JP2018084052A - 複合梁における異種材料の接合方法と接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複合梁における異種材料の接合方法に関し、接合部の施工性を高めるとともに、境界プレートから主筋への応力伝達をスムーズにすることが課題であって、それを解決することである。【解決手段】複合梁１を構成する梁中央側の鉄骨部材と梁端部側の鉄筋コンクリート部材との異種部材の接合部において、前記接合部が鉄骨梁の境界プレート１８を介して一体化されており、前記鉄筋コンクリート部材における主筋４，５が、境界プレート１８に設けた貫通孔に前記主筋の端部を貫通させて、その端部に有するネジ部を定着用ナット６で締結されて、前記境界プレート１８に前記主筋４，５の全数がナット定着されている複合梁１における異種材料の接合方法とする。【選択図】図１

Description

本発明は、複合梁における異種材料、例えば、梁端部の鉄筋コンクリート部材と梁中央部の鉄骨部材との接合方法と接合構造に関するものである。

従来、図６に示すように、端部がＲＣ造梁１２で中央部が鉄骨造梁１３の複合（構造）梁１１は、ＲＣ造の梁をロングスパン化するだけでなく、例えば、工期を短縮してコストを抑制し、その梁下と天井１６との間に配管ダクト１７を設けることができるものである。

かかる複合梁１１における鉄筋コンクリート部材の梁１２と鉄骨部材の梁１３との接合方法としては、例えば、従来例１：鉄骨部材をコンクリート部材に埋め込む形式があり、従来例２：鉄骨部材をコンクリート部材に埋め込まず、両者の境界部に金属製の境界プレートを介して接合する形式がある。

前記従来例２では、鉄筋コンクリート部材の主筋の全部若しくは一部が、境界プレートに溶接されている。公知文献として、２段筋を溶接した例（特許文献１）、主筋の全部を溶接した例（特許文献２）が知られている。

前記２段筋を溶接した例は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、ＲＣ造の梁１２における主筋の１段筋１２ａが境界プレート（極厚）１８ｂに貫通させて定着されており、２段筋１２ｂが、境界プレートに溶接されている。なお、主筋が機械式継手１９で接続されているのは、主筋の長さを搬送する際の制約（例えば、１２ｍ程度）および端部ＲＣのプレキャスト化を考慮したものである。また、前記２段筋１２ｂは、端部が溶接作業となるので、予め、鉄骨造の梁１３に固着された境界プレート（極厚）１８ｂに工場などで溶接しておくものである。

特開２０１５−００４１６８号公報 特開２００９−２１５７４８号公報

しかし、上記従来例２では、主筋の境界プレートへの溶接作業に手間が掛かり、その溶接の検査は、曲がりや倒れなどの溶接精度、溶接品質の確保を確認するために、確認検査項目が多数あって、手間が掛かるという課題がある。

更に、図８に示すように、鉄骨造の梁１３のフランジ１３ａの位置と、前記２段筋の位置とを合わせるので、スラブ１４形成のためのデッキプレートの位置との高さの差αが発生する。そこで、スラブレベルを合わせるため、前記デッキプレート用の嵩上げ鉄骨１３ｃが必要になる。よって、手間が掛かるとともに、工期が長くなりコストが嵩むという課題がある。本発明に係る複合梁における異種材料の接合方法と接合構造は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る複合梁における異種材料の接合方法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、複合梁を構成する梁中央側の鉄骨部材と梁端部側の鉄筋コンクリート部材との異種部材の接合部において、前記接合部が鉄骨梁の境界プレートを介して一体化されており、前記鉄筋コンクリート部材における主筋が、境界プレートに設けた貫通孔に前記主筋の端部を貫通させて、その端部に有するネジ部を定着用ナットで締結されて、前記境界プレートに前記主筋の全数がナット定着されていることである。

前記主筋は、1段筋と２段筋とで構成されていることである。

前記境界プレートには、境界プレートの板厚を薄くするとともに境界プレートの剛性を高めるための、補剛リブプレート兼用のシアキーが設けられていることを含むものである。

前記主筋は、異形鉄筋と、該異形鉄筋に摩擦圧接したミリネジとでなるネジ付鉄筋であることである。

本発明に係る複合梁における異種材料の接合構造の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、複合梁を構成する梁中央側の鉄骨部材と梁端部側の鉄筋コンクリート部材との異種部材の接合部の構造において、主筋貫通用の貫通孔が設けられた鉄骨梁の境界プレートと、異形鉄筋と該異形鉄筋に接続されその端部が前記境界プレートの貫通孔に貫通してナット定着されるネジ部を有する鉄筋とでなる前記鉄筋コンクリート部材の主筋と、前記主筋で構成される鉄筋コンクリート部材用の１段筋と２段筋と、前記境界プレートから突出した前記主筋のネジ部の全数に螺着され締結される定着用のナットとからなることである。

前記主筋は、異形鉄筋と、該異形鉄筋に摩擦圧接したミリネジとでなるネジ付鉄筋であることである。

前記境界プレートのナット定着において、前記境界プレートを挟んだ両面に、前記境界プレートの位置決め作用とトルク導入作用をする、ナットが設けられていることを含むものである。

本発明の複合梁における異種材料の接合方法と接合構造によれば、ＲＣ造においてロングスパン化が図れるとともに、主筋と境界プレートとの接合を全てナット定着としたので、接合部の施工性が向上し、工期の短縮化が図れる。また、接合部における応力の伝達がスムーズになる。

そして、主筋は、異形鉄筋と、該異形鉄筋に摩擦圧接したミリネジとでなるネジ付鉄筋にすることで、更にスラブとの納まりが良くなる。よって、従来の溶接タイプでは嵩上げ鉄骨が必要であったが、本発明により主筋の１段筋と鉄骨梁のフランジとの距離が短縮されるので、前記スラブを受るための嵩上げ鉄骨が不要となる。その結果、手間が省けて施工性が高まり工期の短縮となる。更に、建築資材が減るとともに、取付け作業等が省略されるので、コスト低減となると言う優れた効果を奏するものである。更に、先に端部のコンクリート梁を施工することにより、主筋の継手が要らなくなるとともに、中央鉄骨梁の支保工が不要になるという効果を奏する。

本発明に係る複合梁における異種材料の接合構造を示す、片側の断面図である。 同本発明の複合梁における異種材料の接合構造の他の実施例を示す、片側の断面図である。 同本発明に係る複合梁における異種材料の接合構造の、更に他の実施例を示す片側の断面図である。 同本発明に係る複合梁における異種材料の接合構造の、横断面図である。 同本発明に係る複合梁における異種材料の接合構造の、他の実施例にかかる断面図である。 ＲＣ造梁を複合梁とすることの、ロングスパン化による利点を示す説明図である。 従来例に係る複合梁における異種材料の接合構造を示す、片側の断面図（Ａ）と、シアキーやスタッドを有する境界プレートと鉄骨梁との斜視図（Ｂ）とである。 従来例に係る複合梁における異種材料の接合構造の横断面図である。

本発明に係る複合梁における異種材料の接合構造は、図１に示すように、主筋の境界プレート定着方法、および定着構造を、全部、ナット定着とするものである。

本発明に係る複合梁における異種材料の接合構造は、図１に示すように、複合梁１を構成する梁中央側の鉄骨造の梁３である鉄骨部材１３と、梁端部側のＲＣ造の梁２である鉄筋コンクリート部材２ａとの異種部材の接合部の構造において、主筋（４，５）貫通用の貫通孔が設けられているとともに、鉄骨梁に工場で溶接接合された境界プレート１８がある。

前記主筋は、鉄筋コンクリート部材用の１段筋４と２段筋５とで構成されている。この主筋４，５は、異形鉄筋と該異形鉄筋に接続されその端部が前記境界プレート１８の貫通孔１８ａ（図５（Ｂ）参照）に貫通してナット定着されるネジ部を有する鉄筋とでなる。このネジ部を有する鉄筋は、例えば、異形棒鋼の節がネジ状に形成されたネジ節鉄筋である。

また、前記境界プレート１８から突出した前記主筋のネジ部、即ち、ネジ節鉄筋のネジ部の全数に螺着され締結される定着用のナット６とからなる。

前記主筋４，５は、鉄筋の搬送長さ、ＲＣ部のプレキャスト化、および境界プレート１８へのナット定着のために、異形鉄筋とネジ節鉄筋４ａ，５ａとを機械式継手１９を介して、接続している。なお、機械式継手１９としては、公知のカプラー継手、ネジ節鉄筋継手、モルタル充填継手、鋼管圧着継手などである。

前記主筋は、1段筋４と２段筋５とで構成されている。そして、図４に示すように、異種部材の接合部において、Ｈ形鋼材１３の上側のフランジ１３ａが境界プレート１８に接続される接続位置が、ＲＣ造の梁２における２段筋５の上位置であって、スラブ１４の下端部の位置との差αが無く、嵩上げ鉄骨が不要となっている（従来例の図８との相違）。

このように、境界プレート１８に対して主筋４，５の全数をナット定着させることで、スラブ１４との納まりが良くなる。また、部材の減少により、コスト低減となるものである。

ＲＣ造の梁２における前記主筋４，５の全部が、それぞれ境界プレート１８にナット定着されるので、溶接作業が不要となって、施工性が向上するものである。

図２に示すように、第２実施例として、前記第１実施例のネジ節鉄筋４ａ，５ａに対して、ネジ部を有する鉄筋４ｂ，５ｂの径は、スラブ１４との納まり良くするため、前記主筋４，５の異形鉄筋の径より細径にしたものである。

例えば、前記ネジ部を有する鉄筋としてミリネジ４ｂ，５ｂを使用し、主筋の異形鉄筋に摩擦圧接で接合し、当該主筋（１段筋と２段筋）をネジ付鉄筋とする。このミリネジ４ｂ，５ｂの他端部に締結する定着用のナット６ａを小径化する。これにより、鉄骨造の梁１３のフランジと１段筋４，４ｂとの上下方向の距離が縮小されて、スラブ１４との納まりが良くなるものである。

図１乃至図５（Ａ）に示すように、境界プレート１８を挟んで、梁端部側のネジ部を有する鉄筋４ａ，５ａ、４ｂ，５ｂにおいて、前記境界プレート１８の位置決め作用と、鉄骨梁側からのナットのトルク導入作用をする、ナット８が螺着されている。前記ナット８により、鉄骨梁側から、定着用のナット６，６ａを締結する際に、所定のトルクを導入することができる。

更に、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、せん断力の伝達のため、従来のシアキーを補剛リブプレート９ａ、該補鋼リブプレート９ａを補強・支持する補鋼リブプレート９とし、頭付きスタッド１０とともに、境界プレート１８の梁端部側に設ける。これらの改良により、境界プレート１８の板厚を、例えば、６５ｍｍから３６ｍｍに薄くして、板厚の低減化を図ることができるものである。

以上のような本発明に係る複合梁における異種材料の接合構造の接合方法について説明する。図１に示すように、柱１５側の配筋を行った後に、柱１５間にクレーン等で梁中央部のＨ形鋼材１３を搬入し、支保工で支持する。該Ｈ形鋼材１３の端部には、境界プレート１８が溶接して固着されている。

ＲＣ造の梁２区間の必要な配筋を行い、主筋の１段筋４，２段筋５を配筋する。この１段筋４と２段筋５との端部に、予め機械式継手１９を装備しておく。そして、ネジ節鉄筋４ａ，５ａを配筋して、前記機械式継手１９に、それぞれの一端部を接続する。この機械式継ぎ手１９で、主筋である１段筋と２段筋の長さ調節を行う。

図１乃至図５に示すように、境界プレート１８の端部側で、ナット８を設けて、鉄骨造の梁１３側からトルク導入ができるようにすることができる。また、前記境界プレート１８の中央部側で、ナット６若しくはナット６ａを前記ネジ節鉄筋４ａ，５ａ、ミリネジ４ｂ，５ｂの他端部側の定着部に螺着して締結する。こうして、主筋４，５の定着部の全部を、境界プレート１８にナット定着させる。

前記ＲＣ造の梁２側において、コンクリート打設用の型枠を設置して支保工で支持する。次に、前記型枠内にコンクリートを打設する。その後、中央部側の前記Ｈ形鋼材１３にデッキプレート（図示せず）を敷設して、その上にコンクリートを打設してスラブ１４を完成する。なお、他の実施例として、このＲＣ造の梁２を先に施工してプレキャスト化することもできる。それにより、主筋の継手１９が不要となるととおもに、中央鉄骨梁の支保工も不要となる。

こうして、複合梁１の接続が、全てナット定着され、応力の伝達がスムーズな接合構造となる。このような接続構造とした場合、従来の溶接接合とナット接合とを併用したタイプと、同等の性能が発揮されることが、試験で確認されている。

図１に示すように、前記主筋４，５における異形鉄筋とネジ節鉄筋４ａ，５ａとの接合に限らず、図２乃至図３に示すように、異形鉄筋とミリネジ４ｂ，５ｂとの接合とすることで、スラブとの納まりが良くなり、嵩上げ鉄骨が不要となるなど、施工性が向上する。

また、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、補鋼リブプレート兼用のシアキー９ａ、補鋼リブプレート９，頭付きスタッド１０を、境界プレート１８に混みすぎないように合理的に配置し、境界プレート１８の剛性を上げることで、従来の極厚（６５〜８５ｍｍ）であった境界プレート１８の板厚を、薄くする（約３６ｍｍ）ことができるものである。このように、複合梁１における境界プレート１８での接合において、ナット定着および補剛リブプレート兼用シアキー等とによる接合にして、施工性を向上させるとともに板厚を薄くできるのである。

本発明に係る複合梁における異種材料の接合方法と接合構造は、ロングスパン化される複合梁に広く適用することができる。

１ 複合梁、
２ ＲＣ造の梁、 ２ａ 鉄筋コンクリート部材、
３ 鉄骨造の梁、
４ 主筋（１段筋）、 ４ａ ネジ節鉄筋、
４ｂ 細径のミリネジ、
５ 主筋（２段筋）、 ５ａ ネジ節鉄筋、
５ｂ 細径のミリネジ、
６ ナット、 ６ａ ネジ定着用のナット（細径）、
７ 摩擦圧接部、
８ ナット、
９ 補剛リブプレート、 ９ａ 補剛リブプレート兼用のシアキー、
１０ 頭付きスタッド、
１１ 従来の複合梁、
１２ ＲＣ造の梁、 １２ａ １段筋、
１２ｂ ２段筋、
１３ 鉄骨造の梁のＨ形鋼材、 １３ａ フランジ、
１３ｂ ウェブ、 １３ｃ 嵩上げ鉄骨、
１４ スラブ、
１５ 柱、
１６ 天井、
１７ 配管ダクト、
１８ 境界プレート（薄板）、 １８ａ 貫通孔、
１８ｂ 境界プレート（極厚）、
１９ 機械式継手、
２０ 溶接部。

Claims (8)

1. 複合梁を構成する梁中央側の鉄骨部材と梁端部側の鉄筋コンクリート部材との異種部材の接合部において、
   前記接合部が鉄骨梁の境界プレートを介して一体化されており、
   前記鉄筋コンクリート部材における主筋が、境界プレートに設けた貫通孔に前記主筋の端部を貫通させて、その端部に有するネジ部を定着用ナットで締結されて、前記境界プレートに前記主筋の全数がナット定着されていること、
   を特徴とする複合梁における異種材料の接合方法。
2. 主筋は、1段筋と２段筋とで構成されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の複合梁における異種材料の接合方法。
3. 境界プレートには、境界プレートの板厚を薄くするとともに境界プレートの剛性を高めるための、補剛リブプレート兼用のシアキーが設けられていること、
   を特徴とする請求項1または２に記載の複合梁における異種材料の接合方法。
4. 主筋は、異形鉄筋と、該異形鉄筋に摩擦圧接したミリネジとでなるネジ付鉄筋であること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複合梁における異種材料の接合方法。
5. 境界プレートのナット定着において、前記境界プレートを挟んだ両面に、前記境界プレートの位置決め作用とトルク導入作用をする、ナットが螺着されていること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合梁における異種材料の接合方法。
6. 複合梁を構成する梁中央側の鉄骨部材と梁端部側の鉄筋コンクリート部材との異種部材の接合部の構造において、
   主筋貫通用の貫通孔が設けられた鉄骨梁の境界プレートと、
   異形鉄筋と該異形鉄筋に接続されその端部が前記境界プレートの貫通孔に貫通してナット定着されるネジ部を有する鉄筋とでなる前記鉄筋コンクリート部材の主筋と、
   前記主筋で構成される鉄筋コンクリート部材用の１段筋と２段筋と、
   前記境界プレートから突出した前記主筋のネジ部の全数に螺着され締結される定着用のナットとからなること、
   を特徴とする複合梁における異種材料の接合構造。
7. 主筋は、異形鉄筋と、該異形鉄筋に摩擦圧接したミリネジとでなるネジ付鉄筋であること、
   を特徴とする請求項６に記載の複合梁における異種材料の接合構造。
8. 境界プレートのナット定着において、前記境界プレートを挟んだ両面に、前記境界プレートの位置決め作用とトルク導入作用をする、ナットが設けられていること、
   を特徴とする請求項６または７に記載の複合梁における異種材料の接合構造。

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