JP6291178B2

JP6291178B2 - 柱梁構造

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Publication number: JP6291178B2
Application number: JP2013148745A
Authority: JP
Inventors: 岡田　純一; 純一岡田; 裕曽我; 裕次石川; 健二市川; 英一吉岡
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2033-07-17
Also published as: JP2015021254A

Description

本発明は、扁平梁を用いた柱梁構造に関する。

室内空間の確保、及び配管スペースの拡大を図るため、梁成より梁幅が広い扁平梁を用いた柱梁構造が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開平１１−４３９９４

しかしながら、扁平梁を用いた柱梁構造では、柱幅より梁幅の方が広幅となることが多く、柱に沿って上下方向に配管を配設する際に配管と扁平梁とが干渉することがある。このため、扁平梁を回避して配管を引き回したり、柱から離れた位置に配管を配設する必要があった。

本発明は上記事実を考慮し、扁平梁を回避せずに配管を配設できる柱梁構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の柱梁構造は、柱と、前記柱に架設され、前記柱の幅より広幅に形成されたコンクリート製の扁平梁と、前記扁平梁を上下方向に貫通する貫通孔と、を有し、前記貫通孔は、前記扁平梁と前記柱との接合部に埋設された管状部材により構成され、前記管状部材の外面には、前記管状部材を前記扁平梁に固定する固定手段が設けられ、前記固定手段は、前記管状部材の外面から外側に張り出す鉄筋であり、前記鉄筋は、上下に延び、前記管状部材の外面に溶接された溶接部と、前記溶接部の両端部から外側へ向かって張り出した張り出し部と、を含んで構成されている。

請求項１に記載の柱梁構造によれば、柱にコンクリート製の扁平梁が架設されており、扁平梁の梁幅は、柱幅より広幅に形成されている。また、扁平梁には、扁平梁を上下方向に貫通する貫通孔が形成されている。これにより、貫通孔を通じて配管を行うことができ、配管の引き回しの距離を短くできる。なお、ここでいう扁平梁とは、梁成より梁幅が広い梁のことをいう。

また、前記貫通孔は、前記扁平梁と前記柱との接合部に埋設された管状部材により構成されている。

よって、扁平梁と柱との接合部に管状部材を埋設することで、接合部に貫通孔を形成できる。また、管状部材によって貫通孔が補強され、貫通孔の孔壁がひび割れるのを抑制できる。さらに、管状部材を扁平梁に埋設することで、扁平梁自体の剛性を向上できる。

また、前記管状部材の外面には、前記管状部材を前記扁平梁に固定する固定手段が設けられている。

よって、管状部材が扁平梁から抜け落ちるのを抑制できる。
請求項２に記載の発明は、前記鉄筋は、前記管状部材を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられている。

本発明の柱梁構造は上記構成としたので、扁平梁を回避せずに配管を行うことができる。

本発明の実施形態に係る柱梁構造の一部破断した平面図である。本発明の実施形態に係る柱梁構造の断面図であり、（Ａ）は図１の２Ａ−２Ａ線で切断した断面図が示され、（Ｂ）は図１の２Ｂ−２Ｂ線で切断した断面図が示されている。本発明の実施形態に係る鋼管を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る柱梁構造の第１変形例を示す平面図である。本発明の実施形態に係る柱梁構造の第２変形例を示す平面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態に係る柱梁構造１０について説明する。なお、各図において、矢印Ｚは上下方向を示し、矢印Ｘ及び矢印Ｙは水平方向における直交する２方向を示している。また、図面が煩雑になるのを避けるため、断面を示す斜線の図示を省略している。

図１に示すように、本実施形態の柱梁構造１０は、柱１２と扁平梁１４及び扁平梁１５とで構成されている。ここでいう扁平梁とは、梁成より梁幅の方が長い梁のことを指す。また、本実施形態の扁平梁１４及び扁平梁１５の梁幅は、柱１２の幅（柱幅）より広幅に形成されている。さらに、扁平梁１４は、Ｙ方向に沿って設けられており、扁平梁１５は、Ｘ方向に沿って設けられている。

柱１２は、鉄筋コンクリート製で平面視にて断面矩形状に形成されており、本実施形態では、一例として、断面寸法が８００ｍｍ×８００ｍｍとされている。また、柱１２には、複数の柱主筋１６と複数のせん断補強筋１８とが配筋されている。柱主筋１６は、柱１２の外周部分に間隔を開けて配筋されており、本実施形態では、柱長方向（Ｚ方向）に沿って８本の柱主筋１６が配筋されている。なお、柱主筋１６の太さや本数は、柱１２の寸法や要求される強度に応じて適宜変更される。

せん断補強筋１８は、平面視で外形が略矩形の環状部材であり、複数の柱主筋１６を囲むように設けられている。また、せん断補強筋１８は、柱長方向（Ｚ方向）に所定の間隔を開けて複数配筋されている（図２参照）。

Ｙ方向に沿って設けられた扁平梁１４は、鉄筋コンクリート製であり、本実施形態では、一例として、梁幅が１４００ｍｍで梁成が４５０ｍｍとされている。また、扁平梁１４には、複数の梁主筋２０と複数のせん断補強筋２２Ａ及びせん断補強筋２２Ｂとが配筋されている。図２（Ａ）に示すように、梁主筋２０は、扁平梁１４の外周部分に間隔を開けて配置されており、本実施形態では、梁長方向（Ｙ方向）に沿って１２本の梁主筋２０が配筋されている。なお、梁主筋２０の太さや本数は、扁平梁１４の寸法や要求される強度に応じて適宜変更される。後述する扁平梁１５の梁主筋２４についても同様である。

せん断補強筋２２Ａは、側面視で外形が略矩形の環状部材であり、１２本の梁主筋２０を取り囲むように設けられている。また、せん断補強筋２２Ｂは、せん断補強筋２２Ａより狭幅に形成された環状部材であり、扁平梁１４の中央部の８本の梁主筋２０を囲むように設けられている。さらに、せん断補強筋２２Ａ及びせん断補強筋２２Ｂは、図１に示すように、扁平梁１４の梁長方向（Ｙ方向）に所定の間隔を開けて複数配筋されている。

Ｘ方向に沿って設けられた扁平梁１５は、扁平梁１４と同様の構成であり、本実施形態では、一例として、梁幅が１７００ｍｍで梁成が４５０ｍｍとされている。また、扁平梁１５には、複数の梁主筋２４と複数のせん断補強筋２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃとが配筋されている。図２（Ｂ）に示すように、梁主筋２４は、扁平梁１５の外周部分に間隔を開けて配置されており、本実施形態では、梁長方向（Ｘ方向）に沿って１６本の梁主筋２４が配筋されている。

せん断補強筋２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃは、何れも側面視で外径が略矩形の環状部材である。せん断補強筋２６Ａは、図中左側に配筋された８本の梁主筋２４を囲むように設けられており、せん断補強筋２６Ｂは、図中右側に配筋された８本の梁主筋を囲むように設けられている。また、せん断補強筋２６Ｃは、せん断補強筋２６Ａ及びせん断補強筋２６Ｂと一部がオーバーラップしており、扁平梁１５の中央部に配筋された８本の梁主筋２４を囲むように設けられている。なお、上記せん断補強筋１８、２２Ａ、２２Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの数や形状は、要求される剪断強度などに応じて適宜変更される。

ここで、図１に示すように、本実施形態では、柱１２と扁平梁１４、１５との接合部２８の強度を高めるため、接合部２８にもせん断補強筋２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが配筋されているが、これに限らず、所定の強度が確保できる場合は接合部２８にせん断補強筋２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを設けなくてもよい。また、せん断補強筋２２Ａ、２２Ｂを接合部２８に設けてもよい。なお、ここでいう接合部２８とは、柱１２に接合されている扁平梁１４と扁平梁１５とが交差した領域のことを指しており、柱１２と扁平梁１４、１５との仕口部を含む。

接合部２８の柱際には、管状部材としての鋼管３０が埋設されている。鋼管３０は、図３に示すように、軸方向を長手方向とする略円筒状の部材であり、鋼管３０の上端部及び下端部が開口して貫通孔３０Ａを構成している。本実施形態では、一例として、鋼管３０の軸方向の長さが４５０ｍｍ、直径が１６５．２ｍｍで形成されており、鋼管３０の厚みは６ｍｍに設定されている。なお、これに限らず、鋼管３０の大きさや厚みは適宜変更される。

鋼管３０の外周面には、固定手段として一対の鉄筋３２が設けられている。一対の鉄筋３２は、鋼管３０を挟んで対向する位置に設けられており、それぞれの鉄筋３２は、鋼管３０の軸方向と平行に上下に延びる溶接部３２Ａと、溶接部３２Ａの両端部から鋼管３０の外側へ向かって張り出した張り出し部３２Ｂとを含んで構成されている。

溶接部３２Ａは、鋼管３０の軸方向中央部の外周面に溶接されている。また、張り出し部３２Ｂは、鋼管３０の軸方向と直交する方向に張り出しており、本実施形態では、一例として、鋼管３０から張り出した鉄筋３２の長さを２６０ｍｍに設定している。

図１及び図２に示すように、鋼管３０は、隣り合う梁主筋２０と隣り合う梁主筋２４とで囲まれた領域に、軸方向が上下方向となるように配置されており、貫通孔３０Ａが接合部２８を上下に貫通している。また、鋼管３０の上端部は、扁平梁１４の上面及び扁平梁１５の上面と略同一高さに位置しており、鋼管３０の下端部は、扁平梁１４の下面及び扁平梁１５の下面と略同一高さに位置している。なお、鋼管３０は、剛性を有する管状部材であれば、他の材質で形成してもよく、例えば、強化プラスチックや炭素繊維等で形成してもよい。また、鋼管３０の形状は、円筒状に限らず、他の形状で形成してもよく、例えば、角筒状や、多角形の筒状に形成してもよい。

次に、従来の柱梁構造と比較して本実施形態に係る柱梁構造１０の作用効果を説明する。

従来の柱梁構造のように、梁成が梁幅より長い一般的な梁を用いた柱梁構造では、梁幅より柱幅の方が広幅であることが多い。このため、柱際に配管を配設しても、配管と梁とが干渉しない。

次に、梁幅が梁成より広幅である扁平梁を用いた柱梁構造では、一般的な梁を用いた柱梁構造と比較して梁下の空間を確保することができる。その一方で、扁平梁の梁幅が柱幅より広幅となるため、柱際に配管を配設すれば、配管と扁平梁とが干渉して扁平梁を回避するように配管を引き回す必要がある。このため、配管を引き回す距離が長くなる。

そこで、本実施形態に係る柱梁構造１０では、扁平梁１４に鋼管３０を埋設することにより、柱１２と扁平梁１４、１５との接合部２８に貫通孔３０Ａを形成し、柱際に配管を配設した場合であっても、配管を引き回すことなく貫通孔３０Ａを通じて配管を配設できるようにしている。

また、配管の寸法に合わせて鋼管３０の管径を変更すれば、様々な種類の配管を配設することができる。なお、ここでいう配管とは、液体・気体・粉体などの流体を輸送する配管（例えば、空調ダクト、排水管、水道管など）に限らず、電気や通信用の配線（例えば、電線や通信ケーブルなど）も含む。

ここで、鋼管３０の管径を広くする場合は、隣り合う梁主筋２０の間隔、及び隣り合う梁主筋２４の間隔を部分的に広げればよい。扁平梁１４、１５に配筋される梁主筋２０、２４の本数（配筋量）が同じであれば、梁主筋２０、２４の間隔を広げた場合であっても強度を確保することができる。

さらに、本実施形態の鋼管３０には鉄筋３２が溶接されており、この鉄筋３２がコンクリート製の梁躯体に埋設されているので、鉄筋３２が引っ掛かって鋼管３０が扁平梁１４及び扁平梁１５から抜け落ちるのを抑制できる。

また、貫通孔３０Ａの孔壁が鋼管３０で補強されているため、貫通孔３０Ａがひび割れるのを抑制できる。また、鋼管３０を扁平梁１４及び扁平梁１５に対して上下方向に埋設することにより、扁平梁１４及び扁平梁１５が補強され、扁平梁１４及び扁平梁１５自体の剛性を向上できる。すなわち、応力が集中しやすい接合部２８に貫通孔３０Ａを形成した場合であっても、強度を確保することができる。

なお、本実施形態では、管状部材である鋼管３０を埋設することで貫通孔３０Ａを補強しているが、これに限らず、扁平梁１４、１５に形成した貫通孔を補強できる部材であれば、管状部材でなくてもよい。例えば、螺旋状の金属部材を貫通孔の周りに埋設して補強してもよい。また、断面矩形状の貫通孔を形成する場合は、貫通孔の周囲に複数の板材を埋設して補強する構成でもよい。

また、貫通孔３０Ａを形成する方法としては、種々の方法を採用することができる。例えば、ＰＬＡ樹脂製の中空パイプを用いて形成してもよい。この場合、コンクリート打設後に、中空パイプがコンクリート中のアルカリ成分によって分解されて消失する。また、この他にも、発泡スチロールを埋設し、コンクリート打設後に発泡スチロールを溶解させる方法や、空気が充填されたエアチューブを埋設し、コンクリート打設後に空気を抜いて、しぼんだエアチューブを除去する方法を採用してもよい。

また、図１において、接合部２８を補強するため、隣り合う梁主筋２４の間に補強筋を別途配筋してもよい。例えば、Ｘ方向に沿って補強筋を配置する場合、補強筋の一端部を鉄筋３２の近傍に配置し、補強筋の他端部を接合部２８の外側まで延ばして配筋すれば、補強筋により接合部２８を補強することができる。また、補強筋の一端部を鉄筋３２とオーバーラップさせてもよく、補強筋の一端部を鉄筋３２と溶接してもよい。

また、本実施形態では、鋼管３０の外面に一対の鉄筋３２を溶接したが、これに限らず、１つの鉄筋３２のみを鋼管３０に溶接してもよい。また、３つの鉄筋３２を鋼管３０の三方にそれぞれ溶接してもよい。さらに、鉄筋３２の形状は特に限定されず、種々の形状の鉄筋を用いることができる。例えば、直線状の鉄筋を取り付けてもよい。また、鉄筋３２の代わりに金属板を取り付けてもよい。さらに、鉄筋３２を設けずに鋼管３０の外面を凹凸形状に形成してもよい。この場合であっても、鋼管３０が扁平梁１４及び扁平梁１５から抜け落ちるのを抑制できる。

また、本実施形態では、接合部２８に貫通孔３０Ａを形成したが、これに限らず、接合部２８以外の場所に貫通孔３０Ａを形成してもよい。例えば、図４に示す第１変形例の柱梁構造５０では、接合部６０以外の位置に鋼管５６を埋設し、この鋼管５６により貫通孔５６Ａが形成されている。

鋼管５６は、鋼管３０と同様の構成であり、扁平梁５４を上下に貫通する貫通孔５６Ａを構成している。なお、本変形例では、１つの鋼管５６のみが扁平梁５４に埋設されているが、これに限らず、複数の鋼管５６を埋設してもよい。また、柱５２と扁平梁５４との接合部６０にも別途鋼管５６を埋設して貫通孔５６Ａを形成してもよい。

以上のように、接合部６０以外の場所に鋼管５６を埋設して貫通孔５６Ａを形成すれば、柱際まで配管を引き回す必要がなく、例えば、部屋の壁面に沿って垂直に配管を配設できる。また、柱５２と扁平梁５４との接合部６０と比較して応力が集中しにくいため、強度を維持しつつ大径の貫通孔５６Ａを形成することができる。

なお、本変形例では、鋼管５６に溶接された鉄筋５８は、鋼管５６から梁長方向（Ｘ方向）に張り出しているが、これに限らず、鉄筋５８を梁幅方向（Ｙ方向）に張り出して形成してもよい。また、鋼管５６に３つ以上の鉄筋５８を溶接して固着強度を向上させてもよい。鉄筋５８の本数を増やすほど、鋼管５６が扁平梁５４から抜け落ちるのを抑制できる。また、梁躯体の剛性を向上できる。

また、図１で説明したように、本実施形態の柱梁構造１０では、接合部２８の柱際に２つの鋼管３０を埋設したが、これに限らず、埋設する鋼管３０の数、すなわち、形成する貫通孔３０Ａの数を変更してもよい。例えば、図５に示す第２変形例の柱梁構造７０では、柱７２と扁平梁７４及び扁平梁７６との接合部７８に、４つの鋼管８０が埋設されている。

鋼管８０は、鋼管３０及び鋼管５６と同様の構成であり、柱７２の外周に沿って等間隔に４つの鋼管８０が埋設されている。また、鋼管８０の外面には、一対の鉄筋８２が溶接されている。本変形例では、一例として、鋼管８０を扁平梁７４の幅方向中央部、及び扁平梁７６の幅方向中央部にそれぞれ埋設している。

以上のように、接合部７８の柱際に４つの鋼管８０を埋設すれば、４つの貫通孔８０Ａを形成することができ、多くの配管が配設される多機能の室内空間であっても、見栄えを損なうことがない。

なお、本変形例では、４つの鋼管８０の管径を同じ径としたが、これに限らず、要求される貫通孔８０Ａの径に合わせて大きさの異なる鋼管８０を埋設してもよい。また、柱７２を挟んで対向する位置に鋼管８０を配置しているが、これに限らず、自由な位置に鋼管８０を埋設してもよい。さらに、隣り合う鋼管８０の鉄筋８２同士が交差するように配置してもよく、隣り合う鉄筋８２同士を溶接してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０柱梁構造
１２柱
１４扁平梁
１５扁平梁
２８接合部
３０鋼管（管状部材）
３０Ａ貫通孔
３２鉄筋（固定手段）
５０柱梁構造
５２柱
５４扁平梁
５６鋼管（管状部材）
５６Ａ貫通孔
５８鉄筋（固定手段）
６０接合部
７０柱梁構造
７２柱
７４扁平梁
７６扁平梁
７８接合部
８０鋼管（管状部材）
８０Ａ貫通孔
８２鉄筋（固定手段）

Claims

柱と、
前記柱に架設され、前記柱の幅より広幅に形成されたコンクリート製の扁平梁と、
前記扁平梁を上下方向に貫通する貫通孔と、
を有し、
前記貫通孔は、前記扁平梁と前記柱との接合部に埋設された管状部材により構成され、
前記管状部材の外面には、前記管状部材を前記扁平梁に固定する固定手段が設けられ、
前記固定手段は、前記管状部材の外面から外側に張り出す鉄筋であり、
前記鉄筋は、
上下に延び、前記管状部材の外面に溶接された溶接部と、
前記溶接部の両端部から外側へ向かって張り出した張り出し部と、
を含んで構成されている、柱梁構造。
前記鉄筋は、前記管状部材を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられている、
請求項１に記載の柱梁構造。