JP2022163290A - 構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】施工性の向上や工期短縮を図ることができる構造物を提供する。【解決手段】２層にわたって配置されるプレキャストコンクリート製の柱部材４と、２スパンにわたって配置されるプレキャストコンクリート製の梁部材５と、柱部材４と梁部材５とをピン接合する第２接合部６２（ピン接合部）と、を有する。柱部材４の長さ方向の端部４ａ，４ｂが梁部材５の長さ方向の中央部５ｃと接合され、梁部材の長さ方向の端部５ａ，５ｂが柱部材４の長さ方向の中央部４ｃと接合され、柱部材４の長さ方向の端部４ａ，４ｂと梁部材５の長さ方向の中央部５ｃとの第１接合部６１は、剛接合され、梁部材５の長さ方向の端部５ａ，５ｂと柱部材４の長さ方向の中央部４ｃとの第２接合部６２は、ピン接合部である。【選択図】図３

Description

本発明は、構造物に関する。

プレキャスト構造を用いた高層建築物では、各層ごとに同一のプレキャスト部材の割り付けが計画されている。このような高層建築物では各層ごとに建方を行うため、互いに接合されるプレキャスト部材間にグラウト材を注入する前は、プレキャスト部材を支持するための十分な仮設部材を設置する必要がある。また、フルプレキャスト部材であっても、いずれかの部位に現場打ちコンクリートで施工する箇所が発生し、現場打ちコンクリートの施工が工程上のクリティカルポイントとなることがある。

これに対し、近年では、高層建築物などの構造物に、複数層にわたるプレキャスト構造の柱部材や、複数スパンにわたるプレキャスト構造の梁部材を採用する工法も知られている（例えば、特許文献１参照）。このような工法では、部材点数を減らすことができ、楊重数量が削減されて施工性がよい。

特開２００７－３０８８８５号公報

特許文献１に開示された構造物では、柱部材と梁部材との接合が全て剛接合であるため施工性や工期に影響する虞がある。

本発明は、施工性の向上や工期短縮を図ることができる構造物を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る構造物は、２層にわたって配置されるプレキャストコンクリート製の柱部材と、２スパンにわたって配置されるプレキャストコンクリート製の梁部材と、前記柱部材と前記梁部材とをピン接合するピン接合部と、を有する。

本発明では、柱部材と梁部材とをピン接合するピン接合部を有することにより、柱部材が２層にわたり、梁部材が２スパンにわたる長さであっても、柱部材と梁部材の接合を剛接合のみとする構造物と比べて、簡便な構成とすることにより、施工性の向上および工期の短縮を図ることができる。

また、本発明に係る構造物では、前記柱部材の長さ方向の端部が前記梁部材の長さ方向の中央部と接合され、前記梁部材の長さ方向の端部が前記柱部材の長さ方向の中央部と接合され、前記柱部材の長さ方向の端部と前記梁部材の長さ方向の中央部との第１接合部は、剛接合され、前記梁部材の長さ方向の端部と前記柱部材の長さ方向の中央部との第２接合部は、前記ピン接合部であってもよい。

このような構成とすることにより、構造物を剛接合とピン接合とを組みわせた構造とすることができる。そして、柱部材の長さ方向の端部と梁部材の長さ方向の中央部との第１接合部を剛接合し、梁部材の長さ方向の端部と柱部材の長さ方向の中央部との第２接合部をピン接合部として、第１接合部よりも簡便な構成とすることにより、施工性の向上および工期の短縮を図ることができる。
また、柱部材の長さ方向の中央部に梁部材が接合され、梁部材の長さ方向の中央部に柱部材が接合されるため、建方時も安定した状態で施工することができる。また、現場打ちコンクリートを無くすことができ、工期短縮を図ることができる。

また、本発明に係る構造物では、前記第２接合部は、前記柱部材の長さ方向の中央部に設けられた鉄骨コーベルに前記梁部材の長さ方向の端部が接合されていてもよい。

このような構成とすることにより、第２接合部をより簡便な構造とすることができるため、更に施工性の向上および工期の短縮を図ることができる。

また、本発明に係る構造物では、前記構造物は、平面視における中央部に配置されるコア耐震要素と、平面視における外周部に配置される外周フレームと、を有し、前記コア耐震要素は、地震力を負担するように構成され、前記外周フレームは、前記柱部材と、前記梁部材と、を有する構成としていてもよい。

このような構成とすることにより、外周フレームに作用する荷重の負担を軽減することができ、剛接合とピン接合とが混在する構造であっても、必要な剛性や耐力を確保することができる。また、柱部材や梁部材の断面形状の縮小を図ることができ、２層分や２スパン分の柱部材や梁部材であっても、軽量化を図ることができる。また、柱部材と梁部材を同程度の長さや重さとすることで、楊重計画を簡便にすることができる。コア耐震要素とは、例えば、ＲＣコアウォールや鉄骨ブレースなど、剛性および耐力を高めるために設けられる要素を示している。

本発明によれば、施工性の向上や工期短縮を図ることができる。

本発明の実施形態による構造物の平面図である。 柱部材と梁部材の組み方を示す模式図である。 柱部材と梁部材の組み方を示す斜視図である。 第１接合部および第２接合部の斜視図である。 （Ａ）は第１接合部の鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ断面図である。 （Ａ）は第２接合部の鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ断面図、（Ｃ）は鉄骨コーベルの正面図である。 梁部材を庇として利用する形態を示す図である。 第２接合部の他の形態を示す図である。

以下、本発明の実施形態による構造物について、図１－図８に基づいて説明する。
図１に示す本実施形態による構造物１は、プレキャスト構造を用いた高層建築物である。構造物１の平面形状は、長方形である。この長方形の辺に沿った方向をＸ方向（図の矢印Ｘの方向）、Ｙ方向（図の矢印Ｙの方向）とする。本実施形態では、構造物１の各層は同じ高さ（階高）に設計されている。

構造物１は、上下方向から見た平面視における中央部分に配置されるコアウォール２（コア耐震要素）と、平面視における外周部分に配置される外周フレーム３と、を有している。コアウォール２は、外周フレーム３よりも剛性が高く設定され、コア耐震要素として設けられている。コアウォール２は、構造物１全体に作用する地震力のほぼ全部を負担するように構成されている。外周フレーム３は、外周フレーム３に作用する鉛直力を負担し、地震力はほとんど負担しないように構成されている。コアウォール２は、平面視で辺がＸ方向およびＹ方向に延びる長方形の枠状に形成されている。コアウォール２の内側には、例えば構造物１のコア部が配置され、コアウォール２の外側には、例えば居室などが配置される。

外周フレーム３は、平面視で辺がＸ方向およびＹ方向に延びる長方形の枠状に形成されている。図２および図３に示すように、外周フレーム３は、複数のプレキャストコンクリート製の柱部材４および複数のプレキャストコンクリート製の梁部材５を接合して構築されている。１つの柱部材４は、２層（２階）の長さに形成され、２層にわたって設置される。柱部材４は、同じスパンで配列されている。１つの梁部材５は、２スパンの長さに形成され、２スパンにわたって配置される。

Ｘ方向またはＹ方向に隣り合う柱部材４は、１層分（１階分）異なる高さに配置されている。すなわち、ｎ階およびｎ＋１階にわたって配置される柱部材４Ａと、ｎ＋１階およびｎ＋２階にわたって配置される柱部材４Ｂとが水平方向に交互に配列されている。なお、ｎ階およびｎ＋１階にわたって配置される柱部材４Ａの隣には、ｎ＋１階およびｎ＋２階にわたって配置される柱部材４Ｂの下側に位置する柱部材４Ａ、すなわちｎ－１階およびｎ階にわたって配置される柱部材４Ｃも配置されている。なお、図３では、ｎ階およびｎ＋１階にわたって配置される柱部材４Ａの上下に配置される柱部材４を省略している。このように、Ｘ方向およびＹ方向に配列される柱部材４は、１つおきに同じ高さに配置される。隣り合う柱部材４は、一方の柱部材４の高さ方向の中央部４ｃと、他方の柱部材４の上端部４ａまたは下端部４ｂの高さとが同じ高さに配置される。

ここで、ｎ階およびｎ＋１階にわたって配置される１つの柱部材４Ａを第１柱部材４１とし、第１柱部材４１のＸ方向の一方側に隣接しｎ＋１階およびｎ＋２階にわたって配置される柱部材４Ｂを第２柱部材４２とし、第２柱部材４２の下に配置され、ｎ－１階およびｎ階にわたって配置される柱部材４Ｃを第３柱部材４３とし、第２柱部材４２および第３柱部材４３のＸ方向の一方側に隣接しｎ階およびｎ＋１階にわたって配置される柱部材４Ａを第４柱部材４４とする。

梁部材５は、１つの柱部材４を挟んで配置された２つの柱部材４それぞれの高さ方向の中央部４ｃの間に架設されている。例えば、第１柱部材４１と第４柱部材４４との間に架設される梁部材５Ａは、Ｘ方向の一方側の端部５ａが第１柱部材４１の高さ方向の中央部４１ｃに接合され、Ｘ方向の他方側の端部５ｂが第４柱部材４４の高さ方向の中央部４４ｃに接合されている。梁部材５ＡのＸ方向の中央部５ｃには、上側に第２柱部材４２の下端部４２ｂが接合され、下側に第３柱部材４３の上端部４３ａが接合されている。

このように、柱部材４の上端部４ａおよび下端部４ｂは、梁部材５の長さ方向の中央部５ｃに接合されている。柱部材４の上端部４ａは、梁部材５の長さ方向の中央部５ｃに下方から接合され、柱部材４の下端部４ｂは、梁部材５の長さ方向の中央部５ｃに上方から接合されている。梁部材５の長さ方向の端部５ａ，５ｂは、柱部材４の高さ方向の中央部４ｃに接合されている。

柱部材４の上端部４ａと梁部材５の長さ方向の中央部５ｃとの接合部、および柱部材４の下端部４ｂと梁部材５の長さ方向の中央部５ｃとの接合部を第１接合部６１とし、梁部材５の長さ方向の端部５ａ，５ｂと柱部材４の高さ方向の中央部４ｃとの接合部を第２接合部６２とする。

第１接合部６１は、機械式継手によって接合されている。図４および図５に示すように、第１接合部６１は、梁部材５の長さ方向の中央部５ｃから上方に突出する鉄筋５１が、この梁部材５の上側に接合される柱部材４の下端部４ｂに形成された孔部４５に挿入され、梁部材５の長さ方向の中央部５ｃから下方に突出する鉄筋５１が、この梁部材５の下側に接合される柱部材４の上端部４ａに形成された孔部４５に挿入され、孔部４５にグラウト材が充填されている。第１接合部６１は、剛接合による接合部である。図５では、柱部材４および梁部材５の鉄筋を省略している。

第２接合部６２は、ボルト接合されている。図４および図６に示すように、第２接合部６２は、柱部材４の高さ方向の中央部４ｃから側方に突出する鉄骨コーベル７に、梁部材５の端部５ａ，５ｂがボルト接合されている。第２接合部６２は、ピン接合による接合部である。図６では、柱部材４および梁部材５の鉄筋を省略している。

鉄骨コーベル７は、柱部材４に固定される固定部７１と、固定部７１から水平方向に突出する突出部７２と、を有している。固定部７１は、平板状に形成され、柱部材４の周面に沿って配置される。本実施形態では、柱部材４を挟んだ両側に鉄骨コーベル７が設けられている。柱部材４の両側に配置された鉄骨コーベル７，７は、それぞれの固定部７１が、柱部材４を貫通するＰＣ鋼棒７３によって柱部材４に固定されている。鉄骨コーベル７，７は、ＰＣ鋼棒７３によりプレストレスが与えられ、局所的な曲げ耐力が与えられている。

本実施形態では、突出部７２は、Ｔ形鋼である。突出部７２は、その軸線方向が固定部７１から突出する方向となる向きに配置されている。突出部７２は、フランジ７２１がウェブ７２２よりも上側となる向きに配置されている。フランジ７２１には、ボルト７４が挿通される孔部７２３が形成されている。梁部材５の端部５ａ，５ｂには、下方に開口するめねじ５２が設けられている。梁部材５の端部５ａ，５ｂのめねじ５２が鉄骨コーベル７の突出部７２のフランジ７２１の孔部７２３の上に配置され、フランジ７２１の孔部７２３に下側から挿通されたボルト７４がめねじ５２に締結されることで、梁部材５の端部５ａ，５ｂが柱部材４の高さ方向の中央部４ｃと接合されている。

外周フレーム３は、梁部材５の中央部５ｃに柱部材４の上端部４ａおよび下端部４ｂが接合され、柱部材４の中央部４ｃに梁部材５の端部５ａ，５ｂが接合されるため、第１接合部６１と第２接合部６２とが上下方向および水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に交互に配置されている。すなわち、第１接合部６１と第２接合部６２とが千鳥状配置されている。

本実施形態では、柱部材４の長さ方向の中央部４ｃに、平面視で外周フレーム３の内側となる側に突出す突出部４６が設けられている。また、梁部材５の長さ方向の中央部５ｃに、平面視で外周フレーム３の内側となる側に突出する突出部５２が設けられている。これらの突出部４６，５２は、外周フレーム３の内側に設けられる梁材８１を受けるために設けられている。突出部４６，５２には、外周フレーム３の内側に設けられる梁材８１が接合される。

次に、上記の本実施形態による構造物１の作用・効果について説明する。
上記の本実施形態による構造物１では、柱部材４と梁部材５とをピン接合する第２接合部６２（ピン接合部）を有している。これにより、柱部材４が２層にわたり、梁部材５が２スパンにわたる長さであっても、柱部材４と梁部材５との接合を剛接合のみとする構造物と比べて、簡便な構成とすることにより、施工性の向上および工期の短縮を図ることができる。

また、上記の本実施形態による構造物１では、柱部材４の端部４ａ，４ｂと梁部材５の長さ方向の中央部５ｃとの第１接合部６１が剛接合であり、梁部材５の長さ方向の端部５ａ，５ｂと柱部材４の長さ方向の中央部４ｃとの第２接合部６２がピン接合である。
このように剛接合とピン接合とを組み合わせた構造とすることができるため、ピン接合部の第２接合部６２を剛接合部の第１接合部６１よりも簡便な構成とすることにより、施工性の向上および工期の短縮を図ることができる。

また、上記の本実施形態による構造物１では、柱部材４の長さ方向の中央部４ｃに梁部材５が接合され、梁部材５の長さ方向の中央部５ｃに柱部材４が接合されることにより、建方時も１つおきに固定された柱部材４があるため、安定した状態で施工することができる。また、水平方向の鉄筋機械式継手が不要のため、現場打ちコンクリートを無くすことができ、工期短縮を図ることができる。

また、上記の本実施形態による構造物１では、第２接合部６２は、柱部材４の長さ方向の中央部４ｃに設けられた鉄骨コーベル７に梁部材５の長さ方向の端部５ａ，５ｂを接合している。
このような構成とすることにより、第２接合部６２をより簡便な構成とすることができるため、更に施工性の向上および工期の短縮を図ることができる。

また、上記の本実施形態による構造物１では、コアウォール２は、構造物１全体に作用する地震力のほぼ全部を負担するように構成されている。外周フレーム３は、外周フレーム３に作用する鉛直力を負担し、地震力はほとんど負担しないように構成されている。
このような構成とすることにより、外周フレーム３に作用する荷重の負担を軽減することができ、外周フレーム３が剛接合とピン接合とが混在する構造であっても、必要な剛性や耐力を確保することができる。また、柱部材４や梁部材５の断面形状の縮小を図ることができ、２層分や２スパン分の柱部材４や梁部材５であっても、軽量化を図ることができる。また、柱部材４と梁部材５を同程度の長さや重さとすることで、楊重計画を簡便にすることができる。

また、本実施形態では、コアウォール２が構造物１全体の地震力を負担し、外周フレーム３は、ほぼ鉛直力のみを負担するように設計されている。外周フレーム３は、外周フレーム３の内側に設けられる梁材８１とは接続されているが、床スラブ８３とは直接接続されてはいない。これにより、外周フレーム３の梁部材５の高さを、床スラブ８３の高さを考慮せずに任意の高さに設定することができる。例えば、図７に示すように、外周フレーム３の梁部材５を構造物の内部に挿し込む日射８４を遮るための庇８２として利用できるように、梁部材５の床スラブ８３からの高さを任意に設定することができる。

以上、本発明による構造物１の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、第２接合部６２は、柱部材４の高さ方向の中央部４ｃに設けられた鉄骨コーベル７に梁部材５の長さ方向の端部５ａ，５ｂが接合されている。これに対し、図８に示すように、柱部材４の高さ方向の中央部４ｃに突出するように柱側鉄骨９１を設け、梁部材５の長さ方向の端部５ａに突出するように梁側鉄骨９２が設け、柱側鉄骨９１と梁側鉄骨９２とをガセットプレート（不図示）を介して接合することで柱部材４の高さ方向の中央部４ｃに梁部材５の長さ方向の端部５ａを接合するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、構造物１における平面視における中央部分にコア耐震要素としてコアウォール２が配置されている。コアウォール２が外周フレーム３よりも剛性が高く設定され、コア耐震要素として設けられている。これに対し、構造物１における平面視における中央部分に、コア耐震要素として鉄骨ブレースなどの剛性の高い部材が設けられていてもよい。

また、上記の実施形態では、コアウォール２が構造物１全体に作用する地震力のほぼ全部を負担するように構成されている。そして、外周フレーム３が本発明の柱部材４および梁部材５で組まれている。これに対し、構造物１の平面視における中央部分にコアウォール２が設けられていなくてもよい。また、外周フレーム３が地震力を負担するように構成されていてもよい。また、構造物１の外周部分の外周フレーム３のみでなく、外周フレーム３の内側も本発明の柱部材４および梁部材５で組まれていてもよいし、構造物１の任意の領域が本発明の柱部材４および梁部材５で組まれていてもよい。

１ 構造物
２ コアウォール
３ 外周フレーム
４ 柱部材
４ａ 上端部（端部）
４ｂ 下端部（端部）
４ｃ，４１ｃ，４４ｃ 中央部
５ 梁部材
５ａ 端部
５ｂ 端部
５ｃ 中央部
７ 鉄骨コーベル
６１ 第１接合部
６２ 第２接合部（ピン接合部）

Claims (4)

1. ２層にわたって配置されるプレキャストコンクリート製の柱部材と、２スパンにわたって配置されるプレキャストコンクリート製の梁部材と、
   前記柱部材と前記梁部材とをピン接合するピン接合部と、を有する構造物。
2. 前記柱部材の長さ方向の端部が前記梁部材の長さ方向の中央部と接合され、
   前記梁部材の長さ方向の端部が前記柱部材の長さ方向の中央部と接合され、
   前記柱部材の長さ方向の端部と前記梁部材の長さ方向の中央部との第１接合部は、剛接合され、
   前記梁部材の長さ方向の端部と前記柱部材の長さ方向の中央部との第２接合部は、前記ピン接合部である請求項１に記載の構造物。
3. 前記第２接合部は、前記柱部材の長さ方向の中央部に設けられた鉄骨コーベルに前記梁部材の長さ方向の端部が接合されている請求項２に記載の構造物。
4. 前記構造物は、
   平面視における中央部に配置されるコア耐震要素と、
   平面視における外周部に配置される外周フレームと、を有し、
   前記コア耐震要素は、地震力を負担するように構成され、
   前記外周フレームは、前記柱部材と、前記梁部材と、を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の構造物。

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