JP6479352B2

JP6479352B2 - ハイブリッド梁

Info

Publication number: JP6479352B2
Application number: JP2014127983A
Authority: JP
Inventors: ラヴィシング; 仁佐々木
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: JP2016008387A

Description

本発明は、端部が鉄筋コンクリート造で中央が鉄骨造のハイブリッド梁（複合梁）に関する。

近年、建物の一部または全部を大スパン化する、建物の梁躯体として、鉄筋コンクリート（ＲＣ）と鉄骨（Ｓ）造とで構成された複合構造の梁（以下、複合梁またはハイブリッド梁とも称する）が採用されてきている。このような構造の梁は、両端部をＲＣで覆った鉄骨が、ＲＣ造等の柱間に架け渡されて接合されたものである。以下、ハイブリッド梁のうち、Ｓ造である中央部を鉄骨梁部、ＲＣで覆われた両端部を鉄筋コンクリート梁部（ＲＣ梁部）と称する。
ハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部においては、一般的に複数の梁主筋と、それら複数の梁主筋および鉄骨の周囲を囲む複数の横補強筋とが配筋され、鉄筋コンクリート梁部全体に渡り埋設されている。この横補強筋は、鉄筋コンクリート梁部の柱側の端部及び鉄骨梁部側の端部の配筋を密にした集中補強筋も含んでいる。
ハイブリッド梁は、中央部がＳ造であることから梁自重が軽減され、梁せいが減少するために梁のロングスパン化を可能とした建物が得られる新しい構法として注目されている。

一方、ハイブリッド梁において、従来、鉄筋コンクリート梁部に設備用貫通孔を設けた例はない。
ハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部は一般的なＲＣ造として設計されており、一般的なＲＣ造の梁に貫通孔を設けた場合、貫通孔の補強は、開孔補強筋（リング状のもの）や座屈補強筋（串形もの）などを用いて行われている。

特開２００９−２４４６２

しかしながら、ハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部を、開孔補強筋（リング状のもの）や座屈補強筋（串形もの）などを用いて補強する場合、開孔補強筋や座屈補強筋などの補強筋が過密となる。
そして、それら補強筋が過密となると、鉄筋コンクリート梁部にはもともと梁主筋と横補強筋が密に配筋されていることから、配筋するのに手間がかかり、施工性が悪くなる。
また、既往の研究例から一般的なＲＣ造の梁の開孔を補強した場合、地震を経験したあとの開孔周りのせん断ひび割れが目立ち、梁の損傷度合いも顕著である。
この発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、設備用孔が貫通形成された鉄筋コンクリート梁部の補強の施工性を向上でき、また、地震のエネルギーを吸収できハイブリッド梁の耐久性を高める上で有利な設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造を提供することにある。

上述した目的を達成するため本発明は、対向する柱間に架け渡された鉄骨の両端部を鉄筋コンクリートで覆い、前記鉄骨の中央部を鉄骨梁部とし、両端部を鉄筋コンクリート梁部とし、前記鉄筋コンクリート梁部は複数の梁主筋と、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向の全長にわたり前記長手方向に間隔をおいた複数箇所において前記鉄骨の周囲でそれら梁主筋を囲む複数の横補強筋とを備え、前記鉄筋コンクリート梁部の前記柱側の端部と前記鉄骨梁部側の端部には、前記横補強筋の配筋を密に配した集中補強筋が設けられ、前記鉄骨は前記対向する柱に貫通されず柱フェースまでの内法スパンとされ、前記鉄骨は前記柱に剛接合されておらず前記複数の梁主筋が柱梁接合部に定着されることで前記鉄筋コンクリート梁部が前記柱に連結されたハイブリッド梁であって、前記鉄筋コンクリート梁部の前記柱寄りの前記鉄骨の箇所に鋼管挿通孔が設けられ、前記鋼管挿通孔に挿通され前記鉄骨の長手方向に沿って隣り合う前記横補強筋の間で水平に延在し前記鉄筋コンクリート梁部の両側面に貫通されて前記鉄筋コンクリート梁部と一体化され前記鉄筋コンクリート梁部を構成する鉄筋コンクリートに作用するせん断力の一部を負担して前記鉄筋コンクリートのせん断ひび割れを抑制しその内周面が設備用孔を構成する鋼管が設けられ、前記鋼管の前記鉄筋コンクリート梁部への一体化は、前記鋼管挿通孔の周囲の前記鉄骨の箇所と前記鋼管との一体化と、前記鉄筋コンクリート梁部を構成するコンクリートの前記鋼管の外周面に対する付着力によりなされていることを特徴とする。

本発明によれば、鋼管が鉄筋コンクリート梁部の一部を構成するため、鉄筋コンクリート梁部に作用するせん断力の一部を鋼管が負担する。したがって、鋼管により設備用孔周りの鉄筋コンクリート梁部が補強され、設備用孔周りの鉄筋コンクリート梁部のせん断ひび割れや損傷度合いが改善される。
また、鋼管を用いるため、鉄筋の配筋がもともと過密なハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部を、開孔補強筋を用いて補強する場合に比べ、簡単に迅速に確実に補強でき、施工性が改善され、工期の短縮化、コストダウンを図る上で有利となる。
また、鋼管で地震のエネルギーを吸収でき、ハイブリッド梁の耐久性を高める上で有利となる。
更に、鋼管により設備用孔周りの鉄筋コンクリート梁部が補強されるため、横補強筋を削減し、あるいは省略することも可能となる。

実施の形態の鉄筋コンクリート梁部の正面図である。実施の形態の設備用孔部分の断面図である。（Ａ）〜（Ｄ）は鉄骨と鋼管との一体化構造を説明する図である。スタッドボルトが植設された鋼管の説明図である。ハイブリッド梁の概略図である。ハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部付近における詳細な図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
まず、図５、図６を参照して本発明が適用される一般的なハイブリッド梁１０について説明すると、ハイブリット梁１０は、対向する柱１２間に架け渡されたＩ鋼やＨ鋼等の鉄骨Ｓの両端部を鉄筋コンクリートで覆う構造のものである。
鉄骨Ｓの中央部は鉄骨梁部１０Ａとされ、両端部は鉄筋コンクリート梁部１０Ｂとされ、鉄骨Ｓは内法スパン（柱フェースまでの長さ）とし柱１２には貫通されておらず、図１において符号１１Ａはスタッドボルト、符号１１Ｂは床スラブを示している。

鉄筋コンクリート梁部１０Ｂは、あらかじめ工場で製作したプレキャストコンクリート製でもよく、現場打ちコンクリートで製作されてもよい。あるいはハーフプレキャストコンクリート製でもよく、この場合には、コンクリートを現場で後打ちする。また、コンクリートは、普通コンクリートでも、繊維補強コンクリートでも良い。
鉄筋コンクリート梁部１０Ｂは、複数の梁主筋１４、それら梁主筋１４を囲む複数の横補強筋１６により補強され、梁主筋１４の柱梁接合部への定着は、定着金物あるいは折り曲げ定着により行われる。
また、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの柱梁接合部側の端部と鉄骨梁１０Ａ側の端部に相当する部分においては、特に横補強筋１６の配筋を密に配した集中補強筋１６Ａとしている。このように鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの柱１２側の端部と鉄骨梁１０Ａ側の端部に相当する部分に集中補強筋１６Ａを設けることで、鉄骨から鉄筋コンクリート梁部１０Ｂへの応力の伝達が図られている。

図１、図２に示すように、設備用孔２０は、柱１２寄りの鉄筋コンクリート梁部１０Ｂに設けられ、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂを水平に貫通している。
設備用孔２０は、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの両側面を貫通し鉄筋コンクリート梁部１０Ｂと一体化された鋼管２２の内周面２２０２で形成されている。
鉄筋コンクリート梁部１０Ｂと鋼管２２との一体化は次のように行なわれる。

ハイブリッド梁１０を初めから製作する場合には、鉄骨Ｓに鋼管２２を挿通させる鋼管挿通孔２４を形成する。そして、鉄骨Ｓの鋼管挿通孔２４に鋼管２２を挿通させ、鉄骨Ｓの鋼管挿通孔２４の周囲において鉄骨Ｓと鋼管２２とを一体化する。
鉄骨Ｓと鋼管２２との一体化は、例えば、図３（Ａ）に示すように、鋼管挿通孔２４の周囲の鉄骨Ｓのウェブの箇所と鋼管２２とを溶接することによりなされる。
あるいは、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ボルトＢを、鋼管２２に設けたフランジ２２１０、２２１２のボルト挿通孔２２１０Ａ、２２１２Ａに挿通し、鉄骨Ｓのウェブのねじ孔に螺合し締結することによりなされる。
あるいは、図３（Ｄ）に示すように、ボルトＢを、鉄骨Ｓのウェブに設けたフランジ２２１４のボルト挿通孔２２１４Ａに挿通し、鋼管２２のねじ孔に螺合し締結することによりなされる。
次に、コンクリート型枠内で鉄骨Ｓの周囲に梁主筋１４と複数の横補強筋１６を配筋し、コンクリート型枠内にコンクリートを打設する。
これにより、鉄骨Ｓの鋼管挿通孔２４の周囲の鉄骨Ｓの箇所と鋼管２２の外周面２２０４との溶接と、鋼管２２の外周面２２０４に対するコンクリートの付着力とにより、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂと鋼管２２が一体化し、鋼管２２の内周面２２０２で設備用孔２０が形成される。

また、既存建物を構成するハイブリッド梁１０に設備用孔２０を設ける場合には、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの両側面を貫通させ、鋼管２２を挿通させる鋼管挿通孔２４を設ける。そして、鋼管挿通孔２４に鋼管２２を挿通し、鋼管挿通孔２４の内周面２４０２と鋼管２２の外周面２２０４を接着材で取着する。これにより鉄筋コンクリート梁部１０Ｂと鋼管２２が一体化され、鋼管２２の内周面２２０２で設備用孔２０が形成される。

このように鋼管２２を用いて設備用孔２０を構成すると次の効果Ａ〜Ｄが発揮される。
効果Ａ：鋼管２２が鉄筋コンクリート梁部１０Ｂに一体化し、鋼管２２が鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの一部を構成するため、鉄筋コンクリート梁部１０Ｂに作用するせん断力の一部を鋼管２２が負担する。したがって、鋼管２２により設備用孔２０周りの鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの箇所が補強され、設備用孔２０周りの鉄筋コンクリート梁部１０Ｂのせん断ひび割れや損傷度合いが改善される。
効果Ｂ：鋼管２２を用いるため、鉄筋の配筋がもともと過密なハイブリッド梁１０の鉄筋コンクリート梁部１０Ｂを、開孔補強筋を用いて補強する場合に比べ、簡単に迅速に確実に補強でき、施工性が改善され、工期の短縮化、コストダウンを図る上で有利となる。
効果Ｃ：鋼管２２で地震のエネルギーを吸収でき、ハイブリッド梁１０の耐久性を高める上で有利となる。
効果Ｄ：鉄筋コンクリート梁部１０Ｂに作用するせん断力の一部を鋼管２２が負担し、鋼管２２により設備用孔２０周りの鉄筋コンクリート梁部１０Ｂの箇所が補強されため、鋼管２２によって横補強筋１６を削減し、あるいは省略することも可能となる。

次に、図４を参照して本実施の形態の変形例について説明する。
この変形例は、鋼管２２の外周面の複数箇所にスタッドボルト３０を立設したものである。
このようにスタッドボルト３０が立設された鋼管２２を用いると、鋼管２２と鉄筋コンクリート梁部１０Ｂとをより強固に一体化する上で有利となり、設備用孔２０周りの鉄筋コンクリート梁部１０Ｂのせん断ひび割れや損傷度合いの改善をより効果的に行なう上で有利となる。

１０……ハイブリッド梁
１０Ａ……鉄骨梁部
１０Ｂ……鉄筋コンクリート梁部
１４……梁主筋
１６……横補強筋
２０……設備用孔
２２……鋼管
２２０２……鋼管の内周面
２２０４……鋼管の外周面
２２１０、２２１２、２２１４……フランジ
２４……鋼管挿通孔
３０……スタッドボルト

Claims

対向する柱間に架け渡された鉄骨の両端部を鉄筋コンクリートで覆い、前記鉄骨の中央部を鉄骨梁部とし、両端部を鉄筋コンクリート梁部とし、前記鉄筋コンクリート梁部は複数の梁主筋と、前記鉄筋コンクリート梁部の長手方向の全長にわたり前記長手方向に間隔をおいた複数箇所において前記鉄骨の周囲でそれら梁主筋を囲む複数の横補強筋とを備え、
前記鉄筋コンクリート梁部の前記柱側の端部と前記鉄骨梁部側の端部には、前記横補強筋の配筋を密に配した集中補強筋が設けられ、
前記鉄骨は前記対向する柱に貫通されず柱フェースまでの内法スパンとされ、前記鉄骨は前記柱に剛接合されておらず前記複数の梁主筋が柱梁接合部に定着されることで前記鉄筋コンクリート梁部が前記柱に連結されたハイブリッド梁であって、
前記鉄筋コンクリート梁部の前記柱寄りの前記鉄骨の箇所に鋼管挿通孔が設けられ、
前記鋼管挿通孔に挿通され前記鉄骨の長手方向に沿って隣り合う前記横補強筋の間で水平に延在し前記鉄筋コンクリート梁部の両側面に貫通されて前記鉄筋コンクリート梁部と一体化され前記鉄筋コンクリート梁部を構成する鉄筋コンクリートに作用するせん断力の一部を負担して前記鉄筋コンクリートのせん断ひび割れを抑制しその内周面が設備用孔を構成する鋼管が設けられ、
前記鋼管の前記鉄筋コンクリート梁部への一体化は、前記鋼管挿通孔の周囲の前記鉄骨の箇所と前記鋼管との一体化と、前記鉄筋コンクリート梁部を構成するコンクリートの前記鋼管の外周面に対する付着力によりなされている、
ことを特徴とするハイブリッド梁の補強構造。
前記鋼管挿通孔の周囲の前記鉄骨の箇所と前記鋼管との一体化は、溶接によりなされている、
ことを特徴とする請求項１記載の設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。
前記鋼管挿通孔の周囲の前記鉄骨の箇所と前記鋼管との一体化は、前記鋼管に設けられたフランジがボルトを介して前記鋼管挿通孔の周囲の前記鉄骨の箇所に取着されることで、または、前記鋼管挿通孔の周囲の前記鉄骨の箇所に設けられたフランジがボルトを介して前記鋼管に取着されることでなされている、
ことを特徴とする請求項１記載の設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。
前記鋼管の外周面の複数箇所にスタッドボルトが立設されている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。
前記鋼管の前記鉄筋コンクリート梁部への一体化は、前記鋼管の外周面が前記鋼管挿通孔の内周面に接着材により取着されることでなされている、
ことを特徴とする請求項１記載の設備用孔を有するハイブリッド梁の補強構造。