JP5155776B2

JP5155776B2 - 合成梁

Info

Publication number: JP5155776B2
Application number: JP2008216905A
Authority: JP
Inventors: 誠萱嶋; 公直北村; 和浩金田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: JP2010053534A

Description

本発明は、合成梁に関する。

鉄骨造や鉄骨鉄筋コンクリート造の構造物は、鉄骨大梁と鉄骨小梁とを組み合わせて構成された架構上面にコンクリートスラブを形成することにより構築されている。
ところが、前記従来の構造物は、鉄骨大梁と鉄骨小梁とを配設するため、鋼材量が多く、材料費が高価であった。

そのため、鉄骨小梁を省略してコストの削減を図る構造物として、鉄骨大梁の上フランジの上面に、ハーフＰＣ板を横架させ、このハーフＰＣ板の上面にコンクリートを打設することによりスラブを形成することで、合成梁を構築する場合がある。

前記従来の合成梁のせい（高さ）は、梁せいとスラブの部材厚との合計である。ところが、合成梁のせいは、構造物の階高や天井の高さに直接的に影響するため、合成梁のせいが大きくなると、直接構造物全体の経済性や施工性に影響を及ぼしていた。

そのため、特許文献１には、図４に示すように、鉄骨梁１１０のウェブ１１３にスラブ受け１２０を形成し、このスラブ受け１２０を介して現場打ちコンクリートによりスラブ１３０を形成することで鉄骨梁１１０の上フランジ１１１の上面とスラブ１３０の上面とを一致させる合成梁１０１が開示されている。スラブ１３０をスラブ受け１２０を介して鉄骨梁１１０の中間部で支持することにより、合成梁１０１のせいの大きさを押さえ、階高等の大きさを最小限に抑えることが可能となる。
なお、図４において符号１１２は下フランジ、１１４はスタッドボルトである。

特開２００２−１１８８２０９号公報

ところが、前記特許文献１に記載の合成梁１０１は、高所作業によるスラブ１３０用の型枠の設置、配筋、コンクリート打設等を要し、施工に手間がかかっていた。

また、特許文献１に記載の合成梁において、ハーフＰＣ板を用いることで型枠の設置、配筋、コンクリート打設等の作業を省略し、施工性の向上を図る場合は、鉄骨梁のフランジよりも奥まった位置にスラブ受け（ブラケット）が配置されているため、ハーフＰＣ板を載せにくい。一方、スラブ受けを鉄骨梁のフランジよりも外側まで伸ばすと、鋼材量が増加し、経済性に影響を及ぼすことが懸念されていた。

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、全体の高さを最小限に抑えるとともに、簡易かつ安価に製造されることを可能とした合成梁を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、上フランジと下フランジとウェブとを備えてなる梁と、前記ウェブの少なくとも一方の側面に形成されたスラブ受けと、前記スラブ受けに載置されるプレキャスト床版と、を備える合成梁であって、前記上フランジの幅が前記下フランジの幅よりも小さく、かつ、前記上フランジの厚みが前記下フランジの厚みよりも大きく形成されているとともに、前記スラブ受けの先端が前記上フランジの先端よりも外側に突出していることを特徴としている。

かかる合成梁によれば、プレキャスト床版をスラブ受けに載置することで、簡易に合成梁を構成することが可能となる。
また、梁のウェブに形成されたスラブ受けにプレキャスト床版を載置することにより、合成梁のせい（高さ）を小さくすることが可能となるため、階高を小さくすることが可能となる。そのため、構造物の柱の高さを小さくすること等により全体の鋼材量の削減が可能となり、全体の工事費の削減による経済的効果を得ることができる。

また、請求項２に記載の発明は、上フランジと下フランジとウェブとを備えてなる梁と、前記ウェブの少なくとも一方の側面に形成されたスラブ受けと、前記スラブ受けに載置されるプレキャスト床版と、を備える合成梁であって、前記スラブ受けが、山形鋼により形成されていて、前記スラブ受けの一片が前記ウェブを貫通したボルトにより前記ウェブに当接した状態で固定されており、前記上フランジの幅が前記下フランジの幅よりも小さく形成されているとともに、前記スラブ受けの他片が前記上フランジの先端よりも外側に突出していることを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明は、上フランジと下フランジとウェブとを備えてなる梁と、前記ウェブの少なくとも一方の側面に形成されたスラブ受けと、前記スラブ受けに載置されるプレキャスト床版と、を備える合成梁であって、前記スラブ受けが、前記ウェブを貫通した鉄筋を巻き込んだ状態で形成されたコンクリート部材であり、前記上フランジの幅が前記下フランジの幅よりも小さく形成されているとともに、前記スラブ受けの先端が前記上フランジの先端よりも外側に突出していることを特徴としている。

本発明の合成梁によれば、簡易かつ安価に構造物を製造することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。

＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態にかかる合成梁１は、図１（ａ）に示すように、上フランジ１１と下フランジ１２とウェブ１３とを備えてなる梁１０と、ウェブ１３の両側面に形成されたスラブ受け２０と、このスラブ受け２０に載置される床版３０とを備えている。

本実施形態に係る梁１０は、所定の厚みと幅を有した３枚の鋼板を、それぞれ上フランジ１１、下フランジ１２およびウェブ１３として、溶接接合等により一体化することで形成された鉄骨部材により構成されている。

上フランジ１１は、その幅が下フランジ１２の幅よりも小さく、その厚みが下フランジ１２の厚みよりも大きい鋼板により形成されている。なお、上フランジ１１と下フランジ１２の重量は同等とし、従来のＨ形鋼からなる鉄骨梁の断面性能を確保している。

上フランジ１１の上端面には、後記する床版３０のトップコンクリート３２に埋設される複数本のコネクタ１４が、所定の間隔で突設されている。
コネクタ１４の本数や配置は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、本実施形態では、コネクタ１４としてスタッドボルトを採用しているが、コネクタ１４の構成は限定されるものではない。

ウェブ１３には、その高さ方向中間付近に、ボルト孔１３ａが所定の間隔により形成されている。このボルト孔１３ａには、スラブ受け２０を固定するためのボルトＢが挿通される（図１（ｂ）参照）。
ボルト孔１３ａを形成する位置（ウェブ１３に対する高さ位置）は、床版３０の高さ（厚み）等に応じて適宜設定する。また、ボルト孔１３ａの形成箇所数や、形成ピッチ等も限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

なお、本実施形態では、鋼板を組み合わせることにより梁１０を構成する鉄骨部材を形成するものとしたが、当該鉄骨部材の形成方法は限定されるものではなく、例えば圧延加工により予め所定の断面形状の鉄骨部材を形成してもよい。

スラブ受け２０は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、山形鋼（アングル材）を、梁１０のウェブ１３に固定することにより形成されている。

スラブ受け２０は、山形鋼の一方の片２１に、梁１０のウェブ１３に形成されたボルト孔１３ａと一致するようにボルト孔が形成されており、両ボルト孔に挿通したボルトＢをナットＮに螺着することにより、ウェブ１３に固定されている。

スラブ受け２０は、図１（ａ）に示すように、他方の片２２の上端面から上フランジ１１の上端面までの距離（高さ）が、床版３０のハーフＰＣ板３１の高さ（厚さ）と同等となるように、配置されている。
なお、スラブ受け２０の設置高さは限定されるものではない。

本実施形態に係るスラブ受け２０は、その先端が平面視で下フランジ１２の先端と一致し、上フランジ１１の先端よりも外側に突出するように形成されている。
なお、スラブ受け２０の先端は、平面視で上フランジ１１の先端よりも外側に突出していればよく、必ずしも下フランジ１２の先端と一致していなくてもよい。

床版３０は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ハーフＰＣ板（プレキャスト床版）３１とトップコンクリート３２により構成されている。

ハーフＰＣ板３１は、床版３０の基部を構成する部材であって、端部がスラブ受け２０に載置された状態で、梁１０に横架されている。
ハーフＰＣ板３１は、上面が梁１０の上フランジ１１の上面と略平行をなしている。

ハーフＰＣ板３１は、図１（ｂ）に示すように、所定の間隔により複数の楕円形状の孔３１ａ，３１ａ，…が梁１０と直交する方向に貫通してなるプレキャスト製のコンクリート板材である。なお、ハーフＰＣ板３１に形成される孔３１ａの断面形状は限定されるものではない。

ハーフＰＣ板３１は、図１（ａ）に示すように、上面がトップコンクリート３２により被覆されているとともに、梁部材を挟んで対向するハーフＰＣ板３１との間にもトップコンクリート３２の一部が充填されている。

ハーフＰＣ板３１の孔３１ａの端部には、コンクリート止め部材３１ｂが配設されており、トップコンクリート３２が孔３１ａの奥に入り込むことを防止する。

トップコンクリート３２は、ハーフＰＣ板３１の上面（スラブ受け２０の上部）に打設されてなる鉄筋コンクリート部材である。
トップコンクリート３２は、コンクリート打設時に梁１０の上面に突設されたコネクタ１４と梁１０の上部を巻き込むとともに、ハーフＰＣ板３１の孔３１ａ端部に入り込むことで、梁１０およびハーフＰＣ板３１と一体を呈する。

トップコンクリート３２の強度等は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、トップコンクリート３２の鉄筋３２ａの配筋ピッチや鉄筋径等も適宜設定すればよい。

合成梁１の構築は、スラブ受け固定工程と、ＰＣ板載置工程と、トップコンクリート打設工程とを備えている。

スラブ受け固定工程は、梁１０のウェブ１３にスラブ受け２０を固定する工程である。
スラブ受け２０の固定は、梁１０を柱等に横架する前に行ってもよいし、梁１０が柱等に横架された状態で行ってもよい。
本実施形態では、ウェブ１３にボルトＢとナットＮを介してスラブ受け２０を固定する。

ＰＣ板載置工程は、柱等に横架された状態の梁１０に固定されたスラブ受け２０にハーフＰＣ板３１を載置する工程である。
ハーフＰＣ板３１は、所定の間隔を有して配設された梁１０，１０（図１（ａ）では一方のみ図示）の間に横架する。また、ハーフＰＣ板３１は、図１（ｂ）に示すように、隣接する他のハーフＰＣ板３１と所定の間隔を有して配置するものとする。
なお、ハーフＰＣ板３１は、クレーン等を利用して配置する。

トップコンクリート打設工程は、隣接する梁１０間に横架されたハーフＰＣ板３１の上面にコンクリートを打設して、梁１０と床版３０との一体化（接合）を行う工程である。

トップコンクリート打設工程は、ハーフＰＣ板３１の上面において、鉄筋３２ａの配筋、型枠（図示省略）の設置を行った後、コンクリートの打設を行う。
この時、ハーフＰＣ板３１の孔３１ａの端部には、コンクリート止め部材３１ｂが配置されていることで、孔３１ａが遮蔽されており、コンクリートの流入が防止されている。

以上、第１の実施の形態に係る合成梁１によれば、合成梁１のせい（高さ）を低く抑えることが可能なため、合成梁１を構造部材として構築された構造物の階高を低く抑えることが可能となる。その結果、柱の高さ等を抑えることで、構造物全体の鋼材量を低減し、経済性に優れている。

また、梁１０の上フランジ１１の幅を小さく形成し、スラブ受け２０の先端が上フランジ１１の先端よりも外側に突出するように形成されているため、スラブ受け２０にハーフＰＣ板３１を載置する際に上フランジ１１が妨げとなることがない。
また、スラブ受け２０の先端を、平面視で下フランジ１２の先端よりも突出させることなく一致させていることにより、使用鋼材量を抑え、かつ、意匠設計の妨げとなることもない。

また、ハーフＰＣ板３１を床版３０の一部として使用することで、現場打ちコンクリートの量を減らすことが可能となるため、現場での作業性に優れている。
さらに、現場打ちコンクリートからなるトップコンクリート３２の鉄筋３２ａの配筋作業、型枠の設置作業等を、ハーフＰＣ板３１の上面で行うことができるため作業性に優れているとともに、足場の設置を要しないため、仮設工に要する費用も削減することが可能となる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る合成梁２は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、鉄筋コンクリート部材によりスラブ受け２３を形成している点で、鋼製部材からなるスラブ受け２０を備える第１の実施の形態に係る合成梁１（図１参照）と異なっている。

第２の実施の形態に係る梁１０には、スラブ受け２３の肋筋２４を挿通するために複数の鉄筋孔１３ｂがウェブ１３に形成されている。
鉄筋孔１３ｂの個数や配置間隔等は、スラブ受け２３の配筋に応じて適宜設定すればよい。

この他の梁１０の構成は、第１の実施の形態で示した梁１０の構成と同様なため、詳細な説明は省略する。

スラブ受け２３は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、梁１０のウェブ１３の両側面下半部を被覆する鉄筋コンクリートにより構成されている。

スラブ受け２３は、下フランジ１２の上面に、所定の高さの断面矩形に形成されている。スラブ受け２３の幅は、下フランジ１２の幅と同等となるように形成されており、下フランジ１２の先端面とスラブ受け２３の側面とが面一を呈している。

スラブ受け２３の肋筋２４は、ウェブ１３に形成された上下の鉄筋孔１３ｂ，１３ｂを挿通した状態で配筋されていることで、ウェブ１３の両側面に形成されたスラブ受け２３，２３の鉄筋として機能する。
肋筋２４は矩形状に形成されており、各角部内側には鉄筋２５，２５，…が配筋されている。

なお、本実施形態に係るスラブ受け２３は、その側面が下フランジ１２の先端面と一致し、上フランジ１１の先端面よりも外側に突出するように形成されているが、スラブ受け２３の側面は、上フランジ１１の先端面よりも外側に突出していればよく、必ずしも下フランジ１２の先端面と一致していなくてもよい。
また、本実施形態では、肋筋２４を、ウェブ１３を貫通させて配筋するものとしたが、ウェブ１３の両側面に形成されたスラブ受け２３毎に配筋することで、ウェブ１３を貫通させずに配筋してもよい。

床版３０の構成は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

合成梁１の構築は、スラブ受け形成工程と、ＰＣ板載置工程と、トップコンクリート打設工程とを備えている。

スラブ受け形成工程は、予め所定の位置に横架された梁１０に鉄筋コンクリート部材からなるスラブ受け２３を形成する工程である。

スラブ受け２３の形成は、まず、梁１０の鉄筋孔１３ａを利用して配筋を行うとともに、型枠（図示省略）の設置を行う。
型枠は、下フランジ１２の先端面に沿って配設することにより、スラブ受け２３の側面が、下フランジ１２の先端面と面一となるように構成する。

次に、型枠内にコンクリートを打設する。なお、型枠は、上フランジ１１よりも外側に配設されているため、コンクリート打設ようの圧送管の配管を、上方から行いやすい。

ＰＣ板載置工程は、スラブ受け２３を養生し、効果した後、このスラブ受け２３にハーフＰＣ板３１を載置する工程である。
この他ＰＣ板載置工程に関する事項は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

また、トップコンクリート打設工程に関する事項も、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、第２の実施の形態に係る合成梁２によれば、スラブ受け２３として、コンクリート部材を採用しているため、高価な鋼材量を低減することが可能となり、材料費の費用を削減することが可能となる。

また、現場打ちコンクリートによりスラブ受け２３を形成するため、スラブ受け２３の高さを自由に設定することが可能となる。
また、スラブ受け２０の型枠は、下フランジ１２の先端に沿って配設すればよいため、施工性に優れている。

この他、第２の実施の形態に係る合成梁の作用効果は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態に係る合成梁３は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、床版３０をフルＰＣ板（プレキャスト床版）３３により構成し、トップコンクリート３２を省略した点で第１の実施の形態に係る合成梁１と異なっている。

梁１０のウェブ１３には、図３（ａ）に示すように、上フランジ１１の下面とスラブ受け２０の上面との間に、コネクタ１４が突設されている。
コネクタ１４の位置、長さ、本数等は、設計条件に応じて定めるものとし、必ずしもフルＰＣ板３３の孔３３ａに対応する位置に配置されている必要はない。また、本実施形態では、コネクタ１４としてスタッドボルトを採用しているが、例えばウェブ１３を貫通して配設された補強筋等、コネクタの構成は限定されるものではない。

この他の梁１０の構成に関する事項は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

また、第３の実施の形態に係るスラブ受け２０に関する事項は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため詳細な説明は省略する。
なお、第３の実施の形態では、スラブ受け２０を鋼材により構成するものとしたが、スラブ受け２０は鉄筋コンクリートにより構成してもよい。

床版３０は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、フルＰＣ板３３により構成されている。

フルＰＣ板３３は、梁１０に固定されたスラブ受け２０に、その端部を載置することにより配設されており、梁１０の上部を巻き込んだ状態で打設された連結コンクリート３４を介して、梁１０と一体化がなされている。

フルＰＣ板３３は、図３（ｂ）に示すように、所定の間隔により複数の楕円形状の孔３３ａ，３３ａ，…が梁１０と直交する方向に貫通してなるプレキャスト製のコンクリート板材である。なお、孔３３ａの断面形状は、楕円形状に限定されるものではない。

フルＰＣ板３３の孔３３ａの端部には、コンクリート止め部材３３ｂが配設されており、連結コンクリート３４が孔３３ａの奥に入り込むことを防止する。

連結コンクリート３４は、梁１０を挟んで配設されたフルＰＣ板３３，３３の隙間に充填されたコンクリートであって、その上面が、フルＰＣ板３３の上面と平面をなすように打設されている。

連結コンクリート３４は、コンクリート打設時に梁１０のウェブ１３に突設されたコネクタ１４と梁１０の上部を巻き込むとともに、フルＰＣ板３３の孔３３ａ端部に入り込むことで、梁１０とフルＰＣ板３３とを接合する。

連結コンクリート３４の強度等は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

以上、第３の実施の形態に係る合成梁３によれば、現場打ちコンクリートの量を大幅に削減することで、施工の手間を省略することが可能となる。

また、合成梁３のせい（高さ）をさらに低く抑えることが可能なため、合成梁３を構造部材として構築された構造物の階高を低く抑えることが可能となる。その結果、柱の高さ等を抑えることで、構造物全体の鋼材量を低減し、経済性に優れている。

以上、本発明に係る好適な実施の形態について説明したが、本発明は前記の各実施の形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、床版を孔あきのハーフＰＣ板またはフルＰＣ板を利用して構成するものとしたが、例えば、孔を有していないハーフＰＣ板またはフルＰＣ板等を利用して構成してもよく、床版の構成は限定されるものではない。

また、前記各実施の形態では、スラブ受けを梁のウェブの両側面に形成する場合について説明したが、スラブ受けは、ウェブの片面のみに形成されていてもよい。

本発明の好適な実施の形態にかかる合成梁を示す図であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。本発明の他の好適な実施の形態にかかる合成梁を示す図であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。本発明のその他の好適な実施の形態にかかる合成梁を示す図であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。従来の合成梁を示す横断面図である。

符号の説明

１，２，３合成梁
１０梁
１１上フランジ
１２下フランジ
１３ウェブ
１４コネクタ
２０，２３スラブ受け
３０床版
３１ハーフＰＣ板（プレキャスト床版）
３３フルＰＣ板（プレキャスト床版）

Claims

上フランジと下フランジとウェブとを備えてなる梁と、前記ウェブの少なくとも一方の側面に形成されたスラブ受けと、前記スラブ受けに載置されるプレキャスト床版と、を備える合成梁であって、
前記上フランジの幅が前記下フランジの幅よりも小さく、かつ、前記上フランジの厚みが前記下フランジの厚みよりも大きく形成されているとともに、前記スラブ受けの先端が前記上フランジの先端よりも外側に突出していることを特徴とする、合成梁。
上フランジと下フランジとウェブとを備えてなる梁と、前記ウェブの少なくとも一方の側面に形成されたスラブ受けと、前記スラブ受けに載置されるプレキャスト床版と、を備える合成梁であって、
前記スラブ受けが、山形鋼により形成されていて、前記スラブ受けの一片が前記ウェブを貫通したボルトにより前記ウェブに当接した状態で固定されており、
前記上フランジの幅が前記下フランジの幅よりも小さく形成されているとともに、前記スラブ受けの他片が前記上フランジの先端よりも外側に突出していることを特徴とする、合成梁。
上フランジと下フランジとウェブとを備えてなる梁と、前記ウェブの少なくとも一方の側面に形成されたスラブ受けと、前記スラブ受けに載置されるプレキャスト床版と、を備える合成梁であって、
前記スラブ受けが、前記ウェブを貫通した鉄筋を巻き込んだ状態で形成されたコンクリート部材であり、
前記上フランジの幅が前記下フランジの幅よりも小さく形成されているとともに、前記スラブ受けの先端が前記上フランジの先端よりも外側に突出していることを特徴とする、合成梁。