JP6465646B2 - 軸力柱の柱頭・柱脚構造 - Google Patents

Description

本発明は、軸力柱の柱頭・柱脚構造に関するものであり、詳しくは、建物が水平変形した際に、軸力柱の柱頭・柱脚やその接続部にひび割れや圧壊が生じないようにした技術に関するものである。

現在、一般的に施工されている軸力柱２００は、図４に示すように、上下に存在するスラブや梁等の水平部材５０の間に設置して軸力を負担する柱であり、軸力柱２００の柱頭部２０及び柱脚部３０と上下の水平部材５０とは面接触している。また、軸力柱２００の内部には、軸力を負担するために最低限の水平筋７０や軸筋８０が配設されており、水平部材５０と軸力柱２００との間には、軸力柱２００の水平移動を防止するための水平移動防止筋９０が配設されている。

ところで、設計上、軸力柱は曲げ応力を生じないものとしているが、建物が水平変形すると、付着力を持つ水平移動防止筋とコンクリート圧縮縁との間における力の釣り合いにより、柱頭部及び柱脚部には曲げ応力や変形が発生し、ひび割れや圧壊が生じるおそれがある。同様に、柱頭部及び柱脚部のコンクリート引張縁にひび割れが生じ、圧縮縁に圧壊が生じるおそれがある。そして、ひび割れや圧壊が生じると補修が必要となる。

そこで、軸力柱の両端を水平部材の側面に突き当て、スラブ（水平部材）との間で鉛直荷重を伝達し、曲げモーメントを伝達しないようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された技術は、上下に隣接するスラブ（水平部材）間に鉛直荷重を負担する軸力柱を配置し、その両端をスラブ（水平部材）面に突き当て、スラブ（水平部材）との間で鉛直荷重を伝達し、曲げモーメントを伝達しない状態にスラブ（水平部材）に接合した構成となっている。このような構成とすることにより、軸力柱の両端がスラブ（水平部材）に実質的にピン接合、もしくは半剛接合されることで、スラブ（水平部材）との取合いが単純となり、軸力柱とスラブ（水平部材）間での曲げモーメントの伝達がないため、本来のフラットスラブ構造の設計を阻害することはないとしている。

特開２００２−４７７２７号公報

しかし、特許文献１に記載された技術は、軸力柱とスラブ（水平部材）とが面で接触しているため、建物が水平変形した場合に、軸力柱の両端隅部においてひび割れや圧壊が生じる可能性を払拭しているとは言い難い。

また、軸力柱と水平部材とを面で接触させるのではなく、水平部材に凹部を設け、この凹部内に軸力柱の柱頭部及び柱脚部を挿入し、凹部内面と軸力柱の間に接合モルタルを充填する構造とすることも考えられる。しかし、このような構造であったとしても、軸力柱の両端隅部においてひび割れや圧壊が生じる可能性があることに変わりはない。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、建物が水平変形した際に、軸力柱の柱頭部及び柱脚部やその接続部にひび割れや圧壊が生じない軸力柱の柱頭・柱脚構造を提供することを目的とする。

本発明に係る軸力柱の柱頭・柱脚構造は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係る軸力柱の柱頭・柱脚構造は、軸力柱の柱頭部及び柱脚部を、それぞれ先端側に向かって縮径させ、柱頭部及び柱脚部と水平部材との間に水平移動防止筋を介在させて、柱頭部及び柱脚部と水平部材とを接合する。そして、柱頭部又は柱脚部の少なくとも一方、又は水平部材のいずれかに、水平移動防止筋が上下方向に移動可能な保持穴を設けるとともに、当該保持穴内に水平移動防止筋を保持し、保持穴を設けた柱頭部又は柱脚部の少なくとも一方に対向する水平部材、又は保持穴を設けた水平部材に対向する柱頭部又は柱脚部に挿入穴を設けて、当該挿入穴に向かって水平移動防止筋が突出した状態となるように水平移動防止筋を配設することにより、柱頭部及び前記柱脚部と前記水平部材との間の少なくとも一方において付着が切られた状態とすることを特徴とするものである。

また、上述した構成に加えて、水平部材に、柱頭部及び柱脚部を挿入する凹部を設け、凹部の内面と柱頭部及び柱脚部の外周面との間に弾性体を配設する（埋め込む）ことが可能である。

また、上述した構成に加えて、軸力柱をプレキャスト化することが好ましい。

本発明に係る軸力柱の柱頭・柱脚構造によれば、柱頭部及び柱脚部が、先端側に向かって縮径しているため、従来の軸力柱の柱頭・柱脚構造と比較して、軸力を受ける面積が小さくなっている。すなわち、軸力柱と水平部材との間に生じる圧縮応力の分布は、軸力柱と水平部材との接触面積が小さいほど狭い範囲に止まることになる。したがって、建物が水平変形した際に、軸力柱の両端隅部においてひび割れや圧壊が生じることがない。このため、たとえ建物が水平変形したとしても、軸力柱や水平部材を補修する必要がなく、施工の手間や管理費用を低減することができる。

また、水平部材に、柱頭部及び柱脚部を挿入する凹部を設け、凹部の内面と柱頭部及び柱脚部の外周面との間に弾性体を配設する（埋め込む）ことにより、建物が水平変形した際に、柱頭部及び柱脚部を回転中心として軸力柱が回転した場合であっても、弾性体がクッション材の役目を果たし、柱頭部及び柱脚部の周囲が損傷することはない。

また、水平移動防止筋は、柱頭部及び柱脚部と水平部材との間の少なくとも一方において付着が切られていることにより、上述した各効果をより一層確実に発揮することができる。さらに、軸力柱をプレキャスト化することにより、施工が省略化されるとともに、工期を短縮化することができる。

本発明の実施形態に係る軸力柱の柱頭・柱脚構造の模式図（実施例１）。 本発明の実施形態に係る軸力柱の柱頭・柱脚構造の模式図（実施例２）。 水平移動防止筋の取り付け状態を示す模式図。 従来の軸力柱の柱頭・柱脚構造の模式図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る軸力柱の柱頭・柱脚構造を説明する。図１〜図３は本発明の実施形態に係る軸力柱の柱頭・柱脚構造を説明するもので、図１及び図２は軸力柱の柱頭・柱脚構造の模式図、図３は水平移動防止筋の取り付け状態を示す模式図である。また、図４は従来の軸力柱の柱頭・柱脚構造の模式図である。

＜実施例１＞
本発明の実施例１に係る軸力柱の柱頭・柱脚構造では、図１に示すように、軸力柱１０の柱頭部２０及び柱脚部３０は、それぞれ先端側に向かって縮径している。すなわち、軸力柱１０の本体部分から先端側へ向かって傾斜したテーパー面４０を形成することにより、本体部分と比較して、柱頭部２０及び柱脚部３０が先細り状になっており、必要な軸力を支える面積を有している。

軸力柱１０を建て込む梁やスラブ等の水平部材５０には、柱頭部２０及び柱脚部３０を嵌め込む（挿入する）ための凹部６０を設けてある。凹部６０の内径は、柱頭部２０及び柱脚部３０の外径よりも大きくなっており、凹部６０内に柱頭部２０及び柱脚部３０を嵌め込む（挿入する）ことができる。

軸力柱１０の内部には、軸力を負担するために最低限の水平筋７０及び軸筋８０が配設されており、さらに、水平部材５０と軸力柱１０との間には、軸力柱１０の水平移動を防止するための水平移動防止筋９０が配設されている。また、水平移動防止筋９０は、その一端が軸力柱１０の略中央部に配設されており、他端が水平部材５０内に位置するように配設されている。

また、凹部６０の内面と柱頭部２０及び柱脚部３０の外周面との間には、弾性体１００を埋め込んである。弾性体１００としては、クッション効果を有する材料を用いることができる。この弾性体１００は、柱頭部２０及び柱脚部３０のテーパー面４０と凹部６０の内面との間に異物が混入または侵入しないように埋め込んであり、柱頭部２０及び柱脚部３０の先端に存在する水平部材５０との接触面と凹部６０の奥面（底面）との間には軸力を伝達するためのグラウト材１１０を充填する。

＜実施例２＞
本発明の実施例２に係る軸力柱１０の柱頭・柱脚構造は、図２に示すように、実施例１と同様の軸力柱１０を用いるが、水平部材５０に凹部６０を設けない点が異なっている。軸力柱１０の構造は、図１に示す実施例１と同様であるため、同様の部材には同一の符号を付して説明を省略する。

実施例２では、水平部材５０と、柱頭部２０及び柱脚部３０の先端は面接触するが、軸力柱１０が先端に向かって縮径しているため、水平部材５０との接触面積は、従来の軸力柱１０と比較して小さくなる。すなわち、実施例２に係る軸力柱１０の柱頭・柱脚構造では、従来の軸力柱１０よりも水平部材５０への接触面積が小さいため、建物が水平変形したとしても、軸力柱１０の両端隅部においてひび割れや圧壊が生じることはない。なお、実施例２では、柱頭部２０及び柱脚部３０の先端面と水平部材５０との間に軸力を伝達するためのグラウト材１１０を充填するが、テーパー面４０と水平部材５０との間に弾性体１００を配設しなくてもよい。

＜水平移動防止筋＞
水平移動防止筋９０は、水平部材５０と軸力柱１０との間に配設して、軸力柱１０の水平移動を防止するための鉄筋からなる。この水平移動防止筋９０は、柱頭部２０及び柱脚部３０と水平部材５０との間の少なくとも一方において付着が切られていることが好ましい。例えば、図３（ａ）に示すように、柱頭部２０の略中心部に、水平移動防止筋９０が上下方向に移動可能な保持穴９１を設ける。また、保持穴８１内には、水平防止筋９０を保持穴９１から突出させるためのバネ等の付勢部材９３を収納する。そして、軸力柱１０の建て込み前は、水平移動防止筋９０を保持穴９１内に保持しておき、軸力柱１０を所定の建て込み位置に配置した際に、付勢部材９３の付勢力により水平移動防止筋９０を上方へ移動（保持穴９１から突出）させて、水平移動防止筋９０の上半部を水平部材５０に設けた挿入穴９２内に挿入する。

一方、図３（ｂ）に示すように、柱脚部３０の略中心部に、水平移動防止筋９０が上下方向に移動可能な保持穴９１を設け、軸力柱１０の建て込み前は、水平移動防止筋９０を保持穴９１内に位置させ、軸力柱１０を所定の建て込み位置に配置した際に、水平移動防止筋９０を下方へ移動（保持穴９１から突出）させて、水平移動防止筋９０の下半部を水平部材５０に設けた挿入穴９２内に挿入する。

図３（ａ）、図３（ｂ）に示す構造とすることにより、水平部材５０または軸力柱１０の少なくとも一方において、水平移動防止筋９０の付着を切ることができる。なお、保持穴９１及び挿入穴９２を設けて、水平移動防止筋９０を配設した場合には、保持穴９１及び挿入穴９２の合計長さよりも水平防止筋９０の長さが短くなるため、何らかの外力が加わった場合に、保持穴９１または挿入穴９２から水平防止筋９０が抜け出してしまうおそれがある。したがって、水平防止筋９０の全長にわたって、水平部材５０または軸力柱１０との間における付着を切るのではなく、一部において付着を残しておくことが好ましい。

また、図示しないが、軸力柱１０の柱頭部２０及び柱脚部３０に設けた保持穴９１内に水平移動防止筋９０を保持しておくのではなく、水平部材５０に保持穴９１を設けて水平移動防止筋９０を保持するとともに、軸力柱１０の柱頭部２０及び柱脚部３０に挿入穴９２を設けた構造としてもよい。

また、図示しないが、柱頭部２０又は柱脚部３０のいずれか一方または双方において、水平移動防止筋９０を軸力柱１０に固定した構造としてもよい。この場合、水平部材５０において、水平移動防止筋９０の付着を切ることが好ましい。柱頭部２０及び柱脚部３０と水平部材５０との間において、水平防止筋９０の付着を切る構造は、上述したものに限られず、例えば、予め水平防止筋９０の外周部に付着を切ることが可能な材料を配置しておいてもよい。

＜軸力柱の設置＞
本発明に係る軸力柱１０の設置方法は、上述したとおりであるが、実施例１の構造の場合には、凹部６０の内面と柱頭部２０及び柱脚部３０の外周面との間に異物の混入や侵入を阻止するとともにクッション材として機能する弾性体１００を埋め込む。また、柱頭部２０及び柱脚部３０の先端面と凹部６０の奥面（底面）との間に軸力を伝達するためのグラウト材１１０を充填する。また、実施例２の構造の場合には、必ずしも弾性体１００を配設する必要はなく、柱頭部２０及び柱脚部３０の先端面と水平部材５０との間に軸力を伝達するためのグラウト材１１０を充填する。

＜プレキャスト化＞
実施例１及び実施例２の軸力柱１０は、プレキャスト化したものであり、上述したように、上下に存在する水平部材５０の間に設置するようになっているが、軸力柱１０をプレキャスト化せずに、現場打ちとすることも可能である。すなわち、上下に存在する水平部材５０の間に型枠を設置し、型枠内に軸力を負担するために最低限の水平筋７０及び軸筋８０を配設するとともに、水平移動防止筋９０を配設する。この場合にも、水平部材５０または軸力柱１０の少なくとも一方において、水平移動防止筋９０の付着を切ることが好ましい。

水平部材５０に凹部６０を形成する場合には、柱頭部２０及び柱脚部３０の隅部に断面略三角形状の弾性体１００を埋め込み、型枠内にコンクリートを打ち込むことにより、柱頭部２０及び柱脚部３０が、それぞれ先端側に向かって縮径した軸力柱を形成することができる。また、水平部材５０に凹部６０を形成しない場合には、柱頭部２０及び柱脚部３０が、それぞれ先端側に向かって縮径する型枠を用いればよい。

また、水平移動防止筋９０を配設する際に、柱頭部２０及び柱脚部３０にそれぞれ鞘管を埋め込み、鞘管の内部に水平移動防止筋９０を収納することにより、柱頭部２０及び柱脚部３０と水平防止筋９０との間における付着を切ることができる。

このように、軸力柱１０をプレキャスト化せずに、現場打ちとした場合であっても、軸力柱１０の柱頭部２０及び柱脚部３０は、それぞれ先端側に向かって縮径しているため、上述したように、従来の軸力柱の柱頭・柱脚構造と比較して、軸力を受ける面積が小さくなり、建物が水平変形した際に、軸力柱の両端隅部においてひび割れや圧壊が生じることがない。

１０ 軸力柱
２０ 柱頭部
３０ 柱脚部
４０ テーパー面
５０ 水平部材
６０ 凹部
７０ 水平筋
８０ 軸筋
９０ 水平移動防止筋
９１ 保持穴
９２ 挿入穴
９３ 付勢部材
１００ 弾性体
１１０ グラウト材
２００ 従来の軸力柱

Claims (3)

1. 軸力柱の柱頭部及び柱脚部を、それぞれ先端側に向かって縮径させ、
   前記柱頭部及び前記柱脚部と水平部材との間に水平移動防止筋を介在させて、前記柱頭部及び前記柱脚部と前記水平部材とを接合し、
   前記柱頭部又は前記柱脚部の少なくとも一方、又は前記水平部材のいずれかに、前記水平移動防止筋が上下方向に移動可能な保持穴を設けるとともに、当該保持穴内に前記水平移動防止筋を保持し、前記保持穴を設けた前記柱頭部又は前記柱脚部の少なくとも一方に対向する前記水平部材、又は前記保持穴を設けた前記水平部材に対向する前記柱頭部又は前記柱脚部に挿入穴を設けて、当該挿入穴に向かって前記水平移動防止筋が突出した状態となるように前記水平移動防止筋を配設することにより、前記柱頭部及び前記柱脚部と前記水平部材との間の少なくとも一方において付着が切られた状態とする、
   ことを特徴とする軸力柱の柱頭・柱脚構造。
2. 前記水平部材に、前記柱頭部及び前記柱脚部を挿入する凹部を設け、
   前記凹部の内面と前記柱頭部及び前記柱脚部の外周面との間に弾性体を配設した、
   ことを特徴とする請求項１に記載の軸力柱の柱頭・柱脚構造。
3. 前記軸力柱は、プレキャスト化してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸力柱の柱頭・柱脚構造。

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