JP4861792B2 - プレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合方法および圧着接合構造 - Google Patents

Description

この発明は、上下のプレキャストコンクリート柱（以下、適宜ＰＣａ柱と云う場合がある。）をエネルギー吸収部材を介して突き合せ接合すると共に、同ＰＣａ柱へプレキャストコンクリート梁（以下、適宜ＰＣａ梁と云う場合がある。）をアンボンドＰＣ鋼材を利用しプレストレスを導入して圧着接合する柱梁接合部の接合方法および柱梁接合構造の技術分野に属し、更に云えば、地震時の水平力が柱梁接合部に作用した場合に、上下のＰＣａ柱の接合面に水平方向のせん断滑りを発生させて柱梁接合部の損傷を防ぎ、且つエネルギーを吸収する圧着接合方法および圧着接合構造に関する。

従来、上記したようにアンボンドＰＣ鋼材を利用してプレストレスを導入し、ＰＣａ梁をＰＣａ柱へ圧着接合する柱梁接合部の接合構造は、柱・梁接合部界面の浮き上がり（柱・梁接合界面の離間）を許容して水平剛性を小さくし、地震入力を小さくする、プレキャスト圧着による自己免震構造として周知の技術であり、既に実用に供されている（例えば下記特許文献１〜５）。
しかし、前記既往の柱・梁接合部の圧着接合構造は、ＰＣａ梁の端部が、目地グラウド又は接着材を介してＰＣａ柱の側面に圧着接合されており、地震時において水平力を受けた柱・梁接合部がせん断変形すると、柱梁接合部界面が浮き上がって梁端部の角部に局所的な圧縮部が生じる。この圧縮部が大きくなると柱端部のコンクリートは圧壊して断面欠損をもたらし、ＰＣａ梁の初期曲げ剛性やせん断耐力が低下する。
そこで、下記特許文献６に開示された柱・梁接合部の圧着接合構造は、柱の側面であって、梁の浮き上がりによる回転変形によって圧縮を受ける部分に、圧縮変形を吸収して梁の端部コンクリートの圧壊を防止する弾性体が設置されており、極大地震の後でも柱梁接合部の損傷を防ぐことができる構成としている。前記弾性体をＰＣａ柱に一体的に設置するための手段としては、例えばＰＣａ柱の側面に予め用意した欠け込みの中へ接着剤で接着する方法、又は弾性体の裏面に、食い込みをよくする凹凸を設け、ＰＣａへ直接打ち込んで一体化する方法、或いは弾性体の外周にアンカーをもつ鋼製その他材質による補強枠を取り付けてＰＣａ柱へ直接打ち込んで一体化する方法等が挙げられている。

特開２００２−３０９６６９号公報 特許第２７１８５９４号公報 特許第２７２９１２８号公報 特許第２９０９４３９号公報 特許第２９０９４５１号公報 特開２００２−４４１７号公報

上記特許文献６に開示された柱・梁接合部の圧着接合構造も一案ではある。しかし、弾性体をＰＣａ柱に一体的に設置する作業は、手間が掛かって施工性が悪いし、構築したすべての柱梁接合部に弾性体を設置するとなるとコストも嵩み不経済である。

本発明の目的は、地震時に柱梁接合部に水平力が作用した場合に、上下のＰＣａ柱の接合面に水平方向のせん断滑りを発生させて前記柱梁接合部の損傷を防ぐと共にエネルギーを吸収する構成としたＰＣａ製の柱・梁接合部の圧着接合方法および圧着接合構造を提供することである。

上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合方法は、
プレキャストコンクリート柱２にプレキャストコンクリート梁５をアンボンドＰＣ鋼材７の端部を利用して圧着接合する柱梁接合部の接合方法において、
上下のプレキャストコンクリート柱３、４をダボ型のエネルギー吸収部材６を介して突き合せ接合すること、
プレキャストコンクリート梁５を、梁せいの中心線が前記プレキャストコンクリート柱２の接合面２ａとほぼ一致する配置とし、該接合面２ａの上下の柱３、４及び梁５に通したアンボンドＰＣ鋼材７、７の端部をプレストレスを導入して梁５へ緊結し、前記上下のプレキャストコンクリート柱３、４と梁５をそれぞれ圧着接合することを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明に係るプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合方法において、
上下のプレキャストコンクリート柱３、４の接合面２ａをそれぞれ表面加工して摩擦力を小さくした上で、上下のプレキャストコンクリート柱３、４をダボ型のエネルギー吸収部材６を介して突き合わ接合することを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した発明に係るプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合方法において、
上下のプレキャストコンクリート柱３、４は、その接合面２ａに鉄板等の介在物を挟み込みダボ型のエネルギー吸収部材６を介して突き合せ接合することを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した発明に係るプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合方法において、
ダボ型のエネルギー吸収部材６は、上下のプレキャストコンクリート柱３、４の断面中心部乃至近傍位置の上下方向に、１本又は複数本設置することを特徴とする。

請求項５に記載した発明に係るプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合構造は、
プレキャストコンクリート柱２にプレキャストコンクリート梁５がアンボンドＰＣ鋼材７を利用して圧着接合された柱梁接合部の接合構造において、
上下のプレキャストコンクリート柱３、４はダボ型のエネルギー吸収部材６を介して突き合せ接合されており、
プレキャストコンクリート梁５は、梁せいの中心線を前記プレキャストコンクリート柱２の接合面２ａとほぼ一致させた配置とされ、該接合面２ａの上下の柱及び梁に通したアンボンドＰＣ鋼材７、７の端部がプレストレスを導入して梁へ緊結され、前記上下のプレキャストコンクリート柱３、４と梁５がそれぞれ圧着接合されていることを特徴とする。

本発明のプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合構造は、地震時の水平力が柱梁接合部１に作用した場合に、その水平力が、ＰＣａ柱２の接合面２ａにおけるダボ型のエネルギー吸収部材６を含むせん断滑り耐力（抵抗力）よりも大きいときは、ダボ型のエネルギー吸収部材６がせん断降伏して、接合面２ａにせん断滑りが発生しエネルギーを吸収する構成である。つまり、前記上下のＰＣａ柱３、４の接合面２ａでのせん断耐力の大きさをコントロールできるので、ＰＣａ柱２及びＰＣａ梁５への入力せん断力が小さくなり、柱梁接合部１の損傷を防ぐことができる。また、ＰＣａ柱２の接合面２ａのせん断耐力の大きさをコントロールできることに伴い、層としての剛性をコントロールでき、せん断変形成分Ｓが大きくなるので、せん断変形に対して機能する制震部材（制震ブレース、制震間柱等）の制震効果が大きくなり、本体躯体の損傷を防ぐことができる。地震後は、せん断変形したエネルギー吸収部材６の復元力、およびＰＣａ梁５を圧着しているＰＣ鋼材７のプレストレストを伴う高い復元性により、せん断変形および曲げ変形による地震後の残留変形を小さくできるので、柱梁接合部１の健全性を保つことができる。

また、本発明のプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合方法は、上下のＰＣａ柱３、４をダボ型のエネルギー吸収部材６を介して突き合せ接合するだけの簡易な施工で接合でき、ＰＣａ梁５は既往技術であるアンボンドＰＣ圧着接合によりＰＣａ柱２へ圧着接合する構成なので、工期の短縮化を図ることができ、工費を大幅に削減することができ、施工性に大変優れている。

本発明のプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合方法は、先ず上下のＰＣａ柱３、４をダボ型のエネルギー吸収部材６を介して突き合せ接合する。そして、ＰＣａ梁５を、梁せいの中心線が前記ＰＣａ柱２の接合面２ａとほぼ一致する配置とし、前記中心線の上下の柱３、４及び梁５に通したアンボンドＰＣ鋼材７、７の端部をプレストレスを導入して梁５を緊結し、前記上下のＰＣａ柱３、４とそれぞれ圧着接合する。

本発明のプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合構造は、上下のＰＣａ柱３、４はダボ型のエネルギー吸収部材６を介して突き合せ接合されており、ＰＣａ梁５は、梁せいの中心線を前記ＰＣａ柱２の接合面２ａとほぼ一致させた配置とし、該接合面２ａの上下の柱３、４及び梁５に通したアンボンドＰＣ鋼材７、７の端部がプレストレスを導入して梁５へ緊結され、前記上下のＰＣａ柱３、４へそれぞれ圧着接合されている。

以下に、本発明を図１〜図５に示した実施例に基づいて説明する。
図１は、予め工場で製作されたＰＣａ柱２にＰＣａ梁５がアンボンドＰＣ鋼材７を利用して圧着接合された柱梁接合部１の圧着接合構造を概略的に示している。
本実施例の柱梁接合部１の圧着接合方法は、先ず、先行して建てられた下位のＰＣａ柱４の上へ、上位のＰＣａ柱３をクレーン等で吊り込み建てて、ダボ型のエネルギー吸収部材６を介して突き合せ接合する。なお、前記突き合わせ接合するに際し、上位のＰＣａ柱３と下位のＰＣａ柱４との接合面２ａにグラウト材等を充填し、前記上位のＰＣａ柱３と下位のＰＣａ柱４とを一体的に固定する。
前記ダボ型のエネルギー吸収部材６は、例えばダボ筋又はダボ金物等が好適に実施できるが、普通鋼や低降伏点鋼等で製作された鋼棒で実施してもよい。

図１及び図２（Ａ）に示す柱梁接合構造は、前記ダボ型のエネルギー吸収部材６を上下のＰＣａ柱３、４の各々の断面中心部の上下方向に１本設置された構成を示しているが、この限りではない。地震時の水平力の大きさによって水平剛性を高める必要がある場合は、図２（Ｂ）に示すように、中心部及びその近傍位置（図示例の場合は、中心部の上下左右方向の４箇所）の上下方向に、ダボ型のエネルギー吸収部材６を複数本（図示例では５本）設置した構成で実施する（請求項４記載の発明）。

因みに、ダボ型のエネルギー吸収部材６は、ＰＣａ柱２を工場で製作する段階で、上下のどちらか一方のＰＣａ柱３（又は４）の端部へ、一部分が外方へ突き出る配置に設置する。他方のＰＣａ柱４（又は３）には、前記一方のＰＣａ柱３（又は４）に設置したダボ型のエネルギー吸収部材６を挿入するダボ孔を設けておく。なお、工場製作の段階で上下のＰＣａ柱３、４にそれぞれダボ孔を設けておき、現場において前記上下のＰＣａ柱３、４のそれぞれに設けたダボ孔へダボ型のエネルギー吸収部材６を設置して突き合せ接合する構成で実施することもできる。

次に、ＰＣａ梁５をＰＣａ柱２の側面に設置した梁掛け部材５ａを利用して、梁せいの中心線が前記ＰＣａ柱２の接合面２ａとほぼ一致する配置に吊り込み設置する。そして、前記接合面２ａの上下のＰＣａ柱３、４、及びＰＣａ梁５であって、ＰＣａ梁５の材軸方向にそれぞれアンボンドＰＣ鋼材７、７を通し、該アンボンドＰＣ鋼材７、７の端部をプレストレスを導入して梁５へ緊結し、前記上下のＰＣａ柱３、４と梁５とをそれぞれ圧着接合する。

図３は、地震時の水平力が本実施例の柱梁接合部１に作用した場合に、柱端部及び梁端部に発生する曲げ、せん断力および軸力の関係を示している。図４は、ＰＣａ柱２の接合面２ａにおけるせん断力の釣り合い関係を示している。

本実施例の柱梁接合部１の圧着構造は、図３及び図４に示したように、地震時の水平力が柱梁接合部１に作用した場合に、その水平力が、ＰＣａ柱２の接合面２ａにおけるダボ型のエネルギー吸収部材６を含むせん断滑り耐力（抵抗力）よりも大きいときは、図５に示すように、ダボ型のエネルギー吸収部材６がせん断降伏して、接合面２ａにせん断滑りが発生しエネルギーを吸収する構成である。つまり、前記上下のＰＣａ柱３、４の接合面２ａでのせん断耐力の大きさをコントロールできるので、ＰＣａ柱２及びＰＣａ梁５への入力せん断力が小さくなり、柱梁接合部１の損傷を防ぐことができる。また、ＰＣａ柱２の接合面２ａのせん断耐力の大きさをコントロールできることに伴い、層としての剛性をコントロールでき、せん断変形成分Ｓが大きくなるので、せん断変形に対して機能する制震部材（制震ブレース、制震間柱等）の制震効果が大きくなり、本体躯体の損傷を防ぐことができる。地震後は、せん断変形したエネルギー吸収部材６の復元力、およびＰＣａ梁５を圧着しているＰＣ鋼材７のプレストレストを伴う高い復元性により、せん断変形および曲げ変形による地震後の残留変形を小さくできるので、柱梁接合部１の健全性を保つことができる。

なお、前記上下のＰＣａ柱３、４の接合面２ａの摩擦力が大きくてせん断滑りが発生し難い場合には、例えば前記上下のＰＣａ柱３、４の接合面２ａをそれぞれ表面加工して摩擦力を小さくした上で、前記上下のＰＣａ柱３、４をダボ型のエネルギー吸収部材６を介して突き合せ接合する（請求項２記載の発明）。

また、図示は省略したが、上下のＰＣａ柱３、４の接合面２ａに鉄板等の介在物を挟み込みダボ型のエネルギー吸収部材６を介して突き合せ接合する構成で実施しても、上述したＰＣａ柱２の接合面２ａを表面加工した場合と同様に、前記接合面２ａの摩擦力を小さくすることができる（請求項３記載の発明）。

斯くして、本実施例の柱梁接合部１の圧着接合方法は、上下のＰＣａ柱３、４をダボ型のエネルギー吸収部材６を介して突き合せ接合するだけの簡易な施工で接合できる共に、ＰＣａ梁５は既往技術であるアンボンドＰＣ圧着接合によりＰＣａ柱２へ圧着接合する構成なので、工期の短縮化を図ることができ、工費を大幅に削減することができ、施工性に大変優れている。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、勿論、図示した実施例の限りではない。本発明の要旨及び技術的思想を逸脱しないかぎり、当業者の変形、応用にしたがい様々な実施例が成立することを、敢えてここに、言及する次第です。

本発明の柱梁接合部の圧着接合構造を概略的に示す立面図である。 （Ａ）は、図１のＩ−Ｉ線矢視断面図である。（Ｂ）は、（Ａ）の異なる実施例を示す断面図である。 柱端部及び梁端部に作用するせん断力及び軸力の関係を示す説明図である。 ＰＣａ柱の接合面に作用するせん断力の釣り合い関係を示す説明図である。 ＰＣａ柱の接合面がせん断滑りした状態を示す立面図である。

符号の説明

１ 柱梁接合部
２ ＰＣａ柱
２ａ 接合面
３ 上位のＰＣａ柱
４ 下位のＰＣａ柱
５ ＰＣａ梁
６ ダボ型のエネルギー吸収部材
７ アンボンドＰＣ鋼材

Claims (5)

1. プレキャストコンクリート柱にプレキャストコンクリート梁をアンボンドＰＣ鋼材を利用して圧着接合する柱梁接合部の接合方法において、
   上下のプレキャストコンクリート柱をダボ型のエネルギー吸収部材を介して突き合せ接合すること、
   プレキャストコンクリート梁を、梁せいの中心線が前記プレキャストコンクリート柱の接合面とほぼ一致する配置とし、該接合面の上下の柱及び梁に通したアンボンドＰＣ鋼材の端部をプレストレスを導入して梁へ緊結し、前記上下のプレキャストコンクリート柱と梁をそれぞれ圧着接合することを特徴とする、プレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合方法。
2. 上下のプレキャストコンクリート柱の接合面をそれぞれ表面加工して摩擦力を小さくした上で、上下のプレキャストコンクリート柱をダボ型のエネルギー吸収部材を介して突き合わ接合することを特徴とする、請求項１に記載したプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合方法。
3. 上下のプレキャストコンクリート柱は、その接合面に鉄板等の介在物を挟み込み、ダボ型のエネルギー吸収部材を介して突き合せ接合することを特徴とする、請求項１に記載したプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合方法。
4. ダボ型のエネルギー吸収部材は、上下のプレキャストコンクリート柱の断面中心部乃至近傍位置の上下方向に、１本又は複数本設置することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載したプレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合方法。
5. プレキャストコンクリート柱にプレキャストコンクリート梁がアンボンドＰＣ鋼材を利用して圧着接合された柱梁接合部の接合構造において、
   上下のプレキャストコンクリート柱はダボ型のエネルギー吸収部材を介して突き合せ接合されており、
   プレキャストコンクリート梁は、梁せいの中心線を前記プレキャストコンクリート柱の接合面とほぼ一致させた配置とされ、該接合面の上下の柱及び梁に通したアンボンドＰＣ鋼材の端部がプレストレスを導入して梁へ緊結され、前記上下のプレキャストコンクリート柱と梁がそれぞれ圧着接合されていることを特徴とする、プレキャストコンクリート製の柱・梁接合部の圧着接合構造。
   

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