特許 5666291 コンクリート充填鋼管柱

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5666291

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】コンクリート充填鋼管柱

(51)【国際特許分類】

   E04C 3/34 20060101AFI20150122BHJP

【ＦＩ】

   E04C3/34

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2010-288378(P2010-288378)

(22)【出願日】2010年12月24日

(65)【公開番号】特開2012-136838(P2012-136838A)

(43)【公開日】2012年7月19日

【審査請求日】2013年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】西村 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】長岡 勉

【審査官】 新井 夕起子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１１６３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０１３２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３２２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３５３４９８４（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｂ １／９４

Ｅ０４Ｂ １／３０

Ｅ０４Ｃ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼管と、
前記鋼管の内周壁に沿ってコンクリートを打設して形成された筒状の第１コンクリート部と、
前記第１コンクリート部の内部に設けられ、前記第１コンクリート部とコンクリート強度が異なる第２コンクリート部と、
を備えるコンクリート充填鋼管柱。

【請求項2】

前記第１コンクリート部は、現場で前記鋼管内にコンクリートを打設することにより形成されている請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱。

【請求項3】

前記第１コンクリート部のコンクリート強度が、前記第２コンクリート部のコンクリート強度よりも低い請求項１又は請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱。

【請求項4】

前記第１コンクリート部が、骨材として硬質砂岩、安山岩、及び流紋岩の少なくとも１つを有し、
前記第２コンクリート部は、骨材として石灰岩を有する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のコンクリート充填鋼管柱。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート充填鋼管柱に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼管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）。ＣＦＴ柱では、一般に、中空の鋼管柱と比較して負担可能な軸力（負担軸力）が大きく、またコンクリートが充填されている分、熱容量が増加するため、耐火性能に優れている。そのため、設計条件（例えば、柱の負担軸力が比較的小さく火災継続時間が短い場合など）によっては、ＣＦＴ柱の耐火被覆を省略することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−２０４９９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、構造物の高層化等に伴い、ＣＦＴ柱にも更なる構造性能（耐力、剛性）の向上が望まれている。この解決策として、鋼管内のコンクリート強度を高めることが考えられる。しかしながら、コンクリート強度が高くなるとコンクリートの火災時の強度低下や剛性低下が大きくなり、低強度のコンクリートに比べて耐火時間が短くなることが知られている。

【0005】

本発明は、上記の事実を考慮し、コンクリート充填鋼管柱の構造性能を高めつつ、優れた耐火性能を確保することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱は、鋼管と、前記鋼管の内周壁に沿ってコンクリートを打設して形成された筒状の第１コンクリート部と、前記第１コンクリート部の内部に設けられ、前記第１コンクリート部とコンクリート強度が異なる第２コンクリート部と、を備えている。

【0007】

請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱によれば、例えば、第１コンクリート部及び第２コンクリート部の一方を高強度コンクリートや超高強度コンクリートで構成し、第１コンクリート部及び第２コンクリート部の他方を一般的な強度のコンクリートで構成することにより、即ち、鋼管に充填される充填コンクリートのコンクリート強度を部分的に大きくすることにより、コンクリート充填鋼管柱の構造性能を高めつつ、耐火性能を確保することができる。

【0008】

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、前記第１コンクリート部は、現場で前記鋼管内にコンクリートを打設することにより形成されている。
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、前記第１コンクリート部のコンクリート強度が、前記第２コンクリート部のコンクリート強度よりも低い。

【0009】

請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱によれば、火災時に、高温になり易い第１コンクリート部のコンクリート強度を第２コンクリート部よりも低くしたことにより、第１コンクリート部の熱劣化が抑制される結果、鋼管の局部座屈が抑制される。従って、コンクリート充填鋼管柱の構造性能を高めつつ、耐火性能を確保することができる。

【0010】

請求項４に記載のコンクリート充填鋼管柱は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のコンクリート充填鋼管柱において、前記第１コンクリート部が、骨材として硬質砂岩、安山岩、及び流紋岩の少なくとも１つを有し、前記第２コンクリート部は、骨材として石灰岩を有している。

【0011】

請求項４に記載のコンクリート充填鋼管柱によれば、火災時に、高温になり易い第１コンクリート部の骨材に硬質砂岩、安山岩、流紋岩の少なくとも１つを用いることにより、第１コンクリート部の熱劣化が抑制される結果、鋼管の局部座屈が抑制される。従って、コンクリート充填鋼管柱の構造性能を高めつつ、耐火性能を確保することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、上記の構成としたので、コンクリート充填鋼管柱の構造性能を高めつつ、優れた耐火性能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱を示す斜視図である。

【図2】（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱を示す平断面図であり、（Ｂ）は、耐火試験の試験結果であり、所定時間加熱されたコンクリート充填鋼管柱の中心軸を通る水平方向の中心線に沿った温度分布である。

【図3】本発明の第１実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱を示す縦断面図である。

【図4】耐火試験の試験結果であり、加熱時間と変形量の関係を示すグラフである。

【図5】本発明の第２実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱を示す平断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の変形例を示す平断面図である。

【図7】本発明の第１実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の変形例を示す平断面図である。

【図8】本発明の第１実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の変形例を示す平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しながら、本発明の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、各図において適宜図示される矢印Ｚは鋼管の軸方向を示している。

【0015】

先ず、第１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。

【0016】

図１及び図２（Ａ）には、第１実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱１０の一部が示されている。コンクリート充填鋼管柱１０は、例えば、高層建物や超高層建物等の高い強度（例えば、設計基準強度で６０Ｎ／ｍｍ^２以上、軸力比（軸力／（柱の水平断面積×充填コンクリートの設計基準強度）で０．３以上の高い軸力）が求められる柱として好適に用いられるものである。

【0017】

コンクリート充填鋼管柱１０は、鋼管１２と、鋼管１２の内部に充填される充填コンクリート１４を備えている。鋼管１２は角形鋼管からなり、軸方向（矢印Ｚ方向）を上下方向として、図示しない基礎等の上に立てられている。なお、鋼管１２の外周部には耐火被覆が施されておらず、コンクリート充填鋼管柱１０は、無耐火被覆のコンクリート充填鋼管柱（無耐火被覆ＣＦＴ柱）とされている。

【0018】

鋼管１２の内部に充填された充填コンクリート１４は、第１コンクリート部としての外側コンクリート部１４Ａと、第２コンクリート部としての内側コンクリート部１４Ｂを備えている。外側コンクリート部１４Ａは平面視にて略矩形形状の筒状（筒体）で、鋼管１２の内周壁に沿って充填されたコンクリートが硬化したものであり、充填コンクリート１４の外周部を構成している。外側コンクリート部１４Ａの略中央部には、鋼管１２の軸方向へ延びる中空部１６が形成されている。この中空部１６には、内側コンクリート部１４Ｂが設けられている。内側コンクリート部１４Ｂは平面視にて略矩形形状で、外側コンクリート部１４Ａの中空部１６に充填されたコンクリートが硬化したものであり、外側コンクリート部１４Ａと一体化されている。

【0019】

なお、本実施形態では、一例として、先ず、鋼管１２の内部に図示しない筒状の型枠を仮設し、当該型枠と鋼管１２との間にコンクリートを充填して外側コンクリート部１４Ａを形成し、次に、型枠を撤去してから外側コンクリート部１４Ａの中空部１６にコンクリートを充填して、内側コンクリート部１４Ｂを形成した。

【0020】

ここで、図２（Ｂ）には、一例として、所定時間加熱されたコンクリート充填鋼管柱１０の温度分布が示されている。なお、この温度分布は、コンクリート充填鋼管柱１０の中心軸を通る水平方向の中心線Ｃに沿って測定した温度である。図２（Ｂ）に示される温度分布から分かるように、加熱面側に近い充填コンクリート１４の外周部では、充填コンクリート１４の中央部と比較して、急激に温度が高くなっている。コンクリートは、一般に所定温度以上に加熱されると劣化（熱劣化）し、この状態で軸力を負担すると、脆性的に破壊され易くなる。このような熱劣化は、充填コンクリート１４のコンクリート強度が高くなるに従って発生し易くなる。即ち、コンクリート強度が高いコンクリートでは、一般的な強度のコンクリートよりも低い温度で熱劣化が発生し易くなる。一方、充填コンクリート１４の中央部は、充填コンクリート１４の外周部と比較して温度が低く、熱劣化が発生し難い。

【0021】

このように、所定時間加熱された充填コンクリート１４のうち、熱劣化する温度に達する領域を熱劣化域とし、熱劣化する温度に達しない領域を健全域とすると、本実施形態では、上記熱劣化の対策として、熱劣化域を外側コンクリート部１４Ａで構成すると共に、健全域を内側コンクリート部１４Ｂで構成し、外側コンクリート部１４Ａのコンクリート強度を内側コンクリート部１４Ｂのコンクリート強度よりも低くしている。即ち、熱劣化域と健全域とでコンクリートを打ち分け、熱劣化域のコンクリート強度を健全域のコンクリート強度よりも低くしている。一例として、内側コンクリート部１４Ｂを超高強度コンクリート（例えば、設計基準強度６０Ｎ／ｍｍ^２以上）で構成し、外側コンクリート部１４Ａを内側コンクリート部１４Ｂよりもコンクリート強度が低いコンクリート（例えば、設計基準強度６０Ｎ／ｍｍ^２を下回る強度（未満））で構成されている。これにより、外側コンクリート部１４Ａの熱劣化が抑制されている。

【0022】

なお、熱劣化域と健全域との境界は、コンクリート充填鋼管柱１０に求められる耐火性能（耐火時間）に応じて適宜変更可能である。また、実施形態におけるコンクリート強度とは、コンクリートの圧縮強度を示す指標であり、例えば、設計基準強度、呼び強度、又はコンクリートの調合設計時に設定される目標強度（調合強度）等を用いることができる。

【0023】

次に、第１実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の作用について説明する。

【0024】

例えば、図３に示されるように、火災によってコンクリート充填鋼管柱１０が矢印Ａ方向から加熱されると、先ず、温度上昇に伴って鋼管１２が熱膨張し、鋼管１２が軸方向（矢印Ｚ方向）へ伸張すると共に、徐々に軟化して剛性が低下する。また、鋼管１２の側壁１２Ａを介して、当該側壁１２Ａを内部から支持する外側コンクリート部１４Ａに熱が伝達され、外側コンクリート部１４Ａの温度が上昇する。そして、外側コンクリート部１４Ａの温度が所定温度（熱劣化温度）以上になると、外側コンクリート部１４Ａが熱劣化する。これにより、外側コンクリート部１４Ａが脆く、脆性的に破壊され易くなり、鋼管１２の側壁１２Ａの支持強度が低下する。この結果、図中の二点鎖線で示されるように、温度上昇により剛性が低下した鋼管１２の側壁１２Ａが面外方向へ凸状に湾曲し、局部座屈する。この際、矢印Ｑで示されるように、内側へ凸状に湾曲した鋼管１２の側壁１２Ａによって外側コンクリート部１４Ａが押圧され、外側コンクリート部１４Ａが圧壊する。また、鋼管１２の側壁１２Ａに局部座屈が発生すると、鋼管１２の軸方向（矢印Ｚ方向）に縮むため、鋼管１２が負担していた軸力Ｆの一部が充填コンクリート１４に導入され、充填コンクリート１４の負担軸力が増加する。これにより、外側コンクリート部１４Ａの圧壊が促進され、コンクリート充填鋼管柱１０の耐力（軸耐力）が急激に低下し、最終的に破壊に至る。

【0025】

ここで、前述したように、一般にコンクリートは、コンクリート強度が高くなると、早期に熱劣化する。そして、鋼管１２の側壁１２Ａを内部から支持する外側コンクリート部１４Ａが早期に熱劣化すると、コンクリート充填鋼管柱１０が所定の耐力（火災時耐力）を発揮する前に、鋼管１２の側壁１２Ａに局部座屈が発生し、コンクリート充填鋼管柱１０の耐力が急激に低下してしまう。

【0026】

そこで、本実施形態では、熱劣化域にある外側コンクリート部１４Ａを、健全域にある内側コンクリート部１４Ｂよりもコンクリート強度が低いコンクリートで構成している。これにより、外側コンクリート部１４Ａに熱劣化が発生するまでの時間（加熱時間）が長くなるため、鋼管１２の側壁１２Ａの局部座屈が抑制される。更に、本実施形態では、内側コンクリート部１４Ｂを超高強度コンクリートで構成したことにより、外側コンクリート部１４Ａが熱劣化した後においても、所定の耐力を維持することができる。従って、コンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能が向上する。また、鋼管１２を外側から被覆する耐火被覆材等を省略することができるため、施工性の向上、コスト削減を図ることができる。

【0027】

更に、内側コンクリート部１４Ｂのみを超高強度コンクリートで構成し、外側コンクリート部１４Ａを内側コンクリート部１４Ｂよりもコンクリート強度が低いコンクリートで構成したことにより、充填コンクリート１４の軸耐力が向上するため、耐火性能だけでなく、耐震性能も向上する。従って、コンクリート充填鋼管柱１０の構造性能を高めつつ、耐火性能を確保することができる。

【0028】

次に、第１実施形態に係るコンクリート充填鋼管構造の変形例について説明する。

【0029】

本変形例では、内側コンクリート部１４Ｂを構成するコンクリートの骨材として石灰岩（以下、「石灰岩骨材」という）が用いられ、外側コンクリート部１４Ａを構成するコンクリートの骨材として硬質砂岩（以下、「硬質砂岩骨材」という）が用いられている。なお、外側コンクリート部１４Ａのコンクリート強度は、上記実施形態と同様に、内側コンクリート部１４Ｂよりも低くされている。

【0030】

ここで、石灰岩は、硬質砂岩、安山岩、流紋岩等と比較して安価で、かつコンクリート強度の高強度化（設計基準強度で８０Ｎ／ｍｍ^２程度まで）が可能であり、近年、骨材として広く用いられるようになっている。しかしながら、石灰岩骨材を用いた高強度のコンクリートは、硬質砂岩骨材を用いたコンクリートと比較して耐火性能が低く、火災時に加熱されると熱劣化し易いことが知られている。下記の耐火試験でも同様の傾向が得られている。

【0031】

耐火試験では、２つの試験体１，２に鉛直荷重（軸力比＝０．４）を載荷しながら、試験体１，２をバーナーで加熱し、各試験体１，２の軸方向の変形量をそれぞれ測定した。試験体１では、石灰岩骨材を用いたコンクリートを角形鋼管に一律に充填した従来のコンクリート充填鋼管柱であり、試験体２では、硬質砂岩骨材を用いたコンクリートを角形鋼管に一律に充填した従来のコンクリート充填鋼管柱である。また、試験体１，２における角形鋼管の水平断面積は同一であり、これらの角形鋼管に充填されるコンクリートのコンクリート強度も略同一（呼び強度５５Ｎ／ｍｍ^２、試験時強度７０Ｎ／ｍｍ^２程度）である。

【0032】

図４には、耐火試験の試験結果が示されている。図中に実線で示す曲線は試験体１の試験結果であり、点線で示す曲線は試験体２の試験結果である。なお、図４における横軸は加熱時間（分）であり、縦軸は試験体１，２の軸方向の変形量（ｍｍ）である。この変形量（ｍｍ）は、各試験体１，２に鉛直荷重を載荷した状態をゼロとし、軸方向に伸びる方向を正、軸方向に縮む方向を負としている。

【0033】

図４に示される試験結果から、石灰岩骨材を用いた試験体１は、硬質砂岩骨材を用いた試験体２よりも早期に軸方向の変形量（縮み量）が大きくなり、急激に耐力が低下したことが分かる。これは、石灰岩骨材を用いた試験体１では、充填コンクリートの外周部が早期に熱劣化し、鋼管の側壁に局部座屈が発生したためと考えられる。石灰岩骨材を用いたコンクリートは、硬質砂岩骨材を用いたコンクリートに比べ耐火性能が劣ることが知られている。試験体１は加熱によって熱劣化し、脆くなった鋼管周辺のコンクリートが、図３に示す鋼管の面外への変形を抑えることができなくなり、鋼管の局部座屈によって脆性的に崩壊されたものと思われる。このように負担軸力が大きいＣＦＴ柱（例えば軸力比０．３以上）に石灰岩のように脆い骨材を用いる場合は、充填コンクリートが十分な耐力を残している場合でも、鋼管の局部座屈によって早期に破壊が生じる。なお、骨材として安山岩、流紋岩を用いたコンクリートは、硬質砂岩骨材を用いたコンクリートと同等以上の耐火性能を有することが知られている。従って、石灰岩骨材を用いたコンクリートは、安山岩、流紋岩を用いたコンクリートよりも早期に熱劣化するが分かる。

【0034】

そこで、本実施形態では、火災時に高温になり難い内側コンクリート部１４Ｂに石灰岩骨材を用い、火災時に高温になり易い外側コンクリート部１４Ａに硬質砂岩骨材を用いている。このように、石灰岩骨材よりも耐火性能に優れ、熱劣化し難い硬質砂岩骨材を外側コンクリート部１４Ａに用いることにより、火災時に、外側コンクリート部１４Ａに熱劣化が発生するまでの時間（加熱時間）が長くなるため、鋼管１２の側壁１２Ａの局部座屈が抑制される。従って、コンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能が向上する。更に、外側コンクリート部１４Ａと比較して、高温になり難い内側コンクリート部１４Ｂに安価な石灰岩骨材を用いることにより、コスト削減を図りつつ、内側コンクリート部１４Ｂの高強度化を図ることができる。

【0035】

なお、外側コンクリート部１４Ａには、骨材として硬質砂岩、安山岩、流紋岩を適宜組み合わせて用いても良い。

【0036】

次に、第２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、第１実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に適宜省略して説明する。

【0037】

図５には、第２実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱３０が示されている。コンクリート充填鋼管柱３０は、外側コンクリート部１４Ａの中空部１６に内側鋼管３２が配置された二重鋼管構造とされている。内側鋼管３２は、外側の鋼管１２（外側鋼管）と同じ形状の角形鋼管とされ、軸方向を上下方向にすると共に、その中心軸を鋼管１２の中心軸に略一致させて鋼管１２の内部に配置されている。また、内側鋼管３２は、前述した熱劣化域と健全域の境界上に配置されており、鋼管１２と内側鋼管３２との間に外側コンクリート部１４Ａが設けられ、内側鋼管３２の内部に内側コンクリート部１４Ｂが設けられている。これらの鋼管１２、内側鋼管３２、外側コンクリート部１４Ａ、及び内側コンクリート部１４Ｂは、コンクリートの付着力によって一体化されている。

【0038】

本実施形態では、一例として、先ず、鋼管１２の内部に内側鋼管３２を配置し、次に、鋼管１２と内側鋼管３２との間にコンクリートを充填して外側コンクリート部１４Ａを形成すると共に、内側鋼管３２の内部にコンクリートを充填して内側コンクリート部１４Ｂを形成した。なお、工場等で、予め外側コンクリート部１４Ａを形成し、現場で内側コンクリート部１４Ｂを形成しても良い。

【0039】

次に、第２実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の作用について説明する。

【0040】

本実施形態では、鋼管１２と内側鋼管３２との間に設けられた外側コンクリート部１４Ａによって、対向する鋼管１２の側壁１２Ａと内側鋼管３２の側壁３２Ａとが連結されており、いわゆるサンドイッチ構造になっている。従って、鋼管１２の側壁１２Ａの面外剛性が向上するため、火災時における鋼管１２の側壁１２Ａの局部座屈が抑制される。更に、曲げやせん断に対する鋼管１２及び内側鋼管３２の靭性が向上する。従って、コンクリート充填鋼管柱３０の耐火性能が向上する。

【0041】

また、内側鋼管３２が内側コンクリート部１４Ｂを拘束するコンファインド効果により、コンクリート充填鋼管柱３０の耐力（軸耐力）が向上する。従って、耐火性能のみならず、コンクリート充填鋼管柱３０の耐震性能も向上する。更には、外側コンクリート部１４Ａを成形するための型枠として内側鋼管３２を用いることにより、コンクリート充填鋼管柱３０の施工性が向上する。

【0042】

次に、第２実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の変形例について説明する。

【0043】

図６に示されるように、本変形例に係るコンクリート充填鋼管柱４０では、外側鋼管としての鋼管１２と内側鋼管３２とが連結部材としての複数のリブ４２で連結されている。これらのリブ４２は板状で、長手方向を鋼管１２の軸方向にすると共に、鋼管１２の周方向に間隔を空けて鋼管１２と内側鋼管３２との間に複数配置されている。また、各リブ４２は、鋼管１２の下端部から上端部に渡って設けられ、鋼管１２の側壁１２Ａ及び内側鋼管３２の側壁３２Ａに溶接等でそれぞれ接合されている。これらのリブ４２によって、仕切られた鋼管１２と内側鋼管３２との間の空間には、外側コンクリート部１４Ａを構成するコンクリートがそれぞれ充填されている。

【0044】

このように鋼管１２と内側鋼管３２とを複数のリブ４２で連結することにより、鋼管１２の側壁１２Ａの面外剛性が飛躍的に増加する。従って、火災時における鋼管１２の側壁１２Ａの局部座屈が抑制されるため、コンクリート充填鋼管柱４０の耐火性能が向上する。また、リブ４２によって鋼管１２と内側鋼管３２とを連結することにより、運搬時やコンクリート充填時における内側鋼管３２の移動が拘束される。従って、コンクリート充填鋼管柱４０の施工性が向上する。

【0045】

なお、リブ４２の形状、数、配置等は上記のものに限らず、適宜変更可能である。また、上記変形例では、各リブ４２を鋼管１２の下端部から上端部に渡って設けたが、長さが短くされた複数のリブ４２を鋼管１２の軸方向に間隔を空けて配置しても良いし、これらのリブ４２を千鳥状に配置しても良い。更に、内側鋼管３２やリブ４２に、コンクリート充填用の貫通孔を形成しても良い。これにより、内側鋼管３２の内部や、鋼管１２と内側鋼管３２との間の空間へのコンクリートの充填性が向上する。

【0046】

なお、上記第１，第２実施形態では、鋼管１２の側壁１２Ａの局部座屈を抑制するために、外側コンクリート部１４Ａのコンクリート強度を内側コンクリート部１４Ｂのコンクリート部よりも低くしたが、鋼管１２の側壁１２Ａの局部座屈の抑制を目的としない場合は、外側コンクリート部１４Ａのコンクリート強度を内側コンクリート部１４Ｂのコンクリート部と同じか若しくはそれよりも高くしても良い。例えば、外側コンクリート部１４Ａを高強度コンクリートや超高強度コンクリートで構成し、内側コンクリート部１４Ｂを一般的なコンクリート強度のコンクリートで構成しても良い。このように、充填コンクリート１４のコンクリート強度を部分的に大きくすることにより、コスト削減を図りつつ、コンクリート充填鋼管柱１０，３０，４０の負担軸力を大きくすることができる。これと同様に、外側コンクリート部１４Ａの骨材として硬質砂岩、安山岩、流紋岩の少なくとも１を用い、内側コンクリート部１４Ｂの骨材として石灰岩を用いても良い。

【0047】

また、第１，第２実施形態では、充填コンクリート１４にコンクリート強度が異なる２つの外側コンクリート部１４Ａ及び内側コンクリート部１４Ｂを設けたが、充填コンクリート１４にコンクリート強度が異なる３つ以上の領域を層状に設けても良い。この場合、鋼管１２の側壁１２Ａの座屈を防止する観点から、充填コンクリート１４の外周部を構成する外側コンクリート部のコンクリート強度を相対的に低くすることが望ましい。

【0048】

更に、第１，第２実施形態において、コンクリート充填鋼管柱１０，３０，４０の断面形状は適宜変更可能である。例えば、図７に示されるように、内側コンクリート部１４Ｂの形状を断面円形状にしても良い。また、鋼管１２は、内部にコンクリートを充填可能であれば良く、例えば、図８に示されるように、円筒形状の丸形鋼管４４を用いて良いし、断面多角形状の鋼管を用いても良い。なお、図７及び図８に示される外側コンクリート部１４Ａは、遠心成形によって形成される。このように遠心成形で外側コンクリート部１４Ａを形成することにより、型枠を省略することができるため、コンクリート充填鋼管柱１０，３０，４０の製造性が向上する。

【0049】

更にまた、外側コンクリート部１４Ａに、鋼繊維、鉄繊維、ガラス繊維等の繊維補強材を混入し、鋼管１２の側壁１２Ａに対する支持強度を高めても良い。

【0050】

また、火災時に、外側コンクリート部１４Ａに爆裂が発生すると、鋼管１２の側壁１２Ａに対する支持強度が低下し、鋼管１２の側壁１２Ａが局部座屈する原因となる。この対策として、外側コンクリート部１４Ａにポリプロピレン繊維等の有機繊維を混入しても良い。この場合、火災時に加熱された有機繊維が溶融し、外側コンクリート部１４Ａ内に多数の細孔が形成される。これにより、外側コンクリート部１４Ａに発生した水蒸気が細孔を通して外部へ放出されるため、外側コンクリート部１４Ａの水蒸気圧が低くなり、外側コンクリート部１４Ａの爆裂が抑制される。従って、鋼管１２の側壁１２Ａの局部座屈が抑制されるため、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能が向上する。

【0051】

また、上記第１，第２実施形態におけるコンクリート充填鋼管柱１０，３０，４０には、必要に応じて耐火被覆を施しても良い。

【0052】

以上、本発明の第１，第２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、第１，第２実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせても良いし、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。

【符号の説明】

【0053】

１０ コンクリート充填鋼管柱
１２ 鋼管
１４Ａ 外側コンクリート部（第１コンクリート部）
１４ 填コンクリート
１４Ｂ 内側コンクリート部（第２コンクリート部）
３０ コンクリート充填鋼管柱
４０ コンクリート充填鋼管柱
４４ 丸形鋼管（鋼管）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】