の孔１７の配置は、同孔あきプレート１５と１６を面接触させた際に上下に連通するように配置されている。
【００３０】
鋼管５の上方に鋼管３が配置され、同鋼管３の孔あきプレート１５の下端面と、鋼管５の孔あきプレート１６の上端面とを面接触させた状態で、上下の鋼管３と５がエネルギー吸収部材６により連結され、その内部にコンクリート７が連続するように充填されている。すなわち、コンクリート７は孔あきプレート１５と１６によって、同孔あきプレート１５と１６が面接触する高さ位置Ｐ３でほぼ離間されている。よって、柱２と４に曲げ変形が生じた際にコンクリート７がひび割れて離間する部分は、コンクリート７が孔１７内を上下方向に連続する部分だけなので、前記コンクリート７が離間しても、その離間面はほぼ凹凸なく滑らかである。コンクリート７の離間面に凹凸が殆どないので、構造物の復元力などによって柱２が鉛直状態に戻る際に、引っかかることなく良好に戻る。
【００３１】
本実施例の柱継手構造１４も、コンクリート７の一部分にひび割れが生じて離間し、コンクリート７が負担していた軸力が非離間部分に集中するが、同コンクリート７は予め前記非離間部分で軸力を十分に負担できる強度を有し、鋼管５に伝達されないように設定されると好都合である（請求項６記載の発明）。
【００３２】
なお、上記孔あきプレート１５（１６）は、柱２（４）の鋼管３（５）に溶接接合した際に溶接変形が殆ど生じない厚さを有するが、コンクリート７を充填する前に、突き合わせた孔あきプレート１５と１６が面接触する厚さであれば良い。また、予め工場で鋼管３（５）と孔あきプレート１５（１６）を溶接接合し、当該孔あきプレート１５と１６を突き合わせて、上下の鋼管３と５をエネルギー吸収部材６で連結する場合は、前記の連結された鋼管３と５を現場で立設したときに、突き合わせた孔あきプレート１５と１６に導入される軸力を初期軸力として、工場で孔あきプレート１５と１６を突き合わせた際に導入し、その際に孔あきプレート１５と１６が面接触する厚さで良い。
【００３３】
ちなみに、上位の柱２の鋼管３が大きな軸力を負担できるように、同鋼管３の下端部３ｂの全域に開先加工が施されている場合は、鋼管３の下端部３ｂの内周面に設けられた裏当板１８を用いて、前記鋼管３が孔あきプレート１５に溶接接合される（図９を参照）。
【実施例４】
【００３４】
図１及び図２に示す柱継手構造１などはコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造として構成されているが、鉄筋や鉄骨が内蔵されたコンクリート充填鋼管柱の場合は、柱２と４の離間面近傍で上下に鉄筋や鉄骨が分断された構成となる。
【実施例５】
【００３５】
図１及び図２に示す柱継手構造１などは梁１９の直上位置に形成されているが、この限りでない。階層の任意の高さ位置で実施することができる。
【実施例６】
【００３６】
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く、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】
【００３７】
【図１】実施例１のコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造の実施例を示した立面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】上位の柱と下位の柱が離間した状態を示した立面図である。
【図４】実施例２のコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造の実施例を示した立面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６】下位の柱の鋼管と孔あきプレートの接合部近傍を拡大して示した断面図である。
【図７】実施例３のコンクリート充填鋼管柱の柱継手構造の実施例を示した立面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図９】上位の柱の鋼管の下端部全域に開先加工が施されている場合に、同鋼管の下端部の内周面に設けられた裏当板を用いて、前記鋼管を孔あきプレートに溶接接合する形態を示した立面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      コンクリート充填鋼管柱の柱継手構造
２      上位のコンクリート充填鋼管柱
３      鋼管
３ａ    鋼管の下端面
４      下位のコンクリート充填鋼管柱
５      鋼管
５ａ    鋼管の上端面
６      エネルギー吸収部材
７      コンクリート
８      コンクリート充填鋼管柱の柱継手構造
９      孔あきプレート
１３    絶縁材
１４    コンクリート充填鋼管柱の柱継手構造
１５、１６    孔あきプレート
【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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