JP2009097186A - プレキャストコンクリート梁と柱の接合構造及びプレキャストコンクリート梁と柱の接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に且つ確実にプレキャストコンクリート梁と柱を接合することが可能なプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造及び接合方法を提供する。
【解決手段】プレキャストコンクリート梁１が柱３の一側面３ａに接合する側端面１ｂよりも軸線Ｏ１方向中央側に側端面１ｂと略反対側を向く定着面１ｃを備えて形成されており、直線状の接合部材９、１０、１１が、プレキャストコンクリート梁１の側端部１ａ及び柱３を貫通し、一端を定着面１ｃに、他端を一側面３ａと反対側の柱３の他側面３ｂあるいは柱３の他側面３ｂに側端面１ｂを接合する他のプレキャストコンクリート梁１’の定着面１ｃ、１ｅに定着して設けられて、プレキャストコンクリート梁１と柱３を接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレキャストコンクリート梁と柱を接合する接合構造及び接合方法に関する。

従来、工期の短縮や、安全性の向上、品質の向上、ひいてはコスト縮減などの多くの利点を有することから、コンクリート系建築物の梁や柱を予め工場などで製作したプレキャストコンクリート（ＰＣａ）造とし、これらを現場で組み立てて建築物を構築することが行なわれている。

また、ＰＣａ造の梁と柱の接合方法（接合構造）として、例えば、柱の側面やこの柱の側面に接合する梁の側端面（接合端）に接合用の鉄筋を設け、接合用鉄筋が配置される梁の側端面と柱の側面の間に現場打ちコンクリートを打設し、これら接合用鉄筋と現場打ちコンクリートを介して梁と柱を接合し一体化する方法が用いられている。

さらに、ＰＣａ造の梁と柱の他の接合方法（接合構造）として、梁の内部に予め曲線配置して埋設したシース管にＰＣ鋼線を挿通し、このＰＣ鋼線にプレストレスを導入するとともに梁の側端面と柱の側面を圧着して接合する方法も一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−１４８８９７号公報

しかしながら、接合用鉄筋と現場打ちコンクリートを介して梁と柱を接合する場合には、梁の側端面と柱の側面の間（狭隘な箇所）に少量の現場打ちコンクリートを打設することになるため、コンクリート量に比してコンクリートの打ち込みに多くの時間を要し、また、一般にバケットを用いてコンクリートを打設するため、クレーンの拘束時間も長くなるという問題があった。

一方、ＰＣ鋼線にプレストレスを導入し梁と柱を圧着して接合する場合においても、ＰＣａ梁の製作時に、曲線配置するシース管の設置に多大な手間と労力を要し、また、シース管に挿通して曲線配置したＰＣ鋼線にプレストレスを導入するため、その緊張管理が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑み、効率的に且つ確実にプレキャストコンクリート梁と柱を接合することが可能なプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造及び接合方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造は、プレキャストコンクリート梁と柱を接合するための接合構造であって、前記プレキャストコンクリート梁が前記柱の一側面に接合する側端面よりも軸線方向中央側に前記側端面と略反対側を向く定着面を備えて形成されており、直線状の接合部材が、前記プレキャストコンクリート梁の側端部及び前記柱を貫通し、一端を前記定着面に、他端を前記一側面と反対側の前記柱の他側面あるいは前記柱の他側面に側端面を接合する他のプレキャストコンクリート梁の定着面に定着して設けられて、前記プレキャストコンクリート梁と前記柱を接合することを特徴とする。

また、本発明のプレキャストコンクリート梁と柱の接合方法は、プレキャストコンクリート梁と柱を接合する方法であって、前記プレキャストコンクリート梁が前記柱の一側面に接合する側端面よりも軸線方向中央側に前記側端面と略反対側を向く定着面を備えて形成されており、直線状の接合部材を、前記プレキャストコンクリート梁の側端部及び前記柱に貫通させて配置するとともに、前記接合部材の一端を前記定着面に、他端を前記一側面と反対側の前記柱の他側面あるいは前記柱の他側面に側端面を接合する他のプレキャストコンクリート梁の定着面に定着させて、前記プレキャストコンクリート梁と前記柱を接合することを特徴とする。

上記の発明においては、直線状の接合部材を用いてプレキャストコンクリート梁と柱を接合するため、プレキャストコンクリート梁の側端部及び柱に埋設し接合部材を挿通（貫通）させるためのシース管を直線配置することが可能になり、従来のシース管を曲線配置するプレキャストコンクリート梁と比較し、製作時におけるシース管の設置手間や労力を大幅に軽減することが可能になる。また、接合部材にプレストレスを導入しプレキャストコンクリート梁と柱を圧着して接合する場合において、すなわち接合部材としてＰＣ鋼線やＰＣ鋼棒（ＰＣ鋼材）を用いる場合において、直線配置した接合部材を緊張してプレストレスを導入するため、従来のように曲線配置した場合と比較しその緊張作業及び緊張管理を容易に行うことが可能になる。

また、本発明のプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造においては、水平に配設される接合部材と、前記一端から前記他端に向かうに従い漸次下方に傾斜して配設される接合部材とを備えていることが望ましい。

この発明においては、一端をそれぞれプレキャストコンクリート梁の定着面に定着し、水平に配設した接合部材と漸次下方に傾斜して配設した接合部材とを備えることで、これら接合部材を介してプレキャストコンクリート梁に作用する鉛直荷重を柱に伝達して確実に支持するように、プレキャストコンクリート梁と柱を強固に接合することが可能になる。

さらに、本発明のプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造においては、前記接合部材がＰＣ鋼材及び／又は鉄筋であることが望ましい。

この発明においては、接合部材にＰＣ鋼線やＰＣ鋼棒などのＰＣ鋼材を用いることによりプレストレスを導入してプレキャストコンクリート梁と柱を圧着接合することが可能になる。また、例えばプレキャストコンクリート梁の側端部を柱に上載させるなどして支持した場合には、接合部材に普通鉄筋（鉄筋）を用いてプレキャストコンクリート梁と柱を接合することが可能である。さらに、ＰＣ鋼材と鉄筋とを混在させた場合、ＰＣ鋼材と鉄筋の比率を変えることで架構の履歴特性をＰＣ（プレストレストコンクリート）的にしたり、ＲＣ（鉄筋コンクリート）的にすることができ、履歴特性をコントロールすることが可能になる。また、接合部材が挿通したシース管内にグラウト材を注入せずに、接合部材に対し部分的に付着のない区間を形成することによって、地震時の損傷を制御することも可能になり、プレストレスによる損傷低減効果とともに高い損傷低減性能を付与することも可能になる。

本発明のプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造及びプレキャストコンクリート梁と柱の接合方法によれば、直線状の接合部材を用いてプレキャストコンクリート梁と柱を接合するようにしたことで、プレキャストコンクリート梁の製作時における手間や労力を軽減でき、接合部材にプレストレスを導入する際の緊張作業や緊張管理を容易にすることが可能になるため、効率的に且つ確実にプレキャストコンクリート梁と柱を接合することが可能になる。

以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造及びプレキャストコンクリート梁と柱の接合方法について説明する。

はじめに、図１に示すように、本実施形態のプレキャストコンクリート梁（ＰＣａ梁）１（１’）は、いわゆるハーフＰＣａ梁であり、軸線Ｏ１方向中央部に、上端から下端に向けて凹み現場打ちコンクリートが打設されるコンクリート打設空間２（現場打ちコンクリート部分Ｔ１）を備えて形成され、軸線Ｏ１方向両側端部１ａにフルＰＣａ部分Ｔ２を備えて形成されている。

また、このＰＣａ梁１（１’）は、柱３の側面（一側面３ａ、他側面３ｂ）に接合する側端面１ｂよりも軸線Ｏ１方向中央側に配されてこの側端面１ｂと反対側を向く面（すなわち本実施形態ではコンクリート打設空間２を形成する軸線Ｏ１方向を向く面）が第１の定着面１ｃとされている。そして、各側端部１ａには、一端が第１の定着面１ｃに開口し他端が側端面１ｂに開口するように、図示せぬ複数のシース管が直線状に埋設されており、上端側に配されたシース管がＰＣａ梁１（１’）の軸線Ｏ１に沿って水平に延設され、この上端側のシース管の下方に配されたシース管が一端から他端に向かうに従い漸次下方に傾斜するように、すなわち第１の定着面１ｃから側端面１ｂに向かうに従い漸次下方に傾斜するように延設されている。

また、各側端部１ａには、その軸線Ｏ１方向略中央に、下端から上端に向けて凹む凹部１ｄが形成されており、側端面１ｂと反対側を向くこの凹部１ｄを形成する面が第２の定着面１ｅとされている。そして、各側端部１ａには、第２の定着面１ｅから側端面１ｂに向かうに従い漸次上方に傾斜するように図示せぬ直線状のシース管が埋設されている。

さらに、本実施形態のＰＣａ梁１（１’）は、下端側に、鉄筋４とＰＣ鋼材５がそれぞれ軸線Ｏ１方向の略全長に渡って水平に埋設されており、製作時にこのＰＣ鋼材５を緊張してプレテンションを導入することにより、小さい梁成で大スパン化を可能にしたいわゆるＰＲＣ梁とされている。また、各側端部１ａの上端側には、軸線Ｏ１方向に沿って延びる鉄筋６が埋設されており、この鉄筋６は、第１の定着面１ｃからコンクリート打設空間２に延出している。そして、この鉄筋６のコンクリート打設空間２に延出した部分に重ね継ぎ手７などによって鉄筋８を繋ぎ、コンクリート打設空間２に現場打ちコンクリートを打設することによって、現場打ちコンクリート部分Ｔ１とＰＣａ梁１（１’）とが一体化される。

一方、本実施形態の柱３は、プレキャストコンクリート柱（ＰＣａ柱）であり、いわゆるフルＰＣａ柱として形成されている。また、このＰＣａ柱３には、図示せぬ複数のシース管が直線状に埋設されている。これらのシース管はそれぞれ、図１に示すように、ＰＣａ柱３を挟むように一対のＰＣａ梁（一方のＰＣａ梁１と他方のＰＣａ梁（他のＰＣａ梁１’））を設置した状態で、両ＰＣａ梁１、１’の各側端部１ａに埋設されてそれぞれ対応するシース管同士を直線状に連通させるように設けられている。

そして、本実施形態では、ＰＣ鋼線やＰＣ鋼棒などの直線状のＰＣ鋼材（接合部材）９、１０が、それぞれ連通するシース管に挿通してＰＣａ梁１、１’の側端部１ａ及びＰＣａ柱３を貫通するように設置され、プレストレスの導入によってＰＣａ梁１、１’の側端面１ｂとＰＣａ柱３の側面３ａ、３ｂとを圧着して接合している。

このとき、ＰＣａ梁１、１’の上端側に水平に配置されるＰＣ鋼材９は、一端を一方のＰＣａ梁１の第１の定着面１ｃに定着し、プレストレスを導入するとともに他端を他方のＰＣａ梁１’の第１の定着面１ｃに定着して設けられて、両ＰＣａ梁１、１’とＰＣａ柱３を接合している。また、下方のＰＣ鋼材１０（１１）は、一端を一方のＰＣａ梁１の第１の定着面１ｃ（他方のＰＣａ梁１’の第１の定着面１ｃ）に定着し、プレストレスを導入するとともに他端を他方のＰＣａ梁１’の第２の定着面１ｅ（一方のＰＣａ梁１の第２の定着面１ｅ）に定着して、第１の定着面１ｃから第２の定着面１ｅに向かうに従い漸次下方に傾斜するように直線状に設けられて、両ＰＣａ梁１、１’とＰＣａ柱３を接合している。

ここで、本実施形態におけるＰＣａ梁１（１’）とＰＣａ柱３の接合構造Ａは、少なくとも各ＰＣ鋼材（接合部材）９、１０、１１と、各シース管と、各ＰＣａ梁１、１’の第１及び第２の定着面１ｃ、１ｅとによって構成されている。

ついで、上記構成からなるＰＣａ梁１（１’）とＰＣａ柱３の接合構造Ａによって、ＰＣａ梁１（１’）とＰＣａ柱３を接合する方法について説明するとともに、本実施形態のＰＣａ梁１（１’）とＰＣａ柱３の接合構造Ａ及びＰＣａ梁１（１’）とＰＣａ柱３の接合方法の作用及び効果について説明する。

予め工場などで製作したＰＣａ柱３とＰＣａ梁１、１’を現場に搬入し、ＰＣａ柱３を所定位置に設置するとともに、このＰＣａ柱３の所定位置（接合部）にＰＣａ梁１、１’を仮受け支持した状態で設置する。

そして、このようにＰＣａ柱３に対してＰＣａ梁１、１’を所定位置に設置した状態で、それぞれ直線状に連通するシース管に直線状のＰＣ鋼材９、１０、１１を挿通し、ＰＣ鋼材９、１０、１１をＰＣａ梁１、１’の側端部１ａ及びＰＣａ柱３を貫通するように設置する。ついで、水平に配置されたＰＣ鋼材９の他端を他方のＰＣａ梁１’の第１の定着面１ｃに、傾斜して配置されたＰＣ鋼材１０、１１の他端を一方のＰＣａ梁１と他方のＰＣａ梁１’のそれぞれの第２の定着面１ｅに定着する。ついで、ジャッキなどを用いて各ＰＣ鋼材９、１０、１１を緊張して、ＰＣａ柱３の一側面３ａと他側面３ｂにそれぞれ各ＰＣａ梁１、１’の側端面１ｂを圧着させるとともに、水平に配置されたＰＣ鋼材９の一端を一方のＰＣａ梁１の第１の定着面１ｃに、傾斜して配置されたＰＣ鋼材１０、１１の一端を一方のＰＣａ梁１と他方のＰＣａ梁１’のそれぞれの第１の定着面１ｃに定着する。これにより、プレストレスが導入された状態で各ＰＣ鋼材９、１０、１１が定着され、これらＰＣ鋼材９、１０、１１によってＰＣａ柱３の一側面３ａと他側面３ｂにそれぞれ側端面１ｂを圧着して各ＰＣａ梁１、１’がＰＣａ柱３に一体に接合される。

上記のようにＰＣａ梁１、１’をＰＣａ柱３に一体に接合した段階で、シース管にグラウト材を注入してＰＣ鋼材９、１０、１１をシース管ひいてはＰＣａ梁１、１’やＰＣａ柱３に一体に付着させる。また、コンクリート打設空間２に鉄筋８を配筋し現場打ちコンクリートを打設して梁を完成させる。さらに、このとき、ＰＣ鋼材１０、１１の他端を定着する凹部１ｄにモルタルなどを充填して、ＰＣａ梁１、１’の下面を平滑に仕上げるようにしてもよい。

ここで、本実施形態においては、直線状のＰＣ鋼材９、１０、１１を用いてＰＣａ梁１、１’とＰＣａ柱３を接合するため、ＰＣａ梁１、１’の側端部１ａ及びＰＣａ柱３に埋設するシース管を直線配置してＰＣａ梁１、１’が工場などで製作できる。このため、従来のシース管を曲線配置するＰＣａ梁と比較し、シース管の設置手間や労力を大幅に軽減してＰＣａ梁１、１’が製作できる。

また、ＰＣａ梁１、１’とＰＣａ柱３の接合時においても、直線状のＰＣ鋼材９、１０、１１をジャッキなどで緊張してプレストレスを導入することで、ＰＣ鋼材９、１０、１１としてＰＣ鋼線だけでなくＰＣ鋼棒を適用することが可能になるとともに、従来のように曲線配置したＰＣ鋼材にプレストレスを導入する場合と比較し、緊張作業及び緊張管理を容易にして所定のプレストレスを導入することが可能になる。

さらに、本実施形態のように、水平に配設されるＰＣ鋼材９と、一端から他端に向かうに従い漸次下方に傾斜して配設されるＰＣ鋼材１０、１１とによってＰＣａ梁１、１’とＰＣａ柱３を接合することで、これらＰＣ鋼材９、１０、１１を介してＰＣａ梁１、１’に作用する鉛直荷重をＰＣａ柱３に確実に伝達して支持するように、ＰＣａ梁１、１’とＰＣａ柱３を強固に接合することが可能になる。

したがって、本実施形態のＰＣａ梁１、１’とＰＣａ柱３の接合構造Ａ及び接合方法によれば、直線状のＰＣ鋼材９、１０、１１を用いてＰＣａ梁１、１’とＰＣａ柱３を接合することで、ＰＣａ梁１、１’の製作時における手間や労力を軽減でき、ＰＣ鋼材９、１０、１１にプレストレスを導入する際の緊張作業や緊張管理を容易にできるため、効率的に且つ確実にＰＣａ梁１、１’とＰＣａ柱３を接合することが可能になる。よって、さらなる工期の短縮や、安全性の向上、品質の向上、ひいてはコスト縮減を図って、建築物を構築することが可能になる。

以上、本発明に係るプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造及びプレキャストコンクリート梁と柱の接合方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施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、本実施形態では、プレキャストコンクリート梁を接合する柱がプレキャストコンクリート柱であるものとしたが、本発明は、柱を現場打ちコンクリートで形成し、この柱にプレキャストコンクリート梁を接合するために適用されてもよい。

また、本実施形態では、全ての接合部材をＰＣ鋼材９、１０、１１とし、これら全ての接合部材９、１０、１１にプレストレスを導入してＰＣａ梁１、１’とＰＣａ柱３を圧着接合するものとしたが、接合部材９、１０、１１としてＰＣ鋼材と鉄筋を併用するようにしてもよく、また、例えば図２に示すように柱３の接合部１２の幅を小さく形成したり、図３に示すように柱３の側面３ａ、３ｂに突起１３を設け、ＰＣａ梁１、１’の側端部１ａを柱３や柱３の突起１３に上載し支持させて設置する場合には、全ての接合部材９、１０、１１に鉄筋を用いてＰＣａ梁１、１’とＰＣａ柱３を接合するようにしてもよい。そして、接合部材９、１０、１１としてＰＣ鋼材と鉄筋とを混在させた（併用した）場合には、ＰＣ鋼材と鉄筋の比率を変えることで架構の履歴特性をＰＣ（プレストレストコンクリート）的にしたり、ＲＣ（鉄筋コンクリート）的にすることができ、履歴特性をコントロールすることが可能になる。

さらに、本実施形態では、ＰＣａ梁１、１’をＰＣａ柱３に一体に接合した段階で、シース管にグラウト材を注入してＰＣ鋼材（接合部材９、１０、１１）をシース管ひいてはＰＣａ梁１、１’やＰＣａ柱３に一体に付着させるものとしたが、接合部材９、１０、１１が挿通したシース管内にグラウト材を注入しないようにしてもよい。この場合には、接合部材９、１０、１１に対し部分的に付着のない区間が形成されることによって、地震時の損傷を制御することが可能になり、プレストレスによる損傷低減効果とともに高い損傷低減性能を付与することが可能になる。

また、本実施形態では、ＰＣ鋼材１０、１１の他端を、ＰＣａ柱３を挟んで隣り合う他のＰＣａ梁１、１’の定着面１ｅに定着させるものとしたが、例えば図３に示すように、ＰＣａ梁１、１’の側端面１ｂが接合するＰＣａ柱３の一側面３ａと反対側の他側面３ｂにＰＣ鋼材１０、１１の他端を定着させるようにしてもよい。この場合には、ＰＣａ梁１、１’に凹部１ｄを形成する必要がなく、ＰＣａ梁１、１’の製作がさらに容易になる。

本発明の一実施形態に係るプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係るプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造の変形例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造の変形例を示す図である。

符号の説明

１ ＰＣａ梁（プレキャストコンクリート梁）
１’ 他のＰＣａ梁
１ａ 側端部
１ｂ 側端面
１ｃ 第１の定着面
１ｄ 凹部
１ｅ 第２の定着面
２ コンクリート打設空間
３ ＰＣａ柱（柱）
３ａ 一側面
３ｂ 他側面
４ 鉄筋
５ ＰＣ鋼材
６ 鉄筋
７ 重ね継ぎ手
８ 鉄筋
９ 水平に配設される接合部材
１０ 傾斜して配設される接合部材
１１ 傾斜して配設される接合部材
１２ 接合部
１３ 突起
Ａ 接合構造
Ｏ１ 軸線
Ｔ１ 現場打ちコンクリート部分
Ｔ２ フルＰＣａ部分

Claims (4)

1. プレキャストコンクリート梁と柱を接合するための接合構造であって、
   前記プレキャストコンクリート梁が前記柱の一側面に接合する側端面よりも軸線方向中央側に前記側端面と略反対側を向く定着面を備えて形成されており、
   直線状の接合部材が、前記プレキャストコンクリート梁の側端部及び前記柱を貫通し、一端を前記定着面に、他端を前記一側面と反対側の前記柱の他側面あるいは前記柱の他側面に側端面を接合する他のプレキャストコンクリート梁の定着面に定着して設けられて、前記プレキャストコンクリート梁と前記柱を接合することを特徴とするプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造。
2. 請求項１記載のプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造において、
   水平に配設される接合部材と、前記一端から前記他端に向かうに従い漸次下方に傾斜して配設される接合部材とを備えていることを特徴とするプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造。
3. 請求項１または請求項２に記載のプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造において、
   前記接合部材がＰＣ鋼材及び／又は鉄筋であることを特徴とするプレキャストコンクリート梁と柱の接合構造。
4. プレキャストコンクリート梁と柱を接合する方法であって、
   前記プレキャストコンクリート梁が前記柱の一側面に接合する側端面よりも軸線方向中央側に前記側端面と略反対側を向く定着面を備えて形成されており、
   直線状の接合部材を、前記プレキャストコンクリート梁の側端部及び前記柱に貫通させて配置するとともに、前記接合部材の一端を前記定着面に、他端を前記一側面と反対側の前記柱の他側面あるいは前記柱の他側面に側端面を接合する他のプレキャストコンクリート梁の定着面に定着させて、前記プレキャストコンクリート梁と前記柱を接合することを特徴とするプレキャストコンクリート梁と柱の接合方法。
   
   
   

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