JP4823932B2

JP4823932B2 - 柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造

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Publication number: JP4823932B2
Application number: JP2007024849A
Authority: JP
Inventors: 靖弘岡; 一夫平松; 剛岸本
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2027-02-02
Also published as: JP2008190185A

Description

本発明は、柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのパンチング破壊に対し合理的なせん断補強を確保し、かつ配筋作業の施工性改善も達成することが可能でコストダウンを達成し得る柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造に関する。

柱頭にスラブ支持部（キャピタル）を持たず、柱で直接スラブを支持するフラットプレート構造においては、地震時等の水平力により柱周りのスラブに発生するパンチング破壊が問題となる。このパンチング破壊はよく知られているように、地震力を受ける方向に対し柱の前後面の面外せん断破壊と柱の側面のねじれ破壊とが複合して生じる。柱周りのせん断強度、具体的にはせん断補強に有効な鉄筋量が少ないと、脆性的な破壊を呈するこのパンチング破壊によって、変形性能が低下するおそれがある。

そこで従来にあっては、例えば特許文献１に開示されているように、特有の形態のせん断補強筋を柱の周辺に配筋して鉄筋量を増やすようにし、これによって上向きと下向きの力に対して抵抗させることで、パンチング破壊の発生を防止するようにしている。特に当該特許文献１にあっては、この種のせん断補強筋は、単に「柱の周辺に配筋される」としていた。また、特許文献２〜３に示されるように、柱内部もしくは柱面位置から隣接する柱へ向かって相当の長さ範囲で、各種形態のせん断補強筋を配筋して鉄筋量を増やすようにした構造も提案されていた。
特開２００１−１０７５０９号公報特開２００１−２０４３１号公報特開２００１−２６２７５９号公報

一方、エレベーターやトイレ等の共用部をまとめて配置したコア部を有する建築物において、該コア部の周囲にコア壁を配置してコア部の剛性を確保しつつ、コア部外周のスラブをフラットプレート構造とする場合がある。この場合のフラットプレートはコア壁とコア部の周囲に配置された柱とにより支持されることとなり、パンチング破壊（せん断破壊）はフラットプレートとコア壁の接続部にも発生する。しかしながら、前記背景技術では、フラットプレートの柱周りおよび柱間のせん断補強方法に関する技術は示されているが、コア壁の周囲およびコア壁と柱間におけるせん断補強法に関しては示されていない。

また、柱周りのせん断補強に関しても、パンチング破壊に対して有効なせん断補強範囲もしくは領域が見出されているわけではなく、単に柱周りの広がりに沿って、もしくはフラットプレートの広がりに沿って隣接する他の柱などへ向かって、せん断補強筋を配筋し、これによって鉄筋量を増やしているに過ぎず、使用鋼材量がいたずらに増加してしまうという課題があった。また配筋量の増加により配筋が錯綜し、施工性も良くないという課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、フラットプレートのコア壁の周囲および柱周りにおけるパンチング破壊に対する合理的なせん断補強を確保し、かつ配筋作業の施工性改善も達成することが可能でコストダウンを達成し得る柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造を提供することを目的とする。

本発明にかかる柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造は、スラブ筋が埋設され、柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造であって、上記コア壁に、当該コア壁の核部を設定し、該コア壁の核部は、当該コア壁と直交する方向に柱を臨む柱対向壁面部であって、横幅を該コア壁の厚さに等しく、横幅方向の中心を、柱の柱芯を当該コア壁と直交する方向に臨む位置に設定し、かつ、その壁配筋を該コア壁の他の部分の壁配筋よりも高剛性に配筋して形成し、該フラットプレートに、該コア壁の核部からこれと向かい合う柱に向けて、該コア壁の核部と該柱との最短距離方向に第１せん断補強領域を形成するとともに、該コア壁の核部と該柱との間に、当該最短距離方向に沿って周辺のスラブ筋よりも高剛性のスラブ筋を配筋し、かつ上記第１せん断補強領域の境界から該柱に向けて第２せん断補強領域を形成し、前記フラットプレートに、前記柱からこれと向かい合う前記コア壁の核部に向けて、該柱と該コア壁の核部との最短距離方向に、所定幅寸法で第３せん断補強領域を形成するとともに、該第３せん断補強領域の境界から上記コア壁の核部に向けて所定長さ寸法まで第４せん断補強領域を形成し、前記第１せん断補強領域は、前記コア壁に沿う幅寸法、および前記柱に向かう長さ寸法がそれぞれ、該コア壁の厚さに前記フラットプレートの厚さの２倍を加えた寸法以上、および該フラットプレートの厚さにほぼ等しく形成されるとともに、前記第２せん断補強領域は、上記柱に向かう長さ寸法が、上記コア壁の核部から当該コア壁の核部と該柱との間の距離の１／４程度に形成され、前記第３せん断補強領域の所定幅寸法が、前記柱の柱幅に前記フラットプレートの厚さの２倍を加えた長さ相当であり、前記第４せん断補強領域の所定長さ寸法が、前記柱から当該柱と該コア壁の核部との間の距離の１／４程度であることを特徴とする。

前記各せん断補強領域では、複数のせん断補強筋が配筋され、各せん断補強筋は、下端筋に下方から係合するフック部を下部に、上端筋に掛けられる平坦部を上部に有するほぼコ字状に形成されることを特徴とする。

前記第１せん断補強領域および第３せん断補強領域では、前記せん断補強筋の断面積を各せん断補強領域の面積に対し０．４５％程度に設定し、前記第２せん断補強領域および第４せん断補強領域では、前記せん断補強筋の断面積を各せん断補強領域の面積に対し０．２％程度に設定することを特徴とする。

前記コア壁は、直交する一対の壁が連結された隅角部を有し、前記第１せん断補強領域が該隅角部に沿ってＬ字状に形成されることを特徴とする。

本発明にかかる柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造にあっては、フラットプレートのコア壁の周面および柱周りにおけるパンチング破壊に対する合理的なせん断補強を確保し、かつ配筋作業の施工性改善も達成することが可能でコストダウンを達成することが出来る。

以下に、本発明にかかる柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造は基本的には、図１から図９に示すように、スラブ筋１が埋設され、柱２およびコア壁３で支持されるフラットプレート４のせん断補強構造であって、フラットプレート４に、コア壁３からこれと向かい合う柱２に向けて、コア壁３と柱２との最短距離方向に第１せん断補強領域Ａを形成するとともに、コア壁３と柱２との間に、これらの最短距離方向に沿って周辺のスラブ筋１よりも高剛性のスラブ筋５を配筋し、かつ第１せん断補強領域Ａの境界Ａｂから柱２に向けて第２せん断補強領域Ｂを形成し、フラットプレート４に、柱２からこれと向かい合うコア壁３に向けて、上記最短距離方向に、所定幅寸法Ｃｗで第３せん断補強領域Ｃを形成するとともに、第３せん断補強領域Ｃの境界Ｃｂから上記コア壁３に向けて所定長さ寸法ＤＬまで第４せん断補強領域Ｄが形成されている。

本実施形態におけるフラットプレート４を有する建築物は、外周部に沿って建築物の平面Ｘ方向およびＹ方向それぞれに所定の間隔をもって柱２が複数配置され、各柱２間には外周部梁６が設けられている。平面中央部分には、設備シャフト、エレベーター、トイレ等の共用部が集中的に配置されたコア部Ｕが設けられている。コア部Ｕの周囲には複数のコア壁３がＸ、Ｙ方向に沿って設けられている。コア壁３と外周部梁６との間には居室部Ｈが設けられ、居室部Ｈのスラブはフラットプレート４として構成されている。

本実施形態におけるコア壁３の厚さＷ３は柱２の柱幅Ｗ２と等しく形成されている。コア壁３は直線状のＩ型コア壁３Ｉと、直交する一対の壁が連結された隅角部３ｒを有するＬ字状のＬ型コア壁３Ｌから構成される。コア部Ｕの周囲四隅にはＬ型コア壁３Ｌが配置される。配置されたＬ型コア壁３Ｌの間には、Ｉ型コア壁３Ｉが配置される。

Ｉ型コア壁３ＩはＬ型コア壁３Ｌの各壁面に沿って配置される。Ｌ型コア壁３ＬとＩ型コア壁３Ｉとの間には、コア部Ｕから居室部Ｈへの動線や設備ダクト等が配置できるように間隔が設けられている。建築物の外周部の柱２とコア壁３が対向するように、コア壁３が配置されている。コア部Ｕを挟んで対向する位置にあるＩ型コア壁３Ｉ間にはコア部梁７が架設される。コア壁３の内方には、コア部梁７および各コア壁３で支持されたコア部スラブ８が形成されている。コア壁３、コア部梁７およびコア部スラブ８とによりコア部Ｕの水平剛性が確保されている。本実施形態におけるコア壁３は、少なくともスラブからの鉛直荷重を支持する耐力壁としての機能と、地震力などの水平力を負担する耐震壁としての機能も有している。

コア壁３と外周部梁６との間の居室部Ｈのスラブはフラットプレート４で構成されている。すなわち、居室部Ｈのスラブは、建築物の外周部においてキャピタルのない柱２および外周部梁６で直接支持され、建築物のコア部Ｕ側は各コア壁３により支持され、柱２とコア壁３間のスラブ底に梁型は露出しない構造となっている。本実施形態における「フラットプレート」は、その周囲では少なくとも、コア壁３とこれに隣接する柱２および柱２相互間に架設される外周部梁６によって直接支持され、コア壁３と柱２間のスラブ底に梁型やキャピタルが露出しないスラブを意味する。

フラットプレート４内には、スラブ筋１とこれより剛性の高いスラブ筋５が埋設されている。スラブ筋５は、コア壁３と直交する方向に柱２を臨む、コア壁３の柱対向壁面部３ａから、その柱対向壁面部３ａに対向する柱２の面２ａ（以下「柱面」）へ向う方向、すなわちコア壁３と柱２の最短距離方向に、スラブ筋５の長さ方向を一致させて配筋される。最短距離方向はコア壁３と柱２との関係から定まる方向である。本実施形態において、コア壁３の壁面および柱２は建築物のＸ方向、Ｙ方向に沿って設けられているため、最短距離方向は、Ｘ方向またはＹ方向いずれか一方の方向に一致する。柱対向壁面部３ａの横幅はコア壁３の厚さＷ３に等しく設定され、柱対向壁面部３ａの横幅方向の中心は、柱２の柱芯をコア壁３と直交する方向に臨む位置に設定される。

スラブ筋５は、コア壁３に沿う方向に互いに適宜間隔を隔てて、第２せん断補強領域Ｂまたは第４せん断補強領域Ｄの範囲内で複数配筋される。スラブ筋５は、フラットプレート４の厚さ方向上部に配筋される上端筋５ａと、上端筋５ａと上下一対をなしフラットプレート４の厚さ方向下部に配筋される下端筋５ｃの二段で配筋される。柱２へ向けて延びるスラブ筋５の端部は、柱２の柱芯および外周部梁６の梁芯を超える位置まで延伸され、柱２および外周部梁６の内部で曲げ加工され定着される。本実施形態においては、スラブ筋５の、柱２内の曲げ加工の長さおよび外周部梁６内の曲げ加工の長さはともに、外周部梁６の梁せい内に収まる寸法で加工されている。

コア壁３方向へ延びるスラブ筋５の端部は、コア壁３部分を貫通してコア部スラブ８内にまで延伸され定着される。コア壁３のコア部Ｕ側壁面（以下「内側面」という）より内方にコア部梁７が位置する場合（図３、４参照）には、スラブ筋５の端部はコア部梁７内までさらに延伸されてコア部梁７内に定着される。コア部梁７やコア部スラブ８が、コア壁３の内側面より内方に存在しない場合には、スラブ筋５の端部はコア壁３内で曲げ加工されて十分な定着長さが確保される。なお本実施形態におけるコア部梁７の下側主筋は、コア壁３内まで延伸されコア壁３内部で上方へ曲げ加工され、その端部はスラブ筋５ｃと交差する位置まで延伸されている（図４参照）。このように、フラットプレート４におけるスラブ筋５が、柱２と最短距離となるコア壁３の部分、すなわち柱対向壁面部３ａと柱２との間に配筋され、その端部がコア壁３、柱２および外周部梁６等に定着されることで、フラットプレート４におけるコア壁３へのせん断力の伝達経路が明確化され、面として広がるコア壁３において、せん断力を重点的に負担する部分を特定することができる。

スラブ筋１はスラブ筋５が配筋される部分以外のフラットプレート４の部分に配筋される。スラブ筋１はフラットプレート４に対し要求される耐力を実現できる鉄筋径の鉄筋であって、建築物のＸ方向（横方向）Ｙ方向（縦方向）に適宜ピッチを隔てて配筋される。スラブ筋１は、フラットプレート４の厚さ方向上部に配筋される上端筋１ａと上端筋１ａと上下一対をなしフラットプレート４の厚さ方向下部に配筋される下端筋１ｃの二段で配筋される。

スラブ筋５はスラブ筋１に比べ鉄筋径が太く、スラブ筋１より高剛性のスラブ筋となっている。鉄筋の材質を変更することによりスラブ筋５を高剛性にしても良い。また、スラブ筋５の配筋ピッチも密になっているため、スラブ筋５の配筋箇所の剛性はスラブ筋１が配筋された箇所より剛性が高くなっている。

第１せん断補強領域Ａは、フラットプレート４に、コア壁３からこれと向かい合う柱２に向けて、コア壁３と柱２との最短距離方向に形成される。すなわち、第１せん断補強領域Ａは、フラットプレート４に柱対向壁面部３ａから柱面２ａに向けて形成される。第１せん断補強領域Ａの、柱対向壁面部３ａから柱２へ向かう長さ寸法ＡＬは、フラットプレート４の厚さＷ４にほぼ等しく形成されている。従って、第１せん断補強領域Ａの、柱面２ａに向かう側の境界Ａｂは、柱面２ａからフラットプレート４の厚さＷ４程度離隔した位置に形成される。第１せん断補強領域Ａのコア壁３に沿う幅寸法Ａｗは、コア壁３の厚さＷ３にフラットプレート４の厚さＷ４の２倍を加えた寸法以上で設定されている。

本実施形態における第１せん断補強領域Ａは、コア壁３の柱対向壁面部３ａの幅方向中央部にコア壁３の厚さＷ３相当の寸法を設定し、その両側に各々フラットプレート４の厚さＷ４相当の寸法を加えて幅寸法Ａｗが構成されている。これにより、スラブ筋５によってせん断力が伝達されるコア壁３の部分、すなわち柱対向壁面部３ａを一辺とし、一辺の長さがコア壁３の厚さＷ３に等しい正方形の「核部」が形成され、コア壁３におけるせん断力の入力箇所が明確化される。この「核部」の近辺に第１せん断補強領域Ａを形成することで、フラットプレート４に構造的に明確なせん断補強領域が確保されている。コア壁３の「核部」の壁配筋は、コア壁３の他の部分の壁配筋より高剛性に配筋してもよい。

第２せん断補強領域Ｂは、第１せん断補強領域の境界Ａｂから柱２に向けて形成される。すなわち第２せん断補強領域Ｂは、フラットプレート４に第１せん断補強領域の境界Ａｂから柱面２ａへ向けて形成される。第２せん断補強領域Ｂの柱２に向かう長さ寸法ＢＬは、コア壁３からコア壁３と柱２との間の距離Ｌの１／４程度に設定されている。従って、第２せん断補強領域Ｂの柱面２ａに向かう側の境界Ｂｂは、柱対向壁面部３ａから、柱対向壁面部３ａと柱面２ａとの距離Ｌの１／４程度離隔した位置に形成される。本実施形態における第２せん断補強領域Ｂのコア壁３に沿う方向の幅寸法Ｂｗ、すなわち第２せん断補強領域Ｂの幅寸法Ｂｗは第１せん断補強領域Ａの幅Ａｗより小さく設定されている。

第３せん断補強領域Ｃは、フラットプレート４に、柱２からこれと向かい合うコア壁３に向けて、柱２とコア壁３との最短距離方向に所定幅寸法Ｃｗで形成されている。すなわち、第３せん断補強領域Ｃは、フラットプレート４に、柱面２ａから柱対向壁面部３ａへ向けて形成される。第３せん断補強領域Ｃの当該所定幅寸法Ｃｗは、柱２の柱幅Ｗ２にフラットプレート４の厚さＷ４の２倍を加えた長さ相当に設定されている。第３せん断補強領域Ｃの幅寸法Ｃｗは柱幅Ｗ２より幅広であり、広がった部分は柱２の側面に沿って外周部梁６位置まで回り込み、柱２を囲むように形成される。第３せん断補強領域Ｃのコア壁３に向かう長さ寸法ＣＬは、柱面２ａから、フラットプレート４の厚さＷ４程度に設定されている。従って、第３せん断補強領域Ｃの、柱対向壁面部３ａに向かう側の境界Ｃｂは柱面２ａからフラットプレート４の厚さＷ４程度離隔した位置に形成される。

第４せん断補強領域Ｄは、第３せん断補強領域Ｃの境界Ｃｂから、コア壁３に向かって所定長さＤＬの位置まで形成されている。すなわち、第４せん断補強領域Ｄは、フラットプレート４に、第３せん断補強領域Ｃの境界Ｃｂから柱対向壁面部３ａへ向けて形成される。第４せん断補強領域Ｄの当該所定長さＤＬは、柱２から、柱２とコア壁３との距離Ｌの１／４程度に設定されている。したがって、第４せん断補強領域Ｄの柱対向壁面部３ａに向かう側の境界Ｄｂは、柱面２ａから、柱面２ａと柱対向壁面部３ａとの距離Ｌの１／４程度離隔した位置に形成される。本実施形態における、第４せん断補強領域Ｄのコア壁３に沿う方向の寸法、すなわち幅寸法Ｄｗは、第３せん断補強領域Ｃの幅寸法Ｃｗより小さく設定されている。

フラットプレート４の各せん断補強領域Ａ〜Ｄの設定方法は、Ｌ型コア壁３Ｌの隅角部３ｒに柱対向壁面部３ａが設定される場合でもほぼ同様である。第１せん断補強領域Ａは隅角部３ｒに沿ってＬ字状に形成され、その外側に各柱２に向かって第２せん断補強領域Ｂが個々に形成される。Ｌ型コア壁３Ｌの直交する各壁の厚さが異なる場合、壁厚さの大きい方を「コア壁３の厚さ」として、直交する各壁部に第１せん断補強領域Ａが形成される。また、隅角部３ｒへ延びるスラブ筋５は、Ｌ型コア壁３Ｌの隅角部３ｒで交差させて配筋される。隅角部３ｒへ延びるスラブ筋５の端部は、Ｌ型コア壁３Ｌの隅角部３ｒの外側の面から、構造上必要とされる定着長さを確保して定着される。本実施形態における、隅角部３ｒへ延びるスラブ筋５の端部は、曲げ加工されることなく、コア壁３の厚さＷ３より長く延伸されて、コア壁３内またはコア部スラブ８内に定着されている。

本実施形態におけるフラットプレート４の各せん断補強領域Ａ〜Ｄは、柱２とコア壁３の柱対向壁面部３ａの間で、第１せん断補強領域Ａと第３せん断補強領域Ｃが向かい合い、第２せん断補強領域Ｂと第４せん断補強領域Ｄが向かい合う形態となる。向かい合う第１、第３せん断補強領域Ａ、Ｃの各幅寸法ＡｗとＣｗは、それぞれ柱幅Ｗ２とコア壁３の厚さＷ３に基づいて決定されるため、柱幅Ｗ２とコア壁３の厚さＷ３が同一でない場合、両者は異なる幅寸法となる。この場合、両者は大きい方の寸法で、必ずしも統一される必要はない。一方、第２、第４せん断補強領域Ｂ、Ｄの幅寸法ＢｗとＤｗが異なる場合、第２、第４せん断補強領域Ｂ、Ｄの幅寸法は、原則としてＢｗ又はＤｗのいずれか大きい方の寸法で統一される。これらによりせん断力の伝達等を確実に行いつつ、補強位置に対応した合理的なパンチング破壊防止が可能となる。本実施形態では、柱幅Ｗ２とコア壁３の厚さＷ３が等しいく形成されているため、第１、第３せん断補強領域Ａ、Ｃの幅寸法ＡｗとＣｗが等しくなり、第１せん断補強領域Ａと第３せん断補強領域Ｃも同一形状で形成されている。

本実施形態において、柱２、柱対向壁面部３ａおよび各せん断補強領域Ａ〜Ｄはその柱芯および幅方向の中央が「最短距離方向」で並ぶように配置されている。また、高剛性のスラブ筋５は、柱２と柱対向壁面部３ａとの間において、これら第１、第３せん断補強領域Ａ、Ｃを貫通し、第２、第４せん断補強領域Ｂ、Ｄの幅内に所定配筋ピッチで複数配筋され、柱２の柱幅Ｗ２および柱対向壁面部３ａの横幅より広い幅で配筋されている。

次に、これらせん断補強領域Ａ〜Ｄに配筋されるせん断補強筋９について説明する。せん断補強筋９は図７に示すように、フラットプレート４の厚さ方向に延びる本体部９ａと、本体部９ａの上部にこれより水平方向にほぼ９０°折り曲げられて形成された平坦部９ｂと、本体部９ａの下部にこれより平坦部９ｂと同じ側であってかつ斜め上向きに折り曲げられて形成されたフック部９ｃとから、ほぼコ字状に形成される。フック部９ｃの曲げ上げ傾斜角度は、本体部９ａに対して例えば４５°に設定される。

せん断補強筋９は原則として高剛性のスラブ筋５の上端筋５ａおよび下端筋５ｃに対し、それらの一方側から他方側へ抜け出すように差し込まれる。この際、フック部９ｃは、下端筋５ｃに対して下方から係合され、また平坦部９ｂは、上端筋５ａに対して上方から掛けられる。これにより、せん断補強筋９によるスラブ筋５の拘束を十分に確保することができ、せん断強度を十分に増強することができる。これらフック部９ｃおよび平坦部９ｂの、本体部９ａからの突出寸法は、スラブ筋５の配筋ピッチよりも短く設定される。そしてこのようなせん断補強筋９は、各せん断補強領域Ａ〜Ｄ内でスラブ筋５それぞれに対し、その長さ方向に適宜ピッチで複数配筋される。

次に、これら各せん断補強領域Ａ〜Ｄに配筋されるせん断補強筋９の配筋状態について説明する。図８には、第１せん断補強領域Ａにおけるせん断補強筋９の配筋状態が示されている。第１せん断補強領域Ａにおけるせん断補強筋９はスラブ筋５に係止して配筋される。せん断補強筋９は、コ字状に開いた側が、柱対向壁面部３ａの中央に向かう向きを基準として、柱対向壁面部３ａの中央を境にして、柱対向壁面部３ａの幅方向左側のものがすべて左向きに、また幅方向右側のものがすべて右向きに、それぞれ向きを揃えて配筋される。従って、これらせん断補強筋９は、各スラブ筋５の長さ方向に同じ位置に配筋されるものが、柱２、柱対向壁面部３ａの中央に向かって互いに向かい合うように配列される。図示例においては、スラブ筋５が奇数本存在するため、図面上左側のせん断補強筋９の数が多くなっている。第１せん断補強領域Ａにおけるせん断補強筋９は、基本的には高剛性のスラブ筋５に配筋されるが、図示例にあっては、スラブ筋５の外側に広がる第１せん断補強領域Ａ内のスラブ筋１に対しても、同様にせん断補強筋９が配筋されている。これは第１せん断補強領域Ａにせん断補強筋９の鉄筋量を確保するためである。スラブ筋１に対するせん断補強筋９の配筋方法は、スラブ筋５に対する配筋方法と同様である。図８から理解されるように、コア壁３に沿って配列されて互いに隣接することとなるせん断補強筋９同士は、互いに直接接合されることはなく、かつそれら間に閉鎖形式の配筋を形成するようになっている。第３せん断補強領域Ｃにおけるせん断補強筋９の配筋形式は、第１せん断補強領域Ａにおけるせん断補強筋９の配筋形式と同様である。

図９には、第２せん断補強領域Ｂにおけるせん断補強筋９の配筋状態が示されている。第２せん断補強領域Ｂにおけるせん断補強筋９は、第１せん断補強領域Ａにおけるせん断補強筋９の配筋形式と同し形式でスラブ筋５に係止して配筋される。第４せん断補強領域Ｄにおけるせん断補強筋９の配筋形式は、第２せん断補強領域Ｂとほぼ同様である。

第１、第３せん断補強領域Ａ、Ｃでは、せん断補強筋９の断面積は各せん断補強領域Ａ、Ｃの面積に対し０．４５％程度に設定されている。また、第２、第４せん断補強領域Ｂ、Ｄでは、せん断補強筋９の断面積は各せん断補強領域Ｂ、Ｄの面積に対し０．２％程度に設定されている。せん断補強筋９の断面積は、各せん断補強領域Ａ〜Ｄ内に配筋されたせん断補強筋９の断面積を合計した断面積を意味する。

上記の各せん断補強領域Ａ〜Ｄの範囲を特定するための、各寸法およびせん断補強筋９の鉄筋量を示す数値は、本実施形態に類似するフラットプレートの試験体に対し、パンチング破壊の発生メカニズムに対応する加力試験を実施した際の試験結果を参考にして導き出されたものである。上記試験体は柱の周囲にフラットプレートを構築したものである。試験体は柱周囲に第３せん断補強領域Ｃが形成され、第３せん断補強領域Ｃの境界Ｃｂから第４せん断補強領域Ｄが形成され、柱位置を中心にして十字にスラブ筋５が配筋されている。第３せん断補強領域Ｃの面積に対し、当該第３せん断補強領域Ｃのせん断補強筋９の断面積を０．４４％とし、また第４せん断補強領域Ｄの面積に対し、当該第４せん断補強領域Ｄのせん断補強筋９の断面積を０．２％とした実験である。その結果、図１０に示すように、サイクリックな繰り返し荷重Ｑｓにより、面外変形量Ｒ＝＋５×１０^-3ｒａｄ以降、まず柱幅内の柱芯位置でフラットプレート危険断面位置でのスラブ筋が降伏し、面外変形量Ｒ＝＋１０×１０^-3ｒａｄまでに柱側面まで順次降伏した。その後、面外変形量Ｒ＝＋１５×１０^-3ｒａｄまでに全ての高剛性のスラブ筋が降伏して最大荷重（Ｑｓｍａｘ）近傍まで荷重が上昇した。最大荷重後は急激な荷重低下は見られなかった。

このような試験結果からすれば、第１、第３せん断補強領域Ａ、Ｃでは、せん断補強筋９の断面積を当該せん断補強領域Ａ、Ｃの面積に対し０．４５％程度に設定してせん断強度を高くすることで、せん断力の集中に伴ってひずみが大きくなる、コア壁３の部分および柱２の周囲のフラットプレート４を十分に補強でき、また、第２、第４せん断補強領域Ｂ、Ｄでは、せん断補強筋９の断面積を当該せん断補強領域Ｂ、Ｄの面積に対し、０．２％程度に設定することにより、第２、第４せん断補強領域Ｂ、Ｄに、せん断力の一部を合理的に負担させることができるとの知見を得た。

あわせて、上記構造を備えた場合、第１せん断補強領域Ａの幅寸法Ａｗおよび第３せん断補強領域Ｃの幅寸法Ｃｗを、柱２の柱幅Ｗ２にフラットプレート４の厚さＷ４の２倍を加えた長さ相当とし、第２せん断補強領域Ｂの長さ寸法ＢＬおよび第４せん断補強領域Ｄの長さ寸法ＤＬを、柱２またはコア壁３から、コア壁３と柱２の距離Ｌ、すなわち柱面２ａと柱対向壁面部３ａとの距離Ｌの１／４程度とすることで、有効なせん断補強性能を確保し得るとの知見を得た。

次に、本実施形態の柱およびコア壁で支持されるフラットプレート４のせん断補強構造の作用について説明する。フラットプレート４をプレキャスト製部材で構築する場合、形態の異なる複数のプレキャスト製部材を組み合わせて構築することとなるが、プレキャスト製部材の一形態例として、各せん断補強領域Ａ〜Ｄを備え、柱２と接続されるフラットプレート４用のプレキャスト製部材を中心に説明する。まず各せん断補強領域Ａ〜Ｄを備え、柱２と接続されるフラットプレート４用のプレキャスト製部材を成型する。工場あるいは現場近隣において、プレキャスト製部材用の型枠を所定の形状で組み立て、その型枠内の所定位置にスラブ筋１、５を配筋する。次いでプレキャスト部材の長さ方向の一端部付近のスラブ筋５に、第１および第２せん断補強領域Ａ、Ｂの範囲で所定ピッチでせん断補強筋９を配筋する。プレキャスト部材の長さ方向の他端部付近のスラブ筋５に第３および第４せん断補強領域Ｃ、Ｄの範囲で所定ピッチでせん断補強筋９を配筋する。せん断補強筋９は、フック部９ｃを下端筋１ｃ、５ｃに係合した上で、平坦部９ｂを最上方の上端筋１ａ、５ａに掛けるだけで配筋を完了することができる。せん断補強筋９は、フック部９ｃを最上方の上端筋１ａ、５ａに係合した上で、平坦部９ｂを下端筋１ｃ、５ｃに掛ける形式で配筋しても良い。せん断補強筋９は、各せん断補強領域Ａ〜Ｄ内で、各スラブ筋１、５に対し所定ピッチで配筋する。

このようにして配筋作業を完了したら、型枠内にコンクリート打設する。スラブ筋１、５は、隣接する他のフラットプレート４用のプレキャスト製部材、コア壁３、柱２、外周部梁６等との取り合い部を露出させてコンクリートが打設される。コンクリート硬化後型枠から脱型する。これにより、各せん断補強領域Ａ〜Ｄを備え、かつコア壁３、柱２、外周部梁６、および隣接する他のフラットプレート４用のプレキャスト製部材との取り合い部を有する、フラットプレート４用プレキャスト製部材を完成することができる。次に完成した各せん断補強領域Ａ〜Ｄを備えるプレキャスト製部材をフラットプレート４の構築現場に搬入して、スラブ筋１、５を定着させながら、コア壁３、柱２、外周部梁６等の型枠上にプレキャスト製部材も設置する。あわせて、その他の部分のフラットプレート４用のプレキャスト製部材を設置し、プレキャスト製部材同士を接続して各型枠内にコンクリートを打設してフラットプレート４を構築する。プレキャスト製部材として、半プレキャスト部材を製作しても良い。コア壁３、柱２、外周部梁６等をプレキャスト製部材としても良い。

現場打ちコンクリートでフラットプレート４を構築する場合には、所定位置にコア壁３、柱２、外周部梁６等の型枠を設置し、これら上部にフラットプレート４用型枠（スラブ型枠）を架設する。フラットプレート４用型枠上の柱２とコア壁３の位置の間に、上記プレキャスト部材の作成と同じ要領でスラブ筋１、５およびせん断補強筋９を配筋し、フラットプレート４用型枠のその他の部分にスラブ筋１を配筋する。次いでコア壁３、柱２、外周部梁６等とフラットスプレート４を一体にコンクリート打設し、その後型枠を脱型すればよい。以上により、現場打ち、プレキャスト製のいずれであっても、各せん断補強領域Ａ〜Ｄを備えたフラットプレート４を構築することができる。

以上説明した本発明に係る柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造にあっては、フラットプレート４に、コア壁３からこれと向かい合う柱２に向けて、コア壁３と柱２との最短距離方向に第１せん断補強領域Ａを形成するとともに、コア壁３と柱２との間に、最短距離方向に沿って周辺のスラブ筋１よりも高剛性のスラブ筋５を配筋し、かつ第１せん断補強領域Ａの境界Ａｂから柱２に向けて第２せん断補強領域Ｂを形成したので、第１せん断補強領域Ａと第２せん断補強領域Ｂとの組み合わせにより、そしてまた、コア壁３から柱２に向けて配筋される高剛性のスラブ筋５の作用も相俟って、フラットプレート４のコア壁３の周囲において、せん断力等を負担する主なる領域を合理的に設定でき、その部分のパンチング破壊（せん断破壊）に対し合理的にせん断強度を向上ながら、変形能力も向上することができ、靭性に優れたフラットプレート４を構築することができる。

第１せん断補強領域Ａの、コア壁３に沿う幅寸法Ａｗを、コア壁３の厚さＷ３にフラットプレート４の厚さＷ４の２倍を加えた寸法以上とし、柱２に向かう長さ寸法ＡＬをコア壁３の厚さＷ３にほぼ等しく形成し、第２せん断補強領域Ｂの、柱２に向かう長さ寸法ＢＬを、コア壁３からコア壁３と柱２との間の距離Ｌの１／４程度としたので、フラットプレート４のコア壁３の周囲において、どの範囲でせん断補強すれば合理的にパンチング破壊（せん断破壊）を防止できるかが明確になり、せん断強度を増強するせん断補強筋９の鉄筋量を適正化でき、また配筋の錯綜を軽減して配筋作業の施工性も改善することができて、コストダウンを達成することができる。

フラットプレート４に、柱２からこれと向かい合うコア壁３に向けて、柱２とコア壁３との最短距離方向に、所定幅寸法ＣＬで第３せん断補強領域Ｃを形成するとともに、第３せん断補強領域Ｃの境界Ｃｂからコア壁３に向けて所定長さ寸法ＤＬまで第４せん断補強領域Ｄを形成したので、第３せん断補強領域Ｃと第４せん断補強領域Ｄとの組み合わせにより、そしてまたコア壁３から柱２向けて配筋される高剛性のスラブ筋５の作用も相俟って、柱２前面の面外せん断破壊や、これと柱２の側面のねじれ破壊とが複合して生じるパンチング破壊に対し合理的にせん断強度を向上することができ、また変形能力も向上することができて、靭性に優れたフラットプレート４を構築することができる。

さらに、柱２とコア壁３間に配筋した高剛性のスラブ筋５により、柱２とコア壁３に形成される第２せん断補強領域Ｂおよび第４せん断補強領域Ｄの靭性を保証することができる。また、組み合わせられて相互にせん断強度を増強する第１、第２せん断補強領域Ａ、Ｂおよび第３、第４せん断補強領域Ｃ、Ｄに関し、いずれか一方のせん断補強筋量を増やすことで他方のせん断補強筋量を減らすことが可能で、例えば、第１せん断補強領域Ａのせん断補強筋９の鉄筋量を減らすようにすれば、コア壁３周りの鉄筋の錯綜の軽減やコンクリートの充填性を考慮したせん断補強筋９の配筋計画を行うことができ、コンクリート充填作業や配筋作業の作業性の更なる向上を図ることができる。

第３せん断補強領域Ｃの所定幅寸法Ｃｗを、柱２の柱幅Ｗ２にフラットプレート４の厚さＷ４の２倍を加えた長さ相当とし、第４せん断補強領域Ｄの所定長さ寸法ＤＬを、柱２から柱２とコア壁３との間の距離Ｌの１／４程度としたので、補強範囲が適切にかつ小規模に特定されて、せん断強度を増強するせん断補強筋９の鉄筋量を低減でき、また配筋の錯綜を軽減して配筋作業の施工性も改善することができて、コストダウンを達成することができる。

各せん断補強領域Ａ〜Ｄでは、複数のせん断補強筋９が配筋され、各せん断補強筋９は、下端筋１ｃ、５ｃに下方から係合するフック部９ｃを下部に、上端筋１ａ、５ａに掛けられる平坦部９ｂを上部に有するほぼコ字状に形成したので、単にスラブ筋１、５に引っ掛けるだけで配筋作業を完了でき、いわゆる閉鎖型のせん断補強筋に比べて、作業を簡単化でき、施工性を改善することができる。このことは、せん断補強筋９のフック部９ｃを最上方の上端筋１ａ、５ａに係合し、平坦部９ｂを下端筋１ｃ、５ｃに掛ける場合でも同様である。

また、コ字状のせん断補強筋９を、柱対向壁面部３ａおよび柱２の中央に向かって互いに向かい合うように、柱対向壁面部３ａおよび柱２の幅方向左側および右側それぞれで同じ向きに配筋するようにしたので、例えば交互に向きを変えると、閉鎖形式の配筋形状が大きくなってしまったり、せん断補強筋同士の間に大きな隙間ができてしまう不具合があるとともに、すべて同じ向きに向けて並べると、柱対向壁面部３ａおよび柱２の幅方向左右で配筋が不均一な状態になってしまう不具合があることに比べて、柱対向壁面部３ａおよび柱２を中心にその左右方向で均一に配筋でき、また小さな閉鎖形式の配筋であってかつほぼ隙間のない一連のせん断補強筋９の配列によって良好にせん断補強することができる。

第１せん断補強領域Ａおよび第３せん断補強領域Ｃでは、せん断補強筋９の断面積を各せん断補強領域Ａ、Ｃの面積に対し０．４５％程度に設定し、第２せん断補強領域Ｂおよび第４せん断補強領域Ｄでは、せん断補強筋９の断面積を各せん断補強領域Ｂ、Ｄの面積に対し０．２％程度に設定したので、過不足なくせん断補強筋９を配筋でき、合理的な鉄筋量と施工量でコストダウンを達成し、必要なせん断強度を十分に確保して、パンチング破壊の発生を適切に防止することができる。

直交する一対の壁が連結された隅角部３ｒを有するＬ型コア壁３Ｌには第１せん断補強領域Ａが隅角部３ｒに沿ってＬ字状に形成されるので、隣接して２方向に、せん断補強が必要とされるＬ型コア壁３Ｌの隅角部３ｒに対し、必要なせん断強度を十分に確保できる。また、異なる形状のコア壁３へのせん断補強の適用性が向上する。

本実施形態においては、コア壁３と柱２間に広がる居室部Ｈのスラブ全体をフラットプレート４で構成したが、図１１に示すように、コア壁３と柱２間のスラブの一部のみをフラットプレート４で構築してもよい。また、コア壁３は、Ｌ型コア壁３Ｌ、Ｉ型コア壁３Ｉを組み合わせて構成したが、この形態に限定されるものではなく、図１１、１２に示すコ型コア壁とそれらと組み合わせたり、これらの内１種類のみでコア壁３を形成しても良い。コア壁３全体を１つのロ型コア壁としても良い。コア壁３で囲まれるコア部Ｕにはコア部梁７を設けたが、コア部梁７はなくても良い。

本実施形態のコア壁３の厚さＷ３と柱２の柱幅Ｗ２は等しく形成されているが、両者は異なる寸法であっても良い。

本実施形態におけるスラブ筋１、５は上下一対としたが、上端筋１ａ、５ａと下端筋１ｃ、５ｃの位置が上下方向で異なる場合や、上端筋１ａ、５ａまたは下端筋１ｃ、５ｃだけで構成しても良い。その場合のせん断補強筋９の配筋は、必要に応じて補助鉄筋を設けて上端筋１ａ、５ａまたは下端筋１ｃ、５ｃに係止する。

本実施形態における第１せん断補強領域Ａにおけるせん断補強筋９の配筋状態については、少なくともせん断補強筋９でスラブ筋５を拘束することができればよく本実施形態に限定されない。例えば、平坦部９ｂについては図１３に示すように、スラブ筋５の配筋ピッチよりも長く設定して、隣接する上端筋５ａに被せるようにしてもよい。このようにすれば、せん断補強筋９の施工時の安定性確保でき、せん断補強を効率よく確保することができる。

本発明にかかる柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造の好適な一実施形態にかかるフラットプレートの配置を示す建築物の平面図である。図１に示したフラットプレートにおけるせん断補強領域を示す平面図である。図１に示したフラットプレートのコア壁と柱間の配筋状態と各せん断補強領域の説明図である。図３に示したフラットプレートのコア壁と柱間の配筋状態と各せん断補強領域の縦断面方向の説明図である。図１に示したフラットプレートの隅角部を有するコア壁と柱間の配筋状態と各せん断補強領域の説明図である。図５に示したフラットプレートの隅角部を有するコア壁と柱間の配筋状態と各せん断補強領域の縦断面方向の説明図である。本発明にかかる柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造に採用されるせん断補強筋の一例を示す側面図である。本発明にかかる柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造の第１せん断補強領域におけるせん断補強筋の配筋状態の説明図である。本発明にかかる柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造の第２せん断補強領域におけるせん断補強筋の配筋状態の説明図である。本発明にかかる柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造に類似する、柱で支持されるフラットプレートのせん断補強構造の試験体に対して行った加力試験における荷重と変形との関係を示すグラフ図である。本発明にかかる柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造が適用されるフラットプレートの配置の変形例を示す建築物の平面図である。本発明にかかる柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造におけるコア壁の配置の変形例の説明図である。本発明にかかるフラットプレートのせん断補強構造に採用されるせん断補強筋の変形例を示す側面図である。

符号の説明

１スラブ筋
２柱
３コア壁
３Ｌ隅角部を有するＬ型コア壁
４フラットプレート
５高剛性のスラブ筋
５ａ高剛性のスラブ筋の上端筋
５ｃ高剛性のスラブ筋の下端筋
９せん断補強筋
９ｂせん断補強筋の平坦部
９ｃせん断補強筋のフック部
Ａ第１せん断補強領域
Ａｂ第１せん断補強領域の境界
ＡＬ第１せん断補強領域の長さ寸法
Ａｗ第１せん断補強領域の幅寸法
Ｂ第２せん断補強領域
ＢＬ第２せん断補強領域の長さ寸法
Ｃ第３せん断補強領域
Ｃｂ第３せん断補強領域の境界
Ｃｗ第３せん断補強領域の所定幅寸法
Ｄ第４せん断補強領域
ＤＬ第４せん断補強領域の所定長さ寸法
Ｌコア壁と柱との間の距離
Ｗ２柱幅
Ｗ３コア壁の厚さ
Ｗ４フラットプレートの厚さ

Claims

スラブ筋が埋設され、柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造であって、
上記コア壁に、当該コア壁の核部を設定し、
該コア壁の核部は、当該コア壁と直交する方向に柱を臨む柱対向壁面部であって、横幅を該コア壁の厚さに等しく、横幅方向の中心を、柱の柱芯を当該コア壁と直交する方向に臨む位置に設定し、かつ、その壁配筋を該コア壁の他の部分の壁配筋よりも高剛性に配筋して形成し、
該フラットプレートに、該コア壁の核部からこれと向かい合う柱に向けて、該コア壁の核部と該柱との最短距離方向に第１せん断補強領域を形成するとともに、該コア壁の核部と該柱との間に、当該最短距離方向に沿って周辺のスラブ筋よりも高剛性のスラブ筋を配筋し、かつ上記第１せん断補強領域の境界から該柱に向けて第２せん断補強領域を形成し、
前記フラットプレートに、前記柱からこれと向かい合う前記コア壁の核部に向けて、該柱と該コア壁の核部との最短距離方向に、所定幅寸法で第３せん断補強領域を形成するとともに、該第３せん断補強領域の境界から上記コア壁の核部に向けて所定長さ寸法まで第４せん断補強領域を形成し、
前記第１せん断補強領域は、前記コア壁に沿う幅寸法、および前記柱に向かう長さ寸法がそれぞれ、該コア壁の厚さに前記フラットプレートの厚さの２倍を加えた寸法以上、および該フラットプレートの厚さにほぼ等しく形成されるとともに、
前記第２せん断補強領域は、上記柱に向かう長さ寸法が、上記コア壁の核部から当該コア壁の核部と該柱との間の距離の１／４程度に形成され、
前記第３せん断補強領域の所定幅寸法が、前記柱の柱幅に前記フラットプレートの厚さの２倍を加えた長さ相当であり、
前記第４せん断補強領域の所定長さ寸法が、前記柱から当該柱と該コア壁の核部との間の距離の１／４程度であることを特徴とする柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造。
前記各せん断補強領域では、複数のせん断補強筋が配筋され、各せん断補強筋は、下端筋に下方から係合するフック部を下部に、上端筋に掛けられる平坦部を上部に有するほぼコ字状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造。
前記第１せん断補強領域および第３せん断補強領域では、前記せん断補強筋の断面積を各せん断補強領域の面積に対し０．４５％程度に設定し、
前記第２せん断補強領域および第４せん断補強領域では、前記せん断補強筋の断面積を各せん断補強領域の面積に対し０．２％程度に設定することを特徴とする請求項２に記載の柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造。
前記コア壁は、直交する一対の壁が連結された隅角部を有し、前記第１せん断補強領域が該隅角部に沿ってＬ字状に形成されることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の柱およびコア壁で支持されるフラットプレートのせん断補強構造。