JP2005351078A - 鉄骨鉄筋コンクリート造柱の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】座屈強度を大幅に向上させて高軸力下での使用に耐え得る鉄骨鉄筋コンクリート造柱の構築方法を提供する。
【解決手段】フランジ６を有する鉄骨と、その周囲に配筋した鉄筋を内包する鉄骨鉄筋コンクリート造柱の構築方法において、鉄骨のウェブ１，２に穿孔部４を形成し、この穿孔部４にコ字型に成形したコ型補強筋５を挿通させ、反対側からも穿孔部４にコ型補強筋５を挿通させてコ型補強筋同士を非結合でオーバーラップさせ、そのオーバーラップ部分の中央に鉄骨のウェブ１，２が位置するように配置し、鉄骨のフランジに近接してこのフランジ６を取り囲むようにコ型補強筋５を配筋する工程を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は鉄骨鉄筋コンクリート造柱に関し、更に詳細にはよりコンクリートの拘束を高めた鉄骨鉄筋コンクリート造柱の構築方法に関する。

従来の鉄骨鉄筋コンクリート造柱は鉄骨を内蔵しているために、コンクリートを拘束するために使用する補強筋は、この鉄骨を取り囲むようなロ型補強筋のみしか配置できなかった。図５は鉄筋コンクリート柱における従来の鉄筋構造を示し、平板１０、１１を交差させて十字状に構成するとともに、四方に突出した先端部に夫々平板のフランジ１２を一体に設けてなる鉄骨２０の周囲に鉄筋を配置するようにしたものである。鉄筋は、鉄骨２０の長手方向に平行に配置した主筋１４と、この主筋１４に直交するよう配置した剪断補強筋１３からなっている。主筋１４の数はコンクリート柱の規模によって異なるが、図示例では１２本であり、一方、剪断補強筋１３は特定間隔、例えば１０センチメートルおきに配置してある。

このような配筋後、周囲に型枠（図示しない）を配置し内部にコンクリートを打設して鉄骨鉄筋コンクリート造柱とする。ここで鉄筋を配置するのは、コンクリート柱が主に軸方向の荷重に耐えるように鉄骨２０とコンクリートとの一体性を確保し、高荷重時の座屈を防止するためのである。このようにして造成された柱は軸圧縮耐力の１／３以下の比較的低軸力下では良好な耐力変形性能を有する。
特開平０４−０５２３５４号公報 特開昭５４−０５６２１９号公報

ところが、上述した柱の外周部のみの配筋では、超高層建築物の下層部のような高軸力下にある柱に使用する場合は、鉄筋による補強効果が期待できなかった。すなわちかかる柱の構造は、低層の建造物ではさほど問題にならないが、超高層建造物の下層部のような高軸力下では脆弱的な破壊性状を示し、耐震性能上好ましくない。特に超高層建造物では高強度材料を使用するために、作用する軸力も大きくなり、鉄骨外周のコンクリートの劣化が早まり、地震時等に受ける荷重は柱の座屈を生ずる原因となり得るので、コンクリートを十分に拘束する必要がある。

本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされたもので、座屈強度を大幅に向上させて高軸力下での使用に耐え得る鉄骨鉄筋コンクリート造柱の構築方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の鉄骨鉄筋コンクリート造柱の構築方法では下記の手段を採用した。
すなわち、本発明の鉄骨鉄筋コンクリート造柱の構築方法は、フランジを有する鉄骨と、その周囲に配筋した鉄筋を内包する鉄骨鉄筋コンクリート造柱の構築方法において、
前記鉄骨のウェブに穿孔部を形成し、
この穿孔部にコ字型に成形したコ型補強筋を挿通させ、
反対側からも前記穿孔部に前記コ型補強筋を挿通させてコ型補強筋同士を非結合でオーバーラップさせ、そのオーバーラップ部分の中央に前記鉄骨のウェブが位置するように配置し、
前記鉄骨のフランジに近接してこのフランジを取り囲むように前記コ型補強筋を配筋する工程を含むことを特徴とする。

また前記鉄骨が連続する方向に縦鉄筋を配置するとともに、この縦鉄筋を前記コ型補強筋の角部に連結して、コ型補強筋を保持することができる。（鉄骨）一般に、鉄骨鉄筋コンクリート造柱に使用されるのはＨ鋼やＴ型鋼等のフランジを備えた鉄骨である。ここでは予め所定位置にコ型補強筋を挿通する穿孔部をウェブに設けたものを使用すれば、現場では鉄筋の挿通作業のみで配筋できる。（コ型補強筋）一般の異径鉄筋をコ字型に曲げたものが好適である。フランジを囲むように配置されたコ型補強筋は、対向するもの同士を重ね定着することができる。

コ型補強筋は、フランジで拘束された柱中心近傍のコンクリート部分に定着されるため、定着性能が良く、溶接をしなくても十分に補強筋としての性能を発揮できる。

またフランジを取り囲むように配筋されるコ字型部分は、その幅がフランジの幅の約１．５倍程度の大きさのものが適当で、フランジとコ型補強筋の距離はあまり離れすぎないことが好ましい。（縦鉄筋）これは、前記コ型補強筋の角部に連結して、コ型補強筋を保持するようにしてもよい。ここで縦鉄筋とは鉄骨のウェブと同等の長さの鉄筋が好適である。

本発明によれば、前記した構成により、コ型補強筋はフランジによって拘束されたコンクリート中に位置し、高軸力下になる程、コンクリートに対して強く定着する。このようにしてコンクリートの拘束力が向上し、高軸荷重時において曲げ応力が発生した場合でも、圧縮側コンクリートの圧壊が防止でき、さらには鉄骨の座屈強度を高めるため柱の強度が大幅に向上する。

以下、本発明の柱の構造を図１から図４に示される実施形態について更に詳細に説明する。

この実施形態は高層建造物のコンクリート柱に応用したもので、図１はその横断面図、図２は縦断面図である。鉄骨３は、鋼板部分であるウェブ１、２を十字状に交差させた形状で一体に構成されており、ウェブ１、２の夫々の先端部にフランジ６が一体に設けられている。

そして、夫々のウェブ１、２における同一高さ位置に２カ所の穿孔部４が、ウェブ１、２の表面に特定間隔をおいて設けてある。これら穿孔部４の穿設位置は図２に示すように、一方のウェブ１に設けられた二つの穿孔部４の穿設位置は同一高さであるが、他方のウェブ２に設けられた二つの穿孔部４の穿設位置とは異なっている。

すなわち、この穿孔部４には複数のコ型補強筋５が挿通されるため、その衝突を防ぐ意味でコ型補強筋５の直径程度の位置差を設けてある。コ型補強筋５は図１に示すように、「コ」字状に形成したもので、その夫々の先端部が穿孔部４に挿通される。さらにコ型補強筋５はウェブ１の表面と裏面から挿通されるとともに、ウェブ２の表面と裏面からも挿通され、相当部分がオーバーラップしている。このようにコ型補強筋５は同一平面上において４本挿通される。このようにして図３に示すように、コ型補強筋５によって各フランジ６が包囲される。同様な構成で穿孔部４は鉄骨ウェブ３の高さ方向に特定間隔で設けられているため図２に示すように、階層的にコ型補強筋５が配置される。

さらにコ型補強筋５の角部に当たるように縦筋７を設けることが好ましい。この縦筋７は鉄骨３に平行に設けられるもので、コ型補強筋５に結束して固定される。ここでは縦鉄筋７は図１に示すように合計８本設けられている。また鉄骨３の長手方向に主筋１４を平行に配置し、さらにこの主筋１４に直交するよう剪断補強筋１３を配置する。この剪断補強筋１３は鉄筋を四角形に形成したもので鉄骨３を囲むように配置される。剪断補強筋１３とコ型補強筋５の外側部は図１に示すように、一体に添わせてある。

実際には、鉄骨の外周にあるロ型の鉄筋である剪断補強筋１３と主筋１４を最初に配筋し、その後に所定位置にコ型補強筋５を配筋する。最初にコ型補強筋５を配筋してしまうと、これが剪断補強筋１３を配する場合に障害になる。

このような配筋を施した後、鉄骨３の周囲に型枠（図示せず）を配置し内部にコンクリートを打設して鉄骨鉄筋コンクリート造柱８とする。このコンクリート柱８への荷重は下層ほど大きくなるため、その強度配分は下層ほど高く設定する必要がある。そこで、コ型補強筋５の配筋量を下層ほど多く、上層ほど少なくすることで必要な強度を得るようにしたものである。

このような構造の鉄骨鉄筋コンクリート造柱では、図４において矢示Ｆ方向に応力が発生した場合（高軸荷重時において）、従来の構成のコンクリート柱では圧縮側コンクリートの圧壊が先に発生する。これは、高い圧縮軸力と曲げに伴う圧縮力が累加して鉄骨鉄筋コンクリート造柱断面外周部のコンクリートに作用するためであるが、本発明ではコ型補強筋５によってコンクリートを十分拘束してコンクリートの強度を高め、コンクリートの損傷を低減している。したがってコンクリートが容易に破壊されることはなく、鉄骨３の座屈も発生しにくいため建造物の耐震性を大幅に向上させることができる。

具体的には、従来の鉄骨鉄筋コンクリート造柱において上下端を固定し、高軸圧縮力下で水平方向の応力を与えた場合、１０／１０００の変形度で座屈が見られたが、本発明のコンクリート柱では３０／１０００の変形度ではじめて座屈が見られた。すなわち計算上、一層の高さを４．０ｍとすれば、従来水平方向で４センチメートルの撓みが限界であったが、本発明では１２センチメートルの変形まで耐えることになる。

本発明によれば、高軸荷重時における曲げ応力が発生しても、圧縮側コンクリートの圧壊が有効に防止でき、鉄骨の座屈も生じにくいため、高軸力下の柱としての使用に耐え得る鉄骨鉄筋コンクリート造柱が提供できる。

本発明の一実施形態である建造物の鉄筋構造をコンクリート柱の横断面で示す断面図である。 本発明の一実施形態である建造物の鉄筋構造をコンクリート柱の縦断面で示す断面図である。 本発明の一実施形態である建造物の鉄筋構造の要部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態である建造物の多層階における鉄筋構造を示す斜視図である。 従来の建造物の鉄筋構造を示す斜視図である。

符号の説明

１、２ ウェブ
３ 鉄骨
４ 穿孔部
５ コ型補強筋
６ フランジ
７ 縦鉄筋
８ コンクリート

Claims (2)

1. フランジを有する鉄骨と、その周囲に配筋した鉄筋を内包する鉄骨鉄筋コンクリート造柱の構築方法において、
   前記鉄骨のウェブに穿孔部を形成し、
   この穿孔部にコ字型に成形したコ型補強筋を挿通させ、
   反対側からも前記穿孔部に前記コ型補強筋を挿通させてコ型補強筋同士を非結合でオーバーラップさせ、そのオーバーラップ部分の中央に前記鉄骨のウェブが位置するように配置し、
   前記鉄骨のフランジに近接してこのフランジを取り囲むように前記コ型補強筋を配筋する工程を含むことを特徴とする鉄骨鉄筋コンクリート造柱の構築方法。
2. 前記鉄骨が連続する方向に縦鉄筋を配置するとともに、
   この縦鉄筋を前記コ型補強筋の角部に連結して、
   コ型補強筋を保持するように構成した請求項１記載の鉄骨鉄筋コンクリート造柱の構築方法。

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