JP2014037765A - 鉄骨コンクリート部材 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼材とコンクリートからなる鉄骨コンクリート部材の単体でありながら、鋼材とコンクリートとの一体性を高め、構造物の梁、桁、柱等、主要な構造部材としての用途の可能性を拡張する。
【解決手段】ウェブ２１とその高さ方向両側に一体化し、ウェブ２１の高さ方向に対向するフランジ２２、２３を有する鋼材２と、鋼材２の少なくとも対向するフランジ２２、２３間に充填されるコンクリート、もしくはモルタル３とを備え、対向するフランジ２２、２３の対向する面の少なくともいずれか一方に、ウェブ２１より小さい高さの、板状の孔あき鋼板４を鋼材２の材軸方向に平行な方向に向けて一体化させ、孔あき鋼板４をコンクリート、もしくはモルタル３中に埋設させる。
【選択図】図１

Description

本発明は鋼材とコンクリートとの一体化を図り、単体（単独）で構造物の梁、桁、柱等、主要な構造部材として利用可能な鉄骨コンクリート部材に関するものである。

例えばＨ形鋼等、ウェブとフランジを持つ鋼材とコンクリートとの合成（複合）構造で構成され、単体（単独）で構造物の梁や桁、あるいは柱等として利用可能な構造部材は鋼材のフランジ内周面、もしくはウェブに、コンクリートとの間で付着力を確保する材料を配置し、この材料を取り込むようにフランジ間にコンクリートを充填することで、鋼材とコンクリートとの一体性が図られる（特許文献１参照）。

特許文献１での付着力を確保する材料に代わり、せん断力を伝達するスタッドボルト、鉄筋、鋼板等のせん断力伝達部材を鋼材に突設し、せん断力伝達部材を埋設するように鋼材の周りにコンクリートを充填して鋼材とコンクリートを一体化させることもある（特許文献２参照）。特許文献１の構造部材はＨ形鋼の対向するフランジ間にコンクリートを完全に充填した形態であるが、特許文献２の構造部材は上下の各フランジのみをコンクリートが包囲した形態になっている。

この他、橋梁の床版を支持する橋桁（主桁）として鋼材を使用する場合に、鋼材の補強、もしくは補修等のために鋼材の成方向（高さ方向）の少なくとも一部の区間にせん断力伝達部材を突設し、コンクリートを充填することにより鋼材とコンクリートとの合成構造にする方法もある（特許文献３〜５参照）。

一方、橋梁の床版を支持する橋桁として鋼材を使用する場合に、橋桁と鉄筋コンクリート造の床版との一体性を確保するために、鋼材の上部フランジ上に、せん断力伝達部材としての孔あき鋼板を突設し、床版中に埋設することがある（特許文献６参照）。床版の下側に鉄筋コンクリート造の桁部材が一体化する場合、あるいは鋼材の橋桁を橋脚に定着させる場合には、下部フランジにもコンクリート中に埋設される孔あき鋼板を突設することがある（特許文献７参照）。

但し、特許文献６、７は鋼材をその上に構築される床版に一体化させることを前提とした桁と床版の合成構造であり、特許文献１とは異なり、鋼材は床版との組み合わせを要件にし、単体（単独）で梁や桁として使用される訳ではないため、鋼材とコンクリートのみからなる合成構造の形態をなしていない。

特開２００８−０６９６０５号公報（請求項１〜３、段落００１０〜００２４、図１〜図３） 特開２００８−０８８７３６号公報（請求項３、段落００４０〜００４１、図３） 特開２００９−０９１７４３号公報（請求項１、段落００３８〜００５５、図１〜図４） 特開２００２−２６６５０３号公報（請求項１、２、段落０００７〜００１４、図１〜図３） 特開２００４−１３７６８７号公報（段落０００５〜０００６、図７） 特開２００２−３０２９０８号公報（請求項１、段落００１３〜００２４、図３、図４） 特開２００７−２５４９７５号公報（請求項１、段落００３６〜００４５、図１〜図１１）

特許文献６、７のように鋼材とコンクリートとの一体性を確保するためのせん断力伝達部材として孔あき鋼板を使用することには、孔あき鋼板の面内方向に作用するせん断力に対する抵抗力が増大する利点がある。せん断力伝達部材を取り込むように打設されるコンクリートが鋼板の孔内に入り込むことで、鋼板両面におけるコンクリートとの付着力に加え、孔内に存在する柱状のコンクリートの外周面と孔の内周面との間に作用する支圧力と、孔内のコンクリート両端面におけるせん断抵抗力が鋼板とコンクリートとの間に作用するせん断力に対する抵抗力として付加されることに依る。

しかしながら、鋼材とコンクリートからなる鋼材コンクリート構造部材の単体ではこの孔あき鋼板の利点を有効に生かした例は前記のように存在せず、専ら鋼材が支持する床版との一体化を図ることへの利用に限られ（特許文献６、７）、ウェブとフランジを持つ鋼材の対向するフランジ間にコンクリートを密実に充填した特許文献１のような形式の、鋼材とコンクリートの合成構造の構造部材に孔あき鋼板を有効に活用した例はない。

本発明は上記背景より、鋼材とコンクリートからなる構造部材の単体でありながら、鋼材とコンクリートとの一体性が高く、構造部材としての用途の可能性を拡張し得る構造の鉄骨コンクリート部材を提案するものである。

請求項１に記載の発明の鉄骨コンクリート部材は、ウェブとその高さ方向両側に一体化し、前記ウェブの高さ方向に対向するフランジを有する鋼材と、前記鋼材の少なくとも前記対向するフランジ間に充填されるコンクリート、もしくはモルタルとを備え、前記対向するフランジの対向する面の少なくともいずれか一方に、前記ウェブより小さい高さの、板状の孔あき鋼板が前記鋼材の材軸方向に平行な方向を向いて一体化し、前記コンクリート、もしくはモルタル中に埋設されると共に、前記コンクリート、もしくはモルタルを前記ウェブとの間に挟み込んでいることを構成要件とする。

「ウェブとその高さ方向両側に一体化するフランジを有する鋼材」とは、ウェブの高さ方向両側に下部フランジと上部フランジが接合されたＨ形断面（Ｈ形鋼）、またはＨ形断面が組み合わせられた形状等、開放形断面の他、箱形断面（角形鋼管）等、閉鎖形断面の鋼材を指す。ウェブは鋼材の幅方向に並列する場合もあり、図１８−（ｂ）に示すようにフランジ２２、２３の幅方向中心部寄りで並列する場合と、（ｃ）に示すようにフランジ２２、２３の幅方向両端部に位置する場合があり、後者の場合、鋼材２は箱形断面になる。いずれの形態の場合も、鋼材２は原則的に断面上の中心に関して幅方向に対称な形状をする。フランジ２２、２３には孔あき鋼板４が一体化することから、フランジ２２、２３は孔あき鋼板４の一体化後、ウェブ２１の両端部に主に溶接によって接合される。

「下部フランジと上部フランジ」は鋼材を水平な方向に向けて使用する場合の便宜的な言い方であり、鋼材は材軸を鉛直方向に向けて使用されることもある。孔あき鋼板は対向するフランジの互いに対向する面に、原則として鋼材の幅方向の中心に関して対称位置に対になって突設される。ウェブがフランジの幅方向の中心に位置する鋼材（Ｈ形鋼）の場合には、ウェブの中心線の両側に孔あき鋼板が対になって配置され、ウェブがフランジの幅方向両側に位置する鋼材（箱形）の場合には、フランジの幅方向の中心を通る、ウェブに平行な仮想の平面に関して両側に対になって配置される。但し、鋼材の断面形状は必ずしもウェブの中心線に関して線対称形状をする必要はない。結局、孔あき鋼板はウェブの高さ方向に対向するフランジの対向する面のいずれか一方に、もしくは双方に、鋼材の幅方向の中心に関して対になって固定（一体化）される。

孔あき鋼板はその材軸方向（長さ方向）を鋼材の材軸方向（長さ方向）に平行に向けて配置され、鋼材のフランジに溶接等によって固定される。孔あき鋼板は原則的にはウェブに平行な面をなしてフランジに固定されるが、必ずしもその必要はない。「ウェブに平行な面をなす」とは、孔あき鋼板の面内方向（幅方向）がウェブの面内方向に平行な状態にあることを言う。

「対向するフランジ間にコンクリート、もしくはモルタルが充填される」とは、鋼材の幅方向中心を通る、ウェブに平行な面を挟んだ両側において、ウェブの高さ方向に対向するフランジに挟まれた領域に、鋼材の全高に亘ってコンクリート、もしくはモルタル（以下、コンクリート等と言う）が充填されることを言う。「少なくとも対向するフランジ間」とは、図１等に示すようにコンクリート等３が対向するフランジ２２、２３間にのみ充填される場合と、図１８以下に示すようにフランジ２２、２３を包囲し、挟み込むように充填される場合があることを言う。孔あき鋼板４はコンクリート等３中に埋設されることで、コンクリート等３に厚さ方向両面側から挟み込まれながら、鋼材２の幅方向にはコンクリート等３をウェブ２１との間に挟み込む状態になる。コンクリート等３を孔あき鋼板４と共に挟み込むウェブ２１は鋼材２の幅方向中心に位置する場合（Ｈ形鋼）と幅方向両側に位置する場合（箱形）がある。

コンクリート等は孔あき鋼板をその厚さ方向両面側から挟み込むことで、孔あき鋼板の孔以外の表面において付着力を発生し、孔内において支圧力とせん断抵抗力を発揮するから、孔あき鋼板を厚さ方向両面側から挟み込む状態に対向するフランジ間に充填されればよい。よって鋼材を幅方向に見たときのコンクリート等の側面（表面）の位置はフランジの幅方向の側面（縁）の位置とは直接、関係がなく、孔あき鋼板はコンクリート等中に埋設された状態にあればよい。「コンクリート等中に埋設される」とは、孔あき鋼板の両面がコンクリート等に被覆され、両面側にコンクリート等が存在することを言う。

孔あき鋼板４の両面側にコンクリート等３が存在することは、鋼材２を幅方向に見たときのコンクリート等３の側面の位置が、鋼材２の材軸に関して外側の孔あき鋼板４の表面より外側にあればよいことである。例えば図１に示すように鋼材２がＨ形鋼の場合に、コンクリート等３の側面の位置がフランジ２２、２３の幅方向の側面の位置に一致している場合には、フランジ２２、２３の側面よりウェブ２１寄りに孔あき鋼板４が配置されていればよい。孔あき鋼板４の外側の表面がフランジ２２、２３側面よりウェブ２１寄りに位置することで、孔あき鋼板４の両面側にコンクリート等３が存在する状態になり、コンクリート等３は孔あき鋼板４を厚さ方向両面側から挟み込む状態になる。

また鋼材２の材軸に関して孔あき鋼板４の外側の表面の位置とフランジ２２、２３の側面の位置が一致する場合には、図２に示すようにコンクリート等３の幅が鋼材２の幅より大きく、コンクリート等３が鋼材２の全幅を包含している状態にあれば（請求項５）、コンクリート等３は孔あき鋼板４を厚さ方向両面から挟み込む状態になる。

コンクリート等３はフランジ２２、２３の幅方向には鋼材２の全幅が完全にコンクリート等３中に埋設される程度に充填される場合（請求項５）を含め、フランジ２２、２３の全幅に亘って充填されることもあれば、孔あき鋼板４のフランジ幅方向の固定位置に応じ、ウェブ２１からフランジ２２、２３の幅方向の中間部までの区間にのみ充填されることもある。この他、コンクリート等３は図１８等に示すように鋼材２に対する耐火被覆のために鋼材２の全断面を完全に被覆することもある（請求項６）。「完全に」とは、鋼材２が一部でも露出していない状態を言う。

孔あき鋼板４の高さはウェブ２１の高さより小さいことで、対向するフランジ２２、２３の内、一方のフランジ２２（２３）への孔あき鋼板４の固定状態では、その孔あき鋼板４の対向するフランジ２３（２２）側の側面（縁）とフランジ２３（２２）との間に鋼材２の高さ方向に距離が確保され、鋼材２の幅方向外側からのコンクリート等３の充填口が確保される。孔あき鋼板４のフランジ２２、２３への固定によるコンクリート等３との一体化効果、すなわち鋼材２とコンクリート等３とが分離しようとする力に抵抗し得る効果（能力）は、孔あき鋼板４の孔４ａの配列状態から孔あき鋼板４の長さ方向（材軸方向）に生ずるため、フランジ２２、２３の幅方向の固定位置は問われない。

よって孔あき鋼板４がフランジ２２、２３の対向する面の双方に固定される場合には、フランジ２２、２３が対向する方向（ウェブ２１の高さ方向）に対になる孔あき鋼板４、４は必ずしも同一面内に位置する必要はない。フランジ２２、２３が対向する方向に対になる孔あき鋼板４、４がフランジ２２、２３（鋼材２）の幅方向にずれて配置されても、孔あき鋼板４のフランジ２２、２３への固定によるコンクリート等３との一体化効果に影響はない。各孔あき鋼板４の高さはウェブ２１の高さより小さければよく、フランジ２２、２３が対向する方向に対になる孔あき鋼板４、４の高さの和がウェブ２１の高さ未満である必要もない。

孔あき鋼板４を包囲するコンクリート等３が鋼材２の対向するフランジ２２、２３間に充填されたときには、孔あき鋼板４はフランジ２２、２３の長さ方向に沿って固定されることで、コンクリート等３と孔あき鋼板４を孔あき鋼板４の面内方向に分離（ずれ）させようとする力に対しては、前記のように孔あき鋼板４の孔４ａ以外の両側の表面におけるコンクリート等３との付着力が抵抗力として発生する。加えて孔あき鋼板４の孔４ａ内に入り込んでいる柱状のコンクリート等３の外周面（表面）と孔４ａの内周面との間に支圧力が作用する上、孔４ａ内の柱状コンクリート等３の、孔あき鋼板４の両表面に連続する２面（断面）にコンクリート等３のせん断抵抗力が発生する。

結局、孔あき鋼板４は付着力と支圧力、及びせん断抵抗力によって孔あき鋼板４の面内方向の力に抵抗する能力を発揮するため、孔あき鋼板４は鋼材２の材軸方向（孔あき鋼板４の面内方向）の力に対する抵抗要素として機能する。従って孔あき鋼板４は鋼材２の材軸方向の抵抗要素になるから、いずれかのフランジ２２（２３）の対向するフランジ２３（２２）側の面に、材軸をウェブ２１の材軸方向に向けて固定されていれば抵抗要素としての機能を発揮できるため、フランジ２２、２３の幅方向の固定位置が制約されることはない。

孔あき鋼板４が対向するフランジ２２、２３の対向する面の双方に固定される場合には、前記したコンクリート等３の充填口確保の面からは、対向するフランジ２２、２３に固定された両孔あき鋼板４、４の高さ方向の先端（側面）が互いに干渉（衝突）しない関係にあればよく、図６に示すように各フランジ２２、２３の幅方向に孔あき鋼板４を複数枚、並列させることも可能である。

従って図１に示すように対向するフランジ２２、２３の幅方向に、鋼材２の断面上の中心からの距離が等しい位置に、対向する孔あき鋼板４、４が固定される場合には、各孔あき鋼板４の高さはそれぞれの先端間に間隔が確保される程度の大きさになる。対向する孔あき鋼板４、４がフランジ２２、２３の幅方向にずれて配置される場合には、各孔あき鋼板４の先端とそれに対向するフランジ２２（２３）の内周面との間に間隔が確保される程度の大きさであればよい。

コンクリート等３が少なくとも対向するフランジ２２、２３に挟まれた領域の全高に亘って充填され、孔あき鋼板４がコンクリート等３中に完全に埋設され、コンクリート等３をウェブ２１との間に挟み込むことで、鉄骨コンクリート部材１は基本的には図１、図２に示すようにその成方向（高さ方向）の両面には鋼材２のフランジ２２、２３が露出し、幅方向にはコンクリート等３が露出した形になる。但し、図１８に示すようにコンクリート等３が鋼材２全体を被覆する場合（請求項６）には、フランジ２２、２３とウェブ２１は露出しない。

孔あき鋼板を埋設する材料としてコンクリートと並列的な関係にあるモルタルはコンクリート中に混入される粗骨材が不在であることで、例えば孔あき鋼板の孔を通じてのフランジ間への充填性がよいことから、コンクリートに代わって使用されることがある。またモルタルへの繊維混入等によりコンクリートに劣らない程度の高い圧縮強度を得ることができることからも、コンクリートに代わる材料として使用される。

鉄骨コンクリート部材１が、少なくともフランジ２２、２３間の全高に亘ってコンクリート等３が充填され、幅方向に孔あき鋼板４がコンクリート等３をウェブ２１との間に挟み込む形態をすることで、成方向には鋼材２の対向するフランジ２２、２３間にコンクリート等３が挟み込まれて拘束された状態になり、幅方向にはフランジ２２、２３間のコンクリート等３が孔あき鋼板４とウェブ２１に挟み込まれて拘束された状態になる。

このため、鉄骨コンクリート部材１に作用する成方向の力（曲げモーメントとせん断力）に対しては、対向するフランジ２２、２３がコンクリート等３を拘束すると共に、孔あき鋼板４がコンクリート等３をウェブ２１との間に挟み込んで鋼材２の幅方向にも拘束するため、コンクリート等３に支圧力として圧縮力を与え、圧縮力を負担させる状態にすることができる。なお、鋼材２が例えばＨ形鋼の場合には図１に示すようにウェブ２１に関して片側単位で、コンクリート等３が孔あき鋼板４とウェブ２１に挟まれるが、図１８−（ｃ）に示すように箱形断面の場合にはコンクリート等３は孔あき鋼板４とウェブ２１とに挟まれる領域と、隣接する孔あき鋼板４、４に挟まれる領域とがある。

孔あき鋼板４は鋼材２のフランジ２２、２３の対向する面に一体化することで、鋼材２のフランジ２２、２３と共に、あるいは鋼材２のフランジ２２、２３の一部として鉄骨コンクリート部材１に作用する成方向の曲げモーメントを負担するが、厚さ方向両面側からコンクリート等３に挟み込まれていることで、厚さ方向の変形に対して拘束されるため、成方向の曲げモーメントに対する孔あき鋼板４の「ずれ止め」としての耐力（鋼板面に沿ったせん断破壊耐力、または孔内コンクリートの支圧破壊耐力）が向上する。また鉄骨コンクリート部材１に作用する成方向のせん断力に対しては、上記のようにコンクリート等３の圧縮力の負担能力が向上し、せん断力の多くを負担することができるため、孔あき鋼板４の曲げモーメントに対する抵抗能力の向上と併せ、結果として鉄骨コンクリート部材１の曲げモーメントとせん断力に対する耐力が向上する。

同じような状況は鉄骨コンクリート部材１に幅方向の力（曲げモーメントとせん断力）が作用したときにも生ずる。鉄骨コンクリート部材１に作用する幅方向の力に対しては、孔あき鋼板４が孔４ａ以外の部分においてウェブ２１との間のコンクリート等３を鋼材２の幅方向に拘束し、コンクリート等３に支圧力として圧縮力を与え、圧縮力を負担させる状態にするため、鉄骨コンクリート部材１のせん断力に対する耐力が向上する。また孔あき鋼板４はウェブ２１を挟んで、またはフランジ２２、２３の幅方向の中心を通る、ウェブ２１に平行な平面の両側で対になることで、鉄骨コンクリート部材１に作用する幅方向の曲げモーメントを負担する能力を持つが、両面側からコンクリート等３、３に拘束されていることで、孔あき鋼板４の前記「ずれ止め」としての耐力が向上する。

従って鋼材２のフランジ２２、２３と孔あき鋼板４は、鋼材２の断面形状に拘わらず、フランジ２２、２３の幅方向中心を通る、ウェブ２１に平行な平面を挟んだ両側で、高さ方向に対向するフランジ２２、２３間に存在することで、鋼材２の幅方向に孔あき鋼板４とウェブ２１とで挟まれたコンクリート等３に対し、鉄骨コンクリート部材１に作用する成方向と幅方向の、曲げモーメントとせん断力に対する耐力を向上させる働きをする。孔あき鋼板４はまた、前記のように鋼材２のフランジ２２、２３間に充填されたコンクリート等３との分離（ずれ）を防止することで、鋼材２との一体性を強化する働きをするため、鉄骨コンクリート部材１の剛性を向上させる働きもすることになる。加えてコンクリート等３に対する拘束効果が高ければ、孔あき鋼板４のコンクリート等３との一体化効果も高まるため、コンクリート等３に対する拘束がない場合との対比では、孔あき鋼板４とコンクリート等３との一体性を確保する上で、孔あき鋼板４自体の孔４ａの数を削減できる利点もある。

ここで、鋼材２がＨ形や箱形等、フランジ２２、２３の幅方向中心を通る、ウェブ２１に平行な平面に関して線対称形をしていれば、鉄骨コンクリート部材１は幅方向のいずれの（正負の）向きに作用する荷重に対しても同等の耐力と剛性を持ち、幅方向の断面性能に正負の方向性を持たない。また孔あき鋼板４が対向するフランジ２２、２３の双方に向き合うように一体化して（接合されて）いる場合には、鉄骨コンクリート部材１は成方向のいずれの（正負の）向きに作用する荷重に対しても同等の耐力と剛性を持ち、成方向の断面性能にも正負の方向性を持たない。鋼材２の成方向は鋼材２の強軸方向でもあり、幅方向は弱軸方向でもある。

鉄骨コンクリート部材１が成方向（強軸方向）にも幅方向（弱軸方向）にも正負の方向性を持たないことで、単体（単独）で構造物の梁や桁等、水平材としての他、柱、杭等、鉛直材としての使用可能性を持ち、構造部材としての用途の幅が広がる。

以上のように鉄骨コンクリート部材１がフランジ２２、２３間にコンクリート等３が充填され、一部のコンクリート等３が対向するフランジ２２、２３間に挟まれながら、ウェブ２１と孔あき鋼板４との間に挟まれた形態をすることで、成方向と幅方向の力を受けたときに、孔あき鋼板４がない場合との対比ではコンクリート等３の耐力が向上する結果、鉄骨コンクリート部材１としてのせん断耐力と曲げ耐力が向上する。また鋼材２がウェブ２１等、フランジ２２、２３の幅方向中心を通る、ウェブ２１に平行な平面に関して対称形をしていれば、孔あき鋼板４の配置状態によっては断面性能に正負の方向性がない特性を持ち得る。

このように成方向と幅方向のいずれの方向の力に対してもコンクリート等の耐力を向上させ、正負の方向性をなくせる点で、本発明の鉄骨コンクリート部材１は特許文献６、７の複合桁とは構成上、並びに性能上、相違する。本発明の鉄骨コンクリート部材１は鋼材２とコンクリート等３、及び孔あき鋼板４とで構造部材として完結するため、床版等、他の部材との組み合わせを前提にする必要性がない点においても、特許文献６、７の複合桁とは構成上、あるいは構造上、相違する。

請求項１における「孔あき鋼板が鋼材の材軸方向に平行な方向を向いて一体化する」とは、孔あき鋼板４の材軸方向（長さ方向）が鋼材２の材軸方向（長さ方向）に平行な方向を向いた状態で、孔あき鋼板４の幅方向の端部が鋼材２のフランジ２２、２３に溶接等によって固定されることを言う。孔あき鋼板４は鋼材２の長さ方向に連続している場合と、図１３−（ａ）に示すように一部で不連続になり、鋼材２の材軸方向に断続的に配置される場合（請求項２）がある。前者の場合、孔あき鋼板４は鋼材２の長さ方向に連続して配置されるか、連続する長さを持ち、後者の場合、鋼材２の長さ方向には複数枚の孔あき鋼板４が間隔を置いて断続的に配列することになる。

孔あき鋼板４が鋼材２の材軸方向に断続的に配置される場合には、隣接する孔あき鋼板４、４間に隙間が存在する（間隔が空く）ため、この隙間に入り込むコンクリート等３が孔あき鋼板４の長さ方向の端面との間で支圧力を発生する。加えて孔あき鋼板４の両面と同一面の２面においてせん断抵抗力を発生するため、鋼材２とコンクリート等３を材軸方向に分離（ずれ）させようとする力に対する抵抗力が連続する場合より大きくなることが期待される。

前記のように鋼材２のフランジ２２、２３と孔あき鋼板４はコンクリート等３に対し、鋼材２の成方向と幅方向の２方向から拘束効果を発揮する。但し、対向するフランジ２２、２３間に充填されているコンクリート等３は鋼材２の成方向には鋼材２の対向するフランジ２２、２３に挟まれ、幅方向にはウェブ２１と孔あき鋼板４に挟まれた状態で、フランジ２２、２３等には接触面の付着力で接着しているだけであるから、鉄骨コンクリート部材１としての変形が進行したときに、コンクリート等３の内部のいずれかの部分に、鋼材２の変形に追従できない領域が発生する可能性が想定される。

このような場合には、図８に示すようにウェブ２１の高さ方向に対向する各フランジ２２、２３に固定されている孔あき鋼板４の孔４ａ間に鉄筋（定着鉄筋５）を挿通させることで（請求項３）、コンクリート等３の内部においてコンクリート等３と鉄筋の付着により鋼材２とコンクリート等３との一体性を強化し、コンクリート等３の、鋼材２の変形への追従性を高めることが考えられる。

鋼材２を構成するウェブ２１とフランジ２２、２３、及び孔あき鋼板４の内周面から距離を置いた内部においてコンクリート等３を鉄筋に付着させることで、コンクリート等３の鋼材２の変形への追従能力が向上するため、コンクリート等３の脆性破壊が抑制され、鉄骨コンクリート部材１としての変形能力の向上が期待される。

孔あき鋼板４の孔４ａはコンクリート等３にせん断抵抗力を付与する役目を果たす他、鋼材２の成方向を鉛直方向に向けた状態で、孔あき鋼板４の外側からコンクリート等３の充填作業をする場合に、コンクリート等３の排出口としても利用される。例えば図１３−（ｂ）、（ｃ）に示すように孔あき鋼板４の孔４ａの、孔あき鋼板４が一体化している（上部）フランジ２３側の内周面を、そのフランジ２３の孔あき鋼板４側の面と面一にすることで（請求項４）、（上部）フランジ２３の、孔あき鋼板４が一体化している面（対向する（下部）フランジ２２側の面）と孔あき鋼板４の孔４ａの内周面を同一面にすることができる。

この場合、図１３−（ｃ）に示すようにフランジ２３に一体化した孔あき鋼板４のフランジ２３側の内周面と、その孔あき鋼板４を挟んだ両側のフランジ２３の、孔あき鋼板４側の面（対向するフランジ２２側の面）が面一になるため、孔あき鋼板４の、鋼材２の幅方向外側から孔あき鋼板４の内側であるウェブ２１との間にコンクリート等３を充填する際に、（上部）フランジ２３の下面に固定された孔あき鋼板４と（上部）フランジ２３との間の隅角部付近にコンクリート等３を確実に充填させることが可能になる。

図５に示すように対向するフランジ２２、２３の双方の面に孔あき鋼板４、４を溶接した鋼材２の成方向を鉛直方向に向けた状態で、孔あき鋼板４、４の外側からコンクリート等３の充填作業をするときには、図１３−（ｃ）に示すように対向するフランジ２２、２３に突設された孔あき鋼板４、４間にはコンクリート等３の漏れを防止し、充填領域を区画するための堰板１０が配置される。この関係で、堰板１０とウェブ２１との間に下部フランジ２２側から上方へ向けて充填され、上昇するコンクリート等３は上部フランジ２３の下面に到達したときに、孔あき鋼板４の孔４ａから堰板１０側へ排出される。

このとき、上部フランジ２３の下面（上部フランジ２３の孔あき鋼板４側の面）が、孔あき鋼板４の孔４ａの上部フランジ２３側の面（孔あき鋼板４が一体化している上部フランジ２３側の内周面）と面一であることで、上部フランジ２３の下面に到達したコンクリート等３は上部フランジ２３の下面を伝うように孔あき鋼板４の孔４ａから堰板１０側へ排出され、孔あき鋼板４の孔４ａの両面側に均等に行き渡る。この結果、コンクリート等３の充填時に孔あき鋼板４の厚さ方向両面側と上部フランジ２３との間の隅角部付近に空隙が残されることがなく、コンクリート等３は孔あき鋼板４の両面側と上部フランジ２３との間の隅角部を含め、対向するフランジ２２、２３間に完全（密実）に充填されることになるため、コンクリート等３中への空隙の発生が確実に防止される。

孔あき鋼板４の孔４ａをコンクリート等３の排出口として利用する上では、孔あき鋼板４は図１３−（ｂ）に示すように鋼材２の長さ方向に断続的に配置されている必要はなく、図１３−（ｄ）に示すように連続的に配置されている場合にも、コンクリート等３を孔あき鋼板４の孔４ａの両面側に均等に行き渡らせる効果は得られる。

前記のように鋼材２は図１８−（ａ）〜（ｃ）に示すようにコンクリート等３に完全に被覆され、鉄骨コンクリート部材１としての完成時にコンクリート等３中に埋設されることもある（請求項６）。この場合、鋼材２の全断面がコンクリート等３に被覆されることで、鋼材２が耐火被覆処理されるが、鋼材２の外周側のコンクリート等３との一体化を図るために、必要により図１９、図２０に示すように鋼材１の断面上の中心に関して外周側を向く面であるフランジ２２、２３の外周面、及び鋼材２が箱形断面である場合のウェブ２１の外周面にはスタッドボルト、孔あき鋼板等のせん断力伝達部材１２が突設される。

この場合、鋼材２がコンクリート等３に完全に被覆されることで、耐火性能が確保されることに加え、鋼材２の全断面がコンクリート等３に周囲から拘束されることで、鋼材２自体の剛性と耐力が向上するため、鉄骨コンクリート部材１としての剛性と耐力も向上する。

鋼材２がコンクリート等３に被覆される場合、コンクリート等３は図２１に示すように鋼材２の断面上の中心に関して相対的に下側の領域と上側の領域とに、または図２２に示すように外周側の領域と内周側の領域とに分割されて打設されることもある。コンクリート等３を分割して打設する場合には、工場等において先行して打設され、硬化したコンクリート等３が後から打設されるコンクリート等３の型枠を兼ねるため、現場で鉄骨コンクリート部材１を完成させる場合の、現場での支保工や型枠が簡略化され、節減される利点がある。図２３はコンクリート等３を分割して打設する場合に、先行して打設されるコンクリート等３の充填性をよくするために、例えば図２１−（ｃ）に示す鋼材２の下部のフランジ２３に多数の開口２ｃを形成した様子を示している。

ウェブとフランジを有する鋼材の、対向するフランジの対向する面の少なくともいずれか一方に孔あき鋼板を一体化させ、対向するフランジ間に充填されるコンクリート等中に埋設するため、孔あき鋼板の長さ方向に孔あき鋼板とコンクリート等との間で付着力と支圧力等のせん断抵抗力を発揮させることができ、鉄骨コンクリート部材として鋼材とコンクリート等との一体化効果を高めることができる。

また鉄骨コンクリート部材が少なくとも対向するフランジ間の全高に亘ってコンクリート等が充填された形態をし、フランジの幅方向中心を通る、ウェブに平行な平面に関して両側に位置する孔あき鋼板が鋼材の幅方向にコンクリート等を鋼材のウェブとの間に挟み込む状態になるため、鉄骨コンクリート部材に作用する成方向の力と幅方向の力に対し、対向するフランジが成方向にコンクリート等を拘束し、孔あき鋼板とウェブが幅方向にコンクリート等を拘束する状態にすることができる。

この結果、コンクリート等が対向するフランジのみに拘束される場合よりコンクリート等に対する拘束効果とコンクリート等と鋼材との一体化効果が向上するため、鉄骨コンクリート部材に作用する成方向と幅方向の曲げモーメントとせん断力に対する耐力を向上させることができる。

Ｈ形断面（Ｈ形鋼）の鋼材のウェブの片側に付き、各フランジに１枚ずつ孔あき鋼板を一体化させ、孔あき鋼板の厚さ方向両側にコンクリート等を充填した基本的な鉄骨コンクリート部材の製作例を示した斜視図である。 コンクリート等の幅が鋼材の幅より大きく、コンクリート等が鋼材の全幅を包含している場合の鉄骨コンクリート部材の製作例を示した斜視図である。 コンクリート等が鋼材の全幅を包含している場合の鉄骨コンクリート部材の製作例と、孔あき鋼板が対向するフランジのいずれか一方にのみ一体化している場合の鉄骨コンクリート部材の製作例を示した斜視図である。 複数本の図２に示す鉄骨コンクリート部材を鋼材の幅方向に並列させて床版（版）を構成した様子を示した斜視図である。 ウェブに関して孔あき鋼板の外側からコンクリート等を充填するときに対向するフランジ間に存在する空気の排出を促すために上部フランジに排気孔を形成した様子を示した材軸に直交する断面図である。 鋼材の上部フランジに複数枚の孔あき鋼板を鋼材の幅方向に並列させて一体化させた様子を示した断面図である。 孔あき鋼板を厚さ方向に波形の形状に形成した様子を示した斜視図である。 対向するフランジに一体化した孔あき鋼板の孔間に連続する定着鉄筋を挿通させ、両孔あき鋼板を連係させた様子を示した断面図である。 （ａ）は鋼材のウェブに孔あき鋼板の孔に対応した孔を形成し、ウェブの孔と孔あき鋼板の孔に貫通鉄筋を挿通させた様子を示した斜視図、（ｂ）はウェブの片側に付き、孔あき鋼板を２枚、突設した場合の（ａ）の断面図である。 フランジの幅方向に複数枚の孔あき鋼板を並列させて一体化させた図６に示す例において、並列する複数枚の孔あき鋼板の孔に貫通鉄筋を二方向に挿通させた様子を示した斜視図である。 図４に示す鉄骨コンクリート部材（床版）の使用例において、幅方向に隣接する鋼材の孔あき鋼板の孔間に連結鉄筋を挿通させた様子を示した断面図であり、（ａ）は連結鉄筋の端部を屈曲させてコンクリート等中に定着させた場合、（ｂ）は連結鉄筋の端部に接続したアンカー（定着体）をコンクリート等中に定着させた場合、（ｃ）は（ｂ）における連結鉄筋を連続させ、一本化させた場合である。 （ａ）は幅方向に隣接する鋼材の孔あき鋼板の孔間を挿通する、図１１に示す連結鉄筋を鋼材のウェブにも挿通させた様子を示した断面図、（ｂ）は図８における定着鉄筋を隣接して配列した鋼材を互いに連係させるために利用した場合の使用例を示した断面図である。 （ａ）は孔あき鋼板を鋼材の長さ方向に断続的に配置した様子を示した鋼材の側面図、（ｂ）は断続的に配置された孔あき鋼板の孔を鋼材の上部フランジの下面と面一に形成した様子を示した側面図、（ｃ）は（ｂ）のｘ−ｘ線断面図、（ｄ）は（ｂ）における孔あき鋼板を長さ方向に連続させた形に形成した場合の孔あき鋼板の鋼材への接合例を示した側面図である。 （ａ）、（ｂ）は図１に示す鉄骨コンクリート部材、または図４に示す床版（版）を橋桁、または床版として利用し、橋桁、または床版を隣接する橋脚（橋台）間に架設した様子の概要を示した立面図である。 （ａ）〜（ｄ）は図１に示す鉄骨コンクリート部材、または図４に示す床版（版）を地下構造物としてのボックスカルバートの一部に利用した場合の使用状態を示した縦断面図である。 図４に示す版を曲面状に形成し、地中構造物としての隣接するシールドトンネルを幅方向に連結するための連結版として利用した場合の使用状態を示した縦断面図である。 図１に示すＨ形断面の鋼材をその幅方向に並列させ、各鋼材の上部フランジを連続させた形に形成した鋼材の製作例を示した断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はコンクリート等が鋼材の全断面を完全に被覆するように鋼材の周囲に打設された場合の鉄骨コンクリート部材の構成例を示した材軸に直交する断面図である。 （ａ）、（ｂ）はコンクリート等が鋼材を被覆する場合に、鋼材のフランジの外周側に、コンクリート等との一体性を確保するためのせん断力伝達部材として孔あき鋼板を突設した場合の例を示した断面図である。 （ａ）、（ｂ）はせん断力伝達部材としてスタッドボルトを突設した場合の例を示した断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はコンクリート等が鋼材の全断面を完全に被覆するように打設される場合に、コンクリート等の打設領域を下側と上側とに分割した場合の例を示した断面図である。 （ａ）〜（ｄ）はコンクリート等が鋼材の全断面を完全に被覆するように打設される場合に、コンクリート等の打設領域を外周側と内周側とに分割した場合の例を示した断面図である。 コンクリート等を分割して打設する場合に、先行して打設されるコンクリート等の打設領域に配置される、例えば図２１、図２２における下部、もしくは上部のフランジに多数の開口を形成した様子を示したフランジの平面図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１はウェブ２１とその高さ方向両側に一体化し、ウェブ２１の高さ方向に対向するフランジ２２、２３を有する鋼材２と、鋼材２の少なくとも対向するフランジ２２、２３間に充填されるコンクリート、もしくはモルタル（以下、コンクリート等）３とを備える鉄骨コンクリート部材１の製作例を示す。以下では材軸を水平に向けて鋼材２を配置した図１の状態に従い、便宜的に下側のフランジを下部フランジ２２、上側のフランジを上部フランジ２３と言う。鋼材２はＨ形鋼等、開放形の断面形状である場合と、箱形断面（角形鋼管）等、閉鎖形の断面形状である場合がある。閉鎖形の断面形状は図１８−（ｃ）に示すように上下のフランジ２２、２３の幅方向の端部がウェブ２１の上下端部に揃えられている場合と、いずれか一方が他方から突出している形状の場合がある。

鋼材２の下部及び上部フランジ２２、２３の、両フランジ２２、２３が対向する面の少なくともいずれか一方に板状の孔あき鋼板４が一体化する。孔あき鋼板４は鋼材２がＨ形鋼の場合にはウェブ２１に関して両側位置に、ウェブ２１を挟んで対になる形で配置される。鋼材２が箱形断面の場合には、孔あき鋼板４はフランジ２２、２３の幅方向中心を通る、ウェブ２１に平行な平面に関して両側位置に対になる形で配置される。コンクリート等３はフランジ２２、２３の幅方向中心を通る、ウェブ２１に平行な平面の両側において孔あき鋼板４の厚さ方向両側に充填され、孔あき鋼板４はコンクリート等３中に埋設されながら、ウェブ２１との間でコンクリート等３を挟み込む。

鋼材２は例えば図１等に示すようにＨ形断面（Ｈ形鋼）、またはＨ形断面が組み合わせられた形状、または図１８−（ｃ）等に示すように箱形の断面形状をし、ウェブ２１の高さ方向両側に下部フランジ２２と上部フランジ２３を持つ断面形状をする。Ｈ形断面が組み合わせられた形状とは、図１８−（ｂ）に示すようにウェブ２１、２１が厚さ方向（鋼材２の幅方向）に並列し、その高さ方向両側にフランジ２２、２３が接合された形状を指す。下部フランジ２２と上部フランジ２３はウェブ２１の高さ方向に対向する。

孔あき鋼板４は鋼材２のウェブ２１より小さい高さで、鋼材２の材軸方向（長さ方向）に平行な方向を向いて配置され、溶接等により下部フランジ２２と上部フランジ２３の少なくともいずれかに一体化する。溶接による場合、孔あき鋼板４はそれが一体化するいずれかのフランジ（上部フランジ２３）側の面が平坦であれば、孔あき鋼板４の形状と孔４ａの形状は問われない。

鉄骨コンクリート部材１は例えば図４に示すように複数本、集合し、鋼材２の幅方向に間隔を置いて並列した状態で、全体（全鉄骨コンクリート部材１）がコンクリート等３中に埋設されることで、橋梁等の床版その他の平版、もしくは曲面版等の版１Ａを構成するための構成要素として使用される。平版等の版１Ａは複数本の鉄骨コンクリート部材１、１が幅方向に並列し、全鉄骨コンクリート部材１、１がコンクリート等３中に埋設されることにより工場で製作されるか、現場で構築される。

複数本の鉄骨コンクリート部材１、１とコンクリート等３から製作、もしくは構築され、図４に示す床版を構成する版１Ａは例えば図１４−（ａ）に示すように底面側で橋桁に支持された橋梁の床版として、または（ｂ）に示すように橋桁が一体化した床版として利用される。鉄骨コンクリート部材１の単体は図１４−（ａ）に示すような、床版を支持する橋桁として利用可能である。図１４−（ａ）、（ｂ）は橋桁、もしくは床版が隣接する橋脚（橋台）間に架設されている様子を示している。

図１５−（ａ）〜（ｄ）は版１Ａ、もしくは鉄骨コンクリート部材１を地下構造物としてのボックスカルバートの一部に利用した場合の例を示す。（ａ）は版１Ａをボックスカルバートの天井版として、もしくは鉄骨コンクリート部材１を梁として利用した場合、（ｂ）は版１Ａをボックスカルバートの壁板として利用した場合、（ｃ）はボックスカルバートの全体に、すなわち底版と壁板、及び天井版として利用した場合である。（ｄ）は版１Ａを地下構造物、あるいは開削トンネル等の土留め壁として利用した場合である。

図１６は地中構造物としてのシールドトンネルが隣接して構築される場合に、その隣接するシールドトンネルを幅方向に互いに連結するための曲面状（ヴォールト状）の連結版として版１Ａを利用した場合の例を示している。

図４に示す床版（版１Ａ）は複数本の鋼材２、２を、隣接する鋼材２、２間に距離を置いた状態で配列させ、全鋼材２、２を含む領域に堰板を組み立て、コンクリート等３を打設することにより製作され、床版（版１Ａ）内に複数本の鉄骨コンクリート部材１、１が埋設される形になる。隣接する鋼材２、２は後述のように貫通鉄筋６で連係されることもある。

図４に示す床版（版１Ａ）においては、鉄骨コンクリート部材１は橋軸方向を向く桁として使用され、床版（版１Ａ）は橋軸直角方向に並列する桁を内蔵した構造になる。鉄骨コンクリート部材１はこの他、自ら成方向と幅方向の曲げモーメントとせん断力に対して高い耐力と剛性を保有するため、単体で建築構造物その他の梁や桁として、あるいは柱等としても利用される。

図１は鋼材２がＨ形鋼で、ウェブ２１の片側に付き、下部フランジ２２と上部フランジ２３の対向する面のそれぞれに孔あき鋼板４、４を突設した、最も基本的な形態を持つ鉄骨コンクリート部材１の製作例を示す。孔あき鋼板４、４はウェブ２１を挟んだ両側で対になるため、図１の例では下部フランジ２２と上部フランジ２３のそれぞれに、ウェブ２１を挟んで２枚の孔あき鋼板４、４が突設されている。

孔あき鋼板４は少なくとも下部フランジ２２単位と上部フランジ２３単位で、ウェブ２１に関して両側で対になって配置され、下部フランジ２２の上面、もしくは上部フランジ２３の下面に溶接等により固定される。孔あき鋼板４は基本的に平坦なプレートに長さ方向に間隔を置いて孔４ａを穿設することにより形成されるが、孔あき鋼板４自体がフランジを有する鋼材（形鋼）で製作されているような場合にはフランジ２２、２３への接合にボルトが用いられることもある。

図１ではまた、下部フランジ２２と上部フランジ２３の幅方向側面（縁）よりウェブ２１寄りの位置に、孔あき鋼板４、４を鋼材２の高さ方向に対向させて固定し、両孔あき鋼板４、４を同一面内に配置している。但し、各孔あき鋼板４のフランジ２２、２３への幅方向の固定位置は任意であり、ウェブ２１の片側においてウェブ２１（鋼材２）の高さ方向に対向する孔あき鋼板４、４をフランジ２２、２３の幅方向にずらして配置することもある。

図２はコンクリート等３の幅が鋼材２の幅より大きく、コンクリート等３が鋼材２の全幅を包含する幅を持つ場合の鉄骨コンクリート部材１の製作例を示す。この例では鋼材２のフランジ２２、２３の幅方向の側面より、鋼材２の中心に関して外側にまでコンクリート等３が充填（打設）されているため、孔あき鋼板４の、鋼材２に関して外側の面がフランジ２２、２３の幅方向側面に一致して、または孔あき鋼板４のウェブ２１側の面がフランジ２２、２３の幅方向側面に当接した状態で固定されても、フランジ２２、２３の幅方向側面が完全にコンクリート等３中に埋設される。この例ではコンクリート等３の打設領域を区画する堰板はフランジ２２、２３の幅方向の側面より外側に配置される。図４に示す床版（版１Ａ）の例は図２に示す鉄骨コンクリート部材１を幅方向に複数本、組み合わせて一体化させた形に相当する。

図３は図２の下部フランジ２２における孔あき鋼板４、４を不在にし、上部フランジ２３にのみ孔あき鋼板４、４を固定した場合の例を示す。孔あき鋼板４、４はウェブ２１を挟んだ両側で対になればよいため、下部フランジ２２にのみ孔あき鋼板４、４を固定することもある。

図５は鋼材２の上部フランジ２３に、コンクリート等３充填時の空気の排出を促す空気抜き用の排気孔２ａを形成した場合の例を示す。図５に示すように鋼材２の材軸を水平に向けた状態で、下部フランジ２２に固定された孔あき鋼板４と上部フランジ２３に固定された孔あき鋼板４間から上下のフランジ２２、２３間にコンクリート等３を充填するときには、矢印で示すようにコンクリート等３は下部フランジ２２上から上部フランジ２３側へ充填されていく。そこで、図５に上部フランジ２３に排気孔２ａを形成することで、コンクリート等３が上部フランジ２３に至るまで、下部フランジ２２と上部フランジ２３との間に存在している空気が常に排出され続けるため、コンクリート等３の充填性が良好になり、空隙の発生が防止され易くなる。

図６は鋼材２のウェブ２１の片側に付き、上部フランジ２３、もしくは下部フランジ２２に複数枚の孔あき鋼板４、４を鋼材２の幅方向に並列させて固定した様子を示す。この例ではウェブ２１の片側に付き、上下のフランジ２２、２３間のコンクリート等３中に複数枚の孔あき鋼板４、４が配置されることで、コンクリート等３のせん断抵抗力が増大し、またコンクリート等３が鋼材２の幅方向に複数の領域に区分され、区分された単位で鋼材２の幅方向に隣接する孔あき鋼板４、４に挟まれるため、コンクリート等３の拘束効果が向上する利点がある。

図７は孔あき鋼板４をその厚さ方向両側に交互に湾曲、もしくは屈曲させることで、孔あき鋼板４とコンクリート等３との間に作用する付着力と支圧力、及びせん断抵抗力を鋼材２の長さ方向と幅方向に生じさせる場合の孔あき鋼板４の形成例を示す。

この場合、孔あき鋼板４が全体的に鋼材２の長さ方向に沿って固定されるとすれば、孔あき鋼板４を幅方向（高さ方向）に見たときに、孔あき鋼板４の中心線が鋼材２の長さ方向と幅方向に対して交差した二方向を向く。よって孔あき鋼板４の中心線方向に作用する付着力等の抵抗力は鋼材２の長さ方向と幅方向に分解されるため、孔あき鋼板４とコンクリート等３との間に作用する抵抗力が鋼材２の長さ方向と幅方向に作用することになり、孔あき鋼板４とコンクリート等３は鋼材２の長さ方向と幅方向のいずれの方向にもせん断力に対する抵抗力を発揮することになる。

図８はウェブ２１の片側に付き、対向する下部フランジ２２と上部フランジ２３のそれぞれに固定された孔あき鋼板４、４の各孔４ａ、４ａ間に、両端部が孔あき鋼板４とウェブ２１との間に存在するコンクリート等３中に定着される、連続する定着鉄筋５を挿通させ、ウェブ２１の片側単位で両孔あき鋼板４、４を連係させた場合の様子を示す。

この例ではコンクリート等３の内部において定着鉄筋５の周辺のコンクリート等３が定着鉄筋５に付着することによりコンクリート等３の孔あき鋼板４への一体化効果が増すため、鋼材２が成方向と幅方向のいずれかの方向に変形するときに、コンクリート等３の、鋼材３の変形に追従する能力が高まる結果、コンクリート等３の破壊に対する安全性が向上することになる。

図９は鋼材２を幅方向に見たときに、ウェブ２１の、孔あき鋼板４の孔４ａに重なる位置に挿通孔２ｂを形成し、ウェブ２１の挿通孔２ｂと孔あき鋼板４の孔４ａに、鋼材２の幅方向に貫通鉄筋６を挿通させ、ウェブ２１を挟んだ両側のコンクリート等３、３を互いに連係させた場合の例を示す。ここでは孔あき鋼板４を下部フランジ２２に突設した様子を示しているが、いずれかのフランジ２２、２３に突設するかは任意であり、両フランジ２２、２３に突設することもある。（ａ）は下部フランジ２２に突設した孔あき鋼板４がウェブ２１の片側に付き、１枚の場合、（ｂ）は２枚の場合であるが、３枚以上の場合もある。

図９の例では貫通鉄筋６が鋼材２のウェブ２１と孔あき鋼板４を同時に貫通することで、図８の例と同様に、貫通鉄筋６の周辺のコンクリート等３が貫通鉄筋６に付着することにより、コンクリート等３の内部においてコンクリート等３の孔あき鋼板４への一体性が増す。加えて、ウェブ２１を挟んだ両側のコンクリート等３、３を貫通鉄筋６が同時に挿通することで、両側のコンクリート等３、３の一体性、あるいは両側のコンクリート等３、３のウェブ２１との一体性が強まる。結果として、鋼材２が成方向と幅方向のいずれの方向に変形するときにも、コンクリート等３の、鋼材３の変形に追従する能力が高まり、コンクリート等３の破壊に対する安全性が向上する。

図１０はウェブ２１の片側に付き、下部フランジ２２、または上部フランジ２３の幅方向に複数枚の孔あき鋼板４、４を並列させて固定した図６、もしくは図９に示す例において、図９に示す貫通鉄筋６、６をフランジ２２（２３）の幅方向に並列する複数枚の孔あき鋼板４、４の孔４ａ、４ａ間に、鋼材２の幅方向とそれに交差する方向の二方向に互いに交差させて挿通させた場合の例を示す。

この例では複数枚の孔あき鋼板４を同時に貫通する、もしくはウェブ２１と孔あき鋼板４を同時に貫通する貫通鉄筋６、６が二方向に配筋されることで、鋼材２とコンクリート等３との一体性が一層、強まるため、コンクリート等３の鋼材３の変形への追従能力と、破壊に対する安全性も更に高まることになる。図面では貫通鉄筋６、６が複数枚の孔あき鋼板４を同時に貫通する様子を示しているが、貫通鉄筋６、６は図９に示すようにウェブ２１を貫通することもある。

図１１−（ａ）〜（ｃ）は鉄骨コンクリート部材１、１を幅方向に並列させて使用した図４に示す例において、幅方向に隣接する鋼材２、２に一体化している孔あき鋼板４、４の孔４ａ、４ａ間に連結鉄筋７を挿通させ、連結鉄筋７の両端部をコンクリート等３中に定着させた場合の、鋼材２、２（鉄骨コンクリート部材１、１）の連結例を示す。ここでも孔あき鋼板４を下部フランジ２２に突設した様子を示しているが、いずれかのフランジ２２、２３に突設するかは任意である。この例では鉄骨コンクリート部材１、１が幅方向に並列する場合に、隣接する鉄骨コンクリート部材１、１同士の連係を強め、いずれかの鉄骨コンクリート部材１への荷重を隣接する鉄骨コンクリート部材１に分散させ、いずれかの鉄骨コンクリート部材１への荷重の集中を回避することが可能になる。

図１１−（ａ）は各鋼材２の孔あき鋼板４をそれぞれ貫通する連結鉄筋７、７の、隣接する鋼材２側の一方の端部をカプラー８に連結（接続）することにより連結鉄筋７、７を互いに連結し、各連結鉄筋７の他方の端部を屈曲させて上部フランジ２３寄りのコンクリート等３中に定着させた場合である。（ｂ）は各鋼材２の孔あき鋼板４を貫通する連結鉄筋７、７の一方の端部をカプラー８により互いに連結し、各連結鉄筋７の他方の端部に接続されたアンカー（定着体）９を孔あき鋼板４とウェブ２１との間のコンクリート等３中に定着させた場合である。

図１１−（ｃ）は（ｂ）においてカプラー８で連結されている２本の連結鉄筋７、７を一本化させ、カプラー８を不在にした場合の鋼材２、２の連結例を示す。（ｂ）では各連結鉄筋７の一方の端部に予め一体化しているアンカー９が孔あき鋼板４の孔４ａを挿通できない断面形状であるか、断面積を持つ場合を想定し、両連結鉄筋７、７をカプラー８で連結しているが、（ｃ）に示すように孔あき鋼板４の孔４ａが、アンカー９が挿通できる断面形状か断面積を持つ場合には、カプラー８での連結の必要がないため、（ｃ）では両端部にアンカー９、９が接続された１本の連結鉄筋７を用いて隣接する鋼材２、２を連結している。

図１２−（ａ）は図１１における各鋼材２単位で配筋され、カプラー８で互いに連結される２本連結鉄筋７、７を１本化させた上で、その１本化した連結鉄筋７の両端部を各鋼材２のウェブ２１の挿通孔２ｂを挿通させ、ウェブ２１を挟んだ反対側のコンクリート等３中に定着させた場合の例を示す。この例では連結鉄筋７が隣接する鋼材２、２（鉄骨コンクリート部材１、１）の各孔あき鋼板４とウェブ２１を挿通することで、隣接する鋼材２、２（鉄骨コンクリート部材１、１）の連係（一体性）が強まり、荷重の分散効果が増すことになる。

図１２−（ｂ）は鉄骨コンクリート部材１の単体で使用される図８における定着鉄筋５を、隣接して配列した鋼材２（鉄骨コンクリート部材１）を互いに連係させるために利用した場合の鋼材２（鉄骨コンクリート部材１）の組み合わせ例を示す。ここでは幅方向に隣接する各鋼材２、２の対向するフランジ２２、２３に固定されている孔あき鋼板４、４間を挿通している定着鉄筋５、５の中間部を互いに交差させ、その交差部分の２箇所に鋼材２の材軸方向に平行に主筋１１を配筋することにより隣接する鋼材２、２を互いに連係させている。隣接する鋼材２、２の各定着鉄筋５、５は鋼材２の高さ方向の２箇所で主筋１１、１１に係合するため、隣接する鋼材２、２が幅方向に分離しようとする力に対して抵抗力を発揮する。

図１３−（ａ）、（ｂ）は孔あき鋼板４を鋼材２の長さ方向に断続的に配列させて上部フランジ２３、もしくは下部フランジ２２に固定した場合の鉄骨コンクリート部材１の構成例を示す。ここでは特に孔あき鋼板４を上部フランジ２３の下面に断続的に配置することで、孔あき鋼板４の孔４ａを、下部フランジ２２上に上部フランジ２３付近にまで充填され、上昇したコンクリート等３を孔あき鋼板４の、鋼材２の幅方向外側にまで回り込ませるために利用している。

図１３−（ａ）、（ｂ）に示すように鋼材２の長さ方向に、鋼材２の一部の区間分程度の長さしか持たない孔あき鋼板４を鋼材２の長さ方向に断続的に配置する場合、鋼材２の長さ方向に隣接する孔あき鋼板４、４間に、孔あき鋼板４が不在の空間が形成される（間隔が確保される）。この空間にコンクリート等３が入り込むことで、コンクリート等３とその鋼材２長さ方向両側の孔あき鋼板４、４との間に支圧力が作用し、孔あき鋼板４の両面と同一の２面にコンクリート等３のせん断抵抗力が発生するため、孔あき鋼板４が鋼材２の長さ方向に連続する場合よりコンクリート等３が発生する抵抗力が大きくなる利点がある。

また図１３−（ｂ）は孔あき鋼板４の孔４ａの、その孔あき鋼板４が一体化している上部フランジ２３側の内周面を、孔あき鋼板４を挟んだ両側の上部フランジ２３の孔あき鋼板４側の面と面一にした場合の例を示している。この例では図１３−（ｂ）のｘ−ｘ線の断面図である（ｃ）に示すように上部フランジ２３の下面（上部フランジ２３の孔あき鋼板４側の面）が、孔あき鋼板４の孔４ａの上部フランジ２３側の面（孔あき鋼板４が一体化している上部フランジ２３側の内周面）と面一であるため、上部フランジ２３の下面に到達したコンクリート等３が上部フランジ２３の下面を伝うように孔あき鋼板４の孔４ａから、鋼材２の幅方向外側へ排出されることになる。

孔あき鋼板４の、鋼材２の幅方向外側には、図１３−（ｃ）に示すように孔あき鋼板４をその厚さ方向両面側から挟み込むコンクリート等３の充填領域を区画する堰板１０が配置されるから、図１３−（ｂ）の例ではコンクリート等３は堰板１０に堰き止められることで、孔あき鋼板４の孔４ａの両面側に均等に、且つ密実に充填されるため、コンクリート等３中への空隙の発生が防止される利点がある。

図１３−（ｄ）は図１３−（ｂ）に示す孔あき鋼板４をその長さ方向に連続した形状に形成した場合の鋼材２への接合例を示す。図１３−（ｂ）、（ｃ）に示す例による、孔あき鋼板４の孔４ａの両面側にコンクリート等３を行き渡らせる効果は孔あき鋼板４が長さ方向に断続的であるか否かは関係ないため、図１３−（ｄ）に示す形状に孔あき鋼板４を形成した場合にも、孔あき鋼板４の孔４ａの両面側にコンクリート等３を行き渡らせることができる。

図１７は図１に示す２本のＨ形断面の鋼材２、２をその幅方向に並列させ、一体化させることにより両鋼材２、２の上部フランジ２３、２３を連続させた形に形成した鋼材２の、あるいは鉄骨コンクリート部材１の形成例を示す。ここに示す鋼材２（鉄骨コンクリート部材１）は例えば図１に示す２本の鋼材２、２（鉄骨コンクリート部材１、１）を間隔を置いて並列させ、両鋼材２、２の上部フランジ２３、２３間にその上部フランジ２３と同一厚さのプレートを跨設し、その側面を両フランジ２３の側面に溶接することにより製作される。

図１７に示す鉄骨コンクリート部材１は１枚板となっている上部フランジ２３の幅方向両側にＨ形断面部分が配置された形になっているが、Ｈ形断面部分は１枚板となっている上部フランジ２３の幅方向片側と中間部に配置されることもある。またＨ形断面部分のウェブ２１の両面側にのみコンクリート等３が充填された形になっているが、例えばコンクリート等３が鋼材２の全体を覆うように鋼材２に一体化することもある。

図１８〜図２２はコンクリート等３が鋼材２の全断面を完全に被覆する状態に鋼材２の周囲に打設された形態の鉄骨コンクリート部材１の製作例を示す。図１８−（ａ）は鋼材２がＨ形鋼の場合、（ｂ）は鋼材２がウェブ２１、２１が鋼材２の幅方向に並列した形を有する変則形のＨ形鋼の場合、（ｃ）は鋼材２が４枚等、複数枚のプレートから箱形断面形状に組み立てられた場合の例を示す。図１８−（ｃ）の例は鋼材２の高さ方向を向くプレートがウェブ２１になり、幅方向を向くプレートが上部と下部のフランジ２２、２３になる。図１８−（ａ）〜（ｃ）はいずれも、対向するフランジ２２、２３の対向する面に、フランジ２２、２３の幅方向中心を通る、ウェブ２１に平行な平面の両側で対になるように、すなわちウェブ２１に平行な平面に関して均等に孔あき鋼板４を突設した場合を示している。

図１９は鋼材２の下部フランジ２２の下面側と上部フランジ２３の上面側に、鋼材２と鋼材２周囲のコンクリート等３との一体性を確保するためのせん断力伝達部材１２として孔あき鋼板を突設した場合の例を示す。この場合、せん断力伝達部材１２は孔あき鋼板であるから、材軸が鋼材２の材軸方向を向いて突設される。ここでも鉄骨コンクリート部材１が成方向と幅方向の外力を負担したときの断面性能に方向性が生じないよう、フランジ２２、２３の幅方向中心を通る、ウェブ２１に平行な平面の両側で対になるようにせん断力伝達部材１２を配置している。（ａ）は鋼材２自体がＨ形鋼の場合、（ｂ）は箱形断面の場合である。

図２０は鋼材２の下部フランジ２２の下面と上部フランジ２３の上面に、せん断力伝達部材１２として多数のスタッドボルトを突設した場合の例を示す。この場合、せん断力伝達部材１２はスタッドボルトであるから、鋼材２の幅方向に分散し、材軸方向にも間隔を置いて複数、突設される。（ａ）は鋼材２自体がＨ形鋼の場合、（ｂ）は箱形断面の場合である。

図２１はコンクリート等３が鋼材２の全断面を完全に被覆する場合に、コンクリート等３の打設領域を相対的に下側と上側とに２分割した場合の鉄骨コンクリート部材１の構成例を示す。（ａ）〜（ｃ）はいずれも鋼材２が箱形断面の場合であり、（ａ）、（ｂ）は下部フランジ２２の下面に、下側のコンクリート等３中に埋設され、そのコンクリート等３との一体性を確保するせん断力伝達部材１２を突設した場合である。（ａ）はせん断力伝達部材１２がスタッドボルトの場合、（ｂ）は孔あき鋼板の場合である。（ｃ）は下部フランジ２２がコンクリート等３中に完全に埋設される位置で下側のコンクリート等３の打設領域と上側の打設領域を区画することで、下部フランジ２２と孔あき鋼板４を、下側のコンクリート等３との一体性を確保するせん断力伝達部材１２の役目を持たせた場合である。

図２２はコンクリート等３が鋼材２の全断面を完全に被覆する場合に、コンクリート等３の打設領域を相対的に外周側と内周側とに２分割した場合の鉄骨コンクリート部材１の構成例を示す。（ａ）、（ｂ）は下部フランジ２２と幅方向両側のウェブ２１、２１が外周側のコンクリート等３中に完全に埋設される位置で外周側と内周側の打設領域を区画した場合、（ｃ）、（ｄ）は下部フランジ２２の下面と幅方向両側のウェブ２１、２１の外周側の面が境界面になるように外周側と内周側の打設領域を区画した場合である。

図２２−（ａ）、（ｂ）の例では下部フランジ２２と幅方向両側のウェブ２１、２１が外周側のコンクリート等３中に埋設される位置で外周側のコンクリート等３の打設領域と内周側の打設領域が区画されることで、下部フランジ２２とウェブ２１、２１が外周側のコンクリート等３との一体性を確保するせん断力伝達部材１２の役目を持つ。このため、下部フランジ２２の下面とウェブ２１の外周面にせん断力伝達部材１２を突設することは必ずしも必要ではない。図２２−（ｃ）、（ｄ）では下部フランジ２２の下面とウェブ２１、２１の外周側の面が打設領域の境界面になるため、下部フランジ２２の下面とウェブ２１、２１の外周側の面には孔あき鋼板やスタッドボルト等のせん断力伝達部材１２が突設される。

図２２−（ａ）、（ｃ）、（ｄ）はまた、鋼材２の上部フランジ２３を幅方向両側の、ウェブ２１、２１に予め溶接等により一体化する端部と、この両側の端部間にコンクリート等３の打設（充填）後等に載置される中間部とに分割した場合の例を示している。この場合の中間部は内周側のコンクリート等３の打設（充填）前に両側の端部に溶接等によって一体化させられる場合と、コンクリート等３の打設前等、コンクリート等３の硬化前に端部上に載置され、そのままコンクリート等３の硬化に伴い、内周側のコンクリート等３中に埋設されることにより端部との一体性が確保される場合がある。

図２３はコンクリート等３を下側と上側、または外周側と内周側とで分割して打設する場合に、下部フランジ２２、または上部フランジ２３の配置状態でコンクリート等３を打設したときに、コンクリート等３がフランジ２２、２３を上面側から下面側へ、またはその反対側へ通過して充填されるよう、フランジ２２、２３に多数の開口２ｃを形成した様子を示している。図２３はフランジ２２、２３に開口２ｃを形成した場合の例を示しているが、コンクリート等３がウェブ２１の片側の面から他方側の面へ通過し得るよう、同様の開口をウェブ２１に形成することもある。

１……鉄骨コンクリート部材、１Ａ……版、
２……鋼材、２１……ウェブ、２２……下部フランジ、２３……上部フランジ、２ａ……排気孔、２ｂ……挿通孔、２ｃ……開口、
３……コンクリート、もしくはモルタル、
４……孔あき鋼板、４ａ……孔、
５……定着鉄筋、６……貫通鉄筋、７……連結鉄筋、
８……カプラー、９……アンカー（定着体）、１０……堰板、
１１……主筋、１２……せん断力伝達部材。

図２２はコンクリート等３が鋼材２の全断面を完全に被覆する場合に、コンクリート等３の打設領域を相対的に外周側と内周側とに２分割した場合の鉄骨コンクリート部材１の構成例を示す。（ａ）、（ｄ）は下部フランジ２２と幅方向両側のウェブ２１、２１が外周側のコンクリート等３中に完全に埋設される位置で外周側と内周側の打設領域を区画した場合、（ｂ）、（ｃ）は下部フランジ２２の下面と幅方向両側のウェブ２１、２１の外周側の面が境界面になるように外周側と内周側の打設領域を区画した場合である。

図２２−（ａ）、（ｄ）の例では下部フランジ２２と幅方向両側のウェブ２１、２１が外周側のコンクリート等３中に埋設される位置で外周側のコンクリート等３の打設領域と内周側の打設領域が区画されることで、下部フランジ２２とウェブ２１、２１が外周側のコンクリート等３との一体性を確保するせん断力伝達部材１２の役目を持つ。このため、下部フランジ２２の下面とウェブ２１の外周面にせん断力伝達部材１２を突設することは必ずしも必要ではない。図２２−（ｂ）、（ｃ）では下部フランジ２２の下面とウェブ２１、２１の外周側の面が打設領域の境界面になるため、下部フランジ２２の下面とウェブ２１、２１の外周側の面には孔あき鋼板やスタッドボルト等のせん断力伝達部材１２が突設される。

図２２−（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はまた、鋼材２の上部フランジ２３を幅方向両側の、ウェブ２１、２１に予め溶接等により一体化する端部と、この両側の端部間にコンクリート等３の打設（充填）後等に載置される中間部とに分割した場合の例を示している。この場合の中間部は内周側のコンクリート等３の打設（充填）前に両側の端部に溶接等によって一体化させられる場合と、コンクリート等３の打設前等、コンクリート等３の硬化前に端部上に載置され、そのままコンクリート等３の硬化に伴い、内周側のコンクリート等３中に埋設されることにより端部との一体性が確保される場合がある。

Claims (6)

1. ウェブとその高さ方向両側に一体化し、前記ウェブの高さ方向に対向するフランジを有する鋼材と、前記鋼材の少なくとも前記対向するフランジ間に充填されるコンクリート、もしくはモルタルとを備え、前記対向するフランジの対向する面の少なくともいずれか一方に、前記ウェブより小さい高さの、板状の孔あき鋼板が前記鋼材の材軸方向に平行な方向を向いて一体化し、前記コンクリート、もしくはモルタル中に埋設されると共に、前記コンクリート、もしくはモルタルを前記ウェブとの間に挟み込んでいることを特徴とする鉄骨コンクリート部材。
2. 前記孔あき鋼板は前記鋼材の材軸方向に断続的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄骨コンクリート部材。
3. 前記対向する前記各フランジに固定されている前記孔あき鋼板の孔間に鉄筋が挿通していることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の鉄骨コンクリート部材。
4. 前記孔あき鋼板の孔の、その孔あき鋼板が一体化している前記フランジ側の内周面は、そのフランジの前記孔あき鋼板側の面と面一になっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の鉄骨コンクリート部材。
5. 前記コンクリート、もしくはモルタルの幅は前記鋼材の幅より大きく、前記コンクリート、もしくはモルタルは前記鋼材の全幅を包含していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の鉄骨コンクリート部材。
6. 前記コンクリート、もしくはモルタルは前記鋼材の全断面を完全に被覆していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の鉄骨コンクリート部材。
   

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