JP5828631B2 - 外ケーブル方式緊張鋼材を併用した複合構造梁 - Google Patents

Description

この発明は、プレキャストコンクリート造部材（以下、ＰＣ造部材）と鉄骨造部材を組み合わせた複合構造梁に関するものであり、ＰＣ造部材と鉄骨造部材を連結する外ケーブル方式の緊張鋼材を使用することによってＰＣ造部材と鉄骨造部材との接合部の安全性を高めたものである。

鉄骨造部材の両端にＰＣ造部材を接合した複合構造梁については、種々の提案がなされており、本願出願人は、柱と梁のＰＣ造部材同士の接合部に発生する曲げ及びせん断応力に対して個別に対応することによって緊張鋼材量を合理的に決められるようにして経済的な建物構造が得られるようにした複合構造梁を特許文献１（特開２００９−２８１０６６号公報）で提案した。
この発明は、ＰＣ造部材と鉄骨造部材との接合部において、機械式継手と緊張鋼材の緊張締結による接合の２種類の接合手段を用いるものである。

特開２００９−２８１０６６号公報

図６に示されるように、特許文献１の複合構造梁１は、両端のＰＣ造部材２と鉄骨造部材３が一体化されており、ＰＣ造部材２と鉄骨造部材３は接合部において、機械式継手とＰＣ造部材２に配設された緊張鋼材５の緊張力によって一体化されている。
この緊張鋼材５は、２次緊張鋼材として柱梁接合部において柱４を貫通して隣接スパンの複合構造梁１の鉄骨造部材３のエンドプレート３０に端部が定着されており、梁柱接合部の接合材として機能すると共に、複合構造梁１の接合部の接合手段としても機能するものである。

巨大地震等により設計荷重を超える荷重が作用してこの緊張鋼材５が破断された場合、柱梁接合部において、柱には梁受け用の顎が設けてあるので複合構造梁のＰＣ造部材が落下する恐れはないが、ＰＣ造部材と鉄骨造部材の接合部においては、緊張鋼材によって付与されていたプレストレスが失われて接合力が弱まり、複合構造梁１の中央部の鉄骨造部材３が落下する恐れがある。
また、複合構造梁１の中央部の鉄骨造部材３は、両端のＰＣ造部材２に比べて剛性が低いので、たわみ変形及び振動が生じ易く、想定外の荷重が作用すると過大な変形と振動が生ずるという問題がある。
本発明は、以上の問題点を解消しようとするものであり、ＰＣ造部材と鉄骨造部材との接合部の安全性を高めて想定外の荷重が作用しても鉄骨造部材が落下することがないようにして複合構造梁の安全性を高めると共に、鉄骨造部材の過大なたわみ変形及び振動の発生を抑制するものである。

両端部がＰＣ造部材で、中央部が鉄骨造部材の複合構造梁に、柱と接合するための２次緊張鋼材である緊張鋼材がＰＣ造部材に配設されると共に、１次緊張鋼材である緊張鋼材が両端のＰＣ造部材に配設されて梁の両端部に定着され、この緊張鋼材が鉄骨造部材の長手方向に外ケーブル方式で配設されて緊張された複合梁である。

また、前記の外ケーブル方式の１次緊張鋼材を鉄骨造部材に対して所定のライズを設けて非直線状に張設することによって、鉄骨造部材に上向きの力（押し上げ力）を予め与えておいて荷重が作用したときの複合構造梁の応力を軽減するものである。
更に、前記の複合構造梁において、ＰＣ造部材に鉄骨造部材を受ける顎を設けることによって荷重の一部を顎に負担させるようにしたものである。

本発明の効果を以下に列挙する。
（１）外ケーブル方式の１次緊張鋼材によって複合梁全体にプレストレスが付与されるので、梁柱及びＰＣ造部材と鉄骨造部材の接合に使用されている２次緊張鋼材が万一破断しても、鉄骨造部材の落下が１次緊張鋼材によって防止され、複合梁の安全性を高めることができる。
（２）鉄骨造部材に直線的に張設される１次緊張鋼材は、設計荷重範囲内においては、ＰＣ造部材と鉄骨造部材の接合に対しては力学的に作用していないが、設計荷重を超える想定外の荷重による過大なたわみ変形や振動の発生を抑制するので、構造物が安定したものとなる。
（３）１次緊張鋼材を鉄骨造部材に対して所定のライズを設けて非直線状に張設することによって、鉄骨造部材に上方力（押し上げ力）を与え、鉄骨造部材が負担する応力を軽減するので、ＰＣ造部材と鉄骨造部材との接合部の安全性が高まるだけでなく、たわみ変形及び振動の発生を積極的に抑制する。また、鉄骨造部材の断面を減少させることができ、経済的である。
（４）ＰＣ造部材に鉄骨造部材を受ける顎を設けることによって、ＰＣ造部材と鉄骨造部材との接合部において、鉄骨造部材から伝達された荷重の一部を顎に負担させて１次緊張鋼材の鋼材量を減らすことができるので経済的である。

本発明の複合構造梁の実施例１の正面図。 本発明の複合構造梁の実施例２の正面図。 本発明の複合構造梁の実施例３ａの正面図。 本発明の複合構造梁の実施例３ｂの正面図。 本発明の複合構造梁の実施例４ａの正面図。 本発明の複合構造梁の実施例４ｂの正面図。 本発明の複合構造梁の実施例５ａの正面図。 本発明の複合構造梁の実施例５ｂの正面図。 本発明の複合構造梁の実施例５ｃの正面図。 従来の複合構造梁の正面図。

以下、図示の実施例を参照して本発明を更に詳しく説明する。

図１に本発明の実施例１を示す。
柱と梁とからなる建物の骨組構造を構成する複合構造梁１であり、両端部のＰＣ造部材２と中央部の鉄骨造部材３とは、例えばねじ節鉄筋とナットからなる機械式継手と２次緊張鋼材である緊張鋼材５による緊張力によって接合してある。柱４には複合構造梁１を受ける顎４１が設けてあり、複合構造梁１の端部が載せられ、ＰＣ造部材２に配設した２次緊張鋼材５が柱４を貫通して隣のスパンの複合構造梁（図示しない）の鉄骨造部材のエンドプレート３０に緊張定着されて複合構造梁１と柱４が接合される。なお、建物の端部においては、２次緊張鋼材５の一端は柱４に定着される。

１次緊張鋼材１０が両端のＰＣ造部材２に配設されて複合構造梁１の両端部に定着してあり、ＰＣ造部材２の端面から引き出された１次緊張鋼材１０が鉄骨造部材３の下面の長手方向に外ケーブル方式として直線状に張設されている。鉄骨造部材３の下面には適宜の間隔で支持材３１が設けてあり、１次緊張鋼材１０の位置が保持されている。

１次緊張鋼材１０がＰＣ鋼より線の場合、ＰＣ鋼より線を構成する芯線と側線は夫々合成樹脂被膜が形成されたものを使用するのが設置後に追加の防錆処理が不要なので好ましい。なお、防錆処理されたＰＣ鋼棒も１次緊張鋼材として使用可能である。
１次緊張鋼材１０のＰＣ造部材２への挿入、緊張作業はＰＣ造部材２を製作する工場で実施するのが一般的であるが、運搬上制約がある場合には、複合構造梁１を設置する建設現場において地組とすることもできる。
２次緊張鋼材は、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼より線またはＰＣ鋼線のいずれでもよい。

ＰＣ造部材２と鉄骨造部材３との接合部において、１次緊張鋼材１０に加えてＰＣ造部材２にインサートを打ち込んでボルトで補助的に連結し、架設時の安定性を確保してもよい。
柱梁接合部の複合構造梁１を受ける顎４１の形状は、図１のように梁端断面高さの約半分で梁断面内部に内蔵させた形式（内蔵型）にしてもよいし、梁端断面の下に突出（図示しない）させて梁を受けるようにしたものでもよい。また、柱４の顎４１はコンクリート製でも、鋼製としてもよく、材質は特に限定されるものではない。

図２に示すように、実施例２は、実施例１と基本的構造は変わるものでなく、ＰＣ造部材２と鉄骨造部材３の接合部において、ＰＣ造部材２に鉄骨造部材３を受ける顎２１を設けたものである。この顎２１に接合部の荷重を１次緊張鋼材１０と分担して負担させる場合、顎２１の大きさは、荷重負担割合によって決める。

実施例３は、１次緊張鋼材１０を鉄骨造部材３に対して所定のライズ（Ｒ）を設けて鉄骨造部材３に対して非平行に張設したものである。図３ａに示す例は、鉄骨造部材３の下面にライズを設けて配設して１次緊張鋼材１０を緊張するものであり、ライズは、鉄骨部材３に上向きの力が作用するように配設してある。この上向きの力によって鉄骨造部材３が負担する応力が軽減され、たわみ及び振動の発生を積極的に抑制することになるものである。
建造物の天井高さや室内有効使用高さに制約があって、複合構造梁１の下面側にライズをとれない場合は、図３ｂに示すように、鉄骨造部材３の断面内において１次緊張鋼材１０を鉄骨造部材３に対し非平行に配設して複合構造梁１に上向きの力を与える。

実施例４は、図４ａに示すように、実施例２のＰＣ造部材２に鉄骨造部材３を受ける顎２１を設けたものに実施例３の１次緊張鋼材１０を鉄骨部材３に対して上向きの力を作用させるためのライズを設けて配設することを適用したものであり、図４ｂに示す例は、鉄骨部材３の断面内に１次緊張鋼材１０をライズを設けて配設したものである。

実施例５は、図５ａ〜図５ｃに示すように、鉄骨造部材３に空調や給排水用の配管を通すための貫通口３２を設けたものである。鉄骨造部３の適宜の位置に1つまたは複数の貫通口を形成することによりこの貫通口を建造物の設備のための配管に利用することができる。貫通口３２の周囲に補強材３３を設けてせん断強度の低下を防止することが必要である。

以上に説明した実施例は本発明の構成を限定するものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、１次緊張鋼材は防錆処理されたものに限定されることはなく、他の方法によって防錆処理する場合には、２次緊張鋼材と同じように、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼より線またはＰＣ鋼線から選択することができる。

１ 複合構造梁
２ ＰＣ造部材
２１ 顎
３ 鉄骨造部材
３０ エンドプレート
３１ 支持材
４ 柱
４１ 顎
５ 梁柱接合用緊張鋼材（２次緊張鋼材）
１０ 緊張鋼材（１次緊張鋼材）

Claims (5)

1. 両端部がＰＣ造部材で中央部が鉄骨造部材であり、ＰＣ造部材が柱に設けた顎に載せられ、ＰＣ造部材に配設された２次緊張鋼材によって鉄骨造部材とＰＣ造部材が接合されると共に柱に接合される柱梁構造に使用する複合構造梁であって、緊張鋼材が中央部の鉄骨造部材の長手方向に外ケーブル方式で配設されて両端のＰＣ部材に１次緊張鋼材として定着されて複合構造梁全体にプレストレスを付与しており、この１次緊張鋼材は、複合梁の設計荷重範囲内においてはＰＣ造部材と鉄骨造部材の接合については力学的に作用せず、複合構造梁の設計荷重を超過する荷重によって２次緊張鋼材が破断しても鉄骨造部材の落下を防止するものであることを特徴とする複合構造梁。
2. 請求項１において、１次緊張鋼材とする緊張鋼材が、鉄骨造部材の下面に支持材によって鉄骨造部材から間隔をあけて配設されていることを特徴とする複合構造梁。
3. 請求項１または２において、１次緊張鋼材とする緊張鋼材は鉄骨造部材に対して所定のライズを設けて配設されており、複合構造梁に上向きの力を付与していることを特徴とする複合構造梁。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、ＰＣ造部材に鉄骨造部材を受ける顎が設けてあることを特徴とする複合構造梁。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、鉄骨造部材の適宜の位置に貫通口が形成してあることを特徴とする複合構造梁。