JP5789173B2 - S梁rc耐震壁構造 - Google Patents

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本発明は、一対の柱に架け渡された梁が鉄骨造である架構に鉄筋コンクリート造の耐震壁を構築したS梁RC耐震壁構造に関する。
鉄筋コンクリート(RC)ラーメン構造の建物においては、一対の柱とこれに架け渡された梁とにより囲まれる領域に鉄筋コンクリート造の耐震壁を設けることで、建物の耐震性を向上させることがある。一方、鉄骨(S)ラーメン構造の建物においても、建築コストや機能性の観点からRC造の耐震壁を設ける要望があり、鉄骨造の架構にRC耐震壁を設けた合成構造に関して種々の提案がなされている。
例えば、特許文献1には、壁コンクリートの打設を容易にするために、ウェブの外面にそれぞれ頭付きスタッドボルトを植設した一対の溝形鋼を、外面同士を対向させ且つ互いに間隔を空けて配置して鉄骨梁を構成し、一対の溝形鋼の間からコンクリートを打設できるようにした発明が提案されている。また、この発明では、RC耐震壁に十分な性能を持たせるために、RC耐震壁の縦筋を一対の溝形鋼の間に通すことでRC耐震壁を上層階に連続させるとともに、鉄骨柱の側面に頭付きスタッドボルトを植設してRC耐震壁のコンクリートで巻き込むことで、鉄骨柱との一体化を図っている。
同様に、梁に一対の溝形鋼を用いた架構にRC耐震壁を構築したRC耐震壁構造として、梁を鉄骨鉄筋コンクリート(SRC)造にするとともに、一対の溝形鋼の外側部分をプレキャスト化するとともに、壁鉄筋をメッシュ状にユニット化することで、施工の容易化および壁鉄筋の上層階との連続性を可能にした発明も提案されている(特許文献2参照)。なお、この発明においても、RC柱部への定着のために、RC柱部からくの字添筋を延出させ、このくの字添筋に壁鉄筋を結束させている。
一方、梁にH形鋼を用いたS梁RC耐震壁架構構造として、H形鋼の下フランジにスタッドボルトやパンチングプレートを配置し、短繊維を混入した高靭性FRC材料により耐震壁を構築した発明(特許文献3参照)なども提案されている。
特開平7−33177号公報 特許第3646178号公報 特許第3648094号公報
しかしながら、特許文献1および2の発明では、梁に一般的でない一対の溝形鋼を用いている。つまり、溝形鋼を一対に配置して用いる場合、ウェブが2列になるため、H形鋼と同じ断面性能を持たせようとすると、H形鋼に比べて鋼材量が多くなる。また組立コストまたは設置コストも増すため、コストが嵩む。また、RC耐震壁に十分な性能を持たせるために、鉄骨柱の側面に頭付きスタッドボルトを植設したり、RC柱部からくの字鉄筋を延出させたりして、これらをRC耐震壁のコンクリートで巻き込むようにしているため、柱と一体化させるために大きな手間がかかる。
一方、特許文献3の発明では、梁にH形鋼を用いており、耐震壁とその両側の柱とを一体化させるために何ら処理を行っていないため、特許文献1および2のような課題は生じない。しかし、特許文献3の発明では、耐震壁に特殊な材料を用いているため、材料の管理が煩雑となる。ここで、このような耐震壁構造において耐震壁に特殊な材料を用いずに一般的な鉄筋コンクリートを用いることが考えられるが、このようにした場合、耐震壁はスタッドボルトやパンチングプレートによって鉄骨梁に結合されているだけであるため、地震時に鉄骨梁との結合部分が破壊される可能性が高く、十分な耐震性能を発揮し得ないことが予想される。
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、梁がS造の架構にRC耐震壁を設けたS梁RC耐震壁構造において、鉄骨重量を削減してコストを低減し、耐震壁の材料に管理が容易な一般的なコンクリートを用いることができ、十分な耐震性能を発揮するとともに施工が容易な構造を提供することをその主な目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、一対の柱(12)と該一対の柱に架け渡された鉄骨造の梁(13)とを有する架構(11)に鉄筋コンクリート造の耐震壁(14)を構築したS梁RC耐震壁構造(10)であって、前記梁は、上フランジ(21)、下フランジ(22)および当該上フランジと下フランジとを連結するウェブ(23)とを有するH形鋼からなり、前記耐震壁は、前記梁に一体に結合するための対梁結合鉄筋(33、34、35)を有する一方、前記柱に結合するための鉄筋を有さず、前記梁には、梁軸方向に所定間隔に配置されて前記耐震壁のコンクリートに埋設されるとともに、梁軸方向に略直交する支圧面(17a、18a、19a)を有する複数の支圧片(17、18、19)が一体に接合された構成とする。
このような構成とすることにより、重量当たりの断面性能が高いH形鋼を梁に用いることで、鉄骨材料を削減するとともに、梁の設置コストを低減できる。また、耐震壁と柱とを結合する鉄筋を設けないため、耐震壁の構築に先行して両側の柱および梁を構築し、耐震壁を後工程で施工することができ、工程の合理化および施工期間の短縮を図ることができる。また、耐震壁を後工程で構築する場合であっても、柱に差し筋や機械継手を設けておいたり、スタッドボルトを溶接したりする必要がなく、施工が容易である。そして、対梁結合鉄筋が、主に梁軸に直交する方向への梁のずれに抵抗する梁軸直角方向抵抗要素として機能し、支圧片が、梁の梁軸方向へのずれ(水平ずれ)に抵抗する梁軸方向抵抗要素として機能することで、地震時においても耐震壁と梁との接合部に過大な応力が発生することを防止できるため、材料管理の容易な一般的なコンクリートを耐震壁に用いることが可能になり、支圧片がない場合に比べて耐震性を大幅に向上させることができる。
また、本発明の一側面によれば、前記耐震壁が、上層の耐震壁に鉄筋(31)が連続するように、梁軸方向に直交する断面においてその壁芯(14x)を前記梁の梁芯(13x)から側方にオフセットさせた位置に配置され、前記対梁結合鉄筋(33)が前記ウェブにおける前記耐震壁がオフセットした側の側面に溶接され、前記耐震壁のコンクリートが前記対梁結合鉄筋を覆うべく前記上フランジおよび前記下フランジの間において前記ウェブの側面まで充填され、前記支圧片(17)は、前記上フランジの下面および前記下フランジの上面の少なくとも一方並びに前記ウェブの側面に溶接されるとともに、前記梁における前記耐震壁がオフセットした側の側縁(13e)よりも側方へ突出する鋼板である構成とすることができる。
この構成によれば、耐震壁がオフセットした側の架構面を鉛直な平坦面にすることができるため、一対の柱が建物の外周に配置される側柱である場合に好適である。そして、このような場合に、対梁結合鉄筋をウェブの側面に溶接することで、耐震壁がオフセットした側と相反する側の梁型が大きくなることを防止できる。また、支圧片を、少なくとも互いに直交する2辺をもって梁に溶接することにより、比較的安価かつ取り扱いが容易な鋼板により構成することができる。そして支圧片が梁の側縁よりも側方へ突出することにより、耐震壁に対する梁の水平ずれを効果的に抑制し、耐震性を効果的に向上させることができる。
また、本発明の一側面によれば、前記耐震壁が、梁軸方向に直交する断面においてその壁芯(14x)を前記梁の梁芯(13x)に略一致させる位置に配置され、前記対梁結合鉄筋(34)が、前記下フランジの下面における前記耐震壁の鉄筋(31)に対応する位置に溶接されて当該耐震壁の鉄筋に接続された構成とすることができる。
この構成によれば、耐震壁の壁芯と梁の梁芯とが略一致するため、耐震壁が建物外周以外の内壁である場合に好適である。そして、このような場合に、対梁結合鉄筋を下フランジの下面における壁鉄筋に対応する位置に溶接することで、耐震壁と梁との結合強度を高めることができる。
また、本発明の一側面によれば、前記耐震壁のコンクリートが前記梁の下面まで構築され、前記支圧片(18)は、前記下フランジの下面に接合されるとともに、梁軸方向に所定の長さを有する形鋼である構成とすることができる。
この構成によれば、耐震壁のコンクリート数量を最小限に抑えることができる。一方、梁の下面に支圧片を接合しなければならなくなるが、梁軸方向に所定の長さを有する形鋼により支圧片を構成したことにより、梁の水平ずれに抵抗する要素として機能させるための支圧片の対梁接合強度を確保して、耐震性を効果的に向上させることができる。
また、本発明の一側面によれば、前記耐震壁のコンクリートが、前記梁の上面まで構築され、前記支圧片(19)が、前記ウェブを挟む位置に一対に配置され、前記上フランジの下面および前記下フランジの上面の少なくとも一方並びに前記ウェブの側面に溶接された鋼板である構成とすることができる。
この構成によれば、耐震壁を梁の上面まで構築したことにより、耐震壁と梁とを一体化してその結合強度を高めることができる。また、支圧片を、少なくとも互いに直交する2辺をもって梁に溶接することにより、比較的安価かつ取り扱いが容易な鋼板により構成することができる。そして鋼板がウェブを挟む位置に一対に配置されることにより、耐震壁に対する梁の水平ずれを効果的に抑制し、耐震性を効果的に向上させることができる。
また、本発明の一側面によれば、前記耐震壁が、梁軸方向に所定間隔に配置され、梁軸方向に直交する断面において少なくとも下フランジを囲繞する矩形状のせん断補強筋(35)と、梁軸方向に延在するとともに前記せん断補強筋の少なくとも四隅に配置された横筋(32)とを更に有する構成とすることができる。
この構成によれば、耐震壁の上部の梁に対する結合強度を更に高めるとともに、耐震壁の上部をあたかもSRC梁のように鉄骨梁の補強部材として機能させることができる。
また、本発明の一側面によれば、前記支圧片(19)が、前記上フランジの下面に溶接され、スラブコンクリート(5)を打設するためのデッキプレート(4)のブラケットをなす構成とすることができる。
この構成によれば、耐震壁を構築する前、すなわち耐震壁のコンクリートが支圧片を覆う前に、支圧片をデッキプレートのブラケットとして利用することができるため、別途ブラケット用の部材を設けずに済み、材料および施工コストを削減することができる。
また、本発明の一側面によれば、前記柱と前記耐震壁との接合部(15)にコッター(16)が設けられた構成とすることができる。
この構成によれば、柱と耐震壁との鉛直接合部においてもコッターのせん断力により鉛直方向ずれを防止することがきる。なお、コッターを設けるには、耐震壁を後工程で構築するようにし、柱がRCまたはSRC造の場合には、型枠に凸状のコッター型枠を取り付けるだけでよく、柱がS造の場合には、いくつかの凸片を柱に溶接するだけでよいため、壁鉄筋を柱に定着させる場合や、スタットボルトまたはインサート継手を設ける場合などに比べて施工が格段に容易であり、且つコストも安く済む。
このように本発明によれば、鉄骨重量を削減してコストを低減し、耐震壁の材料に管理が容易な一般的なコンクリートを用いることができ、十分な耐震性能を発揮するとともに施工が容易なS梁RC耐震壁構造を提供することができる。
第1実施形態に係るS梁RC耐震壁構造の正面図 図1中のII部拡大図 図2中のIII−III断面図 図1に示すS梁RC耐震壁構造の作用説明図 本発明に係るS梁RC耐震壁構造の構築手順の説明図 第2実施形態に係るS梁RC耐震壁構造の正面図 図6中のVII部拡大図 図7中のVIII−VIII断面図 図6に示すS梁RC耐震壁構造に作用する力の説明図 図6に示す梁と耐震壁との接合部に作用する鉛直力の説明図 図6に示す梁と耐震壁との接合部に作用する水平力の説明図 図11中のXII−XII断面図 第3実施形態に係るS梁RC耐震壁構造の正面図 図13中のXIV部拡大図 図14中のXV−XV断面図 変形例に係る図14中のXV−XV断面に対応する断面図
以下、本発明に係るいくつかの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図においては、図面が煩雑となることを避けるために、コンクリート部分のハッチングを省略するとともに、理解を容易にするために、適宜コンクリートを透視して示している。また、第2実施形態以降においては、第1実施形態に対応する部材には同一の符号を付し、第1実施形態と重複する説明は省略する。
≪第1実施形態≫
図1〜図3に示すように、S梁RC耐震壁構造10は、一対の柱12と一対の柱12に架け渡された鉄骨造の梁13とを有する架構11に鉄筋コンクリート造の耐震壁14を構築して構成される。なお、本実施形態のS梁RC耐震壁構造10は、建物外周に連続して配置されるが、ここではそのうちの1つについて詳細に説明する。
柱12は、ここでは現場打ちコンクリートにより構築されるRC造であり、矩形断面に形成されて基礎コンクリート1(フーチング2)の上面に立設される。なお、柱12は、プレキャストコンクリートからなるPCa柱であってもよく、鉄骨造あるいは鉄骨鉄筋コンクリート造であってもよい。
梁13は、上フランジ21、下フランジ22および上フランジ21と下フランジ22とを連結するウェブ23とを有するH形鋼からなり、各柱12にその中央部が埋設されるとともにその両端部が各柱12から側方に突出する梁仕口部13aと、一対の梁仕口部13aにその両端が連結される梁本体部13bとから構成される。なお、梁仕口部13aと梁本体部13bとの連結位置は、曲げモーメントの小さな位置に配置するとよい。図3に示すように、梁幅wは柱12の一辺の長さl1よりも小さく、梁13は柱12の略中央に配置される。一方、梁13の側方(ここでは建物外方)に耐震壁14が配置されている。
耐震壁14は、現場打ちコンクリートにより構築されるRC造であり、図3に示すように、梁軸方向に直交する断面においてその壁芯14xを梁13の梁芯13xから側方にオフセットさせた位置に配置されている。より詳細には、耐震壁14は、建物外方の面14oが柱12の外面に一致する位置に配置され、建物内方の面14iが梁13の外方の端縁13eに一致する厚さとされている。したがって、S梁RC耐震壁構造10における耐震壁14がオフセットした側の面は平坦面となる。そのため、このS梁RC耐震壁構造10は建物の外周部分に好適であるが、建物の内壁部分に適用してもよい。
耐震壁14は、それぞれ壁厚方向に2重に配置された縦筋31および横筋32を備えている。図1では、1階部分のS梁RC耐震壁構造10を示しており、縦筋31の下端は、地中梁3に埋設されて、或いは地中梁3に埋設された鉄筋に継手を介して連結されて、地中梁3に結合されている。また、縦筋31の上端は、梁13の側方を通って2階部分の耐震壁14の縦筋31に継手(ここでは所定のラップ長による重ね継手)を介して連結されている。一方、横筋32は、両端が柱12に結合することなく、柱12の手前に端部が位置する長さとされている。
また、耐震壁14は、梁13に一体に結合するための対梁結合鉄筋として、C字形を呈して縦筋31の間に配置され、梁13に接合されたせん断補強筋33を有している。せん断補強筋33は、梁13の側方に位置する2本の横筋32を囲繞した状態で、両端の鉛直に延在する部分がウェブ23における耐震壁14がオフセットした側の側面にフレア溶接により溶接されている。なお、せん断補強筋33により囲繞された2本の横筋32も、他の横筋32と同様に柱12の手前に端部が位置する長さとされている。なお、図2および図3などの拡大図では、棒状であることを示すために、縦筋31、横筋32およびせん断補強筋33を丸鋼の如く示しているが、異径鉄筋を用いるのが好ましい。
耐震壁14と柱12との接合部15には、鉛直方向のずれを防止するせん断抵抗部材であるコッター16が所定間隔に複数形成される。コッター16は、柱12側に形成された凹部と、耐震壁14に形成されて柱12側の凹部に突入する凸部とにより構成される。なお、コッター16は、先行して構築する柱12の型枠内面にコッター型枠を取り付けておくことで柱12側の凹部を形成し、後工程で構築する耐震壁14に妻型枠を設けることなく柱12に密着するようにコンクリートを打設することにより、凹部にコンクリートが突入してなる凸部が耐震壁14に一体形成されて形成される。
また、耐震壁14のコンクリートは、梁13の上フランジ21および下フランジ22の間においてウェブ23の側面(梁13の幅方向中央)まで充填され、せん断補強筋33を覆って(埋設させて)おり、当該部分の厚さが他の部分の厚さよりも大きくなっている。これにより、せん断補強筋33は、梁13が耐震壁14に対して梁軸に直交する方向へずれることに抵抗する梁軸直角方向抵抗要素として機能する。
耐震壁14におけるコンクリートがウェブ23の側面まで充填された部分には、鋼板からなり、上フランジ21の下面、下フランジ22の上面およびウェブ23の側面に溶接されて梁13に一体接合された複数の支圧片17が、梁軸方向に所定間隔に配置されている。各支圧片17は、梁軸方向に略直交して延在する状態で耐震壁14のコンクリートに埋設され、その幅寸法が、梁13における建物外方の側縁13eよりも側方へ突出する大きさ、すなわち梁幅wの約1/2以上とされている。支圧片17の両面が梁軸方向に略直交する支圧面17aとなることにより、支圧片17は、梁13が耐震壁14に対して梁軸方向へずれることに抵抗する梁軸方向抵抗要素として機能する。また、梁のウェブ23を挟んで支圧片17の反対側には補強プレート20が取り付けられている。
このように構成されたS梁RC耐震壁構造10によれば、図4に示すように、地震時に例えば図中右方向への横力Fが架構11に加わった際に、耐震壁14が、柱12に当接する左側端面の上部において支圧力を柱12に作用させるとともに、上部の支圧片17に当接する部位において支圧片17を介して梁13に支圧力を作用させる。つまり、支圧片17がない場合には、横力Fの略全部が耐震壁14の端面に加わるが、支圧片17が設けられたことにより、梁13と耐震壁14との間で力の伝達が確実に行われ、横力Fが分散されて耐震壁14全体で受け止められることになり、建物の耐震性能が大幅に向上する。
S梁RC耐震壁構造10の構築手順は以下の通りである。すなわち、まず図5(A)に示すように、フーチング2上、あるいは下層階の柱12上に柱鉄筋および型枠を組み立ててコンクリートを打設し、一対の柱12を構築する。この際、型枠内面にはコッター型枠を取り付けておき、脱型したときに柱12の表面に凹部が形成されるようにしておく。次に、(B)に示すように、梁仕口部13aを柱12に一体に取り付けるとともに、一対の梁仕口部13aに梁本体部13bを連結して梁13を架設する。なお、梁13(梁仕口部13aおよび梁本体部13b)には、上記せん断補強筋33および支圧片17を予め工場にて溶接してものを用いる。また、梁仕口部13aと梁本体部13bとの連結には、連結部を曲げモーメントの小さな位置に配置するため、ボルトで摩擦接合する継手板24によってウェブ23同士を連結すれば足り、フランジ同士を連結する必要はない。次いで、架設された梁13を利用してデッキプレート4を敷き込み、スラブコンクリート5を打設する。
更に、(C)に示すように、一対の柱12間に耐震壁14用の縦筋31および横筋32並びに型枠を組み立てる。この際、横筋32を柱12に結合させる必要はない。一方、縦筋31は、本実施形態の場合、上層階の耐震壁14と連結する必要があるため、所定のラップ長分だけスラブコンクリート5よりも上方に突出させた状態とする。また、型枠は、耐震壁14の両面にのみ設け、柱12との鉛直接合部には妻型枠を設置しない。そして、(D)に示すように、型枠内にコンクリートを打設して耐震壁14を構築し、柱12の凹部に嵌合する凸部を耐震壁14に一体形成してコッター16を形成する。なお、工程(C)および(D)に先行して、或いは平行して、上層階について工程(A)および(B)を進めることができる。
このように、耐震壁14の施工を柱梁からなる骨組の建方とは分離して、耐震壁14の構築に先行して両側の柱12および梁13を構築し、耐震壁14を後工程で施工することができるため、全体工程上の適切な時期に耐震壁14の施工(工程(C)および(D))を行うことができ、工程の合理化および施工期間の短縮を図ることができる。また、耐震壁14を施工する際には、縦筋31については、上層階の縦筋31と連結させる必要があるが、横筋32については、柱12と結合する必要がなく、すなわち柱12に差し筋や機械継手を設けておいたり、スタッドボルトを溶接したりする必要がなく、従来の工法に比べて格段に施工が容易になる。したがって、工期短縮およびコスト低減が可能である。
また、梁13に、溝形鋼に比べて重量当たりの断面性能が高いH形鋼を用いるため、溝形鋼を用いた従来技術に比べて鉄骨材料が削減されるとともに、作業の容易化によって梁13の設置コストも低減される。また、せん断補強筋33が、梁軸に直交する方向、特に鉛直方向への梁13のずれに抵抗する梁軸直角方向抵抗要素として機能し、支圧片17が、梁軸方向への梁13のずれ(水平ずれ)に抵抗する梁軸方向抵抗要素として機能することで、地震時においても耐震壁14と梁13との接合部15に過大な応力が発生することが防止される。そのため、材料管理の容易な一般的なコンクリートを耐震壁14に用いることが可能になるとともに、支圧片17がない場合に比べて耐震性が大幅に向上する。
また、耐震壁14がオフセットした側の架構面が鉛直な平坦面になるため、一対の柱12が建物の外周に配置される側柱である場合に好適であり、このような場合に、せん断補強筋33をウェブ23の側面に溶接することで、耐震壁14がオフセットした側と相反する側の梁型が大きくなることを防止できる。また、支圧片17が少なくとも互いに直交する2辺(ウェブ23並びに上フランジ21または下フランジ22に対する接合縁)をもって梁13に溶接されたことにより、比較的安価かつ取り扱いが容易な鋼板で支圧片17を構成することができる。そして支圧片17が梁13の側縁13eよりも側方へ突出することにより、耐震壁14に対する梁13の水平ずれが効果的に抑制され、耐震性が効果的に向上する。
さらに、柱12と耐震壁14との接合部15にコッター16が設けられたことにより、柱12と耐震壁14との接合部15においてもコッター16のせん断力により鉛直方向ずれが防止される。また、コッター16は上記したように容易に形成できるため、柱12に壁鉄筋を定着させる場合や、スタットボルトまたはインサート継手を設ける場合などに比べて施工が格段に容易であり、且つコストも安く済む。
≪第2実施形態≫
次に、図6〜図12を参照して本発明の第2実施形態について説明する。図8に示すように、本実施形態のS梁RC耐震壁構造10は、梁軸方向に直交する断面において耐震壁14がその壁芯14xを梁13の梁芯13xに略一致させる位置に配置された点において第1実施形態と相違する。また、耐震壁14は、図6〜図8に示すように、上層階の耐震壁14とは連続せずに梁13の下面まで構築された独立形式とされている。したがって、耐震壁14の縦筋31も当然に上層の耐震壁14の縦筋31とは連続しない構成となっている。なお、本実施形態では、梁幅wと耐震壁14の厚さとが同一寸法とされている。
一方、梁13の下フランジ22の下面における耐震壁14の縦筋31に対応する位置には、異径棒鋼34がスタッド溶接されており、この異径棒鋼34が対梁結合鉄筋として機能する。つまり、異径棒鋼34は、重ね継手により縦筋31と接続するのに必要なラップ長を確保し得る長さにされたアンカー筋であり、縦筋31と連結して耐震壁14のコンクリートに巻き込まれることにより、梁13が耐震壁14に対して梁軸に直交する方向へずれることに抵抗する梁軸直角方向抵抗要素として機能する。
梁13には、溝形鋼から形成され、切断面を梁13に当接させ且つ切断面の長手を梁軸方向に沿わせて下フランジ22の下面に溶接された支圧片18が設けられている。また、梁13における溝形鋼の側壁に対応する位置には、ウェブ23の両側にてそれぞれ下フランジ22およびウェブ23に溶接された補強板20が、各支圧片18につき4枚ずつ設けられている。図8に示すように、支圧片18は、二重に設けられた壁鉄筋間の隙間よりも大きな幅寸法を有するため、その溝内に壁鉄筋の一部を収容するように配置されている。また、支圧片18は、溝開口部を梁軸方向に直交する方向に向けて配置されるとともに、その向きを交互に反転させて配置される。
このような構成のS梁RC耐震壁構造10では、耐震壁14のコンクリートを打設する際に、梁13の下面まで充填することが困難であるため、型枠に注入孔を設け、この注入孔からコンクリートを圧入するようにするか、或いは、図7に破線で示す高さまで第1打のコンクリートを打設し、第1打継ぎ面14jと梁13との間に、グラウトを注入して耐震壁14を構築する。第1打継ぎ面14jが形成される場合、支圧片18と耐震壁14とを確実に一体化させるために、支圧片18が第1打継ぎ面14jよりも下方へ所定の長さをもってコンクリートに貫入するように第1打継ぎ面14jの高さおよび支圧片18の長さを設定する。
本実施形態のS梁RC耐震壁構造10によれば、地震時に例えば図中右方向への横力Fが架構11に加わると、S梁RC耐震壁構造10には次のような応力が生じる。すなわち、図9に示すように、架構11には、その変形に伴って(A)に示すような曲げモーメントが生じる。一方、耐震壁14の反力として、架構11には(B)に示すような力が作用する。ここで、柱12と耐震壁14との接合部15では、左側の柱12の上部および右側の柱12の下部では耐震壁14の圧縮反力が柱12に作用するが、柱12と耐震壁14とが鉄筋で連結されていないため、左側の柱12の下部および右側の柱12の上部では耐震壁14から梁13に引張力は作用しない。一方、梁13と耐震壁14との水平接合部では、梁13と耐震壁14とが異径棒鋼34によって結合されているため、図10に示すように、耐震壁14の左側半分で耐震壁14の圧縮反力が梁13に作用するとともに、耐震壁14の右側半分で耐震壁14から梁13に引張力が作用する。つまり、図9の(B)において、梁13と耐震壁14との接合部のうち、Aゾーンでは耐震壁14が梁13を押しつけ、Bゾーンでは梁13が耐震壁14に引っ張られる。したがって、架構11には、(A)と(B)とを加えて(C)に示すような曲げモーメントが発生することになる。
つまり、対梁結合鉄筋である異径棒鋼34が無い場合には、Bゾーンでは梁13と耐震壁14とが離反し、せん断力の伝達性能を低下させるが、本実施形態では、耐震壁14の上部に設けられた異径棒鋼34が梁13に溶接され、耐震壁14の下部では縦筋31が地中梁3に結合され、或いはスラブコンクリート5を介して下層階の梁13に結合されるため、Bゾーンにおいても引張力が伝達され、せん断力の伝達性能が向上する。
したがって、地震時に図中右方向への横力Fが架構11に加わった際には、耐震壁14は、第1実施形態と同様に柱12に当接する左側端面の上部において支圧力を柱12に作用させる。また、図11に示すように、支圧片18を構成する溝形鋼の側壁の外面が支圧面18a(図7参照)となって支圧片18が梁軸方向抵抗要素として機能することで、耐震壁14は、上部の支圧片18に当接する部位において各支圧片18を介してB1〜B8の支圧力(支圧片18による支圧力)を梁13に作用させる。加えて、耐震壁14は、圧縮域であるAゾーンにおいて梁13からの圧縮力に応じてF1〜F5の摩擦力を梁13に作用させる。したがって、第1実施形態と同様に、支圧片18がない場合にはその略全部が耐震壁14の端面に加わる横力Fは、分散されて耐震壁14全体で受け止められることになり、建物の耐震性能が大幅に向上する。なお、支圧片18は、図12に示すように溝開口部を交互に反転させて配置されたことにより、バランス良く支圧力を発生させる。
また、本実施形態では、耐震壁14の壁芯14xと梁13の梁芯13xとが略一致するため、耐震壁14を建物外周以外の内壁として設ける場合に好適である。そして、このような場合においても、対梁結合鉄筋をなす異径棒鋼34を下フランジ22の下面における縦筋31に対応する位置に溶接することで、耐震壁14と梁13との結合強度、特に耐震壁14から梁13に作用させる引張力が高まる。
さらに、耐震壁14を梁13の下面までしか構築しないことにより、耐震壁14のコンクリート数量を最小限に抑えることが可能である。一方、支圧片18は梁13の下面に接合しなければならなくなるが、梁軸方向に所定の長さを有する溝形鋼により支圧片18を構成したことにより、梁13の水平ずれに抵抗する要素として機能するために必要な接合強度が支圧片18に確保され、建物の耐震性能が効果的に向上する。
≪第3実施形態≫
図13〜図15に示すように、本実施形態のS梁RC耐震壁構造10は、耐震壁14が、梁軸方向に直交する断面(図15)においてその壁芯14xを梁13の梁芯13xに略一致させる位置に配置された点において第2実施形態と一致し、第1実施形態と相違する。一方、本実施形態では、第2実施形態と同様に、耐震壁14の縦筋31が梁13の下面にスタッド溶接された異径棒鋼34(対梁結合鉄筋)に重ね継手を介して接続されるが、耐震壁14のコンクリートが梁13を巻き込むように梁13の上面まで構築されている点で第2実施形態と相違する。なお、耐震壁14は、梁13を巻き込む上端部14uでは他の部位に比べて壁厚が大きくされている。
耐震壁14は、対梁結合鉄筋として、異径棒鋼34に加え、梁軸方向に直交する断面において矩形状を呈するとともに梁13に連結するせん断補強筋35を更に有している。せん断補強筋35は、梁軸方向に所定間隔に配置され、ウェブ23の上部に穿設された貫通孔を通ってウェブ23の下部および下フランジ22を囲繞し、所定のラップ長をもって両端が連結された環状とされている。また、せん断補強筋35の四隅には、梁軸方向に延在する横筋32が配置されている。
梁13には、鋼板からなり、梁軸方向に所定の間隔をもってウェブ23を挟む位置に一対に配置された支圧片19が設けられている。支圧片19は、それぞれ梁軸方向に直交する状態で上フランジ21の下面およびウェブ23の側面に溶接され、ここではウェブ23側端縁と相反する側の端縁を梁13の側縁13eに一致させる幅寸法とされている。したがって、支圧片19は、その全体が耐震壁14のコンクリートに埋設され且つその両面が梁軸方向に略直交する支圧面19aとなることにより、梁13が耐震壁14に対して梁軸方向へずれることに抵抗する梁軸方向抵抗要素として機能する。
なお、支圧片19にはボルト孔が形成されており、耐震壁14を後工程にて構築する前、すなわち支圧片19がコンクリートにより覆される前に、このボルト孔を利用してスラブコンクリート5を打設するためのデッキプレート4を支圧片19に連結することにより、支圧片19はデッキプレート4のブラケットとしても機能する。したがって、別途ブラケット用の部材を設けずに済み、材料および施工コストが削減される。
このように構成されたS梁RC耐震壁構造10によれば、上記実施形態と同様に、地震時の横荷重が耐震壁14の端面だけでなく支圧片19に当接する上端部14uによっても受け止められ、建物の耐震性能が大幅に向上する。また、耐震壁14が梁13の上面まで構築されたことにより、耐震壁14と梁13とが一体化され、その結合強度を高くなる。さらに、支圧片19が少なくとも互いに直交する2辺(ウェブ23並びに上フランジ21または下フランジ22に対する接合縁)をもって梁13に溶接されたことにより、比較的安価かつ取り扱いが容易な鋼板で支圧片19を構成することができる。そして支圧片19がウェブ23を挟む位置に一対に配置されたことにより、耐震壁14に対する梁13の水平ずれが効果的に抑制され、耐震性が効果的に向上する。
また、耐震壁14が対梁結合鉄筋として異径棒鋼34に加えてせん断補強筋35を有することにより、耐震壁14の上端部14uの梁13に対する結合強度が更に高まり、さらにせん断補強筋35の四隅に横筋32が設けられたことにより、耐震壁14の上端部14uがあたかもSRC梁のように鉄骨梁の補強部材として機能する。なお、耐震壁14の上端部14uが梁13よりも幅広にされているため、耐震壁14のコンクリートの打設と上フランジ21との間から行うようにすれば、コンクリートの打設作業も容易になる。
<変形例>
なお、図16に示すように、せん断補強筋35の形状を、その端部がウェブ23に沿って(幅方向の中央にて)鉛直に延在するものとし、梁13のウェブ23にせん断補強筋35を通すための貫通孔を穿設せずに、鉛直端部をウェブ23に溶接することでせん断補強筋35を梁13に連結させるようにしてもよい。
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、柱12をRC造としているが、SRC造やS造とすることもできる。なお、コッター16を設ける際には、耐震壁14を後工程で構築するようにし、柱12がSRC造の場合には、RC造の場合と同様に型枠に凸状のコッター型枠を取り付けるようにすればよく、柱12がS造の場合には、いくつかの凸片を柱12に溶接するようにすればよい。また、上記実施形態では、耐震壁14が主筋として縦筋31と横筋32とを有しているが、互いに略直交するように鉛直線に対して相反する側に傾斜するブレース状の鉄筋を主筋として備えていてもよい。また、上記第3実施形態では、耐震壁14が異径棒鋼34に加えてせん断補強筋35を有しているが、これらのうちどちらかを省略する形態であってもよい。また、上記第3実施形態では、支圧片19をウェブ23および上フランジ21に溶接しているが、上フランジ21に加えて、或いは上フランジ21に代えて下フランジ22に溶接するようにしてもよい。この他、各部材の具体的形状や、配置、数量などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した本発明に係るS梁RC耐震壁構造10の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
4 デッキプレート
5 スラブコンクリート
10 S梁RC耐震壁構造
11 架構
12 柱
13 梁
13e 側縁
13x 梁芯
14 耐震壁
14x 壁芯
15 接合部
16 コッター
17、18、19 支圧片
17a、18a、19a 支圧面
21 上フランジ
22 下フランジ
23 ウェブ
31 縦筋
32 横筋
33 せん断補強筋(対梁結合鉄筋)
34 異径棒鋼(対梁結合鉄筋)
35 せん断補強筋(対梁結合鉄筋)

Claims (5)

  1. 一対の柱と該一対の柱に架け渡された鉄骨造の梁とを有する架構に鉄筋コンクリート造の耐震壁を構築したS梁RC耐震壁構造であって、
    前記梁は、上フランジ、下フランジおよび当該上フランジと下フランジとを連結するウェブとを有するH形鋼からなり、
    前記耐震壁は、前記梁に一体に結合するための対梁結合鉄筋を有する一方、前記柱に結合するための鉄筋を有さず、
    前記梁には、梁軸方向に所定間隔に配置されて前記耐震壁のコンクリートに埋設されるとともに、梁軸方向に略直交する支圧面を有する複数の支圧片が一体に接合され
    前記耐震壁が、上層の耐震壁に鉄筋が連続するように、梁軸方向に直交する断面においてその壁芯を前記梁の梁芯から側方にオフセットさせた位置に配置され、
    前記対梁結合鉄筋が、前記ウェブにおける前記耐震壁がオフセットした側の側面に溶接され、
    前記耐震壁のコンクリートが、前記対梁結合鉄筋を覆うべく前記上フランジおよび前記下フランジの間において前記ウェブの側面まで充填され、
    前記支圧片は、前記上フランジの下面および前記下フランジの上面の少なくとも一方並びに前記ウェブの側面に溶接されるとともに、前記梁における前記耐震壁がオフセットした側の側縁よりも側方へ突出する鋼板であることを特徴とするS梁RC耐震壁構造。
  2. 一対の柱と該一対の柱に架け渡された鉄骨造の梁とを有する架構に鉄筋コンクリート造の耐震壁を構築したS梁RC耐震壁構造であって、
    前記梁は、上フランジ、下フランジおよび当該上フランジと下フランジとを連結するウェブとを有するH形鋼からなり、
    前記耐震壁は、前記梁に一体に結合するための対梁結合鉄筋を有する一方、前記柱に結合するための鉄筋を有さず、
    前記梁には、梁軸方向に所定間隔に配置されて前記耐震壁のコンクリートに埋設されるとともに、梁軸方向に略直交する支圧面を有する複数の支圧片が一体に接合され
    前記耐震壁が、梁軸方向に直交する断面においてその壁芯を前記梁の梁芯に略一致させる位置に配置され、
    前記対梁結合鉄筋が、前記下フランジの下面における前記耐震壁の鉄筋に対応する位置に溶接されて当該耐震壁の鉄筋に接続され、
    前記耐震壁のコンクリートが前記梁の上面まで構築され、
    前記支圧片は、前記ウェブを挟む位置に一対に配置され、前記上フランジの下面および前記下フランジの上面の少なくとも一方並びに前記ウェブの側面に溶接された鋼板であることを特徴とするS梁RC耐震壁構造。
  3. 前記耐震壁が、梁軸方向に所定間隔に配置され、梁軸方向に直交する断面において少なくとも前記下フランジを囲繞する矩形状のせん断補強筋と、梁軸方向に延在するとともに前記せん断補強筋の少なくとも四隅に配置された横筋とを更に有することを特徴とする、請求項に記載のS梁RC耐震壁構造。
  4. 前記支圧片が、前記上フランジの下面に溶接され、スラブコンクリートを打設するためのデッキプレートのブラケットをなすことを特徴とする、請求項または請求項に記載のS梁RC耐震壁構造。
  5. 前記柱と前記耐震壁との接合部にコッターが設けられたことを特徴とする、請求項1〜請求項のいずれか一項に記載のS梁RC耐震壁構造。
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