JP5889050B2 - 鉄筋コンクリート製の本設柱 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート製の本設柱に関する。

建物を構築する際に、地上工事と地下工事とを同時に進行させることを可能とした逆打ち工法を採用することで工期短縮化を図る場合がある。
逆打ち工法では、工事進捗に合わせて増加する地上階の重量を、地下階の構真柱で支える必要がある。

このような構真柱は、例えば特許文献１に示すように、鉄骨により構成するのが一般的である。
また、特許文献２には、構真柱として、鉄骨製の下部分と鉄筋コンクリート製の上部分とを組み合わせることにより構成されたものが開示されている。

特開平０６−１８５０８５号公報 特開２０１１−８９３２０号公報

近年、建物の大規模化に伴い、構真柱の断面寸法が大きくなる傾向にある。
構真柱の断面寸法が大きくなると、設置工事における建て込み作業に手間がかかるとともに、大型のクレーンを使用する必要があるため、費用が嵩む。

また、鉄骨製の構真柱は、梁との接合部において、梁の主筋を挿通するための貫通孔を構真柱に形成したり、鉄骨梁を接合するための取付部材（例えば、ガセットプレート等）を構真柱に形成したりする必要があるため、施工に手間を要していた。
また、鉄骨自体が高いとともに、スタッドジベルにより場所打ち杭にせん断力を伝える構成のため、場所打ち杭への埋め込み長さを長く確保する必要があり、材料費が嵩む。

本発明は、前記の問題点を解決するものであり、省力施工が可能であるとともに工事費の低減化を可能とした鉄筋コンクリート製の本設柱を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の鉄筋コンクリート製の本設柱は、複数の柱部材を軸方向に連結することにより形成された構真柱をコア部とする鉄筋コンクリート製の本設柱であって、前記柱部材は、高強度コンクリートにより構成されているとともに、軸方向に沿って貫通孔が形成されており、前記貫通孔に挿通した鋼材を介して前記柱部材同士が連結されていて、前記構真柱の周囲に配筋された主筋を備えていることを特徴としている。
なお、鉄筋コンクリート製の本設柱は、本設梁との接合部において、前記構真柱を貫通することなく、前記構真柱の外側かつ前記本設梁の内側に配筋された前記本設梁用の梁主筋を備えていてもよい。

かかる構真柱によれば、高強度コンクリートにより構成することで、従来の鉄骨製の構真柱に比べて小断面化が可能となる。そのため、構真柱の軽量化が可能となり、構真柱の取り扱いが容易であるとともに、従来に比べて省力施工が可能となる。
また、施工費の低減化とともに材料費の低減化が可能なため、経済的にも優れている。
なお、構真柱を構成する高強度コンクリートとしては、圧縮強度２００Ｎ／ｍｍ^２以上の強度を備えているものを使用するのが望ましい。

最下段に配設される前記柱部材である第一柱部材は、下端部が下に向うに従って断面形状が小さくなるように先細形状を呈しており、この第一柱部材の上端には前記第一柱部材の上方に配設される柱部材である第二柱部材と係合するための凹部または凸部が形成されており、前記第二柱部材の下端および上端には、他の柱部材と係合するための凸部または凹部が形成されていることが望ましい。

かかる構真柱によれば、柱部材同士の連結部において、柱部材同士を嵌合させることが可能となり、目地材（グラウト）のみの断面をなくすことが可能となる。そのため、高品質の構真柱が形成される。
また、下端部が先細形状を呈しているため、場所打ち杭への接合が容易である。

なお、前記柱部材の端部の補強を目的として、前記貫通孔を囲う帯筋が柱部材の端部に配筋されていてもよい。

本発明の鉄筋コンクリート製の本設柱によれば、省力施工を可能とし、かつ、工事費の低減化が可能となる。

本発明の実施形態に係る構真柱の概要を示す立面図である。 （ａ）は構真柱を示す側面図、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。 第一柱部材を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。 第二柱部材を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 柱部材の接合部を示す図であって、（ａ）は平断面図、（ｂ）は正断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、構真柱を利用した建物の施工方法を示す横断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図６に続く構真柱を利用した建物の施工方法を示す横断面図である。 本設の柱梁接合部を示す断面図である。 （ａ）は本実施形態の構真柱を示す断面図、（ｂ）は従来の構真柱を示す断面図である。 第一柱部材の他の形態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の構真柱１は、図１に示すように、大規模な建物工事において、逆打ち工法を採用する際に使用するものである。

構真柱１は、図２の（ａ）に示すように、複数の柱部材１１，１２を軸方向に連結することにより形成されている。
本実施形態の構真柱１は、最下段に配設される柱部材である第一柱部材１１と、第一柱部材１１よりも上段に配設される柱部材である第二柱部材１２とを備えている。

第一柱部材１１は、高強度コンクリートにより構成されたプレキャスト部材であって、図３の（ａ）〜（ｃ）に示すように、断面正方形の四角柱状を呈している。なお、本実施形態では、第一柱部材１１を構成する高強度コンクリートとして、設計強度が２００Ｎ／ｍｍ^２以上のものを使用している。
第一柱部材１１の断面形状は正方形に限定されるものではなく、円形や矩形またはその他の多角形であってもよい。

第一柱部材１１の下端部１１ａは、図３の（ｂ）に示すように、下に向うにしたがって断面形状が小さくなるように先細形状を呈している。
また、第一柱部材１１の上端には、後記する第二柱部材１２の凸部１４（図４参照）と係合する凹部１３が形成されている。

凹部１３は、底面に向うに従って縮小するように、断面視台形状に形成されている。凹部１３の底面には、後記するシース管１５が開口している。なお、凹部１３の形状は、凸部１４との係合が可能であれば限定されるものではない。

第一柱部材１１の内部には、図３に示すように、軸方向に沿って貫通孔１５が形成されている。貫通孔１５は、コンクリートに埋設されたシース管により形成されている。シース管は、いわゆるスパイラルシース管であって、第一柱部材１１を貫通している。
本実施形態では、図３の（ｃ）に示すように、第一柱部材１１の断面中央部に、２本の貫通孔１５，１５が形成されている。なお、貫通孔１５の本数は限定されるものではない。

図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、第一柱部材１１の上端部には、貫通孔１５を囲う帯筋１６，１６，…が配筋されている。本実施形態では、柱部材１２の端面から柱せい長さ付近の範囲に対して帯筋１６，１６,…を配筋している。

帯筋１６は、第一柱部材１１の断面形状に応じて、正方形状に加工されているが、帯筋１６の形状は限定されるものではなく、例えば円形であってもよいし、螺旋状に形成されていてもよい。また、構真柱１は、仮設部材であるため、帯筋１６のかぶりを無くし、表面に露出した状態で配筋してもよい。

また、第一柱部材１１の各角部には、形状保持筋１７が配筋されている。なお、形状保持筋１７の配置や本数は限定されるものではない。

第二柱部材１２は、高強度コンクリートにより構成されたプレキャスト部材であって、図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、断面正方形の四角柱状を呈している。なお、本実施形態では、第二柱部材１２を構成する高強度コンクリートとして、設計強度が２００Ｎ／ｍｍ^２以上のものを使用している。
第二柱部材１２の断面形状は、正方形に限定されるものではなく、円形や矩形またはその他の多角形であってもよい。

図４の（ａ）に示すように、第二柱部材１２の下端には凸部１４が形成されていて、第二柱部材１２の上端には凹部１３が形成されている。凸部１４は、凹部１３と同形状となるように、断面視台形状に形成されており、第一柱部材１１の凹部１３または他の第二柱部材１２の凹部１３に係合可能な形状を呈している。

第二柱部材１２の内部には、図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、軸方向に沿って埋設されたシース管により貫通孔１５が形成されている。

第二柱部材１２の貫通孔１５は、図２の（ｂ）に示すように、柱部材１１，１２同士を連結した際に、他の柱部材（第一柱部材１１または他の第二柱部材１２）の貫通孔１５と連続するように、第二柱部材１２の断面中央部に形成されている。なお、貫通孔１５の本数は限定されるものではない。

図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、第二柱部材１２の下端部および上端部には、それぞれ貫通孔１５を囲う帯筋１６，１６，…が配筋されている。本実施形態では、柱部材１２の端面から柱せい長さ付近の範囲に対して帯筋１６，１６,…を配筋している。また、構真柱１は、仮設部材であるため、帯筋１６のかぶりを無くし、表面に露出した状態で配筋してもよい。
また、第二柱部材１１の各角部には、形状保持筋１７が配筋されている。

柱部材１１，１２同士の接合部には、目地材１８が充填されている。目地材１８には、高強度のグラウト材を使用している。
そして、柱部材１１，１２同士の接合は、複数の柱部材１１，１２の貫通孔１５，１５を挿通した鋼材１９を介して行う。

本実施形態では、鋼材１９としてＰＣ鋼より線やＰＣ鋼棒を使用し、接合部にプレストレスを導入して圧着接合している。なお、柱部材１１，１２同士を圧着接合する際の圧着力は、柱部材１１,１２が接合された構真柱１を揚重設置する際に接合目地が離間しない程度の引張力であればよい。なお、形状保持筋１７の配置や本数は限定されるものではない。また、目地材１８の強度は、鋼材１９を介して導入さ圧縮応力に対して耐え得る強度を備えていればよい。

次に、本実施形態の構真柱１を利用した建物の施工方法について説明する。
建物の施工方法は、接合工程と、杭施工工程と、建て込み工程と、埋め戻し工程と、地下施工工程とを備えている。

接合工程は、柱部材１１，１２を接合して、構真柱１を形成する工程である（図２参照）。
構真柱１の形成は、まず、第一柱部材１１と複数の第二柱部材１２を架台等に横置きに並べた後、柱部材１１,１２の接合部（第一柱部材１１と第二柱部材１２の接合部および第二柱部材１２同士の接合部）に目地材１８を充填するとともに、互いの凹部１３と凸部１４とを噛合させる。このとき、柱部材１１，１２の貫通孔１５には、鋼材１９を挿通しておく（図５参照）。

目地材１８が硬化したら、予め設置しておいた鋼材１９を介してプレストレスを導入し、柱部材１１，１２同士を圧着接合する。
柱部材１１，１２同士の圧着接合後、貫通孔１５内にグラウト材を注入して、鋼材１９の防錆処理を施す。

杭施工工程は、地盤Ｇに杭２を施工する工程である。
本実施形態では、杭２として、場所打ち杭を採用している。

杭２の施工は、図６の（ａ）に示すように、地盤Ｇに形成された削孔３内に鉄筋籠２１を挿入したのち、トレミー管２２等を利用してコンクリートを打設することにより行う。
削孔３の上端部には、孔口の補強用のケーシング３１が配置されている。

ここで、接合工程と、杭施工工程との施工の順番は限定されるものではなく、いずれか一方を先に実施してもよいし、同時に実施してもよい。

建て込み工程は、杭施工工程においてコンクリートを打設した直後に、削孔３の内部に構真柱１を建て込む工程である。

構真柱１の建て込みは、図６の（ｂ）に示すように、構真柱１をクレーン等の揚重機により吊持した状態で、削孔３の内部に挿入し、構真柱１の先端部を杭２のコンクリートに差し込むことにより行う。
このとき、ケーシング３１の内部に精度確保治具３２を設置しておき、構真柱１の垂直精度を確保する。

埋め戻し工程は、図６の（ｃ）に示すように、構真柱１の建て込み完了後に、削孔３を埋め戻す工程である。
削孔３の埋め戻しは、杭２のコンクリートの養生後、コンクリートの所定の強度が発現してから行う。なお、埋め戻し材料３３には、発生土を使用するが、搬入した材料を使用してもよい。

地下施工工程は、図７の（ａ）に示すように、構真柱１を利用して建物の施工を行う工程である。
建物の施工は、地上部分と地下部分とを同時に行う。

地上部分の施工は、構真柱１により、地上部分の構造体（柱等）を支持した状態で行う。
一方、地下部分の施工は、図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、地上に近い部分から下に向って掘削しながら各階の本設柱４、梁５、床スラブ６、および、基礎スラブ７を構築することにより行う。

本設柱４は、構真柱１の周囲に鉄筋４１を配筋した後、現場打ちコンクリートを打設することにより形成する。本設柱４に接続する本設梁５の施工は、図８に示すように、構真柱１を貫通させることなく、構真柱１の側方に梁主筋５１，５１，…を配筋し、コンクリートを打設することにより行う。

本実施形態の構真柱１によれば、従来の鉄骨造の構真柱と比較して、軽量化が可能となるため、構真柱１の建て込み時の揚重機（クレーン）として、従来よりも吊上げ能力が小さい（１／２〜２／３程度）ものでの施工が可能である。そのため、揚重機の使用に要する費用や、用地等を削減することが可能となる。

また、軽量な構真柱１を使用することで、各種機械や治具等の省力化も可能となる。
また、構真柱１をコンクリートにより構成することで、鉄骨を使用する場合と比較して、材料由来のＣＯ_２削減の効果も期待できる。

図９の（ａ）および（ｂ）に示すように、従来の鉄骨製の構真柱１０１と比較して、断面形状を大幅に小さくすることができるため、取り扱い性に優れている。
また、構真柱１を貫通させることなく梁主筋を配筋することができるため（図８参照）、施工の手間を大幅に削減することができる。

柱部材１１，１２同士の接合を、図５に示すように、凹部１３と凸部１４とを嵌合させることにより行っているため、目地材（グラウト材）のみの断面となる部分が発生することがない。
また、凹部１３または凸部１４を包括して拘束するように帯筋１６が配筋されているため、プレキャスト部材である柱部材１１，１２の端部に材軸方向に生じる割裂破壊を防止することができる。

第一柱部材１１の下端部１１ａが先細形状であるため（図２参照）、構真柱１と杭２との接合部において支圧効果を期待することができる。そのため、より合理的に軸力が伝達されるため、場所打ち杭への埋め込み長さ（深さ）を小さくすることができ、コスト削減が可能となる。

柱部材１１，１２同士の接合は、架台等（図示せず）の上において連結することで、直線性を確保している。

構真柱１は、完成時は本設柱５のコア部を構成し、端部の補強筋（帯筋１６や形状保持筋１７）以外は主筋や帯筋が不要なため、高強度コンクリートを使用した部材特有の収縮対策工や耐火対策工を施す必要がない。そのため、合理的で安価な構真柱１を構成することが可能となる。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

前記実施形態では、第一柱部材の先細形状の下端部１１ａが、一体に形成されている場合について説明したが、図１０に示すように、先細形状の下端部１１ａを別部材により形成し、第一柱部材１１の先端に固定してもよい。このようにすれば、貫通孔１５の形成位置が第一柱部材１１の断面中央に限定されることがない。

また、前記実施形態では、第一柱部材１１の上端に凹部１３を形成したが、第一柱部材１１の上端の形状は限定されるものではなく、例えば凸部１４が形成されていてもよいし、平らであってもよい。
また、同様に第二柱部材１２は、下端に凹部１３が形成されていて、上端に凸部１４が形成されたものであってもよいし、両端が平坦に形成されていてもよい。さらに、第二柱部材１２として、両端に凹部１３が形成されたものと、両端に凸部１４が形成されたものとを交互に配設してもよい。

前記実施形態では、鋼材１９としてＰＣ鋼より線やＰＣ鋼棒を使用する場合について説明したが、柱部材１１，１２同士の接合に必要な圧着力が比較的小さい場合には、鋼材１９として、ネジ鉄筋を使用してもよい。

柱部材１１，１２同士の接合部の構成（凹部１３および凸部１４）は、目地材１８のみの断面を無くすことが可能であれば、前記実施形態で示したものに限定されない。
柱部材１１，１２の端部には、必ずしも帯筋１６を配筋する必要はなく、例えば、炭素繊維シートを端部に巻き付けることにより補強を行ってもよい。

構真柱１は、杭２との接合部におけるコンクリートや後打ちコンクリートとの一体性を高めるために、側面を粗面にしたり、側面にせん断抵抗用の凹部（いわゆるシアコッター等）を設けてもよい。

前記実施形態では、シース管を埋設することにより貫通孔１５を形成する場合について説明したが、貫通孔１５の形成方法は限定さえるものではない。たとえば、柱部材１１，１２を遠心成形により製造する場合には断面中央に中空部が形成されるため、この中空部を鋼材１９を配設するための貫通孔１５として利用すればよい。

前記実施形態では、柱部材１１，１２を横置きにした状態で接合する場合について説明したが、柱部材同士の接合は、縦置きの状態で行ってもよい。

１ 構真柱
１１ 第一柱部材
１２ 第二柱部材
１３ 凹部
１４ 凸部
１５ 貫通孔
１６ 帯筋
１９ 鋼材

Claims (4)

1. 複数の柱部材を軸方向に連結することにより形成された構真柱をコア部とする鉄筋コンクリート製の本設柱であって、
   前記柱部材は、高強度コンクリートにより構成されているとともに、軸方向に沿って貫通孔が形成されており、
   前記貫通孔に挿通した鋼材を介して前記柱部材同士が連結されていて、
   前記構真柱の周囲に配筋された主筋を備えていることを特徴とする、鉄筋コンクリート製の本設柱。
2. 本設梁との接合部において、
   前記構真柱を貫通することなく、前記構真柱の外側かつ前記本設梁の内側に配筋された前記本設梁用の梁主筋を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の鉄筋コンクリート製の本設柱。
3. 前記構真柱の最下段に配設される前記柱部材である第一柱部材は、下端部が下に向うに従って断面形状が小さくなるように先細形状を呈しており、
   前記第一柱部材の上端には前記第一柱部材の上方に配設される柱部材である第二柱部材と係合するための凹部または凸部が形成されており、
   前記第二柱部材の下端および上端には、他の柱部材と係合するための凸部または凹部が形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の鉄筋コンクリート製の本設柱。
4. 前記構真柱の前記柱部材の端部には、前記貫通孔を囲う帯筋が配筋されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート製の本設柱。

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