JP2014070439A - Concrete filling steel-pipe column - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンクリート充填鋼管柱に関する。 The present invention relates to a concrete-filled steel pipe column.
鋼管柱内にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管(CFT(Concrete Filled Steel Tube))柱が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された技術では、鋼管柱の内壁面に点溶接された鋼製のフラットバーによって鋼管柱内のコンクリートを補強することにより、火災時における鋼管柱の材軸方向の伸長に伴うコンクリートのひび割れを抑制している。
A concrete filled steel tube (CFT (Concrete Filled Steel Tube)) column in which concrete is filled in a steel tube column is known (see, for example, Patent Document 1). In the technique disclosed in
ところで、CFT柱では、火災時における鉄骨梁の伸び出しに伴って鋼管柱の柱頭部や柱脚部に局部座屈が発生する可能性がある。 By the way, in a CFT column, local buckling may occur in the column head and column base of the steel pipe column as the steel beam extends in the event of a fire.
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、フラットバーが鋼管柱の内壁面に点溶接されるため、鋼管柱に柱頭部や柱脚部に局部座屈が発生したときに、鋼管柱の内壁面からフラットバーが外れ易く、局部座屈を充分に抑制することはできない。
However, in the technique disclosed in
本発明は、上記の事実を考慮し、火災時における鋼管柱の局部座屈を抑制することができるコンクリート充填鋼管柱を得ることを目的とする。 In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain a concrete-filled steel pipe column that can suppress local buckling of the steel pipe column during a fire.
請求項1に記載のコンクリート充填鋼管柱は、上下の仕口部に鉄骨梁がそれぞれ接合される鋼管柱と、前記鋼管柱に充填された充填コンクリートと、前記鋼管柱の柱頭部及び柱脚部の少なくとも一方に設けられ、前記鋼管柱を横方向に貫通すると共に該鋼管柱に接合された補剛部材と、を備えている。
The concrete-filled steel pipe column according to
請求項1に係るコンクリート充填鋼管柱によれば、鋼管柱の柱頭部及び柱脚部の少なくも一方に補剛部材が設けられている。この補剛部材は、鋼管柱を横方向に貫通すると共に、当該鋼管柱に接合されている。つまり、横方向に対向する鋼管柱の側壁部同士が補剛部材によって連結されている。これにより、補剛部材によって連結された鋼管柱の側壁部の面外剛性が高められる。したがって、補剛部材が設けられた鋼管柱の柱頭部等の局部座屈が抑制される。
According to the concrete-filled steel pipe column according to
請求項2に記載のコンクリート充填鋼管柱は、請求項1に記載のコンクリート充填鋼管柱において、上側の前記仕口部には、複数の前記鉄骨梁が接合され、前記横方向が、前記上側の前記仕口部に接合された複数の前記鉄骨梁のうち、梁長が最も長い前記鉄骨梁の材軸方向に沿っている。
The concrete-filled steel pipe column according to
請求項2に係るコンクリート充填鋼管柱によれば、補剛部材が鋼管柱を貫通する横方向が、鋼管柱の上側の仕口部に接合された複数の鉄骨梁のうち、梁長が最も長い鉄骨梁の材軸方向に沿っている。つまり、補剛部材は、鋼管柱の上側の仕口部に接合された複数の鉄骨梁のうち、梁長が最も長い鉄骨梁の材軸方向に沿って鋼管柱を貫通している。
According to the concrete-filled steel pipe column according to
ここで、上側の仕口部に接合された鉄骨梁が火災時の熱膨張によって材軸方向へ伸び出すと、上側の仕口部が水平方向へ変位し、鋼管柱に曲げモーメントが作用する。このように鋼管柱に曲げモーメントが作用すると、柱頭部や柱脚部における圧縮側の側壁部に局部座屈が発生し易くなる。 Here, when the steel beam joined to the upper joint portion extends in the material axis direction due to thermal expansion during a fire, the upper joint portion is displaced in the horizontal direction, and a bending moment acts on the steel pipe column. When a bending moment acts on the steel pipe column in this way, local buckling is likely to occur in the side wall portion on the compression side of the column head or column base.
また、前述した鉄骨梁の材軸方向の伸び出し量は、鉄骨梁の梁長が長くなるに従って増加する。したがって、上側の仕口部に接合された複数の鉄骨梁のうち、梁長が最も長い鉄骨梁(以下、「最長鉄骨梁」という)の材軸方向の伸び出しに伴って、鋼管柱の柱頭部や柱脚部に局部座屈が発生し易くなる。 Further, the extension amount of the steel beam in the material axis direction described above increases as the beam length of the steel beam becomes longer. Therefore, as the steel beam with the longest beam length (hereinafter referred to as the “longest steel beam”) out of the plurality of steel beams joined to the upper joint, the column head of the steel pipe column is expanded. Local buckling tends to occur at the part and the column base.
そこで、本発明では、前述したように、最長鉄骨梁の材軸方向に沿って補剛部材を鋼管柱に貫通させている。これにより、最長鉄骨梁の材軸方向の伸び出しに伴って圧縮力が作用する柱頭部等の圧縮側の側壁部の面外剛性が高められる。したがって、補剛部材が設けられた鋼管柱の柱頭部等の局部座屈を効率的に抑制することができる。 Therefore, in the present invention, as described above, the stiffening member is passed through the steel pipe column along the material axis direction of the longest steel beam. Thereby, the out-of-plane rigidity of the side wall portion on the compression side such as the column head portion on which the compressive force acts as the longest steel beam extends in the material axis direction is enhanced. Therefore, local buckling of the column head or the like of the steel pipe column provided with the stiffening member can be efficiently suppressed.
請求項3に記載のコンクリート充填鋼管柱は、請求項1又は請求項2に記載のコンクリート充填鋼管柱において、前記補剛部材が、既存の前記鋼管柱及び前記充填コンクリートに形成された貫通孔に挿入されている。
The concrete-filled steel pipe column according to claim 3 is the concrete-filled steel pipe column according to
請求項3に係るコンクリート充填鋼管柱によれば、既存のコンクリート充填鋼管柱を耐火補強する際に、例えば、鋼管柱の柱頭部及び柱脚部の少なくとも一方において、鋼管柱及び充填コンクリートを横方向に貫通する貫通孔を形成する。そして、貫通孔に補剛部材を挿入し、当該補剛部材を鋼管柱に接合する。これにより、補剛部材が設けられた鋼管柱の柱頭部等の局部座屈が抑制される。 According to the concrete-filled steel pipe column according to claim 3, when the existing concrete-filled steel pipe column is refractory reinforced, for example, the steel pipe column and the filled concrete are laterally arranged in at least one of the column head and the column base of the steel pipe column. A through-hole penetrating through is formed. Then, a stiffening member is inserted into the through hole, and the stiffening member is joined to the steel pipe column. Thereby, local buckling of the column head etc. of the steel pipe column provided with the stiffening member is suppressed.
このように本発明は、鋼管柱に補剛部材を横方向に貫通させる構成であるため、既存のコンクリート充填鋼管柱にも容易に適用することができる。したがって、施工性が向上すると共に、施工コストを削減することができる。 Thus, since this invention is the structure which makes a steel pipe pillar penetrate a stiffening member laterally, it can be easily applied also to the existing concrete filling steel pipe pillar. Therefore, the workability is improved and the construction cost can be reduced.
以上説明したように、本発明に係るコンクリート充填鋼管柱によれば、火災時における鋼管柱の局部座屈を抑制することができる。 As described above, according to the concrete-filled steel pipe column according to the present invention, local buckling of the steel pipe column during a fire can be suppressed.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Zは、鋼管柱の材軸方向(上下方向)を示している。 Hereinafter, a concrete-filled steel pipe column according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the arrow Z suitably shown in each figure has shown the material axis direction (up-down direction) of the steel pipe column.
(コンクリート充填鋼管柱の構成)
図1には、一例として、本実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱10が示されている。コンクリート充填鋼管柱10は、鋼管柱12と、鋼管柱12内に充填された充填コンクリート14とを備えている。鋼管柱12は角形鋼管で形成されており、上下の仕口部としての上仕口部12U及び下仕口部12Lと、これらの上仕口部12Uと下仕口部12Lとの間に延びる鋼管本体部12Bとを有している。
(Construction of concrete filled steel pipe column)
FIG. 1 shows a concrete-filled
上仕口部12U及び下仕口部12Lには、鉄骨梁としての上側鉄骨梁16及び下側鉄骨梁17が両側からそれぞれ接合されている。上側鉄骨梁16はH形鋼で形成されており、上下一対のフランジ部16Aと、これらのフランジ部16Aを繋ぐウェブ部16Bとを有している。これと同様に、下側鉄骨梁17はH形鋼で形成されており、上下一対のフランジ部17Aと、これらのフランジ部17Aを繋ぐウェブ部17Bとを有している。上側鉄骨梁16及び下側鉄骨梁17の端部は、上仕口部12U又は下仕口部12Lの外側面に突き当てられ、溶接によって接合されている。
An
上仕口部12Uには、上下一対のダイアフラムとしての上下一対の内ダイアフラム18が設けられている。上下一対の内ダイアフラム18は、平面視にて矩形の鋼板で形成されており、上側鉄骨梁16の上下一対のフランジ部16Aとそれぞれ連続するように上下方向(鋼管柱12の材軸方向)に対向して配置されている。各内ダイアフラム18の外周部は、上仕口部12Uの内側面に溶接等で接合されており、これらの内ダイアフラム18によって上仕口部12Uが補強されている。
A pair of upper and lower
また、各内ダイアフラム18の中央部には充填孔18Aがそれぞれ形成されており、これらの充填孔18Aを通して鋼管柱12内に充填コンクリート14が充填されるようになっている。なお、上仕口部12Uと同様に、下仕口部12Lには、上下一対のダイアフラムとしての上下一対の内ダイアフラム18が設けられている。
In addition, a filling
(補剛部材の構成)
鋼管柱12の鋼管本体部12Bにおける柱頭部12BU及び柱脚部12BLには、補剛部材としての補剛棒材30,40がそれぞれ設けられている。なお、鋼管本体部12Bの柱頭部12BUに設けられた補剛棒材30と、鋼管本体部12Bの柱脚部12BLに設けられた補剛棒材40とは同じ構成であるため、以下、補剛棒材30の構成について詳説し、補剛棒材40の構成については説明を省略する。
(Structure of stiffening member)
Stiffening
補剛棒材30は断面矩形の鋼製の棒状に形成されており、鋼管本体部12Bの柱頭部12BUを上側鉄骨梁16の材軸方向(矢印S方向)に貫通している。具体的には、図2に示されるように、鋼管柱12の柱頭部12BUにおける上側鉄骨梁16の材軸方向に対向する一対の側壁部12S1,12S2、及び柱頭部12BU内の充填コンクリート14には、貫通孔19,20がそれぞれ形成されている。各貫通孔19,20は、柱頭部12BUの幅方向の中央部を上側鉄骨梁16の材軸方向(矢印S方向)に貫通している。これらの貫通孔19,20に外側から補剛棒材30が挿入されている。補剛棒材30の長手方向の両端部30Aは、一対の側壁部12S1,12S2にそれぞれ溶接により接合されている。この補剛棒材30によって、一対の側壁部12S1,12S2が連結されている。
The stiffening
なお、補剛棒材30の両端部30Aを一対の側壁部12S1,12S2に溶接する際には、補剛棒材30の両端部30Aと一対の側壁部12S1,12S2に形成された貫通孔19,20との隙間を溶接により埋めても良い。また、本実施形態では、補剛棒材30の両端部30Aが一対の側壁部12S1,12S2から外側へそれぞれ突出しているが、一対の側壁部12S1,12S2から突出した補剛棒材30の突出部は切断しても良い。
When welding both
次に、本実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
図3に示されるように、例えば、火災時に上側鉄骨梁16が熱膨張によって材軸方向(水平方向、矢印S方向)へ伸張すると、上仕口部12Uに水平力Fが作用し、鋼管本体部12Bに曲げモーメントMが発生する。この曲げモーメントMは、鋼管本体部12Bにおける材軸方向の中間部12BMから柱頭部12BU及び柱脚部12BLに向って徐々に大きくなる。
As shown in FIG. 3, for example, when the
一方、鋼管柱12は、火災時の熱膨張によって材軸方向(矢印Z方向)へ伸張するが、温度上昇に伴う剛性の低下によって材軸方向への伸張は徐々に小さくなり、ある温度に達すると材軸方向への伸張変形は止まり、収縮変形に転じる。この状態で、上側鉄骨梁16から上仕口部12Uへ水平力Fが作用すると、前述したように中間部12BMと比較して大きな曲げモーメントMが発生する鋼管本体部12Bの柱頭部12BU及び柱脚部12BLの圧縮側(矢印C側)の側壁部12S1,12S2に局部座屈Kが発生し易くなる。特に、柱頭部12BU及び柱脚部12BLが上仕口部12Uを介して上側鉄骨梁16に剛接合されていて、かつ、上側鉄骨梁16の材軸方向への伸張量が大きい場合は、柱頭部12BU及び柱脚部12BLに大きな曲率を伴う変形が生じる。この変形によって柱頭部12BU及び柱脚部12BLの圧縮側(矢印C側)の側壁部12S1,12S2に大きな圧縮応力度が発生すると、当該側壁部12S1,12S2が面外方向外側へ変位する(はらみ出す)局部座屈Kが生じる。
On the other hand, the
柱頭部12BU又は柱脚部12BLに局部座屈Kが発生すると、コンクリート充填鋼管柱10の曲げ剛性は著しく低下する。また、柱頭部12BUにおける局部座屈Kの発生部では、図4に示されるように、充填コンクリート14を拘束していた柱頭部12BUの圧縮側の側壁部12S1が外側へ膨らみ、充填コンクリート14と側壁部12S1との間に隙間Wが形成される。この結果、局部座屈Kの発生部では、充填コンクリート14に対する側壁部12S1の拘束力(拘束効果)が得られなくなり、当該充填コンクリート14の圧縮側縁(外周部)14Sが圧壊し易くなる。なお、図4では、補剛棒材30の図示が省略されている。
When local buckling K occurs in the column head portion 12BU or the column base portion 12BL, the bending rigidity of the concrete-filled
そして、充填コンクリート14の圧縮側縁14Sが圧壊すると、コンクリート充填鋼管柱10の材軸方向変位が急増すると共に、この材軸方向変位の急増に伴って充填コンクリート14の圧縮側縁14Sの圧壊がさらに進展し、コンクリート充填鋼管柱10が構造安定性を保持することができなくなる可能性がある。
When the
なお、ここでいう「コンクリート充填鋼管柱10が構造安定性を保持することができなくなる」とは、例えば、コンクリート充填鋼管柱10の鉛直方向変位(材軸方向)が過大になる、あるいは、鉛直方向変位が急激に増加するなどして、長期軸力を保持することができない状態を意味する。また、説明を省略するが、コンクリート充填鋼管柱10の柱脚部12BLに局部座屈Kが発生した場合も同様である。
Here, “the concrete-filled
これに対して本実施形態では、図3に示されるように、鋼管柱12の鋼管本体部12Bにおける柱頭部12BUに補剛棒材30が設けられている。この補剛棒材30は、鋼管本体部12Bの柱頭部12BUを上側鉄骨梁16の材軸方向に貫通しており、その長手方向の両端部30Aが柱頭部12BUにおける一対の側壁部12S1,12S2にそれぞれ接合されている。つまり、上側鉄骨梁16の材軸方向に対向する一対の側壁部12S1,12S2が、補剛棒材30によって連結されている。これにより、鋼管本体部12Bに曲げモーメントMが作用したときに、圧縮力が作用する柱頭部12BUの圧縮側の側壁部12S1の面外剛性が高められる。したがって、柱頭部12BUの圧縮側の側壁部12S1の局部座屈Kが抑制される。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the stiffening
また、補剛棒材30は上側鉄骨梁16の材軸方向に沿って配置されるため、つまり、補剛棒材30は上側鉄骨梁16の伸び出し方向に沿って配置されるため、補剛棒材30が曲げモーメントMに対して効率的に抵抗する。したがって、柱頭部12BUの圧縮側の側壁部12S1の局部座屈Kがさらに抑制される。
Further, since the stiffening
さらに、本実施形態は、鋼管本体部12Bの柱頭部12BUに補剛棒材30を貫通させる構成であるため、既存のコンクリート充填鋼管柱に対しても容易に適用することができる。また、吹き付けロックウール等の耐火被覆を施さずに、コンクリート充填鋼管柱10の耐火性能を向上させることができる。したがって、施工性が向上すると共に、施工コストを削減することができる。
Furthermore, since this embodiment is the structure which makes the stiffening
なお、鋼管本体部12Bの柱脚部12BLに設けられた補剛棒材40についても鋼管本体部12Bの柱頭部12BUに設けられた補剛棒材30と同様の作用及び効果を得ることができる。
In addition, the same operation and effect as the stiffening
ここで、図5(A)には、一般的なコンクリート充填鋼管柱からなる柱100と梁102A,102Bとで構成された架構の一例が示されている。この架構内において、例えば図5(B)に示されるように火災104が発生すると、梁102Aが材軸方向(矢印J方向)に伸び出すため、柱100に同図に示されるような変形が生じる。
Here, FIG. 5A shows an example of a frame composed of a
また、図6(A)には、一般的なコンクリート充填鋼管柱からなる柱110の耐火性能評価に用いられる実験評価モデルが示されている。この実験評価モデルでは、加熱時に、図6(B)に示されるような変形状態、応力状態を示すことから、図5(B)に示される柱100の変形状態、応力状態を適切に模擬することができると言われている。そこで、図6(A)に示される実験評価モデルを用いて載荷加熱実験を行ったところ、以下に示す新たな知見が得られた。
FIG. 6 (A) shows an experimental evaluation model used for fire resistance performance evaluation of a
即ち、加熱された柱110の上端部に生じる水平変位(水平力F)が大きい場合や柱110に生じる軸力(長期軸力)Vが大きい場合は、図6(C)に示されるように、柱110を構成する鋼管柱の柱頭部及び柱脚部に局部座屈Kが生じることが確認された。また、加熱時間が比較的短く、柱110の充填コンクリートが十分耐力を残している状態であっても、柱110は前述した柱頭部及び柱脚部の局部座屈Kによって荷重支持能力を喪失し、構造安定性を保持することができなくなることが確認された。
That is, when the horizontal displacement (horizontal force F) generated at the upper end of the
本実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱10を例により具体的に説明すると、局部座屈Kに関しては以下のことが確認された。即ち、鋼管柱12の柱幅をD(図2参照)としたときに、柱頭部12BUにおける局部座屈Kは、柱頭部12BUの上端(上仕口部12Uと鋼管本体部12Bとの境界部)から中間部12BMへ向けて2Dまでの領域内で発生し易く、特に、1Dから2Dまでの領域内で発生し易い。これと同様に、柱脚部12BLにおける局部座屈Kは、柱脚部12BLの下端(下仕口部12Lと鋼管本体部12Bとの境界部)から中間部12BMへ向けて2Dまでの領域内で発生し易く、特に、1Dから2Dまでの領域内で発生し易い。
When concrete concrete
従って、補剛棒材30は、柱頭部12BUの上端から中間部12BMへ向けて2Dまでの領域に設けることが好ましく、1Dから2Dの領域内に設けることがより好ましい。柱脚部12BLに設ける補剛棒材40についても同様である。
Therefore, the stiffening
次に、上記実施形態の変形例について説明する。なお、以下では、鋼管柱12の柱頭部12BUに設けられた補剛棒材30を例に各種の変形例について説明するが、これらの変形例は鋼管柱12の柱脚部12BLに設けられた補剛棒材40についても適用可能である。
Next, a modification of the above embodiment will be described. In the following, various modifications will be described taking the stiffening
上記実施形態では、鋼管本体部12Bの柱頭部12BUに補剛棒材30を水平一方向に貫通させた例を示したが、これに限らない。例えば、上仕口部12Uに水平二方向から複数の上側鉄骨梁16が接合される構成では、鋼管本体部12Bの柱頭部12BUに平面視にて互いに交差する2本の補剛棒材30,32を貫通させても良い。
In the said embodiment, although the example which made the stiffening
具体的には、図7(A)及び図7(B)に示されるように、鋼管柱12の上仕口部12Uには、矢印X方向(水平一方向)に沿って配置された上側鉄骨梁(以下「上側鉄骨梁16X」という)と、矢印Y方向(水平他方向)に沿って配置された上側鉄骨梁(以下、「上側鉄骨梁16Y」という)とが接合されている。この鋼管本体部12Bの柱頭部12BUには、当該柱頭部12BUを上側鉄骨梁16X,16Yのそれぞれの材軸方向に貫通する2本の補剛棒材30,32が設けられている。2本の補剛棒材30,32は、互いに干渉しないように上下方向にずれて配置されている。これらの補剛棒材30,32によって、上側鉄骨梁16X,16Yの材軸方向の伸び出しに伴う柱頭部12BUの圧縮側の側壁部12S1〜12S4の局部座屈Kが抑制される。
Specifically, as shown in FIGS. 7A and 7B, the upper steel frame disposed along the arrow X direction (one horizontal direction) on the
上側鉄骨梁16の材軸方向の伸び出しに伴う柱頭部12BUの圧縮側の側壁部12S1〜12S4の局部座屈Kは、上側鉄骨梁16の材軸方向の伸び出し量が大きくなるほど生じやすい。また、火災時における上側鉄骨梁16の材軸方向の伸び出し量は、上側鉄骨梁16の梁長が長くなるに従って増加する。したがって、図8(A)に示されるように、鋼管柱12の上仕口部12Uに接合された複数の上側鉄骨梁16X,16Yのうち、梁長が最も長い上側鉄骨梁(以下、「最長上側鉄骨梁」という)16X1の材軸方向の伸び出しに伴って、柱頭部12BUの圧縮側の側壁部12S1に局部座屈Kが発生し易くなる。
なお、矢印X及びY方向の両方向とも梁長が長い場合は、矢印X及びY方向の両方向に局部座屈Kが発生することになるが、矢印X及びY方向の両方向共に梁長を長くするプランは一般的ではなく、いずれか一方向の梁長を長くすることが多い。例えば事務所ビルでは、梁間方向の梁を長くして柱の無い大空間の執務室を計画することが多い。
The local buckling K of the side wall portions 12S1 to 12S4 on the compression side of the column head portion 12BU accompanying the extension of the
If the beam length is long in both the arrow X and Y directions, local buckling K occurs in both the arrow X and Y directions, but the beam length is increased in both the arrow X and Y directions. The plan is not general, and the beam length in one direction is often increased. For example, in an office building, a large office room without a pillar is often planned by elongating beams in the direction between beams.
このような構成では、鋼管本体部12Bの柱頭部12BUに補剛棒材30を最長上側鉄骨梁16X1の材軸方向に貫通させることにより、柱頭部12BUの圧縮側の側壁部12S1に発生する局部座屈Kを効率的に抑制することができる。これにより、柱頭部12BUを補剛する補剛棒材30の数が低減される。したがって、施工性が向上すると共に、施工コストを削減することができる。
In such a configuration, the local portion generated in the side wall portion 12S1 on the compression side of the column head portion 12BU by passing the stiffening
なお、図8(B)に示される変形例では、一対の上側鉄骨梁16Xの梁長が同じであると共に、一対の上側鉄骨梁16Yよりも長くなっている。このような構成では、一対の上側鉄骨梁16Xの各々が、最長上側鉄骨梁16X1となる。
In the modification shown in FIG. 8B, the pair of
また、例えば、図9(A)に示される外周柱(外柱)では、桁行き方向に該当する図中矢印Y方向の梁長を短く計画することが一般的である。このため、図中矢印Y方向への水平力Fはあまり大きくならず、局部座屈は発生し難い。そのため、図中矢印Y方向については、補剛棒材30を省略している。
Also, for example, in the outer peripheral column (outer column) shown in FIG. 9A, it is common to plan to shorten the beam length in the arrow Y direction in the figure corresponding to the carry direction. For this reason, the horizontal force F in the direction of the arrow Y in the figure does not increase so much and local buckling hardly occurs. Therefore, the stiffening
一方で、梁間方向に該当する図中矢印X方向の梁長を長く計画することが一般であり、上側鉄骨梁16Xの材軸方向の伸び出しに伴って上仕口部12Uの片側に大きな水平力Fが作用する。したがって、柱頭部12BUの圧縮側の側壁部12S1に局部座屈Kが発生し易くなる。そのため、図中矢印X方向については、補剛棒材30を水平一方向に貫通させている。
On the other hand, the beam length in the direction indicated by the arrow X in the figure corresponding to the inter-beam direction is generally long, and a large horizontal is formed on one side of the
また、図9(A)に示されるように、上仕口部12Uの片側にのみ上側鉄骨梁16Xが接合される場合は、柱頭部12BUに補剛棒材30を上側鉄骨梁16Xの材軸方向に貫通させることにより、柱頭部12BUにおける圧縮側の側壁部12S1の局部座屈Kを効率的に抑制することができる。
In addition, as shown in FIG. 9A, when the
また、図9(B)に示される外周柱(隅柱)のように、矢印X方向及びY方向の何れの方向においても上仕口部12Uの片側にのみ上側鉄骨梁16X,16Yが接合される場合は、上側鉄骨梁16X,16Yの各々の材軸方向に貫通する2本の補剛棒材30,32を鋼管本体部12Bの柱頭部12BUに設けることが望ましい。
Further, as in the outer peripheral column (corner column) shown in FIG. 9B, the
このように本実施形態は、上仕口部12Uの片側にのみ上側鉄骨梁16X,16Yが接合される外周柱等に対する耐火補強としても有効である。
As described above, this embodiment is also effective as fireproof reinforcement for the outer peripheral column or the like in which the
また、上記実施形態では、柱頭部12BUに補剛棒材30を上側鉄骨梁16の材軸方向に貫通させた例を示したが、これに限らない。例えば、柱頭部12BUに補剛棒材30を上側鉄骨梁16の材軸方向に対して傾斜する方向に貫通させても良い。このように柱頭部12BUには、上側鉄骨梁16の材軸方向だけなく、当該材軸方向に対して傾斜する傾斜方向を含む横方向に補剛棒材30を貫通させても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the stiffening
また、図10(A)〜図10(C)に示されるように、補剛棒材30の上方(直上)に隙間20Aを設けても良い。鋼管柱12が火災時の熱膨張によって材軸方向に伸張する際、補剛棒材30には、これに引き上げられる形で上方へ強制変形が生じるため、この強制変形応力によって充填コンクリート14に損傷を生じる可能性がある。補剛棒材30の上方に隙間20Aを設けることでこの影響を緩和し、さらに耐火性能を高めることができる。なお、隙間20Aには、単に空気層を設けても良いし、代わりに、補剛棒材30の強制変形応力に対し容易につぶれる強度の低い材料、例えば、発泡スチロールやスタイロフォーム等を詰めても良い。
Further, as shown in FIGS. 10A to 10C, a
また、上記実施形態では、補剛棒材30を断面矩形に形成した例を示したが、これに限らない。補剛部材としては、例えば、H形鋼やL形鋼等の形鋼や、鉄筋、PC鋼棒、ロッド材等を用いても良い。また、上記実施形態では、矩形断面の補剛棒材30の両端部30Aを一対の側面部12S1,S2にそれぞれ溶接により接合していたが、補剛棒材30として、PC鋼棒やロッド材等の丸鋼棒50(図11参照)を用いて、その両端にネジ部50Aを形成し、これらのネジ部50Aにナット52をそれぞれ締め込むことにより、丸鋼棒50と柱頭部12BUの側壁部12S1,12S2とを接合してもよい。このように丸鋼棒50とナット52を用いることにより、溶接作業が不要になるため、施工性がさらに向上する。
Moreover, in the said embodiment, although the example which formed the stiffening
また、補剛棒材30の数や配置は適宜変更可能である。例えば、図11に示されるように、鋼管本体部12Bの柱頭部12BUに、前述した補剛部材としての2本の丸鋼棒50を上側鉄骨梁16の材軸方向に貫通させても良い。これにより、柱頭部12BUにおける圧縮側の側壁部12S1の面外剛性がさらに高められるため、当該側壁部12S1の局部座屈Kがさらに抑制される。
The number and arrangement of the stiffening
また、上記実施形態では、鋼管柱12の柱頭部12BU及び柱脚部12BLに補剛棒材30,40を設けた例を示したが、鋼管柱12の柱頭部12BU及び柱脚部12BLの少なくとも一方に補剛部材としての補剛棒材を設けることができる。
Moreover, in the said embodiment, although the stiffening
また、上記実施形態では、鋼管柱12を角形鋼管で形成した例を示したが、これに限らない。例えば、図12に示されるように、鋼管柱22は、断面円形の丸形鋼管でも良い。この場合、丸形鋼管の直径が鋼管柱22の柱幅Dに相当する。また、鋼管柱としては、例えば、断面略長方形の角形鋼管でも良い。この場合、短辺の長さが鋼管柱の柱幅Dに相当する。
Moreover, although the example which formed the
また、上記実施形態では、上下一対のダイアフラムとして内ダイアフラム18を例に説明したが、これに限らない。上下一対のダイアフラムとしては、例えば、通しダイアフラムや外ダイアフラムを用いても良い。さらに、鋼管柱12には、必要に応じて耐火被覆を施しても良い。
In the above embodiment, the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although one embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to such an embodiment, and one embodiment and various modifications may be used in combination as appropriate, and the gist of the present invention will be described. Of course, various embodiments can be implemented without departing from the scope.
10 コンクリート充填鋼管柱
12 鋼管柱
12U 上仕口部(上側の仕口部)
12L 下仕口部(下側の仕口部)
12BU 柱頭部
12BL 柱脚部
14 充填コンクリート
16 上側鉄骨梁(鉄骨梁)
17 下側鉄骨梁(鉄骨梁)
19 貫通孔
20 貫通孔
22 鋼管柱
30 補剛棒材(補剛部材)
32 補剛棒材(補剛部材)
40 補剛棒材(補剛部材)
50 丸鋼棒(補剛部材)
10 Concrete Filled
12L lower joint (lower joint)
12BU Column head
17 Lower steel beam (steel beam)
19 Through-
32 Stiffening rod (stiffening member)
40 Stiffening rod (stiffening member)
50 Round steel bar (stiffening member)
Claims (3)
前記鋼管柱に充填された充填コンクリートと、
前記鋼管柱の柱頭部及び柱脚部の少なくとも一方に設けられ、前記鋼管柱を横方向に貫通すると共に該鋼管柱に接合された補剛部材と、
を備えたコンクリート充填鋼管柱。 Steel pipe columns with steel beams joined to the upper and lower joints,
Filled concrete filled in the steel pipe columns;
A stiffening member provided on at least one of a column head and a column base of the steel tube column, penetrating the steel tube column in a lateral direction and joined to the steel tube column;
Concrete filled steel pipe column with
前記横方向が、前記上側の前記仕口部に接合された複数の前記鉄骨梁のうち、梁長が最も長い前記鉄骨梁の材軸方向に沿っている、
請求項1に記載のコンクリート充填鋼管柱。 A plurality of the steel beams are joined to the upper joint portion,
The lateral direction is along the material axis direction of the steel beam having the longest beam length among the plurality of steel beams joined to the upper joint.
The concrete-filled steel pipe column according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載のコンクリート充填鋼管柱。 The stiffening member is inserted into a through hole formed in the existing steel pipe column and the filled concrete,
The concrete-filled steel pipe column according to claim 1 or 2.
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