JP4866641B2 - プレキャスト柱の製造方法、プレキャスト柱の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレキャストコンクリート柱の製造技術に関し、品質確保が容易な柱梁接合部を含むプレキャストコンクリート柱の製造及び施工方法に関する。

従来、プレキャスト柱部材を製造するには、柱梁接合部を除いた柱部分のみを施工場所以外の場所でプレキャスト製作していた。このプレキャスト柱は、その後、施工場所にて必要な柱主筋や梁筋等を配筋して組み立て、その周囲に型枠を建て込んだ後、この型枠内にコンクリートを打設することで構造物と一体化していた。
特開２００３−１２７１１９号公報

近年、集合住宅の高層化がすさまじい勢いで進行している。これに伴い、一本の柱が負担する力も大きくなるため、柱に使用するコンクリート強度も大きく上昇している。

ところで、従来からコンクリート柱をプレキャスト化することは広く普及している。しかしながら、通常、柱梁接合部はプレキャスト化されることが少なく、このような接合部は、施工現場で所定の梁筋等の配筋を施し、型枠を組み立てた後、コンクリート打設をして構築されていた。

その背景としては、コンクリートの高強度化に伴って施工現場でのコンクリート品質要求が一層高くなり、その品質管理のための作業が多くなっており、施工現場管理の大きな負担となっている。

また、施工現場でコンクリートを打設するためには、鉄筋、型枠組み立て作業が必要となる他に、コンクリートの強度発現のための養生期間を経てからでなければ次の柱をセットすることができないということが建物全体の作業工程を遅らせる要因となっている。

上記のような問題を解消するためには、柱梁接合部を含めたコンクリート柱のプレキャスト化が望まれるが、その実現のためには次のような問題を解決する必要がある。

すなわち、プレキャスト柱の上部に位置する柱梁接合部では、通常、四方向から梁鉄筋が交差して極めて鉄筋量が多くなる。上述したような高層化によって、鉄筋量の増加に益々拍車がかかり、柱梁接合部は柱筋と梁筋等が交差して、多数の鉄筋が格子状に錯綜する。

このような鉄筋量が多い部分を含んだプレキャスト柱を製造する場合、鉄筋の組み立て後、型枠内にコンクリートを打設する工程において、打設されたコンクリートは鉄筋が密に配された空間である柱梁接合部を通過する。しかし、その際にコンクリートの骨材とモルタルが分離してしまう虞がある。このような骨材の分離は、コンクリート品質を低下させることは勿論である。しかも、型枠内でこの分離したコンクリートが柱の型枠の下部に向かって落下する衝撃により、さらに骨材とモルタルの分離が進行する。

上記のような状況では、型枠内へのコンクリート充填に長時間を要するばかりでなく、材料品質を大きく低下させる。したがって、この問題が柱梁接合部を含むコンクリート柱のプレキャスト化を阻んでいた。

本発明は上記のような事情に鑑みてされたものであり、プレキャスト柱の製作時のコンクリート打設時における材料分離を解決し、要求品質が確保された柱梁接合部を含むコンクリート柱の製作を容易にすることを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するために次のような構成とした。
すなわち、本発明は、鉛直方向に延びたコンクリート柱を製作するにあたり、柱筋、帯筋、梁筋等の所要の鉄筋を配筋し、柱の下部に梁筋と柱筋が交差する柱梁接合部が形成されるように鉄筋を組み立てる工程、前記組み立てが完了した鉄筋の周囲に型枠を設置し、この型枠の上部開口からコンクリートを流し込んで、型枠内にコンクリートを充填させる工程、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、型枠内下部に位置する柱梁接合部から先にコンクリートが充填されることになる。尚、前記梁筋は柱筋と交差するように配筋され、この天地のままの状態で用いられるか、もしくは天地を逆にした状態、即ち、梁筋を下部に配した状態で用いられる。また、梁筋は、柱に梁を接合させる部分に配され、梁の取り付け位置に応じて柱筋と垂直に交差されるか、或いは必要に応じて柱筋と垂直ではなく所定の角度をつけて交差される。

本発明では、柱筋の下方に梁筋を設けて柱梁接合部を柱の下部に形成する。したがって、型枠上部から型枠内にコンクリートを流し込む際、コンクリートが、柱筋と梁筋が交差して隙間が極めて狭小となる部分を最初に通過することがなくなり、その結果、コンクリートの分離による影響を最小限にすることができる。また、柱部分についても、柱梁接合部が存在することへのコンクリートの品質への影響をなくすることができる。

また、型枠の上部開口側の前記柱筋端部には、下階柱の柱筋と接続する継手を設けることができる。さらに、梁筋が交差している側の柱筋の端部は、型枠より外側に突出しているとさらに好ましい。この突出した柱筋の端部は、上階柱の柱筋の端部に設けられた継手に接続される。

本発明は、前記のプレキャスト柱の製造方法により製造されたプレキャスト柱の天地を逆にして、前記柱梁接合部が上方になる状態で施工場所に設置し、前記柱梁接合部を梁に接合させることができる。

すなわち、本発明のプレキャスト柱の製造方法により製造されたプレキャスト柱は、上階柱又は下階柱と組み付ける際には、天地を逆（すなわち、梁筋が設けられている側を上階柱側に向けて、梁筋が無い側を下階柱側に向ける）にすることもできる。

また、柱筋の下側には振動機能を有する型枠ベッドを設けた構成とすると好ましい。この型枠ベッドは、梁筋と柱筋とが交差している高さまでコンクリートが充填されると振動する。この振動により、梁筋と柱筋が錯綜した格子状の部分に流し込まれたコンクリート内の空気を抜き、また、コンクリートの偏りを防止しつつ、コンクリートを締め固めることができる。

また、垂直方向に３０ｃｍ以上の高さでコンクリートを打設すると、一般的にブリージングにより水平方向の鉄筋の下側のコンクリート強度が低下する。しかし、本発明の製造方法によれば、梁筋が下側に位置するため、ブリージングによる影響も解消することができる。

本発明によれば、柱の製造時に柱筋と梁筋との交差部分を型枠の下方に位置させることで、柱梁接合部をコンクリートが通過する際のコンクリート分離や、コンクリート流入の困難性が解消される。したがって、柱梁接合部を含むコンクリート柱のプレキャスト化を図ることができる。その結果、コンクリート品質管理が容易となるため、高強度コンクリートを使用したコンクリート構造物の施工性の向上が実現される。

以下、本実施形態のプレキャスト柱の製造方法について図面を参照し詳説する。尚、本実施形態における柱は角柱であるとして説明するが、本発明のプレキャスト柱の製造方法では、柱の形状を角柱に限定するものではなく、円柱やその他の形状及び付属する部材が取り付けられる場合の柱の製造に好適に用いることができる。

図１に、本実施形態の製造方法で用いる型枠と型枠に配された柱筋及び梁筋の状態を示す斜視図を示し、図２に、本実施形態の製造方法で製造されたプレキャスト柱を施工現場で組み付ける状態の図を示し、図３，４に、本実施形態のプレキャスト柱の製造工程図を示す。

図１に示すように、本実施形態のプレキャスト柱の製造方法で用いる柱の型枠１は、角柱の柱の形状に沿って四角筒状に配された四枚の長板１ａ〜１ｄからなっている。これらの長板１ａ〜１ｄにより形作られた四角筒の内部に柱筋２ａ〜２ｌを配する。

また、柱筋２ａ〜２ｌのそれぞれの先端には柱筋機械式継手３ａ〜３ｌが設けられている。図２に示すように、これらの柱筋機械式継手３ａ〜３ｌは、下階柱の柱筋１０２ａ〜１０２ｌと接続する。

また、図１に示すように、柱筋２ａ〜２ｌの基端側には、前記長板１ａ〜１ｄを貫通して梁筋４ａ〜４ｐが配されている。尚、本実施形態では、梁筋４ａ〜４ｐは、四本一組として９０度ずつ向きを変え、互いの組が互い違いになるように四段重ねに配されている。つまり、最下段に梁筋４ａ〜４ｄが位置し、その上に所定の間隔を空けて梁筋４ａ〜４ｄに対して直角に錯綜する梁筋４ｅ〜４ｈが位置し、さらにその上に所定の間隔を空けて梁筋４ｅ〜４ｈに対して直角に錯綜する梁筋４ｉ〜４ｌが位置し、最上段に梁筋４ｍ〜４ｐが梁筋４ｉ〜４ｌに対して直角に錯綜して配されている。（尚、これらの梁筋４ａ〜４ｐが設けられている部分を柱筋と梁筋との接合部分と称す。）

これらの梁筋４ａ〜４ｐは、図２に示すようにハーフプレキャストで成型された梁に設けられた鉄筋と梁筋機械式継手５を介して接続されている。尚、梁筋機械式継手の代わりに溶接継手又は圧接継手を用いてもよい。

また、柱筋２ａ〜２ｌの基端側の端部は、長板１ａ〜１ｄ（の長手）よりも外側に位置している。図２に示すように、柱筋２ａ〜２ｌの基端側の端部は、上階柱の柱筋に設けられた柱筋機械式継手１０３ａ〜１０３ｌを介して上階柱の柱筋に接続される。なお、柱筋２ａ〜２ｌと柱筋機械式継手１０３ａ〜１０３ｌ（及び柱筋機械式継手３ａ〜３ｌと柱筋１０２ａ〜１０２ｌ）とを接合すると同時に接合部分をグラウトする。

以上のように型枠１を組み立て柱筋２ａ〜２ｌと梁筋４ａ〜４ｐを組み付けたものを、図３に示す型枠ベッド６に載置し、梁筋４ａ〜４ｐが設けられている側とは逆の端部、つまり柱筋機械式継手３ａ〜３ｌが設けられた柱筋２ａ〜２ｌの先端側から、型枠１内にコンクリートを流し込む。ここで、コンクリートを一気に型枠１内に流し込むのではなく、まず、梁筋４ａ〜４ｐが隠れる高さＬまでコンクリートを流し込む。

なお、型枠ベッド６には、図示しない振動機能（振動発生装置）が設けられ、コンクリートを所定の高さＬまで流し込んだ後、型枠ベッド６の振動発生装置を作動させ、型枠１内に流し込まれたコンクリートに振動を与えてコンクリート内の気泡を抜くと共にコンクリートの偏りを無くし密実に締め固める。

型枠ベッド６の振動によりコンクリートが締め固められた後、コンクリートが材料分離を起こさないようにフレキシブルホース７を型枠１内に入れて柱部分を打設する。

そして、コンクリートが固まった後、型枠１を外してプレキャスト柱の完成となる。図２に示すように、完成したプレキャスト柱Ａは、天地を逆にして（即ち、プレキャスト柱Ａの上下を反対にして）上階柱又は下階柱に組み付けられる。

以上のように、本実施形態における製造方法によれば、柱のプレキャスト時には、柱筋２ａ〜２ｌと梁筋４ａ〜４ｐとの接合部分が型枠１の下方に位置しているため、型枠１の上方から流し込まれたコンクリートの自重に伴う加速度は、型枠１の下方になる程大きくなる。このように型枠１の下方では、勢いよくコンクリートが流し込まれるため、柱筋２ａ〜２ｌと梁筋４ａ〜４ｐが錯綜している部分であってもコンクリートが通過する。また、この部分から先に、コンクリートが溜まるようにして充填されるので、骨材とモルタルの分離が抑制される。

また、柱のプレキャスト時には、柱筋２ａ〜２ｌと梁筋４ａ〜４ｐとの接合部分が型枠１の下方に位置することにより、型枠ベッド６による振動をダイレクトに伝え易くなるため、最小限の振動力でコンクリートを密実に締め固めることができる。これにより、柱筋２ａ〜２ｌと梁筋４ａ〜４ｐとの接合部分に流し込まれたコンクリートと鉄筋の密着度が高まり、接合強度を向上させることができる。

さらに、前記接合部分が型枠１の下方に設けられていることにより、柱部分のコンクリートが打設されることで、柱部分のコンクリートの自重が前記接合部分に打設されたコンクリートに加わり、より強く締め固められ易くなる。

また、従来のように、柱筋２ａ〜２ｌと梁筋４ａ〜４ｐとの接合部分がコンクリートを流し込む側に設けられていると、その接合部分が妨げとなり、フレキシブルホースを用いることができず、柱部分のコンクリートを下方まで充分に流し込むことが困難となってしまう。これに対して本実施形態の製造方法では、前記接合部分が型枠１の下方に位置するため、柱部分を打設する際に型枠１内にフレキシブルホースを挿通してコンクリートを流し込むこともできる。これにより、柱部分のコンクリート打設を、材料分離を生じることなく効率的に実施できる。

また、本実施形態のプレキャスト柱の製造方法によれば、柱梁接合部のプレキャスト化により、施工現場でコンクリート打設をする部分が構造体の一部の接合部分に限定されるため、品質管理の難しい高強度（例えば１２０Ｎ／ｍｍ³以上の強度）のコンクリートを
用いて柱を製作することが容易になる。したがって、建物の耐震・耐久性を確実に確保することにも繋がる。

また、本実施形態では、製造したプレキャスト柱の天地を逆にして施工現場で上階の柱や下階の柱に接続する組み立てを行うとして説明したが、図５に示すように、本実施形態の製造方法にて製造したプレキャスト柱Ａは、そのままの天地（つまり、柱梁接合部が上側に位置した状態）で、下階柱（又は上階柱）に組み付けを行ってもよい。

本実施形態のプレキャスト柱の型枠に柱筋と梁筋を組み付けた状態の斜視図である。 本実施形態の製造方法で製造されたプレキャスト柱の組み付け状態を示す図である。 本実施形態の製造方法によるプレキャスト柱の製造工程を示す図である。 本実施形態の製造方法によるプレキャスト柱の製造工程を示す図である。 本実施形態の製造方法で製造されたプレキャスト柱の組み付け状態を示す図である。

符号の説明

１ 型枠
１ａ〜１ｄ 長板
２ａ〜２ｌ，１０２ａ〜１０２ｌ 柱筋
３ａ〜３ｌ，１０３ａ〜１０３ｌ 柱筋機械式継手
４ａ〜４ｐ 梁筋
５ 梁筋機械式継手
６ 型枠ベッド
７ フレキシブルホース
Ａ プレキャスト柱

Claims (3)

1. 鉛直方向に延びたコンクリート柱を製作するにあたり、柱筋、帯筋、梁筋等の所要の鉄筋を配筋し、柱の下部に梁筋と柱筋が交差する柱梁接合部が形成されるように鉄筋を組み立てる工程、前記組み立てが完了した鉄筋の周囲に型枠を設置し、この型枠の上部開口からコンクリートを流し込んで、型枠内にコンクリートを充填させる工程、を含むことを特徴とするプレキャスト柱の製造方法。
2. 前記型枠の上部開口側の前記柱筋端部には、下階柱の柱筋と接続する継手が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプレキャスト柱の製造方法。
3. 前記請求項１又は２のプレキャスト柱の製造方法により製造されたプレキャスト柱の天地を逆にして、前記柱梁接合部が上方になる状態で施工場所に設置し、前記柱梁接合部を梁及び上階の柱に接合させることを特徴とするプレキャスト柱の施工方法。

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