JP6914043B2 - 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造 - Google Patents
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本発明は、鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）と鉄骨梁（Ｓ梁）の接合部／仕口部の構造に関する。
ＲＣ柱と鉄骨梁の接合部／仕口部の構造として、例えば、特許文献１には、鉄骨梁の交差部を囲繞するようにＬ字状の塞ぎ部材を設け、複数の塞ぎ部材で囲まれた空間内に柱主筋を挿通しコンクリートを打設することによって、コンクリートを介して柱主筋ひいては柱を鉄骨梁と一体に結合する手法が開示されている。この手法においては、ＲＣ柱・鉄骨梁の複合化構造（ＲＣＳＳ構法）における架構の安定性が高く、また、柱主筋を塞ぎ部材の内側を挿通しつつコンクリートを打設するだけでよいため、作業の容易性、コスト削減を容易に実現することができる。
また、例えば、特許文献２には、仕口部内に打設されたコンクリートの一部を取り囲むように配置された第１力伝達部材と、鉄骨梁に固定された状態で、第１力伝達部材に取り囲まれたコンクリート内に配置された第２力伝達部材と、鉄筋コンクリート柱に固定された固定部材又はＲＣ柱に対して固定された状態で、第１力伝達部材に取り囲まれたコンクリート内に配置された第３力伝達部材とを備え、複数の鉄骨梁の端面同士を突き合わせて配置し、仕口部にコンクリートを打設する手法が開示されている。この手法においては、ＲＣ柱と鉄骨梁とを、無溶接あるいは最小限の溶接のみで剛接合とすることができる。
しかしながら、特許文献１においては、各塞ぎ部材を複数の鉄骨梁に溶接して設置する必要があるため、塞ぎ部材の製作に高度な加工精度及び溶接技術が必要となり、多大なコスト、製作手間がかかるという問題があった。特に、塞ぎ部材を鉄骨梁に取り付ける際に、部材誤差を吸収する仕組みがないため、塞ぎ部材と鉄骨梁のフランジ部分が干渉することが多く、これを回避しつつ塞ぎ部材を鉄骨梁に取り付けるために多大な時間と労力を要していた。
特許文献２においては、鉄骨梁にスタッドを植設する手間が必要で、さらに、仕口部の上下部分にフープ筋や補助鉄筋を設けることによって、コンクリートの充填性が悪くなり、これが施工性の低下を招く一要因となっていた。このため、特許文献２においても多大なコスト及び製作手間がかかるという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑み、施工性、経済性に優れた鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造を提供することを目的とする。
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造は、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部の構造であって、前記接合部に位置する前記鉄骨梁を囲繞するように、且つ筒状を呈するように配設される複数の塞ぎ部材と、前記複数の塞ぎ部材で囲まれた空間内に挿通される柱主筋と、前記複数の塞ぎ部材で囲まれた空間内に打設されるコンクリートとを備えるとともに、前記鉄骨梁にガセットプレートが一体に設けられ、前記塞ぎ部材が前記ガセットプレートにボルト接合して配設され、前記ガセットプレートと前記塞ぎ部材のボルト接合部は、下記の式（１）及び式（２）から塞ぎ部材のせん断降伏時のせん断力、ボルト接合部の許容耐力を求め、下記の式（３）を満足するように設定されていることを特徴とする。
ここで、Ｑｆｖは塞ぎ部材のせん断降伏時のせん断力、ｔｆは塞ぎ部材の板厚、Ｄｆは塞ぎ部材のせい、ｓσｙは塞ぎ部材の降伏応力、Ｑｂはボルト１本あたりの許容せん断力、Ｎｂはボルト本数、ΣＱｂはボルト接合部の許容耐力である。
本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造においては、従来と比較し、塞ぎ部材の製作、取付け時に高度な加工精度、溶接技術を不要にでき、コスト及び製作手間を大幅に低減することが可能になる。
また、本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造においては、ボルト接合によって鉄骨梁のガセットプレートに塞ぎ部材を取り付けるため、ボルト孔によって部材誤差を吸収することができ、高度な部材加工精度を不要にすることができる。
以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係る鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造について説明する。
本実施形態のＲＣ（鉄筋コンクリート）柱と鉄骨梁の接合部構造Ａは、図１及び図２に示すように、鉄骨梁１を囲繞するようにＬ字状の塞ぎ部材２を設け、複数の塞ぎ部材２で囲まれた空間Ｈ内に柱主筋３ａを挿通しコンクリートを打設することによって、コンクリートを介して柱主筋３ａひいては柱３を鉄骨梁１と一体に接合するように構成されている。
鉄骨梁１は、上下のフランジとウェブからなる鉄骨１ａを交差状態で一体化して構成されている。
塞ぎ部材２は、上下方向の高さ寸法を鉄骨１ａの上下のフランジ間の寸法と略同等にしてＬ字状に形成されている。塞ぎ部材２は、四角筒状を呈するように４つ設けられ、これら４つの塞ぎ部材２で鉄骨１ａの交差部を囲繞するように配設されている。
ここで、本実施形態のＲＣ柱と鉄骨梁の接合部構造Ａにおいては、各鉄骨１ａのフランジ及び／又はウェブに溶接するなどして各鉄骨１ａに一対のガセットプレート４が一体に取り付けられている。そして、このガセットプレート４にＬ字状に形成された各塞ぎ部材２をボルト接合し、複数の塞ぎ部材２が鉄骨１ａの交差部を囲繞するように配設されている。
４つの塞ぎ部材２で囲まれた空間Ｈ内には柱主筋３ａが複数挿通されている。本実施形態では、塞ぎ部材２の内側の四隅部にそれぞれ３本ずつ柱主筋３ａが挿通されている。
そして、塞ぎ部材２で囲まれた空間Ｈ内にコンクリートが打設され、これによって本実施形態のＲＣ柱と鉄骨梁の接合部構造Ａが構成されている。
なお、塞ぎ部材２の内側にコンクリートを打設する際には、塞ぎ部材２の下方、あるいは上下に四角筒状の型枠を配置し、この型枠内にも同時にコンクリートを打設することによって柱３と接合部／仕口部とを同時に構築することができる。
そして、上記構成からなる本実施形態のＲＣ柱と鉄骨梁の接合部構造Ａにおいては、まず、鉄骨梁１の交差部を囲繞するように塞ぎ部材２を設け、塞ぎ部材２で囲まれた空間Ｈ内に柱主筋３ａを挿通しコンクリートが打設されることから、柱主筋３ａはコンクリートを介して鉄骨梁１と一体に結合されることになる。
これにより、ＲＣＳＳ構法における架構の安定性が高く、また、柱主筋３ａを鉄骨梁１に縫い付けることなく塞ぎ部材２の内側を挿通するだけでよく、作業の容易性、コスト削減を容易に実現することができる。
さらに、本実施形態のＲＣ柱と鉄骨梁の接合部構造Ａにおいては、鉄骨梁１に一体に設けたガセットプレート４を介して塞ぎ部材２を鉄骨梁１にボルト接合で取り付けるように構成したことによって、溶接個所を鉄骨梁１とガセットプレート４の取合部のみにすることができるとともに、従来と比べ、容易に塞ぎ部材２を取り付けることが可能になる。
また、鉄骨梁１のガセットプレート４に塞ぎ部材２を取り付ける際に、ボルト孔によって部材誤差を吸収することができる。これにより、高度な部材加工精度を不要にすることができる。
さらに、従来、仕口上下部にフープ筋や補助鉄筋を設けるとコンクリートの充填性が悪くなり、施工に多くの時間がかかっていたが、本実施形態のＲＣ柱と鉄骨梁の接合部構造Ａにおいては、追加のフープ筋や補助鉄筋を必要としない。
したがって、本実施形態のＲＣ柱と鉄骨梁の接合部構造Ａによれば、従来よりも施工性、経済性に優れたＲＣ柱と鉄骨梁の接合部構造を実現することが可能になる。
ここで、本実施形態のＲＣ柱と鉄骨梁の接合部構造Ａのガセットプレート４と塞ぎ部材２のボルト接合部の設計は、下記の通りに行えばよい。
地震時のボルト接合部には、塞ぎ部材２のせん断降伏時のせん断力を下記の式（４）で求め、この式（４）で求めたせん断力に相当するボルト耐力を確保するようにする。
また、塞ぎ部材２とボルトの耐力は下記の式（５）で求め、算定したボルト耐力が塞ぎ部材に生じる応力を満足することを確認する（式（６））。
また、塞ぎ部材２とボルトの耐力は下記の式（５）で求め、算定したボルト耐力が塞ぎ部材に生じる応力を満足することを確認する（式（６））。
なお、Ｑｆｖは塞ぎ部材のせん断降伏時のせん断力（Ｎ）、ｔｆは塞ぎ部材の板厚（ｍｍ）、Ｄｆは塞ぎ部材のせい（ｍｍ）である。ｓσｙは塞ぎ部材の降伏応力（Ｎ／ｍｍ２）、Ｑｂはボルト１本あたりの許容せん断力（Ｎ）、Ｎｂはボルト本数（本）、ΣＱｂはボルト接合部の許容耐力（Ｎ）である。
以上、本発明に係る鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、鉄骨梁１を複数の鉄骨１ａを交差させて構成し、鉄骨梁１の交差部を囲繞するように４つの塞ぎ部材２を取り付けて鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造Ａを構成するものとしたが、本発明は、鉄骨梁１に一体に取り付けたガセットプレート４に塞ぎ部材２をボルト接合して取り付け、複数の塞ぎ部材２で囲まれた空間Ｈ内に柱主筋３ａを挿通するとともにコンクリートを打設して一体に構成されていればよく、特にその他の構成を限定する必要はない。
１ 鉄骨梁
１ａ 鉄骨
２ 塞ぎ部材
３ 柱
３ａ 柱主筋
４ ガセットプレート
Ａ 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造
１ａ 鉄骨
２ 塞ぎ部材
３ 柱
３ａ 柱主筋
４ ガセットプレート
Ａ 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造
Claims (1)
- 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部の構造であって、
前記接合部に位置する前記鉄骨梁を囲繞するように、且つ筒状を呈するように配設される複数の塞ぎ部材と、
前記複数の塞ぎ部材で囲まれた空間内に挿通される柱主筋と、
前記複数の塞ぎ部材で囲まれた空間内に打設されるコンクリートとを備えるとともに、
前記鉄骨梁にガセットプレートが一体に設けられ、前記塞ぎ部材が前記ガセットプレートにボルト接合して配設され、
前記ガセットプレートと前記塞ぎ部材のボルト接合部は、下記の式（１）及び式（２）から塞ぎ部材のせん断降伏時のせん断力、ボルト接合部の許容耐力を求め、下記の式（３）を満足するように設定されていることを特徴とする鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造。
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| JP2017011334A JP6914043B2 (ja) | 2017-01-25 | 2017-01-25 | 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造 |
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| JP2017011334A JP6914043B2 (ja) | 2017-01-25 | 2017-01-25 | 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造 |
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| JP2018119316A JP2018119316A (ja) | 2018-08-02 |
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