JP4966673B2 - 柱と梁の接合構造 - Google Patents

Description

本願発明は柱と梁の接合構造に関するものである。

コンクリートが充填される鋼管柱と鉄骨梁とから構成される柱と梁の接合構造においては、図８に示すように、鉄骨梁の耐火被覆と剛性とを高めるために鉄骨コンクリート梁１７が使用されることが多い。この鉄骨コンクリート梁１７におけるコンクリート１８には軸鉄筋１９とせん断補強筋２０とが配筋されるが、これらの鉄筋１９、２０はコンクリート１８を保持するものであり、地震時における耐力には寄与しない。そこで、これらの鉄筋１９、２０に地震時における耐力を寄与させるには鉄骨鉄筋コンクリート梁とする必要がある。また、この鉄骨梁の鋼管柱への接合は容易にできるが、梁主筋２１の鋼管柱２２への接合は、図９の（１）および（２）に示すように、ダイヤフラム２３や補強プレート２４で行われている。またその他にも、図１０に示すように、鋼管柱２２に梁主筋２１が通る孔２５を開け、これに左右の梁主筋２１を貫通させていた。また、その他の柱と梁の接合構造としては特開平１０−１４０６６１号公報の発明が知られている。
特開平１０−１４０６６１号公報

しかし、梁を鉄骨鉄筋コンクリート造とする場合、上記の柱と梁の接合構造は、鋼管柱への梁主筋の接合がダイヤフラムや補強プレートで行われているため複雑な構成となる。また、鋼管柱への孔開けは断面欠損が生じるため補強が必要になるとともに、鋼管柱を貫通する鉄筋がコンクリートの充填の障害になるという問題もある。

本願発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、鉄骨鉄筋コンクリート梁の鋼管柱への接合および鋼管柱へのコンクリートの充填が容易に行える柱と梁の接合構造を提供することである。

以上の課題を解決するための柱と梁の接合構造は、コンクリートが充填された鋼管柱と鉄骨鉄筋コンクリート梁との接合構造であり、該鉄骨鉄筋コンクリート梁における鉄骨梁の先端部と、該鉄骨梁の上下に配筋された梁主筋の先端部とが鋼管柱に突合わせ溶接され、該梁主筋は異形鉄筋であって軸線方向に沿ったリブを上下に位置させて配筋され、前記上側のリブにはスターラップの水平部が設置され、梁主筋の先端部におけるリブの両側が開先加工されて溶接されたことを特徴とする。また鋼管柱の板厚ｔと、異形鉄筋の径φとの関係がφ／ｔ≦２０であることを含む。また鉄骨梁がＨ形鋼であり、梁せいＤとＨ形鋼のフランジ表面から異形鉄筋の軸芯までの距離ｌとの関係がｌ／Ｄ≦０．１７５かつ２．５≦（ｌ／ｔ）≦５．０であることを含む。また鋼管柱の幅Ｂと、鋼管柱の角部から梁主筋の軸芯までの距離ｄとの関係が０．１９≦（ｄ／Ｂ）≦０．２８５であることを含むものである。

鉄骨鉄筋コンクリート梁のコンクリート部が地震時における曲げ強度およびせん断強度に寄与できることから梁の鉄骨量を減らすことができる。また合理的な梁を構築できるので、建物のコストダウンを図ることができる。また異形鉄筋である梁主筋が軸線方向に沿ったリブを上下に位置させて配筋され、このリブにスターラップの水平部が設置されたことにより、スターラップの設置の際にスライドしやすくなって、短時間で正規の位置に配筋することができる。また異形鉄筋を溶接する際に生じる熱影響が鋼管柱の板厚中心まで達しない。また異形鉄筋の溶接部がダイヤフラムと鋼管柱との熱影響部に近づかないので高靭性となる。また異形鉄筋の溶接による熱影響が応力の集中する鋼管柱の角部に及ばなくなる。

以下、本願発明の柱と梁の接合構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本願発明の梁と柱の接合構造（以下、接合構造という）１は、図１に示すように、内部にコンクリート４が充填された鋼管柱２に、鉄骨梁５と鉄筋コンクリート６とからなる鉄骨鉄筋コンクリート梁３を接合したものである。

この鉄骨柱２は平面方形であり、外周のダイヤフラム７にＨ形鋼のフランジ８が溶接されて鉄骨梁５が接合されている。この鉄骨柱２の上下側には梁主筋９が配筋され、この先端が鋼管柱２に突き合わせ溶接されている。

この梁主筋９は異形鉄筋であり、軸線方向に沿って形成されたリブ１０、１１を上下に位置して配筋され、この上側のリブ１０にスターラップ（せん断補強筋）１２の水平部１３が設置されている。このようにリブ１０、１１を上下に位置させると、スターラップ１２を梁主筋９に挿入する際にスライドしやすくなって、短時間で正規の位置に配筋することができる。しかし、これとは反対に節１４を上下にして配筋すると、スターラップ１２が節１４に引っ掛かって円滑な配筋ができないという欠点がある。

また、梁主筋９の先端部は鋼管柱２に付き合わせ溶接されているが、図３および図４に示すように、リブ１０、１１を軸とした両側、すなわち節側が４５度の角度１５で開先加工されている。これにより梁主筋９が鋼管柱２に簡単に接合されて、単なるコンクリートを保持するものではなく、せん断補強筋として地震時における耐力として寄与することができるようになる。

また、鋼管柱２の板厚ｔと、異形鉄筋の径φとの関係はφ／ｔ≦２０であり、異形鉄筋を溶接する際に生じる熱影響が鋼管柱２の板厚中心まで達しないようにしている。これとは反対にφ／ｔ＞２０にすると、異形鉄筋を溶接する際に生じる熱影響が鋼管柱２の板厚中心まで達し、高軸力を負担する鋼管柱２の耐力および靱性が著しく低下する。

また図５は鋼管の最大変位比（δ／Ｂ）と鉄筋距離比（ｌ／Ｄ）との関係を示したものであり、これに示すように、梁せいＤとＨ形鋼のフランジ８の表面から異形鉄筋の軸芯までの距離ｌとの関係はｌ／Ｄ≦０．１７５かつ２．５≦（ｌ／ｔ）≦５．０であり、異形鉄筋の溶接部がダイヤフラム７と鋼管柱２との熱影響部に近づかないようにして高靭性を確保している。一方、上記の関係が、（ｌ／ｔ）＜２．５となると、異形鉄筋の溶接部がダイヤフラム７と鋼管柱２との熱影響部に近づき、高靭性が期待できないばかりか、地震時の脆性的な破壊の原因になる。また上記の関係が（ｌ／ｔ）＞５．０かつ（ｌ／ｔ）＞０．１７５となると、鋼管柱２の面外変形が著しく大きくなって、高軸力を負担する鋼管柱２の耐力が極端に低下するようになる。

また図６は鋼管の最大変位比（δ／Ｂ）と鋼材比（ｌ／ｔ）との関係、図７は鋼管の最大変位比（δ／Ｂ）と鉄筋接合比（ｄ／Ｂ）との関係をそれぞれ示したものであり、これらに示すように、鋼管柱２の幅Ｂと、鋼管柱２の角部から梁主筋９の軸芯までの距離ｄとの関係は０．１９≦（ｄ／Ｂ）≦０．２８５であり、異形鉄筋の接合位置を鋼管柱の角部１６に近くならないようにして、異形鉄筋の溶接による熱影響を応力の集中する鋼管柱２の角部１６に及ばせないようにしている。一方、上記の関係が（ｄ／Ｂ）＜０．１９となると、異形鉄筋の接合位置が鋼管柱２の角部１６に近く、異形鉄筋の溶接による熱影響が応力の集中する鋼管柱の角部１６に及んで脆性的な破壊の原因となる。また上記の関係が（ｄ／Ｂ）＞０．２８５になると、鋼管柱２の面外変形が著しく大きくなり、高軸力を負担する鋼管柱２の耐力が極端に低下するようになる。

柱と梁の接合構造であり、（１）は正面図、（２）は同平面図である。 （１）は鉄骨鉄筋コンクリート梁の断面図、（２）は鋼管柱の断面図である。 （１）は梁鉄筋の平面図、（２）は（１）のＡ−Ａ線断面図である。 梁鉄筋の断面図である。 鋼管の最大変位比と鉄筋距離比との関係を示したグラフ図である。 鋼管の最大変位比と鋼材比との関係を示したグラフ図である。 鋼管の最大変位比と鉄筋接合比との関係を示したグラフ図である。 従来の鉄骨コンクリート梁の断面図である。 従来の柱と梁の接合構造であり、（１）および（２）は正面図である。 従来の柱と梁の接合構造であり、（１）は水平方向の断面図、（２）は垂直方向の断面図である。

符号の説明

１ 接合構造
２、２２ 鋼管柱
３ 鉄骨鉄筋コンクリート
４ コンクリート
５ 鉄骨梁
６ 鉄筋コンクリート
７、２３ ダイヤフラム
８ フランジ
９、２１ 梁主筋
１０、１１ リブ
１２ スターラップ
１３ スターラップの水平部
１４ 節
１５ 角度
１６ 角部
１７ 鉄骨コンクリート梁
１８ コンクリート
１９ 軸鉄筋
２０ せん断補強筋
２１ 梁主筋
２４ 補強プレート
２５ 孔

Claims (4)

1. コンクリートが充填された鋼管柱と鉄骨鉄筋コンクリート梁との接合構造であり、該鉄骨鉄筋コンクリート梁における鉄骨梁の先端部と、該鉄骨梁の上下に配筋された梁主筋の先端部とが鋼管柱に突合わせ溶接され、該梁主筋は異形鉄筋であって軸線方向に沿ったリブを上下に位置させて配筋され、前記上側のリブにはスターラップの水平部が設置され、梁主筋の先端部におけるリブの両側が開先加工されて溶接されたことを特徴とする柱と梁の接合構造。
2. 鋼管柱の板厚ｔと、異形鉄筋の径φとの関係がφ／ｔ≦２０であることを特徴とする請求項１に記載の柱と梁の接合構造。
3. 鉄骨梁がＨ形鋼であり、梁せいＤとＨ形鋼のフランジ表面から異形鉄筋の軸芯までの距離ｌとの関係がｌ／Ｄ≦０．１７５かつ２．５≦（ｌ／ｔ）≦５．０であることを特徴とする請求項１または２に記載の柱と梁の接合構造。
4. 鋼管柱の幅Ｂと、鋼管柱の角部から梁主筋の軸芯までの距離ｄとの関係が０．１９≦（ｄ／Ｂ）≦０．２８５であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の柱と梁の接合構造。

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