JP2015190112A - ハイブリッド梁 - Google Patents

Abstract

【課題】設備用孔が水平に貫通形成された鉄筋コンクリート梁部の補強の施工性を向上でき、また、地震のエネルギーを吸収できハイブリッド梁の耐久性を高める上で有利な設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造を提供すること。【解決手段】補強板２４は鋼製で、設備用孔２０の周辺を含む鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの両側面を覆う両側の側面部２４０２と、下面で覆う下面部２４０４とを有している。緊張材２６により補強板２４の両側面部２４０２を鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの両側面に締め付け、これにより設備用孔補強部２２Ａを構成する。両側の側面部２４０２は、設備用孔２０を含む鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの箇所の両側面を覆う大きさで形成され、両側の側面部２４０２には、設備用孔２０に合致する孔２４１０が形成されている。【選択図】図１

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、建物の一部または全部を大スパン化する、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梁（以下、複合梁またはハイブリッド梁とも称する）が採用されてきている。このような構造の梁は、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る。以下、ハイブリッド梁のうち、Ｓ造である中央部を鉄骨梁部、ＲＣで覆われた両端部を鉄筋コンクリート梁部（ＲＣ梁部）と称する。
ハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部においては、一般的に複数の梁主筋と、それら複数の梁主筋および鉄骨の周囲を囲む複数の横補強筋とが配筋され、鉄筋コンクリート梁部全体に渡り埋設されている。この横補強筋は、鉄筋コンクリート梁部の柱側の端部及び鉄骨梁部側の端部の配筋を密にした集中補強筋も含んでいる。
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、梁せいが減少するために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、従来、鉄筋コンクリート梁部に設備用貫通孔を設けた例はない。
ハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部は一般的なＲＣ造として設計されており、一般的なＲＣ造の梁に貫通孔を設けた場合、貫通孔の補強は、開孔補強筋（リング状のもの）や座屈補強筋（串形もの）などを用いて行われている。

特開２００９−２４４６２

しかしながら、ハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部を、開孔補強筋（リング状のもの）や座屈補強筋（串形もの）などを用いて補強する場合、開孔補強筋や座屈補強筋などの補強筋が過密となる。
そして、それら補強筋が過密となると、鉄筋コンクリート梁部にはもともと梁主筋と横補強筋が密に配筋されていることから、配筋するのに手間がかかり、施工性が悪くなる。
また、既往の研究例から一般的なＲＣ造の梁の開孔を補強した場合、地震を経験したあとの開孔周りのせん断ひび割れが目立ち、梁の損傷度合いも顕著である。
この発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、設備用孔が水平に貫通形成された鉄筋コンクリート梁部の補強の施工性を向上でき、また、地震のエネルギーを吸収できハイブリッド梁の耐久性を高める上で有利な設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造を提供することにある。

上述した目的を達成するため本発明は、対向する柱間に架け渡された鉄骨の両端部を鉄筋コンクリートで覆い、前記鉄骨の中央部を鉄骨梁部とし、両端部を鉄筋コンクリート梁部とし、前記鉄筋コンクリート梁部は複数の梁主筋と複数の横補強筋と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設備用孔が水平に貫通形成され、前記設備用孔の周辺の前記鉄筋コンクリート梁部の箇所を補強する設備用孔補強部が設けられ、前記設備用孔補強部は、前記設備用孔の周辺を含む前記鉄筋コンクリート梁部の箇所の両側面を覆う両側の側面部を有する補強板と、前記補強板の前記両側の側面部を前記鉄筋コンクリート梁部の両側面に締め付ける緊張材とで構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、補強板が鉄筋コンクリート梁部の表面の一部を構成するため、鉄筋コンクリート梁部に作用するせん断力の一部を補強板が負担する。したがって設備用孔周りの鉄筋コンクリート梁部のせん断ひび割れや損傷度合いが改善される。
また、補強板を用いるため、鉄筋の配筋がもともと過密なハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部を、開孔補強筋を用いて補強する場合に比べ、簡単に迅速に確実に補強でき、施工性が改善され、工期の短縮化、コストダウンを図る上で有利となる。
また、補強板で地震のエネルギーを吸収でき、ハイブリッド梁の耐久性を高める上で有利となる。
更に、この補強板によって補強された部分の横補強筋を削減し、あるいは省略することも可能となる。

第１の実施の形態の設備用孔補強部の正面図である。 第１の実施の形態の設備用孔部分の断面図である。 第１の実施の形態の設備用孔補強部の変形例の正面図である。 第２の実施の形態の設備用孔補強部の正面図である。 第２の実施の形態の設備用孔部分の断面図である。 第３の実施の形態の設備用孔補強部の正面図である。 第３の実施の形態の設備用孔部分の断面図である。 ハイブリッド梁の概略図である。 ハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部付近における詳細な図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
まず、図８、図９を参照して本発明が適用される一般的なハイブリッド梁１０について説明すると、ハイブリット梁１０は、対向する柱１２間に架け渡されたＩ鋼やＨ鋼等の鉄骨Ｓの両端部を鉄筋コンクリートで覆う構造のものである。
鉄骨Ｓの中央部は鉄骨梁部１０Ａとされ、両端部は鉄筋コンクリート梁部１０Ｂとされ、鉄骨Ｓは内法スパン（柱フェースまでの長さ）とし柱１２には貫通されておらず、図１において符号１１Ａはスタッドボルト、符号１１Ｂは床スラブを示している。

鉄筋コンクリート梁部１０Ｂは、あらかじめ工場で製作したプレキャストコンクリート製でもよく、現場打ちコンクリートで製作されてもよい。あるいはハーフプレキャストコンクリート製でもよく、この場合には、コンクリートを現場で後打ちする。また、コンクリートは、普通コンクリートでも、繊維補強コンクリートでも良い。
鉄筋コンクリート梁部１０Ｂは、複数の梁主筋１４、それら梁主筋１４を囲む複数の横補強筋１６により補強され、梁主筋１４の柱梁接合部への定着は、定着金物あるいは折り曲げ定着により行われる。
また、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの柱１２側の端部と鉄骨梁１０Ａ側の端部に相当する部分においては、特に横補強筋１６の配筋を密に配した集中補強筋１６Ａとしている。このように鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの柱１２側の端部と鉄骨梁１０Ａ側の端部に相当する部分に集中補強筋１６Ａを設けることで、鉄筋から鉄筋コンクリート梁部１０Ｂへの応力の伝達が図られている。

図１、図２に示すように、設備用孔２０は、柱梁接合部寄りの鉄筋コンクリート梁部１０Ｂに設けられ、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂを水平に貫通している。
そして、設備用孔２０が貫通形成された鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの箇所を補強する本発明の設備用孔補強部２２が設けられている。

図１、図２を参照して第１の実施の形態の設備用孔補強部２２Ａについて説明する。
第１の実施の形態では、設備用孔２０を含む鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの箇所の少なくとも両側面を覆う一対の側面部２４０２と、それら側面部２４０２の下端を接続し鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの箇所の下面を覆う下面部２４０４とを備える補強板２４を設ける。
補強板２４は鋼製で、補強板２４により設備用孔２０の周辺を含む鉄筋コンクリート梁部１０Ｂ箇所の両側面と下面で覆うとともに、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの水平方向両側から緊張材２６により補強板２４の両側面部２４０２を鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの両側面に締め付け、これにより設備用孔補強部２２Ａを構成するようにしたものである。
本実施の形態では、両側の側面部２４０２は、設備用孔２０を含む鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの箇所の両側面を覆う大きさで形成され、両側の側面部２４０２には、設備用孔２０に合致する孔２４１０が形成され、例えば、設備用配管を設備用孔２０、孔２４１０を介して鉄筋コンクリート梁部１０Ｂに貫通できるように図られている。
緊張材２６として、ボルトやＰＣ鋼棒や低降伏点鋼など従来公知の様々な構造のものが使用可能であり、緊張材２６により両側面部２４０２を鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの両側面に締め付け、補強板２４を鉄筋コンクリート梁部１０Ｂに一体化するようにしている。
この場合、緊張材２６として低降伏点鋼製のものを用いると、変形後に交換できる点で有利となる。
なお、設備用孔２０の部分では、横補強筋１６の上下に延在する部分は設備用孔２０により切断され上下に分離されるが、この横補強筋１６が分離された箇所に補強板２４の側面部２４０２が位置しこの部分を補強することになる。ハイブリット梁１０を初めから構築する場合には、設備用孔２０の部分においてコ字状の鉄筋を上方および下方から梁主筋に被せるようにしてもよい。

このように設備用孔補強部２２Ａを構成すると、次の効果Ａ〜Ｄが発揮される。
効果Ａ：補強板２４が鉄筋コンクリート梁部１０Ｂに一体化し、補強板２４が鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの表面の一部を構成するため、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂに作用するせん断力の一部を補強板２４が負担する。したがって設備用孔２０周りの鉄筋コンクリート梁部１０Ｂのせん断ひび割れや損傷度合いが改善される。
効果Ｂ：補強板２４を用いるため、鉄筋の配筋がもともと過密なハイブリッド梁１０の鉄筋コンクリート梁部１０Ｂを、開孔補強筋を用いて補強する場合に比べ、簡単に迅速に確実に補強でき、施工性が改善され、工期の短縮化、コストダウンを図る上で有利となる。
効果Ｃ：補強板２４で地震のエネルギーを吸収でき、ハイブリッド梁１０の耐久性を高める上で有利となる。
また、緊張材２６を着脱可能に構成すると、地震により補強板２４が損傷した場合、補強板２４を交換でき、メンテナンスを簡単に行なう上でも有利となる。
この場合、補強板２４の大きさは部分的であってもよくあるいは全面的であってもよく、図３に示すように、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの両側面の全域、下面の全域を覆う補強板２４を用いると、地震のエネルギーを吸収し、ハイブリッド梁１０の耐久性を高める上でより有利となる。
効果Ｄ：鉄筋コンクリート梁部１０Ｂに作用するせん断力の一部を補強板２４が負担するため、補強板２４によって補強された部分の横補強筋１６を削減し、あるいは省略することも可能となる。

次に、図４、図５を参照して第２の実施の形態の設備用孔補強部２２Ｂについて説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、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てその説明を省略し、異なった点を重点的に説明する。
第２の実施の形態では、第１の実施の形態よりも幅の小さな鋼製の補強板３０を２つ用いている点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、第２の実施の形態では、ハイブリッド梁１０の長手方向において設備用孔２０の両側における鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの箇所において、それぞれ少なくとも両側面、下面を補強板３０の両側面部３００２と下面部３００４で覆うとともに、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの水平方向両側から緊張材２６により各補強板２４の両側面部３００２を締め付け、これにより設備用孔補強部２２Ｂを構成するようにしたものである。
緊張材２６の構成に関しては第１の実施の形態と同様である。
第２の実施の形態によれば、ハイブリッド梁１０の長手方向において設備用孔２０の両側の鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの箇所を２つの補強板３０で補強できるので、第２の実施の形態と同様に、効果Ａ〜Ｄが奏される。

次に、図６、図７を参照して第３の実施の形態の設備用孔補強部２２Ｃについて説明する。
第３の実施の形態では、補強板３２として炭素繊維シートを用いている点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、炭素繊維シートからなる補強板３２の両側の側面部３２０２は、設備用孔２０を含む鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの箇所の両側面を覆う大きさで形成され、両側の側面部３２０２には、設備用孔２０に合致する孔３２１０が形成されている。
そして、両側の側面部３２０２で鉄筋コンクリート梁部１０Ｂ箇所の両側面を覆うと共に下面を下面部３２０４で覆い、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの水平方向両側から緊張材２６により補強板３２の両側面部３２０２を締め付け、これにより設備用孔補強部２２Ｃを構成するようにしたものである。
緊張材２６の構成に関しては第１の実施の形態と同様である。
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に効果Ａ〜Ｄが奏され、さらに、軽量な炭素繊維シートからなる補強板３２で鉄筋コンクリート梁部１０Ｂを補強できるので、設備用孔補強部２２Ｃの軽量化を図れ、施工性が良い点で有利となる。

なお、上記の実施の形態において、補強板２４、３０，３２は、両側の側面部２４０２，３００２，３２０２と、下面部２４０４，３００４、３２０４とを有している場合について説明したが、下面部２４０４，３００４、３２０４は省略可能である。ただし、実施の形態のように下面部２４０４，３００４、３２０４を有する補強板２４、３０、３２を用いると、下面部２４０４，３００４、３２０４を有しない補強板２４、３０、３２に比べ、下面部２４０４，３００４、３２０４でも鉄筋コンクリート梁部１０Ｂに作用するせん断力の一部を負担するため、効果Ａ〜Ｃを発揮する上でより有利となり、また、１部品となるため補強板２４、３０、３２の取り扱いを簡単に行なう上でも有利となる。
また、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの上面を覆う上面部を加えるなど任意である。
また、本発明の設備用孔補強部２２Ａ〜２２Ｃは、ハイブリット梁１０を初めから構築する場合、あるいは、既設のハイブリット梁１０に設備用孔２０を貫設して補強する場合の双方に適用可能である。

１０……ハイブリッド梁
１０Ａ……鉄骨梁部
１０Ｂ……鉄筋コンクリート梁部
１４……梁主筋
１６……横補強筋
２０……設備用孔
２２Ａ〜２２Ｃ……設備用孔補強部
２４、３０，３２……補強板
２４０２，３００２，３２０２……側面部
２４０４，３００４、３２０４……下面部
２６……緊張材

Claims (8)

1. 対向する柱間に架け渡された鉄骨の両端部を鉄筋コンクリートで覆い、前記鉄骨の中央部を鉄骨梁部とし、両端部を鉄筋コンクリート梁部とし、前記鉄筋コンクリート梁部は複数の梁主筋と複数の横補強筋と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設備用孔が水平に貫通形成され、
   前記設備用孔の周辺の前記鉄筋コンクリート梁部の箇所を補強する設備用孔補強部が設けられ、
   前記設備用孔補強部は、前記設備用孔の周辺を含む前記鉄筋コンクリート梁部の箇所の両側面を覆う両側の側面部を有する補強板と、前記補強板の前記両側の側面部を前記鉄筋コンクリート梁部の両側面に締め付ける緊張材とで構成されている、
   ことを特徴とする設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。
2. 前記補強板は、前記両側の側面部の下端を接続し前記箇所の下面を覆う下面部を有している、
   ことを特徴とする請求項１記載の設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。
3. 前記緊張材は、前記鉄筋コンクリート梁部および前記補強板の側面部に対して着脱可能である、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。
4. 前記補強板は鋼板または炭素繊維シートで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。
5. 前記緊張材は、低降伏点鋼製である、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。
6. 前記両側の側面部は、前記設備用孔を含む前記鉄筋コンクリート梁部の箇所の両側面を覆う大きさで形成され、
   前記両側の側面部には、前記設備用孔に合致する孔が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。
7. 前記両側の側面部は、前記ハイブリッド梁の両側の側面部の全域を覆う大きさで形成され、前記下面部は、前記ハイブリッド梁の下面の全域を覆う大きさで形成され、
   前記両側の側面部には、前記設備用孔に合致する孔が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。
8. 前記補強板は、前記ハイブリッド梁の長手方向において前記設備用孔の両側に位置する前記鉄筋コンクリート梁部の箇所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の何れか１項記載の設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。

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