(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024087550
(43)【公開日】2024-07-01
(54)【発明の名称】コンクリート充填鋼管柱の仕口構造及びコンクリート充填鋼管柱の施工方法
(51)【国際特許分類】
E04B 1/30 20060101AFI20240624BHJP
E04B 1/58 20060101ALI20240624BHJP
【FI】
E04B1/30 K
E04B1/58 508P
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022202437
(22)【出願日】2022-12-19
(71)【出願人】
【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】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】永久 実伽子
(72)【発明者】
【氏名】井出 豊
【テーマコード(参考)】
2E125
【Fターム(参考)】
2E125AA03
2E125AA13
2E125AC07
2E125AC29
2E125AG41
2E125AG43
2E125AG49
2E125BB02
2E125CA90
(57)【要約】
【課題】コンクリート充填鋼管柱の柱幅内に鉄筋コンクリート梁を接合する。
【解決手段】コンクリート充填鋼管柱10の仕口構造70は、角形鋼管50の内部にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管柱10と、角形鋼管50の対向する側面52B、52Dに一端側112A、112Bが重ねられて溶接され他端側114A、114Bが角形鋼管50から側方に突出する一対の上側サイドプレート110A及び一対の下側サイドプレート110Bと、一対の上側サイドプレート110A及び一対の下側サイドプレート110Bの他端側114A、114Bの板面116A、116Bに側端部122A、122Bが接合され鉄筋コンクリート梁300の梁主筋である上端筋302A及び下端kン302Bが取り付けられる上側取付プレート120A及び下側取付プレート120Bと、を備える。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
角形鋼管の内部にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管柱と、
前記角形鋼管の対向する両側面に一端側が重ねられて溶接され、他端側が前記角形鋼管から側方に突出する一対のサイドプレートと、
一対の前記サイドプレートの前記他端側の板面に側端部が接合され、鉄筋コンクリート梁の梁主筋が取り付けられる取付プレートと、
を備えるコンクリート充填鋼管柱の仕口構造。
【請求項2】
前記取付プレートは、前記角形鋼管とは溶接されず、一対の前記サイドプレートを介して前記角形鋼管に支持されている、
請求項1に記載のコンクリート充填鋼管柱の仕口構造。
【請求項3】
角形鋼管の対向する両側面に一対のサイドプレートの一端側を重ねて溶接する工程と、
前記サイドプレートが溶接された前記角形鋼管の内部にコンクリートを充填する工程と、
前記角形鋼管から側方へ突出する一対の前記サイドプレートの他端側の板面に、鉄筋コンクリート梁の梁主筋が取り付けられる取付プレートの側端部を接合する工程と、
を備えるコンクリート充填鋼管柱の施工方法。
【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の仕口構造及びコンクリート充填鋼管柱の施工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、コンクリートを充填した鋼管柱を鉄筋コンクリート製の梁に埋め込むようにした鋼管柱と梁の接合構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、鋼管柱の埋込部で梁の鉄筋を切除するとともに、鋼管柱の外周面に定着プレートを溶接し、この定着プレートに梁の鉄筋の端部を固着する。
【0003】
特許文献2には、コンクリート充填鋼管からなる柱と鉄筋コンクリートからなる梁との接合部の構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、柱の側面に取り付く梁の端部の上端筋または下端筋が溶接された鉄筋溶接板を、柱の外側面に設けられた上ダイヤフラムと下ダイヤフラムとにそれぞれ接合する。
【0004】
特許文献3には、鉄筋コンクリート梁と鋼管柱との接合構造及び方法に関する技術が開示されている。この先行技術では、鋼管柱に設けられ、鉄筋コンクリート梁の梁主筋が定着された上下一対の通しダイアフラムと、鋼管柱に上下一対の通しダイアフラムを上下に挟むように設けられた上下一対の内ダイアフラムと、通しダイアフラムと内ダイアフラムとの間に設けられ鋼管柱の内壁面と通しダイアフラム及び内ダイアフラムの少なくとも一方とに固定された補強リブとを備えている。
【0005】
特許文献4には、コンクリートが充填される角形鋼管柱と鉄筋コンクリートとの接合構造および接合方法に関する技術が開示されている。この先行技術では、角形鋼管柱における対向する周側面板の梁筋挿通孔に渡ってねじ付異形鉄筋からなる梁筋が貫通配置され、角形鋼管柱の外側において梁筋に螺合の各雌ねじ付定着金具が対向する周側面板の外面にそれぞれ圧着される。雌ねじ付定着金具には、角形鋼管柱に接する側に、支圧軽減用およびコンクリートの口漏れ防止用の拡径フランジが一体に設けられ、角形鋼管柱の内部および梁側に梁筋を埋め込むようにコンクリートが打設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2002-61288号公報
【特許文献2】特開2003-160973号公報
【特許文献3】特開2016-89550号公報
【特許文献4】特開2005-9172号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
コンクリート充填鋼管柱に鉄筋コンクリート梁を接合する場合、仕口部に梁主筋を貫通させることができない又は困難である。よって、仕口部にコンクリート充填鋼管柱の柱幅よりも幅広の水平ハンチ等が必要となるので、例えば、柱際の縦シャフトのおさまりが悪くなる。
【0008】
本発明は、上記事実を鑑み、コンクリート充填鋼管柱の柱幅内に鉄筋コンクリート梁を接合することを可能とする仕口構造を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【0009】
第一態様は、角形鋼管の内部にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管柱と、前記角形鋼管の対向する両側面に一端側が重ねられて溶接され、他端側が前記角形鋼管から側方に突出する一対のサイドプレートと、一対の前記サイドプレートの前記他端側の板面に側端部が接合され、鉄筋コンクリート梁の梁主筋が取り付けられる取付プレートと、を備えるコンクリート充填鋼管柱の仕口構造である。
【0010】
第一態様のコンクリート充填鋼管柱の仕口構造では、コンクリート充填鋼管柱の角形鋼管の対向する両側面に溶接された一対のサイドプレートの板面に取付プレートに側端部が接合される。そして、この取付プレートに鉄筋コンクリート梁の梁主筋を取り付けるので、コンクリート充填鋼管柱の柱幅内に鉄筋コンクリート梁を接合することが可能となる。
【0011】
第二態様は、前記取付プレートは、前記角形鋼管とは溶接されず、一対の前記サイドプレートを介して前記角形鋼管に支持されている、第一態様に記載のコンクリート充填鋼管柱の仕口構造である。
【0012】
第二態様のコンクリート充填鋼管柱の仕口構造では、取付プレートを角形鋼管とは溶接せずに、一対のサイドプレートを介して角形鋼管に支持させることで、取付プレートを介しての角形鋼管への面外方向の引張力が作用しない。
【0013】
第三態様は、角形鋼管の対向する両側面に一対のサイドプレートの一端側を重ねて溶接する工程と、前記サイドプレートが溶接された前記角形鋼管の内部にコンクリートを充填する工程と、前記角形鋼管から側方へ突出する一対の前記サイドプレートの他端側の板面に、鉄筋コンクリート梁の梁主筋が取り付けられる取付プレートの側端部を接合する工程と、を備えるコンクリート充填鋼管柱の施工方法である。
【0014】
第三態様のコンクリート充填鋼管柱の施工方法では、コンクリートの充填前に角形鋼管に一対のサイドプレートを溶接することで、コンクリートの熱劣化が抑制される。
【0015】
また、コンクリート充填鋼管柱の角形鋼管の対向する両側面に溶接された一対のサイドプレートの板面に側端部が接合された取付プレートに鉄筋コンクリート梁の梁主筋を取り付けるので、コンクリート充填鋼管柱の柱幅内に鉄筋コンクリート梁を接合することが可能となる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、コンクリート充填鋼管柱の柱幅内に鉄筋コンクリート梁を接合することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】コンクリート充填鋼管柱の仕口部構造を上方から見た平面図である。
【
図2】コンクリート充填鋼管柱の仕口部構造をY方向から見た正面図である。
【
図3】コンクリート充填鋼管柱の仕口部構造をX方向から見た側面図である。
【
図4】コンクリート充填鋼管柱の施工手順を(A)~(E)へと順番に示す工程図である。
【
図5】コンクリート充填鋼管柱の変形例の仕口部構造を上方から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
<実施形態>
本実施形態のコンクリート充填鋼管柱の仕口構造及びコンクリート充填鋼管柱の施工方法について説明する。なお、水平方向の直交する二方向をX方向及びY方向とし、それぞれ矢印X及び矢印Yで示す。X方向及びY方向と直交する鉛直方向をZ方向として、矢印Zで示す。
【0019】
[コンクリート充填鋼管柱の仕口構造]
まず、本実施形態のコンクリート充填鋼管柱の仕口構造について説明する。
【0020】
図2及び
図3に示すように、本実施形態の仕口構造70は、コンクリート充填鋼管柱10、上側サイドプレート110A、下側サイドプレート110B、上側取付プレート120A及び下側取付プレート120Bを有して構成されている(
図1も参照)。
【0021】
図1に示すように、コンクリート充填鋼管柱10は、角形鋼管50と、角形鋼管50の内部にコンクリートが充填されて形成されたコンクリート部12と、を有して構成されている。角形鋼管50は、四つの側面52A、52B、52C、52Dを有し、断面形状が角部にRが付いている略矩形状となっている。なお、本実施形態のコンクリート充填鋼管柱10は、下端側がコンクリート杭に埋設された構真柱であるが、これに限定されるものではない。
【0022】
図1、
図2及び
図3に示すように、コンクリート充填鋼管柱10における鉄筋コンクリート梁300が接合される部位が仕口部100である。仕口部100の上部には、上側サイドプレート110Aの一端側112Aが角形鋼管50のX方向の対向する側面52B及び側面52D(
図1参照)に重ねられて溶接されている。同様に仕口部100の下部には、
図2及び
図3に示すように、下側サイドプレート110Bの一端側112Bが側面52B及び側面52D(
図1参照)に重ねられて溶接されている。
【0023】
図1、
図2及び
図3に示すように、上側サイドプレート110Aの他端側114A及び下側サイドプレート110Bの他端側114B(
図2及び
図3参照)は、角形鋼管50から側方に突出、すなわちX方向と直交するY方向に突出している。なお、一対の上側サイドプレート110A及び一対の下側サイドプレート110B(
図2及び
図3参照)の間に、鉄筋コンクリート梁300の端部310(
図1参照)が設けられる。
【0024】
一対の上側サイドプレート110Aの他端側114Aの間に上側取付プレート120Aが配置され、X方向の側端部122Aが上側サイドプレート110Aの他端側114Aの板面116A(
図1及び
図2参照)に溶接されている。同様に、
図2及び
図3に示すように、一対の下側サイドプレート110Bの他端側114Bの間に下側取付プレート120Bが配置され、X方向の側端部122Bが下側サイドプレート110Bの他端側114Bの板面116B(
図2参照)に溶接されている。
【0025】
なお、
図1に示す上側取付プレート120AにおけるY方向の角形鋼管50側の先端部128Aは、角形鋼管50の側面52Cに接触又は近接しているだけで溶接されていない。同様に図示されていないが、下側取付プレート120BにおけるX方向の角形鋼管50側の先端部は、角形鋼管50の側面52Cに接触又は近接しているだけで溶接されていない。よって、
図1、
図2及び
図3に示す上側取付プレート120Aは、上側サイドプレート110Aを介して角形鋼管50に支持されている。同様に、下側取付プレート120B(
図2及び
図3参照)は、下側サイドプレート110B(
図2及び
図3参照)を介して角形鋼管50に支持されている。
【0026】
なお、本実施形態では、上側取付プレート120A及び下側取付プレート120B(
図2及び
図3参照)は、上側サイドプレート110A及び下側サイドプレート110B(
図2及び
図3参照)よりも突出しているが、これに限定されるものではない。
【0027】
図2及び
図3に示すように、本実施形態では、角形鋼管50の側面52Bにおける上側取付プレート120Aと下側取付プレート120Bとの間には、複数のスタッド150が溶接されている(
図4(B)及び
図4(C)も参照)。
【0028】
図1、
図2及び
図3に示すように、上側取付プレート120Aの上側の板面124Aには、鉄筋コンクリート梁300の梁主筋の上端筋302Aが溶接されている。同様に、
図2及び
図3に示すように、下側取付プレート120Bの上側の板面124Bには、鉄筋コンクリート梁300の梁主筋の下端筋302Bが溶接されている。
【0029】
そして、
図1、
図2及び
図3に示すように、上側サイドプレート110Aと下側サイドプレート110B(
図2及び
図3参照)との間に、上側取付プレート120A、下側取付プレート120B(
図2及び
図3参照)、上端筋302A及び下端筋302B(
図2及び
図3参照)が埋設されるように、コンクリートが打設され、鉄筋コンクリート梁300が構築される。
【0030】
[コンクリート充填鋼管柱の施工方法]
次に、本実施形態のコンクリート充填鋼管柱の施工方法について、
図4を用いて説明する。
【0031】
まず、
図4(A)及び
図4(B)に示すように、建築現場以外の工場等で角形鋼管50の対向する側面52B,52Dに上側サイドプレート110Aの一端側112A及び下側サイドプレート110Bの一端側112B(
図2及び
図3参照)を重ねて溶接する。本実施形態では、上側サイドプレート110A及び下側サイドプレート110B(
図2及び
図3参照)は隅肉溶接で接合したが、これに限定されるものではない。また、角形鋼管50の側面52Cに複数のスタッド150を溶接する。なお、上側サイドプレート110A、下側サイドプレート110B及びスタッド150の溶接の順番は任意である。
【0032】
次に、
図4(C)に示すように、上側サイドプレート110A、下側サイドプレート110B(
図2及び
図3参照)及びスタッド150(
図2及び
図3参照)が溶接された角形鋼管50の内部にコンクリートを充填してコンクリート部12を形成する。そして、この状態のコンクリート充填鋼管柱10を工場から建築現場に搬送する。
【0033】
前述したように、本実施形態では、コンクリート充填鋼管柱10は構真柱として利用される。よって、建築現場では構真柱工事を行う。具体的には、場所打ちのコンクリート杭の中に上部構造の柱となるコンクリート充填鋼管柱10を建込む。なお、上側サイドプレート110A及び下側サイドプレート110Bの突出量によって構真台柱径が設定される。但し、トレミー管が入るスペースは十分確保することが可能である。
【0034】
図4(D)に示すように、上部構造を構築する際に、上側サイドプレート110A及び下側サイドプレート110B(
図2及び
図3参照)に、上側取付プレート120A及び下側取付プレート120B(
図2及び
図3参照)を溶接する。
【0035】
図4(E)に示すように、上側取付プレート120Aに上端筋302Aを溶接し、下側取付プレート120B(
図2及び
図3参照)に下端筋302B(
図2及び
図3参照)を溶接する。そして、コンクリートを打設して、鉄筋コンクリート梁300を構築する。
【0036】
なお、下側取付プレート120B(
図2及び
図3参照)に下端筋302B(
図2及び
図3)を溶接したのち、上側取付プレート120Aを溶接して上端筋302Aを溶接してもよい。
【0037】
[作用]
次に、本実施形態の作用について説明する。
【0038】
コンクリート充填鋼管柱10の角形鋼管50の対向する側面52B、52Dに溶接された一対の上側サイドプレート110Aの板面116Aに上側取付プレート120Aの側端部122Aが接合される。そして、この上側取付プレート120Aに鉄筋コンクリート梁300の上端筋302Aが接合される。同様に側面52B、52Dに溶接された一対の下側サイドプレート110Bの板面116Bに下側取付プレート120Bの側端部122Bが接合される。そして、この下側取付プレート120Bに鉄筋コンクリート梁300の下端筋302Bが接合される。したがって、コンクリート充填鋼管柱10の柱幅内に鉄筋コンクリート梁300を接合することが可能となる。
【0039】
また、コンクリート充填鋼管柱10の柱幅内に鉄筋コンクリート梁300を接合することで、水平ハンチが必要ないので、柱際に縦管を設けることできる。
【0040】
また、上側取付プレート120Aの先端部128A及び下側取付プレート120Bの先端部を角形鋼管50の側面52Cとは溶接せずに、上側サイドプレート110A及び下側サイドプレート110Bを介して角形鋼管50に支持させている。よって、上側取付プレート120A及び下側取付プレート120Bを介しての角形鋼管50の側面52Cへの面外方向の引張力が作用しない。
【0041】
また、コンクリートの充填前に角形鋼管50に上側サイドプレート110A及び下側サイドプレート110Bを溶接することで、コンクリートの熱劣化が抑制される。
【0042】
更に、上側取付プレート120Aの先端部128A及び下側取付プレート120Bの先端部は、角形鋼管50の側面52Cに溶接しないので、コンクリートの熱劣化が抑制される。
【0043】
また、コンクリート充填鋼管柱10は上側サイドプレート110A及び下側サイドプレート110Bが溶接されているが、上側取付プレート120A及び下側取付プレート120Bは溶接されていない状態で、工場から建築現場に搬送する。したがって、コンクリート充填鋼管柱10の運搬性や揚重性が上側取付プレート120A及び下側取付プレート120Bを溶接されている場合よりも向上する。
【0044】
ここで、本実施形態では、主に上側取付プレート120A及び下側取付プレート120Bと、上側サイドプレート110A及び下側サイドプレート110Bとを介して鉄筋コンクリート梁300からコンクリート充填鋼管柱10に引張力が伝達される。なお、スタッド150を介しても鉄筋コンクリート梁300からコンクリート充填鋼管柱10に引張力が伝達される。
【0045】
また、本実施形態では、主にスタッド150を介して鉄筋コンクリート梁300からコンクリート充填鋼管柱10にせん断力が伝達される。なお、上側取付プレート120A及び下側取付プレート120Bと、上側サイドプレート110A及び下側サイドプレート110Bとを介しても鉄筋コンクリート梁300からコンクリート充填鋼管柱10にせん断力が伝達される。
【0046】
<変形例>
上記実施形態では、コンクリート充填鋼管柱10の仕口部100に一つの鉄筋コンクリート梁300が接合されていたが、これに限定されるものではない。仕口部100に二以上の鉄筋コンクリート梁300が接合されていてもよい。よって、二つの鉄筋コンクリート梁300が平面視でL字状に配置されて仕口部100に接合されている構成を変形例として説明する。
【0047】
図5に示す変形例の仕口構造72では、コンクリート充填鋼管柱10の仕口部100に鉄筋コンクリート梁300が平面視でL字状に配置されて接合されている。
【0048】
仕口部100の上部には、角形鋼管50のX方向の対向する側面52B及び側面52Dに上側サイドプレート510、511の一端側512、513が重ねられて溶接されている。また、角形鋼管50のY方向の対向する側面52A及び側面52Cに上側サイドプレート520、521の一端側522、523が重ねられて溶接されている。
【0049】
なお、本実施形態では、上側サイドプレート511と上側サイドプレート521とはそれぞれに切れ込みが入れられ、互いに切れ込みに差し込むことで交差されているが、これに限定されるものではない。
【0050】
一対の上側サイドプレート510、511の他端側514、515の間に上側取付プレート120Aが配置され溶接されている。同様に、一対の上側サイドプレート520、521の他端側524、525の間に上側取付プレート120Aが配置され溶接されている。
【0051】
なお、図示されていない下側サイドプレート及び下側取付プレートも、上側サイドプレート510、511、520、521及び上側取付プレート120Aと同様の構成である。
【0052】
<その他>
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
【0053】
例えば、上記実施形態では、サイドプレートは上側サイドプレート110A及び下側サイドプレート110Bで構成されているが、これに限定されるものではない。片方一枚(合計二枚)のサイドプレートであってもよい。つまり、一対のサイドプレートに上側取付プレート120A及び下側取付プレート120Bを接合してもよい。
【0054】
また、例えば、上記実施形態では、取付プレートは、上側取付プレート120A及び下側取付プレート120Bで構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、上端筋302A及び下端筋302Bが二段筋である場合は、二枚の上側取付プレート120A及び二枚の下側取付プレート120Bを有していてもよい。
【0055】
また、例えば、上記実施形態では、上側取付プレート120Aの先端部128A及び下側取付プレート120Bの先端部は角形鋼管50の側面52Cに接合されていないが、これに限定されるものではない。上側取付プレート120Aの先端部128A及び下側取付プレート120Bの先端部を角形鋼管50の側面52Cに接合してもよい。これらを溶接によって接合する場合は、上側サイドプレート110A及び下側サイドプレート110Bと同様にコンクリート部12を形成する前が望ましい。
【0056】
更に、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。複数の実施形態は、適宜、組み合わされて実施可能である。
【符号の説明】
【0057】
10 コンクリート充填鋼管柱
12 コンクリート部
50 角形鋼管
52A 側面
52B 側面
52C 側面
52D 側面
70 仕口構造
72 仕口構造
100 仕口部
110A 上側サイドプレート
110B 下側サイドプレート
112A 一端側
112B 一端側
114A 他端側
114B 他端側
116A 板面
116B 板面
120A 上側取付プレート
120B 下側取付プレート
122A 側端部
122B 側端部
300 鉄筋コンクリート梁
302A 上端梁(梁主筋の一例)
302B 下端筋(梁主筋の一例)
510 上側サイドプレート
511 上側サイドプレート
512 一端側
514 他端側
520 上側サイドプレート
522 一端側
524 他端側