JP6978901B2 - プレキャストコンクリート梁部材の接合構造および接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレキャストコンクリート梁部材を用いた建築物の構築におけるプレキャストコンクリート部材の梁間の接合構造および接合方法に係り、特に梁部材の接合時に現場コンクリート工事が不要なプレキャストコンクリート梁部材の接合構造および接合方法に関する。

鉄筋コンクリート建築物において、施工の合理化や工期の短縮などのために、あらかじめ工場製作された種々のプレキャストコンクリート部材（以下、プレキャスト部材と記す。）が多く使用されている。このとき、梁をプレキャスト部材で構成する場合には、梁スパンの中央付近を分割位置とした梁接合部を設ける場合がある。この分割位置で梁の主筋を接合するためには、機械式継手作業あるいは溶接作業のために、梁接合部に６００〜８００ｍｍ程度の現場コンクリート打設部分が設けられるのが一般的である。このため、梁接合部では、現場打ちコンクリート作業が必要となり、型枠工事、型枠支保工工事やコンクリート工事などの各種工事が発生し、施工期間が長くかかり、また材料コスト、工事コスト増につながる。

これらの問題に対応するために、特許文献１では、梁接合部の型枠支保工が不要な型枠を使用するプレキャスト鉄筋コンクリートの梁施工方法が開示されている。

特開２０１６−２１６９５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の接合方法では、梁接合部に現場コンクリート打設部分があるので、依然として型枠工事やコンクリート工事などの各種工事が発生する。従って、特許文献１に記載のプレキャスト鉄筋コンクリートの梁施工方法で施工しても工期の短縮や省人化の効果が十分には得られない。

そこで、本発明の目的は、梁接合部分単独での型枠工事や配筋工事、コンクリート工事などが不要なプレキャスト梁部材の接合構造および接合方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、矩形梁断面の下部が梁長手方向に所定長だけ張り出し、該張り出した範囲に梁長手方向に沿って所定間隔をあけて略Ｕ字形状をなした下部スターラップ筋の上端が上面から突出するように配筋された梁受端部が形成された第一のハーフプレキャストコンクリート梁部材と、前記梁受端部の張り出し長さと等しい長さの切欠部を有し、該切欠部位置の部材下面が前記梁受端部の上面に載置されて接合面となり、前記梁受端部の梁断面と一体化して前記矩形梁断面に相当する梁断面が形成されるとともに、略逆Ｕ字形状をなし前記切欠部位置の部材下部に機械式継手を有するように配筋された上部スターラップ筋と、部材端から梁長手方向の所定範囲にわたる継手筋とが配筋された梁掛端部が形成された第二のハーフプレキャストコンクリート梁部材とを備え、前記第一のハーフプレキャストコンクリート梁部材の前記梁受端部上に、前記第二のハーフプレキャストコンクリート梁部材の梁掛端部が載置接合され梁接合部が構築されるとともに、該梁接合部内で前記下部スターラップ筋と前記上部スターラップ筋とが前記接合面位置で前記機械式継手を介して接合されて閉鎖せん断補強筋を構成するとともに、前記継手筋が前記第一のハーフプレキャストコンクリート梁部材の梁下辺に沿って前記梁受端部内まで配筋された下側主筋との間であき重ね継手を構成することを特徴とする。

前記継手筋の長さは、前記梁掛端部の切欠部の長さの少なくとも２倍であることが好ましい。

前記上部スターラップ筋の中間部分が、前記梁掛端部の上面から突出するように配筋され、前記上部スターラップ筋が前記梁受端部の上面から突出する部分に上端筋が配筋されているとよい。

接合方法として、本発明は、矩形梁断面の下部が梁長手方向に所定長だけ張り出し、該張り出した範囲に梁長手方向に沿って所定間隔をあけて略Ｕ字形状をなした下部スターラップ筋が配筋された梁受端部を有する第一のハーフプレキャストコンクリート梁部材上に、前記梁受端部の張り出し長と等しい長さの切欠部を有するとともに、略逆Ｕ字形状をなし前記切欠部位置の部材下部に機械式継手を有するように配筋された上部スターラップ筋と、部材端から梁長手方向の所定範囲にわたる継手筋とが配筋された梁掛端部を有する第二のハーフプレキャストコンクリート梁部材を吊り下ろし、前記梁受端部の上面に、前記梁掛端部の切欠部を載置し、前記梁受端部と前記梁掛端部とを一体化して前記矩形梁断面に相当する梁断面の梁接合部を形成し、該梁接合部内の前記下部スターラップ筋と前記上部スターラップ筋とを前記機械式継手を介して接合するとともに、前記継手筋を、前記第一のハーフプレキャストコンクリート梁部材の梁下辺に沿って前記梁受端部内まで配筋された下側主筋との間にあき重ね継手を形成するように配置させることを特徴とする。

本発明によれば、梁接合部分単独での型枠工事や配筋工事、コンクリート工事などが不要になる。従って、工期を短縮し、省人化し、コストを削減することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係るプレキャスト梁部材の接合構造の上部コンクリート打設前の正面断面図、（ｂ）は、（ａ）のＩｂ−Ｉｂ断面線で示した側面断面図。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る一のプレキャスト梁部材の正面断面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ断面線で示した一のプレキャスト梁部材の側面断面図、（ｃ）は、（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ断面線で示した一のプレキャスト梁部材の側面断面図。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る他のプレキャスト梁部材の正面断面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ断面線で示した他のプレキャスト梁部材の側面断面図、（ｃ）は、（ａ）のＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ断面線で示した他のプレキャスト梁部材の側面断面図。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るプレキャスト梁部材の梁配置時の正面断面図、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るプレキャスト梁部材の接合後の正面断面図。 （ａ）は、本実施形態に係る本発明の実施形態に係るプレキャスト梁部材の接合方法の梁配置工程（１）の正面断面図、（ｂ）は、梁配置工程（２）の正面断面図、（ｃ）は、配筋工程（２）の正面断面図。 （ｄ）は、本実施形態に係る本発明の実施形態に係るプレキャスト梁部材の接合方法のコンクリート打設工程後の正面断面図。 本実施形態に係るプレキャスト梁部材の接合構造の変形例の正面断面図。 本実施形態に係るプレキャスト梁部材の変形例の正面断面図。 本実施形態に係るプレキャスト梁部材の接合部の変形例の斜視図。

本発明のプレキャスト梁部材の接合構造および接合方法について、以下、添付図面を参照して説明する。

図１各図は、本発明の一実施形態としてのプレキャストコンクリート梁部材は梁断面の上部約１／４を現場打ちコンクリートとするハーフプレキャスト部材を示している。このハーフプレキャスト部材の接合構造Ｊは、図１各図に示したように、梁端接合部１０を有する梁部材Ａと、梁端接合部２０を有する梁部材Ｂとが直線状に接合された構造からなる。接合構造Ｊは、梁端接合部１０と梁端接合部２０との上部に突出したスターラップ筋および上端筋のかぶり厚を確保してコンクリートを打設することにより、一体的に形成される（図６（ｄ）参照）。これらの梁端接合部１０，２０の形状は、一例として図２各図および図３各図に示したように、梁部材Ａ、Ｂが連続して柱Ｐ、Ｐ間に架設され、梁スパンの中央位置で接合されることを想定している。すなわち、柱Ｐ、Ｐ間に梁端接合部１０と梁端接合部２０とが相対するように梁部材Ａ、Ｂが直線状に配置されている。

［接合部の構成］
以下、梁端接合部１０および梁端接合部２０の構成について、図２各図、図３各図を参照して説明する。梁端接合部１０および梁端接合部２０は、プレキャストコンクリート部材製造工場において、必要なかぶり厚を確保して組み立てられた鉄筋組立体が配置された型枠内にコンクリートが打設されて製造された梁部材Ａ、Ｂの梁端部に設けられたものである。

（梁端接合部１０の構成）
梁端接合部１０は、図２各図に示すように、梁端接合部１０は、梁部材Ａの矩形断面からなる設計梁断面の端面（矩形梁断面）１１から所定の長さＬ１だけ梁下部が張り出すように一体的に延長された梁受端部１２を備えている。梁受端部１２には下端筋（下側主筋）１３と下部スターラップ筋１４とが配筋されている。梁受端部１２は、本実施形態では、設計梁断面の高さ約１２０ｍｍ、幅５００ｍｍ、張り出し長（設計梁断面位置からの張り出し長：Ｌ１）１２００ｍｍに設定されている。張り出し長Ｌ１は、本実施形態では、下端筋１３（鉄筋径ｄ１）に対してＬ１≧４０・ｄ１に設定されている。

下側主筋としての下端筋１３は所定のかぶり厚を確保して梁下辺に沿って４本配筋されている（図２（ｃ）参照）。

下部スターラップ筋１４は下端筋１３を取り囲むように配筋されている。下部スターラップ筋１４は略Ｕ字状をなし、両端が梁受端部１２の上面から突出するように、梁長手方向に２００ｍｍピッチで配筋されている。

一方、梁受端部１２以外の梁部材Ａの部分には、スターラップ筋１５が配筋されている。スターラップ筋１５は、略四角形状をなし、梁部材Ａの上面から突出するように、梁長手方向に沿って下部スターラップ筋１４と同ピッチで配筋されている。

梁部材Ａの梁端接合部１０の反対側の梁端部付近には、柱主筋貫通孔１６が形成されている。柱主筋貫通孔１６は、柱部材Ｐの主筋４０（図１）を挿通させるための貫通孔で、柱部材Ｐに対して梁部材Ａの位置を固定するための役割も果たす。

（梁端接合部２０の構成）
梁端接合部２０は、図３各図に示すように、相対する第一の梁端接合部１０の張り出した梁受端部の上面に載置されて、梁端接合部１０と一体化して梁断面を形成するように、所定形状の切欠部を有する梁掛端部２２を備えている。梁端接合部２０には継手筋２３と、下端筋２４と、上端筋２７と、上端筋２８と、機械式継手２６が下部に取り付けられた上部スターラップ筋２５とが配筋されている。梁掛端部２２は、本実施形態では、設計梁断面の高さ約３７０ｍｍ、幅５００ｍｍ、切欠長（設計梁断面位置からの切欠長）Ｌ２は梁受端部１２の張り出し長Ｌ１に等しい。

梁掛端部２２内には、梁スパン方向に、継手筋（鉄筋径：ｄ２）２３が配筋されている。継手筋２３の長さＬはＬ＝Ｌ２＋Ｌ３である。Ｌ３の長さはＬ３＝４０・ｄ２である。また、継手筋２３は、下端筋２４とあき寸法Ｓをあけて配筋されている。あき寸法Ｓは、本実施形態では、０．２ＬＥかつ１５０ｍｍ以下である。なお、継手長さＬＥ＝４０・ｄ２である。これにより、継手筋２３は、下端筋２４に対して有効にあき重ね継手として作用することができる。なお、継手筋２３の長さＬは、Ｌ＝２・Ｌ１（Ｌ１；梁掛端部２２の長さ）である。また、接合構造Ｊが形成されたとき、継手筋２３は、下端筋１３ともあき寸法Ｓをあけ、Ｌ１≧４０・ｄ１なので、下端筋１３に対して有効にあき重ね継手として作用することができる。

下端筋２４は、本実施形態では、下端筋１３と同様である。上部スターラップ筋２５が、下端筋２４を取り囲むように配筋されている。上部スターラップ筋２５は、略逆Ｕ字状をなし、中間部分が梁掛端部２２の上面から突出するように、梁長手方向に２００ｍｍピッチで配筋されている。上部スターラップ筋２５の各下端には、機械式継手２６が取り付けられている（図３（ａ）参照）。

下部スターラップ筋１４と上部スターラップ筋２５とは機械式継手２６を介して接合され、閉鎖形状のスターラップ筋となり、梁端接合部１０と梁端接合部２０との梁接合部のせん断補強筋の役目を果たすことができる。

上端筋２７は、予め所定の長さに加工され、梁部材Ｂの上部スターラップ筋２５の上端内側に配筋されている。上側主筋としての上端筋２７は、本実施形態では、梁部材Ｂの上方に継手筋２３および下端筋２４と平行に４本配筋されている。上端筋２８は、予め所定の長さに加工され、梁部材Ｂの上方に突出した上部スターラップ筋２５の上端内側の上端筋２７の下方に上端筋２７と平行をなして４本配置されている。上端筋２８は、梁部材Ｂが所定の位置に配置された後、梁部材Ｂ内から梁部材Ａ内に移動され、機械式継手２９を介して上端筋２７とで１本の上端筋を構成するように接合される。また、梁部材Ａ同様に梁部材Ｂも、スターラップ筋３０および柱主筋貫通孔３１を備えている。

［接合構造の構成］
プレキャストコンクリート梁部材（ハーフプレキャスト梁部材）の接合構造Ｊについて、図４各図を参照して説明する。ハーフプレキャスト梁部材の接合構造Ｊは、図４各図に示すように、梁部材Ａの梁端接合部１０の梁受端部１２の上面に、梁部材Ｂの梁端接合部２０の梁掛端部２２の下面を載置するとともに、上端筋２８を梁部材Ｂのスターラップ筋１５の上端内側に配筋させ機械式継手２９を介して上端筋２７と接合させる。これによりハーフプレキャスト部材部分の接合が完了する。その後、スターラップ筋１５，３０、上部スターラップ筋２５および上端筋２７，２８を所定のかぶり厚を確保して梁部材Ａ，Ｂの上部にコンクリート６０を打設することで梁全部断面としての部材の一体化が図られる。接合構造Ｊを、より確実に機能させるために、梁端接合部１０と、梁端接合部２０との隙間にグラウト材を充填する。

また、下端筋１３，２４は、継手筋２３と所定の間隔で配筋され、あき重ね継手を形成し、下部スターラップ筋１４と上部スターラップ筋２５とは、機械式継手２６を介して接合されている。また、下端筋１３，２４は、継手筋２３とあき重ね継手が形成されている。下部スターラップ筋１４と上部スターラップ筋２５とは、機械式継手２６を介して接合され、梁部材Ａ，Ｂの上部にスターラップ筋１５，３０、上部スターラップ筋２８および上端筋２７，２８を所定のかぶり厚を確保して上部コンクリート６０が打設され、設計コンクリート断面が構成されているので、プレキャストコンクリート梁部材の接合構造Ｊは、設計上必要とされる曲げ強度やせん断強度を確保できる。

［プレキャスト梁部材の接合方法］
次に、梁部材Ａおよび梁部材Ｂの接合方法について、図５〜図６各図等を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、所定階のスラブ上の所定位置に立設された柱部材Ｐ１に梁部材Ａを接合する。梁部材Ａを接合位置にほぼ垂直に吊り下ろして、柱部材Ｐ１の柱主筋４０を梁部材Ａの柱主筋貫通孔１６に貫通させ梁部材Ａを柱部材Ｐ１の上端４１に接合する。その後、梁部材Ａの梁受端部１２の下端の所定位置にパイプサポート５０，５０，５０を設置し、梁部材Ａを支持させる。

続いて、図５（ｂ）に示すように、柱部材Ｐ２に梁部材Ｂを接合する。このとき梁受端部１２の上面に梁掛端部２２の切欠部の部材下面が載置されるように、梁端接合部２０を梁端接合部１０に対向させて、梁接合位置に吊り下ろして、柱部材Ｐ２の柱主筋４０を梁部材Ｂの柱主筋貫通孔３１に貫通させ梁部材Ｂを柱部材Ｐ２に接合する。これにより、梁部材Ａと梁部材Ｂ（梁端接合部１０と梁端接合部２０）とが接合され、接合構造Ｊとなる。

上部コンクリート６０の現場打ちコンクリート作業に先立ち、図５（ｃ）に示すように、梁部材Ｂに配置されていた上端筋２８を、機械式継手２９を介して梁部材Ａの上端筋２７と接合する。そして設計コンクリート断面を完成させるために、図６（ｄ）に示すように、接合構造Ｊで接合された梁部材Ａ，Ｂの上部断面位置に、上部コンクリート６０を打設する。また、接合構造Ｊをより確実に機能させるために、梁端接合部１０と梁端接合部２０との空隙にグラウト材を充填する。

［梁部材の変形例］
図７各図に示すように、本実施形態の変形例として、梁スパンの中心がＬ１とＬ２との境界に位置する場合のプレキャストコンクリート梁部材の接合構造Ｊ１を説明する。接合部の構造は本実施形態と同じであるが、接合位置が本実施形態と異なるため、梁部材Ｃと梁部材Ｄとはほぼ同じ重量になる。従って、梁部材の運搬時に、本実施形態で使用するトレーラーより最大積載重量の小さいトレーラーが使用でき、コストを削減できる。なお、Ｌ１（Ｌ２）とＬ３との境界の位置は、構造計算や施工作業性を考慮して、他の位置に設けてもよい。

図８各図は、接合構造Ｊを備えるラーメン構造に隣接する梁スパンの梁部材に本接合構造Ｊを適用する変形例を示している。梁部材Ｅは、柱部材Ｐに載置する部分を備えておらず、柱部材Ｐに載置された梁部材Ｂに嵌合させるために下端筋７０の端部７１が梁部材Ｅから突出している。梁部材Ｅを使用することにより、連続する梁スパンに、接合構造Ｊを設けることができる。さらに、図８（ｂ）は梁部材Ｅと接合して接合構造Ｊを構成する梁部材Ｆを示している。梁部材Ｆは、梁部材ＡまたはＢに嵌合させるために下端筋７２の端部７３が梁部材Ｆから突出している。これら梁部材Ｅ、Ｆを用いることにより、両ラーメン構造間の梁部材にさらに接合構造Ｊを設けることができる。

［接合部の変形例］
本実施形態の接合部の変形例として、図９（ａ）に示すように、梁部材Ａ−１の梁掛端部１２の上部の梁外周沿いに立上り部８０を連続的に設け梁断面１１とあわせて梁掛端部１２の上部にグラウト材貯留部８１を設けると良い。これにより、梁端接合部同士の接合が向上するので、あき重ね継手がより有効に働く。また、図９（ｂ）に示すように、梁部材Ａ−２の断面８２に凸部８３を設け、梁部材Ｂ−２の断面８４に凹部８５を設けることで断面８２，８４がより一体化する。また、図９（ｃ）に示すように、梁部材Ａ−３の断面８６に凸部８７を設け、梁部材Ｂ−３の断面８８に凹部８９を設けることにより、断面８６，８８がより一体化する。また、鉛直接合部にシャーコッターを設けて、鉛直接合部に作用するせん断力に対する抵抗力を向上させてもよい。なお、上端筋は、機械式継手２９を介して接合されるのではなく、現場で適切な長さに加工されて配筋されてもよい。

本発明は上述した実施形態及に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

１０，２０ 梁接合部
１１ 設計梁断面の端面（矩形梁断面）
１２ 梁受端部
１３ 下端筋（第一下端筋）
１４ 下部スターラップ筋
１５，３０ スターラップ筋
１６，３１ 柱主筋貫通孔
２２ 梁掛端部
２３ 継手筋
２４ 下端筋（第二下端筋）
２５ 上部スターラップ筋
２６，２９ 機械式継手
２７，２８ 上端筋
４０ 柱主筋
４１ 柱上面
６０ コンクリート
Ｊ、Ｊ１ 接合構造
Ａ〜Ｆ 梁部材
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ 柱部材

Claims (4)

1. 矩形梁断面の下部が梁長手方向に所定長だけ張り出し、該張り出した範囲に梁長手方向に沿って所定間隔をあけて略Ｕ字形状をなした下部スターラップ筋の上端が上面から突出するように配筋された梁受端部が形成された第一のハーフプレキャストコンクリート梁部材と、
   前記梁受端部の張り出し長さと等しい長さの切欠部を有し、該切欠部位置の部材下面が前記梁受端部の上面に載置されて接合面となり、前記梁受端部の梁断面と一体化して前記矩形梁断面に相当する梁断面が形成されるとともに、略逆Ｕ字形状をなし前記切欠部位置の部材下部に機械式継手を有するように配筋された上部スターラップ筋と、部材端から梁長手方向の所定範囲にわたる継手筋とが配筋された梁掛端部が形成された第二のハーフプレキャストコンクリート梁部材と、
   を備え、
   前記第一のハーフプレキャストコンクリート梁部材の前記梁受端部上に、前記第二のハーフプレキャストコンクリート梁部材の梁掛端部が載置接合され梁接合部が構築されるとともに、該梁接合部内で前記下部スターラップ筋と前記上部スターラップ筋とが前記接合面位置で前記機械式継手を介して接合されて閉鎖せん断補強筋を構成するとともに、前記継手筋が前記第一のハーフプレキャストコンクリート梁部材の梁下辺に沿って前記梁受端部内まで配筋された下側主筋との間であき重ね継手を構成することを特徴とするプレキャストコンクリート梁部材の接合構造。
2. 前記継手筋の長さは、前記梁掛端部の切欠部の長さの少なくとも２倍である請求項１に記載のプレキャストコンクリート部材の接合構造。
3. 前記上部スターラップ筋の中間部分が、前記梁掛端部の上面から突出するように配筋され、前記上部スターラップ筋が前記梁受端部の上面から突出する部分に上端筋が配筋されている請求項１または２に記載のプレキャストコンクリート部材の接合構造。
4. 矩形梁断面の下部が梁長手方向に所定長だけ張り出し、該張り出した範囲に梁長手方向に沿って所定間隔をあけて略Ｕ字形状をなした下部スターラップ筋が配筋された梁受端部を有する第一のハーフプレキャストコンクリート梁部材上に、
   前記梁受端部の張り出し長と等しい長さの切欠部を有するとともに、略逆Ｕ字形状をなし前記切欠部位置の部材下部に機械式継手を有するように配筋された上部スターラップ筋と、部材端から梁長手方向の所定範囲にわたる継手筋とが配筋された梁掛端部を有する第二のハーフプレキャストコンクリート梁部材を吊り下ろし、
   前記梁受端部の上面に、前記梁掛端部の切欠部を載置し、前記梁受端部と前記梁掛端部とを一体化して前記矩形梁断面に相当する梁断面の梁接合部を形成し、該梁接合部内の前記下部スターラップ筋と前記上部スターラップ筋とを前記機械式継手を介して接合するとともに、前記継手筋を、前記第一のハーフプレキャストコンクリート梁部材の梁下辺に沿って前記梁受端部内まで配筋された下側主筋との間にあき重ね継手を形成するように配置させることを特徴とするプレキャストコンクリート梁部材の接合方法。

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