JP5717983B2 - 部材の接合構造、建物、及び部材の接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、部材を接合する部材の接合構造、この部材の接合構造を有する建物、及び部材を接合する部材の接合方法に関する。

建設工事の工期短縮や施工品質向上等を目的として、さまざまな施工の合理化技術が提案されている。施工の合理化技術の１つとして、施工性に優れた構造部材の接合構造や接合方法が挙げられる。

図１４に示すように、特許文献１の定着構造５００では、主筋５０２によりＰＣ柱部材５０４とＰＣ梁部材５０６とを接合している。主筋５０２の先端には螺条部材５０８が接合されている。また、ＰＣ梁部材５０６の上面に設けられた凹部５１０内で、螺条部材５０８に定着板５１２が螺合されて取り付けられている。このような構成により、主筋５０２がＰＣ梁部材５０６に定着される。

しかし、特許文献１の定着構造５００は、定着板５１２の外形よりも大きな開口部を有する凹部５１０をＰＣ梁部材５０６の上面に設けなければならない。よって、ＰＣ柱部材５０４とＰＣ梁部材５０６との仕口部に大きな断面欠損を有することになり、これが構造上の弱点となることが考えられる。

また、定着板を外側へ押し出そうとする方向の大きな軸力（図１４の場合、定着板５１２を上方向へ押し出そうとする力）が主筋に作用する仕口部に定着構造５００を適用した場合、凹部にモルタル等の補修材を充填する程度では十分な背面被りの強度が期待できない。

特開２００８−１４４５２６号公報

本発明は係る事実を考慮し、仕口部の断面欠損を小さくすることが可能な部材の接合構造、建物、及び部材の接合方法を提供することを課題とする。

第１態様の発明は、第１部材と第２部材とを接合する部材の接合構造において、前記第１部材に埋設された環状の定着部材と、前記定着部材に連通する連通孔と前記定着部材とにより形成され前記第１部材を貫通する貫通孔と、前記第２部材に設けられた接合孔と、前記貫通孔と前記接合孔とが連通するように前記第１部材に対して前記第２部材を配置した状態で前記定着部材と前記接合孔とへ挿入される棒状の接合部材と、前記接合部材が前記接合孔へ挿入された後に前記貫通孔と前記接合孔とに充填される硬化剤と、を有する部材の接合構造である。

第１態様の発明では、定着部材、貫通孔、接合孔、接合部材及び硬化剤を有する部材の接合構造により、第１部材と第２部材とを接合する。
第１部材には、環状の定着部材が埋設されている。また、定着部材と、定着部材に連通する連通孔とにより、第１部材を貫通する貫通孔が形成されている。第２部材には、棒状の接合部材が挿入される接合孔が設けられている。

そして、貫通孔と接合孔とが連通するように、第１部材に対して第２部材を配置した状態で、定着部材と接合孔とへ接合部材を挿入する。さらに、接合部材を接合孔へ挿入した後に、貫通孔と接合孔とに硬化剤を充填する。

よって、第１部材と第２部材とを簡単な方法で接合することができるので、第１部材と第２部材との接合作業の手間を低減し、効率よく接合作業を行うことが可能となる。

また、第１部材に対して第２部材を配置した後に接合部材を接合孔へ挿入するので、第１部材の接合面と第２部材の接合面とが密着するように、又は第１部材の接合面と第２部材の接合面との間に小さな隙間を有するようにして、第１部材に対して第２部材を配置することができる。

これにより、第１部材の接合面と第２部材の接合面との間にコンクリートを後打ちする作業や、コンクリートを後打ちするための型枠設置作業などの煩雑な作業を無くすことが可能となり、施工性の向上を図ることができる。

また、第１部材を貫通する貫通孔の径の大きさは、接合部材を挿入できる大きさであればよい。すなわち、第１部材の仕口部に形成する貫通孔の径を小さくすることができるので、定着部材を挿入するための大きな径の貫通孔を第１部材の仕口部に形成する必要がある部材の接合構造に比べて、第１部材の仕口部の断面欠損を小さくすることができる。

第２態様の発明は、第１態様の部材の接合構造において、前記定着部材の内壁には、前記接合部材に形成された雄ネジが捩じ込まれる雌ネジが形成されている。

第２態様の発明では、接合部材に形成された雄ネジが、定着部材の内壁に形成された雌ネジに捩じ込まれることにより、接合部材と定着部材とは接触するので、接合部材の軸力を定着部材に確実に伝達することができる。

第３態様の発明は、第１又は第２態様の部材の接合構造において、前記連通孔は、前記第１部材に埋設された管材により形成されている。

第３態様の発明では、第１部材に埋設された管材によって連通孔を形成するので、簡単に連通孔を形成することができる。

第４態様の発明は、第３態様の部材の接合構造において、前記定着部材は、前記管材の外面よりも半径方向へ拡径した鍔部を備えている。

第４態様の発明では、定着部材が鍔部を備えている。鍔部は、管材の外面よりも半径方向へ拡径している。よって、鍔部に生じる支圧によって第１部材に接合部材を確実に定着することができる。

第５態様の発明は、第１〜第４態様の何れか１態様の部材の接合構造を有する建物である。

第５態様の発明では、仕口部の断面欠損を小さくすることが可能な部材の接合構造を有する建物を構築することができる。

第６態様の発明は、第１部材と第２部材とを接合する部材の接合方法において、前記第１部材を貫通する貫通孔と前記第２部材に設けられた接合孔とが連通するように、前記第１部材に対して前記第２部材を配置する配置工程と、前記第１部材に埋設され前記貫通孔を連通孔と連通して形成する環状の定着部材と前記接合孔とに棒状の接合部材を挿入する接合工程と、前記接合孔に前記接合部材が挿入された後に前記貫通孔と前記接合孔とに硬化剤を充填する充填工程と、を有する部材の接合方法である。

第６態様の発明では、配置工程、接合工程及び充填工程を有する部材の接合方法により、第１部材と第２部材とを接合する。
配置工程では、第１部材を貫通する貫通孔と、第２部材に設けられた接合孔とが連通するように、第１部材に対して第２部材を配置する。

接合工程では、第１部材に埋設された環状の定着部材と、接合孔とに、棒状の接合部材を挿入する。定着部材は、連通孔と連通して貫通孔を形成する。
充填工程では、接合孔に接合部材が挿入された後に、貫通孔と接合孔とに硬化剤を充填する。

よって、第１部材と第２部材とを接合する部材の接合方法において、第１態様と同様の効果を得ることができる。

本発明は上記構成としたので、仕口部の断面欠損を小さくすることが可能な部材の接合構造、建物、及び部材の接合方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る部材の接合構造を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係る定着部材を示す拡大図である。 図１のＢ−Ｂ矢視図である。 本発明の実施形態に係る柱部材の製造方法を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る貫通孔の形成方法を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る部材の接合方法を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るグラウト充填方法を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る定着部材の変形例を示す拡大図である。 本発明の実施形態に係るグラウト充填方法の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る定着部材の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る定着部材の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る部材の接合構造の適用例を示す説明図である。 従来の定着構造を示す説明図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明の部材の接合構造について説明する。

図１の斜視図には、建物（不図示）の構成要素となる第１部材としてのプレキャスト製の柱部材１２と、第２部材としてのプレキャスト製の梁部材１４とが、本発明の部材の接合構造１０によって接合されている例が示されている。柱部材１２と梁部材１４とは、鉄筋コンクリートによって形成されている。

図１のＡ−Ａ断面図である図２に示すように、部材の接合構造１０は、定着部材１６、貫通孔１８、接合孔２０、接合部材としての棒状のねじ節鉄筋２２、及び硬化剤としてのグラウト２４、７８を有している。

柱部材１２には、環状に形成された鋼製の定着部材１６が埋設されている。図３の拡大図に示すように、定着部材１６は、ねじ節鉄筋２２の外周に形成された雄ネジが捩じ込まれる雌ネジが中空部４０の内壁に形成された六角柱状のナット部２６と、ナット部２６の端部に設けられた円環状（中央に穴が形成された円板）の鍔部２８とを備えている。鍔部２８は、後に説明する管材としてのシース管３０、３２の外面よりも半径方向へ拡径している。

柱部材１２には、柱部材１２を略水平に貫通する貫通孔１８が形成されている。図１のＢ−Ｂ矢視図である図４に示すように、貫通孔１８は、柱部材１２の仕口部３４の上部及び下部において、横方向に所定の間隔をあけてそれぞれ４つ設けられている。すなわち、合計８つの貫通孔１８が柱部材１２に形成されている。

図２、３に示すように、貫通孔１８は、管材としてのシース管３０、３２の連通孔３６、３８と、定着部材１６の中空部４０とが連通するように、シース管３０、定着部材１６、シース管３２の順に一直線状につなげて柱部材１２に埋設することにより形成されている。

梁部材１４の接合端部４２には、ねじ節鉄筋２２が挿入される接合孔２０が設けられたねじ込み式継手部材としての機械式継手４６が埋設されている。接合孔２０の内壁には、ねじ節鉄筋２２の外周に形成された雄ネジが捩じ込まれる雌ネジが形成されている。機械式継手４６には、梁部材１４に設けられた梁主筋５０の端部が接合されている。

機械式継手４６及び梁主筋５０は、梁部材１４の横断面に対し梁部材１４の上部及び下部において、横方向に所定の間隔をあけてそれぞれ設けられている。

また、図１に示すように、柱部材１２に対して梁部材１４が正規の接合位置に配置された状態で、機械式継手４６及び梁主筋５０と、柱部材１２に設けられた貫通孔１８との配置は、ほぼ一致するようになっている。

図２に示すように、ねじ節鉄筋２２は、貫通孔１８と接合孔２０とが連通するように柱部材１２に対して梁部材１４を配置した状態で、定着部材１６と接合孔２０とへ捩じ込んで挿入する。さらに、ねじ節鉄筋２２を接合孔２０へ挿入した後に、貫通孔１８と接合孔２０とにグラウト２４を充填し硬化させる。

なお、「貫通孔１８と接合孔２０とが連通するように柱部材１２に対して梁部材１４を配置する」とは、貫通孔１８に挿入した接合部材を接合孔２０へ挿入することが可能（接合部材がねじ節鉄筋２２の場合には、ねじ込むことが可能）となるように、柱部材１２に対して梁部材１４を配置することを意味する。貫通孔１８の中心と、接合孔２０の中心とが一致するように、柱部材１２に対して梁部材１４を配置するのが好ましい。

ここで、柱部材１２の製造方法について、図５（ａ）〜（ｃ）の側断面図を用いて説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、柱部材１２のコンクリートを打設するための型枠を設置する。図５（ａ）、（ｂ）には、柱部材１２のコンクリートを打設するための型枠の内の側型枠５２、５４が示されている。説明の都合上、柱部材１２に設けられる柱主筋やせん断補強筋は省略されているが、図５（ａ）の段階で必要に応じて適宜配置すればよい。

次に、図５（ａ）、及び図６の斜視図に示すように、心棒５６を、シース管３２、定着部材１６、シース管３０へこの順に挿入する。そして、側型枠５２、５４に形成された孔５８、６０から側型枠５２、５４の外側へ心棒５６の両端部を貫通させて、側型枠５２から側型枠５４へ心棒５６を掛け渡し、側型枠５２、５４の内側にシース管３０、定着部材１６及びシース管３２を配置する。
そして、この状態で、心棒５６の両端部に形成された雄ネジにナット６２を捩じ込み、締め付けることによって、側型枠５２、５４に心棒５６を固定する。

次に、図５（ｂ）に示すように、型枠内（側型枠５２と側型枠５４との間）にコンクリートＶを打設する。

次に、型枠内に打設したコンクリートＶが硬化した後に、ナット６２を心棒５６から外し、心棒５６をコンクリートＶから引き抜く。
そして、脱型することにより、図５（ｃ）に示すように、柱部材１２が構築される。柱部材１２には、シース管３０、定着部材１６及びシース管３２が埋設され、シース管３０、定着部材１６及びシース管３２によって貫通孔１８が形成されている。

次に、部材の接合構造１０を用いた部材の接合方法について、図７（ａ）〜（ｃ）の側断面図を用いて説明する。

部材の接合方法では、配置工程、接合工程及び充填工程を有する部材の接合方法により、柱部材１２と梁部材１４とを接合する。
まず、図７（ａ）に示すように、配置工程では、柱部材１２を貫通する貫通孔１８と、梁部材１４に設けられた接合孔２０とが連通するように、柱部材１２に対して梁部材１４を配置する。図７（ａ）〜（ｃ）の例では、柱部材１２の接合面４４と梁部材１４の接合端面４８との間に小さな隙間６６を有するようにして、柱部材１２に対して梁部材１４が配置されている。

次に、図７（ｂ）に示すように、接合工程では、柱部材１２に埋設された定着部材１６と、接合孔２０とにねじ節鉄筋２２を挿入する（ねじ込む）。このとき、定着部材１６の中空部４０にねじ節鉄筋２２が完全に挿入されていることがわかるように、定着部材１６の端面からねじ節鉄筋２２の端部を少し突出させることが好ましい。

次に、図７（ｃ）に示すように、充填工程では、接合孔２０にねじ節鉄筋２２が挿入された後に、貫通孔１８と接合孔２０とにグラウト２４を充填する。

ここで、充填工程について、図８（ａ）〜（ｂ）の側断面図を用いて詳しく説明する。

まず、図８（ａ）に示すように、スポイト６４等を用いて定着部材１６とねじ節鉄筋２２との隙間に、エポキシ系の接着剤やセメントミルク等を充填し硬化させる。これにより、定着部材１６とねじ節鉄筋２２とのガタを止めることができる。

次に、図８（ｂ）に示すように、隙間６６の周囲をエアーチューブ７２等のシール部材によりシールした後、機械式継手４６に設けられたグラウト注入孔６８からグラウト２４を注入し、シース管３２の定着部材１６付近に設けられたグラウト排出孔７０からグラウト２４を排出して、機械式継手４６の接合孔２０、シース管３２の連通孔３８、及び隙間６６にグラウト２４を充填し硬化させる。

これにより、機械式継手４６にねじ節鉄筋２２を定着するとともに、柱部材１２にねじ節鉄筋２２を定着することができる。また、隙間６６に充填され硬化したグラウト２４によって、柱部材１２と梁部材１４との一体化を図ることができる。

次に、図８（ｃ）に示すように、柱部材１２の仕口部３４を介して柱部材１２の接合面４４の逆側に位置する背面７６に形成されたシース管３０の開口部７４からシース管３０の連通孔３６へ硬化剤としてのグラウト７８を充填する。これにより、定着部材１６の背面７６側後方の背面被り強度を向上させることができる。

次に、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

本発明の実施形態の部材の接合構造１０、及び部材の接合方法では、図７（ａ）〜（ｃ）で示したように、柱部材１２と梁部材１４とを簡単な方法で接合することができるので、柱部材１２と梁部材１４との接合作業の手間を低減し、効率よく接合作業を行うことが可能となる。

また、柱部材１２に対して梁部材１４を配置した後にねじ節鉄筋２２を接合孔２０へ挿入するので、柱部材１２の接合面４４と梁部材１４の接合端面４８とが密着するように、又は柱部材１２の接合面４４と梁部材１４の接合端面４８との間に小さな隙間を有するようにして、柱部材１２に対して梁部材１４を配置することができる。

これにより、柱部材１２の接合面４４と梁部材１４の接合端面４８との間にコンクリートを後打ちする作業や、コンクリートを後打ちするための型枠設置作業などの煩雑な作業を無くすことが可能となり、施工性の向上を図ることができる。

また、図４からわかるように、柱部材１２を貫通する貫通孔１８の径の大きさは、ねじ節鉄筋２２を挿入できる大きさであればよい。すなわち、柱部材１２の仕口部３４に形成する貫通孔１８の径を小さくすることができるので、定着部材１６を挿入するための大きな径の孔を柱部材１２の仕口部３４に形成する必要がある部材の接合構造に比べて、柱部材１２の仕口部３４の断面欠損を小さくすることができる。

また、図７（ｂ）に示すように、ねじ節鉄筋２２に形成された雄ネジが、定着部材１６の中空部４０の内壁に形成された雌ネジに捩じ込まれることにより、ねじ節鉄筋２２と定着部材１６とは接触するので、ねじ節鉄筋２２の軸力は定着部材１６に直接伝達される。すなわち、ねじ節鉄筋２２の軸力を定着部材１６に確実に伝達することができる。

また、図５（ｃ）に示すように、柱部材１２に埋設された管材（シース管３０、３２）によって連通孔３６、３８を形成するので、簡単に連通孔を形成することができる。

また、定着部材１６に備えられた鍔部２８に生じる支圧によって、柱部材１２にねじ節鉄筋２２を確実に定着することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本発明の実施形態では、定着部材及び継手部材を定着部材１６及び機械式継手４６とし、接合部材としてのねじ節鉄筋２２を定着部材１６及び機械式継手４６に捩じ込むことにより、ねじ節鉄筋２２を定着部材１６及び機械式継手４６に挿入した例を示したが、定着部材及び継手部材は、接合部材を挿入することができ、かつ接合部材との間で力の伝達ができる部材であれば、どのような機構でもよい。

例えば、定着部材及び継手部材を、接合部材としての異形鉄筋を捩じ込まずに挿入することが可能な差し込み式の機械式定着部材及び機械式継手としてもよい。この場合には、機械式定着部材及び機械式継手と、接合部材との間に硬化剤を充填し硬化させて、機械式定着部材及び機械式継手と、接合部材とを一体化する。

図９には、差し込み式の機械式定着部材８０に、接合部材としての異形鉄筋８２が挿入された状態で、機械式定着部材８０と異形鉄筋８２との間に硬化剤としてのグラウト２４を充填し硬化させて、機械式定着部材８０と異形鉄筋８２とを一体化している例が示されている。この場合には、異形鉄筋８２の軸力がグラウト２４を介して機械式定着部材８０に伝達される。

図９のような差し込み式の機械式定着部材を用いた場合には、例えば、図１０（ａ）、（ｂ）の側断面図に示すような方法で充填工程を行なうことができる。
まず、図１０（ａ）に示すように、継手部材としての差し込み式の機械式継手８４のグラウト注入孔８６からグラウト２４を注入し、定着部材としての差し込み式の機械式定着部材８８のグラウト排出孔９０からグラウト２４を排出して、機械式継手８４、機械式定着部材８８及び連通孔３８にグラウト２４を充填し硬化させる。

これにより、機械式継手８４に接合部材としての異形鉄筋８２を定着するとともに、柱部材１２に異形鉄筋８２を定着することができる。また、グラウト２４により、異形鉄筋８２と機械式定着部材８８とが一体化され、異形鉄筋８２の軸力を機械式定着部材８８に伝達することができる。

次に、図１０（ｂ）に示すように、シース管３０の開口部７４からグラウト７８を充填する。これにより、機械式定着部材８８の背面７６側後方の背面被り強度を向上させることができる。

また、本発明の実施形態では、第１部材及び第２部材を、鉄筋コンクリートに形成されたプレキャスト製の柱部材１２及び梁部材１４とした例を示したが、第１部材及び第２部材は、スチールファイバ、炭素繊維等を有する繊維補強コンクリートや、高強度コンクリートなどの普通コンクリート以外の材料によって形成してもよい。
また、第１部材及び第２部材のどちらか一方を現場打ちコンクリートによって形成してもよい。

また、本発明の実施形態では、シース管３０、定着部材１６及びシース管３２を一直線状につなげて柱部材１２に埋設した例を示したが、定着部材１６に伝達されるねじ節鉄筋２２の軸力のほとんどは、定着部材１６の内側の領域においてねじ節鉄筋２２から定着部材１６に伝達されるので、シース管３０、３２を溶接等によって定着部材１６に接合しなくてもよい。

また、本発明の実施形態では、定着部材１６を鋼製とした例を示したが、定着部材は、ねじ節鉄筋２２を柱部材１２に定着できるものであれば、どのような材料によって形成してもよいし、どのような形状に形成してもよい。例えば、定着部材は、図１１の斜視図に示すように円環状の鋼板９２であってもよいし、図１２の斜視図に示すようにナット９４であってもよいし、肉厚の厚い鋼管であってもよい。

また、本発明の実施形態の図２で示した、柱部材１２の仕口部３４に対する定着部材１６の平面位置は、引張力がねじ節鉄筋２２に作用したときにこの引張力に抵抗できる位置であり、かつ所定の背面被り強度が確保できる位置（例えば、鉄筋コンクリート製の柱部材１２の場合には、背面被りが１００ｍｍ以上となる位置）に配置されていればよい。

また、本発明の実施形態では、定着部材１６と、管材としてのシース管３０、３２とを柱部材１２に埋設することによって貫通孔１８を形成した例を示したが、管材は連通孔３６、３８を形成することが可能な管状の部材であればよい。また、連通孔３６、３８は、ねじ節鉄筋２２の挿入が可能であれば、どのような方法で柱部材１２に形成してもよい。

また、本発明の実施形態で示した、部材の接合構造１０及び部材の接合方法は、部材同士をＴ字状又はＬ字状に接合する接合構造に適用することができる。例えば、図１３（ａ）、（ｂ）に示すような、柱や壁等の鉛直部材９６の上面に、梁や床スラブ等の水平部材９８を接合する接合構造や、図１３（ｃ）に示すような、柱や壁等の鉛直部材９６の側面に、梁や床スラブ等の水平部材９８を接合する接合構造に適用することができる。

また、本発明の実施形態の部材の接合構造１０は、建物の一部に用いてもよいし、建物の全部に用いてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ 部材の接合構造
１２ 柱部材（第１部材）
１４ 梁部材（第２部材）
１６ 定着部材
１８ 貫通孔
２０ 接合孔
２２ ねじ節鉄筋（接合部材）
２４、７８ グラウト（硬化剤）
２８ 鍔部
３０、３２ シース管（管材）
３６、３８ 連通孔
８０、８８ 機械式定着部材（定着部材）
８２ 異形鉄筋（接合部材）

Claims (5)

1. 第１部材と第２部材とを接合する部材の接合構造において、
   前記第１部材に埋設された環状の定着部材と、
   前記定着部材の中空部、及び同孔径であり前記中空部の両端にそれぞれ連通して前記第１部材に設けられた連通孔を有して形成され前記第１部材を貫通する貫通孔と、
   前記第２部材に設けられた接合孔と、
   前記貫通孔と前記接合孔とが連通するように前記第１部材に対して前記第２部材を配置した状態で前記貫通孔の開口部から前記定着部材の中空部へねじ込まずに差し込んで通して前記接合孔へ挿入される棒状の接合部材と、
   前記接合部材が前記接合孔へ挿入された後に前記定着部材よりも前記第２部材側にある前記連通孔と前記接合孔とに充填される硬化剤と、
   を有する部材の接合構造。
2. 前記連通孔は、前記第１部材に埋設された管材により形成されている請求項１に記載の部材の接合構造。
3. 前記定着部材は、前記管材の外面よりも半径方向へ拡径した鍔部を備えている請求項２に記載の部材の接合構造。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載された部材の接合構造を有する建物。
5. 第１部材と第２部材とを接合する部材の接合方法において、
   前記第１部材に埋設された環状の定着部材の中空部、及び同孔径であり前記中空部の両端にそれぞれ連通して前記第１部材に設けられた連通孔を有して形成され前記第１部材を貫通する貫通孔と前記第２部材に設けられた接合孔とが連通するように、前記第１部材に対して前記第２部材を配置する配置工程と、
   前記貫通孔の開口部から前記定着部材の中空部へねじ込まずに差し込んで通して前記接合孔へ棒状の接合部材を挿入する接合工程と、
   前記接合孔に前記接合部材が挿入された後に前記定着部材よりも前記第２部材側にある前記連通孔と前記接合孔とに硬化剤を充填する充填工程と、
   を有する部材の接合方法。

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