JP6186640B1

JP6186640B1 - 鉄筋コンクリート構造物の配筋構造

Info

Publication number: JP6186640B1
Application number: JP2017034772A
Authority: JP
Inventors: 神島　昭男; 昭男神島; 充子神島
Original assignee: 株式会社神島組
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: JP2018141283A

Abstract

【課題】優れた耐震性能を有する鉄筋コンクリート構造物を構築することを可能とする配筋構造を提供する。【解決手段】軸方向に延設された第１主筋がＭ本（Ｍ≧３）、軸方向と直交する仮想面内でＭ角形を形成するように、配置された主筋体と、互いに隣り合う第１主筋の間に配置されて相互に連結する複数のせん断補強筋と、Ｍ本の第１主筋と複数のせん断補強筋により取り囲まれて形成されたＭ角柱状の空間内で軸方向に延設されるとともに複数のせん断補強筋に取り付けられる複数の第２主筋と、を備え、各せん断補強筋は、隣り合う第１主筋の各々に固定される一対の係止部材と、一対の係止部材の間に配置される中空管と、中空管の内部を貫通しながら両端部がそれぞれ係止部材に係止されて緊張力を与える緊締部材とを有し、緊締部材の緊張力によって隣り合う第１主筋で中空管を挟んで一体化させる。【選択図】図１

Description

この発明は鉄筋コンクリート構造物の配筋構造に関するものである。

鉄筋コンクリート造の柱や梁では、例えば特許文献１に記載されているように、軸方向に延設された複数の主筋が配筋されている。そして、それらの主筋の外側を覆うように軸方向と直交する向きに帯筋やあばら筋などのせん断補強筋が配筋されている。さらに、せん断補強筋の内側に中間せん断補強筋が配筋されている。

特開２００９−１４４３４４号公報

従来の鉄筋コンクリート構造物では、せん断補強筋は主筋に対してフープ状、あるいは螺旋状に配置されている。そして、端部が折り曲げられ、端部同士を係合させることで固定している。このような固定方式を採用している鉄筋コンクリート構造物に大きな地震荷重が作用すると、主筋の座屈を効果的に抑制することは難しい。そこで、より耐震強度に優れた鉄筋コンクリート構造物を得るのに好適な配筋構造の提供が望まれている。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、優れた耐震性能を有する鉄筋コンクリート構造物を構築することを可能とする配筋構造を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、鉄筋コンクリート構造物の配筋構造であって、軸方向に延設された第１主筋がＭ本（Ｍ≧３）、軸方向と直交する仮想面内でＭ角形を形成するように、配置された主筋体と、互いに隣り合う第１主筋の間に配置されて相互に連結する複数のせん断補強筋と、Ｍ本の第１主筋と複数のせん断補強筋により取り囲まれて形成されたＭ角柱状の空間内で軸方向に延設されるとともに複数のせん断補強筋に取り付けられる複数の第２主筋と、を備え、各せん断補強筋は、隣り合う第１主筋の各々に固定される一対の係止部材と、一対の係止部材の間に配置される中空管と、中空管の内部を貫通しながら両端部がそれぞれ係止部材に係止されて緊張力を与える緊締部材とを有し、緊締部材の緊張力によって隣り合う第１主筋で一対の係止部材および中空管を挟んで一体化させることを特徴としている。

以上のように構成された本発明では、主筋として、第１主筋と第２主筋とが配筋される。第１主筋は軸方向と直交する仮想面内でＭ角形を形成するように配置されるとともに、隣り合う第１主筋同士がせん断補強筋により連結される。より具体的には、中空管の内部を貫通した緊締部材の両端部がそれぞれ隣り合う第１主筋の各々に固定される一対の係止部材に係止され、緊締部材による緊張力によって隣り合う第１主筋が係止部材を介して中空管を挟んで一体化されている。この結果、第１主筋の座屈を効果的に抑制することができる。

また、第２主筋は第１主筋とせん断補強筋により取り囲まれて形成されたＭ角柱状の空間内でせん断補強筋に取り付けられている。したがって、第２主筋の座屈に対し、第１主筋と一体化されて高い剛性を有しているせん断補強筋が大きな抵抗となり、第２主筋の座屈を効果的に抑制することができる。

本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第１実施形態を示す図である。図１に示す配筋構造の平面図である。図１に示す配筋構造の側面図である。配筋構造内での筋交いの取付状態を示す図である。本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第２実施形態を示す図である。本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第３実施形態を示す図である。本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第４実施形態を示す平面図である。図６Ａに示す配筋構造の側面図である。本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第５実施形態を示す平面図である。本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第６実施形態を示す平面図である。本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第７実施形態を示す平面図である。本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第８実施形態を示す平面図である。本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第９実施形態を示す平面図である。本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第１０実施形態を示す平面図である。本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第１１実施形態を示す平面図である。

図１は本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第１実施形態を示す図であり、矩形断面を有する柱状の鉄筋コンクリート構造物を構築するのに用いる配筋構造の組立途中の状態を示している。配筋構造２は、図１に示すように、鉛直方向Ｚを軸方向とし、当該軸方向Ｚに延設された４本の山形鋼３Ａ〜３Ｄと、複数の帯筋４と、軸方向Ｚに延設された複数の鉄筋５とを備えている。

山形鋼３Ａ〜３Ｄの各々は本発明の「第１主筋」の一例に相当するものであり、２枚の鋼片を軸方向Ｚと直交する仮想面内で直交して結合したものであり、例えば１枚の鋼板を９０゜に折り曲げたものを使用することができる。山形鋼３Ａ〜３Ｄは、図１に示すように、稜線部位（鋼片同士を連結した部位）を外方に向けた状態で同仮想面内において４角形（矩形）を形成するように配置されている。なお、これら４本の山形鋼３Ａ〜３Ｄを区別して説明するため、本明細書では山形鋼３Ａ〜３Ｄをそれぞれ「第１山形鋼」、「第２山形鋼」、「第３山形鋼」および「第４山形鋼」と称する。各山形鋼３Ａ〜３Ｄを構成する鋼片の外周面には、軸方向Ｚに沿って複数の係止部材４０が溶接などにより固定されることで山形鋼３と一体化され、次に説明する緊締部材４１を係止可能となっている。なお、本実施形態では、各係止部材４０は中空管構造を有するものと採用しているが、以下に説明するように緊締部材４１を係止可能なものであれば、その形状や構造などについては任意である。

図２Ａは図１に示す配筋構造の平面図であり、図２Ｂは図１に示す配筋構造の側面図である。帯筋４は、第１山形鋼３Ａおよび第２山形鋼３Ｂの間、第２山形鋼３Ｂおよび第３山形鋼３Ｃの間、第３山形鋼３Ｃおよび第４山形鋼３Ｄの間ならびに第４山形鋼３Ｄおよび第１山形鋼３Ａの間の各々で、複数本、略等間隔で配置されている。各帯筋４は、隣り合う山形鋼３、３の各々に固定される一対の係止部材４０、４０と、緊締部材４１と、一対の係止部材４０、４０の離間距離とほぼ同じ長さを有する中空管４２とで構成されている。緊締部材４１は、ＰＣ鋼棒４１１とＰＣ鋼棒４１１の両端に螺合するナット４１２とで構成されており、ＰＣ鋼棒４１１が一方の係止部材４０、中空管４２および他方の係止部材４０の内部を貫通しながら隣り合う山形鋼、例えば第１山形鋼３Ａと第２山形鋼３Ｂとの間に延設されるとともにＰＣ鋼棒４１１の両端部がナット４１２により係止部材４０に係止されて上記山形鋼３Ａ、３Ｂの間に緊張力を与える。この緊張力によって、山形鋼３Ａ、３Ｂで一対の係止部材４０、４０および中空管４２を挟んで一体化される。また、他の隣り合う山形鋼についても、上記と同様にして一体化される。こうして、図１の（ｂ）欄に示すように、中空管４２の内部を貫通した緊締部材４１のＰＣ両端部がそれぞれ隣り合う山形鋼３、３と一体化された係止部材４０に係止され、緊締部材４１による緊張力によって隣り合う山形鋼３、３が一対の係止部材４０、４０および中空管４２を挟んで一体化されている。この結果、地震荷重により山形鋼３Ａ〜３Ｄが座屈するのを効果的に抑制することができる。なお、本明細書では、このように４つの山形鋼３Ａ〜３Ｄにより構成される構造体を「主筋体６」と称する。

図３は配筋構造内での筋交いの取付状態を示す図である。主筋体６に対して複数の帯筋４が一体的に取り付けられることで、山形鋼３Ａ〜３Ｄと帯筋４により取り込まれた四角柱状の空間が形成されている。そして、その空間の内部に鋼材製の筋交い７１が配置されるとともにボルト７２により互いに隣り合う山形鋼３、３を連結して耐震強度を高めている。また、上記空間内には、複数の鉄筋５が配設される。これらの鉄筋５は軸方向Ｚに延設された本発明の「第２主筋」の一例に相当するものであり、図１の（Ｃ）欄に示すように、帯筋４と筋交い７１との間に挿入され、帯筋４および筋交い７１に取り付けられている。帯筋４は上記したように山形鋼３Ａ〜３Ｄと一体化されて高い剛性を有しており、鉄筋５が座屈する際に大きな抵抗として作用し、鉄筋５の座屈を効果的に抑制することができる。

このように、本実施形態では、２種類の主筋（＝山形鋼３Ａ〜３Ｄ＋鉄筋５）を有しているが、帯筋４によって山形鋼３Ａ〜３Ｄは強固に連結されるとともに、山形鋼３Ａ〜３Ｄと一体的に結合された帯筋４に鉄筋５が取り付けられているため、配筋構造２の強度を高め、優れた耐震性能を有する鉄筋コンクリート構造物を構築することを可能となっている。また、筋交い７１を取り付けたことで、耐震性能をさらに高めることができる。

また、各中空管４２の管壁には、中空管４２の内部と中空管４２の外部とを連通する貫通孔４２１が複数個設けられている。このため、コンクリートの打設時に、コンクリートが貫通孔４２１を介して中空管４２の内部に円滑に流動して充填される。その結果、良好な鉄筋コンクリート構造物が得られる。

図４は本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第２実施形態を示す図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、筋交い７１の交差角度θが高さ方向において相違している点である。つまり、鉄筋コンクリート構造物が長くなるにしたがって振動態様が軸方向の各部において相違するため、振動態様に応じて筋交い７１の交差角度を異ならせることで振動に対する耐久性を高めることができる。より具体的には、高さ方向における中央部での筋交い７１の交差角度θ２を上端部および下端部での筋交い７１の交差角度θ１よりも小さくしている。これによって、鉄筋コンクリート構造物の耐振動性を高めることができる。

図５は本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態が第２実施形態と大きく相違する点は、複数の山形鋼３Ａ〜３Ｄをジョイント金具８で連結している点であり、その他の構成は第２実施形態と同様であるため、同一構成については同一符号を付して構成説明を省略する。なお、図５に示す実施形態では、軸方向に隣接する山形鋼３の端面を突き合わせた状態で連結しているが、端部同士をオーバーラップさせた状態で連結するように構成してもよい。

ところで、上記第１実施形態ないし第３実施形態では、矩形断面を有する柱状の鉄筋コンクリート構造物を構築するのに用いる柱用配筋構造に対して本発明を適用しているが、矩形断面を有する梁状の鉄筋コンクリート構造物を構築するのに用いる梁用配筋構造に対して本発明を適用することができる。また、柱部と梁部とを有する鉄筋コンクリート構造物を構築するのに用いる配筋構造に対して本発明を適用することができる（第４実施形態）。以下、図６Ａおよび図６Ｂを参照しつつ本発明の第４実施形態について説明する。

図６Ａは本発明に係る鉄筋コンクリート構造物の配筋構造の第４実施形態を示す平面図であり、図６Ｂは図６Ａに示す配筋構造の側面図である。この配筋構造２は、上記柱用配筋構造を有する柱用配筋構造体２１と、上記梁用配筋構造を有する梁用配筋構造体２２とを接続したものである。柱用配筋構造体２１は第１実施形態と同様の配筋構造を有している。すなわち、柱用配筋構造体２１は、稜線部位を内方に向けた状態で軸方向（鉛直方向Ｚ）に対して垂直な仮想面内で４角形（矩形）を形成するように配置された直交する山形鋼３Ａ〜３Ｄと、複数の帯筋４と、鉄筋５とで構成されている。一方、梁用配筋構造体２２は、軸方向が異なる点とせん断補強筋としてあばら筋が用いられている点とを除き、第１実施形態と同様の配筋構造を有している。すなわち、梁用配筋構造体２２は、稜線部位を外方に向けた状態で軸方向（水平方向Ｘ）に対して垂直な仮想面内で４角形を形成するように、つまり矩形状に配置された直交する山形鋼３Ａ〜３Ｄと、複数のあばら筋４Ａと、鉄筋（図示省略）とで構成されている。本実施形態では、梁用配筋構造体２２の山形鋼３Ａ、３Ｂの柱用配筋構造体２１側の端部が柱用配筋構造体２１の山形鋼３Ａと溶接部９により接続されるとともに梁用配筋構造体２２の山形鋼３Ｃ、３Ｄの柱用配筋構造体２１側の端部が柱用配筋構造体２１の山形鋼３Ｄと溶接部９により接続されることで、梁用配筋構造体２２が柱用配筋構造体２１と接続されている。なお、梁用配筋構造体２２については第１実施形態と同様に全てサイズのものを用いて主筋体を構成しているが、梁用配筋構造体２２においては、上方に位置する山形鋼を下方に位置するものよりも小さなサイズのものを用いても主筋体を構成してもよい。また、あばら筋４Ａの構造は帯筋４と同一であり、あばら筋４Ａは帯筋４と実質的に同一である。

このように構成された配筋構造２（＝柱用配筋構造体２１＋梁用配筋構造体２２＋溶接部９）を有することで上記した実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、配筋構造２の強度を高め、優れた耐震性能を有する鉄筋コンクリート構造物を構築することを可能となっている。また、コンクリートの打設時において、中空管４２に設けられた貫通孔４２１を介してコンクリートを中空管４２の内部に円滑に流動させて充填させることができ、良好な鉄筋コンクリート構造物が得られる。

この第４実施形態では、柱用配筋構造体２１に対して１個の梁用配筋構造体２２を接続した配筋構造２に対して本発明を適用しているが、柱用配筋構造体２１に対する梁用配筋構造体２２の接続個数や接続態様などについては、これに限定されるものではなく、例えば図７Ａ〜図７Ｄに示すような配筋構造２にも適用可能である（第５実施形態〜第８実施形態）。なお、図７Ａ〜７Ｄ中の符号２３〜２５は梁用配筋構造体を示しており、それらの梁用配筋構造体２３〜２５も上記梁用配筋構造体２２と同一に構成されている。

また、上記第４実施形態ないし第８実施形態では、山形鋼３同士の溶接によって柱用配筋構造体２１に対して梁用配筋構造体２２〜２５を直接的に接続しているが、例えば図８Ａや図８Ｂに示すように、柱用配筋構造体２１において互いに隣り合う山形鋼３同士に第１補助鋼片１０を取り付け、さらに第１補助鋼片１０同士に第２補助鋼片１１を取り付けた後、第２補助鋼片１１に対して梁用配筋構造体２２〜２５の山形鋼３を固定してもよい。このように第１補助鋼片１０および第２補助鋼片１１を介して柱用配筋構造体２１に対して梁用配筋構造体２２〜２５を間接的に接続してもよい。なお、それらの接続や固定については、例えばボルト１２や溶接などの接続手段を用いることができる。

さらに、柱用配筋構造体２１および／または梁用配筋構造体２２〜２５において、第１主筋の補強を図るために、筋交い７１に加え、例えば図９に示すように軸方向に対して垂直な仮想面（同図平面）内で互いに対向する山形鋼３の間に別の筋交い７３を設けてもよい。なお、図９中の符号９４は筋交い７３を固定するための係合金具であり、溶接などによって山形鋼３に固定されている。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、本発明の「第１主筋」として山形鋼３Ａ〜３Ｄを用いているが、山形鋼の代わりに軸方向と直交する仮想面で三角断面を有する鋼棒や同仮想面で矩形断面を有する鋼棒などを用いてもよい。

また、上記実施形態では、帯筋４およびあばら筋４Ａの全ては緊締部材４１と中空管４２とを有しているが、例えば帯筋４やあばら筋４Ａの一部を緊締部材４１のみで構成してもよい。また、緊締部材４１を構成するＰＣ鋼棒４１１の代わりにネジ鉄筋棒や鋼線などを用いてもよい。

また、上記実施形態では、柱および梁のいずれも矩形断面を有する鉄筋コンクリート構造物を構築するのに用いる配筋構造について説明したが、その他の断面形状を有する鉄筋コンクリート構造物に対しても本発明を適用することができる。つまり、Ｍ角形（Ｍ≧３）の断面を有する鉄筋コンクリート構造物の場合、第１主筋（山形鋼、三角断面鋼棒、矩形断面鋼棒など）をＭ本準備し、軸方向に直交する仮想面内でＭ角形を形成するように配置すればよい。

以上説明したように、上記実施形態においては、山形鋼３Ａ〜３Ｄが本発明の「第１主筋」の一例に相当し、鉄筋５が本発明の「第２主筋」の一例に相当し、帯筋４およびあばら筋４Ａが本発明の「せん断補強筋」の一例に相当している。また、柱用配筋構造体２１を構成する山形鋼３Ａ〜３Ｄ、鉄筋５が本発明の「柱主筋」の一例に相当し、梁用配筋構造体２２〜２５を構成する山形鋼３Ａ〜３Ｄ、鉄筋５が本発明の「梁主筋」の一例に相当している。さらに、四角柱状の空間が本発明の「Ｍ角柱状の空間」の一例に相当している。

この発明は、鉄筋コンクリート構造物の配筋構造全般に適用することができる。

２…配筋構造
３…山形鋼（第１主筋）
３Ａ…第１山形鋼
３Ｂ…第２山形鋼
３Ｃ…第３山形鋼
３Ｄ…第４山形鋼
４…帯筋（せん断補強筋）
４Ａ…あばら筋（せん断補強筋）
５…鉄筋（第２主筋）
６…主筋体
２１…柱用配筋構造体
２２〜２５…梁用配筋構造体
４０…係止部材
４１…緊締部材
４２…中空管
４１１…ＰＣ鋼棒
４１２…ナット
４２１…貫通孔
Ｘ…水平方向（梁の軸方向）
Ｚ…鉛直方向（柱の軸方向）

Claims

軸方向に延設された第１主筋がＭ本（Ｍ≧３）、前記軸方向と直交する仮想面内でＭ角形を形成するように、配置された主筋体と、
互いに隣り合う前記第１主筋の間に配置されて相互に連結する複数のせん断補強筋と、
前記Ｍ本の第１主筋と前記複数のせん断補強筋により取り囲まれて形成されたＭ角柱状の空間内で前記軸方向に延設されるとともに前記複数のせん断補強筋に取り付けられる複数の第２主筋と、を備え、
各せん断補強筋は、隣り合う前記第１主筋の各々に固定される一対の係止部材と、前記一対の係止部材の間に配置される中空管と、前記中空管の内部を貫通しながら両端部がそれぞれ前記係止部材に係止されて緊張力を与える緊締部材とを有し、前記緊締部材の緊張力によって前記隣り合う前記第１主筋で前記一対の係止部材および前記中空管を挟んで一体化させる
ことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の配筋構造。
請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物の配筋構造であって、
前記軸方向が鉛直方向と平行であり、
前記第１主筋および前記第２主筋は柱主筋である鉄筋コンクリート構造物の配筋構造。
請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物の配筋構造であって、
前記軸方向が水平方向と平行であり、
前記第１主筋および前記第２主筋は梁主筋である鉄筋コンクリート構造物の配筋構造。
請求項２に記載の配筋構造を有する柱用配筋構造体と、
請求項３に記載の配筋構造を有する梁用配筋構造体とを備え、
水平方向における前記梁用配筋構造体の一方端部が前記柱用配筋構造体に接続されることを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の配筋構造。
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート構造物の配筋構造であって、
各中空管の管壁には、前記中空管の内部と前記中空管の外部とを連通する貫通孔が複数個設けられている鉄筋コンクリート構造物の配筋構造。