JP4996189B2 - 柱・梁の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリートによって構築される柱と梁とを接合する際の柱・梁の接合構造に関するものである。

従来、柱と梁を鉄筋コンクリートによって構築する鉄筋コンクリート構造物では、柱と梁とが交差する接合部において鉄筋の配置が過密になるため、それを回避するために様々な構造が開発されている（特許文献１、２など参照）。

すなわち、図７の立断面図及び図８の平面図に示すように、梁１２の主鉄筋である梁主筋１２ａ，・・・と、柱１１の主鉄筋である柱主筋１１ａ，・・・が柱・梁接合部に集中することになる。

そして、梁主筋１２ａ，・・・の先端は略直角に折り曲げられて接合部に定着させるための定着部１２ｂ，・・・が形成されるが、柱主筋１１ａの外側には定着部１２ｂ，・・・を収容するスペースが確保できないので柱主筋１１ａの内側に配置することになり、過密度を増す原因となっていた。

さらに、柱主筋１１ａ，・・・の先端はＵ字状に折り曲げられてフック部１１ｂ，・・・が形成されることになるので、配筋が複雑になり、非常に精度の高い鉄筋加工及び組み立てが要求される。
特開平１０−３０２７３号公報 特開２００１−２１４５１２号公報

一方、図７に示すように柱１１と梁１２とが略直角に接合された門型のコンクリート構造物に、地震などによって横方向から大きな外力が作用すると、図７，８の二点鎖線で示した剥離部１４のコンクリートが剥がれて、一番外側に配置された柱主筋１１ａの定着力が低下することが発明者らの実験によって明らかになった。

このように剥離部１４が発生して、梁反対側の柱主筋１１ａや梁主筋１２ａの定着力が低下すると、接合部が破壊してコンクリート構造物の耐力が急激に低下して崩壊するおそれがある。

すなわち、鉄道のラーメン構造物を例にとると、過大な横方向の力が作用した場合に、まず柱が降伏し、それに続いて接合部から伝わった力によって梁が降伏するように設計されているが、接合部が先に破壊してしまうと、その前提が崩れ、想定外の破壊に至るおそれがある。

そこで、本発明は、大地震などによって設計力以上の外力が作用しても接合部の主鉄筋の定着力が低下し難い柱・梁の接合構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の柱・梁の接合構造は、鉄筋とコンクリートとによって主に形成される柱と梁とを接合する柱・梁の接合構造であって、前記梁の主鉄筋となる梁主筋を前記柱の主鉄筋となる柱主筋を通過させて延伸させるとともに、その梁主筋を折り曲げて前記柱主筋よりも梁反対側に定着させるための定着部を形成し、その定着部の少なくとも一部を梁反対側に突出させた突出梁部に埋設させたことを特徴とする。

ここで、前記柱主筋の先端に、軸部よりも外形の大きい拡大部を設けて定着部とすることができる。

また、平面視略コ字形に胴体部の両側に脚部が形成された補強材を、両脚部が前記柱主筋の外側に、胴体部が前記梁主筋の定着部の外側に配置されるようにすることができる。

さらに、前記突出梁部の少なくとも底面及び側面の一部は、予め成形されたプレキャスト部材であるものであってもよい。

このように構成された本発明は、梁反対側に突出させた突出梁部が設けられ、その突出梁部に梁主筋の定着部が埋設される。

このため、接合部の領域が広くなるとともに柱主筋の内側に梁主筋の定着部を設けなくてもよいので配筋の過密状態が低減されるうえに、柱主筋は突出梁部によって充分にコンクリートのかぶりが確保できるので、拘束効果が向上し、鉄筋の定着力が低下し難い。

また、柱主筋の先端を、軸部よりも外形の大きな拡大部とすることで、フック部によって定着する場合に比べて柱主筋の定着部の構成を簡素化することができ、配筋が容易になるとともに鉄筋の過密度を低減することができる。

さらに、平面視略コ字形の補強材で前記梁主筋の定着部及び前記柱主筋の外側を囲むことによって、前記定着部及び前記柱主筋の拘束力が増し、その結果として前記梁主筋及び前記柱主筋の定着力の低下を防ぐことができる。

また、突出梁部の少なくとも一部を予め成形されたプレキャスト部材とすることで、現場での型枠作業や配筋作業を低減又は省略することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

図２は、本実施の形態の柱・梁の接合構造を設ける鉄筋コンクリート構造物としてのラーメン高架橋１の概略構成を示した図である。

まず、構成から説明すると、このラーメン高架橋１は、地中に埋設される基礎部６の上に、幅方向に間隔を置いて柱２，２が立設され、その柱２，２の上端間が梁３によって連結されている。

この基礎部６は、例えば場所打ちコンクリートによって構築された杭部６１，６１と、その杭頭間を連結する直方体状のフーチング部６２とによって主に構成される。

また、柱２，２は、図２の紙面直交方向にも間隔を置いて複数配置されており、その柱２，２間は縦梁４，４によって連結され、梁３，・・・と縦梁４，・・・の上面にはスラブ部５が構築される。

このスラブ部５には、軌道が敷設されたり、自動車用の道路が構築されたりし、幅方向の両縁には防音壁などの壁部５１，５１が構築される。

本実施の形態の柱・梁の接合構造は、この柱２と梁３とが略直交する角部をいい、その拡大断面図を図１に示す。

この柱２と梁３は、主に鉄筋コンクリートによって形成されるものであって、柱２には主鉄筋としての柱主筋２１，・・・が配置されるとともに、帯筋２２，・・・などの鉄筋が配置されている。

ここで、主鉄筋とは、鉄筋コンクリート部材において、設計荷重によって部材に生じる曲げモーメント、せん断力、軸方向力などに抵抗させるために断面積が算定される鉄筋をいう。

また、柱２には、図１のＡ−Ａ線断面である図３に示すように、柱２の内周を囲むように複数の柱主筋２１，・・・が配置され、それらの柱主筋２１，・・・の外周を囲繞するように平面視四角形に折り曲げられた帯筋２２が配置されている。

さらに、この柱主筋２１の先端には、軸部２１ｂよりも外形が大きい拡大部２１ａが柱主筋２１の定着部として形成されている。

この拡大部２１ａは、断面視略円形の軸部２１ｂの直径よりも大きな直径の円板を頂上に備えた拡径部である。なお、この拡大部２１ａは、平面視円形に限定されるものではなく、長方形、正方形、六角形などの平面視多角形の板材であってもよい。

また、梁３の上部及び下部には、主鉄筋としての梁主筋３２が複数配置されるとともに、その他必要に応じて鉄筋３４が配置されている。

この梁主筋３２は、図１に示すように、梁側の柱主筋２１だけでなく、梁反対側の柱主筋２１も通過して延伸されている。

そして、この梁主筋３２は、途中で略直角に折り曲げられて、梁延伸方向と略直交する方向に向いた定着部３２ａが形成される。すなわち、上部の梁主筋３２には先端が垂下された定着部３２ａが形成され、下部の梁主筋３２には先端が立設された定着部３２ａが形成される。

このようにして形成された梁主筋３２の定着部３２ａの少なくとも一部は、図１に示すように柱２と梁３とが略直交する角部から梁反対側に突出する突出梁部３１に埋設される。

この突出梁部３１は、柱２の梁反対側側面よりも外側に突出されており、その高さは図１に示すように下部のテーパを入れて梁３と略同じ高さで、その幅は図３に示すように柱２と略同じ幅に成形される。

また、本実施の形態では、図１，３に示すように、梁反対側の柱主筋２１，・・・と、定着部３２ａ，・・・とを外側から囲むように平面視コ字形の補強材３３が、上下方向に間隔を置いて複数配置される。

この補強材３３は、図３に示すように胴体部３３ｂの両側に脚部３３ａ，３３ａが略直交して形成されており、胴体部３３ｂが定着部３２ａ，・・・に当接するように配置され、脚部３３ａ，３３ａが縦梁４，４側の柱主筋２１，・・・にそれぞれ当接するように配置される。

また、梁３及び柱・梁接合部上には、図１に示すようにスラブ鉄筋５ａが配筋され、スラブ部５及び壁部５１が構築される。

次に、本実施の形態の柱・梁の接合構造の作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の柱・梁の接合構造は、柱２の梁反対側側面より外側に突出させた突出梁部３１が設けられ、その突出梁部３１に梁主筋３２の定着部３２ａが埋設される。

このため、接合部の領域が突出梁部３１を設けた分だけ広くなって配筋の過密状態が低減される。

すなわち、図７に示すような従来の柱・梁の接合構造では、柱主筋１１ａの外側に梁主筋１２ａの定着部１２ｂを配置するスペースがなく、柱主筋１１ａの内側に定着部１２ｂを配置していたが、本実施の形態のように突出梁部３１を設けることによって定着部３２ａを柱主筋２１の外側で埋設させることができるようになる。

その結果、柱主筋２１，・・・の内側の鉄筋の過密状態が緩和され、配筋が容易になるうえに、柱主筋２１，・・・の周りにコンクリートが充分に充填されて定着力が増加する。

さらに、この突出梁部３１は、柱主筋２１より梁反対側に向けて突出して形成されるので、接合部での柱主筋２１のコンクリートのかぶりが厚くなる。このため、鉄筋とコンクリートとの付着が充分に確保できるうえに、柱主筋２１の梁反対側側面は梁主筋３２の定着部３２ａによって保護されることになるので、拘束効果が向上し、鉄筋の定着力が低下し難い。

また、柱主筋２１の先端を、軸部２１ｂよりも外形の大きい拡大部２１ａとすることで、フック部によって定着する場合に比べて定着部の構成を簡素化することができ、配筋が容易になるとともに鉄筋の過密度をさらに低減することができる。

また、平面視略コ字形の補強材３３によって、梁主筋３２，・・・の定着部３２ａ，・・・及び柱主筋２１，・・・の外側を囲むことによって、定着部３２ａ，・・・及び柱主筋３２，・・・の変形が補強材３３によって拘束されることになる。

このようにして柱主筋２１と定着部３２ａの変形が抑制されると、コンクリートの破壊の進行が抑えられ、その結果として梁主筋３２及び柱主筋２１の定着力の低下を防ぐことができる。

以下、前記した実施の形態の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例１では、プレキャスト部材を使用した柱・梁の接合構造の構築方法について、図４，５を参照しながら説明する。

図５は、軌道７１１上に新たな軌道を構築するための鉄道高架橋７１を構築する方法を説明する斜視図である。

このような鉄道高架橋７１を構築するために、まず、軌道７１１を挟んで柱７２，・・・を複数立設させる。

そして、軌道７１１を跨いで柱７２，７２の上端間を連結する梁を構築するためにハーフＰＣ梁７３，７３を架け渡す。

さらに、軌道７１１の延伸方向に向けた縦梁で柱７２，７２の上端間を連結するためにハーフＰＣ縦梁７４，・・・を架け渡す。

このハーフＰＣ梁７３及びハーフＰＣ縦梁７４は、梁及び縦梁の底面及び側面を形成する鉄筋コンクリート部分が予め工場などで形成された、断面視Ｕ字形のハーフプレキャスト部材である。

また、このハーフＰＣ梁７３，７３及びハーフＰＣ縦梁７４，７４上には、スラブ部の下面を形成するハーフＰＣスラブ７５を架け渡す。

また、この実施例１では、突出梁部を構築するために図４に示すような突出梁部材７３１を使用する。

この突出梁部材７３１は、突出梁部の下半部を形成する直方体状のコンクリート部７３４と、そこに一部が埋設される梁主筋部７３２，７３２及び補強材７３３，・・・とが配置されている。

この梁主筋部７３２は、梁の下部に配置される梁主筋（図示せず）に接合される水平部と、そこから略直角に折れ曲がって突出梁部に埋設される定着部７３２ａとから構成される。

この定着部７３２ａはコンクリート部７３４に一部が埋設されるとともに、先端がコンクリート部７３４から突出しており、この突出した部分の周囲には、現場でコンクリートが充填される。

また、平面視コ字形の補強材７３３，・・・も、胴体部とその両端付近の脚部の一部がコンクリート部７３４に予め埋設されている。

このように構成された突出梁部材７３１は、図５に示すようにハーフＰＣ梁７３の梁反対側に設置される。

そして、ハーフＰＣ梁７３に配置された梁主筋（図示せず）の先端と、突出梁部材７３１の梁主筋部７３２の端部とを柱７２上で接合する。また、上部側の梁主筋（図示せず）や縦梁用の鉄筋を配置し、必要に応じてハーフプレキャスト部材の側壁の上に上部側壁用の型枠を追加し、コンクリートを打設する。

このように、ハーフプレキャスト部材を使用することで、底面型枠など大部分の型枠の設置を省くことができる。

また、プレストレスを導入してハーフＰＣ梁７３，・・・及びハーフＰＣ縦梁７４，・・・を柱７２，・・・に支持させておけば、支保工の設置も省くことができるので、鉄道高架橋７１の構築に際して軌道７１１の使用を妨げることがほとんどない。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以下、前記した実施の形態の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例２では、梁と突出梁部が一体化したハーフＰＣ梁８３を使用したコンクリート構造物の構築方法について、図６（ａ）の平面図（図６（ｂ）のＣ−Ｃ断面図）及びそのＢ−Ｂ線方向断面図である図６（ｂ）を参照しながら説明する。

このハーフＰＣ梁８３は、梁８３０と突出梁部の下半部を形成する断面視Ｕ字形のハーフプレキャスト部材である。

このハーフＰＣ梁８３は、梁の底面及び側面の下部を形成するコンクリート部が、予め工場などで形成されており、そのコンクリートの内部には梁主筋８３２，・・・が埋設されている。

この梁主筋８３２，・・・は、後述するハーフＰＣ柱８２１上を通過する部分で一旦露出し、再び突出梁部材８３１の内部に定着部８３２ａ，８３２ｂが埋設される。

なお、この実施例２では、梁８３０の下部に埋設させる梁主筋８３２の下段は、前記実施の形態と同様に略直角の定着部８３２ａが形成されており、上段はフック状の定着部８３２ｂが形成されている。

また、梁８３０の上部の梁主筋８３２，・・・は、露出された状態でハーフＰＣ梁８２に取り付けられている。ここで、上部に配置した梁主筋８３２の定着部８３２ａの先端は、突出梁部材８３１に埋設しておく。

さらに、この突出梁部材８３１には、平面視コ字形の補強材８３３，・・・の胴体部が埋設されており、補強材８３３，・・・の両脚部はハーフＰＣ柱８２１上に露出している。

また、このハーフＰＣ梁８３を載置するハーフＰＣ柱８２１は、予め工場などで複数の柱主筋８２１，・・・を配置して、平面視略ロ字形の中空形状に成形される。

この柱主筋８２１の先端は、コンクリートから上方に突出して拡大部８２１ａが形成されている。

また、梁８３０に略直交する方向に向けて配置される縦梁の構築にも、断面視略Ｕ字形のハーフＰＣ縦梁８４を使用する。このハーフＰＣ縦梁８４にも、予め複数の縦梁主筋８４１，・・・を埋設しておく。

このように、柱、梁及び縦梁のすべてをハーフプレキャスト部材を利用して構築するようにすれば、現場での作業を省略化できるとともに、工場などで品質管理された高品質のコンクリート構造物を構築することができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、柱主筋２１の先端を拡大部２１ａにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、鉄筋の先端をフック状に加工したものであってもよい。

また、前記実施の形態では、梁主筋３２を略直角に折り曲げて定着部３２ａを形成したが、これに限定されるものではなく、実施例２に示したようにフック状の定着部であってもよい。

さらに、前記実施の形態及び実施例では、ラーメン構造物を例に説明したが、これに限定されるものではなく、鉄筋とコンクリートを使用した柱と梁とを接合する構造物であれば、いずれの形態のものにも本発明を適用できる。また、鉄骨鉄筋コンクリート構造物など鉄筋とコンクリートに加えて他の構造材料を使用するものにも本発明を適用することができる。

本発明の最良の実施の形態の柱・梁の接合構造の構成を示した立断面図である。 ラーメン高架橋の概略構成を説明する横断面図である。 図１のＡ−Ａ線方向の断面図である。 実施例１の突出梁部材の構成を示した斜視図である。 実施例１の鉄道高架橋の構築方法を説明する斜視図である。 （ａ）は実施例２の柱・梁の接合構造の構成を示した平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線方向の断面図である。 従来の柱・梁の接合構造の構成を示した立断面図である。 従来の柱・梁の接合構造の構成を示した平面図である。

符号の説明

２ 柱
２１ 柱主筋
２１ａ 拡大部
２１ｂ 軸部
３ 梁
３１ 突出梁部
３２ 梁主筋
３２ａ 定着部
３３ 補強材
３３ａ 脚部
３３ｂ 胴体部
７２ 柱
８２ ハーフＰＣ柱
８２１ 柱主筋
８２１ａ 拡大部
７３，８３ ハーフＰＣ梁
７３１，８３１ 突出梁部材
７３２ 梁主筋部
７３２ａ 定着部
８３０ 梁
８３２ 梁主筋
８３２ａ，８３２ｂ 定着部

Claims (5)

1. 鉄筋とコンクリートとによって主に形成される柱と梁とを接合する柱・梁の接合構造であって、
   前記梁の主鉄筋となる梁主筋を前記柱の主鉄筋となる柱主筋を通過させて延伸させるとともに、その梁主筋を折り曲げて前記柱主筋よりも梁反対側に定着させるための定着部を形成し、その定着部の少なくとも一部を前記柱の梁反対側側面よりも外側に突出させた突出梁部に埋設させたことを特徴とする柱・梁の接合構造。
2. 前記梁主筋は、梁の上部及び下部に配置されるとともに、少なくとも一部の上部の梁主筋の先端を垂下させた前記定着部と、少なくとも一部の下部の梁主筋の先端を立設させた定着部とは、前記柱主筋よりも前記突出梁部側で上下方向の重なりがあることを特徴とする請求項１に記載の柱・梁の接合構造。
3. 前記柱主筋の先端に、軸部よりも外形の大きい拡大部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の柱・梁の接合構造。
4. 平面視略コ字形に胴体部の両側に脚部が形成された補強材を、両脚部が前記柱主筋の外側に、胴体部が前記梁主筋の定着部の外側に配置されるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の柱・梁の接合構造。
5. 前記突出梁部の少なくとも底面及び側面の一部は、予め成形されたプレキャスト部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の柱・梁の接合構造。

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