JP2014227681A - Joining structure of reinforced concrete member and steel frame member - Google Patents
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Description
本発明は、鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造に関する。 The present invention relates to a joint structure between a reinforced concrete member and a steel member.
従来、例えばオフィスビルなどの中・高層建物には、中心部のコア部に、RC造のコアウォール(鉄筋コンクリート部材)を耐震壁として設け、コアウォールに端部を接合して鉄骨梁(鉄骨部材)を配置することにより大スパン化を図り、柱の少ない大空間を形成する構造が多く採用されている。この種の建物は、地震や強風時に作用する水平力の大部分を剛なコアウォール(コア部)で負担することによって優れた耐震性能を発揮する。また、隣り合うコアウォールの間に境界梁として制振ダンパーを設け、この制振ダンパーで振動エネルギーを吸収することによって、さらに優れた耐震性能を発揮する。 Conventionally, for example, in medium- and high-rise buildings such as office buildings, an RC core wall (reinforced concrete member) is provided as a seismic wall in the core of the central part, and the end of the core wall is joined to a steel beam (steel member) ) Is used to increase the span, and a structure that forms a large space with few pillars is often used. This type of building exhibits excellent seismic performance by bearing most of the horizontal force acting during an earthquake or strong wind with a rigid core wall (core part). In addition, a vibration damper is provided as a boundary beam between adjacent core walls, and the vibration energy is absorbed by the vibration damper, thereby further improving the earthquake resistance.
一方、この種の建物では、一般に、例えば図23に示すように、鉄骨梁1の端部1aにエンドプレート2を取り付け、このエンドプレート2を介してRC造のコアウォール3にアンカーボルト4で固定し、ピン接合としてRC造のコアウォール3と鉄骨梁1の接合構造Aを設計するケースが多い(例えば、特許文献1参照)。
On the other hand, in this type of building, generally, as shown in FIG. 23, for example, an
しかしながら、上記の鉄骨梁をRC造のコアウォールに接合する構造では、大スパン化を図るとともに、鉄骨梁がピン接合としてコアウォールに接合されているため、鉄骨梁のたわみ変形が増大し、長期で1/300以下というたわみ制限に対する照査が厳しくなる。そして、コアウォールと鉄骨梁の接合を剛接合にすることができれば、たわみ変形を1/5程度にすることができ、合理的な設計が可能になるが、アンカーボルトを使用する形式では必要耐力を確保することが難しく、剛接合を実現できないという問題があり、剛接合を可能にする新たな接合構造の開発が強く望まれていた。 However, in the structure in which the steel beam is joined to the RC core wall, the span is increased, and the steel beam is joined to the core wall as a pin joint. Therefore, the inspection for the deflection limit of 1/300 or less becomes severe. If the joint between the core wall and the steel beam can be made rigid, the flexural deformation can be reduced to about 1/5 and a rational design is possible. Therefore, it is difficult to secure a rigid joint, and there is a problem that a rigid joint cannot be realized. Therefore, development of a new joint structure that enables the rigid joint has been strongly desired.
本発明は、上記事情に鑑み、鉄筋コンクリート部材に対し鉄骨部材を好適に剛接合することを可能にした鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a joint structure between a reinforced concrete member and a steel member that can suitably rigidly join the steel member to the reinforced concrete member.
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
本発明の鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造は、鉄筋コンクリート部材の内部に鉄骨部材の端部側を埋設して接合する鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造であって、前記鉄骨部材の端部に前記鉄骨部材の材軸に直交する横方向に延びる水平部材を一体に設けて接合部を形成し、前記接合部の前記水平部材を前記鉄筋コンクリート部材に埋設して、あるいは前記鉄骨部材の端部側を前記鉄筋コンクリート部材に貫通させつつ前記水平部材を前記鉄筋コンクリート部材に係止又は接合させて、前記鉄骨部材を前記鉄筋コンクリート部材に剛接合するように構成されていることを特徴とする。 The joint structure of a reinforced concrete member and a steel member according to the present invention is a joint structure of a reinforced concrete member and a steel member that is joined by burying an end portion side of the steel member in the interior of the reinforced concrete member, and is connected to the end of the steel member. A horizontal member extending in the transverse direction perpendicular to the material axis of the steel member is integrally provided to form a joint, and the horizontal member of the joint is embedded in the reinforced concrete member, or the end of the steel member is connected to the end of the steel member. The horizontal member is locked or joined to the reinforced concrete member while penetrating the reinforced concrete member, and the steel member is rigidly joined to the reinforced concrete member.
また、本発明の鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造においては、前記水平部材に接続し、前記水平部材に直交する方向に突出する突出部材を備えて前記接合部が構成されていることが望ましい。 Moreover, in the joining structure of the reinforced concrete member and the steel member of the present invention, it is desirable that the joining portion is configured to include a projecting member that is connected to the horizontal member and projects in a direction perpendicular to the horizontal member.
本発明の鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造においては、上記のように接合部が構成されていることにより、鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の剛接合を実現することができ、従来のピン接合の工法と比較し、鉄骨部材のたわみ変形を1/5程度に低減することができる。これにより、大スパン化を図る場合であっても合理的な設計が可能になる。 In the joining structure of the reinforced concrete member and the steel member according to the present invention, the joining portion is configured as described above, whereby the rigid joining of the reinforced concrete member and the steel member can be realized, and a conventional pin joining method and In comparison, the bending deformation of the steel member can be reduced to about 1/5. This makes it possible to design rationally even when a large span is intended.
以下、図1から図22を参照し、本発明の一実施形態に係る鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造について説明する。 Hereinafter, a joint structure of a reinforced concrete member and a steel member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
ここで、本実施形態は、RC造の壁(鉄筋コンクリート部材)にS造の梁(鉄骨部材)を接合するための構造に関するものである。そして、本実施形態では、RC造の壁が、例えばオフィスビルなどの中・高層建物の中心部のコア部に耐震壁として設けられるコアウォールであり、S造の梁が、このコアウォールに接合して配置することにより大スパン化を図るための鉄骨梁であるものとして説明を行う。 Here, the present embodiment relates to a structure for joining an S-shaped beam (steel member) to an RC wall (reinforced concrete member). In this embodiment, the RC wall is a core wall provided as a seismic wall in the center of a middle or high-rise building such as an office building, and the S-beam is joined to the core wall. The description will be made assuming that the steel beam is a steel beam for increasing the span.
ただし、本発明に係る鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造は、例えば、鉄筋コンクリート部材をコアウォール(壁)に限定する必要はなく、鉄筋コンクリート部材が柱や基礎、橋脚、橋台などであってもよい。また、鉄骨部材を鉄骨梁に限定する必要もなく、鉄骨部材が柱や桁などであってもよい。すなわち、特に鉄筋コンクリート部材をコアウォール(壁)、鉄骨部材を鉄骨梁に限定する必要はなく、本発明は、鉄筋コンクリート製の部材と鉄骨製の部材を接合するあらゆるケースで適用可能である。 However, the joining structure of the reinforced concrete member and the steel frame member according to the present invention does not need to limit the reinforced concrete member to a core wall (wall), and the reinforced concrete member may be a column, a foundation, a pier, an abutment, or the like. Further, it is not necessary to limit the steel member to a steel beam, and the steel member may be a column or a girder. That is, it is not particularly necessary to limit the reinforced concrete member to a core wall (wall) and the steel member to a steel beam, and the present invention can be applied to all cases where a reinforced concrete member and a steel member are joined.
本実施形態の鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造(以下、本実施形態の接合構造という)では、RC造のコアウォールにS造の鉄骨梁の端部を埋め込み、埋め込んだ鉄骨梁のねじれ抵抗によって、コアウォールと鉄骨梁の剛接合を実現するように構成されている。 In the joint structure of the reinforced concrete member and the steel member of the present embodiment (hereinafter referred to as the joint structure of the present embodiment), the end of the S steel beam is embedded in the RC core wall, and the torsional resistance of the embedded steel beam is used. It is configured to realize a rigid joint between the core wall and the steel beam.
具体的に、本実施形態の接合構造Bでは、図1から図3に示すように、鉄骨梁1がH形鋼であり、この鉄骨梁1の端部1aに、鉄骨梁1の材軸O1に直交する横方向に延びる水平部材5を接合して構成されている。また、本実施形態の水平部材5は、H形鋼の鉄骨部材であり、溶接やボルト接合などによって鉄骨梁1の端部1aに一体に接合され、この鉄骨梁1の端部1aに水平部材5を接合した部分によって接合部6が構成されている。
Specifically, in the joint structure B of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the
そして、本実施形態の接合構造Bでは、水平部材5(接合部6)とともに鉄骨梁1の端部1a側が所定の埋設長さをもってコアウォール3の内部に埋設されている。これにより、鉄骨梁1とコアウォール3とがH形鋼の水平部材5からなる接合部6を介して剛接合されている。
And in the joining structure B of this embodiment, the
ここで、本実施形態の接合構造Bにおいては、図4から図6に示すように、鉄骨梁1の端部1aに水平部材5を接続するとともに、この水平部材5に接続して上下方向に突設する鉛直部材(水平部材5に直交する方向(略直交する方向も含む)に突出する突出部材)7を設けて接合部6を構成するようにしてもよい。そして、鉛直部材7としては、例えば、図4から図6、図7、図8に示すH形鋼などの鉄骨部材7a、図9に示すシアキー7b、図10に示すスタッド7cなどを用いることができる。また、図4から図6に示すように、水平部材5に対して上下の両方に設け、十字形の接合部6を形成するようにしたり、図7、図8に示すように、水平部材5に対して上側と下側のいずれか一方に設けてT字形、逆T字形の接合部6を形成するようにしてもよい。なお、鉛直部材7を備える際の接合部6の形態、構成は、必要耐力や施工性に応じて適宜上記の形態、構成などを使い分けるようにすればよい。
Here, in the joint structure B of the present embodiment, as shown in FIGS. 4 to 6, the
そして、本実施形態の接合構造Bにおける埋め込み鉄骨部材(水平部材5、鉛直部材7)のねじれ抵抗は、次の式(1)〜式(4)によって算定し、鉄骨梁1の設計耐力以上を確保できるようにする。また、式(1)〜式(4)中の各部の長さの定義を図11、図12に、ねじれ抵抗機構のモデルを図13から図15にそれぞれ示す。
And the torsional resistance of the embedded steel members (
なお、式(1)〜式(4)において、各記号の意味は次の通りである。
jMd:埋め込み鉄骨部材のねじれ抵抗
HMd:水平部材のねじれ抵抗
fMy:水平部材のフランジのねじれ抵抗
sσy:水平部材のフランジの降伏強さ
b:水平部材の幅
tf:水平部材のフランジ板厚
l:水平部材の長さ
VQ:鉛直部材のせん断抵抗(各形式による)
bMd:鉄骨梁の設計耐力
VMd:鉛直部材のねじれ抵抗
cMc:コンクリートの支圧ねじれ抵抗
b:コンクリートの許容支圧耐力
h:水平部材のせい
Vl:鉛直部材重心から回転中心までの距離
cfc:コンクリートの許容支圧耐力
In addition, in Formula (1)-Formula (4), the meaning of each symbol is as follows.
j M d : Torsional resistance of embedded steel member
H M d : Torsional resistance of horizontal member
f M y : Torsion resistance of the flange of the horizontal member
s σ y : Yield strength of flange of horizontal member b: Width of horizontal member t f : Flange plate thickness of horizontal member l: Length of horizontal member
V Q: Shear Resistance of vertical members (by each format)
b M d : Design strength of steel beam
V M d : Torsional resistance of the vertical member
c M c: Concrete Bearing torsional resistance b: Concrete acceptable Bearing Strength h: because of the horizontal member
V l: distance from the vertical member center of gravity to the center of rotation
c f c : Allowable bearing capacity of concrete
また、埋め込み鉄骨部材(水平部材5)が水平方向に部材せい以上に長くなる場合、単位長さあたりのねじれ抵抗が低下する。このため、この場合には、図16から図18に示すように、水平部材5に、部材せいピッチでリブ8を設けることで、単位あたりのねじれ抵抗を上げることができる。また、コアウォールなどの鉄筋コンクリート部材3の配筋については、図13から図15に示したねじれに伴うコンクリートの支圧応力を主筋(壁主筋)に伝達できるように、図19及び図20に示すように、壁板厚方向(部材厚方向)へ幅止筋9等を適切に配筋する。さらに、鉄骨部材(鉄骨梁)1の入力曲げに伴うパネルせん断力に対しても、埋め込み鉄骨部材(水平部材5)がせん断降伏しないように設計する。この場合、図21及び図22に示すように、パネルゾーンをリブ10で補強することなどが有効である。
Further, when the embedded steel member (horizontal member 5) is longer than the member in the horizontal direction, the torsional resistance per unit length is reduced. For this reason, in this case, as shown in FIGS. 16 to 18, the torsional resistance per unit can be increased by providing
したがって、本実施形態の鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造Bによれば、上記のように接合部6を構成することで、RC造のコアウォール3と鉄骨梁1の剛接合を実現することができ、従来のピン接合の工法と比較し、鉄骨梁1のたわみ変形を1/5程度に低減することができる。すなわち、大スパン化を図る場合であっても合理的な設計が可能になる。
Therefore, according to the joint structure B between the reinforced concrete member and the steel member of the present embodiment, the rigid joint between the
以上、本発明に係る鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although one Embodiment of the joining structure of the reinforced concrete member and steel frame member concerning this invention was described, this invention is not limited to said one Embodiment, It can change suitably in the range which does not deviate from the meaning. is there.
例えば、鉄骨梁1の端部1aに接続して接合部6を構成する水平部材5として、図16から図18に示すような壁方向に沿って配設される鉄骨梁11を転用してもよい。
For example, even if the
また、鉄骨部材(鉄骨梁)1の端部1aに設けられる水平部材5、水平部材5及び鉛直部材7からなる接合部6は、必ずしも鉄筋コンクリート部材(コアウォール)3の内部に埋設されていなくてもよく、鉄骨部材1を鉄筋コンクリート部材3に貫通させ、その端部1aに水平部材5(及び鉛直部材7)からなる接合部6を設け、この接合部6が鉄筋コンクリート部材3に係止され、あるいはボルト接合するなどして、鉄骨部材1が鉄筋コンクリート部材3に剛接合されてもよい。この場合においても、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
Further, the
1 鉄骨梁(鉄骨部材)
1a 端部
2 エンドプレート
3 コアウォール(鉄筋コンクリート部材)
4 アンカーボルト
5 水平部材
6 接合部
7 鉛直部材
7a H形鋼(鉄骨)
7b シアキー
7c スタッド
8 リブ
9 幅止筋
10 リブ
11 鉄骨梁
A 従来の鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造
B 鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造
O1 鉄骨部材の材軸
1 Steel beam (steel member)
4
7b Shear
Claims (2)
前記鉄骨部材の端部に前記鉄骨部材の材軸に直交する横方向に延びる水平部材を一体に設けて接合部を形成し、
前記接合部の前記水平部材を前記鉄筋コンクリート部材に埋設して、あるいは前記鉄骨部材の端部側を前記鉄筋コンクリート部材に貫通させつつ前記水平部材を前記鉄筋コンクリート部材に係止又は接合させて、前記鉄骨部材を前記鉄筋コンクリート部材に剛接合するように構成されていることを特徴とする鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造。 It is a joining structure of a reinforced concrete member and a steel member that embeds and joins the end side of the steel member inside the reinforced concrete member,
A horizontal member extending in the transverse direction perpendicular to the material axis of the steel member is integrally provided at the end of the steel member to form a joint,
The horizontal member is embedded in the reinforced concrete member, or the horizontal member is locked or joined to the reinforced concrete member while passing the end side of the steel member through the reinforced concrete member. A reinforced concrete member and a steel member joining structure, wherein the reinforced concrete member is rigidly joined to the reinforced concrete member.
前記水平部材に接続し、前記水平部材に直交する方向に突出する突出部材を備えて前記接合部が構成されていることを特徴とする鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材の接合構造。 In the joining structure of the reinforced concrete member according to claim 1 and the steel frame member,
A joining structure of a reinforced concrete member and a steel frame member, comprising a projecting member connected to the horizontal member and projecting in a direction perpendicular to the horizontal member.
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