JP7040713B2 - 柱梁接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、柱梁接合構造に関する。

特許文献１には、鉄骨鉄筋コンクリート構造用の柱・梁の接合部材に関する技術が開示されている。この先行技術では、柱・梁の接合部材は筒体で構成されていて、この筒体には、接合する梁主筋を受ける位置に補剛部が設けられている。また、筒体と補剛部とは鋳鋼で一体に成型されている。

特許文献２には、鉄骨を主体として形成される柱と鉄骨鉄筋コンクリート造の梁との接合部である仕口部の構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、梁主筋を梁鉄骨の上下のフランジの側方に位置せしめて配筋しておき、それらフランジおよび梁主筋を柱の主体である鋼管に対して溶接して接合する。鋼管にはフランジおよび梁主筋を接合する位置にダイヤフラムを設けている。このダイヤフラムは、その外周部を鋼管の外側に突出せしめた通しダイヤフラムとし、その外周面に対してフランジおよび梁主筋を接合している。

特許文献３には、複数本の柱と、これらの柱の端部間に架け渡された複数本の梁と、によりボックス型に形成されてなる住戸ユニットにおいて、柱と梁とを接合するための接合部材に関する技術が開示されている。この先行技術では、互いに背中合わせに配置された一対の接合片のウェブ間にＨ型鋼のウェブを挟み込んでいる。そして、Ｈ型鋼と接合片、あるいはＨ型鋼と両接合片が溶着されたダイヤフラムの側部とを溶接により接合している。更に、ダイヤフラムの上面あるいは下面に柱を接続することにより、柱とＨ型鋼とを連結している。

ここで、柱と梁との接合部位である柱梁仕口部は、柱及び梁のそれぞれの鉄骨が交差しているので、施工が難しい。

上記特許文献１及び特許文献２は、上下が開口した筒体又は鋼管に柱及び梁が接合されており、柱を構成する鉄骨の接合の施工に関して改善の余地がある。

また、上記特許文献３は、互いに背中合わせに配置された一対の接合片のウェブ間に梁を構成するＨ型鋼のウェブを挟み込む必要があり、梁を構成する鉄骨の接合の施工に関して改善の余地がある。

特開平０８－１３５０１４号公報 特開平１０－１４０６６２号公報 特開平０５－１４１０００号公報

本発明は、上記事実に鑑み、柱梁仕口部と、柱及び梁と、の接合部の施工を容易にすることが目的である。

第一態様は、柱梁仕口部に設けられた鋼製の箱部材と、柱を構成し、前記箱部材の上下面に接合又は前記箱部材に一体化された柱側鉄骨と、梁を構成し、前記箱部材の側面に接合された梁側鉄骨と、を備えた柱梁接合構造である。

第一態様の柱梁接合構造では、柱を構成する柱側鉄骨を鋼製の箱部材の上下面に接合又は鋼製の箱部材に一体化し、箱部材の側面に梁を構成する梁側鉄骨を接合することで、柱梁仕口部の構造が簡略化され、施工が容易になる。

第二態様は、前記箱部材内には、柱梁間の応力を伝達する応力伝達手段が設けられている、第一態様に記載の柱梁接合構造である。

第二態様の柱梁接合構造では、箱部材内に応力伝達手段が設けられていない場合と比較し、柱梁間の応力伝達が効果的に行われる。

第三態様は、前記箱部材の上下面及び前記側面の少なくとも一方には、スタッドが接合されている、第一態様又は第二態様に記載の柱梁接合構造である。

第三態様の柱梁接合構造では、箱部材に溶接したスタッドで、柱又は梁と柱梁仕口部との間の曲げモーメント及びせん断力の応力伝達が効果的に行われる。

本発明によれば、柱梁仕口部と、柱及び梁と、の接合部の施工を容易にすることができる。

第一実施形態の柱梁構造を示す斜視図である。 第一実施形態の箱部材の内部構造を示す斜視図である。 第一実施形態の第一変形例の柱梁構造をＹ方向から見た正面図である。 （Ａ）は第一実施形態の第二変形例の柱梁構造をＹ方向から見た一部断面で示す正面図であり、（Ｂ）は箱部材の内部構造を示す正面図である。 第二実施形態の柱梁構造をＹ方向から見た正面図である。 参考例の柱梁構造をＹ方向から見た正面図である。

＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態の柱梁構造について説明する。なお、各図における水平方向の直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とし、それぞれ矢印Ｘ及び矢印Ｙで示している。また、鉛直方向をＺ方向とし、矢印Ｚで示す。なお、Ｘ方向を左右方向とし、Ｙ方向を前後方向とする。

［構造］
図１に示すように、本実施形態の柱梁構造１００は、箱部材１１０と、箱部材１１０に接合された柱１３０及び梁１５０と、を含んで構成されている。本実施形態の柱１３０及び梁１５０は、鉄骨鉄筋コンクリート造であり、箱部材１１０は鋼製である。

箱部材１１０は、柱１３０及び梁１５０の柱梁仕口部１０２に設けられている。そして、箱部材１１０の上面１１２Ｕ及び下面１１２Ｓに柱１３０Ｕ、１３０Ｓが接合し、箱部材１１０の右側面１１４Ｍ及び左側面１１４Ｈに梁１５０Ｍ、１５０Ｈが接合している。

なお、以降、箱部材１１０の上面１１２Ｕに接合された各部材には符号の後にＵを付し、箱部材１１０の下面１１２Ｓに接合された各部材には符号の後にＳを付す。また、箱部材１１０の右側面１１４Ｍに接合された各部材には符号の後にＭを付し、箱部材１１０の左側面１１４Ｈに接合された各部材には符号の後にＨを付す。但し、これらを区別する必要がない場合はＵ、Ｓ、Ｍ、Ｈを省略する。また、これら上はＵ、下はＳ、右はＭ、左はＨのルールは、これ以降の変形例及び実施形態でも同様である。

鉄骨鉄筋コンクリート造の柱１３０は、クロスＨ状の柱側鉄骨１３２と、柱主筋１３４と、その周囲に打設されたコンクリート部１３６と、を有している。また、鉄骨鉄筋コンクリート造の梁１５０は、Ｈ形鋼の梁側鉄骨１５２と、梁主筋１５４と、その周囲に打設されたコンクリート部１５６と、を有している。

なお、柱主筋１３４は、図が煩雑になるのを避けるため一本のみ図示している。また、図示は省略しているが、柱側鉄骨１３２及び柱主筋１３４の周りには、柱方向（Ｚ方向）に間隔をあけて、せん断補強筋が配筋されている。同様に、梁主筋１５４は、図が煩雑になるのを避けるため一本のみ図示している。また、図示は省略しているが、梁側鉄骨１５２及び梁主筋１５４の周りには、梁方向（Ｘ方向）に間隔をあけて、せん断補強筋が配筋されている。更に、判り易くするためコンクリート部１３６、１５６の中の各部材（例えば、柱側鉄骨１３２や梁側鉄骨１５２等）は、破線でなく実線で図示している。なお、これらは、以降の変形例及び実施形態でも同様である。

箱部材１１０の上面１１２Ｕに柱側鉄骨１３２Ｕが溶接等で接合され、箱部材１１０の下面１１２Ｓに柱側鉄骨１３２Ｓが溶接等で接合されている。また、鉄筋スタッド１２０Ｕ、１２０Ｓが上面１１２Ｕ及び下面１１２Ｓに接合され、これら鉄筋スタッド１２０Ｕ、１２０Ｓに、柱主筋１３４Ｕ，１３４Ｓが重ね継手で接合されている。

箱部材１１０の右側面１１４Ｍに梁側鉄骨１５２Ｍが溶接等で接合され、箱部材１１０の左側面１１４Ｈに梁側鉄骨１５２Ｈが溶接等で接合されている。また、鉄筋スタッド１２０Ｍ、１２０Ｈが右側面１１４Ｍ及び左側面１１４Ｈに接合され、これら鉄筋スタッド１２０Ｍ、１２０Ｈに、梁主筋１５４Ｍ，１５４Ｈが重ね継手で接合されている。

また、柱１３０及び梁１５０が接合されていない（コンクリートで覆われていない）箱部材１１０の正面１１４Ｆ及び後面１１４Ｅには、耐火被覆が施されている。

図２に示すように、箱部材１１０の内部には、Ｚ方向から見た平面視で十字状の補強プレート１７０が設けられている。応力伝達手段の一例としての補強プレート１７０は、Ｘ方向に沿った第一プレート１７２にＹ方向に沿った第二プレート１７４Ａ、１７４Ｂが隅肉溶接されて接合された構造となっている。補強プレート１７０の第一プレート１７２の両端部１７２Ｔは、箱部材１１０のＸ方向側の内側壁１１８に、エレクトロスラグ溶接で接合されている。補強プレート１７０の第二プレート１７４Ａ、１７４Ｂの端部１７４ＡＴ、１７４ＢＴは、箱部材１１０のＹ方向側の内側壁１１９に、完全溶込溶接で接合されている。なお、これらの溶接方法は、一例であってこれらに限定されるものではない。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

鋼製の箱部材１１０の上面１１２Ｕ及び下面１１２Ｓに柱１３０Ｕ、１３０Ｓを構成する柱側鉄骨１３２Ｕ、１３２Ｓが接合され、箱部材１１０の右側面１１４Ｍ及び左側面１１４Ｈに梁１５０Ｍ、１５０Ｈを構成する梁側鉄骨１５２Ｍ、１５２Ｈが接合されている。また、箱部材１１０の上面１１２Ｕ及び下面１１２Ｓに接合された鉄筋スタッド１２０Ｕ、１２０Ｓに柱主筋１３４Ｕ、１３４Ｓが重ね継手で接合され、箱部材１１０の右側面１１４Ｍ及び左側面１１４Ｈに接合された鉄筋スタッド１２０Ｍ、１２０Ｈに梁主筋１５４Ｍ、１５４Ｈが重ね継手で接合されている。よって、柱梁仕口部１０２の構造が簡略化され、施工が容易である。

また、箱部材１１０の内部に補強プレート１７０が設けられ、内側壁１１８、１１９に接合されている。よって、上側の柱側鉄骨１３２Ｕと下側の柱側鉄骨１３２Ｓとの軸力の伝達や柱１３０と梁１５０との間の応力伝達がそれぞれ効果的に行われる。

また、箱部材１１０に上面１１２Ｕ、下面１１２Ｓ、右側面１１４Ｍ及び左側面１１４Ｈに接合した鉄筋スタッド１２０Ｕ、１２０Ｓ、１２０Ｍ、１２０Ｈにより、柱１３０と柱梁仕口部１０２との間及び梁１５０と柱梁仕口部１０２との間の曲げモーメント及びせん断力の応力伝達が行われる。

〔変形例〕
次に、本実施形態の変形例について説明する。

・第一変形例
先ず第一変形例について説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［構造］
図３に示すように、第一変形例の柱梁構造１０１では、鋼製の箱部材１１１には鉄筋スタッド１２０Ｕ、１２０Ｓ、１２０Ｍ、１２０Ｈ（図１参照）は接合されておらず柱主筋１３４及び梁主筋１５４は箱部材１１１を貫通している。

箱部材１１１の内部には、補強プレート１７０（図１及び図２を参照）は設けられておらず、その替わりコンクリートやモルタル等のグラウト材１１５が充填されている。

また、梁側鉄骨１５２Ｍ、１５２Ｈは、箱部材１１１の右側面１１４Ｍ及び左側面１１４Ｈに溶接接合された接合プレート１５１Ｍ、１５１Ｈにボルト接合されている。

なお、図示していないが、箱部材１１１の上面１１２Ｕにはグラウト材１１５を充填するための注入孔が形成され、上面１１２Ｕ、下面１１２Ｓ、右側面１１４Ｍ及び左側面１１４Ｈには、柱主筋１３４及び梁主筋１５４が挿通する挿通孔が形成されている。

次に、本変形例の施工方法の一例を説明する。

接合プレート１５１Ｍ、１５１Ｈが接合された箱部材１１１を工場等で製作し、現場に搬入して柱１３０及び梁１５０の建方を行う。その際、柱主筋１３４及び梁主筋１５４を箱部材１１１に挿通させて配筋する。そして、箱部材１１１にグラウト材１１５を充填すると共に、柱１３０及び梁１５０のコンクリートを打設する。

なお、注入孔から充填したグラウト材１１５が、梁主筋１５４が挿通する挿通孔から溢れることで、箱部材１１１にグラウト材１１５が充填されたことを確認することができる。つまり、挿通孔は、柱主筋１３４及び梁主筋１５４が挿通する機能と、充填を確認する機能と、の二つの機能を有している。

［作用及び効果］
箱部材１１１の内部に充填されたグラウト材１１５により、上側の柱側鉄骨１３２Ｕと下側の柱側鉄骨１３２Ｓとの軸力の伝達が効果的に行われる。また、グラウト材１１５により、柱１３０と柱梁仕口部１０２との間及び梁１５０と柱梁仕口部１０２との間の曲げモーメント及びせん断力の応力伝達が効果的に行われる。

・第二変形例
次に第二変形例について説明する。なお、第一実施形態及び第一変形例と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［構造］
図４に示すように、第二変形例の柱梁構造１０３では、鋼製の箱部材１１７のＹ方向の正面１１４Ｆ及び後面１１４Ｅ（図１及び図２参照）に、Ｈ形鋼から成る鉄骨梁１６０が接合されている。鉄骨梁１６０の梁成は、梁１５０の梁側鉄骨１５２の梁成と同じ大きさに設定され、且つ同じ高さ（位置）に配置されている。

箱部材１１７には、鉄骨梁１６０の上下のフランジ１６０Ａ及び梁側鉄骨１５２の上下のフランジ１５２ＨＡ、１５２ＭＡに対応する位置に上下に間隔をあけて水平方向の通しダイヤフラム１６４、１６５が設けられている。通しダイヤフラム１６４、１６５は、右側面１１４Ｍ、左側面１１４Ｈ、正面１１４Ｆ及び後面１１４Ｅ（図１及び図２参照）から突出するように設けられている。

また、箱部材１１７の内部における鉄骨梁１６０のウェブ１６０Ｂに対応する位置に、Ｙ方向に沿って鉛直方向の補強プレート１６２が設けられている。

［作用及び効果］
通しダイヤフラム１６４、１６５によって、梁１５０の梁側鉄骨１５２と柱梁仕口部１０２との間の曲げモーメントを伝達し、応力伝達が行われる。また、箱部材１１７により鉄筋スタッド１２０Ｈ等の軸力と梁１５０との間でせん断力が伝達される。

また、補強プレート１６２によって、鉄骨梁１６０と柱梁仕口部１０２との間の曲げモーメント及びせん断力の応力伝達が効果的に行われる。

更に、補強プレート１６２によって、上側の柱側鉄骨１３２Ｕと下側の柱側鉄骨１３２Ｓとの間の軸力が伝達される。また、箱部材１１７により梁１５０のせん断力及び曲げモーメントが伝達される。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態の柱梁構造について説明する。なお、変形例を含む第一実施形と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［構造］
図５に示すように、本実施形態の柱梁構造２００は、鋼製の箱部材２１０と、箱部材２１０に接合された柱１３０及び梁２５０と、を含んで構成されている。

本実施形態では、梁２５０はＨ形鋼から成る鉄骨梁である。箱部材２１０の上下は、通しダイヤフラム２１２Ｕ、２１２Ｓで構成されている。通しダイヤフラム２１２Ｕ、２１２Ｓは、右側面１１４Ｍ、左側面１１４Ｈ、正面１１４Ｆ及び後面１１４Ｅ（図１及び図２を参照）よりも水平方向外側に突出している。また、通しダイヤフラム２１２Ｕ、２１２Ｓは、鉄骨梁である梁２５０の上下のフランジ２５０ＨＡ、２５０ＭＡと同じ高さ（位置）になるように設けられている。

箱部材２１０の内部には、Ｚ方向から見た平面視でＹ方向に沿った補強プレート２６０が設けられている。

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

鋼製の箱部材２１０の上面１１２Ｕ及び下面１１２Ｓに柱１３０Ｕ、１３０Ｓを構成する柱側鉄骨１３２Ｕ、１３２Ｓが接合され、箱部材２１０の右側面１１４Ｍ及び左側面１１４Ｈに鉄骨梁である梁２５０Ｍ、２５０Ｈが接合されている。また、箱部材２１０の上面１１２Ｕ及び下面１１２Ｓに接合された鉄筋スタッド１２０Ｕ、１２０Ｓに柱主筋１３４Ｕ、１３４Ｓが重ね継手で接合されている。よって、柱梁仕口部１０２の構造が簡略化され、施工が容易である。

また、箱部材２１０の内部に設けられた補強プレート２６０によって上側の柱側鉄骨１３２Ｕと下側の柱側鉄骨１３２Ｓとの間の軸力の伝達が効果的に行われる。

＜参考例＞
次に、参考例の柱梁構造について説明する。なお、変形例を含む第一実施形態及び第二実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［構造］
図６に示す本実施形態の柱梁構造３００は、鋼製の箱部材３１０と、箱部材３１０に接合された柱３３０及び梁１５０と、を含んで構成されている。本実施形態の柱３３０は鋼管３３２にコンクリートを充填したコンクリート充填鋼管である。

箱部材３１０は、外周は柱３３０を構成する柱側鉄骨の一例としての鋼管３３２と一体となっている。言い換えると、柱３３０を構成する鋼管３３２の内部に上下一対の板材３３４Ｕ，３３４Ｓが接合されることで、箱部材３１０となっている。なお、上下一対の板材３３４Ｕ、３３４Ｓは、梁側鉄骨１５２の上下のフランジ１５２ＨＡ，１５２ＭＡに対応する位置に設けられている。

また、箱部材３１０における板材３３４Ｕの上側と部材３３４Ｓの下側で、鉄筋スタッド１２０Ｈ，１２０Ｍに対応する位置に、補強プレート３３６Ｕ、３３６Ｓが接合されている。そして、箱部材３１０の内部にはコンクリートが充填されている。

［作用及び効果］
箱部材３１０の内部に充填されたコンクリートにより、柱３３０の軸力の伝達、柱３３０と柱梁仕口部１０２との間及び梁１５０と柱梁仕口部１０２との間の曲げモーメント及びせん断力の応力伝達が効果的に行われる。

また、補強プレート３３６Ｕ、３３６Ｓによって、梁１５０と柱梁仕口部１０２との間の曲げモーメント及びせん断力の応力伝達が更に効果的に行われる。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、鉄筋スタッド１２０Ｕ、１２０Ｓ、１２０Ｍ、１２０Ｈとは別に頭付スタッドを、上面１１２Ｕ、下面１１２Ｓ、右側面１１４Ｍ及び左側面１１４Ｈの少なくも一面に接合することで、曲げモーメント及びせん断力の応力伝達を、更に効果的に行ってもよい。

また、例えば、第一実施形態の第一変形例、第二変形例、第二実施形態及び参考例では、梁側鉄骨１５２Ｍ、１５２Ｈ及び鉄骨梁である梁２５０は、溶接接合された接合プレート１５１Ｍ、１５１Ｈにボルト接合（ピン接合）されていたが、これに限定されない。第一実施形態と同様に、箱部材１１０、１１１、１１７、２１０、３１０に直接溶接接合（剛接合）されていてもよい。或いは、第一実施形態の梁側鉄骨１５２Ｍ、１５２Ｈが、溶接接合された接合プレート１５１Ｍ、１５１Ｈにボルト接合（ピン接合）されていてもよい。

更に、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。

１００ 柱梁構造
１０１ 柱梁構造
１０２ 柱梁仕口部
１０３ 柱梁構造
１１０ 箱部材
１１１ 箱部材
１１２Ｕ 上面
１１２Ｓ 下面
１１４Ｈ 左側面
１１４Ｍ 右側面
１１５ グラウト材（応力伝達手段の一例）
１１７ 箱部材
１２０Ｍ 鉄筋スタッド（スタッドの一例）
１２０Ｕ 鉄筋スタッド（スタッドの一例）
１３０Ｕ 柱
１３０Ｓ 柱
１３２Ｓ 柱側鉄骨
１３２Ｕ 柱側鉄骨
１５０Ｈ 梁
１５０Ｍ 梁
１５２Ｈ 梁側鉄骨
１５２Ｍ 梁側鉄骨
１６０ 鉄骨梁（梁側鉄骨）
２００ 柱梁構造
２１０ 箱部材
２３２Ｓ 柱側鉄骨
２３２Ｕ 柱側鉄骨
２５０Ｈ 梁（梁側鉄骨）
２５０Ｍ 梁（柱側鉄骨）
３００ 柱梁構造
３１０ 箱部材
３１２Ｓ 下面
３１２Ｕ 上面
３３０ 柱
３３２ 鋼管（柱側鉄骨の一例）

Claims (2)

1. 柱梁仕口部に設けられ、側面及び上下面を有する鋼製の箱部材と、
   柱を構成し、前記箱部材の前記上下面に接合された柱側鉄骨と、
   梁を構成し、前記箱部材の前記側面に接合された梁側鉄骨と、
   前記箱部材の前記上下面及び前記側面の少なくとも一方に接合されたスタッドと、
   を備えた柱梁接合構造。
2. 前記箱部材内には、柱梁間の応力を伝達する応力伝達手段が設けられている、
   請求項１に記載の柱梁接合構造。

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