JP3941899B2 - 鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材ならびにその施工方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材ならびにその施工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年我が国では、軽量コンクリートを構造躯体に利用しようとする気運が高まり、各社材料や構造面での研究開発が盛んに行われている。
軽量コンクリートを採用する理由としては、1)コンクリートの材料が軽い、2)断熱性が高く、熱膨張が小さいという2点に集約することができる。
コンクリートが軽く、したがって、建築構造物の重量を軽減できるという性質を利用するものとして高層ビルやコンクリート製カーテンウォールなどがある。
特に、我が国のように地震の多い国における構造設計では、地震時の水平せん断力を減少させるためや、杭基礎断面・本数を減少させるために上部建物の自重を減少させることはコスト面、構造面でのメリットが大きい。
そこで、鉄筋コンクリート製の梁部材や柱部材にも軽量コンクリートを用いることが考えられる。
【0003】
一方、従来の鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材の製作は、現場打ち工法とプレキャスト工法の2種類がある。
現場打ち工法では、現場で主筋およびせん断補強筋を組立てた後、型枠をセットし型枠内部に軽量コンクリートを現場打設して梁や柱部材を構築する。
また、プレキャスト工法では、予めプレキャスト工場において内部に鉄筋を配し、工場において軽量コンクリートを打設して鉄筋コンクリートの梁や柱部材単体を製作する。その後、その部材を現場に搬入し下階から上階へと組立て建物を構築する。
いずれの工法においても、梁および柱部材のせん断補強は、せん断補強筋と呼ばれる鉄筋を用いて主筋を包含するよう配筋する。
【0004】
現在のところ、せん断抵抗機構は、トラス機構とアーチ機構の組み合わせとして考えるのが一般的であり、各国のせん断設計もこの考えに基づくものが多い。
すなわち、鉄筋コンクリート部材のせん断耐力は、図3に示すトラス機構とアーチ機構の足し合わせによる。トラス機構は、図3(A)に示すように、主筋の付着力、せん断補強筋、コンクリートで構成される機構で、現行の設計ではせん断補強筋の降伏力でせん断抵抗力の限界を与えている。アーチ機構は、図3(B)に示すように、コンクリートのみで構成され応力中心間距離の変化によって、せん断力に抵抗する成分である。
【0005】
軽量コンクリートについても同様にせん断抵抗機構は、トラス機構とアーチ機構の組み合わせとして考えることができる。
この際、最も問題となるのがトラス機構である。すなわち、トラス機構を考える場合、現行の設計では、せん断補強筋の降伏力でせん断力に抵抗するとしているが、この条件を満足するには、力の釣り合いを構成する主筋の付着力、コンクリートの圧縮力がせん断補強筋を降伏させるまで健全であるという仮定の基で成立することである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、軽量コンクリートの場合には、その材料特性上骨材の強度が弱いために主筋の付着強度が普通コンクリートに比べほぼ60%〜70%程度に低下し、特に繰り返し加力ではこの低下度合いが顕著になる。
また、せん断ひび割れが発生した後ひび割れ面を介してせん断力の一部が伝達される(骨材のかみ合い作用)が、軽量コンクリートでは骨材が割れるためにひび割れ面が滑らかとなり普通コンクリートに比べひび割れ面を介してせん断力の伝達が期待できなくなってしまう。
したがって、図3(A)に示すトラス機構の力の釣り合いから明らかなようにせん断補強筋が降伏力に達する以前に、主筋の付着割裂破壊や、コンクリートの破壊により最大せん断力が決まってしまう。すなわち、トラス機構におけるせん断抵抗力の限界として、現行の設計で仮定しているせん断補強筋の降伏力が期待できない。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、軽量コンクリートを使用した場合でもトラス機構における最大せん断抵抗力としてせん断補強筋の降伏力を期待でき、現行のせん断設計に基づいて軽量コンクリートを用いることができる鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材ならびにその施工方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、所定の断面で延在形成されたコンクリートブロックと、前記コンクリートブロックの断面の周囲に埋設されコンクリートブロックの延在方向に延在する複数の主筋と、前記主筋の延在方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の主筋を連結するように前記コンクリートブロックに埋設された複数のせん断補強筋とを備える鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材であって、前記コンクリートブロックは、前記コンクリートブロックの断面の主として外側を構成する外側部分と、前記コンクリートブロックの断面の主として内側を構成する内側部分からなり、前記外側部分は、前記主筋およびせん断補強筋が埋設され、かつ、内側に前記コンクリートブロックの延在方向に延在する空間が形成されるように打設された普通コンクリートから構成され、前記内側部分は、前記外側部分の内側の空間に打設された軽量コンクリートから構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、所定の断面で水平方向に延在形成されたコンクリートブロックと、前記コンクリートブロックの断面の周囲に埋設され水平方向に延在する複数の主筋と、前記主筋の延在方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の主筋を連結するように前記コンクリートブロックに埋設された複数のせん断補強筋とを備える鉄筋コンクリート製の梁部材であって、前記コンクリートブロックは、前記コンクリートブロックの断面の主として外側を構成する外側部分と、前記コンクリートブロックの断面の主として内側を構成する内側部分からなり、前記外側部分は、前記主筋およびせん断補強筋が埋設され、かつ、内側に水平方向に延在する空間が形成されるように打設された普通コンクリートから構成され、前記内側部分は、前記外側部分の内側の空間に打設された軽量コンクリートから構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、所定の断面で上下方向に延在形成されたコンクリートブロックと、前記コンクリートブロックの断面の周囲に埋設され上下方向に延在する複数の主筋と、前記主筋の延在方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の主筋を連結するように前記コンクリートブロックに埋設された複数のせん断補強筋とを備える鉄筋コンクリート製の柱部材であって、前記コンクリートブロックは、前記コンクリートブロックの断面の主として外側を構成する外側部分と、前記コンクリートブロックの断面の主として内側を構成する内側部分からなり、前記外側部分は、前記主筋およびせん断補強筋が埋設され、かつ、内側に上下に延在する空間が形成されるように打設された普通コンクリートから構成され、前記内側部分は、前記外側部分の内側の空間に打設された軽量コンクリートから構成されていることを特徴とする。
【0008】
また、本発明は、前記梁部材において、前記コンクリートブロックは断面が矩形に形成され、前記外側部分は断面が前記矩形の左右の辺と下辺の3辺をなすように凹字状に形成され、前記内側部分は断面が前記外側部分の内側と前記矩形の上辺をなすように形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記柱部材において、前記コンクリートブロックは断面が矩形に形成され、前記外側部分は断面が矩形枠状に形成され、前記内側部分は断面が矩形に形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材を施工するに際して、施工すべき梁部材および柱部材の断面の周囲に沿って梁部材および柱部材の延在方向に複数の主筋を延在させ、前記主筋の延在方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の主筋を連結するように複数のせん断補強筋を配設し、施工すべき梁部材および柱部材の断面の周囲で主として前記主筋及びせん断補強筋が埋設されるように普通コンクリートを打設して施工すべき梁部材および柱部材の外側部分を形成し、次に、施工すべき梁部材および柱部材の断面の残りの部分に軽量コンクリートを打設して施工すべき梁部材および柱部材の内側部分を形成するようにしたことを特徴とする。
【0009】
本発明では、主筋およびせん断補強筋を内蔵し普通強度のコンクリートで形成した外側部分と、その内部に軽量コクリートを打設して外側部分と一体化された内側部分から構成されている。
したがって、トラス機構におけるせん断抵抗力を従来の軽量コンクリートに比べ、普通コンクリートと同等レベルに増大させることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の鉄筋コンクリート製の梁部材、柱部材の施工方法を、梁部材および柱部材と共に図面を参照して説明する。
図1(A)は鉄筋コンクリート製梁部材の正面図、(B)は同断面図を示す。
鉄筋コンクリート製の梁部材12は、コンクリートブロック14と、主筋16と、せん断補強筋18を備えている。
前記コンクリートブロック14は、断面が上下に縦長の矩形に形成され、所定の長さで水平方向に延在形成され、コンクリートブロック14は外側部分20と内側部分22の二つの部分から構成されている。
【0011】
前記主筋16は、コンクリートブロック14の四つの角部の近傍と、上辺部分、下辺部分にそれぞれ配設され、コンクリートブロック14の延在方向に沿って延在している。
前記せん断補強筋18は、前記主筋16の延在方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の主筋16が内側に入るようにコンクリートブロック14の上下の辺と左右の辺に沿って延在し、これら主筋16を連結するように配筋されている。
【0012】
前記外側部分20は普通コンクリートにより断面が前記矩形の左右の辺と下辺をなすように凹字状に形成され、左右の辺と下辺とにより上方に開放状の空間2002が水平方向に延在して形成されている。
そして、前記コンクリートブロック14の下側の角部の近傍と、下辺部分にそれぞれ配設された主筋16が、外側部分20の下辺の左右の角部の近傍と、下辺の中間部に埋設されている。
また、前記コンクリートブロック14の左右の辺と下辺に沿って配設されたせん断補強筋18が外側部分20に埋設されている。
【0013】
前記内側部分22は、前記コンクリートブロック14のうちの前記外側部分20の残りの部分を構成し、軽量コンクリートにより形成されている。
即ち、内側部分22は、前記空間2002に充填された部分と、コンクリートブロック14の上辺部分からなる。
そして、コンクリートブロック14の上側の二つの角部の近傍と、上辺部分にそれぞれ配設された主筋16とせん断補強筋18が内側部分22に埋設されている。
【0014】
このような鉄筋コンクリート製の梁部材12は次のように作られる。
まず、PC(プレキャストコンクリート)工場、または、建築現場において、外側部分20の外面をなす型枠を設置し、この型枠の上に主筋16とせん断補強筋18を配筋する。
次に、外側部分20の内面をなす型枠を設置し、外側部分20の外面をなす型枠と、外側部分20の内面をなす型枠との間に普通コンクリートを打設し、これにより外側部分20を形成する。
次に、普通コンクリートが硬化したならば、コンクリートブロック14の上辺と上辺の左右を区画するように外側部分20の上方に型枠を設置し、この型枠と前記外側部分20で形成される空間2002に軽量コンクリートを打設し、これにより内側部分22を形成する。
このようにして普通コンクリート製の外側部分20と軽量コンクリート製の内側部分22の二つの部分からなる鉄筋コンクリート製の梁部材12が作られる。
なお、軽量コンクリート製の内側部分22を先に形成し、後から普通コンクリート製の外側部分20を形成することで鉄筋コンクリート製の梁部材12を作ることも可能である。
【0015】
次に、図2を参照して第2の実施の形態について説明する。
図2(A)は鉄筋コンクリート製柱部材の正面図、(B)は同断面平面図を示す。
鉄筋コンクリート製の柱部材32は、コンクリートブロック34と、主筋36と、せん断補強筋38、39を備えている。
前記コンクリートブロック34は、断面が正方形に形成され、所定の長さで上下に延在形成され、コンクリートブロック34は外側部分40と内側部分42の二つの部分から構成されている。
【0016】
前記主筋36は、コンクリートブロック34の四つの角部の近傍と、各4辺の中央にそれぞれ配設され、コンクリートブロック34の延在方向に沿って延在し、主筋36の端部には主筋継ぎ足し用のスリーブ37が取着されている。
前記せん断補強筋38は、前記主筋36の延在方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の主筋36が内側に入るようにコンクリートブロック34の4辺に沿って延在し、これら主筋36を連結するように配筋されている。また、本実施の形態では、前記せん断補強筋38とは別のせん断補強筋39が、各辺の中央に配置された主筋39を連結するように、矩形枠状に配筋されている。
【0017】
前記外側部分40は普通コンクリートにより断面が正方形の枠をなすように形成され、外側部分40の内側に断面が正方形の空間4002が形成されている。なお、本実施の形態では外側部分40の内面に凹凸を設け、内側部分42との一体性を高めている
そして、前記コンクリートブロック34の角部の近傍と、各辺の中央部にそれぞれ配設された主筋36が、外側部分40に埋設されている。
また、前記せん断補強筋38が外側部分40に埋設され、更に、せん断補強筋39が主筋36に係合された部分が外側部分40に埋設されている。
【0018】
前記内側部分42は、前記コンクリートブロック34のうちの前記外側部分40の残りの部分を構成し、軽量コンクリートにより形成されている。
即ち、内側部分42は、前記空間4002に充填された軽量コンクリートにより形成されている。
そして、せん断補強筋39の大半が内側部分42に埋設されている。
【0019】
このような鉄筋コンクリート製の柱部材32は次のように作られる。
まず、PC(プレキャストコンクリート)工場、または、建築現場において、外側部分40の外面をなす型枠を設置し、この型枠の上に主筋36とせん断補強筋38、39を配筋する。
次に、外側部分40の内面をなす型枠を設置し、外側部分40の外面をなす型枠と、外側部分40の内面をなす型枠との間に普通コンクリートを打設し、これにより外側部分40を形成する。
次に、普通コンクリートが硬化したならば、外側部分40を型枠として外側部分40の内側に軽量コンクリートを打設し、これにより内側部分42を形成する。
このようにして普通コンクリート製の外側部分40と軽量コンクリート製の内側部分42の二つの部分からなる鉄筋コンクリート製の柱部材32が作られる。
なお、軽量コンクリート製の内側部分42を先に形成し、後から普通コンクリート製の外側部分40を形成することで鉄筋コンクリート製の柱部材32を作ることも可能である。
【0020】
本実施の形態に係る梁部材12及び柱部材32は、主筋16,36およびせん断補強筋18,38,39を内蔵し普通強度のコンクリートで形成した外側部分20,40と、その内部に軽量コクリートを打設して外側部分20と一体化された内側部分22,42から構成されている。
したがって、トラス機構におけるせん断抵抗力は、主筋16,36およびせん断補強筋18,38,39で構成される外側部分20,40に普通強度のコンクリートを用いることで、付着強度、ひび割れたコンリートの圧縮強度を従来の軽量コンクリートに比べ、普通コンクリートと同等レベルに増大させることができる。
すなわち、軽量コンクリートを使用した梁部材12および柱部材32の外側部分20,40を普通コンクリートで補強することにより、主筋16,36の付着割裂破壊やひび割れたコンクリートの圧縮破壊を防ぎ、トラス機構の最大せん断抵抗力を、現行の設計で仮定しているせん断補強筋の降伏力によって与えることが可能となる。
したがって、本発明は、特に、粗骨材および細骨材に人工軽量材を使用した軽量コンクリート2種で成形される鉄筋コンクリート製の梁部材や柱部材のせん断補強として好適である。
【0021】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材は、コンクリートブロックを外側部分と内側部分とで構成し、外側部分を、主筋およびせん断補強筋が埋設され、かつ、内側に前記コンクリートブロックの延在方向に延在する空間が形成されるように打設された普通コンクリートから構成し、内側部分を、外側部分の内側の空間に打設された軽量コンクリートから構成するようにした。
また、本発明の鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材の施工方法は、施工すべき梁部材および柱部材の断面の周囲で主として主筋及びせん断補強筋が埋設されるように普通コンクリートを打設して施工すべき梁部材および柱部材の外側部分を形成し、次に、施工すべき梁部材および柱部材の断面の残りの部分に軽量コンクリートを打設して施工すべき梁部材および柱部材の内側部分を形成するように構成した。
そのため、軽量コンクリートを使用した場合でもトラス機構における最大せん断抵抗力としてせん断補強筋の降伏力を期待できる。
そして、現行のせん断設計に基づいて軽量コンクリートを用いた鉄筋コンクリート梁部材および柱部材のせん断設計を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)は梁部材の正面図、(B)は梁部材の断面図である。
【図2】(A)は柱部材の正面図、(B)は柱部材の断面平面図である。
【図3】せん断抵抗機構の説明図で、(A)はトラス機構、(B)はアーチ機構である。
【符号の説明】
12 梁部材
14、34 コンクリートブロック
16、36 主筋
18、38、39 せん断補強筋
20、40 外側部分
22、42 内側部分
32 柱部材
Claims (6)
- 所定の断面で延在形成されたコンクリートブロックと、
前記コンクリートブロックの断面の周囲に埋設されコンクリートブロックの延在方向に延在する複数の主筋と、
前記主筋の延在方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の主筋を連結するように前記コンクリートブロックに埋設された複数のせん断補強筋と、
を備える鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材であって、
前記コンクリートブロックは、前記コンクリートブロックの断面の主として外側を構成する外側部分と、前記コンクリートブロックの断面の主として内側を構成する内側部分からなり、
前記外側部分は、前記主筋およびせん断補強筋が埋設され、かつ、内側に前記コンクリートブロックの延在方向に延在する空間が形成されるように打設された普通コンクリートから構成され、
前記内側部分は、前記外側部分の内側の空間に打設された軽量コンクリートから構成されている、ことを特徴とする鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材。 - 所定の断面で水平方向に延在形成されたコンクリートブロックと、
前記コンクリートブロックの断面の周囲に埋設され水平方向に延在する複数の主筋と、
前記主筋の延在方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の主筋を連結するように前記コンクリートブロックに埋設された複数のせん断補強筋と、
を備える鉄筋コンクリート製の梁部材であって、前記コンクリートブロックは、前記コンクリートブロックの断面の主として外側を構成する外側部分と、前記コンクリートブロックの断面の主として内側を構成する内側部分からなり、
前記外側部分は、前記主筋およびせん断補強筋が埋設され、かつ、内側に水平方向に延在する空間が形成されるように打設された普通コンクリートから構成され、
前記内側部分は、前記外側部分の内側の空間に打設された軽量コンクリートから構成されている、
ことを特徴とする鉄筋コンクリート製の梁部材。 - 所定の断面で上下方向に延在形成されたコンクリートブロックと、
前記コンクリートブロックの断面の周囲に埋設され上下方向に延在する複数の主筋と、前記主筋の延在方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の主筋を連結するように前記コンクリートブロックに埋設された複数のせん断補強筋と、
を備える鉄筋コンクリート製の柱部材であって、
前記コンクリートブロックは、前記コンクリートブロックの断面の主として外側を構成する外側部分と、前記コンクリートブロックの断面の主として内側を構成する内側部分からなり、前記外側部分は、前記主筋およびせん断補強筋が埋設され、かつ、内側に上下に延在する空間が形成されるように打設された普通コンクリートから構成され、
前記内側部分は、前記外側部分の内側の空間に打設された軽量コンクリートから構成されている、
ことを特徴とする鉄筋コンクリート製の柱部材。 - 前記コンクリートブロックは断面が矩形に形成され、前記外側部分は断面が前記矩形の左右の辺と下辺の3辺をなすように凹字状に形成され、前記内側部分は断面が前記外側部分の内側と前記矩形の上辺をなすように形成されていることを特徴とする請求項2記載の鉄筋コンクリート製の梁部材。
- 前記コンクリートブロックは断面が矩形に形成され、前記外側部分は断面が矩形枠状に形成され、前記内側部分は断面が矩形に形成されていることを特徴とする請求項3記載の鉄筋コンクリート製の柱部材。
- 鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材を施工するに際して、
施工すべき梁部材および柱部材の断面の周囲に沿って梁部材および柱部材の延在方向に複数の主筋を延在させ、
前記主筋の延在方向に間隔をおいた複数箇所で前記複数の主筋を連結するように複数のせん断補強筋を配設し、
施工すべき梁部材および柱部材の断面の周囲で主として前記主筋及びせん断補強筋が埋設されるように普通コンクリートを打設して施工すべき梁部材および柱部材の外側部分を形成し、
次に、施工すべき梁部材および柱部材の断面の残りの部分に軽量コンクリートを打設して施工すべき梁部材および柱部材の内側部分を形成するようにした、
ことを特徴とする鉄筋コンクリート製の梁部材および柱部材の施工方法。
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