JP6638906B2

JP6638906B2 - 柱梁接合構造および柱梁接合方法

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Publication number: JP6638906B2
Application number: JP2016015257A
Authority: JP
Inventors: 貞広　修; 修貞広; 木村　誠; 誠木村; 田村　淳一; 淳一田村; 智貴濱; 武河内; 慎哉津畑; 藤原　進一郎; 進一郎藤原
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: JP2017133278A

Description

本発明は、木質の柱部材と鉄骨からなる梁部材とを接合した柱梁接合構造および柱梁接合方法に関するものである。

従来、木質の柱部材と鉄骨からなる梁部材を用いた大規模なハイブリッド構造を計画する場合、通し柱以外にも対応可能な汎用ディテールが必要となる。その場合、例えばＲＣ（鉄筋コンクリート）接合部などの木材よりも硬質の材料からなる仕口部材を採用することで、接合効率を大幅に上昇させることができる（例えば、特許文献１を参照）。この場合、仕口部材と、仕口部材の上端面に配置される上側柱部材と、仕口部材の下端面に配置される下側柱部材との接続に、既往技術のグルードインロッド（以下、ＧＩＲということがある。）接合を用いることが有効であるが、以下のような問題があった。

図３（ａ）に示すように、異形鉄筋Ａ１を木材Ａ２（集成材）に挿入し、エポキシ系接着剤Ａ３にて定着させるタイプのＧＩＲ接合は、適用事例も多く一般的であるが、鉄筋Ａ１の節部に集中的に木材Ａ２を押し広げる力が作用するため、割裂破壊しやすく脆性的な性状を有する。

図３（ｂ）に示すように、ネジ部Ａ４１と丸鋼部Ａ４２からなる鋼棒Ａ４（転造ねじアンカーボルト）のネジ部Ａ４１を木材Ａ２に挿入し、エポキシ系接着剤Ａ３にて定着させるタイプのＧＩＲ接合は、鋼棒Ａ４が十分に塑性変形するまで割裂破壊しにくく、図４に示すように靱性的な破壊形式となることが実験的に確認されている。なお、図４は、断面寸法が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの木材に鋼棒（異形鉄筋、転造ねじアンカーボルト）をＧＩＲ接合にて５００ｍｍの長さだけ定着させた場合の引張試験結果である。

耐火仕上材を有する柱の場合には特に、ＧＩＲのエポキシ系接着剤の注入作業を現場にて行うことは仕上の後遣り工程が増え、労力を要する。そこで、既に工場もしくはサイトにてＧＩＲ鋼棒を挿入した木質の柱部材を用意し、建方時には接合部内にて上下の柱部材から突出した鋼棒を接合するのみとすることが現実的である。しかしながら、上記の靱性的なネジ形状の鋼棒を用いる場合、上下の柱部材にそれぞれ固定された鋼棒同士の接合に対する汎用的な手段がないという問題がある。

特開２０１５−２１８４６３号公報

このため、木質の柱部材と鉄骨からなる梁部材の柱梁接合構造において、接合部の上下の柱部材にそれぞれ固定された鋼棒同士を容易に一体化接合することのできる施工性に優れた技術が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接合部の上下の柱部材にそれぞれ固定された鋼棒同士を容易に一体化接合することのできる施工性に優れた柱梁接合構造および柱梁接合方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る柱梁接合構造は、木質の柱部材と鉄骨からなる梁部材とを木材よりも硬質の材料からなる仕口部材を介して接合してなる柱梁接合構造であって、仕口部材とその上下にそれぞれ設けられる上側柱部材および下側柱部材とを接続するために上下方向に挿入配置される鋼棒を備え、鋼棒は異形鉄筋部とネジ形状のネジ部とからなり、ネジ部は上側柱部材および下側柱部材に挿入配置されてここに付着固定され、異形鉄筋部は仕口部材に挿入配置されて鉄筋継手に接合されることを特徴とする。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造は、上述した発明において、上側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合される鉄筋継手に、下側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合されることを特徴とする。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造は、上述した発明において、鋼棒は、異形鉄筋の長手方向の片側をネジ形状に切削加工したものであることを特徴とする。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造は、上述した発明において、仕口部材は、鉄筋コンクリートで構成されることを特徴とする。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造は、上述した発明において、仕口部材は、梁部材の側端面に溶接された鋼板により取り囲まれた領域に打設された鉄筋コンクリートで構成されることを特徴とする。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造は、上述した発明において、鋼棒が挿入配置される上側柱部材の下端面付近および下側柱部材の上端面付近の少なくとも一方に、上側柱部材または下側柱部材と絶縁し、鋼棒の塑性化に起因する上側柱部材または下側柱部材の過剰変形を防ぐための領域が設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造は、上述した発明において、仕口部材と上側柱部材の間および仕口部材と下側柱部材の間の少なくとも一方に、せん断力を伝達させるためのシアコッターが設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る柱梁接合方法は、上述した柱梁接合構造を構築する柱梁接合方法であって、予め鉄筋継手が設けられた仕口部材の上下に、鋼棒の異形鉄筋部が突出した上側柱部材および下側柱部材を配置した後、異形鉄筋部と鉄筋継手とを接合することを特徴とする。

本発明に係る柱梁接合構造によれば、木質の柱部材と鉄骨からなる梁部材とを木材よりも硬質の材料からなる仕口部材を介して接合してなる柱梁接合構造であって、仕口部材とその上下にそれぞれ設けられる上側柱部材および下側柱部材とを接続するために上下方向に挿入配置される鋼棒を備え、鋼棒は異形鉄筋部とネジ形状のネジ部とからなり、ネジ部は上側柱部材および下側柱部材に挿入配置されてここに付着固定され、異形鉄筋部は仕口部材に挿入配置されて鉄筋継手に接合されるので、上側柱部材および下側柱部材にそれぞれ固定された鋼棒同士を容易に一体化接合することのできる施工性に優れた柱梁接合構造を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、上側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合される鉄筋継手に、下側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合されるので、鉄筋継手の数量を低減することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、鋼棒は、異形鉄筋の長手方向の片側をネジ形状に切削加工したものであるので、柱梁接合構造を比較的安価に実現することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、仕口部材は、鉄筋コンクリートで構成されるので、柱梁接合構造を比較的安価に実現することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、仕口部材は、梁部材の側端面に溶接された鋼板により取り囲まれた領域に打設された鉄筋コンクリートで構成されるので、梁部材と仕口部材とを剛強に接合することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、鋼棒が挿入配置される上側柱部材の下端面付近および下側柱部材の上端面付近の少なくとも一方に、上側柱部材または下側柱部材と絶縁し、鋼棒の塑性化に起因する上側柱部材または下側柱部材の過剰変形を防ぐための領域が設けられているので、鋼棒の塑性化に起因する木質の上側柱部材または下側柱部材の過剰変形を防ぐことができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、仕口部材と上側柱部材の間および仕口部材と下側柱部材の間の少なくとも一方に、せん断力を伝達させるためのシアコッターが設けられているので、鋼棒のせん断力負担を回避することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る柱梁接合方法によれば、上述した柱梁接合構造を構築する柱梁接合方法であって、予め鉄筋継手が設けられた仕口部材の上下に、鋼棒の異形鉄筋部が突出した上側柱部材および下側柱部材を配置した後、異形鉄筋部と鉄筋継手とを接合するので、上述した柱梁接合構造を比較的簡易に構築することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る柱梁接合構造および柱梁接合方法の実施の形態を示す側断面図である。図２は、切削鉄筋を示す側面図である。図３は、ＧＩＲ接合を示す側断面図であり、（ａ）は異形鉄筋の場合、（ｂ）はネジ形状の鋼棒の場合である。図４は、鋼棒種類の違いによる荷重−変形関係を示す図である。

以下に、本発明に係る柱梁接合構造および柱梁接合方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本発明に係る柱梁接合構造１０は、木質の角型断面の柱部材１２とＨ形鋼（鉄骨）からなる梁部材１４とを、ＲＣで構成された仕口部材１６を介して接合してなる構造である。

仕口部材１６の上下には上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂが配置される。上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂの外側は仕上がり面２４まで仕上げ材が配置される。また、梁部材１４の上にはＲＣからなる床部材１４Ａが設けられる。上側柱部材１２Ａの下端面と仕口部材１６の間には無機系グラウト材２６が設けられる。

なお、仕口部材１６の内部にはプレート３６が配置され、その端部にはベースプレート３４がボルト３８およびナット４０により固定されている。ベースプレート３４を介して下側柱部材１２ＢにはＬＳＢ（ラグスクリューボルト）３２が挿入配置されている。

仕口部材１６、上側柱部材１２Ａ、下側柱部材１２Ｂには、それぞれ鋼棒２２が上下方向に挿入配置される。図の例ではＧＩＲ接合の場合を示している。鋼棒２２は異形鉄筋部２２Ｂとネジ形状のネジ部２２Ａとからなる切削鉄筋であり、ネジ部２２Ａは上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂに挿入配置されてエポキシ系接着剤等を介してここに付着固定され、異形鉄筋部２２Ｂは仕口部材１６に主筋として挿入配置されて鉄筋継手１８に接合される。

このように、本実施の形態では、柱部材１２と仕口部材１６との接続に際し、ＧＩＲの鋼棒２２に切削鉄筋を用いる。切削鉄筋は、図２に示すように異形鉄筋の片側をネジ形状に切削加工したものである。切削鉄筋からなる鋼棒２２のネジ部２２Ａ側を柱部材１２内に挿入配置することで木材の割裂破壊を防止して靱性的な性状を確保する。一方の異形鉄筋部２２Ｂ側を仕口部材１６内に挿入配置することで通常のＰＣ（プレキャストコンクリート）用スリーブ系の鉄筋継手１８（例えばスリーブジョイント）の利用が可能となり、建方時には仕口部材１６内にて上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂから突出した切削鉄筋の異形鉄筋部２２Ｂを接合するのみとすることができる。この方法によれば現位置でのエポキシ系接着剤の注入作業は生じない。

仕口部材１６と梁部材１４との接続を剛接合に近づけたい場合は、梁部材１４の端部と溶接にて一体化された角型の鋼板２０を用い、その中にコンクリートを打設してＲＣからなる仕口部材１６を形成することで剛強な接続が実現できる。

また、上側柱部材１２Ａの下端面付近および下側柱部材１２Ｂの上端面付近の鋼棒２２の周囲に、ウレタン材３０のような木材との絶縁領域を設けてもよい。こうすることでその塑性化域を限定し、鋼棒２２の塑性化に起因する上側柱部材１２Ａ、下側柱部材１２Ｂの過剰変形を防止してもよい。さらに、仕口部材１６と上側柱部材１２Ａおよび下側柱部材１２Ｂの間に、その間のせん断力を伝達させるためのダボ筋のようなシアコッター２８を設けてもよい。ウレタン３０とシアコッター２８を併用した場合、ウレタン材３０による絶縁部分が横方向の変位に対する緩衝領域にもなるため、鋼棒２２のせん断力負担を確実に回避することができる。

このように、本実施の形態によれば、柱部材１２と仕口部材１６との接続を、切削鉄筋からなる鋼棒２２を用いたＧＩＲ接合とすることで、靱性を有し、かつ施工性に優れたディテールを実現することができる。これにより柱梁接合構造１０の剛性、耐力、靱性を確保することで、ラーメン架構以外の耐震要素を減少させ、高い空間自由度を実現することができると同時に意匠性に優れた木質空間を提供することが可能である。

また、切削鉄筋については、通常の異形鉄筋に対して十分な長さのネジ切削加工を施す技術が存在している。本発明においては、その他のディテールも全て既存技術にて構成することが可能なため、施工性に優れ、かつ低コストの柱梁接合構造を実現することができる。また、接合部の取合が明快なため、被覆等の耐火仕様の納りも容易となる。

以上説明したように、本発明に係る柱梁接合構造によれば、木質の柱部材と鉄骨からなる梁部材とを木材よりも硬質の材料からなる仕口部材を介して接合してなる柱梁接合構造であって、仕口部材とその上下にそれぞれ設けられる上側柱部材および下側柱部材とを接続するために上下方向に挿入配置される鋼棒を備え、鋼棒は異形鉄筋部とネジ形状のネジ部とからなり、ネジ部は上側柱部材および下側柱部材に挿入配置されてここに付着固定され、異形鉄筋部は仕口部材に挿入配置されて鉄筋継手に接合されるので、上側柱部材および下側柱部材にそれぞれ固定された鋼棒同士を容易に一体化接合することのできる施工性に優れた柱梁接合構造を提供することができる。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、上側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合される鉄筋継手に、下側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合されるので、鉄筋継手の数量を低減することができる。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、鋼棒は、異形鉄筋の長手方向の片側をネジ形状に切削加工したものであるので、柱梁接合構造を比較的安価に実現することができる。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、仕口部材は、鉄筋コンクリートで構成されるので、柱梁接合構造を比較的安価に実現することができる。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、仕口部材は、梁部材の側端面に溶接された鋼板により取り囲まれた領域に打設された鉄筋コンクリートで構成されるので、梁部材と仕口部材とを剛強に接合することができる。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、鋼棒が挿入配置される上側柱部材の下端面付近および下側柱部材の上端面付近の少なくとも一方に、上側柱部材または下側柱部材と絶縁し、鋼棒の塑性化に起因する上側柱部材または下側柱部材の過剰変形を防ぐための領域が設けられているので、鋼棒の塑性化に起因する木質の上側柱部材または下側柱部材の過剰変形を防ぐことができる。

また、本発明に係る他の柱梁接合構造によれば、仕口部材と上側柱部材の間および仕口部材と下側柱部材の間の少なくとも一方に、せん断力を伝達させるためのシアコッターが設けられているので、鋼棒のせん断力負担を回避することができる。

また、本発明に係る柱梁接合方法によれば、上述した柱梁接合構造を構築する柱梁接合方法であって、予め鉄筋継手が設けられた仕口部材の上下に、鋼棒の異形鉄筋部が突出した上側柱部材および下側柱部材を配置した後、異形鉄筋部と鉄筋継手とを接合するので、上述した柱梁接合構造を比較的簡易に構築することができる。

以上のように、本発明に係る柱梁接合構造および柱梁接合方法は、木質の柱部材と鉄骨からなる梁部材との接合に有用であり、特に、接合部の上下の柱部材にそれぞれ固定された鋼棒同士を容易に一体化接合するのに適している。

１０柱梁接合構造
１２柱部材
１２Ａ上側柱部材
１２Ｂ下側柱部材
１４梁部材
１４Ａ床部材
１６仕口部材
１８鉄筋継手
２０鋼板
２２鋼棒
２２Ａネジ部
２２Ｂ異形鉄筋部
２４仕上がり面
２６無機系グラウト材
２８シアコッター
３０ウレタン材
３２ＬＳＢ（ラグスクリューボルト）
３４ベースプレート
３６プレート
３８ボルト
４０ナット

Claims

木質の柱部材と鉄骨からなる梁部材とを木材よりも硬質の材料からなる仕口部材を介して接合してなる柱梁接合構造であって、
仕口部材とその上下にそれぞれ設けられる上側柱部材および下側柱部材とを接続するために上下方向に挿入配置される鋼棒を備え、
鋼棒は異形鉄筋部とネジ形状のネジ部とからなり、ネジ部は上側柱部材および下側柱部材に挿入配置されてここに付着固定され、異形鉄筋部は仕口部材に挿入配置されて鉄筋継手に接合されることを特徴とする柱梁接合構造。
上側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合される鉄筋継手に、下側柱部材に挿入配置された鋼棒の異形鉄筋部が接合されることを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合構造。
鋼棒は、異形鉄筋の長手方向の片側をネジ形状に切削加工したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の柱梁接合構造。
仕口部材は、鉄筋コンクリートで構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の柱梁接合構造。
仕口部材は、梁部材の側端面に溶接された鋼板により取り囲まれた領域に打設された鉄筋コンクリートで構成されることを特徴とする請求項４に記載の柱梁接合構造。
鋼棒が挿入配置される上側柱部材の下端面付近および下側柱部材の上端面付近の少なくとも一方に、上側柱部材または下側柱部材と絶縁し、鋼棒の塑性化に起因する上側柱部材または下側柱部材の過剰変形を防ぐための領域が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の柱梁接合構造。
仕口部材と上側柱部材の間および仕口部材と下側柱部材の間の少なくとも一方に、せん断力を伝達させるためのシアコッターが設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の柱梁接合構造。
請求項１〜７のいずれか一つに記載の柱梁接合構造を構築する柱梁接合方法であって、
予め鉄筋継手が設けられた仕口部材の上下に、鋼棒の異形鉄筋部が突出した上側柱部材および下側柱部材を配置した後、異形鉄筋部と鉄筋継手とを接合することを特徴とする柱梁接合方法。