JP2006328798A - 複合構造架構 - Google Patents

Abstract

【課題】 大スパンを可能にして自由なスパン割りを可能にするとともに、架構構築にかかるコストの低減および工期の短縮を図ることができ、さらに、梁の撓みや振動を低減させることができる複合構造架構を提供することを目的としている。
【解決手段】 鉄筋コンクリート造からなる柱２と、全体が鉄骨鉄筋コンクリート造からなる梁３とから構成され、梁３の主鉄筋材が、柱２と梁３との仕口部４内に定着され、梁３の鉄骨材１１が、仕口部４内に挿入されることなく仕口部４の手前で止められている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄筋コンクリート造と鉄骨鉄筋コンクリート造とを組み合わせた構成からなる複合構造架構に関する。

近年、高強度コンクリートや高強度鉄筋の普及により、鉄筋コンクリート造の構造物の高層化が実現しており、超高層集合住宅が鉄筋コンクリート造で設計されるようになっている。ただし、大スパンのラーメン構造の建物を鉄筋コンクリート造で構築すると、大スパン化された鉄筋コンクリート梁のクリープ変形が大きくなり、ひび割れが発生し易くなる。したがって、大スパンのラーメン構造の建物であって、撓みや振動等の居住性能について高いクライテリアが要求される建物の場合には、梁構造体の変形についてのクライテリアを満足させるために、鉄筋コンクリート造と比較して変形の増大係数が小さくクリープ変形やひび割れが低減される鉄骨鉄筋コンクリート造を採用することになる。

一方、近年では、ラーメン構造物の大スパン化を実現するべく、複合構造の梁を採用する技術が提案されている。この複合構造梁は、端部が鉄筋コンクリート造で、中央部が鉄骨造で構成された梁であり、梁端部の主鉄筋材は仕口部内に挿入されて定着され、梁中央部の鉄骨材は梁端部のコンクリート内に挿入されて定着されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−２８０５４１号公報

しかしながら、上記した従来の鉄骨鉄筋コンクリート造の架構では、コストが高くなるとともに、工期も長くなるという問題が存在する。特に、仕口部の鉄骨材の製作には、直交する鉄筋材を挿通させるための穴あけや、柱鉄骨材と梁鉄骨材との接合等が必要であり、鉄骨材の製作には、相当のコストと時間を要する。
また、鉄筋コンクリート造の架構では、居住性能について高いクライテリアが要求される場合には大スパンにすることができず、スパン割りが制限されるという問題がある。
さらに、上記した従来の複合構造梁を有する架構では、梁中央部が鉄骨造であるため、梁の撓みや振動が大きくなり、高い居住性能を確保することが困難であるという問題が存在する。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、大スパンを可能にして自由なスパン割りを可能にするとともに、架構構築にかかるコストの低減および工期の短縮を図ることができ、さらに、梁の撓みや振動を低減させることができる複合構造架構を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、鉄筋コンクリート造からなる柱と、全体が鉄骨鉄筋コンクリート造からなる梁とから構成され、前記梁の主鉄筋材が、前記柱と梁との仕口部内に定着され、前記梁の鉄骨材が、前記仕口部内に挿入されることなく該仕口部の手前で止められていることを特徴としている。

このような特徴により、複合構造架構に備えられた梁は、長期荷重時には鉄骨鉄筋コンクリート造梁として機能し、地震などの短期荷重時には鉄筋コンクリート造梁として機能する。また、仕口部内に鉄骨材が挿入されないため、鉄骨材同士を接合させる必要がなく、また、鉄骨材と仕口部のフープ筋等の鉄筋材とが干渉することがない。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の複合構造架構において、前記鉄骨材の端部には、該鉄骨材の応力を前記梁の鉄筋コンクリート部に伝達するスタッドが付設されていることを特徴としている。

このような特徴により、梁の鉄骨材に流れる力は、鉄骨材端部に付設されたスタッドを介して梁の鉄筋コンクリート部に流れる。

本発明に係る複合構造架構によれば、複合構造架構が、鉄筋コンクリート造の柱と鉄骨鉄筋コンクリート造の梁とから構成され、しかも、梁の主鉄筋材が仕口部内に定着されているとともに、梁の鉄骨材が仕口部の手前で止められている構成からなることによって、梁が、長期荷重時には鉄骨鉄筋コンクリート造梁として機能し、短期荷重時には鉄筋コンクリート造梁として機能するため、梁のクリープ変形が小さくなり、梁の撓みや振動を低減させることができ、大スパン時における高い居住性能を確保することができる。これによって、自由なスパン割りを可能することができ、建物の意匠計画の自由度を増大させることができる。また、柱は鉄筋コンクリート造として梁のみを鉄骨鉄筋コンクリート造としているため、架構全体を鉄骨鉄筋コンクリート造にする場合と比較して、コストを低減することができるとともに工期を短縮することができる。また、仕口部内に鉄骨材が挿入されないことによって、鉄骨材が仕口部のフープ筋や直交する梁主筋等の鉄筋材と干渉しなくなり、鉄骨材の製作コストを大幅に低減させることができる。

また、鉄骨材の端部に、鉄骨材の応力を梁の鉄筋コンクリート部に伝達するスタッドが付設されることによって、梁の鉄骨材に流れる力は、鉄骨材端部に付設されたスタッドを介して梁の鉄筋コンクリート部に流れることになるため、梁において確実に応力を伝達させることができ、梁が破損することを防止することができる。

以下、本発明に係る複合構造架構の実施の形態について、図面に基いて説明する。なお、図１の符号１は複合構造の架構を示しており、図１は複合構造の架構１を表す立面図である。また、図２の符号２は架構１を構成する柱を示し、符号３は架構１を構成する梁を示しており、図２は柱２と梁３との仕口部４を表す立断面図である。図３は図２に示すＡ−Ａ間の梁３の断面を表した図である。

図１，図２，図３に示すように、架構１は、超高層集合住宅のラーメン構造物を構成する大スパンの架構であり、大スパンで複数（図１では２本）立設された鉄筋コンクリート造の柱２，２と、柱２，２間に架設されているとともに上下に間隔をあけて複数（図１では２本）設けられて全体が鉄骨鉄筋コンクリート造で形成された大スパンの梁３，３とから構成された複合構造の架構である。

柱２は、超高層建物に対応するべく高強度な材料によって構成された構造体であり、鉛直方向に延在する柱コンクリート部５の中に籠状に組まれた柱鉄筋６を埋設させた構成からなっている。
柱コンクリート部５は、例えば高強度コンクリートからなり、柱鉄筋６は、柱２の軸線方向に沿って延在する高強度鉄筋からなる複数の柱主筋７…とこの柱主筋７…に直交する方向に延在する複数のフープ筋８…とから構成されている。

梁３は、水平方向に延在する梁コンクリート部９の中に籠状に組まれた梁鉄筋１０と水平方向に延在する梁鉄骨１１とがそれぞれ埋設された構成からなっている。
梁コンクリート部９は、仕口部４の仕口コンクリート部５ａと一体的に成形されている。

梁鉄筋１０は、梁３の軸線方向に沿って延在する複数の梁主筋１２…と梁主筋１２に直交する方向に延在する方向に延在する複数のスタラップ筋１３…とから構成されている。梁主筋１２…の端部は、仕口部４内にそれぞれ定着されており、これにより、梁３は仕口部４に結合されて支持されている。具体的には、梁主筋１２…の端部は、仕口コンクリート部５ａをそれぞれ貫通し、柱２を挟んで梁３の反対側に設けられて梁３と同軸線上に延在する他の梁３´内にまで至っている状態、つまり、柱２を挟んで梁３の反対側に設けられた他の梁３まで延長された状態で配筋されており、梁３の梁主筋１２端部と他の梁３´の梁主筋１２´端部とは一本の鉄筋材で構成され、双方の梁主筋１２，１２´は直線的に一体化されている。スタラップ筋１３…は、上方が開いたいわゆるＵ字形スタラップ１３ａが使用され、Ｕ字形スタラップ１３ａの上部にかぶせ筋１３ｂを被せて四角形になるように配筋されている。

梁鉄骨１１は、Ｈ形鋼からなり、梁３の全長に亘って延在されている。また、梁鉄骨１１は、籠状の梁鉄筋１０の中に配置されているとともにその全周囲が梁コンクリート部９に覆われた状態にあり、梁コンクリート部９と梁鉄筋１０とからなる鉄筋コンクリート部１４の内部に完全に埋設されている。梁鉄骨１１の端部は、仕口部４内に挿入されることなく、仕口部４の直ぐ手前で止められている。

梁鉄骨１１の端部には、梁鉄骨１１の応力を鉄筋コンクリート部１４に伝達する複数のスタッド（応力伝達部材）１５…が付設されている。スタッド１５…としては、例えば、頭付きスタッドやＴヘッドバー（鉄筋端部を高周波誘導加熱しプレートなしで鉄筋端部を成形したもの）等の先端に拡径部を有するものが使用される。複数のスタッド１５…は、梁鉄骨１１の上下其々のフランジ１１ａ，１１ｂ上にそれぞれ突設されて、鉛直方向にそれぞれ延在されている。また、複数のスタッド１５…は、上下其々のフランジ１１ａ，１１ｂ上に所定の間隔をあけて並設されており、梁３の端部から梁中央に向かって少なくとも２０００ｍｍ程度の範囲に亘って配設されている。無論、スタッド１５…は、梁３の端部から梁中央に向かって２０００ｍｍ以上の範囲に亘って配設されていてもよく、梁鉄骨１１全体に付設されていてもよい。
また、梁鉄骨１１には、梁鉄骨１１を吊り上げるための吊りフック等の図示せぬ仮設ピースが付設されており、また、必要に応じて図示せぬスリーブ孔があけられている。

次に、上記した構成からなる複合構造架構の施工方法について説明する。
上記した構成からなる複合構造の架構１は、周知の鉄筋コンクリート造架構の施工方法と同様の施工方法によって構築されるが、梁３の図示せぬ梁底型枠を建て込んだ後に梁鉄骨１１をその梁底型枠上に支持させて配置する点で、周知の鉄筋コンクリート造架構の施工方法と異なる。

具体的には、まず、柱主筋７…及びフープ筋８…をそれぞれ配筋して柱鉄筋６を組み立てる。そして、柱鉄筋６を組み立てた後、この柱鉄筋６の周囲を囲う図示せぬ柱型枠を建て込むとともに、隣り合う柱２，２間に架設される梁３の図示せぬ梁型枠を建て込む。このとき、梁型枠の下方に、梁型枠を支持する図示せぬ支保工等を設置する。

次に、梁主筋１２…及びスタラップ筋１３…をそれぞれ配筋して、上部真中をあけた状態で梁鉄筋１０を図示せぬ梁型枠内に組み立てる。具体的には、上側の梁主筋１２…のうち両側の梁主筋１２，１２のみを配筋する。なお、下側の梁主筋１２…のみを配筋してもよく、或いは上側の梁主筋１２…を両側方或いは一側方に寄せて配筋してもよい。また、スタラップ筋１３…は、かぶせ筋１３ｂは配筋せずにＵ字形スタラップ１３ａだけを配筋する。

次に、端部のフランジ１１ａ，１１ｂにスタッド１５…が付設された梁鉄骨１１を梁鉄筋１０の中に配置する。具体的には、図示せぬ揚重機等を使用して梁鉄骨１１を吊り上げ、上部真中があけられた梁鉄筋１０上部から梁鉄骨１１を吊り降ろす。このとき、梁型枠の内側の底面に図示せぬウマを複数配置しておき、このウマで梁鉄骨１１を受けるようにする。
次に、かぶせ筋１３ｂをＵ字形スタラップ１３ａの上に被せて梁鉄筋１０の配筋を完了させ、その後、柱２および梁３のコンクリート打設を行う。
なお、壁やスラブを設ける場合は、壁筋やスラブ筋を配筋するとともに壁型枠やスラブ型枠を建て込み、柱２および梁３のコンクリート打設と一緒にコンクリートを打設する。また、デッキスラブやプレキャストコンクリート壁等を採用する場合は、各々周知の方法によって施工する。

上記した構成からなる複合構造の架構１によれば、架構１が、鉄筋コンクリート造の柱２と鉄骨鉄筋コンクリート造の梁３とから構成され、しかも、梁主筋１２…が仕口部４内に定着されているとともに、梁鉄骨１１が仕口部４の手前で止められている構成からなっているため、梁３が、長期荷重時には鉄骨鉄筋コンクリート造梁として機能し、短期荷重時には鉄筋コンクリート造梁として機能する。これによって、梁３のクリープ変形が小さくなり、梁３の撓みや振動を低減させることができ、大スパン時における高い居住性能を確保することができる。そして、大スパン化が可能になることで、自由なスパン割りが可能となり、建物の意匠計画の自由度を増大させることができる。

また、柱２は鉄筋コンクリート造として梁３のみを鉄骨鉄筋コンクリート造としているため、架構１全体を鉄骨鉄筋コンクリート造にする場合と比較して、コストを低減することができるとともに工期を短縮することができる。また、仕口部４内に梁鉄骨１１が挿入されないことによって、梁鉄骨１１が、仕口部４のフープ筋８や直交する図示せぬ梁主筋等の鉄筋材と干渉しなくなり、鉄骨製作コストを大幅に低減させることができる。

また、梁鉄骨１１の端部に、梁鉄骨１１の応力を梁３の鉄筋コンクリート部１４に伝達するスタッド１５…が付設されることによって、梁鉄骨１１に流れる力は、その端部に付設されたスタッド１５…を介して鉄筋コンクリート部１４に流れることになる。これによって、梁３における応力伝達を確実にすることができ、梁３の破損を防止することができる。

以上、本発明に係る複合構造架構の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の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、上記した実施の形態では、超高層集合住宅の建物を構成する架構１について説明したが、本発明は、高層建物や中低層の建物を構成する架構であってもよく、勿論、集合住宅以外の建物を構成する架構であってもよい。また、建物全体が大スパンになっている場合には、梁の全てを鉄骨鉄筋コンクリート造の梁とし、本発明に係る複合構造架構のみで建物を構成してもよく、また、建物の一部が大スパンになっている場合には、大スパンの梁だけを鉄骨鉄筋コンクリート造で形成し、残りの小スパンの梁を鉄筋コンクリート造で形成してもよい。勿論、大スパンの梁だけでなく小スパンの梁も鉄骨鉄筋コンクリート造で形成してもよい。

また、上記した実施の形態では、梁主筋１２…の端部は、仕口コンクリート部５ａをそれぞれ貫通し、柱２を挟んで梁３の反対側に設けられて梁３と同軸線上に延在する他の梁３´内にまで至っているが、本発明は、梁主筋の端部を仕口部内で屈曲させて定着させてもよく、或いは、梁主筋の端部に定着器具を取り付けて定着させてもよく、梁の主鉄筋材端部の定着方法は適宜変更可能である。また、複数の梁主筋１２…の全てを仕口部４内に定着させてもよく、或いは、複数の梁主筋１２…のうち一部の梁主筋１２…のみを仕口部４内に定着させ、残りの梁主筋１２…を仕口部４の手前で止めてもよい。

また、上記した実施の形態では、Ｈ形鋼からなる梁鉄骨１１が使用されているが、本発明は、Ｉ形鋼や溝形鋼、山形鋼等、種々の鉄骨材を使用してもよい。また、上記した実施の形態では、上下のフランジ１１ａ，１１ｂにそれぞれスタッド１５…が付設されているが、本発明は、鉄骨材の上下何れかの面のみにスタッドが付設されていてもよく、或いは、側面にスタッドが付設されていてもよい。

また、上記した実施の形態では、梁３のスタラップ筋１３にＵ字形スタラップ１３ａを使用し、梁鉄筋１０を上部真中があけられた状態で図示せぬ梁型枠内に組み立て、その後に、梁鉄骨１１を吊り降ろして梁鉄筋１０内に梁鉄骨１１を配置しているが、本発明は、工期を短縮するため、梁鉄骨をウマ等で仮支持して梁鉄筋と梁鉄骨とを床組みし、一体にされた梁鉄筋と梁鉄骨とを梁型枠内に吊り降ろしてもよい。なお、地上等の施工場所から離れたヤードで梁鉄筋と梁鉄骨との床組みを行ってもよく、或いは、梁型枠の直上で梁鉄筋と梁鉄骨との床組みを行ってもよい。また、上記した床組みによる方法の場合には、閉鎖型のスタラップ筋を使用することができる。

本発明に係る複合構造架構の実施の形態を説明するための全体側面図である。 本発明に係る複合構造架構の実施の形態を説明するための部分拡大図である。 図２に示すＡ−Ａ間の断面図である。

符号の説明

１ 架構（複合構造架構）
２ 柱
３ 梁
４ 仕口部
１１ 梁鉄骨（鉄骨材）
１２ 梁主筋（主鉄筋材）
１５ スタッド

Claims (2)

1. 鉄筋コンクリート造からなる柱と、全体が鉄骨鉄筋コンクリート造からなる梁とから構成され、
   前記梁の主鉄筋材が、前記柱と梁との仕口部内に定着され、前記梁の鉄骨材が、前記仕口部内に挿入されることなく該仕口部の手前で止められていることを特徴とする複合構造架構。
2. 請求項１記載の複合構造架構において、
   前記鉄骨材の端部には、該鉄骨材の応力を前記梁の鉄筋コンクリート部に伝達するスタッドが付設されていることを特徴とする複合構造架構。

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