戸田建設

技術研究報告第 31 号

大内渡邉寺井端一之 *1
秀仁 *2
靖人 *3
直人 *3

Super CF T の実大施工実験

梅本宗宏 *1

概要

鉄筋を内蔵したコンクリート充填鋼管柱の施工性および高強度コンクリートの充填性・品質を確認するため、実大規模の実験柱（3 層分を想定）を用いて、圧入工法および落とし込み充填工法による実験施工を行った。その結果、圧入施工時の鋼管内のひずみ挙動や側圧の状況から、鋼管内に配筋した CFT 柱と配筋のない CFT 柱の施工時の大きな差異は認められなかった。また、圧入および落とし込み工法のどちらにおいても十分な品質を確保できることが確認できた。

Experimental Study on Construction with Full-scale Model ofReinforced CFT Column
Munehiro UMEMOTO*1
Kazuyuki OHUCHI*1
Hidehito WATANABE*2
Yasuto TERAI*3
Naoto HASHI*3

The experimental construction by the pumping-up method and by the dropped casting method with full-scale model of reinforced
concrete filled steel tubular column (three stories) was carried out to confirm the filling and the quality of the high-strength concrete.
As a result, a big difference at the time of execution of CFT column and reinforced CFT column was not admitted from the strain
behavior on the steel pipe and the situation of the side pressure when the pumping-up was constructed. Moreover, it was able to beconfirmed that both the pumping-up method and the dropped casting method be able to secure an enough quality.

*1
*1

*2
*3
技術研究所
構造設計部
建築工事技術部*2
Technical Research Institute
Structural Design Dept.

*3

1

Architectural Engineering Dept.

S upe r C F T の実大施工実験

Super CF T の実大施工実験

梅本
大内
渡邉
寺井
端

宗宏 *1
一之 *1
秀仁 *2
靖人 *3
直人 *3

１．はじめに
近年、鋼とコンクリートの複合構造であるコンクリート充填鋼管構造（以下 CFT 造と略記）は、その構造性能・耐火性能および施工性から中層建築物から高層建築物まで幅広く採用されるようになってきた。また、告示により技術基準が定められ、これに適合するものは特別な手続きを行うことなく建築確認が可能になった。しかしながら、従来 CFT 造は特殊な構造形式として取り扱われており、筆者らも施工性ならびにコンクリートの充填性・品質を確認するため、実大モデルの施工実験 [1] や施工時の模擬柱 [2] による実験を行ってきた。また、CFT 造の超高層化、鉄骨量や耐火被覆の低減を目的に、CFT柱内部に鉄筋を配筋した鉄筋コンクリート造と CFT 造を組み合わせた鉄筋内蔵型コンクリート充填鋼管構造（SuperCFT、以下 SCFT 造と略記）を開発し、既に構造性能ならびに設計手法について報告 [3] している。

図−１

SCFT 柱の概要図

本報告では、SCFT 柱の施工性ならびに高強度コンクリートの充填性・品質を確認するため、実大規模の実験

表−１柱（3 層分を想定）に圧入工法および落とし込み充填工法による実験施工を実施し、施工時における測定結果ならびにコンクリートの充填性・品質結果について報告する。

表−２

２．SCFT 柱の概要

セメント

図−１に、SCFT 柱の概要図を示す。内ダイアフラム

細骨材 1
細骨材 2形式の鋼管内に鉄筋を配筋するため、柱梁接合部のダイアフラム中央部の開口を大きくとり、耐力を確保するた

粗骨材

め開口端部に補強リブを設けた形式となっている。

混和剤

実験要因

施工条件
ダイアフラム打ち込み方法
圧入リング付落とし込み試験体
記号
A柱
B柱

使用材料

低熱ポルトランドセメント：
密度 3.20g/cm3
鹿島産陸砂
表乾密度 2.63g/cm3
粗粒率 2.66（混合後）
葛生産砕砂
岩瀬産砕石：表乾密度 2.65 g/cm3、粗粒率 6.67、実積率 60％、最大寸法 20mm
高性能 AE 減水剤：ポリカルボン酸系

３．実験概要3.1

ムの四隅には、通常の CFT 造と同様に空気抜き孔を試験体設けた。

図−２に、実験に使用した SCFT 柱の試験体形状を示す。試験体は、高さ 9900mm とし、実大建物の 3 層3.2を想定して 3 箇所 6 枚のダイアフラム部を設け、内部実験要因

実験要因を表−１に示す。実験要因は、充填コンクリーに鉄筋を配筋した 2 体とした。

トの施工方法とし、コンクリートポンプ車を用いた圧入(1) 鋼管および鉄筋の仕様

工法ならびにコンクリートバケットによる落とし込み充試験体に用いた鋼管は、角型の 600 × 600 × t16

填工法（バイブレータ併用）により施工（3 月）を行った。

（BCP325）とした。鉄筋は、主筋 12-D32（SD390）、なお、圧入の試験体 A 柱は、誘導管を用いていない。

補強筋○ -D10 ＠ 300（一部＠ 100）とした。

3.3(2) ダイアフラムの形状

60N/mm2 級とし、CFT 造のコンクリート強度の補正図−３に、ダイアフラムの形状を示す。ダイアフラ
*1

技術研究所

*2

構造設計部

コンクリートの仕様および製造

使 用 す る コ ン ク リ ー ト は 、設 計 基 準 強 度 (Fc)

*3

建築工事技術部

2

戸田建設

図−２

試験体形状

技術研究報告第 31 号

値 (mSn 値 ) 10 N/mm2 を想定して、呼び強度 70N/mm2 級を用いた。コンクリートの目標スランプフローは 65cm、目標空気量は 3％とした。表−２にコンクリートの使用材料を、表−３にコンクリートの調合をそれぞれ示す。セメントは低熱ポルトランドセメントとし、水セメント比を 27％とした。コンクリートの製造は、輸送時間約 30 分のレディーミクストコンクリート工場で行った。
コンクリートは二軸強制練りミキサー ( 容量 3m3) を用い、1 バッチ 1.75m3 × 3 回練りで 1 台分とした。コンクリートの練り混ぜは、モルタルを先行して 120 秒練り混ぜた後、粗骨材を投入して 120 秒練り混ぜた。
コンクリートは、トラックアジテータ内で 5

図−３ダイアフラムの形状およびコア抜き位置3分静置後、荷卸ししてフレッシュ試験を行い、実験現場に出荷した。

S upe r C F T の実大施工実験

表−３

コンクリートの調合単位量（kg/m3）

水セメント比(%)

細骨材率(%)

水セメント

細骨材 1細骨材 2粗骨材混和剤

2746.4

175649507

217843

C × 1.1%** セメント量 (C) ×％、代表値

3.4と思われる。また、A 柱柱頭では、受け入れ時と同様のコンクリートの打ち込み

図−４にポンプ配管経路を示す。コンクリートポンスランプフロー値であった。ブリーディング試験結果（Aプは、理論最大吐出圧 11.7 MPa、シリンダーサイズΦ

柱にて測定）では、ブリーディングは生じなかった。沈220 × 1800mm の揺動弁形ピストン式を用い、配管は降量の測定結果（B 柱にて測定）は、最大で、1.66mm5B(125A) 管を用いた。バケットは、電動開閉式 ( 容量であった。

2.5m3) を用い排出口にΦ 150mm のビニルホースを取り付け、打ち込み中にホース先端がコンクリート中にあるようにし、コンクリート天端の 1m 下方でバイブレータを使用しながら打ち込みを行った。両工法とも、打ち上がり速度が 0.5 ｍ / 分となるように設定した。

3.5

実験項目

表−４に、主な実験項目を示す。試験体はコンクリー
ト打ち込み後、材齢１週で横置きにして養生し、切断・コア供試体採取を行った。

４．実験結果4.1

フレッシュコンクリート

フレッシュコンクリートの試験結果を表−５に示す。
フレッシュコンクリートの状態は、両柱ともプラント出荷時から受け入れ時で大きな変化はなかった。A 柱圧入の筒先のデータで、スランプフロー値が小さくなってい
るのは、A 柱のコンクリートを打ち込み前に予備圧送を

図−４

ポンプ配管経路しており、配管内の残コンが十分排出できなかったため
表−４
分類

フレッシュコンクリート

硬化
コンクリート

実験項目
試験項目・試験方法

スランプフロー試験 (JIS A 1150)
空気量試験 (JIS A 1128)
コンクリート温度 ( 温度計 )ブリーディング試験 (JIS A 1123)
沈降量試験 ( 新都市ハウジング )圧縮強度試験 ( 標準養生･簡易断熱養生・コア供試体、JIS A 1108)
静弾性係数試験 (JIS A 1149)
配管内圧力 ( 配管 4 箇所、圧入口 )打ち込み中の測定

鋼管内側圧 ( 柱 5 箇所 )鋼管ひずみ ( 柱３面 )コンクリートの充填状況 ( カメラ )硬化後の測定コンクリートの充填性 ( 柱切断

表−５

図−５

圧入口の管内圧力測定結果

フレッシュコンクリートの試験結果

柱( 工法 )

試験場所
（試験時間）
プラント

73.0×

71.0

4.0

43

2.5

14.0−

A柱（圧入）

受け入時

72.3×

70.2

5.3

56

2.7

15.5

13.5

筒先

63.3

×

61.2

6.0

34

2.2

15.0

13.0

柱頭

73.8

×

71.9

3.9

54

2.7

15.0

13.0

プラント

73.0×

71.0

4.0

43

2.5

14.0−

受け入時

70.8

×

68.3

5.6

53

2.6

14.0

13.0

経時（140 分）

59.2×

58.8

6.7

27

2.9

12.5

13.0

B柱（落とし込み）

スランプフロー（cm）

50cm 時間（秒）4

停止時間（秒）空気量（％）

CON 温度（℃）

外気温（℃）

戸田建設

図―６

図−７4.2

技術研究報告第 31 号

側圧の測定結果

鋼管ひずみの測定結果

が、A 柱の B 面と C 面に大きなひずみの差が見られな施工中の測定結果

い。A 柱と B 柱の比較では、ひずみの分布は高さ 0.8m

コンクリートの打ち込み時間は、A 柱で約 20 分、B柱で約 28 分でほぼ設定速度を満足していた。

が最大になるなど傾向が同じである。また、ひずみの最(1) 鋼管圧入時の管内圧力大値は、A 柱が B 柱の 1.43 倍であり、ほぼ側圧の比率

図−５に、A 柱圧入時の圧入口に取り付けた計測管のに等しくなっている。以上のことから、SCFT 柱と配筋管内圧力測定結果を示す。圧入口の管内圧力は、液圧換のない CFT 柱のひずみ挙動に大差はなく、また、誘導算時のほぼ 1.0 〜 1.1 倍程度である。途中に圧力が上がっ管がなくても鋼管のひずみは大きくならないものと思わているのは、圧入当初と速度を切り替えた時点のものでれる。

ある。図中には、液圧× 1.3 倍のラインを示している。

4.3

これより、SCFT 柱でも CFT 柱と同様に、圧送負荷の圧縮強度試験結果

標 準 養 生 供 試 体 の 圧 縮 強 度 は 、 A柱 B 柱 と も 、算定時に用いる係数β =1.0 〜 1.3 を考慮すれば問題な100N/mm2 を超え、また、圧入時の受け入れ時と柱頭いと考えられる。の標準養生供試体圧縮強度に差異はなかった。

(2) 鋼管内の側圧

図−８に、コア強度分布を示す。図のコア強度の分布

図−６に、鋼管内の側圧の測定結果を示す。圧入およから、圧入および落とし込みの両方において、ダイアフび落とし込みとも、液圧より最大 10％程度大きな側圧

ラムの上下にて、若干のコア強度のばらつきが見られる。

が生じている。また、落とし込みでは、打ち継ぎ箇所のまた、圧入に比べて落とし込みのほうが、柱上部の強度下層では上部のコンクリーが打ち込まれても側圧がほぼがやや大きく、コア強度全体のばらつきも小さい。圧入一定で、側圧の頭打ちが見られた。

では、柱の側圧の分布に近く、上部に行くほどやや強度(3) 鋼管のひずみが低下する傾向が見られる。表−６に、材齢 91 日コア

鋼管ひずみの測定結果を、図−７に示す。図中の計強度結果を示す。表より、圧入に比べて落とし込み工法

算値は、鋼管の一辺を材長とした両端固定梁に置き換のほうが、コア強度の標準偏差が小さい。これらの結果

え、コンクリートの単位容積質量が液圧で作用するもから、圧入および落とし込み工法の両方において、十分のとして導いたものである。ひずみの最大値は計算値のなコア強度の確保が可能と判断できる。本実験で行った約 80％程度で、配筋のない CFT 柱の実験結果 [1] とほSCFT 柱におけるコンクリート強度の補正値 (mSn 値 )ぼ同様であった。今回の鋼管には誘導管を用いていないを表−７に示す。通常採用される 28S91 値で考察すると、

5S upe r C F T の実大施工実験

図―８

表−６コア強度結果

材齢単位 (MPa)

91 日
A柱

B柱

全平均111.0

114.1

標準偏差

7.82

6.46

最大127.5

126.0

最小93.497.1

変動係数 (%)

7.04

5.66

表−７mSn 値の結果
SmSn 値
単位 (MPa)

A柱

B柱

平均値

-10.8-14.1

28 91

最大6.62.9

不良率 -4%

2.73-2.92

不良率 -2.3%

4.84-1.18

コア強度の分布

平均値では、圧入 -10.8、落とし込み -14.1N/mm2 とかなり小さい。不良率を考慮した評価でも、不良率 2.3%で、圧入 4.84、落とし込み -1.18N/mm2 程度で小さい。
通常の低熱ポルトランドセメントを用いた高強度コンクリートで強度補正値 3 〜 5N/mm2 程度が考えられ、標準偏差の採用値と合わせると、高強度コンクリートの補正値で問題ないと考えられる。

4.4

充填性

鉄筋継ぎ手部では、鉄筋の内外で骨材の分布に偏在などみられなかった。写真−１に、A 柱 ( 圧入 ) ダイアフ

写真−１

ダイアフラム部の充填状況 (A 柱 )ラム部の充填状況を示す。ダイアフラムの上下のリング内部に均一に骨材が存在し、十分充填されている。写真に示していないが B 柱 ( 落とし込み ) ダイアフラムも、【参考文献】問題なく充填されていた。

［１］梅本宗宏ほか：高強度コンクリートを用いた CFT 柱の実
大施工実験（その１〜その３）、日本建築学会大会学術講演梗概集（中国）、A-1、pp.515-520、1999.9［２］石 塚 馨 ほ か ： 200tf オ イ ル ダ ン パ ー 制 振 装 置 を 有 す る
超高層 CFT 構造集合住宅の施工、コンクリート工学、
Vol.39、No.12、pp.32-37、2001.12［３］渡辺秀仁ほか：鉄筋内蔵型鋼管コンクリート構造に関する実験的研究 その 5 リブ付き大口径有孔通しダイアフラ
ムの設計式、日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道）、
C-1、pp.1113-1114、2004.

４．まとめ
鋼管内に鉄筋を配筋した SCFT 柱の３層モデルによる実大施工実験を行い、その施工性および品質について検討した。
本実験の結果をまとめると以下のようになる。
(1) フレッシュコンクリートの状態は、プラント出荷時から受け入れ時で大きな変化は見られなかった。また、圧入時の柱頭でもほぼ同様であった。
(2) 圧入施工時の鋼管内のひずみ挙動や側圧の状況から、鋼管内に配筋した SCFT 柱と CFT 柱の施工時の大きな差は認められない。
(3) SCFT 柱におけるコンクリート充填性・品質は、圧入および落とし込み充填工法のどちらにおいても十分な品質を確保できることを確認した。

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