JP2017031719A

JP2017031719A - プレストレストコンクリート構造体の接合構造

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Publication number: JP2017031719A
Application number: JP2015154210A
Authority: JP
Inventors: 真濱田; Makoto Hamada
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2035-08-04
Also published as: JP6567355B2

Abstract

【課題】充填材が硬化するまでの時間を省略することにより工期の短縮を図ることが可能なプレストレストコンクリート構造体の接合構造を提供する。
【解決手段】コンクリートの柱２０と、柱に対して接合されるプレキャストコンクリートの梁５０とを備え、柱及び梁内に挿通される緊張材の緊張によって生じる圧縮力により柱及び梁を接合するプレストレストコンクリート構造体の接合構造であって、柱の側面に設けられ、梁の桁方向端面側と接する接触面を有する第１の金属板４０と、梁の桁方向端面に設けられ、第１の金属板の接触面と対向する接触面を有する第２の金属板４２とを備え、柱と梁とが、第１の金属板及び第２の金属板の接触面同士が接触した状態で接合された構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレストレストコンクリート構造体の接合構造に関し、特に接合部に充填材を充填する必要のない接合構造に関する。

従来、劇場等の大スパンの構造物や駐車場等の積載荷重が大きい構造物には、プレストレスの導入により柱や梁に予め圧縮力が付与されたプレストレストコンクリートが採用されることがある。
例えば特許文献１には、工場等で予め成形された（プレキャスト）コンクリート製の複数の柱を基礎上に立設し、当該複数の柱間にプレキャストコンクリート製の梁を架け渡した後、モルタル等の充填材により柱と梁との接合部を目地埋めし、柱及び梁内に挿通されたＰＣ鋼材を緊張させることによってプレストレスを導入するとともに、当該プレストレスを利用して柱と梁とを接合する方法が開示されている。

特開平１１−１７２７６２号公報

しかしながら、特許文献１に係る接合方法にあっては、接合部の充填材が硬化し、所定の強度が発揮されるまでに長時間を要することとなるため、この間にＰＣ鋼材を緊張させることができず、充填材が硬化するまでに時間のロスが生じるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するため、充填材が硬化するまでの時間を省略することにより工期の短縮を図ることが可能なプレストレストコンクリート構造体の接合構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのプレキャストプレストレストコンクリート構造体の接合構造として、コンクリートの柱と、柱に対して接合されるプレキャストコンクリートの梁とを備え、柱及び梁内に挿通される緊張材の緊張によって生じる圧縮力により柱及び梁を接合するプレストレストコンクリート構造体の接合構造であって、柱の側面に設けられ、梁の桁方向端面側と接する接触面を有する第１の金属板と、梁の桁方向端面に設けられ、第１の金属板の接触面と対向する接触面を有する第２の金属板とを備え、柱と梁とが、第１の金属板及び第２の金属板の接触面同士が接触した状態で接合された構成とした。
本構成によれば、第１の金属板の接触面と第２の金属板の接触面とに摩擦力が生じた状態で緊張材により柱と梁とが強固に接合されるので、接合部への充填材の充填が不要となり、工期の短縮を図ることが可能となる。
また、他の構成として、コンクリートの第１柱と、第１柱の延長方向上端面側に接合されるプレキャストコンクリートの第２柱とを備え、第１柱及び第２柱内に挿通される緊張材の緊張によって生じる圧縮力により第１柱及び第２柱を接合するプレストレストコンクリート構造体の接合構造であって、第１柱の延長方向上端面に設けられ、第２柱の下面側と接する接触面を有する第１の金属板と、第２柱の延長方向下端面に設けられ、第１の金属板の接触面と対向する接触面を有する第２の金属板とを備え、第１柱と第２柱とが、第１の金属板及び第２の金属板の接触面同士が接触した状態で接合された構成とした。
本構成によれば、第１の金属板の接触面と第２の金属板の接触面とに摩擦力が生じた状態で緊張材により第１柱と第２柱とが強固に接合されるので、接合部への充填材の充填が不要となり、工期の短縮を図ることが可能となる。
また、他の構成として、第１の金属板及び第２の金属板の接触面に錆付け加工が施されている構成とすれば、第１の金属板の接触面と第２の金属板の接触面とに生じる摩擦力をより増大させることができる。
上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

プレストレスコンクリート構造体の縦断面図である。柱と梁との接合構造を示す概略斜視図である。柱と梁との接合構造の変形例を示す縦断面図である。プレストレスコンクリート構造体の縦断面図である。下階柱と上階柱との接合構造を示す概略斜視図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

［柱と梁の接合構造］
図１は、プレストレストコンクリート（以下、ＰＣともいう）構造体１０の縦断面図であり、図２は、柱２０と梁５０との接合部を透過して示す概略斜視図である。以下、柱２０と梁５０との接合構造について詳説する。
図１に示すように、ＰＣ構造体１０は、工場等で予め成形されたコンクリート製（以下、プレキャストコンクリートともいう）の一対の柱２０；２０と、一対の柱２０；２０間に架設されるプレキャストコンクリートの梁５０と、柱２０；２０及び梁５０の内部に挿通されるＰＣ鋼材３２と、柱２０及び梁５０の接合部に設けられる金属板４０；４２とを主たる構成として備える。

図１に示すように、一対の柱２０；２０は、地面Ｇに対して鉛直方向に延在する例えば四角柱状の構造体である。柱２０；２０は、台座ブロック２４を介して地中内に埋設された基礎コンクリート２２上に立設される。柱２０；２０同士は、梁５０の延長方向に互いに所定の間隔を有して隔てられている。

梁５０は、柱２０；２０と直交する方向に延在する例えば四角柱状の部材であって、その桁方向寸法が一対の柱２０；２０間と略同等に設定される。当該梁５０は、工場等から現場まで搬送された後、現場においてＰＣ鋼材３２の緊張によるプレストレスの導入により生じる圧縮力を利用して柱２０；２０間に架け渡される。

柱２０；２０及び梁５０の内部には、金属等により形成された中空状の複数のシース管３０Ａ；３０Ｂ；３０Ｃが予め埋設された状態で延長する。図５にも示すように柱２０；２０に埋設されるシース管３０Ａは、柱２０；２０の隅部と対応するように均等に離間して４本設けられており、基礎コンクリート２２から柱２０の上端面２０Ａに至るまで柱２０の延長（高さ）方向に沿って延長する。梁５０に埋設されるシース管３０Ｂは、梁５０の桁方向に沿って延長し、上下方向に分かれて例えば２本埋設される。柱２０；２０の上端部側に埋設されるシース管３０Ｃは、梁５０の両端面に臨む前述のシース管３０Ｂの位置と対応するように、上下に分かれて配置される。シース管３０Ｃの一端部は、柱２０；２０の外側面２０Ｂに形成された固定具定着孔２０Ｔに臨み、他端部は、柱２０；２０の内側面２０Ｃに臨む。よって、柱２０；２０間に梁５０が接合された状態において、梁５０内に埋設されたシース管３０Ｂ及び柱２０；２０内に埋設されたシース管３０Ｃにより、柱２０；２０間を梁５０の桁方向に沿って延長する１の緊張材挿入路３５が形成される。なお、同図に示すように、上記緊張材挿入路３５は、梁５０の中央部に向かうにつれて下方側に湾曲しており、緊張力を導入した場合に梁５０の中央部側が上方に僅かに反り上がった状態で接合される。

柱２０；２０に埋設されたシース管３０Ａ、及びシース管３０Ｂとシース管３０Ｃ；３０Ｃとにより構成される緊張材挿入路３５内には、緊張材としてのＰＣ鋼材３２が挿通される。ＰＣ鋼材３２としては、ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼撚り線等が採用される。柱２０；２０のシース管３０Ａ内に挿通されるＰＣ鋼材３２は、下端側が基礎コンクリート２２内に配設された固定定着具３６と締結され、上端側が柱２０；２０の上端面２０Ａ上に配設された緊張定着具３８と定着される。
また、緊張材挿入路３５内に挿通されるＰＣ鋼材３２は、一端側が一方側の柱２０の外側面２０Ｂに形成された固定具定着孔２０Ｔ内に配設される固定定着具３６と締結され、他端側が他方側の柱２０の外側面２０Ｂに形成された固定具定着孔２０Ｔ内に配設された緊張定着具３８と定着される。
シース管３０Ａ及び緊張材挿通路３５内に挿通されたＰＣ鋼材３２には、一端側が図外の油圧ジャッキ等により緊張されることによって緊張力（プレストレス）が導入され、緊張力が導入された状態で定着されることにより、柱２０；２０及び梁５０には、緊張方向とは逆向きの圧縮力が作用する。つまり、本実施形態においては、いわゆるポストテンション方式によりプレストレスの導入が行われる。また、緊張力の導入後には、シース管３０Ａ及び緊張材挿入路３５内にモルタル等の充填材が充填され、ＰＣ鋼材３２の腐食が防止される。

次に、図１，図２を参照し、柱２０；２０及び梁５０の接合構造について説明する。
同図に示すように、柱２０；２０における互いに対向する内側面２０Ｃには、当該内側面２０Ｃから内側に向けて凹となる定着凹部２６が形成される。定着凹部２６内には、金属板４０がアンカーボルト等の図外の固定手段を介して強固に固定、定着される。金属板４０は、例えば鉄や鉄の合金等からなる矩形状の板体であり、その形状及び板厚は定着凹部２６の形状と等しく形成される。よって、定着凹部２６に固定された接触面となる金属板４０の外表面４０Ａと柱２０の内側面２０Ｃとは面一となる。なお、柱２０の作製におけるコンクリートの打設は、金属板４０が定着凹部２６に相当する位置に配置された状態でなされる。

柱２０；２０間に架設される梁５０の桁方向の両端面５２；５２には、金属板４２がアンカーボルト等の図外の固定手段を介して強固に固定される。金属板４２は、例えば金属板４０と同一の材質からなり、かつ、金属板４０及び端面５２と同一の形状を有する矩形状の板体である。つまり、金属板４０と金属板４２は互いに同一形状、かつ、同一面積を有している。そして、柱２０と梁５０との接合は、接触面としての金属板４０の外表面４０Ａと、当該外表面４０Ａと対向して接する接触面としての金属板４２の外表面４２Ａとが密着した状態でなされている。なお、梁５０の作製におけるコンクリートの打設は、金属板４２が梁５０の桁方向の両端面５２；５２に相当する位置に配置された状態でなされる。
より詳細には、外表面４０Ａ及び外表面４２Ａには、ショットブラスト等の機材による研磨、酸化剤等を含む薬品の塗布、或いは、空気中での放置等による錆付け加工が施されている。そして、当該錆付け加工が施された金属板４０；４２の外表面４０Ａ；４２Ａ同士が、ＰＣ鋼材３２への緊張力の導入により生じる圧縮力により、極めて高い摩擦力を有して互いに密着（圧着）されることにより、梁５０が柱２０に対して極めて強固に接合される。また、外表面４０Ａ；４２Ａの表面は、もともとコンクリートの表面との比較において平滑な面として形成され、さらに外表面４０Ａ；４２Ａ同士が高い圧縮力によって圧着されるため、外表面４０Ａ；４２Ａ間に介在する錆によって隙間が生じることはなく、コンクリート同士を直接接合する場合に必要となるモルタル等による目地埋め工程を省略することができる。なお、本実施形態では、外表面４０Ａ及び外表面４２Ａに錆付け加工が施されていることとしたが、これに限定されず、高い摩擦力を有して互いに密着可能なものであれば、その種類は問わない。

次に、図１，図２を参照し、ＰＣ構造体１０の施工工程について簡潔に説明する。まず、事前にプレキャストコンクリートとしての柱２０；２０及び梁５０を作製し、施工現場に搬入する。事前に作成される柱２０には、前述のシース管３０Ａ及びシース管３０Ｃが埋設されるとともに、定着凹部２６内に金属板４０が固定されている。また、同様に梁５０には、シース管３０Ｂが埋設されるとともに、その桁方向の両端面５２；５２に金属板４２；４２が固定されている。施工現場においては、現場打ちコンクリートにより、予め基礎コンクリート２２が構築されており、当該基礎コンクリート２２内には、柱２０に埋設された複数のシース管３０Ａの位置と対応する位置において基礎内のシース管２２Ａが埋設されている。また、シース管２２Ａ内には、一端部が固定定着具３６によって締結されたＰＣ鋼材３２が予め配設されており、地面Ｇから上方に突き出た状態とされる。次に、基礎コンクリート２２上に台座ブロック２４を載置する。台座ブロック２４内には、基礎コンクリート２２と同様に、柱２０内の複数のシース管３０Ａの位置と対応する位置に複数のシース管２４Ａが埋設されており、基礎コンクリート２２上への載置に際しては、地面Ｇから上方に突き出たＰＣ鋼材３２を各シース管２４Ａ内に挿通する。

次に、台座ブロック２４上に柱２０をクレーン等の重機を用いて立設する。具体的には、台座ブロック２４上に突き出た複数のＰＣ鋼材３２のそれぞれを柱２０内に埋設された複数のシース管３０Ａ内に挿通し、ＰＣ鋼材３２の上端部を柱２０の上端面２０Ａから突き出た状態とする。その後、上端面２０Ａから突き出たＰＣ鋼材３２の上端部を油圧ジャッキ等によって上方に緊張させるとともに、緊張定着具３８により固定、定着させる。これにより、柱２０；２０は、鉛直方向への圧縮力が加わった状態で基礎コンクリート２２及び台座ブロック２４上に立設される。

次に、柱２０；２０間に梁５０を接合する。具体的には、クレーン等の重機によって梁５０を吊り上げ、柱２０；２０間において梁５０を適切な位置に位置合わせする。つまり、一方の柱２０の内側面２０Ｃに設けられた金属板４０と梁５０の一方の端面５２に設けられた金属板４２とを互いに対向させて密着させた状態とする。同じく、他方の柱２０の内側面２０Ｃに設けられた金属板４０と梁５０の他方の端面５２に設けられた金属板４２とを互いに対向させて密着させた状態とし、梁５０を柱２０；２０間に架設する。

その後、一方の柱２０に形成された固定具定着孔２０Ｔを介して複数のＰＣ鋼材３２を緊張材挿入路３５内に挿通し、その端部を他方の柱２０に形成された固定具定着孔２０Ｔから突き出た状態とする。ＰＣ鋼材３２の一端部は、固定定着具３６により固定され、他端部は、油圧ジャッキにより桁方向により緊張され、他方の柱２０の外側面２０Ｂ側において緊張定着具３８により固定、定着される。これにより、金属板４０；４２の外表面４０Ａ及び外表面４２Ａ同士が強固に圧着された状態となり、梁５０が柱２０；２０間に安定的に接合される。

図３は、柱２０及び梁５０の接合構造の変形例を示す縦断面図である。なお、以降の説明において上記実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。また、図３では、接合構造を見易くするため、緊張材挿通路３５、ＰＣ鋼材３２及び固定定着具３６の図示を省略する。
図３（ａ）に示すように、本実施形態に係る柱２０の内側面２０Ｃには、梁５０の荷重を受ける受部７０が設けられた点で上述の形態と異なる。受部７０は、柱２０の定着凹部２６の直下に位置する断面形状が矩形状の部分であって、柱２０の内側面２０Ｃから梁５０側に向かって僅かに突出する。
このように、本変形例に係る柱２０によれば、上述の場合と同様に目地埋め工程を省略することができるとともに、柱２０；２０と梁５０との接合作業が容易となり、ＰＣ構造体１０の施工性を向上させることが可能となる。また、梁５０を受部７０に仮置きすることによりクレーン等の重機が次の揚重作業へと移ることができるので、重機による梁５０の揚重時間が短くなる。よって、ＰＣ構造体１０の施工時間を短縮することが可能となる。

図３（ｂ）に示す柱２０と梁５０とは、接合部が傾斜している点で上述の形態と異なる。同図に示すように、柱２０の内側面２０Ｃには、断面形状が三角形状の傾斜部８０が形成される。傾斜部８０には、内側面２０Ｃの上方から下方に向かうにつれて梁５０側に傾斜する傾斜面８０Ａが形成されている。傾斜面８０Ａには、当該傾斜面８０Ａと対応する形状の金属板４０が固定される。また、梁５０の桁方向の端面５２は、傾斜面８０Ａと相補するように、下方から上方に向かうにつれて柱２０側に傾斜する傾斜面５０Ａとして形成される。傾斜面５０Ａには、当該傾斜面５０Ａと対応する形状を有し、金属板４０と対向する金属板４２が固定される。つまり、金属板４０外表面４０Ａと金属板４２の外表面４２Ａとは、互いに傾斜した状態で対向して密着する。なお、図３（ｂ）では、一方側の接合部のみ傾斜した形態を示したが、これに限定されることなく、一方側及び他方側の接合部（即ち、梁５０の桁方向両端面５２；５２）が傾斜した形態としてもよい。
このように、本変形例に係る柱２０によれば、上述の場合と同様に目地埋め工程を省略することができるとともに、傾斜面８０Ａが梁５０の荷重を支持するので、柱２０；２０と梁５０とをより強固に接合することができ、柱２０；２０と梁５０との接合作業も容易となる。また、傾斜面８０Ａには、梁５０の荷重が作用するので、金属板４０と金属板４２との圧着度を向上させることができる。さらに、梁５０を傾斜部８０に仮置きすることによりクレーン等の重機が次の揚重作業へと移ることができるので、重機による梁５０の揚重時間が短くなる。よって、ＰＣ構造体１０の施工時間を短縮することが可能となる。

［柱同士の接合構造］
図４は、他の実施形態に係るＰＣ構造体１０´の縦断面図であり、図５は、下階柱２０Ｐと上階柱２０Ｑとの接合部を透過して示す概略斜視図である。上記実施形態においては柱２０と梁５０との接合構造について説明したが、これに限定されず、下階柱２０Ｐと上階柱２０Ｑとの接合構造についても同様に適用可能である。

図４，図５に示すように、ＰＣ構造体１０´は、台座ブロック２４の上面に立設される第１柱としての下階柱２０Ｐと、下階柱２０Ｐの上端面６０上に立設される第２柱としての上階柱２０Ｑと、下階柱２０Ｐの上端面６０及び上階柱２０Ｑの下端面６２にそれぞれ設けられる金属板４６；４８とを備え、下階柱２０Ｐ及び上階柱２０Ｑが金属板４６；４８を介してＰＣ鋼材３２により接合される。下階柱２０Ｐ及び上階柱２０Ｑは、いずれもプレキャストコンクリートであり、上記実施形態の柱２０と略同一の形状を有する。なお、下階柱２０Ｐについては現場打ち（場所打ち）コンクリートであってもよい。

下階柱２０Ｐの上端面６０及び上階柱２０Ｑの下端面６２には、前述の実施形態と同様の金属板４６及び金属板４８がアンカーボルト等の固定手段を介して強固に固定、定着される。つまり、本実施形態に係る下階柱２０Ｐと上階柱２０Ｑとの接合は、接触面としての金属板４６の外表面４６Ａと、当該外表面４６Ａと対向して接する接触面としての金属板４８の外表面４８Ａとが密着した状態でなされている。なお、外表面４０Ａ及び外表面４２Ａには、上記と同様に錆付け加工が施されている。

このようなＰＣ構造体１０´の構築にあっては、事前にプレキャストコンクリートとしての下階柱２０Ｐ及び上階柱２０Ｑを作製し、施工現場に搬入する。施工現場においては、予め構築された基礎コンクリート２２及び台座ブロック２４に対して下階柱２０Ｐを立設する。具体的には、台座ブロック２４から上方に突き出した複数のＰＣ鋼材３２を予め下階柱２０Ｐ内に埋設された複数のシース管３０Ａに挿通し、ＰＣ鋼材３２が上端面６０及び金属板４６から上方に突き出た状態とする。さらに、上階柱２０Ｑを重機によって吊り下げ、下階柱２０Ｐ上に上階柱２０Ｑを立設する。具体的には、上端面６０及び金属板４６から突き出た複数のＰＣ鋼材３２を上階柱２０Ｑに予め埋設された複数のシース管３０Ａに挿通し、上階柱２０Ｑの上端面６４から上方に突き出た状態とする。その後、上端面６４から突き出たＰＣ鋼材３２の上端部を油圧ジャッキ等によって上方に緊張させるとともに、緊張定着具３８により固定、定着させる。これにより、下階柱２０Ｐ及び上階柱２０Ｑは、鉛直方向への圧縮力が加わった状態で基礎コンクリート２２及び台座ブロック２４上に立設される。そして、金属板４６の外表面４６Ａと金属板４８の外表面４８Ａとが、上記圧縮力によって強固に圧着され、基礎コンクリート２２、台座ブロック２４、下階柱２０Ｐ及び上階柱２０Ｑは、ＰＣ鋼材３２の緊張によるプレストレスによって一体に接合される。

このように、本実施形態に係る下階柱２０Ｐと上階柱２０Ｑとの接合構造においても、金属板４６；４８が下階柱２０Ｐと上階柱２０Ｑとの接合部に設けられ、ＰＣ鋼材３２の緊張により外表面４６Ａ；４８Ａ同士が密着した状態となるので、モルタル等の充填材を充填する必要がなく、充填材が硬化するまでの時間を省略することができ、工期の短縮を図ることが可能となる。また、錆加工がなされた外表面４６Ａ；４８Ａ同士が接合されるので、外表面４６Ａ；４８Ａ間の摩擦力を増大させることができる。

以上、本発明を複数の実施形態を通じて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に何ら限定されることはなく、実施形態を組み合わせて多様な変更、改良を行い得ることが当業者において明らかである。また、そのような多様な変更、改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが特許請求の範囲の記載から明らかである。
例えば、本実施形態においては、梁５０を一対の柱２０；２０間に架設する形態としたが、これに限定されず、梁５０の一端側のみ接合する片持梁に対しても適用可能である。

１０プレストレストコンクリート（ＰＣ）構造体、
２０柱、２０Ｃ内側面、２０Ｐ下階柱、２０Ｑ上階柱、
２６定着凹部、３０Ａ；３０Ｂ；３０Ｃシース管、３２ＰＣ鋼材、
４０；４２；４６；４８金属板、５０梁、７０受部、８０傾斜部。

Claims

コンクリートの柱と、
前記柱に対して接合されるプレキャストコンクリートの梁と、
を備え、
前記柱及び梁内に挿通される緊張材の緊張によって生じる圧縮力により前記柱及び梁を接合するプレストレストコンクリート構造体の接合構造であって、
前記柱の側面に設けられ、前記梁の桁方向端面側と接する接触面を有する第１の金属板と、
前記梁の桁方向端面に設けられ、前記第１の金属板の接触面と対向する接触面を有する第２の金属板と、
を備え、
前記柱と梁とが、前記第１の金属板及び第２の金属板の接触面同士が接触した状態で接合されたことを特徴とするプレストレストコンクリート構造体の接合構造。
コンクリートの第１柱と、
前記第１柱の延長方向上端面側に接合されるプレキャストコンクリートの第２柱と、
を備え、
前記第１柱及び第２柱内に挿通される緊張材の緊張によって生じる圧縮力により前記第１柱及び第２柱を接合するプレストレストコンクリート構造体の接合構造であって、
前記第１柱の延長方向上端面に設けられ、前記第２柱の下面側と接する接触面を有する第１の金属板と、
前記第２柱の延長方向下端面に設けられ、前記第１の金属板の接触面と対向する接触面を有する第２の金属板と、
を備え、
前記第１柱と第２柱とが、前記第１の金属板及び第２の金属板の接触面同士が接触した状態で接合されたことを特徴とするプレストレストコンクリート構造体の接合構造。
前記第１の金属板及び第２の金属板の接触面に錆付け加工が施されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプレストレストコンクリート構造体の接合構造。