JP2014190108A

JP2014190108A - ハイブリッド梁

Info

Publication number: JP2014190108A
Application number: JP2013068326A
Authority: JP
Inventors: Singh Ravi; ラヴィシング; Masashi Matsudo; 正士松戸; Hitoshi Sasaki; 仁佐々木
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-06
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP6121772B2

Abstract

【課題】大地震時に、鉄筋コンクリート梁部２２のせん断ひび割れや、鉄筋コンクリート梁部２２の小口部分の損傷を抑制する上で有利なハイブリッド梁を提供すること。
【解決手段】鉄筋コンクリート梁部２２において、鉄骨１６の長手方向と直交する方向における位置をずらして複数の梁主筋３０のうちの少なくとも２本が第１の梁主筋３０Ａおよび第２の梁主筋３０Ｂとして位置している。第１、第２の梁主筋３０Ａ、３０Ｂは、鉄筋コンクリート梁部２２の長手方向の両端において鉄骨１６の上方箇所および下方箇所で鉄骨１６の長手方向と平行して延在する上下の直線部３００２Ａ、３００２Ｂ、３００６Ａ、３００６Ｂと、それら直線部を連結する傾斜部３００４Ａ、３００４Ｂとを有している。第１の梁主筋３０Ａの傾斜部３００４Ａと第２の梁主筋３０Ｂの前記傾斜部３００４Ｂは、鉄筋コンクリート梁部２２の側方から見てＸ字状を呈している。
【選択図】図２

Description

本発明は、端部が鉄筋コンクリート造で中央が鉄骨造のハイブリッド梁（複合梁）に関する。

近年高層の建物の梁躯体として、鉄筋コンクリート（ＲＣ）と鉄骨（Ｓ）造とで構成された複合構造のハイブリッド梁（複合梁）が採用されてきている。
ハイブリッド梁は、両端部をＲＣで覆った鉄骨が、ＲＣ造等の柱間に架け渡されて接合されたものであり、Ｓ造である中央部が鉄骨梁部、鉄骨がＲＣで覆われた両端部が鉄筋コンクリート梁部となっている。
ハイブリッド梁は、中央部がＳ造であることから梁自重が軽減され、梁のロングスパン化を可能とした建物が得られる新しい構法として注目されている。

一方、ハイブリッド梁において、鉄筋コンクリート梁部は短いため、鉄骨梁部に作用する荷重から鉄筋コンクリート梁部には大きなせん断力が伝達される。
通常、ＲＣ造の梁では、せん断力はコンクリート強度と横補強筋量に影響され、決定される。
そこで、従来、ハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部に伝達されるせん断力を保持するため、鉄筋コンクリート梁部には、普通コンクリート（高強度コンクリートを含む）と、多い量の横補強筋が用いられている。
また、鉄筋コンクリート梁部は短いため、鉄筋コンクリート梁部の付着に対する主筋の長さが短くなり、主筋の付着力を十分に確保する上で不利となり、地震時に鉄筋コンクリート梁部の付着破壊や付着割裂破壊を防止する上で不利となる。主筋の付着力を確保するには鉄筋コンクリート梁部の長さを大きくしなければならない。

特開２０１１−１９６１４７

しかしながら、このような従来技術でも、大地震時に、鉄筋コンクリート梁部のせん断ひび割れの度合いが目立つ。
また、鉄筋コンクリート梁部が短いため、梁主筋に沿っての付着割裂ひび割れや梁主筋の先端に取り付けた定着金物の押し出しによる鉄筋コンクリート梁部の小口部分の損傷が顕著となるのが現状である。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、大地震時に、鉄筋コンクリート梁部のせん断ひび割れや、鉄筋コンクリート梁部の小口部分の損傷を抑制する上で有利なハイブリッド梁を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明は、対向する鉄筋コンクリート柱間に架け渡される鉄骨の中央部が鉄骨梁部とされ、前記鉄骨梁部の両端部が、前記鉄骨が鉄筋コンクリートで覆われた鉄筋コンクリート梁部とされ、前記鉄筋コンクリート梁部は、前記鉄筋コンクリート梁部の端部から突出し前記鉄筋コンクリート柱に埋設される複数の梁主筋を備えるハイブリッド梁であって、前記鉄筋コンクリート梁部において前記鉄骨の側方に離れた箇所に、前記複数の梁主筋のうちの少なくとも２本が第１の梁主筋および第２の梁主筋として位置しており、前記第１の梁主筋は、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向の一端において前記鉄骨の上方箇所で前記鉄骨の長手方向と平行して延在する上直線部と、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向の他端において前記鉄骨の下方箇所で前記鉄骨の長手方向と平行して延在する下直線部と、前記上下の直線部を連結する傾斜部とをそれぞれ有し、前記第２の梁主筋は、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向の一端において前記鉄骨の下方箇所で前記鉄骨の長手方向と平行して延在する下直線部と、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向の他端において前記鉄骨の上方箇所で前記鉄骨の長手方向と平行して延在する上直線部と、前記上下の直線部を連結する傾斜部とをそれぞれ有し、前記第１の梁主筋の前記傾斜部と前記第２の梁主筋の前記傾斜部は、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向と直交する方向から見てＸ字状を呈していることを特徴とする。

本発明のハイブリッド梁によれば、鉄筋コンクリート梁部の長さを大きくすることなく、コンクリートに対する梁主筋の付着長さを大きな寸法に変更することが可能となり、コンクリートに対する梁主筋の付着力を確保する上で有利となる。
したがって、大地震時における鉄筋コンクリート梁部のせん断ひび割れを抑制する上で有利となる。
また、梁主筋に沿っての付着割裂ひび割れや梁主筋の先端に取り付けた定着金物の押し出しによる鉄筋コンクリート梁部の小口部分の損傷を抑制する上で有利となる。

第１の実施の形態のハイブリッド梁の概略図である。第１の実施の形態のハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部の概略図である。第１の実施の形態のハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部の詳細を示す斜視図である。図３のＡ矢視図である。（Ａ）は第１の実施の形態のハイブリッド梁の鉄骨梁部に荷重Ｐが作用した説明図、（Ｂ）は荷重Ｐにより鉄骨梁部と鉄筋コンクリート梁部に生じる曲げモーメント図、（Ｃ）は荷重Ｐにより鉄骨梁部と鉄筋コンクリート梁部に生じるせん断力図である。第２の実施の形態のハイブリット梁の説明図で、（Ａ）は図３のＡ矢視に対応した図であり、（Ｂ）は要部の斜視図である。第３の実施の形態のハイブリット梁の説明図で、（Ａ）は図３のＡ矢視に対応した図であり、（Ｂ）は要部の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
まず、第１の実施の形態から説明する。
図１に示すように、ハイブリッド梁１０は、互いに対向する鉄筋コンクリート柱１２間に架け渡されるものである。
鉄筋コンクリート柱１２は、現場打ちコンクリートまたはプレキャスト部材であり、図３において、符号１２０２は、鉄筋コンクリート柱１２に配筋される柱主筋、符号１２０４は帯筋を示している。

ハイブリッド梁１０は、鉄筋コンクリート柱１２間に架け渡される鉄骨１６の中央部が鉄骨梁部２０とされ、鉄骨梁部２０の両端部が、鉄骨１６が鉄筋コンクリートで覆われた鉄筋コンクリート梁部２２とされている。
鉄骨１６には、Ｉ鋼やＨ鋼等、従来公知の型鋼が用いられ、鉄骨１６は、図１〜図３に示すように、鉄筋コンクリート柱１２の側面まで延在しており、柱梁接合部に貫通していない。
鉄骨梁部２０の上面には、頭付きスタッド２０２２が複数立設され、床スラブ２４との結合強度が高められている。
鉄筋コンクリート梁部２２はプレキャスト部材、あるいは、鉄筋コンクリート梁部２２を構成するコンクリートＣは、現場打ちコンクリートにより形成されている。

鉄筋コンクリート梁部２２には、矩形枠状に折り曲げられたあばら筋等の横補強筋２６が鉄骨１６の長手方向に間隔をおいて複数埋設されている。
図４に示すように、横補強筋２６は、全ての梁主筋３０を囲む外側補強筋２６Ａと、鉄骨１６とその周囲の梁主筋３０を囲む内側補強筋２６Ｂとを含んでいる。
また、鉄筋コンクリート梁部２２の長手方向の両端部には、横補強筋２６を密に配した集中補強筋部２８が埋設され、鉄骨梁部２０から鉄筋コンクリート梁部２２への応力の伝達が効果的になされるように図られている。

また、鉄筋コンクリート梁部２２の上下部には、横補強筋２６、集中補強筋部２８の内側に連結されて鉄骨１６と平行に延在する複数の梁主筋３０が設けられ、各梁主筋３０の端部には定着金物３２が取着されている。
それら複数の梁主筋３０は、鉄筋コンクリート梁部２２の端面から突出し、それら突出された部分は、鉄筋コンクリート柱１２へのハイブリッド梁１０の接合用のものであり、鉄筋コンクリート柱１２に埋設される。

また、鉄筋コンクリート梁部２２において鉄骨１６の側方に離れた箇所に、鉄骨１６の長手方向と直交する方向における位置をずらして複数の梁主筋３０のうちの少なくとも２本が第１の梁主筋３０Ａおよび第２の梁主筋３０Ｂとして位置している。
第１の梁主筋３０Ａおよび第２の梁主筋３０Ｂは、鉄筋コンクリート梁部２２の長手方向の両端において鉄骨１６の上方箇所および下方箇所で鉄骨１６の長手方向と平行して延在する上下の直線部３００２Ａ、３００２Ｂ、３００６Ａ、３００６Ｂと、直線状に延在しそれら上下の直線部３００２Ａ、３００２Ｂ、３００６Ａ、３００６Ｂを連結する傾斜部３００４Ａ、３００４Ｂとをそれぞれ有している。

詳細には、第１の梁主筋３０Ａの上直線部３００２Ａは、鉄骨梁部２０側の鉄筋コンクリート梁部２２の箇所において鉄骨１６の上方に位置し、第１の梁主筋３０Ａの下直線部３００６Ａは、鉄筋コンクリート柱１２側の鉄筋コンクリート梁部２２の箇所において鉄骨１６の下方に位置して鉄筋コンクリート梁部２２の端部から突出している。
また、第２の梁主筋３０Ｂの上直線部３００２Ｂは、鉄筋コンクリート柱１２側の鉄筋コンクリート梁部２２の箇所において鉄骨１６の上方に位置して鉄筋コンクリート梁部２２の端部から突出しており、第２の梁主筋３０Ｂの下直線部３００６Ｂは、鉄骨梁部２０側の鉄筋コンクリート梁部２２の箇所において鉄骨１６の上方に位置している。
第１の梁主筋３０Ａの上直線部３００２Ａと第２の梁主筋３０Ｂの上直線部３００２Ｂは、上下方向において、鉄骨１６の上方に配置された他の梁主筋３０と同一の箇所に位置し、第１の梁主筋３０Ａの下直線部３００６Ａと第２の梁主筋３０Ｂの下直線部３００６Ｂは、上下方向において、鉄骨１６の下方に配置された他の梁主筋３０と同一の箇所に位置している。

そして、第１の梁主筋３０Ａの傾斜部３００４Ａと第２の梁主筋３０Ｂの傾斜部３００４Ｂは、鉄筋コンクリート梁部２２の長手方向と直交する方向から見てＸ字状を呈している。
このような第１の梁主筋３０Ａおよび第２の梁主筋３０Ｂは、鉄筋コンクリート梁部２２における鉄骨１６の両側方にそれぞれ設けられている。
このように、鉄骨１６に干渉しない箇所に位置する梁主筋３０に傾斜部を設けることにより、鉄筋コンクリート梁部２２の長さを大きくすることなく、梁主筋３０のコンクリートへの定着長さを確保し、せん断耐力を確保するようにしている。

図５（Ａ）に示すように、鉄筋コンクリート梁部２２の長手方向の両端部に集中補強筋部２８が埋設されハイブリッド梁１０の鉄骨梁部２０に荷重Ｐが作用した場合、生じる曲げモーメントとせん断力は次の通りである。
図５（Ｂ）に示すように、鉄骨梁部２０では、鉄骨１６に作用する曲げモーメントＭ１は、鉄筋コンクリート梁部２２に近づくにつれて（詳細には、鉄骨梁部２０側の集中補強筋部２８に近づくにつれて）大きくなる。また、鉄筋コンクリート梁部２２では、鉄骨１６に作用する曲げモーメントＭ２は、鉄筋コンクリート柱１２に近づくにつれて小さくなり、コンクリートＣに作用する曲げモーメントＭ３は、鉄筋コンクリート柱１２に近づくにつれて大きくなる。
図５（Ｃ）に示すように、鉄骨梁部２０では、鉄骨１６に作用するせん断力Ｆ１は一定である。また、鉄筋コンクリート梁部２２でも、鉄骨１６に作用するせん断力Ｆ２とコンクリートＣに作用するせん断力Ｆ３（詳細には、鉄骨梁部２０側の集中補強筋部２８から鉄筋コンクリート柱１２までのコンクリートＣに作用するせん断力）は一定であり、コンクリートＣに作用するせん断力Ｆ３は、鉄骨１６に作用するせん断力Ｆ２よりも大きい。
したがって、本実施の形態のように梁主筋３０に傾斜部３００４Ａ、３００４Ｂを設け、梁主筋３０のコンクリートへの定着長さを確保することにより、コンクリートＣに作用する曲げモーメントＭ３、コンクリートＣに作用するせん断力Ｆ３に対して鉄筋コンクリート梁部２２の耐力が向上し、変形性能を向上できる。

したがって、大地震時における鉄筋コンクリート梁部２２のせん断ひび割れを抑制する上で有利となる。
すなわち、本実施の形態のハイブリッド梁１０によれば、鉄筋コンクリート梁部２２の長さを大きくすることなく、コンクリートＣに対する梁主筋３０の付着力を確保する上で有利となり、せん断耐力を向上する上で有利となる。
また、梁主筋３０に沿っての付着割裂ひび割れや梁主筋３０の先端に取り付けた定着金物の押し出しによる鉄筋コンクリート梁部２２の小口部分の損傷を抑制する上で有利となる。
また、第１の梁主筋３０Ａの傾斜部３００４Ａと第２の梁主筋３０Ｂの傾斜部３００４ＢはＸ字状を呈し、その傾斜角度が異なることから、上方と下方の双方からの力に対して対抗でき、鉄筋コンクリート梁部２２に対して斜めに入るひび割れを防止する上で有利となる。
したがって、鉄筋コンクリート梁部２２の断面の大きさや長さの制限を緩和でき、また、ハイブリット梁１０の鉄筋コンクリート梁部２２の耐震性能を向上することが可能となる。

次に、図６を参照して第２の実施の形態について説明する。
なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様な箇所、部材に同一の符号を付しその説明を省略し、第１の実施の形態と異なる箇所を重点的に説明する。
鉄筋コンクリート梁部２２には、第１の実施の形態と同様に、矩形枠状に折り曲げられたあばら筋等の横補強筋２６が鉄骨１６の長手方向に間隔をおいて複数埋設され、横補強筋２６は、全ての梁主筋３０を囲む矩形枠状の外側補強筋２６Ａと、鉄骨１６とその周囲の梁主筋３０を囲む矩形枠状の内側補強筋２６Ｂとを含んでいる。
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、第１の梁主筋３０Ａと第２の梁主筋３０Ｂは、鉄骨１６の長手方向と直交する方向における位置が同一の箇所に配置されている。

詳細には、第１の梁主筋３０Ａの上直線部３００２Ａは、鉄骨梁部２０側の鉄筋コンクリート梁部２２の箇所において鉄骨１６の上方に位置し、第１の梁主筋３０Ａの下直線部３００６Ａは、鉄筋コンクリート柱１２側の鉄筋コンクリート梁部２２の箇所において鉄骨１６の下方に位置して鉄筋コンクリート梁部２２の端部から突出し、傾斜部３００４Ａは上直線部３００２Ａと下直線部３００６Ａを接続している。
また、第２の梁主筋３０Ｂの上直線部３００２Ｂは、鉄筋コンクリート柱１２側の鉄筋コンクリート梁部２２の箇所において鉄骨１６の上方に位置して鉄筋コンクリート梁部２２の端部から突出しており、第２の梁主筋３０Ｂの下直線部３００６Ｂは、鉄骨梁部２０側の鉄筋コンクリート梁部２２の箇所において鉄骨１６の上方に位置し、傾斜部３００４Ｂは上直線部３００２Ｂと下直線部３００６Ｂを接続している。
そして、第１の梁主筋３０Ａの傾斜部３００４Ａと第２の梁主筋３０Ｂの傾斜部３００４Ｂは、鉄筋コンクリート梁部２２の長手方向と直交する方向から見てＸ字状を呈している。

第１の梁主筋３０Ａの傾斜部３００４Ａと第２の梁主筋３０Ｂの傾斜部３００４Ｂとが交差する箇所において、第１の梁主筋３０Ａおよび第２の梁主筋３０Ｂの少なくとも一方の傾斜部には、それら傾斜部３００４Ａ、３００４Ｂどうしの当接を回避する鉄骨１６の長手方向と直交する方向に湾曲した湾曲部３４が設けられている。
本実施の形態では、湾曲部３４は、第２の梁主筋３０Ｂの傾斜部３００４Ｂの延在方向の中間部に、鉄骨１６の長手方向と直交する方向で鉄骨１６から離れる方向に凸状に形成されている。
湾曲部３４は、鉄筋コンクリート梁部２２の長手方向において隣り合う外側横補強筋２６Ａの間に位置している。

このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果を確保しつつハイブリット梁１０の幅を小さくすることができ、建物躯体の軽量化を図る上で有利となる。

次に、図７を参照して第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は、湾曲部３４の突出する向きが第２の実施の形態と異なっており、その他の点は第２の実施の形態と同様である。
すなわち、第１の梁主筋３０Ａの傾斜部３００４Ａと第２の梁主筋３０Ｂの傾斜部３００４Ｂどうしの当接を回避する湾曲部３４が、第２の梁主筋３０Ｂの傾斜部３００４Ｂの延在方向の中間部に設けられ、湾曲部３４は、鉄骨１６の長手方向と直交する方向で鉄骨１６に近づく方向に凸状に形成されている。
そして、湾曲部３４は、鉄筋コンクリート梁部２２の長手方向において隣り合う内側横補強筋２６Ｂの間に位置している。
このような第３の実施の形態によっても第２の実施の形態と同様な効果が奏される。

１０……ハイブリッド梁、１２……鉄筋コンクリート柱、１６……鉄骨、２０……鉄骨梁部、２２……鉄筋コンクリート梁部、２４……床スラブ、２６……横補強筋、２６Ａ……外側横補強筋、２６Ｂ……内側横補強筋、２８……集中補強筋部、３０……梁主筋、３０Ａ……第１の梁主筋、３０Ｂ……第２の梁主筋、３００２Ａ、３００２Ｂ……上直線部、３００４Ａ、３００４Ｂ……傾斜部、３００６Ａ、３００６Ｂ……下直線部、３４……湾曲部、Ｃ……コンクリート。

Claims

対向する鉄筋コンクリート柱間に架け渡される鉄骨の中央部が鉄骨梁部とされ、前記鉄骨梁部の両端部が、前記鉄骨が鉄筋コンクリートで覆われた鉄筋コンクリート梁部とされ、
前記鉄筋コンクリート梁部は、前記鉄筋コンクリート梁部の端部から突出し前記鉄筋コンクリート柱に埋設される複数の梁主筋を備える、
ハイブリッド梁であって、
前記鉄筋コンクリート梁部において前記鉄骨の側方に離れた箇所に、前記複数の梁主筋のうちの少なくとも２本が第１の梁主筋および第２の梁主筋として位置しており、
前記第１の梁主筋は、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向の一端において前記鉄骨の上方箇所で前記鉄骨の長手方向と平行して延在する上直線部と、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向の他端において前記鉄骨の下方箇所で前記鉄骨の長手方向と平行して延在する下直線部と、前記上下の直線部を連結する傾斜部とをそれぞれ有し、
前記第２の梁主筋は、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向の一端において前記鉄骨の下方箇所で前記鉄骨の長手方向と平行して延在する下直線部と、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向の他端において前記鉄骨の上方箇所で前記鉄骨の長手方向と平行して延在する上直線部と、前記上下の直線部を連結する傾斜部とをそれぞれ有し、
前記第１の梁主筋の前記傾斜部と前記第２の梁主筋の前記傾斜部は、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向と直交する方向から見てＸ字状を呈している、
ことを特徴とするハイブリット梁。
前記第１の梁主筋と前記第２の梁主筋は、前記鉄骨の長手方向と直交する方向における位置をずらして配置されている、
ことを特徴とする請求項１記載のハイブリット梁。
前記第１の梁主筋と前記第２の梁主筋は、前記鉄骨の長手方向と直交する方向における位置が同一の箇所に配置され、
前記第１の梁主筋の前記傾斜部と前記第２の梁主筋の前記傾斜部とが交差する箇所において、前記第１の梁主筋および前記第２の梁主筋の少なくとも一方の傾斜部には、それら傾斜部どうしの当接を回避する前記鉄骨の長手方向と直交する方向に湾曲した湾曲部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載のハイブリット梁。
前記鉄筋コンクリート梁部は、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の梁主筋を連結する矩形枠状の横補強筋を備え、
前記横補強筋は、全ての前記梁主筋を囲む矩形枠状の外側補強筋と、前記鉄骨とその周囲の前記梁主筋を囲む矩形枠状の内側補強筋とを含んで構成され、
前記湾曲部は、前記鉄骨の長手方向と直交する方向で前記鉄骨から離れる方向に凸状に形成され、
前記湾曲部は、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向において隣り合う前記外側横補強筋の間に位置している、
ことを特徴とする請求項３記載のハイブリット梁。
前記鉄筋コンクリート梁部は、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の梁主筋を連結する矩形枠状の横補強筋を備え、
前記横補強筋は、全ての前記梁主筋を囲む矩形枠状の外側補強筋と、前記鉄骨とその周囲の前記梁主筋を囲む矩形枠状の内側補強筋とを含んで構成され、
前記湾曲部は、前記鉄骨の長手方向と直交する方向で前記鉄骨に近づく方向に凸状に形成され、
前記湾曲部は、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向において隣り合う前記内側横補強筋の間に位置している、
ことを特徴とする請求項３記載のハイブリット梁。
前記第１の梁主筋および前記第２の梁主筋は、前記鉄筋コンクリート梁部における前記鉄骨の両側方にそれぞれ設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜５に何れか１項記載のハイブリット梁。
前記鉄筋コンクリート梁部は、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向の両端に、前記複数の梁主筋を連結する矩形枠状の横補強筋を密に配した集中補強筋部を備える、
ことを特徴とする請求項１〜６に何れか１項記載のハイブリット梁。