JP7070890B2 - 仕口部構造 - Google Patents

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本発明は、仕口部構造に関する。
下記特許文献1には、十字型の鉛直スチフナが内蔵された角型鋼管に鉄骨梁を接合して形成された、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造が示されている。この接合部構造においては、角型鋼管が梁から受ける短期荷重(引張力及び圧縮力)に対して、鉛直スチフナが耐力を発揮することで、当該短期荷重を柱へ伝達できる。
特開平5-106277号公報
上記特許文献1の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造では、角型鋼管が鉄骨梁から受ける長期荷重(鉛直荷重)を、柱に伝達することが難しい。
本発明は上記事実を考慮して、鉄骨梁に作用する長期荷重を、柱へ伝達することができる仕口部構造を提供することを目的とする。
請求項1の仕口部構造は、鉄筋コンクリート柱の仕口部の側面に設けられ、鉄骨梁の端部が接合される接合プレートと、前記仕口部の内部に埋設され、前記接合プレート同士を連結する連結プレートと、前記連結プレートの交差部又は前記連結プレートの側面に接合され、前記鉄骨梁からの上下方向の荷重を受ける荷重受け部材と、を有する。
請求項1の仕口部構造では、仕口部の内部に埋設された連結プレートが、鉄骨梁の端部が接合される接合プレート同士を連結している。このため、連結プレートを介して鉄骨梁間に荷重が伝達される。
また、連結プレートには上下方向の荷重を受ける荷重受け部材が接合されているため、鉄骨梁に作用する長期荷重を柱へ伝達することができる。
荷重受け部材は、連結プレートの交差部又は連結プレートの側面に接合されているため、例えば接合プレートに接合されている場合と比較して、鉄筋コンクリート柱の周縁部に配置される柱主筋と干渉し難い。また、柱の周縁部に発生する内部応力が小さいので、柱の周縁部のひび割れを抑制できる。
請求項2の仕口部構造は、前記荷重受け部は、前記鉄筋コンクリート柱の外周部以外の部分において、前記連結プレートの側面に接合されているコッター筋である。
請求項3の仕口部構造は、前記連結プレートの上端寄りの部分及び下端寄りの部分のみが前記接合プレートに溶接されている。
一態様の仕口部構造は、鉄筋コンクリート柱の仕口部の側面に設けられ、鉄骨梁の端部が接合される接合プレートと、前記仕口部の内部に埋設され、前記接合プレート同士を連結する連結プレートと、前記連結プレートに形成され、コンクリートが充填される貫通孔と、を有する。
一態様の仕口部構造では、連結プレートに形成された貫通孔へ、鉄筋コンクリート柱のコンクリートが充填される。これにより、荷重受け部材を設けなくても鉄骨梁に作用する長期荷重を柱で伝達できる。
請求項4の仕口部構造は、前記接合プレートで角型鋼管が構成されている。
請求項4の仕口部構造では、接合プレートで角型鋼管が構成されている。つまり、接合プレートの端部が互いに連結されているため、各鉄骨梁に作用する長期荷重を柱へ伝達しやすい。また、角型鋼管が仕口部に作用するせん断力に抵抗できるため、仕口部の帯筋を省略することができる。
請求項5の仕口部構造は、前記鉄骨梁の上端は、前記接合プレートの上端より下方に配置され、前記鉄骨梁の下端は、前記接合プレートの下端より上方に配置されている。
請求項5の仕口部構造によると、鉄骨梁が接合プレートの上下端を避けた位置に設けられる。このため、鉄骨梁が接合プレートの上下端を含む位置に設けられている場合と比較して、鉄骨梁から接合プレートに引張力が作用した際に、接合プレートが変形し難い。
本発明に係る仕口部構造によると、鉄骨梁に作用する長期荷重を、柱へ伝達することができる。
本発明の第1実施形態に係る仕口部構造を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態に係る仕口部構造を示す平断面図である。 図2における3-3線断面図である。 本発明の第1実施形態に係る仕口部構造におけるコッター筋を示す部分拡大平断面図である。 本発明の第2実施形態に係る仕口部構造を示す斜視図である。 本発明の第3実施形態に係る仕口部構造を示す斜視図である。 (A)は本発明の各実施形態に係る仕口部構造において、コッター筋に代えて支圧板を連結プレートの上下に設置した変形例を示す斜視図であり、(B)はコッター筋に代えて支圧板を連結プレートの下に設置した変形例を示す斜視図である。 本発明の各実施形態に係る仕口部構造において、連結プレートの側面にコッター筋に代えて貫通孔を形成した変形例を示す斜視図である。
[第1実施形態]
(仕口部構造)
本発明の第1実施形態に係る仕口部構造は、図1に示すように、鉄筋コンクリート製の柱12にH型鋼の梁14を接合する仕口部10の構造であり、柱12の仕口部10の側面を被覆し、梁14の端部が接合された角型鋼管20と、角型鋼管20の内側面を連結する連結プレート30と、連結プレート30の側面に接合されたコッター筋40と、を有する。
(柱)
柱12には、軸方向に沿って主筋12Aが複数本埋設されている。また、主筋12Aには帯筋12Bが巻きつけられている。なお、図1においては、連結プレート30の形状を示すために、主筋12A及び帯筋12Bの図示を一部省略している。図5、図6においても同様である。
(角型鋼管)
柱12において梁14が接合される仕口部10には、角型鋼管20が設けられている。角型鋼管20は、柱12を形成するコンクリートを被覆するようにして配置されており、柱12の外側に露出している。角型鋼管20における各側面の外側には、梁14の端部が接合されている。なお、角型鋼管20における各側面は、本発明における接合プレートの一例である。
図3に示すように、角型鋼管20の高さ寸法Hは、梁14の高さ寸法hより大きく形成されている。梁14の取り付け高さは任意であるが、第1実施形態においては、延設方向が等しい2つの梁14の取り付け高さが異なっている。また、梁14(梁14A)の上端は角型鋼管20の上端より下方に配置され、梁14(梁14B)の下端は角型鋼管20の下端より上方に配置されている。
(連結プレート)
図2に示すように、角型鋼管20における各側面の内側には、連結プレート30が接合されている。連結プレート30は平面視で十字形状とされ、それぞれの辺(辺30A、30B、30C、30D)の先端と、角型鋼管20の内側面とがT継手を形成し、互いに溶接されている。また、連結プレート30のそれぞれの辺の延長線上に、梁14のウェブ14Wが配置されている。
なお連結プレート30は、辺30A、30Cを構成する1枚の鋼板の両面に、それぞれ辺30B、30Dを構成する鋼板の端面を溶接することで十字状に形成されている。
図3に示すように、連結プレート30の高さ寸法は角型鋼管20の高さ寸法と略同一とされ、それぞれの上端面及びそれぞれの下端面が略面一になるように配置されている。連結プレート30は、少なくとも上端寄りの部分及び下端寄りの部分とが、角型鋼管20に対して溶接される。
(コッター筋)
図3に示すように、連結プレート30の側面には、丸鋼で形成されたコッター筋40が溶接されている。コッター筋40は、本発明における荷重受け部材の一例であり、長手方向が横方向を向くようにして、連結プレート30の上端部寄りの部分及び下端部寄りの部分に配置されている。また、図2に示すように、コッター筋40は、連結プレート30の各辺(辺30A、30B、30C、30D)の両面に配置されている。
コッター筋40は、柱12の主筋12Aと干渉を避けるように配置されている。具体的には図4に示すように、コッター筋40が連結プレート30の側面から突出する突出幅D1は、主筋12Aと連結プレート30との離隔距離D2より小さい(D1<D2)。さらに、コッター筋40と角型鋼管20の内側面との離隔距離L1は、主筋12Aの内側端と角型鋼管20の内側面との離隔距離L2より大きい(L1>L2)。
なお、本実施形態において、コッター筋40は丸鋼とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば平鋼、アングル材、チャンネル材等の各種鋼材や、スタッドボルト等を溶接してもよい。
(施工方法)
第1実施形態の仕口部10を施工方法するためには、まず十字形状の連結プレート30を組立て、その後、連結プレート30の側面にコッター筋40を溶接する。この溶接作業は、角型鋼管20の外部で行えるため、例えば角型鋼管20の内部でコッター筋40を連結プレート30に溶接する場合と比較して作業性が高い。
その後、コッター筋40が溶接された連結プレート30を角型鋼管20へ挿入し、連結プレート30と角型鋼管20とを溶接する。この際、連結プレート30の上端寄りの部分及び下端寄りの部分のみを角型鋼管20へ溶接し(溶接部W、図3参照)、上下方向の中央部分は角型鋼管20に溶接しない。これにより角型鋼管20の内部に工具を差し込む溶接作業の手間が軽減される。
その後、連結プレート30が溶接された角型鋼管20を、施工現場において所定の位置に配置し、柱12の主筋12A、帯筋12B等を配筋し、コンクリートを打設する。そして角型鋼管20に梁14を接合する。なお、図1、図2において梁14は、角型鋼管20の各側面に接合されているが、梁14は角型鋼管20の2側面または3側面のみに接合するものとしてもよい。
(作用・効果)
第1実施形態に係る仕口部構造では、図2に示すように、仕口部10の内部に埋設された連結プレート30が、梁14が接合された角型鋼管20の内側面同士を連結している。このため、角型鋼管20及び連結プレート30を介して梁14間に荷重が伝達される。
また、連結プレート30の側面には、コッター筋40が接合されている。梁14に作用する鉛直荷重は、角型鋼管20、連結プレート30を介してコッター筋40へ伝達される。このコッター筋40は、連結プレート30の側面から突出しているため、仕口部10へ充填されたコンクリートを押圧する。これにより梁14に作用する長期荷重を柱12へ伝達することができる。
また、図4に示すように、コッター筋40は、主筋12Aより柱12の内側部分に配置される。すなわち、コッター筋40は、柱12の外周部以外の部分(中央部寄りの部分)に配置される。このため、梁14に作用する鉛直荷重は、柱12の外周部以外の部分に伝達される。これにより、長期荷重により柱12の外周部分に内部応力が発生し難くして、柱の外周部分にひび割れが発生することを抑制できる。
また、図3に示すように、梁14(梁14A)の上端は角型鋼管20の上端より下側に配置され、梁14(梁14B)の下端は角型鋼管20の下端より上側に配置されている。このため、例えば地震時などに、梁14Aの上フランジから角型鋼管20に引張力が作用した際、角型鋼管20は、梁14Aの上フランジより上方にある部分と、下方にある部分との双方で対抗することができる。このため、角型鋼管が変形し難い。
また、柱12は角型鋼管20で覆われるため、柱12のコンクリートはせん断補強される。このため、角型鋼管20の内側に帯筋を設置する必要がない。このため、帯筋を施工する施工手間を削減できる。
なお、第1実施形態における角型鋼管20は、ロール成形により形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば平板状の鋼材の両端部同士を溶接してボックス状に形成した角型鋼管を用いてもよい。このように角型鋼管を形成することで、任意の大きさの柱12を被覆することができる。
また、第1実施形態においては、図4に示すように、コッター筋40が連結プレート30の側面から突出する突出幅D1が、主筋12Aと連結プレート30との離隔距離D2より小さく(D1<D2)、さらに、コッター筋40と角型鋼管20の内側面との離隔距離L1が、主筋12Aの内側端と角型鋼管20の内側面との離隔距離L2より大きく(L1>L2)形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。
例えば図4に1点鎖線で示すように、コッター筋40が連結プレート30の側面から突出する突出幅D1を、主筋12Aと連結プレート30との離隔距離D2より大きく(D1>D2)した場合でも、コッター筋40と角型鋼管20の内側面との離隔距離L1が、主筋12Aの内側端と角型鋼管20の内側面との離隔距離L2より大きく(L1>L2)形成すれば、コッター筋40と柱12の主筋12Aとは干渉しない。
あるいは、図4に2点鎖線で示すように、コッター筋40と角型鋼管20の内側面との離隔距離L1を、主筋12Aの内側端と角型鋼管20の内側面との離隔距離L2より小さく(L1<L2)形成した場合でも、コッター筋40が連結プレート30の側面から突出する突出幅D1を、主筋12Aと連結プレート30との離隔距離D2より小さく(D1<D2)すれば、コッター筋40と柱12の主筋12Aとは干渉しない。
[第2実施形態]
(構成)
第1実施形態の仕口部構造においては、梁14が接合される4枚の接合プレートが一体的に形成され、角型鋼管20を構成しているが、図5に示す第2実施形態の仕口部構造においては、接合プレートがそれぞれバラバラに構成されている。梁14は、4枚の接合プレート22(接合プレート22A、22B、22C、22D)のうち、少なくとも2枚に接合され、また、4枚の接合プレート22A、22B、22C、22Dが、十字形状の連結プレート30で連結されている。
連結プレート30における辺30A、30Cと、接合プレート22A、22Cとは一体的に形成され、H型鋼24のウェブ及びフランジを形成している。
また、連結プレート30における辺30Bと接合プレート22Bとは一体的に形成され、T型鋼(カットT)26のウェブ及びフランジを形成している。
さらに、連結プレート30における辺30Dと接合プレート22Dとは一体的に形成され、T型鋼(カットT)28のウェブ及びフランジを形成している。
すなわち、第2実施形態における接合プレート22及び連結プレート30は、H型鋼24のウェブにT型鋼26、28を溶接して形成されたクロスH型鋼におけるフランジ及びウェブによって形成されている。
接合プレート22A、22B、22C、22Dは、柱12を形成するコンクリートの側面に露出して配置されている。接合プレート22A、22B、22C、22Dの間には隙間があるため、仕口部10のコンクリートは、外部に露出する。このため、仕口部10のせん断耐力を補うため、接合プレート22A、22B、22C、22Dの内側には、主筋12Aに加えて、帯筋12Cが配置される。帯筋12Cは、柱12の出隅部に配置され、連結プレート30の手前で切断された、4つ割形状とされている。また、帯筋12Cは、上下方向に複数本並べて配置される。
(作用・効果)
第2実施形態に係る仕口部構造では、仕口部10の内部に埋設された連結プレート30が、梁14が接合された接合プレート22A、22B、22C、22Dの内側面同士を連結している。このため、連結プレート30を介して梁14間に荷重が伝達される。
また、接合プレート22及び連結プレート30は、H型鋼24のウェブにT型鋼26、28を溶接することで形成されている。このため、角型鋼管の内側に連結プレートを溶接する場合と比較して、接合プレート22と連結プレート30とを接合しやすい。
さらに、接合プレート22A、22B、22C、22Dの間には隙間があるため、柱12の主筋12Aを配筋しやすい。このように、第2実施形態の仕口部構造は、施工性が高い。
なお、第2実施形態に係る仕口部構造におけるコッター筋40の構成及び効果は、第1実施形態と同様であり説明は省略する。以下に示す第3実施形態においても同様である。
[第3実施形態]
(構成)
第3実施形態に係る仕口部構造は、第2実施形態に係る仕口部構造の帯筋12Cに代えて、接合プレート22A、22B、22C、22Dを連結する塞ぎ板22Eを設置している。塞ぎ板22Eは、鋼製の平板を曲げ加工して形成され、平面視でL字型の部材であり、柱12の出隅に沿って配置されている。塞ぎ板22Eの両端部は、接合プレート22A、22B、22C、22Dの端面と溶接によって一体化されている。
(作用・効果)
第3実施形態に係る仕口部構造によると、第2実施形態の帯筋12Cに代えて塞ぎ板22Eを設置している。すなわち、上下方向に複数本設置する帯筋12Cを1枚の塞ぎ板22Eで代用できるため、施工効率が高い。
[変形例]
上記の各実施形態に係る仕口部構造においては、本発明における荷重受け部材の一例として、連結プレート30の側面にコッター筋40を溶接しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図7(A)、(B)に示すように、連結プレート30の各辺30A、30B、30C、30Dの交差部に支圧板42を接合してもよい。
支圧板42は、図7(A)に示すように連結プレート30の上下に配置してもよいし、図7(B)に示すように連結プレート30の下側のみに配置してもよい。すなわち、少なくとも連結プレート30の下側に配置すれば、接合プレート22A、22B、22C、22Dに図示しない梁14から作用する鉛直荷重を、連結プレート30からコンクリートへ伝達できる。
また、上記の各実施形態に係る仕口部構造は、コッター筋40や支圧板42のような荷重受け部材を設けない構成にしてもよい。例えば図8に示すように、連結プレート30の各辺30A、30B、30C、30Dに、それぞれ少なくとも1つの貫通孔44を形成することで、荷重受け部材の代用とすることができる。この貫通孔44へ柱12のコンクリートが充填されることにより、貫通孔44の孔壁とコンクリートとの間に支圧力が発生し、梁14から作用する鉛直荷重を連結プレート30からコンクリートへ伝達できる。
またさらに、この貫通孔44へ棒鋼等を差し込んで荷重受け部材とすることもできる。あるいは、例えば辺30A、30Cにはコッター筋40を接合し、辺30B、30Dには貫通孔44を形成してもよい。すなわち、荷重受け部材と貫通孔44とは、併用して用いることもできる。
また、上記の各実施形態においては、連結プレート30が角型鋼管20又は接合プレート22に対して、上下方向に1つだけ接合されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、連結プレート30を上下方向に分割し、角型鋼管20又は接合プレート22に対して、上下方向に2つ並べて接合してもよい。2つ並べる場合においては、それぞれの連結プレート30は上下方向に隙間を空けて配置してもよいし、互いに接触するように配置してもよい。隙間を空けた場合は、当該隙間に、上述した支圧板42を配置することもできる。
なお、コッター筋40に代えて支圧板42を設置する構成は、第1実施形態及び第2実施形態においても適用できる。このように、本発明の実施形態は様々な態様で実施できる。
10 仕口部
12 柱(鉄筋コンクリート柱)
14 梁(鉄骨梁)
20 角型鋼管(接合プレート)
22(22A、22B、22C、22D)接合プレート
30 連結プレート
40 コッター筋(荷重受け部材)
42 支圧板(荷重受け部材)
44 貫通孔

Claims (5)

  1. 鉄筋コンクリート柱の仕口部の側面に設けられ、鉄骨梁の端部が接合される接合プレートと、
    前記仕口部の内部に埋設され、前記接合プレート同士を連結する連結プレートと、
    前記連結プレートの交差部又は前記連結プレートの側面に接合され、前記鉄骨梁からの上下方向の荷重を受ける荷重受け部材と、
    を有する仕口部構造。
  2. 前記荷重受け部は、前記鉄筋コンクリート柱の外周部以外の部分において、前記連結プレートの側面に接合されているコッター筋である、
    請求項1に記載の仕口部構造。
  3. 前記連結プレートの上端寄りの部分及び下端寄りの部分のみが前記接合プレートに溶接されている、請求項1又は2に記載の仕口部構造。
  4. 前記接合プレートで角型鋼管が構成されている、請求項1~請求項3の何れか1項に記載の仕口部構造。
  5. 前記鉄骨梁の上端は、前記接合プレートの上端より下方に配置され、前記鉄骨梁の下端は、前記接合プレートの下端より上方に配置されている、請求項1~請求項4の何れか1項に記載の仕口部構造。
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