JP4000317B2

JP4000317B2 - 柱・梁接合部の構造

Info

Publication number: JP4000317B2
Application number: JP2004029214A
Authority: JP
Inventors: 繁美菊田; 敏明羽鳥; 茂一山内; 啓之竹中; 拓石岡
Original assignee: Toda Corp
Current assignee: Toda Corp
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2024-02-05
Also published as: JP2005220603A

Description

本発明は、柱・梁接合部の構造に関し、当該接合部のひび割れの発生をプレストレスの導入により抑制し、併せて、鉄筋部材の性能を十分に発揮させるようにした接合部の構造である。

柱と梁との接合部は、図７（Ａ）に示すように、工事現場で柱・梁の鉄筋を配筋した後に、コンクリートを打設する工法と、同図７（Ｂ）に示すように、部分プレキャスト張りとプレキャスト梁とを工場で製作し、これを現場に搬入して柱間に架設した後、柱梁接合部と床スラブのコンクリートを打設する工法が知られている。

また、柱とプレキャスト梁との接合には、同図７（Ｃ）に示すように、プレストレスを導入した物が知られている（特許文献１参照）。すなわち、柱１１の上端に載置したプレキャスト梁１２の端部と柱・梁接合部３との間（図の場合は両側のプレキャスト梁１２，１２の端部間）に接合部補強用のＰＣ鋼材１４を配設し、柱・梁接合部１３に打設したコンクリートが硬化して所定強度に達した後、前記ＰＣ鋼材１４を緊張して、接合部にプレストレスを付与するものである。
特開平１０−１１５０００号公報

しかし、上記のプレストレス導入工法では、ＰＣ鋼材１４を現場で載置し、更に現場で緊張作業をしなければならず、作業者にとって高所作業となる。また、緊張作業をするために、作業空間を床スラブの一部に形成して、緊張後に作業空間の上部を蓋などして後施工が必要となり、工期的に手間が掛かる。また、建物の高層建築化に伴い、柱・梁に使用する主筋の径が太くなってきているが、梁に必要以上の強度を持たせる鉄筋では、耐震設計上において許容される変形量が定められており、必要以上の強度を持つような鉄筋では無駄となり、その性能を十分に発揮させているとはいえない。

解決しようとする問題点は、柱・梁接合部にプレストレスを導入する従来工法では、現場作業となって、危険が伴い工期も長期化する点である。また、緊張作業用の作業空間を確保しなければならず手間が掛かる点である。更に、プレストレス導入に、通常のＰＣ鋼材を使用せず、主筋としての鉄筋を使用してその耐力を十分に発揮させることがなされていなかった点である。

本発明に係る柱・梁接合部の構造は、柱と梁との接合部と梁の端部とが工場にて一体に形成されて接合部材にされ、柱主筋と梁主筋とが前記接合部材の所要の位置に配設されるとともにその端部が前記接合部の上下端面と梁の接続端面とから突出し、前記一体化された接合部材には、前記梁主筋により耐震設計における層間変形量が１／１００ｒａｄとなる負荷で曲げ降伏するプレストレスが付与されていることである。

本発明の柱・梁接合部の構造は、柱と梁との接合部と梁の端部と工場にて一体に形成されて接合部材にされ、柱主筋と梁主筋とが前記接合部材の所要の位置に配設されるとともにその端部が前記接合部の上下端面と梁の接続端面とから突出し、前記一体化された接合部材には、前記梁主筋により耐震設計における層間変形量が１／１００ｒａｄとなる負荷で曲げ降伏するプレストレスが付与されているので、予め工場にてプレストレスを付与することができる。よって、現場にて作業者が柱の上でプレストレスを付与する高所作業が不要となる。また、工場で接合部材を製作するので、精度良く形成することができる。よって、前記プレストレスにより、梁端部の曲げひび割れの発生が抑制される。また、柱梁接合部の剪断ひび割れの発生が抑制される。更に、プレストレスの付与において、梁主筋を使用し、耐震設計に沿って曲げ降伏部材角を調節することができて、当該梁主筋の性能を十分に引き出すことができる。

本発明に係る柱・梁接合の構造は、図１に示すように、柱と梁との接合部（パネルゾーンともいう）１ａと梁の端部１ｂとが工場にて一体に形成されて接合部材１にされている。

また、柱主筋２と梁主筋３とが前記接合部材１の所要の位置に配設されるとともにその端部が前記接合部の上下端面と梁の接続端面１ｃとから突出している。そして、前記一体化された接合部材１には、前記梁主筋３によりプレストレスが付与されている。

前記接合部材１が工場で製作されて、現場に搬入され、図２に示すように、柱４の上に載置され、この柱４と梁５と接合される。

前記梁主筋３によるプレストレスは、例えば、その梁主筋３の変形量が１／１００ｒａｄ（曲げ降伏部材角）となる負荷でほぼ曲げ降伏するように設定する。この曲げ降伏部材角を１／１００ｒａｄとするのは、耐震設計において大地震（レベルＩＩ）に対して層間変形が１／１００ｒａｄ以下にする必要があるからである。

そこで、梁主筋に使用されているＳＤ４９０を例に取ると、図３に示すように、略０．０１（１／１００）ｒａｄで曲げ変形しているので、耐力をほぼ１００％近く発揮しているので効率的な設計である。これに対して、図４に示すように、最近の建物の高層化で使用されるようにあった梁主筋のＵＳＤ６８５では、０．０１（１／１００）ｒａｄを越えて曲げ降伏変形が始まっている。よって、設計範囲を超えた耐力は有効に使用されないものとなり、設計的には非効率的である。

そこで、図５に示すように、この梁主筋３を、プレストレス導入（Ｐに相当する緊張力）により、予め緊張させておくことで、例えば、１／７０ｒａｄで曲げ降伏していたものが（設計上、略３０％程度の耐力が無駄となっている）、略１／１００ｒａｄの変形で曲げ降伏するようになる。

これにより、梁主筋３に径の太いＵＳＤ６８５を使用した場合に、耐力をほぼ１００％発揮させるようになって、設計的に効率的になり、且つ、プレストレスを接合部材１に付与したことで、部材の主筋の本数が同じであればより強い部材となり、より高く、広い建物が設計できることになり、また、同じ建物であれば、主筋の数を減らし施工性を向上させることができる。また、図６に示すように、プレストレスの付与により、接合部材１の曲げ降伏変形が略半分になる。

本発明に係る柱・梁接合部の構造に係る接合部材１の斜視図である。同本発明の柱・梁接合部の接合部材１を組み立てる様子を示す説明図である。梁主筋（ＳＤ４９０）の荷重と変形との関係を示す説明図である。梁主筋（ＵＳＤ６８５）の荷重と変形との関係を示す説明図である。梁主筋にプレストレスによる緊張を付加した場合の、荷重と変形との関係を示す説明図である。接合部材の荷重と変形との関係を示す説明図である。従来例に係る柱と梁の接合部の様子を示す説明図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。

符号の説明

１接合部材、
２柱主筋、
３梁主筋、
４柱、
５梁。

Claims

柱と梁との接合部と梁の端部とが工場にて一体に形成されて接合部材にされ、
柱主筋と梁主筋とが前記接合部材の所要の位置に配設されるとともにその端部が前記接合部の上下端面と梁の接続端面とから突出し、
前記一体化された接合部材には、前記梁主筋により耐震設計における層間変形量が１／１００ｒａｄとなる負荷で曲げ降伏するプレストレスが付与されていること、
を特徴とする柱・梁接合部の構造。