JP2010265692A - 構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】施工が容易となると共に柱及び梁の破損を抑えることができる構造体を得る。
【解決手段】建物１０の梁１４は、鉄筋コンクリート製の第１梁部材２２、２４及び第２梁部材２６、２８を複数連結して構築されている。また、梁１４は、梁主筋３２、３３と、鉄筋コンクリートと梁主筋３２、３３の付着力を低下させた筒部材３４と、シース管４２Ａ〜４２Ｄと、シース管４２Ａ〜４２Ｄに挿通されたＰＣ鋼線４０と、を有している。ここで、建物１０に外力が作用したとき、ＰＣ鋼線４０の張力による元の状態への戻り作用と、鉄筋コンクリートの塑性変形によるエネルギー吸収作用とが同時に作用するので、柱１２及び梁１４の破損を抑えることができる。また、梁１４にプレストレスが導入されることにより各梁部材が接合されるので、各梁部材の中央部での鉄筋の接合作業が不要となる。これにより、建物１０の施工が容易となる。
【選択図】図６

Description

本発明は、鉄筋コンクリート造の構造体に関する。

従来、柱と梁を接合して構築される鉄筋コンクリート造の構造体において、梁主筋の端部のコンクリートへの付着強度を実質的にゼロ（アンボンド状態）としたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の構造体では、梁主筋の端部に補強筒を外挿することで、コンクリートに対して梁主筋の端部をアンボンド状態としている。そして、地震の際に優先的に梁主筋の端部を降伏させている。

しかし、特許文献１の構造体では、柱及び梁をプレキャスト部材として、柱を構築した後に梁を接合するとき、接合部での主筋の設置を手作業で行う必要があり、施工が容易ではなかった。

特開２００３−１５５７７８

本発明は、施工が容易となると共に柱及び梁の破損を抑えることができる構造体を得ることを目的とする。

本発明の請求項１に係る構造体は、柱と、該柱の両側又は片側に設けられる梁と、が鉄筋コンクリートにより一体成形されたプレキャスト部材を複数連結して構築される構造体において、前記プレキャスト部材の前記柱及び前記梁を貫通して設けられた筒状部材と、前記梁及び前記柱に渡って配置された梁主筋と、前記柱の仕口部分において前記梁主筋と前記鉄筋コンクリートとの付着力を低下させた付着力低下部と、前記筒状部材に挿通され張力が付与された後に定着されて複数の前記プレキャスト部材を連結させる連結部材と、を有する。

上記構成によれば、構造体の柱及び梁に外力が作用したときに、連結部材の張力による元の状態への復元力と、鉄筋コンクリートの塑性変形によるエネルギー吸収能力と、が同時に作用するので、構造体の水平方向の変位を低減して柱及び梁の破損を抑えることができる。また、付着力低下部では梁主筋とコンクリートの付着力が低下しているため、梁主筋の塑性変形にともなってコンクリートが変形するのを抑えられ、コンクリートの破損が抑えられる。

また、柱と梁が一体成形されているので、柱と梁を現場で接合させる場合に較べて梁主筋の配置等の手作業が不要となる。さらに、連結部材によって複数の梁にプレストレスが導入されるので、このプレストレスによって梁に作用する長期荷重により生ずる曲げモーメントが負担され、梁中央部での鉄筋の接合作業が不要となる。これにより、構造体の施工が容易となる。

本発明の請求項２に係る構造体は、前記筒状部材が、前記梁に作用する曲げモーメントに合わせて湾曲配置されている。この構成によれば、導入プレストレスにより曲げモーメントに抵抗するので、梁が長スパンであっても曲げモーメントに抵抗できる。

本発明の請求項３に係る構造体は、前記プレキャスト部材には、前記梁の前記柱の仕口部分との境界部を保護する保護部材が設けられている。この構成によれば、梁の境界部が保護部材で保護されているので、柱が傾いても、梁の境界部の破損を防ぐことができる。

本発明は、上記構成としたので、構造体の施工が容易となると共に柱及び梁の破損を抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る建物の構成図である。 （ａ）〜（ｃ）本発明の第１実施形態に係る第１梁部材の構成図、平断面図、及び縦断面図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係る第２梁部材の構成図である。（ｂ）、（ｃ）本発明の第１実施形態に係る第１、第２柱部材の正面図である。 （ａ）〜（ｃ）本発明の第１実施形態に係る建物の施工手順（前半）を示す工程図である。 （ａ）〜（ｃ）本発明の第１実施形態に係る建物の施工手順（後半）を示す工程図である。 本発明の第１実施形態に係る第１梁部材の接合部における変形状態を示す断面図である。 （ａ）梁部材にプレストレス力のみを作用させたときの層間変形角とモーメントのグラフである。（ｂ）梁部材に鉄筋のみを用いて降伏させたときの層間変形角とモーメントのグラフである。（ａ）本発明の第１実施形態に係る第１、第２梁部材における層間変形角とモーメントのグラフである。 （ａ）本発明の第１実施形態に係る第１梁部材の他の第１実施例を示す構成図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る第１梁部材の他の第２実施例を示す構成図である。 本発明の第２実施形態に係る建物の構成図である。 （ａ）本発明の第２実施形態に係る第３梁部材の構成図である。（ｂ）本発明の第２実施形態に係る保護部材の取り付け状態を示す斜視図である。 （ａ）本発明の第２実施形態に係る建物の構成図である。（ｂ）本発明の第２実施形態に係る第３梁部材に作用する曲げモーメント図である。 本発明の第２実施形態に係る第３梁部材の接合部における変形状態を示す断面図である。

本発明の構造体の第１実施形態を図面に基づき説明する。図１には、地盤２０上に構築された構造物としての建物１０の１、２階層が示されている。なお、図１では、各部材の配置が建物１０を正面視にて透視した状態で示されている。建物１０は、地盤２０上に立設された複数の柱１２と、柱１２に架設された複数の梁１４とで構成されている。なお、梁１４には小梁が架設されると共にコンクリート打設によりスラブが形成されているが、これらの図示を省略している。

柱１２は、地盤２０上に立設された第１柱部材１６と、各階層で梁１４上に立設される第２柱部材１８とを有している。図３（ｂ）に示すように、第１柱部材１６は、プレキャスト鉄筋コンクリート造であり、軸方向（鉛直方向）に沿って配設された複数の異形鉄筋である柱主筋１７と、柱主筋１７に対して垂直方向に柱主筋１７を囲んで複数配置され柱主筋１７に緊結された帯筋（図示省略）とを有している。柱主筋１７は、第１柱部材１６の上面１６Ａから上方へ一部が突出しており、突出長さは、梁１４の梁せいと、第２柱部材１８との接合に必要な長さとを合計した長さとなっている。

図３（ｃ）に示すように、第２柱部材１８は、プレキャスト鉄筋コンクリート造であり、軸方向（鉛直方向）に沿って配設された複数の異形鉄筋である柱主筋１９と、柱主筋１９に対して垂直方向に柱主筋１９を囲んで複数配置され柱主筋１９に緊結された帯筋（図示省略）とを有している。柱主筋１９は、第２柱部材１８の上面１８Ａから上方へ一部が突出しており、突出長さは、梁１４の梁せいと、上階層の第２柱部材１８との接合に必要な長さとを合計した長さとなっている。また、第２柱部材１８の下端部における柱主筋１９の下端には、スリーブ継手２１が外挿されている。

スリーブ継手２１は、柱主筋１７、１９の外径よりも大きい内径の貫通穴を有する円筒状部材であり、側壁にはグラウトを注入又は排出するための注入口２１Ａ及び排出口２１Ｂが形成されている。ここで、スリーブ継手２１が柱主筋１７の端部及び柱主筋１９の端部に外挿された状態で注入口２１Ａからグラウトが注入され、排出口２１Ｂから余分なグラウトが排出された後、硬化することにより、第２柱部材１８の内部で柱主筋１７と柱主筋１９とが接合されている。

一方、図１に示すように、梁１４は、柱１２と、柱１２の両側に設けられた梁１４とが鉄筋コンクリートにより一体成形されたプレキャスト部材としての第１梁部材２２、２４と、柱１２と柱１２の片側に設けられた梁１４とが鉄筋コンクリートにより一体成形されたプレキャスト部材としての第２梁部材２６、２８とを有している。なお、第１梁部材２２と第１梁部材２４、第２梁部材２６と第２梁部材２８はそれぞれ同じ構成であるため、ここでは第１梁部材２２と第２梁部材２６について説明し、第１梁部材２４と第２梁部材２８の説明を省略する。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１梁部材２２は、コンクリート打設により直方体状に形成されており、柱１２の一部を構成する柱梁接合部２２Ａと、柱梁接合部２２Ａの両側面に突設された梁部２２Ｂ、２２Ｃとで構成されている。なお、柱梁接合部２２Ａと梁部２２Ｂ、２２Ｃとの境界面２３Ａ、２３Ｂを含む部位を接合部３０とする。また、第１梁部材２２は、柱梁接合部２２Ａ及び梁部２２Ｂ、２２Ｃを貫通して設けられたシース管４２（第１梁部材２２、２４では４２Ａ、４２Ｂとする）と、柱梁接合部２２Ａ及び梁部２２Ｂ、２２Ｃに渡って配置された梁主筋３２と、梁主筋３２を囲んで配置された複数のあばら筋３５と、両側の接合部３０（柱１２の仕口部分）で梁主筋３２に外挿された筒部材３４とを有している。

梁主筋３２は、第１梁部材２２の軸方向（水平方向）に沿って、左端面から右端面まで延伸された異形鉄筋であり、第１梁部材２２の幅方向及び鉛直方向に間隔を空けて４本配設されている。なお、梁主筋３２は、降伏点が２９５Ｎ／ｍｍ^２以下の低降伏点鋼であるマイルドスチールが用いられている。

あばら筋３５は、梁主筋３２に対して垂直となる方向に配置された異形鉄筋からなるせん断補強筋であり、断面４箇所の梁主筋３２を四角形状に取り囲むと共に第１梁部材２２の軸方向に間隔を空けて複数配置され、梁主筋３２に緊結されている。なお、各図面における梁主筋３２及びあばら筋３５の表示は、異形鉄筋としての表示を省略して丸鋼として表示する。

筒部材３４は、中空円筒状で内部を梁主筋３２が挿通可能な大きさとなっており、梁主筋３２との隙間には何も充填されていない。このため、梁主筋３２がアンボンド状態となっている。また筒部材３４の外周面はコンクリートに付着して固定されており、一方の端面は前述の境界面２３Ａ又は境界面２３Ｂに接している。なお、筒部材３４の軸方向長さは、第１梁部材２２の大きさ、重量等に合わせて適宜設定される。

シース管４２Ａは、直線状に形成されており、梁主筋３２及びあばら筋３５の内側で第１梁部材２２の断面中央に１箇所設けられている。シース管４２Ａの内径は、後述するＰＣ鋼線４０が挿通可能な大きさとなっている。

図２（ｂ）に示すように、第１梁部材２２の柱梁接合部２２Ａには、柱主筋１７（図１参照）が挿通される複数のシース管２５が鉛直方向を軸方向として埋設されている。また、柱梁接合部２２Ａにおける梁主筋３２及びシース管４２Ａと異なる高さ位置には、複数のシース管２５を囲んで帯筋２７が設けられている。なお、図２（ｂ）を除く他の図では、柱１２及び各柱梁接合部での帯筋２７の図示を省略する。

図３（ａ）に示すように、第２梁部材２６は、コンクリート打設により直方体状に形成されており、柱１２の一部を構成する柱梁接合部２６Ａと、柱梁接合部２６Ａの片側面に突設された梁部２６Ｂとで構成されている。なお、柱梁接合部２６Ａと梁部２６Ｂとの境界面２９を含む部位を接合部３０とする。また、第２梁部材２６は、柱梁接合部２６Ａ及び梁部２６Ｂを貫通して設けられたシース管４２（第２梁部材２６、２８では４２Ｃ、４２Ｄとする）と、柱梁接合部２６Ａ及び梁部２６Ｂに渡って配置された梁主筋３３と、梁主筋３３を囲んで配置された複数のあばら筋３５と、接合部３０で梁主筋３３に外挿された筒部材３４とを有している。

梁主筋３３は、第２梁部材２６の軸方向（水平方向）に沿って、左端面の近傍から右端面まで延伸された異形鉄筋であり、第２梁部材２６の幅方向及び鉛直方向に間隔を空けて４本配設されている。また、柱梁接合部２６Ａにおける梁主筋３３の端部には、機械式の定着具３６が設けられており、第２梁部材２６における梁主筋３３のコンクリートとの定着性を高めている。なお、梁主筋３３は、梁主筋３２（図２参照）と同じマイルドスチールが用いられている。

シース管４２Ｃは、直線状に形成されており、梁主筋３３及びあばら筋３５の内側で第２梁部材２６の断面中央に１箇所設けられている。シース管４２Ｃの内径は、後述するＰＣ鋼線４０が挿通可能な大きさとなっている。また、柱梁接合部２６Ａの左端面近傍におけるシース管４２Ｃの端部位置には、シース管４２Ｃの内部と連通した凹部３７が形成されている。

第２梁部材２６の柱梁接合部２６Ａには、柱主筋１７（図１参照）が挿通される複数のシース管２５が鉛直方向を軸方向として設けられている。また、柱梁接合部２６Ａにおける梁主筋３３及びシース管４２Ｃと異なる高さ位置には、複数のシース管２５を囲んで帯筋が設けられているが、図示を省略している。

ここで、図１に示すように、建物１０の左側から右側へ向けて、第２梁部材２６、第１梁部材２２、第１梁部材２４、及び第２梁部材２８が水平方向に直線状に配置されており梁１４を形成している。そして、シース管４２Ｃ、４２Ａ、４２Ｂ、及び４２Ｄの内部には、１本のＰＣ鋼線４０が挿通されている。

ＰＣ鋼線４０は、図示しないジャッキで左右に引っ張られると共に定着具４４で固定されており、梁１４にプレストレス力（圧縮力）を付与している。このプレストレス力により、第２梁部材２６、第１梁部材２２、第１梁部材２４、及び第２梁部材２８は、３箇所の中央接合部４７、４５、４６で接合されている。なお、中央接合部４５〜４６では各梁主筋が不連続となっているが、ＰＣ鋼線４０で各梁部材が接合されているため、曲げモーメント及びせん断力は伝達される。

定着具４４は、凹部３７（図３（ａ）参照）内に配置された支圧板及び雌コーンと、ＰＣ鋼線４０に外挿されたクサビ状の雄コーンとで構成されており、ＰＣ鋼線４０の引張力を解除することで雄コーンが雌コーンと接触して固定されるクサビ方式のものが用いられている。

次に、柱１２、梁１４、及び建物１０の施工手順について説明する。まず、第１柱部材１６、第２柱部材１８、第１梁部材２２、２４、及び第２梁部材２６、２８の各プレキャスト部材の製法について説明する。

図３（ｂ）に示すように、第１柱部材１６に合わせて形成された型枠（図示省略）内に上端側が露出するようにして複数の柱主筋１７及び帯筋２７（図２（ｂ）参照）を配置し、型枠内にコンクリートを打設、硬化させることにより、第１柱部材１６が形成される。同様にして、図３（ｃ）に示すように、第２柱部材１８に合わせて形成された型枠（図示省略）内に上端側が露出するようにして複数の柱主筋１９及び帯筋を配置すると共に、柱主筋１９の下端側にスリーブ継手２１を外挿配置して、型枠内にコンクリートを打設、硬化させることにより、第２柱部材１８が形成される。

一方、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１梁部材２２、２４に合わせて形成された型枠（図示省略）内に、複数のシース管２５、筒部材３４を外挿した梁主筋３２、及びあばら筋３５を配置し、梁主筋３２にあばら筋３５を緊結する。そして、筒部材３４の端面を境界面２３Ａ、２３Ｂの位置に配置すると共に、梁主筋３２及びあばら筋３５の内側にシース管４２Ａ（４２Ｂ）を配置する。この状態で型枠内にコンクリートを打設し所定の期間養生してから型枠を取り外すことにより、第１梁部材２２、２４が形成される。

同様にして、図３（ａ）に示すように、第２梁部材２６、２８に合わせて形成された型枠（図示省略）内に、複数のシース管２５、筒部材３４を外挿した梁主筋３３、及びあばら筋３５を配置し、梁主筋３３にあばら筋３５を緊結する。なお、梁主筋３３の一端は、予め定着具３６が取り付けられており、こぶ状となっている。そして、筒部材３４の端面を境界面２９の位置に配置すると共に、梁主筋３３及びあばら筋３５の内側にシース管４２Ｃ（４２Ｄ）を配置する。さらに、シース管４２Ｃ（４２Ｄ）の一端に、凹部３７に合わせた凸状の型枠を配置する。この状態で型枠内にコンクリートを打設し、所定の期間養生してから型枠を取り外すことにより、第２梁部材２６、２８が形成される。

次に、建物１０の施工手順について説明する。

図４（ａ）に示すように、まず、地盤２０上に複数の第１柱部材１６を所定の間隔をあけて立設する。ここで、柱主筋１７は第１柱部材１６の上部で露出した状態となっている。なお、地盤２０には、既に基礎（図示省略）が構築されており、第１柱部材１６は、この基礎に機械式継手を用いて接合されている。

続いて、図４（ｂ）に示すように、クレーン及びワイヤー（図示省略）を用いて第２梁部材２６、２８を吊下げ、建物１０の両端部に位置する第１柱部材１６の上方に配置すると共に、第２梁部材２６、２８のシース管２５内に柱主筋１７を挿通させる。これにより、第１柱部材１６の上面に第２梁部材２６、２８が設置される。そして、シース管２５内にグラウトを注入し、第２梁部材２６、２８を固定する。なお、第２梁部材２６の梁部２６Ｂの端面と、第２梁部材２８の梁部２８Ｂの端面は、互いに内側に向けて対向配置された状態となっている。

続いて、図４（ｃ）に示すように、クレーン（図示省略）及びワイヤーＷを用いて第１梁部材２２、２４を吊下げ、第２梁部材２６、２８の間に位置する第１柱部材１６の上方に配置すると共に、第１梁部材２２、２４のシース管２５内に柱主筋１７を挿通させる。そして、シース管２５内にグラウトを注入し、第１梁部材２２、２４を固定する。これにより、第１柱部材１６の上面に第１梁部材２２、２４が設置されると共に第１梁部材２２、２４、及び第２梁部材２６、２８が直線状に配置され、シース管４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、及び４２Ｄ内が連通状態となる。この状態において、中央接合部４５、４６、及び４７となる部位の隙間には、接合用のグラウトが充填される。

続いて、図５（ａ）に示すように、シース管４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、及び４２Ｄ内に１本のＰＣ鋼線４０を挿通して、第２梁部材２６、２８の各凹部３７（図３（ａ）参照）内にＰＣ鋼線４０の両端部を引き出す。そして、各凹部３７内に定着具４４の支圧板及び雌コーンを配置すると共に、ＰＣ鋼線４０の両端部に雄コーンを外挿する。

続いて、ＰＣ鋼線４０の両端部を図示しないジャッキを用いて引っ張り、ＰＣ鋼線４０に引張力を導入した後、ジャッキを取り外す。このとき、ＰＣ鋼線４０が元の状態に縮もうとする復元力によって定着具４４の雄コーンが移動し、雌コーンと接触して、ＰＣ鋼線４０の両端部が凹部３７内に固定される。そして、ＰＣ鋼線４０によってプレストレス力（圧縮力）が導入されることにより、３箇所の中央接合部４７、４５、４６において、第２梁部材２６、第１梁部材２２、第１梁部材２４、及び第２梁部材２８が接合される。

さらに、第２梁部材２６、第１梁部材２２、第１梁部材２４、及び第２梁部材２８に小梁（図示省略）が架設されると共にコンクリート打設によりスラブ（図示省略）が形成され、梁１４が形成される。ここで、梁１４の上面には、柱主筋１７の一端が露出している。なお、本実施形態では、シース管４２内へグラウトを注入せずにＰＣ鋼線４０をアンボンド状態とするが、これに限定されるものではなく、シース管４２内にグラウトを充填して硬化させてもよい。

続いて、図５（ｂ）に示すように、スリーブ継手２１が下端側に配置された状態でクレーン及びワイヤー（図示省略）を用いて第２柱部材１８を吊下げ、梁１４の上方に一旦配置すると共に、スリーブ継手２１内に柱主筋１７を挿入して、梁１４上に複数の第２柱部材１８を立設する。

続いて、図５（ｃ）に示すように、スリーブ継手２１の注入口２１Ａ（図３（ｃ）参照）からグラウトを注入すると共に、排出口２１Ｂからグラウトの排出を確認することで、スリーブ継手２１内にグラウトを注入、硬化させる。これにより、梁１４の上面に複数の第２柱部材１８が固定される。このようにして柱１２が形成され、建物１０が構築される。なお、建物１０の３階層以上の階層については、上記の柱１２及び梁１４の施工手順を繰り返すことで構築される。

次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。なお、梁１４の作用については、第１梁部材２２の部位について説明し、同様の作用が得られる第１梁部材２４及び第２梁部材２６、２８の部位の説明を省略する。

図６には、建物１０の接合部３０における地震時の各部材の変形状態が示されている。また、図７（ａ）には、比較例１として、第１梁部材２２にＰＣ鋼線４０のみを設けてプレストレス力を作用させたときの柱１２の層間変形角（θ）と、第１梁部材２２に作用するモーメント（Ｍ）との関係が履歴曲線で示されており、図７（ｂ）には、比較例２として、第１梁部材２２に梁主筋３２のみを用いて降伏させたときの層間変形角θと第１梁部材２２に作用するモーメントＭとの関係が履歴曲線で示されている。さらに、図７（ｃ）には、本発明の第１実施形態に係る第１梁部材２２における層間変形角θと第１梁部材２２に作用するモーメントＭとの関係が履歴曲線で示されている。

ここで、図６において、第１梁部材２２に梁主筋３２が無くＰＣ鋼線４０のみが設けられている比較例１の場合、図７（ａ）に示すように、地震により外力が作用すると第１梁部材２２は弾性変形する。そして、作用している外力が除かれると、第１梁部材２２はＰＣ鋼線４０の張力により復元されるため、同じ軌跡をたどって元の位置（原点Ｏ）に戻る。このとき、消費されるエネルギーがほとんど無いため、比較例１の構成では地震のエネルギーを吸収することができない。

一方、図６において、第１梁部材２２にＰＣ鋼線４０が無く、梁主筋３２が降伏する比較例２の場合、図７（ｂ）に示すように、地震により外力が作用すると第１梁部材２２は弾塑性変形するが、このとき、梁主筋３２の塑性変形によりエネルギーが消費されるため、地震のエネルギーを吸収することができる。ただし、比較例２では、梁主筋３２が塑性変形しているため、元（原点Ｏ）には戻らない。

ここで、図６及び図７（ｃ）に示すように、本実施形態における第１梁部材２２では、地震により外力が作用すると第１梁部材２２が弾性変形するが、筒部材３４内では、アンボンド状態となっているマイルドスチールからなる梁主筋３２が容易に塑性変形（降伏）する。この塑性変形にエネルギーが消費されるため、第１梁部材２２では地震のエネルギーを吸収することができ、梁主筋３２の破断を防ぐことができる。そして、第１梁部材２２は、梁主筋３２の塑性変形後、ＰＣ鋼線４０の張力により復元されるため、元の状態（原点Ｏ）に戻る。これにより、弾性変形の特性と共にエネルギーが消費されるフラッグシェイプ型の履歴特性が得られる。

このように、建物１０では、柱１２及び梁１４に地震による外力が作用したとき、ＰＣ鋼線４０の張力による元の状態への復元力と、鉄筋コンクリート内のアンボンド状態の梁主筋３２の塑性変形によるエネルギー吸収能力とが同時に作用するので、建物１０の水平方向の変位を低減して柱１２及び梁１４の破損を抑えることができる。また、筒部材３４を設けた部位では梁主筋３２とコンクリートの付着力が低下しているため、梁主筋３２の塑性変形にともなってコンクリートが変形するのを抑えられ、コンクリートの破損が抑えられる。

また、建物１０では、柱１２と梁１４が一体成形されているので、柱１２と梁１４を現場で接合させる場合に較べて、梁主筋３２の配置等の手作業が不要となる。さらに、ＰＣ鋼線４０によって複数の梁１４にプレストレスが導入されるので、このプレストレスによってモーメント及びせん断力が伝達可能となると共に梁１４に対する長期荷重が支持される。これにより、梁１４の中央部である中央接合部４５、４６、４７での梁主筋３２、３３の接合作業が不要となり、建物１０の施工が容易となる。

次に、本発明の構造体の第１実施形態の他の実施例を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部材には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。

図８（ａ）には、第１実施形態の建物１０（図１参照）の他の第１実施例として、建物５０が示されている。建物５０は、建物１０の梁１４に換えて梁５１が設けられた構成となっている。梁５１は、柱１２と、柱１２の両側に設けられた梁５１とが鉄筋コンクリートにより一体成形されたプレキャスト部材としての第３梁部材５２、５４と、第２梁部材２６、２８とを有している。

第３梁部材５２は、第１梁部材２２（図２（ａ）参照）の梁部２２Ｃに換えて、長スパンの梁部５２Ａが設けられた構成となっている。また、第３梁部材５４は、第１梁部材２２（図２（ａ）参照）の梁部２２Ｂに換えて、長スパンの梁部５４Ａが設けられた構成となっている。さらに、第３梁部材５２、５４は、柱主筋１７が挿通されるシース管２５、帯筋（図示省略）、ＰＣ鋼線５８が挿通される直線状のシース管５６（５６Ａ、５６Ｂ）、梁主筋５３、５５、あばら筋３５、及び筒部材３４を有している。

梁主筋５３、５５は、第３梁部材５２、５４の軸方向（水平方向）に沿って、左端面から右端面まで延伸された異形鉄筋であり、第３梁部材５２、５４の幅方向及び鉛直方向に間隔を空けて４本配設されている。なお、梁主筋５３、５５としては、降伏点が２９５Ｎ／ｍｍ^２以下の低降伏点鋼であるマイルドスチールを用いることが好ましい。

あばら筋３５は、作用するせん断力の大きさに合わせて梁５１の軸方向における配置間隔ｄが異なっており、柱１２に近い位置の配置間隔はｄ１と狭く、２本の柱１２の中央位置Ｐ付近では、配置間隔が幅ｄ２（＞ｄ１）と広くなっている。

ＰＣ鋼線５８は、図示しないジャッキで左右に引っ張られると共に定着具４４（図１参照）で固定され、梁５１にプレストレス力（圧縮力）を付与している。このプレストレス力により、３箇所の中央接合部５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃにおいて、第２梁部材２６、第３梁部材５２、第３梁部材５４、及び第２梁部材２８が接合されている。

このように、梁部の一方端を延伸させた第３梁部材５２、５４をＰＣ鋼線５８のプレストレス力によって接合することにより、長大スパンの梁５１を得ることができる。

一方、図８（ｂ）には、第１実施形態の建物１０（図１参照）の他の第２実施例として、建物６０が示されている。建物６０は、建物１０の梁１４に換えて、梁６１が設けられた構成となっている。梁６１は、第１実施形態の梁１４（図１参照）の第１梁部材２２と第２梁部材２４の間に、さらに第４梁部材６２を追加した構成となっている。

第４梁部材６２は、鉄筋コンクリートからなる直方体状のプレキャスト部材であり、梁主筋６３と、あばら筋３５と、梁主筋６３の内側に配置されＰＣ鋼線６６が挿通される直線状のシース管６４とを有している。

梁主筋６３は、第４梁部材６２の軸方向（水平方向）に沿って、左端面から右端面まで延伸された異形鉄筋であり、第４梁部材６２の幅方向及び鉛直方向に間隔を空けて４本配設されている。なお、梁主筋６３としては、マイルドスチールを用いることが好ましい。また、第４梁部材６２のあばら筋３５の配置間隔は幅ｄ２（＞ｄ１）と広くなっている。

ＰＣ鋼線６６は、図示しないジャッキで左右に引っ張られると共に定着具４４（図１参照）で固定され、梁６１にプレストレス力（圧縮力）を付与している。このプレストレス力により、４箇所の中央接合部６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃ、及び６５Ｄにおいて、第２梁部材２６、第１梁部材２２、第４梁部材６２、第１梁部材２４、及び第２梁部材２８が接合されている。

このように、第１梁部材２２、２４の間に第４梁部材６２を追加して、ＰＣ鋼線６６のプレストレス力によって接合することにより、長大スパンの梁６１を得ることができる。また、梁６１では、シース管４２、６４内にグラウトを充填せず、ＰＣ鋼線６６をアンボンド状態としておくことにより、建物６０の解体が容易になる。そして、他の場所で建物を再構築するとき、第４梁部材６２を長さの異なる梁部材に変更するだけで、建物のスパンを変更することができるので、梁６１の再利用が容易となる。

次に、本発明の構造体の第２実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部材には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。

図９には、第２実施形態としての建物７０が示されている。建物７０は、第１実施形態の建物１０（図１参照）の梁１４に換えて、梁７１が設けられた構成となっている。梁７１は、柱１２と、柱１２の両側に設けられた梁７１とが鉄筋コンクリートにより一体成形されたプレキャスト部材としての第５梁部材７２、７４と、第２梁部材２６、２８とを有している。

第５梁部材７２は、第１梁部材２２（図２（ａ）参照）の梁部２２Ｃに換えて、長スパンの梁部７２Ｃが設けられた構成となっている。また、第５梁部材７４は、第１梁部材２２（図２（ａ）参照）の梁部２２Ｂに換えて、長スパンの梁部７４Ｂが設けられた構成となっている。さらに、第５梁部材７２、７４は、柱主筋１７が挿通されるシース管２５、帯筋（図示省略）、ＰＣ鋼線７８が挿通されるシース管７６（７６Ａ、７６Ｂ）、梁主筋７３、７５、あばら筋３５、及び筒部材３４を有している。

梁主筋７３、７５は、第５梁部材７２、７４の軸方向（水平方向）に沿って、左端面から右端面まで延伸された異形鉄筋であり、第５梁部材７２、７４の幅方向及び鉛直方向に間隔を空けて４本配設されている。また、梁主筋７３、７５には、接合部である柱１２の側面位置において筒部材３４が外挿されている。なお、梁主筋７３、７５としては、マイルドスチールを用いることが好ましい。

あばら筋３５は、作用するせん断力の大きさに合わせて梁７１の軸方向における配置間隔ｄが異なっており、柱１２に近い位置の配置間隔は幅ｄ１と狭く、２本の柱１２の間の中央位置Ｐ付近では配置間隔が幅ｄ２（＞ｄ１）と広くなっている。また、シース管７６は、柱１２に近い位置では断面中央に埋設されており、梁７１の中央位置Ｐでは梁７１の梁せい方向の下端側に埋設されている。これにより、シース管７６は、梁７１の中央部において下側に凸となるように配置されている。

ここで、図１１（ａ）に示すように、梁７１におけるあばら筋３５の配置間隔が狭い領域（幅ｄ１）と広い領域（幅ｄ２）の境界位置をＡ、Ｂとしたとき、シース管７６は、それぞれの柱１２の側面から境界位置Ａ、Ｂまでの範囲で直線状に配置されており、境界位置Ａから中央位置Ｐを経由して境界位置Ｂまでの範囲で下に凸の湾曲配置となっている。シース管７６の湾曲配置は、図１１（ｂ）に示すように、梁７１に作用する長期曲げモーメントＭに合わせて設定されており、シース管７６内に挿通されるＰＣ鋼線７８によって、長期曲げモーメントＭに対する梁７１の耐性が強化されている。

図９に示すように、ＰＣ鋼線７８は、図示しないジャッキで左右に引っ張られると共に定着具４４（図１参照）で固定されることにより、梁７１にプレストレス力（圧縮力）を付与している。このプレストレス力により、梁７１は、３箇所の中央接合部７９Ａ、７９Ｂ、７９Ｃにおいて、第２梁部材２６、第５梁部材７２、第５梁部材７４、及び第２梁部材２８が接合されている。

一方、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、第５梁部材７２は、柱１２の一部を構成する柱梁接合部７２Ａと、柱梁接合部７２Ａの両側面に突設された梁部７２Ｂ、７２Ｃとで構成されている。同様に、第５梁部材７４は、柱１２の一部を構成する柱梁接合部７４Ａと、柱梁接合部７４Ａの両側面に突設された梁部７４Ｂ、７４Ｃとで構成されている。なお、柱梁接合部７２Ａ、７４Ａと梁部７２Ｂ、７４Ｂとの境界を境界面８１Ａとし、柱梁接合部７２Ａ、７４Ａと梁部７２Ｃ、７４Ｃとの境界を境界面８１Ｂとして、境界面８１Ａ、８１Ｂを含む部位を接合部８０とする。

ここで、梁部７２Ｂ、７２Ｃ、及び梁部７４Ｂ、７４Ｃにおける境界面８１Ａ、８１Ｂの上端及び下端の角部には、保護アングル８２が設けられている。保護アングル８２は、断面Ｌ字状の鉄製部材であり、一方の面８２Ａが第５梁部材７２、７４の上面と面一に配置され、他方の面８２Ｂが境界面８１Ａ、８１Ｂと面一に配置されている。また、保護アングル８２は、第５梁部材７２、７４を形成するときにコンクリート打設前の型枠内に配置しておくことで、第５梁部材７２、７４と一体化される。

なお、建物７０は、プレキャスト部材を形成するときに型枠内にシース管７６Ａ、７６Ｂを湾曲配置すること、及び保護アングル８２を配置することを除き、第１実施形態の建物１０（図１参照）と同様の施工手順にて構築されるため、建物７０の施工手順の説明は省略する。

次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。なお、梁７１の作用については、第５梁部材７２の部位について説明し、同様の作用が得られる第５梁部材７４及び第２梁部材２６、２８の部位の説明を省略する。

図１２及び図７（ｃ）に示すように、本実施形態における第５梁部材７２では、地震により外力が作用すると第５梁部材７２が弾性変形するが、筒部材３４内ではアンボンド状態となっているマイルドスチールからなる梁主筋７３が容易に塑性変形（降伏）する。この塑性変形においてエネルギーが消費されるため、第５梁部材７２では地震のエネルギーを吸収することができる。そして、第５梁部材７２は、梁主筋７３の塑性変形後、ＰＣ鋼線７８のプレストレス力により復元されるため元の状態（原点Ｏ）に戻る。これにより、弾性変形の特性と共にエネルギーが消費されるフラッグシェイプ型の履歴特性が得られる。

このように、建物７０は、柱１２及び梁７１に地震による外力が作用したとき、ＰＣ鋼線７８のプレストレス力による元の状態への復元力と、鉄筋コンクリート内の梁主筋７３の塑性変形によるエネルギー吸収能力とが同時に作用するので、建物７０の水平方向の変位を低減して柱１２及び梁７１の破損を抑えることができる。また、筒部材３４を設けた部位では梁主筋７３とコンクリートの付着力が低下しているため、梁主筋７３の塑性変形にともなってコンクリートが変形するのを抑えられ、コンクリートの破損が抑えられる。

また、建物７０は、柱１２と梁７１が一体成形されているので、柱１２と梁７１を現場で接合させる場合に較べて、梁主筋７３の配置等の手作業が不要となる。さらに、ＰＣ鋼線７８によって複数の梁７１にプレストレスが導入されるので、このプレストレスによってモーメント及びせん断力が伝達可能となると共に梁７１に対する長期荷重が支持される。これにより、梁７１の中央部である中央接合部７９Ａ、７９Ｂ、７９Ｃ（図９参照）での梁主筋７３、７５の接合作業が不要となり、建物７０の施工が容易となる。

さらに、建物７０は、梁７１の境界面８１Ａ、８１Ｂ（図１０（ａ）参照）におけるコンクリートの角部が保護アングル８２で保護されているので、柱１２が傾いても、柱梁接合部７２Ａと梁部７２Ｂ、７２Ｃとの接触によるコンクリートの割れが抑えられ、境界面８１Ａ、８１Ｂの破損を防ぐことができる。

また、図９に示すように、建物７０は、シース管７６Ａ、７６Ｂが、梁７１に作用する長期曲げモーメントに合わせて中央部で湾曲配置されているため、導入プレストレスにより曲げモーメントに抵抗する。これにより、梁７１が長スパンであっても長期曲げモーメントに抵抗できる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

各建物における柱、梁、柱主筋、梁主筋、シース管、及びＰＣ鋼線の本数は、図示した本数に限定されず、自由に設定可能である。また、付着力低下部として筒部材３４を用いる他に、例えば、異形鉄筋の凹凸をエポキシ等の樹脂材料で埋めたり、あるいは異形鉄筋の凹凸部にビニールテープを巻いたり、端部のみを丸棒としたものを用いてもよい。さらに、各ＰＣ鋼線の定着方法としては、本実施形態のような楔方式だけでなく、ナットを用いたネジ方式を用いてもよい。

１０ 建物（構造体）
１２ 柱（柱）
１４ 梁
２２ 第１梁部材（プレキャスト部材）
２４ 第１梁部材（プレキャスト部材）
２６ 第２梁部材（プレキャスト部材）
２８ 第２梁部材（プレキャスト部材）
３０ 接合部（仕口部分）
３２ 梁主筋（梁主筋）
３３ 梁主筋（梁主筋）
３４ 筒部材（付着力低下部）
４０ ＰＣ鋼線（連結部材）
４２ シース管（筒状部材）
５０ 建物（構造体）
５１ 梁
５２ 第３梁部材（プレキャスト部材）
５３ 梁主筋（梁主筋）
５４ 第３梁部材（プレキャスト部材）
５５ 梁主筋（梁主筋）
５６ シース管（筒状部材）
５８ ＰＣ鋼線（連結部材）
６０ 建物（構造体）
６１ 梁
６２ 第４梁部材（プレキャスト部材）
６３ 梁主筋（梁主筋）
６４ シース管（筒状部材）
６６ ＰＣ鋼線（連結部材）
７０ 建物（構造体）
７１ 梁
７２ 第５梁部材（プレキャスト部材）
７３ 梁主筋（梁主筋）
７４ 第５梁部材（プレキャスト部材）
７６ シース管（筒状部材）
７８ ＰＣ鋼線（連結部材）
８０ 接合部（仕口部分）
８１Ａ 境界面（境界部）
８１Ｂ 境界面（境界部）
８２ 保護アングル（保護部材）

Claims (3)

1. 柱と、該柱の両側又は片側に設けられる梁と、が鉄筋コンクリートにより一体成形されたプレキャスト部材を複数連結して構築される構造体において、
   前記プレキャスト部材の前記柱及び前記梁を貫通して設けられた筒状部材と、
   前記梁及び前記柱に渡って配置された梁主筋と、
   前記柱の仕口部分において前記梁主筋と前記鉄筋コンクリートとの付着力を低下させた付着力低下部と、
   前記筒状部材に挿通され張力が付与された後に定着されて複数の前記プレキャスト部材を連結させる連結部材と、
   を有する構造体。
2. 前記筒状部材が、前記梁に作用する曲げモーメントに合わせて湾曲配置されている請求項１に記載の構造体。
3. 前記プレキャスト部材には、前記梁の前記柱の仕口部分との境界部を保護する保護部材が設けられている請求項１又は請求項２に記載の構造体。

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