JP5185711B2

JP5185711B2 - 鉄筋コンクリート梁

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Publication number: JP5185711B2
Application number: JP2008171956A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎河本; 努小室; 真一竹崎; 健好是永
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2028-07-01
Also published as: JP2010013797A

Description

本発明は、幅に比べてせい（梁せい）が大きいロングスパン系の鉄筋コンクリート梁に関する。

図６は、従来の鉄筋コンクリート梁を示す構造図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
鉄筋コンクリート梁１００は、幅に比べてせいが大きいロングスパン系の鉄筋コンクリート梁であり、コンクリート１０２と、軸方向に配筋した上下の主筋１０３，１０４と、上下の主筋１０３，１０４に巻回されてそれらを拘束する拘束筋（せん断補強筋）１０５で構成されている。

また、従来、鉄筋コンクリート梁１００の幅方向に開口部（図示せず）を設ける場合には、開口部の周囲に開口補強金物やワイヤメッシュや斜め筋などを設置していた。
例えば特許文献１には、組立鉄筋体の開口部設置対応箇所に開口部の口径よりも大きな径のスパイラル筋を開口部と同軸に配置して補強した鉄筋コンクリート梁が開示されている。
特開２００７−２７７８５２号公報（図４）

従来のロングスパン系の鉄筋コンクリート梁１００は、荷重が作用したときに発生する曲げモーメントに比べて、発生するせん断力が小さい部材であるにもかかわらず、せん断力に対して鉄筋コンクリート梁１００の全断面積で抵抗する仕組みとなっているので、上下の主筋１０３，１０４に多数の拘束筋１０５を所定間隔で巻回しなければならなかった。
また、鉄筋コンクリート梁１００の幅方向に貫通する開口部を設ける際には、上下の主筋１０３，１０４の間に所定間隔で巻回する拘束筋１０５の一部を省略しなければならず、拘束筋１０５を省略した分について、開口部の周囲に特許文献１に記載のような複雑な補強を行わなければならず、材料費や施工手間の増加を招いていた。

本発明は、かかる問題を解決するために創案されたものであり、幅方向に貫通する開口部を容易に形成することができる鉄筋コンクリート梁を提供することを課題とする。

本発明は、幅に比べてせいが大きい鉄筋コンクリート梁であって、コンクリートと、当該コンクリート内の上端側に複数段に配筋された複数の上端主筋と、当該コンクリート内の下端側に複数段に配筋された複数の下端主筋と、前記複数の上端主筋に互いに間隔を空けて巻回され、前記複数の上端主筋を拘束する閉鎖型に加工された複数の上端拘束筋と、前記複数の下端主筋に互いに間隔を空けて巻回され、前記複数の下端主筋を拘束する閉鎖型に加工された複数の下端拘束筋と、を備え、前記上端主筋と前記下端主筋の間に、梁の幅方向に貫通する開口部が形成され、前記開口部の両脇に、前記上端主筋と前記下端主筋を繋ぐ棒状の鉄筋の両端をそれぞれ鉤状に折り曲げて成る補強筋が配され、前記補強筋は、前記複数段の上端主筋のうちの上段に梁の幅方向に離間して配置された２本の上端主筋と前記複数段の下端主筋のうちの上段に梁の幅方向に離間して配置された２本の下端主筋とをそれぞれ繋ぐ１対の第１補強筋と、前記複数段の上端主筋のうちの下段に梁の幅方向に離間して配置された２本の上端主筋と前記複数段の下端主筋のうちの下段に梁の幅方向に離間して配置された２本の下端主筋とをそれぞれ繋ぐ１対の第２補強筋と、を１組として構成され、前記１組の補強筋は、前記２本の上端主筋同士及び前記２本の下端主筋同士の間を通るように配置されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、コンクリート内の上端側に複数の上端主筋を複数段に配筋するとともに、この複数の上端主筋に互いに間隔を空けて複数の上端拘束筋を巻回して複数の上端主筋を拘束することにより、鉄筋コンクリート梁のうちの上端側の部分に小型の仮想梁が形成されることとなる。さらに、コンクリート内の下端側に複数の下端主筋を複数段に配筋するとともに、この複数の下端主筋に互いに間隔を空けて複数の下端拘束筋を巻回して複数の下端主筋を拘束することにより、鉄筋コンクリート梁のうちの下端側の部分に小型の仮想梁が形成されることとなる。そして、上端側の仮想梁と下端側の仮想梁によって、鉄筋コンクリート梁に生じるせん断力に抵抗することができるので、上端主筋と下端主筋とに巻き付ける拘束筋を省略あるいは削減することができる。そのため、上端主筋と下端主筋の間の拘束筋を省略あるいは削減することができるので、開口部を容易に形成することができる。また、もともと拘束筋が必要ないので、開口部を形成した際に従来のような複雑な補強も必要ない。

また、前記上端拘束筋及び前記下端拘束筋は、閉鎖型に加工され、曲げ圧縮に対する靭性が高められているのが好ましい。

また、前記上端主筋と前記下端主筋の間に、梁の幅方向に貫通する開口部が形成され、前記開口部の両脇に、前記上端主筋と前記下端主筋を繋ぐ補強筋が配されているのが好ましい。

かかる構成によれば、開口部の両脇に、上端主筋と下端主筋を繋ぐ補強筋を配置するという簡易な補強で十分であるので、鉄筋コンクリート梁の軸方向の所望の位置に開口部を容易に形成することができる。

また、前記上端主筋と前記下端主筋の間の部分における前記コンクリートの幅寸法は、前記上端主筋及び前記下端主筋が配置された部分におけるコンクリートの幅寸法よりも小さいのが好ましい。

かかる構成によれば、鉄筋コンクリート梁の自重を小さくすることができる。そのため、更なるロングスパンに対応することができる。

本発明によれば、上端主筋と下端主筋の間に拘束筋が存在しないので、幅方向に貫通する開口部を容易に形成することができる鉄筋コンクリート梁を提供することができる。

本発明を実施するための最良の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、第１実施形態に係る鉄筋コンクリート梁の斜視図である。図２は、第１実施形態に係る鉄筋コンクリート梁の構造図であり、（ａ）は、鉄筋コンクリート梁の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図である。
なお、図１においては、コンクリートを仮想線（２点鎖線）で描いている。

図１及び図２に示すように、鉄筋コンクリート梁１は、幅寸法Ｈに比べて高さ寸法Ｔ_１が大きいいわゆるロングスパン系の梁である。鉄筋コンクリート梁１は、例えば建物の対向する柱（図示省略）の間に架設されている。鉄筋コンクリート梁１の上端側の両側部には、建物の床を構成するスラブＳが連続的に設けられている。
鉄筋コンクリート梁１は、コンクリート２と、コンクリート２内の上端側に配置される複数の上端主筋３と、コンクリート２内の下端側に配置される複数の下端主筋４と、複数の上端主筋３に巻回される上端拘束筋５と、複数の下端主筋４に巻回される下端拘束筋６と、から構成されている。

コンクリート２は、主に骨材と水とセメントを混合して凝固させた部材である。コンクリート２の種類は、特に限定されるものではなく、例えば高強度コンクリートを用いることができる。

上端主筋３は、例えば異形鉄筋からなり、コンクリート２内の上端側において鉄筋コンクリート梁１の軸方向に延在して配置されている。第１実施形態では、上端主筋３は、４本の鉄筋で構成されており、上下二段に２本ずつ配置されている。各段に配置された上端主筋３は、互いに左右に間隔を隔てて配置されている。

下端主筋４は、例えば異形鉄筋からなり、コンクリート２内の下端側において鉄筋コンクリート梁１の軸方向に延在して配置されている。第１実施形態では、下端主筋４は、４本の鉄筋で構成されており、上下二段に２本ずつ配置されている。各段に配置された下端主筋４は、互いに左右に間隔を隔てて配置されている。

上端拘束筋５は、４本の上端主筋３の周囲に巻回される部材であり、上端主筋３の軸方向に互いに間隔を隔てて複数設置されている。上端拘束筋５は、例えば異形鉄筋を口字状に折り曲げた部材であり、例えばガス圧接や電気抵抗溶接などによって異形鉄筋の端部同士を接合することにより、あるいは、異形鉄筋の両端部を１３５°フックとすることにより、閉鎖型に構成されている。

下端拘束筋６は、４本の下端主筋４の周囲に巻回される部材であり、下端主筋４の軸方向に互いに間隔を隔てて複数設置されている。下端拘束筋６は、例えば異形鉄筋を口字状に折り曲げた部材であり、例えばガス圧接や電気抵抗溶接などによって異形鉄筋の端部同士を接合することにより、あるいは、異形鉄筋の両端部を１３５°フックとすることにより、閉鎖型に構成されている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、コンクリート２内の上端側に上下二段の上端主筋３が配置されると共に、この上端主筋３の周囲に複数の上端拘束筋５が巻回されることにより、鉄筋コンクリート梁１のうち上端側の部分に、小型の梁（以下、「上端側仮想梁７」という）が形成されることとなる。

また、コンクリート２内の下端側に上下二段の下端主筋４が配置されると共に、この下端主筋４の周囲に複数の下端拘束筋６が巻回されることにより、鉄筋コンクリート梁１のうち下端側の部分に、小型の梁（以下、「下端側仮想梁８」という）が形成されることとなる。

また、上端側仮想梁７と下端側仮想梁８との間には、コンクリート２のみで構成された中間部９が形成されることとなる。なお、図２（ａ）、（ｂ）においては、上端側仮想梁７及び下端側仮想梁８と中間部９との境界を仮想線（２点鎖線）で描いている。

上端主筋３及び下端主筋４、並びに、上端拘束筋５及び下端拘束筋６の鉄筋径や本数や配置は、上端側仮想梁７のせん断耐力と下端側仮想梁８のせん断耐力の和が、鉄筋コンクリート梁１に作用するせん断力（設計せん断力）よりも大きくなるように設定されている。

つづいて、鉄筋コンクリート梁１の作用について説明する。
第１実施形態に係る鉄筋コンクリート梁１のうち上端側の部分は、４本の上端主筋３と複数の上端拘束筋５とによって、上端側仮想梁７として機能する。また、鉄筋コンクリート梁１のうち下端側の部分は、４本の下端主筋４と複数の下端拘束筋６とによって、下端側仮想梁８として機能する。
そして、上端側仮想梁７及び下端側仮想梁８は、上端側仮想梁７のせん断耐力と下端側仮想梁８のせん断耐力の和が鉄筋コンクリート梁１に作用するせん断力（設計せん断力）よりも大きくなるように構成されているので、中間部９を含めた鉄筋コンクリート梁１の全体で、せん断力に抵抗する必要がない。そのため、中間部９にせん断補強筋を配筋する必要がなく、換言すれば、上端主筋３と下端主筋４との間に拘束筋を巻き回す必要がなく、中間部９を無筋化することができる。

このように、鉄筋コンクリート梁１は、無筋の中間部９を有しているので、当該中間部９に容易に開口部１１（図３参照）を設けることができる。また、中間部９はもともと無筋なので、開口部１１を形成した際に従来のような複雑な補強を行う必要がない。また、中間部９内であれば、開口部１１を自由な位置に形成することができる。
なお、鉄筋コンクリート梁１は、中間部９が無筋で構成されており、かつ、開口部１１を形成した際に補強が不要であるので、鉄筋コンクリート梁１を形成した後に、中間部９を切削して開口部１１を形成することもできる。

また、上端拘束筋５及び下端拘束筋６は、それぞれ閉鎖型に構成されているので、上端側仮想梁７及び下端側仮想梁８の曲げ圧縮に対する靭性を向上することができる。特に、プレストレストコンクリート梁のように曲げ圧縮が大きい部材に対して有効である。

つづいて第２実施形態に係る鉄筋コンクリート梁１０について図３を参照して説明する。
図３は、第２実施形態に係る鉄筋コンクリート梁の構造図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のII−II矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のIII−III矢視断面図である。なお、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、第２実施形態に係る鉄筋コンクリート梁１０は、中間部９に開口部１１を有する点、及び、上端主筋３と下端主筋４を繋ぐ補強筋１２を備える点、が第1実施形態と異なっている。

第２実施形態に係る鉄筋コンクリート梁１０は、中間部９に断面視円形状の開口部１１を有している。開口部１１は、例えば鉄筋コンクリート梁１０の軽量化（肉抜き）のため、あるいは、鉄筋コンクリート梁１０に交差して配管（図示省略）を設置するために形成される孔であり、鉄筋コンクリート梁１０の幅方向に貫通形成されている。

開口部１１の直径Ｄは、鉄筋コンクリート梁１０の高さ寸法Ｔ_１から、上端側仮想梁７の高さ寸法Ｔ_２及び下端側仮想梁８の高さ寸法Ｔ_３を差し引いた寸法（中間部９の高さ寸法Ｔ_４）以下に形成されている。
また、開口部１１のあき寸法Ｌは、上端側仮想梁７と下端側仮想梁８の一体性を考慮して、開口部１１の直径Ｄの１倍以上とするのが好ましい。

図３（ａ）、（ｃ）に示すように、補強筋１２は、上端主筋３と下端主筋４の外側に巻回される鉄筋である。第２実施形態では、補強筋１２は、隣り合う開口部１１の間に等間隔で４本（４巻き）設置されている。換言すれば、補強筋１２は、開口部１１の左右両脇に２本ずつ設置されている。

なお、上端拘束筋５及び下端拘束筋６は、上端主筋３及び下端主筋４のうち、開口部１１の上下にのみ設置されており、隣り合う開口部１１同士の間に対応する部分には設置されていない。

第２実施形態に係る鉄筋コンクリート梁１０によれば、鉄筋コンクリート梁１０の上端側に上端側仮想梁７が形成され、鉄筋コンクリート梁１０の下端側に下端側仮想梁８が形成されているので、開口部１１の左右両側に、上端主筋３と下端主筋４とを繋ぐ補強筋１２を設置するだけで、開口部１１を十分に補強することができる。そのため、従来のように複雑な補強をする必要がなく、開口部１１を容易に形成することができる。

つづいて、第３実施形態に係る鉄筋コンクリート梁２０について図４を参照して説明する。説明において、第１、第２実施形態と共通する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図４は、第３実施形態に係る鉄筋コンクリート梁の構造図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のIV−IV矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＶ−Ｖ矢視断面図である。

第３実施形態に係る鉄筋コンクリート梁２０は、中間部９の幅寸法が上端側仮想梁７及び下端側仮想梁８の幅寸法に比べて小さい点、及び、補強筋２２の形状が、前記した第２実施形態と異なっている。

図４（ｂ），（ｃ）に示すように、第３実施形態に係る鉄筋コンクリート梁２０は、中間部２１の幅寸法が上端側仮想梁７及び下端側仮想梁８の幅寸法に比べて小さく形成されている。すなわち、鉄筋コンクリート梁２０は、Ｉ形断面に形成されている。これにより、鉄筋コンクリート梁２０を軽量化することができ、さらなるロングスパンに対応することができる。

図４（ａ），（ｃ）に示すように、補強筋２２は、上端主筋３のうち上段側の左右にある上端主筋３，３と下端主筋４のうち上段側の左右にある下端主筋４，４とをそれぞれ繋ぐ第１補強筋２２ａ，２２ａと、上端主筋３のうち下段側の左右にある上端主筋３，３と下端主筋４のうち下段側の左右にある下端主筋４，４とをそれぞれ繋ぐ第２補強筋２２ｂ，２２ｂと、を一組として構成されている。

図４（ｃ）に示すように、第１補強筋２２ａ及び第２補強筋２２ｂは、棒状の鉄筋の両端をそれぞれ鉤状に折り曲げて形成した部材であり、この鉤状部分が上端主筋３及び下端主筋４にそれぞれ引っ掛けられている。
また、第１補強筋２２ａ及び第２補強筋２２ｂは、図４（ｃ）に示すように、左右に離間して配置された上端主筋３同士の間及び下端主筋４同士の間を通るように配置されている。そのため、中間部９の幅寸法を小さくすることができる。

なお、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、上端側仮想梁７の下側の両角部、及び、下端側仮想梁８の上側の両角部は、コンクリート２が欠け難いように面取りされている。

以上、本発明を実施するための最良の実施形態について、図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、第１乃至第３実施形態では、上端主筋３及び下端主筋４をそれぞれ上下二段に配置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば３段、４段など複数段に配置すればよい。また、上端主筋３及び下端主筋４の本数も、４本に限定されるものではない。

また、第１乃至第３実施形態では、上端拘束筋５及び下端拘束筋６を閉鎖型に構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上端主筋３及び下端主筋４をそれぞれ拘束するものであればよい。例えば、上端拘束筋５及び下端拘束筋６を螺旋状に構成してもよい。
また、第２及び第３実施形態では、開口部１１を円形状に形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば四角形状や楕円形状など、他の形状に形成しても良い。

また、上端主筋３、下端主筋４、上端拘束筋５、及び下端拘束筋６として用いる鉄筋は、特に限定されるものではないが、必要に応じて高強度鋼を用いることができる。例えば、上端拘束筋５及び下端拘束筋６に高強度せん断補強筋を用いれば、上端側仮想梁７及び下端側仮想梁８のせん断耐力を増加させることができる。

また、第１乃至第３実施形態では、鉄筋コンクリート梁１，１０，２０を例にとって説明したが、鉄筋コンクリート梁１，１０，２０にプレストレスを導入してプレストレストコンクリート梁にしてもよい。

具体的には、図２（ａ）、（ｂ）に示す鉄筋コンクリート梁１において、下端主筋４に高強度鉄筋を用い、コンクリート２の打設前にジャッキを用いて下端主筋４を緊張し、コンクリート２の硬化後に緊張を解くことにより、下端主筋４を緊張材と兼用してプレストレスを導入してもよい（いわゆるプレテンション方式）。
また、必要に応じて、同様の方法で、上端主筋３にもプレストレスを導入してもよい。

また、いわゆるポストテンション方式によりプレストレスを導入しても良い。
図５は、ポストテンション方式でプレストレスを導入した鉄筋コンクリート梁の断面図である。
図５に示すように、複数の下端主筋４の間に、鉄筋コンクリート梁１の軸方向に沿ってシース管３１を配置し、コンクリート２の硬化後に、シース管３１の内部に配置したＰＣ鋼線３２を緊張し、シース管３１とＰＣ鋼線３２との隙間にグラウト材３３を充填することにより、鉄筋コンクリート梁１にプレストレスを導入することができる。
また、必要に応じて、同様の方法で、複数の上端主筋３の間（上端側仮想梁７側）にプレストレスを導入してもよい。

このように、鉄筋コンクリート梁１にプレストレスを導入すれば、より小さな断面で大きな曲げモーメント及びせん断力に抵抗することができるので、梁を小型化したり、ロングスパン化することができる。

なお、上記の説明では、第１実施形態に係る鉄筋コンクリート梁１にプレストレスを導入する場合を例にとって説明したが、第２、第３実施形態に係る鉄筋コンクリート梁２０、３０に適用してもよいことは言うまでもない。

第１実施形態に係る鉄筋コンクリート梁の斜視図である。第１実施形態に係る鉄筋コンクリート梁の構造図であり、（ａ）は、鉄筋コンクリート梁の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図である。第２実施形態に係る鉄筋コンクリート梁の構造図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のII−II矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のIII−III矢視断面図である。第３実施形態に係る鉄筋コンクリート梁の構造図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のIV−IV矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＶ−Ｖ矢視断面図である。ポストテンション方式でプレストレスを導入した鉄筋コンクリート梁の断面図である。従来の鉄筋コンクリート梁を示す構造図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。

符号の説明

１鉄筋コンクリート梁
２コンクリート
３上端主筋
４下端主筋
５上端拘束筋
６下端拘束筋
７上端側仮想梁
８下端側仮想梁
９中間部

Claims

幅に比べてせいが大きい鉄筋コンクリート梁であって、
コンクリートと、
当該コンクリート内の上端側に複数段に配筋された複数の上端主筋と、
当該コンクリート内の下端側に複数段に配筋された複数の下端主筋と、
前記複数の上端主筋に互いに間隔を空けて巻回され、前記複数の上端主筋を拘束する閉鎖型に加工された複数の上端拘束筋と、
前記複数の下端主筋に互いに間隔を空けて巻回され、前記複数の下端主筋を拘束する閉鎖型に加工された複数の下端拘束筋と、を備え、
前記上端主筋と前記下端主筋の間に、梁の幅方向に貫通する開口部が形成され、
前記開口部の両脇に、前記上端主筋と前記下端主筋を繋ぐ棒状の鉄筋の両端をそれぞれ鉤状に折り曲げて成る補強筋が配され、
前記補強筋は、前記複数段の上端主筋のうちの上段に梁の幅方向に離間して配置された２本の上端主筋と前記複数段の下端主筋のうちの上段に梁の幅方向に離間して配置された２本の下端主筋とをそれぞれ繋ぐ１対の第１補強筋と、前記複数段の上端主筋のうちの下段に梁の幅方向に離間して配置された２本の上端主筋と前記複数段の下端主筋のうちの下段に梁の幅方向に離間して配置された２本の下端主筋とをそれぞれ繋ぐ１対の第２補強筋と、を１組として構成され、
前記１組の補強筋は、前記２本の上端主筋同士及び前記２本の下端主筋同士の間を通るように配置されていることを特徴とする鉄筋コンクリート梁。
前記上端側のコンクリートと前記複数の上端主筋と前記複数の上端拘束筋とによって上端側仮想梁が形成され、
前記下端側のコンクリートと前記複数の下端主筋と前記複数の下端拘束筋とによって下端側仮想梁が形成され、
前記複数の上端主筋及び前記複数の上端拘束筋、並びに、前記複数の下端主筋及び前記複数の下端拘束筋の鉄筋径、本数及び配置は、前記上端側仮想梁のせん断耐力と前記下端側仮想梁のせん断耐力の和が、鉄筋コンクリート梁に作用する設計せん断力よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート梁。