JP5231270B2 - ＰＣａ架構における導電性部材の接続構造及び接続方法とそれに用いるＰＣａ部材 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ＰＣａ（プレキャストコンクリート）柱を用いた多層建築物における避雷導体等に好適なＰＣａ架構における導電性部材の接続構造及び接続方法に関する。

一般に、ＰＣａ柱を用いた多層建築物においては、ＰＣａ柱の主筋同士の接合にモルタル等によるグラウト式機械継手が用いられており、機械継手の位置で主筋同士の電気的接続が断たれるので、主筋を圧接する在来工法によるＲＣ造建築物のように、主筋をそのまま落雷時の雷電流を接地する避雷導体として利用する訳にはいかない。

そのため、ＰＣａ架構とした多層建築物においても、柱用ＰＣａ部材の主筋を避雷導体として利用できるようにした柱の接続構造が、特許文献１によって提案されている。この接続構造は、柱用ＰＣａ部材の内部に主筋と電気的に接続された導電性金物を柱用ＰＣａ部材の上面と下面に露出した状態に埋設しておき、下階側の柱用ＰＣａ部材の上に上階側の柱用ＰＣａ部材を接続することにより、上下の導電性金物同士が接触して、電気的に接続されるようにしたものである。

しかし、これによる場合は、上下の柱用ＰＣａ部材の端面間に形成される隙間の内部で導電性金物同士の接触が行われるので、接続状態を目視で確認することができず、施工管理、品質確保が極めて困難である。そのため、特許文献１に記載の発明では、柱用ＰＣａ部材の上面と下面に露出させる導電性金物を通電により溶解する金属材料で作製し、上下の柱用ＰＣａ部材の接続後、通電により導電性金物を溶解して電気的に接続するといった特殊な工夫がなされている。しかし、このように工夫しても、溶解によって実際に電気的な接続が成されたか否かの確認は困難であり、しかも、接続不良が確認された場合の対応も困難であるなど、問題が多い。

そのため、実際のＰＣａ架構を有する建築工事では、次の二つの方法が採用されることが多い。その一つは、図１６に示すように、柱用ＰＣａ部材の製造段階で、合成樹脂製のさや管（ＰＦ管）１５を柱用ＰＣａ部材に打ち込んでおき、柱用ＰＣａ部材を接続する都度、さや管１５に軟質導線１６を通して、避雷導体を構築する方法である。

他の一つは、図１７に示すように、柱用ＰＣａ部材に接続用軟質導線付き避雷導体（これは２本の鉄筋、軟銅線、軟銅帯、ステンレス鋼板等を組み合わせて構成されている。）１７を、上部の接続用軟質導線１８ａが、柱用ＰＣａ部材の上端から柱梁仕口部用ＰＣａ部材を迂回し得る長さで突出し、下部の接続用軟質導線１８ｂが、柱用ＰＣａ部材の端部側面の切欠きｂに露出した状態に打ち込んでおく一方、梁柱仕口部用ＰＣａ部材の側面には上下方向全長にわたる縦溝ｃを形成しておき、上下の接続用軟質導線付き避雷導体１７、１７同士を切欠きｂの内部で接続し、切欠きｂ及び縦溝ｃにモルタル１２を充填して、接続用軟質導線１８ａ、１８ｂを被覆する方法である。

しかしながら、前者による場合、軟質導線１６がさや管１５に挿入されているため、避雷導体とＰＣａ架構の構造鉄筋とが電気的に接続されておらず、落雷時、避雷導体と構造鉄筋に電位差が生じ、不測な短絡現象が発生する可能性がある上、さや管１５に挿通されている軟質導線１６が、落雷時に、フレミングの左手の法則によって、さや管１５内で暴れるという問題もある。

後者による場合、接続用軟質導線付き避雷導体１７をＰＣａ部材の主筋周りに埋設されるせん断補強筋に番線で結束することで、避雷導体１７とＰＣａ架構の構造鉄筋を電気的に接続し、電位差を無くすことができる。しかし、その反面、避雷導体１７が２本の鉄筋、軟銅線、軟銅帯、ステンレス鋼板等を組み合わせた特殊な金物であるため、コストが高く付き、しかも、柱用ＰＣａ部材の上端から上部の接続用軟質導線１８ａが長く突出しているため、高所での柱構築作業の邪魔になり、作業上の危険回避に相当な注意が要求されることになる。また、ＰＣａ部材から露出する導電性部材が軟質導線であるため、切欠きｂや縦溝ｃにモルタル１２をコテ押さえで充填する際、軟質導線の変形と復元によってモルタル１２が浮き上がり、空隙が生じて、後埋めモルタル１２の定着が悪いという問題がある。

尚、後者に類似する方法として、図１８に示すように、柱用ＰＣａ部材に接続用軟質導線１９のみを、その上下両端部がＰＣａ部材の軸方向両端部側面に形成された切欠きｂの内部に露出した状態に打ち込んでおき、上下の接続用軟質導線１９、１９同士を切欠きｂの内部においてネジ接続式継手等の端子金物２０により接続し、切欠きｂにモルタル１２を充填して、接続用軟質導線を隠蔽する方法が、特許文献２によって提案されている。この方法は、ＰＣａ部材の側面からの作業で接続用軟質導線同士の接続を行える点で、図１７の従来例と同様な利点を有しているが、切欠きｂ内部に軟質導線が露出しているので、切欠きｂに充填する後埋めモルタル１２の定着が悪い点では、図１７の従来例と大同小異である。

特開平７−２１２９４９号公報 特開２０００−２９９９１８号公報

本発明は、上記の問題点を踏まえて成されたものであって、その目的とするところは、ＰＣａ部材に埋設された導電性部材同士の接続作業及び接続状態の目視確認を容易に行えると共に、切欠きに充填する後埋めモルタルの定着性を良くして、切欠きの埋め戻しを容易に行えるようにすることにある。

上記の目的を達成するために本発明が講じた技術的手段は、次のとおりである。即ち、請求項１に記載の発明によるＰＣａ架構における導電性部材の接続構造は、端部に金属板を備えた導電性部材がＰＣａ部材に、当該ＰＣａ部材の軸方向端部側面に形成された切欠きの内部に前記金属板を露出させた状態に打ち込まれ、これらのＰＣａ部材同士の接続目地を挟んで対向位置する切欠きの内部において、双方の切欠き内部に露出した金属板とそれに当て付けた接続用金属板とが接合されることにより導電性部材同士が物理的及び電気的に接続され、前記金属板及び接続用金属板が前記切欠きに充填された充填材によって被覆されていることを特徴としている。尚、この発明において、接合の具体的な手段としては、溶接、ロウ付け、ボルト接合の何れであってもよい。充填材としては、モルタルやコンクリートの他、固結性樹脂等のグラウト材の何れであってもよいが、コスト、施工性等の観点からはモルタルを用いることが望ましい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＰＣａ架構における導電性部材の接続構造であって、導電性部材がＰＣａ部材に埋設されたせん断補強筋に接触状態に結束されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のＰＣａ架構における導電性部材の接続構造であって、接続用金属板に後埋めモルタル定着強化手段が施されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載のＰＣａ架構における導電性部材の接続構造であって、導電性部材が互いに平行に配置された２本の鉄筋から成る導電体と、導電体の両端において２本の鉄筋に一片を挟んだ状態に溶接したＬ型鉄板とで構成されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によるＰＣａ架構における導電性部材の接続方法は、端部に金属板が設けられた導電性部材をＰＣａ部材に、当該ＰＣａ部材の軸方向端部側面に形成された切欠きの内部に前記金属板が露出した状態に打ち込んでおき、これらのＰＣａ部材同士を接続した後、接続目地を挟んで対向位置する切欠きの内部の金属板に接続用金属板を溶接することにより導電性部材同士を物理的及び電気的に接続し、しかる後、前記切欠きに充填材を充填することを特徴としている。

請求項６に記載の発明によるＰＣａ部材は、請求項５に記載のＰＣａ架構における導電性部材の接続方法に用いるＰＣａ部材であって、両端部に金属板を備えた導電性部材がＰＣａ部材に、当該ＰＣａ部材の軸方向両端部側面に形成された切欠きの内部に前記金属板を露出させた状態に打ち込まれていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、ＰＣａ部材の側面からの作業で導電性部材同士の接続を行うことになるので、導電性部材同士の接続作業が容易である。しかも、導電性部材同士の接続を、ＰＣａ部材側面の切欠き内部に露出した金属板とそれに当て付けた接続用金属板を、例えば、隅肉溶接するという建築工事における通常の溶接作業によって行えるので、電気工事専門の施工者でなくても容易に導電性部材同士の接続を行うことができ、接続状態の目視確認も、通常の溶接箇所の点検と同じ作業で行うことができ、接続状態の目視確認が容易である。

殊に、ＰＣａ部材側面の切欠き内部に露出する部材が金属板であり、軟銅線や軟銅帯等の軟質導体が切欠き内部に存在しないので、溶接による導電性部材同士の接続後、切欠きに充填材の一例であるモルタルをコテ押さえで充填する際、軟質導線の変形と復元によりモルタルが浮き上がって、空隙が生じるといった不都合がなく、後埋めモルタルの定着が良好であるため、切欠きの埋め戻しを容易に行える効果がある。

請求項２に記載の発明によれば、導電性部材がＰＣａ部材に埋設されたフープ筋やスターラップ筋などのせん断補強筋に接触状態に結束されているので、この発明を落雷時の雷電流を接地する避雷導体に適用することにより、避雷導体とＰＣａ架構の構造鉄筋を電気的に接続して、落雷時における避雷導体とＰＣａ架構の構造鉄筋の電位差を無くすことができる。

請求項３に記載の発明によれば、接続用金属板に後埋めモルタル定着強化手段が施されているので、後埋めモルタルの定着力を一層高めることができる。

請求項４に記載の発明によれば、ＰＣａ部材に打ち込まれる導電性部材が、互いに平行に配置された２本の鉄筋から成る導電体と、導電体の両端において２本の鉄筋に一片を挟んだ状態に溶接したＬ型鉄板という建築工事における汎用の鉄筋、鉄板で構成されるものとなるので、低コストで実施でき、異種金属接触による電蝕の虞もない。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明に係るＰＣａ架構における導電性部材の接続構造を容易に実現できる効果がある。

請求項６に記載の発明によれば、両端部に金属板を備えた導電性部材がＰＣａ部材に、当該ＰＣａ部材の軸方向両端部側面に形成された切欠きの内部に前記金属板を露出させた状態に打ち込まれているので、請求項５に記載の発明に係るＰＣａ架構における導電性部材の接続方法を容易に実施できる。

本発明に用いる導電性部材の一例を示す斜視図である。 本発明に用いる柱用のＰＣａ部材の斜視図である。 本発明に用いる柱梁仕口部用のＰＣａ部材の斜視図である。 柱用のＰＣａ部材の横断平面図である。 柱梁仕口部用のＰＣａ部材の横断平面図である。 本発明に係るＰＣａ架構における導電性部材の接続構造及び接続方法を説明する縦断側面図である。 要部の縦断側面図である。 要部の横断平面図である。 要部の斜視図である。 要部の側面図である。 図１０の工程に続く要部の側面図である。 本発明の他の実施形態を示す要部の斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す要部の斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す要部の縦断側面図である。 モルタル充填前の状態における要部の正面図である。 従来例を説明する縦断側面図である。 従来例を説明する縦断側面図である。 従来例を説明する縦断側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１の（Ａ）、（Ｂ）は、避雷導体として構成された導電性部材Ａの一例を示す。この導電性部材Ａは、両端に金属板ａ、ａを備えており、具体的には、図１の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、互いに平行に配置された２本の鉄筋１、１から成る導電体２と、導電体２の両端において２本の鉄筋１、１に一片を挟んだ状態に溶接した一対のＬ型鉄板３、３とで構成されている。鉄筋１としては、例えばＤ１６の異形鉄筋が用いられ、Ｌ型鉄板３としては例えば７５×７５×６の山形鋼が用いられる。

導電性部材Ａの長さは、導電性部材Ａを打ち込むＰＣａ部材の軸長に対応して設定されるものである。例えば、図６に示すように、軸長の長い柱用のＰＣａ部材４と軸長の短い柱梁仕口部用のＰＣａ部材５を組み合わせてＰＣａ柱を構築する場合、導電性部材Ａとしては、図１の（Ａ）に示すように、柱用のＰＣａ部材４に打ち込まれる長尺物と、図１の（Ｂ）に示すように、柱梁仕口部用のＰＣａ部材５に打ち込まれる短尺物が製造されるが、両者は、導電体２の長さが異なる以外、同じ構成である。

図２、図４に示すように、柱用のＰＣａ部材４には、図１の（Ａ）に示した導電性部材Ａが、当該ＰＣａ部材４の軸方向両端部側面に形成された切欠きｂ、ｂの内部に前記金属板ａ、ａ（Ｌ型鉄板３、３における鉄筋１、１に溶接した方とは反対側の一片）を露出させた状態に打ち込まれ、図３、図５に示すように、柱梁仕口部用のＰＣａ部材５には、図１の（Ｂ）に示した導電性部材Ａが、当該ＰＣａ部材５の軸方向両端部側面に形成された
切欠きｂ、ｂの内部に前記金属板（Ｌ型鉄板３、３における前記一片）ａ、ａを露出させた状態に打ち込まれている。尚、図２、図４に示す６は柱用の主筋、図３、図５に示す７は主筋挿通用の金属製のシース管である。

図４、図５に示すように、導電性部材Ａは、主筋群周囲に配筋されるせん断補強筋（図示の実施形態では、ＰＣａ柱を対象としているので、フープ筋であるが、ＰＣａ梁を対象とする場合は、スターラップ筋となる。）８に接触状態に番線（図示せず）で結束してある。

図６〜図１１は、上述した柱用のＰＣａ部材４及び柱梁仕口部用のＰＣａ部材５を用いて構築されたＰＣａ架構における導電性部材Ａの接続構造及び接続方法を示す。この接続構造及び接続方法を具体的に説明すると次の通りである。

先ず、図６に示すように、下階の柱用のＰＣａ部材４の上に柱梁仕口部用のＰＣａ部材５を積み重ね、柱用のＰＣａ部材４の上端から突出させてある主筋６を前記柱梁仕口部用のＰＣａ部材５のシース管７に挿通して上方へ突出させる。そして、レベル調整後、目地モルタル９で両ＰＣａ部材４、５を接続する。しかる後、前記柱梁仕口部用のＰＣａ部材５の上に上階の柱用のＰＣａ部材４を積み重ね、同様に、レベル調整、目地モルタル９による両ＰＣａ部材４、５の接続を行った後、柱用のＰＣａ部材４の下端側に設けられているグラウト式機械継手１０によって下階の柱用のＰＣａ部材４の主筋６と上階の柱用のＰＣａ部材４の主筋６とを接合し、以下、同様な工程の繰り返しによりＰＣａ柱を構築して行く。

そして、図６〜図８に示すように、ＰＣａ部材４、５同士の接続目地を挟んで対向位置する切欠きｂ、ｂの内部において、双方の切欠きｂ、ｂ内部に露出した金属板（Ｌ型鉄板３、３）ａ、ａとそれに当て付けた接続用金属板１１とを溶接Ｗすることにより導電性部材Ａ、Ａ同士を物理的及び電気的に接続し、しかる後、前記切欠きｂ、ｂに、充填材の一例であるモルタル１２を充填して、前記金属板ａ、ａ及び接続用金属板１１を被覆してある。

上記の構成によれば、ＰＣａ部材４、５の側面からの作業で導電性部材Ａ、Ａ同士の接続を行うことになるので、導電性部材Ａ、Ａ同士の接続作業が容易である。

殊に、導電性部材Ａ、Ａ同士の接続を、ＰＣａ部材４、５側面の切欠きｂ、ｂ内部に露出した金属板ａ、ａとそれに当て付けた接続用金属板１１を隅肉溶接するという建築工事における通常の溶接作業によって行えるので、電気工事専門の施工者でなくても容易に導電性部材同士の接続を行うことができ、接続状態の目視確認も、通常の溶接箇所の点検と同じ作業で行うことができ、接続状態の目視確認が容易である。

切欠きｂ、ｂ内部へのモルタル１２の充填はコテ押えによって行われるが、切欠きｂ、ｂ内部に露出する部材が金属板ａ、ａであり、軟銅線や軟銅帯等の軟質導体が切欠きｂ、ｂ内部に存在しないので、切欠きｂ、ｂにモルタル１２をコテ押さえで充填する際、軟質導線の変形と復元によりモルタルが浮き上がって、空隙が生じるといった不都合がなく、後埋めモルタル１２の定着が良好である。そのため、切欠きｂ、ｂの埋め戻しを容易に行うことができる。

接続用金属板１１としては、平坦な矩形状の鉄板であってもよいが、図示の実施形態では、モルタル１２の定着力を高めるために、接続用金属板１１の表面に後埋めモルタル定着強化手段１３を施してある。具体的には、図９〜図１１に示すように、金属板ａ、ａと接続用金属板１１を溶接Ｗした後、接続用金属板１１の表面に後埋めモルタル定着強化手
段１３としての金網（エキスパンドメタル）を点溶接によって取り付けてある。このように、金網（エキスパンドメタル）を接続用金属板１１に後付けする場合、金網（エキスパンドメタル）として、横幅が接続用金属板１１の横幅より広いものを用いても、接続用金属板１１の各辺を容易に隅肉溶接できる利点がある。

尚、金属板（Ｌ型鉄板）ａ、ａの表面には、図９に示すように、ＰＣａ部材４、５の製造時点から接続用金属板１１を当て付ける直前まで粘着テープ１４を貼っておき、コンクリートやモルタルが付着しないように養生することが望ましい。

図１２は、本発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、接続用金属板１１として、表面に予め後埋めモルタル定着強化手段１３としての金網（エキスパンドメタル）が溶接されている金網付き接続用金属板１１を用いることによって、現場での溶接作業を低減した点に特徴がある。この場合、金網（エキスパンドメタル）としては、接続用金属板１１からはみ出さない横幅とすることが、接続用金属板１１の各辺の隅肉溶接を容易に行える点で望ましい。その他の構成、作用は、図１〜図１１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。

図１３は、本発明の他の実施形態を示す。この実施例は、接続用金属板１１として、後埋めモルタル定着強化手段１３としての貫通孔が設けられた孔開き鉄板（パンチングメタル）を用いることによって、モルタル１２の定着力を高めた点に特徴がある。その他の構成、作用は、図１〜図１２の実施形態と同じであるため、説明を省略する。

図１４、図１５は、本発明の他の実施形態を示す。この実施例は、ＰＣａ部材４、５同士の接続目地を挟んで対向位置する切欠きｂ、ｂの内部において、双方の切欠きｂ、ｂ内部に露出した金属板（Ｌ型鉄板３、３）ａ、ａとそれに当て付けた接続用金属板１１とをボルト接合した点に特徴がある。３ａはＬ型鉄板３に予め溶接されたボルト、３ｂはそれにねじ込まれたナットである。接続用金属板１１に形成するボルト挿通孔はルーズホールとすることが望ましい。その他の構成、作用は、図１〜図１３の実施形態と同じであるため、説明を省略する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるべきものではない。例えば、上述した実施形態では、何れも、ＰＣａ柱の内部に避雷導体を構築しているが、ＰＣａ梁の内部を経て接地する避雷導体を構築する場合についても、本発明は適用可能である。この場合、前述した避雷導体（導電性部材Ａ）は梁用のＰＣａ部材に水平に打ち込まれることになる。そして、導電性部材Ａは、梁主筋群の周囲に配筋されるせん断補強筋（スターラップ筋）に接触状態に番線で結束されることになる。

ＰＣａ柱やＰＣａ梁の内部を経て接地する避雷導体の他、建物内部に設置される電気設備や電気製品からの電流を接地するアース用導体としても利用できる。

Ａ 導電性部材
Ｗ 溶接
ａ 金属板
ｂ 切欠き
ｃ 縦溝
１ 鉄筋
２ 導電体
３ Ｌ型鉄板
３ａ ボルト
３ｂ ナット
４ 柱用のＰＣａ部材
５ 柱梁仕口部用のＰＣａ部材
６ 主筋
７ シース管
８ せん断補強筋
９ 目地モルタル
１０ グラウト式機械継手
１１ 接続用金属板
１２ 充填材（モルタル）
１３ 後埋めモルタル定着強化手段（金網、貫通孔）
１４ 粘着テープ
１５ さや管
１６ 軟質導線
１７ 避雷導体
１８ａ 上部の接続用軟質導線
１８ｂ 下部の接続用軟質導線
１９ 接続用軟質導線
２０ 端子金物

Claims (6)

1. 端部に金属板を備えた導電性部材がＰＣａ部材に、当該ＰＣａ部材の軸方向端部側面に形成された切欠きの内部に前記金属板を露出させた状態に打ち込まれ、これらのＰＣａ部材同士の接続目地を挟んで対向位置する切欠きの内部において、双方の切欠き内部に露出した金属板とそれに当て付けた接続用金属板とが接合されることにより導電性部材同士が物理的及び電気的に接続され、前記金属板及び接続用金属板が前記切欠きに充填された充填材によって被覆されていることを特徴とするＰＣａ架構における導電性部材の接続構造。
2. 導電性部材がＰＣａ部材に埋設されたせん断補強筋に接触状態に結束されていることを特徴とする請求項１に記載のＰＣａ架構における導電性部材の接続構造。
3. 接続用金属板に後埋めモルタル定着強化手段が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＣａ架構における導電性部材の接続構造。
4. 導電性部材が互いに平行に配置された２本の鉄筋から成る導電体と、導電体の両端において２本の鉄筋に一片を挟んだ状態に溶接したＬ型鉄板とで構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＰＣａ架構における導電性部材の接続構造。
5. 端部に金属板が設けられた導電性部材をＰＣａ部材に、当該ＰＣａ部材の軸方向端部側面に形成された切欠きの内部に前記金属板が露出した状態に打ち込んでおき、これらのＰＣａ部材同士を接続した後、接続目地を挟んで対向位置する切欠きの内部の金属板に接続用金属板を溶接することにより導電性部材同士を物理的及び電気的に接続し、しかる後、前記切欠きに充填材を充填することを特徴とするＰＣａ架構における導電性部材の接続方法。
6. 請求項５に記載のＰＣａ架構における導電性部材の接続方法に用いるＰＣａ部材であって、両端部に金属板を備えた導電性部材がＰＣａ部材に、当該ＰＣａ部材の軸方向両端部側面に形成された切欠きの内部に前記金属板を露出させた状態に打ち込まれていることを特徴とするＰＣａ部材。

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