JP6104658B2 - 構造物およびその構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造物およびその構築方法に関する。詳しくは、プレキャストコンクリート柱と複数スパンに亘ってプレストレスが導入されたプレキャストコンクリート梁とを有する構造物の構築方法に関する。

従来より、構造物の柱や梁を、予め工場にてプレキャストコンクリート柱（以降、ＰＣａ柱と呼ぶ）およびプレキャストコンクリート梁（以降、ＰＣａ梁と呼ぶ）として製作しておき、これらＰＣａ柱およびＰＣａ梁を現場に運搬して建方作業を行うプレキャストコンクリート構造（以降、ＰＣａ構造と呼ぶ）が知られている。

また、ＰＣａ柱やＰＣａ梁は、梁の長スパン化やひびわれ発生を抑止する柱梁架構を実現するために、ＰＣ製作工場や現場に搬入された後に緊張力が導入されて、プレストレストコンクリート構造（以降、ＰＣ構造と呼ぶ）となる場合がある。

以上のＰＣ構造では、ＰＣａ柱およびＰＣａ梁の建方作業を行った後、ＰＣａ柱の柱脚部の継手部分にグラウトを充填して、ＰＣａ柱の柱脚部を下階に固定する。その後、ＰＣａ梁内にＰＣ鋼線を挿通し、この鋼線を緊張して、プレストレスを導入する。

しかしながら、ＰＣａ梁にプレストレスを導入すると、これらのＰＣａ梁は軸方向に収縮することになる。すると、ＰＣａ柱の柱脚部は既に固定されているにもかかわらず、柱頭が構造物の中心側に向かって引っ張られることになり、特に建物の外周側に位置するＰＣａ柱には、大きな不静定応力が生じる場合があった。

以上の問題を解決するため、例えば以下の手法が提案されている（特許文献１参照）。
すなわち、ＰＣａ柱を建て込んだ後、ＰＣａ柱間にＰＣａ梁を仮設する。このとき、このＰＣａ梁の端面でＰＣａ柱の上端部を挟むように、ＰＣａ梁を配置する。
次に、これらＰＣａ柱のうちの１本を直下階に固定する。この状態で、ＰＣａ梁に一度に複数スパンに亘ってプレストレスを導入する。すると、プレストレスの導入に伴って、仮設されたＰＣａ柱が固定されたＰＣａ柱に向かって水平にスライドする。
その後、残りのＰＣａ柱を床面に固定する。

この提案によれば、ＰＣａ梁にプレストレスを導入すると、ＰＣａ柱が水平にスライドするので、これらＰＣａ柱に不静定応力が生じるのを防止できる。
また、連続多スパンに亘って一度でプレストレスを導入できるので、工期を短縮できるうえに、プレストレス導入に用いる緊張材（ＰＣ鋼線）や定着具の数量を低減できるので、コストを低減できる。

特許４９９５６９６号公報

しかしながら、特許文献１に示された手法では、ＰＣａ柱の上端部を挟んでＰＣａ梁を配置するため、ＰＣａ柱が長くなり、重量が大きくなる、という問題があった。そのため、ＰＣａ柱を揚重するための揚重機が大型化し、施工コストが高くなる、という問題があった。特に、ＰＣａ柱が太径化すると、このような問題が顕著であった。

また、ＰＣａ梁にプレストレスを導入するまでの期間は、ＰＣａ柱の柱脚部が直下階に固定されていない。よって、固定されていない部分、つまりＰＣａ柱間にＰＣａ梁が架設された構造（構築過程）は、重心位置が高く、風力や地震力に対して不安定となる。そこで、安全性を確保するために、サポートなどで各ＰＣａ柱やＰＣａ梁に控えをとる必要があり、施工コストが高くなっていた。

本発明は、連続する多スパンにプレストレスを導入する構造物について、不静定応力を軽減しつつ、低コストで構築できる構造物およびその構築方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の構造物（例えば、後述の構造物１、１Ａ）は、複数のプレキャストコンクリート造の柱（例えば、後述の柱１０）と、当該複数の柱間に架設される複数のプレキャストコンクリート造の梁（例えば、後述の梁２０）と、前記柱の直上に設けられたプレキャストコンクリート造の直上階の柱（例えば、後述の直上階の柱３０）と、を備え、当該梁にプレストレスが導入される構造物であって、前記直上階の柱は、前記梁の下端面の位置にて、前記柱の上に配置され、前記梁のうち隣り合うもの同士は、前記直上階の柱を挟んで配置され、この状態で、前記梁の断面内に配置された緊張材によって一度に複数スパンに亘ってプレストレスが導入されて、前記直上階の柱および前記梁からなる柱梁架構のプレストレストコンクリート構造が形成され、当該プレストレストコンクリート構造が前記柱と接合されていることを特徴とする。

請求項２に記載の構造物の構築方法は、複数のプレキャストコンクリート造の柱と、当該複数の柱間に架設される複数のプレキャストコンクリート造の梁と、前記柱の直上に設けられたプレキャストコンクリート造の直上階の柱と、を備え、当該梁にプレストレスが導入される構造物の構築方法であって、前記複数の柱の建方を行うステップ（例えば、後述のステップＳ１）と、前記複数の柱を当該柱の直下階に固定するステップ（例えば、後述のステップＳ２）と、前記複数の直上階の柱および前記複数の梁の建方を行うステップ（例えば、後述のステップＳ３）と、前記梁に一度に複数スパンに亘ってプレストレスを導入する工程（例えば、後述のステップＳ５）と、前記直上階の柱を前記柱に固定する工程（例えば、後述のステップＳ６）と、を順番に行うことを特徴とする。前記プレストレスを導入する工程では、前記直上階の柱および前記梁からなる柱梁架構のプレストレストコンクリート構造が形成される。

この発明によれば、まず、複数の柱の建方を行い、次に、これらの柱を各柱の直下階に固定して、自立させる。次に、複数の直上階の柱および複数の梁の建方を行い、柱の上にこれら直上階の柱および梁を仮設させる。この状態で、複数の梁に一度にプレストレスを導入する。すると、プレストレスにより柱が水平にスライドするので、プレキャストコンクリート造の直上階の柱に生じる不静定応力を軽減できる。

また、連続多スパンに亘って一度にプレストレスを導入するので、工期を短縮できるうえに、プレストレス導入に用いる緊張材（ＰＣ鋼線）や定着具の数量を削減できるから、コストを低減できる。

また、柱を直下階に固定して自立させ、これら自立させた柱の上にて、直上階の柱を挟んで梁を配置する。よって、固定されていない部分、つまり直上階の柱および梁からなる構造は、重心位置が低くなり、構造安定性を確保できる。したがって、サポートが不要となり、低コストとなる。
さらに、各柱の長さを従来に比べて短くできるので、軽量化が可能で、柱を揚重する揚重機械を小型化でき、低コストとなる。

本発明の構造物は、前記直上階の柱は、前記梁の上端面、前記直上階の柱の中間部、または直上階の梁の下端面で複数の部材（例えば、後述の柱梁接合部３３、柱本体３４）に分割されることが好ましい。

この発明によれば、直上階の柱を複数の部材に分割したので、これらの部材を揚重する揚重機械を小型化でき、さらに低コストとなる。

本発明の構造物は、前記柱の上端部または前記直上階の柱の下端部には、前記梁を支持する顎部（例えば、後述の顎部１２、３５）が設けられることが好ましい。

この発明によれば、梁を支保工で直下階の躯体から支持する必要がないので、工期を短縮して、施工コストをさらに低減できる。

本発明によれば、まず、複数の柱の建方を行い、次に、これらの柱を各柱の直下階に固定して、自立させる。次に、複数の直上階の柱および複数の梁の建方を行い、柱の上にこれら直上階の柱および梁を仮設させる。この状態で、複数の梁に一度にプレストレスを導入する。すると、プレストレスにより柱が水平にスライドするので、プレキャストコンクリート造の直上階の柱に生じる不静定応力を軽減できる。また、連続多スパンに亘って一度にプレストレスを導入するので、工期を短縮できるうえに、プレストレス導入に用いる緊張材（ＰＣ鋼線）や定着具の数量を削減できるから、コストを低減できる。また、柱を直下階に固定して自立させ、これら自立させた柱の上にて、直上階の柱を挟んで梁を配置する。よって、固定されていない部分、つまり直上階の柱および梁からなる構造は、重心位置が低くなり、構造安定性を確保できる。したがって、サポートが不要となり、低コストとなる。さらに、各柱の長さを従来に比べて短くできるので、軽量化が可能で、柱を揚重する揚重機械を小型化でき、低コストとなる。

本発明の第１実施形態に係る構造物の構築方法が適用された構造物の模式図である。 前記実施形態に係る構造物の直上階の柱の柱脚部の拡大断面図である。 前記実施形態に係る構造物の構築方法のフローチャートである。 前記実施形態に係る構造物の柱の建方を行って柱を固定した状態を示す模式図である。 前記実施形態に係る構造物の直上階の柱および梁の建方を行った状態を示す模式図である。 前記実施形態に係る構造物の直上階の柱および梁の建方を行った状態における、直上階の柱の柱脚部の拡大断面図である。 前記実施形態に係る構造物の柱および梁にＰＣ鋼線を挿通した状態を示す模式図である。 前記実施形態に係るＰＣ鋼線を緊張した状態を示す模式図である。 前記実施形態の変形例に係る構造物の模式図である。 前記実施形態の別の変形例に係る構造物の模式図である。 本発明の第２実施形態に係る構造物の構築方法が適用された構造物の一部の模式図である。 前記実施形態の変形例に係る構造物の模式図である。 前記実施形態の別の変形例に係る構造物の模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。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実施形態に係る構造物の構築方法が適用された構造物１の模式図である。

構造物１は、直下階の躯体４０と、この直下階の躯体４０の上に水平方向に並んで配置された７本のプレキャストコンクリート造の柱１０と、これら７本の柱１０間に架設された６本のプレキャストコンクリート造の梁２０と、柱１０の直上に設けられたプレキャストコンクリート造の７本の直上階の柱３０と、を備える。

直下階の躯体４０とは、例えば柱である。
直上階の柱３０は、梁２０の下端面の位置にて、柱１０の上に配置されている。つまり、直上階の柱３０と柱１０との接合面の高さ位置は、梁２０の下端面となっている。これにより、隣り合う梁２０同士は、直上階の柱３０を挟んで配置されている。
各柱１０、３０は、柱位置Ｘ１〜Ｘ７に位置している。

各梁２０および各直上階の柱３０には、６スパンに亘って延びる円筒形状のシース（図示省略）が貫通している。このシースには、緊張材としてのＰＣ鋼線２１が挿通されており、このＰＣ鋼線２１は、緊張されて定着具２２により固定されている。また、シースとＰＣ鋼線２１との間隙には、無収縮グラウトが充填されている。

ＰＣ鋼線２１は、６スパンに亘って、梁２０の断面内で梁２０の軸方向に沿って直線状に延びており、これにより、梁２０には、軸方向に沿ってプレストレスが導入される。また、このようにＰＣ鋼線２１を梁２０の軸方向に沿って直線状に設けることにより、ＰＣ鋼線２１とシースとの摩擦によるプレストレスの低下を防止している。

図２は、各直上階の柱３０の柱脚部の拡大断面図である。
各柱３０の柱脚部の柱筋３１は、スリーブ継手３２により、この柱３０の直下の柱１０から上方に突出する柱筋１１に連結されている。具体的には、スリーブ継手３２の内径は、柱筋１１、３１の外径よりも大きくなっており、柱筋１１、３１の外周面とスリーブ継手３２の内周面との間の間隙には、無収縮グラウトが充填されている。

また、スリーブ継手３２は、例えばスプライススリーブ（日本スプライススリーブ社製）であるが、柱筋１１、３１の外径よりも大きい円筒形状であればよく、例えばシースでもよい。

次に、以上の構造物１を構築する手順を、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ステップＳ１では、図４に示すように、直下階の躯体４０上に７本の柱１０の建方を行う。これら柱１０は、柱位置Ｘ１〜Ｘ７に配置される。

ステップＳ２では、図４に示すように、全ての複数の柱１０をこの柱１０の直下階の躯体４０に固定する。具体的には、直下階の躯体４０から延びる主筋と柱１０の主筋とを例えば機械式継手で接合し、各柱１０と直上階の躯体４０との間に無収縮モルタルを充填する。

ステップＳ３では、図５に示すように、直上階の柱３０の建方を行うとともに、６本の梁２０の建方を行う。これら６本の梁２０は、図示しない支保工で直下階の躯体４０から支持する。

ここで、６スパンに亘る柱３０のうちの１つ、ここでは、中央の柱３０を選択する。そして、この選択した柱３０を固定柱３０Ａとし、この固定柱３０Ａに隣接する柱３０を、スライド柱３０Ｂとする。また、スライド柱３０Ｂに隣接する柱３０を、スライド柱３０Ｃとし、スライド柱３０Ｃに隣接する柱３０を、スライド柱３０Ｄとする。

固定柱３０Ａは、柱位置Ｘ４に配置される。
また、柱位置Ｘ３、Ｘ５よりも寸法ｄ１だけ外側の位置を、柱位置Ｘ３Ａ、Ｘ５Ａとする。スライド柱３０Ｂは、この柱位置Ｘ３Ａ、Ｘ５Ａに配置される。

また、柱位置Ｘ２、Ｘ６よりも寸法ｄ２だけ外側の位置を、柱位置Ｘ２Ａ、Ｘ６Ａとする。この寸法ｄ２は、寸法ｄ１よりも大きい値である。スライド柱３０Ｃは、この柱位置Ｘ２Ａ、Ｘ６Ａに配置される。
また、柱位置Ｘ１、Ｘ７よりも寸法ｄ３だけ外側の位置を、柱位置Ｘ１Ａ、Ｘ７Ａとする。この寸法ｄ３は、寸法ｄ２よりも大きい値である。スライド柱３０Ｄは、この柱位置Ｘ１Ａ、Ｘ７Ａに配置される。

スライド柱３０Ｂ〜３０Ｄのスリーブ継手３２の内径は、図６に示すように、スライド柱３０Ｂ〜３０Ｄが寸法ｄ１〜ｄ３だけずれて配置されても、スリーブ継手３２の内周面と柱筋１１の外周面とが干渉しないように、柱筋１１の外径よりも大きく形成されている。このようにスリーブ継手３２の内径が大きく確保されることにより、スライド柱３０Ｂ〜３０Ｄは、直下の柱１０の上をスライド可能となる。

次に、ステップＳ４では、図７に示すように、固定柱３０Ａの柱脚部のスリーブ継手３２内に無収縮グラウトを充填して、固定柱３０Ａの柱脚部をこの固定柱３０Ａの直下の柱１０に固定する。
さらに、６スパンに亘って、直線状に延びるシースにＰＣ鋼線２１を挿通するとともに、直上階の柱３０と梁２０との間の目地にモルタルを充填する。

次に、ステップＳ５では、目地モルタルの強度が所定強度まで発現した後、６スパンの両端に位置するスライド柱３０Ｄの一方（ここでは、図６中左端のスライド柱３０Ｄ）に定着具２２を設置し、他方（ここでは、図６中右端のスライド柱３０Ｄ）に図示しないジャッキを設置する。次に、この定着具２２にＰＣ鋼線２１の一端を固定し、この状態で、ジャッキでＰＣ鋼線２１を図７中右方向に緊張する。
その後、他方のスライド柱３０Ｄにも定着具２２を取り付けて、このＰＣ鋼線２１の他端側をこの定着具２２に固定する。これにより、６スパンに亘る梁２０にプレストレスを導入する。

すると、図８に示すように、固定柱３０Ａは、柱脚部が固定されているためスライドしないが、残るスライド柱３０Ｂ〜３０Ｄは、固定柱３０Ａに向かってスライドする。すなわち、柱位置Ｘ３Ａ、Ｘ５Ａに配置されたスライド柱３０Ｂは、柱位置Ｘ３、Ｘ５に移動し、柱位置Ｘ２Ａ、Ｘ６Ａに配置されたスライド柱３０Ｃは、柱位置Ｘ２、Ｘ６に移動し、柱位置Ｘ１Ａ、Ｘ７Ａに配置されたスライド柱３０Ｄは、柱位置Ｘ１、Ｘ７に移動する。

次に、梁２０および各直上階の柱３０のシース内に無収縮グラウトを充填する。
続いて、ステップＳ６では、スライド柱３０Ｂ〜３０Ｄの柱脚部のスリーブ継手３２内に無収縮グラウトを充填することで、スライド柱３０Ｂ〜３０Ｄの柱脚部を直下の柱１０に固定する。
その後、図示しないが、スラブなどのトップコンクリートを打設する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）柱１０を直下階の躯体４０に固定して自立させ、次に、柱１０の上で直上階の柱３０および梁２０を仮設させる。この状態で、複数の梁２０に一度にプレストレスを導入する。すると、プレストレスにより柱３０Ｂ〜３０Ｄが水平にスライドするので、プレキャストコンクリート造の直上階の柱３０Ａ〜３０Ｄに生じる不静定応力を軽減できる。

また、連続多スパンに亘って一度にプレストレスを導入するので、工期を短縮できるうえに、プレストレス導入に用いるＰＣ鋼線２１や定着具２２の数量を削減できるから、コストを低減できる。
また、柱１０を直下階の躯体４０に固定して自立させ、これら自立させた柱１０の上にて、直上階の柱３０を挟んで梁２０を配置する。よって、固定されていない部分、つまり直上階の柱３０および梁２０からなる構造は、重心位置が低くなり、構造安定性を確保できる。したがって、サポートが不要となり、低コストとなる。
さらに、各柱１０の長さを従来に比べて短くできるので、軽量化が可能で、柱１０を揚重する揚重機械を小型化でき、低コストとなる。

なお、本実施形態では、図９に示すように、柱１０の上端部に、側方に突出して梁２０の下面を支持する顎部１２を設けてもよい。
あるいは、図１０に示すように、直上階の柱３０の下端部に、側方に突出して梁２０を支持する顎部３５を設け、梁２０の端面にこの顎部３５が係合する切欠き部２３を設けてもよい。
このようにすれば、上述の（１）に加えて、以下のような効果がある。
（２）梁２０を支保工で直下階の躯体４０から支持する必要がないので、工期を短縮して、施工コストを低減できる。

〔第２実施形態〕
図１１は、本発明の第２実施形態に係る構造物の構築方法が適用された構造物１Ａの一部の模式図である。
本実施形態では、直上階の柱３０が梁２０の上端面で二分割される点が、第１実施形態と異なる。

すなわち、直上階の柱３０は、梁２０の上端面にて、梁２０が接合される柱梁接合部３３と、この柱梁接合部３３の上に設けられた柱本体３４と、に二分割される。
よって、隣り合う梁２０同士は、柱梁接合部３３を挟んで配置されており、シースは、各梁２０および各柱梁接合部３３を貫通する。

本実施形態では、ステップＳ３にて、直上階の柱３０の柱梁接合部３３および柱本体３４の建方を行うとともに、６本の梁２０の建方を行う。さらに、各直上階の柱３０について、柱梁接合部３３と柱本体３４とを一体化させておく。すなわち、柱梁接合部３３の主筋と柱本体３４の主筋とを例えば機械式継手で接合し、柱梁接合部３３と柱本体３４との間に無収縮モルタルを充填する。

本実施形態によれば、上述の（１）に加えて、以下のような効果がある。
（３）直上階の柱３０を柱梁接合部３３と柱本体３４とに二分割したので、これらの部材３３、３４を揚重する揚重機械を小型化でき、さらに低コストとなる。

なお、本実施形態では、図１２に示すように、柱１０の上端部に、側方に突出して梁２０の下面を支持する顎部１２を設けてもよい。
あるいは、図１３に示すように、柱梁接合部３３の下端部に、側方に突出して梁２０を支持する顎部３５を設け、梁２０の端面にこの顎部３５が係合する切欠き部２３を設けてもよい。
これのようにすれば、上述の（１）〜（３）と同様の効果がある。

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、上述の各実施形態では、中央の柱３０を柱１０に固定して固定柱３０Ａとしたが、これに限らず、他の柱３０を柱１０に固定してもよい。

また、上述の第２実施形態では、直上階の柱３０を、梁２０の上端面にて二分割したが、これに限らず、直上階の柱３０の中間部や、直上階の梁（つまり梁２０の直上の梁）の下端面にて、分割してもよい。

また、上述の第２実施形態では、ステップＳ３にて、各直上階の柱３０の柱梁接合部３３と柱本体３４とを一体化させたが、これに限らない。すなわち、ステップＳ３にて、各直上階の柱３０の柱梁接合部３３と柱本体３４を一体化せず、ステップＳ４にて、固定柱３０Ａの柱梁接合部３３をこの固定柱３０Ａの直下の柱１０に固定する。そして、ステップＳ５にて、各柱梁接合部３３と梁２０にプレストレスを導入し、ステップＳ６にて、スライド柱３０Ｂ〜３０Ｄの柱梁接合部３３を直下の柱１０に固定するとともに、各柱梁接合部３３と柱本体３４と一体化してもよい。

１、１Ａ…構造物
１０…柱
１０Ａ…固定柱
１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…スライド柱
１１…柱筋
１２…顎部
２０…梁
２１…ＰＣ鋼線（緊張材）
２２…定着具
２３…切欠き部
３０…直上階の柱
３０Ａ…固定柱
３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ…スライド柱
３１…柱筋
３２…スリーブ継手
３３…柱梁接合部
３４…柱本体
３５…顎部
４０…躯体

Claims (2)

1. 複数のプレキャストコンクリート造の柱と、当該複数の柱間に架設される複数のプレキャストコンクリート造の梁と、前記柱の直上に設けられたプレキャストコンクリート造の直上階の柱と、を備え、当該梁にプレストレスが導入される構造物であって、
   前記直上階の柱は、前記梁の下端面の位置にて、前記柱の上に配置され、
   前記梁のうち隣り合うもの同士は、前記直上階の柱を挟んで配置され、
   この状態で、前記梁の断面内に配置された緊張材によって一度に複数スパンに亘ってプレストレスが導入されて、前記直上階の柱および前記梁からなる柱梁架構のプレストレストコンクリート構造が形成され、当該プレストレストコンクリート構造が前記柱と接合されていることを特徴とする構造物。
2. 複数のプレキャストコンクリート造の柱と、当該複数の柱間に架設される複数のプレキャストコンクリート造の梁と、前記柱の直上に設けられたプレキャストコンクリート造の直上階の柱と、を備え、当該梁にプレストレスが導入される構造物の構築方法であって、
   前記複数の柱の建方を行うステップと、
   前記複数の柱を当該柱の直下階に固定するステップと、
   前記複数の直上階の柱および前記複数の梁の建方を行い、当該複数の直上階の柱のうちの１つを固定柱として前記柱の直上に配置するとともに、前記複数の直上階の柱の残りをスライド柱として前記柱の直上からずらして配置し、このとき、前記直上階の柱の柱梁接合部を、前記梁の下端面の位置にて前記柱の上に配置するとともに、前記梁のうち隣り合うもの同士を、前記直上階の柱の柱脚部を挟んで配置するステップと、
   直上階の前記固定柱を前記柱に固定するステップと、
   前記梁に一度に複数スパンに亘ってプレストレスを導入して前記直上階の柱および前記梁からなる柱梁架構のプレストレストコンクリート構造を形成した後、直上階の前記スライド柱を前記柱上でスライドさせて、当該柱の直上に配置する工程と、
   当該スライド柱を前記柱に固定する工程と、を順番に行うことを特徴とする構造物の構築方法。

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