JP6830394B2 - 剪断補強部材及び柱梁接合部構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合の構造と、柱梁接合部に取付けられる剪断補強部材とに関するものである。

従来、鉄筋コンクリート柱（以下、ＲＣ柱という）と鉄骨梁（以下、Ｓ梁という）との接合部の構造として、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ＲＣ柱１の柱主筋２を取り囲むように、帯筋３をロ形にして複数段設置するとともに、Ｓ梁４の上下フランジ４Ｆとウェブ４Ｗとの間に、剪断補強部材としての平板状のベアリングプレート５を溶接した構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３２９６１６号公報

しかしながら、ベアリングプレート５は平板状であるため、地震時に水平力を受けた場合に、ＲＣ柱とＳ梁とで囲まれた部分のコンクリートに作用する剪断応力に対する耐性が十分とはいえなかった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、柱梁接合部を確実に剪断補強できる剪断補強部材と、剪断応力耐性の高い柱梁接合部の構造を提供することを目的とする。

本発明は、ＲＣ柱とＳ梁との接合部の前記Ｓ梁の一方のフランジとウェブとの間に取付けられる剪断補強部材であって、板面が前記鉄骨梁のフランジ面に平行な板状の水平片と、板面が前記フランジ面と前記ウェブ面とに垂直な板状の垂直片とを備え、前記水平片の一方の板面が、前記一方のフランジの、前記鉄骨梁の他方のフランジに対向する側の面に取付けられ、前記垂直片の前記一方のフランジ側の端面が、前記水平片の前記鉄筋コンクリート柱の周縁部側の端面に接続され、前記水平片のウェブ側の端面と前記垂直片のウェブ側の端面とが前記ウェブに取付けられていることを特徴とする。
このように、剪断補強部材として、Ｓ梁のウェブの面に垂直な方向から見たときの形がＬ字状の剪断補強部材（以下、Ｌ型ベアリングプレートという）を用いれば、コンクリート打設後の柱梁接合部の圧縮ストラットの反力を受ける面積を大きくできるので、圧縮ストラット域を拡大でき、接合部に打設されたコンクリートに作用する剪断応力に対する耐性を向上させることができる。

また、前記水平片として、前記ウェブ側とは反対側の端部が前記Ｓ梁の幅方向外側に位置するような、フランジのウェブよりも外側の幅よりも幅の広い水平片を用いることで、圧縮ストラット域を更に拡大できるようにしたので、接合部に打設されたコンクリートに作用する剪断応力に対する耐性が更に向上した。
また、前記垂直片を、前記鉄筋コンクリート柱の周縁部の上部に位置させ、水平片を前記接合部に打設されるコンクリート内に埋設されるようにしたので、コンクリートの剪断応力耐性が一層向上した。
また、Ｌ型ベアリングプレートの水平片と垂直片との間に、スチフナ用鋼板を配置することでＬ型ベアリングプレートの剛性を高めるようにしたので、コンクリートの剪断応力耐性を更に向上させることができる。
また、ＲＣ柱とＳ梁との接合部の構造において、ＲＣ柱とＳ梁との接合部の、前記Ｓ梁の一方のフランジとウェブとの間、及び、他方のフランジと前記ウェブとの間に、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の剪断補強部材をそれぞれ取付けたので、ＲＣ柱とＳ梁との接合部の剪断応力に対する耐性が向上した。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本実施の形態に係る柱梁接合部の構造を示す図である。 本実施の形態に係るＬ型ベアリングプレートを示す図である。 柱梁接合部構造における圧縮ストラット構成域を示す図である。 柱梁接合部構造における圧力ストラットを示す図である。 従来の柱梁接合部を示す図である。

図１（ａ），（ｂ）は本実施の形態に係る柱梁接合部の構造を示す図で、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は平面図である。各図において、１は鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）、２はＲＣ柱１の柱主筋、３は帯筋、４は鉄骨梁（Ｓ梁）、１０は本発明によるＬ型ベアリングプレートである。
ＲＣ柱１は、鉛直方向に延長する鉄筋コンクリートから成る平面視矩形の柱で、ＲＣ柱１表面の４隅からは、それぞれ、３本の柱主筋２が上方に延長している。
帯筋３は、柱主筋２を外側から取り囲むように柱主筋２にワイヤ等で固定されるかもしくは溶接される平面視ロの字状の鉄筋で、本例では、帯筋３を上下方向に３段配置した。
Ｓ梁４は、ＲＣ柱１の上部に配置されて、 (ｂ)図の左右方向である前後方向に延長する第１のＳ梁４１と、 (ｂ)図の上下方向である左右方向に延長して、ＲＣ柱１の上部にて第１のＳ梁４１の右側に溶接される第２のＳ梁４２と、第１のＳ梁４１の左に溶接される第３のＳ梁４３とがあるが、これらＳ梁４１〜４３は、本例の柱梁接合部の構造では区別されないので、以下、Ｓ梁４１〜４３をＳ梁４という。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、Ｌ型ベアリングプレート１０は、板面がＳ梁４のフランジ４Ｆの板面に平行な板状の水平片１１と、板面がフランジ４Ｆの板面とウェブ４Ｗの板面とに垂直な板状の垂直片１２とを備えた、Ｌ字形もしくは逆Ｌ字形のプレート本体１３と、水平片１１と垂直片１２とに間に配置されてプレート本体１３に溶接されるスチフナ用鋼板１４とを備える。
水平片１１の一方の板面は、一方のフランジ４Ｆ₂（または、フランジ４Ｆ₁）の他方のフランジ４Ｆ₁（または、フランジ４Ｆ₂）に対向する側の面に取付けられ、垂直片１２の一方のフランジ４Ｆ₂（または、フランジ４Ｆ₁）側の端面が、水平片１１のＲＣ柱１の周縁部側の端面に接続される。
また、水平片１１のウェブ４Ｗ側の端面と垂直片１２のウェブ４Ｗ側の端面とはウェブ４Ｗに溶接により取付けられる
本例では、水平片１１のフランジ４Ｆの幅方向の長さである幅ａを、水平片１１のウェブＷ側とは反対側の端部１１ｋがＳ梁４の幅方向外側に位置するように設定した。すなわち、水平片１１の幅ａは、フランジ４Ｆの幅であるフランジ寸法をＢ、ウェブ４Ｗの厚さをｔ_Wとしたとき、ａ＞（Ｂ−ｔ_W）/２である。
また、本例では、Ｌ型ベアリングプレート１０を、Ｓ梁４の一方の側（ここでは、上側）のフランジ４Ｆ₁の内側の面と、他方の側（ここでは、下側）のフランジ４Ｆ₂の内側の面の両方に、垂直片１２がＲＣ柱１の周縁部の上部に（詳細には、垂直片１２のＲＣ柱１の中心側とは反対側の面が、ＲＣ柱１の側面を上部に延長した面上に）位置するように配置した。
なお、Ｌ型ベアリングプレート１０を、上側のフランジ４Ｆ₁と下側のフランジ４Ｆ₂の両方に取付ける場合には、対向する２つの垂直片１２が離れている必要がある。すなわち、垂直片１２の高さをｂとすると、高さｂは、ウェブ寸法をＨ、フランジ４Ｆの厚さをｔ_Fとすると、ｂ＜（Ｈ−ｔ_F）/２である。
また、Ｌ型ベアリングプレート１０は、Ｓ梁４のフランジ４Ｆとウェブ４Ｗとにそれぞれ溶接にて取付けられるので、水平片１１の厚さｔ₁₁をフランジ４Ｆの厚さｔ_Fよりも厚くし、垂直片１２の厚さｔ₁₂をウェブ４Ｗの厚さｔ_ｗよりも厚くすることが好ましい。
スチフナ用鋼板１４は、帯筋３を挿通するための貫通孔１４ｈを備えた、直角三角形の各頂点部を切欠いた板状の部材で、直角を構成する２辺が、それぞれ、水平片１１と垂直片１２とに溶接される。スチフナ用鋼板１４は、プレート本体１３の両端部にそれぞれ配置される。

ＲＣ柱１にＳ梁４、帯筋３、及び、Ｌ型ベアリングプレート１０を組付けた後には、隣接する２つのＳ梁４で囲まれた４つの空間をそれぞれ取り囲むように、所定の断面（ここでは、ＲＣ柱１の上面と等しい断面）の型枠を組み立て、この型枠内にコンクリートを打設して、柱梁接合部を構築する。このとき、水平片１１は、柱接合部に打設されるコンクリート内に埋設されるので、柱梁接合部の剪断応力耐性が向上する。
なお、垂直片１２については、コンクリート内に埋設してもよいし、ＲＣ柱１の外側の板面を外部に露出させてもよい。
柱梁接合部の強度は、接合部の破壊時の抵抗機構をストラット機構と仮定して計算された圧縮ストラットの面積が大きいほど高いとされている。圧縮ストラットの面積は、柱梁接合部に打設したコンクリートと接合しているＳ梁４とＬ型ベアリングプレート１０などの剪断補強部材とにより決定される。
図３（ａ）の斜線部は、従来の柱梁接合部における圧縮ストラット構成域を示す図で、図３（ｂ）の斜線部は、本発明による柱梁接合部における圧縮ストラット構成域を示す図である。（ａ）図と（ｂ）図とを比較して分かるように、剪断補強部材としてＬ型ベアリングプレート１０を用いた場合には、従来のベアリングプレート５を用いた場合に比較して、圧縮ストラット構成域が広がっていることが分かる。
図４（ａ），（ｂ）は、従来の柱梁接合部における圧縮ストラットと本発明の柱梁接合部における圧縮ストラットを示す図で、（ｂ）図に示すように、剪断補強部材として、フランジ４Ｆよりも外側まで延長する水平片を有するＬ型ベアリングプレート１０を用いた場合には、（ａ）に示すベアリングプレート５よりも広い範囲で圧縮ストラットの反力を受けることができるので、圧縮ストラット幅及び圧縮ストラットの面積が広くなる。
したがって、柱梁接合部の直上に構築されたスラブ７に水平方向の剪断力が入力した際にコンクリートに作用する圧縮応力及び引張応力を小さくすることできるので、柱梁接合部の剪断応力耐性が向上する。
なお、Ｌ型ベアリングプレート１０の水平片１１の幅ａ、垂直片１２の高さｂ、水平片１１の厚さｔ₁₁、及び、垂直片１２の厚さｔ₁₂については、好適な圧縮ストラット幅及び圧縮ストラットの面積が得られる範囲であれば、適宜設定することが可能である。例えば、あるａ，ｂ，ｔ₁₁，ｔ₁₂を用いて得られた圧縮ストラット幅及び圧縮ストラットの面積よりも圧縮ストラット幅及び圧縮ストラットの面積が小さくても、柱梁接合部の剪断応力耐性が十分な場合には、上記のａ，ｂ，ｔ₁₁，ｔ₁₂のいずれか１つ、または、複数、または、全部を小さくしてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、前記実施の形態では、スチフナ用鋼板１４を備えたＬ型ベアリングプレート１０について説明したが、スチフナ用鋼板１４を省いたプレート本体１３のみでも、柱梁接合部の剪断応力耐性を十分に向上させることができる。
また、前記実施の形態では、帯筋３を平面視ロの字状とした柱梁接合部について説明したが、本発明のＬ型ベアリングプレート１０は、帯筋３を平面視Ｌ字状とし、その端部をＳ梁４に溶接する構成の柱梁接合部などの他の形態の柱梁接合部にも適用可能である。

１ 鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）、２ 柱主筋、３ 帯筋、４ 鉄骨梁（Ｓ梁）、
４Ｆ Ｓ梁のフランジ、４Ｗ Ｓ梁のウェブ、
１０ Ｌ型ベアリングプレート、１１ 水平片、１２ 垂直片。

Claims (5)

1. 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部の前記鉄骨梁の一方のフランジとウェブとに取付けられる剪断補強部材であって、
   板面が前記鉄骨梁のフランジ面に平行な板状の水平片と、
   板面が前記フランジ面と前記ウェブ面とに垂直な板状の垂直片とを備え、
   前記水平片の一方の板面が、前記一方のフランジの、前記鉄骨梁の他方のフランジに対向する側の面に取付けられ、
   前記垂直片の前記一方のフランジ側の端面が、前記水平片の前記鉄筋コンクリート柱の周縁部側の端面に接続され、
   前記水平片のウェブ側の端面と前記垂直片のウェブ側の端面とが前記ウェブに取付けられていることを特徴とする剪断補強部材。
2. 前記水平片の前記ウェブ側とは反対側の端部が前記鉄骨梁の幅方向外側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の剪断補強部材。
3. 前記垂直片は、前記鉄筋コンクリート柱の周縁部の上部に位置し、
   前記水平片は、前記接合部に打設されるコンクリート内に埋設されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の剪断補強部材。
4. 前記水平片と前記垂直片との間にスチフナ用鋼板を配置したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の剪断補強部材。
5. 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部の前記鉄骨梁の一方のフランジとウェブとの間と、他方のフランジと前記ウェブとの間とに、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の剪断補強部材が、それぞれ取付けられていることを特徴とする柱梁接合部構造。