JP6688069B2 - 柱の接合構造、及び、それを用いた建造物の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、横断面での大きさが異なる下柱と上柱とを接合する柱の接合構造、及び、それを用いた建造物の構築方法に関する。

このような横断面での大きさが異なる上下の柱どうしを接合する場合、従来、上柱と下柱の外周部を接合する特殊な部材、具体的には、鋼板製の中空角錐台形状や中空円錐台形状に形成した中空のテーパー部材を使用し、その中空のテーパー部材を介在して上柱と下柱を接合する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

実公平７−５１５２４号公報（特に、第１５図参照）

しかしながら、上記特許文献に記載の従来技術では、上下の柱を接合するためのテーパー部材が、鋼板により構成された完全な中空構造であるため、上柱側からの全荷重が、テーパー部材を介して下柱の外周部に集中的に伝達されることになる。
そのため、下柱の外周部に応力が集中し、上柱側からの荷重を下柱へ効率よく伝達することができないという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、上柱側からの荷重
を下柱へ効率よく伝達することが可能な柱の接合構造、及び、それを用いた建造物の構築方法を提供することにある。

横断面での大きさが異なる下柱と上柱とを接合する柱の接合構造であって、
前記上柱と前記下柱の外周部を接合するテーパー部材を備え、そのテーパー部材の内部には、内部側伝達部材が配設されているとよい。

上記構成によれば、上柱と下柱の外周部を接合するテーパー部材を備えているので、上柱側からの荷重は、テーパー部材を介して下柱の外周部に伝達される。それに加えて、テーパー部材の内部に内部側伝達部材が配設されているので、上柱側からの荷重は、その内部側伝達部材を介して下柱の内部側にも伝達される。
すなわち、上柱側からの荷重は、下柱の外周部のみならず内部側にも伝達されることになり、下柱の一部に応力が集中するのを回避して、上柱側からの荷重を下柱へ効率よく伝達することができる。

前記内部側伝達部材は、前記テーパー部材の対向する内壁部に亘って配設されていてもよい。

上記構成によれば、内部側伝達部材がテーパー部材の対向する内壁部に亘って配設されているので、この内部側伝達部材が、テーパー部材の補強機能を有するとともに、上柱側からの荷重を下柱の内部側へ一層確実に伝達することができる。

前記テーパー部材の内部には、硬化性充填材が充填され、前記下柱の外周と前記テーパー部材の外周とに亘って鉄筋コンクリートが配設されていてもよい。

上記構成によれば、テーパー部材の内部に硬化性充填材が充填されているので、上柱側からの荷重は、この硬化性充填材をも介して下柱側へ伝達され、更に、下柱の外周とテーパー部材の外周とに亘って鉄筋コンクリートが配設されているので、上柱側からの荷重は、この鉄筋コンクリートをも介して下柱側へ伝達される。
このように、上柱側からの荷重は、上述したテーパー部材や内部側伝達部材のみならず、硬化性充填材や鉄筋コンクリートによっても下柱側へ伝達されるので、上柱側からの荷重を下柱側へきわめて効率よく伝達することが可能となる。
〔１〕本発明の第１特徴構成は、横断面での大きさが異なる下柱と上柱とを接合する柱の接合構造であって、
前記上柱と前記下柱の外周部を接合するテーパー部材を備え、そのテーパー部材の内部には、内部側伝達部材が配設され、
鉄骨鉄筋コンクリート造の前記下柱の上方部分の鉄筋の上方に鉄筋を接続し、その鉄筋及び前記テーパー部材が隠れるように、当該鉄筋と前記テーパー部材の上方まで、前記下柱のコンクリート部分の上方に連続させてコンクリートを打設し、前記テーパー部材の外周に鉄筋コンクリートが配設されている点にある。
〔２〕本発明の第２特徴構成は、前記テーパー部材の外周の鉄筋コンクリートは、それの外周面が前記下柱の外周面と面一となる状態で配設されている点にある。
〔３〕本発明の第２特徴構成は、前記内部側伝達部材は、前記テーパー部材の対向する内壁部に亘って前記テーパー部材の内部空間を複数の空間に区画する状態で配設され、前記内部側伝達部材の上端が、前記テーパー部材の前記上柱側の端面より下方に位置している点にある。
〔４〕本発明の第４特徴構成は、第１〜第３特徴構成のいずれかに記載の柱の接合構造を用いた建造物の構築方法であって、
既存の建造物の鉄筋鉄骨コンクリート造の柱の下方部分を残して上方部分を切断して除去し、残存する既存の前記柱の下方部分を前記下柱とし、その下柱の上方部分のコンクリートを剥離除去して前記下柱の上方部分の前記鉄筋を露出させ、その前記下柱の上に、その下柱の横断面より小さな横断面を有する新たな前記上柱を前記接合構造にて接合し、前記下柱の上に新たな建造物を構築する点にある。

柱の接合構造を示す縦断正面図 柱の接合構造を示す分解斜視図 柱の接合手順を示す縦断正面図 柱の接合手順を示す縦断正面図 柱の接合手順を示す縦断正面図

本発明による柱の接合構造の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明は、例えば、既存の建造物において、各柱の下方部分を残して上方部分を切断して除去し、図１及び図５に示すように、残存する既存の下柱１上に、その下柱１の横断面より小さな横断面を有する新たな上柱２を接合し、既存の下柱１上に新たな建造物を構築する場合などに適用される。
この実施形態では、図１及び図２に示すように、下柱１が、横断面視において、一辺の長さをＬ１とし中心部にクロスＨ型鋼３を備え、周囲に多数の鉄筋４を備えたほぼ正方形の中実の鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）の柱である。上柱２は、横断面視において、一辺の長さをＬ２とし下柱１の横断面の面積より小さな面積を有するほぼ正方形の鋼管からなる鉄骨造（Ｓ造）の柱である。そして、この下柱１と上柱２とが、両柱１、２の外周部を接合するテーパー部材５を介在し、必要に応じて鋼板製の下板６と上板７を介在させた状態で接合される。

テーパー部材５は、図２に示すように、その形状が下方ほど大きく、上方ほど小さなテーパー状の中空体、つまり、中空の四角錐台形状で、例えば、鋼材などで形成される。テーパー部材５の下柱１側の端面５ａは、下柱１のクロスＨ型鋼３の横幅方向の長さＬ３と一致する一辺長さＬ３を有する正方形に形成されて、クロスＨ型鋼３のフランジ３ａ上に配置可能に構成され、上柱２側の端面５ｂは、上柱２の一辺長さＬ２とほぼ一致する一辺長さＬ２を有する正方形に形成される。
このテーパー部材５の内部には、上柱２側からの荷重を下柱１側へ伝達するための内部側伝達部材８が、例えば、鋼材などで形成されて配設されている。この内部側伝達部材８は、下柱１のクロスＨ型鋼３のウェブ３ｂ上に配置可能なように、横断面視でウェブ３ｂとほぼ同一形状の十字状に形成されるとともに、図４から明確なように、正面視において、その上端がテーパー部材５の上柱２側の端面５ｂより下方に位置するように形成され、互いに対向するテーパー部材５の内壁部に亘って、かつ、互いに対向する内壁部に溶接されて配設されている。

次に、この柱の接合構造についての施工手順を説明するが、あくまでも基本的な施工手順であり、したがって、実際の実施に際して手順が相前後することはあり得る。
まず、図３に示すように、所定のフロアラインＦＬ（図１参照）から上方に立設された既存の柱において、必要な下方部分を残して上方部分（図３において仮想線で示す）を切断除去し、残った下方部分を下柱１として、その下柱１の上方部分のコンクリートを必要な量だけ剥離除去し、クロスＨ型鋼３と鉄筋４の一部を露出させ、必要な場合には、鉄筋４の上方部分を切断除去する。
次に、図４に示すように、下柱１の上面（実際には、クロスＨ型鋼３の上端面）の上に下板６を載置し、その下板６とクロスＨ型鋼３とを溶接して接合し、下板６の上にテーパー部材５を載置する。テーパー部材５の載置に際しては、テーパー部材５の下柱１側の端面５ａが、クロスＨ型鋼３のフランジ３ａ上に位置し、内部側伝達部材８が、クロスＨ型鋼３のウェブ３ｂ上に位置するように載置して、テーパー部材５と下板６とを溶接して接合する。

その後、図５に示すように、テーパー部材５内に硬化性充填材の一例である無収縮モルタル９を充填し、テーパー部材５の上柱２側の端面５ｂの上に上板７を載置し、テーパー部材５と上板７とを溶接して接合する。この無収縮モルタル９の充填に際しては、テーパー部材５の内部空間が、十字状の内部側伝達部材８によって複数の空間に区画されているが、内部側伝達部材８の上端が、テーパー部材５の上柱２側の端面５ｂより下方に位置しているので、区画された複数の空間内に無収縮モルタル９を万遍なく容易に充填することができる。
次に、上柱２がテーパー部材５の上柱２側の端面５ｂ上に位置するように、上柱２を上板７の上に載置し、上板７と上柱２を溶接して接合する。そして、図１に示すように、下柱１の鉄筋４の上方に新たな鉄筋１０を接続するとともに、新たな鉄筋１０を配筋し、テーパー部材５が完全に隠れるように、下柱１の上方部分のコンクリート除去部分を含めて上板７の上方までコンクリートを打設し、下柱１の外周とテーパー部材５の外周とに亘って鉄筋コンクリートを配設した状態で接合を完了する。

〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、下柱１としてクロスＨ型鋼３からなる鉄骨を備えたＳＲＣ造の柱を示したが、クロスＨ型鋼３以外にも、例えば、Ｈ型鋼、溝型鋼、山形鋼等の各種の型鋼やラチスで補強したものなど、各種形状の鉄骨を備えたＳＲＣ造の柱にも適用可能である。更に、ＳＲＣ造の柱以外にも、例えば、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）の柱やコンクリート充填鋼管構造（ＣＦＴ造）の柱などにも適用可能である。
同様に、上柱２に関しても、先の実施形態で示したＳ造の柱に限るものではなく、ＲＣ造、ＳＲＣ造、ＣＦＴ造の柱などでも適用可能である。

（２）先の実施形態では、テーパー部材５として四角錐台形状のものを示したが、テーパー部材５の形状は、下柱１と上柱２の横断面形状によって適宜変更される。例えば、両柱１、２の横断面形状が共に円形であれば、円錐台形状となり、下柱１が円形で上柱２が四角であれば、下柱１側の端面５ａが円形で上柱２側の端面５ｂが四角、逆の場合には、下柱１側の端面５ａが四角で上柱２側の端面５ｂが円形の錐台形状となる。
テーパー部材５に配設する内部側伝達部材８に関しては、先の実施形態のように、テーパー部材５の対向する内壁部に亘って配設するのが好ましいが、内壁部から中心部に向かって突出する状態で配設することも可能である。

（３）先の実施形態では、下柱１とテーパー部材５との間に下板６を介在させ、テーパー部材５と上柱２との間に上板７を介在させた例を示したが、例えば、テーパー部材５を有底にすることで下板６をなくすことができ、また、テーパー部材５の上柱２側の端面５ｂに上柱２を直接接合することもできるので、これら下板６と上板７については必要不可欠なものではない。

１ 下柱
２ 上柱
５ テーパー部材
８ 内部側伝達部材
９ 硬化性充填材

Claims (4)

1. 横断面での大きさが異なる下柱と上柱とを接合する柱の接合構造であって、
   前記上柱と前記下柱の外周部を接合するテーパー部材を備え、そのテーパー部材の内部には、内部側伝達部材が配設され、
   鉄骨鉄筋コンクリート造の前記下柱の上方部分の鉄筋の上方に鉄筋を接続し、その鉄筋及び前記テーパー部材が隠れるように、当該鉄筋と前記テーパー部材の上方まで、前記下柱のコンクリート部分の上方に連続させてコンクリートを打設し、前記テーパー部材の外周に鉄筋コンクリートが配設されている柱の接合構造。
2. 前記テーパー部材の外周の鉄筋コンクリートは、それの外周面が前記下柱の外周面と面一となる状態で配設されている請求項１記載の柱の接合構造。
3. 前記内部側伝達部材は、前記テーパー部材の対向する内壁部に亘って前記テーパー部材の内部空間を複数の空間に区画する状態で配設され、前記内部側伝達部材の上端が、前記テーパー部材の前記上柱側の端面より下方に位置している請求項１又は２記載の柱の接合構造
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の柱の接合構造を用いた建造物の構築方法であって、
   既存の建造物の鉄筋鉄骨コンクリート造の柱の下方部分を残して上方部分を切断して除去し、残存する既存の前記柱の下方部分を前記下柱とし、その下柱の上方部分のコンクリートを剥離除去して前記下柱の上方部分の前記鉄筋を露出させ、その前記下柱の上に、その下柱の横断面より小さな横断面を有する新たな前記上柱を前記接合構造にて接合し、前記下柱の上に新たな建造物を構築する建造物の構築方法。

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