JP2011117138A

JP2011117138A - 鉄筋コンクリート造の部材

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Publication number: JP2011117138A
Application number: JP2009273393A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kayashima; 誠萱嶋; Kazuhiro Kaneda; 和浩金田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: JP5459772B2

Abstract

【課題】施工性を向上しつつ、地震時応力に対して合理的に耐力を確保できる鉄筋コンクリート造の部材を提供すること。
【解決手段】柱１０は、主筋１１、１２とフープ筋１３とを備える。主筋１１、１２は、機械式継手１１３で接合される第１主筋１１と、柱１０の中央部分にて端部が突き合わされた第２主筋１２からなる。第１主筋１１は、第２主筋１２に比べて太径である。この発明によれば、第１主筋１１を第２主筋１２に比べて太径とすることで、接合する主筋の比率を高めるとともに、第１主筋１１が負担する引張力を第２主筋１２が負担する引張力よりも大きくすることができる。よって、地震時に曲げ応力が想定以上に過大となっても、この地震時曲げ応力に対して合理的に耐力を確保できる。また、第１主筋１１のみを機械式継手により接合したので、継手箇所を削減できるから、施工性を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄筋コンクリート造の部材に関する。詳しくは、柱や梁などの鉄筋コンクリート造の部材の主筋の継手および配筋構造に関する。

従来より、鉄筋コンクリート造の柱梁架構では、柱や梁の主筋を鉛直あるいは水平の在軸方向に連続させて、長期荷重および短期荷重に対して必要な剛性および耐力を確保している。しかしながら、現場での施工性を確保するため、鉄筋材を所定長さとし、これを現場に運搬して配筋した後、鉄筋材同士を種々の継手により接合している。
また、従来より、構造計算上は、地震時曲げ応力が小さくなる箇所で接合するのが原則であるため、柱では中央付近か、または、施工性を考慮して床レベルから１ｍ程度の高さに継手の位置を設定することが推奨されている。

近年、鉄筋やコンクリートの高強度化が進み、高層建物ないし超高層建物にもＲＣ構造が採用されるようになっている。このような建物では、例えば、柱の主筋には、一般の建物よりも高強度あるいは太径の同一種類の鉄筋材が用いられ、これらの鉄筋同士は、圧接継手、溶接継手、あるいは、モルタル充填式やねじ固定式などの機械式継手で接合されている。
モルタル充填式の継手を用いる場合、スリーブの両端に鉄筋を挿入し、スリーブ内にモルタルを充填することにより、鉄筋同士を接合する。一方、ねじ固定式の継手を用いる場合、スリーブの両端に鉄筋を挿入し、スリーブに取り付けたねじを締め付けることにより接合する。

しかしながら、上記の機械式継手は、圧接継手に比べて高価であるうえに、鉄筋径が大きくなるほどスリーブ径も大きくなるので、施工速度や継手部分のコンクリートの充填性などの施工性に影響が出る場合がある。

そこで、柱の四隅の主筋を機械式継手で接合し、その他の主筋同士を突き合わせる柱の構造が提案されている（特許文献１参照）。この構造では、主筋同士の突き合わせ位置を同レベルにしたり、交互に千鳥に変化させたりしている。
また、柱の四隅の主筋を機械式継手で接合し、その他の主筋同士を突き合わせて、これらその他の主筋に添え筋を配置した柱の構造が提案されている（特許文献２参照）。
これらの提案によれば、柱の四隅の主筋のみを機械式継手で接合するので、継手箇所を削減できるから、施工コストを低減できるだけでなく、継手部分のコンクリートの充填性も改善され、施工性を向上できる。

特開２００４−１３１９６０号公報特開２００７−１３２１５８号公報

しかしながら、実際の建物では、曲げ応力の反曲点の位置は必ずしも一定ではなく、正負非対称の応力分布になったり、上下階の剛性差によっては柱頭側あるいは柱脚側にずれたりする場合も多い。この場合、地震時の曲げ応力によっては接合した主筋に想定以上の過大な引張力が作用し、主筋が降伏したり継手部分のコンクリートが損傷したりして、所定の耐力を確保できない虞がある。

本発明は、施工性を向上しつつ、地震時応力に対して合理的に耐力を確保できる鉄筋コンクリート造の部材を提供することを目的とする。

請求項１に記載の鉄筋コンクリート造の部材は、主筋とせん断補強筋とを備えてなる鉄筋コンクリート造の部材であって、前記主筋は、機械式継手で接合される第１主筋と、前記部材の所定位置にて端部が突き合わされた状態で配される第２主筋からなり、前記第１主筋は、前記第２主筋に比べて、太径および／または高強度であることを特徴とする。

ここで、主筋の材質としては、例えば、ＳＤ３４５、ＳＤ３９０、ＳＤ４９０、ＳＤ５９０、およびＳＤ６８５などが挙げられる。
また、主筋の呼び径としては、スリーブの大きさを考慮すると、例えば、Ｄ２５、Ｄ２９、Ｄ３２、Ｄ３５、Ｄ３８、Ｄ４１、Ｄ５１などが挙げられる。
また、第２主筋の突き合わせる場合、２本の鉄筋の端面同士を当接させてもよいし、これら端面同士の間に隙間を形成してもよい。

この発明によれば、第１主筋を第２主筋に比べて太径および／または高強度とすることで、接合する主筋の比率を高めるとともに、第１主筋が負担する引張力を第２主筋が負担する引張力よりも大きくすることができる。よって、地震時に曲げ応力が想定以上に過大となっても、従来のように全ての主筋に降伏点や径が同一である鉄筋材を用いた場合に比べて、曲げ応力を第１主筋で確実に負担でき、継手部分で降伏したり破壊したりする虞がなく、地震時応力に対して合理的に耐力を確保でき、その結果、継手位置を必ずしも反曲点付近に設ける必要がなくなる。

また、第１主筋のみを機械式継手により接合したので、継手箇所を削減できるから、施工コストを低減できるだけでなく、継手部分のコンクリートの充填性を確保でき、施工性を向上できる。
また、特許文献２に示す構成では、添え筋の配筋に手間がかかる、という問題があったが、この発明によれば、第２主筋を突き合わせるだけなので、従来のような添え筋が不要となり、配筋の混雑を解消し、施工性を向上できる。

また、鉄筋を地上で先組みしておき、この先組みした鉄筋をクレーンで揚重して、所定位置に取り付けるようにすれば、施工速度も向上できる。

請求項２に記載の鉄筋コンクリート造の部材は、前記第１主筋は、前記部材断面の四隅に配置され、前記第２主筋は、互いに接合されないことを特徴とする。

この発明によれば、柱や梁などの鉄筋コンクリート造の部材の四隅に第１主筋を配置したので、平面視でのＸ、Ｙ両方向に対して、曲げ応力を効果的に負担できる。また、第２主筋は、部材の曲げ応力を考慮して任意の位置で突き合わせればよいが、四隅の主筋だけで必要な曲げを負担できる箇所で突き合わせれば、第２主筋同士の接合を省略できる。また、主筋同士は必ずしも当接する必要はなく、隙間があってもよい。

請求項３に記載の鉄筋コンクリート造の部材は、柱であり、前記第２主筋の突き合わせ位置は、前記柱の隣り合う２側面で上下方向に異なることを特徴とする。

特許文献１に示す構成では、主筋同士の突き合わせ位置を同レベルにすると、突き合わせ位置が揃ってしまい、突き合わせ位置で柱の曲げ耐力が低下する虞があった。また、主筋同士の突き合わせ位置を千鳥にすると、施工手間がかかるという問題があった。
そこで、この発明によれば、第２主筋の突き合わせ位置を柱の隣り合う２側面で上下方向に異ならせた。よって、従来のように突き合わせ位置を揃えた場合に比べて、突き合わせ位置で柱の曲げ耐力が低下するのを防止できるうえに、従来のように主筋同士の突き合わせ位置を千鳥にした場合に比べて、施工手間がかからない。

請求項４に記載の鉄筋コンクリート造の部材は、梁であり、前記第２主筋の突き合わせ位置は、前記梁の上下面で水平方向に異なることを特徴とする。

第２主筋の突き合わせ位置を梁の上下面で水平方向に異ならせることによって、突き合わせ位置で梁の曲げ耐力が低下するのを防止できるうえに、主筋同士の突き合わせ位置を１本ずつずらして千鳥にした場合に比べて、配筋や施工手間がかからない。

請求項５に記載の鉄筋コンクリート造の部材は、前記機械式継手の位置に貫通孔を有する梁であり、当該貫通孔の両側には、上端筋と下端筋を繋ぐ開口補強筋が配されていることを特徴とする。

機械式継手のスリーブが配されて他の部位より剛性が高い位置に貫通孔を設け、その両側に開口補強筋を配する。よって、剛性差に起因して応力が不連続になり易い継手部の両側部に、ひび割れや損傷が集まるのを防ぐことができるとともに、意匠設計や設備配管の自由度が向上する。開口補強筋としては、四隅の主筋を拘束する外周せん断補強筋や、中子筋、あるいはタイ（繋ぎ筋）を個々に配してもよい。

本発明によれば、第１主筋を第２主筋に比べて太径および／または高強度とすることで、接合する主筋の比率を高めるとともに、第１主筋が負担する引張力第２主筋よりも大きくすることができる。よって、曲げ応力が地震時に過大となっても、従来に比べて、曲げによる引張力を第１主筋で確実に負担でき、継手部分で降伏したり破壊したりすることはなく、地震時応力に対して合理的に耐力を確保できる。さらに、継手位置を必ずしも反曲点付近に設ける必要がなくなる。また、第１主筋のみを機械式継手により接合したので、継手箇所を削減できて施工コストを低減できるだけでなく、継手部分のコンクリートの充填性も向上できる。

本発明の一実施形態に係る鉄筋コンクリート造の部材としての柱の縦断面図である。前記実施形態に係る柱の横断面図である。前記実施形態に係る柱の斜視図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る鉄筋コンクリート造の部材としての柱１０の縦断面図である。図２は、柱１０の横断面図である。
柱１０は、鉛直方向に延びる四角柱状の柱であり、柱１０の上方に位置する柱梁接合部２０および柱１０の下方に位置する柱梁接合部３０に接合されている。
この柱１０の４つの側面を１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄとする。

柱１０は、鉛直方向に延びる複数本の主筋１１、１２と、これら主筋１１を囲んで所定間隔おきに設けられた複数のせん断補強筋としてのフープ筋１３と、を備える。
主筋１１、１２は、柱１０の断面の四隅に配置された４本の第１主筋１１と、隣り合う第１主筋１１同士の間に柱１０の側面１０Ａ〜１０Ｄに沿って２本ずつ配置された計８本の第２主筋１２と、からなる。

第１主筋１１は、第２主筋１２よりも太径であり、上階側の鉄筋１１１と下階側の鉄筋１１２とが機械式継手１１３で接合されたものである。具体的には、機械式継手１１３は、円筒形状であり、この機械式継手１１３の一端側には、上階側の鉄筋１１１の端部が挿入され、他端側には、下階側の鉄筋１１２の端部が挿入されている。
一方、第２主筋１２は、上階側の鉄筋１２１と下階側の鉄筋１２２とが突き合わされた状態であり、溶接や圧接などで互いに接合されていない。

第１主筋１１の継手位置および第２主筋１２の突き合わせ位置は、施工性の観点から、床レベルより１〜１.５ｍくらい上の部分である。
第２主筋１２の突き合わせ位置は、柱１０の隣り合う２側面で上下方向に異なっている。具体的には、図３にも示すように、側面１０Ａ、１０Ｃに沿って配置された第２主筋１２の突き合わせ位置は、柱１０の中央部分上側であるが、側面１０Ｂ、１０Ｄに沿って配置された第２主筋１２の突き合わせ位置は、柱１０の中央部分下側となっている。

また、第２主筋１２は、第１主筋よりも細径の鉄筋であり、かつ第１主筋に比べて、低強度となっているが、同じ強度（降伏点）の鉄筋でもよい。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）第１主筋１１を第２主筋１２に比べて太径とすることで、接合される主筋の比率を高めることができ、柱主筋の応力が確実に伝達されて、継手位置での断面の曲げ耐力を大きくできる。よって、地震時に曲げ応力が想定以上に過大となっても、従来のように全ての主筋に同じ強度の鉄筋を用いた場合に比べて、曲げ応力を第１主筋１１で確実に負担でき、継手部分で降伏したり破壊したりする虞がなく、地震時応力に対して合理的に耐力を確保できる。その結果、継手位置を必ずしも反曲点付近に設ける必要がなくなる。

また、第１主筋１１のみを機械式継手１１３により接合したので、継手箇所を削減できるから、施工コストを低減できるだけでなく、継手部分のコンクリートの充填性を確保でき、施工性を向上できる。
また、第２主筋１２を突き合わせるだけなので、従来のような添え筋が不要となり、配筋の混雑を解消し、施工性を向上できる。

（２）柱１０の四隅に第１主筋１１を配置したので、平面視でのＸ、Ｙ両方向に対して、曲げ応力を効果的に負担できる。

（３）第２主筋１２の突き合わせ位置を柱の隣り合う２側面で上下方向に異ならせた。よって、従来のように突き合わせ位置を揃えた場合に比べて、突き合わせ位置で柱１０の曲げ耐力が低下するのを防止できるうえに、従来のように主筋同士の突き合わせ位置を千鳥にした場合に比べて、施工手間がかからない。

（４）長さ方向に強度の変化する鉄筋を第２主筋１２として用意し、この第２主筋１２の突き合わせる部分が柱梁接合部２０、３０近傍の部分に比べて低強度となるように配筋した。これにより、柱１０に発生する曲げ応力に応じて、第２主筋１２を適切な強度に設定できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
本実施形態では、柱１０に本発明を適用したが、これに限らず、梁に本発明を適用してもよい。例えば、第２主筋の突き合わせ位置を梁の上下面で水平方向に異ならせることによって、突き合わせ位置で梁の曲げ耐力が低下するのを防止できるうえに、突き合わせ位置を１本ずつずらして千鳥にした場合に比べて、配筋や施工手間がかからない。

また、本実施形態では、第１主筋１１を第２主筋１２よりも太径としたが、これに限らず、第１主筋１１の材質を第２主筋１２よりも高強度としてもよい。
また、本実施形態では、第１主筋１１を４本配したが、これに限らず、第１主筋を５本以上配してもよい。

１０柱
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ柱の側面
１１第１主筋
１２第２主筋
１３フープ筋（せん断補強筋）
２０、３０柱梁接合部
１１１、１１２、１２１、１２２鉄筋
１１３機械式継手

Claims

主筋とせん断補強筋とを備える鉄筋コンクリート造の部材であって、
前記主筋は、機械式継手で接合される第１主筋と、前記部材の所定位置にて端部が突き合わされた状態で配される第２主筋からなり、
前記第１主筋は、前記第２主筋に比べて、太径および／または高強度であることを特徴とする鉄筋コンクリート造の部材。
前記第１主筋は、前記部材断面の四隅に配置され、
前記第２主筋は、互いに接合されないことを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート造の部材。
前記部材は、柱であり、
前記第２主筋の突き合わせ位置は、前記柱の隣り合う２側面で上下方向に異なることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄筋コンクリート造の部材。
前記部材は、梁であり、
前記第２主筋の突き合わせ位置は、前記梁の上下面で左右方向に異なることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄筋コンクリート造の部材。
前記部材は、前記機械式継手の位置に貫通孔を有する梁であり、
当該貫通孔の両側には、上端筋と下端筋を繋ぐ開口補強筋が配されていることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄筋コンクリート造の部材。