JP4352947B2 - プレキャストコンクリート柱梁の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋どうしを連結するための鉄筋連結用継手を用いた柱梁の接合構造に関する。

従来より、梁主筋等の鉄筋用の継手として、モルタル充填型継手が一般的に用いられている。モルタル充填型継手は、管状のスリーブの両側から鉄筋を挿入し、そのスリーブ内にモルタルを充填することにより鉄筋を連結する。

また、特許文献１には、梁主筋を柱コンクリートに定着するための定着構造が開示されている。この定着構造では、板状の定着部と、当該定着部の片側から突出し内周にねじ孔を有する筒状の突出部とを備えたねじ定着板を梁主筋にねじ込み、梁主筋とねじ孔との間にグラウトを注入することにより定着板を主筋に固定する。かかる定着構造によれば、梁主筋に引張力が作用すると、それに応じて、ねじ定着板の定着部にコンクリートから支圧力が作用し、これにより、梁主筋が柱コンクリートに定着される。この定着構造は、プレートナット工法と呼ばれており、その設計施工指針は非特許文献１に記載されている。
特許第２６６２１５０号公報 東京鐵鋼株式会社、”プレートナット工法設計施工指針（ＢＣＪ−Ｃ２２８０）”

ところで、本出願人は、特願２００３−７５１２５号において、プレキャストコンクリート（ＰＣａ）柱梁の接合構造を提案している。この接合構造は、図１に示すように、直方体状のＰＣａ仕口パネル部材３を介して、ＰＣａ梁１をＰＣａ柱４に接合するものである。ＰＣａ梁１の端部からは梁主筋１ａを突出させ、この梁主筋１ａをＰＣａ仕口パネル部材３の内部の継手で互いに連結すると共に、上下の柱主筋を連結する連結筋４ａをＰＣａ仕口パネル部材３に貫通し、ＰＣａ仕口パネル部材３のコンクリートに梁主筋１ａおよび連結筋４ａを定着させる。かかるＰＣａ柱梁の接合構造において、柱主筋の接合に上記のモルタル充填型継手を用いることが考えられる。

しかしながら、一般に、梁主筋を柱梁接合部に通し配筋する場合には、梁主筋が柱コンクリートから抜け出さないことを保証するため、柱幅を、主筋の径や破断強度に応じて定まる寸法以上になるように設計しなければならない。したがって、上記のＰＣａ柱梁接合構造においても、このような設計基準に従ってＰＣａ仕口パネル部材３の幅寸法を設計することが必要である。そして、従前のモルタル充填型継手は表面が滑らかに形成されているので、コンクリートへの付着性は期待できない。このため、上記のＰＣａ柱梁接合構造において梁主筋を従前のモルタル型継手で接続した場合、継手部分はコンクリートへの付着長さとして評価することができないことになる。すなわち、図２１に応力状態を示すように、柱梁接合部内に設けられた継手部分Ａでは付着力を負担できないため、応力状態が厳しくなり、その結果、柱断面を大きくしたり、コンクリート強度を大きくするなどの対処が必要となってコストアップの要因になるのである。柱梁接合部以外のコンクリート接合部でも、鉄筋どうしを継手で連結する場合には同様の問題が生じ得る。

一方、特許文献１に開示される主筋の定着構造では、定着板によって梁主筋をコンクリートに定着することはできるものの、２本の梁主筋どうしを連結することは考慮されていない。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、鉄筋どうしをコンクリート内で連結しつつ、この連結部において確実にコンクリートへの定着を行えるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、プレキャストコンクリート（ＰＣａ）梁の梁主筋どうしを連結するための梁主筋連結継手であって、前記梁主筋が両側から挿入されてグラウトが充填されることによりそれら梁主筋を互いに連結する管状部材を備え、当該管状部材の外周には、各梁主筋に作用する引張力に応じてコンクリートから支圧力が作用する支圧力作用部が設けられている梁主筋連結用継手を用いた柱梁の接合構造であって、
前記ＰＣａ梁はＰＣａ柱にＰＣａ仕口パネル部材を介して接合されており、前記梁主筋連結用継手は前記ＰＣａ仕口パネル部材に埋入されていることを特徴とする。

本発明によれば、管状部材にグラウトが充填されることで、梁主筋が互いに連結されると共に、管状部材の外周に設けられた支圧力作用部にコンクリートから支圧力が作用することで、梁主筋がその引張力によりコンクリートから抜け出すのを防止できる。

また、本発明において、前記支圧力作用部は、前記管状部材の外周に設けられた１つまたは複数の節部を含むこととしてもよい。

あるいは、前記支圧力作用部は、前記管状部材の長手方向に沿って設けられた異形形状部を含むこととしてもよい。この場合、支圧力は異型形状部の各凹凸部に局所的に作用し、異型形状部の全体としてみれば付着力が作用することになる。

本発明によれば、鉄筋どうしをコンクリート内で連結しつつ、この連結部において確実にコンクリートへの定着を行うことができる。

以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、図１に示すＰＣａ柱梁接合構造１０において、梁主筋１ａどうしをＰＣａ仕口パネル部材３内で連結する。先ず、ＰＣａ柱梁接合構造１０について、図１と共に図２に参照して詳細に説明する。図２は、図１に示す柱梁接合構造１０の鉛直断面図である。

図１および図２に示すように、柱梁接合構造１０は、ＰＣａ梁１とＰＣａ柱４とを、ＰＣａ柱４の頭部に配置されるＰＣａ仕口パネル部材３において接合するものである。なお、図１および図２では、ＰＣａ梁１、ＰＣａ柱４、ＰＣａ仕口パネル部材３、および接続筋４ａが分解された状態を示しており、各部材を図中矢印で示す向きに設置することで柱梁接合構造１０が完成する。

ＰＣａ梁１は架構のスパン長に亘る長さを有しており、その両端部が、ＰＣａ仕口パネル部材３を介してＰＣａ柱４に接合される。ＰＣａ仕口パネル部材３は、直方体状に構成されたＰＣａ部材であり、鉛直方向に貫通する複数の柱主筋孔３ａと、水平方向に貫通する複数の梁主筋孔３ｂとを含んでいる。

ＰＣａ梁１の梁主筋１ａのうち下端筋は梁コンクリートに埋入されてその端部が梁端面から突出し、上端筋は梁コンクリートから完全に露出している。ただし、上端筋および下端筋の両方が梁コンクリートに埋入される構成であってもよい。ＰＣａ仕口パネル部材３の両側に配置されるＰＣａ梁１の梁主筋１ａは、ＰＣａ仕口パネル部材３の梁主筋孔３ｂに両側から挿入され、梁主筋孔３ｂの内部において、本発明に係る梁主筋連結用継手により相互に連結される。

ＰＣａ仕口パネル部材３の柱主筋孔３ａには上方から中継筋４ａが挿入される。中継筋４ａは、下階のＰＣａ梁４の柱主筋４ｂと、上階のＰＣａ柱４の柱主筋４ｂとを中継するための鉄筋である。ＰＣａ柱４の柱主筋４ｂの上端部には柱主筋用継手４ｃが埋入されており、中継筋４ａの下端部がこの柱主筋用継手４ｃに定着されることにより下階の柱主筋４ｂに連結される。また、柱主筋４ｂの下端部にも柱主筋用継手４ｄが埋入されており、この柱主筋用継手４ｄに中継筋４ａの上端部が定着される。なお、本実施形態では、上下の柱主筋４ｂを中継筋４ａを介して連結しているが、これに限らず、例えば、柱主筋４ｂをＰＣａ柱４の下面から長く突出させてＰＣａ仕口パネル部材３の柱主筋孔３ａに挿通させ、下階の柱主筋４ｂに連結するなど、他の構成を用いることもできる。

柱梁接合構造１０を施工する場合、先ず、架構の端部に位置するＰＣａ柱４−１の上部にＰＣａ仕口パネル部材３を設置し、その柱主筋孔３ａへ上方から中継筋４ａを挿入すると共に、梁主筋孔３ｂに、このＰＣａ仕口パネル部材３に接合すべきＰＣａ梁１の一端から突出する梁主筋１ａを挿入する。次に、ＰＣａ柱４−１に隣接するＰＣａ柱４−２上に、次のＰＣａ仕口パネル部材３を、その梁主筋孔３ｂに上記ＰＣａ梁１の他端から突出する梁主筋１ａが挿入されるように横向きに移動させながら設置する。そして、ＰＣａ仕口パネル部材３の柱主筋孔３ａに上方から中継筋４ａを挿入すると共に、梁主筋孔３ｂに、当該ＰＣａ仕口パネル部材３に接合すべき次のＰＣａ梁１の一端から突出する梁主筋１ａを挿入する。このような作業を繰り返して柱梁を接合していくことにより架構を構築する。

次に、ＰＣａ仕口パネル部材３内で梁主筋１ａどうしを連結する継手構造について説明する。図３は、この継手構造を詳細に示す。
図３に示すように、梁主筋孔３ｂにはスリーブ１２に挟まれるように、本発明における管状部材としての鞘管１１が設けられている。鞘管１１には、梁主筋１ａの先端が梁主筋孔３ｂの両端から鞘管１１の内部まで挿入されている。また、ＰＣａ仕口パネル部材３には、その外表面と梁主筋孔３ｂとを接続するグラウト注入孔３ｃが設けられており、このグラウト注入孔３ｃからグラウト材が注入されることで、梁主筋１ａが鞘管１１に定着される。なお、図３では、グラウト注入孔３ｃがＰＣａ仕口パネル部材３の側面と梁主筋孔３ｂとを接続する例を示したが、これに限らず、グラウト注入孔３ｃがＰＣａ仕口パネル部材３の上面と梁主筋孔３ｂとを接続する構成であってもよい。

鞘管１１の両端部の外周面には節部１１ａが設けられており、これら節部１１ａの間には凹凸状に形成された異型形状部１１ｂが設けられている。図４は、鞘管１１の節部１１ａを鞘管１１の軸方向からみた形状の例を示す。節部１１ａは、同図（ａ）に示すように円盤状に形成されていてもよいし、同図（ｂ）に示すように、歯車状に形成されていてもよい。要するに、鞘管１１の外周面から突出して、支圧面積が確保される形状であればよい。

以上説明した継手構造によれば、例えば、図３中右側の梁主筋１ａに引張力が生じた場合には、支圧力が右側の節部１１ａに作用し、左側の梁主筋１ａに引張力が生じた場合には、支圧力が左側の節部１１ａに作用する。すなわち、図中右側の梁主筋１ａと右側の節部１１ａとが対応すると共に、図中左側の梁主筋１ａと左側の節部１１ａとが対応しており、何れかの梁主筋１ａに引張力が生ずると、それに対応する節部１１ａに支圧力が作用するのである。したがって、地震等により左右の梁主筋１ａに交互に引張力が生じた場合にも、何れかの節部１１ａに支圧力が作用することで、梁主筋１ａがコンクリートから抜け出すのを防止することができる。

すなわち、本実施形態では、柱梁を接合するＰＣａ仕口パネル部材３内部での応力状態は図５に示すようになり、節部１１ａに作用する支圧力及び異型形状部１１ｂに作用する付着力が、梁主筋１ａの引張力の一部を負担することで、上記図２１と比較して分かるように、梁主筋１ａのコンクリートへの付着応力度が小さくなる。これにより、柱幅を大きくしたりコンクリート強度を大きくするなどの処置を施さなくても、梁主筋１ａの抜け出しを防止できるのである。

なお、この図５では、異型形状部１１ｂによる効果を考慮しない場合の応力状態を示しているが、異型形状部１１ｂの各凹凸部にも局所的な支圧力が作用し、これらの支圧力は、異型形状部１１ｂ全体では付着力として作用する。この付着力も梁主筋１ａのコンクリートからの抜け出しを防止することに寄与し、その効果を考慮すれば図６に示す応力状態となる。図５と比較して分かるように、異型形状部１１ｂを設けることで、梁主筋１ａの付着応力度がより小さくなる。

また、鞘管１１の外周に節部１１ａが設けられることで、鞘管１１とＰＣａ仕口パネル部材３のコンクリートとの付着力も高められている。これにより、鞘管１１をＰＣａ仕口パネル部材３内に、よりしっかりと保持することが可能となっている。

そして、本実施形態では、上記のように梁主筋１ａどうしをＰＣａ仕口パネル部材３の内部に設けた継手構造により連結できるので、現場でコンクリートを打設することなく、ＰＣａ梁１とＰＣａ柱４とを接合できる。このため、現場での煩雑な型枠工事が不要となり、作業工数を減らして、低コスト化および工期短縮を図ることができる。
以下、上記実施形態の各種変形例について説明する。

図７は、鞘管１１の節部１１ａを、鞘管１１の長手方向中央部の１箇所に設けた実施形態を示す。また、図８は、この実施形態における応力状態図である。このような構成では、左右何れの梁主筋１ａに引張力が作用しても中央部の節部１１ａに支圧力が作用することで、梁主筋１ａがコンクリートから抜け出すのを防止することができる。

図９は、鞘管１１の外周に節部１１ａを設けずに、異型形状部１１ｂのみを設けた実施形態を示す。このような構成では、同図中に示すように、異型形状部１１ｂの各凸部には局所的に支圧力Ｐｃが作用するので、これを支圧力作用部とみることもできるが、全体としてみると異型形状部１１ｂには付着力Ｐｂが作用し、この付着力により梁主筋１ａがコンクリートが抜け出すのを防止できる。

図１０は、グラウト注入孔をＰＣａ梁１に設けた実施形態を示す。この実施形態では、ＰＣａ梁１の端部に、梁主筋１ａを囲むように鞘管１ｂを設け、この鞘管１ｂ内部とＰＣａ梁１の外表面とを接続するグラウト注入孔１ｃを設けている。

図１１および図１２は、鞘管１１の長さを変えた実施形態である。図１１に示す実施形態では、鞘管１１の長さをＰＣａ仕口パネル部材３の幅に一致させている。また、図１２に示す実施形態では、鞘管１１の長さをＰＣａ仕口パネル部材３の幅よりも大きくして、ＰＣａ仕口パネル部材３のコンクリート表面から突出させ、ＰＣａ梁１の端面に鞘管１１の突出部１１ｃを収容するための孔１ｄを設けている。

ところで、本発明の上記各実施形態では、ＰＣａ柱４とＰＣａ梁１とがＰＣａ仕口パネル部材３で接合されるものとし、梁主筋１ａがＰＣａ仕口パネル部材３の内部で連結されるが、本発明の参考例として、図１３に、ＰＣａ柱４とＰＣａ梁１とを現場打ちコンクリート２０で接合する構成の斜視図を示す。このような構成では、梁主筋１ａを、上記各実施形態で説明したような節部１１ａや異型形状部１１ｂを有する鞘管１１で連結した後、柱梁接合部にコンクリート２０を打設する。

また、本発明の別の参考例として、図１４に、ＰＣａ梁１００どうしを梁中間部（図中Ｘ部）で接合する構成において当該接合部にて各ＰＣａ梁１００の梁主筋１ａを連結する構成を示す。さらに別の参考例として、ＰＣａ梁どうしを連結する場合に限らず、現場でコンクリートを打設する在来工法において梁主筋を連結する場合が考えられる。

また、さらに別の参考例として、図１５〜図２０に、柱どうし、壁どうし、床どうし、柱と壁、梁と壁、梁と床などの各接合部において鉄筋を連結する構成を模式的に示す。

図１５は、柱５２どうしの接合部分に継手５０が設けられた構成を示す。なお、同図において、（Ａ）は、柱５２がプレキャストコンクリートであってプレキャストコンクリート内に継手５０を埋入させる場合、（Ｂ）は、同じく接合される部材がプレキャストコンクリートであるが、接合部分５３は現場打設コンクリートとして、この接合部分５３に継手５０を設ける場合、（Ｃ）は、在来工法における現場打設の鉄筋を連結する場合の構成を示している。

また、図１６は、柱５２と壁５４との接合部分に継手５０が設けられた構成、図１７は、壁５４と梁５６との接合部分に継手５０が設けられた構成、図１８は、壁５４どうしの接合部分に継手５０が設けられた構成、図１９は、梁５６と床５８との接合部分に継手５０が設けられた構成、図２０は、床５８どうしの接合部分に継手５０が設けられた構成を、夫々示している。なお、これら図１６〜図２０は接合される部材がＰＣａであって継手５０をＰＣａに埋入させる場合を示しているが、図１５の（Ｂ）、（Ｃ）のように、ＰＣａの接合部を現場打設コンクリートとする構成や、在来工法により現場打設する構成も可能である。また、図１８では、壁５４の横筋を連結する場合を示しているが、縦筋の連結にも適用できる。

本発明が適用されるＰＣａ柱梁接合構造の斜視図である。 図１のＰＣａ柱梁接合構造の鉛直断面図である。 梁主筋を連結する継手構造を示す断面図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、継手構造を構成する鞘管の外周に設けられた節部の形状の例を示す図である。 本実施形態において異型形状部の付着力を考慮しない場合の応力状態図である。 本実施形態において異型形状部の付着力を考慮した場合の応力状態図である。 鞘管の節部を鞘管の長手方向中央部の１箇所に設けた実施形態を示す図である。 図７に示す実施形態の応力状態図である。 鞘管の外周面に異型形状部のみを設けた実施形態を示す図である。 鞘管へのグラウト注入孔をＰＣａ梁に設けた実施形態を示す図である。 鞘管の長さをＰＣａ仕口パネル部材の幅に一致させた実施形態を示す図である。 鞘管の長さをＰＣａ仕口パネル部材の幅よりも大きくした実施形態を示す図である。 ＰＣａ柱とＰＣａ梁とを現場打ちコンクリートで接合する本発明の参考例を示す斜視図である。 梁の中間部で梁主筋１ａどうしを連結する本発明の参考例を示す斜視図である。 柱どうしの接合部分に本発明の継手が設けられた本発明の参考例の構成を示す立面図である。 柱と壁との接合部分に本発明の継手が設けられた本発明の参考例の構成を示す立面図である。 壁と梁との接合部分に本発明の継手が設けられた本発明の参考例の構成を示す立面図である。 壁どうしの接合部分に本発明の継手が設けられた本発明の参考例の構成を示す立面図である。 梁と床との接合部分に本発明の継手が設けられた本発明の参考例の構成を示す平面図である。 床どうしの接合部分に本発明の継手が設けられた本発明の参考例の構成を示す平面図である。 梁主筋を連結する継手部分での付着力を期待できない場合の柱梁接合部内での応力状態を示す図である。

１ ＰＣａ梁
１ａ 梁主筋
３ ＰＣａ仕口パネル部材
１１ 鞘管
１１ａ 節部
１１ｂ 異型形状部

Claims (3)

1. プレキャストコンクリート（ＰＣａ）梁の梁主筋どうしを連結するための梁主筋連結継手であって、前記梁主筋が両側から挿入されてグラウトが充填されることによりそれら梁主筋を互いに連結する管状部材を備え、当該管状部材の外周には、各梁主筋に作用する引張力に応じてコンクリートから支圧力が作用する支圧力作用部が設けられている梁主筋連結用継手を用いた柱梁の接合構造であって、
   前記ＰＣａ梁はＰＣａ柱にＰＣａ仕口パネル部材を介して接合されており、前記梁主筋連結用継手は前記ＰＣａ仕口パネル部材に埋入されていることを特徴とする柱梁の接合構造。
2. 前記支圧力作用部は、前記管状部材の外周に設けられた１つまたは複数の節部を含むことを特徴とする請求項１記載の柱梁の接合構造。
3. 前記支圧力作用部は、前記管状部材の外周面に設けられた異形形状部を含むことを特徴とする請求項１または２記載の柱梁の接合構造。

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