JP6679261B2 - スラブの鉄骨梁支持部補強構造 - Google Patents

Description

この発明は、コンクリートのスラブを鉄骨梁に接続する部分を補強するスラブの鉄骨梁支持部補強構造に関する。

従来、建築物の床構造として、Ｈ形鋼製の鉄骨梁上に、鉄筋コンクリート製の床スラブや、デッキプレート上にコンクリート層を設けた合成の床フラブを設置する床構造が広く用いられている。このような床構造において、建築物の内部では鉄骨梁の両側にスラブが配置されるが、外壁に沿う鉄骨梁等のように、鉄骨梁の片方にしかスラブが配置されない場合がある。この片方のみにスラブが配置された構成では、地震等で大きな外力が作用した場合に、前記鉄骨梁が横座屈、すなわちＨ形鋼製鉄骨梁の圧縮側のフランジが捩じれを伴って断面の弱軸方向に突然に変形する現象を生じることがある。

このような横座屈を防止するために、前記鉄骨梁に小梁等となる横補剛材が一般に用いられている。前記横補剛材にはＨ形鋼等が一般に用いられる。しかし、鉄骨梁にＨ形鋼の横補剛材を設けると、鉄骨部材数が増え躯体重量が大きくなり、材料コスト・加工コスト・施工コストが増大するという課題がある。

このような課題を解消する構成として、鉄骨梁上に頭付きスタッドを接合し、この頭付きスタッドを床スラブのコンクリート内に埋め込むことでコンクリートと鉄骨梁とを一体化することが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１５−２１２８３号公報

しかし、外壁に沿う鉄骨梁等のように、鉄骨梁の片側にのみスラブが配置された場合、単に頭付きスタッドを設けた構成では、地震力等による大きな荷重が作用した場合、スタッド周囲のコンクリートに、コーン状破壊などのコンクリートスラブの破壊による耐力低下が生じる恐れがある。

この発明の目的は、部材数量増、重量増、材料コスト増を抑えながら、鉄骨梁の横座屈を防止でき、かつスタッド周囲のコーン状破壊などのコンクリートスラブの破壊による耐力低下を回避できるスラブの鉄骨梁支持部補強構造を提供することである。

この発明のスラブの鉄骨梁支持部補強構造は、鉄骨梁の上面でスラブの縁部を支持するスラブの鉄骨梁支持部補強構造であって、
前記鉄骨梁の上面にこの鉄骨梁の長手方向に並べて設けられた複数のスタッドと、折返し部分を有し前記各スタッドに前記折返し部分で跨がって略水平方向に延びる複数、または１本の連続したスラブ縁部補強筋と、このスラブ縁部補強筋が埋め込まれたコンクリート層を有し前記鉄骨梁に縁部が載るスラブとを備える。
当該スラブ縁部補強筋が埋め込まれたコンクリート層を有し前記鉄骨梁に縁部が載るスラブが設けられた箇所では、前記鉄骨梁に対する反対側に前記スラブは存在しなくてもよい。また前記スラブは鉄筋コンクリートであってもよい。

この構成によると、鉄骨梁にスタッドを設けると共に、折返し部分を有するスラブ縁部補強筋を各スタッドにその折返し部分で跨がって設け、これらスタッドおよびスラブ縁部補強筋をスラブのコンクリート層に埋め込んだため、スラブ縁部補強筋がコンクリート層に定着されて、スラブと鉄骨梁とが一体化され、またスラブ縁部補強筋に作用する引っ張り力が前記スタッドで受けられる。
このため、鉄骨梁の横座屈が防止される。また、スラブ縁部補強筋とスタッドで補強されるため、単にスタッドを設けた場合と異なり、スタッド周囲のコーン状破壊などのコンクリートスラブの破壊による耐力低下が回避できる。また、コンクリートに亀裂や割裂が生じた後もスラブ縁部補強筋により梁の側方移動を防止する効果を期待できる。さらに、スタッドとスラブ縁部補強筋を設けるだけのため、従来のＨ形鋼等からなる横補剛材を設ける構成と異なり、部材数量増、重量増、材料コスト増が抑えられる。

この発明において、前記スラブが断面波形のデッキプレートとこのデッキプレート上に打設された前記コンクリート層とでなり、前記スラブ縁部補強筋が前記デッキプレートの複数の山部に渡って載る部分を有するようにしても良い。
デッキプレートとコンクリート層とでなるスラブは多く採用されているが、デッキプレートの下面が波形であるため、前記スラブ縁部補強筋を例えばＵ字状とした場合、デッキプレートの波山のピッチとスラブ縁部補強筋の配置間隔との違いにより、スラブ縁部補強筋がデッキプレートに接しない箇所が生じる。このデッキプレートに接しないスラブ縁部補強筋は、スラブ構築時におけるコンクリート打設の前に、スラブ縁部補強筋の位置を保持するために、スペーサ等の何らかの支持部材で支持するか、または周辺の鉄筋に結束して支持する必要がある。そのため、支持部材の配置の手間が増え、施工に時間がかかり、またコスト増にもなる。
これに対して、スラブ縁部補強筋が前記デッキプレートの複数の山部に渡って載る部分を有する形状とすれば、スラブ縁部補強筋をデッキプレートの山部に直置きして支持することができて、支持部材や結束が不要となる。そのため、支持部材の配置の手間と材料コストとを抑えることができる。

前記のスラブ縁部補強筋がデッキプレートの複数の山部に渡って載る部分を有する形状とする場合、その具体的な構成として、前記スラブ縁部補強筋が、前記折返し部分とこの折返し部分の両端から延びる部分とを有するＶ字状であり、このＶ字状のスラブ縁部補強筋が複数あって各スラブ縁部補強筋の前記折返し部分が、前記鉄骨梁の前記長手方向に並ぶ各スタッドに跨がるようにしても良い。
このようにスラブ縁部補強筋をＶ字状にすると、スラブ縁部補強筋をデッキプレートの複数の山部に渡って載る構成とでき、支持部材や結束を不要としながら、スラブ縁部補強筋をＶ字状に曲げる加工が必要なだけであり、スラブ縁部補強筋の製造が容易となる。

また、この発明において、スラブ縁部補強筋がデッキプレートの複数の山部に渡って載る部分を有する形状とする他の例として、前記スラブ縁部補強筋が蛇行形状であり、この蛇行形状のスラブ縁部補強筋の片方の折返し部分が、前記鉄骨梁の前記長手方向に並ぶ各スタッドに跨がるようにしても良い。
スラブ縁部補強筋が蛇行形状であると、前記デッキプレートを有するスラブの場合に、鉄骨梁と反対側に位置する折返し部分が、デッキプレートの山部のピッチに係わらず、デッキプレートの山部に渡って載ることになる。そのため、施工時にスラブ縁部補強筋を支持する支持部材や結束の作業が不要となり、施工性に優れる。

この発明のスラブの鉄骨梁支持部補強構造は、部材数量増、重量増、材料コスト増を抑えながら、鉄骨梁の横座屈を防止でき、かつスタッド周囲のコーン状破壊などのコンクリートスラブの破壊による耐力低下を回避できる。

この発明の第１の実施形態に係るスラブの鉄骨梁支持部補強構造における水平断面図である。 同鉄骨梁支持部補強構造におけるデッキプレートの部分拡大断面図である。 同鉄骨梁支持部補強構造の正面断面図である。 同鉄骨梁支持部補強構造の右側面断面図である。 この発明の他の実施形態に係るスラブの鉄骨梁支持部補強構造における水平断面図である。 同鉄骨梁支持部補強構造の正面断面図である。 同鉄骨梁支持部補強構造の右側面断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、さらに他の実施形態に係るスラブの鉄骨梁支持部補強構造における水平断面図、破断正面図、および右側面断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、さらに他の実施形態に係るスラブの鉄骨梁支持部補強構造における水平断面図、正面断面図、および右側面断面図である。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。このスラブの鉄骨梁支持部補強構造は、鉄骨梁１の上面でスラブ３の縁部３ａを支持し、その支持部の周辺を補強する構造である。鉄骨梁１はＨ形鋼からなり、鉄骨柱２に接合されている。この例では、鉄骨柱２の２方向に鉄骨梁１が設けられている。鉄骨柱２は角形鋼管からなり、鉄骨梁１を接合する高さ位置に、外周の四側面に突出する上下２枚のダイアフラム４が設けられている。鉄骨梁１は、上下のフランジ１ａ（図３）の端面が、鉄骨柱２の上下のダイアフラム４の端面に完全溶け込み溶接等で接合されている。

スラブ３は床スラブであって、デッキプレート５と、その上面に現場打ちされたコンクリート層６とで構成されている。デッキプレート５は、図２のように、その断面が台形または矩形の波形の鋼板からなる。図１において、スラブ３は、隣合う２辺に沿う縁部３ａ，３ｂが、各方向の鉄骨梁１の上面に載せられ、鉄骨柱２の周囲では、鉄骨柱２の外周面に沿って切り欠かれた形状とされている。

上記構成において、スラブ３の補強として、各鉄骨梁１の上面には複数のスタッド７が、これら鉄骨梁１の幅方向の中心で長手方向に並べて一定間隔で設けられている。また、スラブ３における片方の縁部３ａ、すなわち前記デッキプレート５の断面が波形となる辺の縁部３ａに、複数のスラブ縁部補強筋８が設けられている。スラブ縁部補強筋８およびスタッド７は、スラブ３のコンクリート層６内に埋め込まれる。スラブ３のもう片方の縁部３ｂでは、スラブ縁部補強筋８を設けることなく、スタッド７のみがコンクリート層６に埋め込まれている。スタッド７は鋼製の頭付きスタッドであり、基端で溶接により鉄骨梁１に接合されている。スラブ縁部補強筋８には、例えば、異形鉄筋等が用いられる。

スラブ縁部補強筋８は、折返し部分８ａとこの折返し部分８ａの両端から斜めに延びる直線状部分８ｂとを有するＶ字状である。すなわち、スラブ縁部補強筋８はＶ字筋とされている。各スラブ縁部補強筋８は、その折返し部分８ａが各スタッド７に引っ掛かるように跨がり、前記直線状部分８ｂが前記鉄骨梁１から離れる方向に延びている。スラブ縁部補強筋８は、図２のようにデッキプレート５の複数の山部５ａに直接に渡って載ることでデッキプレート５上に設置され、これによりスタッド７の基端よりも鉄骨梁１の上面から浮き上がった高さ位置とされている。各スタッド７に折返し部分８ａで跨がったスラブ縁部補強筋８は、互いに交差して重なっており、その重なった上側のスラブ縁部補強筋８は、下側のスラブ縁部補強筋８を介してデッキプレート５の上面に載ることになる。

なお、鉄骨柱２に最も近いスラブ縁部補強筋８Ａは、折返し部分８ａを有しているが、周辺の各種部材との干渉回避等ために、Ｖ字状とせずに、Ｕ字状筋とされている。

上記構成のスラブの鉄骨梁支持部補強構造によると、鉄骨梁１にスタッド７を設けると共に、折返し部分を８ａを有するスラブ縁部補強筋８を、各スタッド７にその折返し部分８ａで跨がって設け、これらスタッド７およびスラブ縁部補強筋８をスラブ３のコンクリート層６に埋め込んだため、スラブ縁部補強筋８がコンクリート層６に定着されて、スラブ３と鉄骨梁１とが一体化され、またスラブ縁部補強筋８に作用する引っ張り力が前記スタッド７で受けられる。
このため、鉄骨梁１の横座屈が防止される。また、スラブ縁部補強筋８とスタッド７とで補強されるため、単にスタッド７を設けた場合と異なり、スタッド周囲のコーン状破壊などのコンクリートスラブの破壊による耐力低下が回避できる。また、スタッド７とスラブ縁部補強筋８とを追加するだけのため、従来のＨ形鋼等からなる横補剛材を設ける構成と異なり、重量増、材料コスト増が抑えられる。

また、スラブ縁部補強筋８がＶ字状筋とされ、前記デッキプレート５の複数の山部５ａに渡って載るため、スラブ縁部補強筋８をデッキプレート５に直置きして支持することができ、支持部材や結束が不要となる。そのため、部材配置の手間と材料コストとを抑えることができる。
スラブ縁部補強筋８がＶ字状筋である場合は、Ｕ字状筋である場合と異なり、デッキプレート５に接する長さが短く、デッキプレート５に接しない箇所では、コンクリート層６に対する付着応力を全周に見込める。そのため、スラブ縁部補強筋８をＵ字状筋としてデッキプレート５に直置きする場合の定着長さよりも短くすることができる。これによっても鉄筋量が減り、部材コストを抑えることができる。

図５〜図７は、この発明における他の実施形態を示す。この実施形態および以下に示す各実施形態において、特に説明しない事項は、図１〜図４に示す第１の実施形態と同様であり、重複する説明を省くことがある。
図５〜図７の実施形態は、第１の実施形態においてスラブ縁部補強筋８にＶ字筋を用いた構成に代えて、スラブ縁部補強筋８Ｂを、Ｓ字状部分が連続する蛇行筋としている。この蛇行形状のスラブ縁部補強筋８Ｂは、両側の折返し部分８ａと直線状部分８ｂとでなり、片方の縁部の各折返し部分８ａを、鉄骨梁１の長手方向に並ぶ各スタッド７に跨がるようにしている。各直線状部分８ｂは互いに平行である。

このように蛇行筋となるスラブ縁部補強筋８Ｂを用いた場合も、前記デッキプレート５の複数の山部５ａに渡って載るため、スラブ縁部補強筋８Ｂをデッキプレート５に直置きして支持することができ、支持部材や結束が不要となる。
また、スラブ縁部補強筋８Ｂを蛇行筋とした場合、スタッド７と反対側の折返し部分８ａが、コンクリート層６への定着応力につき、１８０度に折り返されてフックとして機能するため、Ｕ字状筋を直置きした場合に必要な定着長さよりも短くすることができる。

図８（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図５〜図７と共に説明した蛇行筋からなるスラブ縁部補強筋８Ｂを用いるが、スラブ３にデッキプレートを用いず、スラブ３を現場打ちの鉄筋コンクートからなるコンクリート層６としたものである。コンクリート層６を形成するための下面の型枠は、捨て型枠１１とされる。スラブ縁部補強筋８Ｂは捨て型枠１１から上方に浮かせる。スラブ縁部補強筋８Ｂを捨て型枠１１から浮かせて支持する構成は、例えば、スラブ縁部補強筋８Ｂを周辺の鉄筋に結束線（いずれも図示せず）で結束するか、支持部材（図示せず）で捨て型枠１１上に支持させる。なお、この実施形態ではスラブ縁部補強筋８Ｂを捨て型枠１１から浮かせたが、スラブ縁部補強筋８Ｂは捨て型枠１１に載せることも可能である。

このように構成した場合も、重量増、材料コスト増を抑えながら、鉄骨梁の横座屈を防止でき、かつスタッド周囲のコーン状破壊などのコンクリートスラブの破壊による耐力低下を回避することができる。

このように蛇行筋からなるスラブ縁部補強筋８Ｂを捨て型枠１１から浮かせる場合、スラブ縁部補強筋８Ｂの全周がコンクリート層６への定着に寄与するため、スラブ縁部補強筋８Ｂの定着長さをより短くすることができる。スラブ縁部補強筋８Ｂを浮かせる支持に、結束や支持部材が必要となるが、複数本のＵ字状筋を用いる場合に比べると少なくできる。
そのため、この構成の場合も、重量増、材料コスト増を抑えながら、鉄骨梁の横座屈を防止でき、かつスタッド周囲のコーン状破壊などのコンクリートスラブの破壊による耐力低下を回避することができる。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、図１〜図４に示すスラブ３にデッキプレート５を用いた第１の実施形態において、Ｖ字状筋からなるスラブ縁部補強筋８に代えて、Ｕ字状筋からなるスラブ縁部補強筋８Ｃを設けた例を示す。このスラブ縁部補強筋８Ｃは、折返し部分８ａと２本の平行な直線状部分８ｂとでなる。
スラブ縁部補強筋８ＣがＵ字状筋であると、スラブ縁部補強筋８Ｃの配列ピッチとデッキプレート５の波山部５ａ（図２参照）のピッチの関係から、スラブ縁部補強筋８Ｃがデッキプレート５で支持できない箇所が生じるが、両者の配列ピッチを合わせるなどの処理を行うことで、Ｕ字状筋であってもデッキプレート５に直置きで支持することができる。
そのため、この実施形態においても、重量増、材料コスト増を抑えながら、鉄骨梁の横座屈を防止でき、かつスタッド周囲のコーン状破壊などのコンクリートスラブの破壊による耐力低下を回避できるという効果を得ることができる。

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１…鉄骨梁
２…鉄骨柱
３…スラブ
３ａ…縁部
４…ダイアフラム
５…デッキプレート
５ａ…山部
６…コンクリート層
７…スタッド
７ａ…頭部
８…スラブ縁部補強筋
８ａ…折返し部分
８ｂ…直線状部分
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ…スラブ縁部補強筋

Claims (5)

1. 鉄骨梁の上面でスラブの縁部を支持するスラブの鉄骨梁支持部補強構造であって、
   前記スラブは鉄筋コンクリートであり、
   前記鉄骨梁の上面にこの鉄骨梁の長手方向に並べて設けられた複数のスタッドと、折返し部分を有し前記各スタッドに前記折返し部分で跨がって略水平方向に延びる複数、または１本の連続したスラブ縁部補強筋と、このスラブ縁部補強筋が埋め込まれたコンクリート層を有し前記鉄骨梁に縁部が載るスラブとを備え、当該スラブ縁部補強筋が埋め込まれたコンクリート層を有し前記鉄骨梁に縁部が載るスラブが設けられた箇所では、前記鉄骨梁に対する反対側に前記スラブは存在しない、スラブの鉄骨梁支持部補強構造。
2. 鉄骨梁の上面でスラブの縁部を支持するスラブの鉄骨梁支持部補強構造であって、
   前記鉄骨梁の上面にこの鉄骨梁の長手方向に並べて設けられた複数のスタッドと、折返し部分を有し前記各スタッドに前記折返し部分で跨がって略水平方向に延びる複数、または１本の連続したスラブ縁部補強筋と、このスラブ縁部補強筋が埋め込まれたコンクリート層を有し前記鉄骨梁に縁部が載るスラブとを備え、
   前記スラブが断面波形のデッキプレートとこのデッキプレート上に打設された前記コンクリート層とでなり、前記スラブ縁部補強筋が前記デッキプレートの複数の山部に渡って載る部分を有するスラブの鉄骨梁支持部補強構造。
3. 請求項２に記載のスラブの鉄骨梁支持部補強構造において、前記スラブ縁部補強筋が、前記折返し部分とこの折返し部分の両端から延びる部分とを有するＶ字状であり、このＶ字状のスラブ縁部補強筋が複数あって各スラブ縁部補強筋の前記折返し部分が、前記鉄骨梁の前記長手方向に並ぶ各スタッドに跨がるスラブの鉄骨梁支持部補強構造。
4. 鉄骨梁の上面でスラブの縁部を支持するスラブの鉄骨梁支持部補強構造であって、
   前記鉄骨梁の上面にこの鉄骨梁の長手方向に並べて設けられた複数のスタッドと、折返し部分を有し前記各スタッドに前記折返し部分で跨がって略水平方向に延びる複数、または１本の連続したスラブ縁部補強筋と、このスラブ縁部補強筋が埋め込まれたコンクリート層を有し前記鉄骨梁に縁部が載るスラブとを備え、
   前記スラブ縁部補強筋が蛇行形状であり、この蛇行形状のスラブ縁部補強筋の片方の折返し部分が、前記鉄骨梁の前記長手方向に並ぶ各スタッドに跨がるスラブの鉄骨梁支持部補強構造。
5. 請求項２に記載のスラブの鉄骨梁支持部補強構造において、前記スラブ縁部補強筋が蛇行形状であり、この蛇行形状のスラブ縁部補強筋の片方の折返し部分が、前記鉄骨梁の前記長手方向に並ぶ各スタッドに跨がるスラブの鉄骨梁支持部補強構造。

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