JP2006144535A - 柱と梁の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の複合化構法に比べて施工性に優れ、短工期且つ低コスト で物販・物流施設等 を建設することができる柱と梁の接合構造を提供する。
【解決手段】 梁１は、中間部がＨ形鋼からなる鉄骨梁４、両端部が当該鉄骨梁４をハーフプレキャストコンクリート５で被覆した鉄骨鉄筋コンクリート造であり、柱２は、場所打ちコンクリート柱あるいはプレキャストコンクリート柱である。そして、鉄骨梁４の材軸方向の端面に取り付けられたエンドプレート７上に、端部に定着板６ａを有するアンカー筋６が溶接され、柱２と梁１の仕口部３に充填されるコンクリート内に当該アンカー筋６が埋設されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、柱と梁の接合構造に関し、特に、鉄筋コンクリート造の柱と鉄骨造の梁との接合構造に関する。

物販・物流施設等の建設においては、非常に厳しい工期とコストダウンが要求される。そのため、短工期且つ低コストで物販・物流施設を建設することのできる、鉄筋コンクリート造の柱と鉄骨造の梁からなる複合化構法が開発されている（特許文献１の［従来の技術］参照）。この構法は、鉄筋コンクリート造の低コスト性と鉄骨造の短工期性というそれぞれの長所を組み合わせた構法であり、構造的にも、柱には圧縮に強い鉄筋コンクリートを、梁には曲げに強い鉄骨を使うことにより、柱間を広くとることができる 。
他方、特許文献２には、従来の鉄筋コンクリート梁の自重を軽減して、小さな梁成で長スパンの梁を構成するために、中央鉄骨部と端部鉄筋コンクリート部よりなり、中央鉄骨部の鉄骨を端部鉄筋コンクリート部の一部に埋設して両者を一体化してなる梁の構造に関する発明が開示されている。
特開平１１−１６６２６７号公報 （第２頁、第４図） 特公平４−３８８５４号公報 （第２−３頁、第１−５図）

しかしながら、近年、鋼材が急激に高騰するとともにロール発注時期が早期化し、従来の複合化構法では、短工期且つ低コスト で物販・物流施設を建設するという要求に対応できなくなりつつある。そのため、 物販・物流施設等を主たる対象用途として従来の複合化構法を一層簡略化した構法が求められている。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、従来の複合化構法に比べて施工性に優れ、短工期且つ低コスト で物販・物流施設等 を建設することができる柱と梁の接合構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る柱と梁の接合構造は、鉄筋コンクリート造の柱と鉄骨造の梁との接合構造であって、拡径部を有するアンカー筋が前記梁の材軸方向の端面から突出し、前記柱と前記梁の仕口部に充填されるコンクリート内に埋設されてなることを特徴とする。
本発明では、拡径部を有するアンカー筋を、鉄骨梁の端面に取り付けたエンドプレートに植設し、柱と梁の仕口部に充填されるコンクリート内に当該アンカー筋を埋設させることにより、梁端部の曲げモーメントを柱に伝達させる。
これにより、従来の複合化構法で行われている、柱主筋を挿通させるための孔を鉄骨梁のフランジに穿設する作業が不要となるため、鉄骨梁の加工作業が極めて容易となり、製造コストおよび工期の縮減を図ることができる。

また、本発明に係る柱と梁の接合構造では、前記梁の端部は、プレキャストコンクリート内に鉄骨梁が埋設されてなる鉄骨鉄筋コンクリート造であって、前記仕口部に当接する前記プレキャストコンクリートの端面には凹凸部が形成されていてもよい。
本発明では、梁端部において、鉄骨梁の抵抗モーメントの一部を鉄筋コンクリート梁に振り替えて柱に伝達するものである。梁の端部がプレキャストコンクリート内に鉄骨梁が埋設された鉄骨鉄筋コンクリート造とされているため、梁の剛性が高く、長期の撓みや地震時の層間変形を小さくすることができる。しかも、仕口部に当接するプレキャストコンクリートの端面に凹凸部を形成しているので、その部分がシアコッターとして機能し、柱・梁接合部のせん断耐力を増大させることができる。

また、本発明に係る柱と梁の接合構造では、前記梁の端部は、スラブと一体化されたＴ形梁であって、前記Ｔ形梁の協力幅内に梁主筋が配され、前記仕口部に定着されていてもよい。
曲げ変形に対するＴ形梁の有効幅は、梁の両側または片側に一体的に形成されたスラブの一部を協力幅として加えたものとされている。本発明では、曲げモーメントが大きくなる梁端上端部について、Ｔ形梁の協力幅内にも梁主筋を配することにより、梁端上端部の配筋を合理化して施工性の向上を図るものである。

また、本発明に係る柱と梁の接合構造では、前記柱がプレキャストコンクリート柱でもよい。
本発明では、プレキャストコンクリート柱を採用することにより、システマチックな構法となり、高品質な構造物を短工期で実現することができる。

本発明によれば、拡径部を有するアンカー筋を鉄骨梁の端面に突設し、柱と梁の仕口部に充填されるコンクリート内に当該アンカー筋を埋設させるので、従来の複合化構法に比べて施工性に優れ、短工期且つ低コスト で物販・物流施設等 を建設することができる。

以下、本発明に係る柱と梁の接合構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態を示す柱・梁接合部の立断面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。また、図３は梁端部の斜視図である。なお、図１では、図が煩雑になるため、柱の帯筋は省略している。
本発明に係る柱と梁の接合構造では、鉄筋コンクリート造の柱２と鉄骨造の梁１とからなる構造物を対象としている。

梁１は、中間部がＨ形鋼からなる鉄骨梁４、両端部が当該鉄骨梁４を鉄筋コンクリートで被覆した鉄骨鉄筋コンクリート造になっている。
鉄骨梁４の材軸方向の端面には鋼製のエンドプレート７が溶接されており、エンドプレート７上には、端部に定着板６ａを有し、柱２断面のほぼ中心部まで達するアンカー筋６が複数溶接されている。
鉄骨梁４の端部を覆っている鉄筋コンクリートは、矩形断面を有するハーフプレキャストコンクリート５であり、その上端部分に打設される現場打ちコンクリートと一体化されて梁１端部を形成する。
ハーフプレキャストコンクリート５の下端部には、梁主筋８が梁１の材軸方向に沿って配設されており、当該梁主筋８および鉄骨梁４を取り囲むように、あばら筋９が配設されている。ハーフプレキャストコンクリート５の上面からは、あばら筋９の上部および鉄骨梁４の上フランジ上面が露出しており、柱２と梁１の仕口部３に当接するハーフプレキャストコンクリート５の端面からは梁主筋８が延出している。
また、仕口部３に当接するハーフプレキャストコンクリート５の端面には、凹凸部５ａが複数形成されている。凹凸部５ａはシアコッターとして機能し、柱２・梁１接合部のせん断耐力の向上に寄与する。

一方、柱２は、その上端が梁１の底面の位置に止められた場所打ちコンクリート柱あるいはプレキャストコンクリート柱からなるが、プレキャストコンクリート柱とすれば、システマチックな構法となり、高品質な構造物を短工期で実現することができる。
柱２断面の周縁部には、柱２の材軸方向に沿って柱主筋１０が配設されており、当該柱主筋１０には帯筋（図示省略）が巻かれている。

柱２と梁１の仕口部３内にはコンクリートが充填され、鉄骨梁４の材軸方向の端面から突出するアンカー筋６が当該コンクリート内に埋設される。
また、柱２から延出する仕口部３内の柱主筋１０には帯筋１１が巻かれ、左右の梁１、１から突出する梁主筋８、８は、仕口部３内で機械式継手８ａによって接合されている。
一方、当該階の柱主筋１０と上階の柱主筋１０とは、仕口部３の上方で機械式継手１０ａによって接合される。

また、ハーフプレキャストコンクリート５の側面には、図２に示すように、円筒部材の内周部に雌ねじ部が形成された袋ナット１３が、梁１の材軸方向に所定の離間間隔をおいて埋め込まれている。この袋ナット１３を利用することにより、トラス筋付きデッキプレート１５を支持するための山形鋼からなる受け材１２を、梁１にボルト１４で固定することができる。

図４はアンカー筋６端部の側面図である。
アンカー筋６は、拡径部としての定着板６ａを、棒状の異形鉄筋６ｂの一端に摩擦圧接したものであり、定着板６ａの支圧作用と異形鉄筋６ｂの付着作用により、異形鉄筋６ｂをコンクリートに定着させることができる。
ここで、摩擦圧接は、異形鉄筋６ｂの端部に定着板６ａを所定の圧力で押し付けて高速回転させ、その摩擦熱により加熱した後、定着板６ａの回転を急停止させ、アプセット圧力を付与して接合する方法であり、継手の機械的強度が非常に高いうえ、圧接時間も短く作業能率が高いという特長を有している。
定着板６ａには、ＳＤ４９０と同等以上の引張強度を有する非調質高強度鋼を使用し、所定厚さに加工した円形板としている。
なお、定着板６ａの中心部には連通孔６ｃが設けられており、この連通孔６ｃから摩擦圧接時のバリが出てくるので、摩擦圧接が確実に行われているか確認することができる。
なお、上記アンカー筋６に代えて、 鉄筋端部を高周波誘導加熱して 鉄筋端部に拡径部を形成した鉄筋を使用してもよい。

図５はトラス筋付きデッキプレート１５の斜視図である。
トラス筋付きデッキプレート１５は、デッキプレート１５ａ上に、鉄筋をトラス状に組んだトラス筋１５ｂを配設して一体化したものである。
現場では、トラス筋１５ｂの上にスラブ筋１６を配筋すればよいので、サポートが原則不要となり、工期が大幅に短縮されるうえ、配筋精度が極めて高いという特長を有している。
プレキャストコンクリート柱と併せてトラス筋付きデッキプレート１５を用いれば、極めてシステマチックな構法となり、より高品質な構造物を短工期で実現することができる。

本実施形態による柱と梁の接合構造では、鉄骨梁４の材軸方向の端面に取り付けられたエンドプレート７上に、端部に定着板６ａを有するアンカー筋６を溶接し、柱２と梁１の仕口部３に充填されるコンクリート内に当該アンカー筋６を埋設させるので、従来の複合化構法で行われている、柱主筋１０を挿通させるための孔を鉄骨梁４のフランジに穿設する作業が不要となり、鉄骨梁４の加工作業が極めて容易となる。その結果、製造コストおよび工期の縮減を図ることができる。
また、本実施形態による柱と梁の接合構造では、梁１の端部がハーフプレキャストコンクリート５によって鉄骨梁４が覆われた鉄骨鉄筋コンクリート造なので、梁１の剛性が高くなり、長期の撓みや地震時の層間変形を小さくすることができる。
さらに、本実施形態による柱と梁の接合構造では、鉄骨梁４とハーフプレキャストコンクリート５の降伏順序をコントロールすることにより、鉄骨造の構造特性係数Ｄｓ値を用いて必要保有水平耐力を小さくすることができる。

次に、本発明に係る柱と梁の接合構造の他の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第二の実施形態を示す柱・梁接合部の立断面図であり、図７は、梁端部の詳細を示した詳細断面図である。なお、図６および図７では、柱主筋や梁主筋等、第一の実施形態と同じ部分については記載を省略している。

本実施形態では、アンカー筋１８を鉄骨梁４に固定する際、鉄骨梁４の材軸方向の端面に鋼製のエンドプレート７を溶接せず、鉄骨梁４の材軸方向端部（フランジ４ｆの内側）に、円筒状の袋ナット１７を、その中心軸が鉄骨梁４の材軸と平行となるように溶接し、一端に拡径部１８ａを有するねじ鉄筋からなるアンカー筋１８を袋ナット１７に螺合するものである。この際、水平面内で直交するもう一方の鉄骨梁４については、フランジ４ｆと袋ナット１７の間にレベル調整プレート（図示省略）を介在させ、アンカー筋１８同士が仕口部３内で干渉しないようにする。

本実施形態によれば、アンカー筋１８を鉄骨梁４に固定する際、エンドプレート７を鉄骨梁４に溶接し、さらにエンドプレート７にアンカー筋６を溶接する必要がないため、第一の実施形態に比べて施工が容易であり、コストの低減も併せて図ることができる。
なお、本例では、袋ナット１７を各フランジ４ｆに２列溶接しているが、フランジ４ｆの幅に応じて４列以上とすることもできる。また、鉄骨梁４のウェブ４ｗの側面にも袋ナット１７を溶接してアンカー筋１８を螺合し、接合部の強度を確保してもよい。

図８は、本発明の第三の実施形態を示す梁端部の断面図である。
本実施形態では、梁端部がＴ形梁とされ、梁１と一体化されたスラブ２０の協力幅ｂａ、ｂａ内にも梁主筋８を配し、梁主筋８…同士を直交するタイバー１９によって緊結するものである。これにより、曲げモーメントが大きくなる梁端上端部について、梁端上端部の配筋を合理化して施工性の向上を図ることができる。

なお、Ｔ形梁の有効幅Ｂは、梁幅ｂの両側または片側に協力幅ｂａを加えたものであり、ラーメンまたは連続梁の場合、協力幅ｂａは次式で算定される（日本建築学会「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説 −許容応力度設計法−」、１９９９年 参照）。
ｓ／ｌ＜０．５の場合、ｂａ＝（０．５−０．６ｓ／ｌ）ｓ
ｓ／ｌ≧０．５の場合、ｂａ＝０．１ｌ
ここに、ｓ：並設する梁の側面間の距離、ｌ：スパン長

以上、本発明に係る柱と梁の接合構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、トラス筋付きデッキプレートを使用しているが、通常のデッキプレートまたはハーフＰＣ床版等を使用してその上に配筋してもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。

本発明の第一の実施形態を示す柱・梁接合部の立断面図である。 図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。 梁端部の斜視図である。 アンカー筋端部の側面図である。 トラス筋付きデッキプレートの斜視図である。 本発明の第二の実施形態を示す柱・梁接合部の立断面図である。 第二の実施形態における梁端部の詳細を示したものであり、（ａ）は側断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図である。 本発明の第三の実施形態を示す梁端部の断面図である。

符号の説明

１ 梁
２ 柱
３ 仕口部
４ 鉄骨梁
５ ハーフプレキャストコンクリート（プレキャストコンクリート）
５ａ 凹凸部
６、１８ アンカー筋
６ａ、１８ａ 定着板（拡径部）
６ｂ 異形鉄筋
６ｃ 連通孔
７ エンドプレート
８ 梁主筋
９ あばら筋
１０ 柱主筋
１１ 帯筋
１２ 受け材
１３、１７ 袋ナット
１４ ボルト
１５ トラス筋付きデッキプレート
１５ａ デッキプレート
１５ｂ トラス筋
１６ スラブ筋
１９ タイバー
２０ スラブ
Ｂ 有効幅
ｂ 梁幅
ｂａ 協力幅

Claims (4)

1. 鉄筋コンクリート造の柱と鉄骨造の梁との接合構造であって、
   拡径部を有するアンカー筋が前記梁の材軸方向の端面から突出し、前記柱と前記梁の仕口部に充填されるコンクリート内に埋設されてなることを特徴とする柱と梁の接合構造。
2. 前記梁の端部は、プレキャストコンクリート内に鉄骨梁が埋設されてなる鉄骨鉄筋コンクリート造であって、
   前記仕口部に当接する前記プレキャストコンクリートの端面には凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の柱と梁の接合構造。
3. 前記梁の端部は、スラブと一体化されたＴ形梁であって、
   前記Ｔ形梁の協力幅内に梁主筋が配され、前記仕口部に定着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の柱と梁の接合構造。
4. 前記柱がプレキャストコンクリート柱であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の柱と梁の接合構造。

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