JP2011256575A - 合成梁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】長大スパン構造物の鉛直荷重に耐えることができる合成梁構造を得る。
【解決手段】合成梁１４は、鉄筋コンクリート造の梁部材１５と、梁部材１５の両端部に埋設され柱１２に設けられた接合部４０に接合される梁鉄骨２８と、梁部材１５の一方端から他方端まで設けられ梁部材１５に圧縮力を導入するＰＣ鋼線３４とを有している。ここで、梁部材１５の両端部に梁鉄骨２８が埋設されることで梁鉄骨２８と梁部材１５が接合されるので、ＰＣ鋼線３４は、梁部材１５と梁鉄骨２８の接合にプレストレス力を必要とされず、プレストレス力を自由に設定できる。これにより、合成梁１４の必要とされるスパンが長くなっても、ＰＣ鋼線３４によって梁部材１５に必要なプレストレス力を導入することができ、合成梁１４が長大スパン構造物の鉛直荷重に耐えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、合成梁構造に関する。

従来、柱に接合される鉄骨造の梁端部と鉄筋コンクリート造の梁中央部とを有し、梁端部の端面と梁中央部の端面とを圧着接合した合成梁構造がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の合成梁構造は、梁端部を鉄骨造とし、梁中央部をＰＣ鋼材を用いたＰＲＣ造とすると共に、ＰＣ鋼材により付与されたプレストレス力（圧縮力）で梁端部の鉄骨部材と梁中央部のＰＲＣ部材とを接合している。

しかし、特許文献１の合成梁構造は、ＰＣ鋼材により付与されるプレストレス力が鉄骨部材とＰＲＣ部材の接合に使われるため、長大スパン（例えば１２ｍ以上の幅）の構造物に適用した場合に、ＰＣ鋼材により付与されるプレストレス力が不十分となり、鉛直荷重に耐えることが困難であった。

特開２００７−２１１５０７

本発明は、長大スパン構造物の鉛直荷重に耐えることができる合成梁構造を得ることを目的とする。

本発明の請求項１に係る合成梁構造は、鉄筋コンクリート造の梁部材と、前記梁部材の両端部に埋設され露出した露出部が、柱に設けられた接合部に接合される鉄骨部材と、前記梁部材に圧縮力を導入するプレストレス部材と、を有する。

上記構成によれば、鉄筋コンクリート造の梁部材の両端部に鉄骨部材が埋設されることにより、鉄骨部材が梁部材と接合される。ここで、梁部材に設けられるプレストレス部材は、梁部材と鉄骨部材の接合にプレストレス力を必要とされないため、プレストレス力を自由に設定できる。

これにより、合成梁の必要とされるスパンが長くなっても、プレストレス部材によって梁部材に必要なプレストレス力を導入することができ、合成梁が長大スパン構造物の鉛直荷重に耐えることができる。また、梁部材の両端部のみに鉄骨部材が用いられているので、合成梁全体を鉄骨部材で構成したものに較べて鉄骨量を減らすことができ、低コスト化が可能となる。

本発明の請求項２に係る合成梁構造は、前記プレストレス部材は、前記梁部材に配置されたシース管へ挿通されたＰＣ鋼線であり、前記ＰＣ鋼線には施工現場で引張力が導入され、前記シース管にグラウトを注入しない。

上記構成によれば、シース管に挿通されたＰＣ鋼線に施工現場で引張力が導入される。ここで、シース管にはグラウトが注入されず、ＰＣ鋼線がアンボンド状態となっているので、定着を緩めるだけでシース管からＰＣ鋼線を取り除くことができる。これにより、ＰＣ鋼線を取り除いて梁部材を交換することが容易となり、異なる長さの梁部材を配置して合成梁の長さ調整が容易となる。

本発明の請求項３に係る合成梁構造は、前記プレストレス部材は、前記梁部材に配置されたシース管へ挿通されたＰＣ鋼線であり、前記ＰＣ鋼線には施工現場で引張力が導入され、前記シース管にグラウトが注入される。この構成によれば、シース管に挿通したＰＣ鋼線に施工現場で引張力を導入後、シース管にグラウトを注入することでＰＣ鋼線が固定されるので、プレストレス部材の固定が容易となる。

本発明の請求項４に係る合成梁構造は、前記梁部材には複数のせん断補強筋が設けられ、該複数のせん断補強筋の配置間隔が、前記梁部材の中央部よりも両端部で狭くなっている。この構成によれば、鉄骨部材の端部で梁部材に作用するてこ反力の一部が、梁の中央部よりも狭い間隔で配置された両端部のせん断補強筋で負担されるため、梁の鉛直荷重に対する耐性が向上する。

本発明は、上記構成としたので、長大スパン構造物の鉛直荷重に耐えることができる。

本発明の第１実施形態に係る合成梁を有する建物の全体図である。 本発明の第１実施形態に係る合成梁の構造を示す説明図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係る合成梁の図１のＡ−Ａ’における断面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る合成梁の図１のＢ−Ｂ’における断面図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係る合成梁の図３のＣ−Ｃ’における断面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る合成梁の他の実施例を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る合成梁を有する建物の施工状態を示す説明図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係る合成梁の模式図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る合成梁のモーメント図である。（ｃ）本発明の第１実施形態に係る合成梁のせん断力図である。（ｄ）本発明の第１実施形態に係る合成梁の鉛直荷重及びてこ反力の作用位置を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る合成梁の構造を示す説明図である。 （ａ）本発明の第２実施形態に係る合成梁の図７のＤ−Ｄ’における断面図である。（ｂ）本発明の第２実施形態に係る合成梁の図１のＥ−Ｅ’における断面図である。 （ａ）〜（ｃ）本発明の第２実施形態に係る合成梁の一部のプレキャスト部材を交換する手順を示す工程図である。 本発明の第１実施形態の他の実施例に係る合成梁の部分断面図である。

本発明の合成梁構造の第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。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合成梁１４とで構成されている。なお、合成梁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。また、図１では、柱１２及び合成梁１４を正面視にて透視した状態での各部材の配置が示されている。

図２に示すように、柱１２は、軸方向（矢印Ｚ方向：鉛直方向）に沿って配設された複数の柱主筋１６と、柱主筋１６に対して垂直方向に柱主筋１６を囲んで複数配置され柱主筋１６に緊結された帯筋１８と、柱１２の仕口部で略水平に配置されると共に大半が柱１２に内包され、一方の端部が柱１２の側面から外側へ突出したＨ形鋼からなる柱鉄骨２２とを有している。

柱鉄骨２２の柱１２の側面から外側へ突出した部位は、合成梁１４が接合される接合部４０を構成しており、柱鉄骨２２の接合部４０のウェブには、鉛直方向に並んだ複数の貫通孔２３（図５参照）が形成されている。

一方、合成梁１４は、梁主筋２４及びせん断補強筋としてのあばら筋２６が設けられ、コンクリート打設により直方体状に形成された梁部材１５を有している。梁部材１５には、さらに、鉄骨部材としての梁鉄骨２８と、シース管３２と、プレストレス部材としてのＰＣ鋼線３４と、定着具３６とが設けられている。

ここで、合成梁１４の左端面１５Ａと柱１２との間隔、及び右端面１５Ｂと柱１２との間隔はＬ１となっている。また、合成梁１４は、軸方向（矢印Ｘ方向：水平方向）において、長さＬ２の左端部１４Ａ、長さＬ３の中央部１４Ｂ、及び長さＬ２の右端部１４Ｃで区分されており、左端部１４Ａ及び右端部１４Ｃに梁鉄骨２８の一部が埋設されている。

梁主筋２４は、合成梁１４の軸方向に沿って延伸した異形鉄筋であり、合成梁１４の幅方向（図２の奥行き方向）及び鉛直方向に間隔を空けて複数（本実施形態では４本）配設されている。また梁主筋２４は、両端部がＵ字状に曲げられた形状となっている。なお、合成梁１４の梁主筋としては、両端部がＵ字形状の梁主筋２４に限らず、例えば、図１０（ａ）に示すように、瘤（こぶ）状部２５Ａが両端部に形成された梁主筋２５を用いてもよく、あるいは、図１０（ｂ）に示すように、ナットや鍔（つば）部材等の金具２７Ａが螺合又は溶接により両端部に取り付けられた梁主筋２７を用いてもよい。つまり、主筋の外径より大径で、アンカー効果が期待できるものであればよい。

図２に示すように、あばら筋２６は、梁主筋２４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、全ての梁主筋２４を四角形状に取り囲むと共に合成梁１４の軸方向に間隔を空けて複数配置されている。ここで、合成梁１４の左端部１４Ａ及び右端部１４Ｃにおけるあばら筋２６の間隔ｄ２は、中央部１４Ｂにおけるあばら筋２６の間隔ｄ１よりも小さくなっている。

また、合成梁１４の中央部１４Ｂでは、両端からそれぞれ内側へ向けて距離Ｌ４の範囲のみ、あばら筋２６の間隔がｄ２となっている。あばら筋２６は、梁主筋２４に緊結されている。なお、各図面における梁主筋２４及びあばら筋２６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している。

梁鉄骨２８は、合成梁１４の左端部１４Ａと右端部１４Ｃに一つずつ設けられており、大半の部位が左端部１４Ａ又は右端部１４Ｃに埋設され、残りの部位が柱１２と対向する梁部材１５の左端面１５Ａ又は右端面１５Ｂから外側へ露出した配置となっている。

また、図３（ａ）に示すように、梁鉄骨２８はＨ形鋼であり、合成梁１４の幅方向（矢印Ｙ方向）を面外方向として合成梁１４の断面中央に立設された板状のウェブ２８Ａと、ウェブ２８Ａの上端で合成梁１４の幅方向両側に突出した上側フランジ２８Ｂと、ウェブ２８Ａの下端で合成梁１４の幅方向両側に突出した下側フランジ２８Ｃとを有している。上側フランジ２８Ｂ及び下側フランジ２８Ｃは、上側フランジ２８Ｂの上面から上方に向けて、又は下側フランジ２８Ｃの下面から下方に向けて、それぞれ複数のスタッド３８が突設されている。なお、梁鉄骨２８は、上側フランジ２８Ｂ及び下側フランジ２８Ｃにスタッド３８を設けたものに限定されず、スタッド３８が無いものであってもよい。

図４（ａ）に示すように、梁部材１５の各端面１５Ａ、１５Ｂからそれぞれ外側へ露出した梁鉄骨２８の露出部２８Ｄには、鉛直方向に並んだ複数の貫通孔２９が形成されている。ここで、図２に示すように、柱鉄骨２２の接合部４０と梁鉄骨２８の露出部２８Ｄとを合わせた状態で、柱鉄骨２２のウェブ２２Ａと梁鉄骨２８のウェブ２８Ａ（図３（ａ）参照）とに跨って接合用のプレート部材４２が配置されており、プレート部材４２に形成された貫通孔（図示省略）と柱鉄骨２２の貫通孔２３（図５参照）、及びプレート部材４２に形成された貫通孔と梁鉄骨２８の貫通孔２９を連通させた状態でボルト４４を締結することで、柱鉄骨２２に合成梁１４が接合されている。

図３（ａ）には、図２の合成梁１４の左端部１４ＡをＡ−Ａ’で切ったときの断面図が示されており、図３（ｂ）には、図２の合成梁１４の中央部１４ＢをＢ−Ｂ’で切ったときの断面図が示されている。なお、合成梁１４の左端部１４Ａと右端部１４Ｃの構成は同様であるため、ここでは左端部１４Ａについて説明し、右端部１４Ｃの説明を省略する。

図３（ａ）に示すように、合成梁１４の左端部１４Ａでは、梁部材１５のコンクリートで覆われた梁鉄骨２８のウェブ２８Ａの両側にシース管３２（３２Ａ、３２Ｂ）が埋設されている。シース管３２Ａ内及びシース管３２Ｂ内には、それぞれＰＣ鋼線３４（３４Ａ、３４Ｂ）が挿通されており、ＰＣ鋼線３４には、プレストレス力（圧縮力）が作用している。なお、左端部１４Ａの断面におけるシース管３２の埋設位置は、合成梁１４の梁せい方向（矢印Ｚ方向）の略中央となっている。

図３（ｂ）に示すように、合成梁１４の中央部１４Ｂでは、梁鉄骨２８が無く、梁主筋２４、あばら筋２６、シース管３２、及びＰＣ鋼線３４だけが設けられた構成となっている。また、中央部１４Ｂでは、断面におけるシース管３２の埋設位置が、合成梁１４の梁せい方向（矢印Ｚ方向）の下端側となっている。

図４（ａ）には、合成梁１４を図３（ａ）、（ｂ）のＣ−Ｃ’で切ったときの断面図が示されている。合成梁１４において、シース管３２及びＰＣ鋼線３４は、全体が下側に凸となるように偏心して曲線配置されている。

ここで、シース管３２は、梁部材１５の左端面１５Ａでウェブ２８Ａの両側に形成された凹部３５Ａから、梁部材１５の右端面１５Ｂでウェブ２８Ａの両側に形成された凹部３５Ｂまで埋設されている。

一方、ＰＣ鋼線３４は、シース管３２内に挿通されると共に両端部が凹部３５Ａ、３５Ｂ内にそれぞれ突出されており、即ち合成梁１４の一方端から他方端まで設けられている。また、ＰＣ鋼線３４の両端部は、凹部３５Ａ、３５Ｂ内でそれぞれ定着具３６によって固定（定着）され、梁部材１５に圧縮力を導入している。なお、定着具３６は、凹部３５Ａ、３５Ｂ内に配置された支圧板及び雌コーンと、図示しないジャッキで引っ張られたＰＣ鋼線３４に外挿されるクサビ状の雄コーンとで構成されており、ＰＣ鋼線３４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を用いている。

次に、合成梁１４及び建物１０の施工手順について説明する。

図２、図３（ａ）、（ｂ）、及び図４（ａ）に示すように、まず、合成梁１４に合わせて形成された型枠（図示省略）内に梁主筋２４（図２参照）及びあばら筋２６を配置し、梁主筋２４にあばら筋２６を緊結する。そして、梁鉄骨２８を露出部２８Ｄが露出するように型枠の両端にそれぞれ配置し、型枠内で梁鉄骨２８のウェブ２８Ａの両側に下側に凸となるようにシース管３２を配置する。このとき、シース管３２の両端部には凹部３５Ａ、３５Ｂを形成するための型枠を配置する。

続いて、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梁部材１５が形成される。そして、梁部材１５のシース管３２内にＰＣ鋼線３４を挿通する。挿通したＰＣ鋼線３４の両端部には、凹部３５Ａ、３５Ｂ内において定着具３６の支圧板及び雌コーンを配置する。

続いて、施工現場にてＰＣ鋼線３４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３４に所定の引張力を導入すると共にＰＣ鋼線３４に定着具３６の雄コーンを外挿した後、ジャッキを取り外す。このとき、ＰＣ鋼線３４が元の状態に縮もうとする復元力によって定着具３６の雄コーンが移動し、雌コーンと接触して、ＰＣ鋼線３４の両端部が凹部３５Ａ、３５Ｂ内に固定される。そして、シース管３２内にグラウトを充填して硬化させる。このようにして、合成梁１４が形成される。

一方、図５に示すように、柱主筋１６、帯筋１８、及び柱鉄骨２２を図示しない型枠内に配設した状態でコンクリートを打設することにより、地盤２０上に複数の柱１２を立設する。なお、ここでは例として、３本の柱１２が立設され８箇所の接合部４０が設けられている場合について説明するが、これに限らず、柱１２及び接合部４０の数は適宜選択されるものである。

続いて、柱１２の立設後、合成梁１４の上面にワイヤーＷを取り付けると共にクレーン（図示省略）で吊り下げ、１階左側の１組の接合部４０の間に合成梁１４を配置する。そして、柱鉄骨２２の接合部４０と梁鉄骨２８の露出部２８Ｄの位置を合わせた状態で、柱鉄骨２２のウェブ２２Ａと梁鉄骨２８のウェブ２８Ａとに跨ってプレート部材４２を配置し、ボルト４４で締結する。これにより、柱１２へ合成梁１４が接合される。

同様にして、２階左側の接合部４０、１階右側の接合部４０、及び２階右側の接合部４０に順次合成梁１４を接合することで、柱１２への複数の合成梁１４の接合が完了する。そして、合成梁１４の接合が完了した後、小梁（図示省略）を配設し、型枠を配置してコンクリート打設することによりスラブ（図示省略）を形成する。このようにして、建物１０が構築される。

次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。

図２に示すように、梁部材１５の両端部に梁鉄骨２８が埋設されることにより、梁鉄骨２８が梁部材１５と接合される。ここで、梁部材１５に設けられるＰＣ鋼線３４は、梁部材１５と梁鉄骨２８の接合にプレストレス力（圧縮力）が必要とされないため、プレストレス力を自由に設定できる。

これにより、合成梁１４の必要とされるスパンが長くなっても、ＰＣ鋼線３４によって梁部材１５に必要な圧縮力を導入することができ、合成梁１４が、長大スパン構造物の鉛直荷重に耐えることができる。また、合成梁１４の左端部１４Ａ及び右端部１４Ｃのみに梁鉄骨２８が用いられているので、合成梁１４全体を鉄骨部材で構成したものに較べて鉄骨量を減らすことができ、低コスト化が可能となる。

ここで、図６（ａ）〜（ｄ）を用いて、合成梁１４に作用する応力伝達状態について説明する。図６（ａ）には、柱１２に接合された合成梁１４の中央から左半分が模式図で示されている。なお、合成梁１４の中央から右半分については同様のため説明を省略する。柱１２の側面から梁部材１５の左端面１５Ａまでの距離Ｌ１の領域では、鉄骨部材のみで構成されているため、この領域を鉄骨部Ｔとする。また、梁部材１５の左端面１５Ａから梁部材１５に埋設された梁鉄骨２８の右端面までの距離Ｌ２の領域では、鉄筋コンクリートと鉄骨部材が混在しており、鉄筋コンクリートから鉄骨部材へ応力が伝達されるため、この領域を伝達部Ｄとする。

さらに、梁鉄骨２８の右端面から梁部材１５の中央までの距離Ｌ５（＝（Ｌ３）／２）の領域では、鉄筋コンクリートのみで構成されているため、この領域を鉄筋コンクリート部Ｒとする。なお、鉄骨部Ｔと伝達部Ｄの境界位置を点Ａ、伝達部Ｄと鉄筋コンクリート部Ｒの境界位置を点Ｂ、鉄筋コンクリート部Ｒで梁部材１５の中央位置を点Ｃとし、点Ｃの位置において梁部材１５に鉛直荷重Ｐが作用しているものとする。

図６（ｂ）には、合成梁１４に作用するモーメント図が示されており、図６（ｃ）には、合成梁１４に作用するせん断力図が示されている。図６（ｂ）、（ｃ）では、梁鉄骨２８に作用するモーメント又はせん断力の分布領域をＳとし、梁部材１５の鉄筋コンクリートに作用するモーメント又はせん断力の分布領域をＲＣで表示している。また、図６（ｄ）には、合成梁１４に作用する鉛直荷重Ｐ、Ｐ２及びてこ反力Ｐ１が模式図で示されている。

図６（ｄ）において、点Ｃの位置に作用する鉛直荷重をＰ、点Ｂの位置に作用するてこ反力をＰ１、点Ａの位置に作用する鉛直荷重をＰ２とすると、合成梁１４は静止しているので、鉛直分力の総和ΣＶ＝０、力のモーメントの総和ΣＭ＝０となる。いま、ΣＶ＝Ｐ１−Ｐ−Ｐ２＝０であるから、Ｐ１＝Ｐ＋Ｐ２となる。また、ΣＭ＝Ｐ×Ｌ５−Ｐ２×Ｌ２＝０であるから、Ｐ２＝Ｐ×Ｌ５／Ｌ２となる。これらの式から、てこ反力Ｐ１を鉛直荷重Ｐで表すと、Ｐ１＝Ｐ×（Ｌ２＋Ｌ５）／Ｌ２となる。

ここで、図２に示すように、合成梁１４は、中央部１４Ｂでのあばら筋２６の間隔ｄ１よりも、左端部１４Ａでのあばら筋２６の間隔ｄ２の方が狭くなっており、中央部１４Ｂよりも左端部１４Ａの方が、反力を負担できるようになっている。このため、梁鉄骨２８の右端面位置（点Ｂ）で梁部材１５に作用するてこ反力Ｐ１が、左端部１４Ａのあばら筋２６で負担されるため、合成梁１４を長大スパンとした場合でも、鉛直荷重Ｐに対する耐性が向上する。

次に、本発明の合成梁構造の第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７に示すように、第２実施形態の建物６０は、第１実施形態の建物１０（図１参照）の合成梁１４に換えて、合成梁７０が設けられた構成となっている。合成梁７０は、軸方向の長さＬ６のプレキャスト部材７０Ａ、軸方向の長さＬ７のプレキャスト部材７０Ｂ、及び軸方向の長さＬ８（＝Ｌ７）のプレキャスト部材７０Ｃが直線状に接合され形成されている。

図７及び図８（ａ）に示すように、プレキャスト部材７０Ａは、合成梁７０の左端部を構成しており、内部に梁主筋７７Ａ、あばら筋２６、梁鉄骨２８、及びシース管７２（７２Ａ、７２Ｂ）が設けられコンクリートで一体化されている。梁主筋７７Ａは、一端がＵ字状に形成された異形鉄筋である。また、あばら筋２６は、プレキャスト部材７０Ａの軸方向で一方の端面から長さＬ２＋Ｌ４の範囲において間隔ｄ２をあけて配置されている。

また、プレキャスト部材７０Ａは、シース管７２Ａ、７２Ｂが梁鉄骨２８のウェブ２８Ａの両側で梁せい方向（矢印Ｚ方向）の略中央に配設されている。そして、シース管７２Ａ、７２Ｂ内にプレストレス部材としてのＰＣ鋼線７６Ａ、７６Ｂが挿通されており、端部に形成された凹部７８において、ＰＣ鋼線７６Ａ、７６Ｂの一端がそれぞれ定着具３６で固定されている。なお、梁鉄骨２８は、大半がプレキャスト部材７０Ａの左端部に長さＬ２の幅で埋設されており、一端がプレキャスト部材７０Ａの左端面から露出している。

同様に、プレキャスト部材７０Ｃは、合成梁７０の右端部を構成しており、内部に梁主筋７７Ａ、あばら筋２６、梁鉄骨２８、及びシース管７４（７４Ａ、７４Ｂ）が設けられコンクリートで一体化されている。あばら筋２６は、プレキャスト部材７０Ｃの軸方向で一方の端面から長さＬ２＋Ｌ４の範囲において、間隔ｄ２をあけて配置されている。

また、プレキャスト部材７０Ｃは、シース管７４Ａ、７４Ｂが梁鉄骨２８のウェブ２８Ａの両側で梁せい方向（矢印Ｚ方向）の略中央に配設されている。そして、シース管７４Ａ、７４Ｂ内にＰＣ鋼線７６Ａ、７６Ｂが挿通されており、端部に形成された凹部７９において、ＰＣ鋼線７６Ａ、７６Ｂの一端がそれぞれ定着具３６で固定されている。なお、梁鉄骨２８は、大半がプレキャスト部材７０Ｃの右端部に長さＬ２の幅で埋設されており、一端がプレキャスト部材７０Ｃの右端面から露出している。

図７及び図８（ｂ）に示すように、プレキャスト部材７０Ｂは、合成梁７０の中央部を構成しており、内部に梁主筋７７Ｂ、あばら筋２６、梁鉄骨２８、及びシース管７３（７３Ａ、７３Ｂ）が設けられコンクリートで一体化されている。梁主筋７７Ｂは、直線状の異形鉄筋である。また、あばら筋２６は、プレキャスト部材７０Ｂの軸方向で間隔ｄ１をあけて配置されている。シース管７３Ａ、７３Ｂは、梁せい方向（矢印Ｚ方向）の略中央に間隔をあけて配設されており、内部にＰＣ鋼線７６Ａ、７６Ｂが挿通されている。

ここで、合成梁７０において、シース管７２、７３、７４は同じ内径となっており、シース管７２、７３、７４の内部が連通した状態でＰＣ鋼線７６が挿通され、ジャッキにより引張力が付与されて定着具３６により固定された後、引張力が解除されることで合成梁７０内にプレストレス力（圧縮力）が導入されている。なお、シース管７２、７３、７４内にはグラウトは充填されておらず、ＰＣ鋼線７６はアンボンド状態となっている。

次に、合成梁７０及び建物６０の施工手順について説明する。

図７に示すように、まず、プレキャスト部材７０Ａに合わせて形成された型枠（図示省略）内に梁主筋７７Ａ（図８（ａ）参照）及びあばら筋２６を配置し、梁主筋７７Ａにあばら筋２６を緊結する。そして、梁鉄骨２８を貫通孔２９が露出するように型枠の端部に配置し、型枠内で梁鉄骨２８のウェブ２８Ａの両側にシース管７２を配置する。このとき、シース管７２の端部には凹部７８を形成するための型枠を配置する。続いて、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プレキャスト部材７０Ａが形成される。

同様に、プレキャスト部材７０Ｃに合わせて形成された型枠（図示省略）内に梁主筋７７Ａ及びあばら筋２６を配置し、梁主筋７７Ａにあばら筋２６を緊結する。そして、梁鉄骨２８を貫通孔２９が露出するように型枠の端部に配置し、型枠内で梁鉄骨２８のウェブ２８Ａの両側にシース管７４を配置する。このとき、シース管７４の端部には凹部７９を形成するための型枠を配置する。続いて、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プレキャスト部材７０Ｃが形成される。

一方、プレキャスト部材７０Ｂに合わせて形成された型枠（図示省略）内に梁主筋７７Ｂ（図８（ｂ）参照）及びあばら筋２６を配置し、梁主筋７７Ｂにあばら筋２６を緊結する。そして、型枠内にシース管７３を配置する。続いて、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プレキャスト部材７０Ｂが形成される。

続いて、プレキャスト部材７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃを直線状に配置して各端面を接触させ、シース管７２、７３、７４の内部が連通した状態でシース管７２、７３、７４内にＰＣ鋼線７６を挿通する。

続いて、施工現場にてＰＣ鋼線７６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７６に所定の引張力を導入すると共にＰＣ鋼線７６に定着具３６の雄コーンを外挿した後、ジャッキを取り外す。このとき、ＰＣ鋼線７６が元の状態に縮もうとする復元力によって定着具３６の雄コーンが移動し、雌コーンと接触して、ＰＣ鋼線７６の両端部が凹部７８、７９内に固定される。このようにして、合成梁７０が形成される。なお、シース管７２、７３、７４内にはグラウトを充填しない。

一方、地盤２０（図１参照）上に複数の柱１２を立設した後、各接合部４０の間にクレーン（図示省略）を用いて合成梁７０を配置する。そして、柱鉄骨２２の接合部４０と、梁鉄骨２８の露出部２８Ｄの位置を合わせた状態でプレート部材４２を配置し、ボルト４４により締結固定する。これにより、柱１２への合成梁７０の接合が完了する。続いて、合成梁７０の接合が完了した後、小梁（図示省略）を配設し、型枠を配置してコンクリート打設することによりスラブ（図示省略）を形成する。このようにして、建物６０が構築される。

次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。

図７に示すように、合成梁７０の両端部に梁鉄骨２８が埋設されることにより、梁鉄骨２８がプレキャスト部材７０Ａ、７０Ｃとそれぞれ接合されている。ここで、合成梁７０では、ＰＣ鋼線７６により導入されているプレストレス力によって、プレキャスト部材７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃが接合しているが、プレキャスト部材７０Ａ、７０Ｃと梁鉄骨２８の接合にプレストレス力が必要とされていないため、従来のように鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材をＰＣ鋼線で接合させるものに比べて、プレストレス力を自由に設定できる。

これにより、合成梁７０の必要とされるスパンが長くなっても、ＰＣ鋼線７６によってプレキャスト部材７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃに必要な圧縮力を導入することができ、合成梁７０が、長大スパン構造物の鉛直荷重に耐えることができる。また、合成梁７０の左端部であるプレキャスト部材７０Ａ及び右端部であるプレキャスト部材７０Ｃのみに梁鉄骨２８が用いられているので、合成梁７０全体を鉄骨部材で構成したものに較べて鉄骨量を減らすことができ、低コスト化が可能となる。

ここで、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、合成梁７０よりも長スパンの合成梁８０を形成する場合、まず、接合部４０（図７参照）のボルト４４を外して合成梁７０単体とし、さらに合成梁７０の定着具３６を緩めて外す。このとき、シース管７２、７３、７４内にはグラウトが充填されておらず、ＰＣ鋼線７６がアンボンド状態となっているため、ＰＣ鋼線７６を引き抜いて取り除くことができる。そして、ＰＣ鋼線７６を取り除くことで、合成梁７０が、プレキャスト部材７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃに分割される。

一方、プレキャスト部材７０Ｂよりも長スパンのプレキャスト部材７０Ｄを、プレキャスト部材７０Ｂと同様の手順で、且つスパンが長い型枠を用いることで形成する。プレキャスト部材７０Ｄは、シース管７３よりも長いシース管８２を有している。

続いて、プレキャスト部材７０Ｂに換えてプレキャスト部材７０Ｄを配置し、シース管７２、８２、７４の内部を連通させた状態で、ＰＣ鋼線７６よりも長いＰＣ鋼線８４をシース管７２、８２、７４内に挿通する。そして、プレキャスト部材７０Ａ、７０Ｂの凹部７８、７９においてＰＣ鋼線８４の両端部を定着具３６で固定することにより、合成梁８０が形成される。

このように、合成梁７０を複数のプレキャスト部材７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃで形成しておき、中央部のプレキャスト部材７０Ｂを長さの異なるプレキャスト部材７０Ｄで置き換えることで、合成梁７０のスパンを必要に応じて変更して、長大スパンの合成梁とすることができる。また、ＰＣ鋼線７６をアンボンド状態としておくことで、合成梁７０の各プレキャスト部材７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃへの分解及び交換が容易となると共に、各プレキャスト部材７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃを再利用することができる。なお、本実施形態ではＰＣ鋼線７６をアンボンド状態としたが、合成梁７０の各プレキャスト部材７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃの交換が必要ない場合は、シース管７２、７３、７４内にグラウトを充填してＰＣ鋼線７６を固定してもよい。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

柱１２は、プレキャスト部材を積み上げて構築するものであってもよい。また、合成梁１４は、施工現場においてＰＣ鋼線３４を引っ張り定着するポストテンション方式により形成していたが、他の実施例として図４（ｂ）に示すように、プレテンション方式により合成梁５０を形成してもよい。

合成梁５０は、まず、型枠内に梁主筋２４（図２参照）及びあばら筋２６を配置し、梁鉄骨２８を貫通孔２９が露出するように型枠の両端にそれぞれ配置してから、型枠内で梁鉄骨２８のウェブ２８Ａの両側にＰＣ鋼線５２を配置する。続いて、ＰＣ鋼線５２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５２に所定の引張力を導入した状態で型枠内にコンクリートを打設する。そして、所定の期間養生してからジャッキ及び型枠を取り外すことにより形成される。

定着具３６は、クサビ方式のものに限らず、例えば、ナットを緩めている間にＰＣ鋼線３４を引っ張り、所定の引張力を付与した後にナットを締結して定着するネジ方式のものを用いてもよい。また、接合部４０における柱鉄骨２２と梁鉄骨２８の接合は、合成梁１４のように再利用を前提としない場合において、溶接により接合してもよい。

合成梁７０の分割数は、プレキャスト部材７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃの３分割に限定されず、２分割又は４分割以上の複数分割であってもよい。また、各シース管及び各ＰＣ鋼線の数は、２本だけでなく４以上の偶数本であってもよい。さらに、プレストレス部材として、ＰＣ鋼線３４、７６、８４だけでなくＰＣ鋼棒を用いてもよい。

１０ 建物
１２ 柱（柱）
１４ 合成梁（合成梁構造）
１５ 梁部材（梁部材）
２６ あばら筋（せん断補強筋）
２８ 梁鉄骨（鉄骨部材）
２８Ｄ 露出部（露出部）
３２ シース管（シース管）
３４ ＰＣ鋼線（プレストレス部材、ＰＣ鋼線）
４０ 接合部（接合部）
７０ 合成梁（合成梁構造）
７０Ａ プレキャスト部材（梁部材）
７０Ｂ プレキャスト部材（梁部材）
７０Ｃ プレキャスト部材（梁部材）
７０Ｄ プレキャスト部材（梁部材）
７２ シース管（シース管）
７３ シース管（シース管）
７４ シース管（シース管）
７６ ＰＣ鋼線（プレストレス部材、ＰＣ鋼線）
８０ 合成梁（合成梁構造）
８４ ＰＣ鋼線（プレストレス部材、ＰＣ鋼線）

Claims (4)

1. 鉄筋コンクリート造の梁部材と、
   前記梁部材の両端部に埋設され露出した露出部が、柱に設けられた接合部に接合される鉄骨部材と、
   前記梁部材に圧縮力を導入するプレストレス部材と、
   を有する合成梁構造。
2. 前記プレストレス部材は、前記梁部材に配置されたシース管へ挿通されたＰＣ鋼線であり、前記ＰＣ鋼線には施工現場で引張力が導入され、前記シース管にグラウトを注入しない請求項１に記載の合成梁構造。
3. 前記プレストレス部材は、前記梁部材に配置されたシース管へ挿通されたＰＣ鋼線であり、前記ＰＣ鋼線には施工現場で引張力が導入され、前記シース管にグラウトが注入される請求項１に記載の合成梁構造。
4. 前記梁部材には複数のせん断補強筋が設けられ、該複数のせん断補強筋の配置間隔が、前記梁部材の中央部よりも両端部で狭くなっている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の合成梁構造。

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