JP2022040424A - 柱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】設計自由度の高い鉄筋コンクリート造の柱構造を提供すること。
【解決手段】プレキャストコンクリート造の柱梁架構１は、鉛直方向に延びるプレキャストコンクリート造の第１柱部材２０Ａと、第１柱部材２０Ａの下端に接合されて鉛直方向に延びるプレキャストコンクリート造の第２柱部材２０Ｂと、を備える。第１柱部材２０Ａと第２柱部材２０Ｂとは、階高ｈの略中間高さ位置で接合される。第１柱部材２０Ａは、鉛直方向に延びる柱部３０と、柱部３０の仕口部３１から水平方向に延びる梁部４０と、を備える。柱部３０の仕口部３１には、梁部４０の内部を貫通してＰＣ鋼材５３が挿通されるシース管５０が設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、鉄筋コンクリート造の柱構造に関する。

従来より、鉄筋コンクリート造の柱が知られている（特許文献１参照）。
特許文献１には、主筋とフープ筋とを備える柱が示されている。主筋は、機械式継手で接合される第１主筋と、柱の中央部分にて端部が突き合わされた第２主筋と、からなる。第１主筋は、第２主筋に比べて太径となっている。
特許文献２には、継手部で端部が突き合わされた状態で配される主筋と、２種類のせん断補強筋と、を備える柱が示されている。主筋は、機械式継手で接合される第１主筋と、機械式継手で接合されない第２主筋と、からなる。柱の継手部は、中子筋のみでせん断補強され、継手部以外の一般部は、フープ筋でせん断補強される。

特許文献３には、太径の高強度鉄筋からなる柱主筋と、柱主筋の周囲を拘束するフープ筋と、高強度コンクリートと、から構成される高層ＲＣ造建物の中柱が示されている。柱の中間部に柱主筋の継手が設けられている。柱の四隅に配設される柱主筋の継手は機械式継手とされ、その他の柱主筋の継手は、柱主筋より小さな径を有する添え筋を用いた重ね継手とされている。

特許第５６４９６９８号公報 特許第５４５９７７３号公報 特開２００７－１３２１５８号公報

本発明は、設計自由度の高い鉄筋コンクリート造の柱構造を提供することを目的とする。

本発明者らは、プレキャストコンクリート造（ＰＣａ造）の柱構造として、鉛直方向に連結されるＰＣａ柱同士の接合位置を、柱に生じる曲げモーメントが小さくなる階高の略中間高さ位置とすることで、全ての柱主筋を継手で接合する必要がなく、柱に生じる応力に応じて、継手接合される柱主筋と継手接合されない柱主筋とを設けることが可能となる点に着眼して、本発明に至った。また、本発明者らは、ＰＣａ柱の柱部と梁部との交差部である仕口部に梁部を貫通する貫通孔を設けることで、柱部と梁部の交差部をコンクリートで一体成型するとともに、梁部の貫通孔に挿入されるＰＣ鋼材で柱部と梁部とを強固に一体化できることを見出した。
第１の発明の柱構造は、プレキャストコンクリート造の柱構造（例えば、後述の柱梁架構１）であって、鉛直方向に延びるプレキャストコンクリート造の第１柱部材（例えば、後述の第１柱部材２０Ａ）と、前記第１柱部材の下端に接合されて鉛直方向に延びるプレキャストコンクリート造の第２柱部材（例えば、後述の第２柱部材２０Ｂ）と、を備え、前記第１柱部材と前記第２柱部材とは、階高（例えば、後述の階高ｈ）の略中間高さ位置で接合され、前記第１柱部材は、鉛直方向に延びる柱部（例えば、後述の柱部３０）と、前記柱部の仕口部（例えば、後述の仕口部３１）から水平方向に延びる梁部（例えば、後述の梁部４０）と、を備え、前記柱部の仕口部には、前記梁部の内部を貫通してＰＣ鋼材（例えば、後述のＰＣ鋼材５３）が挿通される貫通孔（例えば、後述のシース管５０）が設けられることを特徴とする。

この発明によれば、プレキャストコンクリート造の第１柱部材と第２柱部材とを、階高の略中間高さ位置で接合した。階高の略中間高さ位置では、柱に作用する曲げモーメントが小さくなるため、柱主筋を全て継手接合する必要がなく、一部の柱主筋を継手接合されない自由端とすることができ、設計自由度の高い鉄筋コンクリート柱構造を構築できる。
また、一部の柱主筋を自由端とした場合には、この自由端となる柱主筋は、床スラブに直交する方向に延びる鋼材として、柱部材の変形に抵抗できる。
また、第１柱部材の仕口部から梁部が延びていることで、建設現場ではなくＰＣ工場等で仕口部にコンクリートが打設することで、仕口部と梁部との間に接合面を設けることなく、一体成型できる。よって、ＰＣ工場等の品質管理のもとで仕口部にコンクリートを打設して、高品質な柱構造を構築できる。

第２の発明の柱構造は、前記柱部の仕口部の側面には、前記梁部と交差する方向に延びるプレキャストコンクリート造の第２梁部（例えば、後述の第２梁部７１）、または、外側に突出する接続鉄筋（例えば、後述の接続鉄筋８１）が設けられることを特徴とする。

この発明によれば、第１柱部材の仕口部の側面に、梁部と交差する方向に延びるプレキャストコンクリート造の第２梁部、または、外側に突出する接続鉄筋を設けた。よって、第１柱部材の仕口部に複数の梁部を容易に設けることができる。

第３の発明の柱構造は、前記第１柱部材（例えば、後述の第１柱部材２０Ａ、６０）は、前記仕口部が中間高さに設けられて側面視で略Ｔ字形状である、または、前記仕口部が上端に設けられて側面視で略Ｌ字形状の下側部材（例えば、後述の下側部材６１）と、前記下側部材の仕口部の上面に接合されて鉛直方向に延びる上側部材（例えば、後述の上側部材６２）と、で構成されることを特徴とする。

この発明によれば、第１柱部材を、梁部を有する側面視が略Ｌ字形状あるいは略Ｔ字形状としたので、柱部と梁部の交差部である仕口部がコンクリートで一体成型されるため、柱部と梁部とを接合する必要がなく、短工期で柱梁架構を構築できる。
また、第１柱部材を略Ｔ字形状とした場合には、仕口部の上下に接合面がないので、接合箇所数を削減でき、柱構造の短工期化および高品質化が可能となる。

本発明によれば、設計自由度の高い鉄筋コンクリート造の柱構造を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る柱構造が適用された柱梁架構を模式的に示す側面図である。 柱梁架構を構成する第１柱部材の斜視図である。 第１柱部材の縦断面図およびＡ－Ａ断面図である。 図３の破線Ｂで囲んだ部分の拡大図およびＣ－Ｃ断面図である。 第１柱部材にＰＣ鋼材を取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る第１柱部材の縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る第１柱部材の斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る第１柱部材の斜視図である。

本発明は、仕口部と梁部を有する第１柱部材と第２柱部材とが階高の略中間高さ位置で接合された、プレキャストコンクリート造の柱構造である。第１実施形態は、第１柱部材２０Ａを、柱部３０と、柱部３０の中間高さに位置する仕口部３１から水平方向に延びる梁部４０と、で構成した（図１～図５）。第２実施形態は、第１柱部材６０を上下に二分割したものである（図６）。第３実施形態は、第１柱部材７０に第２梁部７１を設けたものである（図７）第４実施形態は、第１柱部材８０に接続鉄筋８１を設けたものである（図８）。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプレキャストコンクリート造の柱構造が適用された鉄筋コンクリート造の建物の柱梁架構１を模式的に示す側面図である。
柱梁架構１は、柱１０、梁１１、および床１２を含んで構成されている。この柱梁架構１は、鉛直方向に延びるプレキャストコンクリート造の第１柱部材２０Ａ、鉛直方向に延びるプレキャストコンクリート造の第２柱部材２０Ｂ、プレキャストコンクリート造の梁部材２１、およびプレキャストコンクリート造の床版２２が複数連結されて構築されている。

図２は、第１柱部材２０Ａの斜視図である。図３（ａ）は、第１柱部材２０Ａの縦断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図４（ａ）は、図３（ａ）の破線Ｂで囲んだ部分の拡大図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ－Ｃ断面図である。
第１柱部材２０Ａは、鉛直方向に延びる柱部３０と、柱部３０の中間高さに位置する仕口部３１から水平方向に延びる梁部４０と、を備える。この第１柱部材２０Ａは、仕口部３１が中間高さに設けられており、側面視で略Ｔ字形状となっている。
柱部３０の内部には、柱主筋３２および帯筋３３が設けられている。柱部３０の下端面には、柱主筋３２が接合される継手部３４が設けられている。また、柱主筋３２の上端部は、柱部３０の上端面から上方に突出しており、柱主筋３２の下端部は、継手部３４に接合されている。

梁部４０の内部には、梁主筋４１およびあばら筋４２が設けられている。梁主筋４１の一端側は、定着板４３に接合されて、柱部３０の仕口部３１内に定着しており、梁主筋４１の他端側は、定着板４３に接合されて、梁部４０の先端部に定着している。
また、梁部４０の内部には、貫通孔としてのシース管５０が埋設されている。このシース管５０の一端側は、柱部３０の仕口部３１の側面に形成された凹部５１に連通しており、シース管５０の他端側は、梁部４０の先端面に連通している。
また、柱部３０の側面には、梁部材２１が係止するための顎部３５が設けられている。

図１に戻って、第２柱部材２０Ｂは、第１柱部材２０Ａと梁部４０の向きが異なり、その他の構成は第１柱部材２０Ａと同様の構成である。
プレキャストコンクリート造の梁部材２１は、水平方向に延びており、第１柱部材２０Ａの梁部４０と同様の構成であるが、シース管は設けられていない。

以上の第１柱部材２０Ａと第２柱部材２０Ｂとは、水平方向に交互に並んで配置されており、互いに対向する第１柱部材２０Ａの梁部４０と第２柱部材２０Ｂの梁部４０とは、緊張力が導入されたＰＣ鋼材５３で連結されている。
すなわち、図５にも示すように、ＰＣ鋼材５３を、柱部材２０Ａ、２０Ｂのシース管５０に挿通するとともに、支圧板５４を柱部材２０Ａ、２０Ｂの凹部５１の底面に配置しておく。次に、ＰＣ鋼材５３に緊張力を導入し、この状態で、ＰＣ鋼材５３の両端部にナット５５を締め付けて、このナット５５および支圧板５４を介して、ＰＣ鋼材５３の両端部を凹部５１の底面に係止させる。これにより、ＰＣ鋼材５３に導入した緊張力が維持されて、互いに対向する第１柱部材２０Ａの梁部４０と第２柱部材２０Ｂの梁部４０とが圧着接合される。

下側の第１柱部材２０Ａから上方に突出した柱主筋３２は、上側の第２柱部材２０Ｂの継手部３４に接合されている。また、下側の第２柱部材２０Ｂから上方に突出した柱主筋３２は、上側の第１柱部材２０Ａの継手部３４に接合されている。
これにより、上下に位置する第１柱部材２０Ａの柱部３０と第２柱部材２０Ｂの柱部３０とが一体化されて、柱梁架構１の柱１０となる。よって、第１柱部材２０Ａの柱部３０と第２柱部材２０Ｂの柱部３０とが連結されて柱が形成されるとともに、第１柱部材２０Ａの梁部４０と第２柱部材２０Ｂの梁部４０とがＰＣ鋼材５３を介して圧着されて、プレストレスト梁が形成される。
なお、第１柱部材２０Ａと第２柱部材２０Ｂとは、階高ｈの略中間の高さ位置で接合されている。階高の略中間の高さ位置では、曲げモーメントが小さくなるため、全ての柱主筋３２を継手で接合する必要がない。よって、一部の柱主筋３２Ａは、階高の略中間の高さ位置で切断されており、自由端となっている（図３（ｂ）中×印で示す）。

また、梁部材２１は、隣り合う第１柱部材２０Ａの柱部３０に設けられた顎部３５と、第２柱部材２０Ｂの柱部３０に設けられた顎部３５と、の間に架設される。これにより、この梁部材２１は、柱部材２０Ａ、２０Ｂを連結して構築した場合と同様に、柱梁架構１の梁１１となっている。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）プレキャストコンクリート造の第１柱部材２０Ａと第２柱部材２０Ｂとを、階高ｈの略中間高さ位置で接合した。階高ｈの略中間高さ位置では、柱に作用する曲げモーメントが小さくなるため、柱主筋３２を全て継手接合する必要がなく、一部の柱主筋３２Ａを継手接合されない自由端とすることができ、設計自由度の高い鉄筋コンクリート造の柱梁架構１を構築できる。
また、自由端となる柱主筋３２Ａは、床１２に直交する方向に延びる鋼材として、柱部材２０Ａの変形に抵抗できる。
また、第１柱部材２０Ａの仕口部３１から梁部４０が延びており、建設現場ではなくＰＣ工場等で仕口部３１と梁部４０に同時にコンクリートを打設することで、仕口部３１と梁部４０との間に接合面を設けることなく、一体に成型できる。また、建設現場ではなくＰＣ工場等で仕口部３１にコンクリートを打設するから、仕口部３１内のコンクリート材料のばらつきを低減して、仕口部３１が高品質となる。よって、高品質な柱梁架構１を構築できる。

（２）第１柱部材２０Ａを略Ｔ字形状としたので、仕口部の上下に接合面がないから、接合箇所数を削減できる。また、第１柱部材２０Ａの仕口部３１と梁部４０とを一体化でき、柱梁架構１の短工期化および高品質化が可能となる。

〔第２実施形態〕
図６は、本発明の第２実施形態に係る第１柱部材６０の斜視図である。
本実施形態では、第１柱部材６０が上下に二分割されている点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、第１柱部材６０は、仕口部３１が上端に設けられて側面視で略Ｌ字形状の下側部材６１と、下側部材６１の仕口部３１の上面に接合されて鉛直方向に延びる上側部材６２と、で構成される。
下側部材６１は、鉛直方向に延びる柱部３０と、柱部３０の上端に位置する仕口部３１から水平方向に延びる梁部４０と、を備える。上側部材６２は、第１実施形態の柱部３０と同様の構成である。
本実施形態によれば、上述の（１）と同様の効果がある。

〔第３実施形態〕
図７は、本発明の第３実施形態に係る第１柱部材７０の斜視図である。
本実施形態では、第１柱部材７０に第２梁部７１が設けられている点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、第１柱部材７０は、鉛直方向に延びる柱部３０と、柱部３０の中間高さに位置する仕口部３１から水平方向に延びる梁部４０と、柱部３０の仕口部３１から梁部４０と交差する方向に延びるプレキャストコンクリート造の第２梁部７１と、を備える。この第２梁部７１は、梁部４０と同様の構成である。

本実施形態によれば、上述の（１）、（２）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（３）第１柱部材７０の仕口部３１の側面に、梁部４０と交差する方向に延びるプレキャストコンクリート造の第２梁部７１を設けた。よって、第１柱部材７０の仕口部３１に複数の梁部４０、７１を容易に設けることができる。
〔第４実施形態〕
図８は、本発明の第４実施形態に係る第１柱部材８０の斜視図である。
本実施形態では、第１柱部材８０に接続鉄筋８１が設けられている点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、第１柱部材８０は、鉛直方向に延びる柱部３０と、柱部３０の中間高さに位置する仕口部３１から水平方向に延びる梁部４０と、柱部３０の仕口部３１から梁部４０と交差する方向に突出する接続鉄筋８１と、を備える。この接続鉄筋８１は、図示しない梁に接続される。
本実施形態によれば、上述の（１）～（３）と同様の効果がある。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記の各実施形態では、第１柱部材２０Ａの梁部４０のシース管５０にＰＣ鋼材５３を挿入し、このＰＣ鋼材５３に緊張力を導入してプレストレスト梁としたが、ＰＣ鋼材５３に緊張力を導入せず、ＰＣ鋼材５３を梁主筋とする鉄筋コンクリート梁としてもよい。この場合、第１柱部材の仕口部内では、支圧板５４の代わりに、支圧板５４と同位置に定着板を設置する。

１…柱梁架構 １０…柱 １１…梁 １２…床
２０Ａ、６０、７０、８０…第１柱部材 ２０Ｂ…第２柱部材
２１…梁部材 ２２…床版
３０…柱部 ３１…仕口部 ３２、３２Ａ…柱主筋 ３３…帯筋
３４…継手部 ３５…顎部
４０…梁部 ４１…梁主筋 ４２…あばら筋 ４３…定着板
５０…シース管（貫通孔） ５１…凹部 ５３…ＰＣ鋼材
５４…支圧板 ５５…ナット
６１…下側部材 ６２…上側部材 ７１…第２梁部 ８１…接続鉄筋

Claims (3)

1. プレキャストコンクリート造の柱構造であって、
   鉛直方向に延びるプレキャストコンクリート造の第１柱部材と、前記第１柱部材の下端に接合されて鉛直方向に延びるプレキャストコンクリート造の第２柱部材と、を備え、
   前記第１柱部材と前記第２柱部材とは、階高の略中間高さ位置で接合され、
   前記第１柱部材は、鉛直方向に延びる柱部と、前記柱部の仕口部から水平方向に延びる梁部と、を備え、
   前記柱部の仕口部には、前記梁部の内部を貫通してＰＣ鋼材が挿通される貫通孔が設けられることを特徴とするプレキャストコンクリート造の柱構造。
2. 前記柱部の仕口部の側面には、前記梁部と交差する方向に延びるプレキャストコンクリート造の第２梁部、または、外側に突出する接続鉄筋が設けられることを特徴とする請求項１に記載の柱構造。
3. 前記第１柱部材は、前記仕口部が中間高さに設けられて側面視で略Ｔ字形状である、または、前記仕口部が上端に設けられて側面視で略Ｌ字形状の下側部材と、前記下側部材の仕口部の上面に接合されて鉛直方向に延びる上側部材と、で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の柱構造。

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