JP2010261270A - 複合構造および複合構造建築物の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合構造において床スラブを容易に施工することができる。
【解決手段】鋼管１１内にコンクリート１２が充填された充填鋼管コンクリート造の柱２と、鉄骨造の梁３とからなり、柱２と梁３とが接合される柱梁接合部４と、梁３の上に配設された床スラブ５とを備えた複合構造１において、鋼管１１は下端部１１ｂが柱梁接合部４と連続していない構成である。床スラブ５のコンクリートを一体に打設した後に、床スラブ５の上に鋼管１１を立設する。鋼管１１の立設は、床スラブ５の上に鋼管１１と同径で分割可能なリング部材を設置し、リング部材の上に鋼管１１を設置して、鋼管１１および塞ぎ板１７で囲まれた空間内にコンクリート１２を打設した後にリング部材を撤去して行う。鋼管１１の下端部１１ｂと床スラブ５の上端面５ａとの間には隙間ｄが設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、充填鋼管コンクリート造の柱と鉄骨造の梁とからなる複合構造および複合構造建築物の施工方法に関する。

近年、充填鋼管コンクリート造の柱と鉄骨造の梁とを備える複合構造を採用した複合構造建築物が建設されている。
この複合構造では、柱と梁との接合部に柱梁接合部材が設置されていて、柱の鋼管は柱梁接合部材とは溶接されず、鋼管内に配設される接合鉄筋およびコンクリートによって接合されている。
特許文献１では、複合構造建築物における仕口構造が提案されている。この仕口構造では、鉄骨造の梁の上下に鋼管の柱が配設されると共に、柱の周方向において互いに隣接する鉄骨梁のウェブどうしの間には柱の鋼管に略連続するように塞ぎ板が設けられている。
鋼管と塞ぎ板とで囲まれた空間内に接合鉄筋が配設されコンクリートが充填されて、柱と梁とが接合される。
また、特許文献２では、複合構造建築物の施工方法が提案されている。この施工方法では、まず柱の鋼管を立設してサポートにより仮支持し、柱脚部にコンクリートを充填して鋼管が自立したらサポートを解除する。次に、鋼管の上部に仕口部材を設置し梁を接合している。そして、仕口部材に接合鉄筋を挿通し、鋼管内および仕口部材内、床スラブ型枠上にコンクリートを充填している。
この仕口部材は、柱の鋼管と略同径の鋼管部とこの鋼管部に固定された鉄骨梁接合用のブラケットとから形成されている。鋼管部の上下には柱の鋼管が接合されて、ブラケットには鉄骨梁が接合されることで、柱と梁とが接合されている。

特開平１１−１０７３７１号公報 特開平１１−７１８０９号公報

従来の複合構造では、柱の鋼管と仕口部材とが連続している構造である。このため、鋼管は床スラブを貫通して仕口部材と連続しているか、または床スラブの厚さの補強鋼管が仕口部材の上部に設置されて、この補強鋼管を介して仕口部材と連続している。
鋼管が床スラブを貫通する場合には、床スラブのコンクリートを打設する際に、鋼管が立設する部分およびその周辺を除いて床スラブのコンクリートを打設し、鋼管が立設した後に鋼管周辺の床スラブのコンクリートを打設している。床スラブのコンクリートを２回に分けて打設するため、工期が長くなると共に、床スラブのコンクリートの品質管理が煩雑になるという問題があった。
また、補強鋼管を設置する場合には、床スラブコンクリートの打ち分けの必要はないが、補強鋼管を仕口部材に接合し、更に補強鋼管に鋼管を接合する作業も必要となるので、手間がかかり、工期やコストに悪影響があった。
また、いずれの場合においても、床スラブの鉄筋を柱の鋼管部分に敷設しないようにする必要があり、手間がかかっている。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、床スラブの施工を容易に行うことができる複合構造および複合構造建築物の施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る複合構造は、鋼管内にコンクリートが充填された充填鋼管コンクリート造の柱と、鉄骨造の梁とからなり、柱と梁とが接合される柱梁接合部と、梁の上に配設された床スラブとを備えた複合構造において、鋼管は下端部が柱梁接合部と連続していないことを特徴とする。
また、本発明に係る複合構造建築物の施工方法では、鋼管内にコンクリートが充填された充填鋼管コンクリート造の柱と、鉄骨造の梁とからなり、柱と梁とが接合される柱梁接合部と、梁の上に配設された床スラブとを備えた複合構造建築物の施工方法において、床スラブのコンクリートを打設する工程の後に、柱梁接合部の上端部と不連続に鋼管を立設する工程を行うことを特徴とする。
本発明では、鋼管は下端部が柱梁接合部と連続していないことにより、鋼管が床スラブを貫通しないので、鋼管の下の床スラブを他の部分のスラブと分けて施工しなくてよく、床スラブの施工を容易に行うことができる。

また、本発明に係る複合構造では、鋼管の下端部と床スラブの上端面との間には隙間が設けられていることを特徴とする。
本発明では、鋼管の下端部と床スラブの上端面との間には隙間が設けられていることにより、地震時の応答層間変形により鋼管が傾斜した場合に、鋼管と床スラブとの接触を防ぐことができ、鋼管および床スラブの損傷を抑制できる。

また、本発明に係る複合構造では、隙間には柱および床スラブよりも剛性の低い部材が配設されていてもよい。
また、本発明に係る複合構造建築物の施工方法は、鋼管を立設する工程では、鋼管と床スラブとの間に、鋼管と同径のリング状で柱および床スラブよりも剛性の低い部材を配設してもよい。
本発明では、鋼管の下端部と床スラブの上端面との間の隙間に、柱および床スラブよりも剛性の低い部材が配設されることにより、地震時の応答層間変形により鋼管が傾斜した場合に隙間塞ぎ部材が変形して鋼管および床スラブの損傷を抑制できる。また、鋼管のコンクリートを打設する際に、隙間からコンクリートが流出することを防ぐことができる。

また、本発明に係る複合構造建築物の施工方法は、鋼管を立設する工程では、床スラブの上に鋼管と同径で分割可能なリング状のスペーサーを設置し、スペーサーの上に鋼管を設置して、鋼管にコンクリートを打設した後にスペーサーを撤去することが好ましい。
本発明では、床スラブの上にスペーサーを介して鋼管を設置することにより、床スラブを鋼管との間に隙間を設けることができる。
また、鋼管のコンクリートを打設する際に、スペーサーによって隙間からコンクリートが流出することを防ぐことができる。スペーサーは鋼管と同径のリング状に形成されているので、鋼管を立設する位置を示す印として使用することができる。また、スペーサーは分割可能なので、スペーサーの撤去が行いやすい。

本発明によれば、鋼管は下端部が柱梁接合部と連続していないことにより、床スラブの施工を容易に行うことができるので、労力やコストを軽減させることができると共に、工期を短縮させることができる。

本発明の第一の実施の形態による複合構造の一例を示す図で、図２のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の第一の実施の形態による複合構造の施工方法の手順を示す図である。 本発明の第二の実施の形態による複合構造を示す図である。

以下、本発明の第一の実施の形態による複合構造について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、第一の実施の形態による複合構造１は、充填鋼管コンクリート造の柱２と鉄骨造の梁３とからなり、柱２と梁３との接合部分には柱梁接合部４が設置されて、梁３の上には床スラブ５が設置されている。

図１、２および図３（ａ）に示すように、柱２は、断面視円形の鋼管１１の内部にコンクリート１２が充填された構造のもので、コンクリート１２の内部には鋼管１１の軸方向に所定の長さの接合鉄筋１３が配設されている。通常の鉄筋コンクリート造の柱と異なり鋼管１１が曲げ耐力およびせん断耐力を有することから、せん断補強筋（帯筋）は省略されている。
梁３は、Ｈ形鋼などの形鋼で、本実施の形態では柱梁接合部４において平面視十字状に交差している。このとき梁３は、柱梁接合部４において交差する第一の梁部材１４と、第一の梁部材１４に接続される第二の梁部材１５とから構成される（図１、２参照）。

柱梁接合部４は、交差する第一の梁部材１４と、柱梁接合部４の上下に配設される柱２の周方向において互いに隣接する第一の梁部材１４のウェブ１４ｃの間に設けられた平面視円弧状の塞ぎ板１７とから構成される。
柱梁接合部４は、鋼管１１の上部に配設されて、鋼管１１と塞ぎ板１７とが連続しているが、柱梁接合部４と柱梁接合部４の下方に配設される鋼管１１とは溶接されていない。
また、柱梁接合部４と柱梁接合部４の上方に配設される鋼管１１との間には、床スラブ５の厚さと後述する隙間ｄをあわせた間隔があけられている。

複合構造１の柱２と梁３とは、鋼管１１と塞ぎ板１７とで囲まれた空間内に、接合鉄筋１３が配設されてコンクリート１２が充填されることによって接合されている。このとき、接合鉄筋１３は塞ぎ板１７で囲まれた空間内を貫通し、接合鉄筋１３の上端部１３ａおよび下端部１３ｂは塞ぎ板１７の上下に配設される鋼管１１内に挿入されている。

図１、２および図３（ｅ）に示すように、床スラブ５は、梁３および柱梁接合部４の上に配設されたコンクリートスラブである。床スラブ５には、接合鉄筋１３が貫通しているが、鋼管１１が貫通しておらず、鋼管１１は床スラブ５の上部に配設されている。このとき、床スラブ５の上端面５ａと鋼管１１の下端部１１ｂとの間には隙間ｄが設けられている。この隙間ｄは鋼管１１の厚さの１／５０程度とすることが好ましい。
床スラブ５と鋼管１１との間に隙間ｄが設けられていることによって、地震時の応答層間変形により鋼管１１が傾斜した場合にも、鋼管１１と床スラブ５との接触を防ぐことができる。
鋼管１１は床スラブ５を貫通しなく、鋼管１１の下端部１１ｂと柱梁接合部４とが連続していないので、従来の鋼管の下端部と柱梁接合部とが連続する複合構造に比べて鋼管１１が負担できる柱２の軸力、曲げ力およびせん断力は小さくなるが、柱２の軸力、曲げ力およびせん断力は、コンクリート１２および接合鉄筋１３によっても負担するものとし、必要に応じてコンクリート１２の強度および接合鉄筋１３の径や本数などを調整する。

次に、上述した第一の実施の形態による複合構造１の施工方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、梁３の第一の梁部材１４を略十字状に交差させて、第一の梁部材１４のウェブ１４ｃ間に塞ぎ板１７を一体に取り付けた柱梁接合部４を形成しておく。そして、鋼管１１の建込みを行い、鋼管１１の上端部１１ａに柱梁接合部４を設置する。鋼管１１の建込みについては詳細を後述する。

次に、鋼管１１および塞ぎ板１７で囲まれた空間内に接合鉄筋１３を配設し、コンクリート１２を充填する。そして、コンクリート１２を充填する工程と前後して、第一の梁部材１４に図１、２に示す第二の梁部材１５をジョイントプレートや溶接などによって接合する。

次に、床スラブ５を形成する。梁３及び柱梁接合部４の上に床スラブ５の図示しないデッキおよび鉄筋を設置し、コンクリートを打設する。このとき、柱梁接合部４の上部で柱２が立設される部分の床スラブ５のコンクリートと、その他の部分の床スラブ５のコンクリートとは一体に打設し、図３（ｂ）に示す床スラブ５が形成される。

次に、床スラブ５の上に柱２の建込みを行う。図３（ｃ）に示すように、柱２の建込みは、柱２を立設する床スラブ５の上に鋼管１１と同じ径のリング部材（スペーサー）２１を設置する。そして、図３（ｄ）に示すように、リング部材２１の上部に鋼管１１を設置して、鋼管１１の上部に柱梁接合部４を設置する。続いて、鋼管１１および塞ぎ板１７に囲まれた空間内に接合鉄筋１３を配設し、コンクリート１２を充填する。
リング部材２１を介して床スラブ５上に鋼管１１を配設することによって、床スラブ５の上端面５ａと鋼管１１の下端部１１ｂとの間に、図２に示す隙間ｄを設けることができる。また、リング部材２１は、鋼管１１にコンクリート１２を充填した際に、隙間ｄからコンクリート１２が流出することを防ぐことができる。

そして、鋼管１１内のコンクリート１２が硬化した後にリング部材２１を撤去し、図３（ｅ）に示すように、鋼管１１と床スラブ５との間に隙間ｄが設けられる。このとき、リング部材２１の撤去が行いやすいように、リング部材２１は予め分割可能な部材としておくことが好ましい。

次に、上述した第一の実施の形態による複合構造１の作用効果について図面を用いて説明する。
上述した複合構造１では、鋼管１１の下端部１１ｂと柱梁接合部４とが連続していないので、床スラブ５のコンクリートを打設する際に、柱梁接合部４の上部で柱２が立設される部分の床スラブ５のコンクリートとその他の部分の床スラブ５のコンクリートとを一体に打設することができて、容易に床スラブ５を配設することができ、床スラブ５を施工する労力を低減できると共に、工期を短縮できコストを削減できる作用効果を奏する。
そして、従来の鋼管の下端部と柱梁接合部とが連続する複合構造と比べて、床スラブの施工において、床スラブに鋼管が貫通する部分は鋼管が立設された後に施工したり、床スラブに鋼管と同径の補強鋼管を設置したりしなくてよいので、床スラブ５の施工を容易に行うことができる。

次に、第二の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図４に示すように、第二の実施の形態による複合構造３１では、鋼管１１と床スラブ５との間の隙間ｄには、例えば硬質ゴムや樹脂などの柱２および床スラブ５よりも剛性の低い塞ぎ部材３２が配設されている。塞ぎ部材３２は柱２および床スラブ５よりも剛性が低いので地震時の応答層間変形により鋼管１１が傾斜したとしても塞ぎ部材３２が変形することによって鋼管１１が床スラブ５と接触することがなく鋼管１１と床スラブ５の損傷を防ぐことができる。

また、塞ぎ部材３２は、図３（ｃ）に示す第一の実施の形態によるリング部材２１と同様に、鋼管１１にコンクリート１２を充填した際に隙間ｄからコンクリート１２が流出することを防ぐために利用できる。そして、塞ぎ部材３２は鋼管１１内のコンクリート１２が硬化した後に撤去しなくてよいので、労力を軽減させることができる。

以上、本発明による複合構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の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、上述した実施の形態では、柱２と梁３の接合部に、予め第一の梁部材１４を略十字状に交差させて、第一の梁部材１４のウェブ１４ｃ間に塞ぎ板１７を一体に取り付けた柱梁接合部４を使用しているが、例えば他に、鋼管１１と略同径の鋼管部とこの鋼管部に固定された鉄骨梁接合用のブラケットとから形成されて、梁が交差していない柱梁接合部を使用してもよい。

１、３１ 複合構造
２ 柱
３ 梁
４ 柱梁接合部
５ 床スラブ
１１ 鋼管
１１ｂ 下端部
１２ コンクリート
１３ 接合鉄筋
２１ リング部材（スペーサー）
３２ 塞ぎ部材
ｄ 隙間

Claims (6)

1. 鋼管内にコンクリートが充填された充填鋼管コンクリート造の柱と、鉄骨造の梁とからなり、前記柱と前記梁とが接合される柱梁接合部と、前記梁の上に配設された床スラブとを備えた複合構造において、
   前記鋼管は下端部が前記柱梁接合部と連続していないことを特徴とする複合構造。
2. 前記鋼管の下端部と前記床スラブの上端面との間には隙間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の複合構造。
3. 前記隙間には、前記柱および前記床スラブよりも剛性の低い部材が配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合構造。
4. 鋼管内にコンクリートが充填された充填鋼管コンクリート造の柱と、鉄骨造の梁とからなり、前記柱と前記梁とが接合される柱梁接合部と、前記梁の上に配設された床スラブとを備えた複合構造建築物の施工方法において、
   前記床スラブのコンクリートを打設する工程の後に、前記柱梁接合部の上端部と不連続に鋼管を立設する工程を行うことを特徴とする複合構造建築物の施工方法。
5. 前記鋼管を立設する工程では、前記床スラブの上に前記鋼管と同径で分割可能なリング状のスペーサーを設置し、前記スペーサーの上に前記鋼管を設置して、前記鋼管にコンクリートを打設した後にスペーサーを撤去することを特徴とする請求項４に記載の複合構造建築物の施工方法。
6. 前記鋼管を立設する工程では、前記鋼管と前記床スラブとの間に、前記鋼管と同径のリング状で前記柱および前記床スラブよりも剛性の低い部材を配設することを特徴とする請求項４に記載の複合構造建築物の施工方法。

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