社会基盤を支える建材新技術
New Construction Materials for Social Infrastructures
島岡
沢村
岡本

久壽
一巳
隆

建材センター

建材技術開発部

住宅建材チーム

マネージャー

基盤技術研究所

都市工学研究部

部長

部長

工博

Hisatoshi Shimaoka
Kazumi Sawamura
Takashi Okamoto

当社は，建材分野においてその時々の社会ニーズに応え，建材技術のパイオニアとして先進的技術を駆使しながら時代をリードする画期的製品を送り出してきた。本稿では，それら代表的製品について概観するとともに，社会資本整備における建材分野をとりまく動向とニーズ，そして，それに対応する主要な技術・製品への取り組みについて報告する。

NKK has been a leading company in developing and introducing brand-new construction materials and products with a leading technology as a frontier manufacturer. This paper describes a trend and demand for materials of construction fields for establishing social infrastructure. Also as outline of NKK’s products and maintechnologies for construction developed by NKK are introduced in this paper.

杭においては環境問題への解決を他社に先駆けて実現し

1.

はじめに

てきた。

建材の製品開発は，昭和 30 年代前半の水江製鉄所冷延

本稿では，基礎杭における代表的な開発製品である，NF工場の生産開始に伴う冷延鋼板の用途開発を嚆矢としていパイル，NKTB 杭，HYSC 杭，NKK ネジール，つばさ杭る。この時期，ガードレール・デッキプレート・コルゲーを紹介するとともに，つばさ杭の大径化の開発状況を報告

トパイプなど数々の軽量建材を世に出し，昭和 40 年代前する。

半，日本鋼管ライトスチール㈱へと引き継がれた。これと相前後して，鋼管杭・鋼矢板・H 形鋼などの重量建材の開3.

土木用建材の代表的な開発製品

発にも着手し，今日の建材主力製品の原形が誕生した。こ3.1

NF パイル(軟弱地盤用鋼管杭)1)

れら軽量建材を含む建材製品の多くは，当社が世に先駆け

1970 年代には特に臨海埋立地において軟弱な地盤を貫て開発しており，当社が建材のパイオニアと呼ばれる所以

いて支持層に達する長尺鋼管杭が広く採用された。このよとなっている。

うな軟弱地盤に施工された杭には地盤沈下に伴いネガティ

以来，先達の意志を受け継ぎ，社会ニーズに呼応した建ブフリクションが作用し，杭の沈下や杭材の圧壊・座屈を材新製品を開発してきており，以下に土木・建築建材おの起こし，不同沈下を生じ上部構造に有害な影響を及ぼす。

おのの製品開発への取り組みついて，その概要を述べる。

この杭に働くネガティブフリクションを低減し，かつ施工性の向上を目的に開発された杭が NF パイルである。

2.

NF パイルは Fig.1 に示すように杭外周にポリエチレン

土木建材製品開発への取り組み

国土の発展を支える社会基盤の整備に関連して，とりわの保護層，特殊なアスファルトによるすべり層の二層塗覆け基礎杭を中心に時代の要請に応える土木建材製品を生みを行うことにより，すべり層によるネガティブフリクショ

出してきた。それぞれの土木建材製品の開発の背景には公ンの低減と保護層による施工性の改善を図ったものである。

共事業，民間投資動向および世の中の技術動向の変化に対模型杭の載荷試験，粘弾性物質のクリープ試験，プラスチ

応した課題があり，製品化には常に新しい試みが伴っていックの耐衝撃性試験・耐候性試験などの室内試験にはじまる。NF パイルにおいては軟弱地盤における沈下対策としり，打ち込み施工試験，引き抜き載荷試験，長期観測実験ての二重塗覆層によるネガティブフリクション低減というなどの現場試験を経て実用化・製品化に至った。扇島の建機能付与，NKTB 杭においては新たに開発した内面リブ付設工事を初めとする多くの臨海埋立地での工事において採鋼管と場所打ちコンクリート杭との一体化による耐震性

用されている。

向上，HYSC 杭においては地盤改良と外面リブ付鋼管と3.2

NKTB 杭(場所打ち鋼管コンクリート杭)2)の複合化による高支持力化，NKK ネジールでは現場溶接

1978 年の宮城県沖地震では建築物の基礎杭が破損するの代替として人力で接合できるねじ継手の導入，つばさという被害が発生し建築物基礎の耐震性に関心が集り，軟–69–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

社会基盤を支える建材新技術

3.3

HYSC 杭(鋼管ソイルセメント杭)3)

橋梁をはじめとする土木構造物の基礎には打撃工法によNF パイル

る鋼管杭が広く使用されてきた。打撃工法は打撃エネルギ

保護層
すべり層
軟
弱
層

ーと貫入量より支持力管理が可能であり施工上の人為差が鋼管

少なく，また打撃工法によると杭 1 本当たりの支持力が大きく施工速度も早く経済性にも優れている。しかしながら騒音・振動の建設公害に対する規制から市街地での施工が難しい。このため都市域では打撃工法は使用されず，場所
打ち杭工法・埋め込み杭工法が採用されている。この内，埋め込み杭工法による鋼管杭は杭体の耐力に見合う地盤支支持層持力が期待できず不経済となっていた。この状況に対応し
Fig.1て鋼管の耐力を有効に利用した低騒音・低振動施工の新た

NF-Pileな工法として HYSC 杭を開発した。
弱地盤上の建築物の基礎に広く使われている場所打ちコン

HYSC 杭は，Fig.2 に示すように軟弱な中間地盤を現位

クリート杭においては，強い地震動に対する杭体の耐力が置で円柱状に改良しソイルセメント柱とし，その中にスパ懸念されていた。この課題を解決すべく開発された杭が，イラル状のリブを設けた外面リブ付鋼管・内外面リブ付鋼

NKTB 杭である。NKTB 杭は杭頭部などの大きな曲げモー管（Photo 2）を建て込んで造るソイルセメント柱と鋼管のメントやせん断力の作用する部分にリブ付鋼管を巻いた場

合成杭である。低騒音・低振動工法であるばかりでなく周所打ち鋼管コンクリート杭である。鋼管内面にスパイラル

辺地盤や先端地盤をゆるめることがなく，かつリブとソイ状のリブを有する内面リブ付鋼管を新たに開発し，地盤中

ルセメントの良好な付着性能によりソイルセメント柱径をに孔を掘削し中にコンクリートを流し込み造成する場所打有効径とした優れた支持力性能を期待できる。またその排ちコンクリート杭工法において鋼管とコンクリートの一体

出土量は同等支持力を有する場所打ちコンクリート杭の性の確保を図った。さらに鋼管と鉄筋籠を一緒に掘削孔に

1/6〜1/8 程度で環境問題対策にも有効な工法である。

建て込む同時建て込み工法（Photo 1）や杭頭接合部工法な

HYSC 杭工法は，（財）国土開発技術研究センターの技

ど工法の改良に努めている。1995 年に発生した兵庫県南部

術審査証明を取得しており，2002 年 4 月に改訂された道地震において NKTB 杭による基礎を有する建物には被害

路橋示方書に鋼管ソイルセメント杭として新たに記述され，がなくその耐震性が実証された。また NKTB 杭は，杭体の今後，橋梁基礎杭を中心に広く適用することが期待されてじん性が大きく耐震性に優れているばかりでなく，場所打いる。

ちコンクリート杭に比べて杭径を細くでき，残土・産業廃棄物の発生量を大きく低減できることから近年では環境にも優しい工法として評価されている。土木分野においても2000 年には（財）土木研究センターの技術審査証明を取得
し，液状化や側方流動地盤に対する適用が期待されている。

Fig.2

Photo 1
NKK 技報 No.179 (2002.11)

NKTB-Pile

Construction method of HYSC-Pile

Photo 2–70–

Steel pipe with ribs

社会基盤を支える建材新技術

3.4

NKK ネジール(ねじ継手式地すべり抑止鋼管杭)

4)

3.5

つばさ杭(先端翼付き回転貫入鋼管杭)

我が国は，急峻な地形，複雑な地質および変化の激しい建築では一般に中低層建築物の基礎には中掘り工法に気候条件などの理由から地すべり災害が多い。地すべりはよる既製コンクリート杭，高層建築物では場所打ち鉄筋

不安定になった土塊が滑動する現象であり，1997 年度の地

コンクリート杭が主に用いられてきた。しかしながら近すべり防止区域における危険個所は，全国で 20883 箇所に年，市街地施工における振動・騒音問題に加えて建設残も達している。これらの地域では，地すべりの発生状況に土処理などに代表される施工時の環境負荷軽減に対する応じ，経年的な観測のほか抑止工あるいは抑制工の対策が社会的要求が高まっている。また，地下水汚染への配慮講じられ，その数は年間数千箇所にも及んでいる。

としてセメントミルクなどの使用を極力少なくしたいとのニーズもある。

地すべり抑止鋼管杭は，すべり面下の不動土塊まで鋼管
杭を挿入・固着するもので，地すべり力に対し直接的に抵

これらの要求に対応して，鋼管の持つ大きなねじり剛性

抗する抑止工の代表的な工法である。近年，建設費の経済を利用して，地盤に無排土で回転貫入可能な杭工法つばさ性を追求することから小口径で厚肉の鋼管杭が多く採用さ杭を開発した 5)。つばさ杭は，Fig.3 に示すように鋼管杭と，れるようになった。施工現場は，山間部で狭隘な環境のた

半円状の鋼製円板を互いに交差させて先端に取り付けた翼

め，短い鋼管杭を現場溶接しながら用いられている。このにより構成される。杭先端部を完全閉塞状態にする翼の存ため現場での接合作業に多大な時間を要することや，施工

在により，木ねじの要領で回転貫入が容易になるとともに管理が難しい風雨時には施工できないなど，多くの問題が大きな先端支持力が得られる。大きな先端支持力によるコ生じており，施工の合理化・省力化に配慮した接合技術のスト低減と，無排土施工による環境対策が加わった理想的開発が強く望まれていた。

な基礎杭である。当社では，第 1 段階として，1999 年 2

NKK ネジールは，Photo 3 に示すような鋼管本体にあら月，杭径φ318.5 mm〜φ508mm（翼径は杭径の 2 倍）のかじめ工場でねじ継手を溶接したものであり，施工状況を範囲で，製品化し販売開始している。その後，第 2 段階とPhoto 4 に示す。鋼管本体には設計上厚肉のものが要求さして，つばさ杭のさらなる耐震性向上を課題とし，水平支れ，鋼管径の小さいものではシームレス鋼管，鋼管径の大持力を大幅に増大する拡頭タイプの開発に取り組んだ。こ

きいものでは，UOE 鋼管やベンディング鋼管が用いられの拡頭タイプは Fig.4 に示すように，従来のつばさ杭の杭ている。ねじ継手には本体鋼管より強度の大きな高張力鋼

頭部に拡大鋼管を使用し，一般部鋼管と円盤継手を介して材を用いテーパー状とすることにより，薄い板厚で杭本体接合するものである。形状・寸法については，施工試験，より大きい耐力を有するよう設計されている。NKK ネジ

現場水平載荷試験および FEM 解析による応力解析などをールは，無溶接継手を鋼管杭の分野に導入した画期的技術

行い，Table 1 の組み合わせを設定している。これらのつであり，施工省力化に大きく寄与するものとして高い評価

ばさ杭の施工方法は Fig.5 に示すように三点支持式杭打ちを得ている。

機に取り付けた汎用の回転用モーターにより鋼管杭頭部より鋼管杭へ回転力を与え回転貫入させ支持層へ根入れするものである。施工状況を Photo 5 に示す。
Pile diameter : d

Semicircularflat plate

Block plate

Excavationbit
Toe wing
Dw=1.5d〜2.5d

Fig.3

Composition of Tsubasa Pile
Enlarged pile
Toe wing

Joint

Dw=1.5d〜2.5d

D
d
Pile

Photo 3

Pile with a screw

Photo 4

Fig.4

Pile jointing–71–

Tsubasa Pile (Enlarged-Pile top Type)NKK 技報 No.179 (2002.11)

社会基盤を支える建材新技術

Table 1

Table 2

Combination of pile and Enlarged-Pile
top diameters

Pipeouter diameter
(mm)

Pipe
outer diameter(mm)

Enlarged-Pile top diameter (mm)

318.5

400,
406.4
○

450,
457.2
○

500,
508.0
○

355.6

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

400, 406.4
450, 457.2

600

700

Relationship of pile and wing diameters
Ratio of thetoe wing
diameterThickness
(mm)

φ600

900〜1500

20〜35

φ700

1050〜1400

20〜45

φ800

1200〜1600

20〜50

1350〜1800

20〜55

1500〜2000

20〜60

φ1100

1650〜2200

20〜65

φ1200

1800〜2400

20〜70

800

1.5
1.75
2.0

φ900

500, 508.0

φ1000
○

Toe wing
Diameter(mm)

従来のつばさ杭とは異なり，地盤への貫入には大きなトルクを必要とするため，Fig.6 に示す全周回転機を用いた胴Tsubasapile

Basemachine

Motor

Guide

体回転方式で施工する。Photo 6 にその施工状況を示す。

Follower

Soft layer
Preparation

Screwing

Crawler
crane

Driving into the
supporting layer

Follower

CasingmachineSupporting layer
WeightFig.5

Construction method of Tsubasa Pile
Tsubasa pile
Soft layer
Screwing

Preparation

Driving into the
supporting layer

Supporting layer

Fig.6

Photo 5Construction method using casing machine

Construction method

つばさ杭の技術評価に関しては，通常タイプ（杭径φ318.5 mm〜φ508mm）は，1998 年 12 月，拡頭タイプについては，2000 年 5 月に建築センター評定を取得している。また，2001 年 5 月には，（財）土木研究センターの技術審査証明を取得し，土木・建築の構造物基礎に広く適Photo 6

Construction method

用可能となっている。
現在，次の段階として高層建築物にも適用でき，場所打Fig.7 は胴体回転方式の施工試験結果の一例を示していち鉄筋コンクリート杭と同程度の価格競争力を持たせるこる。試験杭は杭径φ1200mm，翼径を 2400mm，翼傾斜角とを目標にして，つばさ杭の大径化（以下，大径つばさ杭度を 14.4 ﾟ，支持層への根入れ長を 1d として施工した。

と略記する）に注力している 6)。

施工地盤は G.L.−47〜50m 付近に N 値 50 を超える中間

大径つばさ杭は，従来のつばさ杭と同様の形状をしてい砂層を有し，G.L.−58.6m から支持砂層となっている。

るが，Table 2 に示すように，杭径がφ600mm〜φ1200mm，施工においては，支持層の確認および確実な根入れを行

翼径／杭径＝1.5〜2.0 であり，杭 1 本当たりの極限鉛直支うことが品質管理上，極めて重要であり，回転貫入時には，持力として 10000〜40000kN レベルを期待する杭である。

式(1)に示すトルク T を 1 回転当たりの貫入量 S で除した

また，拡頭タイプについても，従来と同様に拡頭径／杭径

硬さ指標 K (kN･m/cm)を用いて，その変化により支持層到＝1.5 を目安にして，水平支持力の増強を図っている。

達の判断指標としている。

NKK 技報 No.179 (2002.11)–72–

社会基盤を支える建材新技術

Depth
(m)

Soil N-value
profile1020304050

TorqueT (kN･m)Penetration
per a rotation
S (cm)

Index ofhardness
K=T/S

500 1000 1500

20 40 60 80 100

100 200 300

4.

Surface
soil

5

Silty
fine sand

溶接性などの諸性能が要求される。当社はこれまで，構造10Fine sandSilty
15 fine sand

用材料の高強度化の流れに対応しつつ，大地震による被害の分析や実験・解析による検討を行い，経済性と性能の両

20
25

Silt

立を図った鋼材を市場に提供してきた。また，建設業界においては，部材の合理化や施工の簡略化による建設コスト

30
Silty
35 fine sandの削減が大きな課題となっている。当社は，単なる鋼材供

Silt andfine sand

40

Sandy
silt

給にとどまらず，これらの課題を解決するための加工建材

Silty fine sand

45 Fine sand
Sandy silt
Fine sand
50 Sandy silt
Fine sand
55 Histosol
silt
60

Fig.7

建築建材製品開発への取り組み

鉄骨系建築物の構造要素として，鋼材には強度，靭性，や，施工法を含めた工法の提案を行いユーザーに提供してきた。さらに，住宅建材分野においても，鋼材の特長を生かした研究開発を実施してきている。

Fine
sand

ここでは，建築構造用鋼材，加工建材および工法，住宅
建材について代表的な開発製品とその取り組みについて紹Result of construction (Case of d=1200mm)

介する。
K=T/S

……(1)

施工試験の結果，Fig.7 に示すように支持層付近で硬さ指5.

建築構造用鋼材

標 K が，N 値と対応して，明確な変化を示し，支持層へ確

5.1

SA440

建築構造用鋼材の近年の開発製品を Table 3 に示す。こ

実に貫入していることが確認できている。
施工試験に引き続き，杭径φ800mm，φ1200mm の大

れらはいずれも塑性変形能力を重視する最新の耐震設計に

径つばさ杭の実大載荷試験を実施した。深度方向 6 断面に対応させるため開発したものである。この塑性変形能力を

ひずみゲージを貼り付け，各層ごとの周面摩擦力と先端の強く意識させる先駆けとなった鋼材は，いわゆる低降伏比支持力を計測した。載荷試験は，地盤工学会基準 3)に準拠

60 キロ級鋼材である。建築構造用鋼材では，降伏点を材料して実施した。Photo 7 に載荷試験状況を示す。φ800mm

強度に比べて 2 割程度低く抑えることにより，降伏後の塑

では最大杭頭荷重 21500kN，φ1200mm では最大杭頭荷性変形能力を確保しているが，従来の鋼材製造技術では高重 44100kN まで載荷した。これら載荷試験では，杭径が強度で，塑性変形能力の大きい低降伏比鋼は製造できず，相違しても，翼面積および翼径で正規化した荷重〜変位関

建築ではほとんど使用されなかった。それに対し当社では，係が一致し，先端支持力と先端翼閉塞面積は，ほぼ比例関最先端の建築設計技術の分析と最新の製造技術をマッチさ係にあることを確認した。これら結果より，大径化に伴うせ日本で初めて実用化に成功させたものである。

先端支持力に関して，寸法効果の影響は少なく，従来のつTable 3

ばさ杭の支持力公式で評価が可能である結論を得た。
これら結果より，大径つばさ杭についても，拡頭タイプ
を含めて 2002 年 6 月国土交通省の大臣認定を取得し，引Resent development of steel forbuilding structure
鋼種

適用範囲

き続き（財）土木研究センターの技術審査証明の取得を予SN400, 490

厚板，形鋼定している。

STKN400, 490

円形鋼管

HIBUIL325, 355, 385
SA440, NKK-SA440-U

厚板
厚板

BCR295

ロール成形角形鋼管

BCP235, 325

プレス成形角形鋼管

NKBCP440

プレス成形角形鋼管HIBUIL-H325, 355, 440

TMCP 極厚 H 形鋼

NK-LY100, 160, 225

構造用極軟鋼

この鋼材の初採用は Photo 8 に示す興和川崎東口ビルであり，適用に際して Photo 9 に示す実大規模の柱・梁骨組の実験により，地震時の安全性を実証した。その後，この厚板の 60 キロ級鋼（590N/mm2 級鋼）は官・学・民共同
Photo 7の建設省総合開発プロジェクトのテーマとなり，業界共通

Static load test (d=1200mm)–73–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

社会基盤を支える建材新技術規格である SA440 として完成している。当社は低降伏比

500

60 キロ級鋼のパイオニアとして円形鋼管（NT-SA440），

440

F , N/mm2

極厚 H 形鋼（HIBUIL-H440），および冷間成形プレスコ
ラム（NKBCP440）の大臣認定を業界に先駆けて次々と取得し，この分野での柱用鋼材のリーダーたる地位を確立し
ている。

385

400
355
325

300

200

Fig.8

Comparison between HB385
and conventional steel

HIBUIL385 の品種および適用範囲を Table 4 に，機械的性質の規格を Table 5 に示す。また，HIBUIL385C OL
では，板厚方向の特性として絞り値を平均 25%以上，最低15% 以 上 に 規 定 し て い る 。 ま た ， HIBUIL385B OL ，
HIBUIL385C OL ともに，0℃におけるシャルピー吸収エ
ネルギーは 70J 以上を保証している。
Photo 8KOWA KAWASAKI BUILDING

Table 4

Plate thickness of HB385

Grade

ThicknessHIBUIL385B OL

19mm≦ t ≦100mmHIBUIL385C OL

Table 5

Mechanical properties of HB385

GradeHIBUIL385B OL
HIBUIL385C OL

Photo 9

YP/YS
N/mm2

TS
N/mm2

YR
％

385≦
≦505

550≦
≦670

≦80

本鋼材を建築構造用部材に適用した場合の構造性能を確

Large-scale beam-to-column test

認するため，(1) 溶接四面 BOX および溶接組み立て H 形
5.2断面の短柱圧縮実験，(2) T 形試験体による柱梁接合部の繰HIBUIL385

HIBUIL385 は，2002 年 4 月に国土交通大臣の材料認定

り返し載荷実験，および(3) 溶接四面 BOX 柱の繰り返し曲
げ実験を実施した。本稿では，このうち溶接四面 BOX 柱を取得した当社の最も新しい建築構造用鋼材である。
鉄骨造建築物の高層化やメガストラクチュアの採用によの繰り返し曲げ実験の概要を紹介する。

る建築用鋼材の厚肉化に対応し，当社は鋼材の成分調整に

実験は Fig.9 に示すとおり，支点間距離 5m の中央に正より炭素等量，溶接割れ感受性組成を低く抑え溶接性を向

負交番荷重を載荷した。試験体断面は□−500×19mm（幅上するとともに，熱制御圧延法により板厚 40mm を超える

厚比 26.3）であり，SAW 溶接（溶接材料；KW55X，KB55I）

範囲においても設計基準強度（F 値）の低減が不要な鋼材により組み立てた。また，加力部には板厚 32mm の内ダイを開発し，市場に提供してきた。Fig.8 に示すように,これアフラムを ESW 溶接により取り付けた。

までに F 値レベルで 325N/mm2，355N/mm2，440N/mm2

試験体の寸法計測結果および材料試験結果から求めたの 3 種類の 鋼材を開発し てきたが，355N/mm2 級鋼 と試験体諸元を Table 6 に示す。載荷は試験体の全塑性モー440N/mm2 級鋼間の強度および価格レベルの差が大きいこ

メントに対応するスパン中央部のたわみδp を基準としとを考慮して，この中間の強度を持つ 385N/mm2 級鋼を開て，2δp，4δp，6δp を正負 2 回ずつ繰り返し，最終的発し，ユーザーの選択肢を広げたものである。

に 10δp までの変形を与えた。

NKK 技報 No.179 (2002.11)–74–

社会基盤を支える建材新技術

6.

加工建材および工法

6.1

NT コラムNT コラム（Photo 11）は，円形鋼管に外リングダイア
フラムを挿入し溶接して一体化させた柱通しタイプの仕口付円形鋼管柱である。当社は，梁の偏心や梁との接合部におけるリングの切断などの特殊なケースにも対応できる独自の設計式を構築し，柔軟な設計を可能とした。

Fig.9
Table 6

Test set-up of bending test
Sectional properties of specimen□−501×19.9

Zy
cm3

Zp
cm3

δy
mm

δp
mm

5919

6913

15.4

18.0

試験体の曲げモーメント−部材角関係を Fig.10 に，試験後の加力部周辺の状況を Photo 10 に示す。柱フランジの局

Photo 11

NT Column部座屈は 6δp の載荷ループにおいて発生したが，その後の耐力低下は小さく，安定した履歴を示している。

6.2

制震ダンパー

本鋼材については，H 形鋼での材料認定も取得をしてい近年高層建築物においては極低降伏点鋼を用いた制震ダる。また，今後円形鋼管や冷間成形角形鋼管への適用も進ンパーが採用される例が多いが，当社は独自の強度レベル

め，建築用建材全体での品揃えを計画中である。

（LY160）の鋼材とともに，Fig.11 に示す 3 タイプの履歴
型制震ダンパーを開発し，デバイスとしても供給している。
Photo 12 は，A タイプの適用例である。

Type A

Type B

Fig.11
Fig.10

Photo 10

Type C

Hysteretic dampers

M−θrelationshipSpecimen after loading

Photo 12–75–

Hysteretic damper (Type A)
NKK 技報 No.179 (2002.11)

社会基盤を支える建材新技術

6.3

鋼・コンクリート合成構造

材質や溶接施工条件に関する研究が進められるとともに，高軸力を負担する柱を中心に普及が進んでいる鋼管コ

改正建築基準法においては，通しダイアフラムと梁フランンクリート柱についても，当社はその構造性能，耐火性

ジとの食い違いに関する規定が盛り込まれた。

能の研究とともに，コンクリートの調合を含めた打設技

耐震ジョイントは，通しダイアフラムの形状を工夫する術の開発にも取り組み，鋼管内部のダイアフラム下部にことにより，梁端での脆性的な破断を防止し，変形能力のも，隙間なくコンクリートを充填できる施工技術を確立向上を実現した工法であり，ボルト接合タイプと溶接接合

し，Photo 13 に示す施工試験で確証している。

タイプの 2 種類を開発している。
ボルト接合タイプは通しダイアフラムとブラケットのフランジ部を一体化し，高力ボルト摩擦接合により梁を接合するタイプである（Fig.12，Fig.13(a)）。このタイプでは，
ブラケット側の有効断面を確保するため，フランジ幅が拡大されている。このため，柱から最も遠いボルト位置から梁側に塑性化領域が形成されるので，H 形梁部材本来の変形性能を発揮することが可能となる。
溶接接合タイプは，通しダイアフラムの梁接合位置に，入隅部が r 加工された突出部を設け，梁フランジを現場溶接するタイプである（Fig.13(b)）。このタイプでは，r 部の形状効果により応力集中が緩和され，溶接部の破断防止に効果を発揮する。

Photo 13

Construction test of CFT

場所打ち鋼管コンクリート杭の杭頭部に，上部構造の柱脚を直接埋め込んだ

いちいち工法は，杭と柱の接合部の応力伝達機構が明解で，信頼性の高い柱−杭接合部を提供する。Photo 14 に柱と杭の接合部を示す。この工法では，
杭頭直上の鉄骨柱に靭性に富んだ鉄骨基礎梁を接合することも容易であり，また，フーチングの省略と基礎梁断面の低減により，地盤掘削量も低減できる。当社は，柱−杭接合部の構造性能評価法を構築するとともに，上下部一体構造の設計法，柱と杭の施工法についても開発した。

Fig.12

NKK-TAISHIN Joint

(a)

(b)

Fig.13

Detail of NK-TJ

本接合部の構造性能は，Fig.14 に示す T 字型試験体の繰り返し載荷実験により確認した 7)。ボルト接合タイプにおPhoto 14

いては，ボルト孔欠損率や梁の降伏比が接合部の変形能力

Column-to-pile jointに大きな影響を及ぼすと考えられることから，これらをパ6.4

ラメータとした実験を実施した。また，溶接接合タイプで耐震ジョイント

1995 年の兵庫県南部地震では，鋼管柱の通しダイアフラ

は，FEM 解析により応力集中の緩和に効果的な入隅部のムと H 形鋼梁フランジの溶接接合部近傍において，脆性的曲率半径を設定し，実験においては梁幅をパラメータとしな破断事例が多く報告された。これを契機として，鋼材のた。

NKK 技報 No.179 (2002.11)–76–

社会基盤を支える建材新技術

7.1

アクチュエータ

スチールハウス

スチールハウスは，板厚 1.0mm 前後の溶融亜鉛めっき
鋼板を木造 2×4 工法のランバー材と同一の外寸に成形して，ドリリングタッピンねじで接合した枠組みに，構造用試験体合板を取り付けたパネル方式の構造である。
我が国では，鉄鋼各社が中心となって設計・施工法の開発が進められてきたが，現在はその構造方法と設計法の共通的項目が国土交通省告示第 1641 号として，一般に開示されている。
Fig.14

当社は現在，規格型の集合住宅をスチールハウスの大きTest set-up

な販路と位置付け，独自の断熱仕様や耐力壁の開発を実施している。Photo 15 は 2 階建て集合住宅システムの施工試

ここで，ボルト接合タイプの実験結果の一例を示す。
試験体梁断面の諸元を Table 7 に示す。ここに，Zpe はボ験の外観である。

ルト孔欠損を考慮した塑性断面係数である。ボルトはトル
シアボルト（S10T，M24）を使用し，全強接合となる本数を配置した。梁の鋼材は 400N/mm2 級，ダイアフラムは490N/mm2 級とし，板厚は同一とした。
Table 7

Mechanical and sectional propertiesof specimen

H−600×200×9×22

σy
Ｎ/mm2

σu
Ｎ/mm2

Zp
cm3

Zpe
cm3

270

429

3280

2619

Photo 15

Construction test of 2-story steel house

柱フェイス部での曲げモーメント M と加力点位置での変位δの関係を Fig.15 に示す。図の縦軸と横軸はそれぞれ，

7.2

NKK フレームキット

Mp（柱フェイス部の全塑性曲げモーメント）およびδp（Mp

NKK フレームキットは，木造在来工法住宅の軸組部材に対応する加力点位置での弾性変形）で規準化している。

（柱，梁，筋かい）を溶融亜鉛めっき軽量鉄骨部材に置き

10δ p のサイクル 2 回の繰り返しまで安定した履歴を示し

換えた高耐久，高耐震性住宅用の構造建材である。
NKK フレームキットの骨組みを Photo 16 に示す。柱はた後，最終的には梁側の柱から最も遠い位置のボルト孔欠75mm 角，厚さ 3.2mm〜4.5mm の一般構造用角形鋼管，

損部から破断して載荷を終了した。

梁は BH-250×99×4.5×4.5〜BH-250×100×6×9 の溶接溶接タイプも含め，いずれの試験体も，実用的なパラメ

軽量 H 形鋼を使用し，3 階建てまで対応する。

ータの範囲において，十分な変形能力を示し，本工法の有効性が確認された。

2.0
1.5
1.0

M/Mp

0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0

2

4

6

8 10 12

δ/δpFig.15Photo 16

Steel frame of NKK-Frame Kit

Normalized M−δrelationship
NKK フレームキットの耐震性は，M20 または M22 のタ

7.

住宅建材

ーンバックルを使用したブレースドパネルにより，確保さ当社は，鉄骨系住宅向けに溶融亜鉛めっき鋼板を使用しれる。このパネルは，同一幅の一般的な木造 2×4 パネル

た 2 つのシステム，スチールハウスと NKK フレームキッに比べて約 1.7 倍の耐力を有するため 8)，耐力壁の配置数

トを開発している。

が少なくて済み，より自由な平面計画が可能となる。

–77–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

社会基盤を支える建材新技術

また，当社は専用の簡易構造計算プログラムにより，希参考文献

望の間取りを入力するだけで，構造要素の配置を決定する

1) 浜本ほか. “ネガティブ・フリクションを低減する新鋼管杭”. 建築技術. No.287, pp.121–137(1975).

システムを確立しているため，鉄骨造の設計に不慣れな工2) 廣 瀬 ほ か . “ 場 所 打 ち 鋼 管 コ ン ク リ ー ト 杭 ”. 日 本 鋼 管 技 報 .

務店でも，簡単に設計が可能である。詳細な構造計算は決No.107, pp.46–54(1985).
3) 吉田ほか. “ソイルセメント合成鋼管杭”. NKK 技報. No.166,

定した間取りに基づき，当社が実施する。さらに，柱，梁pp.27–32(1996).

などの部材をあらかじめ所定の長さに切断し，接合金物お4) 高野ほか. “ねじ継手式地すべり抑止鋼管杭「NKK ネジール」”.

よび施工マニュアルと合わせて供給するので，建設現場にNKK 技報. No.151, pp.53–56(1995).

おいてはこれらをボルト接合により組み立てるだけで，住5) 岡本ほか. “先端翼付き回転貫入鋼管杭（つばさ杭）”. NKK 技
報. No.169, pp.41–46(2000).

宅の骨組みが完成させることが可能である。

6) 林ほか. “「大径つばさ杭」”. NKK 技報. No.178, pp.37–42(2002).

一方，鉄骨系住宅においては，鉄骨部材が熱橋となり，

7) 植木ほか. “柱梁接合ディテールの改善による変形能力の検証”.

結露や断熱性能の面が問題とされる場合があるが，これを日本建築学会大会学術講演梗概集, 2002.

解決するためには外断熱工法が有効な手段である。また，

8) 伊藤ほか. “「NKK フレームキット」の構造性能”. NKK 技報.

鉄骨系の骨組みに石膏ボードやサイディングを取り付ける

No.175, pp.21–25(2001).

ことは，木造系の工務店にとっては必ずしも容易なことではない。NKK フレームキット向けには，Photo 17 に示す
ように，断熱材を組み込んだ内外装下地システムを開発済
みであり，断熱・結露上の課題を解決し，かつ内外装材の施工を容易にしている。

Photo 17

8.

Insulation system of NKK-Frame Kit

おわりに

耐震性への要求，環境に配慮した資材・工法，建設現場での省力化，建設コストの更なる縮減要請など，さまざまな問題への対応を建材製品に求められている。建材製品の開発においては，これら時代・社会のニーズに耳を傾け，広い視野で市場を俯瞰し，ブレークスルーとなる新しい試
みにチャレンジするとともに，戦略的に一歩一歩着実に進めることが重要である。数々の時代をリードする製品・工法を開発してきた歴史・技術をバックボーンとして，今後も他社に先駆けた開発を進め，社会の要請に応えていきた
いと考えている。

NKK 技報 No.179 (2002.11)–78–