JP2018131770A - 柱と梁との接合構造及び柱と梁との接合構造の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】火災時の柱のせん断伝達性能及び軸力伝達性能を確保しつつ、施工性が良い柱と梁との接合構造を提供する。【解決手段】柱と梁との接合構造１００は、コンクリート充填鋼管造の柱４と鉄骨造の梁１との接合構造であって、柱４は、鉛直方向に延びる鋼管４１と、鋼管４１の内部に配置され、鉛直方向に延びる複数の接合鉄筋４２と、鋼管４１の内部に配置され、鉛直方向に延びる複数の鉛直補強筋４７と、複数の鉛直補強筋４７を束ねる複数のせん断補強筋４８と、を有し、鋼管４１に連通し、柱４から突出する接合鉄筋４２を囲繞するように設けられたふさぎ部材２と、梁１に接合される接合梁１Ｘと、鋼管４１の内部及びふさぎ部材２の内部に充填されたコンクリート部４９と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、柱と梁との接合構造及び柱と梁との接合構造の施工方法に関するものである。

従来から、鋼管の内部にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管柱と、充填鋼管コンクリート柱の上下に配置された鉄筋コンクリート造の梁との接合構造として、柱と梁との間にわたって接続筋が配置され、当該接続筋を柱及び梁のコンクリートに定着させた構造が知られている（下記特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の構造では、梁が鉄筋コンクリート造であるため、鉄骨造の梁と比較して梁の施工に時間を要し、施工期間が長くなり施工性が悪かった。

そこで、コンクリート充填鋼管柱と鉄骨造の梁との仕口部に、円筒状に形成された鋼板製のふさぎ板を設けて、当該ふさぎ板に鉄骨造の梁を一体化させ、ふさぎ板の内部からコンクリート充填鋼管柱の内部にわたって接合鉄筋を配置した構成が提案されている。

また、コンクリート充填鋼管柱の側面に、鉄骨造の梁が溶接接合され、柱の内部には、鉄筋で構成された補強部材が配置された構造が提案されている（下記特許文献２参照）。

特開平１−１２５４３９号公報 特開２０１４−６２３７９号公報

しかしながら、上記のコンクリート充填鋼管柱と鉄骨造の梁との仕口部にふさぎ板を設ける構造では、火災時に鋼管が高温になると、鋼管による充填コンクリート拘束効果が減少し、柱のせん断伝達性能及び軸力伝達性能が著しく低下するという問題点がある。

また、特許文献２では、梁をコンクリート充填鋼管柱の側面に溶接する必要があり、施工に手間がかかるという問題点がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、火災時の柱のせん断伝達性能及び軸力伝達性能を確保しつつ、施工性が良い柱と梁との接合構造及び柱と梁との接合構造の施工方法を提供する。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る柱と梁との接合構造は、コンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合構造であって、前記柱は、鉛直方向に延びる鋼管と、該鋼管の内部に配置され、鉛直方向に延びる複数の接合鉄筋と、前記鋼管の内部に配置され、鉛直方向に延びる複数の鉛直補強筋と、該複数の鉛直補強筋を束ねる複数のせん断補強筋と、を有し、前記鋼管に連通し、前記柱から突出する前記接合鉄筋を囲繞するように設けられたふさぎ部材と、前記梁に接合される接合梁と、前記鋼管の内部及び前記ふさぎ部材の内部に充填されたコンクリート部と、を備えることを特徴とする。

このように構成された柱と梁との接合構造では、コンクリート充填鋼管造の柱内に配置された鉛直補強筋及びせん断補強筋により、火災時に鋼管が高温になっても、充填コンクリート拘束効果を保持し、柱のせん断伝達性能及び軸力伝達性能を確保することができる。
また、梁は接合梁にボルト等に接合すればよく、梁を柱に溶接する必要がないため、梁を容易に設置することができ、施工性が良い。さらに、梁が鉄骨造であるため、鉄筋コンクリート造と比較して短期間で施工できる。

また、本発明に係る柱と梁との接合構造では、前記せん断補強筋の鉛直方向の配置間隔は、略均等であってもよい。

このように構成された柱と梁との接合構造では、せん断補強筋の鉛直方向の配置間隔は、略均等である。よって、火災時に鋼管が高温になっても、充填コンクリート拘束効果を柱の全長にわたって保持し、柱のせん断伝達性能及び軸力伝達性能を柱の全長にわたって確保することができる。

また、本発明に係る柱と梁との接合構造では、前記せん断補強筋の鉛直方向の配置間隔は、鉛直方向の端部の方が中央部よりも短くてもよい。

このように構成された柱と梁との接合構造では、せん断補強筋の鉛直方向の配置間隔は、鉛直方向の端部の方が中央部よりも短い。よって、火災時に、柱の鉛直方向の端部（柱端部）に曲げモーメントによりコンクリート部に大きな圧縮応力が生じるが、柱端部にはせん断補強筋が密に配置され集中的に補強されているため、柱端部のコンクリート部の圧縮破壊が抑制される。

また、本発明に係る柱と梁との接合構造の施工方法は、床面から上方に突出するように延びる複数の接合鉄筋が設けられた箇所において、複数の鉛直補強筋及び該複数の鉛直補強筋を束ねる複数のせん断補強筋を有する補強鉄筋体を、前記複数の接合鉄筋の平面視における内方に設置する補強鉄筋体設置工程と、前記接合鉄筋を囲繞するように鋼管を設置する鋼管設置工程と、筒状に形成されたふさぎ部材及び該ふさぎ部材に設けられ前記梁に接合される接合梁を有する接合部材を、前記ふさぎ部材が前記鋼管に連通するように設置する接合部材設置工程と、前記鋼管の内部及び前記ふさぎ部材の内部に挿通して前記ふさぎ部材の上方に突出するように、複数の接合鉄筋を鉛直方向に沿って設置する接合鉄筋設置工程と、前記接合梁に前記梁を接合する梁接合工程と、前記鋼管の内部及び前記ふさぎ部材の内部にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備えることを特徴とする。

このように構成された柱と梁との接合構造の施工方法では、補強鉄筋体設置工程及び接合部材設置工程では、予め部品化された補強鉄筋体及び接合部材を設置すればよいため、短期間及び省力で施工することができる。
さらに、コンクリート充填鋼管造の柱内に配置された鉛直補強筋及びせん断補強筋により、火災時に鋼管が高温になっても、充填コンクリート拘束効果を保持し、柱のせん断伝達性能及び軸力伝達性能を確保することができる。

本発明に係る柱と梁との接合構造及び柱と梁との接合構造の施工方法によれば、火災時の柱のせん断伝達性能及び軸力伝達性能を確保しつつ、施工性が良い。

本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合構造を示す図であり、一部を破断した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合構造を示す図であり、（ａ）鉛直断面図、（ｂ）図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第一実施形態に係る柱と梁との接合構造の補強鉄筋体を示す正面図である。 本発明の第一実施形態に係る柱と梁との接合構造の施工方法を示す図であり、（ａ）鋼管設置工程を示す図であり、（ｂ）接合部材設置工程を示す図であり、（ｃ）接合鉄筋設置工程を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る柱と梁との接合構造の施工方法を示す図であり、（ａ）コンクリート充填工程を示す図であり、（ｂ）補強鉄筋体設置工程を示す図であり、（ｃ）鋼管設置工程を示す図である。 本発明の第一実施形態の変形例に係る柱と梁との接合構造の補強鉄筋体を示す正面図である。

本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合構造について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合構造を示す図であり、一部を破断した斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合構造を示す図であり、（ａ）鉛直断面図、（ｂ）図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

本実施形態では、コンクリート充填鋼管造の柱の上部及び下部に、鉄骨造の梁が接合されている。梁は、柱に対して、平面視直交配置されている。
図１及び図２に示すように、一対の梁１が、平面視で直交するように配置されている。本実施形態では、各梁１は、Ｈ形鋼で構成されている。

梁１は、上下方向に離間して配置された一対のフランジ１１と、一対のフランジ１１どうしを連結するウェブ１２と、を有している。各梁１の端面には接合部材３がボルト等により接合されている。

接合部材３は、接合梁１Ｘと、ふさぎ板（ふさぎ部材）２とを有し、一体成形されている。接合梁１Ｘは、梁１と同一断面形状で形成されている。接合梁１Ｘのフランジ１１どうしは、直交状態で一体化されている。

各接合梁１Ｘのウェブ１２の端部（仕口部Ｘ）には、円筒状に形成されたふさぎ板２が突き付けられ接合されている。ふさぎ板２の高さは、梁１の高さと略同一である。

ふさぎ板２は、軸線を鉛直方向に向けて配置されている。ふさぎ板２は、後述する柱４の鋼管４１と同軸上且つ略同一径で形成され、鋼管４１の直上及び直下に配置されている。

柱４は、鋼管４１と、鋼管４１の内部に配置された接合鉄筋４２及び補強鉄筋体４６と、鋼管４１内に充填されたコンクリート部４９と、を有している。

鋼管４１は、梁１を挟んで上下両側に設置されている。鋼管４１は、下端４１ｂが梁１の上面（フランジ１１の上面）に単に設置されるのみであり、溶接接合はされていない。鋼管４１の上端４１ｕに、梁１の下面（フランジ１１の上面）に当接配置され、溶接接合はされていない。

接合鉄筋４２は、鉛直方向に延び、周方向に間隔を有して複数配置されている。

接合鉄筋４２は、円筒状のふさぎ板２の内部に挿通され、上方の鋼管４１から下方の鋼管４１まで延びている。一の鋼管４１において、上側の接合鉄筋４２の下端４２ｂと下側の接合鉄筋４２の上端４２ｕとは、鉛直方向に間隔を有して配置されている。

図３は、補強鉄筋体４６を示す正面図である。
図２及び図３に示すように、補強鉄筋体４６は、複数の鉛直補強筋４７と、これら複数の鉛直補強筋４７を束ねる複数のせん断補強筋４８と、を有している。

鉛直補強筋４７は、鉛直方向に延び、周方向に間隔を有して複数配置されている。本実施形態では、鉛直補強筋４７は４本で構成されている。なお、鉛直補強筋４７は、４〜８本程度で構成されていることが好ましい。

各せん断補強筋４８は、水平方向に沿って配置され、複数の鉛直補強筋４７を束ねる。各鉛直補強筋４７どうしは、鉛直方向に離間して、略等間隔で配置されている。

補強鉄筋体４６は、下端が梁１の上面に設置されている。本実施形態では、鉛直補強筋４７の下端４７ｂが、接合梁１Ｘのフランジ１１の上面に設置されている。鉛直補強筋４７の上端４７ｕは、梁１の下側のフランジ１１からわずかに下方に位置している。

コンクリート部４９は、鋼管４１及び円筒状のふさぎ板２の内部に充填されている。接合鉄筋４２及び補強鉄筋体４６は、コンクリート部４９に定着されている。

次に、上記の柱４と梁１との接合構造１００の施工方法について説明する。
図４は、柱４と梁１との接合構造１００の施工方法を示す図であり、（ａ）下階Ａにおける鋼管設置工程を示す図であり、（ｂ）下階Ａにおける接合部材設置工程を示す図であり、（ｃ）下階Ａにおける接合鉄筋設置工程を示す図である。図５は、柱４と梁１との接合構造１００の施工方法を示す図であり、（ａ）下階Ａにおけるコンクリート充填工程を示す図であり、（ｂ）上階Ｂにおける補強鉄筋体４６設置工程を示す図であり、（ｃ）上階Ｂにおける鋼管４１設置工程を示す図である。
以下では、下階Ａでは補強鉄筋体４６を設置せずに、上階Ｂ（梁１よりも上方の階）に補強鉄筋体４６を設置する施工例を挙げて説明する。

まず、下階Ａにおいて、鉄筋設置工程を行う。
下階Ａの床Ｆに接合鉄筋４２を設置する。例えば、下階Ａの床Ｆを施工する際に、接合鉄筋４２を床から突出するように設置し、床コンクリートを打設しておく。接合鉄筋４２は、鉛直方向に沿って配置し、周方向に間隔を有して複数配置する。

次に、鋼管設置工程を行う。
周方向に配置された複数の接合鉄筋４２を覆うように、鋼管４１を設置する。

次に、接合部材設置工程を行う。
接合梁１Ｘの端部に円筒状に形成されたふさぎ板２が接合された接合部材３を、鋼管４１の上部に設置する。ふさぎ板２が鋼管４１と連通するように設置する。

次に、接合鉄筋設置工程を行う。
ふさぎ板２の上方から、接合鉄筋４２を下方に移動させる。下端が鋼管４１の上部に位置し、上端がふさぎ板２から突出するように、接合鉄筋４２を設置する。

次に、梁接合工程を行う。
接合部材３の接合梁１Ｘに、梁１をボルト等で接合する。また、床デッキプレートを敷き込んでおく。

次に、コンクリート打設工程を行う。
鋼管４１の内部及び前記ふさぎ板２の内部にコンクリートを打設する。

次に、上階Ｂにおいて、補強鉄筋体設置工程を行う。
工場等で予め組み立てておいた補強鉄筋体４６を、ふさぎ板２に充填されたコンクリート部４９の上方に設置する。

次に、上記の鋼管設置工程、接合部材設置工程、接合鉄筋設置工程、梁接合工程及びコンクリート打設工程を、上階Ｂにおいて行う。
なお、下階Ａの柱４の内部にも、上階Ａの柱４の内部と同様に補強鉄筋体４６を設置しもよい。この場合には、下階Ａにおける鋼管設置工程の前に補強鉄筋体４６設置工程を行えばよい。

このように構成された柱４と梁１との接合構造１００及び梁１との接合構造１００の施工方法では、コンクリート充填鋼管造の柱４内に配置された鉛直補強筋４７及びせん断補強筋４８により、火災時に鋼管４１が高温になっても、充填コンクリート拘束効果を保持し、柱４のせん断伝達性能及び軸力伝達性能を確保することができる。

また、梁１は接合梁１Ｘにボルト等に接合すればよく、梁１を柱４に溶接する必要がないため、梁１を容易に設置することができ、施工性が良い。さらに、梁１が鉄骨造であるため、鉄筋コンクリート造と比較して短期間で施工できる。

また、せん断補強筋４８の鉛直方向の配置間隔は略均等であるため、火災時に鋼管４１が高温になっても、充填コンクリート拘束効果を柱４の全長にわたって保持し、柱４のせん断伝達性能及び軸力伝達性能を柱４の全長にわたって確保することができる。

また、補強鉄筋体設置工程及び接合部材設置工程では、予め部品化された補強鉄筋体４６及び接合部材３を設置すればよいため、短期間及び省力で施工することができる。

（変形例）
次に、本発明の一実施形態に係る柱４と梁１との接合構造１００の変形例について、主に図６を用いて説明する。
以下の実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図６は、本発明の第一実施形態の変形例に係る柱と梁との接合構造の補強鉄筋体を示す正面図である。
図６に示すように、本変形例では、補強鉄筋体４６Ｘのせん断補強筋４８の鉛直方向の配置間隔は、鉛直方向の上端４７ｕ及び下端４７ｂの方が中央部よりも短い。このため、火災時に、柱４の鉛直方向の端部（柱端部）に曲げモーメントによりコンクリート部４９に大きな圧縮応力が生じるが、柱端部にはせん断補強筋４８が密に配置され集中的に補強されているため、柱端部のコンクリート部４９の圧縮破壊が抑制される。

なお、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、補強鉄筋体４６は、平面視において、接合鉄筋４２の内側に配置されているが、本発明はこれに限られず、接合鉄筋４２と鋼管４１との間に十分スペースがあれば、平面視において接合鉄筋４２の外側且つ鋼管４１の内側に配置されていてもよい。

１…梁
１Ｘ…接合梁
２…ふさぎ板（ふさぎ部材）
３…接合部材
４…柱
４１…鋼管
４２…接合鉄筋
４６…補強鉄筋体
４７…鉛直補強筋
４８…せん断補強筋
４９…コンクリート部
１００…接合構造
Ａ…下階
Ｂ…上階
Ｘ…仕口部

Claims (4)

1. コンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合構造であって、
   前記柱は、
   鉛直方向に延びる鋼管と、
   該鋼管の内部に配置され、鉛直方向に延びる複数の接合鉄筋と、
   前記鋼管の内部に配置され、鉛直方向に延びる複数の鉛直補強筋と、
   該複数の鉛直補強筋を束ねる複数のせん断補強筋と、を有し、
   前記鋼管に連通し、前記柱から突出する前記接合鉄筋を囲繞するように設けられたふさぎ部材と、
   前記梁に接合される接合梁と、
   前記鋼管の内部及び前記ふさぎ部材の内部に充填されたコンクリート部と、を備えることを特徴とする柱と梁との接合構造。
2. 前記せん断補強筋の鉛直方向の配置間隔は、略均等であることを特徴とする請求項１に記載の柱と梁との接合構造。
3. 前記せん断補強筋の鉛直方向の配置間隔は、鉛直方向の端部の方が中央部よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の柱と梁との接合構造。
4. コンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合構造の施工方法であって、
   床面から上方に突出するように延びる複数の接合鉄筋が設けられた箇所において、複数の鉛直補強筋及び該複数の鉛直補強筋を束ねる複数のせん断補強筋を有する補強鉄筋体を、前記複数の接合鉄筋の平面視における内方に設置する補強鉄筋体設置工程と、
   前記接合鉄筋を囲繞するように鋼管を設置する鋼管設置工程と、
   筒状に形成されたふさぎ部材及び該ふさぎ部材に設けられ前記梁に接合される接合梁を有する接合部材を、前記ふさぎ部材が前記鋼管に連通するように設置する接合部材設置工程と、
   前記鋼管の内部及び前記ふさぎ部材の内部に挿通して前記ふさぎ部材の上方に突出するように、複数の接合鉄筋を鉛直方向に沿って設置する接合鉄筋設置工程と、
   前記接合梁に前記梁を接合する梁接合工程と、
   前記鋼管の内部及び前記ふさぎ部材の内部にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備えることを特徴とする柱と梁との接合構造の施工方法。

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