JP2016188485A - 鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 下階柱が鉄筋コンクリート柱であって梁が鉄骨梁である建物躯体において、上階柱となる鉄骨柱がこの鉄骨柱を載せる鉄骨梁の幅より太くても、応力伝達上で支障が生じることなく上階柱と鉄骨梁との接合が行える鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造を提供する。
【解決手段】 鉄筋コンクリート柱１からなる下階柱の上端部と、鉄骨梁３と、下階柱より小径でかつ鉄骨梁３の幅より大径の鉄骨柱２からなる上階柱の下端部とを接合する接合構造である。鉄骨梁３は下階柱の上端部内に埋め込まれる。鉄骨梁３の前記鉄筋コンクリート柱１に埋め込まれる平面範囲内の上面に、立ち姿勢の上階柱支持板４が設けられる。上階柱支持板４上には、上階柱の下端面の全体が載るベースプレート５が設けられる。上階柱の下端部の周囲にこの上階柱の曲げを補強する曲げ補強体６が設けられる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、鉄筋コンクリート柱からなる下階柱の上端部と、鉄骨梁と、鉄骨柱からなる上階柱の下端部とを接合する鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造に関する。

図１１は、物流施設などに採用される、柱をＲＣ造、梁をＳ造とした構造（以下、「ＲＣＳ構造」と称す）の建物躯体の従来例を示す。この種の建物の柱において、一般階は鉄筋コンクリート柱２１とされているが、最上階だけを鉄骨柱２４とすることがある。最上階は折板などからなる軽量の屋根が載るだけであり、負担する荷重が小さいため、コスト削減のために鉄骨柱とされる。また、最上階の鉄骨柱２４は、支持すべき荷重が小さいため、３００mm角程度のＨ形鋼や角パイプで足り、鉄骨梁２３の梁幅は３００mm程度が一般的であるため、図１１のXIII部を図１２に斜視図で示すように、鉄骨梁２３の上に鉄骨柱２４を梁幅内に納まるように載せた接合構造とすることができる。

特開平８−６８１０６号公報

上記のような物流施設の建物において、さらなるコスト削減のため、中間階の柱についても鉄骨柱とすることが望まれている。物流施設の場合、１階は出入り口等を設けるプラン上、ブレースが入れられず、鉄骨造ラーメン構造では剛性が不足するため、ＲＣ造の柱がほぼ必須である。１階以外の中間階では外周部にはほぼブレースを入れることが出来るため、ブレース併用の鉄骨造とすることができる。

しかし、図１３に示すように、中間階の柱を鉄骨柱２２とする場合、この鉄骨柱２２は床スラブやその上の積載荷重を支持する必要があり、耐力の関係上、鉄骨梁２３の梁幅を超える外径、例えば５５０mm程度の鉄骨柱２２が必要となる。
このような梁幅を超える鉄骨柱２２を、最上階と同様に同図のように鉄骨梁２３の上面に設置したのでは、鉄骨柱２２の下端面の鉄骨梁２３の梁幅からはみ出る部分の応力を鉄骨梁２３に伝達することができない。
このような梁幅を超える鉄骨柱２２と鉄骨梁２３とを接合する適切な接合構造がなく、中間階を鉄骨造とする工法が実現できなかった。

この発明の目的は、下階柱が鉄筋コンクリート柱であって梁が鉄骨梁であるＲＣＳ構造の建物躯体において、上階柱となる鉄骨柱がこの鉄骨柱を載せる鉄骨梁の幅より太くても、応力伝達上で支障が生じることなく上階柱と鉄骨梁との接合が行える鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造を提供することである。

この発明の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造は、鉄筋コンクリート柱からなる下階柱の上端部と、鉄骨梁と、前記下階柱より小径でかつ前記鉄骨梁の幅より大径の鉄骨柱からなる上階柱の下端部とを接合する鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造であって、
前記鉄骨梁は前記下階柱の上端部内に埋め込まれ、
前記鉄骨梁の前記下階柱に埋め込まれる平面範囲内の上面に、立ち姿勢の上階柱支持板が設けられ、
この上階柱支持板上に、前記上階柱の下端面の全体が載るベースプレートが設けられ、 前記上階柱の下端部の周囲にこの上階柱の曲げを補強する曲げ補強体が設けられた
ことを特徴とする。

この構成によると、上階柱の下端面の全体が載るベースプレートが設けられていて、上階柱の軸方向荷重は全てベースプレートで受けられる。このベースプレートで受けられた荷重が、鉄骨梁上に設置された前記立ち姿勢の上階柱支持板を介して鉄骨梁に伝えられる。そのため、上階柱となる鉄骨柱が鉄骨梁の幅より太くても、上階柱の軸方向の応力の鉄骨梁への伝達が支障なく行われる。上階柱の下端に作用する曲げモーメントについては、立ち姿勢の上階柱支持板では十分に伝達することが難しいが、前記曲げ補強体が設けられていることで、上階柱の下端の曲げについても十分に支持することができる。
このように、上階柱となる鉄骨柱がこの鉄骨柱を載せる鉄骨梁の幅より太くても、応力伝達上で支障が生じることなく上階柱と鉄骨梁との接合が行える。
また、この接合構造は、上階柱となる鉄骨柱の下端から鉄骨梁の上面に応力伝達するという従来の最上階等で適用されていたＲＣＳ構造の柱梁接合部の応力伝達機構をそのまま用いることができるという特長を持ち、構造計算等の設計が容易である。

この発明において、前記鉄骨梁が、ウェブが立方向に向く設置姿勢のＨ形鋼からなり、前記上階柱支持板が十字状に交差して設けられ、この十字状を成す少なくとも片方の上階柱支持板が、前記鉄骨梁の前記ウェブの真上に沿って位置するものとしても良い。
鉄骨梁にＨ形鋼を用いる場合、一般的にウェブが立方向となるように設置されるが、この立方向のウェブの真上に沿って前記上階柱支持板が位置することで、上階柱支持板に作用する上階柱の荷重が鉄骨梁のウェブで良好に受けられる。また、前記上階柱支持板が十字状に交差して設けられることで、上階柱の下端に作用する荷重を上階柱支持板でより堅固に受けることができる。

この発明において、前記曲げ補強体が、前記下階柱から一体に続く鉄筋コンクリート製の根巻きであっても良い。
前記曲げ補強体には鋼材等も採用できるが、下階柱が鉄筋コンクリート柱であるため、下階柱から一体に続く鉄筋コンクリート製の根巻きとすることで、施工も簡単でかつ堅固な曲げ補強が行える。

この発明において、前記上階柱が角パイプであっても良い。角パイプであると、断面性能に優れ、柱径の割合にして大きな曲げ耐力が得られるが、そのため柱断面の寸方を小さくできて鉄骨梁からのはみ出し量が小さくなり、上階柱と鉄骨梁間の応力伝達もより良好に行える。

この発明において、前記鉄骨梁が前記下階柱から４方に延びていても良い。鉄骨梁が４方に延びていると、その交差する鉄骨梁に沿って前記上階柱支持板を十字状に設けることなどで、上階柱から鉄骨梁への応力伝達がより良好に行える。

前記鉄骨梁は前記下階柱から２方または３方に延びていても良く、その場合、前記下階柱の上端における前記鉄骨梁の梁成内の範囲における前記鉄骨梁が位置しない方向の部分に、前記下階柱に埋め込まれた鉄骨梁の側面に基端が接合されて先端が前記下階柱の表面まで延びるアーム状の補強鉄骨が埋め込まれていても良い。

このようにアーム状の補強鉄骨が埋め込むことで、鉄骨梁が下階柱である鉄筋コンクリート柱から２方または３方に延びる場合でも、上階柱である鉄骨柱の下端をベースプレートおよび上階柱支持板を介して鉄骨梁の上に安定良く十分な支持強度で支持することができる。

この発明の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造は、鉄筋コンクリート柱からなる下階柱の上端部と、鉄骨梁と、前記下階柱より小径でかつ前記鉄骨梁の幅より大径の鉄骨柱からなる上階柱の下端部とを接合する鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造であって、前記鉄骨梁は前記下階柱の上端部内に埋め込まれ、前記鉄骨梁の前記下階柱に埋め込まれる平面範囲内の上面に、立ち姿勢の上階柱支持板が設けられ、この上階柱支持板上に、前記上階柱の下端面の全体が載るベースプレートが設けられ、前記上階柱の下端部の周囲にこの上階柱の曲げを補強する曲げ補強体が設けられたため、下階柱が鉄筋コンクリート柱であって梁が鉄骨梁であるＲＣＳ構造の建物躯体において、上階柱となる鉄骨柱がこの鉄骨柱を載せる鉄骨梁の幅より太くても、応力伝達上で支障が生じることなく上階柱と鉄骨梁との接合が行える。

この発明の一実施形態にかかる鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造が適用されるＲＣＳ構造の建物躯体を示す斜視図である。 同鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造を示す斜視図である。 同鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造を鉄筋露出状態で示す斜視図である。 同鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造を、下階柱および曲げ補強体を省略して示す斜視図である。 同鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造の平面図である。 同鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造における鋼材部分のみを示す正面図である。 同鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造における鋼材部分のみを示す斜視図である。 この発明の他の実施形態にかかる鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造を示す斜視図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造を示す平面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造を示す平面図である。 従来のＲＣＳ構造の建物躯体を示す斜視図である。 図１１におけるXII部を拡大して示す斜視図である。 図１２における鉄骨柱をこれより大径の鉄骨柱に置き換えた場合を示す斜視図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図７と共に説明する。図１はこの実施形態の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造が適用されるＲＣＳ構造の建物躯体を示し、図２はその鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造の概略の斜視図を示す。
図１の建物躯体は、例えば物流施設などに適用される。この建物躯体は、各柱につき、１階は鉄筋コンクリート柱１とされ、中間階および最上階は鉄骨柱２，１０とされている。各梁は鉄骨梁３とされている。中間階では各階毎に鋼材のブレース１１が設けられている。ブレース１１は、図示の例では上端が鉄骨梁３に接合され、下端が鉄骨柱２に接合されている。１階の隣合う鉄筋コンクリート柱１，１間は、ブレースは設けられず、建物の部位によっては、トラック出入り用の開口とされる。

各使用部材の種類例および寸法を示すと、前記中間階の鉄骨柱２は角パイプとされ、最上階の鉄骨柱１０は角パイプまたはＨ形鋼等の形鋼とされる。鉄骨梁３はＨ形鋼とされ、そのウェブが立方向となるように用いられる。中間階の鉄骨柱２は、１階の鉄筋コンクリート柱１より小径でかつ鉄骨梁３のフランジ幅（以下、単に「幅」と称す）より大径とされる。例えば、鉄骨梁３の幅が３００mmの場合、中間階の鉄骨柱２は外寸が５５０mm角程度とされる。

最上階の鉄骨柱１０は、折板屋根等の屋根材を支持しており、鉄骨梁３と同じく外寸が３００mmとされる。そのため、最上階の鉄骨柱１０の下端と鉄骨梁３との接合は、図１２の従来例で説明した構成と同様に、鉄骨梁３上に鉄骨柱１０を設置する柱・梁接合構造とされている。ただし、最上階の鉄骨柱１０の下に続く柱は中間階の鉄骨柱２であり、接合部にコンクリートは設けられていない。

図２は、図１のII部である鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造を拡大して示す。すなわち同図は、鉄筋コンクリート柱１からなる下階柱（１階柱）の上端部と、鉄骨梁３と、前記中間階の柱である上階柱（２階柱）の下端部とを接合する構造を示す。

この鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造において、鉄骨梁２は鉄筋コンクリート柱１の４方に延びている。縦横のいずれか１方向の鉄骨梁２は、鉄筋コンクリート柱１を貫通して延び、その直交方向の鉄骨梁２は、前記１方向の鉄骨梁２の側面に先端が突き合わせ状態に溶接等で接合されている。

鉄骨梁３の下階柱である鉄筋コンクリート柱１内の範囲において、立ち姿勢の上階柱支持板４が、図５に平面図で示すように十字状に交差して設けられる。この十字状を成す一方の上階柱支持板４は、図６に正面図で示すように一の鉄骨梁３のウェブ３ａの真上に沿って位置する。十字状を成す他方の上階柱支持板４は、前記一の鉄骨梁３に対する直交方向の鉄骨梁３のウェブ３ａの真上に沿って位置する。上階柱支持板４の長さは、鉄骨柱２の外径と同じか、または鉄骨柱２より両側に若干突出する長さであることが望ましい。前記上階柱支持板４は鋼板等からなり、縦横のいずれか一方の上階柱支持板４は全長に渡って連続して延び、他方の上階柱支持板４は２枚に分割されて前記一方の上階柱支持板４の両側面に端面が溶接等で接合される。上階柱支持板４の下端は、その下の鉄骨柱２の上面に溶接等で接合される。なお、上階柱支持板４は、スチフナと称しても良い。

上階柱支持板４上には、上階柱となる鉄骨柱２の下端面の全体が載る略方形の鋼板からなるベースプレート５が設けられる。ベースプレート５の大きさは、鉄骨柱２の下端面より少し大き目であるのが望ましい。ベースプレート５は上階柱支持板４に溶接等で接合される。

上階柱となる鉄骨柱２の下端部の周囲には、この鉄骨柱２の曲げを補強する曲げ補強体６が設けられる。図３には、この鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造の詳細を斜視図で示す。曲げ補強体６は、この実施形態では、下階柱である１階の鉄筋コンクリート柱１から一体に続く鉄筋コンクリート製の根巻きとされている。この根巻きとなる曲げ補強体６の鉄筋１９は、１階の鉄筋コンクリート柱１から上方向に延びる複数本の主筋１９ａと、これら複数本の主筋１９ａの周囲に位置する帯筋１９ｂとでなる。

この実施形態では、下階柱である鉄筋コンクリート柱１における鉄骨梁３の高さ位置の部分、つまり梁成に対応する高さ範囲の部分を打設するために、図４のようにふさぎ板７が捨て型枠として配置されている。ふさぎ板７は鋼板等からなり、互いに直角に配置される隣り合う各２つの鉄骨梁３、３の間に跨がって水平断面Ｌ字状に設けられる。ふさぎ板７の両側端は各鉄骨梁３に溶接により接合されている。なお、図７に示すように、前記ふさぎ板７を省略して、一般的な型枠を配置することで、鉄筋コンクリート柱１における、鉄骨梁３が位置する高さの部分まで打設して、鉄骨梁３が鉄筋コンクリート柱１に埋め込まれるようにしても良い。

この構成の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造によると、上階柱である鉄骨柱２の下端面の全体が載るベースプレート５が設けられていて、上階柱である鉄骨柱２の軸方向荷重は全てベースプレート５で受けられる。このベースプレート５で受けられた荷重が、鉄骨梁３上に設置された立ち姿勢の上階柱支持板４を介して鉄骨梁３に伝えられる。そのため、上階柱となる鉄骨柱２が鉄骨梁３の幅より太くても、上階柱の軸方向の応力の鉄骨梁３への伝達が支障なく行われる。上階柱支持板４がこの実施形態のように十字状に設けられている場合は、より安定して応力伝達が行われる。上階柱の下端に作用する曲げモーメントについては、立ち姿勢の上階柱支持板４では十分に伝達することが難しいが、前記曲げ補強体６が設けられていることで、上階柱である鉄骨柱２の下端の曲げについても十分に支持することができる。曲げ補強体６が上記鉄筋コンクリート製の根巻きであると、より強固に曲げ補強できる。

このように、上階柱となる鉄骨柱２がこの鉄骨柱２を載せる鉄骨梁３の幅より太くても、応力伝達上で支障が生じることなく上階柱と鉄骨梁３との接合が行える。また、この接合構造は、上階柱となる鉄骨柱の下端から鉄骨梁の上面に応力伝達するという従来の最上階等で適用されていたＲＣＳ構造の柱梁接合部の応力伝達機構をそのまま用いることができるという特長を持ち、構造計算等の設計が容易である。

図８は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造では、先の実施形態において、上階柱となる鉄骨柱２の下端部の一側面とその側面の向かう方向に延びる鉄骨梁３の前記鉄骨柱２に近い一端部上面との間に跨がって、ブレース１１（図１参照）の取付用のガセットプレート８が溶接により接合されている。その他の構成は、先の実施形態の場合と同様である。
このようにブレース取付用のガセットプレート８を接合することにより、ブレース付きの鉄骨造とすることができ、中間階の柱を鉄筋コンクリート柱とせずに鉄骨柱２としても、十分な剛性を確保することができる。

図９は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造実施形態では、図１〜図７に示した先の実施形態において、鉄骨梁３が下階柱である鉄筋コンクリート柱１から３方に平面視（上から見た）でＴ字状に延び、鉄筋コンクリート柱１の上端部内における鉄骨梁３が位置しない１方向の部分に、鉄筋コンクリート柱１に埋め込まれた鉄骨梁３の側面に基端が接合されて先端が鉄筋コンクリート柱１の表面まで延びるアーム状の補強鉄骨９が埋め込まれている。アーム状の補強鉄骨９は、例えば鉄骨梁３と同じ断面形状で同寸法のＨ形鋼からなる。その他の構成は、図１〜図７に示した先の実施形態の場合と同様である。

このように、鉄骨梁３が鉄筋コンクリート柱１から３方にＴ字状に延びる場合でも、鉄筋コンクリート柱１の上端部内における鉄骨梁３が位置しない１方向の部分にアーム状の補強鉄骨９を埋め込むことにより、上階柱である鉄骨柱２の下端を上階柱支持板４およびベースプレート５を介して鉄骨梁３の上に安定良く十分な支持強度で支持することができる。

図１０は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造実施形態では、図１〜図７に示した先の実施形態において、鉄骨梁３が下階柱である鉄筋コンクリート柱１から２方に直線状に延び、鉄筋コンクリート柱１の上端部内における鉄骨梁３が位置しない２方向の部分に、鉄筋コンクリート柱１に埋め込まれた鉄骨梁３の側面に基端が接合されて先端が鉄筋コンクリート柱１の表面まで延びるアーム状の補強鉄骨９がそれぞれ埋め込まれている。その他の構成は、図１〜図７に示した先の実施形態の場合と同様である。

この実施形態の場合も、鉄筋コンクリート柱１の上端部内における鉄骨梁３が位置しない２方向の部分にアーム状の補強鉄骨９を埋め込むことにより、上階柱である鉄骨柱２の下端を上階柱支持板４およびベースプレート５を介して鉄骨梁３の上に安定良く十分な支持強度で支持することができる。

１…鉄筋コンクリート柱（下階柱）
２…鉄骨柱（上階柱）
３…鉄骨梁
３ａ…ウェブ
４…上階柱支持板
５…ベースプレート
６…曲げ補強体
９…補強鉄骨

Claims (6)

1. 鉄筋コンクリート柱からなる下階柱の上端部と、鉄骨梁と、前記下階柱より小径でかつ前記鉄骨梁の幅より大径の鉄骨柱からなる上階柱の下端部とを接合する鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造であって、
   前記鉄骨梁は前記下階柱の上端部内に埋め込まれ、
   前記鉄骨梁の前記下階柱に埋め込まれる平面範囲内の上面に、立ち姿勢の上階柱支持板が設けられ、
   この上階柱支持板上に、前記上階柱の下端面の全体が載るベースプレートが設けられ、 前記上階柱の下端部の周囲にこの上階柱の曲げを補強する曲げ補強体が設けられた
   ことを特徴とする鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造。
2. 請求項１に記載の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造において、前記鉄骨梁が、ウェブが立方向に向く設置姿勢のＨ形鋼からなり、前記上階柱支持板が十字状に交差して設けられ、この十字状を成す少なくとも片方の上階柱支持板が、前記鉄骨梁の前記ウェブの真上に沿って位置する鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造において、前記曲げ補強体が、前記下階柱から一体に続く鉄筋コンクリート製の根巻きである鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造において、前記上階柱が角パイプである鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造において、前記鉄骨梁が前記下階柱の４方に延びる鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造において、前記鉄骨梁が前記下階柱から２方または３方に延び、前記下階柱の上端における前記鉄骨梁の梁成内の範囲における前記鉄骨梁が位置しない方向の部分に、前記下階柱に埋め込まれた鉄骨梁の側面に基端が接合されて先端が前記下階柱の表面まで延びるアーム状の補強鉄骨が埋め込まれた鉄筋コンクリート柱・鉄骨柱・鉄骨梁接合構造。

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