JP2009114742A - 梁、および梁と柱の接合構造ならびにその接合方法 - Google Patents

梁、および梁と柱の接合構造ならびにその接合方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 目地モルタルの硬化に左右されずに梁が柱に接合できる梁、および梁と柱の接合構造、ならびにその接合方法を提供することである。
【解決手段】 梁1は、プレキャストコンクリート体10の上面からスターラップ11の上部が突出し、このスターラップ11の上部が所定の幅で切断された下部接合部材8と、該下部接合部材8の上面におけるスターラップ11が切断された箇所に、先端部が下部接合部材8の先端から突出して設置された、下部接合部材8よりも幅狭な鉄骨部材9とからなる接合用端部3が、鉄骨梁材2の両側に設置されてなる。
【選択図】図1

Description

本願発明は梁、および梁と柱の接合構造ならびにその接合方法に関するものである。
従来の梁と柱の接合方法は、図13に示すように、柱41の梁接合用顎42に鉄骨梁43を設置し、この鉄骨梁43と柱41との接合部(鉄骨梁と柱との間)44に目地モルタル45を充填し、この目地モルタル45が硬化した後に、PC鋼材46で所定のプレストレスを付与していた。また、その他の梁と柱の接合方法としては、例えば、特開2006−188864号公報の発明が知られている。
特開2006−188864号公報
しかし、上記の梁と柱の接合方法は、鉄骨梁と柱との接合部(鉄骨梁と柱との間)に充填した目地モルタルが硬化した後に、PC鋼材で所定のプレストレスを付与して接合していたため、目地モルタルが硬化するまで梁の接合ができない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、目地モルタルの硬化に左右されずに梁を柱に接合できる梁、および梁と柱の接合構造、ならびに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梁は、鉄骨梁材の両側に接合用端部が設置され、該接合用端部はコンクリート体の下部接合部材と、該下部接合部材の上面に設置された鉄骨部材とからなり、該鉄骨部材が下部接合部材よりも幅狭で、その先端部が下部接合部材の先端から突出して設置されたことを特徴とする。また鉄骨部材の両側における下部接合部材の上面からスターラップの上部が突出し、このスターラップの上部が鉄骨部材にまで配筋されたことを含む。また鉄骨梁材には外ケーブルが配線され、該外ケーブルでプレストレスが付与されたことを含むものである。
また梁と柱の接合構造は、柱の梁接合用顎に請求項1〜3のいずれかの梁が接合用端部を介して架設され、該接合用端部が、接合用端部から柱にかけて配設されたPC鋼材で接合され、鉄骨部材の両側における下部接合部材にはコンクリートが打設されてなることを特徴とする。またPC鋼材は、梁の断面中央部よりも上側に配設されたことを含む。また接合用端部は支圧板を介して柱に接合されたことを含むものである。
また梁と柱の接合方法は、柱の梁接合用顎に請求項1〜3のいずれかの梁を接合用端部を介して架設し、該接合用端部と柱とにかけて配設したPC鋼材を所定の力で緊張した後、鉄骨部材の両側における下部接合部材にコンクリートを打設することを特徴とする。また梁の接合用端部と柱との接合部に支圧板を介在させることを含むものである。
また梁と柱の接合方法は、柱の梁接合用顎に請求項1〜3のいずれかの梁を接合用端部を介して架設し、該接合用端部と柱とにかけてPC鋼材を配設した後、鉄骨部材の両側における下部接合部材にコンクリートを打設し、該コンクリートが硬化した後に前記PC鋼材を所定の力で緊張することを特徴とする。また梁の接合用端部と柱との接合部に支圧板を介在させることを含むものである。
接合用端部をPC鋼材で柱に接合できる梁を提供することができる。また柱に梁の接合用端部を、断面中央部より上側に配設(PC鋼材が梁の断面中央部と偏心した箇所に配設)したPC鋼材で接合したことにより、梁端部に偏心曲げモーメントが発生して梁の長さ方向の中央部を上側にむくらせることができる。また梁の長さ方向の中央部を上側にむくらせて、中央部に常時作用する曲げモーメントを小さくすることができるので、梁のスパンを大きくすることができる。また梁の長さ方向の中央部を上側にむくらせてスラブのコンクリートを打設することにより、長期荷重が作用したときでも、梁の長さ方向の中央部は圧縮応力が保持された状態になり、ひび割れの発生を防ぐことができる。また梁の接合用端部を柱に支圧板を介して接合したことにより、PC鋼材をすぐに緊張することができる。従来のように、梁と柱の接合部に充填した目地モルタルの硬化を待つことなく、梁の接合用端部を接合することができる。
以下、本願発明の梁、および梁と柱の接合構造、ならびにその接合方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。はじめに、梁について説明し、次に、梁と柱の接合構造について説明し、その後に、梁と柱の接合方法について説明する。また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。
図1〜図4は第1の実施の形態の梁1であり、この梁1は鉄骨梁材2と、その両端部に設置された接合用端部3とから構成されている。この梁1の特徴は、鉄骨梁材2の両側に設置した接合用端部3にある。この鉄骨梁材2はH形鋼であり、上部フランジ4にスタッドボルト5が適宜間隔ごとに設置され、長さ方向の両端に設置されたエンドプレート6に接合用端部3の梁用エンドプレート17がボルト7および連結プレート18で接合されている。
この接合用端部3は柱の梁接合用顎に設置するものであり、下部接合部材8と、その上面に設置された鉄骨部材9とからなっている。この下部接合部材8は梁接合用顎と同じ幅、同じ厚さのプレキャストコンクリート体10の上面両側からスターラップ11の一部が突出して形成されている。なお下部接合部材8はプレキャストコンクリート体だけではなく、現場打ちコンクリートによっても製造することができる。
このスターラップ11は上部が所定の幅切断され、この切断された上部が、これらの間に設置された鉄骨部材9の上部フランジ4に点溶接されている。なおスターラップ11は、上記のように上部を切断せずに、リング状のままで鉄骨部材9の上部フランジ4の上に配筋することもできる。すなわちスターラップ11の下側に鉄骨部材9が設置されたようになる。
この鉄骨部材9は鉄骨梁材2と同じ幅のH形鋼であるため下部接合部材8よりも幅狭であるが、この下部接合部材8よりも長いため、プレキャストコンクリート体10の上面中央部(プレキャストコンクリート体10の長さ方向の中心軸と鉄骨部材9の長さ方向の中心軸とを合致させた位置)にアンカーボルト12で固定すると、その先端部がプレキャストコンクリート体の先端面13から突出して、これが梁接合用顎の上面に設置する掛止部14となり、この掛止部14とプレキャストコンクリート体の先端面13とで、梁接合用顎に嵌め合わせる嵌合部15が形成される。
この鉄骨部材の上部フランジ4には、鉄骨梁材2と同じようにスタッドボルト5が適宜間隔ごとに設置される他、先端部には柱用エンドプレート16が設置され、後端部には梁用エンドプレート17が設置され、この梁用エンドプレート17が鉄骨梁材2のエンドプレート6と同じ長さになって、下部接合部材であるプレキャストコンクリート体10の後面下端まで延びている。
また柱用エンドプレート16と梁用エンドプレート17および鉄骨梁材のエンドプレート6には、上部PC鋼材を挿入する上部挿入孔19が開口され、下部接合部材8であるプレキャストコンクリート体10と鉄骨梁材のエンドプレート6にも、下部PC鋼材を挿入する下部挿入孔20が開口されている。
このようにプレキャストコンクリート体10の上面にH形鋼からなる鉄骨部材9を載置し、この下部フランジ21をアンカーボルト12で固定して接合用端部3を形成し、この接合用端部3を鉄骨梁材2にボルト7で接続することにより、本願発明の梁1を形成することができるので、この梁1は工場または現場において簡単に組み立てることができる。
また図5は第2の実施の形態の梁22であり、この梁22は鉄骨梁材2に外ケーブル23でプレストレスが付与されたものであり、これ以外は第1の実施の形態の梁1と同じ構成である。このプレストレスにより鉄骨梁材2の長さ方向の中央部に上側へのむくりを与えることができる。
なお、上記の第1および第2の実施の形態の梁1、22は、下部接合部材8からスターラップ11が突出して配筋されていたが、このスターラップ11が配筋されていない梁を形成することもできる。
次に、上記の第1の実施の形態の梁1を使用した梁と柱の接合構造(以下接合構造という)について説明する。図6および図7は第1の実施の形態の接合構造24であり、建物の内側に位置した柱25を対象にしたものである。
この接合構造24は、柱25の四側面における梁接合用顎26に接合用端部3を介して梁1が架設され、対向設置された梁の接合用端部3同士がPC鋼材27、28で接合されて構成されている。この柱25は、プレストレスが付与されたプレキャストコンクリート柱または鋼管コンクリート柱であり、梁の接合箇所に梁接合用顎26が突設されている。
この梁接合用顎26の上面から柱の側面にかけては支圧板29が設置され、この支圧板29と目地モルタル30を介して接合用端部3が設置されている。すなわち鉄骨部材9の掛止部14が支圧板29を介して梁接合用顎26の上面に設置されるとともに、プレキャストコンクリート体の先端面13が目地モルタル30を介して梁接合用顎26の前面に当接されることにより、掛止部14とプレキャストコンクリート体も先端面13とからなる嵌合部15が梁接合用顎26に嵌め合わされ、支圧板29を除く接合用端部3と柱25との間(接合用端部3と柱25との接合部)には目地モルタル30が充填されている。
また鉄骨部材9の両側における下部接合部材8の上面には、スターラップ11を覆うように現場打ちコンクリート31が打設され、これが上部フランジ4の上面と同一面になるように打設されて上部接合部材32が形成されている。したがって、この上部接合部材32は下部接合部材8であるプレキャストコンクリート体10と、この上面に設置された鉄骨部材9と、この鉄骨部材9の両側におけるプレキャストコンクリート体上面に打設された現場打ちコンクリート31とから構成されている。
そして、一方の梁の接合用端部3における上部接合部材32の上部挿入孔19から柱25を通って、対向する梁の接合用端部3における上部接合部材32の上部挿入孔19に上部PC鋼材(PC鋼より線、PC鋼線、PC鋼棒およびストランドケーブル)27が配設され、この上部PC鋼材27に所定のプレストレスが付与されて上部接合部材32同士が接合されている。
この上部PC鋼材27は、このように梁1の断面中央部よりも上側に配設(PC鋼材が梁の断面中央部と偏心した箇所に配設)したことにより、梁端部に偏心曲げモーメントが発生して梁の長さ方向の中央部を上側にむくらせることができ、この上側にむくらせた状態でスラブのコンクリート33が打設されている。なお、この上部PC鋼材27は、このように偏心した箇所ではなく、梁1の断面中央部に配設することもできる。
また、一方の梁の接合用端部3における下部接合部材8の下部挿入孔20から柱25を通って、対向する梁の接合用端部3における下部接合部材8の下部挿入孔20にも下部PC鋼材(PC鋼より線、PC鋼線、PC鋼棒およびストランドケーブル)28が配設されている。この下部PC鋼材28は所定の力で緊張するか、あるいは全く緊張せずに配設されている。
この上部PC鋼材27と下部PC鋼材28とは、一方の鉄骨梁材のエンドプレート6から、対向する他方の鉄骨梁材のエンドプレート6にかけて配設されているため、鉄骨梁材2と接合用端部3とを接合する働きをする他、この接合用端部3を介して鉄骨梁材2が柱25に接合している。すなわち、接合用端部3を挟むようにして梁1が柱25に接合されている。
図8および図9は第2の実施の形態の梁と柱の接合構造34であり、建物の外側に位置した柱を対象としている。この梁と柱の接合構造34は、柱25の三側面における梁接合用顎26に接合用端部3を介して梁1が架設され、対向設置された梁の接合用端部3同士がPC鋼材27、28で接合されている。このように柱25の三側面に梁1が架設された以外は、上記の梁と柱の接合構造24と同じ構成である。
また図10は第3の実施の形態の梁と柱の接合構造35であり、この梁と柱の接合構造35は、下部PC鋼材28を、一方の梁における上部接合部材32の上面から下部接合部材8および柱25を通って、対向する他方の梁における下部接合部材8から上部接合部材32の上面にまで配設したものであり、これ以外は第1の実施の形態の梁と柱の接合構造24と同じ構成である。
また図11は第4の実施の形態の梁と柱の接合構造36であり、この梁と柱の接合構造36は、建物の外側に位置した柱を対象とし、これ以外は上記の第3の実施の形態の梁と柱の接合構造35と同じ構成である。
次に、第1の実施の形態の梁と柱の接合構造24を基にして、その接合方法について説明する。はじめに、図1および図2に示すような第1の実施の形態の梁1を組み立て形成する。これは、図4に示すように、プレキャストコンクリート体10の上面にアンカーボルト12で鉄骨部材9を固定する。次に、スターラップ11の上部を鉄骨部材9の上部フランジ4の下側に点溶接すると、図3に示すような接合用端部3が形成される。
次に、この接合用端部3を鉄骨梁材2に設置するが、鉄骨部材の梁用エンドプレート17を鉄骨梁材のエンドプレート6にボルト7で接合すると、図1および図2に示すような鉄骨梁材2の両側に接合用端部3が設置された梁1が形成される。
次に、この梁の接合用端部3を柱の梁接合用顎26に設置して、梁1を柱間に架設する。この梁接合用顎26の上面から柱の側面にかけては支圧板29が設置されているので、この支圧板29を介して接合用端部3が梁接合用顎26に設置されたことになる。
次に、図7に示すように、上部PC鋼材27を配設する。これは、一方の梁の接合用端部3における上部挿入孔(鉄骨部材の柱用エンドプレート、梁用エンドプレートおよび鉄骨梁材のエンドプレートに開口されたもの)19から柱25を通って、対向する梁の接合用端部3における上部挿入孔(上記と同じ)19に配設する。この上部PC鋼材27はH形鋼である鉄骨部材のウエブ37の両側、すなわちスターラップ11とウエブ37との間に配設される。
次に、下部PC鋼材28を配設する。これは、一方の梁の接合用端部3における下部接合部材8の下部挿入孔20から柱25を通って、対向する梁の接合用端部3における下部接合部材8の下部挿入孔(鉄骨部材の梁用エンドプレート、鉄骨梁材のエンドプレートおよびプレキャストコンクリート体に開口されたもの)20に配設する。この時点で、図12の(1)に示すように、柱25の四側面の梁接合用顎26に接合用端部3を介して梁1が架設されたことになる。
次に、支圧板29が柱と梁の接合部39に介在されているため、この接合部39に目地モルタル30を充填することなく、上部PC鋼材27を所定の力で緊張して定着すると、プレストレスが付与されて接合用端部3が柱25に接合される。また下部PC鋼材28も所定の力(上部PC鋼材よりも弱い力)で緊張する。なお、この下部PC鋼材28は、緊張しなくてもよい。
この上部PC鋼材27を梁の断面中央部よりも上側に配設(PC鋼材が梁の断面中央部と偏心した箇所に配設)したことにより、梁端部には偏心曲げモーメントが発生して梁の長さ方向の中央部を上側にむくらせることができる。そして、この接合用端部3と柱25との間に目地モルタル30を充填する。
次に、図12の(2)に示すように、上部接合部材32を形成するために、鉄骨部材9の両側に現場コンクリート31を打設するが、この現場打ちコンクリート31を打設するための型枠38を組み立てる。そして、この型枠にスラブ用のデッキプレート40を設置し、このデッキプレート40の上面および型枠38内に現場打ちコンクリート31を打設して、スラブ33および上部接合部材32を形成する。そして、このコンクリート31が硬化した後に、型枠38を解体すると、梁1を上側にむくらせた状態で梁と柱の接合構造24が完成する。
一方、他の実施の形態として、スラブ33および上部接合部材32を形成する現場打ちコンクリート31を打設した後に、上部PC鋼材27を緊張することもできる。これは柱25の四側面の梁接合用顎26に接合用端部3を介して梁1を架設し、この各接合用端部3に上部PC鋼材27と下部PC鋼材28を配設した後に、各接合用端部3と柱25との間に目地モルタル30を充填する。
次に、上部接合部材32を形成するための型枠38を組み立て形成し、この型枠にスラブ用のデッキプレート40を設置し、このデッキプレート40の上面および型枠38内に現場打ちコンクリート31を打設して、スラブ33および上部接合部材32を形成する。
そして、このコンクリート31が硬化した後に、型枠38の解体および、上部PC鋼材27を所定の力で緊張して梁と柱の接合構造24を完成させる。また下部PC鋼材28も所定の力(上部PC鋼材よりも弱い力)で緊張することもでき、あるいは緊張しなくてもよい。
なお、第2の実施の形態の梁22を使用した梁と柱の接合方法、および第2〜第4の実施の形態における梁と柱の接合構造24,34、35、36も上記と同じ方法によって接合するものである。
第1の実施の形態の梁であり、(1)は正面図、(2)は(1)のA−A線断面図、(3)は同B−B線断面図である。 第1の実施の形態の梁の平面図である。 第1の実施の形態の梁の接合用端部の斜視図である。 第1の実施の形態の梁の接合用端部であり、(1)は分解斜視図、(2)は同斜視図である。 第2の実施の形態の梁であり、(1)は正面図、(2)は(1)のC−C線断面図、(3)は同D−D線断面図である。 第1の実施の形態の梁と柱の接合構造の平面図である。 第1の実施の形態の梁と柱の接合構造であり、(1)は断面図、(2)は(1)のE−E線断面図、(3)は同F−F線断面図である。 第2の実施の形態の梁と柱の接合構造の平面図である。 第2の実施の形態の梁と柱の接合構造の断面図である。 第3の実施の形態の梁と柱の接合構造の断面図である。 第4の実施の形態の梁と柱の接合構造の断面図である。 第1の実施の形態の梁と柱の接合方法であり、(1)は斜視図、(2)は上部接合部材の現場打ちコンクリートを打設した断面図である。 従来の梁と柱の接合構造の断面図である。
符号の説明
1、22、43 梁
2 鉄骨部材
3 接合用端部
4 上部フランジ
5 スタッドボルト
6 エンドプレート
7 ボルト
8 下部接合部材
9 鉄骨部材
10 プレキャストコンクリート体
11 スターラップ
12 アンカーボルト
13 先端面
14 掛止部
15 嵌合部
16 柱用エンドプレート
17 梁用エンドプレート
18 連結プレート
19 上部挿入孔
20 下部挿入孔
21 下部フランジ
23 外ケーブル
24、34,35,36 接合構造
25、41 柱
26、42 梁接合用顎
27、46 上部PC鋼材
28 下部PC鋼材
29 支圧板
30、45 目地モルタル
31 現場打ちコンクリート
32 上部接合部材
33 スラブのコンクリート
37 ウエブ
38 型枠
39、44 接合部
40 デッキプレート

Claims (9)

  1. 鉄骨梁材の両側に接合用端部が設置され、該接合用端部はコンクリート体の下部接合部材と、該下部接合部材の上面に設置された鉄骨部材とからなり、該鉄骨部材が下部接合部材よりも幅狭で、その先端部が下部接合部材の先端から突出して設置されたことを特徴とする梁。
  2. 鉄骨部材の両側における下部接合部材の上面からスターラップの上部が突出し、このスターラップの上部が鉄骨部材にまで配筋されたことを特徴とする請求項1に記載の梁。
  3. 鉄骨梁材には外ケーブルが配線され、該外ケーブルでプレストレスが付与されたことを特徴とする請求項1または2に記載の梁。
  4. 柱の梁接合用顎に請求項1〜3のいずれかの梁が接合用端部を介して架設され、該接合用端部が、接合用端部から柱にかけて配設されたPC鋼材で接合され、鉄骨部材の両側における下部接合部材にはコンクリートが打設されてなることを特徴とする梁と柱の接合構造。
  5. PC鋼材は、梁の断面中央部よりも上側に配設されたことを特徴とする請求項4に記載の梁と柱の接合構造。
  6. 接合用端部は支圧板を介して柱に接合されたことを特徴とする請求項4または5に記載の梁と柱の接合構造。
  7. 柱の梁接合用顎に請求項1〜3のいずれかの梁を接合用端部を介して架設し、該接合用端部と柱とにかけて配設したPC鋼材を所定の力で緊張した後、鉄骨部材の両側における下部接合部材にコンクリートを打設することを特徴とする梁と柱の接合方法。
  8. 柱の梁接合用顎に請求項1〜3のいずれかの梁を接合用端部を介して架設し、該接合用端部と柱とにかけてPC鋼材を配設した後、鉄骨部材の両側における下部接合部材にコンクリートを打設し、該コンクリートが硬化した後に前記PC鋼材を所定の力で緊張することを特徴とする梁と柱の接合方法。
  9. 梁の接合用端部と柱との接合部に支圧板を介在させることを特徴とする請求項7に記載の梁と柱の接合方法。
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