JP2008111290A - プレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】プレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造を提供する。
【解決手段】下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端部外周に梁接合用キャップ４が一体的に取り付けられ、ダンパー鋼板５の下部が、前記梁接合用キャップの外側面に、鉄骨梁３の端部のエンドプレート６と共にボルト７により接合され、下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の上端面に、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の建て方精度を調整する調整材８が設置されており、ダンパー鋼板の内側へ、下端部外周に柱接合用キャップ９が一体的に取り付けられた上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱が建て込まれ、下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の上端部と調整材を介して突き合わされ、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の建て方精度を調整した上で、ダンパー鋼板の上部が上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の柱接合用キャップと接合されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、上下のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱（以下、ＰＣ柱ともいう。）同士をダンパー鋼板を介して接合し、合せて下位のＰＣ柱の柱頭に鉄骨梁（以下、Ｓ梁ともいう。）を接合する構造に関し、さらに云えば、下位のＰＣ柱の柱頭にＳ梁を接合した上で、上位のＰＣ柱を、その建方誤差の修正が可能に、施工性良く、しかも地震時のエネルギー吸収が可能な構造で下位のＰＣ柱と接合する柱梁接合構造の技術分野に属する。

従来、上下のＰＣ柱の接合は、柱鉄筋（主筋）同士をスリーブジョイントで接合し、グラウト充填する方式が一般的であり、ＰＣ柱の建方時に生じる誤差はグラウト充填により修正して所定の精度が確保されている。しかしながら、ＰＣ柱の柱鉄筋を接合するスリーブジョイントの接合作業が面倒で手間がかかり、作業性が悪い上に、柱継手部分でエネルギーを吸収させることはできなかった。

本出願人は、先の特願２００５−３６１３１９号の発明「鉄筋コンクリート造柱などの柱継手構造」において、上下の柱の鋼製キャップ同士を相互に面接触させた状態で、これら上下の鋼製キャップをエネルギー吸収部材（鋼材）で連結して制震効果を発揮させる技術を提案している。

また、下記の特許文献１の発明「鉄筋コンクリート造柱と鉄骨梁の接合構法及び接合部構造とプレキャスト鉄筋コンクリート造柱」は、施工現場においてプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の梁接合部に梁接合用キャップを配置し、この梁接合用キャップに柱鉄筋を配筋して柱型枠を組み立て、コンクリートを打設して柱梁接合部を形成し、前記梁接合用キャップと鉄骨梁のエンドプレートを貫通させた長締めボルトにより締結してプレキャスト鉄筋コンクリート造柱に鉄骨梁を接合する技術を開示している。

特開平１０−２１９８３１号公報

上記特願２００５−３６１３１９号の発明は、上下のＰＣ柱の鋼製キャップ同士が直接接触するメタルタッチの構成であり、柱の建方時に生じる誤差やメタルタッチ面の誤差を修正することが至難である。よって、上下の鋼製キャップの製作や取り付けに非常に厳しい精度管理を行う必要があるため、コスト面及び施工面で不利である。

また、上記特許文献１の発明は、柱継手が普通のＰＣ柱継手と同様であるため、柱鉄筋（主筋）を接合するスリーブジョイントを設ける必要があり、施工時の柱鉄筋の接合作業が面倒で施工性が悪くコストアップの要因となっている。

本発明の目的は、下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の柱頭に、先行して鉄骨梁を接合して固定し、その上で、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱を下位のＰＣ柱の上に建て込み、その建方誤差を修正して下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱と地震時のエネルギーを吸収するダンパー鋼板を使用して施工性良く高精度に接合するプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造を提供することにある。

上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造は、
下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端部外周に梁接合用キャップ４が一体的に取り付けられており、
ダンパー鋼板５又は１５の下部が、前記下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の梁接合用キャップ４の外側面に、鉄骨梁３の端部のエンドプレート６と共に、ボルト７により接合されており、
下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端面に、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の建て方精度を調整する調整材８が設置されており、
前記下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端部に立ち上がる前記ダンパー鋼板５又は１５の内側へ、下端部外周に柱接合用キャップ９又は１６が一体的に取り付けられた上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１が建て込まれ、下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端部と前記調整材８を介して突き合わされ、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の建て方精度を調整した上で、ダンパー鋼板５又は１５の上部が上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の柱接合用キャップ９又は１６と接合されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造において、
上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の柱接合用キャップ９又は１６は、その内周面に突設したスタッド１３を介して当該プレキャスト鉄筋コンクリート造柱１と一体化されていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１に記載したプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造において、
ダンパー鋼板５の上部は、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の柱接合用キャップ９と溶接で接合されていることを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、請求項１に記載したプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造において、
ダンパー鋼板１５の上部は、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の柱接合用キャップ１６とボルト７により接合されていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項１に記載したプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造において、
下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端面に設置した調整材８は無収縮モルタルであり、この無収縮モルタルが未だ軟らかい間に上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の建て方精度の調整が行われていることを特徴とする。

請求項１〜５の発明に係るプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造は、以下の効果を奏する。
下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端部にダンパー鋼板５又は１５を取り付ける工程と、鉄骨梁３を接合する工程とを合一に行なうので能率が良い。かくして、下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の柱頭が鉄骨梁３で先行して固されするので、その後の建て方作業を安定状態で安全に行え至便である。
下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端面に調整材８を設置して、ダンパー鋼板５又は１５の内側に上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１を建て込み、下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端部に突き合わせるので、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の建て方を自在に必要十分に調整して建て方精度を高めることができる。
ダンパー鋼板５又は１５を上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の柱接合用キャップ９又は１６を利用して上下の柱同士を接合するので、施工性が良いし、ダンパー鋼板５又は１５による地震時のエネルギー吸収を期待でき制震構造を実現できる。

下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の柱頭に、ダンパー鋼板５又は１５の取付を兼ねて鉄骨梁３を接合し、更に下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上に上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１を前記ダンパー鋼板５又は１５を介して接合する柱梁接合構造である。
下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端部（柱頭）外周に梁接合用キャップ４を一体的に取り付けている。
ダンパー鋼板５又は１５の下部が、下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の梁接合用キャップ４の外側面に、鉄骨梁３の端部のエンドプレート６と共に、ボルト７により接合されている。
下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端面に、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の建て方精度を調整する調整材８が設置されている。
下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端部に立ち上がる前記ダンパー鋼板５又は１５の内側へ、下端部外周に柱接合用キャップ９又は１６が一体的に取り付けられた上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１が建て込まれ、調整材８が未だ軟らかい間に下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱２の上端部と調整材８を介して突き合わされ、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１の建て方精度を調整する。そして、ダンパー鋼板５又は１５の上部が、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱１と柱接合用キャップ９又は１６を介して接合されている。

先ず、請求項１〜３および５の発明に係るプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造の実施例１を、図１〜３に基づいて説明する。
この実施例は、下位のＰＣ柱２の柱頭に、ダンパー鋼板５の取り付けを兼ねてＳ梁３を接合し、その上で上位のＰＣ柱１を下位のＰＣ柱２の上に建て込み、ダンパー鋼板５で接合する工程で実施される。

図１は、下位のＰＣ柱２の梁接合用キャップ４の外側面に、２枚のダンパー鋼板５を相対峙する配置で、Ｓ梁３の取り付けを兼ねて接合し、前記２枚のダンパー鋼板５の間に上位のＰＣ柱１の下部を建て込み接合する要領を示すが、ダンパー鋼板５及びＳ梁３の数と配置はこの限りではない。直角４方向に、又は直角３方向などに必要に応じて設計し実施することができる。

図１及び図２に示すように、下位のＰＣ柱２の柱頭（上端部）の外周には梁接合用キャップ４が一体的に取り付けられており、梁接合用キャップ４の上端近くまで柱主筋１１が配筋されている（図２）。
図１の例では、Ｈ形鋼によるＳ梁３のエンドプレート６に、その上下部に複数のボルト孔６ａ…が形成されている。前記の梁接合用キャップ４は、Ｓ梁３のエンドプレート６を接合するのに必要な高さ寸法を有し、且つ下位のＰＣ柱２の横断面形状と略同形・同大の角形鋼管とされている。この梁接合用キャップ４の各側面には、前記エンドプレート６のボルト孔６ａ…と一致する配置で複数のボルト孔４ａ…がそれぞれ設けられている。

上位のＰＣ柱１の下端部外周にも、柱接合用キャップ９が一体的に取り付けられており、この柱接合用キャップ９の下端近くまで柱主筋１２が配筋されている（図２）。柱接合用キャップ９は、上位のＰＣ柱１の横断面形状と略同形・同大の角形鋼管であり、その内周面に複数のスタッド１３…を突出させており、これにより柱接合用キャップ９はスタッド１３を介して上位のＰＣ柱１と強固に一体化されている（請求項２記載の発明）。

下位のＰＣ柱２の梁接合用キャップ４の外側面に、ダンパー鋼板５の下部が、Ｓ梁３の端部のエンドプレート６と共に、長締めボルト７により締結して接合されている。
ダンパー鋼板５は、図３に示すように、一般鋼材による矩形下部５ａの上に、極低降伏点鋼によるフォーク形状の上部５ｂが接合されており、矩形下部５ａには、前記梁接合用キャップ４の側面のボルト孔４ａ…と一致する配置で複数のボルト孔５ｃ…がそれぞれ形成されている。

下位のＰＣ柱２の上端面に、上位のＰＣ柱１の建て方精度を調整する調整材として、たとえば無収縮モルタル８が設置されている。前記無収縮モルタル８が未だ柔らかい間に、下位のＰＣ柱２の上端部へ、上位のＰＣ柱１が建て込まれ、下位のＰＣ柱２の上端部へ無収縮モルタル８を介して突き合わされる。そして、上位のＰＣ柱１の建て方精度が必要十分に調整された上で、ダンパー鋼板５の上部５ｂが上位のＰＣ柱１と柱接合用キャップ９を介して接合される。そのまま前記無収縮モルタル８が硬化するまで養生すると、前記の建て方精度が恒久的に確定する。前記のようにして上下の柱１、２は半剛接に接合されるので、ダンパー鋼板５は、地震時には地震エネルギーを塑性変形により効率的に吸収する、制震構造となる。

更に、上下のＰＣ柱１、２同士の接合と下位のＰＣ柱２とＳ梁３の接合の具体的な手順を図４Ａ〜Ｃに基づいて更に説明する。

まず図４Ａに示すように、下位のＰＣ柱２の梁接合用キャップ４のボルト孔４ａ…を通じて差し入れた長締めボルト７を、柱頭部を水平方向に貫通させる。そして、同長締めボルト７の両端の梁接合用キャップ４の外に突き出た端部に、ダンパー鋼板５のボルト孔５ｃ…を通して取り付ける。更にＳ梁３のエンドプレート６のボルト孔６ａ…を通した上で、ナット１４を締め込み締結して三者を一体的に強固に接合する（図４Ｂ）。その結果、下位のＰＣ柱２の柱頭は強固に固定されるので、位置的安定が得られるし、Ｓ梁３による作業足場を確保でき、爾後の作業の安全性を高められる。
上記のように長締めボルト７を梁接合用キャップ４のボルト孔４ａ…を通じて差し入れ柱頭を水平に貫通させるため、下位のＰＣ柱２の柱頭には、予めシース管が埋設されている。

次に、下位のＰＣ柱２の上端面に無収縮モルタル８を設置する。もっとも、この無収縮モルタル８を設置する工程は、硬化の弊害を避けるため、なるべく上位のＰＣ柱１を建て込む直前の工程として実施するのが好ましい。そして、無収縮モルタル８が硬化する以前に、前記上位のＰＣ柱１をダンパー鋼板５の内側へ建て込み、下位のＰＣ柱２の上端部と無収縮モルタル８を介して突き合わせ、上位のＰＣ柱１の建て方精度を必要十分に調整する。すると前記調整の結果は、無収縮モルタル８の硬化により恒久的に保持される。
上位のＰＣ柱１の建て方精度を必要十分に調整した上で、図４Ｃに示すように、上位のＰＣ柱１の柱接合用キャップ９へダンパー鋼板５のフォーク形状上部５ｂを連続隅肉溶接で接合する（請求項３記載の発明）。

上記したように、本発明では、下位のＰＣ柱２の上端部（柱頭）にダンパー鋼板５を取り付ける工程と、鉄骨梁３を接合する工程とは合一に効率良く行える。また、下位のＰＣ柱２の柱頭は、Ｓ梁３を接合することにより先行して固定できるので、その後の建て方作業を安全に能率よく行えて至便である。
また、ダンパー鋼板５の内側に建て込まれた上位のＰＣ柱１は、無収縮モルタル８を介して下位のＰＣ柱２の上端部に突き合わされ、上位のＰＣ柱１の建て方精度を必要十分に調整することができ、その上でダンパー鋼板５の上部を上位のＰＣ柱１の柱接合用キャップ９と溶接して接合するので、上位のＰＣ柱１は、施工性良く、十分に高い建て方精度で接合できる。その結果、ダンパー鋼板５による地震時のエネルギー吸収と制震効果をも合わせて期待できるのである。
上記したように下位のＰＣ柱２の梁接合用キャップ４と上位のＰＣ柱１の柱接合用キャップ９とは、無収縮モルタル８を介して突き合わされ、いわゆるメタルタッチの構成ではないので、上下のＰＣ柱１、２に使用する梁接合用キャップ４および柱接合用キャップ９の工場における製作と各柱への取り付けが容易になる効果も奏する。

次に、請求項１、２、４、５の発明に係るプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造の実施例２を、図５に基づいて説明する。
上記実施例１では、上位のＰＣ柱１の柱接合用キャップ９へダンパー鋼板５の上部５ｂを溶接で接合したのに対して、この実施例２は、上位のＰＣ柱１の柱接合用キャップ１６とダンパー鋼板１５の上部１５ｂとを長締めボルト７で締結して接合した点が異なる。以下、相違点を中心に説明する。

本実施例２の場合は、上位のＰＣ柱１の柱接合用キャップ１６にも複数のボルト孔１６ａ…が形成され、更に前記の各ボルト孔１６ａ…につながるシース管（図示は省略）が予め上位のＰＣ柱１中に埋設されている。
本実施例で使用するダンパー鋼板１５は、図６に示すように、その矩形下部１５ａに複数のボルト孔１５ｃ…が形成されている点は実施例１と同じであるが、上部１５ｂは単なる平板形状で、上記上位のＰＣ柱１の柱接合用キャップ１６の各ボルト孔１６ａと一致する配置でボルト孔１５ｄ…がそれぞれ形成されている。

本実施例２の場合、下位のＰＣ柱２の柱頭にダンパー鋼板１５を取り付け、Ｓ梁３を接合し、更に下位のＰＣ柱２の上端面へ上位のＰＣ柱１を建て込み、下位のＰＣ柱２の上端部に調整材８を介して突き合わせ建て方精度を修正するまでの手順は、上記実施例１と大差がない。

本実施例２の特徴は、図５に示したように、下位のＰＣ柱２の上端部に立ち上がるダンパー鋼板１５の内側へ、上位のＰＣ柱１をクレーン等で建て込み、下位のＰＣ柱２の上端部へ突き合わせるか、又は若干隙間を空けて吊り下げた状態とする。
次に、上記ダンパー鋼板１５のボルト孔１５ｄを通じて差し入れた長締めボルト７を、柱接合用キャップ１６のボルト孔１６ａ…に通し、更に同上位のＰＣ柱１中を水平方向に貫通させ、両側のダンパー鋼板１５の外へ突き出させ、その端部にナット１４をねじ込み両側から強固に締結して接合し、前記建て方精度の修正状態を仮固定する点にある。

以上に本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は、実施例１、２の内容に何ら限定されるものでない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、いわゆる当業者が必要に応じて行う設計変更などを包含するものである。
たとえば上記の実施例１、２では、ダンパー鋼板５又は１５は、下部と上部とを異なる普通鋼材と極低降伏点鋼材とで構成するようにしたが、これに限定されない。地震時のエネルギーを吸収できる鋼材を用いる場合には、同一鋼種の鋼材で実施することもできる。

本発明に係るプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造の実施例１の接合要領を示した分解斜視図である。 上下のＰＣ柱及びＳ梁の柱梁接合構造を示した縦断面図である。 ダンパー鋼板の一例を示す正面図である。 Ａ〜Ｃは上下のＰＣ柱同士の接合およびＳ梁の接合手順を示す工程図である。 実施例２に係る上下のＰＣ柱及びＳ梁の接合構造を示す縦断面図である。 実施例２に使用するダンパー鋼板の正面図である。

符号の説明

１ 上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱
２ 下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱
３ 鉄骨梁
４ 梁接合用キャップ
５、１５ ダンパー鋼板
６ エンドプレート
７ 長締めボルト
８ 無収縮モルタル、グラウト（調整材）
９、１６ 柱接合用キャップ

Claims (5)

1. プレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造であって、
   下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の上端部外周に梁接合用キャップが一体的に取り付けられており、
   ダンパー鋼板の下部が、前記下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の梁接合用キャップの外側面に、鉄骨梁の端部のエンドプレートと共に、ボルトにより接合されており、
   下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の上端面に、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の建て方精度を調整する調整材が設置されており、
   前記下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の上端部に立ち上がる前記ダンパー鋼板の内側へ、下端部外周に柱接合用キャップが一体的に取り付けられた上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱が建て込まれ、下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の上端部と前記調整材を介して突き合わされ、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の建て方精度を調整した上で、ダンパー鋼板の上部が上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱と柱接合用キャップを介して接合されていることを特徴とする、プレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造。
2. 上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の柱接合用キャップは、その内周面に突設したスタッドを介して当該プレキャスト鉄筋コンクリート造柱と一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載したプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造。
3. ダンパー鋼板の上部は、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の柱接合用キャップと溶接で接合されていることを特徴とする、請求項１に記載したプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造。
4. ダンパー鋼板の上部は、上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の柱接合用キャップとボルトにより接合されていることを特徴とする、請求項１に記載したプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造。
5. 下位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の上端面に設置した調整材は無収縮モルタルであり、この無収縮モルタルが未だ軟らかい間に上位のプレキャスト鉄筋コンクリート造柱の建て方精度の調整が行われ硬化させていることを特徴とする、請求項１に記載したプレキャスト鉄筋コンクリート造柱及び鉄骨梁の接合構造。

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