JP2019011675A - 複合構造 - Google Patents

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隆之 西谷
Takayuki Nishitani
隆之 西谷
幹夫 柳沢
Mikio Yanagisawa
幹夫 柳沢
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Abstract

【課題】優れた耐力を維持しつつ、さらに生産性に優れた複合構造を提供する。
【解決手段】鋼管2b内にコンクリートが充填された充填鋼管コンクリート造の柱1と、鉄骨造の梁10a,10bとからなる複合構造100Cにおいて、梁10a,10bの下側に鋼管2bが設けられ、梁10a,10bの側部に鋼管2bと上下方向に重なるように配置された塞ぎ板13,13…が接合され、梁10a,10bの上側にコンクリートスラブSが設けられ、鋼管2bの内部、および梁10a,10bと塞ぎ板13,13…とに囲まれた空間にコンクリート20が充填され、コンクリート20には、上下方向に延びて梁10a,10bと塞ぎ板13,13…とに囲まれた空間15を貫通する鉄筋30が埋設され、鉄筋30は、上端部がコンクリートスラブSに達し、上端部にコンクリートスラブSに定着する定着板(定着部)31を有する。
【選択図】図6

Description

本発明は、鋼管内にコンクリートが充填された充填鋼管コンクリート造の柱と、鉄骨造の梁とからなる複合構造に関する。
近年、鋼管内にコンクリートが充填された充填鋼管コンクリート造の柱と、鉄骨造の梁とからなる複合構造の建築物が建設されている。例えば、特許文献1には、このような複合構造の建築物における仕口部の構造が示されている。
このような複合構造は、鋼管が内部のコンクリートを外側から締め付けて変形を拘束することから優れた耐力を得ることができるとともに、鋼管が型枠・支保工を兼ねるため、型枠大工作業が不要で生産性に優れ、工期短縮を図ることができる。
特開2000−240156号公報
このような複合構造は、大規模な建築物にも採用されており、優れた耐力を維持しつつ、さらに生産性に優れ、工期短縮を図ることが望まれている。
そこで、本発明は、上記要望に応えるものであって、その目的は、優れた耐力を維持しつつ、さらに生産性に優れた複合構造を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る複合構造は、鋼管内にコンクリートが充填された充填鋼管コンクリート造の柱と、鉄骨造の梁とからなる複合構造において、前記梁の下側に前記鋼管が設けられ、前記梁の側部に前記鋼管と上下方向に重なるように配置された塞ぎ板が接合され、前記梁の上側にコンクリートスラブが設けられ、前記鋼管の内部、および前記梁と前記塞ぎ板とに囲まれた空間にコンクリートが充填され、該コンクリートには、上下方向に延びて前記梁と前記塞ぎ板とに囲まれた空間を貫通する鉄筋が埋設され、該鉄筋は、上端部が前記コンクリートスラブに達し、上端部に前記コンクリートスラブに定着する定着部を有することを特徴とする。
本発明では、鋼管および塞ぎ板の内部のコンクリートに埋設され、上下方向に延びて梁と塞ぎ板とに囲まれた空間を貫通する鉄筋を介して、梁、柱およびコンクリートスラブを確実に接合することができ、優れた耐力を得ることができる。
また、鉄筋は、上端部に定着部を有することにより、他の部材を用いることなく鉄筋をコンクリートスラブに容易に定着させることができるため、生産性を高めることができるとともに、低コスト化を図ることができる。
本発明に係る複合構造は、優れた耐力を得ることができるとともに、生産性を高めることができ、低コスト化を図ることができる。
本発明の第1実施形態に係る複合構造を示す図で図2のA−A線断面図である。 図1のB−B線断面図である。 本発明の第1実施形態に係る複合構造の分解斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る複合構造の縦断面図で図5のC−C線断面図である。 図4のD−D線断面図である。 本発明の第3実施形態に係る複合構造の縦断面図である。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1乃至図3に基づいて説明する。
図1乃至図3に示すように、本発明の第1実施形態に係る複合構造100Aは、充填鋼管コンクリート造の柱1と、鉄骨造の梁10とからなる建築物の構造である。柱1と梁10とが接合されている部分を仕口部Aとして以下説明する。
柱1は、梁10の上方に設けられる階上柱1aと、梁10の下方に設けられる階下柱1bとからなり、これらの階上柱1aと階下柱1bとが軸心を同一にし、中間に梁10を挟んで設けられている。これら階上柱1a及び階下柱1bは、それぞれ断面視が所定の同一径の円形からなる鋼管2a、2bと、鋼管2a,2b内に充填されたコンクリート20と、コンクリート20に埋設された鉄筋30,30…と、を有している。
なお、階上柱1a及び階下柱1bのそれぞれの長さは、それぞれ配置される階の階高に合せて設定されている。また、n階の梁10の上方に設けられる階上柱1aは、n+1階の梁10の下方に設けられる階下柱1bに相当するものとする。
梁10は、フランジ11a,11bが上下に配置されたH形鋼からなり、2つの梁10a、10bが、平面視において十字形状に交差するように設けられている。これらの梁10a、10bは、それぞれの上側のフランジ11aが同じ高さに配置されるとともに、それぞれの下側のフランジ11bが同じ高さに配置され、かつ、それぞれのウェブ12が同じ高さに配置されている。
梁10aと梁10bとは、当接箇所が溶接されて一体化している。
これらの梁10a、10bの端部には、他の梁14(図1および2参照)がジョイントプレート(不図示)や溶接(不図示)によって接合されている。
また、仕口部Aには、2本の梁10a、10bの交差部分を側方から囲繞するように4つの塞ぎ板13,13…が設けられている。
これらの塞ぎ板13,13…は、それぞれ断面形状が略1/4円の円弧の円弧板状に形成され、軸方向を上下方向とする向きで、二本の梁10a、10bの交差部分を中心として鋼管2a,2bの周方向に隣り合う梁10a,10bの間にそれぞれ配置されている。
このように配置された塞ぎ板13,13…は、平面視において鋼管2a、2bと同一の円をなすようにして、鋼管2a、2bと上下方向に重なった位置に配置されている。そして、塞ぎ板13,13…は、それぞれ梁10a、10bの上下のフランジ11a、11b及びウェブ12にそれぞれ溶接されている。
なお、本実施形態では、塞ぎ板13,13…は、鋼管2a、2bとは接合されていない。
鋼管2a、2bの内部、塞ぎ板13と梁10a,10bのウェブ12とに囲まれた空間15には、コンクリート20が一体に充填されている。また、このコンクリート20中には、上下方向に延びて塞ぎ板13と梁10a,10bのウェブ12とに囲まれた空間15を貫通する複数の鉄筋30,30…が埋設されている。
図1乃至図3には、各塞ぎ板13に対して3本の鉄筋30が鋼管2a,2bの周方向に互いに所定の間隔をあけて設けられていて、1つの仕口部Aに対して12本の鉄筋30が設けられている様子が示されている。
このような仕口部Aを施工するには、予め梁10a,10bを十字状に交差させ、さらに塞ぎ板13を一体に取り付けたものを仕口部材として用意しておき、これを階下柱1bの鋼管2b上に溶接することなく載置し、さらに鉄筋30,30…を配筋した後に階下柱1bの鋼管2aをセットし、ここにコンクリート20を打設・充填する。そして、各梁10a,10bの端部に、それぞれ他の梁14を接合する。
なお、鉄筋30,30…は、予め梁10a,10b及び塞ぎ板13に一体に取り付けておくようにしてもよい。
次に、上述した複合構造100Aの作用・効果について図面を用いて説明する。
上述した複合構造100Aでは、鋼管2a,2bおよび塞ぎ板13,13…が内部のコンクリート20を外側から締め付けて変形を拘束することから優れた耐力を得ることができる。また、鋼管2a,2bおよび塞ぎ板13の内部のコンクリート20には、上下方向に延びて梁10a,10bと塞ぎ板13とに囲まれた空間15を貫通する鉄筋30,30…が埋設されていることにより、梁10a,10bと階上柱1aおよび階下柱1bとを確実に接合することができるとともに、階上柱1aと階下柱1bとの荷重の伝達を確実に行うことができて、優れた耐力を得ることができる。
また、鋼管2a,2bが型枠・支保工を兼ねるため、型枠大工作業が不要で、工期短縮を図ることができる。これにより、生産性を高めることができるとともに、低コスト化を図ることができる。
また、鋼管2a,2bや鉄筋30、梁10a,10b、および塞ぎ板13,13…などの形態を規格化することで、より生産性を高めることができる。特に、柱1や梁10などの構造材のスパンが均等の建築物において、鋼管2a,2bや鉄筋30、梁10a,10b、および塞ぎ板13,13…などの形態が規格化された複合構造100Aを採用すると、更なる工期短縮を図ることができ、より生産性を高めることができる。
(他の実施形態)
次に、他の実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第1実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施形態と異なる構成について説明する。
(第2実施形態)
図4及び図5に示すように、本発明の第2実施形態に係る複合構造100Bでは、第1実施形態による複合構造100Aに、梁10a,10bと接合された上側フランジ接合鉄筋30a,下側フランジ接合鉄筋30b(図4参照)および補強リブ40がさらに設けられている。
上側フランジ接合鉄筋30aは、梁10a,10bの上側の鋼管2a内に設けられ、下端部が梁10a,10bの上側のフランジ11aの上面に溶接又はねじ止め等により接合されている。上側フランジ接合鉄筋30aは、上端部(不図示)の位置が鉄筋30の上端部(不図示)の位置と略同一となるように設けられている。
下側フランジ接合鉄筋30bは、梁10a,10bの下側の鋼管2b内に設けられ、上端部が梁10a,10bの下側のフランジ11bの下面に溶接又はねじ止め等により接合されている。下側フランジ接合鉄筋30bは、下端部(不図示)の位置が鉄筋30の下端部(不図示)の位置と略同一となるように設けられている。
上側フランジ接合鉄筋30aと下側フランジ接合鉄筋30bとは、上下方向に重なる位置に配置されている。
図4および図5には、上側フランジ接合鉄筋30aおよび下側フランジ接合鉄筋30bは、2つの梁10a,10bのそれぞれの延在方向において交差部分を挟んだ両側にそれぞれ2本ずつ設けられていて、1つの仕口部Aに対して8本の上側フランジ接合鉄筋30aと8本の下側フランジ接合鉄筋30bとが設けられている様子が示されている。
また、上側フランジ接合鉄筋30aおよび下側フランジ接合鉄筋30bは、仕口部Aを貫通する鉄筋30,30…とともに平面視において円をなすように配置されている。
なお、上側フランジ接合鉄筋30aおよび下側フランジ接合鉄筋30bの本数は適宜選択されてよい。
補強リブ40は、鋼製の板材からなり、上側フランジ接合鉄筋30aおよび下側フランジ接合鉄筋30bと上下方向に重なる位置において、上側のフランジ11a及び下側のフランジ11bの間に溶接により梁10a,10bに接合されている。すなわち、補強リブ40は、上側フランジ接合鉄筋30aと下側フランジ接合鉄筋30bとを上下方向に連結している。
本実施形態では、補強リブ40は、その板面が接合される梁10a,10bの延在方向を向くように配置されている。
第2実施形態による複合構造100Bでは、上側フランジ接合鉄筋30aおよび下側フランジ接合鉄筋30bが設けられて鋼管2a,2b内の鉄筋数が増加するため、柱1の強度をより高めることができる。また、上側フランジ接合鉄筋30aと下側フランジ接合鉄筋30bとが補強リブ40を介して上下方向に連続するため、梁10a,10bと柱1とを確実に接合することができるとともに、階上柱1aと階下柱1bとの荷重の伝達を確実に行うことができて、より優れた耐力を得ることができる。
(第3実施形態)
図6に示すように、第3実施形態による複合構造100Cは、仕口部Aの上部に屋上のコンクリートスラブSが配置されている。屋上のコンクリートスラブSは、上面に排水の為の勾配が形成されている。
なお、コンクリートスラブSの上面には勾配が形成されていても、仕口部Aにおける梁10a,10bは、それぞれ水平方向に延在し、上側のフランジ11aの上面が水平面となるように設けられている。そして、これらの梁10a,10bに接合される他の梁14が、コンクリートスラブSの上面の勾配に対応するように水平面に対して傾いた状態で梁10a,10bに接合されている。
仕口部Aを貫通する鉄筋30,30…は、上端部がコンクリートスラブSに達しており、この上端部には定着板31が設けられている。なお、鉄筋30,30…の上端部には定着板31に代わってフックが設けられていてもよい。
また、図示の例では、勾配を有するコンクリートスラブSの上方に部屋が存在しないため上述した階上柱1a(図1参照)は省略されているが、階上柱1aが設けられていて、コンクリートスラブSの上方に部屋が存在していてもよいし、コンクリートスラブSの上方が室外であって階上柱1aに支持された屋根が設けられていてもよい。
このように、第3実施形態による複合構造100Cは、コンクリートスラブSの上面に勾配が形成される場合にも容易に適用することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した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、上記の実施形態では、梁10a,10bが平面視十字状に交差する構成としたが、その交差角度は適宜選択することができ、また、上記の実施形態では、仕口部Aにおいて柱1に対して四方から梁10が接合されている形態であるが、柱1に対して、梁10が一方のみ、二方のみあるいは三方に接合されている形態としてもよい。
もちろんその場合、塞ぎ板13は、仕口部Aの全周を囲うように設ける。
また、上記の実施形態において、鉄筋30、上側フランジ接合鉄筋30aおよび下側フランジ接合鉄筋30bを柱1の全長にわたって連続させて配筋してもよい。鉄筋30、上側フランジ接合鉄筋30aおよび下側フランジ接合鉄筋30bの長さはそれぞれ設定されてよい。
また、上記の第2実施形態では、上側フランジ接合鉄筋30a、下側フランジ接合鉄筋30bおよび補強リブ40が設けられているが、これらのうちのいずれか1つ、または2つのみ設けられていてもよい。
また、上記の第1実施形態および第2実施形態では、梁10の上側および下側に柱1が設けられているが、最上階の梁10の下側のみに柱1が設けられている形態や、最下の梁10の上側のみに柱1が設けられている形態において、第1実施形態および第2実施形態における複合構造100A,100Bを採用してもよい。
1 柱
1a 階上柱
1b 階下柱
2a,2b 鋼管
10 梁
10a,10b 梁
11a 上側のフランジ
11b 下側のフランジ
12 ウェブ
13 塞ぎ板
15 空間
20 コンクリート
30 鉄筋
30a 上側フランジ接合鉄筋
30b 下側フランジ接合鉄筋
31 定着板(定着部)
40 補強リブ
100A〜100C 複合構造
A 仕口部
S コンクリートスラブ

Claims (1)

  1. 鋼管内にコンクリートが充填された充填鋼管コンクリート造の柱と、鉄骨造の梁とからなる複合構造において、
    前記梁の下側に前記鋼管が設けられ、前記梁の側部に前記鋼管と上下方向に重なるように配置された塞ぎ板が接合され、前記梁の上側にコンクリートスラブが設けられ、
    前記鋼管の内部、および前記梁と前記塞ぎ板とに囲まれた空間にコンクリートが充填され、該コンクリートには、上下方向に延びて前記梁と前記塞ぎ板とに囲まれた空間を貫通する鉄筋が埋設され、
    該鉄筋は、上端部が前記コンクリートスラブに達し、上端部に前記コンクリートスラブに定着する定着部を有することを特徴とする複合構造。
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CN112647650A (zh) * 2020-09-27 2021-04-13 衡阳市伟力钢筋机械有限公司 一种建筑构造柱钢筋机械锚固结构

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