JP7186655B2 - 柱梁接合構造の構築方法 - Google Patents

Description

本開示は、コンクリート柱と鉄骨梁との接合構造、より詳細には、ＲＣコンクリートからなる柱本体部と、鋼管アセンブリの内部にコンクリートが充填された仕口部とを含むコンクリート柱と鉄骨梁との接合構造及び、その構築方法に関する。

大型物流倉庫のように、１０～１２ｍ程度のロングスパンの梁を有し、１５ｋＮ～２０ｋＮ／ｍ^２程度の大きな積載荷重を負担する建造物には、鉄骨構造が適している。しかしながら、鉄骨は価格変動が激しい。そこで、製造コストを安定させるため、価格変動の少ない鉄筋コンクリート（ＲＣ）を柱に用い、鉄骨（Ｓ）を梁に用いる混合構造（以下、「柱ＲＣ梁Ｓ構造」という）が採用されるケースが多い。

図１７及び図１８に示すのは、このような柱ＲＣ梁Ｓ構造の例であって、出願人によって開発されたものである（非特許文献１）。これらは、梁貫通型と呼ばれる形態で、鉄骨の梁１０３が鉄筋コンクリート柱１０２を貫通している。図１７に示すように、鉄筋コンクリート柱１０２との接合部において、梁１０３が十字状に交差している。鉄筋コンクリート柱１０２の主筋１０４は、梁１０３によって区分された４隅に配置されている。４つのふさぎ板１０５の各々が、梁１０３との溶接により一体化し、鉄筋コンクリート柱１０２を取り囲むように配置されている。図１８は、図１７に示されたものとは異なる従来技術を示す。この従来技術では、図１７のふさぎ板１０５の代わりに、鉄筋コンクリート柱１０２の中に配置されるせん断補強筋１０６と、梁１０３に溶接されて鉄筋コンクリート柱１０２に当接することになる支圧板１０７とが用いられている。

特許文献１には、上下１対の水平ダイアフラムが鉄骨梁の梁成に合わせた長さの鋼管で連結され、この鋼管が鉄筋コンクリート柱と一体に結合されたコンクリート柱と鉄骨梁との仕口部の構造が提案されている。この構造では、各ダイアフラムの中央にはコンクリート充填孔が形成され、外周部には柱主筋の貫通孔が形成されている。鉄骨梁は各ダイアフラムにおける柱外周突出部及び鋼管の外側面に接合されている。

特開平３－２８１８４４号公報

［online］、平成２１年７月３日、［平成３１年３月１１日検索］、インターネット〈URL：https://www.smcon.co.jp/topics/2009/0703922/〉

近年、鉄骨部材の製作にロボット溶接機によるロボット溶接が多く活用されている。ところが、図１７及び図１８に示すような従来の仕口構造では、Ｈ形鋼同士の複雑な形状の溶接が多く、ロボット溶接機によって溶接をするのが難しい。一方、特許文献１記載の仕口構造では、鋼管とダイアフラムやＨ形鋼との比較的簡単な形状の溶接が多いため、ロボット溶接機による溶接を多用でき、製造コストの低減が見込める。

ここで、柱ＲＣ梁Ｓ構造における鉄骨製造コスト低減のために、特許文献１記載の仕口部の構造を採用することが考えられる。しかしながら、特許文献１記載の仕口構造は、柱の両側方に配置されるＨ形鋼が互いに連続せず、それぞれ鋼管に接合しているため、柱に応力が発生しやすい。また、仕口部と柱部との接続部においては断面形状が変化することから応力が集中しやすい。したがって、所定の地震耐力を確保するためには柱の断面積を大きくする必要が生じる。一方、柱の断面積が大きくなると、材料コストや施工コストが上昇する。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、施工性がよく、十分な地震耐力を確保でき、且つ製造及び施工のコストを低減できる柱梁接合構造及びその構築方法を提供することを目的とする。

このような課題を解決するために、本発明のある実施形態に係る柱梁接合構造は、鉛直方向に継ぎ合わされる複数の柱主筋（４）及びコンクリート（６）を有するコンクリート柱（２）と、ウェブ（７）、下フランジ（８）及び上フランジ（９）を有する鉄骨梁（３）との接合構造であって、前記コンクリート柱は、ＲＣコンクリートからなる柱本体部（１１、５１）と、外周部に配置された鋼管アセンブリ（２０）及び前記鋼管アセンブリの内部に充填されたコンクリートを有し、前記鉄骨梁との接合部をなす仕口部（１２）とを含み、前記鉄骨梁は、材軸方向の中間部をなす梁本体部（１４）と、前記鋼管アセンブリに溶接によって一体に形成され、前記梁本体部の材軸方向の端部に継手板（１５）を介して接合された梁端部（１３）とを含み、前記柱本体部は複数の前記柱主筋及び複数の前記柱主筋を取り囲む複数の帯筋（５）を有し、前記鋼管アセンブリは、前記鉄骨梁の前記下フランジ及び前記上フランジの高さにてそれぞれ水平に延在し、前記柱主筋を挿通するための複数の鉄筋挿通孔（２７）及びコンクリート充填用孔（２６）が形成された鋼板からなる下ダイアフラム（２１）及び上ダイアフラム（２２）と、前記下ダイアフラムの上面及び前記上ダイアフラムの下面に接合された鋼管からなる仕口本体部（２３）と、前記下ダイアフラムの下面から下方へ延出する鋼管からなる下側延出部（２４）とを有し、前記下側延出部の高さ寸法（Ｈ２）が前記鉄骨梁の梁成（Ｈ１）よりも大きい。

この構成によれば、鋼管アセンブリが鉄骨梁の梁成よりも大きい高さ寸法の下側延出部を有するため、コンクリート柱に発生する応力が分散される。したがって、十分な地震耐力を確保した上でコンクリート柱の断面積を小さくすることができる。これにより、材料コスト及び施工コストを低減することができる。また、鋼管アセンブリを、比較的簡単な形状の溶接によって製造できるため、鉄骨製造コストを低減することもできる。

上記構成において、前記柱本体部（１１、５１）がＰＣａコンクリートからなるとよい。

この構成によれば、コンクリート柱がＰＣａ（プレキャスト）コンクリートからなる柱本体部と仕口部とにより構成されるため、施工性がよく、工期の短縮が可能である。また、鋼管アセンブリが下側延出部及び上側延出部を有するため、柱本体部の長さを短くすることができる。上記断面積の低下及び長さの短縮により、柱本体部が軽量化されるため、揚重機のコストや運搬コストを低減することもできる。

上記構成において、前記柱本体部（１１、５１）が、前記柱主筋（４）の下端に配置された鉄筋継手部材（１７）を更に有し、前記柱本体部に埋設された前記柱主筋が、当該柱本体部の上面から上方へ延出しており、前記仕口部（１２）を貫通して上層階の前記柱本体部の前記鉄筋継手部材に接続されているとよい。

この構成によれば、鋼管アセンブリの内部に柱主筋の継手を設ける必要がなく、施工性を向上させることができる。

上記構成において、前記下側延出部（２４）の下部の内面に、前記柱主筋（４）を挿通させる複数の下端鉄筋ガイド孔（３７）及び下端コンクリート充填用孔（３８）が形成された鉄筋ガイドプレート（３６）が接合されているとよい。

この構成によれば、鋼管アセンブリを建て込むときに、複数の柱主筋が下端鉄筋ガイド孔によってガイドされるため、鋼管アセンブリの位置決めが容易になり、複数の柱主筋を下ダイアフラムの鉄筋挿通孔に挿入しやすくなる。

上記構成において、前記下側延出部（２４）の下端の外面に、前記柱本体部（１１、５１）の上端に対して水平方向の位置を決めるためのガイド部材（３９）が設けられているとよい。

この構成によれば、鋼管アセンブリを建て込むときに、鋼管アセンブリの水平方向の位置決めを容易に行うことができる。また、鋼管アセンブリの内部にコンクリートを打設しているときに、鋼管アセンブリが水平方向位置へずれることを防止することができる。

上記構成において、前記上ダイアフラムの上面から上方へ延出する鋼管からなる上側延出部（２５）を更に有し、前記上側延出部の高さ寸法（Ｈ３）が前記鉄骨梁の梁成（Ｈ１）よりも大きいとよい。

この構成によれば、コンクリート柱に発生する応力が一層分散される。したがって、十分な地震耐力を確保した上でコンクリート柱の断面積をより小さくすることができる。

上記構成において、前記上側延出部（２５）の上部の内面に、前記柱主筋（４）を挿通させる複数の上端鉄筋ガイド孔（３２）及び上端コンクリート充填用孔（３３）が形成された鉄筋保持プレート（３１）が接合されているとよい。

この構成によれば、鋼管アセンブリが鉄骨梁の梁成よりも大きい高さ寸法の上側延出部を有していても、上側延出部の上部において複数の柱主筋を適切な位置に配置、保持することができる。

上記構成において、前記鋼管アセンブリ（２０）が、前記梁端部（１３）の前記下フランジ（８）と前記下側延出部（２４）とに接合された下側ブレース取付板（４１）と、前記梁端部の前記上フランジ（９）と前記上側延出部（２５）とに接合された上側ブレース取付板（４２）との少なくとも一方を更に有するとよい。

この構成によれば、コンクリート柱の外部にブレース取付板を高い取付剛性をもって取り付けることができる。また、ブレースの延長線がコンクリート柱と鉄骨梁との交点（軸線の交点）を通過する効果的な位置にブレースを取り付けることができる。

上記構成の柱梁接合構造の構築方法は、ＰＣａコンクリートからなる複数の前記柱本体部（１１）と、前記鋼管アセンブリ（２０）と、前記梁本体部（１４）とを用意するステップと、所定の位置に前記柱本体部を建て込むステップ（図１０（Ａ））と、建て込まれた前記柱本体部の上に前記鋼管アセンブリを建て込むステップ（図１０（Ｂ））と、建て込まれた前記鋼管アセンブリの前記梁端部（１３）に前記継手板（１５）によって前記梁本体部を接合するステップ（図１０（Ｃ））と、前記梁本体部が接合された前記鋼管アセンブリの内部にコンクリート（６）を打設し、前記仕口部（１２）を構築するステップ（図１１（Ｄ））と、構築された前記仕口部の上に上層階の前記柱本体部を建て込むステップ（図１１（Ｅ））と、前記仕口部と上層階の前記柱本体部との間にグラウトを充填するステップ（図１１（Ｆ））とを含むとよい。

この構成によれば、階層ごとに鋼管アセンブリの内部へのコンクリート打設が行われる。そのため、上層階の躯体構築時に躯体剛性が不足することがなく、安全に施工することができる。

上記構成の柱梁接合構造の構築方法は、鉛直方向に貫通する中空孔（５２）が形成されたＰＣａコンクリートからなる複数の前記柱本体部（５１）と、複数の前記鋼管アセンブリ（２０）と、複数の前記梁本体部（１４）とを用意するステップと、所定の位置に配置された前記鋼管アセンブリの上に前記柱本体部を建て込む第１ステップ（図１４（Ａ））と、建て込まれた前記柱本体部の上に前記鋼管アセンブリを建て込む第２ステップ（図１４（Ｂ））と、建て込まれた前記鋼管アセンブリの前記梁端部（１３）に前記継手板（１５）によって前記梁本体部を接合する第３ステップ（図１４（Ｃ））と、前記第１ステップ、前記第２ステップ及び前記第３ステップを繰り返すステップ（図１５（Ｄ））と、鉛直方向に連続する、複数の前記柱本体部の前記中空孔及び複数の前記鋼管アセンブリの内部にコンクリート（６）を打設するステップ（図１５（Ｅ））と、下層階の前記柱本体部に設けられた前記柱主筋（４）を上層階の前記柱本体部に設けられた前記柱主筋に継ぎ合わせるステップ（図１５（Ｆ））とを含むとよい。

この構成によれば、複数階にわたって同時に鋼管アセンブリの内部にコンクリートを打設できるため、施工性を向上させることができる。

このように本発明によれば、施工性を向上できる柱梁接合構造及びその構築方法を提供することができる。

第１実施形態に係る柱ＲＣ梁Ｓ構造の斜視図 図１に示す柱ＲＣ梁Ｓ構造の正面図 図２中のIII－III断面図 図２中のIV－IV断面図 図２中のＶ－Ｖ断面図 図１に示す仕口部の上部の縦断面図 図１に示す仕口部の下部の縦断面図 変形例に係る柱ＲＣ梁Ｓ構造の要部正面図 図１に示す柱ＲＣ梁Ｓ構造の建物の要部を示す概略正面図 図９に示す柱ＲＣ梁Ｓ構造の施工方法を示す概略図 図９に示す柱ＲＣ梁Ｓ構造の施工方法を示す概略図 第２実施形態に係る柱ＲＣ梁Ｓ構造の正面図 図１２中のXIII－XIII断面図 図１２に示す柱ＲＣ梁Ｓ構造の施工方法を示す概略図 図１２に示す柱ＲＣ梁Ｓ構造の施工方法を示す概略図 第３実施形態に係る柱ＲＣ梁Ｓ構造の正面図 従来技術の斜視図 従来技術の斜視図

以下、本発明に係るコンクリート柱２と鉄骨梁３との接合構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
まず、図１～図１１を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る柱ＲＣ梁Ｓ構造１の斜視図である。図１に示すように、第１実施形態に係る柱ＲＣ梁Ｓ構造１は、コンクリート柱２と、コンクリート柱２に接合する複数の鉄骨梁３とを備えている。コンクリート柱２は、プレキャストコンクリート又は現場打コンクリートによって構成されるＲＣ造の四角柱形状の部材である。コンクリート柱２は、鉛直方向に継ぎ合わされる複数の柱主筋４と、これらの柱主筋４を取り囲む帯筋５（図２）と、これらの鉄筋を内部に埋め込むコンクリート６とを有している。鉄骨梁３は、ウェブ７、下フランジ８及び上フランジ９を有するＨ形鋼からなる部材である。

コンクリート柱２は、ＲＣコンクリート又はＰＣａコンクリートからなる柱本体部１１と、鉄骨梁３との接合部をなす仕口部１２とを含んでおり、これらを交互に積み重ねて構成されている。柱本体部１１は、ＰＣａコンクリートからなる部材であってもよく、現場打コンクリートによって構築されてもよい。以下の説明では、柱本体部１１がＰＣａコンクリートからなるものとする。

鉄骨梁３は、コンクリート柱２の仕口部１２に溶接によって一体に形成される１対の梁端部１３と、１対の梁端部１３の間の部分、即ち材軸方向の中間部をなす梁本体部１４とを含んでいる。梁本体部１４は材軸方向の両端部にて継手板１５（スプライスプレート）を介して梁端部１３に接合される。この例では、４本の鉄骨梁３がコンクリート柱２の各側面に接合されている。他の例では、１本や２本、３本の鉄骨梁３がコンクリート柱２の側面に接合されていてもよい。

図２は、図１に示す柱ＲＣ梁Ｓ構造１の正面図であり、図３～図５は、図２中のIII－III断面図、IV－IV断面図及びＶ－Ｖ断面図である。なお、図２では、柱本体部１１に配置された鉄筋はコンクリート６を透視したかのように実線で示されており、仕口部１２に配置された鉄筋は示されていない。鉄骨梁３の上には、想像線で示されるようにスラブ１６が構築される。

図２及び図３に示すように、柱本体部１１は、鉛直方向に延在する複数の柱主筋４及びこれらの柱主筋４を取り囲む帯筋５を備える。柱本体部１１は、階高から仕口部１２の高さを減じた値よりも若干小さな長さ（高さ）に形成されている。柱本体部１１に埋設された柱主筋４は、柱本体部１１の下端に配置された鉄筋継手部材１７を下端に備え、柱本体部１１の上端から上方へ延出しており、仕口部１２を貫通して上層階の柱本体部１１の鉄筋継手部材１７に接続されている。即ち、上下方向に互いに隣接する柱本体部１１に設けられた柱主筋４は、鉄筋継手部材１７によって鉛直方向に継ぎ合わされ、連続した鉄筋を構成している。

図１、図２に示すように、仕口部１２は、コンクリート柱２の外周部に配置される鋼管アセンブリ２０と、鋼管アセンブリ２０の外面に溶接により接合された複数（この例では４本）の梁端部１３とを備えている。鋼管アセンブリ２０の内部には、複数の柱主筋４が貫通しており、帯筋５は設けられていない。鋼管アセンブリ２０の内部に鋼管アセンブリ２０の内部にコンクリート６が充填されることにより、仕口部１２が構築される。即ち、仕口部１２は、ＣＦＴ（Concrete Filled Steel Tube；コンクリート充填鋼管構造）に類似する鉄筋内蔵ＣＦＴとなっている。

図９に併せて示すように、仕口部１２の上には上層階の柱本体部１１が積み重ねられ、更にその上には上層階の仕口部１２が積み重ねられる。したがって、柱ＲＣ梁Ｓ構造１は、柱主筋４が鉛直方向に連続するＲＣ構造と、柱主筋４を内蔵する鉄筋内蔵ＣＦＴとが繰り返される構成となっている。

図１、図２、図４及び図５に示すように、鋼管アセンブリ２０は、複数の梁端部１３の下フランジ８が外周面に溶接された下ダイアフラム２１と、複数の梁端部１３の上フランジ９が外周面に溶接された上ダイアフラム２２とを備えている。下ダイアフラム２１及び上ダイアフラム２２は、同じ板厚の鋼板からなり、四角形の外輪郭を有する同一形状を有して互いに平行に水平に延在している。

また、鋼管アセンブリ２０は、下ダイアフラム２１の上面及び上ダイアフラム２２の下面に溶接された仕口本体部２３と、下ダイアフラム２１の下面の溶接された下側延出部２４と、上ダイアフラム２２の上面に溶接された上側延出部２５とを更に備えている。仕口本体部２３、下側延出部２４及び上側延出部２５は、同じ板厚の角筒状の鋼管からなり、同じ断面形状を有している。下側延出部２４は下ダイアフラム２１の下面から下方へ延出しており、上側延出部２５は上ダイアフラム２２の上面から上方へ延出している。仕口本体部２３の側面には梁端部１３のウェブ７が溶接により接合されている。

仕口本体部２３の高さは鉄骨梁３のウェブ７の高さと略同一であり、下ダイアフラム２１の下面及び上ダイアフラム２２の上面間の高さは、鉄骨梁３の梁成Ｈ１（図２）と略同一である。下側延出部２４の高さ寸法Ｈ２及び上側延出部２５の高さ寸法Ｈ３は、仕口本体部２３の高さよりも大きく、且つ鉄骨梁３の梁成Ｈ１よりも大きい。下ダイアフラム２１及び上ダイアフラム２２は、仕口本体部２３、下側延出部２４及び上側延出部２５の断面よりも若干大きな外輪郭を有している。下側延出部２４は下ダイアフラム２１の下面に溶接により接合されており、上側延出部２５は上ダイアフラム２２の上面に溶接により接合されている。

図５に示すように、下ダイアフラム２１及び上ダイアフラム２２の中央には、コンクリート充填用孔２６が形成されている。コンクリート充填用孔２６は円形であってよく、四角形であってもよい。下ダイアフラム２１及び上ダイアフラム２２の外周部には、柱主筋４を挿通するための複数の鉄筋挿通孔２７が形成されている。

図６は、図１に示す仕口部１２の上部の縦断面図である。図１及び図６に示すように、上側延出部２５の上部の内面には、鉄筋保持プレート３１が溶接により接合されている。鉄筋保持プレート３１には、柱主筋４を挿通させる複数の上端鉄筋ガイド孔３２及び上端コンクリート充填用孔３３が形成されている。鉄筋保持プレート３１の下方には複数の支持部材３４が溶接されており、鉄筋保持プレート３１はこれらの支持部材３４によって支持された状態で上側延出部２５に溶接される。

図７は、図１に示す仕口部１２の下部の縦断面図である。図７に示すように、下側延出部２４の下部の内面には鉄筋ガイドプレート３６が溶接により接合されている。鉄筋ガイドプレート３６には、柱主筋４を挿通させる複数の下端鉄筋ガイド孔３７及び下端コンクリート充填用孔３８が形成されている。

下側延出部２４の下端には、下方の柱本体部１１の上端に対して水平方向の位置を決めるためのガイド部材３９が設けられている（図１や図２等では図示省略）。ガイド部材３９は、下側延出部２４の側面に溶接によって接合されてもよく、着脱可能なバンドとして構成されてもよい。また、ガイド部材３９は、下側延出部２４の側面に全周にわたって形成されてもよく、側面に部分的に設けられる複数個の部材によって構成されてもよい。或いは、柱本体部１１の上端に下側延出部２４に対応する環状の切欠が形成され、下側延出部２４の下端がガイド部材３９として機能してもよい。

柱本体部１１の上面にはコッター２９が形成されている。コッター２９は、図示されるように下方に凹む凹形状に形成されてもよく、上方に突出する凸形状に形成されてもよい。柱本体部１１の上面にコッター２９が形成されることにより、柱本体部１１と仕口部１２との一体性が高まる。

図８は、変形例に係る柱ＲＣ梁Ｓ構造１の要部正面図である。この例では、鋼管アセンブリ２０が下側ブレース取付板４１と上側ブレース取付板４２とを更に備えている。下側ブレース取付板４１及び上側ブレース取付板４２の一方のみを鋼管アセンブリ２０が備えていてもよい。下側ブレース取付板４１は、梁端部１３の下フランジ８の下面と下側延出部２４の側面とに溶接により接合されている。下フランジ８の下面と下側延出部２４の側面とは互いに直交しているため、下側ブレース取付板４１は高い取付剛性をもって取り付けられる。上側ブレース取付板４２は、梁端部１３の上フランジ９の上面と上側延出部２５の側面とに溶接により接合されている。上フランジ９の上面と上側延出部２５の側面とは互いに直交しているため、上側ブレース取付板４２は高い取付剛性をもって取り付けられる。

下側ブレース取付板４１には、対応する階層（下層階）に設けられるブレース４３の一端がボルトにより接合される。上側ブレース取付板４２には、上層階に設けられるブレース４３の一端がボルトにより接合される。下側ブレース取付板４１及び上側ブレース取付板４２が設けられることにより、これらのブレース４３は、その延長線がコンクリート柱２と鉄骨梁３との交点（軸線の交点）を通過する効果的な位置に取り付けられる。

柱ＲＣ梁Ｓ構造１の柱梁接合構造は以上のように構成されている。図２及び図９に示すように、鋼管アセンブリ２０は、仕口本体部２３に加えて下側延出部２４を有しており、下側延出部２４の高さ寸法Ｈ２が鉄骨梁３の梁成Ｈ１よりも大きい。そのため、コンクリート柱２に発生する応力が分散される。したがって、十分な地震耐力を確保した上でコンクリート柱２の断面積を小さくすることが可能である。これにより、材料コスト及び施工コストが低減される。また、比較的簡単な形状の溶接によって鋼管アセンブリ２０を製造することができるため、鉄骨製造コストが低減する。

また鋼管アセンブリ２０は上側延出部２５を更に有しており、上側延出部２５の高さ寸法Ｈ３が鉄骨梁３の梁成Ｈ１よりも大きい。そのため、コンクリート柱２に発生する応力が一層分散される。したがって、十分な地震耐力を確保した上でコンクリート柱２の断面積をより小さくすることが可能である。

また本実施形態では、コンクリート柱２がＰＣａコンクリートからなる柱本体部１１と仕口部１２とにより構成される。そのため、後述するように施工性がよく、工期の短縮が可能である。また、鋼管アセンブリ２０が下側延出部２４及び上側延出部２５を有するため、柱本体部１１の長さが短くなる。上記断面積の低下及び長さの短縮により、柱本体部１１が軽量化されるため、揚重機のコストや運搬コストも低減する。

次に、柱ＲＣ梁Ｓ構造１の構築方法について図１０及び図１１を参照して説明する。ここでは、最下層よりも上層の１階層分の施工手順を説明する。なお、最下層の階では柱本体部１１は基礎の上に建て込まれる。そのため、階高が他の階層と同じであっても、他の階のものよりも長い柱本体部１１が用いられる。現場での施工に先立ち、複数の柱本体部１１と、鋼管アセンブリ２０と、梁本体部１４とを用意する。柱本体部１１は工場にてプレキャスト部材として製作される。鋼管アセンブリ２０は工場にてロボット溶接により製作される。

次に、図１０（Ａ）に示すように、所定の位置、即ち下層階の仕口部１２の上に柱本体部１１を建て込む。柱本体部１１の固定方法については後に詳述するため、ここでは説明を割愛する。

次に、図１０（Ｂ）に示すように、柱本体部１１の上に鋼管アセンブリ２０を建て込む。柱本体部１１の上面から上方へ延出する複数の柱主筋４は、鉄筋ガイドプレート３６の下端鉄筋ガイド孔３７（図４、図７）、下ダイアフラム２１及び上ダイアフラム２２の鉄筋挿通孔２７（図５）、及び、鉄筋保持プレート３１の上端鉄筋ガイド孔３２（図６、図１）を順に通過する。複数の柱主筋４は、鋼管アセンブリ２０を貫通して鋼管アセンブリ２０の上端から更に上方に延出する。

図４及び図７に示すように、下側延出部２４の下部に鉄筋ガイドプレート３６が設けられているため、鋼管アセンブリ２０を建て込むときに、複数の柱主筋４が下端鉄筋ガイド孔３７によってガイドされる。そのため、鋼管アセンブリ２０の位置決めが容易であり、複数の柱主筋４を下ダイアフラム２１の鉄筋挿通孔２７に容易に挿入することができる。また、図１及び図２に示すように、上側延出部２５の上部に鉄筋保持プレート３１が設けられているため、鋼管アセンブリ２０が鉄骨梁３の梁成Ｈ１よりも大きい高さ寸法Ｈ３の上側延出部２５を有していても、上側延出部２５の上部において複数の柱主筋４が適切な位置に配置、保持される。更に、図７に示すように、下側延出部２４の下端にガイド部材３９が設けられているため、鋼管アセンブリ２０を建て込むときに、鋼管アセンブリ２０を水平方向に容易に位置決めすることができる。

次に、図１０（Ｃ）に示すように、鋼管アセンブリ２０の梁端部１３に継手板１５によって梁本体部１４を接合する。梁本体部１４は、互いに隣接する１対のコンクリート柱２の鋼管アセンブリ２０に両端を接合される。

次に、図１１（Ｄ）に示すように、鋼管アセンブリ２０の内部にコンクリート６を打設する。これにより、仕口部１２が構築される。コンクリート６は、鉄筋保持プレート３１の上端コンクリート充填用孔３３（図１）、上ダイアフラム２２及び下ダイアフラム２１のコンクリート充填用孔２６（図５）、及び、鉄筋ガイドプレート３６の下端コンクリート充填用孔３８（図４、図７）を通って（或いは、これらを通るホースによって）打設される。

図７に示すように、下側延出部２４の下端にガイド部材３９が設けられているため、鋼管アセンブリ２０の内部にコンクリート６を打設しているときに、鋼管アセンブリ２０が水平方向位置へずれることが防止される。また、図１及び図２に示すように、上側延出部２５の上部に鉄筋保持プレート３１が設けられているため、鋼管アセンブリ２０の内部にコンクリート６を打設しているときに、柱主筋４が水平方向位置へずれることが防止される。

次に、図１１（Ｅ）に示すように、構築された仕口部１２の上に上層階の柱本体部１１を建て込む。仕口部１２の上面から上方へ延出している複数の柱主筋４は、図１及び図２に示すように、上層階の柱本体部１１の下端に設けられた鉄筋継手部材１７に挿入される。仕口部１２の上面と柱本体部１１の下面との間には、スペーサ部材等を配置することによってグラウト注入用の隙間４４が形成される。

最後に、図１１（Ｆ）に示すように、仕口部１２と上層階の柱本体部１１との隙間４４及び、鉄筋継手部材１７の内部にグラウト４５を充填する。これにより、上層階の柱本体部１１が仕口部１２に固定される。また複数の柱主筋４が鉛直方向に継ぎ合わされて連続した鉄筋となる。以上により、１階層分の柱ＲＣ梁Ｓ構造１の構築が完了する。上記手順を繰り返すことにより、複数階層分の柱ＲＣ梁Ｓ構造１を構築することができる。

上記のように下層階の柱本体部１１に埋設された柱主筋４は、柱本体部１１の上面から上方へ延出して仕口部１２を貫通して上層階の柱本体部１１の鉄筋継手部材１７に接続される。そのため、鋼管アセンブリ２０の内部に柱主筋４の継手を設ける必要がなく、鉄筋継手作業の施工性が向上する。

このように本実施形態では、階層ごとに鋼管アセンブリ２０の内部へのコンクリート打設が行われるため、上層階の躯体構築時に躯体剛性が不足することがなく、安全な施工が可能である。また、コンクリート柱２がＰＣａコンクリートからなるため、施工性がよく、工期の短縮が可能である。

＜第２実施形態＞
次に、図１２～図１５を参照して本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は類似する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１２は、本発明の第２実施形態に係る柱ＲＣ梁Ｓ構造１の正面図である。本実施形態の柱ＲＣ梁Ｓ構造１は、ＰＣａコンクリートからなる柱本体部５１の構成及び施工手順において第１実施形態と異なっている。なお、図１２では、柱本体部５１に配置された鉄筋は、図示されていないが、図２と同様にコンクリート６の内部に配置されている。図１３は、図１２中のXIII－XIII断面図である。図１２及び図１３に示すように、柱本体部５１の軸線上には鉛直方向に貫通する中空孔５２が形成されている。

次に、柱ＲＣ梁Ｓ構造１の構築方法について図１４及び図１５を参照して説明する。ここでは、最下層よりも上層の複数階層分の施工手順を説明する。現場での施工に先立ち、中空孔５２が形成された複数の柱本体部５１と、複数の鋼管アセンブリ２０と、複数の梁本体部１４とを用意する。柱本体部５１は工場にてプレキャスト部材として製作される。

次に、図１４（Ａ）に示すように、所定の位置、即ち下層階の鋼管アセンブリ２０或いは仕口部１２の上に柱本体部５１を建て込む。柱本体部５１の固定方法については後に詳述するため、ここでは説明を割愛する。次に、図１４（Ｂ）に示すように、柱本体部５１の上に鋼管アセンブリ２０を建て込む。次に、図１４（Ｃ）に示すように、鋼管アセンブリ２０の梁端部１３に継手板１５によって梁本体部１４を接合する。

次に、図１５（Ｄ）に示すように、図１４（Ａ）～（Ｃ）に示される作業を少なくとも１回繰り返す。これにより、複数の柱本体部５１の中空孔５２及び複数の鋼管アセンブリ２０の内部空間が鉛直方向に連続する。

次に、図１５（Ｅ）に示すように、鉛直方向に連続する、複数の柱本体部５１の中空孔５２及び複数の鋼管アセンブリ２０の内部にコンクリート６を打設する。これにより、柱本体部５１は中実になり、鋼管アセンブリ２０にコンクリート６が充填されることによって仕口部１２が構築される。コンクリート６は、打設領域の下部から注入されてもよく、上部から挿入されたホースを上方へ移動させながら下部から順に打設されてもよい。

次に、図１５（Ｆ）に示すように、下層階の柱本体部５１に設けられた複数の柱主筋４を、上層階の柱本体部５１に設けられた柱主筋４に継ぎ合わせる。継ぎ合わせの手法は、第１実施形態と同様に、上層階の柱本体部５１の下端に設けられた鉄筋継手部材１７に対するグラウト４５の注入によって行われてよい。これにより、仕口部１２が柱本体部５１に固定され、上層階の柱本体部５１が仕口部１２に固定される。また複数の柱主筋４が鉛直方向に継ぎ合わされて連続した鉄筋となる。

このように本実施形態では、複数階にわたって同時に鋼管アセンブリ２０の内部にコンクリート６が打設されるため、施工性が向上する。また、コンクリート柱２がＰＣａコンクリートからなるため、施工性がよく、工期の短縮が可能である。

＜第３実施形態＞
次に、図１６を参照して本発明の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は類似する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１６は、本発明の第３実施形態に係る柱ＲＣ梁Ｓ構造１の正面図である。本実施形態の柱ＲＣ梁Ｓ構造１は、鋼管アセンブリ２０及びこれに接合する複数の鉄骨梁３の構成が第１実施形態と異なっている。具体的には、コンクリート柱２には、第１実施形態の鉄骨梁３よりも小さな梁成を有する第１鉄骨梁３Ａと、第１実施形態の鉄骨梁３と同様の、第１鉄骨梁３Ａよりも大きな梁成を有する第２鉄骨梁３Ｂとが接合している。第１鉄骨梁３Ａは、コンクリート柱２の仕口部１２に溶接によって一体に形成される１対の第１梁端部１３Ａと、１対の梁端部１３の間の中間部をなす第１梁本体部１４Ａとを含んでいる。同様に第２鉄骨梁３Ｂは、コンクリート柱２の仕口部１２に溶接によって一体に形成される１対の第２梁端部１３Ｂと、１対の梁端部１３の間の中間部をなす第２梁本体部１４Ｂとを含んでいる。第１鉄骨梁３Ａと第２鉄骨梁３Ｂとは、互いの上フランジ９の高さが整合するようにコンクリート柱２に接合される。

鋼管アセンブリ２０は、第１鉄骨梁３Ａの下フランジ８が外周面に溶接された第１下ダイアフラム２１Ａと、第２鉄骨梁３Ｂの下フランジ８が外周面に溶接された第２下ダイアフラム２１Ｂと、第１鉄骨梁３Ａ及び第２鉄骨梁３Ｂの上フランジ９が外周面に溶接された上ダイアフラム２２とを備えている。第１下ダイアフラム２１Ａ及び第２下ダイアフラム２１Ｂは、互いに平行に水平に延在しており、第１実施形態の下ダイアフラム２１や上ダイアフラム２２と同じ構成とされている（図５参照）。

また、鋼管アセンブリ２０は、第１下ダイアフラム２１Ａの上面及び上ダイアフラム２２の下面に溶接された第１仕口本体部２３Ａと、第２下ダイアフラム２１Ｂの上面及び第１下ダイアフラム２１Ａの下面に溶接された第２仕口本体部２３Ｂとを備えている。第１仕口本体部２３Ａ及び第２仕口本体部２３Ｂは、第１実施形態の仕口本体部２３と同じ断面形状を有している。

第１仕口本体部２３Ａの高さは第１鉄骨梁３Ａのウェブ７の高さと略同一であり、第１仕口本体部２３Ａ、第１下ダイアフラム２１Ａ及び第２仕口本体部２３Ｂの合計高さは第２鉄骨梁３Ｂのウェブ７の高さと略同一である。第１下ダイアフラム２１Ａの下面及び上ダイアフラム２２の上面間の高さは、第１鉄骨梁３Ａの梁成Ｈ４と略同一である。第２下ダイアフラム２１Ｂの下面及び上ダイアフラム２２の上面間の高さは、第２鉄骨梁３Ｂの梁成Ｈ１と略同一である。第１鉄骨梁３Ａに関しては、第２仕口本体部２３Ｂが下側延出部２４と同様に応力を分散する機能を果たす。即ち、第１鉄骨梁３Ａに関しては、第１下ダイアフラム２１Ａの下面から下側延出部２４の下端までの高さ寸法Ｈ５の部分が下側延出部２４であると言える。この高さ寸法Ｈ５及び下側延出部２４の高さ寸法Ｈ２は共に、第２鉄骨梁３Ｂの梁成Ｈ１よりも大きい。したがって、第１実施形態と同様の作用効果が奏される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、鋼管アセンブリ２０が上側延出部２５を備えているが、鋼管アセンブリ２０が上側延出部２５を備えていなくてもよい。また、上側延出部２５の板厚は、仕口本体部２３及び下側延出部２４の板厚と同一にされているが、これらの板厚よりも薄くてもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。また、上記実施形態は適宜組み合わせることができる。

１ 柱ＲＣ梁Ｓ構造
２ コンクリート柱
３ 鉄骨梁、 ３Ａ 第１鉄骨梁、 ３Ｂ 第２鉄骨梁
４ 柱主筋
５ 帯筋
６ コンクリート
７ ウェブ
８ 下フランジ
９ 上フランジ
１１ 柱本体部
１２ 仕口部
１３ 梁端部、 １３Ａ 第１梁端部、 １３Ｂ 第２梁端部
１４ 梁本体部、 １４Ａ 梁本体部、 １４Ｂ 梁本体部
１５ 継手板
１６ スラブ
１７ 鉄筋継手部材
２０ 鋼管アセンブリ
２１ 下ダイアフラム、 ２１Ａ 第１下ダイアフラム、 ２１Ｂ 第２下ダイアフラム
２２ 上ダイアフラム
２３ 仕口本体部
２４ 下側延出部
２５ 上側延出部
２６ コンクリート充填用孔
２７ 鉄筋挿通孔
２９ コッター
３１ 鉄筋保持プレート
３２ 上端鉄筋ガイド孔
３３ 上端コンクリート充填用孔
３４ 支持部材
３６ 鉄筋ガイドプレート
３７ 下端鉄筋ガイド孔
３８ 下端コンクリート充填用孔
３９ ガイド部材
４１ 下側ブレース取付板
４２ 上側ブレース取付板
４３ ブレース
５１ 柱本体部
５１ 中空孔
Ｈ１ 鉄骨梁３の梁成、第２鉄骨梁３Ｂの梁成
Ｈ２ 下側延出部２４の高さ寸法
Ｈ３ 上側延出部２５の高さ寸法
Ｈ４ 第１鉄骨梁３Ａの梁成
Ｈ５ 第１鉄骨梁３Ａにとっての下側延出部２４の高さ寸法

Claims (8)

1. 鉛直方向に継ぎ合わされる複数の柱主筋及びコンクリートを有するコンクリート柱と、ウェブ、上フランジ及び下フランジを有する鉄骨梁との接合構造の構築方法であって、
   前記コンクリート柱は、ＲＣコンクリートからなる柱本体部と、外周部に配置された鋼管アセンブリ及び前記鋼管アセンブリの内部に充填されたコンクリートを有し、前記鉄骨梁との接合部をなす仕口部とを含み、
   前記鉄骨梁は、材軸方向の中間部をなす梁本体部と、前記鋼管アセンブリに溶接によって一体に形成され、前記梁本体部の材軸方向の端部に継手板を介して接合された梁端部とを含み、
   前記柱本体部は複数の前記柱主筋及び複数の前記柱主筋を取り囲む複数の帯筋を有し、
   前記鋼管アセンブリは、
   前記鉄骨梁の前記下フランジ及び前記上フランジの高さにてそれぞれ水平に延在し、前記柱主筋を挿通するための複数の鉄筋挿通孔及びコンクリート充填用孔が形成された鋼板からなる下ダイアフラム及び上ダイアフラムと、
   前記下ダイアフラムの上面及び前記上ダイアフラムの下面に接合された鋼管からなる仕口本体部とを有し、
   当該構築方法は、
   ＰＣａコンクリートからなる複数の前記柱本体部と、前記鋼管アセンブリと、前記梁本体部とを用意するステップと、
   所定の位置に前記柱本体部を建て込むステップと、
   建て込まれた前記柱本体部の上に前記鋼管アセンブリを建て込むステップと、
   建て込まれた前記鋼管アセンブリの前記梁端部に前記継手板によって前記梁本体部を接合するステップと、
   前記梁本体部が接合された前記鋼管アセンブリの内部にコンクリートを打設し、前記仕口部を構築するステップと、
   構築された前記仕口部の上に上層階の前記柱本体部を建て込むステップと、
   前記仕口部と上層階の前記柱本体部との間にグラウトを充填するステップとを含むことを特徴とする柱梁接合構造の構築方法。
2. 前記柱本体部が、前記柱主筋の下端に配置された鉄筋継手部材を更に有し、
   前記柱本体部に埋設された前記柱主筋が、当該柱本体部の上面から上方へ延出しており、前記仕口部を貫通して上層階の前記柱本体部の前記鉄筋継手部材に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合構造の構築方法。
3. 前記鋼管アセンブリは、前記下ダイアフラムの下面から下方へ延出する鋼管からなる下側延出部を更に有し、
   前記下側延出部の高さ寸法が前記鉄骨梁の梁成よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造の構築方法。
4. 前記下側延出部の下部の内面に、前記柱主筋を挿通させる複数の下端鉄筋ガイド孔及び下端コンクリート充填用孔が形成された鉄筋ガイドプレートが接合されていることを特徴とする請求項３に記載の柱梁接合構造の構築方法。
5. 前記下側延出部の下端の外面に、前記柱本体部の上端に対して水平方向の位置を決めるためのガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の柱梁接合構造の構築方法。
6. 前記上ダイアフラムの上面から上方へ延出する鋼管からなる上側延出部を更に有し、
   前記上側延出部の高さ寸法が前記鉄骨梁の梁成よりも大きいことを特徴とする請求項３～請求項５のいずれかに記載の柱梁接合構造の構築方法。
7. 前記上側延出部の上部の内面に、前記柱主筋を挿通させる複数の上端鉄筋ガイド孔及び上端コンクリート充填用孔が形成された鉄筋保持プレートが接合されていることを特徴とする請求項６に記載の柱梁接合構造の構築方法。
8. 前記鋼管アセンブリが、前記梁端部の前記下フランジと前記下側延出部とに接合された下側ブレース取付板と、前記梁端部の前記上フランジと前記上側延出部とに接合された上側ブレース取付板との少なくとも一方を更に有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の柱梁接合構造の構築方法。

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