JP6807157B2 - 仕口部材と仕口構造 - Google Patents

Description

本発明は、柱と梁とを接合する仕口部に設けられる仕口部材と仕口構造に関する。

各種の建築構造物において、柱と梁とを接合する仕口部においては、所要の強度が確保できる柱と梁とを強固に接合する必要がある。
例えば、梁が鉄筋コンクリート造である場合、梁を構成する鉄筋に作用する引張力が柱に確実に伝達されるよう、梁の鉄筋に定着金物を用いる等して、梁を、柱を構成するコンクリートに強固に固定する必要がある。

ところで、施工の効率化を図るため、施工現場においてコンクリートを打設する、いわゆる現場打ちコンクリートの採用を避けることが望まれている。
特許文献１には、仕口部にプレキャストコンクリート（ＰＣ）造の仕口部材を用いる構成が開示されている。この構成では、ＰＣ造の仕口部材にネジ鉄筋を固定し、このネジ鉄筋に機械式継手を介して梁の鉄筋を接合している。ネジ鉄筋は、一端が仕口部材に埋設した定着金物に定着され、他端が仕口部材から突出している。梁の鉄筋は、仕口部材から突出したネジ鉄筋の他端に、機械式継手を介して接合されている。このような構成では、現場打ちコンクリートを用いることなく柱と梁とを接合することができる。

特開２００９−２９３１９２号公報

ところで、柱をＰＣ造とし、梁を鉄骨造とする場合、柱と梁との仕口部においては、柱と梁とを強固に接合するには、梁を構成する梁鉄骨の端部を、仕口部を構成するコンクリート中に埋設する必要がある。
しかし、例えば、梁鉄骨に作用する上下方向の荷重や、地震等の外力によって、梁鉄骨の長さ方向中間部が上下方向に撓むことがある。すると、梁鉄骨の端部は、仕口部のコンクリート中で上方や下方に反り返るように変位する。梁鉄骨の端部の変形量が大きいと、仕口部において梁鉄骨の上側に位置するコンクリートが剥がれてしまう可能性がある。

そこで、仕口部のコンクリート中における梁鉄骨の変位を抑えるため、梁鉄骨の端部の周囲に多数の鉄筋を配する必要が生じる。しかし、多数の鉄筋を配すると、仕口部の大型化、コスト上昇等を招く。その結果、柱をＰＣ造とし、梁を鉄骨造とする場合において、仕口部をＰＣ造とするのが困難であった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、仕口部において柱と梁とを強固に接合しつつ、仕口部の大型化、コスト上昇を抑えることのできる仕口部材と仕口構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明に係る仕口部材は、プレキャストコンクリート造の柱と鉄骨造の梁とを接合する仕口部に設けられる仕口部材であって、プレキャストコンクリートからなるプレキャスト部と、前記プレキャスト部に一部が埋設されていて前記梁が接合される一対の梁接合ブラケットと、前記プレキャスト部内で前記梁接合ブラケットに連結されるとともに、前記梁接合ブラケットから下方に延びる定着部材と、を備え、前記一対の梁接合ブラケットは前記プレキャスト部内で平面視十字状に直交して配設され、それぞれの前記梁接合ブラケットは直交する部分の両側に突出する部分に前記定着部材が梁接合ブラケットを貫通して連結されていることを特徴とする。

このように、梁接合ブラケットに、梁接合ブラケットから下方に延びる定着部材が連結されることで、梁接合ブラケットのプレキャスト部に対する定着力が高まる。これにより、梁接合ブラケットに接合した梁側から力が加わっても、梁接合ブラケットがプレキャスト部内で変形・変位しにくくなる。例えば、梁を構成する鉄骨を梁接合ブラケットに接合させた状態で、鉄骨の中央部が下方に撓むように変形しても、梁接合ブラケットが鉄骨の変形にともなって変位しにくくなる。したがって、梁接合ブラケットからプレキャスト部に、プレキャスト部を上方に引き剥がすような力が作用しにくく、柱と梁を強固に接合することが可能となる。また、プレキャストコンクリート造の仕口部材において、梁接合ブラケットに定着部材を連結すればよいので、多数の鉄筋を配筋する必要も無く、仕口部の大型化、コスト上昇を抑えることができる。
また、仕口部をプレキャストコンクリート造とすることで、施工現場における作業の効率化を図ることができる。

また、前記梁接合ブラケットは、上下にフランジ部を有したＨ型鋼からなり、前記定着部材は、前記梁接合ブラケットの上下の前記フランジ部に形成された貫通孔に挿通されるとともに、前記定着部材に固定されたナット部材により、上下の前記フランジ部に固定されているようにしてもよい。
このような構成によれば、梁接合ブラケットの上下のフランジ部の貫通孔に定着部材を挿通させ、ナット部材で固定することで、定着部材と仕口部材とが強固に一体化される。このように、定着部材のフランジ部への挿通と、ナット部材による固定を行うのみで定着部材を梁接合ブラケットに固定することができる。
これにより、梁接合ブラケットのプレキャスト部に対する定着強度を容易かつ確実に高めることができる。

また、前記定着部材は、前記プレキャスト部から下方に向かって突出し、下方の前記柱に接合される突出部を有するようにしてもよい。
このように構成することで、プレキャスト部から下方に突出した定着部材の突出部を下方の柱に接合させることで、梁接合ブラケットは、下方の柱にも定着される。これにより、梁接合ブラケットは、より強固に定着される。

また、本発明は、プレキャストコンクリート造の柱と鉄骨造の梁とを仕口部材を介して接合する仕口構造であって、前記仕口部材は、プレキャストコンクリートからなるプレキャスト部と、前記プレキャスト部に一部が埋設され、前記梁が接合される一対の梁接合ブラケットと、前記プレキャスト部内で前記梁接合ブラケットに連結されるとともに、前記梁接合ブラケットから下方に延びて下方の柱に連結される定着部材と、を備え、前記一対の梁接合ブラケットは前記プレキャスト部内で平面視十字状に直交して配設され、それぞれの前記梁接合ブラケットは直交する部分の両側に突出する部分に前記定着部材が梁接合ブラケットを貫通して連結されていることを特徴とする。

このように構成することで、梁接合ブラケットのプレキャスト部に対する定着力が高まる。したがって、梁接合ブラケットに接合した梁側から力が加わっても、梁接合ブラケットがプレキャスト部内で挙動しにくくなる。その結果、柱と梁を強固に接合しつつ、仕口部の大型化やコスト上昇を抑えることができる。
また、仕口部をプレキャストコンクリート造とすることで、施工現場における作業の効率化を図ることができる。

また、前記定着部材は、前記プレキャスト部から下方に向かって突出する突出部を有し、前記仕口部材の下方の前記柱は、前記突出部が挿入されて接合される継手部材を備えるようにしてもよい。

このように構成することで、プレキャスト部から下方に突出した定着部材の突出部を継手部材を介して下方の柱に接合させることで、梁接合ブラケットは、下方の柱にも定着される。これにより、梁接合ブラケットは強固に定着される。

本発明に係る仕口部材と仕口構造によれば、仕口部において柱と梁とを強固に接合しつつ、仕口部の大型化とコスト上昇を抑えることができる。

本実施形態における仕口部材、仕口構造を適用して構築される建築構造物の一例を示す斜視図である。 上記建築構造物の柱の構成を示す図であり、柱主筋の位置における立断面図である。 仕口部において柱部材と梁部材とを仕口部材により接合する構造を示す図であり、仕口部材の定着筋の位置における立断面図である。 柱部材の上端部と仕口部材とを示す展開図である。 仕口部材の平断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明による仕口部材、仕口構造を実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。

図１は、本実施形態における仕口部材、仕口構造を適用して構築される建築構造物の一例を示す斜視図である。
図１に示すように、建築構造物１は、例えば沿岸部に設けられる避難設備であり、地盤中に構築される基礎部２と、基礎部２から鉛直上方に延びるよう設けられた複数本の柱３と、互いに隣接する柱３間に設けられた梁４と、を少なくとも備えている。

本実施形態において、建築構造物１は平面視矩形状であり、柱３は建築構造物１の四隅にそれぞれ配置されている。また、梁４は建築構造物１の外形形状に沿って互いに隣接する柱３，３間に架設されている。平面視矩形状の建築構造物１において、梁４は、柱３の上下方向に間隔をあけて、例えば柱３の中間部３ｃと柱３の上端部３ｔとに上下２層に設けられている。

柱３の中間部３ｃ、柱３の上端部３ｔの高さでそれぞれ平面視矩形状に組まれた４本の梁４の角部内側には補強ブレース５が設けられている。
また、建築構造物１の最上部には、避難スペース１０が設けられている。避難スペース１０は、柱３の上端部３ｔに接合された梁４，４，…上に敷設された、例えばグレーチング材等からなる床材６と、その外周部を囲うように設けられた柵体７と、を備えている。
建築構造物１の外周部には、地上から避難スペース１０に上るための階段９が設けられている。

このような建築構造物１において、柱３は、上下方向に一定長を有したプレキャストコンクリート造（ＰＣ造）の柱部材３０を、上下に複数本接続することで構成されている。梁４は、断面Ｈ型の梁鉄骨４０を用いて形成されている。柱３を構成するＰＣ造の柱部材３０と梁４を構成する梁鉄骨４０との仕口部Ｃには、仕口部材５０が設けられている。

図２は、上記建築構造物の柱の構成を示す図であり、柱主筋の位置における立断面図である。図３は、仕口部において柱部材と梁部材とを仕口部材により接合する構造を示す図であり、仕口部材の定着筋の位置における立断面図である。図４は、柱部材の上端部と仕口部材とを示す展開図である。図５は、仕口部材の平断面図である。
図２〜図４に示すように、柱部材３０は、柱主筋３１と、フープ筋３２と、プレキャスト部３３と、を備えている。

柱主筋３１は、プレキャスト部３３内に複数本が埋設され、それぞれ上下方向に沿って延びている。柱主筋３１の上端部３１ｔは、プレキャスト部３３から所定長が上方に突出しており、平面視四角形をなすプレキャスト部３３の四隅にそれぞれ複数本設置されている。
フープ筋３２は、プレキャスト部３３内に埋設され、上下方向に間隔をあけて複数設けられている。各フープ筋３２は、複数の柱主筋３１を囲むように配筋されている。

プレキャスト部３３は予め工場でコンクリートを硬化させたもので、角柱状をなしている。各プレキャスト部３３の下端部には、筒状の機械継手３４が埋設されている。機械継手３４の下端はプレキャスト部３３の下端面３３ｂに露出し、下方に配置される他の柱部材３０から上方に突出する柱主筋３１の上端部３１ｔが挿入されて接合される。
また上下のプレキャスト部３３間の目地にもグラウトが注入されている。

図３、図４に示すように、仕口部材５０の下側に位置する柱部材３０は、プレキャスト部３３の上面に、後述する仕口部材５０の定着筋５６の下端部５６ｂが挿入される挿入孔３３ｈを備えている。また、挿入孔３３ｈには、定着筋５６の下端部５６ｂが接合される機械継手３６が設けられている。

図２に示すように、梁鉄骨４０は例えば断面Ｈ型のいわゆるＨ型鋼からなる。梁鉄骨４０は、鉛直面内に位置するウェブ４０ｗと、ウェブ４０ｗの上下にそれぞれ設けられてウェブ４０ｗからウェブ４０ｗの板厚方向両側に向かって水平方向に突出したフランジ部４０ｆと、を一体に備えている。
この梁鉄骨４０は、建築構造物１の各辺の水平方向の長さに応じて、その長さが設定される。梁鉄骨４０の両端部は、後述する仕口部材５０の梁接合ブラケット５５に、図示しない接合プレート及びボルト・ナットや溶接等により接合される。

図２〜図４に示すように、仕口部材５０は、主筋挿入孔５１（図２、図４参照）と、フープ筋５２と、プレキャスト部５３と、梁接合ブラケット５５と、定着筋５６（図３、図４参照）と、を備えている。

図２、図４に示すように、主筋挿入孔５１は、柱部材３０のプレキャスト部３３から上方に突出した柱主筋３１の上端部３１ｔを挿入するため、プレキャスト部５３を上下方向に貫通するよう形成されている。仕口部材５０を柱部材３０のプレキャスト部３３上に配置した状態で、柱主筋３１の上端部３１ｔは、主筋挿入孔５１を貫通してプレキャスト部５３よりも上方に突出する。
ここで、柱３の上端部３ｔに配置される仕口部材５０Ｔは、プレキャスト部５３の頂面５３ｔに凹部５３ｍが形成され、主筋挿入孔５１を貫通した柱主筋３１の上端部３１ｔが凹部５３ｍ内に突出する。柱主筋３１の上端部３１ｔには定着ナット５８が螺着され、プレキャスト部５３の頂面５３ｔに定着されている。

フープ筋５２は、プレキャスト部５３内に埋設され、上下方向に間隔をあけて複数設けられている。各フープ筋５２は、複数の主筋挿入孔５１を囲むように配筋されている。
プレキャスト部５３は、予め工場でコンクリートを硬化させたものであり、角柱状をなしている。

図３〜図５に示すように、梁接合ブラケット５５は、２本の鉄骨部材５７Ａ，５７Ｂを平面視十字状に一体化することで構成されている。鉄骨部材５７Ａ，５７Ｂのそれぞれは、梁鉄骨４０と同一断面形状を有した断面Ｈ型の鋼材からなる。すなわち、鉄骨部材５７Ａ，５７Ｂはそれぞれ、鉛直面内に位置するウェブ５７ｗと、ウェブ５７ｗの上下にそれぞれ設けられてウェブ５７ｗから水平方向に突出したフランジ部５７ｆと、を一体に備えている。
梁接合ブラケット５５は、鉄骨部材５７Ａと鉄骨部材５７Ｂとが平面視十字状に交差した交差部５５Ｃがプレキャスト部５３に埋設されている。鉄骨部材５７Ａ、５７Ｂのそれぞれにおいて、一方の端部５７ｓ，５７ｔはプレキャスト部５３から主筋挿入孔５１に直交する方向に所定長が突出している。

梁接合ブラケット５５の交差部５５Ｃにおいて、鉄骨部材５７Ａ，５７Ｂの上下のフランジ部５７ｆ、５７ｆには、それぞれ、鉄骨部材５７Ａ，５７Ｂの長さ方向に沿って間隔を空けた複数個所にボルト挿通孔５７ｈが形成されている。

定着筋５６は、プレキャスト部５３内において、上下方向に延びるように設けられている。定着筋５６は、梁接合ブラケット５５の鉄骨部材５７Ａ，５７Ｂの上下のフランジ部５７ｆ、５７ｆに形成された各ボルト挿通孔５７ｈ，５７ｈに挿通されている。この実施形態では、定着筋５６は、交差部５５Ｃの中心から四方に延びる鉄骨部材５７Ａ，５７Ｂのそれぞれの延出部５５Ｅに、例えば４本ずつ配置されている。
定着筋５６の上端部５６ｔは、プレキャスト部５３内に位置している。定着筋５６には、鉄骨部材５７Ａ，５７Ｂの上方のフランジ部５７ｆの上面と、下方のフランジ部５７ｆの下面とにそれぞれ突き当たるように、定着ナット５９Ａ，５９Ｂが螺着されている。
また、図３、図４に示すように、各定着筋５６は、下端部５６ｂの所定長がプレキャスト部５３の下方に突出するよう配筋されている。定着筋５６の下端部５６ｂは、仕口部材５０の下側に位置する柱部材３０のプレキャスト部３３の上面に形成された挿入孔３３ｈに挿入され、挿入孔３３ｈ内に設けられた機械継手３６に接合される。

次に、上記したような建築構造物１の施工方法について説明する。
まず、地盤中に構築した基礎部２上に、予め工場で製作した柱部材３０を設置し、柱３を立設する。互いに上下に位置する柱部材３０は、下側の柱部材３０のプレキャスト部３３から上方に突出した柱主筋３１の上端部３１ｔを、上側の柱部材３０のプレキャスト部３３の下端面３３ｂに設けられた機械継手３４に挿入して接合する。その後に機械継手３４にグラウト（図示無し）を注入することで、下側の柱部材３０の柱主筋３１の上端部３１ｔと、上側の柱部材３０の柱主筋３１の下端部３１ｂとが、機械継手３４を介して接合される。

また、梁４が設けられる柱３の中間部３ｃと上端部３ｔとでは、柱部材３０上に仕口部材５０を設置する。
ここで、仕口部材５０は予め工場で製作しておく。工場で製作する際には、仕口部材５０を上下反転しておき、下方に突出する定着筋５６の下端部５６ｂを上方に向けておくのが好ましい。そして、仕口部材５０を柱部材３０上に設置する際に、仕口部材５０を上下反転させて定着筋５６の下端部５６ｂを下方に向ける。

仕口部材５０を柱部材３０上に設置するには、下側に位置する柱部材３０のプレキャスト部３３から上方に突出した柱主筋３１の上端部３１ｔを、仕口部材５０のプレキャスト部５３の下端部に設けられた主筋挿入孔５１に挿入し、定着ナット５８を螺合させる。図５に示すように、柱主筋３１は、仕口部材５０の梁接合ブラケット５５における十字に交差する骨部材５７Ａ，５７Ｂの間の四隅で主筋挿入孔５１に挿入されている。

また、仕口部材５０から下方に突出した定着筋５６の下端部５６ｂは、下側に位置する柱部材３０のプレキャスト部３３の上面に形成された挿入孔３３ｈに挿入する。定着筋５６の下端部５６ｂは機械継手３６に挿入し、その後にグラウトを注入して接合する。

図２に示すように、このようにして設置した仕口部材５０には、プレキャスト部５３から側方に突出した梁接合ブラケット５５の鉄骨部材５７Ａ，５７Ｂの端部５７ｓ、５７ｔに、梁鉄骨４０の端部を接合する。これにより、互いに隣接する柱３，３間に梁４が架設される。

上述した本実施形態による仕口構造では、プレキャストコンクリート造の柱３と鉄骨造の梁４とを仕口部材５０を介して接合する。仕口部材５０は、プレキャスト部５３と、プレキャスト部５３に一部が埋設され、梁４が接合される梁接合ブラケット５５と、プレキャスト部５３内で梁接合ブラケット５５に連結されるとともに、梁接合ブラケット５５から下方に延びる定着筋５６と、を備えている。
そのため、梁接合ブラケット５５に、梁接合ブラケット５５から下方に延びる定着筋５６が定着ナット５９Ａ，５９Ｂで連結されることで、梁接合ブラケット５５のプレキャスト部５３に対する定着力が高まる。これにより、梁接合ブラケット５５に接合した梁鉄骨４０側から力が加わっても、梁接合ブラケット５５がプレキャスト部５３内で挙動しにくくなる。例えば、梁鉄骨４０の中央部が下方に撓むように変形しても、梁接合ブラケット５５が梁鉄骨４０の変形にともなって変位しにくくなる。したがって、柱３と梁４を強固に接合することが可能となる。
また、プレキャストコンクリート造の仕口部材５０において、梁接合ブラケット５５に定着筋５６を連結すればよいので、多数の鉄筋を配筋する必要も無く、仕口部Ｃの大型化、コスト上昇を抑えることができる。また、仕口部Ｃをプレキャストコンクリート造とすることで、施工現場における作業の効率化を図ることができる。

また、梁接合ブラケット５５は、上下にフランジ部５７ｆを有したＨ型鋼からなり、定着筋５６は、梁接合ブラケット５５の上下のフランジ部５７ｆに形成されたボルト挿通孔５７ｈに挿通されるとともに、定着筋５６に固定された定着ナット５９Ａ，５９Ｂにより、上下のフランジ部５７ｆに固定されている。
そのため、定着筋５６のフランジ部５７ｆへの挿通と、定着ナット５９Ａ，５９Ｂによる固定を行うのみで定着筋５６を梁接合ブラケット５５に固定することができる。これにより、梁接合ブラケット５５のプレキャスト部５３に対する定着強度を容易かつ確実に高めて一体化できる。

また、定着筋５６は、プレキャスト部５３から下方に向かって突出し、下方の柱３に接合される下端部５６ｂを有する。したがって、プレキャスト部５３から下方に突出した定着筋５６の下端部５６ｂを下方の柱３に設けられた機械継手３６に接合させることで、梁接合ブラケット５５は、下方の柱３にも定着される。これにより、梁接合ブラケット５５は、より強固に定着させることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明による仕口部材と仕口構造は、上述した実施形態に記載されたものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や置換等が可能である。以下に本発明の変形例等について説明するが、上述した実施形態による各部品や部材と同一または同様なものについては同一の符号を用いて説明する。
例えば、上記仕口部材５０及び仕口構造を適用する対象は、上記に例示した津波避難施設等の建築構造物１に限らない。柱がプレキャストコンクリート造であり、梁が鉄骨造であれば、他のいかなる構成、形状、用途の建築構造物であっても、本発明を適用可能である。
また、上記実施形態では、仕口部材５０は、平面視した状態で互いに直交する２方向に延びる梁鉄骨４０を接合するため、プレキャスト部５３から２方向に突出する鉄骨部材５７Ａ，５７Ｂを備える構成としたが、仕口部材５０に１方向または３方向から梁鉄骨４０を接合する構成としてもよい。
また、定着筋５６はいわゆる鉄筋であるが、梁接合ブラケット５５をプレキャスト部５３に確実に定着させることができるであれば、鉄筋以外の各種形状を有した定着部材を用いてもよい。

１ 建築構造物
３ 柱
４ 梁
３０ 柱部材
３１ 柱主筋
３６ 機械継手（継手部材）
４０ 梁鉄骨（鉄骨）
５０、５０Ｔ 仕口部材
５３ プレキャスト部
５５ 梁接合ブラケット
５６ 定着筋（定着部材）
５６ｂ 下端部（突出部）
５７ｆ フランジ部
５７ｈ ボルト挿通孔（貫通孔）
５９Ａ，５９Ｂ 定着ナット（ナット部材）
Ｃ 仕口部

Claims (5)

1. プレキャストコンクリート造の柱と鉄骨造の梁とを接合する仕口部に設けられる仕口部材であって、
   プレキャストコンクリートからなるプレキャスト部と、
   前記プレキャスト部に一部が埋設され、前記梁が接合される一対の梁接合ブラケットと、
   前記プレキャスト部内で前記梁接合ブラケットに連結されるとともに、前記梁接合ブラケットから下方に延びる定着部材と、
   を備え、前記一対の梁接合ブラケットは前記プレキャスト部内で平面視十字状に直交して配設され、それぞれの前記梁接合ブラケットは直交する部分の両側に突出する部分に前記定着部材が前記梁接合ブラケットを貫通して連結されていることを特徴とする仕口部材。
2. 前記梁接合ブラケットは、上下にフランジ部を有したＨ型鋼からなり、
   前記定着部材は、前記梁接合ブラケットの上下の前記フランジ部に形成された貫通孔に挿通されるとともに、前記定着部材に固定されたナット部材により、上下の前記フランジ部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載された仕口部材。
3. 前記定着部材は、前記プレキャスト部から下方に向かって突出し、下方の前記柱に接合される突出部を有することを特徴とする請求項１または２に記載された仕口部材。
4. プレキャストコンクリート造の柱と鉄骨造の梁とを仕口部材を介して接合する仕口構造であって、
   前記仕口部材は、
   プレキャストコンクリートからなるプレキャスト部と、
   前記プレキャスト部に一部が埋設され、前記梁が接合される一対の梁接合ブラケットと、
   前記プレキャスト部内で前記梁接合ブラケットに連結されるとともに、前記梁接合ブラケットから下方に延びて下方の前記柱に連結される定着部材と、を備え、
   前記一対の梁接合ブラケットは前記プレキャスト部内で平面視十字状に直交して配設され、それぞれの前記梁接合ブラケットは直交する部分の両側に突出する部分に前記定着部材が前記梁接合ブラケットを貫通して連結されていることを特徴とする仕口構造。
5. 前記定着部材は、前記プレキャスト部から下方に向かって突出する突出部を有し、
   前記仕口部材の下方の前記柱は、前記突出部が挿入されて接合される継手部材を備えることを特徴とする請求項４に記載された仕口構造。

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