JP4936172B2 - 柱梁接合構造及び建物の躯体構造 - Google Patents

Description

本発明は、柱と鉄骨造の梁とを接合する柱梁接合構造、及びその柱梁接合構造を備える建物の躯体構造に関する。

従来、非常に厳しい工期とコストダウンが要求される物販・物流施設等の建物を建設する構法として、鉄筋コンクリート造の柱と鉄骨造の梁からなる複合化構法が提案されている。この構法は、鉄筋コンクリート造の低コスト性と鉄骨造の短工期性というそれぞれの長所を組み合わせた構法であり、構造的にも、柱には圧縮に強い鉄筋コンクリートを、梁には曲げに強い鉄骨を使うことにより、柱間を広くとることができる 。

上記した複合化構法における柱梁接合構造としては、従来、鉄筋コンクリート柱の仕口部の側面に突設された鉄筋コンクリート造のブラケット内に鉄骨梁の端部を埋設させる技術が提案されている。この柱梁接合構造では、梁を構成する鉄骨材の端面が柱の仕口部の側面に当接されている。また、その鉄骨材の端面にはアンカー筋が突設され、このアンカー筋が柱の仕口部内に定着されている。これにより、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁とが所定の剛性と耐力を持って接合される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−１４４５３５号公報

しかしながら、上記した従来の柱梁接合構造では、鉄筋コンクリート造のブラケットの主筋が柱の仕口部内に定着されているとともに、鉄骨材のアンカー筋も柱の仕口部内に定着されているので、柱の仕口部内が柱主筋とブラケット主筋とアンカー筋とによって混み合った状態になる。また、上記ブラケットの幅は、柱幅により制限され、柱幅よりも小さくなるので、梁の鉄骨材の端部とその周りに配筋するブラケットの鉄筋との間隔が狭くなり、ブラケット内が鉄筋と鉄骨材とによって混み合った状態になる。このように、柱の仕口部やブラケットにおける配筋が混み合うと、配筋作業の施工性が悪くなるという問題が生じる。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、施工性を向上させることができる柱梁接合構造及び建物の躯体構造を提供することを目的としている。

本発明に係る柱梁接合構造は、柱と鉄骨造の梁とを接合する柱梁接合構造において、前記梁は、互いに間隔をあけて水平方向に並列に配設された一対の鉄骨材からなり、前記柱の柱頭には、該柱よりも平面形状が大きく、前記一対の鉄骨材が埋設された鉄筋コンクリート造のキャピタルが設けられ、該キャピタル内において前記一対の鉄骨材が前記柱の両側を通って延設されていることを特徴としている。

このような特徴により、キャピタルの鉄筋は、柱と殆んど或いは全く干渉せずに配筋される。また、キャピタルの鉄筋と梁の鉄骨材との間隔が十分に確保され、キャピタルの配筋が窮屈にならない。さらに、梁の一対の鉄骨材の間を通って柱が延設されるので、梁の鉄骨材は、柱と干渉せずに設置される。

また、本発明に係る柱梁接合構造は、一方向に延在する前記梁と前記一方向に直交する他方向に延在する梁と、が前記柱にそれぞれ接合されており、前記一方向に延在する前記梁の前記一対の鉄骨材は、前記キャピタル内を貫通しており、前記他方向に延在する前記梁の端部は、前記キャピタル内に定着されていることが好ましい。

これにより、一方向に延在する梁の端部は、その一対の鉄骨材がキャピタル内を貫通しているので、構造的に剛接合となる。また、他方向に延在する梁の端部は、キャピタル内に定着されるので、構造的に半剛接合となる。

また、本発明に係る建物の躯体構造は、間隔をあけて立設された複数の柱と、一方向に延在し前記柱間に架設された一方の梁と、前記一方向に直交する他方向に延在し前記柱間に架設された他方の梁と、が備えられ、前記一方の梁と前記他方の梁とが、前記柱と前記梁とを接合させる柱梁接合部において交差されている建物の躯体構造において、前記一方及び他方の梁は、互いに間隔をあけて水平方向に並列に配設された一対の鉄骨材からそれぞれなり、前記複数の柱の柱頭には、該柱よりも平面形状が大きい鉄筋コンクリート造のキャピタルがそれぞれ設けられ、前記柱梁接合部として、前記一方の梁の一対の鉄骨材が前記柱の両側を通って前記キャピタル内を貫通し、前記他方の梁の一対の鉄骨材の端部が前記キャピタル内に定着された第一の柱梁接合部と、前記他方の梁の一対の鉄骨材が前記柱の両側を通って前記キャピタル内を貫通し、前記一方の梁の一対の鉄骨材の端部が前記キャピタル内に定着された第二の柱梁接合部と、が備えられ、前記第一の柱梁接合部と第二の柱梁接合部とが、平面視において前記一方向及び前記他方向にそれぞれ交互に配設されていることを特徴としている。

このような特徴により、梁の端部は、交互に剛接合と半剛接合とになり、突合せ溶接が不要である。

本発明に係る柱梁接合構造及び建物の躯体構造によれば、柱梁接合部における柱、キャピタルの鉄筋、及び梁の鉄骨材の混み具合が緩和されるので、施工性を向上させることができる。

以下、本発明に係る柱梁接合構造及び建物の躯体構造の実施の形態について、図面に基いて説明する。なお、図１は建物の躯体構造の天井伏せ図であり、図２は柱梁接合構造の斜視図である。

図１に示すように、建物躯体１は、鉄筋コンクリート造の複数の柱２と、鉄骨造の複数の大梁３Ｘ、３Ｙと、鉄骨造の複数の小梁４と、を備えている。

複数の柱２は、直交する２方向にそれぞれ間隔をあけて立設されている。すなわち、柱２は、Ｘ方向（一方向）に所定の間隔をあけて配設されているとともに、Ｙ方向（他方向）に所定の間隔をあけて配設されており、平面視においてマトリックス状に配設されている。

小梁４は、例えばＨ形鋼等の鉄骨材からなる梁であり、Ｙ方向に延設されてＸ方向の大梁３Ｘ、３Ｘ間に架設されている。小梁４の両端は、Ｘ方向の大梁３Ｘの鉄骨材５に接合されている。例えば、小梁４の鉄骨材の端部のウェブを、Ｘ方向の大梁３Ｘの鉄骨材５に付設されたガセットプレートに高張力ボルト接合することで、小梁４の両端をピン接合する。

大梁３Ｘ、３Ｙは、互いに間隔をあけて水平方向に並列に配設された一対の鉄骨材５，５により構成されている。これら横並びの鉄骨材５としては、例えばＨ形鋼等の鋼材が用いられる。上記した構成の大梁３Ｘ，３Ｙは、Ｘ方向に間隔をあけて配設された柱２，２間に架設されているとともに、Ｙ方向に間隔をあけて配設された柱２，２間に架設されている。Ｘ方向に延在する大梁３ＸとＹ方向に延在する大梁３Ｙとは、平面視において格子状に配設されている。

図１，図２に示すように、上記した構成の大梁３Ｘ，３Ｙの端部は、柱梁接合部６Ａ，６Ｂを介して柱２にそれぞれ接合されており、その柱梁接合部６Ａ，６Ｂ内においてＸ方向の大梁３ＸとＹ方向の大梁３Ｙとが交差されている。柱梁接合部６Ａ，６Ｂは、柱２の柱頭に鉄筋コンクリート造のキャピタル７が設けられ、このキャピタル７内に上記一対の鉄骨材５，５が埋設された構成からなる。

キャピタル７は、柱２よりも平面形状が大きい平面視正方形の構造体であり、そのＸ方向寸法Ｗ１が柱２のＸ方向寸法Ｗ２よりも大きく、そのＹ方向寸法Ｄ１が柱２のＹ方向寸法Ｄ２よりも大きくなっている。また、キャピタル７の高さ方向の寸法Ｈ１は、少なくとも大梁３Ｘ、３Ｙの梁成（鉄骨材５の高さ寸法Ｈ２）よりも大きくなっている。このキャピタル７の略中央位置に上記した柱２が貫設され、キャピタル７の側面に上記した大梁３Ｘ、３Ｙが接合されている。

上記した柱梁接合部６Ａ，６Ｂには、Ｘ方向に大梁通しとなっている第一の柱梁接合部６Ａと、Ｙ方向に大梁通しとなっている第二の柱梁接合部６Ｂと、がある。

第一の柱梁接合部６Ａにおいては、Ｘ方向に延在する一対の鉄骨材５，５の中央部がキャピタル７内を貫通しており、Ｙ方向に延在する一対の鉄骨材５，５の端部がキャピタル７内に定着されている。Ｙ方向に延在する一対の鉄骨材５，５は、上記Ｘ方向の鉄骨材５の側面まで延設されており、その端面は上記Ｘ方向の鉄骨材５のフランジ側面に当接されている。一方、第二の柱梁接合部６Ｂにおいては、Ｙ方向に延在する一対の鉄骨材５，５の中央部がキャピタル７内を貫通しており、Ｘ方向に延在する一対の鉄骨材５，５の端部がキャピタル７内に定着されている。Ｘ方向に延在する一対の鉄骨材５，５は、上記Ｙ方向の鉄骨材５の側面まで延設されており、その端面は上記Ｙ方向の鉄骨材５のフランジ側面に当接されている。

上記した第一、第二の柱梁接合部６Ａ，６Ｂは、図１に示すように、平面視においてＸ方向及びＹ方向にそれぞれ交互に配設されており、大梁３Ｘ，３Ｙは、その一端が第一の柱梁接合部６Ａに接合され、その反対の他端が第二の柱梁接合部６Ｂに接合されている。
すなわち、大梁３Ｘ，３Ｙを構成する一対の鉄骨材５，５は、柱梁接合部６Ａ，６Ｂを挟んで２スパンに亘って延在されている。具体的に説明すると、Ｘ方向に延在する一対の鉄骨材５，５は、一方の第二の柱梁接合部６Ｂのキャピタル７内から、その隣りの第一の柱梁接合部６Ａのキャピタル７内を貫通して、さらに隣りの他方の第二の柱梁接合部６Ｂのキャピタル７内まで延在しており、Ｘ方向の大梁３Ｘ，３Ｘは、第一の柱梁接合部６Ａを貫通した梁通し構造になっている。一方、Ｙ方向に延在する一対の鉄骨材５，５は、一方の第一の柱梁接合部６Ａのキャピタル７内から、その隣りの第二の柱梁接合部６Ｂのキャピタル７内を貫通して、さらに隣りの他方の第一の柱梁接合部６Ａのキャピタル７内まで延在しており、Ｙ方向の大梁３Ｙ，３Ｙは、第二の柱梁接合部６Ｂを貫通した梁通し構造になっている。

また、図２に示すように、キャピタル７内においては、キャピタル７内を貫通する一対の鉄骨材５，５が柱２の両側を通って延設されている。つまり、柱２の主筋２ａが、キャピタル７内を貫通する横並びの一対の鉄骨材５，５の間を通って鉛直方向に配筋されている。

次に上記した構成の建物躯体１の施工方法について説明する。

まず、複数の柱２の鉄筋２ａ，２ｂをそれぞれ配筋する。具体的に説明すると、各柱２ごとに複数の主筋２ａを配筋するとともに、それらの主筋２ａの周りに複数の帯筋２ｂを所定間隔で配筋する。
次に、複数の柱２及びキャピタル７の図示せぬ型枠をそれぞれ建て込む。このとき、キャピタル７の側面の型枠（止め型枠）には、大梁３Ｘ，３Ｙの鉄骨材５，５を通すための凹状の開口を形成しておく。

次に、大梁３Ｘ，３Ｙ及び小梁４の鉄骨建て方を行う。詳しく説明すると、大梁３Ｘ，３Ｙを構成する一対の鉄骨材５，５を、その中央部及び両端部をそれぞれキャピタル７の型枠に支持させてそれぞれ所定の位置に設置する。そして、Ｘ方向に延在する一対の鉄骨材５，５の端面をＹ方向に延在する鉄骨材５の中央部のフランジ側面にそれぞれ当接させ、Ｙ方向に延在する一対の鉄骨材５，５の端面をＸ方向に延在する鉄骨材５の中央部のフランジ側面にそれぞれ当接させる。このとき、キャピタル７を貫通する鉄骨材５の中央部は柱２の鉄筋２ａ，２ｂの両側にそれぞれ通されるので、鉄骨材５は、柱２の鉄筋２ａ，２ｂと干渉することなく設置される。一対の鉄骨材５，５が設置された後、Ｘ方向に延在する鉄骨材５，５間に小梁４の鉄骨材を架設させる。

次に、各キャピタル７の図示せぬ鉄筋をそれぞれ配筋する。具体的に説明すると、キャピタル７の図示せぬ鉄筋は、上記した鉄骨材５に形成された図示せぬ鉄筋孔に挿通させたり鉄骨材５の下方を通したりして配筋される。このとき、キャピタル７の鉄筋は、柱２の鉄筋２ａ，２ｂと殆んど或いは全く干渉せず配筋される。また、キャピタル７の型枠内は十分な広さがあり、キャピタル７の鉄筋と鉄骨材５との間隔が十分に確保されるので、キャピタル７の配筋が窮屈にならない。

次に、上記した柱２及びキャピタル７の型枠内にコンクリートを打設する。そして、コンクリートの固化後、所定の養生期間をおいて上記型枠を脱型する。なお、大梁３Ｘ，３Ｙ上にスラブを形成する場合には、コンクリートの打設前にスラブのデッキプレートを敷設したりスラブ筋を配筋したりする。

上記した構成からなる柱梁接合部６Ａ，６Ｂ及び建物躯体１によれば、柱２の鉄筋２ａ，２ｂ、キャピタル７の鉄筋、及び大梁３Ｘ、３Ｙの鉄骨材５の混み具合が緩和されるので、施工性を向上させることができる。すなわち、柱２の鉄筋２ａ，２ｂやキャピタル７の鉄筋の配筋作業や鉄骨材５の設置作業を容易に行うことができる。

また、柱梁接合部６Ａ（６Ｂ）において、一方の大梁３Ｘ（３Ｙ）の端部は、その一対の鉄骨材５，５がキャピタル７内を貫通しているので、構造的に剛接合となる。一方、その一方の大梁３Ｘ（３Ｙ）に直交する他方の大梁３Ｙ（３Ｘ）の端部は、キャピタル７内に定着されているので、構造的に半剛接合となるが、十分な剛性と耐力が確保される。したがって、スプライスプレートによる継手構造や突合せ溶接による継手構造等を用いずに、交差する大梁３Ｘ，３Ｙの端部をそれぞれ十分な剛性と耐力を持って接合させることができる。これにより、鉄骨材５に継手用の鉄骨ブラケット等を取り付ける必要がなく、鉄骨材５の加工を軽減することができ、鉄骨材５の単価を低減させてコストダウンを図ることができる。

また、大梁３Ｘ，３Ｙの端部はそれぞれキャピタル７内に埋設されており、このキャピタル７により大梁３Ｘ，３Ｙを構成する一対の鉄骨材５，５が拘束されているので、座屈止めが不要である。これにより、コストダウンを図ることができる。

また、大梁３Ｘ，３Ｙの端部は、交互に剛接合と半剛接合とになり、突合せ溶接が不要となる。これにより、コストダウンや工期短縮を図ることができる。

また、大梁３Ｘ，３Ｙは、横並びに平行に配設された一対の鉄骨材５，５からなるので、シングルの鉄骨材からなる大梁と比べて、梁成が小さくなる。これにより、階高を小さくすることができる。また、大梁３Ｘ，３Ｙと小梁４との梁成が合わせられ、或いはその差が小さくなり、均一で効率的な空間を創出することができる。

また、一対の鉄骨材５，５の間のスペースをパイプシャフトに利用することで、効率的な空間利用を図ることができる。

以上、本発明に係る柱梁接合構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記した実施の形態では、鉄筋コンクリート造の柱２に鉄骨造の大梁３Ｘ、３Ｙを接合させる構成になっているが、本発明は、鉄筋コンクリート造の柱２に代えて、鉄骨鉄筋コンクリート柱や鉄骨柱、コンクリート充填鋼管柱等の他の構造の柱に適用することも可能である。

また、上記した実施の形態では、キャピタル７内を貫通する一方の鉄骨材５に直交する他方の鉄骨材５は、前記一方の鉄骨材５の側面まで延設されており、他方の鉄骨材５の端面が一方の鉄骨材５のフランジ側面に当接されているが、本発明は、他方の鉄骨材５の端部が一方の鉄骨材５の側面まで延設されず、他方の鉄骨材５の端面と一方の鉄骨材５のフランジ側面との間に隙間があけられていてもよい。例えば、他方の鉄骨材５の端部にアンカー筋を突設すれば、他方の鉄骨材５の端部の（キャピタル７内への）定着長さを短縮することができる。

また、上記した実施の形態では、キャピタル７内を貫通する一方の鉄骨材５に直交する他方の鉄骨材５の端部は、前記一方の鉄骨材５に接合されていない構成になっているが、本発明は、上記他方の鉄骨材５の端部が上記一方の鉄骨材５の中央部に接合された構成であってもよい。例えば、キャピタル７を貫通する一方の鉄骨材５のウェブにガセットプレートを溶接し、一方の鉄骨材５に直交する他方の鉄骨材５のウェブ端部を前記ガセットプレートに高張力ボルト接合することで、他方の鉄骨材５の端部を一方の鉄骨材５の中央部にピン接合した構成であってもよい。

また、上記した実施の形態では、Ｘ方向の大梁３Ｘ及びＹ方向の大梁３Ｙがそれぞれ一対の鉄骨材５，５から構成されているが、本発明は、何れか一方の梁が一対の鉄骨材５，５からなり、他方の梁がシングルの鉄骨材からなる構成であってもよい。

また、上記した実施の形態では、柱２の両側を通る一対の鉄骨材５，５がキャピタル７を貫通しているが、本発明は、柱の両側を通る一対の鉄骨材が、その端部がキャピタル７内に貫通せずに定着された非貫通状態になっていてもよい。

また、上記した実施の形態では、柱梁接合部６Ａ，６ＢにおいてＸ方向の大梁３ＸとＹ方向の大梁３Ｙとが十字状に交差しているが、本発明は、柱梁接合部において２方向の梁がＴ字状に接合されていてもよく、さらに、柱梁接合部に一方向の梁のみが設けられた構成であってもよい。

その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施の形態を説明するための建物の躯体構造を表した天井伏せ図である。 本発明の実施の形態を説明するための柱梁接合構造を表した斜視図である。

符号の説明

１ 建物躯体１
２ 柱
３Ｘ、３Ｙ 大梁（梁）
５ 鉄骨材
６Ａ 第一の柱梁接合部
６Ｂ 第二の柱梁接合部
７ キャピタル

Claims (3)

1. 柱と鉄骨造の梁とを接合する柱梁接合構造において、
   前記梁は、互いに間隔をあけて水平方向に並列に配設された一対の鉄骨材からなり、
   前記柱の柱頭には、該柱よりも平面形状が大きく、前記一対の鉄骨材が埋設された鉄筋コンクリート造のキャピタルが設けられ、
   該キャピタル内において前記一対の鉄骨材が前記柱の両側を通って延設されていることを特徴とする柱梁接合構造。
2. 請求項１記載の柱梁接合構造において、
   一方向に延在する前記梁と前記一方向に直交する他方向に延在する梁と、が前記柱にそれぞれ接合されており、
   前記一方向に延在する前記梁の前記一対の鉄骨材は、前記キャピタル内を貫通しており、
   前記他方向に延在する前記梁の端部は、前記キャピタル内に定着されていることを特徴とする柱梁接合構造。
3. 間隔をあけて立設された複数の柱と、一方向に延在し前記柱間に架設された一方の梁と、前記一方向に直交する他方向に延在し前記柱間に架設された他方の梁と、が備えられ、前記一方の梁と前記他方の梁とが、前記柱と前記梁とを接合させる柱梁接合部において交差されている建物の躯体構造において、
   前記一方及び他方の梁は、互いに間隔をあけて水平方向に並列に配設された一対の鉄骨材からそれぞれなり、
   前記複数の柱の柱頭には、該柱よりも平面形状が大きい鉄筋コンクリート造のキャピタルがそれぞれ設けられ、
   前記柱梁接合部として、
   前記一方の梁の一対の鉄骨材が前記柱の両側を通って前記キャピタル内を貫通し、前記他方の梁の一対の鉄骨材の端部が前記キャピタル内に定着された第一の柱梁接合部と、
   前記他方の梁の一対の鉄骨材が前記柱の両側を通って前記キャピタル内を貫通し、前記一方の梁の一対の鉄骨材の端部が前記キャピタル内に定着された第二の柱梁接合部と、
   が備えられ、
   前記第一の柱梁接合部と第二の柱梁接合部とが、平面視において前記一方向及び前記他方向にそれぞれ交互に配設されていることを特徴とする建物の躯体構造。
   

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