JP2018096071A - 複合建物 - Google Patents

Abstract

【課題】下層階にＣＦＴ柱による柱梁架構を有し、上層階にＲＣ柱による柱梁架構を備えた中高層建物において、柱梁架構構造の切り替え部分におけるＲＣ柱とＣＦＴ柱の接合部を、簡易で施工が容易な接合方法でありながら、高い接合強度を備える複合建物を提供する。【解決手段】コンクリート充填鋼管柱５と、前記コンクリート充填鋼管柱５より上層階に配設された鉄筋コンクリート柱６が鉛直方向Ｚに連続して配置された複合建物であって、前記コンクリート充填鋼管柱５の上端部には、当該コンクリート充填鋼管柱５の内壁面１０ｃ、１１ｃと交差する方向Ｘ、Ｙに延在する上部鋼板１５と下部鋼板１６が、間隔をあけて設けられ、前記鉄筋コンクリート柱６の柱主筋１３が、前記上部鋼板１５、及び前記下部鋼板１６に設けられた鉄筋用孔１５ｂ、１６ｂを貫通して、前記コンクリート充填鋼管柱５の内部に定着されていることを特徴とする複合建物を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、上層階にＲＣ柱による柱梁架構を有し、下層階にコンクリート充填鋼管ＣＦＴ柱による柱梁架構を備えた複合建物において、上層階側のＲＣ柱と下層階側のＣＦＴ柱が接合された複合建物に関する。

建物の、下層階と上層階の各々の構造形式が互いに異なる、いわゆる複合建物が、広く施工されている。
特許文献１には、図８に示されるような、建物構造１００が開示されている。建物構造１００においては、コンクリート充填鋼管柱（以下、ＣＦＴ柱と呼称する）１０２と、ＣＦＴ柱１０２よりも下層に配設された鉄筋コンクリート柱（以下、ＲＣ柱と呼称する）１０３とが、鉛直方向に連続して配置されている。ＣＦＴ柱１０２とＲＣ柱１０３の接合、すなわち、柱梁架構構造の切り替えは、地下１階（Ｂ１ＦＬ）と地下２階（Ｂ２ＦＬ）の境界付近で行われている。
ＲＣ柱１０３の頭部の外周面には筒状の補強部材１０４が周設されている。ＲＣ柱１０３の主筋１０５はＲＣ柱１０３の上端面から突出し、ＣＦＴ柱１０２の内部で定着され、または、ＣＦＴ柱１０２に固定されている。
ＣＦＴ柱１０２は、ＲＣ柱１０３に接合される取付部１０６を備えている。取付部１０６は、第一取付部材１０７と第二取付部材１０８を備えている。第一取付部材１０７と第二取付部材１０８の各々の下端には、梁１１０を接合するためのダイヤフラムとしても機能する、ベースプレート１０９が接合されている。
非特許文献１には、上記のような第一取付部材１０７として示されたような鋼管柱をはじめとした柱と、梁との、様々な接合形式が紹介されている。

ところで、近年施工されている中高層建物においては、地上の低層階を含む下層階と、上層階とが、異なる用途に用いられる場合がある。例えば、下層階が店舗や事務所等の商業用施設として使用され、上層階が集合住宅等の住宅系施設として使用されている中高層建物が、広く施工されている。
このような中高層建物を、下層階と上層階の各々の用途に応じた適切な構造形式を採用することにより、上記のような複合建物として実現することが考えられる。ここで、商業用施設としては、柱をできるだけ少なくして柱スパンを長くし、大規模空間を実現するために、鉄骨やＣＦＴ柱を使用した柱梁架構による構造形式が望ましい。他方、住宅系施設としては、僅かな振動をも抑えて快適な住環境を実現するために、ＲＣ柱等の剛性を備えた柱梁架構による構造形式が望ましい。
このような観点に基づくと、上記のような特許文献１に開示されている建物構造１００は、下層階の柱としてＲＣ柱が、上層階の柱としてＣＦＴ柱が、それぞれ用いられており、なおかつ、柱梁架構構造の切り替えは、地下１階（Ｂ１ＦＬ）と地下２階（Ｂ２ＦＬ）の境界付近で行われているため、地上の低層階を含む下層階が商業用施設として、上層階が住宅系施設として、それぞれ使用される複合建物の施工に際しては、これに適した構造となっていない。

これに対し、特許文献２には、図９に示されるような、複合構造建物における柱の構造１１０が開示されている。本構造１１０においては、上層部にはＲＣ柱１１１が、下層部にはＣＦＴ柱１１２が使用されている。
上層部と下層部の境界層の柱１１３の外殻をなす鋼管１１４が、直下階の躯体に接合されて床面から直上階の梁下の間に配置されている。鋼管１１４内の少なくとも下部にスタッド１１７が設置されている。鋼管１１４内に柱主筋１１５が挿入されて、境界層の床面付近まで配筋されている。柱主筋１１５の周囲には、少なくとも柱頭部の位置に帯筋１１８が巻回されている。鋼管１１４内にコンクリート１１６が打設充填されて、コンクリート１１６およびスタッド１１７を介して柱主筋１１５と鋼管１１４とが接合されている。柱主筋１１５への帯筋１１８の巻回範囲は、曲げモーメントの反曲点の位置までとされ、鋼管１１４内の下部へのスタッド１１７の設置範囲は、帯筋１１８の巻回位置よりも下方に限定されている。

上記のような、特許文献２に開示されている構造１１０においては、上層部と下層部の境界層が上下に長く、全体として複雑な構造となっている。また、鋼管１１４内に多数のスタッド１１７を設ける必要がある。すなわち、上層部のＲＣ柱１１１と下層部のＣＦＴ柱１１２の接合構造が複雑であり、施工が容易ではなかった。

特許第５７３４１６８号公報 特開２００９−２００６号公報

日本建築学会「鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁混合構造の設計と施工」、２００１年１月１０日、第１版第１刷、ｐ．３−５

本発明が解決しようとする課題は、下層階にＣＦＴ柱による柱梁架構を有し、上層階にＲＣ柱による柱梁架構を備えた中高層建物において、柱梁架構構造の切り替え部分におけるＲＣ柱とＣＦＴ柱の接合部を、簡易で施工が容易な接合方法でありながら、高い接合強度を備える複合建物を提供することである。

本発明者らは、下層階側に商業系施設を有し、上層階側に住宅系施設を設ける中高層建物において、下層階は比較的容易に柱間を広げることが可能なＣＦＴ柱梁構造とし、上層階を剛性が高く微振動の抑制効果に優れたＲＣ柱梁構造とするとともに、上層階側のＲＣ柱の柱主筋を下層階側のＣＦＴ柱を構成する内部水平鋼板（内ダイヤフラム）を貫通させてＣＦＴ柱内部に定着させることで、柱主筋に高い付着強度を確保し、ＲＣ柱とＣＦＴ柱との間に高い接合強度が得られることに着目し、構造安全性能に優れた複合建物を発明した。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、コンクリート充填鋼管柱と、前記コンクリート充填鋼管柱より上層階に配設された鉄筋コンクリート柱が鉛直方向に連続して配置された複合建物であって、前記コンクリート充填鋼管柱の上端部には、当該コンクリート充填鋼管柱の内壁面と交差する方向に延在する上部鋼板と下部鋼板が、間隔をあけて設けられ、前記鉄筋コンクリート柱の柱主筋が、前記上部鋼板、及び前記下部鋼板に設けられた鉄筋用孔を貫通して、前記コンクリート充填鋼管柱の内部に定着されていることを特徴とする複合建物を提供する。
上記のような構成によれば、コンクリート充填鋼管柱より上層階に鉄筋コンクリート柱が配設されている。すなわち、下層階は、柱をできるだけ少なくして柱スパンを長くし、大規模空間を実現するのに適した、コンクリート充填鋼管柱を使用した柱梁架構となっており、上層階は、僅かな振動をも抑えて快適な住環境を実現するのに適した、剛性を備えた鉄筋コンクリート柱を使用した柱梁架構となっているため、下層階が店舗や事務所等の商業用施設として使用され、上層階が集合住宅等の住宅系施設として使用される建物に適した構造となっている。
また、鉄筋コンクリート柱の柱主筋は、コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管と、上部鋼板、及び、下部鋼板によって囲われた領域に挿通されて、この領域に充填されて鋼管と上部及び下部鋼板によって強く拘束されたコンクリートに埋設され、柱主筋のコンクリートに対する付着力が強められている。更に、柱主筋は、上部鋼板と下部鋼板に設けられた鉄筋用孔を貫通して、コンクリート充填鋼管柱の内部にまで延在するように設けられて、コンクリートに定着されている。これにより、鉄筋コンクリート柱の柱脚に生じる曲げに対して抵抗可能な、コンクリート充填鋼管柱と鉄筋コンクリート柱との間に高い接合強度を実現することができる。
また、コンクリート充填鋼管柱と鉄筋コンクリート柱の接合は、柱鉄筋を介して一体化されており、簡潔で優れた構造となっている。更に、鉄筋コンクリート柱の柱主筋をそのまま、あるいは、機械式継手等により延長して、コンクリート充填鋼管柱の内部に配筋することが可能な、簡潔な構造である。これにより、施工が容易である。

本発明の一態様においては、前記上部鋼板の上面には、前記コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管の上方外周を覆うように塞ぎ鋼板が設けられている。
上記のような構成によれば、上記のように、コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管と、上部鋼板、及び、下部鋼板によって囲われた領域のコンクリートは、これらにより強く拘束されているが、上部鋼板の上面に、コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管の上方外周を覆うように塞ぎ鋼板が設けられることにより、鋼管が上部鋼板を挟んで上方に延長されたような形状となるため、強く拘束されたコンクリートの領域も、上部鋼板よりも上方へ拡大される。これにより、コンクリート充填鋼管柱と鉄筋コンクリート柱との接合部分のせん断強度を増大させることができるとともに、柱主筋のコンクリートに対する付着力をより強くして柱同士の接合強度を高めることができる。
また、塞ぎ鋼板によってコンクリートの表面欠損等を防ぐことができる。

本発明の別の態様においては、前記コンクリート充填鋼管柱と連結される前記鉄筋コンクリート柱は、前記コンクリート充填鋼管柱の上面に現場で構築される現場打設コンクリート柱と、該現場打設コンクリート柱の上面に設置されるプレキャストコンクリート柱を備え、前記現場打設コンクリート柱のせん断強度は、前記プレキャストコンクリート柱のせん断強度より高い。
上記のような構成によれば、コンクリート充填鋼管柱の上面に、現場打設コンクリート柱が設けられ、その上にプレキャストコンクリート柱が設けられているため、現場打設コンクリート柱とプレキャストコンクリート柱のせん断強度の相対的な関係を容易に調整することができる。ここで、例えば、現場打設コンクリート柱に高強度フープ筋または高強度コンクリートを用いることで、現場打設コンクリート柱のせん断強度をプレキャストコンクリート柱のせん断強度より高くすることができる。これにより、コンクリート充填鋼管柱と鉄筋コンクリート柱との接合部分を一体化し、高靱性を実現することができる。
また、現場打設コンクリート柱の高さを調整することにより、コンクリート充填鋼管柱上にプレキャストコンクリート柱を設置する際に、高さ方向の設置精度を容易に調整することができる。

本発明によれば、下層階にＣＦＴ柱による柱梁架構を有し、上層階にＲＣ柱による柱梁架構を備えた中高層建物において、上層階側のＲＣ柱と下層階側のＣＦＴ柱との接合部分について、簡易な接合構造でありながら、高い接合強度が確保された複合建物を実現することができる。

本発明の実施形態における複合建物の縦断面図である。 複合建物における下層階側のＣＦＴ柱と上層階側のＲＣ柱との接合部分の部分斜視図である。 複合建物における下層階側のＣＦＴ柱と上層階側のＲＣ柱との接合部分の縦断面図である（第１実施形態）。 図３の各々異なる高さ位置における横断面図である（第１実施形態）。 第１の変形例による下層階側のＣＦＴ柱と上層階側のＲＣ柱との接合部分の縦断面図である。 図５の横断面図である（第１の変形例）。 第２の変形例による下層階側のＣＦＴ柱と上層階側のＲＣ柱との接合部分の縦断面図である。 従来の建物構造による上部側ＣＦＴ柱と下部側ＲＣ柱との接合部分を示す説明図である。 従来の複合構造建物における柱の構造の説明図である。

本発明は、上層階にＲＣ柱による柱梁架構を有し、下層階にコンクリート充填鋼管ＣＦＴ柱による柱梁架構を備えた複合建物において、上層階側のＲＣ柱の柱主筋を下層階側のＣＦＴ柱を構成する内部水平鋼板（内ダイヤフラム）を貫通させてＣＦＴ柱内部に定着させた複合建物である。
具体的には、上層階側のＲＣ柱の柱主筋を下層階側のＣＦＴ柱を構成する内部水平鋼板を貫通させてＣＦＴ柱内部に配置するとともに、ＣＦＴ柱の上部に、現場打設ＲＣ柱を設け、その上面にプレキャストコンクリート柱を設置し、其々を接合させた接合構造（第１実施形態、図３、４）と、前記第１実施形態と異なる点として、現場打設ＲＣ柱の周囲に、塞ぎ鋼板と縦リブを設けた接合構造（第１の変形例、図５、６）と、ＲＣ柱の柱主筋の下方端を下層階側のＣＦＴ柱を構成する内部水平鋼板を貫通させてナット締結し、定着させた接合構造（第２の変形例、図７）である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態における複合建物１の縦断面図である。複合建物１は、基礎２、下層階３、及び、上層階４を備えている。基礎２は地表ＧＬより下に位置している。下層階３は、基礎２の上に設けられており、複合建物１の地下階、及び、地上１階を含めた、地表ＧＬより上方に位置する少なくとも１つの階層を備えている。上層階４は、下層階３の上に設けられている。
下層階３においては、柱５はＣＦＴ柱５であり、ＣＦＴ柱５間には鉄骨梁７が架設されている。これにより、下層階３は、ＣＦＴ柱５と鉄骨梁７による柱梁架構を備えている。また、上層階４においては、柱６はＲＣ柱であり、ＲＣ柱６間には鉄骨梁７が架設されている。これにより、上層階４は、ＲＣ柱６と鉄骨梁７による柱梁架構を備えている。図１においては、ＣＦＴ柱５は白抜きで示されており、ＲＣ柱６はハッチングがかけられて示されている。
このように、複合建物１においては、ＣＦＴ柱５と、ＣＦＴ柱５より上層階に配設されたＲＣ柱６が、鉛直方向Ｚに連続して配置されている。また、ＣＦＴ柱５とＲＣ柱６の接合部、すなわち、柱梁架構構造の切り替え部分は、地上２階以上の高さに位置している。

（第１実施形態）
以下、ＣＦＴ柱５とＲＣ柱６の接合部の構造について、図２乃至図４を用いて詳細に説明する。図２は、図１のＡ矢視部分、すなわち、複合建物１におけるＣＦＴ柱５とＲＣ柱６の接合部の斜視図である。図３は、図２のＢ―Ｂ部分の縦断面図である。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、及び、図４（ｄ）は、それぞれ、図３の、Ｃ−Ｃ部分、Ｄ−Ｄ部分、Ｅ−Ｅ部分、及び、Ｆ−Ｆ部分における、横断面図である。

ＣＦＴ柱５は、一般部１０と、取付部１１を備えている。
一般部１０は、矩形断面の鋼管１０ａと、鋼管１０ａ内に充填されているコンクリート１０ｂを備えている。
取付部１１は、一般部１０の鋼管１０ａと略同等の断面形状を備えている鋼管１１ａと、鋼管１１ａ内に充填されているコンクリート１１ｂを備えている。取付部１１は、その鉛直方向Ｚにおける長さが、鉄骨梁７の梁成と略同等となるように形成されている。

ＲＣ柱６と接合されるＣＦＴ柱５の上端部には、ＣＦＴ柱５の一般部１０と取付部１１の各々の鋼管１０ａ、１１ａの内壁面１０ｃ、１１ｃと交差する方向Ｘ、Ｙに延在する上部鋼板１５と下部鋼板１６が、鉛直方向Ｚに間隔をあけて設けられている。
より詳細には、下部鋼板１６は、ＣＦＴ柱５の一般部１０の鋼管１０ａの上端に溶接されている。下部鋼板１６の上面上には、ＣＦＴ柱５の取付部１１の鋼管１１ａが、下部鋼板１６の下方に位置する鋼管１０ａが下部鋼板１６を挟んで上方に略連続するような位置に、溶接されている。上部鋼板１５は、取付部１１の鋼管１１ａの上端に溶接されている。
図３に示されるように、本実施形態においては鉄骨梁７はＨ形鋼であり、鉄骨梁７の上フランジ７ａが上部鋼板１５に、下フランジ７ｂが下部鋼板１６に、及び、ウェブ７ｃが取付部１１の鋼管１１ａの外壁面１１ｄに、それぞれ接合されている。

上部鋼板１５は、特に図４（ｂ）に示されるように、取付部１１の鋼管１１ａの内壁面１１ｃの断面形状よりも小さな大きさの、円状の開口部１５ａを備えている。また、上部鋼板１５は、その外形形状が、取付部１１の鋼管１１ａの外壁面１１ｄの断面形状よりも大きくなるように形成されている。このように、上部鋼板１５は枠状に形成されており、図４（ｂ）に示されるように開口部１５ａが鋼管１１ａの内壁面１１ｃの内側に位置するように、かつ、上部鋼板１５の外縁部分が鋼管１１ａの外壁面１１ｄの外側に、外壁面１１ｄから突出して位置するように、取付部１１に対して設けられて、上記のように溶接により接合されている。
開口部１５ａの周囲の、上部鋼板１５が取付部１１に接合されたときに取付部１１の鋼管１１ａの内壁面１１ｃよりも内側に位置する部分には、複数の鉄筋用孔１５ｂが設けられている。
上部鋼板１５は、鉄骨梁７の上フランジ７ａと同等以上の厚みを備えている。この上部鋼板１５に対して、鉄骨梁７の上フランジ７ａが接合されている。上部鋼板１５は、開口部１５ａを中心として図４（ｂ）中二点鎖線で示されている矩形形状端辺１５ｇで区切られた矩形形状が、鉄骨梁７が接合される方向に台形形状に突出するように形成されている。この台形形状の梁接続部１５ｃは、外方に向かうにつれて、幅が漸次小さくなり、鉄骨梁７の上フランジ７ａと同じ幅となった位置で終端している。この、鉄骨梁７の上フランジ７ａと同じ幅の最外端の端辺１５ｄに対して、鉄骨梁７の上フランジ７ａが接合されている。
図３に示される上部鋼板１５の上面１５ｅ上には、鉄骨梁７の上に敷設される床スラブ１８との接合用の、スタッドボルト１５ｆ（図４（ｂ）参照）が設けられている。なお、図２においては、図面を簡単にするために、床スラブ１８は図示されていない。

下部鋼板１６は、上部鋼板１５と略同等な形状に形成されている。すなわち、下部鋼板１６も上部鋼板１５と同様に、図３に示されるように、開口部１６ａと鉄筋用孔１６ｂを備え、また、外形形状が一般部１０及び取付部１１の鋼管１０ａ、１１ａの外壁面１０ｄ、１１ｄよりも大きくなるように形成されて、枠状をなしている。下部鋼板１６は、開口部１６ａが鋼管１０ａ、１１ａの内壁面１０ｃ、１１ｃの内側に位置するように、かつ、下部鋼板１６の外縁部分が鋼管１０ａ、１１ａの外壁面１０ｄ、１１ｄの外側に、外壁面１０ｄ、１１ｄから突出して位置するように、一般部１０及び取付部１１に対して設けられて、上記のように溶接により接合されている。
下部鋼板１６は、鉄骨梁７の下フランジ７ｂと同等以上の厚みを備えている。この下部鋼板１６に対して、鉄骨梁７の下フランジ７ｂが接合されている。下部鋼板１６は、上部鋼板１５と略同等な輪郭形状を備えており、鉄骨梁７が接合される方向に梁接続部１６ｃが設けられている。鉄骨梁７の下フランジ７ｂは、この梁接続部１６ｃの最外端の端辺１６ｄに対して接合されている。

次に、ＣＦＴ柱５と連結されるＲＣ柱６について説明する。ＲＣ柱６は、ＣＦＴ柱５の上面、すなわち上部鋼板１５の上面１５ｅに現場で構築される現場打設コンクリート柱（以下、現場打設ＲＣ柱と呼称する）８と、現場打設ＲＣ柱８の上面８ｆに設置されるプレキャストコンクリート柱（以下、ＰＣａＲＣ柱と呼称する）９を備えている。

図３に示されるように、現場打設ＲＣ柱８は、床スラブ１８と略同等の高さになるように、コンクリート８ｂが打設されて形成されている。
現場打設ＲＣ柱８には、柱主筋１３が配筋されている。柱主筋１３は、ＣＦＴ柱５及びＲＣ柱６の軸方向、すなわち鉛直方向Ｚに沿って配筋されている。柱主筋１３の上端１３ａは、現場打設ＲＣ柱８の上面８ｆ上からわずかに突出している。また、柱主筋１３の下側は、現場打設ＲＣ柱８を鉛直方向Ｚに貫通し、また、上部鋼板１５の鉄筋用孔１５ｂと下部鋼板１６の鉄筋用孔１６ｂを挿通することにより、取付部１１の鋼管１１ａ内を更に貫通するように設けられており、柱主筋１３の下端１３ｂは、一般部１０の鋼管１０ａの内側に位置せしめられている。このように、柱主筋１３は、所定の定着長が確保できる長さを備えており、ＣＦＴ柱５の内部において、一般部１０と取付部１１のコンクリート１０ｂ、１１ｂに定着されている。
柱主筋１３は、ＣＦＴ柱５及びＲＣ柱６の周方向に所定の配筋ピッチにより配筋されている。柱主筋１３は、後述するＰＣａＲＣ柱９の柱主筋９ｃと同じ平面位置に設けられている。
現場打設ＲＣ柱８には、柱主筋１３を水平方向に囲うように、複数のフープ筋８ｅが設けられている。フープ筋８ｅは、後述するＰＣａＲＣ柱９のフープ筋９ｄに比べて、太径または高強度フープ筋であり、ＣＦＴ柱５側には複数の鉄筋が重ねて巻き立てられた重ね巻き部がある。フープ筋８ｅは、コンクリート８ｂに埋設されている。

ＰＣａＲＣ柱９には、柱主筋９ｃが配筋されている。柱主筋９ｃは、柱主筋１３と同様に、ＲＣ柱６の軸方向、すなわち鉛直方向Ｚに沿って配筋されている。
ＰＣａＲＣ柱９の下端９ａには、機械式継手９ｅが、その一方の端面が下端９ａから露出するように埋設されており、機械式継手９ｅの他方の端面、すなわち上方を向く端面側から、柱主筋９ｃの下端が機械式継手９ｅ内に挿入されて、固定されている。
柱主筋９ｃを囲うように、複数のフープ筋９ｄが設けられている。フープ筋９ｄは、コンクリート９ｂに埋設されている。

ＰＣａＲＣ柱９は、上記のように、現場打設ＲＣ柱８の上面８ｆに設置されている。現場打設ＲＣ柱８の上面８ｆ上から突出するように設けられている柱主筋１３の上端１３ａは、ＰＣａＲＣ柱９の下端９ａから下方に露出している機械式継手９ｅの端面から、機械式継手９ｅ内に挿入されて、固定されている。
上記のように構成された現場打設ＲＣ柱８とＰＣａＲＣ柱９を、一体とされたＲＣ柱６としてみた場合においては、ＰＣａＲＣ柱９の柱主筋９ｃが、機械式継手９ｅを介して柱主筋１３として下方向に延在するように構成されているため、ＲＣ柱６の柱主筋９ｃ、１３が、上部鋼板１５、及び、下部鋼板１６に設けられた鉄筋用孔１５ｂ、１６ｃを貫通して、ＣＦＴ柱５の内部のコンクリート１０ｂ、１１ｂに定着されている構造となっている。

ここで、現場打設ＲＣ柱８のせん断強度は、ＰＣａＲＣ柱９のせん断強度より高くなるように構成されている。
より具体的には、現場打設ＲＣ柱８においては、高強度フープ筋８ｅが、ＰＣａＲＣ柱９のフープ筋９ｄよりも密になるように配筋されている。また、現場打設ＲＣ柱８には、ＰＣａＲＣ柱９のコンクリート９ｂに比べて、同等強度または高強度コンクリート８ｂが使用されている。

次に、図１乃至図４を用いて、上記の複合建物１の施工方法について説明する。

まず、基礎２を施工し、基礎２上に、ＣＦＴ柱５と鉄骨梁７による柱梁架構を構築して、下層階３を施工する。ここで、下層階３の最上階の柱として、図３を用いて説明したような、ＣＦＴ柱５を立設する。これは、一般部１０の鋼管１０ａ、取付部１１の鋼管１１ａ、上部鋼板１５、及び、下部鋼板１６が、互いに溶接されて、一体とされたものを工場で製作し、現場に運搬して立設することにより行われる。その後、ＣＦＴ柱５間に鉄骨梁７を架設する。
次に、柱主筋１３、及び、現場打設ＲＣ柱８部分のフープ筋８ｅを配筋する。柱主筋１３は、上部鋼板１５、及び、下部鋼板１６に設けられた鉄筋用孔１５ｂ、１６ｂを貫通して、後にＣＦＴ柱５の内部に追って打設されるコンクリート１０ｂ、１１ｂに十分に定着されるような長さで配筋する。また、高強度フープ筋８ｅは、後に立設されるＰＣａＲＣ柱９のフープ筋９ｄよりも密になるように配筋する。

その後、配筋されたフープ筋８ｅの周囲を型枠で囲んで、後に立設されるＰＣａＲＣ柱９のコンクリート９ｂよりも強度が高いコンクリートを打設する。具体的には、例えば、フープ筋８ｅで囲われた空間から、上部鋼板１５の開口部１５ａ、取付部１１の鋼管１１ａの内部、及び、下部鋼板１６の開口部１６ａを介して、トレミー管等を一般部１０の鋼管１０ａの内部に挿入し、トレミー管等を引き上げながら、一般部１０の下側から上方に向けて、コンクリート１０ｂを打設する。コンクリートは、取付部１１及びフープ筋８ｅの周囲を囲う型枠の内部まで打設し、取付部１１のコンクリート１１ｂ、及び、現場打設ＲＣ柱８のコンクリート８ｂを、一体となるように形成する。
コンクリート８ｂ、１０ｂ、１１ｂの養生後には、床スラブ１８を形成するとともに、ＰＣａＲＣ柱９を、現場打設ＲＣ柱８の上面８ｆ上に立設する。具体的には、上面８ｆから上方に突出する柱主筋１３の上端１３ａを、ＰＣａＲＣ柱９の下端９ａから下方に露出している機械式継手９ｅの端面から、機械式継手９ｅ内に挿入し、グラウト等を注入することにより固定する。
このようにして、ＣＦＴ柱５とＲＣ柱６の接合部を施工した後には、更に上方に向けて上層階４を施工する。

次に、上記の複合建物１の効果について説明する。

上記のような構成によれば、ＣＦＴ柱５より上層階４にＲＣ柱６が配設されている。すなわち、下層階３は、柱をできるだけ少なくして柱スパンを長くし、大規模空間を実現するのに適した、ＣＦＴ柱５を使用した柱梁架構となっており、上層階４は、僅かな振動をも抑えて快適な住環境を実現するのに適した、剛性を備えたＲＣ柱６を使用した柱梁架構となっているため、下層階３が店舗や事務所等の商業用施設として使用され、上層階４が集合住宅等の住宅系施設として使用される建物に適した構造となっている。
また、ＲＣ柱６の柱主筋１３は、ＣＦＴ柱５を構成する鋼管１１ａと、上部鋼板１５、及び、下部鋼板１６によって囲われた領域に挿通されて、この領域に充填されて鋼管１１ａと上部及び下部鋼板１５、１６によって強く拘束されたコンクリート１１ｂに埋設され、柱主筋１３のコンクリート１１ｂに対する付着力が強められている。更に、柱主筋１３は、上部鋼板１５と下部鋼板１６に設けられた鉄筋用孔１５ｂ、１６ｂを貫通して、ＣＦＴ柱５（１０、１１）の内部にまで延在するように設けられて、コンクリート１０ｂ、１１ｂに定着されている。これにより、ＲＣ柱６の柱脚に生じる曲げに対して抵抗可能な、ＣＦＴ柱５とＲＣ柱６間の高い強度の接合を実現することができる。
また、ＣＦＴ柱５とＲＣ柱６の接合は、柱主筋１３を介して一体化されており、簡潔で優れた構造となっている。更に、ＲＣ柱６の柱主筋９ｃを機械式継手９ｅにより柱主筋１３として延長して、ＣＦＴ柱５の内部に配筋されている、簡潔な構造であるため、施工が容易である。

また、ＣＦＴ柱５の上面、すなわち上部鋼板１５の１５ｅに、現場打設ＲＣ柱８が設けられ、その上にＰＣａＲＣ柱９が設けられているため、現場打設ＲＣ柱８とＰＣａＲＣ柱９のせん断強度の相対的な関係を容易に調整することができる。ここで、本実施形態においては、現場打設ＲＣ柱８には、ＰＣａＲＣ柱９のコンクリート９ｂの強度と同等か、より強度が高いコンクリート８ｂが使用されており、また、高強度フープ筋８ｅが、ＰＣａＲＣ柱９のフープ筋９ｄよりも密になるように配筋されている。これにより、ＣＦＴ柱５とＲＣ柱６の接合部の強度や靱性を高くすることができる。
また、現場打設ＲＣ柱８の高さを調整することにより、ＣＦＴ柱５上にＰＣａＲＣ柱９を設置する際に、高さ方向Ｚの設置精度を容易に調整することができる。

また、本実施形態においては、ＲＣ柱６が負担する軸力を、ＣＦＴ柱５の上端に固定された枠状の上部鋼板１５、下部鋼板１６を介した支圧機構によって、ＣＦＴ柱５の上面側に伝達させることで、ＲＣ柱６の負担軸力を集中させることなくＣＦＴ柱５に伝達させることが可能な接合構造となっている。したがって、特にＣＦＴ柱５とＲＣ柱６の接合部における、ＣＦＴ柱５の損傷を抑制することができる。

また、ＣＦＴ柱５の上端に枠状の上部鋼板１５、下部鋼板１６が設けられており、これらの鋼板１５、１６が鉄骨梁７を接合するためのダイヤフラムとしても機能する。これにより、ＣＦＴ柱５との接合部において、仕口部の剛性を増大させるとともに、仕口部に作用する応力による変形を抑止することが可能である。

（第１の変形例）
次に、図５、図６を用いて、上記実施形態として示した複合建物１の第１の変形例を説明する。図５は、本第１の変形例における複合建物３０の、ＣＦＴ柱５とＲＣ柱６の接合部の縦断面図である。図６は、図５のＧ−Ｇ部分における横断面図である。本第１の変形例の複合建物３０は、上記実施形態における複合建物１とは、現場打設ＲＣ柱８の周囲に、塞ぎ鋼板３１と縦リブ３２が設けられている点が異なっている。

塞ぎ鋼板３１は、上部鋼板１５の上面１５ｅに、ＣＦＴ柱５を構成する取付部１１の鋼管１１ａの上方外周を覆うような位置に、設けられている。より具体的には、塞ぎ鋼板３１は、現場打設ＲＣ柱８の外周を覆うように設けられている。塞ぎ鋼板３１は、例えば、現場打設ＲＣ柱８の高さと同等以下の幅を備えたスチールバンドを、現場打設ＲＣ柱８の外周を周るように設置することにより形成されている。
塞ぎ鋼板３１の外側表面３１ａまたは内側表面３１ｂには、複数の縦リブ３２が接合されている。縦リブ３２の各々は、略直角三角形状をなしており、直角部分を挟んだ２本の端辺のうち、一方が塞ぎ鋼板３１の外側表面３１ａまたは内側表面３１ｂに、他方が上部鋼板１５の上面１５ｅに、それぞれ接合されている。縦リブ３２の厚みや形状は、縦リブ３２が負担する応力に応じて適宜設定される。
上記実施形態において説明したように、上部鋼板１５の、鉄骨梁７が接合される方向には、外方に台形形状に突出するように梁接続部１５ｃが形成されている。塞ぎ鋼板３１のうち、この梁接続部１５ｃが形成されている側に位置する部分には、縦リブ３２は、塞ぎ鋼板３１の外側表面３１ａに、縦リブ３２が鉄骨梁７の延在する方向に突出するように設けられている。また、塞ぎ鋼板３１のうち、梁接続部１５ｃが形成されていない側、すなわち複合建物３０の外周側に位置する部分には、縦リブ３２は、塞ぎ鋼板３１の内側表面３１ｂに、縦リブ３２が現場打設ＲＣ柱８の内側に食い込んで延在するように設けられている。

本第１の変形例が、上記実施形態と同様の効果を奏することはいうまでもない。
特に、本第１の変形例の構成においては、上記実施形態において説明したように、ＣＦＴ柱５を構成する鋼管１１ａと、上部鋼板１５、及び、下部鋼板１６によって囲われた領域のコンクリート１１ｂは、これらにより強く拘束されているが、上部鋼板１５の上面１５ｅに、ＣＦＴ柱５を構成する鋼管１１ａの上方外周を覆うように塞ぎ鋼板３１が設けられることにより、鋼管１１ａが上部鋼板１５を挟んで上方に延長されたような形状となるため、強く拘束されたコンクリートの領域も、現場打設ＲＣ柱８のコンクリート８ｂを含むように、上部鋼板１５よりも上方へ拡大される。これにより、ＣＦＴ柱５とＲＣ柱６の接合部のせん断強度を増大させることができるとともに、柱主筋１３のコンクリート８ｂに対する付着力をより強くして柱同士の接合強度を高めることができる。
また、塞ぎ鋼板３１に対して、縦リブ３２が接合されているため、塞ぎ鋼板３１に対して水平方向に作用する水平地震力に、強く、せん断抵抗することが可能である。

（第２の変形例）
次に、図７を用いて、上記実施形態として示した複合建物１の第２の変形例を説明する。図７は、本第２の変形例における複合建物４０の、ＣＦＴ柱５とＲＣ柱６の接合部の縦断面図である。本第２の変形例の複合建物４０は、上記実施形態における複合建物１とは、ＣＦＴ柱５の柱主筋４１が、ＣＦＴ柱５の取付部１１のコンクリート１１ｂと、下部鋼板１６に定着されている点が異なっている。
より詳細には、ネジ節鉄筋または先端部分がネジ加工されたＲＣ柱６の柱主筋４１が、ＣＦＴ柱５に接合された下部鋼板１６を貫通するように設けられている。柱主筋４１の下端４１ｂには、ナット４２が締結されることにより、柱主筋４１が下部鋼板１６に定着されている。柱主筋４１を締付けるナット４２としては、例えば、ナットと定着板が一体となった定着具（例えば、東京鉄鋼株式会社のプレートナット、合同製鐵株式会社のＥＧ定着板など）、または六角ナットが使用可能である。ナット４２は、図７においては、下部鋼板１６を上面と下面の双方から挟み込んで締め付けるように、下部鋼板１６の上方と下方に設けられているが、下部鋼板１６の下方のみに設けられても構わない。

本第２の変形例が、上記実施形態と同様の効果を奏することはいうまでもない。
特に、本第２の変形例の構成においては、下層階側のＣＦＴ柱５内部に挿入させる上層階側のＲＣ柱６の柱主筋４１の挿入長さは短く、かつ柱主筋４１の下方端４１ｂをＣＦＴ柱５を構成する下部鋼板１６にナット４２を締結して定着させることで、柱主筋４１の抜け出しに対して、ナット４２本体と、ナット４２本体に面接合された下部鋼板１６が抵抗し、柱主筋４１が高い定着強度を有することになる。

なお、本発明の複合建物は、図面を参照して説明した上述の実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。

例えば、上記実施形態及び各変形例において、上部鋼板１５、下部鋼板１６の開口部１５ａ、１６ａの形状は円状であったが、これに限られず、矩形等他の形状であってもよい。
また、上記実施形態及び変形例において、ＣＦＴ柱５、ＲＣ柱６の断面形状は矩形であり、これに伴い、上部鋼板１５、下部鋼板１６の形状も、矩形を基にした形状となっていたが、これに限られず、ＣＦＴ柱５、ＲＣ柱６の断面形状は円形等の他の形状であってもよいし、上部鋼板１５、下部鋼板１６の形状も、円形等の他の形状を基にした形状であってもよい。

また、上記実施形態及び第１の変形例においては、ＲＣ柱６の柱主筋１３について、ＣＦＴ柱５の内部において所定の定着長を確保できるように、十分な長さをＲＣ柱６の下端から突出させる場合について説明したが、柱主筋１３の下端１３ｂに定着体を形成することで、ＣＦＴ柱５内部への柱主筋１３の配筋長（挿入長さ）を短くすることができる。これにより鉄筋の量を低減させることが可能となり、材料費を削減できる。
定着体は、例えば、柱主筋１３の下端１３ｂを拡径させる、柱主筋１３の直径よりも大きな幅寸法を有した鋼製プレートを柱主筋１３の下端１３ｂに溶着あるいは溶接する、柱主筋１３の下端１３ｂにナット等を螺着する、柱主筋１３の下端１３ｂに筒状部材を被せた状態で固定する等の、様々な方法により、形成することができる。

また、上記実施形態及び各変形例においては、現場打設ＲＣ柱８のせん断強度をＰＣａＲＣ柱９のせん断強度より高くするために、現場打設ＲＣ柱８においては、高強度フープ筋８ｅを用いて、フープ筋８ｅがＰＣａＲＣ柱９のフープ筋９ｄよりも密になるように配筋し、更に、現場打設ＲＣ柱８には、ＰＣａＲＣ柱９のコンクリート９ｂの強度と同等か、より強度が高いコンクリート８ｂを使用したが、目標とするせん断強度を実現することができるのであれば、これら全てが同時に実施される必要はないことは、いうまでもない。
また、現場打設ＲＣ柱８は、図３に示すように床スラブ１８と略同等の高さになるように形成されているが、現場打設ＲＣ柱８内にフープ筋を設けることなく、コンクリートのみ薄層としてもよい。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態及び各変形例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１ 複合建物 １１ 取付部
３ 下層階 １１ａ 鋼管
４ 上層階 １１ｂ コンクリート
５ コンクリート充填鋼管柱 １１ｃ 内壁面
６ 鉄筋コンクリート柱 １３ 柱主筋
７ 鉄骨梁 １５ 上部鋼板
８ 現場打設コンクリート柱 １５ｂ 鉄筋用孔
８ｂ コンクリート １５ｅ 上面（コンクリート充填鋼管柱の上面）
８ｆ 上面 １６ 下部鋼板
９ プレキャストコンクリート柱 １６ｂ 鉄筋用孔
９ｂ コンクリート ３０ 複合建物
９ｃ 柱主筋 ３１ 塞ぎ鋼板
１０ 一般部 ３２ 縦リブ
１０ａ 鋼管 ＧＬ 地表
１０ｂ コンクリート Ｚ 鉛直方向
１０ｃ 内壁面 ４０ 複合建物

Claims (3)

1. コンクリート充填鋼管柱と、前記コンクリート充填鋼管柱より上層階に配設された鉄筋コンクリート柱が鉛直方向に連続して配置された複合建物であって、
   前記コンクリート充填鋼管柱の上端部には、当該コンクリート充填鋼管柱の内壁面と交差する方向に延在する上部鋼板と下部鋼板が、間隔をあけて設けられ、
   前記鉄筋コンクリート柱の柱主筋が、前記上部鋼板、及び前記下部鋼板に設けられた鉄筋用孔を貫通して、前記コンクリート充填鋼管柱の内部に定着されていることを特徴とする複合建物。
2. 前記上部鋼板の上面には、前記コンクリート充填鋼管柱を構成する鋼管の上方外周を覆うように塞ぎ鋼板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の複合建物。
3. 前記コンクリート充填鋼管柱と連結される前記鉄筋コンクリート柱は、前記コンクリート充填鋼管柱の上面に現場で構築される現場打設コンクリート柱と、該現場打設コンクリート柱の上面に設置されるプレキャストコンクリート柱を備え、
   前記現場打設コンクリート柱のせん断強度は、前記プレキャストコンクリート柱のせん断強度より高いことを特徴とする請求項１または２に記載の複合建物。

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