コンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造
【課題】本発明は、鋼管柱の局部座屈を抑制しつつ、断熱材の被覆厚を薄くすることができるコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造を得ることを目的とする。
【解決手段】コンクリート充填鋼管柱１０の耐火補強構造２０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、鋼管柱１２の外側面１２Ｓに設けられた縦補剛リブ２２と、縦補剛リブ２２に隣接して配置され、鋼管柱１２の外側面１２Ｓを被覆する断熱材２４と、断熱材２４を間に置いて鋼管柱１２の外側面１２Ｓと対向すると共に、縦補剛リブ２２及び断熱材２４の少なくとも一方に支持された仕上げ材２６を備えている。
【解決手段】コンクリート充填鋼管柱１０の耐火補強構造２０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、鋼管柱１２の外側面１２Ｓに設けられた縦補剛リブ２２と、縦補剛リブ２２に隣接して配置され、鋼管柱１２の外側面１２Ｓを被覆する断熱材２４と、断熱材２４を間に置いて鋼管柱１２の外側面１２Ｓと対向すると共に、縦補剛リブ２２及び断熱材２４の少なくとも一方に支持された仕上げ材２６を備えている。
【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耐火補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吹付けロックウールによって鉄骨柱を被覆する鉄骨柱の耐火被覆構造が知られている。また、耐火シートによって鉄骨柱を被覆する鉄骨柱の耐火被覆構造が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一方、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。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】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６５６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、コンクリート充填鋼管柱では、火災時の温度上昇に伴って鋼管柱に局部座屈が発生し易くなる。鋼管柱に局部座屈が発生すると、コンクリート充填鋼管柱の軸方向変位が急激に進展して崩壊に至る可能性がある。
【０００６】
この対策として、前述した吹付けロックウールや耐火シートで鋼管柱を耐火被覆し、鋼管柱の温度上昇を抑制することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、鋼管柱の温度上昇を充分に抑制するためには、吹付けロックウール等の耐火被覆の厚みが増えて、コストがかかる。
【０００８】
本発明は、上記の事実を考慮し、鋼管柱の局部座屈を抑制しつつ、断熱材の被覆厚を薄くすることができるコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、鋼管柱と、前記鋼管柱内に充填された充填コンクリートと、前記鋼管柱の外側面に設けられた補剛リブと、前記補剛リブに隣接して配置され、前記鋼管柱の外側面を被覆する断熱材と、を備えている。
【００１０】
請求項１に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、鋼管柱の外側面に補剛リブが設けられている。この補剛リブによって鋼管柱の側壁に面外剛性を付与することにより、火災時の温度上昇に伴う鋼管柱の側壁の局部座屈が抑制される。従って、補剛リブを備えない構成と比較して、鋼管柱の外側面を被覆する断熱材の被覆厚を薄くすることができる。
【００１１】
また、補剛リブに隣接して断熱材を設けたことにより、断熱材の熱吸収容量によって補剛リブの温度上昇が抑制される。これにより、鋼管柱の側壁に対する補剛リブの補剛効果、即ち、鋼管柱の側壁の局部座屈の抑制効果が長期化される。従って、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能が向上する。
【００１２】
請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造において、前記断熱材が、前記補剛リブの側面を被覆する。
【００１３】
請求項２に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、断熱材によって補剛リブの側面を被覆したことにより、火災時の補剛リブの温度上昇が更に抑制される。これにより、鋼管柱の側壁に対する補剛リブの補剛効果、即ち、鋼管柱の側壁の局部座屈の抑制効果が長期化される。従って、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能が更に向上する。
【００１４】
請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、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の耐火補強構造において、前記断熱材を間に置いて前記鋼管柱の外側面と対向すると共に、前記補剛リブ及び前記断熱材の少なくとも一方に支持された仕上げ材を備えている。
【００１５】
請求項３に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、補剛リブ及び断熱材の少なくとも一方で仕上げ材を支持することにより、例えば、図１５に示される従来の仕上げ構造１２０のように、コンクリート充填鋼管柱１０から外側へ離れた位置に立てられた軽鉄スタッド１２４で仕上げ材１２６を支持する構成と比較して、仕上げ材を含めた柱の水平断面積を小さくすることができる。従って、室内スペースを広げることができる。更に、コンクリート充填鋼管柱１０の周りに軽鉄スタッド１２４を立てる作業が不要になるため、従来の仕上げ構造１２０と比較して施工性が向上する。
【００１６】
また、仕上げ材によって断熱材を覆うことにより、断熱材が火災に直接曝されないため、断熱材の消失等が抑制される。これにより、仕上げ材を備えない構成と比較して、断熱材の断熱効果が長期的されるため、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能が更に向上する。
【００１７】
請求項４に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、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の耐火補強構造において、前記補剛リブが、前記鋼管柱の周方向に沿って配置されると共に該鋼管柱の軸方向に間隔を空けて複数設けられ、前記断熱材が、前記鋼管柱の軸方向に隣接する前記補剛リブの間に設けられている。
【００１８】
請求項４に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、補剛リブが鋼管柱の周方向（柱周方向）に沿って配置されている。これにより、鋼管柱の側壁に曲げ剛性を付与せずに、若しくはその付与量を小さく抑えつつ、当該側壁に面外剛性を付与することができる。つまり、補剛リブ付近で鋼管柱の曲げ剛性を急激に変化させずに、鋼管柱に面外剛性を付与することができる。従って、曲げ剛性の急激な変化に伴う応力集中が低減されるため、鋼管柱の補剛リブ付近での局部座屈が抑制される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、上記の構成としたので、鋼管柱の局部座屈を抑制しつつ、断熱材の被覆厚を薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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の耐火補強構造が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す立面図である。
【図２】（Ａ）は図１の２Ａ−２Ａ線断面図であり、（Ｂ）は本発明の第１実施形態における断熱材及び仕上げ材の取付方法を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるコンクリート充填鋼管柱の応力状態を示す縦断面図である。
【図４】（Ａ）は図２（Ａ）の一部を示す断面図であり、（Ｂ）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の耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図４（Ａ）に相当する断面図であり、（Ｃ）は比較例に係るコンクリート充填鋼管柱を示す図４（Ａ）に相当する断面図である。
【図５】一般的なコンクリート充填鋼管柱と梁で構成された架構を示す立面図であり、（Ａ）は火災前の状態を示し、（Ｂ）は火災後の状態を示している。
【図６】一般的なコンクリート充填鋼管柱の耐火性能評価に用いられる実験評価モデルを示すモデル図であり、（Ａ）は水平力を載荷する前の状態を示し、（Ｂ）は水平力が載荷された際のコンクリート充填鋼管柱の変形状態、及び応力状態を示し、（Ｃ）はコンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管柱に局部座屈が発生した状態を示している。
【図７】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耐火補強構造が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す立面図である。
【図８】図７の８−８線断面図である。
【図９】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耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図８に相当する断面図である。
【図１０】（Ａ）は図８の１０−１０線断面図であり、（Ｂ）は、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耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図１０（Ａ）に相当する断面図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、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耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図１０（Ａ）に相当する断面図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）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の耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図４（Ａ）に相当する断面図である。
【図１３】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耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図４（Ａ）に相当する断面図である。
【図１４】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耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図であり、（Ａ）は図１４（Ｂ）の１４Ａ−１４Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図１４（Ａ）の１４Ｂ−１４Ｂ断面図である。
【図１５】従来のコンクリート充填鋼管柱の仕上げ構造を示す図２（Ａ）に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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の耐火補強構造について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｘは鋼管柱の幅方向（柱幅方向）を示し、矢印Ｙは矢印Ｘ方向と直交する鋼管柱の他の幅方向（柱幅方向）を示し、矢印Ｚは鋼管柱の軸方向（柱軸方向、上下方向）を示している。
【００２２】
先ず、第１実施形態について説明する。
【００２３】
図１には、一例として、第１実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造（以下、単に「耐火補強構造」という）２０が適用された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内に充填される充填コンクリート１４（図２（Ａ）参照）とを備えている。鋼管柱１２は角形鋼管で構成されており、水平部材としての鉄骨梁１６が接合される上下の鋼管仕口部１２Ａと、これらの鋼管仕口部１２Ａの間に延びる鋼管本体部１２Ｂとを有している。この鋼管本体部１２Ｂに、本実施形態に係る耐火補強構造２０が適用されている。
【００２４】
鉄骨梁１６はＨ形鋼で構成され、上下一対のフランジ部１６Ａとフランジ部１６Ａを繋ぐウェブ部１６Ｂを有し、その端部が鋼管仕口部１２Ａの外側面に突き当てられて溶接等によって接合されている。一方、鋼管仕口部１２Ａの内側面には、上下一対の内ダイアフラム１８が設けられている。各内ダイアフラム１８は、鉄骨梁１６のフランジ部１６Ａと連続するように設けられており、この内ダイアフラム１８によって鋼管仕口部１２Ａが補強されている。また、各内ダイアフラム１８の中央部には充填孔１８Ａ（図３参照）が形成されており、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。
【００２５】
ここで、鋼管本体部１２Ｂの４つの側壁の外側面１２Ｓ（図２（Ａ）参照）には、縦補剛リブ２２がそれぞれ設けられている。縦補剛リブ２２は平板状の鋼板で構成されており、その軸方向を柱軸方向（矢印Ｚ方向）にして配置され、鋼管本体部１２Ｂの略全長（柱軸方向の略全長）に渡って設けられている。即ち、縦補剛リブ２２は、鋼管本体部１２Ｂにおける軸方向端部としての鋼管上端部（柱頭部）１２ＢＵと鋼管下端部（柱脚部）１２ＢＬとに渡って設けられている。各縦補剛リブ２２は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、幅方向一端部２２Ａ（長手方向に沿った一端部側の端面）が鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓの柱幅方向（矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向）の略中央部に突き当てられて溶接等により接合されている。これらの縦補剛リブ２２によって、鋼管本体部１２Ｂの各側壁に面外剛性が付与されている。
【００２６】
また、鋼管本体部１２Ｂの各外側面１２Ｓには、複数（本実施形態では、４枚）の断熱材２４が設けられている。断熱材２４は、ロックウール等をシート状に成形した巻き付けタイプの断熱材で形成されており、縦補剛リブ２２と鋼管柱１２の周方向（柱周方向）に隣接して配置されている。各断熱材２４は断面略Ｌ字形状に屈曲されると共に、その屈曲部が鋼管本体部１２Ｂのコーナー部（角部）に合わせられ、隣接する外側面１２Ｓにまたがって配置されている。これらの断熱材２４によって鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓが柱軸方向の略全長に渡って被覆されている。また、各断熱材２４は、柱周方向に隣接する縦補剛リブ２２の側面２２Ｃ間に渡って設けられている。これらの断熱材２４によって、縦補剛リブ２２の側面２２Ｃが柱軸方向の略全長に渡って被覆されている。なお、断熱材２４の厚さ（被覆厚）ｔ１（図２（Ｂ）参照）は、縦補剛リブ２２の幅ｔ２と略同じとされている。なお、本実施形態では、断熱材２４を４枚のL字形状に屈曲した断熱材で構成しているが、矩形に成形した８枚の断熱材、若しくはさらに分割した断熱材を用いても良い。
【００２７】
鋼管本体部１２Ｂの外周には、断熱材２４を間において鋼管本体部１２Ｂの各外側面１２Ｓと対向する複数（本実施形態では、４枚）の仕上げ材２６が設けられている。各仕上げ材２６は、断面略Ｌ字形状に屈曲された薄鋼板で形成されており、その屈曲部を断熱材２４の屈曲部に合わせた状態で断熱材２４に重ねられている。また、柱周方向に隣接する仕上げ材２６は、各々の端部同士が縦補剛リブ２２の幅方向他端部２２Ｂ（長手方向に沿った他端部側の端面）の上で突き合わされ、当該幅方向他端部２２Ｂに溶接、接着剤等で接合されている。これらの仕上げ材２６によって、縦補剛リブ２２及び断熱材２４が略全長（柱軸方向の略全長）に渡って被覆されている。
【００２８】
なお、仕上げ材２６は、断熱材２４にピンや接着剤等やで固定しても良い。また、断熱材２４もピンや接着剤で鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓに固定しても良い。
【００２９】
次に、第１実施形態に係る作用について説明する。
【００３０】
図３に示されるように、例えば、火災時に鉄骨梁１６が熱膨張によって軸方向（水平方向）へ伸張すると、鋼管仕口部１２Ａ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、鋼管中間部１２ＢＭから鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに向って徐々に大きくなる。一方、鋼管柱１２は、火災時に熱膨張によって柱軸方向（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柱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柱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、鉄骨梁１６から鋼管仕口部１２Ａへ水平力Ｆが作用すると、前述したように鋼管中間部１２ＢＭと比較して大きな曲げモーメントＭが発生する鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）の側壁に局部座屈Ｋが発生し易くなる。特に、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬが鋼管仕口部１２Ａを介して鉄骨梁１６に剛接合されていて、かつ、鉄骨梁１６の軸方向への伸張量が大きい場合は、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに大きな曲率を伴う変形が生じる。この変形によって鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）の側壁に大きな圧縮応力度が発生すると、当該側壁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。
【００３１】
鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部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。コンクリート充填鋼管柱１０に作用する軸力（鉛直荷重）Ｖが大きい場合は、局部座屈Ｋの発生後、曲げモーメントＭによる変形が急激に進展し、局部座屈Ｋ側の充填コンクリート１４に圧壊を生じる。この結果、コンクリート充填鋼管柱１０は荷重支持能力を喪失し、脆性的に崩壊に至る場合がある。
【００３２】
この対策として本実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの各外側面１２Ｓが全長若しくは略全長に渡り縦補剛リブ２２で補強されている。これらの縦補剛リブ２２によって鋼管上端部１２ＢＵ、鋼管中間部１２ＢＭ及び鋼管下端部１２ＢＬの各側壁に面外剛性を付与することにより、当該側壁の面外方向外側への変位が抑制される。従って、前述した局部座屈Ｋの発生が抑制される。
【００３３】
また、本実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓが全長若しくは略全長に渡り断熱材２４で被覆されている。これにより、断熱材２４の熱吸収効果によって鋼管本体部１２Ｂの温度上昇が抑制されるため、温度上昇に伴う鋼管本体部１２Ｂの剛性の低下が抑制される。従って、前述した局部座屈Ｋの発生が抑制される。
【００３４】
更に、縦補剛リブ２２によって局部座屈Ｋの発生を抑制することにより、縦補剛リブ２２を備えない構成と比較して、断熱材２４の厚さｔ１（図２（Ｂ）参照）を薄くすることができる。従って、施工性の向上、コスト削減を図ることができる。また、図４（Ａ）に示されるように、柱周方向に隣接する縦補剛リブ２２の間に断熱材２４を設けたことにより、即ち、縦補剛リブ２２に隣接して断熱材２４を設けたことにより、縦補剛リブ２２が側面２２Ｃ側から加熱されることを防ぐと共に、断熱材２４の熱吸収容量によって鋼管本体部１２Ｂの温度上昇だけでなく、縦補剛リブ２２の温度上昇も抑制される。この結果、温度上昇に伴う縦補剛リブ２２の剛性低下が抑制される。従って、図４（Ｃ）に示される比較例のように断熱材２４及び仕上げ材２６を備えない構成と比較して、局部座屈Ｋに対する縦補剛リブ２２の抑制効果が長時間にわたり保持される。なお、図４（Ｃ）に示される縦補剛リブ２２は、矢印Ｎのように３方向から加熱される。
【００３５】
特に、本実施形態では、断熱材２４によって縦補剛リブ２２の側面２２Ｃを被覆したことにより、図４（Ａ）に矢印ａで示されるように、縦補剛リブ２２に伝達された火災熱（矢印Ｎ）が断熱材２４へ伝達される。従って、断熱材２４によって縦補剛リブ２２の側面２２Ｃを被覆しない構成と比較して、縦補剛リブ２２の温度上昇が抑制される。
【００３６】
このように本実施形態では、断熱材２４と縦補剛リブ２２との相乗効果により、鋼管本体部１２Ｂの局部座屈を抑制しつつ、断熱材２４の厚さｔ１（図２（Ｂ）参照）を薄くすることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの外周に仕上げ材２６が設けられている。仕上げ材２６は薄鋼板で構成されており、この仕上げ材２６によって断熱材２４及び縦補剛リブ２２が覆われている。従って、図４（Ａ）に示されるように、断熱材２４及び縦補剛リブ２２が火炎に直接曝されないため、これらの断熱材２４及び縦補剛リブ２２の温度上昇が抑制される。更には、矢印ｂで示されるように、仕上げ材２６を介して火災熱（矢印Ｎ）が断熱材２４に分散して伝達されるため、縦補剛リブ２２の温度上昇が更に抑制される。
【００３８】
ここで、図４（Ｂ）に示される変形例のように、仕上げ材２６は省略可能であるが、この場合、断熱材２４が火炎に直接曝されるため、断熱材２４に所定の耐火性能が求められる。例えば、ロックウールであれば、耐火性を有する高耐熱ロックウール等が好ましい。これに対して仕上げ材２６を備えた本実施形態では、図４（Ａ）に示されるように、断熱材２４として安価な断熱用のロックウールやグラスウール等を用いることができるため、断熱材２４のコスト削減を図ることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、仕上げ材２６が縦補剛リブ２２の幅方向他端部２２Ｂ（図２（Ａ）参照）に溶接等によって接合されている。即ち、縦補剛リブ２２は、仕上げ材２６を支持する支持部材としても機能する。これにより、図１５に示されるように、吹付けロックウール１２２で耐火被覆されたコンクリート充填鋼管柱１０の周囲に軽鉄スタッド１２４を立設し、これらの軽鉄スタッド１２４で仕上げ材１２６を支持する従来の仕上げ構造１２０と比較して、仕上げ材２６を含めた柱の水平断面積を小さくすることができる。従って、室内スペースを広げることができる。更に、コンクリート充填鋼管柱１０の周りに軽鉄スタッド１２４を立てる作業が不要になるため、従来の仕上げ構造と比較して施工性が向上する。
【００４０】
更に、本実施形態は、既存のコンクリート充填鋼管柱１０に対しても容易に適用することができる。例えば、竣工後の設計変更等により設計条件が変わり、コンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能が不足する場合、具体的には、用途変更によって可燃物量が増えて火災継続時間が長くなる場合や、区画の変更によって区画面積が大きくなり、柱頭部に接合する鉄骨梁の熱膨張による伸張長さが増える場合、若しくは増築によって柱の負担軸力が大きくなる場合などでコンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能が不足した場合に、後施工による耐火補強で既存のコンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能を向上させたい場合に有効な方法である。
【００４１】
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が水平方向（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。
【００４２】
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。
【００４３】
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上端部及び下端部に局部座屈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は前述した鋼管柱の局部座屈Ｋによって荷重支持能力を喪失し、崩壊することが確認された。
【００４４】
つまり、局部座屈Ｋに関しては以下のことが確認された。即ち、鋼管本体部１２Ｂの幅をＤ（図２（Ａ）参照）としたときに、鋼管上端部１２ＢＵにおける局部座屈Ｋは、その上端（鋼管仕口部１２Ａと鋼管本体部１２Ｂとの境界部）から２Ｄまでの領域内で発生し易く、特に、上端から１Ｄの領域内で発生し易い。これと同様に、鋼管下端部１２ＢＬにおける局部座屈Ｋは、その下端（鋼管仕口部１２Ａと鋼管本体部１２Ｂとの境界部）から２Ｄまでの領域内で発生し易く、特に、下端から１Ｄの領域内で発生し易い。
【００４５】
本実施形態では、鋼管本体部１２Ｂを全長にわたり縦補剛リブ２２及び断熱材２４で補強したが、局部座屈Ｋの発生を抑制する観点からすると、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬのみに縦補剛リブ２２及び断熱材２４が設けられていれば良く、鋼管中間部１２ＢＭにおける縦補剛リブ２２及び断熱材２４は省略しても良い。この場合、鋼管上端部１２ＢＵでは、例えば、縦補剛リブ２２及び断熱材２４を鋼管上端部１２ＢＵの上端から鋼管中間部１２ＢＭへ向けて１Ｄ以上の範囲に設けることが好ましく、２Ｄ以上の範囲に設けることがより好ましい。これと同様に、鋼管下端部１２ＢＬでは、縦補剛リブ２２及び断熱材２４を鋼管下端部１２ＢＬの下端から鋼管中間部１２ＢＭへ向けて少なくとも１Ｄ以上の範囲に設けることが好ましく、２Ｄ以上の範囲に設けることがより好ましい。これにより、縦補剛リブ２２及び断熱材２４の材料コストを削減しつつ、鋼管上端部１２ＢＵの局部座屈Ｋの発生を効率的に抑制することができる。鋼管下端部１２ＢＬについても同様である。
【００４６】
なお、設計条件が厳しい場合、例えば鋼管仕口部１２Ａに接合される鉄骨梁１６の熱膨張による伸張長さが大きい場合や鋼管本体部１２Ｂの負担する軸力が大きい場合などで、補強範囲を鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬのみに限定した場合、剛性の極端な変化によって、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬと鋼管中間部１２ＢＭの境界面付近で局部座屈が発生し、これによって鋼管本体部１２Ｂが破壊する可能性がある。鋼管本体部１２Ｂの軸方向にわたる剛性の極端な変化をさけるため、縦補剛リブ２２を鋼管本体部１２Ｂの全長にわたり設置して、断熱材２４を鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬのみに設置しても良い。逆に、縦補剛リブ２２は鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬのみに設置して、断熱材２４は鋼管本体部１２Ｂの全長にわたり設置しても良い。
【００４７】
なお、前述した局部座屈Ｋによる破壊はこれまでの実験では確認されなかった現象である。これまでの実験では、柱１１０の断面を小断面（例えば、３００ｍｍ×３００ｍｍ程度）で実施していたが、前述した局部座屈Ｋが確認された実験では、柱１１０の断面を大面積（６００ｍｍ×６００ｍｍ）で実施している。柱頭、柱脚に生じる曲率が同じ場合、鋼管柱の上端部及び下端部に発生する圧縮ひずみは、柱１１０の中立軸位置から鋼管柱までの距離に比例して大きくなる。断面が大きくなれば、鋼管柱の側壁に生じる圧縮ひずみもこれに比例して大きくなる。このため、火災によって大断面の柱（例えば、６００ｍｍ×６００ｍｍ以上）の上端部に大きな水平力が生じると、柱の上端部及び下端部には大きな圧縮ひずみが発生する。前述の実験では、鋼管柱に生じた圧縮ひずみが当該鋼管柱の局部座屈に対する許容圧縮ひずみを超過したために発生したものと考えられる。この圧縮ひずみは、長期軸力に起因する長期圧縮ひずみε１と、梁の伸長に伴う強制変形（水平力Ｆ）に起因する圧縮ひずみε２と、同梁の伸長に伴う付加曲げモーメントに起因する圧縮ひずみε３の和と考えることも可能である。
【００４８】
なお、本実施形態のように鋼管仕口部１２Ａの両側に鉄骨梁１６が接合された構成では、各鉄骨梁１６の伸長に伴って鋼管仕口部１２Ａの両側に反対向きの水平力が作用するため、これらの水平力が打ち消し合う。従って、前述した圧縮ひずみε２，ε３が小さくなり易い。一方、建物の外周に配置される側柱又は隅柱のように、鋼管仕口部１２Ａの片側（水平方向片側）にのみ鉄骨梁１６が接合される構成では、上記圧縮ひずみε２，ε３が大きくなり易い。特に、鋼管仕口部１２Ａの片側に接合される鉄骨梁１６の梁スパンが長くなると（例えば、１０ｍ程度以上）、火災時における鉄骨梁１６の伸長量が増加し、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの水平変位（強制変形）が大きくなるため（例えば、柱の部材角１／５０ｒａｄ程度）、上記圧縮ひずみε２，ε３が過大となる可能性がある。本実施形態は、このように鋼管仕口部１２Ａの片側に鉄骨梁１６が接合されるコンクリート充填鋼管柱１０の耐火補強に適している。
【００４９】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成のものについては、同符号を付すると共に適宜省略して説明する。
【００５０】
図７及び図８には、第２実施形態に係る耐火補強構造３０が適用されたコンクリート充填鋼管柱１０が示されている。第２実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓ（図８参照）に、補剛リブとしての複数（本実施形態では、３つ）の環状補剛リブ３２が設けられている。これらの環状補剛リブ３２は柱軸方向に間隔を空けて配置され、鋼管上端部１２ＢＵ、鋼管中間部１２ＢＭ、及び鋼管下端部１２ＢＬにそれぞれ設けられている。
【００５１】
図８に示されるように、環状補剛リブ３２は、平面視にて略矩形のリング状の鋼板で形成されており、鋼管本体部１２Ｂの外周に柱周方向に沿って配置され、当該鋼管本体部１２Ｂを囲んでいる。この環状補剛リブ３２の内周部３２Ａは、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓに溶接等により接合されている。この環状補剛リブ３２によって、鋼管本体部１２Ｂの各側壁に面外剛性が付与されている。
【００５２】
また、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓには、環状補剛リブ３２と柱軸方向に隣接する複数の断熱材２４が設けられている。断熱材２４は、環状補剛リブ３２の柱軸方向両側に設けられ、鋼管本体部１２Ｂに巻き付けられている。これらの断熱材２４によって、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓが被覆されている。また、各断熱材２４は、環状補剛リブ３２の側面３２Ｂに沿って設けられている。これらの断熱材２４によって環状補剛リブ３２の側面３２Ｂが被覆されている。なお、断熱材２４の厚さ（被覆厚）ｔ１は、環状補剛リブ３２の幅ｔ３と略同じとされている。
【００５３】
また、鋼管本体部１２Ｂの外周には、断熱材２４を間において鋼管本体部１２Ｂの各外側面１２Ｓと対向する複数（本実施形態では、４枚）の仕上げ材２６が設けられている。各仕上げ材２６は平板状の薄鋼板で形成されており、断熱材２４及び環状補剛リブ３２の上に重ねられると共に、ピン又は接着剤等により断熱材２４に固定され、鋼管本体部１２Ｂを囲んでいる。これらの仕上げ材２６によって、縦補剛リブ２２及び断熱材２４が略全長（柱軸方向の略全長）に渡って被覆されている。
【００５４】
なお、仕上げ材２６は、環状補剛リブ３２の外周部に溶接、接着剤等で接合しても良い。また、第１実施形態と同様に、仕上げ材２６は省略可能であるが、この場合、断熱材２４が火炎に直接曝されるため、断熱材２４に所定の耐火性能が求められる。例えば、ロックウールであれば、耐火性を有する高耐熱ロックウール等が好ましい。これに対して仕上げ材２６を備えた本実施形態では、断熱材２４として安価な断熱用のロックウールやグラスウール等を用いることができるため、断熱材２４のコスト削減を図ることができる。
【００５５】
また、図８に示す実施形態では、環状補剛リブ３２は、平面視にて略矩形のリング状の鋼板で形成されると共に鋼管本体部１２Ｂの外周に柱周方向に沿って当該鋼管本体部１２Ｂを囲むように配置され、その内周部３２Ａを鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓに溶接されているが、図９に示すように、環状補剛リブ３２の内周部３２Ａに環状補剛リブ凸部３２Ｔを設け、環状補剛リブ凸部３２Ｔと鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓを溶接により接合しても良い。これにより溶接箇所が少なくなり、特に、鋼管本体部１２Ｂのコーナー部における溶接が不要となるため、施工性が向上する。図９に示すように、コーナー部を曲げ加工して成形された角形鋼管からなる鋼管柱１２の場合は特に有効である。
【００５６】
なお、図９では環状補剛リブ３２の一面につき環状補剛リブ凸部３２Ｔが２箇所設けられているが、環状補剛リブ凸部３２Ｔをさらに増やしても良いし、逆に環状補剛リブ凸部３２Ｔを１箇所にしてもよい。環状補剛リブ凸部３２Ｔを１箇所にする場合は、環状補剛リブ凸部３２Ｔの幅を広げることが好ましい。
【００５７】
次に、第２実施形態の作用について説明する。
【００５８】
図８及び図１０（Ａ）に示されるように、鋼管本体部１２Ｂの外周には、柱周方向に沿って配置された複数の環状補剛リブ３２が設けられており、これらの環状補剛リブ３２によって鋼管本体部１２Ｂの各側壁に面外剛性が付与されている。従って、鋼管本体部１２Ｂの各側壁の局部座屈が抑制される。
【００５９】
また、鋼管本体部１２Ｂの局部座屈は、前述したように鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬにおいて発生し易いところ、本実施形態では、図７及び図１０（Ａ）に示されるように鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの外側面１２Ｓに環状補剛リブ３２がそれぞれ設けられている。従って、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの側壁の局部座屈Ｋ（図３参照）の発生が抑制される。
【００６０】
また、環状補剛リブ３２によって鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬを囲んだことにより、これらの鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの側壁の面外方向外側への変位に対して環状補剛リブ３２がその周方向軸力で抵抗するコンファインド効果を発揮する。従って、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの側壁の局部座屈Ｋに対する抑制効果が向上する。
【００６１】
更に、環状補剛リブ３２は柱周方向に沿って配置されている。これにより、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの側壁に曲げ剛性を付与せずに、若しくはその付与量を小さく抑えつつ、これらの側壁に面外剛性を付与することができる。つまり、環状補剛リブ３２付近で鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの曲げ剛性を急激に変化させずに、これらの鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの側壁に面外剛性を付与することができる。これにより、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬにおける環状補剛リブ３２付近で曲げ剛性が急激に変化しないため、当該環状補剛リブ３２付近に対する応力集中が低減される。従って、前述したように鋼管中間部１２ＢＭと比較して大きな曲げモーメントＭ（図３参照）が発生する鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに局部座屈Ｋが発生し易くなる。即ち、局部座屈Ｋが発生する部位を鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに限定することができる。従って、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの局部座屈Ｋを効率的に抑制することができる。
【００６２】
また、前述したように、鋼管上端部１２ＢＵでは、その上端（鋼管仕口部１２Ａと鋼管本体部１２Ｂとの境界部）から２Ｄまでの領域内で局部座屈Ｋ（図３参照）が発生し易く、特に、上端から０．５Ｄ〜１Ｄの領域内で発生し易い。従って、局部座屈Ｋの発生を抑制する観点からすると、図１０（Ｂ）に示すように、鋼管上端部１２ＢＵの上端から０．５Ｄ〜１Ｄの範囲、及び、鋼管下端部１２ＢＬの下端から０．５Ｄ〜１Ｄの範囲に環状補剛リブ３２を一箇所ずつ配置する方法が最も合理的な形態である。
【００６３】
なお、環状補剛リブ３２は仕上げ材２６の下地材としての機能も兼ねているため、下地材の効果的な配置という観点から前述の第２実施形態では、鋼管上端部１２ＢＵ、鋼管中間部１２ＢＭ、及び鋼管下端部１２ＢＬに各一箇所ずつ、計３枚の環状補剛リブ３２を設置した。仕上げ材２６を設置しない場合、あるいは、仕上げ材２６の剛性が十分あり、環状補剛リブ３２が上下２箇所であっても仕上げ材２６の設置が可能な場合は、鋼管上端部１２ＢＵの上端から０．５Ｄ〜１Ｄの範囲、及び、鋼管下端部１２ＢＬの下端から０．５Ｄ〜１Ｄの範囲に環状補剛リブ３２を一箇所ずつ配置することで、コストの削減を図ることができる。
【００６４】
また、設計条件が厳しい場合、例えば柱頭部に接合する梁の熱膨張による伸張長さが大きい場合や柱の負担する軸力が大きい場合などで、環状補剛リブ３２を図１０（Ａ）や図１０（Ｂ）に示す方法で配置するだけでは、局部座屈Ｋの発生を抑制できない場合、あるいは、鋼管が薄くて細かい局部座屈Ｋが鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに多数発生するような場合などは、環状補剛リブ３２を複数枚配置すると良い。
【００６５】
効果的な配置の一例として、図１１（Ａ）では鋼管上端部１２ＢＵの上端から０．５Ｄ付近と１Ｄ付近の位置に一箇所ずつ、鋼管下端部１２ＢＬの下端から０．５Ｄ付近と１Ｄ付近の位置に一箇所ずつ環状補剛リブ３２を配置した場合を示す。また、効果的な配置の他の例として、図１１（Ｂ）では、鋼管上端部１２ＢＵの上端から０．５Ｄ付近と１Ｄ付近と１．５Ｄ付近の位置に一箇所ずつ、鋼管下端部１２ＢＬの下端から０．５Ｄ付近と１Ｄ付近と１．５Ｄ付近の位置に一箇所ずつ環状補剛リブ３２を配置した場合を示す。
【００６６】
次に、第１，第２実施形態の変形例について説明する。
【００６７】
上記第１，第２実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓの略全面を断熱材２４で被覆したがこれに限らない。断熱材２４はコンクリート充填鋼管柱１０に求められる耐火性能に応じて適宜設ければ良い。第１実施形態を例に具体的に説明すると、図１２（Ａ）に示されるように、平断面視にて鋼管本体部１２Ｂの周囲に部分的に断熱材４４を設け、柱周方向に隣接する断熱材４４の間に隙間４６を形成しても良い。また、図１２（Ｂ）に示されるように、縦補剛リブ２２の側面２２Ｃと断熱材２４との間に隙間４６を形成しても良い。つまり、図１２（Ｂ）に示される変形例では、断熱材２４によって縦補剛リブ２２の側面２２Ｃが被覆されていない。このように鋼管本体部１２Ｂの周囲に断熱材２４がない隙間４６を形成しても、断熱材２４の熱吸収容量によって縦補剛リブ２２及び鋼管本体部１２Ｂの温度上昇を抑制することができる。第２実施形態についても同様である。
【００６８】
また、上記第１，第２実施形態における縦補剛リブ２２及び環状補剛リブ３２の形状は適宜変更可能である。縦補剛リブとしては、例えば、Ｌ形鋼、Ｔ形鋼、Ｃ形鋼、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼等を用いることができる。また、環状補剛リブは、例えば、Ｌ形鋼、Ｔ形鋼、Ｃ形鋼、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼等を環状に連結して構成しても良い。また、環状補剛リブ３２ではなく、柱幅方向に延びる棒状の横補剛リブを鋼管本体部１２Ｂの各外側面１２Ｓに設けても良い。
【００６９】
更に、上記第１，第２実施形態における縦補剛リブ２２及び環状補剛リブ３２の数や配置は適宜変更可能である。第１実施形態を例に具体的に説明すると、上記第１実施形態では、図１に示されるように、縦補剛リブ２２を鋼管本体部１２Ｂの略全長（柱軸方向の略全長）に渡って設けたが、複数の縦補剛リブ２２を柱軸方向に間隔を空けて設けも良い。また、図１３に示される変形例のように鋼管本体部１２Ｂの１つの外側面１２Ｓに対して複数の縦補剛リブ２２を設けても良い。更に、複数の縦補剛リブ２２を略全長に渡り設けても良いし、一部は略全長にわたり設けて、残りは柱軸方向へ部分的に設けても良い。ただし、前述したように局部座屈Ｋ（図３参照）は鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに発生し易い。従って、縦補剛リブ２２は鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに設けることが好ましい。また、環状補剛リブ３２を複数配置する場合も、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに設けることが好ましい。
【００７０】
更にまた、上記第２実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓに環状補剛リブ３２を溶接（連続溶接）等で接合したがこれに限らない。例えば、鋼管本体部１２Ｂの側壁に曲げ剛性が付与されないように、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓに環状補剛リブ３２を断続溶接で接合しても良いし、接合金物等のスペーサを介して、鋼管本体部１２Ｂの側壁との間に隙間を空けた状態で環状補剛リブ３２を接合しても良い。
【００７１】
また、上記第１，第２実施形態では、断熱材２４として、巻き付けタイプの断熱材を用いたがこれに限らない。断熱材としては、例えば、耐火性能を有する巻き付け系耐火被覆材、セラミックブランケット等を用いても良い。また、繊維混入けい酸カルシウム板、せっこうボード、強化せっこうボード、モルタルボード、ロックウールボード、セラミックファイバーボード、ＰＣ板、ＡＬＣパネル、押し出し成形セメント板等のボード系の材料を用いても良い。更に、鋼管本体部１２Ｂの周囲に仕上げ材２６を設置した後に、鋼管本体部１２Ｂと仕上げ材２６との間にモルタル等を充填して断熱層を形成しても良い。
【００７２】
更に、上記第１，第２実施形態では、仕上げ材２６として薄鋼板を用いたがこれに限らない。仕上げ材としては、例えば、アルミニウム板やステンレス板を用いて意匠性を向上させても良いし、逆に、安価な金属板を用いてコスト削減を図っても良い。なお、安価な金属板を用いた場合は、表面を壁紙等で仕上げ、意匠性を向上させても良い。また、仕上げ材としては、例えば、厚紙系の壁紙やプラスチック合成繊維系の材料等で形成された仕上げ材、若しくは、せっこうボードや繊維混入けい酸カルシウム板等のボード材を用いても良い。
【００７３】
更には、仕上げ材の基材に金属板を用いずに、せっこうボードや繊維混入けい酸カルシウム板等のボード材を直接仕上げ材として用いても良い。若しくは、例えば図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように帯状に加工した帯状薄鋼板２６Ｂを環状補剛リブ３２に溶接し、帯状薄鋼板２６Ｂにせっこうボード等の仕上げボード材２６Ｐをビス５０等で接合しても良い。
【００７４】
なお、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）では仕上げボード材２６Ｐを１枚張りとしたが、複数枚貼り付けても良い。更には、仕上げボード材２６Ｐに強化せっこうボード等の耐火性能に優れたボード材を用いることで耐火性能をさらに高めても良い。既存建物の無耐火被覆コンクリート充填鋼管柱（周囲に軽鉄スタッド１２４を立設し、これらの軽鉄スタッド１２４でせっこうボード等のボード材で周囲を仕上げている場合）の耐火補強として図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示す方法を用いた場合は、補強前に比べ耐火性能が向上するだけでなく、仕上げ材２６を含めた柱の水平断面積を小さくすることができる。また、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示される変形例では、環状補剛リブ３２に帯状薄鋼板２６Ｂを接合したが、縦補剛リブ２２（図２（Ａ）参照）に帯状薄鋼板２６Ｂを接合しても良い。
【００７５】
また、上記第１，第２実施形態では、縦補剛リブ２２及び環状補剛リブ３２を断熱材２４と仕上げ材２６で被覆する、若しくは縦補剛リブ２２及び環状補剛リブ３２を断熱材２４で被覆することで、縦補剛リブ２２及び環状補剛リブの温度上昇を抑制する形態としてきたが、断熱材２４と仕上げ材２６を省略し、縦補剛リブ２２若しくは環状補剛リブ３２のみとしても良い。例えば、設計条件があまり厳しくない場合、具体的には、火災継続時間が短い場合、柱頭部に接合する梁の熱膨張による伸張長さがあまり大きくない場合、柱の負担する軸力が小さい場合などは、縦補剛リブ２２若しくは環状補剛リブ３２のみによる補強でも局部座屈Ｋの発生を抑制することが可能である。
【００７６】
また、上記第１，第２実施形態では、内ダイアフラム１８を用いた内ダイアフラム形式のコンクリート充填鋼管柱１０を例に説明したが、上記実施形態は、通しダイアフラム形式や外ダイアフラム形式のコンクリート充填鋼管柱にも適用可能である。
【００７７】
更に、鋼管柱１２は、断面略正方形の角形鋼管に限らず、断面長方形の角形鋼管や丸形鋼管を用いても良い。なお、断面長方形の角形鋼管では、短辺の長さが鋼管本体部の幅Ｄに相当し、丸形鋼管では、その直径が鋼管本体部の幅Ｄに相当する。また、鋼管柱の周方向（柱周方向）とは、角形鋼管のように複数の外側面１２Ｓを備える鋼管柱１２の場合は、鋼管柱１２の各外側面１２Ｓの幅方向に沿った方向（矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向）を意味し、丸形鋼管のように断面円形の外側面を備える鋼管柱の場合は、円周に沿った方向（円周方向）を意味する。
【００７８】
また、鋼管柱１２には、耐火被覆を施しても良い。更に、上記第１，第２実施形態では、水平部材として鉄骨梁１６を例に説明したが、鉄骨梁１６に替えてスラブ（例えば、ＲＣ床スラブやフラットスラブ）等でも良い。
【００７９】
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。
【符号の説明】
【００８０】
１２ 鋼管柱
１２Ｓ 外側面
１４ 充填コンクリート
２０ コンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造
２２ 縦補剛リブ（補剛リブ）
２４ 断熱材
２６ 仕上げ材
３０ コンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造
３２ 環状補剛リブ（補剛リブ）
４４ 断熱材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吹付けロックウールによって鉄骨柱を被覆する鉄骨柱の耐火被覆構造が知られている。また、耐火シートによって鉄骨柱を被覆する鉄骨柱の耐火被覆構造が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一方、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。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】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６５６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、コンクリート充填鋼管柱では、火災時の温度上昇に伴って鋼管柱に局部座屈が発生し易くなる。鋼管柱に局部座屈が発生すると、コンクリート充填鋼管柱の軸方向変位が急激に進展して崩壊に至る可能性がある。
【０００６】
この対策として、前述した吹付けロックウールや耐火シートで鋼管柱を耐火被覆し、鋼管柱の温度上昇を抑制することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、鋼管柱の温度上昇を充分に抑制するためには、吹付けロックウール等の耐火被覆の厚みが増えて、コストがかかる。
【０００８】
本発明は、上記の事実を考慮し、鋼管柱の局部座屈を抑制しつつ、断熱材の被覆厚を薄くすることができるコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、鋼管柱と、前記鋼管柱内に充填された充填コンクリートと、前記鋼管柱の外側面に設けられた補剛リブと、前記補剛リブに隣接して配置され、前記鋼管柱の外側面を被覆する断熱材と、を備えている。
【００１０】
請求項１に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、鋼管柱の外側面に補剛リブが設けられている。この補剛リブによって鋼管柱の側壁に面外剛性を付与することにより、火災時の温度上昇に伴う鋼管柱の側壁の局部座屈が抑制される。従って、補剛リブを備えない構成と比較して、鋼管柱の外側面を被覆する断熱材の被覆厚を薄くすることができる。
【００１１】
また、補剛リブに隣接して断熱材を設けたことにより、断熱材の熱吸収容量によって補剛リブの温度上昇が抑制される。これにより、鋼管柱の側壁に対する補剛リブの補剛効果、即ち、鋼管柱の側壁の局部座屈の抑制効果が長期化される。従って、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能が向上する。
【００１２】
請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造において、前記断熱材が、前記補剛リブの側面を被覆する。
【００１３】
請求項２に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、断熱材によって補剛リブの側面を被覆したことにより、火災時の補剛リブの温度上昇が更に抑制される。これにより、鋼管柱の側壁に対する補剛リブの補剛効果、即ち、鋼管柱の側壁の局部座屈の抑制効果が長期化される。従って、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能が更に向上する。
【００１４】
請求項３に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、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の耐火補強構造において、前記断熱材を間に置いて前記鋼管柱の外側面と対向すると共に、前記補剛リブ及び前記断熱材の少なくとも一方に支持された仕上げ材を備えている。
【００１５】
請求項３に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、補剛リブ及び断熱材の少なくとも一方で仕上げ材を支持することにより、例えば、図１５に示される従来の仕上げ構造１２０のように、コンクリート充填鋼管柱１０から外側へ離れた位置に立てられた軽鉄スタッド１２４で仕上げ材１２６を支持する構成と比較して、仕上げ材を含めた柱の水平断面積を小さくすることができる。従って、室内スペースを広げることができる。更に、コンクリート充填鋼管柱１０の周りに軽鉄スタッド１２４を立てる作業が不要になるため、従来の仕上げ構造１２０と比較して施工性が向上する。
【００１６】
また、仕上げ材によって断熱材を覆うことにより、断熱材が火災に直接曝されないため、断熱材の消失等が抑制される。これにより、仕上げ材を備えない構成と比較して、断熱材の断熱効果が長期的されるため、コンクリート充填鋼管柱の耐火性能が更に向上する。
【００１７】
請求項４に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造は、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の耐火補強構造において、前記補剛リブが、前記鋼管柱の周方向に沿って配置されると共に該鋼管柱の軸方向に間隔を空けて複数設けられ、前記断熱材が、前記鋼管柱の軸方向に隣接する前記補剛リブの間に設けられている。
【００１８】
請求項４に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造によれば、補剛リブが鋼管柱の周方向（柱周方向）に沿って配置されている。これにより、鋼管柱の側壁に曲げ剛性を付与せずに、若しくはその付与量を小さく抑えつつ、当該側壁に面外剛性を付与することができる。つまり、補剛リブ付近で鋼管柱の曲げ剛性を急激に変化させずに、鋼管柱に面外剛性を付与することができる。従って、曲げ剛性の急激な変化に伴う応力集中が低減されるため、鋼管柱の補剛リブ付近での局部座屈が抑制される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、上記の構成としたので、鋼管柱の局部座屈を抑制しつつ、断熱材の被覆厚を薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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の耐火補強構造が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す立面図である。
【図２】（Ａ）は図１の２Ａ−２Ａ線断面図であり、（Ｂ）は本発明の第１実施形態における断熱材及び仕上げ材の取付方法を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるコンクリート充填鋼管柱の応力状態を示す縦断面図である。
【図４】（Ａ）は図２（Ａ）の一部を示す断面図であり、（Ｂ）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の耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図４（Ａ）に相当する断面図であり、（Ｃ）は比較例に係るコンクリート充填鋼管柱を示す図４（Ａ）に相当する断面図である。
【図５】一般的なコンクリート充填鋼管柱と梁で構成された架構を示す立面図であり、（Ａ）は火災前の状態を示し、（Ｂ）は火災後の状態を示している。
【図６】一般的なコンクリート充填鋼管柱の耐火性能評価に用いられる実験評価モデルを示すモデル図であり、（Ａ）は水平力を載荷する前の状態を示し、（Ｂ）は水平力が載荷された際のコンクリート充填鋼管柱の変形状態、及び応力状態を示し、（Ｃ）はコンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管柱に局部座屈が発生した状態を示している。
【図７】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耐火補強構造が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す立面図である。
【図８】図７の８−８線断面図である。
【図９】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耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図８に相当する断面図である。
【図１０】（Ａ）は図８の１０−１０線断面図であり、（Ｂ）は、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耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図１０（Ａ）に相当する断面図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、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耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図１０（Ａ）に相当する断面図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）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の耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図４（Ａ）に相当する断面図である。
【図１３】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耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図４（Ａ）に相当する断面図である。
【図１４】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耐火補強構造の変形例が適用されたコンクリート充填鋼管柱を示す図であり、（Ａ）は図１４（Ｂ）の１４Ａ−１４Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図１４（Ａ）の１４Ｂ−１４Ｂ断面図である。
【図１５】従来のコンクリート充填鋼管柱の仕上げ構造を示す図２（Ａ）に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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の耐火補強構造について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｘは鋼管柱の幅方向（柱幅方向）を示し、矢印Ｙは矢印Ｘ方向と直交する鋼管柱の他の幅方向（柱幅方向）を示し、矢印Ｚは鋼管柱の軸方向（柱軸方向、上下方向）を示している。
【００２２】
先ず、第１実施形態について説明する。
【００２３】
図１には、一例として、第１実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造（以下、単に「耐火補強構造」という）２０が適用された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内に充填される充填コンクリート１４（図２（Ａ）参照）とを備えている。鋼管柱１２は角形鋼管で構成されており、水平部材としての鉄骨梁１６が接合される上下の鋼管仕口部１２Ａと、これらの鋼管仕口部１２Ａの間に延びる鋼管本体部１２Ｂとを有している。この鋼管本体部１２Ｂに、本実施形態に係る耐火補強構造２０が適用されている。
【００２４】
鉄骨梁１６はＨ形鋼で構成され、上下一対のフランジ部１６Ａとフランジ部１６Ａを繋ぐウェブ部１６Ｂを有し、その端部が鋼管仕口部１２Ａの外側面に突き当てられて溶接等によって接合されている。一方、鋼管仕口部１２Ａの内側面には、上下一対の内ダイアフラム１８が設けられている。各内ダイアフラム１８は、鉄骨梁１６のフランジ部１６Ａと連続するように設けられており、この内ダイアフラム１８によって鋼管仕口部１２Ａが補強されている。また、各内ダイアフラム１８の中央部には充填孔１８Ａ（図３参照）が形成されており、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。
【００２５】
ここで、鋼管本体部１２Ｂの４つの側壁の外側面１２Ｓ（図２（Ａ）参照）には、縦補剛リブ２２がそれぞれ設けられている。縦補剛リブ２２は平板状の鋼板で構成されており、その軸方向を柱軸方向（矢印Ｚ方向）にして配置され、鋼管本体部１２Ｂの略全長（柱軸方向の略全長）に渡って設けられている。即ち、縦補剛リブ２２は、鋼管本体部１２Ｂにおける軸方向端部としての鋼管上端部（柱頭部）１２ＢＵと鋼管下端部（柱脚部）１２ＢＬとに渡って設けられている。各縦補剛リブ２２は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、幅方向一端部２２Ａ（長手方向に沿った一端部側の端面）が鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓの柱幅方向（矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向）の略中央部に突き当てられて溶接等により接合されている。これらの縦補剛リブ２２によって、鋼管本体部１２Ｂの各側壁に面外剛性が付与されている。
【００２６】
また、鋼管本体部１２Ｂの各外側面１２Ｓには、複数（本実施形態では、４枚）の断熱材２４が設けられている。断熱材２４は、ロックウール等をシート状に成形した巻き付けタイプの断熱材で形成されており、縦補剛リブ２２と鋼管柱１２の周方向（柱周方向）に隣接して配置されている。各断熱材２４は断面略Ｌ字形状に屈曲されると共に、その屈曲部が鋼管本体部１２Ｂのコーナー部（角部）に合わせられ、隣接する外側面１２Ｓにまたがって配置されている。これらの断熱材２４によって鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓが柱軸方向の略全長に渡って被覆されている。また、各断熱材２４は、柱周方向に隣接する縦補剛リブ２２の側面２２Ｃ間に渡って設けられている。これらの断熱材２４によって、縦補剛リブ２２の側面２２Ｃが柱軸方向の略全長に渡って被覆されている。なお、断熱材２４の厚さ（被覆厚）ｔ１（図２（Ｂ）参照）は、縦補剛リブ２２の幅ｔ２と略同じとされている。なお、本実施形態では、断熱材２４を４枚のL字形状に屈曲した断熱材で構成しているが、矩形に成形した８枚の断熱材、若しくはさらに分割した断熱材を用いても良い。
【００２７】
鋼管本体部１２Ｂの外周には、断熱材２４を間において鋼管本体部１２Ｂの各外側面１２Ｓと対向する複数（本実施形態では、４枚）の仕上げ材２６が設けられている。各仕上げ材２６は、断面略Ｌ字形状に屈曲された薄鋼板で形成されており、その屈曲部を断熱材２４の屈曲部に合わせた状態で断熱材２４に重ねられている。また、柱周方向に隣接する仕上げ材２６は、各々の端部同士が縦補剛リブ２２の幅方向他端部２２Ｂ（長手方向に沿った他端部側の端面）の上で突き合わされ、当該幅方向他端部２２Ｂに溶接、接着剤等で接合されている。これらの仕上げ材２６によって、縦補剛リブ２２及び断熱材２４が略全長（柱軸方向の略全長）に渡って被覆されている。
【００２８】
なお、仕上げ材２６は、断熱材２４にピンや接着剤等やで固定しても良い。また、断熱材２４もピンや接着剤で鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓに固定しても良い。
【００２９】
次に、第１実施形態に係る作用について説明する。
【００３０】
図３に示されるように、例えば、火災時に鉄骨梁１６が熱膨張によって軸方向（水平方向）へ伸張すると、鋼管仕口部１２Ａ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、鋼管中間部１２ＢＭから鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに向って徐々に大きくなる。一方、鋼管柱１２は、火災時に熱膨張によって柱軸方向（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柱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柱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、鉄骨梁１６から鋼管仕口部１２Ａへ水平力Ｆが作用すると、前述したように鋼管中間部１２ＢＭと比較して大きな曲げモーメントＭが発生する鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）の側壁に局部座屈Ｋが発生し易くなる。特に、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬが鋼管仕口部１２Ａを介して鉄骨梁１６に剛接合されていて、かつ、鉄骨梁１６の軸方向への伸張量が大きい場合は、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに大きな曲率を伴う変形が生じる。この変形によって鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの圧縮側（矢印Ｃ側）の側壁に大きな圧縮応力度が発生すると、当該側壁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。
【００３１】
鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部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。コンクリート充填鋼管柱１０に作用する軸力（鉛直荷重）Ｖが大きい場合は、局部座屈Ｋの発生後、曲げモーメントＭによる変形が急激に進展し、局部座屈Ｋ側の充填コンクリート１４に圧壊を生じる。この結果、コンクリート充填鋼管柱１０は荷重支持能力を喪失し、脆性的に崩壊に至る場合がある。
【００３２】
この対策として本実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの各外側面１２Ｓが全長若しくは略全長に渡り縦補剛リブ２２で補強されている。これらの縦補剛リブ２２によって鋼管上端部１２ＢＵ、鋼管中間部１２ＢＭ及び鋼管下端部１２ＢＬの各側壁に面外剛性を付与することにより、当該側壁の面外方向外側への変位が抑制される。従って、前述した局部座屈Ｋの発生が抑制される。
【００３３】
また、本実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓが全長若しくは略全長に渡り断熱材２４で被覆されている。これにより、断熱材２４の熱吸収効果によって鋼管本体部１２Ｂの温度上昇が抑制されるため、温度上昇に伴う鋼管本体部１２Ｂの剛性の低下が抑制される。従って、前述した局部座屈Ｋの発生が抑制される。
【００３４】
更に、縦補剛リブ２２によって局部座屈Ｋの発生を抑制することにより、縦補剛リブ２２を備えない構成と比較して、断熱材２４の厚さｔ１（図２（Ｂ）参照）を薄くすることができる。従って、施工性の向上、コスト削減を図ることができる。また、図４（Ａ）に示されるように、柱周方向に隣接する縦補剛リブ２２の間に断熱材２４を設けたことにより、即ち、縦補剛リブ２２に隣接して断熱材２４を設けたことにより、縦補剛リブ２２が側面２２Ｃ側から加熱されることを防ぐと共に、断熱材２４の熱吸収容量によって鋼管本体部１２Ｂの温度上昇だけでなく、縦補剛リブ２２の温度上昇も抑制される。この結果、温度上昇に伴う縦補剛リブ２２の剛性低下が抑制される。従って、図４（Ｃ）に示される比較例のように断熱材２４及び仕上げ材２６を備えない構成と比較して、局部座屈Ｋに対する縦補剛リブ２２の抑制効果が長時間にわたり保持される。なお、図４（Ｃ）に示される縦補剛リブ２２は、矢印Ｎのように３方向から加熱される。
【００３５】
特に、本実施形態では、断熱材２４によって縦補剛リブ２２の側面２２Ｃを被覆したことにより、図４（Ａ）に矢印ａで示されるように、縦補剛リブ２２に伝達された火災熱（矢印Ｎ）が断熱材２４へ伝達される。従って、断熱材２４によって縦補剛リブ２２の側面２２Ｃを被覆しない構成と比較して、縦補剛リブ２２の温度上昇が抑制される。
【００３６】
このように本実施形態では、断熱材２４と縦補剛リブ２２との相乗効果により、鋼管本体部１２Ｂの局部座屈を抑制しつつ、断熱材２４の厚さｔ１（図２（Ｂ）参照）を薄くすることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの外周に仕上げ材２６が設けられている。仕上げ材２６は薄鋼板で構成されており、この仕上げ材２６によって断熱材２４及び縦補剛リブ２２が覆われている。従って、図４（Ａ）に示されるように、断熱材２４及び縦補剛リブ２２が火炎に直接曝されないため、これらの断熱材２４及び縦補剛リブ２２の温度上昇が抑制される。更には、矢印ｂで示されるように、仕上げ材２６を介して火災熱（矢印Ｎ）が断熱材２４に分散して伝達されるため、縦補剛リブ２２の温度上昇が更に抑制される。
【００３８】
ここで、図４（Ｂ）に示される変形例のように、仕上げ材２６は省略可能であるが、この場合、断熱材２４が火炎に直接曝されるため、断熱材２４に所定の耐火性能が求められる。例えば、ロックウールであれば、耐火性を有する高耐熱ロックウール等が好ましい。これに対して仕上げ材２６を備えた本実施形態では、図４（Ａ）に示されるように、断熱材２４として安価な断熱用のロックウールやグラスウール等を用いることができるため、断熱材２４のコスト削減を図ることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、仕上げ材２６が縦補剛リブ２２の幅方向他端部２２Ｂ（図２（Ａ）参照）に溶接等によって接合されている。即ち、縦補剛リブ２２は、仕上げ材２６を支持する支持部材としても機能する。これにより、図１５に示されるように、吹付けロックウール１２２で耐火被覆されたコンクリート充填鋼管柱１０の周囲に軽鉄スタッド１２４を立設し、これらの軽鉄スタッド１２４で仕上げ材１２６を支持する従来の仕上げ構造１２０と比較して、仕上げ材２６を含めた柱の水平断面積を小さくすることができる。従って、室内スペースを広げることができる。更に、コンクリート充填鋼管柱１０の周りに軽鉄スタッド１２４を立てる作業が不要になるため、従来の仕上げ構造と比較して施工性が向上する。
【００４０】
更に、本実施形態は、既存のコンクリート充填鋼管柱１０に対しても容易に適用することができる。例えば、竣工後の設計変更等により設計条件が変わり、コンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能が不足する場合、具体的には、用途変更によって可燃物量が増えて火災継続時間が長くなる場合や、区画の変更によって区画面積が大きくなり、柱頭部に接合する鉄骨梁の熱膨張による伸張長さが増える場合、若しくは増築によって柱の負担軸力が大きくなる場合などでコンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能が不足した場合に、後施工による耐火補強で既存のコンクリート充填鋼管柱１０の耐火性能を向上させたい場合に有効な方法である。
【００４１】
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が水平方向（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。
【００４２】
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。
【００４３】
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上端部及び下端部に局部座屈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は前述した鋼管柱の局部座屈Ｋによって荷重支持能力を喪失し、崩壊することが確認された。
【００４４】
つまり、局部座屈Ｋに関しては以下のことが確認された。即ち、鋼管本体部１２Ｂの幅をＤ（図２（Ａ）参照）としたときに、鋼管上端部１２ＢＵにおける局部座屈Ｋは、その上端（鋼管仕口部１２Ａと鋼管本体部１２Ｂとの境界部）から２Ｄまでの領域内で発生し易く、特に、上端から１Ｄの領域内で発生し易い。これと同様に、鋼管下端部１２ＢＬにおける局部座屈Ｋは、その下端（鋼管仕口部１２Ａと鋼管本体部１２Ｂとの境界部）から２Ｄまでの領域内で発生し易く、特に、下端から１Ｄの領域内で発生し易い。
【００４５】
本実施形態では、鋼管本体部１２Ｂを全長にわたり縦補剛リブ２２及び断熱材２４で補強したが、局部座屈Ｋの発生を抑制する観点からすると、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬのみに縦補剛リブ２２及び断熱材２４が設けられていれば良く、鋼管中間部１２ＢＭにおける縦補剛リブ２２及び断熱材２４は省略しても良い。この場合、鋼管上端部１２ＢＵでは、例えば、縦補剛リブ２２及び断熱材２４を鋼管上端部１２ＢＵの上端から鋼管中間部１２ＢＭへ向けて１Ｄ以上の範囲に設けることが好ましく、２Ｄ以上の範囲に設けることがより好ましい。これと同様に、鋼管下端部１２ＢＬでは、縦補剛リブ２２及び断熱材２４を鋼管下端部１２ＢＬの下端から鋼管中間部１２ＢＭへ向けて少なくとも１Ｄ以上の範囲に設けることが好ましく、２Ｄ以上の範囲に設けることがより好ましい。これにより、縦補剛リブ２２及び断熱材２４の材料コストを削減しつつ、鋼管上端部１２ＢＵの局部座屈Ｋの発生を効率的に抑制することができる。鋼管下端部１２ＢＬについても同様である。
【００４６】
なお、設計条件が厳しい場合、例えば鋼管仕口部１２Ａに接合される鉄骨梁１６の熱膨張による伸張長さが大きい場合や鋼管本体部１２Ｂの負担する軸力が大きい場合などで、補強範囲を鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬのみに限定した場合、剛性の極端な変化によって、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬと鋼管中間部１２ＢＭの境界面付近で局部座屈が発生し、これによって鋼管本体部１２Ｂが破壊する可能性がある。鋼管本体部１２Ｂの軸方向にわたる剛性の極端な変化をさけるため、縦補剛リブ２２を鋼管本体部１２Ｂの全長にわたり設置して、断熱材２４を鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬのみに設置しても良い。逆に、縦補剛リブ２２は鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬのみに設置して、断熱材２４は鋼管本体部１２Ｂの全長にわたり設置しても良い。
【００４７】
なお、前述した局部座屈Ｋによる破壊はこれまでの実験では確認されなかった現象である。これまでの実験では、柱１１０の断面を小断面（例えば、３００ｍｍ×３００ｍｍ程度）で実施していたが、前述した局部座屈Ｋが確認された実験では、柱１１０の断面を大面積（６００ｍｍ×６００ｍｍ）で実施している。柱頭、柱脚に生じる曲率が同じ場合、鋼管柱の上端部及び下端部に発生する圧縮ひずみは、柱１１０の中立軸位置から鋼管柱までの距離に比例して大きくなる。断面が大きくなれば、鋼管柱の側壁に生じる圧縮ひずみもこれに比例して大きくなる。このため、火災によって大断面の柱（例えば、６００ｍｍ×６００ｍｍ以上）の上端部に大きな水平力が生じると、柱の上端部及び下端部には大きな圧縮ひずみが発生する。前述の実験では、鋼管柱に生じた圧縮ひずみが当該鋼管柱の局部座屈に対する許容圧縮ひずみを超過したために発生したものと考えられる。この圧縮ひずみは、長期軸力に起因する長期圧縮ひずみε１と、梁の伸長に伴う強制変形（水平力Ｆ）に起因する圧縮ひずみε２と、同梁の伸長に伴う付加曲げモーメントに起因する圧縮ひずみε３の和と考えることも可能である。
【００４８】
なお、本実施形態のように鋼管仕口部１２Ａの両側に鉄骨梁１６が接合された構成では、各鉄骨梁１６の伸長に伴って鋼管仕口部１２Ａの両側に反対向きの水平力が作用するため、これらの水平力が打ち消し合う。従って、前述した圧縮ひずみε２，ε３が小さくなり易い。一方、建物の外周に配置される側柱又は隅柱のように、鋼管仕口部１２Ａの片側（水平方向片側）にのみ鉄骨梁１６が接合される構成では、上記圧縮ひずみε２，ε３が大きくなり易い。特に、鋼管仕口部１２Ａの片側に接合される鉄骨梁１６の梁スパンが長くなると（例えば、１０ｍ程度以上）、火災時における鉄骨梁１６の伸長量が増加し、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの水平変位（強制変形）が大きくなるため（例えば、柱の部材角１／５０ｒａｄ程度）、上記圧縮ひずみε２，ε３が過大となる可能性がある。本実施形態は、このように鋼管仕口部１２Ａの片側に鉄骨梁１６が接合されるコンクリート充填鋼管柱１０の耐火補強に適している。
【００４９】
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成のものについては、同符号を付すると共に適宜省略して説明する。
【００５０】
図７及び図８には、第２実施形態に係る耐火補強構造３０が適用されたコンクリート充填鋼管柱１０が示されている。第２実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓ（図８参照）に、補剛リブとしての複数（本実施形態では、３つ）の環状補剛リブ３２が設けられている。これらの環状補剛リブ３２は柱軸方向に間隔を空けて配置され、鋼管上端部１２ＢＵ、鋼管中間部１２ＢＭ、及び鋼管下端部１２ＢＬにそれぞれ設けられている。
【００５１】
図８に示されるように、環状補剛リブ３２は、平面視にて略矩形のリング状の鋼板で形成されており、鋼管本体部１２Ｂの外周に柱周方向に沿って配置され、当該鋼管本体部１２Ｂを囲んでいる。この環状補剛リブ３２の内周部３２Ａは、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓに溶接等により接合されている。この環状補剛リブ３２によって、鋼管本体部１２Ｂの各側壁に面外剛性が付与されている。
【００５２】
また、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓには、環状補剛リブ３２と柱軸方向に隣接する複数の断熱材２４が設けられている。断熱材２４は、環状補剛リブ３２の柱軸方向両側に設けられ、鋼管本体部１２Ｂに巻き付けられている。これらの断熱材２４によって、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓが被覆されている。また、各断熱材２４は、環状補剛リブ３２の側面３２Ｂに沿って設けられている。これらの断熱材２４によって環状補剛リブ３２の側面３２Ｂが被覆されている。なお、断熱材２４の厚さ（被覆厚）ｔ１は、環状補剛リブ３２の幅ｔ３と略同じとされている。
【００５３】
また、鋼管本体部１２Ｂの外周には、断熱材２４を間において鋼管本体部１２Ｂの各外側面１２Ｓと対向する複数（本実施形態では、４枚）の仕上げ材２６が設けられている。各仕上げ材２６は平板状の薄鋼板で形成されており、断熱材２４及び環状補剛リブ３２の上に重ねられると共に、ピン又は接着剤等により断熱材２４に固定され、鋼管本体部１２Ｂを囲んでいる。これらの仕上げ材２６によって、縦補剛リブ２２及び断熱材２４が略全長（柱軸方向の略全長）に渡って被覆されている。
【００５４】
なお、仕上げ材２６は、環状補剛リブ３２の外周部に溶接、接着剤等で接合しても良い。また、第１実施形態と同様に、仕上げ材２６は省略可能であるが、この場合、断熱材２４が火炎に直接曝されるため、断熱材２４に所定の耐火性能が求められる。例えば、ロックウールであれば、耐火性を有する高耐熱ロックウール等が好ましい。これに対して仕上げ材２６を備えた本実施形態では、断熱材２４として安価な断熱用のロックウールやグラスウール等を用いることができるため、断熱材２４のコスト削減を図ることができる。
【００５５】
また、図８に示す実施形態では、環状補剛リブ３２は、平面視にて略矩形のリング状の鋼板で形成されると共に鋼管本体部１２Ｂの外周に柱周方向に沿って当該鋼管本体部１２Ｂを囲むように配置され、その内周部３２Ａを鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓに溶接されているが、図９に示すように、環状補剛リブ３２の内周部３２Ａに環状補剛リブ凸部３２Ｔを設け、環状補剛リブ凸部３２Ｔと鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓを溶接により接合しても良い。これにより溶接箇所が少なくなり、特に、鋼管本体部１２Ｂのコーナー部における溶接が不要となるため、施工性が向上する。図９に示すように、コーナー部を曲げ加工して成形された角形鋼管からなる鋼管柱１２の場合は特に有効である。
【００５６】
なお、図９では環状補剛リブ３２の一面につき環状補剛リブ凸部３２Ｔが２箇所設けられているが、環状補剛リブ凸部３２Ｔをさらに増やしても良いし、逆に環状補剛リブ凸部３２Ｔを１箇所にしてもよい。環状補剛リブ凸部３２Ｔを１箇所にする場合は、環状補剛リブ凸部３２Ｔの幅を広げることが好ましい。
【００５７】
次に、第２実施形態の作用について説明する。
【００５８】
図８及び図１０（Ａ）に示されるように、鋼管本体部１２Ｂの外周には、柱周方向に沿って配置された複数の環状補剛リブ３２が設けられており、これらの環状補剛リブ３２によって鋼管本体部１２Ｂの各側壁に面外剛性が付与されている。従って、鋼管本体部１２Ｂの各側壁の局部座屈が抑制される。
【００５９】
また、鋼管本体部１２Ｂの局部座屈は、前述したように鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬにおいて発生し易いところ、本実施形態では、図７及び図１０（Ａ）に示されるように鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの外側面１２Ｓに環状補剛リブ３２がそれぞれ設けられている。従って、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの側壁の局部座屈Ｋ（図３参照）の発生が抑制される。
【００６０】
また、環状補剛リブ３２によって鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬを囲んだことにより、これらの鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの側壁の面外方向外側への変位に対して環状補剛リブ３２がその周方向軸力で抵抗するコンファインド効果を発揮する。従って、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの側壁の局部座屈Ｋに対する抑制効果が向上する。
【００６１】
更に、環状補剛リブ３２は柱周方向に沿って配置されている。これにより、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの側壁に曲げ剛性を付与せずに、若しくはその付与量を小さく抑えつつ、これらの側壁に面外剛性を付与することができる。つまり、環状補剛リブ３２付近で鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの曲げ剛性を急激に変化させずに、これらの鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの側壁に面外剛性を付与することができる。これにより、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬにおける環状補剛リブ３２付近で曲げ剛性が急激に変化しないため、当該環状補剛リブ３２付近に対する応力集中が低減される。従って、前述したように鋼管中間部１２ＢＭと比較して大きな曲げモーメントＭ（図３参照）が発生する鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに局部座屈Ｋが発生し易くなる。即ち、局部座屈Ｋが発生する部位を鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに限定することができる。従って、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬの局部座屈Ｋを効率的に抑制することができる。
【００６２】
また、前述したように、鋼管上端部１２ＢＵでは、その上端（鋼管仕口部１２Ａと鋼管本体部１２Ｂとの境界部）から２Ｄまでの領域内で局部座屈Ｋ（図３参照）が発生し易く、特に、上端から０．５Ｄ〜１Ｄの領域内で発生し易い。従って、局部座屈Ｋの発生を抑制する観点からすると、図１０（Ｂ）に示すように、鋼管上端部１２ＢＵの上端から０．５Ｄ〜１Ｄの範囲、及び、鋼管下端部１２ＢＬの下端から０．５Ｄ〜１Ｄの範囲に環状補剛リブ３２を一箇所ずつ配置する方法が最も合理的な形態である。
【００６３】
なお、環状補剛リブ３２は仕上げ材２６の下地材としての機能も兼ねているため、下地材の効果的な配置という観点から前述の第２実施形態では、鋼管上端部１２ＢＵ、鋼管中間部１２ＢＭ、及び鋼管下端部１２ＢＬに各一箇所ずつ、計３枚の環状補剛リブ３２を設置した。仕上げ材２６を設置しない場合、あるいは、仕上げ材２６の剛性が十分あり、環状補剛リブ３２が上下２箇所であっても仕上げ材２６の設置が可能な場合は、鋼管上端部１２ＢＵの上端から０．５Ｄ〜１Ｄの範囲、及び、鋼管下端部１２ＢＬの下端から０．５Ｄ〜１Ｄの範囲に環状補剛リブ３２を一箇所ずつ配置することで、コストの削減を図ることができる。
【００６４】
また、設計条件が厳しい場合、例えば柱頭部に接合する梁の熱膨張による伸張長さが大きい場合や柱の負担する軸力が大きい場合などで、環状補剛リブ３２を図１０（Ａ）や図１０（Ｂ）に示す方法で配置するだけでは、局部座屈Ｋの発生を抑制できない場合、あるいは、鋼管が薄くて細かい局部座屈Ｋが鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに多数発生するような場合などは、環状補剛リブ３２を複数枚配置すると良い。
【００６５】
効果的な配置の一例として、図１１（Ａ）では鋼管上端部１２ＢＵの上端から０．５Ｄ付近と１Ｄ付近の位置に一箇所ずつ、鋼管下端部１２ＢＬの下端から０．５Ｄ付近と１Ｄ付近の位置に一箇所ずつ環状補剛リブ３２を配置した場合を示す。また、効果的な配置の他の例として、図１１（Ｂ）では、鋼管上端部１２ＢＵの上端から０．５Ｄ付近と１Ｄ付近と１．５Ｄ付近の位置に一箇所ずつ、鋼管下端部１２ＢＬの下端から０．５Ｄ付近と１Ｄ付近と１．５Ｄ付近の位置に一箇所ずつ環状補剛リブ３２を配置した場合を示す。
【００６６】
次に、第１，第２実施形態の変形例について説明する。
【００６７】
上記第１，第２実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓの略全面を断熱材２４で被覆したがこれに限らない。断熱材２４はコンクリート充填鋼管柱１０に求められる耐火性能に応じて適宜設ければ良い。第１実施形態を例に具体的に説明すると、図１２（Ａ）に示されるように、平断面視にて鋼管本体部１２Ｂの周囲に部分的に断熱材４４を設け、柱周方向に隣接する断熱材４４の間に隙間４６を形成しても良い。また、図１２（Ｂ）に示されるように、縦補剛リブ２２の側面２２Ｃと断熱材２４との間に隙間４６を形成しても良い。つまり、図１２（Ｂ）に示される変形例では、断熱材２４によって縦補剛リブ２２の側面２２Ｃが被覆されていない。このように鋼管本体部１２Ｂの周囲に断熱材２４がない隙間４６を形成しても、断熱材２４の熱吸収容量によって縦補剛リブ２２及び鋼管本体部１２Ｂの温度上昇を抑制することができる。第２実施形態についても同様である。
【００６８】
また、上記第１，第２実施形態における縦補剛リブ２２及び環状補剛リブ３２の形状は適宜変更可能である。縦補剛リブとしては、例えば、Ｌ形鋼、Ｔ形鋼、Ｃ形鋼、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼等を用いることができる。また、環状補剛リブは、例えば、Ｌ形鋼、Ｔ形鋼、Ｃ形鋼、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼等を環状に連結して構成しても良い。また、環状補剛リブ３２ではなく、柱幅方向に延びる棒状の横補剛リブを鋼管本体部１２Ｂの各外側面１２Ｓに設けても良い。
【００６９】
更に、上記第１，第２実施形態における縦補剛リブ２２及び環状補剛リブ３２の数や配置は適宜変更可能である。第１実施形態を例に具体的に説明すると、上記第１実施形態では、図１に示されるように、縦補剛リブ２２を鋼管本体部１２Ｂの略全長（柱軸方向の略全長）に渡って設けたが、複数の縦補剛リブ２２を柱軸方向に間隔を空けて設けも良い。また、図１３に示される変形例のように鋼管本体部１２Ｂの１つの外側面１２Ｓに対して複数の縦補剛リブ２２を設けても良い。更に、複数の縦補剛リブ２２を略全長に渡り設けても良いし、一部は略全長にわたり設けて、残りは柱軸方向へ部分的に設けても良い。ただし、前述したように局部座屈Ｋ（図３参照）は鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに発生し易い。従って、縦補剛リブ２２は鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに設けることが好ましい。また、環状補剛リブ３２を複数配置する場合も、鋼管上端部１２ＢＵ及び鋼管下端部１２ＢＬに設けることが好ましい。
【００７０】
更にまた、上記第２実施形態では、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓに環状補剛リブ３２を溶接（連続溶接）等で接合したがこれに限らない。例えば、鋼管本体部１２Ｂの側壁に曲げ剛性が付与されないように、鋼管本体部１２Ｂの外側面１２Ｓに環状補剛リブ３２を断続溶接で接合しても良いし、接合金物等のスペーサを介して、鋼管本体部１２Ｂの側壁との間に隙間を空けた状態で環状補剛リブ３２を接合しても良い。
【００７１】
また、上記第１，第２実施形態では、断熱材２４として、巻き付けタイプの断熱材を用いたがこれに限らない。断熱材としては、例えば、耐火性能を有する巻き付け系耐火被覆材、セラミックブランケット等を用いても良い。また、繊維混入けい酸カルシウム板、せっこうボード、強化せっこうボード、モルタルボード、ロックウールボード、セラミックファイバーボード、ＰＣ板、ＡＬＣパネル、押し出し成形セメント板等のボード系の材料を用いても良い。更に、鋼管本体部１２Ｂの周囲に仕上げ材２６を設置した後に、鋼管本体部１２Ｂと仕上げ材２６との間にモルタル等を充填して断熱層を形成しても良い。
【００７２】
更に、上記第１，第２実施形態では、仕上げ材２６として薄鋼板を用いたがこれに限らない。仕上げ材としては、例えば、アルミニウム板やステンレス板を用いて意匠性を向上させても良いし、逆に、安価な金属板を用いてコスト削減を図っても良い。なお、安価な金属板を用いた場合は、表面を壁紙等で仕上げ、意匠性を向上させても良い。また、仕上げ材としては、例えば、厚紙系の壁紙やプラスチック合成繊維系の材料等で形成された仕上げ材、若しくは、せっこうボードや繊維混入けい酸カルシウム板等のボード材を用いても良い。
【００７３】
更には、仕上げ材の基材に金属板を用いずに、せっこうボードや繊維混入けい酸カルシウム板等のボード材を直接仕上げ材として用いても良い。若しくは、例えば図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように帯状に加工した帯状薄鋼板２６Ｂを環状補剛リブ３２に溶接し、帯状薄鋼板２６Ｂにせっこうボード等の仕上げボード材２６Ｐをビス５０等で接合しても良い。
【００７４】
なお、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）では仕上げボード材２６Ｐを１枚張りとしたが、複数枚貼り付けても良い。更には、仕上げボード材２６Ｐに強化せっこうボード等の耐火性能に優れたボード材を用いることで耐火性能をさらに高めても良い。既存建物の無耐火被覆コンクリート充填鋼管柱（周囲に軽鉄スタッド１２４を立設し、これらの軽鉄スタッド１２４でせっこうボード等のボード材で周囲を仕上げている場合）の耐火補強として図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示す方法を用いた場合は、補強前に比べ耐火性能が向上するだけでなく、仕上げ材２６を含めた柱の水平断面積を小さくすることができる。また、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示される変形例では、環状補剛リブ３２に帯状薄鋼板２６Ｂを接合したが、縦補剛リブ２２（図２（Ａ）参照）に帯状薄鋼板２６Ｂを接合しても良い。
【００７５】
また、上記第１，第２実施形態では、縦補剛リブ２２及び環状補剛リブ３２を断熱材２４と仕上げ材２６で被覆する、若しくは縦補剛リブ２２及び環状補剛リブ３２を断熱材２４で被覆することで、縦補剛リブ２２及び環状補剛リブの温度上昇を抑制する形態としてきたが、断熱材２４と仕上げ材２６を省略し、縦補剛リブ２２若しくは環状補剛リブ３２のみとしても良い。例えば、設計条件があまり厳しくない場合、具体的には、火災継続時間が短い場合、柱頭部に接合する梁の熱膨張による伸張長さがあまり大きくない場合、柱の負担する軸力が小さい場合などは、縦補剛リブ２２若しくは環状補剛リブ３２のみによる補強でも局部座屈Ｋの発生を抑制することが可能である。
【００７６】
また、上記第１，第２実施形態では、内ダイアフラム１８を用いた内ダイアフラム形式のコンクリート充填鋼管柱１０を例に説明したが、上記実施形態は、通しダイアフラム形式や外ダイアフラム形式のコンクリート充填鋼管柱にも適用可能である。
【００７７】
更に、鋼管柱１２は、断面略正方形の角形鋼管に限らず、断面長方形の角形鋼管や丸形鋼管を用いても良い。なお、断面長方形の角形鋼管では、短辺の長さが鋼管本体部の幅Ｄに相当し、丸形鋼管では、その直径が鋼管本体部の幅Ｄに相当する。また、鋼管柱の周方向（柱周方向）とは、角形鋼管のように複数の外側面１２Ｓを備える鋼管柱１２の場合は、鋼管柱１２の各外側面１２Ｓの幅方向に沿った方向（矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向）を意味し、丸形鋼管のように断面円形の外側面を備える鋼管柱の場合は、円周に沿った方向（円周方向）を意味する。
【００７８】
また、鋼管柱１２には、耐火被覆を施しても良い。更に、上記第１，第２実施形態では、水平部材として鉄骨梁１６を例に説明したが、鉄骨梁１６に替えてスラブ（例えば、ＲＣ床スラブやフラットスラブ）等でも良い。
【００７９】
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。
【符号の説明】
【００８０】
１２ 鋼管柱
１２Ｓ 外側面
１４ 充填コンクリート
２０ コンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造
２２ 縦補剛リブ（補剛リブ）
２４ 断熱材
２６ 仕上げ材
３０ コンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造
３２ 環状補剛リブ（補剛リブ）
４４ 断熱材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管柱と、
前記鋼管柱内に充填された充填コンクリートと、
前記鋼管柱の外側面に設けられた補剛リブと、
前記補剛リブに隣接して配置され、前記鋼管柱の外側面を被覆する断熱材と、
を備えるコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造。
【請求項２】
前記断熱材が、前記補剛リブの側面を被覆する請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造。
【請求項３】
前記断熱材を間に置いて前記鋼管柱の外側面と対向すると共に、前記補剛リブ及び前記断熱材の少なくとも一方に支持された仕上げ材を備える請求項１又は請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造。
【請求項４】
前記補剛リブが、前記鋼管柱の周方向に沿って配置されると共に該鋼管柱の軸方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記断熱材が、前記鋼管柱の軸方向に隣接する前記補剛リブの間に設けられている請求項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の耐火補強構造。
【請求項１】
鋼管柱と、
前記鋼管柱内に充填された充填コンクリートと、
前記鋼管柱の外側面に設けられた補剛リブと、
前記補剛リブに隣接して配置され、前記鋼管柱の外側面を被覆する断熱材と、
を備えるコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造。
【請求項２】
前記断熱材が、前記補剛リブの側面を被覆する請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造。
【請求項３】
前記断熱材を間に置いて前記鋼管柱の外側面と対向すると共に、前記補剛リブ及び前記断熱材の少なくとも一方に支持された仕上げ材を備える請求項１又は請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱の耐火補強構造。
【請求項４】
前記補剛リブが、前記鋼管柱の周方向に沿って配置されると共に該鋼管柱の軸方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記断熱材が、前記鋼管柱の軸方向に隣接する前記補剛リブの間に設けられている請求項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の耐火補強構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−７９５５３（Ｐ２０１３−７９５５３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１２９５（Ｐ２０１１−２２１２９５）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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