JP2019002143A

JP2019002143A - 柱と梁との接合部の補強構造

Info

Publication number: JP2019002143A
Application number: JP2017115295A
Authority: JP
Inventors: 中澤　春生; Haruo Nakazawa; 春生中澤
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2019-01-10

Abstract

【課題】接合部降伏に伴う損傷を抑制することができる柱と梁との接合部の補強構造を提供する。【解決手段】柱Ｐと梁Ｂとの接合部１０の補強構造１は、梁Ｂに梁Ｂの幅方向に沿って形成された貫通孔Ｂｈと、貫通孔Ｂｈに挿通された緊張材３と、柱Ｐから梁Ｂ側に延び梁Ｂと離間して配置されるとともに、緊張材３の両端部がそれぞれ定着された一対の支圧材２と、を備え、貫通孔Ｂｈは梁Ｂの高さ方向の略中央に形成されていることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、柱と梁との接合部の補強構造に関するものである。

一般的に、鉄筋コンクリート構造物の柱梁構造においては、柱梁接合部につながる柱及び梁の曲げ強度について、梁が柱よりも低い強度となるように設計し、梁曲げ降伏型の全体崩壊モードとなるように設計されている。しかし、柱と梁との強度差が十分に確保されていないと、柱梁接合部において正面視対角線に沿ってひび割れが生じ、ひび割れた部分が互いに回転する接合部降伏という現象が生じる。このように柱梁接合部の損傷が顕著になるとともに、柱梁構造が不安定さを増すことが、近年の研究によって明らかとなっている。特に、接合部降伏では柱梁接合部のひび割れの中央部分で割れ（隙間）が拡大し、その後、繰返し荷重の作用により柱梁接合部のコンクリートが剥落するという様相を呈する虞がある。現存する鉄筋コンクリート構造物では、このような破壊現象を防止する設計はされていないため、補強工事を行うことが望まれている。

そこで、鉄筋コンクリート構造物の柱梁接合部について、大地震等に抗するための補強構造が提案されている。例えば、柱梁接合部及びこの近傍の柱、梁を貫通する複数の補強棒と、柱梁接合部の外周に設けられたコンクリートと、を備え、補強棒がコンクリートに埋設されたものが提案されている（下記の特許文献１参照）。また、梁を貫通する複数の貫通ボルトと、柱梁接合部を取り囲むように設けられた鉄骨ピースと、を備え、貫通ボルトが鉄骨ピースに螺合されたものも提案されている（下記の特許文献２参照）。

特開平１０−１５２９９６号公報特開平１０−２９２６４０号公報

しかしながら、上記の特許文献１，２の補強構造では、柱梁接合部のコンクリートに生じる損傷の拡大を抑制することはできるものの、梁等の構造体に貫通される補強棒や貫通ボルトには緊張力が導入されていないため、損傷自体を抑制することはできない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、接合部降伏に伴う損傷を抑制することができる柱と梁との接合部の補強構造を提供する。

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部の補強構造は、鉄筋コンクリート造における柱と梁との接合部の補強構造であって、前記梁に該梁の幅方向に沿って形成された貫通孔と、該貫通孔に挿通された緊張材と、前記柱から梁側に延び該梁と離間して配置されるとともに、前記緊張材の両端部がそれぞれ定着された一対の支圧材と、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部の補強構造では、緊張材を緊張させることで、接合部に設けられた支圧材を介して、接合部に圧縮力が作用する。一般に、支圧材が梁に定着されていると緊張材の引張力の反力が梁だけに作用する。しかし、本発明では、支圧材は梁と離間して配置されているため、接合部に圧縮力を確実に作用させることができる。よって、接合部に作用する圧縮力により、接合部降伏に伴う損傷が抑制される。

また、本発明に係る柱と梁との接合部の補強構造は、前記貫通孔は前記梁の高さ方向の略中央に形成されていることが好ましい。

このように構成された柱と梁との接合部の補強構造では、貫通孔は梁の高さ方向の略中央に形成されている。よって、梁内の鉄筋等と干渉することなく、貫通孔を形成し、貫通孔内に緊張材を配置することができる。

本発明に係る柱と梁との接合部の補強構造によれば、接合部降伏に伴う損傷を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合部の補強構造が採用された建築物の一部を模式的に示した正面図である。本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合部の補強構造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部の補強構造を示す平断面図である。

本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合部の補強構造について、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部の補強構造が採用された建築物の一部を模式的に示した正面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合部の補強構造を示す正面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合部の補強構造を示す平断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る柱Ｐと梁Ｂとの接合部１０の補強構造（以下、単に、「補強構造」と称する）１は、既存の鉄筋コンクリート造の建築物において、柱Ｐと梁Ｂとの接合部１０を補強するものである。本実施形態では、図３に示すように、柱Ｐから３方に梁Ｂが延びている構成、つまり柱Ｐに対して梁Ｂとの接合部１０が３箇所に設けられた構成を例に挙げて説明する。

図２及び図３に示すように、補強構造１は、支圧ピース（支圧材）２と、梁Ｂに貫通されたＰＣ鋼棒（緊張材）３と、を備えている。

支圧ピース２は、柱Ｐの各角部Ｐ１に沿って設けられている。支圧ピース２は、取付部２１と、定着部２２と、を有している。取付部２１は、平面視略直角に形成され、各面２３，２４が、それぞれ柱Ｐの角部Ｐ１を形成する一の面Ｐａ及び他の面Ｐｂに沿って配置されている。定着部２２は、平面視略直角に形成され、各面２５，２６が、取付部２１の各面２３，２４の延長線上に配置されている。換言すると、定着部２２は、柱Ｐの角部Ｐ１を形成する一の面Ｐａに設けられた梁Ｂ側及び他の面Ｐｂに設けられた梁Ｂ側に延びている。定着部２２の面２５，２６は、それぞれ対応する梁Ｂの外面Ｂｆ，Ｂｇと離間して配置されている。本実施形態では、支圧ピース２は、例えば鋼材により形成されている。支圧ピース２は、後述するＰＣ鋼棒３に作用する緊張力により柱Ｐの角部Ｐ１に押圧され、取り付けられている。

各梁Ｂには、梁Ｂの幅方向（梁Ｂの高さ方向と直交し且つ梁Ｂの延在方向と直交する方向）に沿って貫通孔Ｂｈが形成されている。各貫通孔Ｂｈは、梁Ｂの高さＨ（図２参照）の略中央または略中央近傍に形成されている。各貫通孔Ｂｈは、柱Ｐの対応する外面Ｐａ，Ｐｂから３０〜１００ｍｍ程度離間して形成されている。

貫通孔Ｂｈには、緊張材としてＰＣ鋼棒３が挿通されている。なお、緊張材としてＰＣ鋼棒３の他に、高強度鉄筋やＣＦＲＰロッド（炭素繊維をロッド状に加工した補強材）、炭素繊維ケーブルを採用することができる。貫通孔ＢｈとＰＣ鋼棒３との隙間を埋めるように、グラウト材（不図示）が充填されている。ＰＣ鋼棒３の端部は、支圧ピース２にナット３９で定着されている。

上記の補強構造１は、柱Ｐに対して、梁Ｂとの接合部１０が３箇所に設けられている。また、柱Ｐに対して梁Ｂが設けられていない面には、柱Ｐの両角部Ｐ１に支圧ピース２がそれぞれ設けられ、各支圧ピース２にＰＣ鋼棒３の各端部がナット３９で定着されている。

次に、既存の建築物に対して、上記の補強構造１を施工する施工方法に説明する。
まず、梁Ｂにおいて、ＰＣ鋼棒３を設置する箇所に、貫通孔Ｂｈを形成する。貫通孔Ｂｈは、ドリルで行ってもよいし、ダイヤモンドコアドリル等の低騒音の機器を使用すれば、建築物を使用しながら補強を行うことができる。

貫通孔Ｂｈに、ＰＣ鋼棒３を挿通する。柱Ｐの角部Ｐ１に沿って支圧ピース２を設置し、ＰＣ鋼棒３に緊張力を導入する。緊張力の導入は、小型のジャッキを使用したり、電動または手動のレンチによりナット３９を回転させたりして行う。

ここで、支圧ピース２に孔を開けておき、ＰＣ鋼棒３が緊張するまでの間、コンクリート釘（不図示）等で支圧ピース２を柱Ｐの角部Ｐ１に仮固定しておくと、作業がしやすい。

ＰＣ鋼棒３を緊張させた後は、貫通孔ＢｈとＰＣ鋼棒３との隙間にグラウトを注入して、梁Ｂの欠損を埋めることができる。

このように構成された補強構造１では、ＰＣ鋼棒３を緊張させることで、接合部１０の角部Ｐ１に設けられた支圧ピース２を介して、接合部１０に圧縮力が作用する。一般に、支圧ピースが梁に定着されているとＰＣ鋼棒の引張力の反力が梁だけに作用する。しかし、本発明では、支圧ピース２は梁Ｂの外面Ｂｆ，Ｂｇと間隔を有して配置されているため、接合部１０に圧縮力を確実に作用させることができる。よって、接合部１０に作用する圧縮力により、大地震時に接合部降伏に伴う損傷が抑制され、建物物の継続使用が可能となる。

また、貫通孔Ｂｈは梁Ｂの高さ方向の略中央に形成されている。よって、梁Ｂ内の鉄筋等（不図示）と干渉することなく、貫通孔Ｂｈを形成し、貫通孔Ｂｈ内にＰＣ鋼棒３を配置することができる。

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、支圧ピース２のナット３９の外側にカバーを設けることで、万が一ＰＣ鋼棒３が破断した場合にＰＣ鋼棒３が飛び出すことを防止することができる。

また、上記に示す実施形態では、柱Ｐにおける梁Ｂが設けられていない面（図３に示す紙面上方の面）は損傷しやすいため、当該面に沿ってＰＣ鋼棒３が設けられている。しかし、本発明はこれに限られず、梁Ｂの主筋本数等の設計条件によっては、柱Ｐにおける梁Ｂが設けられていない面に沿ってＰＣ鋼棒３を設けなくてもよい。

１…補強構造
２…支圧ピース(支圧材)
３…ＰＣ鋼棒（緊張材）
１０…接合部
２１…取付部
２２…定着部
３９…ナット
Ｂ…梁
Ｂｈ…貫通孔
Ｐ…柱
Ｐ１…角部

Claims

鉄筋コンクリート造における柱と梁との接合部の補強構造であって、
前記梁に該梁の幅方向に沿って形成された貫通孔と、
該貫通孔に挿通された緊張材と、
前記柱から梁側に延び該梁と離間して配置されるとともに、前記緊張材の両端部がそれぞれ定着された一対の支圧材と、を備えることを特徴とする柱と梁との接合部の補強構造。
前記貫通孔は前記梁の高さ方向の略中央に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の柱と梁との接合部の補強構造。