JP2018104964A - Column structure and construction method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、コンクリート充填鋼管構造を有する柱構造およびこの柱構造を構築する構築方法に関する。 The present invention relates to a column structure having a concrete-filled steel pipe structure and a construction method for constructing the column structure.
特許文献1には、構真台柱の径に対してコンクリート充填鋼管構造の構真柱の幅が大きくなった場合においても、構真柱の軸力を伝達できる構真柱と構真台柱の接合構造が開示されている。また、特許文献2には、地中に設けられる基礎杭と構真柱とを一体に接続するとともに構真柱に作用した軸力を基礎杭に伝達する構真柱と基礎杭の軸力伝達構造であって、基礎杭に埋設される構真柱の下端側に設けられて構真柱に作用した軸力を支圧で基礎杭に伝達する支圧部を備える軸力伝達構造が開示されている。
In
また、従来より、コンクリート充填鋼管構造においては、籠状に先組みした鉄筋を挿入したり、或いは1本1本の鉄筋を鋼管内に挿入して組むことにより、柱強度を高めることが行われている。 Conventionally, in concrete-filled steel pipe structures, column strength is increased by inserting rebars that are pre-assembled in a bowl shape, or by inserting each rebar into a steel pipe and assembling it. ing.
しかしながら、上記鉄筋を鋼管内に挿入して柱強度を高めた柱構造では、上記鋼管内への鉄筋挿入作業において、当該鉄筋における低剛性等故に作業現場での取り回しが容易でないという問題があり、また、鉄筋を組むために鉄筋工を手配する必要があるという問題点もあった。さらには、コンクリート充填鋼管構造における鋼管内のダイヤフラムに貫通孔を形成して鉄筋を多く通すと、ダイヤフラムにおいて欠損面積を大きくしてしまうことになる。 However, in the column structure in which the rebar is inserted into the steel pipe to increase the column strength, there is a problem that in the rebar insertion work into the steel pipe, handling at the work site is not easy due to low rigidity in the rebar, In addition, there is also a problem that it is necessary to arrange a reinforcing bar for assembling the reinforcing bars. Furthermore, if a through hole is formed in a diaphragm in a steel pipe in a concrete-filled steel pipe structure and a large number of reinforcing bars are passed through, the defect area in the diaphragm will be increased.
一方、上記特許文献2の技術は、場所打ち杭の杭体の中に上部構造の鉄骨支柱を挿入する構造であり、例えば、当該文献の図5で示されるように、十字鋼等の鋼材が挿入されるコンクリートの周囲に補強鋼管が存在する構造部分が存在している。しかしながら、このような構造が鋼管の全長に渡って存在するものとはなっていない。
On the other hand, the technique of the above-mentioned
この発明は、上記の事情に鑑み、コンクリート充填鋼管構造を有する柱構造であって、鉄筋を鋼管内に挿入することによる諸問題を解決できる柱構造を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a column structure having a concrete-filled steel pipe structure that can solve various problems caused by inserting a reinforcing bar into the steel pipe.
この発明の柱構造は、上記の課題を解決するために、コンクリート充填鋼管構造を有する柱構造であって、鋼管の全長に渡って当該鋼管内に鋼材が存在しており、上記鋼材と上記鋼管との間にコンクリートが充填されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the column structure of the present invention is a column structure having a concrete-filled steel pipe structure, in which the steel material exists in the steel pipe over the entire length of the steel pipe, and the steel material and the steel pipe The concrete is filled with concrete.
上記の構成であれば、鉄筋ではなく、鋼材を鋼管内に挿入する構造となるので、鉄筋を用いる構造における鉄筋取り回しの困難性等の諸問題を解消することができる。そして、上記鋼材は上記鋼管の全長に渡って存在するので、当該鋼管の全長に渡って柱としての軸耐力向上を図ることができる。 If it is said structure, since it becomes a structure which inserts steel materials in a steel pipe instead of a reinforcing bar, various problems, such as difficulty of the reinforcing bar handling in the structure using a reinforcing bar, can be eliminated. And since the said steel material exists over the full length of the said steel pipe, the axial strength improvement as a pillar can be aimed at over the full length of the said steel pipe.
上記鋼材に取り付けられた鋼材側接合部材が上記鋼管内に取り付けられた鋼管側接合部材に接合されて上記鋼材と上記鋼管との位置決め固定がなされてもよい。 The steel material side joining member attached to the steel material may be joined to the steel pipe side joining member attached in the steel pipe, and the steel material and the steel pipe may be positioned and fixed.
上記鋼材は、上記コンクリートから上記鋼材に応力伝達を行う応力伝達手段を備えてもよい。また、上記応力伝達手段としてスチフナが設けられており、このスチフナは、鋼管内のダイヤフラムから離間することでコンクリート充填通路を形成してもよい。 The steel material may include stress transmission means for transmitting stress from the concrete to the steel material. Moreover, a stiffener is provided as the stress transmission means, and the stiffener may form a concrete filling passage by being separated from the diaphragm in the steel pipe.
また、この発明の柱構造は、上記のいずれかに記載の2以上の柱構造を柱構造部として上方に連続配置した柱構造であって、下層側の柱構造部における鋼材の上部と上層側の柱構造部における鋼材の下部がボルト接合またはボルト接合と溶接の併用で接合されることを特徴とする。 Moreover, the column structure of the present invention is a column structure in which two or more column structures described in any one of the above are continuously arranged as a column structure part, and the upper part and the upper layer side of the steel material in the column structure part on the lower layer side The lower part of the steel material in the column structure part is joined by bolt joining or a combination of bolt joining and welding.
上記の構成であれば、単位長の鋼管および鋼材を上部に足して柱構造を形成するので、例えば、上記単位長をトラック荷台に対応させた長さとしつつ当該単位長よりも長い柱を施工現場で建てることができる。なお、柱としての軸耐力向上が下層側でのみ必要な場合は、当該下層側の1または複数の単位長の鋼管において上記柱構造部を形成し、これより上層の鋼管においては鋼材の無いコンクリート充填鋼管構造とすることができる。 With the above configuration, a column structure is formed by adding a steel pipe and steel material of a unit length to the upper part.For example, a column longer than the unit length is constructed at the construction site while the unit length is a length corresponding to a truck bed. Can be built. In addition, when it is necessary to improve the axial strength as a column only on the lower layer side, the above-mentioned column structure portion is formed in the steel pipe of one or more unit lengths on the lower layer side, and in the upper layer steel pipe, concrete without steel material is formed. It can be a filled steel pipe structure.
また、この発明の構築方法は、上記柱構造を構築する構築方法であって、初層となる柱構造部における鋼管内に鋼材を配置し固定した状態を工場で製造して柱構築現場に搬送し、この柱構築現場で上記鋼管内の鋼材の上部と上層側に配置される鋼材の下部とを接合することを特徴とする。 Further, the construction method of the present invention is a construction method for constructing the above-mentioned column structure, in which the steel material is arranged and fixed in the steel pipe in the column structure part which is the first layer, manufactured in a factory and transported to the column construction site In this column construction site, the upper part of the steel material in the steel pipe is joined to the lower part of the steel material arranged on the upper layer side.
上記の方法であれば、初層となる柱構造部は工場で製造するので、現場製造に比べると設計通りの製造が行い易く、柱の品質向上が図れる。 If it is said method, since the pillar structure part used as the first layer will be manufactured in a factory, compared with on-site manufacture, manufacture as a design will be easy and the quality improvement of a pillar can be aimed at.
本発明であれば、コンクリート充填鋼管構造を有する柱構造において、鉄筋を鋼管内に挿入する場合の諸問題を解決できるという効果を奏する。 If it is this invention, in the column structure which has a concrete filling steel pipe structure, there exists an effect that the various problems at the time of inserting a reinforcing bar in a steel pipe can be solved.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1(A)および図1(B)に示すように、この柱構造100は、コンクリート充填鋼管構造(CFT構造)を有したものであり、この実施形態においては、所定の長さの角形鋼管(単位長鋼管)1の全長に渡って当該角形鋼管1内にH形鋼2が存在しており、上記H形鋼2と上記角形鋼管1との間にコンクリート3が充填された構造を有する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
また、例えば、上記角形鋼管1の高さ方向の途中箇所には、梁の接続箇所となる通しタイプのダイヤフラム4が設けられている。このダイヤフラム4の鋼管内の中央部には、上記H形鋼2を通すための四辺形状の貫通孔4aが形成されている。この貫通孔4aの大きさは、上記H形鋼2のフランジとの間に所定のクリアランスが得られる大きさとなっており、上記H形鋼2の上記貫通孔4aの挿入の行い易さおよび位置決めのための変位範囲を考慮して設定されている。また、このクリアランスには、上記コンクリート3(モルタル成分)が存在することができる。
Further, for example, a through-
上記角形鋼管1の上部箇所の内側には、鋼管側接合部材11が溶接により固定されている。この鋼管側接合部材11は、例えば、板部材からなり、上記角形鋼管1の内側面から。当該内側面に直交する方向に突出している。また、上記鋼管側接合部材11には、水平方向に複数のボルト挿通孔(ルーズ孔、長孔)が形成されている。なお、上記鋼管側接合部材11は、施工現場において上記角形鋼管1の内側に固定してもよいが、この実施例では、上記角形鋼管1の工場での製造段階で取り付けている。このように製造段階で取り付ける場合、上記角形鋼管1を横にした状態で上記鋼管側接合部材11を取り付けることができるので、取り付け作業が容易になる。
Inside the upper portion of the
また、上記H形鋼2の上部箇所のフランジには、上記鋼管側接合部材11の位置に対応する高さ位置に、鋼材側接合部材21が設けられている。この鋼材側接合部材21は、上記フランジに当接して接合される当接板部と、この当接板部から突出する突出板部とを備える略T字形状を有しており、例えば、カットティー(CT)接合金物からなる。上記当接板部および上記H形鋼2のフランジには、水平方向に複数のボルト挿通孔が形成されており、これらボルト挿通孔に通されたボルトにナットを螺合させることによって、上記当接板部が上記H形鋼2のフランジに固定される。そして、上記突出板部にも水平方向に複数のボルト挿通孔(ルーズ孔、長孔)が形成されており、このボルト挿通孔および上記鋼管側接合部材11のボルト挿通孔に通されたボルトにナットを螺合させることによって、上記鋼管側接合部材11に上記鋼材側接合部材21が固定される。また、この固定に際して、上記ボルト挿通孔(ルーズ孔、長孔)により、上記H形鋼2を上記角形鋼管1の中心に位置させる位置調整(位置決め)を行うことができる。なお、上記鋼材側接合部材21を上記H形鋼2の工場での製造段階で固定しておいてもよいが、この実施例では、施工現場で取り付けて固定している。施工現場において上記鋼材側接合部材21を上記H形鋼2に後付けするようにすると、上記鋼材側接合部材21の固定位置に融通がきくため、上記H形鋼2を上記角形鋼管1の中心に位置させる位置調整作業が行い易くなる。
Further, a steel material
さらに、上記H形鋼2には、水平に配置された板状部材からなるスチフナ22が複数個設けられている。各スチフナ22は、上記H形鋼2の対向するフランジの裏面間で当該フランジおよびウェブに溶接により固定されており、上記コンクリート3から上記H形鋼2に応力伝達を行う応力伝達手段として機能する。また、上記スチフナ22は、鋼管内の上記ダイヤフラム4から上方向或いは下方向に離間しており、この離間によってコンクリート充填通路を形成している。
Further, the H-
また、上記角形鋼管1および上記H形鋼2の下端箇所は、例えば、地盤側にアンカー固定されるベースプレート5上に溶接等によって固定されている。なお、このベースプレート5には、コンクリート3における水分排出のための貫通孔が形成されていてもよい。また、上記コンクリート3は上記角形鋼管1の下部側から圧入することもできるし、上記角形鋼管1の上端開口から落とし込むこともできる。上記角形鋼管1内に入った流動状態のコンクリートは上記コンクリート充填通路を通って全体に行きわたることになる。
Moreover, the lower end location of the said
上記構成の柱構造100であれば、鉄筋ではなく、上記H形鋼2を上記角形鋼管1内に挿入する構造となるので、鉄筋を用いる構造における施工現場での鉄筋取り回しの困難性等の諸問題を解消することができる。そして、上記H形鋼2は上記角形鋼管1の全長に渡って存在するので、当該角形鋼管1の全長に渡って柱としての軸耐力向上を図ることができる。
The
また、上記H形鋼2に取り付けられた鋼材側接合部材21が上記角形鋼管1内に取り付けられた鋼管側接合部材11に接合されて上記H形鋼2の位置決め固定がなされることで、この位置決め固定が簡単な作業で的確に行えることになる。
Moreover, the steel material
また、上記H形鋼2がスチフナ22(応力伝達手段)を備えるので、上記コンクリート3から上記H形鋼2に的確に応力伝達が行える。また、上記スチフナ22は、パネルゾーンの鋼管内の上記ダイヤフラム4から上下方向に離間しているので、適切にコンクリート充填通路が形成されることになる。
Further, since the H-
上記の2以上の柱構造100を柱構造部として上方に連続配置した柱構造とすることができる。例えば、図2に示すように、下側の柱構造100のH形鋼2の上端箇所のウェブおよびフランジには複数のボルト挿通孔が所定配置で形成される。このようなボルト挿通孔を有するH形鋼2を内挿した柱構造(コンクリートは未充填の状態)100の上記H形鋼2の上側に別のH形鋼2の端を突き合わせて接続する。この上側のH形鋼2の下端箇所のウェブおよびフランジにも複数のボルト挿通孔が所定配置で形成されており、両所定配置に対応する配置でボルト挿通孔が形成された接合板23をウェブおよびフランジに当てた状態で、これらボルト挿通孔にボルトを通してナットを螺合させることにより、上記上下に配置した2本のH形鋼2が互いに接合される。なお、上記接合板23を上記2本のH形鋼2にさらに溶接してもよいものである。また、上記別のH形鋼2の上部には鋼材側接合部材21は未だ取り付けられていないが、これを取り付けるボルト挿通孔は形成されている。
The above-described two or
上記柱構造100における上記角形鋼管1の対向する2面の各面の上部の外側面には、柱接合部12が梁8(図1参照)を避けるように当該梁8の両側にそれぞれ突設されている。これら柱接合部12は、上記角形鋼管1の上端の上方に突出して存在する。この突出部分は、上側に配置する角形鋼管1が上方から吊り上げ状態で降下されるときの当該角形鋼管1に対するガイドとなることができる。
In the
また、上記角形鋼管1の上側に設けられる別の角形鋼管1の対向する2面の各面の下部の外側面には、柱接合部13が上記柱接合部12の配置位置に対応した配置で突設されている。そして、上記柱接合部12および上記柱接合部13には水平方向にボルト挿通孔が形成されており、これらボルト挿通孔の形成位置に対応する位置にボルト挿通孔を有する略長方形状の連結板14が上記柱接合部12および上記柱接合部13に渡って設けられ、上記ボルト挿通孔にボルトを通してナットを螺合させることにより、上記上下に配置した2本の角形鋼管1が互いに接合される。なお、上記上下に配置した2本の角形鋼管1の当接箇所をさらに溶接してもよいものである。
Further, on the outer surface of the lower part of each of the two opposing surfaces of another
このように、2以上の柱構造100を柱構造部として上方に連続配置した柱構造とすると、単位長の鋼管および鋼材を上部に足して柱構造を形成できるので、例えば、上記単位長をトラック荷台に対応させた長さとしつつ当該単位長よりも長い柱を施工現場で建てることができる。ここで、単位長の鋼管および鋼材を上部に何節も足して柱構造を形成する場合、一般に、高い柱強度が求められるのは下層の柱構造である。従って、接合による1本の高い柱において、下層の1節或いは複数節だけが上記柱構造100とされ、これより上側の柱部分では鋼材の無い柱構造とすることもできる。このような柱構造においても、単位長(節)においては、鋼管の全長に渡って当該鋼管内に鋼材が存在した本発明に係る柱構造となる。
As described above, when the column structure is formed by continuously arranging two or
なお、上記の例では、上層となるH形鋼2を下層のH形鋼2の上に接合した後に、上層となる角形鋼管1を当該角形鋼管1内にH形鋼2を通すように上から配置し、このように配置した上層となる角形鋼管1を下層の角形鋼管1の上に接合している。このような手順に限らず、先に上層となる角形鋼管1を配置し、その後に上層となるH形鋼2を上記角形鋼管1内に通して取り付ける手順を採用することもできる。この場合には、例えば、上層の角形鋼管1の下部側に作業用の開口を形成しておいて、この開口を用いて後から挿入されたH形鋼2を先に設けた上記H形鋼2に接合し、その後に、上記開口を塞ぐ工法とすることもできる。
In the above example, after the upper H-
また、初層となる柱構造(コンクリートは未充填)100を、施工現場で製造する工法を採用できる。例えば、施工現場において、上記ベースプレート5上に上記H形鋼2を鉛直に建てて、上記角形鋼管1の中に上記のH形鋼2が通るように上記角形鋼管1を上から挿入して建て方を行う。また、この逆に、上記ベースプレート5上に上記角形鋼管1を鉛直に建てて、この建てた角形鋼管1の中にH形鋼2が通るように当該H形鋼2を上から挿入することも可能である。この場合も、例えば、上記角形鋼管1の下部側に作業用の開口を形成しておいて、この開口を用いて後から挿入されたH形鋼2を上記ベースプレート5に接合することができる。
Moreover, the construction method which manufactures the column structure (concrete is unfilled) 100 used as the first layer at a construction site can be adopted. For example, at the construction site, the H-
一方、上記柱構造(コンクリートは未充填)100を工場で製造することもできる。すなわち、初層となる柱構造部における上記角形鋼管1内にH形鋼2を配置し固定した状態を工場で製造して柱構築現場に搬送し、この柱構築現場で上記角形鋼管1内のH形鋼2の上部とその上層側に配置されるH形鋼2の下部、並びに、上記角形鋼管1とその上層側に設けられる角形鋼管1とを接合するようにしてもよい。このような方法であれば、初層となる柱構造部は工場で製造するので、現場製造に比べると設計通りの製造が行い易く、柱の品質向上が図れる。
On the other hand, the column structure (concrete is not filled) 100 can be manufactured in a factory. That is, a state in which the H-
また、上記の例では、上記H形鋼2が応力伝達手段としてスチフナ22を備えたが、これに限らず、応力伝達手段として以下のものを用いることもできる。
In the above example, the H-shaped
図3(A)および図3(B)に示す構造においては、応力伝達手段として上記H形鋼2のウェブに形成されたウェブ開口6Aを備えている。このウェブ開口6Aには、コンクリート3が入り込むので、孔あき鋼板ジベルと同様の鋼コンクリート合成効果を発揮しうる。なお、上記H形鋼2のフランジにも単独で或いは上記ウェブ開口6Aとの併用でフランジ開口を形成するようにしてもよい。また、このような開口と上記スチフナ22を併存させてもよいものである。また、このような開口の周囲を補強する補強板を設けておくようにしてもよいものである。
The structure shown in FIGS. 3A and 3B includes a
図4(A)および図4(B)に示す構造においては、応力伝達手段として上記H形鋼2のウェブおよびフランジに頭付きスタッド6Bを備える。なお、上記頭付きスタッド6Bは、上記H形鋼2のウェブとフランジで囲まれた範囲に設けられており、上記H形鋼2が上記角形鋼管1に挿入されるときに鋼管内の上記ダイヤフラム4と干渉しないようにしている。
In the structure shown in FIGS. 4A and 4B, a headed
図5(A)および図5(B)に示す構造においては、応力伝達手段として上記H形鋼2のフランジ間に渡るように組まれたラチス6Cを備える。例えば、上記フランジの端側には、長尺のL字アングルの一方の面部がその長手方向を鉛直方向に向けて溶接或いはビス留め等によって固定されている。そして、L字アングルの他方の面部を上記フランジの端において当該フランジに直交状態に位置させ、この他方の面部に上記ラチス6Cが溶接或いはビス留め等によって固定されている。この場合も、上記H形鋼2が上記角形鋼管1に挿入されるときに鋼管内の上記ダイヤフラム4と干渉しないように上記ラチス6Cを設ける。なお、上記ラチス6Cに限らず、格子板を設けることもできる。また、このようなラチスや格子板を設ける組立柱とする場合には、鋼材として、溝形鋼、山形鋼、T形鋼等を用いることができる。また、組立柱とする場合には、H形鋼のような弱軸方向が生じ難い構造とすることもできる。
The structure shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B) includes a
また、上記のスチフナ22、ウェブ開口6A、頭付きスタッド6Bを用いる場合においても、鋼材はH形鋼に限らず、弱軸方向の無い十字H形鋼等を用いることができる。ただし、閉断面を有する鋼材は用いないのが望ましい。また、複数本の鋼材を隣り合わせに立てて多大に接合させた構造とすることもできる。この場合、断面が長方形状となる角形鋼管を用いてもよい。また、このように長方形状の角形鋼管を用い、鋼材としてH形鋼を用いる場合、H形鋼の強軸方向を角形鋼管の長方形状の短辺方向に平行となるようにしてもよい。また、鋼管は角形鋼管に限らず、丸形鋼管であってもよい。また、応力伝達手段としては、上記の例示のもの以外のものも用いることができる。
Even when the
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
1 :角形鋼管(鋼管)
2 :H形鋼(鋼材)
3 :コンクリート
4 :ダイヤフラム
4a :貫通孔
5 :ベースプレート
6A :ウェブ開口(応力伝達手段)
6B :頭付きスタッド(応力伝達手段)
6C :ラチス(応力伝達手段)
11 :鋼管側接合部材
12 :柱接合部
13 :柱接合部
14 :連結板
21 :鋼材側接合部材
22 :スチフナ(応力伝達手段)
23 :接合板
100 :柱構造
1: Square steel pipe (steel pipe)
2: H-section steel (steel)
3: Concrete 4:
6B: Stud with head (stress transmission means)
6C: Lattice (stress transmission means)
11: Steel pipe side joining member 12: Column joining part 13: Column joining part 14: Connecting plate 21: Steel material side joining member 22: Stiffener (stress transmitting means)
23: Joining plate 100: Column structure
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