コンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造、及び、鋼管の接合方法
【課題】施工性及び接合の品質に優れたコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造等を提供する。
【解決手段】上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記複数の鋼管のうちの上下に配置されて突き合わされた２本の前記鋼管は各々、互いの内周面に内側に向かって突出する突出部を有し、前記２本の鋼管内には、各々の前記鋼管の長手方向において前記突出部が設けられている領域にわたって、棒状をなす継手部材が埋設されている。
【解決手段】上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記複数の鋼管のうちの上下に配置されて突き合わされた２本の前記鋼管は各々、互いの内周面に内側に向かって突出する突出部を有し、前記２本の鋼管内には、各々の前記鋼管の長手方向において前記突出部が設けられている領域にわたって、棒状をなす継手部材が埋設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造及び鋼管の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造としては、例えば、突き合わされた２本の鋼管内に両鋼管にわたるように補強用鉄筋が設けられ、２本の鋼管の接合部が溶接されてコンクリートが充填された鋼管の接合構造が知られている。また、このように鋼管を接合する接合方法としては、たとえば、まず、接合される２本の鋼管の一方の内部に、長手方に向沿って補強用鉄筋を、当該一方の鋼管から突出させた状態で、その内周面に仮止め溶接しておく。そして、一方の鋼管から突出させた補強用鉄筋を、他方の鋼管内の無配筋部分に入り込ませるとともに一方の鋼管と他方の鋼管との接合端面を当面させて溶接し、その後接合された鋼管内にコンクリートを打設することが知られている(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２―２４２３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造及び鋼管の接合方法は、鋼管同士を接合すべく鋼管の接合端面の溶接を施工現場にて行わなければならないため、溶接の品質管理が難しい。特に、近年の鋼管は高強度化され、溶接の品質管理が更に難しくなり、施工性が悪く、施工費用が嵩むという課題がある。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、施工性及び接合の品質に優れたコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造、及び、鋼管の接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために本発明のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造は、上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記複数の鋼管のうちの上下に配置されて突き合わされた２本の前記鋼管は各々、互いの内周面に、内側に向かって突出する突出部を有し、前記２本の鋼管内には、各々の前記鋼管の長手方向において前記突出部が設けられている領域にわたって、棒状をなす継手部材が埋設されていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造である。
【０００７】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、上下に配置されて突き合わされた２本の鋼管は各々、内周面に突出部が内側に向かって突出しており、また２本の鋼管内には、長手方向において突出部が設けられている領域にわたって、棒状をなす継手部材が埋設されている。このため、コンクリート充填鋼管柱に長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管と下側の鋼管とが互いに離れる方向に力が作用した場合には、上側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から上方向の支圧力が作用し、下側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から下方向の支圧力が作用する。このとき、上方向の支圧力はコンクリートにより伝達され継手部材との付着力により継手部材に下方向の引張力を生じさせ、下方向の支圧力はコンクリートにより伝達され継手部材との付着力により継手部材に上方向の引張力を生じさせる。すなわち、２本の鋼管に作用した上下方向の引張力をコンクリートにより継手部材に伝達させることにより、鋼管同士を直接溶接することなく、強固に接合することが可能である。また、鋼管が突き合わされた接合部を溶接していないので、施工現場では鋼管を溶接しなくともよい。このため、安定した接合強度を備え、かつ、施工性に優れた鋼管の接合構造を提供することが可能である。
【０００８】
また、コンクリート充填鋼管柱の長手方向に引張力が作用してコンクリートにひび割れが発生する場合には、上側の鋼管側では継手部材から鋼管側に向かって低くなる方向にひび割れが発生し、下側の鋼管側では継手部材から鋼管側に向かって高くなる方向にひび割れが発生する。
【０００９】
ひび割れが発生した後にコンクリート充填鋼管柱に長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管と下側の鋼管とが互いに離れる方向に力が作用した場合には、上側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から上方向の支圧力が作用する一方で、コンクリートには内部の圧縮力がひび割れた方向に作用する。このコンクリートの圧縮力は、コンクリートと継手部材との間の付着力により継手部材に伝達され、継手部材の下方向の引張力と、鋼管を押し広げようとする力（以下、フープテンションという）として作用する。このとき、継手部材に伝達された下方向の引張力は継手部材に軸方向耐力を負担させることにより、フープテンションは鋼管の剛性による拘束する力により抑えられることにより、力のバランスが保たれる。
【００１０】
一方、下側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から下方向への支圧力が作用する一方で、コンクリートには内部の圧縮力がひび割れた方向に作用する。このコンクリートの圧縮力は、コンクリートと継手部材との間の付着力により継手部材に伝達され、継手部材の上方向の引張力と、鋼管を押し広げようとするフープテンションとして作用する。このとき、継手部材に伝達された上方向の引張力は継手部材に軸方向耐力を負担させることにより、フープテンションは鋼管の剛性による拘束する力により抑えられることにより、力のバランスが保たれる。このため、コンクリートにひび割れが発生しても、鋼管同士を溶接することなく、強固に接合された状態を維持することが可能である。このため、施工性及び接合の品質に優れた鋼管の接合構造を提供することが可能である。
【００１１】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記突出部は、前記鋼管が突き合わされる端の側に位置させて、前記長手方向に沿う方向において互いに間隔を隔てて複数設けられていることが望ましい。
【００１２】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、突出部が、鋼管の突き合わされる端の側に設けられているので、突き合わされる２本の鋼管にわたって設けられる継手部材の長さを短くしてコストを抑えるとともに、取り回しし易いので施工性に優れた鋼管の接合構造を実現することが可能である。また、突出部は鋼管の長手方向において互いに間隔を隔てて複数設けられているので、突出部とコンクリートとの間にて、より大きな支圧力を作用させることができる。このため、より強固に鋼管を接合することが可能である。
【００１３】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、各々の前記鋼管に設けられた複数の前記突出部のうち、最も前記端の側に位置する前記突出部は、前記鋼管の前記端より前記長手方向における中央側に離れた位置に配置されていることが望ましい。
【００１４】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、鋼管が突き合わされている端には突出部が設けられていない。このため、鋼管の端の近傍のコンクリートには支圧力が直接作用しないためひび割れが生じ難い。すなわち、鋼管同士が接合されている部位近傍にひび割れが生じ難いので、より強固に接合することが可能である。
【００１５】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記突出部は、前記鋼管の前記内周面に、当該鋼管とは別の部材が溶接されて形成されており、前記鋼管において前記突き合わされる前記端からの距離が当該鋼管の直径より短い領域内に配置されていることが望ましい。
【００１６】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、突出部は鋼管とは別の部材が溶接されて設けられているので、既製の鋼管を用いることが可能である。このため、安価な鋼管の接合構造を実現することが可能である。また、突出部が溶接される部位は、鋼管が突き合わされる端からの距離が鋼管の直径より短い領域なので、鋼管の直径に応じた位置に突出部が配置される。すなわち、鋼管の直径が小さい場合には、鋼管の奥側には溶接し難いので鋼管の端に近い位置に突出部を設け、鋼管の直径が大きい場合には、鋼管の端から離れた位置も溶接し易いので、鋼管の端から離れた位置に突出部を設けることが可能である。このため、突出部が溶接される部位を、鋼管の端からの距離が鋼管の直径より短い領域とすることにより、突出部を形成する部材を溶接し易い位置にて確実に溶接することが可能であり、製造性及び接合の品質に優れた鋼管の接合構造を提供することが可能である。
【００１７】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記突出部の前記内側への突出量は、前記長手方向における当該突出部の幅の半分以下であることが望ましい。
【００１８】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、突出部の突出量は、鋼管の長手方向における突出部の幅の半分以下なので、コンクリートに支圧力が作用する際に、突出部が受ける反力を小さく抑えることが可能であり、この反力により鋼管に作用するにモーメントも小さく抑えることが可能である。このため、突出部が受ける反力により鋼管に作用する負荷を小さく抑えることが可能である。
【００１９】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記継手部材の前記長手方向における端は、前記鋼管の長手方向において前記鋼管の端から最も離れた中央側に設けられている前記突出部より前記中央側に離れていることが望ましい。
【００２０】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、鋼管の長手方向において鋼管の端から最も離れた中央側に設けられている突出部によりコンクリートに作用する支圧力を、より確実に継手部材に伝達して２本の鋼管をより大きな力にて接合することが可能である。
【００２１】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記継手部材は、複数設けられるとともに環状をなすフープ材に取り付けられていることが望ましい。
【００２２】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、複数設けられる継手部材をフープ材に取り付けることにより継手部材を鋼管内にバランス良く配置することが可能であり、強度のムラが生じ難いので、より強固に鋼管を接合することが可能である。
【００２３】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記突出部は、フラットプレートであることが望ましい。
【００２４】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、突出部を構成する部材はフラットプレートなので、複数種類の厚みの部材が汎用品として存在するので、施工が容易であるとともに、施工コストを下げることが可能である。
【００２５】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記継手部材は、異形棒鋼であることが望ましい。
【００２６】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、継手部材が異形棒鋼なので、表面の凹凸による、コンクリートとの大きな付着力により、鋼管をより強固に接合することが可能である。
【００２７】
また、上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、前記複数の鋼管のうちの上下に配置されて突き合わされる２本の前記鋼管の内周面に、内側に向かって突出する突出部を形成する突出部形成工程と、前記２本の鋼管のうちの一方の前記鋼管にて前記突出部が形成されている部位の内側に棒状の継手部材を配置するとともに、当該一方の鋼管の他方の前記鋼管が突き合わされる端から突出させる継手部材配置工程と、前記一方の鋼管から突出された前記継手部材を前記他方の鋼管に形成された前記突出部の内側に配置するとともに前記他方の鋼管の端を前記一方の鋼管の端と突き合わせる鋼管突合工程と、互いに突き合わされた前記２本の鋼管内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を有することを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法である。
【００２８】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法によれば、上下に配置されて突き合わされる２本の鋼管に形成される突出部は、予め鋼管内に設けておくので、例えば工場等にて鋼管内に設けておくことが可能である。このため、鋼管の内周面に強固にかつ容易に突出部を設けることが可能である。そして、突出部が設けられた一方の鋼管内に棒状の継手部材を配置して鋼管の端から突出させ、突出させた継手部材を他方の鋼管に形成された突出部の内側に配置して他方の鋼管の端を一方の鋼管の端と突き合わせて、その内部にコンクリートを打設するだけで、容易に２本の鋼管を接合することが可能である。
【００２９】
また、突き合わせた鋼管の端同士を溶接しないので、品質管理が難しい現場での溶接作業を必要としない。このため、より施工性及び接合の品質に優れた鋼管の接合方法を提供することが可能である。
【００３０】
この鋼管の接合方法にて施工されたコンクリート充填鋼管柱は、長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管と下側の鋼管とが互いに離れる方向に力が作用した場合には、上側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から上方向の支圧力が作用し、下側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から下方向の支圧力が作用する。このとき、上方向の支圧力はコンクリートにより伝達され継手部材との付着力により継手部材に下方向の引張力を生じさせ、下方向の支圧力は、コンクリートにより伝達され継手部材との付着力により継手部材に上方向の引張力を生じさせる。すなわち、２本の鋼管に作用した上下方向の引張力をコンクリートにより継手部材に伝達させることにより、鋼管同士を直接溶接することなく、強固に接合することが可能である。このため、２本の鋼管が強固に接合されたコンクリート充填鋼管柱を容易に施工することが可能である。
【００３１】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、複数本の前記継手部材を、環状をなすフープ材に取り付け、前記フープ材を、前記鋼管内を横切るように前記突出部に架け渡された複数の架渡部材に支持させて、前記継手部材を前記一方の鋼管内に配置することが望ましい。
【００３２】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法によれば、複数本の継手部材を、環状をなすフープ材に取り付けるので、複数本の継手部材をバランス良くは安定した状態で配置することが可能である。また、フープ材を、鋼管内を横切るように突出部に架け渡した複数の架渡部材に支持させて、継手部材を一方の鋼管内に配置するので、一方の鋼管内に安定した状態で複数本の継手部材を容易に配置することが可能である。
【００３３】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、前記一方の鋼管は、下側に配置される前記鋼管であることが望ましい。
【００３４】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法によれば、上下に配置される２本の鋼管のうちの下側の鋼管の上端から継手部材を突出させ、突出された継手部材が挿入されるように上方から上側の鋼管を下側の鋼管に突き合わせ、突き合わされた鋼管内にコンクリートを打設するだけで、より強固に接合されたコンクリート充填鋼管柱を施工することが可能である。
【００３５】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、前記一方の鋼管は、上側に配置される前記鋼管であることが望ましい。
【００３６】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法によれば、上下に配置される２本の鋼管のうちの上側の鋼管の下端から継手部材を突出させ、突出された継手部材を下側の鋼管に挿入しつつ上方から下側の鋼管に突き合わせ、突き合わされた鋼管内にコンクリートを打設するだけで、より強固に接合されたコンクリート充填鋼管柱を施工することが可能である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、施工性及び接合の品質に優れたコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造、及び、鋼管の接合方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る鋼管の接合構造の一例をなすコンクリート充填鋼管柱の接合部を示す縦断面図である。
【図２】鋼管の内周面に設けられるコッターを説明するための斜視図である。
【図３】下側の鋼管に設けられたコッターに架け渡された簪筋及び棒鋼ユニットを示す平面図である。
【図４】本発明に係る鋼管の接合方法を説明するためのフロー図である。
【図５】本発明に係る鋼管の接合方法を説明するための縦断面図であり、図５（ａ）は、継手部材配置工程を示す縦断面図、図５（ｂ）は、鋼管突合工程を示す縦断面図であり、図５（ｃ）は、コンクリート打設工程を示す縦断面図である。
【図６】コンクリート充填鋼管柱に長手方向に引張力が作用したときの効果を説明するための縦断面図である。
【図７】ひび割れが生じたコンクリート充填鋼管柱に長手方向に引張力が作用したときの効果を説明するための縦断面図である。
【図８】本発明に係る鋼管の接合方法の変形例を説明するための縦断面図であり、図８（ａ）は、継手部材配置工程を示す縦断面図、図８（ｂ）は、鋼管突合工程を示す縦断面図であり、図８（ｃ）は、コンクリート打設工程を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００４０】
本発明に係る鋼管の接合構造にて接合された本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１は、例えば、複数の階床を有する建物の柱に用いられる。
本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１は、建物の階高に合わせた長さを有する複数の鋼管１０が、上下方向に連ねて配置されており、上下に隣り合う鋼管１０同士の接合構造は同様なので、以下の説明では、上下に配置されて突き合わされて接合されている２本の鋼管１１、１２の接合部にて接合構造を説明する。
【００４１】
図１は、本発明に係る鋼管の接合構造の一例をなすコンクリート充填鋼管柱の接合部を示す縦断面図である。
本実施形態の鋼管１１、１２の接合構造は、図１に示すように、２本の鋼管１１、１２と、２本の鋼管１１、１２にわたって埋設される棒状をなす継手部材としての複数の異形棒鋼１４と、複数の異形棒鋼１４を互いに間隔を隔ててまとめるためのフープ材としてのフープ筋１６と、フープ筋１６によりまとめられた異形棒鋼１４を鋼管１１、１２内の所定の位置に保持するための架渡部材としての簪筋１８と、を有し、鋼管１１、１２内にはコンクリート２０が打設されている。ここで、２本の鋼管１１、１２は、既製の部材であり断面が円形状をなしている。
【００４２】
図２は、鋼管の内周面に設けられるコッターを説明するための斜視図である。
各々の鋼管１１、１２の内周面には、接合される端１１ａ、１２ａ側に、内側に向かって突出するコッター１３設けられている。ここで、各々の鋼管１１、１２の接合される端１１ａ、１２ａは、上側の鋼管１１の下端１１ａと下側の鋼管１２の上端１２ａである。
【００４３】
コッター１３は、それぞれ既製の部材であるフラットプレートが、図２に示すように、鋼管１１、１２の内周に沿うように屈曲されて隅肉溶接されている。ここで、鋼管１１、１２の内周面に溶接されて設けられたフラットプレートでなるコッター１３が、鋼管１１、１２の内側に向かって突出する突出部の一例である。
【００４４】
本実施形態のコッター１３は、フラットプレートが鋼管１１、１２に溶接された際に鋼管１１、１２の内側に向かって突出するフラットプレートの厚みｔが、鋼管１１、１２に溶接された際に鋼管１１、１２の長手方向をなる、フラットプレートの幅ｗの半分以下になるように構成されている。
【００４５】
本実施形態の例では、コンクリート充填鋼管柱１を構成する複数の鋼管１０のうちの最も上に位置する鋼管１０の上端側と、最も下に位置する鋼管１０の下端側とを除いて、各鋼管１０の両端側に、ほぼ環状に屈曲されたフラットプレートでなるコッター１３が３本ずつ設けられている。３本のコッター１３は、各鋼管１０の端より内側に離れた位置に１本目のコッター１３が設けられており、各鋼管１０の端から２本目及び３本目のコッター１３は、各鋼管１０の長手方向に互いに間隔を隔てて設けられている。すなわち、接合される２本の鋼管１１、１２にも、互いに突き合わされる端１１ａ、１２ａより内側に離れた位置に１本目のコッター１３が設けられ、３本のコッター１３は、各鋼管１１、１２の長手方向に互いに間隔を隔てて設けられている。また、各鋼管１１、１２に設けられた３本のコッター１３はいずれも、互いに突き合わされる鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａからの距離が、鋼管１１、１２の直径Ｄより短い領域内、すなわち、鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａからの距離がＬの領域内に設けられている。
【００４６】
２本の鋼管１１、１２にわたって配置される複数の異形棒鋼１４は、本実施形態では８本設けられており、２本の鋼管１１、１２の内側に、周方向においてほぼ等間隔に配置されて環状に配置される。このとき、異形棒鋼１４は、鋼管１１、１２の内周面及びコッター１３から十分に間隔を隔てて配置されている。また、複数の異形棒鋼１４の外周側にはフープ筋１６が設けられている。フープ筋１６には、隣り合う各異形棒鋼１４同士が、互いに間隔を隔てた状態が維持されるように、図示しないワイヤー等により異形棒鋼１４が仮止め状態にて一体に取り付けられ、異形棒鋼１４とフープ筋１６とで棒鋼ユニット１５をなしている。
【００４７】
図３は、下側の鋼管に設けられたコッターに架け渡された簪筋及び棒鋼ユニットを示す平面図である。
簪筋１８は、下側の鋼管１２の最も上端側に設けられたコッター１３の上に２本配置されている。２本の簪筋１８は、図３に示すように、鋼管１２の直径方向とほぼ平行に配置され、鋼管１２の水平断面において鋼管１２を横切るように、ほぼ環状をなすコッター１３上の２箇所にそれぞれ架け渡されている。
【００４８】
そして、コッター１３上に架け渡された２本の簪筋１８には、フープ筋１６と複数の異形棒鋼１４とが一体化された棒鋼ユニット１５が引っ掛けられている。より具体的には、周方向にほぼ等間隔に配置された８本の異形棒鋼１４のうち直径の方向に並べられた２本の異形棒鋼１４が２本の簪筋１８の間に位置するように、フープ筋１６が簪筋１８の上に載置されて棒鋼ユニット１５が配置されている。このとき、簪筋１８に支持された棒鋼ユニット１５の異形棒鋼１４の長手方向における端１４ａ、１４ｂは、鋼管１１、１２の長手方向において鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａから最も離れた中央側に設けられているコッター１３より中央側に離れている。より具体的には、簪筋１８に支持された棒鋼ユニット１５の異形棒鋼１４の上端１４ａは、上側の鋼管１１の下端１１ａ側に設けられた３本のコッター１３のうちの、下端１１ａから最も離れた位置、すなわち最も上に設けられたコッター１３より高い位置に位置している。また、簪筋１８に支持された棒鋼ユニット１５の異形棒鋼１４の下端１４ｂは、下側の鋼管１２の上端１２ａ側に設けられた３本のコッター１３のうちの、上端１２ａから最も離れた位置、すなわち最も下に設けられたコッター１３より低い位置に位置している。
【００４９】
このように簪筋１８及び棒鋼ユニット１５が配置された状態で、簪筋１８及び棒鋼ユニット１５の外周側には２本の鋼管１１、１２が互いの端１１ａ、１２ａを突き合わせた状態で配置され、その内部にコンクリート２０が充填されている。
【００５０】
図４は、本発明に係る鋼管の接合方法を説明するためのフロー図である。
本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１における鋼管１０の接合方法は、図４に示すように、まず、接合する既製の部材でなる鋼管１０を階高に合わせて切断し、内周面にコッター１３を形成する。具体的には、切断した鋼管１０の各端部の内周側にフラットプレートを環状に屈曲させて配置し、鋼管１０の端部側から各フラットプレートにおいて鋼管１０の端に近い側の縁を隅肉溶接して固定し、鋼管１０の内側に突出するコッター１３を形成する（突出部形成工程Ｓ１）。このとき、１本のコンクリート充填鋼管柱１を構成する複数の鋼管１０のうち、最も上に位置する鋼管１０の上端側と、最も下に位置する鋼管１０の下端側を除き、フラットプレートを溶接してコッター１３を形成する。
【００５１】
次に、フラットプレートを溶接してコッター１３を設けた複数の鋼管１０のうち最下に配置される鋼管１０を施工現場に建て込む。ここでは、建て込んだ鋼管１０を接合する２本の鋼管１１、１２のうちの下側の鋼管１２とする。
次に、建て込んだ鋼管１２の最も上側に位置するコッター１３上に２本の簪筋１８を架け渡して配置する。
【００５２】
一方、鋼管１０へのコッター１３の形成とは別工程にて棒鋼ユニット１５を形成しておく。具体的には、まず、適宜長さに切断した複数の異形棒鋼１４を、フープ筋１６の内側にてフープ筋１６に沿って周方向に互いにほぼ等間隔になるように配置してワイヤーにてフープ筋１６と各異形棒鋼１４とを仮止めして棒鋼ユニット１５を形成しておく。このとき、異形棒鋼１４に対するフープ筋１６の位置は、鋼管１０、１２内に棒鋼ユニット１５を配置した際に、棒鋼ユニット１５の異形棒鋼１４の上端１４ａが、上側の鋼管１１の下端１１ａ側に設けられた３本のコッター１３より高い位置に位置し、棒鋼ユニット１５の異形棒鋼１４の下端１４ｂが、下側の鋼管１２の上端１２ａ側に設けられた３本のコッター１３より低い位置に位置するように配置する。また、フープ筋１６の数は、異形棒鋼１４の長さや、鋼管１１、１２内にて異形棒鋼１４を配置する位置に応じて、増やしても良い。
【００５３】
図５は、本発明に係る鋼管の接合方法を説明するための縦断面図であり、図５（ａ）は、継手部材配置工程を示す縦断面図、図５（ｂ）は、鋼管突合工程を示す縦断面図であり、図５（ｃ）は、コンクリート打設工程を示す縦断面図である。
【００５４】
次に、図３及び図５（ａ）に示すように、簪筋１８が配置された鋼管１２内に、棒鋼ユニット１５のフープ筋１６が引っ掛かるように棒鋼ユニット１５を吊り下げる（継手部材配置工程Ｓ２）。このとき、棒鋼ユニット１５の各異形棒鋼１４は、下側の鋼管１２の上端１２ａから上方に突出している。
その後、図５（ｂ）に示すように、異形棒鋼１４が上方に突出している下側の鋼管１２上に、互いの端１１ａ、１２ａが突き合わされるように上側の鋼管１１を配置する（鋼管突合工程Ｓ３）。
上下の鋼管１１、１２を突き合わせて配置した後に、図５（ｃ）に示すように、上側の鋼管１１の上端側から鋼管１１、１２内にコンクリート２０を打設する（コンクリート打設工程Ｓ４）。
【００５５】
図６は、コンクリート充填鋼管柱に長手方向に引張力が作用したときの効果を説明するための縦断面図である。図７は、ひび割れが生じたコンクリート充填鋼管柱に長手方向に引張力が作用したときの効果を説明するための縦断面図である。
【００５６】
本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１における鋼管１０の接合構造によれば、上下に配置されて突き合わされた２本の鋼管１１、１２は各々、内周面にコッター１３が内側に向かって突出するように設けられており、また鋼管１１、１２内には、長手方向においてコッター１３が設けられている領域にわたって、棒状をなす異形棒鋼１４が埋設されている。このため、例えば地震等の揺れによりコンクリート充填鋼管柱１に長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管１１と下側の鋼管１２とが互いに離れる方向に力が作用した場合には、図６に示すように、上側の鋼管１１とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から上方向の支圧力Ｆ１が作用し、下側の鋼管１２とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から下方向の支圧力Ｆ１が作用する。このとき、上方向の支圧力Ｆ１はコンクリート２０により伝達され異形棒鋼１４との付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に下方向の引張力を生じさせる。また、下方向の支圧力Ｆ１はコンクリート２０により伝達され異形棒鋼１４との付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に上方向の引張力を生じさせる。すなわち、鋼管１１、１２に作用した上下方向の引張力をコンクリート２０により異形棒鋼１４に伝達させることにより、鋼管１１、１２同士を直接溶接することなく、強固に接合することが可能である。特に、本実施形態では継手部材として表面に凹凸が設けられている異形棒鋼１４を用いたので、コンクリート２０との間において、より大きな付着力が作用する。このため、鋼管１１、１２をより強固に接合することが可能である。
【００５７】
また、鋼管１１、１２同士を溶接しないので、品質管理が難しい施工現場での溶接は必要がない。このため、施工性に優れたコンクリート充填鋼管柱１における鋼管１０の接合構造を提供することが可能である。
【００５８】
また、コンクリート充填鋼管柱１の長手方向に引張力が作用してコンクリート２０にひび割れが発生する場合には、図７に示すように、上側の鋼管１１側では異形棒鋼１４から鋼管１１側に向かって低い方向にひび割れが発生し、下側の鋼管１２側では異形棒鋼１４から鋼管１２側に向かって高い方向にひび割れが発生する。
【００５９】
ひび割れが発生した後にコンクリート充填鋼管柱１に長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管１１と下側の鋼管１２とが互いに離れる方向に力が作用した場合には、上側の鋼管１１とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から上方向の支圧力Ｆ１が作用する一方で、コンクリート２０には内部の圧縮力Ｆ３がひび割れた方向に作用する。このコンクリート２０の圧縮力Ｆ３は、コンクリート２０と異形棒鋼１４との間の付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に伝達され、異形棒鋼１４の下方への引張力と、鋼管１１を押し広げようとするフープテンションＦ４として作用する。このとき、異形棒鋼１４に伝達された下方向の引張力は異形棒鋼１４に軸方向耐力を負担させることにより、フープテンションＦ４は鋼管１１の剛性による拘束する力により抑えられることにより、力のバランスが保たれる。
【００６０】
一方、下側の鋼管１２とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から下方向の支圧力Ｆ１が作用する一方で、コンクリート２０には内部の圧縮力Ｆ３がひび割れた方向に作用する。このコンクリート２０の圧縮力Ｆ３は、コンクリート２０と異形棒鋼１４との間の付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に伝達され、異形棒鋼１４の上方への引張力と、鋼管１０を押し広げようとするフープテンションＦ４として作用する。このとき、異形棒鋼１４に伝達された下方向の引張力は異形棒鋼１４に軸方向耐力を負担させることにより、フープテンションＦ４は鋼管１１の剛性による拘束する力により抑えられることにより、力のバランスが保たれる。このため、コンクリート２０にひび割れが発生しても、鋼管１１、１２同士を溶接することなく、強固に接合された状態を維持することが可能である。このため、施工性及び接合の品質に優れた鋼管の接合構造を提供することが可能である。
【００６１】
また、コッター１３が、各々鋼管１１、１２の突き合わされる端１１ａ、１２ａ側に設けられているので、突き合わされる２本の鋼管１１、１２にわたって設けられる異形棒鋼１４の長さを短くしてコストを抑えるとともに、異形棒鋼１４の取り回しがし易いので施工性に優れた鋼管１１、１２の接合構造を実現することが可能である。また、コッター１３は鋼管１１、１２の長手方向において互いに間隔を隔てて複数設けられているので、コッター１３とコンクリート２０との間にて、より大きな支圧力Ｆ１を作用させることができる。このため、より強固に鋼管１１、１２を接合することが可能である。
【００６２】
また、コッター１３は、鋼管１１、１２が突き合わされている端１１ａ、１２ａから間隔を隔てて設けられており、鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａには設けられていないので、鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａ近傍のコンクリート２０には支圧力Ｆ１が直接作用せず、ひび割れが生じ難い。このため、鋼管１１、１２同士が接合されている部位近傍にひび割れが生じ難いので、より強固に接合することが可能である。
【００６３】
また、コッター１３は鋼管１１、１２とは別の部材であるフラットプレートが溶接されて設けられているので、既製の鋼管１１、１２を用いることが可能である。このため、安価な鋼管の接合構造を実現することが可能である。また、コッター１３が溶接される部位は、鋼管１１、１２が突き合わされる端１１ａ、１２ａからの距離が鋼管１１、１２の直径Ｄより短い領域なので、鋼管１１、１２の直径Ｄに応じた位置にコッター１３が配置される。すなわち、鋼管１１、１２の直径Ｄが小さい場合には、鋼管１１、１２の長手方向にける中央側には溶接し難いので鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａに近い位置にコッター１３を設け、鋼管１１、１２の直径Ｄが大きい場合には、鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａから離れた位置にも溶接し易いので容易にコッター１３を設けることが可能である。このため、コッター１３が溶接される部位を、鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａからの距離が鋼管１１、１２の直径Ｄより短い領域とすることにより、コッター１３を形成するフラットプレートを溶接し易い位置にて強固にかつ容易に溶接することが可能であり、製造性及び接合の品質に優れた鋼管１１、１２の接合構造を提供することが可能である。
【００６４】
また、コッター１３の突出量は、鋼管１１、１２の長手方向におけるコッター１３の幅の半分以下なので、コンクリート２０に支圧力Ｆ１が作用する際に、コッター１３が受ける反力を小さく抑えることが可能であり、この反力により鋼管１１，１２に作用するにモーメントも小さく抑えることが可能である。このため、コッター１３が受ける反力により鋼管１１、１２に作用する負荷を小さく抑えることが可能である。また、コッター１３の鋼管１１、１２内への突出量が小さいので、鋼管１１、１２内に打設したコンクリート２０の流動の障害となることを避けることが可能である。
【００６５】
また、異形棒鋼１４の上端１４ａは、上側の鋼管１１の下端１１ａ側に設けられた３本のコッター１３のうちの最上に位置するコッター１３より鋼管１１の中央側、すなわち上側に位置し、異形棒鋼１４の下端１４ｂは、下側の鋼管１２の上端１２ａ側に設けられた３本のコッター１３のうちの最下に位置するコッター１３より鋼管１２の中央側、すなわち下側に位置している。このため、全てのコッター１３によりコンクリート２０に作用する支圧力Ｆ１を、より確実に異形棒鋼１４に伝達して２本の鋼管１１、１２をより大きな力にて接合することが可能である。
【００６６】
また、複数設けられる異形棒鋼１４をフープ筋１６に取り付けることにより異形棒鋼１４を鋼管１１、１２内にバランス良く配置することが可能であり、強度のムラが生じ難いので、より強固に鋼管１１、１２を接合することが可能である。
【００６７】
また、コッター１３を構成するフラットプレートも異形棒鋼１４も既製の部材なので、鋼管１１、１２を強固に、かつ安価に接合することが可能である。
【００６８】
また、本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１における鋼管１０の接合方法によれば、上下に配置されて突き合わされる２本の鋼管１１、１２に形成されるコッター１３は、予め鋼管１１、１２内に設けておくので、例えば工場等にて鋼管１１、１２内に設けておくことが可能である。このため、鋼管１１、１２の内周面に精度良く容易にコッター１３を設けることが可能である。本実施形態では、既製の部材であるフラットプレートを鋼管１１、１２の内周面に溶接してコッター１３を設けることとしたが、施工現場等では管理が難しい溶接であっても、工場にて予め溶接しておくことにより精度良くかつ十分な強度を備えたコッター１３を鋼管１１、１２の内周面に容易に設けることが可能である。
【００６９】
そして、コッター１３が設けられた下側の鋼管１２内に異形棒鋼１４を配置して下側の鋼管１２の端１２ａから上方に突出させ異形棒鋼１４を上側の鋼管１１に形成されたコッター１３の内側に配置して上側の鋼管１１の端１１ａを下側の鋼管１２の端１２ａと突き合わせ、その内部にコンクリート２０を打設するだけで、容易に２本の鋼管１１、１２を接合することが可能である。
【００７０】
また、突き合わせた鋼管１１、１２の端部１１ａ、１２ａ同士を溶接しないので、品質管理が難しい現場での溶接作業を必要としない。このため、より施工性及び接合の品質に優れた鋼管１１、１２の接合方法を提供することが可能である。
【００７１】
そして、本鋼管１１、１２の接合方法を用いて生成されたコンクリート充填鋼管柱１は、地震等により長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管１１と下側の鋼管１２とが互いに離れる方向に力が作用すると、上側の鋼管１１とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から上方向の支圧力Ｆ１が作用し、下側の鋼管１２とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から下方向の支圧力Ｆ１が作用する。このとき、上方向の支圧力Ｆ１はコンクリート２０により伝達され異形棒鋼１４との付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に下方向の引張力を生じさせる。また、下方向の支圧力Ｆ１はコンクリート２０により伝達され異形棒鋼１４との付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に上方向の引張力を生じさせる。すなわち、鋼管１１、１２に作用した上下方向の引張力をコンクリート２０により異形棒鋼１４に伝達させることにより、鋼管１１、１２同士を直接溶接することなく、強固に接合することが可能である。このため、２本の鋼管１１、１２が強固に接合されたコンクリート充填鋼管柱１を容易に施工することが可能である。
【００７２】
また、８本の異形棒鋼１４を、環状をなすフープ筋１６に取り付けて棒鋼ユニット１５を形成するので、８本の異形棒鋼１４をバランス良くは安定した状態で配置することが可能である。また、棒鋼ユニット１５のフープ筋１６を、鋼管１２内を横切るようにコッター１３に架け渡した簪筋１８に支持させて、異形棒鋼１４を下側の鋼管１２内に配置するので、下側の鋼管１２内に安定した状態で８本の異形棒鋼１４を配置することが可能である。このとき、鋼管１２内を横切るように架け渡す簪筋１８を２本としたので、棒鋼ユニット１５を下側の鋼管１２に容易に安定させて配置することが可能である。ここで、鋼管１１、１２内に設ける異形棒鋼１４は、８本に限らず、鋼管１１、１２の直径や要求される接合強度等に応じて適宜設定される。また、簪筋１８の本数も２本に限るものではない。
【００７３】
図８は、本発明に係る鋼管の接合方法の変形例を説明するための縦断面図であり、図８（ａ）は、継手部材配置工程を示す縦断面図、図８（ｂ）は、鋼管突合工程を示す縦断面図であり、図８（ｃ）は、コンクリート打設工程を示す縦断面図である。
【００７４】
本実施形態においては、下側の鋼管１２に異形棒鋼１４を突出させ、上方から上側の鋼管１１を突き合わせて接合する鋼管１１、１２の接合方法について説明したが、これに限らず、図８に示すように、上側の鋼管１１の下端１１ａから異形棒鋼１４を下方に突出させ、予め建て込んでおいた下側の鋼管１２に上側の鋼管１１を上方から突き合わせても良い。この場合には、鋼管１１、１２にコッター１３を設けた後（突出部形成工程Ｓ１）、まず、コンクリート充填鋼管柱１を立設する場所とは異なる位置にて、図８（ａ）に示すように、上側の鋼管１１を下端１１ａが上方に位置するように配置して、最も上側のコッター１３に簪筋１８を掛け渡して、コッター１３と簪筋１８とを溶接する。
【００７５】
溶接した簪筋１８上に棒鋼ユニット１５のフープ筋１６が引っ掛かるように棒鋼ユニット１５を吊り下げる（継手部材配置工程Ｓ２）。そして、ワイヤー等によりフープ筋１６を簪筋１８に取り付け、上側の鋼管１１の下端１１ａから異形棒鋼１４が突出した状態にて棒鋼ユニット１５を上側の鋼管１１に取り付ける。
【００７６】
その後、コンクリート充填鋼管柱１を立設する場所に下側の鋼管１２を建て込み、図８（ｂ）に示すように、棒鋼ユニット１５が取り付けられた上側の鋼管１１を上方から、建て込まれた下側の鋼管１２上に、互いの端１１ａ、１２ａが突き合わされるように上側の鋼管１１を配置する（鋼管突合工程Ｓ３）。
【００７７】
上下の鋼管１１、１２を突き合わせて配置した後に、図８（ｃ）に示すように、上側の鋼管１１の上端側から鋼管１１、１２内にコンクリート２０を打設する（コンクリート打設工程Ｓ４）。
【００７８】
本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１における鋼管１１、１２の接合方法によれば、上下に配置される２本の鋼管１１、１２のうちの上側の鋼管１１の下端１１ａから異形棒鋼１４を突出させ、突出された異形棒鋼１４を下側の鋼管１２に挿入しつつ上方から下側の鋼管１２に突き合わせ、突き合わされた鋼管１１、１２内にコンクリート２０を打設するだけで、より強固に接合されたコンクリート充填鋼管柱１を提供することが可能である。
【００７９】
上記実施形態においては、鋼管の断面形状を円形状としたが、これに限らず、矩形状等であっても構わない。
【００８０】
上記実施形態においては、鋼管１１、１２の上方からコンクリート２０を打設する例について説明したが、コンクリートは鋼管の下側から圧入してもよい。この場合には、コッターに架け渡す簪筋をスポット溶接等にて仮止めしておくことが望ましい。
【００８１】
上記実施形態のおいては、各鋼管１０の端側に設けるコッター１３の数を３本としたが、これに限るものではない。このとき、接合される上下の鋼管１１、１２にほぼ同様に力を作用させるために、各鋼管１１、１２に設けるコッター１３の数を同数としておくことが望ましい。
【００８２】
また、上記実施形態では、コッター１３を環状としたが、環状に限らず、内側に突出させて周方向に複数設けられていてもよい。また、コッター１３をフラットプレートにて形成する例について説明したが、フラットプレートに限らず、例えば異形棒鋼等であっても構わない。
【００８３】
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８４】
１ 充填鋼管柱
１０ 鋼管
１１ 上側の鋼管
１１ａ 上側の鋼管の下端
１２ 下側の鋼管
１２ａ 下側の鋼管の上端
１３ コッター
１４ 異形棒鋼
１４ａ 異形棒鋼の上端
１４ｂ 異形棒鋼の下端
１５ 棒鋼ユニット
１６ フープ筋
１８ 簪筋
２０ コンクリート
Ｄ 鋼管の直径
ｗ フラットプレートの幅
ｔ フラットプレートの厚み
Ｆ１ 支圧力
Ｆ２ 付着力
Ｆ３ 圧縮力
Ｆ４ フープテンション
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造及び鋼管の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造としては、例えば、突き合わされた２本の鋼管内に両鋼管にわたるように補強用鉄筋が設けられ、２本の鋼管の接合部が溶接されてコンクリートが充填された鋼管の接合構造が知られている。また、このように鋼管を接合する接合方法としては、たとえば、まず、接合される２本の鋼管の一方の内部に、長手方に向沿って補強用鉄筋を、当該一方の鋼管から突出させた状態で、その内周面に仮止め溶接しておく。そして、一方の鋼管から突出させた補強用鉄筋を、他方の鋼管内の無配筋部分に入り込ませるとともに一方の鋼管と他方の鋼管との接合端面を当面させて溶接し、その後接合された鋼管内にコンクリートを打設することが知られている(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２―２４２３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造及び鋼管の接合方法は、鋼管同士を接合すべく鋼管の接合端面の溶接を施工現場にて行わなければならないため、溶接の品質管理が難しい。特に、近年の鋼管は高強度化され、溶接の品質管理が更に難しくなり、施工性が悪く、施工費用が嵩むという課題がある。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、施工性及び接合の品質に優れたコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造、及び、鋼管の接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために本発明のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造は、上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記複数の鋼管のうちの上下に配置されて突き合わされた２本の前記鋼管は各々、互いの内周面に、内側に向かって突出する突出部を有し、前記２本の鋼管内には、各々の前記鋼管の長手方向において前記突出部が設けられている領域にわたって、棒状をなす継手部材が埋設されていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造である。
【０００７】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、上下に配置されて突き合わされた２本の鋼管は各々、内周面に突出部が内側に向かって突出しており、また２本の鋼管内には、長手方向において突出部が設けられている領域にわたって、棒状をなす継手部材が埋設されている。このため、コンクリート充填鋼管柱に長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管と下側の鋼管とが互いに離れる方向に力が作用した場合には、上側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から上方向の支圧力が作用し、下側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から下方向の支圧力が作用する。このとき、上方向の支圧力はコンクリートにより伝達され継手部材との付着力により継手部材に下方向の引張力を生じさせ、下方向の支圧力はコンクリートにより伝達され継手部材との付着力により継手部材に上方向の引張力を生じさせる。すなわち、２本の鋼管に作用した上下方向の引張力をコンクリートにより継手部材に伝達させることにより、鋼管同士を直接溶接することなく、強固に接合することが可能である。また、鋼管が突き合わされた接合部を溶接していないので、施工現場では鋼管を溶接しなくともよい。このため、安定した接合強度を備え、かつ、施工性に優れた鋼管の接合構造を提供することが可能である。
【０００８】
また、コンクリート充填鋼管柱の長手方向に引張力が作用してコンクリートにひび割れが発生する場合には、上側の鋼管側では継手部材から鋼管側に向かって低くなる方向にひび割れが発生し、下側の鋼管側では継手部材から鋼管側に向かって高くなる方向にひび割れが発生する。
【０００９】
ひび割れが発生した後にコンクリート充填鋼管柱に長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管と下側の鋼管とが互いに離れる方向に力が作用した場合には、上側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から上方向の支圧力が作用する一方で、コンクリートには内部の圧縮力がひび割れた方向に作用する。このコンクリートの圧縮力は、コンクリートと継手部材との間の付着力により継手部材に伝達され、継手部材の下方向の引張力と、鋼管を押し広げようとする力（以下、フープテンションという）として作用する。このとき、継手部材に伝達された下方向の引張力は継手部材に軸方向耐力を負担させることにより、フープテンションは鋼管の剛性による拘束する力により抑えられることにより、力のバランスが保たれる。
【００１０】
一方、下側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から下方向への支圧力が作用する一方で、コンクリートには内部の圧縮力がひび割れた方向に作用する。このコンクリートの圧縮力は、コンクリートと継手部材との間の付着力により継手部材に伝達され、継手部材の上方向の引張力と、鋼管を押し広げようとするフープテンションとして作用する。このとき、継手部材に伝達された上方向の引張力は継手部材に軸方向耐力を負担させることにより、フープテンションは鋼管の剛性による拘束する力により抑えられることにより、力のバランスが保たれる。このため、コンクリートにひび割れが発生しても、鋼管同士を溶接することなく、強固に接合された状態を維持することが可能である。このため、施工性及び接合の品質に優れた鋼管の接合構造を提供することが可能である。
【００１１】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記突出部は、前記鋼管が突き合わされる端の側に位置させて、前記長手方向に沿う方向において互いに間隔を隔てて複数設けられていることが望ましい。
【００１２】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、突出部が、鋼管の突き合わされる端の側に設けられているので、突き合わされる２本の鋼管にわたって設けられる継手部材の長さを短くしてコストを抑えるとともに、取り回しし易いので施工性に優れた鋼管の接合構造を実現することが可能である。また、突出部は鋼管の長手方向において互いに間隔を隔てて複数設けられているので、突出部とコンクリートとの間にて、より大きな支圧力を作用させることができる。このため、より強固に鋼管を接合することが可能である。
【００１３】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、各々の前記鋼管に設けられた複数の前記突出部のうち、最も前記端の側に位置する前記突出部は、前記鋼管の前記端より前記長手方向における中央側に離れた位置に配置されていることが望ましい。
【００１４】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、鋼管が突き合わされている端には突出部が設けられていない。このため、鋼管の端の近傍のコンクリートには支圧力が直接作用しないためひび割れが生じ難い。すなわち、鋼管同士が接合されている部位近傍にひび割れが生じ難いので、より強固に接合することが可能である。
【００１５】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記突出部は、前記鋼管の前記内周面に、当該鋼管とは別の部材が溶接されて形成されており、前記鋼管において前記突き合わされる前記端からの距離が当該鋼管の直径より短い領域内に配置されていることが望ましい。
【００１６】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、突出部は鋼管とは別の部材が溶接されて設けられているので、既製の鋼管を用いることが可能である。このため、安価な鋼管の接合構造を実現することが可能である。また、突出部が溶接される部位は、鋼管が突き合わされる端からの距離が鋼管の直径より短い領域なので、鋼管の直径に応じた位置に突出部が配置される。すなわち、鋼管の直径が小さい場合には、鋼管の奥側には溶接し難いので鋼管の端に近い位置に突出部を設け、鋼管の直径が大きい場合には、鋼管の端から離れた位置も溶接し易いので、鋼管の端から離れた位置に突出部を設けることが可能である。このため、突出部が溶接される部位を、鋼管の端からの距離が鋼管の直径より短い領域とすることにより、突出部を形成する部材を溶接し易い位置にて確実に溶接することが可能であり、製造性及び接合の品質に優れた鋼管の接合構造を提供することが可能である。
【００１７】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記突出部の前記内側への突出量は、前記長手方向における当該突出部の幅の半分以下であることが望ましい。
【００１８】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、突出部の突出量は、鋼管の長手方向における突出部の幅の半分以下なので、コンクリートに支圧力が作用する際に、突出部が受ける反力を小さく抑えることが可能であり、この反力により鋼管に作用するにモーメントも小さく抑えることが可能である。このため、突出部が受ける反力により鋼管に作用する負荷を小さく抑えることが可能である。
【００１９】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記継手部材の前記長手方向における端は、前記鋼管の長手方向において前記鋼管の端から最も離れた中央側に設けられている前記突出部より前記中央側に離れていることが望ましい。
【００２０】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、鋼管の長手方向において鋼管の端から最も離れた中央側に設けられている突出部によりコンクリートに作用する支圧力を、より確実に継手部材に伝達して２本の鋼管をより大きな力にて接合することが可能である。
【００２１】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記継手部材は、複数設けられるとともに環状をなすフープ材に取り付けられていることが望ましい。
【００２２】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、複数設けられる継手部材をフープ材に取り付けることにより継手部材を鋼管内にバランス良く配置することが可能であり、強度のムラが生じ難いので、より強固に鋼管を接合することが可能である。
【００２３】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記突出部は、フラットプレートであることが望ましい。
【００２４】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、突出部を構成する部材はフラットプレートなので、複数種類の厚みの部材が汎用品として存在するので、施工が容易であるとともに、施工コストを下げることが可能である。
【００２５】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、前記継手部材は、異形棒鋼であることが望ましい。
【００２６】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造によれば、継手部材が異形棒鋼なので、表面の凹凸による、コンクリートとの大きな付着力により、鋼管をより強固に接合することが可能である。
【００２７】
また、上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、前記複数の鋼管のうちの上下に配置されて突き合わされる２本の前記鋼管の内周面に、内側に向かって突出する突出部を形成する突出部形成工程と、前記２本の鋼管のうちの一方の前記鋼管にて前記突出部が形成されている部位の内側に棒状の継手部材を配置するとともに、当該一方の鋼管の他方の前記鋼管が突き合わされる端から突出させる継手部材配置工程と、前記一方の鋼管から突出された前記継手部材を前記他方の鋼管に形成された前記突出部の内側に配置するとともに前記他方の鋼管の端を前記一方の鋼管の端と突き合わせる鋼管突合工程と、互いに突き合わされた前記２本の鋼管内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を有することを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法である。
【００２８】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法によれば、上下に配置されて突き合わされる２本の鋼管に形成される突出部は、予め鋼管内に設けておくので、例えば工場等にて鋼管内に設けておくことが可能である。このため、鋼管の内周面に強固にかつ容易に突出部を設けることが可能である。そして、突出部が設けられた一方の鋼管内に棒状の継手部材を配置して鋼管の端から突出させ、突出させた継手部材を他方の鋼管に形成された突出部の内側に配置して他方の鋼管の端を一方の鋼管の端と突き合わせて、その内部にコンクリートを打設するだけで、容易に２本の鋼管を接合することが可能である。
【００２９】
また、突き合わせた鋼管の端同士を溶接しないので、品質管理が難しい現場での溶接作業を必要としない。このため、より施工性及び接合の品質に優れた鋼管の接合方法を提供することが可能である。
【００３０】
この鋼管の接合方法にて施工されたコンクリート充填鋼管柱は、長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管と下側の鋼管とが互いに離れる方向に力が作用した場合には、上側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から上方向の支圧力が作用し、下側の鋼管とコンクリートとの間では、コンクリートに突出部から下方向の支圧力が作用する。このとき、上方向の支圧力はコンクリートにより伝達され継手部材との付着力により継手部材に下方向の引張力を生じさせ、下方向の支圧力は、コンクリートにより伝達され継手部材との付着力により継手部材に上方向の引張力を生じさせる。すなわち、２本の鋼管に作用した上下方向の引張力をコンクリートにより継手部材に伝達させることにより、鋼管同士を直接溶接することなく、強固に接合することが可能である。このため、２本の鋼管が強固に接合されたコンクリート充填鋼管柱を容易に施工することが可能である。
【００３１】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、複数本の前記継手部材を、環状をなすフープ材に取り付け、前記フープ材を、前記鋼管内を横切るように前記突出部に架け渡された複数の架渡部材に支持させて、前記継手部材を前記一方の鋼管内に配置することが望ましい。
【００３２】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法によれば、複数本の継手部材を、環状をなすフープ材に取り付けるので、複数本の継手部材をバランス良くは安定した状態で配置することが可能である。また、フープ材を、鋼管内を横切るように突出部に架け渡した複数の架渡部材に支持させて、継手部材を一方の鋼管内に配置するので、一方の鋼管内に安定した状態で複数本の継手部材を容易に配置することが可能である。
【００３３】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、前記一方の鋼管は、下側に配置される前記鋼管であることが望ましい。
【００３４】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法によれば、上下に配置される２本の鋼管のうちの下側の鋼管の上端から継手部材を突出させ、突出された継手部材が挿入されるように上方から上側の鋼管を下側の鋼管に突き合わせ、突き合わされた鋼管内にコンクリートを打設するだけで、より強固に接合されたコンクリート充填鋼管柱を施工することが可能である。
【００３５】
かかるコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、前記一方の鋼管は、上側に配置される前記鋼管であることが望ましい。
【００３６】
このようなコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法によれば、上下に配置される２本の鋼管のうちの上側の鋼管の下端から継手部材を突出させ、突出された継手部材を下側の鋼管に挿入しつつ上方から下側の鋼管に突き合わせ、突き合わされた鋼管内にコンクリートを打設するだけで、より強固に接合されたコンクリート充填鋼管柱を施工することが可能である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、施工性及び接合の品質に優れたコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造、及び、鋼管の接合方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る鋼管の接合構造の一例をなすコンクリート充填鋼管柱の接合部を示す縦断面図である。
【図２】鋼管の内周面に設けられるコッターを説明するための斜視図である。
【図３】下側の鋼管に設けられたコッターに架け渡された簪筋及び棒鋼ユニットを示す平面図である。
【図４】本発明に係る鋼管の接合方法を説明するためのフロー図である。
【図５】本発明に係る鋼管の接合方法を説明するための縦断面図であり、図５（ａ）は、継手部材配置工程を示す縦断面図、図５（ｂ）は、鋼管突合工程を示す縦断面図であり、図５（ｃ）は、コンクリート打設工程を示す縦断面図である。
【図６】コンクリート充填鋼管柱に長手方向に引張力が作用したときの効果を説明するための縦断面図である。
【図７】ひび割れが生じたコンクリート充填鋼管柱に長手方向に引張力が作用したときの効果を説明するための縦断面図である。
【図８】本発明に係る鋼管の接合方法の変形例を説明するための縦断面図であり、図８（ａ）は、継手部材配置工程を示す縦断面図、図８（ｂ）は、鋼管突合工程を示す縦断面図であり、図８（ｃ）は、コンクリート打設工程を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００４０】
本発明に係る鋼管の接合構造にて接合された本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１は、例えば、複数の階床を有する建物の柱に用いられる。
本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１は、建物の階高に合わせた長さを有する複数の鋼管１０が、上下方向に連ねて配置されており、上下に隣り合う鋼管１０同士の接合構造は同様なので、以下の説明では、上下に配置されて突き合わされて接合されている２本の鋼管１１、１２の接合部にて接合構造を説明する。
【００４１】
図１は、本発明に係る鋼管の接合構造の一例をなすコンクリート充填鋼管柱の接合部を示す縦断面図である。
本実施形態の鋼管１１、１２の接合構造は、図１に示すように、２本の鋼管１１、１２と、２本の鋼管１１、１２にわたって埋設される棒状をなす継手部材としての複数の異形棒鋼１４と、複数の異形棒鋼１４を互いに間隔を隔ててまとめるためのフープ材としてのフープ筋１６と、フープ筋１６によりまとめられた異形棒鋼１４を鋼管１１、１２内の所定の位置に保持するための架渡部材としての簪筋１８と、を有し、鋼管１１、１２内にはコンクリート２０が打設されている。ここで、２本の鋼管１１、１２は、既製の部材であり断面が円形状をなしている。
【００４２】
図２は、鋼管の内周面に設けられるコッターを説明するための斜視図である。
各々の鋼管１１、１２の内周面には、接合される端１１ａ、１２ａ側に、内側に向かって突出するコッター１３設けられている。ここで、各々の鋼管１１、１２の接合される端１１ａ、１２ａは、上側の鋼管１１の下端１１ａと下側の鋼管１２の上端１２ａである。
【００４３】
コッター１３は、それぞれ既製の部材であるフラットプレートが、図２に示すように、鋼管１１、１２の内周に沿うように屈曲されて隅肉溶接されている。ここで、鋼管１１、１２の内周面に溶接されて設けられたフラットプレートでなるコッター１３が、鋼管１１、１２の内側に向かって突出する突出部の一例である。
【００４４】
本実施形態のコッター１３は、フラットプレートが鋼管１１、１２に溶接された際に鋼管１１、１２の内側に向かって突出するフラットプレートの厚みｔが、鋼管１１、１２に溶接された際に鋼管１１、１２の長手方向をなる、フラットプレートの幅ｗの半分以下になるように構成されている。
【００４５】
本実施形態の例では、コンクリート充填鋼管柱１を構成する複数の鋼管１０のうちの最も上に位置する鋼管１０の上端側と、最も下に位置する鋼管１０の下端側とを除いて、各鋼管１０の両端側に、ほぼ環状に屈曲されたフラットプレートでなるコッター１３が３本ずつ設けられている。３本のコッター１３は、各鋼管１０の端より内側に離れた位置に１本目のコッター１３が設けられており、各鋼管１０の端から２本目及び３本目のコッター１３は、各鋼管１０の長手方向に互いに間隔を隔てて設けられている。すなわち、接合される２本の鋼管１１、１２にも、互いに突き合わされる端１１ａ、１２ａより内側に離れた位置に１本目のコッター１３が設けられ、３本のコッター１３は、各鋼管１１、１２の長手方向に互いに間隔を隔てて設けられている。また、各鋼管１１、１２に設けられた３本のコッター１３はいずれも、互いに突き合わされる鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａからの距離が、鋼管１１、１２の直径Ｄより短い領域内、すなわち、鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａからの距離がＬの領域内に設けられている。
【００４６】
２本の鋼管１１、１２にわたって配置される複数の異形棒鋼１４は、本実施形態では８本設けられており、２本の鋼管１１、１２の内側に、周方向においてほぼ等間隔に配置されて環状に配置される。このとき、異形棒鋼１４は、鋼管１１、１２の内周面及びコッター１３から十分に間隔を隔てて配置されている。また、複数の異形棒鋼１４の外周側にはフープ筋１６が設けられている。フープ筋１６には、隣り合う各異形棒鋼１４同士が、互いに間隔を隔てた状態が維持されるように、図示しないワイヤー等により異形棒鋼１４が仮止め状態にて一体に取り付けられ、異形棒鋼１４とフープ筋１６とで棒鋼ユニット１５をなしている。
【００４７】
図３は、下側の鋼管に設けられたコッターに架け渡された簪筋及び棒鋼ユニットを示す平面図である。
簪筋１８は、下側の鋼管１２の最も上端側に設けられたコッター１３の上に２本配置されている。２本の簪筋１８は、図３に示すように、鋼管１２の直径方向とほぼ平行に配置され、鋼管１２の水平断面において鋼管１２を横切るように、ほぼ環状をなすコッター１３上の２箇所にそれぞれ架け渡されている。
【００４８】
そして、コッター１３上に架け渡された２本の簪筋１８には、フープ筋１６と複数の異形棒鋼１４とが一体化された棒鋼ユニット１５が引っ掛けられている。より具体的には、周方向にほぼ等間隔に配置された８本の異形棒鋼１４のうち直径の方向に並べられた２本の異形棒鋼１４が２本の簪筋１８の間に位置するように、フープ筋１６が簪筋１８の上に載置されて棒鋼ユニット１５が配置されている。このとき、簪筋１８に支持された棒鋼ユニット１５の異形棒鋼１４の長手方向における端１４ａ、１４ｂは、鋼管１１、１２の長手方向において鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａから最も離れた中央側に設けられているコッター１３より中央側に離れている。より具体的には、簪筋１８に支持された棒鋼ユニット１５の異形棒鋼１４の上端１４ａは、上側の鋼管１１の下端１１ａ側に設けられた３本のコッター１３のうちの、下端１１ａから最も離れた位置、すなわち最も上に設けられたコッター１３より高い位置に位置している。また、簪筋１８に支持された棒鋼ユニット１５の異形棒鋼１４の下端１４ｂは、下側の鋼管１２の上端１２ａ側に設けられた３本のコッター１３のうちの、上端１２ａから最も離れた位置、すなわち最も下に設けられたコッター１３より低い位置に位置している。
【００４９】
このように簪筋１８及び棒鋼ユニット１５が配置された状態で、簪筋１８及び棒鋼ユニット１５の外周側には２本の鋼管１１、１２が互いの端１１ａ、１２ａを突き合わせた状態で配置され、その内部にコンクリート２０が充填されている。
【００５０】
図４は、本発明に係る鋼管の接合方法を説明するためのフロー図である。
本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１における鋼管１０の接合方法は、図４に示すように、まず、接合する既製の部材でなる鋼管１０を階高に合わせて切断し、内周面にコッター１３を形成する。具体的には、切断した鋼管１０の各端部の内周側にフラットプレートを環状に屈曲させて配置し、鋼管１０の端部側から各フラットプレートにおいて鋼管１０の端に近い側の縁を隅肉溶接して固定し、鋼管１０の内側に突出するコッター１３を形成する（突出部形成工程Ｓ１）。このとき、１本のコンクリート充填鋼管柱１を構成する複数の鋼管１０のうち、最も上に位置する鋼管１０の上端側と、最も下に位置する鋼管１０の下端側を除き、フラットプレートを溶接してコッター１３を形成する。
【００５１】
次に、フラットプレートを溶接してコッター１３を設けた複数の鋼管１０のうち最下に配置される鋼管１０を施工現場に建て込む。ここでは、建て込んだ鋼管１０を接合する２本の鋼管１１、１２のうちの下側の鋼管１２とする。
次に、建て込んだ鋼管１２の最も上側に位置するコッター１３上に２本の簪筋１８を架け渡して配置する。
【００５２】
一方、鋼管１０へのコッター１３の形成とは別工程にて棒鋼ユニット１５を形成しておく。具体的には、まず、適宜長さに切断した複数の異形棒鋼１４を、フープ筋１６の内側にてフープ筋１６に沿って周方向に互いにほぼ等間隔になるように配置してワイヤーにてフープ筋１６と各異形棒鋼１４とを仮止めして棒鋼ユニット１５を形成しておく。このとき、異形棒鋼１４に対するフープ筋１６の位置は、鋼管１０、１２内に棒鋼ユニット１５を配置した際に、棒鋼ユニット１５の異形棒鋼１４の上端１４ａが、上側の鋼管１１の下端１１ａ側に設けられた３本のコッター１３より高い位置に位置し、棒鋼ユニット１５の異形棒鋼１４の下端１４ｂが、下側の鋼管１２の上端１２ａ側に設けられた３本のコッター１３より低い位置に位置するように配置する。また、フープ筋１６の数は、異形棒鋼１４の長さや、鋼管１１、１２内にて異形棒鋼１４を配置する位置に応じて、増やしても良い。
【００５３】
図５は、本発明に係る鋼管の接合方法を説明するための縦断面図であり、図５（ａ）は、継手部材配置工程を示す縦断面図、図５（ｂ）は、鋼管突合工程を示す縦断面図であり、図５（ｃ）は、コンクリート打設工程を示す縦断面図である。
【００５４】
次に、図３及び図５（ａ）に示すように、簪筋１８が配置された鋼管１２内に、棒鋼ユニット１５のフープ筋１６が引っ掛かるように棒鋼ユニット１５を吊り下げる（継手部材配置工程Ｓ２）。このとき、棒鋼ユニット１５の各異形棒鋼１４は、下側の鋼管１２の上端１２ａから上方に突出している。
その後、図５（ｂ）に示すように、異形棒鋼１４が上方に突出している下側の鋼管１２上に、互いの端１１ａ、１２ａが突き合わされるように上側の鋼管１１を配置する（鋼管突合工程Ｓ３）。
上下の鋼管１１、１２を突き合わせて配置した後に、図５（ｃ）に示すように、上側の鋼管１１の上端側から鋼管１１、１２内にコンクリート２０を打設する（コンクリート打設工程Ｓ４）。
【００５５】
図６は、コンクリート充填鋼管柱に長手方向に引張力が作用したときの効果を説明するための縦断面図である。図７は、ひび割れが生じたコンクリート充填鋼管柱に長手方向に引張力が作用したときの効果を説明するための縦断面図である。
【００５６】
本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１における鋼管１０の接合構造によれば、上下に配置されて突き合わされた２本の鋼管１１、１２は各々、内周面にコッター１３が内側に向かって突出するように設けられており、また鋼管１１、１２内には、長手方向においてコッター１３が設けられている領域にわたって、棒状をなす異形棒鋼１４が埋設されている。このため、例えば地震等の揺れによりコンクリート充填鋼管柱１に長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管１１と下側の鋼管１２とが互いに離れる方向に力が作用した場合には、図６に示すように、上側の鋼管１１とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から上方向の支圧力Ｆ１が作用し、下側の鋼管１２とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から下方向の支圧力Ｆ１が作用する。このとき、上方向の支圧力Ｆ１はコンクリート２０により伝達され異形棒鋼１４との付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に下方向の引張力を生じさせる。また、下方向の支圧力Ｆ１はコンクリート２０により伝達され異形棒鋼１４との付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に上方向の引張力を生じさせる。すなわち、鋼管１１、１２に作用した上下方向の引張力をコンクリート２０により異形棒鋼１４に伝達させることにより、鋼管１１、１２同士を直接溶接することなく、強固に接合することが可能である。特に、本実施形態では継手部材として表面に凹凸が設けられている異形棒鋼１４を用いたので、コンクリート２０との間において、より大きな付着力が作用する。このため、鋼管１１、１２をより強固に接合することが可能である。
【００５７】
また、鋼管１１、１２同士を溶接しないので、品質管理が難しい施工現場での溶接は必要がない。このため、施工性に優れたコンクリート充填鋼管柱１における鋼管１０の接合構造を提供することが可能である。
【００５８】
また、コンクリート充填鋼管柱１の長手方向に引張力が作用してコンクリート２０にひび割れが発生する場合には、図７に示すように、上側の鋼管１１側では異形棒鋼１４から鋼管１１側に向かって低い方向にひび割れが発生し、下側の鋼管１２側では異形棒鋼１４から鋼管１２側に向かって高い方向にひび割れが発生する。
【００５９】
ひび割れが発生した後にコンクリート充填鋼管柱１に長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管１１と下側の鋼管１２とが互いに離れる方向に力が作用した場合には、上側の鋼管１１とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から上方向の支圧力Ｆ１が作用する一方で、コンクリート２０には内部の圧縮力Ｆ３がひび割れた方向に作用する。このコンクリート２０の圧縮力Ｆ３は、コンクリート２０と異形棒鋼１４との間の付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に伝達され、異形棒鋼１４の下方への引張力と、鋼管１１を押し広げようとするフープテンションＦ４として作用する。このとき、異形棒鋼１４に伝達された下方向の引張力は異形棒鋼１４に軸方向耐力を負担させることにより、フープテンションＦ４は鋼管１１の剛性による拘束する力により抑えられることにより、力のバランスが保たれる。
【００６０】
一方、下側の鋼管１２とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から下方向の支圧力Ｆ１が作用する一方で、コンクリート２０には内部の圧縮力Ｆ３がひび割れた方向に作用する。このコンクリート２０の圧縮力Ｆ３は、コンクリート２０と異形棒鋼１４との間の付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に伝達され、異形棒鋼１４の上方への引張力と、鋼管１０を押し広げようとするフープテンションＦ４として作用する。このとき、異形棒鋼１４に伝達された下方向の引張力は異形棒鋼１４に軸方向耐力を負担させることにより、フープテンションＦ４は鋼管１１の剛性による拘束する力により抑えられることにより、力のバランスが保たれる。このため、コンクリート２０にひび割れが発生しても、鋼管１１、１２同士を溶接することなく、強固に接合された状態を維持することが可能である。このため、施工性及び接合の品質に優れた鋼管の接合構造を提供することが可能である。
【００６１】
また、コッター１３が、各々鋼管１１、１２の突き合わされる端１１ａ、１２ａ側に設けられているので、突き合わされる２本の鋼管１１、１２にわたって設けられる異形棒鋼１４の長さを短くしてコストを抑えるとともに、異形棒鋼１４の取り回しがし易いので施工性に優れた鋼管１１、１２の接合構造を実現することが可能である。また、コッター１３は鋼管１１、１２の長手方向において互いに間隔を隔てて複数設けられているので、コッター１３とコンクリート２０との間にて、より大きな支圧力Ｆ１を作用させることができる。このため、より強固に鋼管１１、１２を接合することが可能である。
【００６２】
また、コッター１３は、鋼管１１、１２が突き合わされている端１１ａ、１２ａから間隔を隔てて設けられており、鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａには設けられていないので、鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａ近傍のコンクリート２０には支圧力Ｆ１が直接作用せず、ひび割れが生じ難い。このため、鋼管１１、１２同士が接合されている部位近傍にひび割れが生じ難いので、より強固に接合することが可能である。
【００６３】
また、コッター１３は鋼管１１、１２とは別の部材であるフラットプレートが溶接されて設けられているので、既製の鋼管１１、１２を用いることが可能である。このため、安価な鋼管の接合構造を実現することが可能である。また、コッター１３が溶接される部位は、鋼管１１、１２が突き合わされる端１１ａ、１２ａからの距離が鋼管１１、１２の直径Ｄより短い領域なので、鋼管１１、１２の直径Ｄに応じた位置にコッター１３が配置される。すなわち、鋼管１１、１２の直径Ｄが小さい場合には、鋼管１１、１２の長手方向にける中央側には溶接し難いので鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａに近い位置にコッター１３を設け、鋼管１１、１２の直径Ｄが大きい場合には、鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａから離れた位置にも溶接し易いので容易にコッター１３を設けることが可能である。このため、コッター１３が溶接される部位を、鋼管１１、１２の端１１ａ、１２ａからの距離が鋼管１１、１２の直径Ｄより短い領域とすることにより、コッター１３を形成するフラットプレートを溶接し易い位置にて強固にかつ容易に溶接することが可能であり、製造性及び接合の品質に優れた鋼管１１、１２の接合構造を提供することが可能である。
【００６４】
また、コッター１３の突出量は、鋼管１１、１２の長手方向におけるコッター１３の幅の半分以下なので、コンクリート２０に支圧力Ｆ１が作用する際に、コッター１３が受ける反力を小さく抑えることが可能であり、この反力により鋼管１１，１２に作用するにモーメントも小さく抑えることが可能である。このため、コッター１３が受ける反力により鋼管１１、１２に作用する負荷を小さく抑えることが可能である。また、コッター１３の鋼管１１、１２内への突出量が小さいので、鋼管１１、１２内に打設したコンクリート２０の流動の障害となることを避けることが可能である。
【００６５】
また、異形棒鋼１４の上端１４ａは、上側の鋼管１１の下端１１ａ側に設けられた３本のコッター１３のうちの最上に位置するコッター１３より鋼管１１の中央側、すなわち上側に位置し、異形棒鋼１４の下端１４ｂは、下側の鋼管１２の上端１２ａ側に設けられた３本のコッター１３のうちの最下に位置するコッター１３より鋼管１２の中央側、すなわち下側に位置している。このため、全てのコッター１３によりコンクリート２０に作用する支圧力Ｆ１を、より確実に異形棒鋼１４に伝達して２本の鋼管１１、１２をより大きな力にて接合することが可能である。
【００６６】
また、複数設けられる異形棒鋼１４をフープ筋１６に取り付けることにより異形棒鋼１４を鋼管１１、１２内にバランス良く配置することが可能であり、強度のムラが生じ難いので、より強固に鋼管１１、１２を接合することが可能である。
【００６７】
また、コッター１３を構成するフラットプレートも異形棒鋼１４も既製の部材なので、鋼管１１、１２を強固に、かつ安価に接合することが可能である。
【００６８】
また、本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１における鋼管１０の接合方法によれば、上下に配置されて突き合わされる２本の鋼管１１、１２に形成されるコッター１３は、予め鋼管１１、１２内に設けておくので、例えば工場等にて鋼管１１、１２内に設けておくことが可能である。このため、鋼管１１、１２の内周面に精度良く容易にコッター１３を設けることが可能である。本実施形態では、既製の部材であるフラットプレートを鋼管１１、１２の内周面に溶接してコッター１３を設けることとしたが、施工現場等では管理が難しい溶接であっても、工場にて予め溶接しておくことにより精度良くかつ十分な強度を備えたコッター１３を鋼管１１、１２の内周面に容易に設けることが可能である。
【００６９】
そして、コッター１３が設けられた下側の鋼管１２内に異形棒鋼１４を配置して下側の鋼管１２の端１２ａから上方に突出させ異形棒鋼１４を上側の鋼管１１に形成されたコッター１３の内側に配置して上側の鋼管１１の端１１ａを下側の鋼管１２の端１２ａと突き合わせ、その内部にコンクリート２０を打設するだけで、容易に２本の鋼管１１、１２を接合することが可能である。
【００７０】
また、突き合わせた鋼管１１、１２の端部１１ａ、１２ａ同士を溶接しないので、品質管理が難しい現場での溶接作業を必要としない。このため、より施工性及び接合の品質に優れた鋼管１１、１２の接合方法を提供することが可能である。
【００７１】
そして、本鋼管１１、１２の接合方法を用いて生成されたコンクリート充填鋼管柱１は、地震等により長手方向の引張力が作用して、上側の鋼管１１と下側の鋼管１２とが互いに離れる方向に力が作用すると、上側の鋼管１１とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から上方向の支圧力Ｆ１が作用し、下側の鋼管１２とコンクリート２０との間では、コンクリート２０にコッター１３から下方向の支圧力Ｆ１が作用する。このとき、上方向の支圧力Ｆ１はコンクリート２０により伝達され異形棒鋼１４との付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に下方向の引張力を生じさせる。また、下方向の支圧力Ｆ１はコンクリート２０により伝達され異形棒鋼１４との付着力Ｆ２により異形棒鋼１４に上方向の引張力を生じさせる。すなわち、鋼管１１、１２に作用した上下方向の引張力をコンクリート２０により異形棒鋼１４に伝達させることにより、鋼管１１、１２同士を直接溶接することなく、強固に接合することが可能である。このため、２本の鋼管１１、１２が強固に接合されたコンクリート充填鋼管柱１を容易に施工することが可能である。
【００７２】
また、８本の異形棒鋼１４を、環状をなすフープ筋１６に取り付けて棒鋼ユニット１５を形成するので、８本の異形棒鋼１４をバランス良くは安定した状態で配置することが可能である。また、棒鋼ユニット１５のフープ筋１６を、鋼管１２内を横切るようにコッター１３に架け渡した簪筋１８に支持させて、異形棒鋼１４を下側の鋼管１２内に配置するので、下側の鋼管１２内に安定した状態で８本の異形棒鋼１４を配置することが可能である。このとき、鋼管１２内を横切るように架け渡す簪筋１８を２本としたので、棒鋼ユニット１５を下側の鋼管１２に容易に安定させて配置することが可能である。ここで、鋼管１１、１２内に設ける異形棒鋼１４は、８本に限らず、鋼管１１、１２の直径や要求される接合強度等に応じて適宜設定される。また、簪筋１８の本数も２本に限るものではない。
【００７３】
図８は、本発明に係る鋼管の接合方法の変形例を説明するための縦断面図であり、図８（ａ）は、継手部材配置工程を示す縦断面図、図８（ｂ）は、鋼管突合工程を示す縦断面図であり、図８（ｃ）は、コンクリート打設工程を示す縦断面図である。
【００７４】
本実施形態においては、下側の鋼管１２に異形棒鋼１４を突出させ、上方から上側の鋼管１１を突き合わせて接合する鋼管１１、１２の接合方法について説明したが、これに限らず、図８に示すように、上側の鋼管１１の下端１１ａから異形棒鋼１４を下方に突出させ、予め建て込んでおいた下側の鋼管１２に上側の鋼管１１を上方から突き合わせても良い。この場合には、鋼管１１、１２にコッター１３を設けた後（突出部形成工程Ｓ１）、まず、コンクリート充填鋼管柱１を立設する場所とは異なる位置にて、図８（ａ）に示すように、上側の鋼管１１を下端１１ａが上方に位置するように配置して、最も上側のコッター１３に簪筋１８を掛け渡して、コッター１３と簪筋１８とを溶接する。
【００７５】
溶接した簪筋１８上に棒鋼ユニット１５のフープ筋１６が引っ掛かるように棒鋼ユニット１５を吊り下げる（継手部材配置工程Ｓ２）。そして、ワイヤー等によりフープ筋１６を簪筋１８に取り付け、上側の鋼管１１の下端１１ａから異形棒鋼１４が突出した状態にて棒鋼ユニット１５を上側の鋼管１１に取り付ける。
【００７６】
その後、コンクリート充填鋼管柱１を立設する場所に下側の鋼管１２を建て込み、図８（ｂ）に示すように、棒鋼ユニット１５が取り付けられた上側の鋼管１１を上方から、建て込まれた下側の鋼管１２上に、互いの端１１ａ、１２ａが突き合わされるように上側の鋼管１１を配置する（鋼管突合工程Ｓ３）。
【００７７】
上下の鋼管１１、１２を突き合わせて配置した後に、図８（ｃ）に示すように、上側の鋼管１１の上端側から鋼管１１、１２内にコンクリート２０を打設する（コンクリート打設工程Ｓ４）。
【００７８】
本実施形態のコンクリート充填鋼管柱１における鋼管１１、１２の接合方法によれば、上下に配置される２本の鋼管１１、１２のうちの上側の鋼管１１の下端１１ａから異形棒鋼１４を突出させ、突出された異形棒鋼１４を下側の鋼管１２に挿入しつつ上方から下側の鋼管１２に突き合わせ、突き合わされた鋼管１１、１２内にコンクリート２０を打設するだけで、より強固に接合されたコンクリート充填鋼管柱１を提供することが可能である。
【００７９】
上記実施形態においては、鋼管の断面形状を円形状としたが、これに限らず、矩形状等であっても構わない。
【００８０】
上記実施形態においては、鋼管１１、１２の上方からコンクリート２０を打設する例について説明したが、コンクリートは鋼管の下側から圧入してもよい。この場合には、コッターに架け渡す簪筋をスポット溶接等にて仮止めしておくことが望ましい。
【００８１】
上記実施形態のおいては、各鋼管１０の端側に設けるコッター１３の数を３本としたが、これに限るものではない。このとき、接合される上下の鋼管１１、１２にほぼ同様に力を作用させるために、各鋼管１１、１２に設けるコッター１３の数を同数としておくことが望ましい。
【００８２】
また、上記実施形態では、コッター１３を環状としたが、環状に限らず、内側に突出させて周方向に複数設けられていてもよい。また、コッター１３をフラットプレートにて形成する例について説明したが、フラットプレートに限らず、例えば異形棒鋼等であっても構わない。
【００８３】
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８４】
１ 充填鋼管柱
１０ 鋼管
１１ 上側の鋼管
１１ａ 上側の鋼管の下端
１２ 下側の鋼管
１２ａ 下側の鋼管の上端
１３ コッター
１４ 異形棒鋼
１４ａ 異形棒鋼の上端
１４ｂ 異形棒鋼の下端
１５ 棒鋼ユニット
１６ フープ筋
１８ 簪筋
２０ コンクリート
Ｄ 鋼管の直径
ｗ フラットプレートの幅
ｔ フラットプレートの厚み
Ｆ１ 支圧力
Ｆ２ 付着力
Ｆ３ 圧縮力
Ｆ４ フープテンション
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記複数の鋼管のうちの上下に配置されて突き合わされた２本の前記鋼管は各々、互いの内周面に、内側に向かって突出する突出部を有し、
前記２本の鋼管内には、各々の前記鋼管の長手方向において前記突出部が設けられている領域にわたって、棒状をなす継手部材が埋設されていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項２】
請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記突出部は、前記鋼管が突き合わされる端の側に位置させて、前記長手方向に沿う方向において互いに間隔を隔てて複数設けられていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項３】
請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
各々の前記鋼管に設けられた複数の前記突出部のうち、最も前記端の側に位置する前記突出部は、前記鋼管の前記端より前記長手方向における中央側に離れた位置に配置されていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記突出部は、前記鋼管の前記内周面に、当該鋼管とは別の部材が溶接されて形成されており、
前記鋼管において前記突き合わされる前記端からの距離が当該鋼管の直径より短い領域内に配置されていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記突出部の前記内側への突出量は、前記長手方向における当該突出部の幅の半分以下であることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記継手部材の前記長手方向における端は、前記鋼管の長手方向において前記鋼管の端から最も離れた中央側に設けられている前記突出部より前記中央側に離れていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記継手部材は、複数設けられるとともに環状をなすフープ材に取り付けられていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記突出部は、フラットプレートであることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記継手部材は、異形棒鋼であることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項１０】
上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、
前記複数の鋼管のうちの上下に配置されて突き合わされる２本の前記鋼管の内周面に、内側に向かって突出する突出部を形成する突出部形成工程と、
前記２本の鋼管のうちの一方の前記鋼管にて前記突出部が形成されている部位の内側に棒状の継手部材を配置するとともに、当該一方の鋼管の他方の前記鋼管が突き合わされる端から突出させる継手部材配置工程と、
前記一方の鋼管から突出された前記継手部材を前記他方の鋼管に形成された前記突出部の内側に配置するとともに前記他方の鋼管の端を前記一方の鋼管の端と突き合わせる鋼管突合工程と、
互いに突き合わされた前記２本の鋼管内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、
を有することを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、
複数本の前記継手部材を、環状をなすフープ材に取り付け、
前記フープ材を、前記鋼管内を横切るように前記突出部に架け渡された複数の架渡部材に支持させて、前記継手部材を前記一方の鋼管内に配置することを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、
前記一方の鋼管は、下側に配置される前記鋼管であることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法。
【請求項１３】
請求項１０または請求項１１に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、
前記一方の鋼管は、上側に配置される前記鋼管であることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法。
【請求項１】
上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記複数の鋼管のうちの上下に配置されて突き合わされた２本の前記鋼管は各々、互いの内周面に、内側に向かって突出する突出部を有し、
前記２本の鋼管内には、各々の前記鋼管の長手方向において前記突出部が設けられている領域にわたって、棒状をなす継手部材が埋設されていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項２】
請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記突出部は、前記鋼管が突き合わされる端の側に位置させて、前記長手方向に沿う方向において互いに間隔を隔てて複数設けられていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項３】
請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
各々の前記鋼管に設けられた複数の前記突出部のうち、最も前記端の側に位置する前記突出部は、前記鋼管の前記端より前記長手方向における中央側に離れた位置に配置されていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記突出部は、前記鋼管の前記内周面に、当該鋼管とは別の部材が溶接されて形成されており、
前記鋼管において前記突き合わされる前記端からの距離が当該鋼管の直径より短い領域内に配置されていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記突出部の前記内側への突出量は、前記長手方向における当該突出部の幅の半分以下であることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記継手部材の前記長手方向における端は、前記鋼管の長手方向において前記鋼管の端から最も離れた中央側に設けられている前記突出部より前記中央側に離れていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記継手部材は、複数設けられるとともに環状をなすフープ材に取り付けられていることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記突出部は、フラットプレートであることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造であって、
前記継手部材は、異形棒鋼であることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合構造。
【請求項１０】
上下方向に連ねて配置された複数の鋼管内にコンクリートが充填されているコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、
前記複数の鋼管のうちの上下に配置されて突き合わされる２本の前記鋼管の内周面に、内側に向かって突出する突出部を形成する突出部形成工程と、
前記２本の鋼管のうちの一方の前記鋼管にて前記突出部が形成されている部位の内側に棒状の継手部材を配置するとともに、当該一方の鋼管の他方の前記鋼管が突き合わされる端から突出させる継手部材配置工程と、
前記一方の鋼管から突出された前記継手部材を前記他方の鋼管に形成された前記突出部の内側に配置するとともに前記他方の鋼管の端を前記一方の鋼管の端と突き合わせる鋼管突合工程と、
互いに突き合わされた前記２本の鋼管内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、
を有することを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、
複数本の前記継手部材を、環状をなすフープ材に取り付け、
前記フープ材を、前記鋼管内を横切るように前記突出部に架け渡された複数の架渡部材に支持させて、前記継手部材を前記一方の鋼管内に配置することを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、
前記一方の鋼管は、下側に配置される前記鋼管であることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法。
【請求項１３】
請求項１０または請求項１１に記載のコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法であって、
前記一方の鋼管は、上側に配置される前記鋼管であることを特徴とするコンクリート充填鋼管柱における鋼管の接合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２０５４（Ｐ２０１３−２０５４Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１４３６（Ｐ２０１１−１３１４３６）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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