JP2022076025A

JP2022076025A - 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造

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Publication number: JP2022076025A
Application number: JP2022052684A
Authority: JP
Inventors: 伸之有山; Nobuyuki Ariyama; 隆則伊坂; Takanori Isaka; 桜子澤田; Sakurako Sawada
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: JP7270095B2

Abstract

【課題】鉄骨梁近傍のコンクリートの圧潰を抑制し、かつ、せん断耐力を損なわずにコンクリートの充填性を向上可能な柱梁接合部を有する、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造を提供する。【解決手段】鉄筋コンクリート柱２と鉄骨梁３の混合構造は、鉄筋コンクリート柱２と鉄骨梁３が接合された柱梁接合部４０を有し、柱梁接合部４０は、鉄骨梁３の上下フランジ３２ａ、３２ｂ間をふさぐふさぎ鋼板４１、及びその内部に形成された接合本体部４０Ａと、接合本体部４０Ａの上方に形成される接合上端部４０Ｂと、接合本体部４０Ａの下方に形成される接合下端部４０Ｃと、で構成され、接合本体部４０Ａ、接合上端部４０Ｂ、及び接合下端部４０Ｃは、コンクリート２４Ｊにより一体に構成され、柱梁接合部４０のコンクリート強度は、鉄筋コンクリート柱２を形成するコンクリート強度に比べて、高強度である。【選択図】図２

Description

本発明は、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造に関する。

例えば特許文献１には、鉄筋コンクリート造の柱と鉄骨造の柱との接合部の補強を図るため、梁に溶接された塞ぎ板が柱を取り囲むように設けられた構成が開示されている。また、特許文献１には、塞ぎ板の代わりに、柱の中に配置されるせん断補強筋と、梁に溶接されて柱に当接する支圧板とを備える構成も開示されている。さらに、特許文献１には、梁に固定されて柱に当接する固定部材と、対向する梁にそれぞれ固定された２つの固定部材を連結する鋼棒材とを備える構成が開示されている。
特許文献１に開示されたような構成では、地震発生時等に大きな外力によって梁が撓み変形すると、梁の端部が柱に接合される部分において、梁の上下のフランジから柱を構成するコンクリートに上下方向の圧縮力が作用し、コンクリートが潰れて損傷する圧潰が生じる場合がある。また、柱と梁との接合部にせん断補強筋や鋼棒材が設けられていると、接合部へのコンクリートの充填性が低下する。

特許文献２には、柱梁接合部を覆う鋼板製の塞ぎ板と、鉄骨柱の外周を囲む鉄筋籠とを備える構成が開示されている。
特許文献２に開示されたような構成では、柱梁接合部に鉄筋籠が設けられているため、コンクリート充填性が低下する。

また、特許文献３には、柱の外形を形成するように梁が集束する部位を囲む塞ぎ板と、塞ぎ板で囲まれた空間に柱主筋貫通孔が配置され、コンクリートが充填された柱梁接合部と、柱梁接合部と一体製作され、ブレースの端部が柱の下端または上端の一部と干渉する範囲を含むコンクリート柱先打ち部と、を備えた構成が開示されている。
特許文献３に開示されたような構成では、地震発生時等に大きな外力によって梁が撓み変形すると、梁の上下のフランジからコンクリート柱先打ち部に上下方向の圧縮力が作用し、圧潰が生じる場合がある。また、柱と梁との接合部にせん断補強筋が設けられていれば、接合部へのコンクリートの充填性が低下する。一方、柱と梁との接合部にせん断補強筋が設けられていない場合には、柱梁接合部におけるせん断耐力が不足する場合がある。

特開２０１５－５９４０８号公報特開２０１７－９５９８６号公報特開２０１６－９８５８６号公報

本発明が解決しようとする課題は、鉄骨梁近傍のコンクリートの圧潰を抑制し、かつ、せん断耐力を損なわずにコンクリートの充填性を向上可能な柱梁接合部を有する、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造を提供することである。

本発明者らは、鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）と鉄骨梁を接合させたＲＣ柱・鉄骨梁混合構造として、柱梁接合部を構成する接合本体部を含む鉄骨梁の上下フランジ間をふさぎ鋼板を用いた角筒形状体で囲むとともに、当該角筒形状体を含む、上部フランジより上部の接合上端部、及び下部フランジより下部の接合下端部を高強度コンクリートで一体として形成することで、柱梁接合部の中央高さ位置にあたる接合本体部にせん断補強筋量を配筋することなく、高いせん断耐力を備えた柱梁接合部を実現できる点に着眼して、本発明に至った。
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、本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造は、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁が接合された柱梁接合部を有する鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造であって、前記柱梁接合部は、前記鉄骨梁の上下フランジ間をふさぐふさぎ鋼板、及びその内部に形成された接合本体部と、前記接合本体部の上方に形成される接合上端部と、前記接合本体部の下方に形成される接合下端部と、で構成され、前記接合本体部、前記接合上端部、及び前記接合下端部は、コンクリートにより一体に構成され、前記柱梁接合部のコンクリート強度は、前記鉄筋コンクリート柱を形成するコンクリート強度に比べて、高強度であることを特徴とする。
このような構成によれば、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁とが接合された柱梁接合部において、接合本体部、接合上端部、及び接合下端部のコンクリート強度を、鉄筋コンクリートを形成するコンクリート強度よりも高強度とすることで、特に、柱梁接合部のせん断強度やひびわれ発生強度を高めることができる。これにより、柱梁接合部に配するせん断補強筋の量を削減しながら、せん断耐力を確保することができる。
このようにせん断補強筋の量を削減できるため、接合本体部を貫通する柱主筋、及び梁主筋の其々の鉄筋間隔にあっては、コンクリートを形成する粗骨材が支障なく通り抜けていく十分な空き寸法が確保できるために、柱梁接合部におけるコンクリート充填性を高めることができる。
また、地震発生時には、ＲＣ柱や鉄骨梁に大きな外力が加わり、其々に変形が進むと、鉄骨梁の上下のフランジ面とその梁フランジの直下、及び直上のＲＣ柱との間に、高い支圧力が作用することになるが、鉄骨梁のフランジを挟んだ接合本体部、及び接合上端部、接合下端部が高強度コンクリートで形成されていることで、鉄骨梁近傍のコンクリートに圧潰を発生させることなく、ＲＣ柱と鉄骨梁との間で外部荷重を伝達させることができる。

本発明の一態様においては、本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造は、前記柱梁接合部では、前記接合本体部にせん断補強筋が配筋されていないことを特徴とする。
このような構成によれば、柱梁接合部を構成する接合本体部にせん断補強筋が配筋されていない。よって、柱梁接合部において、柱主筋と梁主筋が交差する接合本体部内にせん断補強筋が配筋されていないことで、柱梁接合部内でのコンクリートの充填性を高めることができる。

本発明の一態様においては、本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造は、前記ふさぎ鋼板は、前記鉄骨梁のウェブと、前記上下フランジの各々に溶接され、前記ふさぎ鋼板同士の角部をＲ形状に接合させて、角筒形状体を形成する。具体的には、ふさぎ鋼板同士が溶接された角部が曲面加工された角筒形状体である。
このような構成によれば、柱梁接合部にコンクリートを打設する際、ふさぎ鋼板が、柱梁接合部の周囲を覆う型枠として機能する。このふさぎ鋼板は、角筒形状体であり、その角部がＲ形状（曲面加工）であるので、角筒形状体の内部に充填される接合本体部のコンクリートは、角部が曲面加工されたふさぎ鋼板が筒状の樽のように機能して３軸応力状態で拘束されることになる。よって、コンクリートの圧縮強度は、材料本来の１軸強度を上回り、破壊強度に達するまで増加されるために、柱梁接合部のせん断耐力を高めることができる。

本発明によれば、鉄骨梁近傍のコンクリートの圧潰を抑制し、かつ、せん断耐力を損なわずにコンクリートの充填性を向上可能な柱梁接合部を有することが可能となる。

本実施形態における鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造を適用した建物の一部を示す立面図である。図１の建物における柱梁接合部の構成を示す立断面図である。図１の柱梁接合部の構成を示す水平断面図である。図１に示す建物の外周部に位置する柱梁接合部の構成を示す水平断面図である。図１の柱梁接合部の構成を示す部分斜視図である。図１の柱梁接合部の構築方法の説明図であり、鉄筋コンクリート柱の柱状部と柱主筋とを設けた状態を示す立断面図である。図１の柱梁接合部の構築方法の説明図であり、柱梁接合部に梁接合ブラケットを設けた状態を示す立断面図である。図１の柱梁接合部の実施例１を示す立断面図である。図１の柱梁接合部の実施例２を示す水平断面図である。図１の柱梁接合部の構築方法の変形例の説明図であり、柱梁接合部に高強度コンクリートを打設した状態を示す立断面図である。

本発明は、ＲＣ柱と鉄骨梁が接合された柱梁接合部を含むＲＣ柱と鉄骨梁の混合構造である。本実施形態は、鉄骨梁の上下フランジ間に設ける接合本体部にせん断補筋が配筋されていなく、かつ接合本体部と、上部フランジの上部の接合上端部、及び下部フランジの下部の接合下端部がともに高強度コンクリートで形成されるＲＣ柱と鉄骨梁の柱梁接合部を含む混合構造である（図１～図７）。図８は、上記混合構造の実施例１であり、接合上端部及び接合下端部を、柱梁接合部に接合されるブレースのジョイントプレートを覆うような厚さで設けたものである。図９は、上記混合構造の実施例２であり、建物の外周隅部に設けるＲＣ柱と鉄骨梁の柱梁接合部を実現するにあたり、柱梁接合部に埋設される鉄骨梁の材端面には閉塞板を設けることで、接合本体部にはふさぎ鋼板を設けることなく、柱梁接合部を閉塞板、及びせん断補強筋で囲んだものである。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造を実施するための各形態を、図面に基づいて説明する。

本実施形態は、上述のとおり、接合本体部にせん断補筋を配筋することなく、接合本体部を含む鉄骨梁上の接合上端部、及び鉄骨梁下の接合下端部をともに、高強度コンクリートで形成する点が特徴である。
図１に、本実施形態における鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造を適用した建物の部分立面図を示す。図２に、図１に示す建物における柱梁接合部の立断面図を示す。また、図３に、図２に示す柱梁接合部の水平断面図を示す。図４に、建物の外周部に位置する柱梁接合部の構成を示す水平断面図を示す。図５に、柱梁接合部の斜視図を示す。
図１に示されるように、建物１は、上下方向に延びる複数本の鉄筋コンクリート柱２と、建物１の各階において互いに隣り合う鉄筋コンクリート柱２間に架設された鉄骨梁３と、を備えている。鉄筋コンクリート柱２と鉄骨梁３とは、柱梁接合部４０において互いに接合されている。

図１、図２に示されるように、鉄筋コンクリート柱２は、鉄筋コンクリート造であり、柱主筋２１と、コンクリート２４と、を主に備えている。柱主筋２１は、上下方向に延びている。柱主筋２１は、鉄筋コンクリート柱２の断面内において複数本が配設されている。コンクリート２４は、例えば平断面視矩形で、柱主筋２１を埋設するように設けられている。
鉄筋コンクリート柱２は、互いに上下に位置する柱梁接合部４０の間に、鉄筋コンクリート柱２の本体部に相当する上下方向に延びる柱状部２Ｃを有している。柱状部２Ｃは、柱主筋２１とコンクリート２４とに加えて、せん断補強筋２２を備えている。せん断補強筋２２は、上下方向に間隔をあけて複数本が設けられている。それぞれのせん断補強筋２２は、柱主筋２１を取り囲むように配筋されている。柱状部２Ｃにおいて、コンクリート２４は、これら柱主筋２１及びせん断補強筋２２を埋設するように設けられている。
設計例では、例えば、鉄筋コンクリート柱２は呼び強度４２Ｎ／ｍｍ^２の普通強度コンクリートを使用したプレキャストコンクリート製であり、その鉄筋コンクリート柱２の形状及び外径寸法については、図３、４に示すように矩形形状で、外径寸法が９００ｍｍ×９００ｍｍである。また、柱主筋２１には異形鉄筋Ｄ３５が１２本均等に配置され、柱本体部には帯筋Ｄ１６が１００ｍｍ間隔で配筋されている。

鉄骨梁３は、図１に示すように鉄骨梁本体３１と、柱梁接合部４０に設けられた梁接合ブラケット３２と、を備えている。
鉄骨梁本体３１は、水平面内に設けられた上部フランジ３１ａと、上部フランジ３１ａの下方に平行に設けられた下部フランジ３１ｂと、鉛直面内に位置して上部フランジ３１ａと下部フランジ３１ｂとを連結するように設けられたウェブ３１ｃと、を一体に有している。鉄骨梁本体３１の端部は、梁接合ブラケット３２に、ジョイントプレート３４を介して接合されている。

梁接合ブラケット３２は、鉄骨梁３が延びる方向に向けて、鉄筋コンクリート柱２から突出するように設けられている。図３に示すように、例えば、鉄筋コンクリート柱２が建物１の内部に配置されて、その四方に梁が接合される場合、梁接合ブラケット３２は、鉄筋コンクリート柱２から四方に延びるように設けられている。ここで、鉄筋コンクリート柱２を挟んで互いに反対側に位置する梁接合ブラケット３２同士は、一直線上に連続している。すなわち、四方に鉄骨梁３が接合される鉄筋コンクリート柱２の柱梁接合部４０において、梁接合ブラケット３２は、平面視十字状に設けられている。また、各梁接合ブラケット３２は、その一部が柱梁接合部４０のコンクリート２４Ｊに埋設され、残部が、鉄筋コンクリート柱２に接合される四方の鉄骨梁３のそれぞれの延在方向に沿ってコンクリート２４Ｊから突出して設けられている。
また、図４に示すように、鉄筋コンクリート柱２が、建物１の外周部に配置されるものである場合、建物１の外方を向く部分には、梁接合ブラケット３２は、その先端部３２ｓが後述するふさぎ鋼板４１と同一位置となるよう設けられている。
図２に示すように、各梁接合ブラケット３２は、水平面内に設けられた上部フランジ３２ａと、上部フランジ３２ａの下方に平行に設けられた下部フランジ３２ｂと、鉛直面内に位置して上部フランジ３２ａと下部フランジ３２ｂとを連結するように設けられたウェブ３２ｃと、を一体に有している。

図３、図４に示されるように、柱梁接合部４０には、ふさぎ鋼板４１が設けられている。ふさぎ鋼板４１は、鉄筋コンクリート柱２の周方向において互いに隣り合う梁接合ブラケット３２の間に設けられている。各ふさぎ鋼板４１は、平面視略Ｌ字状で、互いに隣り合う梁接合ブラケット３２のうち一方の梁接合ブラケット３２の延伸方向に直交する第一面４１ａと、他方の梁接合ブラケット３２の延伸方向に直交する第二面４１ｂと、を有している。
各ふさぎ鋼板４１の第一面４１ａ、第二面４１ｂの端部は、図２に示すように鉄骨梁３を構成する梁接合ブラケット３２の上部フランジ３２ａと下部フランジ３２ｂとの間を塞ぐように設けられている。すなわち、ふさぎ鋼板４１の第一面４１ａ、第二面４１ｂの端部は、梁接合ブラケット３２の上部フランジ３２ａと下部フランジ３２ｂとウェブ３２ｃとに溶接されている。
また、ふさぎ鋼板４１において、第一面４１ａと第二面４１ｂとが交差する角部４１ｃは、所定の曲率半径で湾曲して形成されている。
このような平面視略Ｌ字状のふさぎ鋼板４１を、鉄筋コンクリート柱２から四方に延びる梁接合ブラケット３２の間にそれぞれ設けることで、これらふさぎ鋼板４１によって、平面視矩形で上下方向に延びる角筒形状体４５が形成されている。
設計例では、例えば、ふさぎ鋼板４１には溶接構造用圧延鋼材ＳＭ４９０Ａを使用し、鋼板厚さは１２ｍｍで、角部４１ｃにはＲ＝１０ｔの曲げ加工を行った後、柱梁接合部４０の必要耐火性能を満足するように、当該ふさぎ鋼板４１の表面に耐火被覆層を設けた。

図２に示されるように、柱梁接合部４０は、接合本体部４０Ａと、接合上端部４０Ｂと、接合下端部４０Ｃと、を備えて構成されている。
接合本体部４０Ａは、ふさぎ鋼板４１（角筒形状体４５）の内部にコンクリート２４Ｊが充填されることで形成されている。接合本体部４０Ａには、前記の柱主筋２１が上下方向に延びて配筋されている。ここで、図３、図４に示されるように、柱主筋２１は、鉄筋コンクリート柱２の外周部に、複数本配置されている。鉄筋コンクリート柱２の外周部に配置された柱主筋２１は、互いに隣り合う梁接合ブラケット３２同士の間に配置されている。図２に示されるように、接合本体部４０Ａにおいては、柱主筋２１のみが設けられ、せん断補強筋は設けられていない。換言すると、ふさぎ鋼板４１の内側の、梁接合ブラケット３２の上部フランジ３２ａと下部フランジ３２ｂとの間においては、せん断補強筋が設けられていない。
また、梁接合ブラケット３２同士が交差する部分には、コンクリート打設時のエア抜き孔３２ｈが、上部フランジ３２ａと下部フランジ３２ｂとを貫通して形成されている。

接合上端部４０Ｂは、接合本体部４０Ａの上方に設けられている。接合上端部４０Ｂは、柱主筋２１と、柱主筋２１を取り囲むように設けられたせん断補強筋４３と、柱梁接合部４０のコンクリート２４Ｊと一体に設けられたコンクリート２４Ｋとによって形成されている。接合上端部４０Ｂは、上下方向において、梁接合ブラケット３２上に形成されるスラブ５と同等の厚さを有している。
接合下端部４０Ｃは、接合本体部４０Ａの下方に設けられている。接合下端部４０Ｃは、柱主筋２１と、柱主筋２１を取り囲むように設けられたせん断補強筋４４と、柱梁接合部４０のコンクリート２４Ｊと一体に設けられたコンクリート２４Ｌとによって形成されている。接合下端部４０Ｃは、上下方向において、接合上端部４０Ｂと同等の厚さを有している。
すなわち、柱梁接合部４０では、接合本体部４０Ａの高さ分の間隔を空けて、接合下端部４０Ｃ、及び接合上端部４０Ｂに、柱主筋２１を囲むようにせん断補強筋４３，４４が配筋されている。
接合下端部４０Ｃ、及び接合上端部４０Ｂに配筋されるせん断補強筋４３，４４は、鉄筋コンクリート柱２本体のせん断補強筋２２の間隔よりも狭い間隔にて配筋される。または、せん断補強筋４３，４４を、鉄筋コンクリート柱２本体のせん断補強筋２２に比べて、高強度鉄筋を使用する方法、或いは太径鉄筋を使用することも可能である。このようにすることで、接合下端部４０Ｃ、または接合上端部４０Ｂのコンクリートの拘束度を高めて、柱梁接合部４０内のコンクリートの圧縮強度を増加されて、鉄骨梁３近傍でのコンクリートの圧潰を抑制する。

本実施形態においては、図２、図５に示されるように、接合下端部４０Ｃは、下部ふさぎ鋼板４２を備えている。
下部ふさぎ鋼板４２は、接合下端部４０Ｃのコンクリート２４Ｌを覆うように、かつ、接合本体部４０Ａのふさぎ鋼板４１が下方に延在するように、ふさぎ鋼板４１に接合されて設けられている。
このように、下部ふさぎ鋼板４２とふさぎ鋼板４１とが一体となって、角筒形状体が形成されている。

柱梁接合部４０において、接合本体部４０Ａのコンクリート２４Ｊ、接合上端部４０Ｂのコンクリート２４Ｋ、及び接合下端部４０Ｃのコンクリート２４Ｌは、高強度コンクリートによって形成されている。この高強度コンクリートは、そのコンクリート強度が、鉄筋コンクリート柱２の柱状部２Ｃを形成するコンクリート２４のコンクリート強度に比べて高い。

設計例では、例えば、接合上端部４０Ｂ、及び接合下端部４０Ｃの鉛直方向の高さは各１８０ｍｍであり、接合本体部４０Ａの高さは８００ｍｍである。また、接合下端部４０Ｃ、接合本体部４０Ａ、及び接合上端部４０Ｂには、呼び強度６０Ｎ／ｍｍ^２の高強度コンクリートを現場打設で構築し、下方側の柱本体の柱状部と連結する。よって、柱梁接合部４０のコンクリート強度６０Ｎ／ｍｍ^２は、柱状部のコンクリート強度４２Ｎ／ｍｍ^２に対して、６０倍/４２≒１.４倍程度、増加させている。
また、接合上端部４０Ｂに配筋するせん断補強筋４３と、接合下端部４０Ｃに配筋するせん断補強筋４４の補強筋間隔は、柱状部の帯筋間隔より狭くし、最大間隔であっても１００ｍｍ以下とし、８０ｍｍとした。また、接合上端部４０Ｂ、及び接合下端部４０Ｃは、鉄骨梁３のフランジ上面やフランジ下面に設けられる柱梁接合部４０を構成する構造抵抗領域であり、施工性を考慮した一定ボリュームのコンクリート体をなす必要があり、接合上端部４０Ｂや接合下端部４０Ｃの最低高さは１８０ｍｍとする。

図１に示されるように、互いに上下に位置する鉄骨梁３，３間には、ブレース５０が設けられている。ブレース５０は、例えば、鉄骨梁３の中間部と、柱梁接合部４０とに両端部が接合されている。
ブレース５０の端部は、ジョイントプレート５１を介して柱梁接合部４０に接合されている。ジョイントプレート５１は、梁接合ブラケット３２に溶接等によって接合されている。ジョイントプレート５１は、その一部が、鉄筋コンクリート柱２のコンクリート２４内に埋設され、残部が鉄筋コンクリート柱２の外側に露出して設けられている。

（柱梁接合部の構築方法）
次に、上記したような柱梁接合部４０の構築方法について説明する。
上記柱梁接合部の構築方法を示す図であり、鉄筋コンクリート柱の柱状部と柱主筋とを設けた状態を示す立断面図を図６に示す。上記柱梁接合部の構築方法を示す図であり、柱梁接合部に梁接合ブラケットを設けた状態を示す立断面図を図７に示す。
図６に示すように、柱梁接合部４０を構築するに先立ち、鉄筋コンクリート柱２の柱状部２Ｃを構築しておく。なお、この柱状部２Ｃのコンクリート２４は、現場打ちしても良いし、予めコンクリート２４を成形したプレキャストコンクリート造としてもよい。
柱梁接合部４０を構築するには、まず、柱状部２Ｃの頭部から上方に突出した柱主筋２１に、せん断補強筋４４を配筋する。さらに、柱主筋２１に、ナット８０を用いて梁支持部材８１を取り付ける。
次いで、図７及び図５に示すように、梁支持部材８１上に、平面視十字状の梁接合ブラケット３２を載せる。このとき、互いに隣り合う梁接合ブラケット３２間には、接合本体部４０Ａ、及び接合下端部４０Ｃにふさぎ鋼板４１、下部ふさぎ鋼板４２を予め溶接しておく。続いて、次に、梁接合ブラケット３２の上側に、接合上端部４０Ｂのせん断補強筋４３を配筋する。その後、ふさぎ鋼板４１、下部ふさぎ鋼板４２で囲まれた接合本体部４０Ａと接合下端部４０Ｃ、及び図示されない型枠材で囲まれた接合上端部４０Ｂに高強度コンクリートを打設する。
打設した高強度コンクリートが硬化し、所定の強度を発現することで、接合本体部４０Ａのコンクリート２４Ｊ、接合上端部４０Ｂのコンクリート２４Ｋ、及び接合下端部４０Ｃのコンクリート２４Ｌが形成される。

（作用効果）
上述したような鉄筋コンクリート柱２と鉄骨梁３の混合構造によれば、鉄筋コンクリート柱２と鉄骨梁３が接合された柱梁接合部４０を有する鉄筋コンクリート柱２と鉄骨梁３の混合構造であって、柱梁接合部４０は、鉄骨梁３の上下フランジ３２ａ、３２ｂ間をふさぐふさぎ鋼板４１、及びその内部に形成された接合本体部４０Ａと、接合本体部４０Ａの上方に形成される接合上端部４０Ｂと、接合本体部４０Ａの下方に形成される接合下端部４０Ｃと、で構成され、接合本体部４０Ａ、接合上端部４０Ｂ、及び接合下端部４０Ｃは、コンクリート２４Ｊにより一体に構成され、柱梁接合部４０のコンクリート２４Ｊ、２４Ｋ、２４Ｌの強度は、鉄筋コンクリート柱２を形成するコンクリート２４の強度に比べて、高強度である。
このような構成によれば、鉄筋コンクリート柱２と鉄骨梁３とが接合された柱梁接合部４０において、接合本体部４０Ａ、接合上端部４０Ｂ、及び接合下端部４０Ｃのコンクリート２４Ｊ、２４Ｋ、２４Ｌの強度を、鉄筋コンクリート柱２を形成するコンクリート２４の強度よりも高強度とすることで、特に、柱梁接合部４０のせん断強度やひびわれ発生強度を高めることができる。これにより、柱梁接合部４０に配するせん断補強筋２２の量を削減しながら、せん断耐力を確保することができる。
このようにせん断補強筋２２の量を削減できるため、接合本体部４０Ａを貫通する柱主筋２１、及び梁主筋の其々の鉄筋間隔にあっては、コンクリートを形成する粗骨材が支障なく通り抜けていく十分な空き寸法が確保できるために、柱梁接合部４０におけるコンクリート充填性を高めることができる。
また、地震発生時には、鉄筋コンクリート柱２や鉄骨梁３に大きな外力が加わり、其々に変形が進むと、鉄骨梁３の上下のフランジ面とその梁フランジの直下、及び直上の鉄筋コンクリート柱との間に、高い支圧力が作用することになるが、鉄骨梁３のフランジを挟んだ接合本体部４０Ａ、及び接合上端部４０Ｂ、接合下端部４０Ｃが高強度コンクリートで形成されていることで、鉄骨梁３近傍のコンクリートに圧潰を発生させることなく、鉄筋コンクリート柱２と鉄骨梁３との間で外部荷重を伝達させることができる。

また、上記した柱梁接合部４０では、接合本体部４０Ａの高さ分の間隔を空けて、接合下端部４０Ｃ、及び接合上端部４０Ｂに、柱主筋２１を囲むようにせん断補強筋４３，４４が配筋されている。また、接合本体部４０Ａにせん断補強筋が配筋されていない。
このような構成によれば、せん断補強筋４３，４４は、接合本体部４０Ａには配筋されていない。したがって、接合本体部４０Ａにおけるコンクリート充填性を向上させることができる。

また、ふさぎ鋼板４１は、鉄骨梁３のウェブ３２ｃと、上下フランジ３２ａ、３２ｂの各々に溶接され、ふさぎ鋼板４１は角部４１ｃが曲面加工された角筒形状体である。
このような構成によれば、柱梁接合部４０にコンクリート２４Ｊを打設する際、ふさぎ鋼板４１が、柱梁接合部４０の周囲を覆う型枠として機能する。このふさぎ鋼板４１は、角筒形状体４５であり、その角部４１ｃがＲ形状（曲面加工）であるので、角筒形状体４５の内部に充填される接合本体部４０Ａのコンクリートは、角部４１ｃが曲面加工されたふさぎ鋼板４１が筒状の樽のように機能して３軸応力状態で拘束されることになる。よって、コンクリートの圧縮強度は、材料本来の１軸強度を上回り、破壊強度に達するまで増加されるために、柱梁接合部４０のせん断耐力を高めることができる。

また、接合下端部は、側方を下部ふさぎ鋼板４２で囲われている。
このような構成によれば、接合下端部４０Ｃのせん断耐力を向上させることができるとともに、柱梁接合部４０構築する際の型枠としても使用することができるため、施工が容易である。

（実施形態の実施例）
上記実施形態では、接合上端部４０Ｂのコンクリート２４Ｋ、及び接合下端部４０Ｃのコンクリート２４Ｌを、スラブ５の同等の厚さで設けたが、これに限らない。
実施例１においては、図８に示されるように、接合上端部４０Ｂ’のコンクリート２４Ｋ’、及び接合下端部４０Ｃ’のコンクリート２４Ｌ’は、柱梁接合部４０’に接合されるブレース５０のジョイントプレート５１を覆うような厚さで設ける。
また、上記実施形態では、接合本体部４０Ａのコンクリート２４Ｊ、接合上端部４０Ｂのコンクリート２４Ｋ、及び接合下端部４０Ｃのコンクリート２４Ｌを高強度コンクリートにより形成するようにした。

また、実施例２として、建物１の外周部に位置して、外壁と鉄筋コンクリート柱２の外周面２ｆとが同一面となる場合、図９に示されるように、鉄筋コンクリート柱２の柱梁接合部６０においては、ふさぎ鋼板４１を廃し、代わりに、柱主筋２１の周りにせん断補強筋６３を設ける。この場合、建物１の外側に面する側においては、梁接合ブラケット３２は、鉄筋コンクリート柱２の外周面２ｆ、２ｇよりも所定寸法内側に位置するよう設けられている。また、梁接合ブラケット３２の先端部３２ｔには、上部フランジ３２ａ、下部フランジ３２ｂ、及びウェブ３２ｃとを塞ぐように、閉塞板６６を溶接してもよい。
このような構成とすることで、上記実施形態で示したふさぎ鋼板４１を用いた柱梁接合部４０のように、ふさぎ鋼板４１が外壁面に露出するのを抑えることができる。したがって、外観を損なったり、外壁を形成する壁パネルの設置の障害になるのを抑えることが可能となる。

（実施形態の変形例）
なお、本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、高強度コンクリートに代えて、多孔性の鋼繊維を混入させた高強度鋼繊維コンクリート、または普通強度の鋼繊維コンクリートを用いることで、上述の実施形態においては、接合本体部にふさぎ鋼板を配置し、かつ接合上端部、及び接合下端部にせん断補強筋を設けたが、鋼繊維材がふさぎ鋼板やせん断補強筋に替わってコンクリートを拘束するために、少なくともどちらか一方のみを設ける場合であっても、所定のせん断耐力を確保可能なＲＣ柱と鉄骨梁の混合構造を実現できる。なお、本発明では、前記高強度鋼繊維コンクリートは、呼び強度が４５Ｎ／ｍｍ^２を上回るコンクリートとし、前記普通強度の鋼繊維コンクリートは呼び強度が４５Ｎ／ｍｍ^２以下のコンクリートとして柱梁接合部に必要な所定性能を満足するように鋼繊維コンクリートの調合設計を行い、ＲＣ柱と鉄骨梁の混合構造を実現する。
設計例では、例えば、鋼繊維にＤＲＡＭＩＸ（登録商標）を使用し、鋼繊維の容積重量当たりの体積混入率は０.２～２.０％とする。体積混入率の下限値０.２％は、出願人による構造物を対象とした鋼繊維補強コンクリートを使用した部材性能に関する技術開発で得られた知見（例えば、特開２０１７－０１４８６４号公報）に基づいたものである。また、体積混入率の上限値２.０％は、技術文献（堀口至ほか３名：微小鋼繊維補強コンクリートのコンシステンシーについて、日本コンクリート工学年次論文集、第２６巻、Ｎｏ.１、ｐｐ.２７９～２８４、２００４年）の知見、及び出願人が技術開発を進めてきた中で、柱主筋と梁主筋が配筋されている柱梁接合部に、現場打設により体積混入率２.０％の鋼繊維補強コンクリートを充填するのは、施工が困難であるという観点から限界値に設定している。

また、上記実施形態において、下部ふさぎ鋼板４２は、ふさぎ鋼板４１とは別に設けてふさぎ鋼板４１に接合するように説明したが、これらが一体となるように、同一の鋼板を基にして形成しても構わないのは、言うまでもない。

また、接合下端部４０Ｃのコンクリートの強度が十分であるならば、上記実施形態の構成から下部ふさぎ鋼板４２を除去して、下部ふさぎ鋼板４２を設けない構成としても構わない。
この場合においては、柱梁接合部を構築する際に、図１０に示されるように、梁接合ブラケット３２の上下に、接合下端部４０Ｃ、接合上端部４０Ｂを形成するための型枠８２、８３を設置する。この後、型枠８３、ふさぎ鋼板４１、及び型枠８２の内側に高強度コンクリートを打設することにより、接合下端部４０Ｃ、接合本体部４０Ａ、及び接合上端部４０Ｂを構築する。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態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建物４０柱梁接合部
２鉄筋コンクリート柱４０Ａ接合本体部
３鉄骨梁４０Ｂ接合上端部
５スラブ４０Ｃ接合下端部
２１柱主筋４１ふさぎ鋼板
２４コンクリート４２下部ふさぎ鋼板
２４Ｊ、２４Ｋ、２４Ｌコンクリート４１ｃ角部
３２梁接合ブラケット４３、４４せん断補強筋
３２ａ上部フランジ４５角筒形状体
３２ｂ下部フランジ５０ブレース
３２ｃウェブ

Claims

鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁が接合された柱梁接合部を有する鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造であって、
前記柱梁接合部は、前記鉄骨梁の上下フランジ間をふさぐふさぎ鋼板、及びその内部に形成された接合本体部と、
前記接合本体部の上方に形成される接合上端部と、
前記接合本体部の下方に形成される接合下端部と、で構成され、
前記接合本体部、前記接合上端部、及び前記接合下端部は、コンクリートにより一体に構成され、
前記ふさぎ鋼板は、前記鉄骨梁のウェブと、前記上下フランジの各々に溶接され、前記ふさぎ鋼板は角部が曲面加工された角筒形状体であることを特徴とする鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造。
前記ふさぎ鋼板は、前記接合本体部、及び前記接合下端部のコンクリートを覆うように設けられることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の混合構造。