JP6836835B2 - 柱梁接合構造 - Google Patents

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本発明は、コンクリート製の柱に鋼製の梁を接合する柱梁接合構造に関する。
コンクリート製の柱に鋼製の梁を接合する柱梁接合構造がある。例えば、特許文献1には、鉄筋コンクリート製の柱の仕口部に埋設された仕口部材に接合されたH形鋼からなる梁端部材に、H形鋼からなる梁部材の端部を接合した柱梁接合構造が開示されている。梁端部材と梁部材の端部とは、下フランジ、上フランジ及びウェブ同士を、スプライスプレートを用いてボルト接合することにより接合されている。
しかし、このような柱梁接合構造を用いて、柱の仕口部の両側に段差を形成するようにしてH形鋼からなる梁部材を接合しようとする場合、段差の大きさに応じて仕口部材を個別に製作しなければならない。また、このような仕口部材の製作は、梁部材の段差の大きさを決定した後でなければ行うことができないので、建築工事全体の工期遅れが懸念される。
特開2015−121011号公報
本発明は係る事実を考慮し、コンクリート製の柱部材の仕口部に、さまざまな大きさの段差に応じて梁部材を接合できることを課題とする。
第1態様の発明は、コンクリート製の柱部材と、前記柱部材の仕口部に埋設され上下方向へ渡って形成された鋼板面を備えた鋼製の支持部材と、前記支持部材の一の前記鋼板面に端部が接合された鋼製の第1梁部材と、前記支持部材の他の前記鋼板面に端部が接合され、前記第1梁部材と段差を形成する鋼製の第2梁部材と、を有する柱梁接合構造である。
第1態様の発明では、柱部材の仕口部に埋設された支持部材の鋼板面に第1梁部材及び第2梁部材の端部を接合することにより、柱部材に第1梁部材及び第2梁部材を接合することができる。
また、第1梁部材及び第2梁部材に作用する曲げモーメントにより第1梁部材及び第2梁部材に生じる引張力に起因して支持部材に生じる面外変形を、柱部材のコンクリートが支持部材を拘束することにより抑制することができる。このため、支持部材にダイアフラムが不要となり、部品点数も削減できるので、工期を短縮することができる。
さらに、一の鋼板面及び他の鋼板面の範囲で、第1梁部材と第2梁部材とが段差を形成するように第1梁部材と第2梁部材とを支持部材に接合することができる。このため、コンクリート製の柱部材の仕口部に、さまざまな梁断面形状及びさまざまな大きさの段差に応じて鋼製の梁部材を接合することができる。
第2態様の発明は、第1態様の柱梁接合構造において、前記支持部材の端部を取り囲むように前記柱部材の内部又は外周面に設けられた補強部材を有する。
第2態様の発明では、補強部材により、第1梁部材及び第2梁部材に作用する曲げモーメントにより第1梁部材及び第2梁部材に生じる引張力に起因して支持部材に生じる面外変形を抑制する、柱部材のコンクリートの掻き出し耐力を高めることができる。これによって、第1梁部材及び第2梁部材に作用する曲げモーメントにより第1梁部材及び第2梁部材に生じる引張力に起因して支持部材に生じる面外変形をより抑制することができる。
第3態様の発明は、第1又は第2態様の柱梁接合構造において、前記支持部材は、角形鋼管であり、前記角形鋼管の内側にコンクリートが充填されている。
第3態様の発明では、支持部材を角形鋼管とすることにより、上下方向へ渡って形成された鋼板面を備えた支持部材を簡易な部材で構成することができる。
また、角形鋼管の内側に充填されたコンクリートにより、第1梁部材及び第2梁部材に作用する曲げモーメントにより第1梁部材及び第2梁部材に生じる圧縮力に起因して支持部材に生じる面外変形を抑制することができる。
本発明は上記構成としたので、コンクリート製の柱部材の仕口部に、さまざまな大きさの段差に応じて梁部材を接合できる。
本発明の実施形態に係る柱梁接合構造を示す斜視図である。 図1のA−A断面図である。 本発明の実施形態に係る第1梁部材及び第2梁部材が接合された支持部材を示す斜視図である。 支持部材に面外変形が生じた際の面外降伏線高さを示す拡大図である。 本発明の実施形態に係る柱梁接合構造の作用と効果を示す正面断面図である。 図6(a)、図6(b)、図6(c)、及び図6(d)は、本発明の実施形態に係る柱梁接合構造のバリエーションを示す平面断面図である。 本発明の実施形態に係る柱梁接合構造のバリエーションを示す平面断面図である。 本発明の実施形態に係る補強プレートにより補強された支持部材を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る柱梁接合構造のバリエーションを示す正面断面図である。 本発明の実施形態に係る柱梁接合構造のバリエーションを示す正面図である。 本発明の実施形態に係るプレキャスト化された柱梁接合構造を示す正面図である。 本発明の実施形態に係るプレキャスト化された柱梁接合構造を示す正面図である。
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る柱梁接合構造について説明する。
図1の斜視図、及び図1のA−A断面図である図2に示すように、本実施形態の柱梁接合構造10は、鉄筋コンクリート製の柱部材12と、鋼製の支持部材14と、鋼製の第1梁部材16と、鋼製の第2梁部材18とを有して構成されている。
柱部材12は、鉄筋コンクリートによって形成された、略正方形断面を有する角柱である。図1には省略されているが、柱部材12には、柱主筋及びせん断補強筋が設けられている。
図3の斜視図に示すように、支持部材14は、断面が略正方形の角形鋼管からなり、一の鋼板面としての鋼板面20と、他の鋼板面としての鋼板面22とを有している。鋼板面20と鋼板面22とは、上下方向へ渡って形成され、略平行に対向配置されている。図1及び図2に示すように、支持部材14は、柱部材12の備える仕口部24に埋設されており、内側にコンクリートが充填されている。
図3に示すように、第1梁部材16及び第2梁部材18は、H形鋼からなり、第1梁部材16の端部が鋼板面20に溶接接合され、第2梁部材18の端部が鋼板面22に溶接接合されている。
第1梁部材16と第2梁部材18とは、平面視にて支持部材14を介して略一直線となるとともに、上フランジ上面同士が異なる高さとなるようにして配置されている(本例では、第1梁部材16の上フランジ上面よりも第2梁部材18の上フランジ上面の高さが低くなっている)。これによって、第1梁部材16と第2梁部材18とは、段差を形成している。
支持部材14は、支持部材14の軸方向26に対して、第1梁部材16の上フランジ上面、及び第2梁部材18の上フランジ上面よりも上方へ支持部材14の上端部が突出するとともに、第1梁部材16の下フランジ下面、及び第2梁部材18の下フランジ下面よりも下方へ支持部材14の下端部が突出し、これらの突出する支持部材14の上端部及び下端部の軸方向26の長さが、支持部材14の面外降伏線高さ以上、又は面外降伏線高さよりも若干短いが梁耐力に対して適切な余裕が保てる長さを有している。これにより、支持部材14の面外耐力を向上させることができる。
図4の拡大図には、第1梁部材16に作用する曲げモーメントにより第1梁部材16の上フランジに生じる引張力Pに起因して支持部材14に面外変形が生じた際の面外降伏線高さHを示している。
次に、本発明の実施形態に係る柱梁接合構造の作用と効果について説明する。
本実施形態の柱梁接合構造10では、図1及び図3に示すように、柱部材12の仕口部24に埋設された支持部材14の鋼板面20、22に第1梁部材16及び第2梁部材18の端部を接合することにより、柱部材12に第1梁部材16及び第2梁部材18を接合することができる。
また、本実施形態の柱梁接合構造10では、図1及び図2に示すように、第1梁部材16及び第2梁部材18に作用する曲げモーメントにより第1梁部材16及び第2梁部材18に生じる引張力に起因して支持部材14に生じる面外変形を、柱部材12のコンクリート、及びこのコンクリート内に配置された帯筋等が支持部材14を拘束することにより抑制することができる。
これにより、支持部材14にダイアフラムが不要となり、支持部材14に第1梁部材16及び第2梁部材18を接合するために必要な部品の数も削減できるので、工期を短縮することができる。また、さまざまな大きさの断面を有する(さまざまな梁幅、梁成、フランジ厚さ、ウェブ厚さを有する)梁部材を柱部材12の仕口部24に接合することができる。さらに、支持部材14の厚さを薄くすることができる。
また、角形鋼管からなる支持部材14の内側に充填されたコンクリートが支持部材14を拘束することにより、第1梁部材16及び第2梁部材18に作用する曲げモーメントにより第1梁部材16及び第2梁部材18に生じる圧縮力に起因して支持部材14に生じる面外変形を抑制することができる。
図5には、第1梁部材16に作用する曲げモーメントMにより、第1梁部材16の上フランジに引張力Pが生じるとともに、第1梁部材16の下フランジに圧縮力Fが生じている例が示されている。この場合には、引張力Pに起因して支持部材14に生じる面外変形を、支持部材14を取り囲んでいる柱部材12のコンクリート28が支持部材14を拘束することにより抑制することができ、圧縮力Fに起因して支持部材14に生じる面外変形を、角形鋼管からなる支持部材14の内側に充填されたコンクリート30が支持部材14を拘束することにより抑制することができる。
さらに、本実施形態の柱梁接合構造10では、図1に示すように、第1梁部材16及び第2梁部材18に作用する曲げモーメントが、第1梁部材16及び第2梁部材18の端部を取り囲んでいる柱部材12のコンクリートによって低減されるので、この曲げモーメントを低減することができ、これによって、支持部材14に生じる面外変形をより抑制することができる。
また、本実施形態の柱梁接合構造10では、図1及び図2に示すように、鋼板面20及び鋼板面22の範囲で、第1梁部材16と第2梁部材18とが段差を形成するように第1梁部材16と第2梁部材18を支持部材14に接合することができる。これによって、コンクリート製の柱部材12の仕口部24に、さまざまな梁断面形状及びさまざまな大きさの段差に応じて第1梁部材16と第2梁部材18を接合することができる。
さらに、段差の大きさに応じて支持部材14を個別に製作する必要がなく、部材の共通化が図れるので、支持部材14の作り置きができる。これによって、第1梁部材16と第2梁部材18との段差の大きさを決定するタイミングが遅くなった場合における、工期の遅れを減らす又は無くすことができる。
また、本実施形態の柱梁接合構造10では、図3に示すように、支持部材14を角形鋼管とすることにより、上下方向へ渡って形成された鋼板面を備えた支持部材を簡易な部材で構成することができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、本実施形態では、図2に示すように、段差を形成する第1梁部材16と第2梁部材18とを、平面視にて略一直線となるように配置して支持部材14に接合した例を示したが、段差を形成する第1梁部材16と第2梁部材18とは、平面視にて直交するように配置して支持部材14に接合してもよい。また、図6(a)の平面断面図に示す柱梁接合構造32のように、平面視にて四方へ張り出すように第1梁部材16と第2梁部材18とを配置して支持部材14に接合してもよいし、平面視にて三方へ張り出すように第1梁部材16と第2梁部材18とを配置して支持部材14に接合してもよい。
また、本実施形態では、図2に示すように、支持部材14の内側にコンクリートを充填した例を示したが、支持部材14の内側にコンクリートを充填しなくてもよい。
さらに、本実施形態では、図2及び図3に示すように、支持部材14を、断面が略正方形の角形鋼管とした例を示したが、支持部材は、上下方向へ渡って形成され第1梁部材16の端部が接合される一の鋼板面と、上下方向へ渡って形成され第2梁部材18の端部が接合される他の鋼板面とを備える部材であればよい。例えば、支持部材を、断面が正方形や長方形の角形鋼管としてもよいし、断面が三角形や八角形等の多角形の鋼管としてもよい。
また、例えば、図6(b)〜(d)の平面断面図に示す柱梁接合構造34、36、38のようにしてもよい。
図6(b)の柱梁接合構造34では、支持部材14内に補強構造体40が設けられている。補強構造体40は、平面視にて直交するようにして十字状に配置され一体化された、鋼板42、44、46を有して構成されており、鋼板42、44、46の端部が支持部材14の内面に接合されている。
このようにすれば、鋼板42、44、46が、第1梁部材16及び第2梁部材18から支持部材14に作用する引張力及び圧縮力の一部を負担するので、支持部材14の面外変形をより抑制できる。
図6(c)の柱梁接合構造36では、支持部材48が、平面視にて直交するようにして十字状に配置され一体化された、H形鋼50とT形鋼52、54とを有して構成されている。
この構成により、第1梁部材16及び第2梁部材18に作用する曲げモーメントにより第1梁部材16及び第2梁部材18からH形鋼50及びT形鋼52、54のフランジ部に作用する引張力及び圧縮力に起因してH形鋼50及びT形鋼52、54のフランジ部に生じる面外変形を、このフランジ部の面外変形耐力と、このフランジ部の内側と外側に設けられたコンクリートと、H形鋼50及びT形鋼52、54のウェブ部とが、H形鋼50及びT形鋼52、54のフランジ部を拘束することにより抑制することができる。
図6(d)の柱梁接合構造38では、支持部材56が、平面視にて直交するようにしてT字状に配置され一体化された、H形鋼50とT形鋼52とを有して構成されている。なお、支持部材56は、T形鋼52の無いものであってもよい。すなわち、H形鋼50のみによって支持部材56を構成するようにしてもよい。
さらに、例えば、図7の平面断面図に示す柱梁接合構造58のように、図6(c)に示した支持部材48に、鋼製の補強プレート60を設けるようにしてもよい。図7、及び図8の正面図に示すように、補強プレート60は、上下方向中央部の位置が第1梁部材16及び第2梁部材18の上下フランジの高さとなるようにして、隣り合うH形鋼50とT形鋼52、54のフランジ部の端部同士を繋ぐように、このフランジ部の端部に端部がそれぞれ接合されている。
このようにすれば、第1梁部材16及び第2梁部材18に作用する曲げモーメントにより第1梁部材16及び第2梁部材18からH形鋼50及びT形鋼52、54のフランジ部に作用する引張力及び圧縮力の一部が、補強プレート60を介して、柱部材12を形成するコンクリートに伝達されて分散するので、H形鋼50及びT形鋼52、54のフランジ部の面外変形をより抑制できる。なお、上下に配置された補強プレート60は、1つのプレートで構成してもよい。
また、本実施形態では、図1に示すように、柱部材12の備える仕口部24に支持部材14を埋設して柱梁接合構造10を構成した例を示したが、図9の正面断面図に示す柱梁接合構造62のように、支持部材14の上下端部を取り囲むように柱部材12の内部に、補強部材としての帯鉄筋64を集中的に複数設けるようにしてもよい。帯鉄筋64は、第1梁部材16及び第2梁部材18の上下フランジ端部付近に終局的に生じる、柱部材12のコンクリートのコーン破壊領域Sに至るようにして配置する。
このようにすれば、第1梁部材16及び第2梁部材18に作用する曲げモーメントにより第1梁部材16及び第2梁部材18に生じる引張力に起因して支持部材14に生じる面外変形を抑制する、柱部材12のコンクリートの掻き出し耐力を、複数の帯鉄筋64によって高めることができる。これによって、第1梁部材16及び第2梁部材18に作用する曲げモーメントにより第1梁部材16及び第2梁部材18に生じる引張力に起因して支持部材14に生じる面外変形をより抑制することができる。
さらに、本実施形態では、図1に示すように、柱部材12の備える仕口部24に支持部材14を埋設して柱梁接合構造10を構成した例を示したが、図10の正面図に示す柱梁接合構造66のように、支持部材14の上下端部を取り囲むように柱部材12の外周面に、補強部材としての鋼製の帯プレート68を設けるようにしてもよい。帯プレート68は、第1梁部材16及び第2梁部材18のフランジ端部付近に終局的に生じる、柱部材12のコンクリートのコーン破壊領域Sの一部を覆うように、柱部材12の外周面に巻かれるようにして設けられている。
このようにすれば、第1梁部材16及び第2梁部材18に作用する曲げモーメントにより第1梁部材16及び第2梁部材18に生じる引張力に起因して支持部材14に生じる面外変形を抑制する、柱部材12のコンクリートの掻き出し耐力を、帯プレート68によって高めることができる。これによって、第1梁部材16及び第2梁部材18に作用する曲げモーメントにより第1梁部材16及び第2梁部材18に生じる引張力に起因して支持部材14に生じる面外変形をより抑制することができる。
また、本実施形態で示した柱梁接合構造10(図1を参照のこと)は、現場での施工により構築してもよいし、図11及び図12の正面図に示す柱梁接合構造70、72のように、工場等で製作したプレキャストコンクリート製の柱部材12を用いて構築してもよい。
図11には、プレキャストコンクリート製の柱部材12を用いた一例として柱梁接合構造70が示されている。柱部材12は、下端部が鉄筋コンクリートにより形成される下柱74と接合され、上端部が鉄筋コンクリートにより形成される上柱76と接合される。また、第1梁部材16及び第2梁部材18は、スプライスプレートを用いて梁部材とボルト接合される(不図示)。
図12には、プレキャストコンクリート製の柱部材12を用いた一例として柱梁接合構造72が示されている。柱部材12は、下端部がプレキャストコンクリート製の下柱78と接合され、上端部がプレキャストコンクリート製の上柱80と接合される。また、第1梁部材16及び第2梁部材18は、スプライスプレートを用いて梁部材とボルト接合される(不図示)。
また、例えば、図11及び図12の柱部材12の軸方向長さを、柱部材12の上端面が支持部材14の上端面と一致し、柱部材12の下端面が支持部材14の下端面と一致するようにしてもよい。さらに、例えば、図11及び図12の柱部材12の軸方向長さを、建物の1層分や2層分の高さとなるようにしてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
10、32、34、36、38、58、62、66、70、72 柱梁接合構造
12 柱部材
14、48、56 支持部材
16 第1梁部材
18 第2梁部材
20、22 鋼板面
24 仕口部
64 帯鉄筋(補強部材)
68 帯プレート(補強部材)

Claims (2)

  1. プレキャストコンクリート製の柱部材と、
    前記柱部材の仕口部に埋設され上下方向へ渡って形成された鋼板面を備えるとともに、内側にコンクリートが充填された角形鋼管の支持部材と、
    前記支持部材の一の前記鋼板面に端部が接合された鋼製の第1梁部材と、
    前記支持部材の他の前記鋼板面に端部が接合され、前記第1梁部材と段差を形成する鋼製の第2梁部材と、
    前記支持部材の上下端部を取り囲むように前記柱部材の内部又は外周面に設けられ、かつ、前記支持部材において前記第1梁部材及び前記第2梁部材が接合された中央部には設けられていない補強部材と、
    を有する柱梁接合構造。
  2. プレキャストコンクリート製の柱部材と、
    前記柱部材の仕口部に埋設され上下方向へ渡って形成された鋼板面を備えた鋼製の支持部材と、
    前記支持部材の一の前記鋼板面に端部が接合された鋼製の第1梁部材と、
    前記支持部材の他の前記鋼板面に端部が接合され、前記第1梁部材と段差を形成する鋼製の第2梁部材と、
    を有し、
    前記支持部材は、H形鋼とT形鋼とを組み合わせて形成され、前記H形鋼のフランジ部と前記T形鋼のフランジ部とを繋ぐ補強プレートが設けられている、柱梁接合構造。
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