JP2008127940A - 柱と梁の接合構造およびその接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大地震を受けたときに仕口部の損傷破壊と柱梁接合部の鉄筋の降伏を防止する柱と梁の接合構造およびその接合方法を提供することである。
【解決手段】柱と梁の接合構造１は、プレキャストコンクリート柱２の梁受用顎３にプレキャストコンクリート梁４の接合端部５が設置された柱と梁の接合構造であって、このプレキャストコンクリート柱２およびプレキャストコンクリート梁４の木口面１０から上面９にかけて貫通した上部貫通孔７と下部貫通孔８とに高強度鋼材６がそれぞれ挿入され、上部貫通孔７における高強度鋼材６の端部がプレキャストコンクリート梁４の上面にまで配置され、上部貫通孔７と下部貫通孔８とにモルタル１５が充填されたことである。
【選択図】図１

Description

本願発明は柱と梁の接合構造およびその接合方法に関するものである。

従来、プレキャストコンクリート柱とプレキャストコンクリート梁とを剛接合する場合は、プレキャストコンクリート梁から柱仕口部に、必要とされる連結鉄筋を突出させて重ね継ぎする方法、および突出させた連結鉄筋を継手金具を用いて継いだ後、柱仕口部に場所打ちコンクリートを打設する方法がある。またその他の柱と梁の接合方法としては、特開２００５−３３０６５７号の発明が知られている。
特開２００５−３３０６５７号公報

しかし、上記の柱と梁の接合方法は、場所打ちコンクリート工法であるため、大地震を受けたとき、プレキャストコンクリート梁と仕口部のコンクリートとが変形して、この仕口部が再使用不能な損傷を受けるとともに、柱梁接合部における鉄筋が降伏するという問題があった。

本願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、大地震を受けたときに仕口部の損傷破壊と柱梁接合部の鉄筋の降伏を防止する柱と梁の接合構造およびその接合方法を提供することである。

以上の課題を解決するための柱と梁の接合構造は、プレキャストコンクリート柱の梁受用顎にプレキャストコンクリート梁の接合端部が設置された柱と梁の接合構造であって、プレキャストコンクリート梁の上面から木口面を通ってプレキャストコンクリート柱にかけて貫通した上部貫通孔と下部貫通孔とに高強度鋼材がそれぞれ挿入され、上部貫通孔における高強度鋼材の端部がプレキャストコンクリート梁の上面にまで配置され、上部貫通孔と下部貫通孔とにモルタルが充填されたことを特徴とする。またプレキャストコンクリート梁の上面にまで配置された高強度鋼材には摩擦ダンパーが設置されたことを含む。また上部貫通孔と下部貫通孔とのモルタルは柱と梁の接合部側から充填されたことを含む。またプレキャストコンクリート柱の両側におけるプレキャストコンクリート梁上面には、プレキャストコンクリート柱を挟むようにしてスラブ連結筋が配筋されたことを含む。また高強度鋼材はＰＣ鋼より線であることを含むものである。
また柱と梁の接合方法は、プレキャストコンクリート柱の梁受用顎にプレキャストコンクリート梁の接合端部を設置し、プレキャストコンクリート梁の上面から木口面を通ってプレキャストコンクリート柱にかけて貫通した上部貫通孔と下部貫通孔とに高強度鋼材を挿入するとともに、柱と梁の接合部にモルタルを充填して、この接合部から上部貫通孔と下部貫通孔にモルタルを充填することを特徴とする。また高強度鋼材はＰＣ鋼より線であることを含むものである。

プレキャストコンクリート柱およびプレキャストコンクリート梁は高品質・高強度コンクリートの工場生産部材を用いることができるので量産化が可能になる。また梁受用顎が設置されたプレキャストコンクリート柱を使用したことにより、柱仕口部の場所打ちコンクリートの施工を無くして、プレキャストコンクリート梁を単純梁構造にできるので架設時に支保工を必要としない。また高耐久性と大地震に対応した耐震性を備えた鉄筋コンクリート造ラーメン構造が構築できる。また組立施工が容易にできて急速施工と経済コストのメリットが大きい。またプレキャストコンクリート柱の両側におけるプレキャストコンクリート梁の上面には、プレキャストコンクリート柱を挟むようにしてスラブ連結筋が配筋されたことにより、プレキャストコンクリート柱を貫通する鉄筋量を極端に減ずることができる。また上部貫通孔と下部貫通孔とに柱と梁の接合部側からモルタルが充填されたことにより、接合部への目地モルタルの充填と同時作業で剛接合ができる。またプレキャストコンクリート梁の上面にまで配線された高強度鋼材には摩擦ダンパーが設置されたことにより、高強度鋼材の伸びが大きくかつ降伏点強度が高いので、大地震の発生時における建物に受ける損傷を軽減することができる。また柱梁接合部において継手金具を使用せずにＰＣ鋼撚り線を使用したことにより地震時の曲げ応力の伝達が円滑に行われるとともに、梁の仕口部の損傷を防止することができる。

以下、本願発明の柱と梁の接合構造（以下接合構造という）および柱と梁の接合方法（以下接合方法という）の実施の形態について説明する。はじめに接合構造について説明し、次に接合方法について説明するが、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。

この接合構造は、基礎上に適宜間隔ごとに立設されたプレキャストコンクリート柱（以下ＰＣ柱という）間にプレキャストコンクリート梁（以下ＰＣ梁という）が架設され、このＰＣ梁にプレキャストコンクリート板（以下ＰＣ板という）が連続的に設置され、このＰＣ板の上にトップコンクリートが打設されて構成されている。なお、このＰＣ板に代わって鋼製のデッキプレートにすることもできる。

図１および図２は第１の実施の形態の接合構造１である。この接合構造１はＰＣ柱２の四側面における梁受用顎３にＰＣ梁４の接合端部５が設置され、この接合端部５とＰＣ柱２とが高強度鋼線であるＰＣ鋼撚り線６で接合されて構成されている。

この接合端部５には上部貫通孔７と下部貫通孔８とが形成され、これらの貫通孔７、８にＰＣ鋼撚り線６が挿入されている。この上部貫通孔７は平行に二本形成され、一方のＰＣ梁上面９から小口面１０およびＰＣ柱２を通って、対向する他方のＰＣ梁４の小口面１０からＰＣ梁上面９にかけて貫通した湾曲形になっている。このように上部貫通孔７がＰＣ柱２を挟んで対向したＰＣ梁の接合端部５に形成されたので、ＰＣ柱２においては交差した状態で上下に重なり合っている。

したがって、この上部貫通孔７に挿入されたＰＣ鋼撚り線６は、ＰＣ梁の接合端部５とＰＣ柱２とを縫うようにして、一方のＰＣ梁の接合端部５からＰＣ柱２を通って、他方のＰＣ梁の接合端部５まで配線され、この両端部がＰＣ梁上面９のスターラップ１１内にまで配線されている。

このＰＣ鋼撚り線６は、図３に示すように、上面側が上部貫通孔７の上面に接して挿入されることにより、摩擦抵抗が増して付着性が高められるので、その両端部を定着せずにＰＣ梁上面９に配線するだけでも上部貫通孔７から抜けなくなるとともに、この摩擦によって地震エネルギーが効果的に吸収される。しかもＰＣ鋼撚り線６が、大地震による振動によってＰＣ鋼線の撚りが絞られたり、または緩くなったりして伸び縮みすることにより、柱と梁の接合部１４の変形性能が高くかつ弾性的になる。

さらに、このＰＣ梁上面９に配線されたＰＣ鋼撚り線６の両端部からＰＣ梁側の貫通孔１７にかけてのＰＣ鋼撚り線６に被覆材１２が被覆されて摩擦ダンパー１３となっており、これによってもＰＣ鋼撚り線６が伸び縮みするため、ＰＣ柱２とＰＣ梁４とが変形性能の高い弾性的な関節接合になっている。なお、ＰＣ梁上面９に配線されたＰＣ鋼撚り線６の両端部のみが被覆材１２で被覆された摩擦ダンパー１３であってもよい。

一方、この下部貫通孔８も上記と同じように二本形成され、一方のＰＣ梁上面９から小口面１０およびＰＣ柱２を通って、対向する他方のＰＣ梁の小口面１０からＰＣ梁上面９にかけて貫通した湾曲形になっている。この下部貫通孔８は上部貫通孔７の下側に形成されているため、上部貫通孔７よりも長くなっているが、上記と同じように、ＰＣ柱２を挟んで対向したＰＣ梁の接合端部５に形成され、ＰＣ柱２においては交差した状態で上下に重なり合っている。

したがって、この下部貫通孔８に配線されたＰＣ鋼撚り線６も、ＰＣ梁の接合端部５とＰＣ柱２とを縫うようにして、一方のＰＣ梁の接合端部５からＰＣ柱２を通って、他方のＰＣ梁の接合端部５まで配線され、この両端部がＰＣ梁上面９にまで配線されている。このＰＣ鋼撚り線６も、上記の上部貫通孔７と同じように、上面側が下部貫通孔８の上面に接して挿入されるとともに、伸び縮みするようになっている。

また上部貫通孔７と下部貫通孔８には、柱と梁の接合部１４からモルタル１５が充填されている。すなわち柱と梁の接合部１４に目地モルタル１５を充填すると、ここからＰＣ柱側の貫通孔１６およびＰＣ梁側の貫通孔１７にそれぞれ充填されて上部貫通孔７および下部貫通孔８の全長に行き渡る。これはＰＣ柱側の貫通孔１６とＰＣ梁側の貫通孔１７とがＰＣ梁上面９より下側に形成され、その充填口２７が柱と梁の接合部１４に位置しているためである。したがって、ＰＣ柱２とＰＣ梁４とには梁の上端主筋に代わるＰＣ鋼撚り線６が上部貫通孔７に配線されるとともに、梁の下端主筋に代わるＰＣ鋼撚り線６が下部貫通孔８に配線されている。

なお、上部貫通孔７と下部貫通孔８とは、その内面に合成樹脂製のシースを備えたシース付貫通孔であってもよい。

またＰＣ梁上面９と、ＰＣ柱２の両側におけるＰＣ梁上面９には、ＰＣ柱２を挟んだ状態でスラブ連結筋１８が配筋されている。このスラブ連結筋１８は２本１組になっており、ＰＣ柱２を跨いで一方のＰＣ梁４から他方のＰＣ梁４にかけて配線されるとともに、一方のＰＣ板１９から他方のＰＣ板２０にかけて配筋されている。そして、これらのＰＣ梁４およびＰＣ板１９、２０上にはトップコンクリート２１が打設されてスラブ２２が形成されている。

また図４および図５は、ＰＣ柱２の三側面にＰＣ梁４が接合された接合構造２３であり、スラブ連結筋１８の一端側をＰＣ梁上面９で折曲配筋した以外は、第１の実施の形態の接合構造１と同じ構成である。すなわち第１の実施の形態の接合構造１が平面十字状であるのに対して、平面Ｔ字状の接合構造２３である。この接合構造２３におけるＰＣ鋼撚り線６の一端部はＰＣ柱２に定着され、他端部がＰＣ梁上面９に配線されている。

また図６および図７は第２の実施の形態の接合構造２４である。この接合構造２４は下部貫通孔８がＰＣ柱の梁受用顎３を通って形成されたものであり、これ以外は第１の実施の形態の接続構造１と同じ構成であり、同じ効果を奏するものである。

また図８は第３の実施の形態の接合構造２６である。この接合構造２６はＰＣ柱２同士がトップコンクリート２１を介さずに直接接合されたものであり、これ以外は第１の実施の形態の接続構造１と同じ構成であり、同じ効果を奏するものである。この場合、ＰＣ柱２を跨いだＰＣ梁上面９にはスラブ連結筋１８が配筋されない。

なお、上記の各実施の形態においては、摩擦ダンパー１３が設置されたＰＣ鋼撚り線６が配線された説明になっているが、この摩擦ダンパー１３の設置されないＰＣ鋼撚り線６を使用することもできる。

次に、接合方法について第１の実施の形態の接合構造１を対象にして説明する。まず、ＰＣ柱２およびＰＣ梁４を工場で製作して現場に運搬する。このＰＣ柱２の四側面には梁受用顎３が形成され、上部貫通孔７および下部貫通孔８を構成する貫通孔１６が交差した状態で上下に重なり合っているため４本の上部側の貫通孔１６と、４本の下部側の貫通孔１６とになっている。

一方、ＰＣ梁の接合端部５の上下部にも上部貫通孔７および下部貫通孔８を形成する貫通孔１７が形成されている。ここにも接合端部の小口面１０からＰＣ梁上面９にかけて貫通した合計４本の貫通孔１７が形成されている。

そして、図９に示すように、上記のＰＣ柱２をコンクリート基礎上の柱建て込み位置に立設すると、ＰＣ柱２が適宜間隔をもって立設される。

次に、図１０に示すように、このＰＣ柱２間にＰＣ梁４を架設して接合端部５を梁受用顎３に設置する。そして、この接合端部５を、ＰＣ柱２とＰＣ梁４の貫通孔１６、１７同士が連通するように梁受用顎３に設置すると、一方のＰＣ梁４からＰＣ柱２を通って他方のＰＣ梁４に貫通する上部貫通孔７と下部貫通孔８とが形成される。このように貫通孔１６、１７同士を合致させるには、図１２に示すように、貫通孔１６、１７が形成されたＰＣ柱２の上面、およびＰＣ梁４の接合端部上面にそれぞれ目印２５を付けておき、これらを合わせるようにして設置する。

次に、図１２に示すように、この上部貫通孔７に高強度鋼材であるＰＣ鋼撚り線６を挿入し、この両端部をＰＣ梁上面９におけるスターラップ１１内に配線するとともに、下部貫通孔８にも上記と同じＰＣ鋼撚り線６を挿入すると、梁受用顎３に設置した接合端部５にＰＣ柱２を挟んでＰＣ鋼撚り線６が配線される。

次に、各ＰＣ梁４間にＰＣ板１９、２０を連続的に設置するとともに、ＰＣ梁上面９と、ＰＣ柱２の両側におけるＰＣ梁上面９にＰＣ柱２を挟んだ状態でスラブ連結筋１８を配筋する。このスラブ連結筋１８は２本１組になっており、ＰＣ柱２を跨いで一方のＰＣ梁４から他方のＰＣ梁４にかけて配筋されるとともに、一方のＰＣ板１９から他方のＰＣ板２０にかけて配筋される。

次に、図１１に示すように、柱と梁の接合部１４に目地モルタル１５を充填すると、ここからモルタル１５が上部貫通孔７と下部貫通孔８に充填される。これはＰＣ柱側の貫通孔１６とＰＣ梁側の貫通孔１７とがＰＣ梁上面９より下側に形成され、その充填口２７が柱と梁の接合部１４に位置しているため、目地モルタル１５が柱と梁の接合部１４から上部貫通孔７および下部貫通孔８の全長に行き渡るものである。したがって、目地モルタル１５の充填作業と同じ作業によって上部貫通孔７と下部貫通孔８との全長にモルタル１５が充填される。

次に、図１に示すように、ＰＣ板１９、２０上にトップコンクリート２１を打設してスラブ２２を構築し、ＰＣ梁４をＰＣ柱２に接合する。

なお、この接合方法は、第２および第３の実施の形態の接合構造２４、２６についても同じ方法で行うものであり、同じ効果が達成できる。

第１の実施の形態の接合構造の断面図である。 図１の平面図である。 上部貫通孔の断面図である。 他の接合構造の断面図である。 図４の平面図である。 第２の実施の形態の接合構造の断面図である。 第２の実施の形態の接合構造の断面図である。 第３の実施の形態の接合構造の断面図である。 基礎上にＰＣ柱を立設した接合方法の断面図である。 ＰＣ柱の梁受用顎にＰＣ梁の接合端部を設置した接合方法の断面図である。 上部貫通孔と下部貫通孔にモルタルを充填した接合方法の断面図である。 図１１の平面図である。

符号の説明

１、２３、２４、２６ 接合構造
２ ＰＣ柱
３ 梁受用顎
４ ＰＣ梁
５ 接合端部
６ ＰＣ鋼撚り線
７ 上部貫通孔
８ 下部貫通孔
９ ＰＣ梁上面
１０ 小口面
１１ スターラップ
１２ 被覆材
１３ 摩擦ダンパー
１４ 柱と梁の接合部
１５ モルタル
１８ スラブ連結筋
１９、２０ ＰＣ板
２１ トップコンクリート
２２ スラブ
２５ 目印
２７ 充填口

Claims (7)

1. プレキャストコンクリート柱の梁受用顎にプレキャストコンクリート梁の接合端部が設置された柱と梁の接合構造であって、プレキャストコンクリート梁の上面から木口面を通ってプレキャストコンクリート柱にかけて貫通した上部貫通孔と下部貫通孔とに高強度鋼材がそれぞれ挿入され、上部貫通孔における高強度鋼材の端部がプレキャストコンクリート梁の上面にまで配置され、上部貫通孔と下部貫通孔とにモルタルが充填されたことを特徴とする柱と梁の接合構造。
2. プレキャストコンクリート梁の上面にまで配置された高強度鋼材には摩擦ダンパーが設置された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. 上部貫通孔と下部貫通孔とのモルタルは柱と梁の接合部側から充填されたことを特徴とする請求項１または２に記載の柱と梁の接合構造。
4. プレキャストコンクリート柱の両側におけるプレキャストコンクリート梁上面には、プレキャストコンクリート柱を挟むようにしてスラブ連結筋が配筋されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の柱と梁の接合構造。
5. 高強度鋼材はＰＣ鋼より線であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の柱と梁の接合構造。
6. プレキャストコンクリート柱の梁受用顎にプレキャストコンクリート梁の接合端部を設置し、プレキャストコンクリート梁の上面から木口面を通ってプレキャストコンクリート柱にかけて貫通した上部貫通孔と下部貫通孔とに高強度鋼材を挿入するとともに、柱と梁の接合部にモルタルを充填して、この接合部から上部貫通孔と下部貫通孔にモルタルを充填することを特徴とする柱と梁の接合方法。
7. 高強度鋼材はＰＣ鋼より線であることを特徴とする請求項６に記載の柱と梁の接合方法。

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