JP7404602B2

JP7404602B2 - 柱梁接合構造

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Publication number: JP7404602B2
Application number: JP2019236402A
Authority: JP
Inventors: 伸一 ▲高▼橋; 進藤田; 健樹油川
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2023-12-26
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: JP2021105271A

Description

本発明は、柱梁接合構造に関する。

鉄骨柱とプレキャストコンクリート梁（以下、「プレキャスト梁」という）との接合構造が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平８－０７４３１９号公報特開平１１－０５０５４０号公報

ところで、鉄骨柱とプレキャスト梁とは、構造種別が異なるため、接合することが難しく、新たな接合構造が望まれる。

本発明は、上記の事実を考慮し、鉄骨柱とプレキャスト梁との接合構造を得ることを目的とする。

第１態様に係る柱梁接合構造は、鉄骨柱と、前記鉄骨柱から張り出す金属製ブラケットと、梁端部が前記金属製ブラケット上に載置されるプレキャスト梁と、前記梁端部に設けられ、前記金属製ブラケットに接合される金属製プレートと、を備える。

第１態様に係る柱梁接合構造によれば、鉄骨柱から張り出す金属製ブラケット上に、プレキャスト梁の梁端部が載置される。この梁端部には、金属製プレートが設けられる。金属製プレートは、金属製ブラケットに接合される。これにより、金属製ブラケット及び金属製プレートを介して、鉄骨柱とプレキャスト梁とが接合される。

このようにプレキャスト梁の梁端部に金属製プレートを設けることにより、金属製プレートと金属製ブラケットとを溶接やボルト等によって接合することができる。したがって、鉄骨柱とプレキャスト梁とを容易に接合することができる。

また、鉄骨柱とプレキャスト梁とを接合する際に、鉄骨柱から張り出す金属製ブラケット上にプレキャスト梁の梁端部を載置する。これにより、プレキャスト梁を支持する支保工等を省略することができる。したがって、プレキャスト梁の施工性が向上する。

第２態様に係る柱梁接合構造は、第１態様に係る柱梁接合構造において、前記梁端部は、前記鉄骨柱と構造的に縁が切られた状態で、前記金属製ブラケット上に載置される。

第２態様に係る柱梁接合構造によれば、プレキャスト梁の梁端部は、鉄骨柱と構造的に縁が切られた状態で、鋼製ブラケット上に載置される。これにより、地震時に、プレキャスト梁の梁端部から鉄骨柱に曲げモーメントが伝達されることが抑制される。したがって、鉄骨柱の仕口部の補強等が低減されるため、鉄骨柱とプレキャスト梁とをさらに容易に接合することができる。

第３態様に係る柱梁接合構造は、第１態様又は第２態様に係る柱梁接合構造において、前記金属製プレートは、前記プレキャスト梁の両側の側面に沿ってそれぞれ設けられ、下端部が前記金属製ブラケットの上面に溶接される。

第３態様に係る柱梁接合構造によれば、金属製プレートは、プレキャスト梁の両側の側面に沿ってそれぞれ設けられる。これらの金属製プレートの下端部が、金属製ブラケットの上面に溶接される。これにより、鉄骨柱とプレキャスト梁とを容易に接合することができる。

第４態様に係る柱梁接合構造は、第１態様～第３態様の何れか１つに係る柱梁接合構造において、前記鉄骨柱と前記梁端部との間には、絶縁材が介在される。

第４態様に係る柱梁接合構造によれば、鉄骨柱とプレキャスト梁の梁端部との間には、絶縁材が介在される。これにより、鉄骨柱とプレキャスト梁の梁端部との隙間を埋めつつ、鉄骨柱とプレキャスト梁の梁端部との構造的な縁を容易に切ることができる。

以上説明したように、本発明に係る柱梁接合構造によれば、鉄骨柱とプレキャスト梁との接合構造を得ることができる。

図１は、一実施形態に係る柱梁接合構造が適用された鉄骨柱及びコンクリート梁を示す立面図である。図２は、図１の２－２線断面図である。図３は、図１に示されるコンクリート梁の施工過程を示す立面図である。図４は、図３の４－４線断面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る柱梁接合構造について説明する。

図１には、本実施形態に係る柱梁接合構造５０が適用された鉄骨柱１０及びコンクリート梁３０が示されている。

（鉄骨柱）
鉄骨柱１０は、角形鋼管によって形成されている。この鉄骨柱１０には、金属製ブラケット２０が設けられている。なお、鉄骨柱１０は、角形鋼管に限らず、例えば、丸形鋼管やＨ形鋼、Ｃ形鋼等によって形成されても良い。また、鉄骨柱１０は、ＣＦＴ（Concrete Filled Steel Tube）であっても良い。

（金属製ブラケット）
金属製ブラケット２０は、鋼板等によって形成されている。この金属製ブラケット２０は、受けプレート２２と、複数の補強リブ２４とを有している。受けプレート２２は、平板状に形成されており、略水平に配置されている。

受けプレート２２は、通しダイアフラムと同様に、鉄骨柱１０から外側へ張り出した状態で、鉄骨柱１０に溶接等によって接合されている。また、図２に示されるように、受けプレート２２は、鉄骨柱１０から４方向へ張り出しており、鉄骨柱１０の周囲に配置される４本のコンクリート梁３０を支持可能に構成されている。この受けプレート２２は、複数の補強リブ２４によって補強されている。

複数の補強リブ２４は、受けプレート２２の下側に配置されている。また、複数の補強リブ２４は、鉄骨柱１０の周方向に間隔を空けて配置されている。図１に示されるように、各補強リブ２４は、鉄骨柱１０の側面１０Ｓと受けプレート２２の下面２２Ｌとに亘って設けられている。

補強リブ２４の一端部は、鉄骨柱１０の側面１０Ｓに突き当てられた状態で、溶接等によって接合されている。また、補強リブ２４の上端部は、受けプレート２２の下面２２Ｌに突き当てられた状態で、溶接等によって接合されている。これらの補強リブ２４によって、受けプレート２２が下から支持されている。

なお、補強リブ２４の配置や数は、適宜変更可能である。また、補強リブ２４は、必要に応じて設ければ良く、適宜省略可能である。

（コンクリート梁）
図１及び図３に示されるように、コンクリート梁３０は、鉄骨柱１０と図示しない柱とに架設されている。このコンクリート梁３０は、その下部を構成するプレキャストコンクリート梁３２と、その上部を構成するトップコンクリート４０とを有している。

プレキャストコンクリート梁（以下、「プレキャスト梁」という）３２は、ハーフプレキャストコンクリートによって形成されている。このプレキャスト梁３２には、複数の下端梁主筋３４及びせん断補強筋３６が埋設されている。

下端梁主筋３４は、プレキャスト梁３２の下端側には、プレキャスト梁３２の材軸方向に沿って配筋されている。また、複数のせん断補強筋３６は、プレキャスト梁３２の材軸方向に間隔を空けて配筋されている。これらのせん断補強筋３６の上部は、プレキャスト梁３２の上面３２Ｕから上方へそれぞれ突出されている。このプレキャスト梁３２の上面３２Ｕには、トップコンクリート４０が設けられている。

トップコンクリート４０は、プレキャスト梁３２の上面３２Ｕにコンクリート（現場打ちコンクリート）を打設することにより形成されている。このトップコンクリート４０には、プレキャスト梁３２の上面３２Ｕから突出する複数のせん断補強筋３６の上部が埋設されている。また、トップコンクリート４０には、上端梁主筋４２が埋設されている。上端梁主筋４２は、プレキャスト梁３２の材軸方向に沿って配筋されている。

（柱梁接合構造）
鉄骨柱１０とコンクリート梁３０の梁端部３０Ｅには、柱梁接合構造５０が適用されている。具体的には、コンクリート梁３０における鉄骨柱１０側の梁端部３０Ｅは、鉄骨柱１０と構造的に縁が切られた状態で、金属製ブラケット２０の受けプレート２２の上面２２Ｕに載置されている。

より具体的には、コンクリート梁３０の梁端部３０Ｅは、鉄骨柱１０の側面１０Ｓとの間に隙間Ｄ（図１参照）を空けた状態で、金属製ブラケット２０の受けプレート２２の上面２２Ｕに載置されている。この隙間Ｄには、絶縁材４４が配置されている。

絶縁材４４は、例えば、エラスタイトやスタイロフォーム（登録商標）等の伸縮目地材によって板状に形成されている。この絶縁材４４は、鉄骨柱１０の側面１０Ｓと、コンクリート梁３０の端面３０Ｔとの隙間Ｄに挟み込まれている。つまり、鉄骨柱１０の側面１０Ｓとコンクリート梁３０の端面３０Ｔと間には、絶縁材４４が介在されている。この絶縁材４４によって、鉄骨柱１０とコンクリート梁３０との縁が構造的に切られている。これにより、地震時に、コンクリート梁３０から鉄骨柱１０に伝達される曲げモーメントが低減される。また、絶縁材４４が伸縮することにより、コンクリート梁３０の材軸方向の伸縮変形が吸収される。

図４に示されるように、プレキャスト梁３２の梁端部３２Ｅにおける両側の側面３２Ｓには、金属製プレート５２が設けられている。金属製プレート５２は、鋼板等によって形成されている。

金属製プレート５２は、プレキャスト梁３２の材軸方向を長手方向とした長方形状に形成されており、プレキャスト梁３２の側面３２Ｓに沿って配置されている。この金属製プレート５２は、プレキャスト梁３２の側面３２Ｓの下端から上端に亘って設けられている。

金属製プレート５２の内面には、複数のスタッド５４が溶接等によって接合されている。各スタッド５４は、金属製プレート５２の内面から突出し、プレキャスト梁３２に埋設されている。これらのスタッド５４を介して、金属製プレート５２がプレキャスト梁３２に固定されている。

金属製プレート５２の下端部５２Ｌは、受けプレート２２の上面２２Ｕに接触し、又は近接した状態で配置されている。この金属製プレート５２の下端部５２Ｌは、受けプレート２２の上面２２Ｕに隅肉溶接等によって溶接されている。これにより、コンクリート梁３０が、金属製プレート５２及び金属製ブラケット２０を介して鉄骨柱１０に接合（ピン接合）されている。

なお、金属製プレート５２は、工場等において、プレキャスト梁３２を製作する際に、プレキャスト梁３２に予め一体化される。

（柱梁接合構造の施工方法）
次に、本実施形態に係る柱梁接合構造の施工方法の一例について説明する。

図３には、金属製ブラケット２０が設けられた鉄骨柱１０が示されている。この状態から、鉄骨柱１０から張り出す金属製ブラケット２０の受けプレート２２の上面２２Ｕに、プレキャスト梁３２の梁端部３２Ｅを載置する。この際、鉄骨柱１０の側面１０Ｓとプレキャスト梁３２の端面３２Ｔとの間に、絶縁材４４を介在させる。

なお、絶縁材４４は、後述するトップコンクリート４０が鉄骨柱１０の側面１０Ｓに付着しないように、プレキャスト梁３２よりも上側の鉄骨柱１０の側面１０Ｓにも設けられる。

次に、図４に示されるように、プレキャスト梁３２の梁端部３２Ｅにおける両側の側面３２Ｓに設けられた一対の金属製プレート５２の下端部５２Ｌを、受けプレート２２の上面２２Ｕに隅肉溶接によってそれぞれ溶接する。これにより、プレキャスト梁３２の梁端部３２Ｅが、一対の金属製プレート５２及び金属製ブラケット２０を介して鉄骨柱１０に接合（ピン接合）される。

次に、プレキャスト梁３２の周囲に、図示しない型枠を仮設するとともに、型枠内に複数の上端梁主筋４２を適宜配筋する。この状態で、型枠内にコンクリートを打設することにより、トップコンクリート４０を形成する。この際、図１及び図３に示されるように、絶縁材４４によって、鉄骨柱１０の側面１０Ｓに対するトップコンクリート４０の付着が抑制される。その後、型枠を適宜脱型する。これにより、コンクリート梁３０が形成される。

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態に係る柱梁接合構造５０によれば、図１に示されるように、鉄骨柱１０から張り出す金属製ブラケット２０の受けプレート２２上に、コンクリート梁３０を構成するプレキャスト梁３２の梁端部３２Ｅが載置されている。図４に示されるように、梁端部３２Ｅの両側の側面３２Ｓには、金属製プレート５２がそれぞれ設けられている。各金属製プレート５２の下端部５２Ｌは、受けプレート２２の上面２２Ｕに溶接されている。

このようにプレキャスト梁３２の梁端部３２Ｅに金属製プレート５２を設けることにより、金属製ブラケット２０の受けプレート２２に金属製プレート５２を溶接することができる。したがって、鉄骨柱１０とコンクリート梁３０とを容易に接合することができる。

また、鉄骨柱１０とコンクリート梁３０とを接合する際に、鉄骨柱１０から張り出す金属製ブラケット２０の受けプレート２２上に、プレキャスト梁３２の梁端部３２Ｅを載置する。これにより、プレキャスト梁３２を支持する支保工等を省略することができる。したがって、プレキャスト梁３２の施工性が向上する。

また、コンクリート梁３０の梁端部３０Ｅは、鉄骨柱１０と構造的に縁が切られた状態で、金属製ブラケット２０の受けプレート２２上に載置されている。これにより、地震時に、コンクリート梁３０の梁端部３０Ｅから鉄骨柱１０に伝達される曲げモーメントが低減される。したがって、鉄骨柱１０の仕口部の補強等が低減されるため、鉄骨柱１０とコンクリート梁３０とをさらに容易に接合することができる。

さらに、鉄骨柱１０とコンクリート梁３０の梁端部３０Ｅとの隙間Ｄには、絶縁材４４が介在されている。これにより、鉄骨柱１０とコンクリート梁３０の梁端部３０Ｅとの隙間Ｄを埋めつつ、鉄骨柱１０とコンクリート梁３０の梁端部３０Ｅとの構造的な縁を容易に切ることができる。

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、プレキャスト梁３２の両側の側面３２Ｓに金属製プレート５２がそれぞれ設けられるが、上記実施形態はこれに限らない。金属製プレート５２は、プレキャスト梁３２の両側の側面３２Ｓの少なくとも一方に設けることができる。

また、金属製プレート５２は、プレキャスト梁３２の側面３２Ｓに設けられるが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、Ｌ形状の金属製プレートを、プレキャスト梁３２の側面３２Ｓ及び下面に沿って設けても良い。また、金属製プレートは、プレキャスト梁３２の端面３２Ｔに設けることも可能である。

また、上記実施形態では、金属製プレート５２の下端部５２Ｌが、金属製ブラケット２０の受けプレート２２に溶接されるが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、金属製プレートの下端部に、プレキャスト梁３２の外側へ延出するフランジ部を設け、当該フランジ部を受けプレート２２に重ねた状態でボルト及びナットによって接合（ボルト接合）しても良い。

また、上記実施形態では、金属製ブラケット２０の受けプレート２２が通しダイアフラム状に鉄骨柱１０に設けられるが、上記実施形態はこれに限らない。金属製ブラケットの受けプレートは、例えば、外ダイアフラム状に鉄骨柱１０に設けても良い。

また、上記実施形態では、金属製ブラケット２０の受けプレート２２が鉄骨柱１０から４方向へ張り出しているが、受けプレートの張出し方向は、鉄骨柱１０の周囲に配置されるコンクリート梁３０の本数に応じて適宜変更可能である。つまり、金属製ブラケットは、鉄骨柱１０から一方側へのみ張り出すように構成することも可能である。

さらに、金属製ブラケット２０の形状は、適宜変更可能であり、例えば、断面Ｌ形状の金属製ブラケットを、鉄骨柱１０から張り出すように、鉄骨柱１０の側面１０Ｓに溶接やボルトによって接合することも可能である。

また、上記実施形態では、鉄骨柱１０とプレキャスト梁３２の梁端部３２Ｅとの間に絶縁材４４が介在されるが、絶縁材４４は省略可能である。なお、絶縁材４４を省略した場合には、鉄骨柱１０にプレキャスト梁３２の梁端部３２Ｅを接触させても良い。

また、上記実施形態では、鉄骨柱１０とプレキャスト梁３２の梁端部３２Ｅとの縁が構造的に切られているが、上記実施形態はこれに限らない。鉄骨柱１０とプレキャスト梁３２の梁端部３２Ｅとは、構造的に接合されても良い。

また、上記実施形態では、プレキャスト梁３２がハーフプレキャストコンクリート造とされるが、プレキャスト梁は、フルプレキャストコンクリート造とされても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、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ことは勿論である。

１０鉄骨柱
２０金属製ブラケット
３２プレキャストコンクリート梁（プレキャスト梁）
３２Ｅ梁端部（プレキャスト梁の梁端部）
４４絶縁材
５０柱梁接合構造
５２金属製プレート
５２Ｌ下端部（金属製プレートの下端部）

Claims

鉄骨柱と、
前記鉄骨柱から張り出す金属製ブラケットと、
梁端部が前記金属製ブラケットの上面に載置されるプレキャスト梁と、
前記梁端部に設けられ、前記金属製ブラケットの前記上面に接合される金属製プレートと、
を備える柱梁接合構造。
前記梁端部は、前記鉄骨柱と構造的に縁が切られた状態で、前記金属製ブラケット上に載置される、
請求項１に記載の柱梁接合構造。
前記金属製プレートは、前記プレキャスト梁の両側の側面に沿ってそれぞれ設けられ、下端部が前記金属製ブラケットの前記上面に溶接される、
請求項１又は請求項２に記載の柱梁接合構造。
鉄骨柱と、
前記鉄骨柱から張り出す金属製ブラケットと、
梁端部が前記金属製ブラケット上に載置されるプレキャスト梁と、
前記梁端部に設けられ、前記金属製ブラケットに接合される金属製プレートと、
を備え、
前記鉄骨柱と前記梁端部との間には、絶縁材が介在される、
柱梁接合構造。