JP6646959B2 - 柱梁架構およびその構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、鉄筋コンクリート柱上に、鉄骨梁が載置される梁支持部材を備えた柱梁架構に関する。

従来より、柱を鉄筋コンクリート造とし、梁を鉄骨造とした複合柱梁架構がある。このような柱梁架構では、柱梁接合部を構築する際、鉄骨梁の高さ位置を決定する必要があるが、鉄骨梁の高さ位置を決定する方法として、例えば以下のような方法が知られている。
第１に、柱のコンクリートを打設する際に、柱の上面にボルトを打ち込んでおき、コンクリートの打設後に、このボルトに鉄骨梁を載せて支持する方法がある。第２に、コンクリートを打設して柱を構築した後、この柱の側面に受け金物を取り付けて、この受け金物に鉄骨梁を載せて支持する方法がある。
第１の方法や第２の方法では、柱のコンクリート強度が十分に発現した後でなければ、ボルトや受け金物を取り付けできない。したがって、工期が長期化するおそれがあった。
また、柱上に梁部材を架設する際、柱のコンクリート躯体の上面に梁部材の位置墨を出して、この位置墨に従って、柱の上面に梁部材を取り付けることになる。よって、柱コンクリートの打設時期が梁部材の取り付け工程に影響を及ぼしていた。
特許文献１には、柱のフープ筋に位置決め部材を取り付けて、この位置決め部材で鉄骨梁を支持させることが提案されている。この位置決め部材は、フープ筋に取り付けられる支持部材と、この支持部材に設けられた高ナットと、この高ナットに螺合されたボルトと、を備える。
この提案によれば、位置決め部材を鉄筋に取り付けるので、柱のコンクリートを打設する前であっても、梁部材の高さを位置決めできるから、工期を短くできる。
大地震が発生すると、柱梁接合部内では、鉄骨梁からコンクリートに大きな荷重が加わることにより支圧応力が増大し、柱梁接合部が損傷するおそれがある。
また、梁部材の水平方向の位置墨は、依然として柱コンクリート躯体の上面に出す必要がある。したがって、コンクリートを打設した後でなければ、梁部材の位置墨を出すことができず、柱コンクリートの打設時期が梁部材の取り付け工程に影響を与えていた。

特開２０１５−１０１８２３号公報

本発明は、梁部材の水平方向の位置墨を容易に出すことができ、かつ、柱梁接合部内で鉄骨梁からコンクリートに大きな荷重が加わっても、柱梁接合部の損傷を低減できる梁支持部材を備えた柱梁架構およびその構築方法を提供することを目的とする。

本発明者は、ＲＣ造柱とＳ造梁によるハイブリッド柱梁架構における鉄骨梁の接合方法として、柱主筋にネジ節鉄筋を使用し、そのネジ節鉄筋に機械式継ぎ手金物（ロックナット）を挿入し、鉄骨梁部材が載置される梁支持部材（水平材）にて鉄骨梁の架設位置を墨出しするとともに、梁支持部材を上下一対として設けた機械式継ぎ手金物にて挟持させることで、鉄骨梁の墨出しと高さ調整を容易に行うことができる梁支持部材を備えた複合柱梁架構を実現した。
また、本発明による梁支持部材を備えた複合柱梁架構では、梁支持部材は鉄骨梁の梁幅より長尺材であり、鉄骨梁を通して柱部材に加わる鉛直荷重は鉄骨梁の下面のみでなく、梁支持部材が加わることで、鉄骨梁と柱部材のコンクリートとの接合面積が増大することになり、柱部材に作用する支圧応力を低下させることで、柱梁接合部内のコンクリートの損傷を低減できる。

第１の発明の柱梁架構（例えば、後述の複合柱梁架構１）は、鉄筋コンクリート造の柱部材（例えば、後述の柱部材２）に梁部材（例えば、後述の梁部材３）が接合される柱梁架構であって、前記梁部材と交差する方向に延びて、当該梁部材が載置される梁支持部材（例えば、後述の梁支持部材２１）と、前記柱部材の柱軸方向鉄筋（例えば、後述の柱主筋１１Ａ）に嵌合されるナット（例えば、後述のナット２３、２４）と、を備え、前記梁支持部材は、前記ナットを介して前記柱部材に支持されることを特徴とする。

第１の発明によれば、梁支持部材を、梁部材と交差する方向に延びて、当該梁部材が載置される構造としたので、梁部材から柱部材へ鉛直荷重が伝達される面積は、梁支持部材の水平投影面積が加わって増大する。よって、梁部材から柱部材のコンクリートに大きな鉛直荷重が作用しても、柱部分内のコンクリートの支圧応力を低下させることができ、柱梁接合部の損傷を低減できる。
また、梁支持部材は、柱軸方向鉄筋に嵌合されるナットで固定され、梁部材が載置される構造としたので、柱コンクリートが硬化する前段階であっても梁部材の架設位置決め用の墨出しを容易に行うことができる。また、柱部材のコンクリートの打設時期に関係なく、梁部材を取り付けることができる。

第２の発明の柱梁架構は、前記梁支持部材は、略水平に延びる板状の水平材（例えば、後述の水平材２５）を有しており、前記柱軸方向鉄筋は、外周面にねじが形成されたねじ鉄筋であり、前記梁部材を挟んだ前記水平材の両端部で、当該水平材を貫通しており、前記ナットは、当該柱軸方向鉄筋に螺合されて少なくとも前記水平材の下面を支持することを特徴とする。

第２の発明によれば、第１の発明の効果に加えて、梁支持部材を支持するナットをねじ鉄筋に螺合させたので、ナットを回転させて高さを調整するだけで、梁部材の高さを容易に調整できる。
また、梁支持部材は柱軸方向鉄筋と嵌合されるナットで支持されるので、梁部材を構成する柱軸方向鉄筋の水平方向の配筋位置を位置決めできる。

第３の発明の柱梁架構は、前記ナットは、前記水平材の上下に一対配置され、前記水平材は、当該上下一対のナットで挟持されるとともに、当該水平材に載置される前記梁部材の梁幅よりも長尺材であることを特徴とする。

第４の発明の柱梁架構は、前記梁支持部材は、前記水平材に加えて、当該水平材から略鉛直に延びる板状の鉛直材と、を備え、前記梁支持部材は、前記柱部材と前記梁部材が交差する柱梁接合部のコンクリートに埋設されることを特徴とする。

第３、第４の発明によれば、上記に述べた効果に加えて、梁支持部材を構成する水平材を、柱軸方向鉄筋と嵌合される上下一対のナットで挟持することで、梁支持部材を柱軸方向鉄筋と強固に接合されることができる。また、水平材は、梁部材の梁幅より長尺であるので、梁部材を安定して支持できる。
梁支持部材は水平材と鉛直材で構成したので、簡単な構造で、梁支持部材の鉛直変形に対して曲げ剛性を増大し、水平方向へのはらみ出し変形に対して面外剛性を増大させた。梁支持部材には、汎用品である山形鋼を使用できる。

本発明によれば、梁部材の位置墨は柱コンクリートが硬化する前段階であっても容易に出すことができ、かつ、柱梁接合部内にて梁部材から柱部材を構成するコンクリート部に大きな鉛直荷重が加わっても、柱梁接合部の損傷を低減可能な柱梁架構ができる。

本発明の一実施形態に係る梁支持部材を備えた複合柱梁架構の側面図である。 図１のＡ−Ａ水平断面図である。 図１の破線Ｂで囲んだ部分の拡大図である。 本発明の実施形態に係る梁支持部材の平面図および側面図である。 本発明の変形例に係る梁支持部材の斜視図である。 本発明の複合柱梁架構の構築方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る梁支持部材を備えた複合柱梁架構１の側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
複合柱梁架構１は、鉄筋コンクリート造の柱部材２と、鉄骨造の梁部材３と、を備える架構である。
柱部材２のうち梁部材３が接合される部分は、柱梁接合部４である。図１および図２は、この柱梁接合部４の配筋およびコンクリート打設が行われる前の状態となっている。

柱部材２は、四角柱形状の鉄筋コンクリート造の柱本体１０と、この柱本体１０に打ち込まれて鉛直方向に延びる複数本の柱主筋１１と、これら柱主筋１１に巻き回されたフープ筋１２と、を備える。

梁部材３は、Ｈ形鋼を組み合わせて構成されて、略水平に直線状に延びる４つの継手部５を有する平面視で略十字形状である。この梁部材３は、柱部材２の柱本体１０の上つまり柱梁接合部４となる位置に配置されている。なお、図２では、梁部材３の位置を水平投影外郭線３１で示している。
柱部材２の柱主筋１１は、柱部材２の四隅に５本ずつ設けられている。このうち、梁部材３の両脇に配置されたものを柱軸方向鉄筋としての柱主筋１１Ａとすると、少なくとも柱主筋１１Ａは、外周面にねじが形成されたねじ鉄筋となっている。

柱梁接合部４では、柱主筋１１Ａから梁部材３を支持する梁支持部材２１が４つ取り付けられている。４つの梁支持部材２１は、それぞれ、梁部材３の４つの継手部５の下フランジを支持している。

図３は、図１の破線Ｂで囲んだ部分の拡大図である。図４は、梁支持部材２１の平面図および側面図である。
梁支持部材２１は、梁部材３の軸方向に交差する方向に延びて、梁部材３が載置されるとともに、柱主筋１１Ａが貫通するものである。柱主筋１１Ａには、一対のナット２３、２４が螺合されており、これらナット２３、２４は、この梁支持部材２１を上下から挟み込んで支持する。

梁支持部材２１は、梁部材３の継手部５よりも側方に延出している（図２参照）。この梁支持部材２１は、例えば山形鋼であり、略水平に延びる板状の水平材２５と、この水平材２５から略鉛直に延びる板状の鉛直材２６と、を備える。水平材２５の両端側つまり梁部材３の継手部５よりも側方に延出した部分には、一対の貫通孔２７が形成されている。

ナット２３、２４は、例えば、緩み止め機構が設けられたロックナットである。
また、一対の貫通孔２７には、それぞれ、梁部材３の両脇に配置された一対の柱主筋１１Ａが挿通されている。

なお、本実施形態では、梁支持部材２１を山形鋼で形成したが、これに限らず、図６（ａ）に示すように、梁支持部材２１Ａを平鋼板で形成してもよいし、図６（ｂ）に示すように、梁支持部材２１Ｂを溝型鋼で形成してもよい。これら梁支持部材２１Ａ、２１Ｂには、それぞれ、柱主筋１１Ａが挿通される一対の貫通孔２７が設けられている。

本発明の複合柱梁架構１の構築方法について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ステップＳ１では、柱梁接合部４を除いた柱頭部位置まで柱部材２を構築する。なお、この柱部材２は、例えば、プレキャストＲＣ部材や、現場でコンクリート打設されたＲＣ部材である。

ステップＳ２では、柱主筋１１Ａに梁支持部材２１の下端側のナット２３を螺合して、この下端側のナット２３を回転させて、梁支持部材２１の高さを調整する。
ステップＳ３では、柱主筋１１Ａを梁支持部材２１の貫通孔２７に挿通して、下端側のナット２３の上に梁支持部材２１を載せる。

ステップＳ４では、上端側のナット２４を柱主筋１１Ａに螺合して締め付けて、ナット２３、２４で梁支持部材２１を挟持する。
ステップＳ５では、梁支持部材２１の上に梁部材３の水平方向の位置を墨出しする。

ステップＳ６では、梁支持部材２１上の位置墨に合わせて、梁部材３を梁支持部材２１上に載せて、この梁部材３の下フランジと梁支持部材２１の水平材２５とを、図示しないシャコ万力で互いに固定する。
ステップＳ７では、柱部材２と梁部材３とが交差する柱梁接合部４の外周面に側型枠を設置した後、柱梁接合部４の上方側からコンクリートを打設して、本発明の梁支持部材２１を備えた複合柱梁架構１を構築する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）梁支持部材２１を、梁部材３の軸方向に交差する方向に延びる構造とした。よって、梁部材３とコンクリートとの接合面積を増大できるから、大きな地震により、柱梁接合部４内において、梁部材３から柱部材２のコンクリートに大きな荷重が作用しても、コンクリートの支圧応力を増大させることなく、梁部材３に作用した荷重を柱部材２に伝達させることができる。よって、柱梁接合部の損傷を防止できる。

（２）水平材２５を備えた梁支持部材２１に、予め鉄骨梁の位置を墨出しておくことで、墨出し工程の短工期化を実現できる。

また、梁支持部材２１が梁部材３の軸方向に交差する方向に延びているので、この梁支持部材２１の上に梁部材３の水平方向の位置墨を容易に出すことができるから、柱部材のコンクリートの打設時期に関係なく、梁部材を取り付けることができる。
また、梁支持部材２１の貫通孔２７に柱主筋１１Ａを挿通させることで、この柱主筋１１Ａの水平方向の位置を位置決めできる。

（３）梁部材３を挟んで配置された一対の柱主筋１１Ａにより梁支持部材２１を支持した。よって、一対のねじ鉄筋の間に梁支持部材２１が架設されることとなり、この梁支持部材２１の上に梁部材３が載置された際に、梁部材３を安定して支持できる。

（４）梁支持部材２１には、水平材２５単体または水平材２５と鉛直材２６で構成された市場品の平鋼板、山形鋼、溝型鋼材を使用できる。各梁支持部材は、簡易な構造であり、コンクリートの充填性を阻害するものではなく、かつ曲げ剛性に優れており、梁部材３に作用する鉛直荷重や地震荷重を、柱部材２に伝達することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、梁支持部材２１を、ナット２３、２４で上下から挟み込んだが、これに限らず、梁支持部材２１を下端側のナット２３のみで支持させれば、作業工程を短縮できる。
また、本実施形態では、図４に示すように、梁支持部材２１の両端部に貫通孔２７を設けて、梁支持部材２１を２箇所で支持することで、梁部材３を経済的かつ安定的に支持できる。しかし、梁支持部材の上に重量の大きい梁部材や通し梁部材を載置する場合には、梁支持部材の水平材を幅広とし、この梁支持部材を少なくとも４箇所で支持することで、安定的に支持できる。

また、本実施形態では、梁支持部材２１を柱主筋１１Ａに取り付けたが、これに限らず、鉛直方向に延びる鉄筋であればどのような鉄筋でも良く、例えば、柱のフープ筋の内部側に設ける非構造用鉄筋である捨て鉄筋に取り付ければ、柱主筋の配置位置に限定されることなく、梁部材を支持することができる。
また、梁部材３を鉄骨梁としたが、これに限らず、梁支持部材２１に載置されるものであれば、プレキャストＲＣ梁、またはプレキャストＳＲＣ梁であっても良い。

１…複合柱梁架構 ２…柱部材 ３…梁部材 ４…柱梁接合部 ５…継手部
１０…柱本体 １１…柱主筋、１１Ａ…柱主筋（柱軸方向鉄筋） １２…フープ筋
２１、２１Ａ、２１Ｂ…梁支持部材 ２３…下端側のナット ２４…上端側のナット
２５…水平材 ２６…鉛直材 ２７…貫通孔
３１…梁部材の水平投影外郭線

Claims (2)

1. 柱梁接合部を除いた柱頭部の高さまで構築された鉄筋コンクリート造の柱部材と、当該柱部材の上に設置された鉄骨造の梁部材と、前記柱部材と前記梁部材とが交差する柱梁接合部と、を備える柱梁架構であって、
   前記梁部材と交差する方向に延びて、前記柱部材の柱主筋が貫通して前記梁部材が載置される梁支持部材と、
   前記柱部材の柱主筋に嵌合されて前記梁支持部材を挟持する上下一対のナットと、
   前記柱部材と前記梁支持部材との間において前記柱主筋に巻き回されたフープ筋と、を備え、
   前記梁支持部材は、略水平に延びて前記柱部材の柱主筋が貫通する板状の水平材と、当該水平材の前記柱部材の中心側の端縁から略鉛直に延びる板状の鉛直材と、を備えることを特徴とする柱梁架構。
2. 請求項１に記載の柱梁架構の構築方法であって、
   前記柱部材を構築する工程と、
   前記柱部材の柱主筋に前記梁支持部材の下側のナットを嵌合して高さを調整し、次に、当該ナットの上に前記梁支持部材を配置し、前記柱部材の柱主筋に前記梁支持部材の上側のナットを嵌合して、当該上下一対のナットで前記梁支持部材を挟持する工程と、
   当該梁支持部材の上に前記梁部材の水平方向の位置を墨出しする工程と、
   当該墨出しした位置に合わせて前記梁部材を前記梁支持部材の上に載置し、前記梁部材と前記梁支持部材とを互いに固定する工程と、
   前記柱梁接合部の外周面となる位置に側型枠を設置した後、当該側型枠の上方からコンクリートを打設する工程と、を備えることを特徴とする柱梁架構の構築方法。

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