JP6173696B2 - 柱・梁接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、柱・梁接合部構造とその構築方法、詳しくはＲＣ柱と、鋼板及びＲＣフランジからなる合成梁との接合部構造とその構築方法に関する。

図１１に示すように、柱主筋１００と柱剪断補強筋１０１を配筋して、接合部として塞ぎ板１０２内にコンクリートを打つ、ＲＣ柱１０３とＳ梁１０４をＴ字状に構築したものは周知技術である。また、下記先行技術文献には、大スパン梁として鋼製の上部フランジとコンクリート製の下部フランジ間に波形鋼板ウェブを一体にし、前記下部フランジにＰＣ緊張材によってプレストレスを与えたＰＣ合成梁が提案されている。

しかし、図１１の鉄骨造のＳ梁はＲＣ造梁に比べて剛性が小さい為、床振動が問題となる。また、このＳ梁には柱梁接合部に塞ぎ板を必要とし、柱・梁接合部に梁部材が貫通する工事などに重機による運搬と施工が必要で作業が煩雑になるという欠点がある。

一方、下記先行技術文献のプレストレスト構造梁は、製作コストが高価になり、コンクリートとＰＣ鋼棒で構成されているために自重が大きくなるという問題がある。また、工場で製作するプレキャスト部材は、同文献中にも記載されているように、工場で製作するプレキャスト部材の場合、自重による曲げモーメントをキャンセルするための１次緊張が必要となる。さらに、現場打ち形式の梁では、シース管を曲線に配置する、ストランドの挿入、緊張作業などの施工が不可欠である。そして、梁部材と柱部材の接合の際に２次緊張すると、柱に付加曲げが作用する。このため柱に付加曲げを考慮した設計が必要となり、ＲＣ造に比べて設計が煩雑になるという不都合も生じる。なによりも、コンクリート部材にプレストレス力を導入することにより、部材が縮むために建物の精度の確保が難しいという欠点があった。

特開２００６−３１６５８０号公報

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、梁の自重を比較的軽減するために、フランジは鉄筋コンクリート構造に、ウェブは鋼板として、曲げに対してはそのＲＣ部分で、剪断力を鋼板によって抵抗するようにしているが、この場合、梁と柱の引っ張りと曲げ応力に対して十分な一体性を図ることが課題となる。また、梁と柱間のずれ止めと、ウェブとしての鋼板と鉄筋コンクリートとのひび割れとずれ止めに対処する手段を図ることも必要になる。

本発明である柱・梁接合部構造の主要部は、鋼板からなるウェブと、長手方向に複数のフランジ主筋とその主筋にクロスして配筋したスターラップにコンクリートを打設した上下部のＲＣフランジとからなる合成梁と、上下方向に複数の縦主筋と、これら主筋を取り囲む帯筋とをコンクリートで打設したＲＣ柱とからなり、前記複数のフランジ主筋を、前記ＲＣ柱を介して直線状に配置したことにある。

前記鋼板の形態は、断面が直線状にした歯車の連続凹凸板を図１や図２に示すように継目をボルト・ナットで連結したものである。
また、前記ＲＣはreinforced concrete（鉄筋コンクリート）の略である。この発明の要部は、柱の縦主筋と交差して柱上に相対向して配置された合成梁のＲＣフランジの長手方向に配筋された複数のフランジ主筋を１本の直線状にするか、又は相対する複数のフランジ主筋の当接部を溶接やカプラー等により直線状に連結しているところにある。
上記発明の構成では、梁から柱への力の伝達がスムーズになり十分な一体性を確保することができる。
特に、本発明の合成梁は長手方向に１枚だけでなく２枚以上繋いだものであってもよい。

別の本発明としては、折板又は平板鋼板とし、その上下幅方向にあるＲＣフランジのコンクリート内にスタッドボルトを所定間隔で配置することにより、またＲＣ梁の曲げモーメントと剪断力に対応し、折板鋼板の長手方向から柱・梁接合部のコンクリート内の所要箇所にスタッドボルトを突設して配置し、それぞれ合成梁におけるコンクリートのずれ止めとしている。

更に他の発明として、折板鋼板の所要箇所に貫通孔を設け、これに配管を貫通することで、配管内に光、電気等の各種配線、上下水道、ガス管等を通すようにしている。

そして、柱・梁接合部構造の構築方法としては、まず鋼板からなるウェブと、その上下部のＲＣフランジの長手方向に複数のフランジ主筋と幅方向にスターラップを配筋し、前記上下部フランジ中の下部フランジに打設したコンクリートの一端部から突出した複数のフランジ主筋とからなる合成梁を用い、その合成梁をＲＣ柱のコンクリート上にある複数の縦主筋と交差してＲＣ柱上に相対して配置し、つぎに相対する合成梁の前記複数のフランジ主筋を同一直線上に配置し、さらに、これらと前記縦主筋を取り囲む帯筋と、残る上部の複数のフランジ主筋とスターラップとには、前記打設してあるＲＣ柱のコンクリート上にコンクリートを打ち継ぐようにしたものである。
上記本発明の製法によれば、ＲＣ柱上の縦主筋に対して、その両側にある合成梁のフランジ主筋を直線上に連設しているので、Ｓ柱・Ｓ梁の仕口に見られる自重が軽く、作業性も良好である高層建築物のラーメン構造にも対応でき、またＲＣ柱・梁としての引張力には鉄筋が、圧縮力に対してはコンクリートが持つといった特徴も兼ね備えることができる。

本発明の請求項１は、通常のコンクリート梁に比べて比較的軽量な合成梁を用い、これをＲＣ柱に採用することにより、Ｓ柱・Ｓ梁まではいかないが比較的自重が軽く、梁の大スパン化についても曲げモーメントをキャンセルするプレストレス力を必要としない。
また、曲げ応力に対してはＲＣフランジ部分で、剪断力には鋼板で抵抗することができる。
合成梁とＲＣ柱との接合部である仕口部には、ＲＣフランジの複数のフランジ主筋が柱を介して相対する直線方向に一体に連結しているので、地震の縦揺れにも強く、横揺れにも対応できる。なお、ＲＣ柱の自重と揺れによるコンクリートのもろさについては、ある程度前記複数フランジ主筋に期待できるが、本発明の他にもＲＣ柱の外周に鋼板等を巻いて鋲止等による他の技術で対応することもできる。

また、本発明の請求項１については、従来技術であるプレストレス構造の梁を用いるのと異なり、合成梁に複数のフランジ主筋を用い、ＲＣ柱において左右からの複数フランジを直線状に連結しているので単なるＲＣ柱・梁よりも引張力に抵抗できる。

さらに、本発明の請求項１の柱・梁接合部構造では、プレストレスト構造のように複雑な構造を取らず、柱主筋に交差して、柱の両側からの合成梁同士を直線上に連結したことにより、梁の剪断応力にもある程度抵抗することができる。

本発明の請求項２又は３によれば、折板又は平板鋼板からＲＣフランジ内の幅方向と、柱・梁接合部内とにスタッドボルトを設置することにより、ＲＣフランジとＲＣ柱内のコンクリートのひび割れを防止できる。

本発明の請求項４では、折板鋼板に配管を貫通させることにより、配管内での各種配線や上下水道の入排水の自由度を図ることができる。

本発明の請求項５の方法は、ＲＣ柱上の縦主筋と交差して合成梁の複数のフランジ主筋を配置することで、前記したように、地震の縦揺れと横揺れに対応できる。

本発明の一部である柱・梁接合部構造中の合成梁の部分組立斜視図である。 図１の折板鋼板をボルト・ナットで接続した平面からの斜視図である。 本発明における合成梁の斜視図である。 図３とは別の実施例である合成梁の一部破断斜視図である。 図３の合成梁とＲＣ柱に配筋して接合した状態の本発明の一部斜視図である。 本発明の折板鋼板に下部ＲＣフランジを作り、その後折板鋼板に配管を貫通した状態の斜視図である。 本発明の柱・梁接合部構造の平面図である。 図７の斜視図である。 図７の平面からの斜視図である。 本発明方法による完成斜視図である。 従来技術の一つとしての、ＲＣ柱・Ｓ梁の仕口部における斜視図である。

本発明の主要部は、鋼板のウェブと、複数のフランジ主筋とその主筋にクロスして配筋したスターラップにコンクリートを打設した上下部のＲＣフランジとからなる合成梁と、複数の縦主筋と帯筋とからなるＲＣ柱とにおいて、前記合成梁をＲＣ柱の両側に設置し、その両側から前記縦主筋にクロスして前記複数のフランジ主筋を直線上に配置した柱・梁接合部構造と、その構築方法にある。

図１乃至図３は、本発明の一要素である合成梁の部分組立状態を説明するものである。
合成梁１の長手方向中央に、断面歯車形を直線状に引き伸ばした（周知の矢板と同形）鉄製の折板鋼板２がウェブ状に存在し、その上下部にはＲＣフランジ３，４としてのコンクリート６，６’が前記折板鋼板２の上下端部を埋設するように延設されている。
なお、本発明は、上記した折板鋼板２だけでなく、平板鋼板（図示せず）を合成梁１のウェブとすることもできる。

合成梁１を長くする必要があると、２枚の折板鋼板２，２’の長手方向各端部の縦列にある、各１０ヶ所のボルト孔７を重ね合せて、各孔にボルト（図面上は５ヶ所）を差し込みナット５により連結する（図１、図２）。

また、ＲＣフランジ３，４における折板鋼板２，２’の上下部をコンクリート６，６’で埋設しており、そのコンクリート６，６’内には前記折板鋼板２，２’を介して、ＲＣフランジ３，４の長手方向左右と上下に各２本ずつ合計で８本配設したフランジ主筋８，８’と９，９’と、これらのフランジ主筋８，８’，９，９’を囲むように折板鋼板２，２’の所要箇所にある貫通孔１１，１１’を貫通している割フープ形のスターラップ１０と、そのスターラップ１０間に配置したスタッドボルト１２をそれぞれ配筋している（図３）。

前記ＲＣフランジ３，４は、所定間隔で配置したスターラップ１０とスタッドボルト１２を打設コンクリート内に配筋しているが、そのうちＲＣフランジ３，４の柱側の上下両端部に各１本あるスターラップ１０’とスタッドボルト１２’とは、後述する仕口にコンクリートを打つまで露出している。

なお、これまで長手方向に１枚宛１列に接続している折板鋼板２，２’を説明したが（図３）、これとは別の実施例として、図４に示すように、長スパン用の合成梁として、幅方向に一定の空間部１４を設けて、２列の折板鋼板１５を並設することもできる。この場合、上記空間部１４の上下部のＲＣフランジの中央部内には、上下各２本ずつのフランジ主筋１６，１６’と１７，１７’を配筋する。

前記合成梁１をＲＣ柱１８に接合するには、図５に示すように、下部コンクリート１９から四角形に配筋した１２本の縦主筋２０を立設し、そのＲＣ柱１８の縦主筋２０の内側に交差するように、前記左右２本ずつで上下ＲＣフランジから突出している８本のフランジ主筋８，８’と９，９’を交差配設し、接続糸筋で結線する（図示せず）。また、これら縦主筋２０の外側に交差して取り囲むように、所定間隔を置いて上から６本の割り帯筋２１を配筋し、接続糸筋で結線している（図示せず）。

しかして、本発明の主要部である柱・梁結合部構造は、図７乃至図９に示すように、前記したＲＣ柱１８のコンクリート１９上に、前記合成梁１を相対向して設置し、両合成梁１の端部から突出している複数のフランジ主筋８，８’，９，９’を縦主筋２０の内側に交差して直線上に設置したものである。
もちろん、この場合には前記帯筋２１を縦主筋２０の外周に交差するように、ＲＣ柱１８内の横方向に、所定間隔で巻回している。また、前記したスタッドボルト１２’も縦主筋２０間からＲＣ柱１８内部に突出している。

本発明に用いる折板鋼板２，２’（別実施例では平板鋼板）の所要箇所には貫通孔２３を貫通し、これに各種配線や上下水道の入排水を可能にする配管２４を配設することもできる（図６）。

なお、図７乃至図９は、上記ＲＣ柱１８の両側に直線状に設置した合成梁１とは別に、これらと交差するようにＲＣ柱１８と直角方向に当接した合成梁１をも記載しているが、この場合の複数のフランジ主筋８，８’と９，９’は、ＲＣ柱１８内に突設し、しかもその先部に引き抜き防止用の栓２２を設けている。

しかして、上記構成からなる柱・梁接合部構造の構築方法を以下に説明する。
図１乃至図３における合成梁１から、下部ＲＣフランジ３は一端を突出したフランジ主筋９，９’とスタッドボルト１２及びスターラップ１０にコンクリート６を打設しているが、予め工場で用意するものには、上部ＲＣフランジ４にはフランジ主筋８，８’を配筋しているだけでコンクリート６’を打設していない。このような合成梁１を、ＲＣ柱１８上に相対して設置する。この場合、左右から相対向する合成梁の上下部にあるフランジ主筋８，８’と９，９’はＲＣ柱１８の縦主筋２０の内側の位置に直線状に一体のものを用いても良いが、作業を容易にするために、左右からの合成梁をＲＣ柱上に設置し、その左右の合成梁１から位置合わせしている下部フランジ主筋９，９’のそれぞれの先部を機械式継手あるいはガス圧接継手により直線状に接合する。ついで、スタッドボルト１２’は前記合成梁１を対向配置した合成梁１の端板に取り付けて縦主筋２０内に突設した状態になっている。

つぎに、上部フランジ主筋８，８’のそれぞれの先部をやはり機械式継手あるいはガス圧接継手により接合し、スターラップ１０’を配筋し、さらに６本の割り帯筋２１を縦主筋２０の外側を囲むように、所定間隔を置いて配置し、接続線（図示せず）により縦主筋２０の交差部で結線する。なお、図７乃至図９のように、前記相対する合成梁１と直角状に交差してもう一つの合成梁１をＲＣ柱１８と連結することもできる。

さらに、上記ＲＣ柱１８に前記配筋後、下部コンクリート１９上に型枠（図示せず）や塞ぎ板を設置して前記柱・梁結合部構造にコンクリートを打設することにより、柱・梁接合部構造を構築して仕上げる（図１０）。

本発明は、建築分野の柱・梁接合部構造とその構築方法に関するものであるが、柱を橋脚柱とし、その柱に架け渡す合成梁を合成桁として応用することもできる。

１ 合成梁
２，１５ 折板鋼板
３，４ ＲＣフランジ
８，８’，９，９’，１６，１６’，１７，１７’ フランジ主筋
１０，１０’ スターラップ
１２，１２’ スタッドボルト
１８ ＲＣ柱
２０ 縦主筋
２１ 帯筋

Claims (5)

1. 上下方向に複数の縦主筋及びこれら縦主筋を取り囲む複数の帯筋を配筋され、コンクリートを打設してなるＲＣ柱に、鋼板からなるウェブと、前記ウェブの上下に複数のフランジ主筋及びスターラップを配筋され、コンクリートを打設してなる上下部のＲＣフランジとを有してなる合成梁を接合する柱・梁接合方法であって、
   前記ＲＣ柱の上面に前記各縦主筋を立設し、
   前記合成梁の前記上下部の各ＲＣフランジの前記ＲＣ柱側の端部から前記各フランジ主筋を突出させて、
   前記ＲＣ柱の上面の両側に相対して前記合成梁を設置するとともに、前記相対する前記合成梁の端部から突出される前記各フランジ主筋を直線状に連結して当該各フランジ主筋を前記ＲＣ柱の上面上に直線状に前記ＲＣ柱の上面の前記各縦主筋と交差させて配置し、
   この状態で前記ＲＣ柱の上面にコンクリートを打ち継いで、前記ＲＣ柱と前記合成梁とを接合する、
   ことを特徴とする柱・梁接合方法。
2. ＲＣ柱の上面の両側に、下部のＲＣフランジには複数のフランジ主筋及びスターラップを配筋しコンクリートを打設して、上部のＲＣフランジには複数のフランジ主筋及びスターラップを配筋するのみでコンクリートを打設していない合成梁を設置して、この状態で前記ＲＣ柱の上面の両側で相対する前記合成梁の各フランジ主筋を直線状に連結する請求項１に記載の柱・梁接合方法。
3. ウェブに平板又は折板を用いる請求項１又は２に記載の柱・梁接合方法。
4. ウェブの両側上下部にそれぞれ複数のスタッドボルトを突設してＲＣフランジのコンクリート内に配置し、ウェブのＲＣ柱側の端部に複数のスタッドボルトを突設してＲＣ柱に打ち継ぐコンクリート内に配置する請求項１乃至３のいずれかに記載の柱・梁接合方法。
5. ウェブに貫通孔を設け、前記貫通孔に配管を配備する請求項１乃至４のいずれかに記載の柱・梁接合方法。

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