JP5459773B2

JP5459773B2 - 鉄筋コンクリート造部材の構造

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Publication number: JP5459773B2
Application number: JP2009279258A
Authority: JP
Inventors: 誠萱嶋; 和浩金田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: JP2011122317A

Description

本発明は、鉄筋コンクリート造部材の構造に関する。詳しくは、柱や梁などの鉄筋コンクリート造部材の主筋の継手部の構造に関する。

従来より、鉄筋コンクリート造の柱梁架構では、柱や梁の主筋を鉛直あるいは水平の在軸方向に連続させて、長期荷重および短期荷重に対して必要な剛性および耐力を確保している。また、以上の主筋の周囲には、全長に亘って所定間隔で、せん断補強筋が配されている。

近年、鉄筋やコンクリートの高強度化が進み、高層建物ないし超高層建物にもＲＣ構造が採用されるようになっている。このような建物では、現場の施工性を高めるため、柱や梁などの部材をプレキャストコンクリート構造とし、この部材の主筋同士を機械式継手で接合することが多い。
例えば、柱の主筋には、一般の建物よりも高強度あるいは太径の同一種類の鉄筋材が用いられ、これらの鉄筋同士は、モルタル充填式やねじ固定式などの機械式継手で接合される（例えば、特許文献１参照）。

モルタル充填式の継手を用いる場合、スリーブの両端に鉄筋を挿入し、スリーブ内にモルタルを充填することにより、鉄筋同士を接合する。一方、ねじ固定式の継手を用いる場合、スリーブの両端に鉄筋を挿入し、スリーブに取り付けたねじを締め付けることにより接合する。

特開２００２−３５６９５３号公報

しかしながら、上記の機械式継手では、スリーブの外径は鉄筋径よりも大きくなるため、スリーブを外側から拘束するためには、他よりも一回り大きいせん断補強筋を設ける必要があった。よって、かぶり厚を確保するために、継手部分に合わせて断面寸法を全長に亘って大きくする必要があり、構造上、必要以上に大きい部材になって、コンクリート量や鉄筋量が増大し、施工コストも高くなる虞があった。
そこで、継手部にせん断補強筋を設けず、この継手部の両脇にせん断補強筋を集中配置することで、断面寸法を増大させることなく機械式継手を用いる手法が考えられる。しかしながら、この手法では、継手部がせん断補強筋のない無筋コンクリートとなり、ひび割れが発生しやすくなって、継手部の耐力を確保できない虞があった。

本発明は、機械式継手を用いても、継手部の耐力を確保でき、かつ、施工コストが増大するのを抑制できる鉄筋コンクリート造部材の構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の鉄筋コンクリート造部材の構造は、継手部で端部が突き合わされた状態で配される主筋と、２種類以上のせん断補強筋と、を備える鉄筋コンクリート造部材の構造であって、前記主筋は、機械式継手で接合される第１主筋と、当該機械式継手で接合されない第２主筋と、からなり、前記鉄筋コンクリート造部材の継手部は、中子筋のみでせん断補強され、前記鉄筋コンクリート造部材の継手部以外の部分は、外周筋でせん断補強されることを特徴とする。

ここで、主筋の材質としては、例えば、ＳＤ３４５、ＳＤ３９０、ＳＤ４９０、ＳＤ５９０、およびＳＤ６８５などが挙げられる。
また、主筋の呼び径としては、スリーブの大きさを考慮すると、例えば、Ｄ２５、Ｄ２９、Ｄ３２、Ｄ３５、Ｄ３８、Ｄ４１、Ｄ５１などが挙げられる。
また、第２主筋を突き合わせる場合、２本の鉄筋の端面同士を当接させてもよいし、これら端面同士の間に隙間を形成してもよい。

この発明によれば、第１主筋のみを機械式継手により接合したので、継手箇所を削減できるから、施工誤差を吸収できるうえに、施工コストを低減できる。また、継手部のコンクリートの充填性を確保でき、施工性を向上できる。

さらに、継手部には、せん断補強筋として、第１主筋および第２主筋を囲む外周補強筋ではなく、第２主筋のみをせん断補強する中子筋を設けた。よって、中子筋を第１主筋に係止させないので、第１主筋に機械式継手を用いても、柱の断面積を従来よりも外周筋の分だけ小さくしてかぶり厚さを確保でき、施工コストが増大するのを抑制できる。
また、継手部に過大な力が作用しても、継手部では中子筋がせん断補強筋として機能するため、柱が継手部で損傷するのを防止でき、地震時応力に対して継手部の耐力を確保できる。

また、鉄筋を地上で先組みしておき、この先組みした鉄筋をクレーンで揚重して、所定位置に取り付けるようにすれば、施工速度も向上できる。

請求項２に記載の鉄筋コンクリート造部材の構造は、前記第１主筋は、前記部材断面の四隅に配置され、前記第２主筋は、互いに接合されないことを特徴とする。

この発明によれば、柱や梁などの鉄筋コンクリート造の部材の四隅に第１主筋を配置したので、平面視でのＸ、Ｙ両方向に対して、曲げ応力を効果的に負担できる。また、第２主筋は、部材の曲げ応力を考慮して任意の位置で突合せればよいが、四隅の主筋だけで必要な曲げを負担できる箇所で突き合わせれば、第２主筋同士の接合を省略できる。また、主筋同士は必ずしも当接する必要はなく、隙間があってもよい。

上述の鉄筋コンクリート造部材の構造は、前記第２主筋の突き合わる端部には、係止部が設けられることが好ましい。

この発明によれば、第２主筋の突き合わせる端部に係止部を設けたので、中子筋が第２主筋から脱落するのを防止できる。

上述の鉄筋コンクリート造部材の構造は、前記鉄筋コンクリート造部材は、前記前記継手部に貫通孔が設けられた梁であり、前記中子筋は、前記貫通孔の両側に配された開口補強筋であることが好ましい。

機械式継手のスリーブが配されて他の部位より剛性が高い位置に貫通孔を設け、その両側に開口補強筋として中子筋を配することで、この中子筋でせん断補強と開口補強とを兼用する。よって、剛性差に起因して応力が不連続になり易い継手部に、損傷が集まったり、ひび割れが拡幅したりするのを防ぐことができるとともに、意匠設計や設備配管の自由度が向上する。

本発明によれば、継手部には、せん断補強筋として、第１主筋および第２主筋を囲む外周補強筋ではなく、第２主筋のみをせん断補強する中子筋を設けた。よって、中子筋を第１主筋に係止させないので、第１主筋に機械式継手を用いても、柱の断面積を大きくすることなくかぶり厚さを確保でき、施工コストが増大するのを抑制できる。また、主筋に想定以上の過大な引張力が作用しても、継手部では中子筋がせん断補強筋として機能するため、柱が継手部で損傷するのを防止でき、地震時応力に対して継手部の耐力を確保できる。

本発明の第１実施形態に係る鉄筋コンクリート造部材としての柱のおよび縦断面図である。本発明の第２実施形態に係る柱の横断面図および縦断面図である。本発明の第３実施形態に係る柱の横断面図である。本発明の第４実施形態に係る柱の横断面図である。

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る鉄筋コンクリート造部材としての柱１０の横断面図および縦断面図である。
柱１０は、鉛直方向に延びる四角柱状の柱である。この柱１０の４つの側面を１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄとする。

柱１０は、鉛直方向に延びる複数本の主筋１１、１２と、鉛直方向に所定間隔おきに設けられて主筋１１に係止する複数のせん断補強筋としてのフープ筋１３および中子筋２０と、を備える。
主筋１１、１２は、柱１０の断面の四隅に配置された４本の第１主筋１１と、隣り合う第１主筋１１同士の間に柱１０の側面１０Ａ〜１０Ｄに沿って３本ずつ配置された計１２本の第２主筋１２と、からなる。この第２主筋１２のうち、側面１０Ａに沿って配置されたものを第２主筋１２Ａとし、側面１０Ｂに沿って配置されたものを第２主筋１２Ｂとし、側面１０Ｃに沿って配置されたものを第２主筋１２Ｃとし、側面１０Ｄに沿って配置されたものを第２主筋１２Ｄとする。

第１主筋１１は、第２主筋１２よりも太径であり、上階側の鉄筋１１１と下階側の鉄筋１１２とが突き合わされて機械式継手１１３で接合されたものである。具体的には、機械式継手１１３は、円筒形状であり、この機械式継手１１３の一端側には、上階側の鉄筋１１１の端部が挿入され、他端側には、下階側の鉄筋１１２の端部が挿入されている。

一方、第２主筋１２は、上階側の鉄筋１２１と下階側の鉄筋１２２とが突き合わされた状態であり、溶接や圧接などで互いに接合されていない。第２主筋１２の突き合わされる端部には、係止部としてのプレート１２３が溶接されている。これら第２主筋１２の突き合わせ位置は、ほぼ同じ高さとなっている。

ここで、柱１０のうち第１主筋１１の機械式継手１１３が設けられた部分を継手部１０１とし、この継手部１０１以外の部分を一般部１０２とする。
この継手部１０１は、施工性の観点から、床レベルより１〜１.５ｍ程度上に位置しており、第１主筋１１の継手位置および第２主筋１２の突き合わせ位置は、この継手部１０１に設けられている。

一般部１０２には、第１主筋１１および第２主筋１２を囲んでせん断補強する外周補強筋としてのフープ筋１３が設けられる。一方、継手部１０１には、第２主筋１２のみをせん断補強する中子筋２０が設けられる。

フープ筋１３は、矩形枠状のせん断補強筋であり、第１主筋１１および第２主筋１２を外側から囲むように配置されている。すなわち、各第１主筋１１は、フープ筋１３の四隅に配置され、第２主筋１２は、フープ筋１３の各辺に沿って配置される。

中子筋２０は、４つの中子筋２１、２２、２３、２４で構成される。
中子筋２１は、矩形枠状であり、互いに対向する第２主筋１２Ａ、１２Ｃを外側から囲むように配置される。すなわち、両端側の第２主筋１２Ａ、１２Ｃは、中子筋２１の角部に配置され、中央の第２主筋１２Ａ、１２Ｃは、中子筋２１の辺に沿って配置される。
中子筋２２は、棒状であり、この中子筋２２の一端側は、中央の第２主筋１２Ａに係止し、他端側は、中央の第２主筋１２Ｃに係止している。

中子筋２３は、矩形枠状であり、互いに対向する第２主筋１２Ｂ、１２Ｄを外側から囲むように配置される。すなわち、両端側の第２主筋１２Ｂ、１２Ｄは、中子筋２３の角部に配置され、中央の第２主筋１２Ｂ、１２Ｄは、中子筋２３の辺に沿って配置される。
中子筋２４は、棒状であり、この中子筋２４の一端側は、中央の第２主筋１２Ｂに係止し、他端側は、中央の第２主筋１２Ｄに係止している。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）第１主筋１１を第２主筋１２に比べて太径とすることで、接合される主筋の比率を高めることができ、柱主筋の応力が確実に伝達されて、継手位置での断面の曲げ耐力を大きくできる。よって、地震時に曲げ応力が想定以上に過大となっても、従来のように全ての主筋に同じ強度の鉄筋を用いた場合に比べて、曲げ応力を第１主筋１１で確実に負担できる。

また、第１主筋１１のみを機械式継手１１３により接合したので、継手箇所を削減できるから、施工誤差を吸収できるうえに、施工コストを低減できる。また、継手部のコンクリートの充填性を確保でき、施工性を向上できる。

さらに、継手部１０１には、せん断補強筋として、外周補強筋であるフープ筋１３の代わりに、第２主筋１２のみをせん断補強する中子筋２０を設けた。よって、中子筋２０を第１主筋１１に係止させないので、第１主筋１１に機械式継手１１３を用いても、柱１０の断面積を大きくすることなくかぶり厚さを確保でき、施工コストが増大するのを抑制できる。
また、継手部１０１に想定以上の過大な引張力が作用しても、継手部１０１では中子筋２０がせん断補強筋として機能するため、柱１０が継手部１０１で損傷するのを防止でき、地震時応力に対して継手部１０１の耐力を確保できる。

（２）柱１０の四隅に第１主筋１１を配置したので、平面視でのＸ、Ｙ両方向に対して、曲げ応力を効果的に負担できる。

（３）第２主筋１２の突き合わせる端部にプレート１２３を設けたので、中子筋２０が第２主筋１２から脱落するのを防止できる。

〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態に係る柱１０の横断面図および縦断面図である。
本実施形態では、中子筋３０の構成が、第１実施形態と異なる。
すなわち、中子筋３０は、６つの棒状の中子筋３１、３２、３３、３４、３５、３６で構成される。

中子筋３１〜３３の一端側は、それぞれ、第２主筋１２Ａに係止し、他端側は、この第２主筋１２Ａに対向する第２主筋１２Ｃに係止している。
中子筋３４〜３６の一端側は、それぞれ、第２主筋１２Ｂに係止し、他端側は、この第２主筋１２Ｂに対向する第２主筋１２Ｄに係止している。

本実施形態によれば、上述の（１）〜（３）と同様の効果がある。

〔第３実施形態〕
図３（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る柱１０の横断面図である。
本実施形態では、第２主筋１２Ａ〜１２Ｄの本数、および、中子筋４０の形状および配置が、第１実施形態と異なる。
すなわち、第２主筋１２Ａ〜１２Ｄは、柱１０の側面１０Ａ〜１０Ｄに沿って２本ずつ計８本配置されている。

また、中子筋４０は、２つの中子筋４１、４２で構成される。
中子筋４１は、矩形枠状であり、互いに対向する第２主筋１２Ａ、１２Ｃを外側から囲むように配置される。すなわち、第２主筋１２Ａ、１２Ｃは、中子筋４１の角部に配置される。
中子筋４２は、矩形枠状であり、互いに対向する第２主筋１２Ｂ、１２Ｄを外側から囲むように配置される。すなわち、第２主筋１２Ｂ、１２Ｄは、中子筋４２の角部に配置される。

これに限らず、図３（ｂ）に示すように、中子筋４０を１つの中子筋４３で構成してもよい。
具体的には、中子筋４３は、八角形状であり、第２主筋１２Ａ〜１２Ｄを外側から囲むように配置される。すなわち、第２主筋１２Ａ〜１２Ｄは、中子筋４３の各角部に配置される。

また、図３（ｃ）に示すように、中子筋４０を２つの中子筋４４、４５で構成してもよい。
具体的には、中子筋４４は、矩形枠状であり、図３（ｃ）中左上に位置する第１主筋１１と、図３（ｃ）中右下に位置する第１主筋１１と、を一組とすると、これら一組の第１主筋１１に隣接する第２主筋１２Ａ〜１２Ｄを外側から囲むように配置される。すなわち、第２主筋１２Ａ〜１２Ｄは、中子筋４４の各角部に配置される。
また、中子筋４５は、矩形枠状であり、図３（ｃ）中右上に位置する第１主筋１１と、図３（ｃ）中左下に位置する第１主筋１１と、を一組とすると、これら一組の第１主筋１１に隣接する第２主筋１２Ａ〜１２Ｄを外側から囲むように配置される。すなわち、第２主筋１２Ａ〜１２Ｄは、中子筋４５の各角部に配置される。

〔第４実施形態〕
図４は、本発明の第４実施形態に係る柱１０の横断面図である。
本実施形態では、第２主筋１２Ａ〜１２Ｄの本数、および、中子筋５０の形状および配置が、第１実施形態と異なる。
すなわち、第２主筋１２Ａ〜１２Ｄは、柱１０の側面１０Ａ〜１０Ｄに沿って１本ずつ計４本配置されている。
また、中子筋５０は、２つの棒状の中子筋５１、５２で構成される。
中子筋５１の一端側は、第２主筋１２Ａに係止し、他端側は、この第２主筋１２Ａに対向する第２主筋１２Ｃに係止している。
中子筋５２の一端側は、第２主筋１２Ｂに係止し、他端側は、この第２主筋１２Ｂに対向する第２主筋１２Ｄに係止している。

これに限らず、図４（ｂ）に示すように、中子筋５０を１つの中子筋５３で構成してもよい。
具体的には、中子筋５３は、矩形枠状であり、第２主筋１２Ａ〜１２Ｄを外側から囲むように配置される。すなわち、第２主筋１２Ａ〜１２Ｄは、中子筋５３の各角部に配置される。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、柱１０に本発明を適用したが、これに限らず、梁に本発明を適用してもよい。
また、本実施形態では、第１主筋１１を４本配したが、これに限らず、第１主筋を５本以上配してもよい。
また、本実施形態では、第２主筋１２の突き合わされる端部にプレート１２３を溶接したが、これに限らず、第２主筋の突き合わされる端部を瘤状としてもよいし、第２主筋がねじ鉄筋である場合には、この第２主筋の突き合わされる端部にナットを螺合してもよい。
また、本実施形態では、第２主筋１２の突き合わせ位置をほぼ同じとしたが、これに限らず、第２主筋同士の突き合わせ位置を千鳥にしてもよい。

１０…柱
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…柱の側面
１１…第１主筋
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ…第２主筋
１３…フープ筋（外周補強筋）
２０〜２４、３０〜３６、４０〜４５、５０〜５３…中子筋
１０１…継手部
１０２…一般部
１１１、１１２、１２１、１２２…鉄筋
１１３…機械式継手
１２３…プレート

Claims

継手部で端部が突き合わされた状態で配される主筋と、２種類以上のせん断補強筋と、を備える鉄筋コンクリート造部材の構造であって、
前記主筋は、機械式継手で接合される第１主筋と、当該機械式継手で接合されない第２主筋と、からなり、
前記鉄筋コンクリート造部材の継手部は、中子筋のみでせん断補強され、
前記鉄筋コンクリート造部材の継手部以外の部分は、外周筋でせん断補強されることを特徴とする鉄筋コンクリート造部材の構造。
前記第１主筋は、前記部材断面の四隅に配置され、
前記第２主筋は、互いに接合されないことを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート造部材の構造。