JP6337260B1 - 鉄筋コンクリート構造物の配筋構造 - Google Patents

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３Ａ〜３ＤがＭ本、軸方向と直交する仮想面内でＭ角形を形成するとともに軸方向に伸びるＭ角柱状の空間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主筋に挟まれた隣接領域を空間の外側から臨むように配置されて隣り合う第１主筋同士を連結する複数の第１せん断補強筋４と、隣接領域内で軸方向に延設されるとともに第１せん断補強筋に取り付けられる複数の第２主筋５と、複数の第１せん断補強筋の外側に隣接して配置されて隣り合う第１主筋同士を連結する複数の第２せん断補強筋７とを備え、第１せん断補強筋および第２せん断補強筋のうちの一方は軸方向に対して直交する直交方向に延設される帯筋であり、他方は直交方向および軸方向に対して斜めに交差する交差方向に延設される筋交いである。
【選択図】図１

Description

この発明は、建築や土木工事などで多用されている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。

この発明の一態様は、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角形を形成するとともに軸方向に伸びるＭ角柱状の空間を形成するように、配置された主筋体と、互いに隣り合う第１主筋に挟まれた隣接領域を空間の外側から臨むように配置されて隣り合う第１主筋同士を連結する複数の第１せん断補強筋と、隣接領域内で軸方向に延設されるとともに第１せん断補強筋に取り付けられる複数の第２主筋と複数の第１せん断補強筋の外側に隣接して配置されて隣り合う第１主筋同士を連結する複数の第２せん断補強筋とを備え、第１せん断補強筋および第２せん断補強筋のうちの一方は軸方向に対して直交する直交方向に延設される帯筋であり、他方は直交方向および軸方向に対して斜めに交差する交差方向に延設される筋交いであり、第１せん断補強筋の中央部および第２せん断補強筋の中央部が相互に重なり合う中央重畳部位において第１せん断補強筋および第２せん断補強筋が連結され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角形を形成するとともに軸方向に伸びるＭ角柱状の空間を形成するように配置されている。そして、互いに隣り合う第１主筋に対して２種類のせん断補強筋（＝帯筋＋筋交い）が連結されている。このため、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主筋は隣接領域内で軸方向に延設されるとともに第１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。

さらに、上記のように２種類のせん断補強筋を第１主筋に連結する態様としては、第１せん断補強筋および第２せん断補強筋のうちの一方が隣接領域を空間の内側から臨むように配置されるとともに他方が空間の外側から臨むように配置されるように構成してもよい。しかしながら、この場合、一方のせん断補強筋（内側せん断補強筋）を主筋体の内側から施工する必要がある。これに対し、本発明では、いずれのせん断補強筋についても、主筋体の外側より施工することができる。このため、優れた耐震性能を有する鉄筋コンクリート構造物を高い施工性で構築することができる。

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の（ｃ）欄に示す工程の実行後における配筋構造の平面図である。 図１の（ｃ）欄に示す工程の実行後における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。

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１は、図１に示すように、ベース鋼板２と、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、複数の筋交い７とを備えている。

ベース鋼板２は鉄筋コンクリート構造物の施工場所に設置され、図示省略するアンカーボルトなどに装着されて固定される。このベース鋼板２の上面には、同仮想面（図１中のＸＹ平面）内において４角形（矩形）を形成するように４つの固定部材２１が鉛直方向Ｚに突設されている。各固定部材２１は上方からの平面視で「く」字形状を有しており、谷折部位同士が相互に対向するように配置されている。

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、しかも谷折部位を固定部材２１の山折部位に係合させた状態でベース鋼板２上に配置され、図示を省略するボルトなどの締結部材や溶接などによって固定される。こうして、山形鋼３Ａ〜３Ｄはベース鋼板２上に立設されて軸方向Ｚに伸びる四角柱状の空間ＳＰを形成する。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。

図２は図１の（ｃ）欄に示す工程の実行後における配筋構造の平面図であり、図３は図１の（ｃ）欄に示す工程の実行後における配筋構造の側面図である。帯筋４は、帯状の鋼板で構成されており、第１山形鋼３Ａおよび第２山形鋼３Ｂで挟まれた隣接領域ＡＲ、第２山形鋼３Ｂおよび第３山形鋼３Ｃで挟まれた隣接領域ＡＲ、第３山形鋼３Ｃおよび第４山形鋼３Ｄで挟まれた隣接領域ＡＲならびに第４山形鋼３Ｄおよび第１山形鋼３Ａで挟まれた隣接領域ＡＲの各々で、隣接領域ＡＲを上記空間ＳＰの外側から臨むように、複数本、略等間隔で配置されており、本発明の「第１せん断補強筋」の一例に相当している。

第１山形鋼３Ａおよび第２山形鋼３Ｂで挟まれた隣接領域ＡＲに面する帯筋４は、図２および図３に示すように、その長さが隣り合う山形鋼３Ａ、３Ｂの稜線部位間の間隔とほぼ同じあるいは若干短く、軸方向Ｚに対して直交する直交方向に延設された状態で両端部が山形鋼３Ａ、３Ｂと当接した状態で、ボルトなどの締結部材８によって山形鋼３Ａ、３Ｂと連結される。こうして、第１山形鋼３Ａ、第２山形鋼３Ｂおよび帯筋４が一体化される。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。その結果、図１の（ｂ）欄に示すように、隣り合う山形鋼３、３が帯筋４によって一体化され、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。

また、各隣接領域ＡＲは互いに隣り合う山形鋼３、３および帯筋４により囲まれており、複数の鉄筋５の配設領域として機能する。隣接領域ＡＲでは、複数の鉄筋５が軸方向Ｚに延設され、本発明の「第２主筋」の一例に相当している。すなわち、図１の（ｃ）欄、図２や図３に示すように、複数の鉄筋５が帯筋４の中央部に対して空間ＳＰの内側に挿入され、帯筋４に取り付けられている。

さらに、各帯筋４の外側に筋交い７が配置され、山形鋼３Ａ〜３Ｄに連結されている。各筋交い７は、例えば図３に示すように上記直交方向Ｙおよび軸方向Ｚに対して斜めに交差する交差方向（本実施形態では、斜め４５゜の方向）に延設された帯鋼で構成されており、第１山形鋼３Ａおよび第２山形鋼３Ｂで挟まれた隣接領域ＡＲに対向配置された帯筋４を介して対向するように配置されている。そして、筋交い７の両端部がボルトなどの締結部材８によって連結されている。なお、本実施形態では図３に示すように、筋交い７の端部は空間ＳＰから外側に向かう方向において帯筋４の端部と重なり合うように重畳され、その端部重畳部位９１に対して締結部材８が装着され、第１山形鋼３Ａ、第２山形鋼３Ｂ、帯筋４および筋交い７を一体的に連結している。当該締結部材８は第１山形鋼３Ａおよび第２山形鋼３Ｂに対して帯筋４および筋交い７を連結する共通締結部材として機能しており、本明細書では帯筋４のみを締結する締結部材と区別するために適宜「共通締結部材８Ａ」と称する。このように共通締結部材８Ａを用いることで締結部材の使用個数を抑制することができ、コストおよび施工工数を削減することができる。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。その結果、帯筋４および筋交い７はせん断補強筋として機能するだけでなく、上記したように山形鋼３Ａ〜３Ｄと一体化されて高い剛性を発揮し、鉄筋５が座屈する際に大きな抵抗として作用する。このため、鉄筋５の座屈をさらに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、筋交い７が本発明の「第２せん断補強筋」の一例に相当している。

以上のように、本実施形態では、主筋として、山形鋼３Ａ〜３Ｄ（第１主筋）と鉄筋５（第２主筋）とが配筋される。そして、互いに隣り合う山形鋼３Ａ〜３Ｄに対して２種類のせん断補強筋（＝帯筋４＋筋交い７）が連結されているため、山形鋼３Ａ〜３Ｄの座屈を効果的に抑制することができる。鉄筋５に対して帯筋４が取り付けられているため、鉄筋５の座屈に対し、山形鋼３Ａ〜３Ｄと一体化されて高い剛性を有している帯筋４が大きな抵抗となり、鉄筋５の座屈を効果的に抑制することができる。

また、上記実施形態では、主筋群（＝山形鋼３Ａ〜３Ｄおよび鉄筋５）に対して２種類のせん断補強筋、つまり帯筋４および筋交い７が山形鋼３Ａ〜３Ｄよりも外側に隣接して配置されているために主筋体６から外側にせん断補強筋がはみ出る。しかしながら、帯筋４および筋交い７はいずれも帯鋼で構成されているため、そのはみ出し量は帯鋼の厚み２枚分程度に抑えられ、軸方向Ｚと直交する方向への配筋構造１の大型化を抑制することができる。しかも、次の理由から高い施工性が得られる。

主筋体６へのせん断補助筋の取付態様として、軸方向Ｚと直交する方向から主筋群を帯筋４および筋交い７で挟み込むという態様を採用する場合には、空間ＳＰ側から筋交い７を山形鋼３Ａ〜３Ｄに連結する必要となり、当該連結作業を行うことができる配筋構造１が限定されてしまう。これに対し、本実施形態では、帯筋４および筋交い７のいずれも主筋群の外側から山形鋼３Ａ〜３Ｄに連結させているため、連結作業を容易に行うことができ、高い施工性が得られる。しかも、筋交い７を外側に配置することで、筋交い７を空間ＳＰ内に配置した場合よりも耐震性能が高まるという作用効果も得られる。

さらに、本実施形態では、上記したように共通締結部材８Ａを用いることで締結部材の使用個数を抑制して製造コストおよび施工工数を削減することができる。

ところで、上記実施形態では端部重畳部位９１で帯筋４および筋交い７を相互に連結しているが、相互連結は必須ではなく、帯筋４を介することなく、筋交い７を山形鋼３Ａ〜３Ｄに直接連結するように構成してもよい。また、端部重畳部位９１とともにあるいは単独で、帯筋４および筋交い７を相互に連結してもよい（図４）。

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。第２実施形態は第１実施形態と大きく相違する点は、端部重畳部位９１のみならず帯筋４の中央部と筋交い７の中央部とが重なり合う中央重畳部位９２についてもボルトなどの締結部材８により連結されている点である。このように中央重畳部位９２の相互連結によって山形鋼３Ａ〜３Ｄ、帯筋４、鉄筋５および筋交い７の一体性をさらに高めることができる。なお、図４に示す実施形態では、一部の中央重畳部位９２についてのみ上記相互連結を行っているが、複数の中央重畳部位９２のうち締結部材８を装着する箇所や個数などについては任意である。

また、上記実施形態では、山形鋼３Ａ〜３Ｄの補強のために外側に筋交い７を設けているが、例えば図５に示すように軸方向Ｚ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７１をさらに設けてもよい（第３実施形態）。なお、図５中の符号７２は筋交い７１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、筋交い７の交差角度（軸方向Ｚに対して筋交い７が交差する角度）を一定としているが、軸方向Ｚにおいて交差角度を相違させるように構成してもよい。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Ｚの各部において相違するため、振動態様に応じて筋交い７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の交差角度を上端部および下端部での筋交い７１の交差角度よりも小さくしてもよく、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。

また、上記実施形態では、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１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。

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、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角形を形成するとともにとともに軸方向Ｚに伸びるＭ角柱状の空間ＳＰを形成するように配置すればよい。

また、上記実施形態では、帯筋４を本発明の「第１せん断補強筋」の一例として用いるとともに筋交い７を本発明の「第２せん断補強筋」の一例として用いるが、これらの関係を逆転させてもよい。

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」の一例に相当している。また、四角柱状の空間ＳＰが本発明の「Ｍ角柱状の空間」の一例に相当している。また、軸方向Ｚと直交する水平方向が本発明の「直交方向」の一例に相当している。

この発明は、建築や土木工事などで多用されている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。

１…配筋構造
３Ａ〜３Ｄ…山形鋼（第１主筋）
４…帯筋（第１せん断補強筋）
５…鉄筋（第２主筋）
６…主筋体
７…筋交い（第２せん断補強筋）
８…締結部材
９１…端部重畳部位
９２…中央重畳部位
ＡＲ…隣接領域
ＳＰ…空間
Ｙ…直交方向
Ｚ…鉛直方向（軸方向）

Claims (3)

1. 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角形を形成するとともに前記軸方向に伸びるＭ角柱状の空間を形成するように、配置された主筋体と、
   互いに隣り合う前記第１主筋に挟まれた隣接領域を前記空間の外側から臨むように配置されて前記隣り合う前記第１主筋同士を連結する複数の第１せん断補強筋と、
   前記隣接領域内で前記軸方向に延設されるとともに前記第１せん断補強筋に取り付けられる複数の第２主筋と、
   前記複数の第１せん断補強筋の外側に隣接して配置されて前記隣り合う前記第１主筋同士を連結する複数の第２せん断補強筋とを備え、
   前記第１せん断補強筋および前記第２せん断補強筋のうちの一方は前記軸方向に対して直交する直交方向に延設される帯筋であり、他方は前記直交方向および前記軸方向に対して斜めに交差する交差方向に延設される筋交いであり、
   前記第１せん断補強筋の中央部および前記第２せん断補強筋の中央部が相互に重なり合う中央重畳部位において前記第１せん断補強筋および前記第２せん断補強筋が連結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。
2. 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、
   前記第１せん断補強筋および前記第２せん断補強筋は帯鋼で構成され、前記空間から外側に向かう方向において前記第１主筋に対して重畳して配置される鉄筋コンクリート構造物の配筋構造。
3. 請求項２に記載の鉄筋コンクリート構造物の配筋構造であって、
   前記空間から外側に向かう方向において前記第１主筋に対して前記第１せん断補強筋の端部および前記第２せん断補強筋の端部が重なり合う端部重畳部位に締結部材が装着されて前記第１主筋に対して前記第１せん断補強筋および前記第２せん断補強筋が一体的に連結される鉄筋コンクリート構造物の配筋構造。

Images