JP5442336B2 - 鉄筋コンクリート製大梁と鉄骨製小梁の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、取付施工の融通性に富んで高い施工精度を要求されることなく、容易にかつ的確にＳ小梁をＲＣ大梁に接合することが可能であると共に、接合性能も向上することが可能な鉄筋コンクリート製大梁と鉄骨製小梁の接合構造に関する。

従来、この種の鉄筋コンクリート製（以下、「ＲＣ」という）大梁と鉄骨製（以下、「Ｓ」という）小梁の接合構造として、特許文献１及び特許文献２が知られている。特許文献１の「ＰＣａ大梁と鉄骨小梁の接合構造」は、ＰＣａ大梁に埋設された梁受鋼材の両端突出部上に、鉄骨小梁のエンドプレート付き端部を載架して、相対したエンドプレート付き端部の上フランジ間を継ぎ鋼材で溶接して連結するとともに、ＰＣａ大梁の両側面とエンドプレート間にグラウト材を充填して接合したものである。

特許文献２の「鉄骨梁とコンクリート体との接合構造、およびその施工方法」では、コンクリート体内にＰＣ鋼材が設置され、ＰＣ鋼材に引張力が導入されるとともにＰＣ鋼材の端部が鉄骨梁に定着されることで、コンクリート体にプレストレスが付与され、鉄骨梁の端面がコンクリート体の側面に圧着される鉄骨梁とコンクリート体との接合構造において、コンクリート体の内部には、ＰＣ鋼材を挿通させるためのシース管が埋設され、シース管の端部には、先端が鉄骨梁の端面に当接されるとともにその中にＰＣ鋼材が挿通される中空のカプラーが取り付けられている。

実開平５−５７１１２号公報 特開２００７−２１１４４９号公報

いずれの特許文献にあっても、梁受鋼材やＰＣ鋼材がＰＣａ大梁やコンクリート体から突出するため、鉄骨小梁や鉄骨梁を建て込む際に邪魔になるなど、施工性が良くないとともに、運搬時にこれら梁受鋼材等が損傷する虞もあって、これら梁受鋼材等が損傷を受けると、そのままでは鉄骨小梁等を位置精度よく載架したり接合したりすることができない場合があった。

またいずれの特許文献も、ＰＣａ大梁やコンクリート体を挟む配置で鉄骨小梁や鉄骨梁を設置して、これら鉄骨小梁等を互いに連結する構造であるため、ＰＣａ大梁等に一方から鉄骨小梁等を接合する箇所には用いることができず、適用範囲が狭いものであった。

他方、一般的に、ＲＣ大梁にＳ小梁を接合する際、Ｓ小梁はＲＣ躯体が組み上がった状態で接合されることから、ＲＣ大梁間の距離と製作したＳ小梁の長さとが合わない場合、接合ボルト挿通用のボルト孔を拡張するなどの再加工を現場で施す必要があり、手間がかかっていた。また、ＲＣ大梁に埋設される接合ボルトと、Ｓ小梁側のボルト孔とを精度よく一致させることは至難であり、従ってＳ小梁を所定位置に接合する作業が煩雑であった。仮に、Ｓ小梁をＲＣ大梁に接合できたとしても、Ｓ小梁上には、デッキプレートなどを載置して床を形成することから、Ｓ小梁の水平度の調整が必要であり、Ｓ小梁を位置精度よく接合できない場合には、床を水平に施工することに支障を生じることとなっていた。

さらに、ボルト孔と接合ボルトとの間に形成されたクリアランスにより上述した調整代が確保できたとしても、接合ボルトがボルト孔の内周壁面に点接触した状態になる虞があり、これにより、Ｓ小梁とＲＣ大梁との間に生じるせん断力によって、接合ボルトがせん断破壊することが懸念される。この対策としては、接合ボルトの本数を増やしたり、接合ボルト径を大きくすることが考えられるが、不経済であるという問題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、取付施工の融通性に富んで高い施工精度を要求されることなく、容易にかつ的確にＳ小梁をＲＣ大梁に接合することが可能であると共に、接合性能も向上することが可能なＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造を提供することを目的とする。

本発明にかかるＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造は、鉄筋コンクリート製大梁に鉄骨製小梁を接合する構造であって、上記大梁に埋設された定着金物と、上記大梁に埋設され、上記定着金物に基端部分が接合されると共に、先端部分のネジ孔が該大梁の側面に開口された雌ネジ部材と、ルーズホールが形成され、上記大梁の側面に面して上記小梁の端部に設けられたエンドプレートと、上記ルーズホールに挿通して設けられ、上記雌ネジ部材に螺合されて、上記エンドプレートを上記定着金物に結合するための接合ネジ部材と、上記大梁の側面と上記エンドプレートとの間及び上記ルーズホール内にグラウト材を充填して形成されたグラウト層とを備え、上記ルーズホールの穴径は、上記グラウト材が上記接合ネジ部材と該ルーズホールとの間の隙間に回り込むように、該接合ネジ部材の外径寸法よりも大きく設定され、上記接合ネジ部材には、上記大梁の側面を経過する箇所を含む適宜長さに亘り、ネジを形成しない軸体部が形成されると共に、当該軸体部に対応させて、上記雌ネジ部材の先端部分の端縁には、ネジ孔を形成しないネジ無し孔部が形成されることを特徴とする。

本発明にかかるＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造にあっては、取付施工の融通性に富んで高い施工精度を要求されることなく、容易にかつ的確にＳ小梁をＲＣ大梁に接合することができると共に、接合性能も向上することができる。具体的には、ルーズホールの穴径は、グラウト材が接合ネジ部材とルーズホールとの間の隙間に回り込むように、当該接合ネジ部材の外径寸法よりも大きく設定されるので、グラウト材は、ルーズホール内に流入して当該ルーズホールと接合ネジ部材との間に回り込んで充填され、これによって、接合ネジ部材とルーズホールとが点接触状態となってせん断破壊が生じることを防止できるとともに、エンドプレートに作用するせん断力を、グラウト材を介して接合ネジ部材に十分に伝達することができ、せん断性能を向上することができる。また、グラウト材による定着作用で、接合ネジ部材の緩みも防ぐことができる。さらに、接合ネジ部材には、大梁の側面を経過する箇所を含む適宜長さに亘り、ネジを形成しない軸体部が形成されると共に、当該軸体部に対応させて、雌ネジ部材の先端部分の端縁には、ネジ孔を形成しないネジ無し孔部が形成されるので、軸体部により、大梁と小梁の接合部分のせん断性能を向上することができ、かつまた、ネジ無し孔部により、当該ネジ無し孔部に充填されるグラウト材とも相俟って、せん断力によって軸体部とネジ孔とが点接触することを防止でき、せん断耐力を向上することができる。

本発明に係るＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造が適用されるＲＣ構造体の一例を示す概略斜視図である。 本発明に係るＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造の好適な一実施形態を示す一部透視斜視図である。 図２に示したＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造の分解斜視図である。 図２に示したＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造の要部拡大側断面図である。 図２に示したＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造に適用されるエンドプレートの一例を説明する説明図である。 図２に示したＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造の変形例の分解斜視図である。

以下に、本発明に係るＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、Ｓ小梁１は、ＲＣ柱２とＲＣ大梁３とで先行して構築されたＲＣ構造体４の各階の床面位置に、互いに向かい合うＲＣ大梁３間にこれらと直交する配置で架設されて、その上に床５を施工するためのデッキプレート６などを支持するものである。ＲＣ大梁３は従来周知のように、梁主筋７及び梁主筋７周りに配筋したスターラップ筋８を、梁のコンクリートに埋設して形成される。Ｓ小梁１も従来周知のように、Ｈ形鋼などで構成され、Ｓ小梁１の端部はＲＣ大梁３の側面に面して配置される。

ＲＣ大梁３の内部には図２に示すように、これに接合されるＳ小梁１を定着させるための定着金物９が埋設される。図示例にあっては、定着金物９として、Ｓ小梁１の接合位置を境としてＲＣ大梁３の長さ方向左右に振り分けて、一端側がＲＣ大梁３の長さ方向へ延出され、他端側がＲＣ大梁３の幅方向へＳ小梁１に向かって延出されたＬ字状鉄筋が示されている。定着金物９としては、この他に、真直な鉄筋に定着板を設けたものなど、Ｓ小梁１を定着させることができるものであれば、各種の定着金物を採用することができる。

ＲＣ大梁３の内部には図２及び図４に示すように、ネジ孔１０ａを内部に有する鋼製直管状の雌ネジ部材１０が埋設される。雌ネジ部材１０は、定着金物９にＳ小梁１を結合するために、基端部分１０ｂが当該定着金物９に接合される。接合方法としては、定着金物９にネジを形成してネジ孔１０ａに螺合したり、雌ネジ部材１０の基端部分１０ｂに定着金物９を圧着したり、これら雌ネジ部材１０と定着金物９を溶接接合するなど、どのような方法であってもよい。

雌ネジ部材１０の先端部分１０ｃは、当該先端部分１０ｃのネジ孔１０ａがＲＣ大梁３の側面に開口するように、ＲＣ大梁３の側面に、ほぼ面一に揃えて配置される。ネジ孔１０ａがＲＣ大梁３の側面に開口するとは、雌ネジ部材１０がＲＣ大梁３の側面から突出して、先端部分１０ｃのネジ孔１０ａがＲＣ大梁３の側面位置よりも外方で開口する状態を除く意味である。他方、ＲＣ大梁３の側面位置から僅かながら没していても、当該ＲＣ大梁３の側面に先端部分１０ｃのネジ孔１０ａが開口している状態を含む意味である。

図２から図５に示すように、Ｓ小梁１の端部には、ＲＣ大梁３の側面に面して、鋼製のエンドプレート１１が設けられる。本実施形態にあっては、エンドプレート１１は、ＲＣ大梁３及びＳ小梁１のウエブ１ａの双方に面して配置されるベースプレート部１１ａと、ベースプレート部１１ａから立ち上げて、Ｓ小梁１のウエブ１ａに沿わせて形成されたリブプレート部１１ｂとから構成される。リブプレート部１１ｂには、ウエブ１ａを貫通する高力ボルト１２の挿通孔１１ｃが貫通形成され、この挿通孔１１ｃに挿通される高力ボルト１２にナットを締結することで、エンドプレート１１がＳ小梁１の端部に取り付けられる。エンドプレート１１を、Ｓ小梁１の外形輪郭よりも大きな外形寸法の平板状に形成して、Ｓ小梁１の上下フランジ１ｂ及びウエブ１ａに溶接接合してもよい。

エンドプレート１１は、接合工程でＲＣ大梁３の側面に取付固定される支持金物１３で支持され、後述するグラウト材Ｇの充填のために、ＲＣ大梁３の側面から間隔を空けて配置される。エンドプレート１１には、雌ネジ部材１０のネジ孔１０ａ位置に対応させて、ルーズホール１１ｄが形成される。

ルーズホール１１ｄには、後述する接合ネジ部材１４が挿通される。ルーズホール１１ｄの穴径は、当該接合ネジ部材１４を融通性高く緩く挿通し得、かつグラウト材Ｇが接合ネジ部材１４と当該ルーズホール１１ｄとの間の隙間に回り込み得るように、接合ネジ部材１４の外径寸法よりも過度に大きく設定される。ルーズホール１１ｄの穴形態は、円形に限られず、Ｓ小梁１のせいの方向に楕円形状とすることで、ＲＣ大梁３に対するＳ小梁１の上下方向の取付位置調整の融通性がさらに向上し、またＳ小梁１の幅方向に楕円形状とすることで、左右方向の取付位置調整の融通性がさらに向上する。

エンドプレート１１のルーズホール１１ｄには図２から図４に示すように、エンドプレート１１を定着金物９に結合するための接合ネジ部材１４が挿通して設けられる。図示例にあっては、接合ネジ部材１４として、頭付きの高力ボルトが示されている。エンドプレート１１のベースプレート部１１ａには、ルーズホール１１ｄを封鎖するワッシャ１５が配設され、接合ネジ部材１４は、Ｓ小梁１側から、ワッシャ１５及びルーズホール１１ｄを介して、ＲＣ大梁３側へ突出されて雌ネジ部材１０のネジ孔１０ａに螺合される。これにより、接合ネジ部材１４は、雌ネジ部材１０を介して、エンドプレート１１、ひいてはＳ小梁１を、定着金物９、すなわちＲＣ大梁３に結合する。

接合ネジ部材１４には、ＲＣ大梁３とＳ小梁１の接合部分のせん断性能を向上するために、ＲＣ大梁３の側面を経過する箇所を含む適宜長さに亘り、ネジを形成しない軸体部を形成するようにしてもよい。また、軸体部に対応させて、雌ネジ部材１０の先端部分１０ｃの端縁に、ネジ孔を形成しないネジ無し孔部を形成すれば、ネジ孔１０ａと軸体部との接触を防止できて、せん断性能がさらに向上される。

図２及び図４に示すように、ＲＣ大梁３の側面とエンドプレート１１との間には、グラウト材Ｇが充填されてグラウト層１６が形成される。グラウト材Ｇは、ルーズホール１１ｄ内に流入して当該ルーズホール１１ｄと接合用ネジ部材１４との間に回り込んで充填される。これにより、接合ネジ部材１４とルーズホール１１ｄの内面が点接触状態となるのが防止されると共に、グラウト材Ｇにより、Ｓ小梁１側のエンドプレート１１に作用するせん断力が全ての接合ネジ部材１４に十分かつ均等に伝達される。グラウト材Ｇとしては、一般周知の高強度無収縮モルタルなどが用いられる。

次に、本実施形態に係るＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造の作用について説明する。まず、接合手順について説明すると、ＲＣ大梁３の構築時に、当該ＲＣ大梁３内部に雌ネジ部材１０を結合した定着金物９を埋設する。これにより、ＲＣ大梁３の側面には、雌ネジ部材１０のネジ孔１０ａが開口される。また、Ｓ小梁１の端部に、エンドプレート１１を取り付ける。

先行して構築されたＲＣ柱２及びＲＣ大梁３からなるＲＣ構造体４のＲＣ大梁３間に、Ｓ小梁１を搬入し、ＲＣ大梁３に取付固定した支持金物１３や支保工などで支持して、接合位置に設置する。

次いで、ワッシャ１５でルーズホール１１ｄを封鎖した状態で、ワッシャ１５及びルーズホール１１ｄ内に接合ネジ部材１４を挿通し、挿通した接合ネジ部材１４を雌ネジ部材１０に螺合して、これにより、Ｓ小梁１をＲＣ大梁３に仮接合する。ＲＣ大梁３間にＳ小梁１を搬入する前に、予めエンドプレート１１をＲＣ大梁３の側面に取り付けておいても良い。

次いで、ＲＣ大梁３の側面とエンドプレート１１の間を封鎖する型枠を設置し、ルーズホール１１ｄ内へも流入させるようにして、グラウト材Ｇを充填し、その後、グラウト材Ｇを固化させてグラウト層１６を形成する。グラウト層１６が形成されることにより、Ｓ小梁１はＲＣ大梁３に本接合される。

上記実施形態にあっては、ＲＣ大梁３の一方の側面にＳ小梁１を接合する場合について説明したが、ＲＣ大梁３を挟んで両側面にＳ小梁１を接合できることはもちろんである。

以上説明した本実施形態に係るＲＣ大梁とＳ小梁の接合構造にあっては、ＲＣ大梁３に埋設する雌ネジ部材１０の先端部分１０ｃのネジ孔１０ａを、ＲＣ大梁３の側面に開口するようにしたので、背景技術のように建て込みの邪魔になったり、損傷を受けやすい突起物がなく、接合箇所が損傷を受けることを防止できると共に、施工性を向上することができる。

ＲＣ大梁３に埋設した定着金物９及び雌ネジ部材１０でＳ小梁１を接合できるので、大梁３の片側からでも、両側からでも、Ｓ小梁１を接合することができる。

エンドプレート１１に形成したルーズホール１１ｄに接合ネジ部材１４を挿通してＳ小梁１をＲＣ大梁３に結合するとともに、エンドプレート１１とＲＣ大梁３の側面との間にグラウト層１６を形成するようにしたので、ＲＣ構造物４が組み上がった後でＳ小梁１を接合する場合などに、ＲＣ大梁３間の距離やＲＣ大梁３内部に埋設された雌ネジ部材１０の位置に施工誤差があっても、Ｓ小梁１をその軸方向や幅方向にずらして位置調整できると共に、Ｓ小梁１の水平度も容易に調整することができ、取付施工の融通性に富んで高い施工性度を要求されることなく、容易にかつ的確にＳ小梁１をＲＣ大梁３に接合することができる。このように取付位置調整が可能であるので、床５の施工精度も向上することができる。特に、ルーズホール１１ｄをＳ小梁１の梁成方向や幅方向に長い楕円形状とすることで、取付位置調整の融通性をさらに向上することができる。

このようにルーズホール１１ｄを形成する一方で、ルーズホール１１ｄとこれに挿通される接合ネジ部材１４との間にグラウト材Ｇが充填されるので、ルーズホール１１ｄと接合ネジ部材１４とが点接触状態となってせん断破壊が生じることを防止できるとともに、エンドプレート１１に作用するせん断力をグラウト材Ｇを介して全ての接合ネジ部材１４に十分かつ均等に伝達することができ、せん断性能を向上することができる。また、グラウト材Ｇによる定着作用で、接合ネジ部材１４の緩みも防ぐことができる。

ＲＣ大梁３の側面とＳ小梁１端部のエンドプレート１１との間に、グラウト層１６を形成したので、構造的連続性を確保でき、Ｓ小梁１からＲＣ大梁３への応力伝達を十分に確保できて、接合部分の性能を向上することができる。

接合ネジ部材１４に、ネジを形成しない軸体部を、ＲＣ大梁３の側面を経過する箇所に位置させて形成すれば、ネジを形成するだけの場合に比べて、良好なせん断変形性能を発揮させることができる。さらに、軸体部に対応させて、雌ネジ部材１０の先端部分１０ｃの端縁にネジ無し孔部を形成すれば、これに充填されるグラウト材Ｇとも相俟って、せん断力によって軸体部とネジ孔とが点接触することを防止でき、せん断耐力を向上することができる。

図６には、上記実施形態の変形例が示されている。上記実施形態では、エンドプレート１１を高力ボルト１２で接合するピン接合タイプについて説明したが、この変形例では、エンドプレート１１をＳ小梁１の端部に溶接接合するようにしている。このように、溶接接合等による半剛性接合タイプとしてもよい。また、接合ネジ部材１４として、高力ボルトに代えて、全ネジ部材を採用している。全ネジ部材の場合には、当該全ネジ部材の一端を、ルーズホール１１ｄを介して雌ネジ部材１０に螺合した後、全ネジ部材の他端に、ワッシャ１５を通して、さらにナット１７をねじ込むようにする。ナット１７のねじ込みにより、全ネジ部材がエンドプレート１１に締結され、これによりグラウト層１６を介して、Ｓ小梁１がＲＣ大梁３に接合される。このような変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

１ Ｓ小梁
３ ＲＣ大梁
９ 定着金物
１０ 雌ネジ部材
１０ａ 雌ネジ部材のネジ孔
１０ｂ 雌ネジ部材の基端部分
１０ｃ 雌ネジ部材の先端部分
１１ エンドプレート
１１ｄ ルーズホール
１４ 接合ネジ部材
１６ グラウト層
Ｇ グラウト材

Claims (1)

1. 鉄筋コンクリート製大梁に鉄骨製小梁を接合する構造であって、上記大梁に埋設された定着金物と、上記大梁に埋設され、上記定着金物に基端部分が接合されると共に、先端部分のネジ孔が該大梁の側面に開口された雌ネジ部材と、ルーズホールが形成され、上記大梁の側面に面して上記小梁の端部に設けられたエンドプレートと、上記ルーズホールに挿通して設けられ、上記雌ネジ部材に螺合されて、上記エンドプレートを上記定着金物に結合するための接合ネジ部材と、上記大梁の側面と上記エンドプレートとの間及び上記ルーズホール内にグラウト材を充填して形成されたグラウト層とを備え、
   上記ルーズホールの穴径は、上記グラウト材が上記接合ネジ部材と該ルーズホールとの間の隙間に回り込むように、該接合ネジ部材の外径寸法よりも大きく設定され、
   上記接合ネジ部材には、上記大梁の側面を経過する箇所を含む適宜長さに亘り、ネジを形成しない軸体部が形成されると共に、当該軸体部に対応させて、上記雌ネジ部材の先端部分の端縁には、ネジ孔を形成しないネジ無し孔部が形成されることを特徴とする鉄筋コンクリート製大梁と鉄骨製小梁の接合構造。

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