JP4943141B2 - Joint structure of reinforced concrete columns and steel beams - Google Patents
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Description
本発明は、柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造とした複合構造骨組みの建物の柱梁仕口構造に関するものである。 The present invention relates to a column beam joint structure of a building having a composite structure in which a column is reinforced concrete and a beam is steel.
柱と梁により構成される建築骨組みにおいて、地震時に安定した降伏機構を形成するためには、1階柱脚および最上階柱頭を除いては、一般に梁端部に降伏ヒンジを生じせしめる必要がある。 In order to form a stable yield mechanism in the event of an earthquake in a building frame composed of columns and beams, it is generally necessary to generate a yield hinge at the beam end, except for the first-level column base and the top-level column head. .
しかし、柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造とする建築骨組みでは、図7、図8に示すように、鉄筋コンクリート柱1である柱幅に対しては鉄骨梁2である梁幅が比較的狭いため、地震時には鉄骨梁2のてこ作用で梁フランジ2aの上下部分の柱コンクリートに過大な圧縮力が作用することによりコンクリートの圧縮破壊(支圧破壊)が発生する可能性がある。
However, in an architectural framework in which the columns are reinforced concrete and the beams are steel, the beam width of the
さらに、梁端部に降伏ヒンジが形成される時および形成された後の地震力による多数回の繰り返し荷重により、梁の降伏領域が柱梁仕口内部まで伸展することがある。 Furthermore, the yield region of the beam may extend to the inside of the column beam joint when the yield hinge is formed at the end of the beam and due to repeated repeated loads due to the seismic force after the hinge is formed.
前記の支圧破壊あるいは梁の降伏領域の柱梁仕口内部への伸展が生じると、建物の地震力に対する抵抗能力が著しく低下することになり好ましくない。 If the bearing failure or the extension of the yield region of the beam into the column beam joint occurs, the resistance to the seismic force of the building is significantly reduced, which is not preferable.
このような梁フランジ上下の柱コンクリートの破壊の防止および柱梁仕口のせん断破壊防止のために、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との仕口部を補強する技術は、数多く開発され発表されており、その一例としては補強材を設ける方法であり、コンクリート内に埋設される補強材、コンクリート外面を被覆する補強材等各種のものがある。 Many technologies have been developed and announced to reinforce the joints between reinforced concrete columns and steel beams in order to prevent destruction of column concrete above and below the beam flange and to prevent shear failure of column beam joints. One example is a method of providing a reinforcing material, such as a reinforcing material embedded in concrete or a reinforcing material covering the outer surface of the concrete.
また、鉄骨梁に補強材を付加する技術もあり、例えば、図9に示すような、鉄骨梁の柱コンクリート内にリブを設ける。鉄骨梁2が鉄筋コンクリート柱に埋設される部分に柱の一方の外面から他方の外面まで鉄骨梁2の上下面に鉄骨長手方向リブ22を突出して取付け、そのリブ22の両端に鉄骨梁2の横断面方向に補強板21を梁2及びリブ22に取付け、これを柱コンクリート内に埋設する。
There is also a technique for adding a reinforcing material to a steel beam. For example, ribs are provided in the column concrete of the steel beam as shown in FIG. A steel longitudinal rib 22 is attached to the upper and lower surfaces of the
さらに、下記特許文献では、図10に示すように、H形鋼の鉄骨梁2のフランジの上下面に、鉄筋コンクリート柱1と鉄骨梁2とが交差する鉄筋コンクリート柱の表面の部分に、リブ4が設けられたL形の補強板3を取付けた。
前記図9のものは、鉄筋コンクリート柱のコンクリート打設前の状態を示し、主筋23、フープ筋24が露出している。この技術は鉄骨梁と柱との結合を強化するものであるが、柱のコンクリートの剥落に対して効果が少ない。
The thing of the said FIG. 9 shows the state before concrete placement of a reinforced concrete pillar, and the
また、図10に示す特許文献1のものは、鉄骨梁2の抜け出し防止を主眼としたものであるが、リブ4が設けられたL形の補強板3は鉄筋コンクリート柱の表面の部分に設置されるので、柱コンクリート内部での拘束ではなく、また、鉄筋コンクリート柱1の面から突出するので柱梁接合部の施工の支障になるおそれがあり、納まりがすっきりとせず、好ましくない。
10 is mainly intended to prevent the
さらに、この特許文献1のものも前記図9のものと同様に鉄骨梁と柱との結合を強化するものであるが、柱のコンクリートの剥落に対して効果が少ない。
Furthermore, although the thing of this
図11は前記特許文献1の改良として、梁幅と同幅以上で梁フランジ2aの上下に配する縦リブ状の補強鋼板5は、鉄筋コンクリート柱1の面外に位置させ、さらに、仕口部の柱の全周に補強鋼板6を配するとともに補強鋼板5の曲げ補強のためのリブ4および鉄骨梁2の上下フランジ2a間に梁成と同高の補強鋼板7を配している。
FIG. 11 shows an improvement of the above-mentioned
前記特許文献1と同じく補強鋼板5と補強鋼板6とは上下の面位置を同じくして、これを鉄筋コンクリート柱1の面位置に接合させることで、柱のコンクリートの圧壊および剥落を防止しようとする。
Similar to
しかし、この図11に示す仕口構造では、補強鋼板5〜7という3種類の補強鋼板を組み入れるもので、複雑な構造となり、鉄骨の加工コストが高騰する。
However, the joint structure shown in FIG. 11 incorporates three types of reinforcing steel plates, namely reinforcing
また、前記特許文献1と同じく前記補強鋼板5は鉄筋コンクリート柱1の面から突出するので柱梁接合部の施工の支障になるおそれがあり、納まりがすっきりとせず、好ましくない。
Moreover, since the said reinforcing
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、簡略構造でありながら、フランジ上下の柱コンクリートを効果的に拘束することで、コンクリートの支圧強度を上昇させることができ、また、収まりがよく、しかも、柱のコンクリートの剥落をも防止できる鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造を提供することにある。 The object of the present invention is to eliminate the inconveniences of the conventional examples described above, and, while having a simple structure, by effectively constraining the column concrete above and below the flange, the bearing strength of the concrete can be increased and the fit is reduced. It is also desirable to provide a reinforced concrete column and steel beam joint structure that can prevent the concrete from peeling off.
前記目的を達成するため、請求項1記載の本発明は、柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造により構成される骨組みで、鉄骨梁は柱梁仕口を貫通する鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造において、鉄骨梁上下フランジの上下部に縦リブを前記フランジ縁に沿って、かつ相互に対向させて平行になるように設け、また、該縦リブは、柱断面内で梁鉄骨が交差する部分においては、直角に交わるように設け、柱コンクリートをこの縦リブと柱部分の横補強筋の3方向から拘束することを要旨とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention according to
請求項1記載の本発明によれば、鉄骨梁上下フランジの上下部に縦リブを配することで柱梁仕口内部の鉄骨梁フランジの引張耐力を梁部分のフランジの引張耐力より大きくさせることができ、梁上下の柱コンクリートの支圧破壊に対して、梁フランジ上下に設ける縦リブと柱部分の横補強筋の3方向からの拘束により破壊を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, the tensile strength of the steel beam flange inside the column beam joint is made larger than the tensile strength of the flange of the beam portion by arranging vertical ribs on the upper and lower portions of the steel beam upper and lower flanges. Therefore, against the bearing pressure failure of the column concrete above and below the beam, the fracture can be prevented by restraining the vertical ribs provided above and below the beam flange and the lateral reinforcement of the column part from three directions.
また、縦リブを前記フランジ縁に沿って、かつ相互に対向させて平行になるように設けるので、前後が開放され閉鎖障害壁とならないので、コンクリートの打設時の充填性を阻害することはない。 In addition, since the vertical ribs are provided along the flange edge and so as to be parallel to each other, the front and rear are opened and do not become a blocking obstacle wall. Absent.
さらに、鉄骨梁が柱梁仕口を貫通する形式の柱梁仕口においては、柱梁仕口にコンクリートを打設する時には、鉄骨フランジ下部に空気溜りが生じやすいため、空気抜き穴を設ける必要があるが、フランジ上下部に設ける縦リブは、空気抜き穴によるフランジの断面欠損を補うことも兼ねる。 Furthermore, in the case of a column beam joint in which the steel beam penetrates the column beam joint, when concrete is placed in the column beam joint, it is easy to cause air accumulation at the bottom of the steel flange, so it is necessary to provide an air vent hole. However, the vertical ribs provided on the upper and lower portions of the flange also serve to compensate for the cross-sectional defect of the flange due to the air vent hole.
これに加えて、横補強筋は柱部分より多量の横補強筋を配することになり、柱のコアコンクリートの圧壊および剥落防止にも効果的である。 In addition to this, the lateral reinforcing bars are provided with a larger amount of lateral reinforcing bars than the column portion, which is effective in preventing collapse and peeling of the core concrete of the column.
さらに、鉄骨梁上下フランジの上下部の縦リブは、柱断面内で梁鉄骨が交差する部分においては、直角に交わるように設けられるようにしたので、鉄骨梁2が鉄筋コンクリート柱1の仕口で交差する場合でも、縦リブを邪魔にならずにコンパクトに設けることができる。また、縦リブが直角に交わることで、柱のコアコンクリートの圧壊および剥落防止にも効果的である。
Furthermore, the upper and lower vertical ribs of the upper and lower flanges of the steel beam are provided so as to intersect at right angles at the portion where the beam steel frame intersects within the column cross section, so that the
請求項2記載の本発明は、梁貫通部の柱面に梁幅と同幅以上の補強鋼板を配設することを要旨とするものである。
The gist of the present invention described in
請求項2記載の本発明によれば、補強鋼板の存在は、柱梁仕口部分のコンクリートの拘束に効果があるとともに、施工時には型枠を兼ねることができ、この部分の複雑な型枠の加工・取り付けを容易にすることができる。 According to the second aspect of the present invention, the presence of the reinforcing steel plate is effective in constraining the concrete of the column beam joint portion, and can also serve as a mold during construction. Processing and mounting can be facilitated.
請求項3記載の本発明は、柱の構造をプレキャスト鉄筋コンクリート造とすることを要旨とするものである。 The gist of the present invention described in claim 3 is that the column structure is precast reinforced concrete.
建設現場において柱梁仕口にコンクリートを打設する場合において、柱梁仕口の型枠を別途用意し柱のコンクリート打設とは別に打設するなどの工程が必要であったが、請求項4記載の本発明によれば、柱梁仕口を含んだ工場生産もしくは建設現場で生産するプレキャスト部材とすることにより、高品質な部材を提供し、かつ建設工期を短縮することができる。 In the case of placing concrete in a column beam joint at a construction site, a process such as preparing a form for the column beam joint separately and placing it separately from the concrete casting of the column was necessary. According to the fourth aspect of the present invention, a high-quality member can be provided and the construction period can be shortened by using a precast member produced at a factory or construction site including a column beam joint.
また、階高が高く柱の長さが長くなることが要求される建築物の場合、柱のコンクリート打設時には型枠に作用するコンクリートの側圧が大きくなるため、型枠の養生等にコストが掛かるため、柱をプレキャスト構造とした方が合理的と成る場合がある。 In addition, in the case of a building that requires a high floor height and a long column length, the concrete side pressure acting on the formwork becomes large when the concrete is placed on the pillar, so the cost for curing the formwork is high. For this reason, it may be more rational to use a precast structure for the column.
請求項4記載の本発明は、柱の構造をプレキャスト鉄筋コンクリート造とし、柱内部にアンボンドとしたPC鋼材を配置したことを要旨とするものである。
The gist of the present invention described in
請求項4記載の本発明によれば、前記作用に加えて、柱を柱梁仕口を含んだプレキャスト部材とする場合に、柱内部にアンボンドのPC鋼材を配し、柱建方時にPC鋼材に緊張力を与えることにより、施工時に必要な柱の曲げ剛性を付与することができる。
According to this invention of
請求項5記載の本発明は、柱の構造をプレキャストプレストレストコンクリート構造とすることを要旨とするものである。
The gist of the present invention described in
請求項5記載の本発明によれば、柱をプレストレストコンクリート構造とすることにより、従来の建設現場でのコンクリートの打設を極力少なくすることで、工期の短縮などによる建設コストの削減を可能とすることができる。さらに、所要のプレストレス力を作用させるため柱の曲げひび割れ耐力が上昇するとともに、曲げひび割れが発生した後も地震後にはプレストレス力の効果により曲げひび割れが閉じることを期待でき、残留ひび割れ幅は通常の鉄筋コンクリート造柱に比べ極度に小さくなるため、耐久性も向上する。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to reduce the construction cost by shortening the construction period and the like by reducing the placing of the concrete at the conventional construction site as much as possible by making the column a prestressed concrete structure. can do. Furthermore, since the required prestress force is applied, the bending cracking strength of the column increases, and even after the occurrence of the bending cracking, it can be expected that the bending crack will close due to the prestressing force after the earthquake, and the residual crack width is Durability is improved because it is extremely small compared to ordinary reinforced concrete columns.
請求項6記載の本発明は、柱の構造をプレキャストプレストレストコンクリート構造とし、1つの部材重量を小さくして必要個数のプレキャスト部材をプレストレス力により連結したことを要旨とするものである。
The gist of the present invention described in
請求項6記載の本発明によれば、前記の柱の長さが長く柱をプレキャスト部材とする場合では、プレキャスト部材1個の重量が非常に重たくなるため、プレキャスト部材を分割して施工すれば、揚重機の必要容量を小さくできるなど、建設コストを下げることができる。
According to this invention of
以上述べたように本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造は、簡略構造でありながら、フランジ上下の柱コンクリートを効果的に拘束することで、コンクリートの支圧強度を上昇させることができ、また、収まりがよく、しかも、柱のコンクリートの剥落をも防止できるものである。 As described above, the joint structure of the reinforced concrete column and steel beam according to the present invention is a simple structure, but can effectively increase the bearing strength of the concrete by effectively restraining the column concrete above and below the flange. In addition, it fits well and can also prevent the concrete from peeling off.
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造の1実施形態を示す斜視図、図2は同上平面図で、柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造により構成される骨組みを採用し、鉄骨梁2は柱梁仕口を貫通する場合である。鉄筋コンクリート柱1である柱幅に対しては鉄骨梁2である梁幅が比較的狭い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a joint structure of a reinforced concrete column and a steel beam according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the same as above, and adopts a framework composed of a reinforced concrete column and a beam steel frame, The
本発明は、柱梁仕口内部の鉄骨梁2のフランジ2aの引張耐力を梁部分のフランジの引張耐力より大きくさせたものであり、その手段として、鉄骨梁2の上下フランジ2aの上下部に縦リブ9を前記フランジ2aの縁に沿って、かつ相互に対向させて平行になるように設けた。
In the present invention, the tensile strength of the
縦リブ9の高さは、梁成の75〜120/1000程度とする。
The height of the
鉄骨梁2が直交する場合は、この縦リブ9は鉄骨梁交差部角部において相互に直角に設けるものとする。当該直角の角部は衝合させずに隙間を開けてもよい。
When the
図中13はフランジ2aに設けた空気抜き穴で、柱梁仕口にコンクリートを打設する時に鉄骨フランジ下部に空気溜りが生じやすいための対処のものであるがその存在でフランジの断面欠損を補うことがないように、最小数(図示では2個)を平行する縦リブ9間に設けた。
In the figure,
図中10は柱主筋であるが、この柱主筋10に巻回するフープ筋である横補強筋11を前記縦リブ9の側方に配設し、柱コンクリートをこの縦リブ9と柱部分の横補強筋11の3方向から拘束するようにした。
In the figure,
この横補強筋11は柱の他の部分の横補強筋8の増設としてなるものである。
This
また、鉄筋コンクリート柱1に対する鉄骨梁2の梁貫通部の柱面に梁幅と同幅以上の補強鋼板12を配設した。
Further, a reinforcing
以上が本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造であるが、次に、そのような仕口構造を有する柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造により構成される骨組みの建て方について説明する。 The above is the joint structure of a reinforced concrete column and a steel beam according to the present invention. Next, a method for constructing a frame composed of a column having such a joint structure made of reinforced concrete and a beam made of steel will be described.
図5は各種の場合を示すもので、(a)は鉄筋コンクリート柱1を現場造成、すなわち、場所打ちとした場合、(b)はプレキャスト鉄筋コンクリート造とした場合のうち、柱は従来のプレキャストコンクリート部材とするとともに、柱梁仕口部分もプレキャスト化した場合、(c)は柱梁仕口一体型の場合である。
FIG. 5 shows various cases. (A) shows a case where the reinforced
このように、柱梁仕口を含んだ工場生産もしくは建設現場で生産するプレキャスト部材とすることにより、高品質な部材を提供し、かつ建設工期を短縮することができる。 Thus, by using a precast member produced at a factory or construction site including a column beam joint, a high-quality member can be provided and the construction period can be shortened.
さらに、(c)の場合、柱の構造をプレキャスト鉄筋コンクリート造とするだけでなく、図示は省略するが、柱内部にアンボンドとしたPC鋼材を配置してもよい。このようにすれば、柱建方時に施工上必要な曲げ剛性を付与して自立させることにより、柱の建て方を容易とすることができる。 Furthermore, in the case of (c), not only is the pillar structure made of precast reinforced concrete, but illustration is omitted, but a PC steel material that is unbonded may be disposed inside the pillar. If it does in this way, how to build a pillar can be made easy by giving the bending rigidity required for construction at the time of pillar construction, and becoming independent.
また、鉄筋コンクリート柱1の構造をプレキャストプレストレストコンクリート構造としてもよい。
Moreover, it is good also considering the structure of the reinforced
(d)は、鉄筋コンクリート柱1の構造をプレキャストプレストレストコンクリート造とする場合に、1つの部材重量を小さくした場合である。これら必要個数のプレキャスト部材をプレストレス力により連結し、柱の建て方を容易とした。
(D) is a case where the weight of one member is reduced when the structure of the reinforced
1…鉄筋コンクリート柱 2…鉄骨梁
2a…フランジ 3…補強板
4…リブ 5…補強鋼板
6…補強鋼板 7…補強鋼板
8…横補強筋 9…縦リブ
10…柱主筋 11…横補強筋
12…補強鋼板 13…空気抜き穴
21…補強板 22…リブ
23…主筋 24…フープ筋
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