JP2008127941A - Structure and method for joining column and beam together - Google Patents
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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。 The present invention relates to a column-to-beam junction structure and a junction method thereof.
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。
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。 However, because the above-mentioned method of joining columns and beams is a cast-in-place concrete method, when a large earthquake occurs, the precast concrete beam and the concrete of the joint part deform and the joint part cannot be reused. In addition to severe damage, there was a problem that the reinforcing bars at the beam-column joint yielded.
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とともに、ラーメン架構が変形能力に優れ、建物が傾いても元の状態に復帰でき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。 The present invention has been made in view of these problems. The purpose of the present invention is to prevent damage to the joints and yield of the reinforcing bars in the beam-to-column joints when a large earthquake occurs, and to deform the frame structure. The object is to provide a column-to-beam junction structure and a method for joining the column and beam that are excellent in ability and can return to the original state even when the building is tilted.
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中部貫通孔とが形成され、これら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、これら上部貫通孔と下部貫通孔とにはモルタルが充填され、中部貫通孔には引張材が挿入されて所定の緊張力が付与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。また高強度鋼材および緊張材はPC鋼撚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中部貫通孔とを形成し、これらの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、中部貫通孔に緊張材を挿入し、柱と梁の接合部には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した後、中部貫通孔の緊張材を所定の緊張力で緊張して定着することを特徴とする。また高強度鋼材および緊張材はPC鋼撚り線であることを含むものである。
The column-beam joint structure for solving the above problems is a column-beam joint structure in which the joint end of the precast concrete beam is installed on the beam receiving jaw of the precast concrete column. The upper through-hole, lower through-hole and middle through-hole penetrating from the front through the mouth end to the precast concrete pillar are formed, and high-strength steel materials are inserted into the upper through-hole and lower through-hole, respectively. Ends of high-strength steel are placed up to the top surface of the precast concrete beam. The upper and lower through-holes are filled with mortar, and a tensile material is inserted into the middle through-hole to give a predetermined tension. It is characterized by that. In addition, the high-strength steel material arranged up to the top surface of the precast concrete beam includes the installation of friction dampers. In addition, the mortar of the upper through hole and the lower through hole includes being filled from the joint portion side of the column and the beam. Moreover, it includes that the slab connecting bar was arranged on the upper surface of the precast concrete beam on both sides of the precast concrete column so as to sandwich the precast concrete column. In addition, the high-strength steel material and the tension material include a PC steel stranded wire.
Also, the method of joining the column and beam is to install the joint end of the precast concrete beam on the beam receiving jaw of the precast concrete column, and to connect the upper through-hole penetrating from the upper surface of the precast concrete beam through the mouth end to the precast concrete column. A lower through hole and a middle through hole are formed, a high strength steel material is inserted into the upper through hole and the lower through hole, a tension material is inserted into the middle through hole, and a mortar is formed at the junction between the column and the beam. The upper through hole and the lower through hole are filled with mortar from this joint, and then the tension material of the middle through hole is tensioned and fixed with a predetermined tension force. In addition, the high-strength steel material and the tension material include a PC steel stranded wire.
建物が弾性的に変形する能力に優れているため、大地震により建物が傾いても元の状態に復帰することができる。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。またプレストレスを柱梁接合部に集中できるので、緊張作業の効率化と引張材の低減を図ることができる。また柱梁接合部に導入するプレストレス量の最小設計に加え、梁中央断面のプレストレスの現場緊張を無くした剛接合工法なので、ラーメン架構形成時のプレストレスの導入によって生じる弾性短縮の不静定二次応力の影響を殆どなくすことができる。プレキャストコンクリート梁の端部の下端筋に代わって高強度鋼材を下部貫通孔に挿入したことにより、柱仕口部を場所打ち鉄筋コンクリート構造とすることなく、柱梁関節接合とすることができるので、大地震に対応したラーメン構造の弾性耐震建物が構築できる。 Because the building has an excellent ability to deform elastically, it can return to its original state even if the building is tilted by a large earthquake. In addition, the use of precast concrete columns with beam receiving jaws eliminates the need for cast-in-place concrete in the column joints, and the precast concrete beams can be made into a simple beam structure, so that no support work is required during installation. Further, since prestress can be concentrated on the beam-column joint, it is possible to increase the efficiency of tension work and reduce the tension material. Moreover, in addition to the minimum design of the prestress amount to be introduced into the beam-column joint, it is a rigid joint method that eliminates the pre-stress of the pre-stress of the beam center section, so the elasticity shortening caused by the introduction of prestress during the formation of the frame structure The influence of constant secondary stress can be almost eliminated. By inserting a high-strength steel material into the lower through-hole instead of the lower end bar at the end of the precast concrete beam, the column joint can be made into a column-beam articulated joint without having a cast-in-place reinforced concrete structure. It is possible to construct an elastic earthquake-resistant building with a ramen structure that can handle large earthquakes.
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。 Hereinafter, embodiments of a column-beam junction structure (hereinafter referred to as a junction structure) and a column-beam junction method (hereinafter referred to as a junction method) according to the present invention will be described. First, the bonding structure will be described, and then the bonding method will be described. In each embodiment, the same components are described with the same reference numerals, and only different components are described with different reference numerals.
この接合構造1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)2間にプレキャストコンクリート梁(以下PC梁という)3が架設され、このPC梁3にプレキャストコンクリート板(以下PC板という)4が連続的に設置され、このPC板4の上にトップコンクリート5が打設されて構成されている。なお、上記のPC板4に代わって鋼製のデッキプレートにすることもできる。
In this joint structure 1, a precast concrete beam (hereinafter referred to as a PC beam) 3 is installed between precast concrete columns (hereinafter referred to as PC columns) 2 erected on the foundation at appropriate intervals. A plate (hereinafter referred to as a PC plate) 4 is continuously installed, and a
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6にPC梁3の接合端部7が設置され、この接合端部7とPC柱2とが高強度鋼線であるPC鋼撚り線8で接合されて構成されている。
1 and 2 show a joint structure 1 according to the first embodiment. In this joint structure 1, a
この接合端部7には上部貫通孔9と下部貫通孔10と中部貫通孔11とが形成され、これらの貫通孔9、10、11にPC鋼撚り線8、12が挿入されている。この上部貫通孔9は平行に二本形成され、一方のPC梁上面13から小口面14およびPC柱2を通って、対向する他方のPC梁3の小口面14からPC梁上面13にかけて貫通した湾曲形となっている。このように上部貫通孔9がPC柱2を挟んで対向したPC梁3の接合端部7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。
An upper through
この上部貫通孔9に挿入されたPC鋼撚り線8は、PC梁の接合端部7とPC柱2とを縫うようにして、一方のPC梁の接合端部7からPC柱2を通って、他方のPC梁の接合端部7まで配線され、この両端部がPC梁上面13のスターラップ15内にまで配線されている。
The PC steel stranded
またPC鋼撚り線8は、図3に示すように、上面側が上部貫通孔9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13に配線するだけでも上部貫通孔9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8自身が、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18の変形性能が高くかつ弾性的になる。
Further, as shown in FIG. 3, the PC steel stranded
さらに、PC梁上面13に配線されたPC鋼撚り線8の両端部からPC梁側の貫通孔21にかけてのPC鋼撚り線8に被覆材16が被覆されて摩擦ダンパー17となっており、これによってもPC鋼撚り線8が伸び縮みするため、PC柱2とPC梁3とが変形性能の高い弾性的な関節接合となっている。なお、PC梁上面13に配線されたPC鋼撚り線8の両端部のみが被覆材16で被覆された摩擦ダンパー17であってもよい。
Furthermore, a
一方、下部貫通孔10も上記の上部貫通孔9と同じように二本形成され、一方のPC梁上面13から小口面14およびPC柱2を通って、対向する他方のPC梁の小口面14からPC梁上面13にかけて貫通した湾曲形となっている。この下部貫通孔10は上部貫通孔9の下側に形成されているため、上部貫通孔9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7に形成される他、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10に配線されたPC鋼撚り線8も、上記と同じように、上面側が下部貫通孔10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。
On the other hand, two lower through-
この上部貫通孔9と下部貫通孔10とには、柱と梁の接合部18からモルタル19が充填されている。この柱と梁の接合部18に目地モルタル19を充填すると、ここからPC柱側の貫通孔20およびPC梁側の貫通孔21にそれぞれ充填されて上部貫通孔9および下部貫通孔10の全長に行き渡る。これはPC柱側の貫通孔20とPC梁側の貫通孔21とがPC梁上面13より下側に形成され、その充填口22が柱と梁の接合部18に位置しているためである。したがって、PC柱2とPC梁3とには梁の上端主筋に代わるPC鋼撚り線8が上部貫通孔9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8が下部貫通孔10に配線される。
The upper through
また上部貫通孔9と下部貫通孔10との間に形成された二本の中部貫通孔11も上記と同じように、一方のPC梁上面13から小口面14およびPC柱2を通って、対向する他方のPC梁の小口面14からPC梁上面13にかけて貫通した湾曲形であり、この全長にわたってシース23が挿入されている。そして、このシース23内に引張材であるPC鋼撚り線12が挿入され、これが所定の緊張力を付与されて定着されることにより、PC梁3が所定のプレストレスを付与されてPC柱2に接合されている。
Further, the two middle through
また、このシース23内にはグラウト24が充填されているが、これはPC梁上面13におけるシース端部25から充填されるものであり、上記のように柱と梁の接合部18から充填されたものではない。それは柱と梁の接合部18を貫通してシース23が設置されており、ここからグラウト24の充填をすることができないためである。このように中部貫通孔11がPC柱2を挟んで対向したPC梁の接合端部7に形成されたので、上記と同じように、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。
The
このように接合構造1は、上部貫通孔9に配線されたPC鋼撚り線8と、下部貫通孔10に配線されたPC鋼撚り線8の伸びや降伏点強度が大きく、しかも正負繰り返しの変形を受けてもモルタル19との付着性状が劣化しないため、中部貫通孔11におけるPC鋼撚り線12を中心にしたヒンジ構造となる。したがって、この接合構造1は変形能力に優れ、大地震により建物が傾いたとしても元の状態に復帰することができる。
As described above, the joining structure 1 has large elongation and yield point strength of the PC steel stranded
なお、上部貫通孔9と下部貫通孔10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。
The upper through
またPC梁上面13と、PC柱2の両側におけるPC梁上面13とには、PC柱2を挟んだ状態でスラブ連結筋26が配筋されている。このスラブ連結筋26は2本1組になっており、PC柱2を跨いで一方のPC梁3から他方のPC梁3にかけて配筋されるとともに、一方のPC板4から他方のPC板4とにかけて配筋されている。そしてこれらのPC梁3と、PC板4上にはトップコンクリート5が打設されてスラブ27が形成されている。
Further, a
また図4および図5は、PC柱2の三側面にPC梁3が接合された接合構造28であり、スラブ連結筋26の一端側をPC梁上面13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28である。この接合構造28におけるPC鋼撚り線8の一端部はPC柱2に定着され、他端部がPC梁上面13に配線されている。
4 and 5 show a
また図6および図7は第2の実施の形態の接合構造29である。この接合構造29は下部貫通孔10がPC柱の梁受用顎6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。
6 and 7 show the
また図8は第3の実施の形態の接合構造33である。この接合構造33はPC柱2同士がトップコンクリート5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13にはスラブ連結筋26が配筋されない。
FIG. 8 shows a
なお、上記の実施の形態においては、摩擦ダンパー17が設置されたPC鋼撚り線8が配線された説明になっているが、この摩擦ダンパー17の設置されないPC鋼撚り線8を使用することもできる。
In the above embodiment, the PC steel stranded
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3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6が形成され、上部貫通孔9、下部貫通孔10および中部貫通孔11を構成する貫通孔20が交差した状態で上下に重なり合って形成されている。よって4本の上部側の貫通孔20と、4本の下部側の貫通孔20と、4本の中部側の貫通孔20とになっている。
Next, the bonding method will be described with respect to the bonding structure 1 according to the first embodiment. First, the
一方、PC梁の接合端部7の上下部にも上部貫通孔9、下部貫通孔10および中部貫通孔11を形成する貫通孔21が形成されている。ここにも接合端部の小口面14からPC梁上面13にかけて貫通した合計6本の貫通孔21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。
On the other hand, through
次に、図10に示すように、このPC柱2間にPC梁3を架設して接合端部7を梁受用顎6に設置する。そして、この接合端部7を、PC柱2とPC梁の貫通孔20、21同士が連通するように梁受用顎6に設置すると、一方のPC梁3からPC柱2を通って、他方のPC梁3に貫通する上部貫通孔9、下部貫通孔10および中部貫通孔11が形成される。このように貫通孔20、21同士を合致させるには、図12に示すように、貫通孔20、21が形成されたPC柱2の上面、およびPC梁3の接合端部上面にそれぞれ目印30を付けておき、これらを合わせるようにして設置する。
Next, as shown in FIG. 10, a
次に、図11に示すように、この上部貫通孔9に高強度鋼材であるPC鋼撚り線8を挿入し、この両端部をPC梁上面13におけるスターラップ15内に配線するとともに、下部貫通孔10にも上記と同じPC鋼撚り線8を挿入すると、梁受用顎6に設置した接合端部7にPC柱2を挟んでPC鋼撚り線8が配線される。なお、スターラップ15内に配線されたPC鋼撚り線8の両端部には摩擦ダンパー17が設置されている。また中部貫通孔11はプラスチック製のシース23が挿入され、このシース23内に緊張材であるPC鋼撚り線12が挿入され、両端部がPC梁上面13の定着孔31から導出される。
Next, as shown in FIG. 11, a PC steel stranded
次に、図12に示すように、各PC梁3間にPC板4を連続的に設置するとともに、PC柱2の両側におけるPC梁上面13にPC柱2を挟んだ状態でスラブ連結筋26を配筋する。このスラブ連結筋26は2本1組になっており、PC柱2を跨いで一方のPC板4から他方のPC板4にかけて配筋される。
Next, as shown in FIG. 12, the PC plate 4 is continuously installed between the
次に、図11に示すように、柱と梁の接合部18に目地モルタル19を充填すると、ここからモルタル19が上部貫通孔9と下部貫通孔10に充填される。これはPC柱側の貫通孔20とPC梁側の貫通孔21とがPC梁上面13より下側に形成され、その充填口22が柱と梁の接合部18に位置しているため、目地モルタル19が柱と梁の接合部18から上部貫通孔9および下部貫通孔10の全長に行き渡るものである。したがって、目地モルタル19の充填作業と同じ作業によって上部貫通孔9と下部貫通孔10とにモルタル19が充填されるが、中部貫通孔11のシース23へは充填されない(柱と梁の接合部にはシースへの充填口がないため)。
Next, as shown in FIG. 11, when the
次に、上記のモルタル19が硬化した後、中部貫通孔11におけるPC鋼撚り線12に所定の緊張力を付与して緊張し、定着孔31における定着板32に定着すると、PC梁3に所定のプレストレスが付与されてPC柱2に接合される。そして、この中部貫通孔11のシース23内に両端部からグラウト24が充填される。
Next, after the
次に、図1に示すように、PC板4上にトップコンクリート5を打設してスラブ27を構築すると、変形能力に優れた接合構造1が構築できる。
Next, as shown in FIG. 1, when the
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29、33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。
This joining method is performed by the same method for the joining
1、28、29、33 接合構造
2 PC柱
3 PC梁
4 PC板
5 トップコンクリート
6 梁受用顎
7 接合端部
8、12 PC鋼撚り線
9 上部貫通孔
10 下部貫通孔
11 中部貫通孔
13 PC梁上面
14 小口面
15 スターラップ
16 被覆材
17 摩擦ダンパー
18 柱と梁の接合部
19 モルタル
20、21 貫通孔
22 充填口
23 シース
24 グラウト
25 シース端部
26 スラブ連結筋
27 スラブ
30 目印
31 定着孔
32 定着板
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