JP2006233548A

JP2006233548A - プレキャストコンクリート部材

Info

Publication number: JP2006233548A
Application number: JP2005048711A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Izumi; 信之和泉
Original assignee: Toda Corp
Current assignee: Toda Corp
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】耐震性および耐久性に優れ、経済的で工期を短縮することができる高強度・高靱性・高耐久性のプレキャストコンクリート柱またはプレキャストコンクリート梁として使用するプレキャストコンクリート部材を提供することである。
【解決手段】プレキャストコンクリート部材は、超高強度コンクリートまたは超高強度モルタルで中空の外殻体２を形成し、該外殻体２の中空部５を必要な耐震性能に応じた形状にし、大きな応力が作用する箇所を厚肉にし、小さな応力が作用する箇所を薄肉にしたことである。
【選択図】図１

Description

本発明はプレキャストコンクリート柱またはプレキャストコンクリート梁として使用するプレキャストコンクリート部材に関するものである。

鉄筋コンクリートの建物を構築する場合、工費の節減および工期の短縮を図るためにプレキャストコンクリート柱などのプレキャストコンクリート部材が用いられている。このプレキャストコンクリート柱としては、図１４の（１）に示すような全断面が同一強度のコンクリートで形成されたプレキャストコンクリート柱３１や、図１４の（２）に示すようなプレキャストコンクリートの外殻体３２と内部のコンクリート３３とからなるプレキャストコンクリート合成柱３４が使用されていた。またその他のプレキャストコンクリート柱として、例えば特開２００１−２８８８４９号の発明が知られている。

特開２００１−２８８８４９号公報

しかし、上記図１４の（１）のプレキャストコンクリート柱は、超高強度コンクリートで形成する場合、鉄筋の降伏で曲げ耐力が決まる範囲では、高価な超高強度コンクリートを有効に利用できないという問題があった。また、柱断面の全てがプレキャストコンクリートのため、重量が大きく、高層建物のなどの場合、クレーンなどの揚重能力により柱の部材長さが制限されるという問題があった。一方、上記図１４の（２）のプレキャストコンクリート柱は、外殻体の内側に主筋および帯筋を配筋し、内部には副帯筋も配筋されているため複雑な構成になるという問題があった。

本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐震性および耐久性に優れ、経済的で工期を短縮することができる高強度・高靱性・高耐久性のプレキャストコンクリート柱またはプレキャストコンクリート梁として使用するプレキャストコンクリート部材を提供することである。

以上の課題を解決するためのプレキャストコンクリート部材は、超高強度コンクリートまたは超高強度モルタルで中空の外殻体を形成し、該外殻体の中空部を必要な耐震性能に応じた形状にし、大きな応力が作用する箇所を厚肉にし、小さな応力が作用する箇所を薄肉にしたことを特徴とする。また外殻体は複数階分の長さであり、梁との接合箇所には梁用接合端部が突設されたことを含む。また外殻体には主筋および帯筋が配筋され、中空部には、外殻体よりも低強度のコンクリートまたは発泡体が充填されたことを含む。また超高強度コンクリートまたは超高強度モルタルは、圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ^２以上または設計基準強度が６０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを含む。また超高強度コンクリート内または超高強度モルタル内には、鋼繊維または有機繊維が混入されたことを含むものである。

外殻体の中空部を必要な耐震性能に応じた形状にし、大きな応力が作用する箇所を厚肉にし、小さな応力が作用する箇所を薄肉にしたプレキャストコンクリート部材にしたことにより、高価な超高強度コンクリートを有効に使用することができ、資源の有効利用が図れる。また大きな応力が作用する箇所が厚肉で、小さな応力が作用する箇所が薄肉のプレキャストコンクリート部材にしたことにより、高価な超高強度コンクリートの使用量を縮減して、強度の低いコンクリートを用いることができるので、材料コストを低減することができる。またプレキャストコンクリート柱またはプレキャストコンクリート梁が高強度、高耐久性および高靱性で、かつ軽量になる。また外殻体の中空内には主筋や帯筋などが配筋されていないので、簡潔な構造になり、製造も容易になる。また鋼繊維または有機繊維などの繊維により高靱性で、耐火性のある外殻体にすることができる。また外殻体を高耐久性のある超高強度コンクリートで形成したので、内部の充填コンクリートは低強度のものが使用でき、コストの低減を図ることができる。

以下、本願発明のプレキャストコンクリート部材はプレキャストコンクリート柱（以下ＰＣ柱という）、またはプレキャストコンクリート梁（以下ＰＣ梁という）として使用することができるが、本実施の形態においてはＰＣ柱として説明する。また各実施の形態において同じ構成は同じ符号を付して説明し、異なった構成にのみ異なった符号を付して説明する。

図１は第１の実施の形態のＰＣ柱１である。このＰＣ柱１は圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ^２以上（または設計基準強度が６０Ｎ／ｍｍ^２以上）の超高強度コンクリート、または超高強度モルタルで形成された中空の外殻体２に主筋３および帯筋４が埋設されて構成されたものであり、中空部５が必要な耐震性能に応じた形状に形成されている。例えば、図１のＰＣ柱１は、地震時の曲げ応力が柱頭部６および柱脚部７に大きく作用する場合に対応させたものであり、中空部５が二つの四角錐または円錐を底面で接合した形状、すなわち中央部８が大きくかつ両端部に行くに従って小さくなったものであり、外殻体２の中央部８が薄肉で、柱頭部６および柱脚部７が厚肉になっている。このように地震時の曲げ応力が大きく作用する外殻体２の柱頭部６および柱脚部７を厚肉にすることにより、必要な耐震性能に応じた形状のＰＣ柱１としている。また上記の超高強度コンクリート内には、鋼繊維またはポリプロピレンなどの有機繊維が混入されて、さらに超高強度、高靱性および耐火性を向上させている。なお、ＰＣ柱１の断面形状は四角形の他、円形、多角形があり、中空部５の断面形状も四角形および円形の他、多角形もある。

また図２のＰＣ柱１１は、中空部５を中央部８の大円柱（または四角柱）９と、柱頭部６および柱脚部７の小円柱（または四角柱）１０とから構成し、外殻体２の中央部８を薄肉に、柱頭部６および柱脚部７を厚肉にしたものである。

また図３のＰＣ柱１４は、上記のＰＣ柱１の中空部５に外殻体２よりも強度の低いコンクリート１２、または合成樹脂製の発泡体１３を充填したものであり、これ以外は上記と同じ構成である。このように外殻体２が高強度、高靱性および高耐久性であるため、中空部５に低強度のコンクリート１２を充填しても、高強度、高靱性および高耐久性のＰＣ柱１４にすることができる。また図２のＰＣ柱１１にも、上記と同様に、中空部５に外殻体２よりも強度の低いコンクリート１２、または合成樹脂製の発泡体１３を充填することができ、高強度、高靱性および高耐久性のＰＣ柱１１にすることができる。

また図４は、第２の実施の形態のＰＣ柱１５である。このＰＣ柱１５は、地震時の大きな曲げ応力が柱脚部７に作用する場合に対応させたものであり、これ以外は第１の実施の形態のＰＣ柱１と同じ構成である。このＰＣ柱１５は、下部が小さくかつ上部に行くに従って大きくなった逆四角錐または逆円錐の中空部５を外殻体２に形成することにより、地震時の大きな曲げ応力が作用する柱脚部７を厚肉にしたものである。

また図５のＰＣ柱１６は、上側の大円柱（または四角柱）９と、下側の小円柱（または四角柱）１０とから中空部５を形成して、外殻体２の柱頭部６側を薄肉に、地震時の大きな曲げ応力が作用する柱脚部７側を厚肉にしたものである。

また図６のＰＣ柱１７は、上記と同じように、中空部５に外殻体２よりも強度の低いコンクリート１２、または合成樹脂製の発泡体１３を充填したものであり、これ以外は上記と同じ構成である。また図５のＰＣ柱１６にも、上記と同様に、中空部５に外殻体２よりも強度の低いコンクリート１２、または合成樹脂製の発泡体１３を充填することができ、高強度、高靱性および高耐久性のＰＣ柱１６にすることができる。

また図７は、第３の実施の形態のＰＣ柱１８である。このＰＣ柱１８は、地震時の大きな曲げ応力が柱頭部６に作用する場合に対応させたものであり、これ以外は第１の実施の形態のＰＣ柱１と同じ構成である。このＰＣ柱１８は、下部が大きくかつ上部に行くに従って小さくなった四角錐または円錐の中空部５を外殻体２に形成することにより、地震時の大きな曲げ応力が作用する柱頭部６を厚肉にしたものである。

また図８のＰＣ柱１９は、下側の大円柱（または四角柱）９と、下側の小円柱（または四角柱）１０とから外殻体２に中空部５を形成して、柱頭部６側を薄肉に、地震時の大きな曲げ応力が作用する柱脚部７側を厚肉にしたものである。

また図９のＰＣ柱２０は、上記と同じように、中空部５に外殻体２よりも強度の低いコンクリート１２、または合成樹脂製の発泡体１３を充填したものであり、これ以外は上記と同じ構成である。また図８のＰＣ柱１９にも、上記と同様に、中空部５に外殻体２よりも強度の低いコンクリート１２、または合成樹脂製の発泡体１３を充填することができ、高強度、高靱性および高耐久性のＰＣ柱１９にすることができる。

また図１０は、第４の実施の形態のＰＣ柱２１、２２である。このＰＣ柱２１、２２は三階分の長さがあり、梁との接合箇所には梁用接合端部２３が突設されている。

図１０の（１）に示すＰＣ柱２１は、第１の実施の形態のＰＣ柱１と同じ形状で、かつ三階分の長さを有するものであり、これ以外は上記のＰＣ柱１と同じ構成である。すなわち、地震時の大きな曲げ応力が作用する外殻体２の柱頭部６および柱脚部７を厚肉にし、中央部８を薄肉にしたものである。

また図１０の（２）に示すＰＣ柱２２は、第１〜３の実施の形態のＰＣ柱１、１５、１８を組み合わせたものであり、これ以外は第１の実施の形態のＰＣ柱１と同じ構成である。すなわち、一階部分を第２の実施の形態のＰＣ柱１５で、二階部分を第１の実施の形態のＰＣ柱１で、三階部分を第３の実施の形態のＰＣ柱１８でそれぞれ形成したものであり、地震時の曲げ応力が大きく作用する部分を厚肉にした。

このように外殻体２が中空かつ軽量であるため、上記のＰＣ柱２１、２２の製造が可能になり、あたかも鉄骨造のように複数階にわたるＰＣ柱２１、２２で建物を構築することができる。

また上記と同じように、上記の図１０の（１）および（２）のＰＣ柱２１、２２の中空部５に、外殻体２よりも強度の低いコンクリート１２、または合成樹脂製の発泡体１３を充填して、新たなＰＣ柱を形成することもできる。

また図１１〜図１３は、第１の実施の形態のＰＣ柱の製造方法を示したものである。図１１および図１２に示すＰＣ柱の製造方法は、はじめに型枠用芯材２４を製造するものであり、強度の低いコンクリート１２または合成樹脂製の発泡体１３で、二つの四角錐または円錐を底面で接合した形状の型枠用芯材２４を製造する。次に、この型枠用芯材２４の周りに鉄筋２５を配筋するとともに、型枠２６を組み立て形成する。そして、型枠用芯材２４と型枠２６との間に超高強度コンクリート２７を充填し、これが硬化した後に脱型すると、第１の実施の形態のＰＣ柱１が製造できる。なお、上記の型枠用芯材２４は強度の低いコンクリート１２または合成樹脂製の発泡体１３に限定されるものではなく、その他の材料でも製造することができる。

また図１３に示すＰＣ柱の製造方法は、中空部５を形成する内型枠２８を埋め殺しにするものであり、はじめに二つの四角錐または円錐を底面で接合した形状の内型枠２８を形成する。次に、この内型枠２８の周りに鉄筋２５を配筋するとともに、外型枠２９を組み立て形成する。そして、この内型枠２８と外型枠２９との間に超高強度コンクリート２７を充填し、これが硬化した後に脱型すると、第１の実施の形態のＰＣ柱１が製造できる。

また、その他の第２〜第４の実施の形態のＰＣ柱１５、１８、２１、２２も上記と同じ方法で製造するものである。

なお、上記の実施の形態のプレキャストコンクリート部材は全てＰＣ柱で説明したが、これはもちろんＰＣ柱だけでなく、ＰＣ梁にも適用することができる。

第１の実施の形態のＰＣ柱を示し、（１）は応力図を示した断面図、（２）はＰＣ柱の断面図、（３）は中空部が断面四角錐のＡ−Ａ線断面図、（４）は中空部が断面円錐のＡ−Ａ線断面図である。第１の実施の形態のＰＣ柱の断面図である。（１）は中空部にコンクリートを充填した第１の実施の形態のＰＣ柱の断面図、（２）はＢ−Ｂ線断面図である。第２の実施の形態のＰＣ柱を示し、（１）は応力図を示した断面図、（２）はＰＣ柱の断面図、（３）は中空部が断面四角錐のＣ−Ｃ線断面図、（４）は中空部が断面円錐のＣ−Ｃ線断面図である。第２の実施の形態のＰＣ柱の断面図である。（１）は中空部にコンクリートを充填した第２の実施の形態のＰＣ柱の断面図、（２）はＤ−Ｄ線断面図である。第３の実施の形態のＰＣ柱を示し、（１）は応力図を示した断面図、（２）はＰＣ柱の断面図、（３）は中空部が断面四角錐のＥ−Ｅ線断面図である。第３の実施の形態のＰＣ柱の断面図である。（１）は中空部にコンクリートを充填した第３の実施の形態のＰＣ柱の断面図、（２）はＦ−Ｆ線断面図である。（１）および（２）は三階分の長さのＰＣ柱の断面図である。ＰＣ柱の製造方法を示し、（１）は型枠を組立形成した断面図、（２）はＧ−Ｇ線断面図である。ＰＣ柱の製造方法を示し、（１）は型枠内に超高強度コンクリートを打設した断面図、（２）はＨ−Ｈ線断面図である。ＰＣ柱の製造方法を示し、（１）は型枠内に超高強度コンクリートを打設した断面図、（２）はＩ−Ｉ線断面図である。（１）および（２）は従来のＰＣ柱の断面図である。

符号の説明

１、１１、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２ＰＣ柱
２、３２外殻体
３主筋
４帯筋
５中空部
６柱頭部
７柱脚部
８中央部
９大円柱
１０小円柱
１２、３３強度の低いコンクリート
１３発泡体
２３梁用接合端部
２４型枠用芯材
２５鉄筋
２６型枠
２７超高強度コンクリート
２８内型枠
２９外型枠
３１、３４プレキャストコンクリート柱

Claims

超高強度コンクリートまたは超高強度モルタルで中空の外殻体を形成し、該外殻体の中空部を必要な耐震性能に応じた形状にし、大きな応力が作用する箇所を厚肉にし、小さな応力が作用する箇所を薄肉にしたことを特徴とするプレキャストコンクリート部材。
外殻体は複数階分の長さであり、梁との接合箇所には梁用接合端部が突設されたことを特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート部材。
外殻体には主筋および帯筋が配筋され、中空部には、外殻体よりも低強度のコンクリートまたは発泡体が充填されたことを特徴とする請求項１または２に記載のプレキャストコンクリート部材。
超高強度コンクリートまたは超高強度モルタルは、圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ^２以上または設計基準強度が６０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプレキャストコンクリート部材。
超高強度コンクリート内または超高強度モルタル内には、鋼繊維または有機繊維が混入されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプレキャストコンクリート部材。