JP7397752B2 - コンクリート部材構造 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート柱、またはコンクリート壁柱、あるいはコンクリート壁と、前記柱や前記壁柱、あるいは前記壁を支持する基盤部と、を備えるコンクリート部材構造に関する。

従来より、地震時における建物の耐力を向上させるための様々な提案がなされている。
例えば特許文献１には、梁部材の端部の塑性ヒンジの形成が想定される範囲を繊維補強セメント系材料で形成する構成が開示されている。
また、特許文献２には、スパンが短い短スパン梁の中央部又は全部を繊維補強セメント系材料により形成する構成が開示されている。
また、特許文献３には、柱と梁とが接合される柱梁仕口部を繊維補強コンクリートにより形成する構成が開示されている。

特許文献１～３に開示されたような構成は、いずれも、建物の梁や柱梁仕口部に繊維補強コンクリートを用いることでせん断耐力を向上させるものであり、建物の躯体を構成する柱等の鉛直部材における曲げ耐力を向上させることについては特に考慮されていない。例えば高層の建物においては、地震時に鉛直部材の脚部に大きな曲げ応力が作用する。このため、特に脚部には、いわゆる塑性ヒンジが形成され、ひび割れや破壊が集中して生じやすい部位となる。したがって、鉛直部材の脚部の曲げ耐力を向上させ、柱脚部にひび割れや破壊が生じるのを抑制することが望まれる。

特開２００４－４４１９７号公報 特開２００４－４４２０７号公報 特開２００８－３１６９９号公報

本発明が解決しようとする課題は、コンクリート造の鉛直部材の曲げ耐力を決定する危険断面位置を鉛直部材と当該鉛直部材を支持する基盤部との接合面から鉛直部材の中央部側に移動させ、かつ鉛直部材の曲げ耐力を繊維コンクリートにより向上させたコンクリート部材構造を提供することを課題とする。具体的には、本明細書では、鉛直部材とは、柱、壁柱、または壁を対象とする。よって、コンクリート鉛直部材と当該コンクリート鉛直部材を支持する基盤部とを備えるコンクリート部材構造において、コンクリート鉛直部材の脚部にあっては、コンクリートのひび割れや破壊を抑制可能な、コンクリート部材構造を提供する。

本発明者らは、コンクリート造の柱、壁柱、壁等のコンクリート鉛直部材の曲げ耐力を決定する危険断面位置を、通常の鉛直部材と基盤部（例えば、スラブ、柱梁接合部）との接合面から、鉛直部材の中央部側に移動させるヒンジリロケーション機構を有するコンクリート部材構造として、コンクリート鉛直部材の脚部及び中間部に通しで主筋（第２の鉛直鋼材）を配筋するとともに、脚部側のみに部分的に主筋（第１の鉛直鋼材）を配筋し、かつ脚部のみを例えば鋼繊維による繊維補強コンクリートで形成することで、主筋が降伏する際の柱の曲げ耐力が増大されるために、コンクリート鉛直部材に生じるコンクリート体のひび割れ、及び破壊を低減できる点に着目して、本発明に至った。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、コンクリート鉛直部材と、当該コンクリート鉛直部材を支持する基盤部と、を備えるコンクリート部材構造であって、前記コンクリート鉛直部材は、少なくとも鉛直脚部が繊維補強コンクリートにより形成され、前記鉛直脚部及び前記基盤部には、これらを跨ぐように第１の鉛直鋼材が埋設されていることを特徴とする。
このような構成によれば、少なくとも鉛直脚部を繊維補強コンクリートにより形成することで、コンクリート鉛直部材の損傷が低減され、かつ繊維によるコンクリートの引張特性改善効果により、コンクリート鉛直部材の鉛直脚部におけるコンクリートの引張特性が改善されて、曲げ耐力が向上する。
ここで、鉛直脚部とその下方の基盤部との間に打継面がある場合は、繊維コンクリートを形成する繊維は基盤部内には混入されておらず、コンクリート鉛直部材の曲げ耐力は接合面の曲げ耐力に支配され、繊維コンクリートにより向上された鉛直脚部の曲げ耐力が十分に発揮されない。
これに対し、上記の構成においては、鉛直脚部と基盤部にはこれらを跨ぐように第１の鉛直鋼材が埋設されている。この第１の鉛直鋼材により、コンクリート鉛直部材にひび割れや破壊が集中する危険断面位置が、コンクリート鉛直部材と基盤部との接合面から、鉛直脚部よりも上方に移動する。
また、第１の鉛直鋼材により、鉛直脚部において曲げ耐力に寄与する鋼材量が増加し、これによってもコンクリート鉛直部材の曲げ強度を増大させることができる。さらに、第１の鉛直鋼材が、鉛直脚部と基盤部とを跨ぐように埋設されているため、鉛直脚部と基盤部との接合面における曲げ耐力を向上させることができる。加えて、第１の鉛直鋼材を基盤部に定着させることで、第１の鉛直鋼材が、コンクリート鉛直部材が抜け出すような変形を生じるのを抑えることができる。
上記のような効果が相乗し、鉛直脚部に生じる引張力によるひび割れや破壊を抑制可能となる。

本発明の一態様においては、本発明のコンクリート部材構造は、前記鉛直脚部及び当該鉛直脚部の上方の鉛直中間部には、これらを跨ぐように第２の鉛直鋼材が埋設され、前記第１の鉛直鋼材は、前記第２の鉛直鋼材に比べて、高強度または大断面の鋼材であるか、または、前記第１の鉛直鋼材は、前記第２の鉛直鋼材と同一断面でありながら、前記第２の鉛直鋼材よりも多数配置されていることを特徴とする。
このような構成によれば、コンクリート鉛直部材の曲げ耐力を決定する危険断面位置が、鉛直部材と基盤部との接合面である鉛直脚部の基盤部側の表面から、鉛直脚部と鉛直中間部との接合面に移動される。このため、鉛直脚部に生じる引張力によるコンクリートのひび割れや破壊が抑制可能となる。

本発明の一態様においては、本発明のコンクリート鉛直構造は、前記コンクリート鉛直部材のうち、繊維補強コンクリートにより形成された前記鉛直脚部の高さは、前記第１の鉛直鋼材が前記コンクリート鉛直部材に定着するために必要な必要定着長さを上回ることを特徴とする。
このような構成によれば、繊維補強コンクリートにより形成された鉛直脚部の高さを、第１の鉛直鋼材の必要定着長さを上回るようにすることで、第１の鉛直鋼材が確実に繊維補強コンクリートで形成される鉛直脚部に定着され、鉛直脚部と第１の鉛直鋼材との一体性を高めることができる。これにより、コンクリート鉛直部材とコンクリート鉛直部材を支持する基盤部とを備えるコンクリート部材構造において、第１の鉛直鋼材をコンクリート鉛直部材の曲げ耐力の増加に、より有効に寄与させることができる。

本発明によれば、鉛直部材の曲げ耐力が繊維コンクリートによって高められたコンクリート鉛直構造を実現した。よって、コンクリート鉛直部材と基盤部とを備えるコンクリート鉛直構造において、コンクリート鉛直部材の鉛直脚部にあっては、コンクリートのひび割れや破壊が抑制可能となる。

本発明の実施形態に係るコンクリート鉛直構造の構成が適用された建物の一例を示す図である。 図１に示すコンクリート鉛直構造の鉛直脚部と基盤部との接合部分の部分拡大図である。 図２のＩ－Ｉ部分の断面図である。 図２のコンクリート柱に設けられた第１の鉛直鋼材を示す斜視図である。 本発明のコンクリート鉛直構造を採用した試設計モデルである。 鉛直脚部に鋼繊維補強コンクリートを用いた場合と、普通コンクリートを用いた場合における、圧縮側の復元特性を示す図である。 鉛直脚部に鋼繊維補強コンクリートを用いた場合と、普通コンクリートを用いた場合における、引張側の復元特性を示す図である。 本実施形態におけるコンクリート鉛直構造を備えた建物における全体降伏機構を示す模式図である。 図５に示す試設計モデルにおいて、コンクリート鉛直構造として第１の鉛直鋼材を用いないケース１、２についての解析結果である。 図５に示す試設計モデルにおいて、コンクリート鉛直構造として第１の鉛直鋼材を用いないケース１と、第１の鉛直鋼材有りのケース３についての解析結果である。 本発明のコンクリート鉛直構造の第１変形例において、鉛直脚部と基盤部との接合部分の部分拡大図である。 図１１のＩＩ－ＩＩ部分の断面図である。 本発明のコンクリート鉛直構造の第２変形例において、鉛直脚部と基盤部との接合部分の部分拡大図である。 図１３のコンクリート鉛直構造を構成する第１の鉛直鋼材を示す斜視図である。 本発明のコンクリート鉛直構造の変形例の構成を示す断面図である。 本発明のコンクリート鉛直構造のさらに他の変形例の構成を示す断面図である。

本発明は、コンクリート鉛直部材の曲げ耐力を決定する危険断面位置を、鉛直部材と当該鉛直部材を支持する基盤部との接合面から鉛直部材の中央部側に移動させ、かつ鉛直部材の曲げ耐力を繊維コンクリートにより向上させたヒンジリロケーション機構を有するコンクリート部材構造である。
コンクリート部材構造の第１の特徴は、繊維補強コンクリートで形成されたコンクリート鉛直部材と、当該コンクリート鉛直部材を支持する基盤部との接合部において、当該接合部を跨ぐ鉛直鋼材を主筋より多く配置する、または主筋強度より高強度または大断面の鋼材を用いてコンクリート鉛直部材と基盤部を接合させる点である。コンクリート部材構造の第２の特徴は、コンクリート鉛直部材と基盤部の接合面の曲げ耐力がコンクリート鉛直部材の曲げ耐力を上回ることにより、繊維コンクリートによってコンクリート鉛直部材の曲げ耐力が向上される点である。
具体的には、第１実施形態では、壁柱と基盤部とを備えるコンクリート部材構造として、壁柱の柱脚部に配置する第１の鉛直鋼材を、柱脚部、柱中間部及び柱頭部に配置する第２の鉛直鋼材に比べて、大断面で、高強度鋼材にするとともに、柱脚部を鋼繊維補強コンクリートで形成した。
第１変形例は、壁柱ではない、通常の柱に関し、柱脚部をせん断補強筋が配筋されていない鋼繊維補強コンクリートで形成するとともに、柱脚部に第１の鉛直鋼材を配筋し、柱脚部、柱中間部及び柱頭部に第２の鉛直鋼材を配筋するコンクリート部材構造である。第２変形例は、柱脚部をせん断補強筋が設けられた鋼繊維補強コンクリートで形成するとともに、柱脚部に第１の鉛直鋼材としてＨ型鋼を配置したコンクリート部材構造である。
また、他の変形例１は、柱脚部を鋼繊維補強コンクリートで形成し、柱脚部に配筋する第１の鉛直鋼材を、柱脚部、柱中間部及び柱頭部に配筋する第２の鉛直鋼材に比べて、多く配筋する場合である。他の変形例２は、柱脚部及び柱中間部を鋼繊維補強コンクリートで形成する場合である。

以下、添付図面を参照して、本発明によるコンクリート鉛直部材と、当該コンクリート鉛直部材を支持する基盤部と、を備えるコンクリート部材構造に係る各実施形態について、図面に基づいて説明する。
（実施形態）
本発明の実施形態に係るコンクリート鉛直部材と基盤部とを備えるコンクリート部材構造の構成について、建物の一例を図１に示す。
図１に示されるように、建物１の躯体は、基礎構造たる基盤部１０と、上部構造２０と、を備えている。
基盤部１０は、壁柱２２と柱２１を支持するスラブまたは基礎構造であり、建物１の荷重及び地震時等に建物１に作用する外力を地盤Ｇに伝える。この基盤部１０は、直接基礎、杭基礎等、適宜の形式の基礎構造によって、地盤Ｇ中に強固に支持されている。上部構造２０は、基盤部１０の上方に設けられている。上部構造２０は、上部構造２０の外周部に沿って設けられた複数の柱２１と、上部構造２０の内部側に設けられた壁柱２２と、互いに隣接する柱２１と壁柱２２との間に架設された梁２３と、を主として備えている。

図２は、図１に示す建物を構成するコンクリート鉛直部材と基盤部とを備えるコンクリート部材構造に関する、鉛直脚部と基盤部との接合部分の部分拡大図である。
図２に示すように、壁柱２２は、上下方向Ｄｖに連続して設けられたコンクリート柱３０である。本実施形態においては、コンクリート鉛直部材は、壁柱２２であるこのコンクリート柱３０であり、コンクリート部材構造２は、コンクリート柱３０と基盤部１０を備えてこれらが接合された、コンクリート柱構造である。
コンクリート柱３０は、柱脚部（鉛直脚部）３１と、柱中間部（鉛直中間部）３２と、柱頭部３３と、を有している。柱脚部３１は、コンクリート柱３０の上下方向Ｄｖの下端部に位置し、基盤部１０上に接合されている。柱中間部３２は、コンクリート柱３０の上下方向Ｄｖの中間部に位置し、柱脚部３１上に接合されている。柱頭部３３は、コンクリート柱３０の上下方向Ｄｖの上端部に位置し、柱中間部３２上に設けられている。

本実施形態において、柱脚部３１は、繊維補強コンクリートＣｍにより形成されている。本実施形態においては、繊維補強コンクリートＣｍは、鋼繊維補強コンクリート（ＳＦＲＣ（Ｓｔｅｅｌ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ））である。繊維補強コンクリートＣｍは、後述する柱中間部３２や柱頭部３３を形成するポルトランドセメント系のコンクリートＣｐと比較すると、圧縮靱性、引張軟化特性に優れる。柱脚部３１には、第１の鉛直鋼材４１が埋設されている。第１の鉛直鋼材４１は、上下方向Ｄｖに延び、柱脚部３１及び基盤部１０を跨ぐように設けられている。第１の鉛直鋼材４１の上端は、柱脚部３１の上部に位置している。第１の鉛直鋼材４１の下端は、基盤部１０中に位置している。第１の鉛直鋼材は、柱脚部３１を形成する繊維補強コンクリートＣｍ、及び基盤部１０を構成するコンクリート造のスラブや柱梁接合部に定着されている。
柱中間部３２、及び柱頭部３３は、ＪＩＳ規格で規定されたセメントを用いたコンクリートであるポルトランドセメント系のコンクリートＣｐ、いわゆる普通コンクリートによって形成されている。柱中間部３２には、第２の鉛直鋼材４２が埋設されている。第２の鉛直鋼材４２は、柱脚部３１及び柱中間部３２を跨ぐように埋設され、本実施形態においては、第２の鉛直鋼材４２の下端は、柱脚部３１中に埋設されている。第２の鉛直鋼材４２の上端は、柱中間部３２内に位置している。第２の鉛直鋼材４２としては、例えば、高強度鉄筋、太径鉄筋、普通強度鉄筋、同径鉄筋等を用いることができる。

図３は、図２のＩ－Ｉ部分の断面図である。図４は、図２のコンクリート柱に設けられた第１の鉛直鋼材を示す斜視図である。
図３に示すように、柱脚部３１において、コンクリート柱３０の幅方向の両端部に、それぞれ、第１の鉛直鋼材４１が１本ずつ配置されている。各第１の鉛直鋼材４１の四方には、第２の鉛直鋼材４２が配置されている。これら複数本の第２の鉛直鋼材４２の周囲には、当該第２の鉛直鋼材４２を囲むようにせん断補強筋４３が設けられている。
第１の鉛直鋼材４１は、第２の鉛直鋼材４２に比べて、高強度及び／または大断面の鋼材である。第１の鉛直鋼材４１は、例えば、図４に示すように、円筒状の鋼管４１ａと、鋼管４１ａの外周面に設けられた複数のスタッドボルト４１ｂと、を備えている。複数のスタッドボルト４１ｂは、鋼管４１ａに、上下方向Ｄｖに間隔を空けて設けられている。また、複数のスタッドボルト４１ｂは、鋼管４１ａの周方向に間隔を空けて設けられている。各スタッドボルト４１ｂは、鋼管４１ａの外周面に溶接されている。このように、第１の鉛直鋼材４１に中空の鋼管４１ａとスタッドボルト４１ｂを備えることで、繊維補強コンクリートＣｍとの付着面積が大きく確保される。

図２に示すように、このようなコンクリート柱３０において、繊維補強コンクリートＣｍにより形成された柱脚部３１の高さＺは、第１の鉛直鋼材４１がコンクリート柱３０に定着するために必要な必要定着長さＨを上回るように設定されている。また、第１の鉛直鋼材４１は、基盤部１０においても、この必要定着長さＨを上回る長さで設けられて、基盤部１０に定着されている。第１の鉛直鋼材４１の上端は、柱中間部３２に配置されている。
ここで必要定着長さＨは、例えば、下式（１）で表される。

ただし、σｔ：付着検定断面位置（スパン内で最大曲げモーメントが生じている断面）における短期、長期荷重時の鉄筋存在応力度、Ａ_ｓ：鉄筋の断面積、ｋ：次式（２）、（３）で表される鉄筋配置と横補強筋による修正係数、ｆ_ｂ：許容付着応力度、ψ：鉄筋の周長である。
下式（２）は、長期荷重時の修正係数ｋ、下式（３）は短期荷重時の修正係数ｋを示す。

上式（２）、（３）において、ｄ_ｂ：曲げ補強鉄筋径、ｃ：鉄筋のあき、もしくは最小かぶり厚さの３倍のうちの小さい方である。ｗは、付着割裂面を横切る横補強筋効果を表す換算長さで、下式（４）により与えられる。

上式（４）において、Ａ_ｓｔ：鉄筋列の想定される付着割裂面を横切る１組の横補強筋全断面積、ｓ：１組の横補強筋の間隔、Ｎ：鉄筋列の想定される付着割裂面における鉄筋本数、である。

（検証解析）
図５～図１０では、本発明によるコンクリート鉛直部材と基盤部とを備えるコンクリート部材構造について、中低層建物に採用された場合を対象として、大地震時の建物の応答性状に関する検証解析を行い、作用効果を確認した。
図５に、本発明のコンクリート部材構造を採用した試設計モデルを示す。試設計モデルは、建物各階の横断面が一様な長手方向に３６．０ｍ、短手方向に１７．５ｍで、高さ２４．５ｍの地上７階建てのＲＣ造建物である。本検証解析におけるコンクリート部材構造は、試設計モデルの建物中央部に配置するコ型形状の壁柱であるコンクリート鉛直部材と、基盤部（スラブ）とが接合された構造である。
解析は、建物の試設計モデルを対象として、壁柱に鋼繊維補強コンクリートを用いない従来技術のコンクリート鉛直構造を採用したケース１と、鉛直脚部のみに鋼繊維補強コンクリートを用いたケース２と、本発明による、鉛直脚部に鋼繊維補強コンクリートを用い、かつ鉛直脚部と基盤部を跨がるように第１の鉛直鋼材を埋設させたコンクリート鉛直構造を採用したケース３について、比較検討を行った。鉛直脚部と基盤部に跨って埋設される第１の鉛直鋼材は、抜け出し性状を反映させた弾性ばねでモデル化した。
具体的には、コンクリート鉛直構造の鉛直脚部と、鉛直脚部と基盤部に配置される第１の鉛直鋼材を材料非線形モデルでモデル化し、かつ他の鉛直中間部等を弾性体としてモデル化した試設計モデルに対して、水平荷重を漸増的に外部荷重として増加させながら、図８に示す壁柱を有する建物において、全体降伏機構が形成される大変形領域に至るまで２次元有限要素解析を行った。
図６は、鉛直脚部のコンクリートの非線形材料モデルとして、鋼繊維補強コンクリート（ＳＦＲＣ）を用いた場合と、普通コンクリート（ＲＣ）を用いた場合における圧縮応力～圧縮ひずみ関係である。また、図７は、鉛直脚部に、鋼繊維補強コンクリートを用いた場合と、普通コンクリートを用いた場合における引張応力～引張ひずみ関係である。鋼繊維補強コンクリートの場合、最大圧縮強度または最大引張強度に達した後は、コンクリートの材料特性に基づき、普通コンクリートに比べて、緩やかな応力低下性状を反映するようにモデル化を行った。コンクリート鉛直部材と基盤部とを備えるコンクリート部材構造では、ケース１～３の全てにおいて、コンクリート鉛直部材の頭部及び鉛直中間部には剛体の材料モデルを適用した。

図９に、図５に示す試設計モデルにおいて、鉛直脚部に従来技術の普通コンクリートを採用したケース１と、鉛直脚部に鋼繊維補強コンクリートを採用したケース２について、建物１階の鉛直脚部での水平荷重Ｑと、水平変位δの関係を比較した。鋼繊維補強コンクリートを採用したケース２は、従来技術の普通コンクリートを採用したケース１に比べて、曲げ耐力が若干増加したが、Ｑ～δ曲線の違いは小さい傾向であった。
図１０に、図５に示す試設計モデルにおいて、鉛直脚部を普通コンクリートで形成させるケース１と、鉛直脚部を鋼繊維補強コンクリートで形成し、かつ鉛直脚部と基盤部に跨るように第１の鉛直鋼材を配置したケース３について、建物１階の柱脚部での水平荷重Ｑと、水平変位δの関係を比較した。
本発明のコンクリート鉛直構造のケース３は、従来技術のケース１に比べて、主筋の降伏荷重は大きく、曲げ耐力も増加している。また、ケース３の解析結果は、ケース１より曲げ剛性が高く、かつＱ～δ曲線で囲まれる包絡線も大きく、優れた曲げ特性を有することが認められる。

（作用効果）
本実施形態におけるコンクリート部材構造２は、コンクリート柱（コンクリート鉛直部材）３０と、コンクリート柱３０を支持する基盤部１０と、を備えるコンクリート部材構造２であって、コンクリート柱３０は、少なくとも柱脚部（鉛直脚部）３１が繊維補強コンクリートＣｍにより形成され、柱脚部３１及び基盤部１０には、これらを跨ぐように第１の鉛直鋼材４１が埋設されている。
上記の構成によれば、下記のような作用効果が得られる。
（１）コンクリート部材構造２は、少なくとも柱脚部３１を繊維補強コンクリートにより形成することで、コンクリート柱３０の損傷が低減され、かつ繊維（特に本実施形態においては鋼繊維）によるコンクリートの引張特性改善効果により、コンクリート柱３０の柱脚部３１におけるコンクリートの引張特性が改善されて、曲げ耐力が向上する。
（２）柱脚部３１と基盤部１０にはこれらを跨ぐように第１の鉛直鋼材４１が埋設されていることで、コンクリート柱３０にひび割れや破壊が集中する危険断面位置が、コンクリート柱３０と基盤部１０との接合面から、柱脚部３１よりも上方に移動する。
（３）第１の鉛直鋼材４１により、柱脚部３１において曲げ耐力に寄与する鋼材量が増加し、これによってもコンクリート柱３０の曲げ強度を増大させることができる。さらに、第１の鉛直鋼材４１が、柱脚部３１と基盤部１０とを跨ぐように埋設されているため、柱脚部３１と基盤部１０との接合面における曲げ耐力を向上させることができる。加えて、第１の鉛直鋼材４１を基盤部１０に定着させることで、第１の鉛直鋼材４１が、コンクリート柱３０が抜け出すような変形を生じるのを抑えることができる。

また、柱脚部３１及び柱脚部３１の上方の柱中間部（鉛直中間部）３２には、これらを跨ぐように第２の鉛直鋼材４２が埋設され、第１の鉛直鋼材４１は、第２の鉛直鋼材４２に比べて、高強度または大断面の鋼材である。
上記の構成によれば、上記（１）～（３）に加えて下記のような作用効果が得られる。
（４）柱脚部３１に配置する第１の鉛直鋼材４１を、柱脚部３１と柱中間部３２とを跨ぐように埋設する第２の鉛直鋼材４２に比べて、高強度または大断面の鋼材とすることで、コンクリート柱３０の曲げ耐力を決定する危険断面位置が、コンクリート柱３０と基盤部１０との接合面である柱脚部３１の基盤部１０側の表面から、柱脚部３１と柱中間部３２との接合面に移動される。このため、柱脚部３１に生じる引張力によるコンクリートのひび割れや破壊を抑制可能である。

また、コンクリート柱３０のうち、繊維補強コンクリートＣｍにより形成された柱脚部３１の高さは、第１の鉛直鋼材４１がコンクリート柱３０に定着するために必要な必要定着長さを上回ることを特徴とする。
上記の構成によれば、上記（１）～（４）に加えて下記のような作用効果が得られる。
（５）繊維補強コンクリートＣｍにより形成された柱脚部３１の高さＺを、第１の鉛直鋼材の必要定着長さＨを上回るようにすることで、第１の鉛直鋼材４１を確実に繊維補強コンクリートＣｍで形成される柱脚部３１に定着され、柱脚部３１と第１の鉛直鋼材４１との一体性を高めることができる。これにより、コンクリート柱３０とコンクリート柱３０を支持する基盤部１０とを備えるコンクリート部材構造２において、第１の鉛直鋼材４１をコンクリート柱３０の曲げ耐力の増加に、より有効に寄与させることができる。

（実施形態の第１変形例）
なお、本発明のコンクリート部材構造は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、壁柱２２としてのコンクリート柱（コンクリート鉛直部材）３０を例示したが、これに限らない。
図１１は、本発明の実施形態に係るコンクリート部材構造の第１変形例において、建物の柱を構成するコンクリート柱を示す縦断面図である。図１２は、図１１のＩＩ－ＩＩ部分の断面図である。
図１１に示されるように、建物１の柱２１を形成するコンクリート柱３０Ｂは、柱脚部３１Ｂと、柱中間部３２と、柱頭部３３と、を有している。本変形例においては、コンクリート鉛直部材は、このコンクリート柱３０Ｂであり、コンクリート部材構造２Ｂは、コンクリート柱３０Ｂと基盤部１０を備えてこれらが接合された、コンクリート柱構造である。本変形例において、柱脚部（鉛直脚部）３１Ｂは、繊維補強コンクリートＣｍにより形成されている。本変形例における繊維補強コンクリートＣｍは、上記実施形態と同様に、鋼繊維補強コンクリートである。柱脚部３１Ｂには、第１の鉛直鋼材４１が埋設されている。第１の鉛直鋼材４１は、上下方向Ｄｖに延び、柱脚部３１Ｂ及び基盤部１０を跨ぐように設けられている。
柱中間部（鉛直中間部）３２、及び柱頭部３３は、ポルトランドセメント系のコンクリートＣｐによって形成されている。柱中間部３２には、第２の鉛直鋼材４２が埋設されている。第２の鉛直鋼材４２は、柱脚部３１Ｂ及び柱中間部３２を跨ぐように埋設されている。
図１２に示されるように、第１の鉛直鋼材４１は、コンクリート柱３０Ｂの中央部に配置されている。第１の鉛直鋼材４１の四方には、第２の鉛直鋼材４２が配置されている。
柱中間部３２には、第１の鉛直鋼材４１の四方に配置された複数本の第２の鉛直鋼材４２を取り囲むように、周方向に連続するせん断補強筋４３Ｂが設けられている。この変形例では、柱脚部３１Ｂには、せん断補強筋が設けられていない。

このような構成では、せん断補強筋がない柱脚部３１Ｂでは、繊維補強コンクリートＣｍに混入された鋼繊維がせん断補強筋による拘束効果を発揮するめに、柱脚部３１Ｂに圧縮強度、引張強度を超える変形が加わった際であっても緩やかに破壊していく、優れた靭性能を有している。
このようなコンクリート柱３０Ｂと基盤部１０が接合されたコンクリート部材構造２Ｂにおいても、上記実施形態と同様、コンクリート柱３０Ｂにおいて損傷が集中しやすい、塑性ヒンジを形成する部位を、柱脚部３１Ｂから上方に移動させることができる。その結果、柱脚部３１Ｂに生じる引張力によるひび割れや破壊を抑制可能となる。

（実施形態の第２変形例）
図１３は、本発明の実施形態に係るコンクリート部材構造の第２変形例において、建物の柱を構成するコンクリート柱を示す縦断面図である。図１４は、図１３のコンクリート柱に設けられた第１の鉛直鋼材を示す斜視図である。
図１３に示されるように、本変形例におけるコンクリート部材構造２Ｃにおいては、建物１の柱２１を形成するコンクリート柱（コンクリート鉛直部材）３０Ｃは、上記実施形態で示した第１の鉛直鋼材４１に代わる、Ｈ型鋼を用いた第１の鉛直鋼材４１Ｃを備えている。
第１の鉛直鋼材４１Ｃは、上下方向Ｄｖに延び、柱脚部３１Ｃ及び基盤部１０を跨ぐように設けられている。第１の鉛直鋼材４１Ｃは、第２の鉛直鋼材４２に比べて、高強度及び／または大断面の鋼材である。図１４に示すように、第１の鉛直鋼材４１Ｃは、例えば、Ｈ型鋼４１ｄと、Ｈ型鋼４１ｄの両側のフランジに設けられた複数のスタッドボルト４１ｅと、を備えている。第１の鉛直鋼材４１Ｃは、Ｈ型鋼４１ｄとスタッドボルト４１ｅを備えることで、繊維補強コンクリートＣｍとの付着面積が大きく確保される。
第１の鉛直鋼材４１Ｃは、コンクリート柱３０Ｃの中央部に配置されている。第１の鉛直鋼材４１Ｃの四方には、第２の鉛直鋼材４２が配置されている。柱脚部３１Ｃ、及び柱中間部３２には、第１の鉛直鋼材４１の四方に配置された複数本の第２の鉛直鋼材４２を取り囲むように、周方向に連続するせん断補強筋４３Ｃが設けられている。この場合、柱脚部３１Ｃにおけるせん断補強筋４３Ｃの量を、柱中間部３２におけるせん断補強筋４３Ｄの量よりも少なくすることができる。

このようなコンクリート部材構造２Ｃにおいても、上記実施形態と同様、コンクリート柱３０Ｃにおいて損傷が集中しやすい、塑性ヒンジを形成する部位を、柱脚部３１Ｃから上方に移動させることができる。その結果、柱脚部３１Ｃに生じる引張力によるひび割れや破壊を抑制可能となる。

（その他の変形例）
上記の実施形態及び各変形例においては、第１の鉛直鋼材として、円筒状の鋼管やＨ型鋼材を用いたが、第２の鉛直鋼材４２と同様に、普通強度鉄筋や同径鉄筋であってもよく、第２の鉛直鋼材４２に比べて、高強度鉄筋、または太径鉄筋を用いてもよい。
また、実施形態及び各変形例においては、第２の鉛直鋼材４２は柱脚部３１及び柱中間部３２に埋設させたが、柱脚部、柱中間部及び柱頭部３３に埋設させてもよい。
また、図１５にコンクリート部材構造２Ｄとして示すように、第１の鉛直鋼材４１は、第２の鉛直鋼材４２と同一断面でありながら、第２の鉛直鋼材４２よりも多数の量（本数）が配置されるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、柱中間部３２を、ポルトランドセメント系のコンクリートＣｐによって形成するようにしたが、柱中間部３２を、繊維補強コンクリートＣｍを用いて形成することもできる。
さらに、図１６にコンクリート部材構造２Ｅとして示すように、柱中間部３２Ｄも、繊維補強コンクリートＣｍを用いて形成し、第２の鉛直鋼材４２を省略する構成とすることもできる。
また、上記実施形態では、第２の鉛直部材４２は、柱脚部３１または柱中間部３２に定着されているが、第２の鉛直部材４２は、これに加えて、柱脚部３１を更に下方に貫通して、更に基盤部１０に定着されてもよい。
また、上記実施形態では、第１の鉛直部材４１は、下端部が基盤部１０に定着され、かつ上端部が柱脚部３１を貫通して柱中間部３２に定着されているが、これに限られない。第１の鉛直部材４１は、第１の鉛直部材４１の上端が、必要定着長さＨを上回りつつも柱脚部３１の上端より下方に位置するように、配置されていてもよい。
また、上記実施形態及び各変形例においては、コンクリート部材構造として、鉛直部材に壁柱や、通常の柱を用いた場合の、コンクリート部材構造の構成とその作用効果について記載しているが、鉛直部材として、これら以外の鉛直部材、例えば壁が用いられてもよい。
また、上記実施形態及び各変形例においては、繊維補強コンクリートＣｍとして鋼繊維補強コンクリートを使用しているが、繊維補強コンクリートＣｍにおける繊維は、鋼繊維に限定されず、例えば、合成繊維が用いられてもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

２、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ…コンクリート部材構造
１０ 基盤部（例えば、スラブ、基礎構造、柱梁接合部）
３０、３０Ｂ、３０Ｃ コンクリート柱（コンクリート鉛直部材）
３１、３１Ｂ、３１Ｃ 柱脚部（鉛直脚部） Ｃｍ 繊維補強コンクリート
３２、３２Ｄ 柱中間部（鉛直中間部） Ｈ 必要定着長さ
４１、４１Ｃ 第１の鉛直鋼材 Ｚ 柱脚部の高さ
４２ 第２の鉛直鋼材

Claims (3)

1. コンクリート鉛直部材と、当該コンクリート鉛直部材を支持する基盤部と、を備えるコンクリート部材構造であって、
   前記コンクリート鉛直部材は、鉛直脚部のみが繊維補強コンクリートにより形成され、
   前記鉛直脚部及び前記基盤部には、これらを跨ぐように第１の鉛直鋼材が埋設され、
   前記コンクリート鉛直部材は壁柱であり、
   前記第１の鉛直鋼材は、表面に複数のスタッドボルトが設けられた鋼管またはＨ型鋼であり、前記コンクリート鉛直部材の幅方向の両端部に設けられていることを特徴とするコンクリート部材構造。
2. 前記鉛直脚部及び当該鉛直脚部の上方の鉛直中間部には、これらを跨ぐように第２の鉛直鋼材が埋設され、
   前記第１の鉛直鋼材の周囲に、複数の前記第２の鉛直鋼材が設けられ、
   複数の前記第２の鉛直鋼材を囲むように、せん断補強筋が設けられ、
   前記第１の鉛直鋼材は、前記第２の鉛直鋼材に比べて、高強度または大断面の鋼材であるか、または、前記第１の鉛直鋼材は、前記第２の鉛直鋼材と同一断面でありながら、前記第２の鉛直鋼材よりも多数配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート部材構造。
3. 前記コンクリート鉛直部材のうち、繊維補強コンクリートにより形成された前記鉛直脚部の高さは、前記第１の鉛直鋼材が前記コンクリート鉛直部材に定着するために必要な必要定着長さを上回ることを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリート部材構造。

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