JP2009002101A - プレキャストコンクリート造柱梁の接合方法および接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＣａ柱梁の場合に緊締や緊張等によるプレストレスの導入を一切無用にして、接合方式の省力化と施工の簡略化を図り、工期の短縮化とコストの低減を可能としたプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法を提供する。
【解決手段】一方の梁端部２の外側面から柱１を貫通して他方の梁端部２の外側面へ到達するように設けた貫通孔４へ、可撓性のある鋼材３を、梁主筋５と重ね継手を構成する配置に湾曲させて挿入し前記貫通孔４の両端へ架け渡し、更に当該貫通孔４内へ付着力の高いグラウト材６を充填して接続する。
【選択図】図１

Description

この発明は、プレキャストコンクリート造柱（以下、ＰＣａ柱と略す。）に、プレキャストコンクリート造梁（以下、ＰＣａ梁と略す。）を接合して建方を行うための技術分野に属し、更に云うと、梁の接合に圧着や緊締、緊張等によるプレストレスの導入を一切無用としたプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法および接合構造に関する。

構造物を構成するＰＣａ柱梁の接合には多種多様な構造又は方法が公知であり、実用に供されてもいる。

例えば特許文献１には、横方向に貫通するシース孔を設けたＰＣａ造梁をＰＣａ柱間に架設し、ＰＣａ柱に予め設けたシース孔と前記ＰＣａ梁のシース孔を通じて緊張用鋼材を挿通し、同緊張用鋼材の両端を緊張し定着して梁にプレストレスを導入することでＰＣａ柱梁を剛接合する方法が開示されている。
また、特許文献２には、ＰＣａ造柱の側面に、鉄筋梁の両端部に鉄筋コンクリート造の端部梁が一体化された複合梁の該端部梁を突き合わせ、同端部梁と同柱との隙間にグラウト材を充填した後、端部梁及び柱間に亘ってＰＣ鋼線又はＰＣ鋼棒を貫通し、その両端をナットで緊締し緊張して梁にプレストレスを導入して柱梁を接合する構造が開示されている。
特許文献３には、同文献３の図１と図５に示すように、コンクリート造の柱１に鉄骨造の梁２を接合するための構造であって、梁鉄骨６の端部にプレキャストコンクリート部７を一体に設けておき、そのプレキャストコンクリート部７を仕口部３に対して鋼棒８等の緊結具により緊結することで梁２を柱１に対して接合する構成としている。

要するに、従来の柱梁の接合方法および接合構造は、柱梁に緊張や緊締等によるプレストレスを導入して剛接合する構成であった。

その他、図６に示すように、ＰＣａ柱１０とＰＣａ梁１１を柱梁仕口部に現場でコンクリートを打設して一体化する方法も一般的である。また、図７に示すように、柱梁仕口と梁とを一体化したＰＣａ梁部材１２を製作し、柱主筋１０ａを通すためのシース管１３を同仕口部に埋設しておき、グラウト作業のみで接合することにより、現場でコンクリート打設を行わない方法もある（所謂串刺し工法）。
特開昭５０−７８１１５号公報 特開平６−２００５６０号公報 特開２００４−５２２７６号公報

従来の特許文献１〜３の柱梁接合方法は、ＰＣａ梁にプレストレスを導入するため、ＰＣ鋼線やＰＣ鋼棒の如き緊張材の端部に締結具を取り付けて緊締、緊張する非常に面倒で手間のかかる特殊な工法を建物の多数の柱梁接合部ごとに実施する必要がある。そのため専門の作業者が必要となるほか、作業者に多大な労力と工数が負担になるし工期の長期化の要因ともなっていた。その上、プレストレス導入のための高価な部材（締結具等）が多数必要となるのでコストが嵩むという問題があった。

また、図６に係る技術は、柱梁仕口部で鉄筋を接合しなければならず、現場でのコンクリート打設作業が必要となるので、手間とコストが嵩む上に工期が長期化する問題があった。図７に係る技術は、現場でのコンクリート打設作業は省力化できるもののＰＣａ柱部材の端部に予め鉄筋を突出させておかねばならず、ＰＣａ柱の内部構造が複雑になるなど、ＰＣａ柱部材の製作が煩雑になりコストが嵩むという問題があった。

本発明の目的は、ＰＣａ柱梁の場合に緊締や緊張等によるプレストレスの導入を一切無用にして、接合方式の省力化と施工の簡略化を図り、工期の短縮化とコストの低減を可能としたプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法を提供することにある。

上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係るプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法は、プレキャストコンクリート造柱に、プレキャストコンクリート造梁を接合する方法であって、
一方の梁端部の外側面から柱を貫通して他方の梁端部の外側面へ到達するように設けた貫通孔へ、可撓性のある鋼材を、梁主筋と重ね継手を構成する配置に湾曲させて挿入し前記貫通孔の両端へ架け渡し、更に当該貫通孔内へ付着力の高いグラウト材を充填して接続することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載したプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法において、可撓性のある鋼材は、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、インデント付きＰＣ鋼より線、或いは細径の鉄筋などの湾曲可能な鋼材とすることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載したプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法において、付着力の高いグラウト材は、モルタル、樹脂モルタル、グラウト、或いはエポキシ樹脂等の樹脂とすることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載したプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法において、貫通孔は、シース管で形成することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載したプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法において、可撓性のある鋼材は、柱を中心に上下左右対称配置に配設していることを特徴とする。

請求項６記載の発明に係るプレキャストコンクリート造柱梁の接合構造は、プレキャストコンクリート造柱に、プレキャストコンクリート造梁を接合した接合構造であって、
一方の梁端部の外側面から柱を貫通して他方の梁端部の外側面へ到達するように設けた貫通孔に、可撓性のある鋼材が、梁主筋と重ね継手を構成する配置に湾曲させて挿入されて前記貫通孔の両端へ架け渡され、更に当該貫通孔内に付着力の高いグラウト材が充填されて接続されていることを特徴とする。

請求項１〜５に記載した発明に係るプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法および請求項６に記載した発明に係るプレキャストコンクリート造柱梁の接合構造によれば、可撓性のある鋼材を、一方の梁端部の外周面から柱を介して他方の梁端部の外周面へ貫通するように設けた貫通孔へ、梁主筋と重ね継手を構成する配置で湾曲させて挿入し、当該貫通孔内に付着力の高いグラウト材を充填するだけで実施できるので、面倒で時間のかかる緊張や緊結等によるプレストレスの導入作業は一切無用であるから、省力化と施工の簡略化を実現でき作業効率の向上、工期の短縮化を図ることができる。また、プレストレスの導入に係る締結具等の材料や工具も必要としない。
その他、可撓性のある鋼材を用いるため、同鋼材の挿入作業を容易に行うことができ、作業性が向上する。また、鉄筋が一切突出しない単純形状のＰＣａ柱及びＰＣａ梁で実施できるので、持ち運びが容易となり、運搬性及び作業性がよい。さらに、図６に係る技術と比して、現場で鉄筋同士を継手接合する必要もなく、いわゆる後打ちコンクリートが無用となる。

以下、本発明のプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法の一実施例を図１Ａ〜図１Ｃに基づいて説明する。
先ず、図１Ａ〜図１Ｂに示したように、ＰＣａ柱１の両端部の所定の高さにＰＣａ梁２、２をセットする。次に、図１Ｂ〜図１Ｃに示したように、一方の梁２の端部の外側面から柱１を貫通して他方の梁２の端部の外側面へ到達するように設けた貫通孔４へ、可撓性のある鋼材３を、梁主筋５…と重ね継手を構成する配置に湾曲させて挿入し前記貫通孔４の両端へ架け渡す。更に、前記貫通孔４内へ付着力の高いグラウト材６を充填して接続する（請求項１記載の発明）。ちなみに、図中の符号７は、ＰＣａ梁２の端部を支持するブラケットを示している。

前記可撓性のある鋼材３は、充填するグラウト材６と高い付着力を発揮する部材が好適に使用される。ちなみに、本実施例に係る前記可撓性のある鋼材３は、インデント付きＰＣ鋼より線で実施しているがこれに限定されず、前記グラウト材６と高い付着力を発揮し、且つ柔軟性（フレキシビリティ）を有することを条件に、ＰＣ鋼線やＰＣ鋼より線でも実施できるし、６〜１０ｍｍ程度の細径の鉄筋を複数本結束した部材でも実施できる（請求項２記載の発明）。また、図示の便宜上省略しているが、本実施例に係るインデント付きＰＣ鋼より線は、７本を結束して実施している。

前記付着力の高いグラウト材６は、前記可撓性のある鋼材３及び前記貫通孔４の内壁面に対し高い付着力を発揮する、モルタル、樹脂モルタル、グラウト、或いはエポキシ樹脂が好適に使用される（請求項３記載の発明）。前記グラウト材６の圧縮強度は、６０Ｎ／ｍｍ^２以上が好ましい。ちなみに、本実施例に係る前記グラウト材６は、１６１．７Ｎ／ｍｍ^２の圧縮強度を有するグラウトを使用している。
前記貫通孔４は、シース管で形成され、工場等でＰＣａ梁２を成型する際に一体化される（請求項４記載の発明）。

要するに、本発明は、柱梁接合部の内部に挿入する可撓性のある鋼材３を、ＰＣａ梁２の梁主筋５…と重ね継手構造を形成するように配設することにより、梁主筋５の応力（主として剪断力）を前記可撓性のある鋼材３を通して前記ＰＣａ柱１へ伝達可能な構造として、構造力学上健全なＰＣａ柱梁接合構造を実現している。
また、プレストレスを一切導入することなく、締結具等の材料や工具も無用として、構造力学上健全なＰＣａ柱梁接合構造を実現している。

そのため、前記ＰＣａ柱１およびＰＣａ梁２にそれぞれ設ける貫通孔（シース管）４…は、所要の位置にセットした際に一致させる配置に形成することはもとより、当該貫通孔４内に挿入する前記可撓性のある鋼材３が、梁主筋５における端部と重ね継手構造を形成するのに好適な部位に穿設しているのである。また、前記貫通孔４内に付着力の高いグラウト材６を充填することにより、前記貫通孔４の内壁面と前記可撓性のある鋼材３とを強固に付着して、梁主筋５の応力を前記可撓性のある鋼材３を通して前記ＰＣａ柱１へ確実に伝達可能な構造としているのである。
なお、前記貫通孔４及び可撓性のある鋼材３の使用数量は、前記ＰＣａ梁２内に設けられる梁主筋５…の数量に応じて適宜設計変更することが好ましい。

図２Ａ、Ｂは、上記したプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法により施工した接合構造を示している。
この接合構造は、プレキャストコンクリート造柱１に、プレキャストコンクリート造梁２を接合した接合構造であって、一方の梁２の端部の外側面から柱１を貫通して他方の梁２の端部の外側面へ到達するように設けた貫通孔４に、可撓性のある鋼材３が、梁主筋５…と重ね継手を構成する配置に湾曲させて挿入されて前記貫通孔４の両端へ架け渡され、更に当該貫通孔４内に付着力の高いグラウト材６が充填されて接続されている（請求項６記載の発明）。

図示例に係るＰＣａ梁２の梁主筋５は、上端筋５及び下端筋５を３本ずつ、平面方向に見て一致する配置で、所要の間隔をあけて並行に設けられている。なお、前記梁主筋５…の数量はこれに限定されないことは勿論であり、使用するＰＣａ梁２の大きさ及び形状、所望の構造設計に応じて適宜設計変更される。

図示例に係る前記貫通孔４及び可撓性のある鋼材３は、前記各梁主筋５…と平面方向に見て一致する配置に、それぞれ当該梁主筋５と重ね継手構造を形成するように湾曲させて設けられている（図２Ｂ参照）。具体的に、前記貫通孔４及び可撓性のある鋼材３は、前記梁主筋５のうち上端筋５には下向きに凸状に湾曲させて設けられ、下端筋５には上向きに凸状に湾曲させて設けられている（図２Ａ参照）。
なお、前記貫通孔４及び可撓性のある鋼材３を配設する手法はこれに限定されず、図３Ａ、Ｂにバリエーションを示したように、前記貫通孔４及び可撓性のある鋼材３を、前記各梁主筋５…を水平方向に見て一致する位置で（図３Ａ参照）、それぞれ当該梁主筋５と重ね継手構造を形成するように湾曲させて設けることもできる（図３Ｂ参照）。
ちなみに、図示例に係るＰＣａ梁２は、端部が拡径のＰＣａ梁２を使用している。
また、図４Ａ、Ｂにバリエーションを示したように、前記貫通孔４及び可撓性のある鋼材３を、中央部に位置する梁主筋５ａには、平面方向に見て一致する位置に湾曲させて設け、端部に位置する梁主筋５ｂ、５ｂには、水平方向に見て一致する位置に湾曲させて設けるなど、前記各手法を組み合わせても実施することができる。

前記可撓性のある鋼材３に好適な長さは、図２Ａの符号Ｂについて、使用する可撓性のある鋼材３の径の２５〜５０倍の範囲内で実施することが好ましい。このように数値限定する意義は、梁主筋５の応力を前記可撓性のある鋼材３を通して前記ＰＣａ柱１へ確実に伝達するのに必要な長さだからであり、それ以上長くしても経済的でなく、施工上も煩わしいからである。具体的に、前記可撓性のある鋼材３の長さは、当該可撓性のある鋼材３とグラウト材６との付着性状に応じて適宜設計変更されるが、試験体による実験では、使用する可撓性のある鋼材３の径の２５〜３０倍程度で実施すると、構造力学的にも経済的にも良好な結果が得られることが分かっている。

したがって、上記プレキャストコンクリート造柱梁の接合方法および接合構造によれば、一方の梁２の端部の外側面から柱１を貫通して他方の梁２の端部の外側面へ到達するように貫通するように設けた貫通孔４へ、可撓性のある鋼材３を、梁主筋５…と重ね継手を構成する配置に湾曲させて挿入して前記貫通孔４の両端へ架け渡し、更に当該貫通孔４内へ付着力の高いグラウト材６を充填して接続するだけで健全な接合構造を実現できる。
よって、面倒で時間のかかる緊張や緊結等によるプレストレスの導入作業は一切無用であるから、省力化と施工の簡略化を実現でき作業効率の向上、工期の短縮化を図ることができる。また、プレストレスの導入に係る締結具等の材料や工具も必要としない。
その他、可撓性のある鋼材３を用いるため、同鋼材３の挿入作業を容易に行うことができ、作業性が向上する。また、鉄筋が一切突出しない単純形状のＰＣａ柱１及びＰＣａ梁２で実施できるので、持ち運びが容易となり、運搬性及び作業性がよい。さらに、図６に係る技術と比して、現場で鉄筋同士を継手接合する必要もなく、後打ちコンクリートが無用となる。

ちなみに、本出願人は、可撓性のある鋼材３の付着実験を以下のように行っている。
試験体は、２００ｍｍ×２００ｍｍ×２００ｍｍの立方体で、コンクリート強度を６０
Ｎ／ｍｍ^２とした。貫通孔４は、前記立方体の中央を一方向に貫通して設け当該貫通孔４の内径は２３ｍｍで、前記貫通孔４に貫通して設けた鋼材３に対して空隙率が７０％となるようにしている。各試験体ともに試験体の鋼材３の引っ張り側端部から５８ｍｍの区間は鋼材３とグラウト材６との付着を無くしている。
そして、本出願人は、可撓性のある鋼材３として、インデント付きＰＣ鋼より線を７本結束して、径（φ）＝１５．２ｍｍとした鋼材３を用い、付着力の高いグラウト材６として、圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ^２のセメントグラウト、圧縮強度が１２０Ｎ／ｍｍ^２のセメントグラウト、樹脂モルタル、及びエポキシ樹脂の計４種類のグラウト材６をそれぞれ使用して実験した結果、前記鋼材３とグラウト材６との付着強度は、鋼材３の降伏（引っ張り）強度より大きい値を示すなど、良好な結果が得られることを確認している。
同様に、本出願人は、可撓性のある鋼材３として、ＰＣ鋼より線を７本結束して、径（φ）＝１５．２ｍｍとした鋼材３を用い、付着力の高いグラウト材６として、圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ^２のセメントグラウト、圧縮強度が１２０Ｎ／ｍｍ^２のセメントグラウト、樹脂モルタル、及びエポキシ樹脂の計４種類のグラウト材６をそれぞれ使用して実験した結果、インデント付きＰＣ鋼より線を使用した場合と比して付着強度は低いものの、前記鋼材３とグラウト材６との付着強度は、鋼材３の降伏（引っ張り）強度より大きい値を示すなど、良好な結果が得られることを確認している。

以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために付言する。
例えば、構造物の角隅部に設けるＰＣａ柱１へＰＣａ梁２を接合する場合には、図５に示したように、ゴブ８付きの可撓性のある鋼材３を、ＰＣａ柱１側から、梁主筋５と重ね継手を構成する配置に湾曲させて当該コブ８がＰＣａ柱１の側面に当接するまで挿入し、更に当該貫通孔４内へ付着力の高いグラウト材６を充填して接続する。

Ａ〜Ｃは、本発明に係るプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法を段階的に示した工程図である。 Ａは、本発明に係るプレキャストコンクリート造柱梁の接合構造の枢要部を示した立面図であり、Ｂは、同平面図である。 Ａは、本発明に係るプレキャストコンクリート造柱梁の接合構造のバリエーションを示した立面図であり、Ｂは、同平面図である。 Ａは、本発明に係るプレキャストコンクリート造柱梁の接合構造のバリエーションを示した立面図であり、Ｂは、同平面図である。 角隅部に位置するＰＣａ柱とＰＣａ梁との接合要領を示した立面図である。 従来技術を示した斜視図である。 従来技術を示した斜視図である。

符号の説明

１ ＰＣａ柱
２ ＰＣａ梁
３ 可撓性のある鋼材
４ 貫通孔（シース管）
５ 梁主筋
６ グラウト材
７ ブラケット
８ コブ

Claims (6)

1. プレキャストコンクリート造柱に、プレキャストコンクリート造梁を接合する方法であって、
   一方の梁端部の外側面から柱を貫通して他方の梁端部の外側面へ到達するように設けた貫通孔へ、可撓性のある鋼材を、梁主筋と重ね継手を構成する配置に湾曲させて挿入し前記貫通孔の両端へ架け渡し、更に当該貫通孔内へ付着力の高いグラウト材を充填して接続することを特徴とする、プレキャストコンクリート造柱梁の接合方法。
2. 可撓性のある鋼材は、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、インデント付きＰＣ鋼より線、或いは細径の鉄筋などの湾曲可能な鋼材とすることを特徴とする、請求項１に記載したプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法。
3. 付着力の高いグラウト材は、モルタル、樹脂モルタル、グラウト、或いはエポキシ樹脂等の樹脂とすることを特徴とする、請求項１又は２に記載したプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法。
4. 貫通孔は、シース管で形成することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載したプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法。
5. 可撓性のある鋼材は、柱を中心に上下左右対称配置に配設することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載したプレキャストコンクリート造柱梁の接合方法。
6. プレキャストコンクリート造柱に、プレキャストコンクリート造梁を接合した接合構造であって、
   一方の梁端部の外側面から柱を貫通して他方の梁端部の外側面へ到達するように設けた貫通孔に、可撓性のある鋼材が、梁主筋と重ね継手を構成する配置に湾曲させて挿入されて前記貫通孔の両端へ架け渡され、更に当該貫通孔内に付着力の高いグラウト材が充填されて接続されていることを特徴とする、プレキャストコンクリート造柱梁の接合構造。

Images