JP2010216075A - 鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 接合部が簡素でその製作および品質管理が容易であり、梁段差や梁偏心がある場合でも容易に適用可能で、かつ強度にも優れた鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造を提供する。
【解決手段】 鉄筋コンクリート柱１における鉄骨梁２Ａ，２Ｂ，２Ｃが接合される高さ位置に、前記鉄筋コンクリート柱１を囲み内側面が前記鉄筋コンクリート柱１の外面に接する上下開口の鋼製の接合ボックス３Ａ，３Ｂを設ける。この接合ボックス３Ａ，３Ｂは、四方の各内側面に、鉄筋コンクリート柱１のコンクリート５内に埋め込まれて定着される定着用突出部材が、少なくとも各内側面の幅方向に複数並んで突出するものである。前記各接合ボックス３Ａ，３Ｂの外面に前記鉄骨梁２，２Ｂ，２Ｃの端部を接合する。前記定着用突出部材は、例えば孔あき鋼板とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、鉄筋コンクリート柱に鉄骨梁を接合した鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造に関する。

従来、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合構造として、鉄筋コンクリート柱に鉄骨梁を貫通させる梁貫通タイプが多く採用されている（例えば、特許文献１）。
この他に、柱断面と同寸の環状連結材を上下に２個設け、上下の環状連結材を縦ステチナーで組んだ接合金物を鉄筋コンクリート柱に埋め込み、上下の金物スチフナーに鉄骨梁の上下フランジを接合するものが提案されている（例えば、特許文献２）。
また、十字縦形の鉛直スチフナーが内蔵された角形鋼管を、鉄筋コンクリート柱における柱・梁接合部に埋め込むものが提案されている（例えば、特許文献２）。

特開平７−１８７３５号公報 特開平５−００５３２５号公報 特開平５−１０６２７６号公報

しかし、特許文献１などの梁貫通タイプの接合構造には、以下に挙げる問題点がある。 （１） 梁成、あるいは梁フランジの高さ方向の位置が異なる梁段差があると、柱・梁の接合部が複雑になり、組立が困難である。
（２） 梁を片側に寄せる梁偏心があると、柱・梁接合部が複雑になり、組立が困難である。
（３） ブレースを取付けるのが困難である。
（４） 上柱と下柱のサイズを変えることが困難である。

特許文献２の上下の環状連結材を縦ステチナーで組んだ接合金物を鉄筋コンクリート柱に埋め込むものにおいても、上記のような梁段差があると、対応が困難である。
特許文献３の十字縦形の鉛直スチフナーが内蔵された角形鋼管を鉄筋コンクリート柱に埋め込むものは、上記の各課題は解消されるが、鋼管柱内のコンクリートが十字縦形の鉛直スチフナーで４分割されるため、柱・梁接合部のコンクリート強度の低下を招く恐れがある。

この発明の目的は、接合部が簡素でその製作および品質管理が容易であり、梁段差や梁偏心がある場合でも容易に適用可能で、かつ強度にも優れた鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造を提供することである。

この発明の鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造は、鉄筋コンクリート柱における鉄骨梁が接合される高さ位置に、前記鉄筋コンクリート柱を囲み内側面が前記鉄筋コンクリート柱の外面に接する上下開口の鋼製の接合ボックスを設け、この接合ボックスは、四方の各内側面に、前記鉄筋コンクリート柱のコンクリート内に埋め込まれて定着される定着用突出部材が、少なくとも各内側面の幅方向に複数並んで突出し、前記各接合ボックスの外面に前記鉄骨梁の端部を接合したものである。上記の「鋼製」は、鋳鋼を含む意味である。
この構成によると、上下開口の鋼製の接合ボックスを鉄筋コンクリート柱に設け、この接合ボックスの外面に鉄骨梁を接合するため、接合部が簡素であり、製作および品質管理が容易である。また、柱外周の鋼製の接合ボックスに鉄骨梁を接合するため、この接合ボックスの任意の高さ位置や幅方向位置に鉄骨梁を接合することができる。そのため、梁段差や梁偏心がある場合でも容易に組み立てることができる。上記接合ボックスは、各内側面に、鉄筋コンクリート柱のコンクリート内に埋め込まれて定着される定着用突出部材が複数並んで突出されたものであるため、定着用突出部材により鉄筋コンクリート柱に対する確実な定着が行え、かつ十字縦形の鉛直スチフナーと異なり、定着用突出部材で鉄筋コンクリート柱のコンクリートが分割されることがなく、鉄筋コンクリート柱の梁結合部の強度に優れたものとなる。

前記定着用突出部材は、頭付きのスタッドであっても良い。頭付きのスタッドである場合は、定着効果に優れる。

この発明において、前記定着用突出部材は、複数の孔が分散して設けられた孔あき鋼板であっても良い。定着用突出部材が上記孔あき鋼板であると、定着用突出部材がリブとして作用し、接合ボックスの補剛効果が得られ、面外座屈に対して強いものとなる。そのため、鉄筋コンクリート柱のコンクリートが接合ボックスから剥がれることが防止される。また、孔あき鋼板の孔により、コンクリートに対する定着性が向上する。

この発明において、前記鉄筋コンクリート柱は、前記接合ボックスに対して上側となる上側柱部分が、前記接合ボックスに対して下側となる下側柱部分よりも細い断面形状となる段差付き柱であり、前記接合ボックスは、上端が前記上側柱部分の断面寸法、下端が前記下側柱部分の断面寸法となるテーパ形状であっても良い。
このように接合ボックスをテーパ形状とすることにより、鉄筋コンクリート柱を、接合ボックスに対する上側柱部分が下側柱部分よりも細い断面形状となる段差付き柱とすることができる。この場合に、接合ボックスの上端と下端の断面の中心を互いに偏心させても良く、また同じとしても良い。偏心させた場合は、上側柱部分と下側柱部分とが偏心した偏心柱とすることができる。

この発明の鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造は、鉄筋コンクリート柱における鉄骨梁が接合される高さ位置に、前記鉄筋コンクリート柱を囲み内側面が前記鉄筋コンクリート柱の外面に接する上下開口の鋼製の接合ボックスを設け、この接合ボックスは、四方の各内側面に、前記鉄筋コンクリート柱のコンクリート内に埋め込まれて定着される定着用突出部材が、少なくとも各内側面の幅方向に複数並んで突出し、前記各接合ボックスの外面に前記鉄骨梁の端部を接合したため、接合部が簡素でその製作および品質管理が容易であり、梁段差や梁偏心がある場合でも容易に適用可能で、かつ強度にも優れたものとなる。

この発明の一実施形態にかかる鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造の正面図である。 （Ａ）は同接合構造の一例の水平断面図、（Ｂ）は同縦断面図である。 （Ａ）は同接合構造の他の例の水平断面図、（Ｂ）は同縦断面図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造は、鉄筋コンクリート柱１における鉄骨梁２Ａ，２Ｂ，２Ｃが接合される各高さ位置に、鉄筋コンクリート柱１を囲み内側面が鉄筋コンクリート柱１の外面に接して定着された上下開口の鋼製の接合ボックス３Ａ，３Ｂを設けている。接合ボックス３Ａ，３Ｂ内の鉄筋コンクリート柱１の部分は、図２や図３のように、その鉄筋４を接合ボックス３Ａ，３Ｂ内に配筋し、接合ボックス３Ａ，３Ｂを型枠としてその内部にコンクリート５を打設することにより構築される。接合ボッックス３Ａ，３Ｂは、図２（Ａ）や図３（Ａ）に示すように水平断面が角形で、四方の各内側面に、鉄筋コンクリート柱１のコンクリート５内に埋め込まれて定着される定着用突出部材６を設けたものである。なお、図２，図３は、下側の接合ボッックス３Ｂを示すが、上側の接合ボッックス３Ａは、テーパ形状となっている他は、下側の接合ボッックス３Ｂと同じである。

定着用突出部材６は、少なくとも接合ボックス３Ａ，３Ｂの各内周面の幅方向に複数並んで突出させる。
図２の例では、定着用突出部材６として、帯条の孔あき鋼板を用いている。この孔あき鋼板からなる定着用突出部材６は、接合ボックス３Ｂの内側面に垂直に立て、基端側の側縁を接合ボックス３Ｂの内側面に溶接によって接合している。また、孔あき鋼板からなる定着用突出部材６は、図示の例では接合ボックス３Ｂの各内側面に間隔を開けてそれぞれ３枚配置し、接合ボックス３Ｂの全長に渡って設けている。孔あき鋼板は、複数の孔７が分散して設けられた鋼板であり、図示の例では、丸孔からなる孔７が縦一列に一定間隔で設けられている。
図３の例では、定着用突出部材６として、頭付きのスタッドを用いている。このスタッドからなる定着用突出部材６は、接合ボックス３Ｂの各内側面に、幅方向に間隔を開けてそれぞれ３列に配置し、かつ上下に一定間隔で配列されている。

接合ボックス３Ａ，３Ｂは、例えば図２（Ａ）や図３（Ａ）に示すように、その四側面を成す各鋼板３ａを側端部で互いに溶接してボックス状の組立品としている。接合ボックス３Ａ，３Ｂは、この他に、高周波誘導加熱して増肉補強した角形鋼管を用いても良い。この増肉補強は、素材となる鋼管（図示せず）に圧縮荷重を負荷しながら、長手方向の一部ずつ誘導加熱することで、肉厚を増加させる処理である。接合ボックス３Ａ，３Ｂは、通常の角形鋼管の切断品であっても良いが、上記のような増肉補強したものが好ましい。接合ボックス３Ａ，３Ｂには、これらの他に、鋳鋼による鋳造品であっても良い。

図１では、上下２段の柱・梁接合部を有する躯体部分を示している。鉄筋コンクリート柱１は、上段の柱・梁接合部において、接合ボックス３Ａに対して上側となる上側柱部分１Ａが、接合ボックス３Ａに対して下側となる下側柱部分１Ｂよりも細い断面形状となる段差付き柱とされている。上段の接合ボックス３Ａは、上端が前記上側柱部分１Ａの断面寸法、下端が前記下側柱部分１Ｂの断面寸法となるテーパ形状とされている。下段の柱・梁接合部では、鉄筋コンクリート柱１は、接合ボックス３Ｂに対して上側となる上側柱部分１Ｂと下側となる下側柱部分１Ｂとが同一断面形状とされている。すなわち、下段の接合ボックス３Ｂは、上端から下端にわたって同一断面寸法となる角筒形状とされている。なお、ここで言う接合ボックス３Ａ，３Ｂの寸法は、外面の寸法である。

上段の接合ボックス３Ａに接合される各鉄骨梁２Ａ，２Ｂのうち、断面寸法が大きい法の鉄骨梁２Ａ（図示の例では接合ボックス３Ａの右側のテーパ状とされた外面）に接合される鉄骨梁２Ａは、梁本体２１と、その両端に接合した梁端部体２２とでなる複合体であり、梁本体２１および梁端部体２２は共に同じ断面形状のＨ形鋼製とされる。梁本体２１と梁端部体２２の接合は、これらの上下フランジ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂおよびウェブ２１ｃ，２２ｃを添え板で挟み込む形式の梁継手２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃを介して摩擦ボルト接合することで行なわれる。梁端部体２２の接合ボックス３Ａの外面に突き合わされる端部は、接合ボックス３Ａの外面に沿うテーパ形状とされている。梁端部体２２の接合ボックス３Ａへの接合は、梁端部体２２の上下フランジ２２ａ，２２ｂの柱接合端を溶接することで行なわれる。この場合、梁端部体２２は、接合ボックス３Ａの上端から下側に所定の余長Ｌ１を持たせ、かつ下端から上側に所定の余長Ｌ２を持たせた位置に接合される。換言すれば、接合ボックス３Ａは、梁成よりも上下に長い寸法とされている。これにより、柱・梁接合部での耐力と剛性を高めることができる。

鉄骨梁２Ａの接合ボックス３Ａへの接合は、例えば工場において、接合ボックス３Ａに梁端部体２２を溶接しておいて、現場では梁端部体２２に梁本体２１を前記梁継手２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃを介してボルト接合することにより行なわれる。上記のように鉄骨梁２Ａの梁端部体２２を接合ボックス３Ａに工場溶接で接合することで、溶接作業、品質管理が容易で、溶接品質を優れたものとできる。

下段の接合ボックス３Ｂに接合される断面寸法の大きい方の鉄骨梁２Ａも、上段の前記鉄骨梁２Ａと同様に、梁本体２１と、その両端に接合した梁端部体２２とでなる複合体であり、梁本体２１および梁端部体２２は共にＨ形鋼製とされる。梁端部体２２が、接合ボックス３Ｂの上端から下側に所定の余長Ｌ１を持たせ、かつ下端から上側に所定の余長Ｌ２を持たせた位置に接合されることも、上段の鉄骨梁２Ａの場合と同様である。

これら上下２段の鉄骨梁２Ａ，２Ａの間には粘弾性ダンパー機能を有する座屈拘束ブレース８が設けられている。座屈拘束ブレース８は、その内部構造の図示は省略するが、芯材を拘束材で挟み込んで芯材の座屈を防止すると共に、拘束材と芯材とを互いに滑り可能として耐震機能を持たせたブレースである。上記粘弾性ダンパー機能は、芯材と拘束材との接触面間に与えられる。座屈拘束ブレース８の下端は、下段の接合ボックス３Ｂの外面と鉄骨梁２Ａの上フランジ（梁端部体２２の上フランジ２２ａ）とで挟まれる柱・梁隅部に溶接されたガセットプレート９にボルト接合される。また、座屈拘束ブレース８の上端は、上段の鉄骨梁２Ａの中間部分の下フランジ（梁本体２１の下フランジ２１ｂ）に溶接されたガセットプレート１０にボルト接合される。下段の柱・梁接合部において、上記したように梁端部体２２が、接合ボックス３Ｂの上端から下側に所定の余長Ｌ１を持たせ、かつ下端から上側に所定の余長Ｌ２を持たせた位置に接合されていることから、座屈拘束ブレース８の下端を接合するためのガセットプレート９を溶接する部位を、接合ボックス３Ｂの外面に容易に確保することができる。なお、図示の例では座屈拘束ブレース８を用いたが、座屈拘束ブレース８の代わりに、座屈拘束機能を有しない通常のブレースを設けてもよい。

図１のように、上下２段の接合ボックス３Ａ，３Ｂに接合される両側の鉄骨梁２Ａ，２Ｂのうち、断面寸法の小さな方の鉄骨梁２Ｂ（図の左側の鉄骨梁）は、一体のＨ形鋼製とされている。この鉄骨梁２Ｂは、、それぞれ接合ボックス３Ａ，３Ｂの側面に溶接されたアングル材などからなる接合プレート１１にウェブ２Ｂｃをボルト接合すると共に、上下のフランジ２Ｂａ，２Ｂｂの柱接合端を接合ボックス３Ａ，３Ｂの側面に現場溶接することで接合されている。これらの鉄骨梁２Ｂは、右側の鉄骨梁２Ａよりも梁成の低いものであり、その上フランジ２Ｂａを右側の鉄骨梁２Ａの上フランジ２１ａ，２２ａの高さ位置に揃えて接合ボックス３Ａ，３Ｂに接合されている。
右側の鉄骨梁２Ａと左側の鉄骨梁２Ｂとの間には、梁成が互いに異なって梁段差が生じているが、接合ボックス３Ａ，３Ｂの外面に鉄骨梁２Ａ，２Ｂを接合する構造であるため、このような梁段差があっても容易に柱・梁接合を行うことができる。鉄骨梁２Ｂが、接合ボックス３Ａ，３Ｂの上端から下側に所定の余長Ｌ１を持たせ、かつ下端から上側に所定の余長Ｌ３を持たせた位置に接合されていることは、右側の鉄骨梁２Ｂの場合とほぼ同様である。
なお、梁成が異なって梁段差が生じる他に、両側の鉄骨梁２Ａ，２Ｂの梁成が互いに同じであって、梁上の部屋の種類の違い等に応じて梁設置レベルを互いに異ならせたことにより梁段差が生じる場合であっても、接合ボックス３Ａ，３Ｂの外面に鉄骨梁２Ａ，２Ｂを接合する構造であることから、梁段差にかかわらず容易に柱・梁接合を行うことができる。

図１において、上下２段の接合ボックス３Ａ，３Ｂにおける正面側には、それぞれさらに別の鉄骨梁２Ｃが接合されている。これらの鉄骨梁２Ｃは例えば右側の鉄骨梁２Ａと同様の複合体からなるが、左側の鉄骨梁２Ｂのような一体のＨ形鋼製であっても良い。上段の鉄骨梁２Ｃの梁成は、右側の鉄骨梁２Ａの梁成と同一とされており、その上下フランジ２Ｃａ，２Ｃｂの高さ位置が右側の鉄骨梁２Ａの上下フランジ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに揃えられている。ただし、この鉄骨梁２Ｃでは、鉄筋コンクリート柱１の幅方向に所定量だけ偏心した位置で接合ボックス３Ａの正面に接合されている。

下段における図正面側の鉄骨梁２Ｃの梁成は、左右の鉄骨梁２Ｂ，２Ａの梁成と異なるものとされており、その上フランジ２Ｃａの高さ位置が他の鉄骨梁２Ａ，２Ｂの上フランジ２１ａ，２２ａ，２Ｂａに揃えられている。この鉄骨梁２Ｃの場合も、鉄筋コンクリート柱１の幅方向に所定量だけ偏心した位置で接合ボックス３Ｂの正面に接合されている。このように、正面側の鉄骨梁２Ｃの場合には梁偏心のある状態で鉄筋コンクリート柱１に接合されるが、接合ボックス３Ａ，３Ｂの外面に鉄骨梁２Ｃを接合する構造であるため、このような梁偏心があっても容易に柱・梁接合を行うことができる。鉄骨梁２Ｃが、接合ボックス３Ａ，３Ｂの上端から下側に所定の余長Ｌ１を持たせ、かつ下端から上側に所定の余長Ｌ２，Ｌ４を持たせた位置に接合されていることは、左右の鉄骨梁２Ｂ，２Ａの場合と同様である。

この構成の鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造によると、このように、鉄筋コンクリート柱１における鉄骨梁２Ａ，２Ｂ，２Ｃが接合される高さ位置に、鉄筋コンクリート柱１を囲み内面側が鉄筋コンクリート柱１の外面に接する上下開口の鋼製の接合ボックス３Ａ，３Ｂを設け、この接合ボックス３Ａ，３Ｂは、各内側面に、鉄筋コンクリート柱１のコンクリート５内に埋め込まれて定着される定着用突出部材６が、少なくとも各内側面の幅方向に複数並んで突出し、各接合ボックス３Ａ，３Ｂの外面に鉄骨梁２Ａ，２Ｂ，２Ｃの端部を接合したため、接合部が簡素でその製作および品質管理が容易であり、梁段差や梁偏心がある場合でも容易に適用可能で、かつ強度にも優れたものとなる。

また、この実施形態では、上段の接合ボックス３Ａを、その上端開口が下端開口よりも細い断面寸法となったテーパ形状としているので、鉄筋コンクリート柱１として、接合ボックス３Ａに対して上側となる上側柱部分１Ａが、接合ボックス３Ａに対して下側となる下側柱部分１Ｂよりも細い断面形状となる段差付き柱を用いる場合でも、容易に組み立てることができる。

１…鉄筋コンクリート柱
１Ａ…上側柱部分
１Ｂ…下側柱部分
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…鉄骨梁
３Ａ，３Ｂ…接合ボックス
５…コンクリート
６…定着用突出部材
７…孔
Ｌ１〜Ｌ４…余長

Claims (4)

1. 鉄筋コンクリート柱における鉄骨梁が接合される高さ位置に、前記鉄筋コンクリート柱を囲み内側面が前記鉄筋コンクリート柱の外面に接する上下開口の鋼製の接合ボックスを設け、この接合ボックスは、四方の各内側面に、前記鉄筋コンクリート柱のコンクリート内に埋め込まれて定着される定着用突出部材が、少なくとも各内側面の幅方向に複数並んで突出し、前記各接合ボックスの外面に前記鉄骨梁の端部を接合した鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造。
2. 請求項１において、前記定着用突出部材が、頭付きのスタッドである鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造。
3. 請求項１において、前記定着用突出部材が、複数の孔が分散して設けられた孔あき鋼板である鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記鉄筋コンクリート柱は、前記接合ボックスに対して上側となる上側柱部分が、前記接合ボックスに対して下側となる下側柱部分よりも細い断面形状となる段差付き柱であり、前記接合ボックスは、上端が前記上側柱部分の断面寸法、下端が前記下側柱部分の断面寸法となるテーパ形状である鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁の接合構造。
   

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