JP2015224533A - 鉄筋コンクリート構造物 - Google Patents
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Abstract
【課題】普通強度部分と高強度部分との間に強度移行部分がある主筋を用いて容易に施工できる鉄筋コンクリート構造物を提供すること。【解決手段】普通強度部分２１２と高強度部分２１１との間に、強度が普通強度部分２１２より高く高強度部分２１１より低い強度移行部分２１０が配置されて主筋２１が形成される。高強度部分２１１を接合部２００に配置し、地震時に主筋２１の接合部２００の付け根Ｒで降伏する前に降伏するように設計された設計位置Ｑを、普通強度部分２１２と強度移行部分２１０との境界とし、高強度部分２１１と強度移行部分２１０との境界Ｐを接合部２００の内部に位置させるとともに、接合部２００の付け根Ｒを強度移行部分２１０に位置させ、強度移行部分２１０における梁の付け根Ｒの強度を必要強度ＴＨ’以上のＴＨに設定した。【選択図】図３
Description
本発明は、鉄筋コンクリート構造物に関する。
柱や梁等の鉄筋コンクリート構造物では、端部に位置する柱梁接合部と中央部とで強度が異なる鉄筋材を用いた鉄筋コンクリート構造物がある。
この鉄筋コンクリート構造物の従来例として、普通強度部分と、この普通強度部分より高い強度の高強度部分とを備え、地震時の応力が長期荷重時に比べて大きくなる部分に高強度部分が配筋されているものがある（特許文献１）。
この鉄筋コンクリート構造物の従来例として、普通強度部分と、この普通強度部分より高い強度の高強度部分とを備え、地震時の応力が長期荷重時に比べて大きくなる部分に高強度部分が配筋されているものがある（特許文献１）。
特許文献１の従来例では、１本の主筋に高強度部分と普通強度部分とが隣合って形成されている。高強度部分を形成するにあたり、１本の普通鉄筋のうち任意の部分が熱処理されている。
通常、熱処理は、１本の主筋が加熱装置に相対的に送られながら行われる。特許文献１の主筋を熱処理するには、加熱装置に１本の普通鉄筋を所定長さ送り、その後、高強度部分に相当する部分を加熱することが考えられる。
通常、熱処理は、１本の主筋が加熱装置に相対的に送られながら行われる。特許文献１の主筋を熱処理するには、加熱装置に１本の普通鉄筋を所定長さ送り、その後、高強度部分に相当する部分を加熱することが考えられる。
特許文献１の従来例では、普通鉄筋を送りながら加熱をすることが考えられるため、普通強度部分と高強度部分との間に、強度が普通強度部分から高強度部分に連続的に移行する強度移行部分が生じてしまう。
しかしながら、特許文献１では、実際に生じる強度移行部分が主筋に存在することを前提として、強度設計がされていない。
しかしながら、特許文献１では、実際に生じる強度移行部分が主筋に存在することを前提として、強度設計がされていない。
本発明の目的は、普通強度部分と高強度部分との間に強度移行部分がある主筋を用いて容易に施工できる鉄筋コンクリート構造物を提供することにある。
本発明の鉄筋コンクリート構造物は、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定される普通強度部分と、前記普通強度部分より高強度である高強度部分と、前記普通強度部分と前記高強度部分との間に配置され強度が前記普通強度部分より高く前記高強度部分より低い強度移行部分とが一体に形成され躯体に用いられる主筋を備え、前記躯体と前記主筋に交差する鉄筋材を有する他の躯体とが接合される接合部に前記高強度部分が配置され、外力作用時に前記主筋の前記接合部の付け根で降伏する前に降伏するように設計された設計位置が前記普通強度部分と前記強度移行部分との境界とされ、前記高強度部分と前記強度移行部分との境界が前記接合部の内部に位置するとともに、前記接合部の付け根が前記強度移行部分に位置し、前記強度移行部分における前記接合部の付け根の強度がモーメント分布から逆算して求められる必要強度以上に設定されることを特徴とする。
主筋が設計位置で降伏する前に接合部の付け根で降伏することがないようにするため、接合部の付け根では十分な強度が必要となる。
ここで、接合部の付け根が強度移行部の途中にかかる場合、付け根の曲げモーメントに対して強度が十分であれば問題がない。一方において、普通強度部分と高強度部分とを有する主筋を製造するにあたり、強度移行部分は所定長さ必要となる。
そこで、本発明では、モーメントの勾配に対して、強度の勾配を大きく設定することで、強度移行部分が長い主筋であっても、モーメントの勾配に対して強度の勾配が大きければ適用することができるようにした。つまり、強度移行部分における接合部の付け根の強度をモーメント分布から逆算して求められる必要強度以上に設定することで、建物に適用できるものとした。
また、強度移行部分が長いほど、強度が異なる領域を有する主筋を効率的に加熱処理することができる。つまり、強度移行部分を長くすることで、普通強度部分から高強度部分へ加熱領域を移行する際に、主筋の加熱装置に対する相対的な移動速度を速くすることが可能であるため、主筋の製造効率を上げることができる。
ここで、接合部の付け根が強度移行部の途中にかかる場合、付け根の曲げモーメントに対して強度が十分であれば問題がない。一方において、普通強度部分と高強度部分とを有する主筋を製造するにあたり、強度移行部分は所定長さ必要となる。
そこで、本発明では、モーメントの勾配に対して、強度の勾配を大きく設定することで、強度移行部分が長い主筋であっても、モーメントの勾配に対して強度の勾配が大きければ適用することができるようにした。つまり、強度移行部分における接合部の付け根の強度をモーメント分布から逆算して求められる必要強度以上に設定することで、建物に適用できるものとした。
また、強度移行部分が長いほど、強度が異なる領域を有する主筋を効率的に加熱処理することができる。つまり、強度移行部分を長くすることで、普通強度部分から高強度部分へ加熱領域を移行する際に、主筋の加熱装置に対する相対的な移動速度を速くすることが可能であるため、主筋の製造効率を上げることができる。
本発明の鉄筋コンクリート構造物は、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定される普通強度部分と、前記普通強度部分より高強度である高強度部分と、前記普通強度部分と前記高強度部分との間に配置され強度が前記普通強度部分より高く前記高強度部分より低い強度移行部分とが一体に形成され躯体に用いられる主筋を備え、前記躯体と前記主筋に交差する鉄筋材を有する他の躯体とが接合される接合部に前記高強度部分が配置され、外力作用時に前記主筋の前記接合部の付け根で降伏する前に降伏するように設計された設計位置が前記普通強度部分と前記強度移行部分との境界とされ、前記高強度部分と前記強度移行部分との境界が前記接合部の付け根と一致しあるいは離れて位置し、前記主筋は、前記他の躯体のうち互いに隣合う前記他の躯体の対向する面の間の寸法は、２ｍ以上８ｍ以下であり、前記強度移行部分の長さは、１．５ｍ以下であることを特徴とする。
前述の通り、主筋が設計位置で降伏する前に接合部の付け根で降伏することがないようにするため、接合部の付け根では十分な強度が必要となる。このとき、高強度部分を有効に活用するには、接合部の付け根で必要な強度以上に設計されていればよく、強度移行部分をゼロとした鉄筋は必ずしも必要はない。つまり、高強度部分と普通強度部分との間に強度移行部分が配置された主筋を用いる場合には、接合部の付け根から強度移行部と高強度部分との境界が一致しあるいは離れていればよい。
この場合、主筋の強度移行部分と、互いに隣合う他の躯体の対向する面の寸法との関係が合理的に設定されなければならない。
そこで、本発明では、想定される適用部位（柱、梁、壁、床等の躯体）とモーメント分布の勾配を考慮して、隣合う他の躯体同士の寸法が２ｍ以上８ｍ以下であれば、強度移行部分が１．５ｍ以下であれば対応可能であることを見いだした。
一方において、前述の主筋を製造するにあたり、強度移行部分を長くすると、加熱時の主筋の加熱装置への相対的な送り速度を速くすることが可能となり、主筋を容易に製造することができる。
この場合、主筋の強度移行部分と、互いに隣合う他の躯体の対向する面の寸法との関係が合理的に設定されなければならない。
そこで、本発明では、想定される適用部位（柱、梁、壁、床等の躯体）とモーメント分布の勾配を考慮して、隣合う他の躯体同士の寸法が２ｍ以上８ｍ以下であれば、強度移行部分が１．５ｍ以下であれば対応可能であることを見いだした。
一方において、前述の主筋を製造するにあたり、強度移行部分を長くすると、加熱時の主筋の加熱装置への相対的な送り速度を速くすることが可能となり、主筋を容易に製造することができる。
本発明では、前記躯体は梁であり、前記他の躯体は柱である構成が好ましい。
この構成では、普通強度部分と高強度部分との間に強度移行部分がある梁用の主筋を用いた場合に、建物を耐震構造とすることができる。
この構成では、普通強度部分と高強度部分との間に強度移行部分がある梁用の主筋を用いた場合に、建物を耐震構造とすることができる。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図面の図１から図５に基づいて説明する。第１実施形態では、耐震構造を有する建物の例が示されており、外力作用時として地震時を例示するものである。
図１には本実施形態の全体構成が示され、図２には主筋が示されている。
図１において、建物は、躯体である複数の梁２と、梁２と接合する他の躯体である複数の柱３とを備えた複数階建ての鉄筋コンクリート構造物であり、鉄筋構造１にコンクリート体１００が打設されている。
梁２と柱３との接合形態としては、十字形接合Ｓ１やト形接合Ｓ２の接合部に適用されるが、本実施形態では、他の接合に適用されるものでもよい。以下では、十字形接合Ｓ１を例にとって詳細に説明する。
本発明の第１実施形態を図面の図１から図５に基づいて説明する。第１実施形態では、耐震構造を有する建物の例が示されており、外力作用時として地震時を例示するものである。
図１には本実施形態の全体構成が示され、図２には主筋が示されている。
図１において、建物は、躯体である複数の梁２と、梁２と接合する他の躯体である複数の柱３とを備えた複数階建ての鉄筋コンクリート構造物であり、鉄筋構造１にコンクリート体１００が打設されている。
梁２と柱３との接合形態としては、十字形接合Ｓ１やト形接合Ｓ２の接合部に適用されるが、本実施形態では、他の接合に適用されるものでもよい。以下では、十字形接合Ｓ１を例にとって詳細に説明する。
梁２の鉄筋構造１は、水平方向に延びて配筋された複数の梁用の主筋２１と、主筋２１の軸方向と交差する平面内において主筋２１を囲んで等間隔に配筋されて梁２のせん断強度を補強する複数の梁用のせん断補強筋２２とを備える。
水平方向に隣合う主筋２１は、継手４で接合されている。継手４は、機械式継手や、それ以外の継手でもよい。あるいは、端部同士を重ね合わせ、針金等で結線する構成でもよい。
柱３の鉄筋構造１は、垂直方向に延びて所定間隔を空けて配筋された複数の柱３用の鉄筋材３１と、鉄筋材３１の軸方向と交差する平面内において鉄筋材３１を囲んで等間隔に鉄筋材３１の延出方向に配筋されて柱３のせん断強度を補強する複数の柱３用のせん断補強筋３２とを備える。鉄筋材３１及びせん断補強筋３２は普通鉄筋である。
なお、図１は、本実施形態の概略を示すものであるため、主筋２１や鉄筋材３１の本数や配列は、後述する図３（Ｂ）とは異なる。
水平方向に隣合う主筋２１は、継手４で接合されている。継手４は、機械式継手や、それ以外の継手でもよい。あるいは、端部同士を重ね合わせ、針金等で結線する構成でもよい。
柱３の鉄筋構造１は、垂直方向に延びて所定間隔を空けて配筋された複数の柱３用の鉄筋材３１と、鉄筋材３１の軸方向と交差する平面内において鉄筋材３１を囲んで等間隔に鉄筋材３１の延出方向に配筋されて柱３のせん断強度を補強する複数の柱３用のせん断補強筋３２とを備える。鉄筋材３１及びせん断補強筋３２は普通鉄筋である。
なお、図１は、本実施形態の概略を示すものであるため、主筋２１や鉄筋材３１の本数や配列は、後述する図３（Ｂ）とは異なる。
図２に示される通り、主筋２１は、その中央部分に高強度部分２１１があり、その両端部にそれぞれ普通強度部分２１２がある。高強度部分２１１と普通強度部分２１２との間には強度移行部分２１０が設けられている。
高強度部分２１１、普通強度部分２１２及び強度移行部分２１０は、１本の鉄筋材から一体に形成されている。
高強度部分２１１、普通強度部分２１２及び強度移行部分２１０は、１本の鉄筋材から一体に形成されている。
普通強度部分２１２は、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定されている。
高強度部分２１１は、普通強度部分２１２より高強度である。強度移行部分２１０は、強度が普通強度部分２１２より高く高強度部分２１１より低い。
例えば、高強度部分２１１の降伏点又は０.２％耐力は、４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以上１０００ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以下である。普通強度部分２１２の降伏点又は０.２％耐力は、２９５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以上３９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以下である。
本実施形態では、図３に示される通り、強度移行部分２１０の地震時モーメント勾配より強度勾配を大きくして高強度部分２１１の強度を設定する。
高強度部分２１１は、普通強度部分２１２より高強度である。強度移行部分２１０は、強度が普通強度部分２１２より高く高強度部分２１１より低い。
例えば、高強度部分２１１の降伏点又は０.２％耐力は、４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以上１０００ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以下である。普通強度部分２１２の降伏点又は０.２％耐力は、２９５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以上３９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以下である。
本実施形態では、図３に示される通り、強度移行部分２１０の地震時モーメント勾配より強度勾配を大きくして高強度部分２１１の強度を設定する。
図３では、地震時モーメント分布が（Ａ）に示され、主筋の概略正面図及び概略側面図が（Ｂ）に示され、強度分布が（Ｃ）に示されている。
図３（Ｂ）に示される通り、主筋２１は、上下にそれぞれ水平に３本並んで配置された上部２１Ａ及び下部２１Ｂと、上部２１Ａ及び下部２１Ｂの間の高さ位置であって両側にそれぞれ水平に２本配置された側部２１Ｃとからなる。なお、本実施形態では、主筋２１の本数は１０本に限定されるものではないが、５本以上１０本以下が望ましい。
主筋２１のうち接合部２００から外れた位置には、上部２１Ａ、下部２１Ｂ及び側部２１Ｃの外周部分を覆うようにせん断補強筋２２が複数配置されている。これらのせん断補強筋２２は、梁の長手方向に沿って互いに等間隔に配置されている。
隣合う柱３の間の互いに対向する垂直面間寸法Ｃ、つまり、隣合う接合部２００のうち付け根Ｒの間の寸法は、２ｍ以上８ｍ以下である。
図３（Ｂ）に示される通り、主筋２１は、上下にそれぞれ水平に３本並んで配置された上部２１Ａ及び下部２１Ｂと、上部２１Ａ及び下部２１Ｂの間の高さ位置であって両側にそれぞれ水平に２本配置された側部２１Ｃとからなる。なお、本実施形態では、主筋２１の本数は１０本に限定されるものではないが、５本以上１０本以下が望ましい。
主筋２１のうち接合部２００から外れた位置には、上部２１Ａ、下部２１Ｂ及び側部２１Ｃの外周部分を覆うようにせん断補強筋２２が複数配置されている。これらのせん断補強筋２２は、梁の長手方向に沿って互いに等間隔に配置されている。
隣合う柱３の間の互いに対向する垂直面間寸法Ｃ、つまり、隣合う接合部２００のうち付け根Ｒの間の寸法は、２ｍ以上８ｍ以下である。
せん断補強筋２２は、普通鉄筋の降伏点又は０.２％耐力（３４５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)）よりも大きい降伏点又は０.２％耐力（１２７５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)）を有するウルボン１２７５（高周波熱錬（株）の商品名）を用いることが好ましい。なお、本実施形態では、ウルボン１２７５に代えて普通鉄筋と同じ降伏点又は０.２％耐力を有するせん断補強筋を用いてもよい。
図３（Ａ）で示される地震時モーメント分布は、隣合う主筋２１の普通強度部分２１２の接続部分で０となり、図３（Ｂ）の左側に配置された接合部２００の梁の付け根Ｒに向かうに従って大きくなる。なお、地震時モーメントは、常時（自重）モーメントに地震荷重のみによるモーメントを加えたものである。
本実施形態では、設計位置Ｑは、地震時に主筋２１の梁の付け根Ｒで降伏する前に降伏するように設計された位置である。
設計位置Ｑの地震時モーメントに対して、普通鉄筋の強度で算定するとした場合、鉄筋が設計位置Ｑで降伏する前に、接合部２００の付け根Ｒで降伏しないように、この付け根Ｒでは十分な強度が必要である。このとき、高強度部分２１１を有効に活用するには、付け根Ｒで高強度部分２１１に達していることが望ましい。しかし、付け根Ｒが強度移行部分２１０の途中に位置することがあり、この場合であっても、梁の付け根Ｒの地震時モーメント（例えば、１０００ｋＮ・ｍ〜２０００ｋＮ・ｍ程度）に対して強度が十分であれば問題とはならない。
本実施形態では、設計位置Ｑは、地震時に主筋２１の梁の付け根Ｒで降伏する前に降伏するように設計された位置である。
設計位置Ｑの地震時モーメントに対して、普通鉄筋の強度で算定するとした場合、鉄筋が設計位置Ｑで降伏する前に、接合部２００の付け根Ｒで降伏しないように、この付け根Ｒでは十分な強度が必要である。このとき、高強度部分２１１を有効に活用するには、付け根Ｒで高強度部分２１１に達していることが望ましい。しかし、付け根Ｒが強度移行部分２１０の途中に位置することがあり、この場合であっても、梁の付け根Ｒの地震時モーメント（例えば、１０００ｋＮ・ｍ〜２０００ｋＮ・ｍ程度）に対して強度が十分であれば問題とはならない。
第１実施形態では、高強度部分２１１と強度移行部分２１０との境界Ｐを、接合部２００の内部、つまり、接合部２００の付け根Ｒから内側に寸法ｔだけ離し、付け根Ｒを強度移行部分２１０の途中に位置させた。
強度移行部分２１０と普通強度部分２１２との境界は設計位置Ｑであり、設計位置Ｑは付け根Ｒから接合部２００の外面から寸法ｓだけ離れた位置にある。
設計位置Ｑにおいて、必要とされる普通強度になるように鉄筋本数を算定する（本実施形態では、１０本）。
強度移行部分２１０と普通強度部分２１２との境界は設計位置Ｑであり、設計位置Ｑは付け根Ｒから接合部２００の外面から寸法ｓだけ離れた位置にある。
設計位置Ｑにおいて、必要とされる普通強度になるように鉄筋本数を算定する（本実施形態では、１０本）。
強度移行部分２１０における付け根Ｒの強度が地震時モーメント分布から求められた高強度領域の強度以上となるように強度を設定する。
図３（Ｃ）では、主筋２１の強度の分布が実線で示され、図３（Ａ）の地震時モーメント分布から公知の数式等に基づいて逆算して求められる主筋の必要強度の分布が一点鎖線で示されている。なお、図３（Ｃ）において、必要強度の分布は、一部が省略して図示されている。
図３（Ｃ）に示される通り、主筋２１の強度は、高強度部分２１１における強度ＴＨと、普通強度部分２１２における強度ＴＬと、強度移行部分２１０における強度ＮＬとからなる。強度ＮＬは、強度ＴＬと強度ＴＨとの端部同士を接続した線分で示される。
強度ＴＨは、付け根Ｒでも必要とされる。付け根Ｒにおける必要強度と設計位置Ｑにおける必要強度とを結ぶ曲線Ｌであって、強度移行部分２１０と高強度部分２１１との境界Ｐの位置における強度の値が本実施形態における高強度部分２１１で必要とされる必要強度ＴＨ’である。つまり、曲線Ｌで示される勾配は、地震時において必要とされる必要強度である。曲線Ｌから求められる勾配（二点鎖線で示す）より設計位置Ｑと境界Ｐとの間の強度ＮＬの勾配が大きくなるように、主筋２１の強度が設定されている。
図３（Ｃ）では、主筋２１の強度の分布が実線で示され、図３（Ａ）の地震時モーメント分布から公知の数式等に基づいて逆算して求められる主筋の必要強度の分布が一点鎖線で示されている。なお、図３（Ｃ）において、必要強度の分布は、一部が省略して図示されている。
図３（Ｃ）に示される通り、主筋２１の強度は、高強度部分２１１における強度ＴＨと、普通強度部分２１２における強度ＴＬと、強度移行部分２１０における強度ＮＬとからなる。強度ＮＬは、強度ＴＬと強度ＴＨとの端部同士を接続した線分で示される。
強度ＴＨは、付け根Ｒでも必要とされる。付け根Ｒにおける必要強度と設計位置Ｑにおける必要強度とを結ぶ曲線Ｌであって、強度移行部分２１０と高強度部分２１１との境界Ｐの位置における強度の値が本実施形態における高強度部分２１１で必要とされる必要強度ＴＨ’である。つまり、曲線Ｌで示される勾配は、地震時において必要とされる必要強度である。曲線Ｌから求められる勾配（二点鎖線で示す）より設計位置Ｑと境界Ｐとの間の強度ＮＬの勾配が大きくなるように、主筋２１の強度が設定されている。
本実施形態で使用される主筋２１は、普通鉄筋と加熱装置（図示せず）とを普通鉄筋の長手方向に相対的に移動させながら加熱する。
例えば、図２に示される通り、１本の普通鉄筋（例えば、鉄筋径がＤ３であり、材料がＳＤ３４５）を矢印Ｘで示す鉄筋長手方向に沿って移動させ、図２中、左端に配置された図示しない加熱装置で加熱する。加熱を開始する位置は「０」で示す位置であり、位置「０」で約１０００℃の焼入れをする。位置「０」では、温度が鉄筋内部まで急激に上昇しないため、直ちに強度が大きくなるものではなく、強度が大きくなるのは普通鉄筋が移動して所定位置となった時、つまり、位置「０」から右側に所定寸法離れた位置である。焼入れをした後、４１０℃で焼き戻す。
例えば、図２に示される通り、１本の普通鉄筋（例えば、鉄筋径がＤ３であり、材料がＳＤ３４５）を矢印Ｘで示す鉄筋長手方向に沿って移動させ、図２中、左端に配置された図示しない加熱装置で加熱する。加熱を開始する位置は「０」で示す位置であり、位置「０」で約１０００℃の焼入れをする。位置「０」では、温度が鉄筋内部まで急激に上昇しないため、直ちに強度が大きくなるものではなく、強度が大きくなるのは普通鉄筋が移動して所定位置となった時、つまり、位置「０」から右側に所定寸法離れた位置である。焼入れをした後、４１０℃で焼き戻す。
このような方法で製造された主筋２１について、ビッカース硬さ及び引張試験をした。
ビッカース硬さの結果を図４に示す。
図４において、横軸は普通鉄筋の長手方向に沿った位置を示すものである。横軸の０は焼入れを開始した位置であり、０より右側は熱処理側であり、正の数値で示され、０より左側は非熱処理側であり、負の数値で示される。
移動した普通鉄筋は、焼入れを開始した０から位置Ａ（７ｍｍ）までビッカース硬さが普通鉄筋と大きな変化がないが、位置Ａから位置Ｂ（２０ｍｍ）まで進むと、ビッカース硬さが徐々に硬くなり、位置Ｂ以後は、最終的に求められる高強度部分となる。
位置Ａと位置Ｂとの間が強度移行部分２１０に相当する。非熱処理側の領域と位置０から位置Ａまでの領域とが普通強度部分２１２に相当する。位置Ｂから右側の領域が高強度部分２１１に相当する。
ビッカース硬さの結果を図４に示す。
図４において、横軸は普通鉄筋の長手方向に沿った位置を示すものである。横軸の０は焼入れを開始した位置であり、０より右側は熱処理側であり、正の数値で示され、０より左側は非熱処理側であり、負の数値で示される。
移動した普通鉄筋は、焼入れを開始した０から位置Ａ（７ｍｍ）までビッカース硬さが普通鉄筋と大きな変化がないが、位置Ａから位置Ｂ（２０ｍｍ）まで進むと、ビッカース硬さが徐々に硬くなり、位置Ｂ以後は、最終的に求められる高強度部分となる。
位置Ａと位置Ｂとの間が強度移行部分２１０に相当する。非熱処理側の領域と位置０から位置Ａまでの領域とが普通強度部分２１２に相当する。位置Ｂから右側の領域が高強度部分２１１に相当する。
このように製造された主筋２１の引張試験をしたところ、普通強度部分２１２の降伏点又は０.２％耐力の実測値が３８８ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)であり、引張強さの実測値が５５０Ｎ／ｍｍ２であり、伸び（ＪＩＳ２号８ｄ）の実測値が２８％であった。普通強度部分２１２では、熱処理による影響は見られなかった。
なお、普通強度部分２１２を構成する普通鉄筋は、ＪＩＳＧ３１１２ＳＤ３４５の規格では、降伏点又は０.２％耐力が３４５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以上４４０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以下であり、引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ２以上であり、伸び（ＪＩＳ２号８ｄ）が１８％以上である。加工前の普通鉄筋の鋼材証明書では、降伏点又は０.２％耐力が３８６ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)であり、引張強さが５３６Ｎ／ｍｍ２であり、伸び（ＪＩＳ２号８ｄ）が２５％である。
なお、普通強度部分２１２を構成する普通鉄筋は、ＪＩＳＧ３１１２ＳＤ３４５の規格では、降伏点又は０.２％耐力が３４５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以上４４０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以下であり、引張強さが４９０Ｎ／ｍｍ２以上であり、伸び（ＪＩＳ２号８ｄ）が１８％以上である。加工前の普通鉄筋の鋼材証明書では、降伏点又は０.２％耐力が３８６ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)であり、引張強さが５３６Ｎ／ｍｍ２であり、伸び（ＪＩＳ２号８ｄ）が２５％である。
強度移行部分２１０の降伏点又は０.２％耐力の実測値が３９３ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)であり、引張強さの実測値が５５６Ｎ／ｍｍ２であり、伸び（ＪＩＳ２号８ｄ）の実測値が２８％であった。強度移行部分２１０では、脆化や強度低下は見られなかった。
高強度部分２１１の降伏点又は０.２％耐力の実測値が１０１４ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)であり、引張強さの実測値が１１０６Ｎ／ｍｍ２であり、伸び（ＪＩＳ２号８ｄ）の実測値が１０％であった。
以上の通り、熱処理によって、１つの普通鉄筋から、普通強度部分２１２、高強度部分２１１及び強度移行部分２１０が一体に形成された主筋２１が製造されることがわかる。
高強度部分２１１の降伏点又は０.２％耐力の実測値が１０１４ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)であり、引張強さの実測値が１１０６Ｎ／ｍｍ２であり、伸び（ＪＩＳ２号８ｄ）の実測値が１０％であった。
以上の通り、熱処理によって、１つの普通鉄筋から、普通強度部分２１２、高強度部分２１１及び強度移行部分２１０が一体に形成された主筋２１が製造されることがわかる。
第１実施形態では、次の効果を奏することができる。
（１）普通強度部分２１２と、高強度部分２１１と、普通強度部分２１２と高強度部分２１１との間に配置され強度が普通強度部分２１２より高く高強度部分２１１より低い強度移行部分２１０とが一体に形成されて主筋２１を構成した。そして、高強度部分２１１を接合部２００に配置し、地震時に主筋２１の接合部２００の付け根Ｒで降伏する前に降伏するように設計された設計位置Ｑを、普通強度部分２１２と強度移行部分２１０との境界とし、高強度部分２１１と強度移行部分２１０との境界を接合部２００の内部に位置させるとともに、接合部２００の梁の付け根Ｒを強度移行部分２１０に位置させ、強度移行部分２１０における梁の付け根Ｒの強度を地震時モーメント分布から逆算して求められた必要強度ＴＨ’以上のＴＨに設定した。そのため、地震時モーメントの勾配よりも、強度の勾配を大きくすることで、強度移行部分２１０が長くても、耐震構造の建物に用いることができる。しかも、主筋２１の強度移行部分２１０を長くすることで、１本の普通鉄筋から主筋２１を製造するに際して、普通鉄筋の送り速度を速くすることができるので、主筋２１を効率的に製造することができる。
（１）普通強度部分２１２と、高強度部分２１１と、普通強度部分２１２と高強度部分２１１との間に配置され強度が普通強度部分２１２より高く高強度部分２１１より低い強度移行部分２１０とが一体に形成されて主筋２１を構成した。そして、高強度部分２１１を接合部２００に配置し、地震時に主筋２１の接合部２００の付け根Ｒで降伏する前に降伏するように設計された設計位置Ｑを、普通強度部分２１２と強度移行部分２１０との境界とし、高強度部分２１１と強度移行部分２１０との境界を接合部２００の内部に位置させるとともに、接合部２００の梁の付け根Ｒを強度移行部分２１０に位置させ、強度移行部分２１０における梁の付け根Ｒの強度を地震時モーメント分布から逆算して求められた必要強度ＴＨ’以上のＴＨに設定した。そのため、地震時モーメントの勾配よりも、強度の勾配を大きくすることで、強度移行部分２１０が長くても、耐震構造の建物に用いることができる。しかも、主筋２１の強度移行部分２１０を長くすることで、１本の普通鉄筋から主筋２１を製造するに際して、普通鉄筋の送り速度を速くすることができるので、主筋２１を効率的に製造することができる。
（２）躯体を梁２とし、他の躯体を柱３としたので、普通強度部分２１２と高強度部分２１１との間に強度移行部分２１０がある梁用の主筋２１を用いて、耐震構造を有する建物を施工することができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図５に基づいて説明する。
第２実施形態は、第１実施形態とは、主筋２１の接合部２００に対する位置が第１実施形態とは異なり、他の構成は第１実施形態と同じである。
第２実施形態の主筋２１は、第１実施形態と同様に、その中央部分に高強度部分２１１があり、この高強度部分２１１の両側にそれぞれ強度移行部分２１０があり、両端側にそれぞれ普通強度部分２１２がある。
これらの高強度部分２１１、普通強度部分２１２及び強度移行部分２１０は、１本の鉄筋から一体に形成されている。
高強度部分２１１、普通強度部分２１２及び強度移行部分２１０の降伏点又は０.２％耐力は、第１実施形態と同じである。
次に、本発明の第２実施形態を図５に基づいて説明する。
第２実施形態は、第１実施形態とは、主筋２１の接合部２００に対する位置が第１実施形態とは異なり、他の構成は第１実施形態と同じである。
第２実施形態の主筋２１は、第１実施形態と同様に、その中央部分に高強度部分２１１があり、この高強度部分２１１の両側にそれぞれ強度移行部分２１０があり、両端側にそれぞれ普通強度部分２１２がある。
これらの高強度部分２１１、普通強度部分２１２及び強度移行部分２１０は、１本の鉄筋から一体に形成されている。
高強度部分２１１、普通強度部分２１２及び強度移行部分２１０の降伏点又は０.２％耐力は、第１実施形態と同じである。
図５では、地震時モーメント分布図が（Ａ）に示され、主筋の概略正面図及び概略側面図が（Ｂ）に示され、強度分布が（Ｃ）に示されている。
図５（Ｂ）に示される通り、主筋２１は、第１実施形態と同様に、高強度部分２１１と、普通強度部分２１２と、高強度部分２１１及び普通強度部分２１２との間に配置された強度移行部分２１０とから構成されている。長手方向に隣合う主筋２１のうち普通強度部分２１２は継手４を介して接合されている。
主筋２１と直交して設けられる複数の柱３のうち互いに隣合う柱３の対向する面間の寸法Ｃは、２ｍ以上８ｍ以下である。
図５（Ｂ）に示される通り、主筋２１は、第１実施形態と同様に、高強度部分２１１と、普通強度部分２１２と、高強度部分２１１及び普通強度部分２１２との間に配置された強度移行部分２１０とから構成されている。長手方向に隣合う主筋２１のうち普通強度部分２１２は継手４を介して接合されている。
主筋２１と直交して設けられる複数の柱３のうち互いに隣合う柱３の対向する面間の寸法Ｃは、２ｍ以上８ｍ以下である。
図５（Ａ）で示される地震時モーメント分布は、図３（Ａ）で示される地震時モーメント分布と同じである。
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、設計位置Ｑの地震時モーメントに対して、普通鉄筋の強度で算定する。そして、主筋２１が設計位置Ｑで降伏する前に付け根Ｒで降伏しないように、梁の付け根Ｒで十分な強度が必要である。このとき、高強度部分２１１を有効に活用するには、梁の付け根Ｒで高強度部分２１１に達していることが望ましいので、高強度部分２１１と強度移行部分２１０との境界Ｐは、梁の付け根Ｒから寸法ｕだけ外側に離れている。なお、第２実施形態では、境界Ｐは付け根Ｒと一致するものでもよい（ｕ＝０）。
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、設計位置Ｑの地震時モーメントに対して、普通鉄筋の強度で算定する。そして、主筋２１が設計位置Ｑで降伏する前に付け根Ｒで降伏しないように、梁の付け根Ｒで十分な強度が必要である。このとき、高強度部分２１１を有効に活用するには、梁の付け根Ｒで高強度部分２１１に達していることが望ましいので、高強度部分２１１と強度移行部分２１０との境界Ｐは、梁の付け根Ｒから寸法ｕだけ外側に離れている。なお、第２実施形態では、境界Ｐは付け根Ｒと一致するものでもよい（ｕ＝０）。
本実施形態では、設計位置Ｑにおいて、必要とされる強度になるように、普通強度で換算して鉄筋本数を算定する（本実施形態では、１０本）。そして、高強度部分２１１では、設計位置Ｑより強度に余裕を持たせて強度設計する。
図５（Ｃ）に示される通り、地震時モーメント分布の勾配を考慮して、高強度部分２１１の強度を設定すると、隣合う柱３の間の互いに対向する垂直面間寸法Ｃ（付け根Ｒの間の寸法）が２ｍ以上８ｍ以下であれば、強度移行部分２１０の寸法Ｄは、１．５ｍ以下、好ましくは、０．５ｍ以上１．０ｍ以下である。１．５ｍを超えると、普通鉄筋を用いて加熱処理する部分が長くなり過ぎるので、主筋２１の製造コストが高いものとなる。
図５（Ｃ）に示される通り、地震時モーメント分布の勾配を考慮して、高強度部分２１１の強度を設定すると、隣合う柱３の間の互いに対向する垂直面間寸法Ｃ（付け根Ｒの間の寸法）が２ｍ以上８ｍ以下であれば、強度移行部分２１０の寸法Ｄは、１．５ｍ以下、好ましくは、０．５ｍ以上１．０ｍ以下である。１．５ｍを超えると、普通鉄筋を用いて加熱処理する部分が長くなり過ぎるので、主筋２１の製造コストが高いものとなる。
第２実施形態では、第１実施形態の（２）と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
（３）梁と地震時モーメント分布の勾配を考慮して、隣合う柱同士の寸法Ｃが２ｍ以上８ｍ以下とした場合、強度移行部分２１０の寸法Ｄを１．５ｍ以下とした。そのため、強度移行部分２１０の寸法Ｄを長くしても、強度計算上、問題のない建物を施工することができる。しかも、第１実施形態と同様に、主筋２１を製造するにあたり、強度移行部分２１０を長くすることで、主筋２１を容易に製造することができる。
（３）梁と地震時モーメント分布の勾配を考慮して、隣合う柱同士の寸法Ｃが２ｍ以上８ｍ以下とした場合、強度移行部分２１０の寸法Ｄを１．５ｍ以下とした。そのため、強度移行部分２１０の寸法Ｄを長くしても、強度計算上、問題のない建物を施工することができる。しかも、第１実施形態と同様に、主筋２１を製造するにあたり、強度移行部分２１０を長くすることで、主筋２１を容易に製造することができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、外力作用時として地震時を例示したが、本発明では、外力作用時は、地震時に限らず、地震時と同様の曲げモーメント分布になる荷重が建物に加わる場合に適用することができる。つまり、曲げモーメントを生じさせる荷重として、前記実施形態の地震時の荷重の他、固定荷重（自重）、積載荷重、積雪荷重、風荷重等があるが、これらの荷重が建物に加わり、図３（Ａ）及び図５（Ａ）で示される地震時モーメントと同様のモーメント分布となる場合には、本発明を適用することができる。
さらに、前記各実施形態では、主筋２１を梁用としたが、本発明の主筋は、梁用に限定されるものではなく、例えば、柱用でもよく、さらには、壁、床、杭等の建築物を構成する部材全てに適用することができる。柱用として鉄筋材３１に代えて主筋２１を用いた場合には、梁２の鉄筋材を普通鉄筋から構成するものでもよく、前記各実施形態のように、高強度部分２１１、強度移行部分２１０及び普通強度部分２１２を有する主筋２１から構成するものでもよい。
例えば、前記各実施形態では、外力作用時として地震時を例示したが、本発明では、外力作用時は、地震時に限らず、地震時と同様の曲げモーメント分布になる荷重が建物に加わる場合に適用することができる。つまり、曲げモーメントを生じさせる荷重として、前記実施形態の地震時の荷重の他、固定荷重（自重）、積載荷重、積雪荷重、風荷重等があるが、これらの荷重が建物に加わり、図３（Ａ）及び図５（Ａ）で示される地震時モーメントと同様のモーメント分布となる場合には、本発明を適用することができる。
さらに、前記各実施形態では、主筋２１を梁用としたが、本発明の主筋は、梁用に限定されるものではなく、例えば、柱用でもよく、さらには、壁、床、杭等の建築物を構成する部材全てに適用することができる。柱用として鉄筋材３１に代えて主筋２１を用いた場合には、梁２の鉄筋材を普通鉄筋から構成するものでもよく、前記各実施形態のように、高強度部分２１１、強度移行部分２１０及び普通強度部分２１２を有する主筋２１から構成するものでもよい。
また、前記各実施形態では、隣合う主筋２１の普通強度部分２１２の接合を継手４で行ったが、本発明では、普通強度部分２１２の接合を溶接で行ってもよい。
さらに、中央部に配置された高強度部分２１１と、両端部に配置された普通強度部分２１２と、１つの高強度部分２１１と２つの普通強度部分２１２との間にそれぞれ配置された強度移行部分２１０とを備えて主筋２１を構成したが、本発明では、１つの鋼材に高強度部分２１１、強度移行部分２１０及び普通強度部分２１２を１つずつ配置した構成であってもよい。
さらに、中央部に配置された高強度部分２１１と、両端部に配置された普通強度部分２１２と、１つの高強度部分２１１と２つの普通強度部分２１２との間にそれぞれ配置された強度移行部分２１０とを備えて主筋２１を構成したが、本発明では、１つの鋼材に高強度部分２１１、強度移行部分２１０及び普通強度部分２１２を１つずつ配置した構成であってもよい。
本発明は、建物を構成する鉄筋コンクリート構造物に利用することができる。
１…鉄筋構造、２…梁（躯体）、３…柱（他の躯体）、２１…主筋、２２…せん断補強筋、３１…鉄筋材、１００…コンクリート体、２００…接合部、２１０…強度移行部、２１１…高強度部分、２１２…普通強度部分、Ｃ…隣合う柱（他の躯体）の対向する面の間の寸法、Ｐ…高強度部分と強度移行部分との境界、Ｑ…設計位置、Ｒ…付け根
Claims (3)
- 降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定される普通強度部分と、前記普通強度部分より高強度である高強度部分と、前記普通強度部分と前記高強度部分との間に配置され強度が前記普通強度部分より高く前記高強度部分より低い強度移行部分とが一体に形成され躯体に用いられる主筋を備え、
前記躯体と前記主筋に交差する鉄筋材を有する他の躯体とが接合される接合部に前記高強度部分が配置され、
外力作用時に前記主筋の前記接合部の付け根で降伏する前に降伏するように設計された設計位置が前記普通強度部分と前記強度移行部分との境界とされ、
前記高強度部分と前記強度移行部分との境界が前記接合部の内部に位置するとともに、前記接合部の付け根が前記強度移行部分に位置し、
前記強度移行部分における前記接合部の付け根の強度がモーメント分布から逆算して求められる必要強度以上に設定される
ことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物。 - 降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定される普通強度部分と、前記普通強度部分より高強度である高強度部分と、前記普通強度部分と前記高強度部分との間に配置され強度が前記普通強度部分より高く前記高強度部分より低い強度移行部分とが一体に形成され躯体に用いられる主筋を備え、
前記躯体と前記主筋に交差する鉄筋材を有する他の躯体とが接合される接合部に前記高強度部分が配置され、
外力作用時に前記主筋の前記接合部の付け根で降伏する前に降伏するように設計された設計位置が前記普通強度部分と前記強度移行部分との境界とされ、
前記高強度部分と前記強度移行部分との境界が前記接合部の付け根と一致しあるいは離れて位置し、
前記主筋は、前記他の躯体のうち互いに隣合う前記他の躯体の対向する面の間の寸法は、２ｍ以上８ｍ以下であり、
前記強度移行部分の長さは、１．５ｍ以下である
ことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物。 - 請求項１又は請求項２に記載された鉄筋コンクリート構造物において、
前記躯体は梁であり、前記他の躯体は柱である
ことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物。
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