JP7045184B2 - 梁主筋をｙ字型としたヒンジリロケーション構造及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として鉄筋コンクリート造で構築される建造物において、梁主筋をＹ字型としたヒンジリロケーション構造及びヒンジリロケーションを行う方法に関するものである。

近年鉄筋コンクリート建造物において、図２に示したように、ロングスパン化に伴い巨大地震時における建物の変形量Ａに対して変形区間Ｂが大きくなり、柱１０と大梁１１との接合部および接合部に近い大梁１１の端部の変形が小さく、充分なエネルギー吸収が期待できないという課題がある。

それを避けるため提案されている一例の降伏ヒンジの制御として、例えば、図３に示した柱１０と大梁１１との接合構造がある。この接合構造においては、柱１０と大梁１１とにそれぞれ固有の主筋１２、１３とせん断補強筋１４，１５とが配設され、さらに、大梁１１には、柱１０を貫通して所要長さの追加鉄筋１６を平行に配設することにより、柱１０と大梁１１との接合部から、大梁１１の中央部寄りにヒンジリロケーションを行い、追加鉄筋１６の両端部位置（符号１７で示した位置）が降伏ヒンジ発生位置となるのである。

しかしながら、上記提案されている技術においては、図４に示したように、追加鉄筋１６を設けたことにより、建物の変形量Ａが同じでも変形区間Ｂが小さくなるので、地震時のエネルギー吸収は大きくなったが、降伏ヒンジ発生位置での耐力が急激に変化するため、損傷が降伏ヒンジ位置に集中して発生するという問題点を有している。

さらに、他の例として例えば、図５に示したヒンジリロケーション構造の柱と梁との接合構造も提案されている。この接合構造においても、前記従来技術と同様に、柱２０と梁２１とにそれぞれ固有の主筋２２、２３とせん断補強筋２４，２５とが配設され、さらに、梁２１には、柱２０を貫通して前記従来技術よりも長いＸ型の追加鉄筋２６をクロスさせて配設することにより、柱２０と梁２１との接合部から、梁２１の中央部寄りにヒンジリロケーションを行っている。

しかしながら、この提案されている接合構造においては、比較的長いＸ型の追加筋２６を使用しているが、クロスさせて配設しているため、クロス部分は相互に連結されていないので、理論的に追加筋２６はクロスしている位置を境にして補強機能が柱２０側と端部側とに分かれるのであり、柱２０側に降伏ヒンジ発生領域ａが生じ端部側には梁耐力が上昇する領域ｂが生ずるのである。そして、端部側には梁耐力が上昇する領域ｂ（損傷しない領域）に比べて降伏ヒンジ発生領域ａは極めて狭い範囲となり、その狭い領域の範囲に地震エネルギーが集中するので損傷する可能性があり、せっかく長い追加鉄筋２６を使用しても、梁耐力が上昇する領域ｂ（損傷しない領域）が無駄になると共に、Ｘ型に配筋するため、配筋本数が限られ予定した耐力向上が図れないという問題点も有している。

さらに、非特許文献のヒンジリロケーションの問題点、つまり、柱梁の接合部や梁の端部における鉄筋の数が多くなり、鉄筋量を増やす工程であるため、柱梁接合部の配筋が過密となるという課題を解決すべく、柱と接合される複数の梁用の主筋を具え、前記梁用の主筋の少なくとも一部の降伏点又は０．２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定される普通鉄筋と、前記鉄筋よりも降伏点又は０．２％耐力が大きい高強度鉄筋とを有し、前記高強度鉄筋は、前記梁用の主筋のうち前記柱と接合される柱梁接合部と前記柱梁接合部から梁長さ方向に沿った高強度領域とに配置され、前記普通鉄筋は、前記高強度鉄筋を挟んで前記柱梁接合部とは反対側に位置する普通鉄筋量領域に配置され、かつ、前記高強度鉄筋と接続され、前記高強度領域に、設備配管用貫通孔が配置される開孔領域が含まれていることを特徴とする鉄筋構造である（特許文献１）。

そして、この構成の発明では、大地震により、柱梁接合部に力が集中しても、高強度鉄筋が配置された柱梁接合部と高強度領域とでは降伏せず、柱梁接合部から離れた高強度領域と普通鉄筋領域との間の境界や、普通鉄筋領域で降伏する。そのため、梁用の主筋のうち柱梁接合部の近傍の高強度領域を開孔領域とし、この開孔領域のコンクリート体に設備配管用貫通孔を形成しても、柱梁接合部の強度の低下を抑制できる、というものである。

特開２０１５－２１４８６４号の公開公報

前記提案されているヒンジリロケーション構造においては、追加鉄筋の両端部付近に降伏ヒンジ発生位置が集中して損傷する場合と、追加鉄筋をＸ型にクロスさせることにより、梁耐力が上昇する領域（損傷しない領域）に比べて降伏ヒンジ発生領域ａは極めて狭い範囲となり、その狭い領域の範囲に地震エネルギーが集中するので損傷が比較的大きくなる可能性があり、いずれも追加鉄筋によって降伏ヒンジ発生位置を柱梁接合部から梁の中央部側にずらすことはできるが、そのずれた位置において損傷がおおきくなるという課題を有している。

また、前記特許文献１に示された鉄筋コンクリート構造物は、実施例の記載からして、ＪＩＳ規格で規定された普通鉄筋と、０．２％耐力が高い高強度鉄筋とを機械式継手で連結して使用し、高強度鉄筋を柱梁接合部側に配置し、普通鉄筋は柱梁接合部から離れた位置に配置するとしており、柱梁接合部から離れた高強度領域と普通鉄筋領域との間の境界や、普通鉄筋領域で降伏することを明確にしている。そうすると、前記提案したヒンジリロケーション構造と何ら変わるところがない解決課題を有している。

本発明は、前記課題を解決するために、使用される追加鉄筋の全長を有効に利用できるように、配筋の形状を工夫してＹ形にすることにより、柱梁接合部から離れた位置で降伏ヒンジ領域を広くして地震エネルギーを効率よく吸収し分散させて集中しないようにし、柱梁の損傷を防ぐことができるヒンジリロケーション構造と方法とを提供することを目的とするものである。

本発明に係る第１の発明は、鉄筋コンクリート建造物の柱（１）と梁（２）との接合部（７）に生ずる降伏ヒンジ位置（ａ）のヒンジリロケーション構造であって、柱（１）を貫通して対をなす所要長さの追加鉄筋（８）を梁端部側の所要位置まで複数列配設し、前記対をなす追加鉄筋（８）は傾斜部（８ｂ）と端部側（８ｃ）とでＹ形に形成されており、該端部側（８ｃ）同士は、所用の間隔を開けて形成されており、前記対をなす追加鉄筋（８）は、１段筋である主筋（４）の内側に位置する２段筋として配筋されていることを特徴とする降伏ヒンジ位置のヒンジリロケーション構造を提供するものである。

前記第１の発明において、前記追加鉄筋（８）は、ＪＩＳ規格で規定されている主鉄筋と同じ鉄筋を使用すること、を付加的要件として含むものである。

本発明に係る第２の発明は、鉄筋コンクリート建造物の柱（１）と梁（２）との接合部（７）に生ずる降伏ヒンジ位置を追加鉄筋（８）によってヒンジリロケーションを行う方法であって、前記追加鉄筋（８）は、柱（１）を貫通して梁端部側の所要位置まで達する所要長さの対をなす鉄筋を使用し、対をなす追加鉄筋（８）は、予め同形状に水平部（８ａ）と、傾斜部（８ｂ）と、端部側（８ｃ）とからなる鉄筋に形成し、該対をなす追加鉄筋（８）を、前記傾斜部（８ｂ）と端部側（８ｃ）とでＹ形になるように対称的に配設して降伏ヒンジ位置（ａ）を広く形成し、前記端部側（８ｃ）同士は、所用の間隔を開けて形成し、前記対をなす追加鉄筋（８）は、１段筋である主筋（４）の内側に位置する２段筋として配筋すること特徴とするヒンジリロケーション方法を提供するものである。

前記第２の発明において、前記対をなす追加鉄筋（８）の傾斜部（８ｂ）と端部側（８ｃ）とでＹ形に形成した部位の降伏ヒンジ位置（ａ）を領域として長く（広く）形成し、該降伏ヒンジ領域を梁（２）の中央部側にずらすこと、を付加的要件として含むものである。

本発明に係る鉄筋コンクリート建造物のヒンジリロケーション構造及びその方法によれば、降伏ヒンジ領域ａの長さ（幅）を広げることができ、鉄筋の使用量が少ない割に巨大地震時における地震エネルギーを効率よく吸収・分散させることができ、柱梁の損傷を大幅に防ぐことができるばかりでなく、構成が複雑ではないので、製造も設置の作業性も良好であり、コストも低減できるという優れた効果を奏するのである。

本発明の実施の形態に係る鉄筋コンクリート建造物における柱梁接合構造の要部を示す説明図である。 一般的な鉄筋コンクリート建造物における柱梁接合部が巨大地震時に降伏ヒンジで損傷する状況を示した説明図（イメージ図）である。 提案されている一例の柱梁接合部に適用されるヒンジリロケーションの構造を示す説明図である。 同提案されているヒンジリロケーションが適用された建造物において、巨大地震時に降伏ヒンジで損傷する状況を示した説明図（イメージ図）である。 提案されている他の例の柱梁接合部に適用されるヒンジリロケーションの構造を示す説明図である。

本発明を図示の実施の形態に基づいて詳しく説明する。
図１は、実施の形態に係るヒンジリロケーションの基本的な構成を示すものであり、柱１と梁２には、それぞれ固有の主筋３、４とせん断補強筋５，６とが配設されている。このような柱１と梁２との接合部７に、柱１を貫通させて梁２内に延長させて、所要長さの上下に対をなす追加鉄筋８を左右に所要間隔をもって複数配設するのである。この場合、上下に対をなす追加鉄筋８は、予め工場内において、接合部７から所要位置までは水平（直進）状態８ａに形成し、その水平状態８ａから所要角度に折り曲げて傾斜部８ｂを形成し、その傾斜部８ｂから水平に伸びる端部側８ｃにそれぞれ個別形成しておき、対をなす追加鉄筋８を現場で配筋設置する段階で、両鉄筋をＹ形になるように設置されるところに形状としての特徴が存するのである。

このように形成された対をなす追加鉄筋８は、接合部７側の水平部８ａは梁耐力が上昇する領域で、Ｙ形を形成する傾斜部８ｂと端部側８ｃとで降伏ヒンジ領域ａが形成される。端部側８ｃは梁２の上下方向における中央部付近で定着させて地震エネルギーが集中しないようにして吸収および分散機能を発揮させる。このように設置することで、追加鉄筋８は、地震エネルギーの吸収および分散が効率よく行われるので、降伏ヒンジ領域ａが前記提案されている他の例よりも広く設定（確保）することができ、それによって、追加鉄筋８の使用量が少ない割に地震エネルギーが集中せずに降伏ヒンジ領域ａの損傷を免れることに繋がるのである。

また、対をなす追加鉄筋８について、端部側８ｃをＹ形に形成することで、クロスする部分がないので、左右方向に所要間隔をもって列の数を増やして設置することができると共に、傾斜部８ｂの折り曲げ角度、即ち、傾斜角度や長さを適宜に調整することができ、それによっても降伏ヒンジ領域ａにおける地震エネルギーの吸収および分散の度合いを自由に設定できるのである。

いずれにしても、本発明では、ＪＩＳ規格で規定されている主鉄筋と同じ鉄筋を使用して、対をなす追加鉄筋８を、対をなす両鉄筋を予め工場において同じ形状に形成でき、現場での設置の段階で、両鉄筋の傾斜部８ｂと端部側８ｃとでＹ形になるように対称的に配設することにより、降伏ヒンジ領域ａの長さ（幅）を広げることができ、鉄筋の使用量が少ない割に巨大地震時における地震エネルギーを効率よく吸収・分散させることができ、構成が複雑ではないので、製造も設置の作業性も良好であり、コストも低減できるという優れた効果を奏するのである。

本発明に係る鉄筋コンクリート建造物のヒンジリロケーション構造及びその方法については、鉄筋コンクリート建造物の柱１と梁２の接合部７に生ずる降伏ヒンジ位置のヒンジリロケーション構造であって、柱１を貫通して対をなす所要長さの追加鉄筋８を梁２端部の所要位置まで複数列配設し、前記対をなす追加鉄筋８は傾斜部８ｂと端部側８ｃとでＹ形に形成されていること、及び前記追加鉄筋８は、柱１を貫通して梁２端部の所要位置まで達する所要長さの対をなす鉄筋を使用し、該対をなす両鉄筋は、予め同形状に水平部８ａと、傾斜部８ｂと、端部側８ｃとからなる鉄筋に形成し、該同形状の鉄筋を、前記傾斜部８ｂと端部側８ｃとでＹ形になるように対称的に配設して降伏ヒンジ位置ａを広く形成することができるものであり、それによって降伏ヒンジ領域ａの長さ（幅）を広げることができ、鉄筋の使用量が少ない割に巨大地震時における地震エネルギーを効率よく吸収・分散させることができ、柱梁の損傷を大幅に防ぐことができるばかりでなく、構成が複雑ではないので、製造も設置の作業性も良好であり、コストも低減できるので、建築業界において広い範囲で使用可能である。

１、１０、２０ 柱
２、１１、２１ 梁
３、４、１２、１３、２２、２３ 主筋
５、６、１４、１５、２４、２５ せん断補強筋
７ 接合部
８、１６、２６追加鉄筋
８ａ 水平部
８ｂ 傾斜部
８ｃ 端部側
ａ 降伏ヒンジ位置（領域）
ｂ 梁耐力が上昇する領域
Ａ 建物の変形量
Ｂ 変形区間

Claims (4)

1. 鉄筋コンクリート建造物の柱（１）と梁（２）との接合部（７）に生ずる降伏ヒンジ位置（ａ）のヒンジリロケーション構造であって、
   柱（１）を貫通して対をなす所要長さの追加鉄筋（８）を梁端部側の所要位置まで複数列配設し、
   前記対をなす追加鉄筋（８）は傾斜部（８ｂ）と端部側（８ｃ）とでＹ形に形成されており、
   該端部側（８ｃ）同士は、所用の間隔を開けて形成されており、
   前記対をなす追加鉄筋（８）は、１段筋である主筋（４）の内側に位置する２段筋として配筋されていること
   を特徴とする降伏ヒンジ位置のヒンジリロケーション構造。
2. 前記追加鉄筋（８）は、ＪＩＳ規格で規定されている主鉄筋と同じ鉄筋を使用すること
   を特徴とする請求項１に記載の降伏ヒンジ位置のヒンジリロケーション構造。
3. 鉄筋コンクリート建造物の柱（１）と梁（２）との接合部（７）に生ずる降伏ヒンジ位置を追加鉄筋（８）によってヒンジリロケーションを行う方法であって、
   前記追加鉄筋（８）は、柱（１）を貫通して梁端部側の所要位置まで達する所要長さの対をなす鉄筋を使用し、
   対をなす追加鉄筋（８）は、予め同形状に水平部（８ａ）と、傾斜部（８ｂ）と、端部側（８ｃ）とからなる鉄筋に形成し、
   該対をなす追加鉄筋（８）を、前記傾斜部（８ｂ）と端部側（８ｃ）とでＹ形になるように対称的に配設して降伏ヒンジ位置（ａ）を広く形成し、
   前記端部側（８ｃ）同士は、所用の間隔を開けて形成し、
   前記対をなす追加鉄筋（８）は、１段筋である主筋（４）の内側に位置する２段筋として配筋すること
   を特徴とするヒンジリロケーション方法。
4. 前記対をなす追加鉄筋（８）の傾斜部（８ｂ）と端部側（８ｃ）とでＹ形に形成した部位の降伏ヒンジ位置（ａ）を領域として長く（広く）形成し、
   該降伏ヒンジ領域を梁（２）の中央部側にずらすこと
   を特徴とする請求項３に記載のヒンジリロケーション方法。

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