JP7407214B2 - 複合柱梁架構およびその構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート造の柱部材と鉄骨造の梁部材とを備える複合柱梁架構、および、この複合柱梁架構の構築方法に関する。

従来より、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁とを接合した複合柱梁架構が知られている（特許文献１～３参照）。
特許文献１には、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合部構造において、鉄筋コンクリート柱上面の周縁部の鉄骨梁に接する位置に、超高強度繊維補強コンクリートを用いたプレキャストブロックを設置した接合部構造が示されている。
特許文献２には、下階柱に鉄骨梁が接合される複合柱梁架構について、鉄骨梁の下階柱に対する高さを決定する位置決め部材が示されている。この位置決め部材は、下階柱のフープ筋に取り付けられている。
特許文献３には、鉄筋コンクリート造の柱部材に梁部材が接合される柱梁架構について、梁部材を支持する梁支持部材が示されている。この梁支持部材は、梁部材と交差する方向に延びて梁部材が載置される梁支持部材と、柱部材の柱主筋に嵌合されるナットと、を備え、支持部材は、ナットを介して柱部材に支持される。

特開２０１１－０５８２９３号公報 特許第６２５５２２０号公報 特許第６６４６９５９号公報

本発明は、鉄骨造の梁部材の高さ位置を高精度で位置決めでき、かつ、柱梁接合部を容易に構築可能な、複合柱梁架構およびその構築方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、鉄筋コンクリート造の柱部材と鉄骨造の梁部材とが接合された複合柱梁架構として、柱部材を構成する柱本体の上端面にコンクリート造の梁支持部を設け、その梁支持部上に梁部材を載置し、柱梁接合部を柱部材および梁部材のそれぞれの一部を含んで構築することで、大断面化されて重量が大きい梁部材であっても、梁支持部を大型化して受圧面積を増加させて、梁部材を梁支持部で容易に支持できる点に着眼して、本発明に至った。
第１の発明の複合柱梁架構（例えば、後述の複合柱梁架構１）は、鉄筋コンクリート造の柱部材（例えば、後述の柱部材１０）と、鉄骨造の梁部材（例えば、後述の梁継手部２０）と、前記柱部材の上に設けられて前記梁部材が接合された柱梁接合部（例えば、後述の柱梁接合部３０）と、を備える複合柱梁架構であって、前記柱部材は、鉄筋コンクリート造の柱本体（例えば、後述の柱本体１１）と、前記柱本体の上端面の中央部に上方に突出して形成されたコンクリート造の梁支持部（例えば、後述の梁支持部１２）と、を備え、前記梁部材は、前記梁支持部上に載置され、前記柱梁接合部は、前記柱部材および前記梁部材のそれぞれの一部を含んで構築されることを特徴とする。

この発明によれば、複合柱梁架構において、鉄筋コンクリート造の柱本体の上端面の中央部にコンクリート造の梁支持部を設け、この梁支持部上に鉄骨造の梁部材を載置する。よって、梁部材が梁支持部の支圧強度で支えられるから、梁部材が大断面化されて重量が大きい場合であっても、梁支持部を大型化して受圧面積を増加させることで、梁支持部で梁部材を容易に支持することが可能である。
また、梁部材を梁支持部上に配置し、その周囲にコンクリートを流し込んで柱梁接合部を構築するので、梁支持部の周りでコンクリートが充填不足となるのを防止でき、柱梁接合部を容易に構築できる。

第２の発明の複合柱梁架構は、前記柱本体および前記梁支持部は、プレキャストコンクリート造であることを特徴とする。
この発明によれば、柱本体および梁支持部をプレキャストコンクリート造で一体に形成したので、施工現場にて、柱部材を迅速に建て込むことができる。
また、梁部材を梁支持部で支持するため、工場で柱本体および梁支持部をプレキャストコンクリート造で一体に形成する際に、梁支持部の高さを適宜設定することで、梁部材の柱部材に対する高さ位置を高精度で位置決めできる。

第３の発明の複合柱梁架構は、前記梁部材は、前記梁支持部に加えて、前記柱本体の上部の側面に取り付けられた梁受け金物（例えば、後述の下側梁受け金物５０、上側梁受け金物６０）、および／または、前記柱本体の上端面から上方に突出する柱主筋（例えば、後述の柱主筋１３Ａ）に取り付けられた梁位置決め金物（例えば、後述の梁位置決め金物７０）で支持されることを特徴とする。

この発明によれば、梁部材を、柱本体の上端面に設けた梁支持部で支持するとともに、柱本体の上部の側面に取り付けられた梁受け金物および／または柱本体から突出する柱主筋に取り付けられた梁位置決め金物で支持したので、梁部材を柱部材上に確実に仮固定することができる。

第４の発明の複合柱梁架構の構築方法は、上述の複合柱梁架構の構築方法であって、前記柱部材を構築する工程（例えば、後述のステップＳ１）と、前記柱部材の梁支持部上に前記梁部材を設置するとともに、前記柱梁接合部となる部分を囲んで型枠材（例えば、後述の鋼板３１）を建て込む工程（例えば、後述のステップＳ２）と、前記型枠材の内側にコンクリートを打設して、前記柱梁接合部を構築する工程（例えば、後述のステップＳ３）と、を含むことを特徴とする。

ここで、型枠材（鋼板または柱部材の一部）を梁部材とは別に建て込んでもよいし、型枠材を梁部材に一体化させて、梁部材の設置と同時に型枠材を建て込むようにしてもよい。
この発明によれば、柱本体の上端面の梁支持部上に梁部材を配置するとともに、柱梁接合部となる部分を型枠材で囲んで、その後、この型枠材の内側にコンクリートを打設したので、柱梁接合部を容易に構築できる。

本発明によれば、鉄骨造の梁部材の高さ位置を高精度で位置決めでき、かつ、柱梁接合部を容易に構築可能な、複合柱梁架構およびその構築方法を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る複合柱梁架構の側面図である。 図１の複合柱梁架構の破線Ａで囲んだ部分の拡大図である。 図２の複合柱梁架構の縦断面図である。 図２の複合柱梁架構の平面図である。 第１実施形態に係る複合柱梁架構を構築する手順のフローチャートである。 第１実施形態に係る複合柱梁架構の構築手順の説明図（その１、柱部材を建て込んだ状態）である。 図６の柱部材の破線Ｂで囲んだ部分の拡大図である。 第１実施形態に係る複合柱梁架構の構築手順の説明図（その１、梁ユニットを取り付けた状態）である。 図８の柱部材および梁ユニットの破線Ｃで囲んだ部分の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る複合柱梁架構の構築中の縦断面図である。 第２実施形態に係る複合柱梁架構の構築中の平面図である。

本発明は、鉄筋コンクリート造の柱部材の上端面に直方体状または円柱状のコンクリート造の梁支持部を設け、この梁支持部上に鉄骨造の梁部材を載置し、柱部材と梁部材とが交差する部分に柱梁接合部を構築した複合柱梁架構、およびその複合柱梁架構の構築方法である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る複合柱梁架構１の側面図である。図２は、図１の複合柱梁架構１の破線Ａで囲んだ部分の拡大図である。図３は、図２の複合柱梁架構１の縦断面図である。図４は、図２の複合柱梁架構１の平面図である。
複合柱梁架構１は、床面２の上に設けられた鉄筋コンクリート造の柱３と、柱３同士の間に設けられた鉄骨造の梁４と、梁４に支持された床スラブ５と、を備える。

柱３は、プレキャスト鉄筋コンクリート造の柱部材１０で構成されている。柱部材１０の上には、鋼板３１で囲まれた柱梁接合部３０が設けられており、この柱梁接合部３０には、Ｈ形鋼からなる梁部材としての梁継手部２０が接合されている。梁４は、梁継手部２０と、梁継手部２０同士の間に取り付けられた梁中間部材６と、を含んで構成されている。

柱部材１０は、プレキャスト鉄筋コンクリート造の柱本体１１と、柱本体１１の上端面の中央部に上方に突出して形成されたコンクリート造の梁支持部１２と、柱本体１１の上端面の四隅から上方に突出する異形鉄筋である柱主筋１３と、を備える。梁支持部１２は、工場にて、柱本体１１と一体に製造されたプレキャストコンクリート造である。
４本の梁継手部２０は、四方に延びており、互いに梁接合部２１で接合されている。この梁接合部２１は、梁支持部１２の上に載置されている。
柱梁接合部３０は、柱部材１０の上方に配置された鋼板３１と、鋼板３１の内側にコンクリートを打設して形成されたコンクリート体３２と、を備える。鋼板３１は、型枠材としての機能のほか、柱主筋１３を拘束するフープ筋としての機能を有する。この柱梁接合部３０には、柱部材１０の柱主筋１３および梁継手部２０の柱部材１０側の端部が含まれている。

以下、複合柱梁架構１を構築する手順について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
本実施形態では、複合柱梁架構１を構築する際に、梁接合部２１で互いに接合された４本の梁継手部２０と、柱梁接合部３０を構築するための型枠材となる鋼板３１と、を一体化した梁ユニット４０を用いる。
ステップＳ１では、図６に示すように、床面２上に柱部材１０を建て込む。このとき、柱本体１１の上部の４つの側面のそれぞれに下側梁受け金物５０を仮固定しておき、この状態で、柱部材１０を建て込む。
下側梁受け金物５０は、図７に示すように、柱本体１１の側面に沿って延びる鉛直部５１と、鉛直部５１の上端から略水平に延びる水平部５２と、を備える。鉛直部５１には、円形の貫通孔５３が形成されており、水平部５２には、円形の貫通孔５４が形成されている。柱本体１１の上部の側面には、雌ねじ部１４が設けられている。鉛直部５１の貫通孔５３にボルト５５を挿通して、柱本体１１の雌ねじ部１４に螺合することで、下側梁受け金物５０が柱部材１０に仮固定される。

ステップＳ２では、図７に示すように、柱部材１０の上に梁ユニット４０を取り付ける。具体的には、梁ユニット４０に上側梁受け金物６０を仮固定しておき、この状態で、梁ユニット４０を揚重して、梁ユニット４０の梁接合部２１を柱部材１０の梁支持部１２の上に載置するとともに、梁ユニット４０に取り付けた上側梁受け金物６０を下側梁受け金物５０に連結することで、柱部材１０の上に梁ユニット４０を仮固定する。
上側梁受け金物６０は、図９に示すように、梁ユニット４０の鋼板３１の側面に沿って延びる鉛直部６１と、鉛直部６１の下端から略水平に延びる水平部６２と、を備える。鉛直部６１には、円形の貫通孔６３が形成されており、水平部６２には、円形の貫通孔６４が形成されている。鋼板３１の側面には、雌ねじ部３３が形成されている。鉛直部６１の貫通孔６３にボルト６５を挿通して、鋼板３１の側面に設けられた雌ねじ部３３に螺合することで、上側梁受け金物６０が梁ユニット４０に仮固定される。また、水平部６２の貫通孔６４および下側梁受け金物５０の貫通孔５４にボルト６６を挿通して、ナット６７を螺合することで、上側梁受け金物６０が下側梁受け金物５０に連結される。
なお、上側梁受け金物６０と下側梁受け金物５０とを、ボルト６６およびナット６７で連結したが、これに限らず、上側梁受け金物６０と下側梁受け金物５０とを、挟締金具であるブルマンＣ型で仮固定してもよい。

ステップＳ３では、梁ユニット４０の鋼板３１の内側にコンクリートを打設してコンクリート体３２を形成し、柱梁接合部３０を構築する。その後、下側梁受け金物５０のボルト５５および上側梁受け金物６０のボルト６５を取り外して、下側梁受け金物５０および上側梁受け金物６０を撤去する。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）複合柱梁架構１において、鉄筋コンクリート造の柱本体１１の上端面の中央部にコンクリート造の梁支持部１２を設け、この梁支持部１２上に鉄骨造の梁継手部２０を載置する。よって、梁継手部２０が梁支持部１２の支圧強度で支えられるから、梁継手部２０が大断面化されて重量が大きい場合であっても、梁支持部１２を大型化して受圧面積を増加させることで、梁支持部１２で梁継手部２０を容易に支持することが可能である。
また、梁継手部２０を梁支持部１２上に配置し、その周囲にコンクリートを流し込んで柱梁接合部３０を構築するので、梁支持部１２の周りでコンクリートが充填不足となるのを防止でき、柱梁接合部３０を容易に構築できる。

（２）柱本体１１および梁支持部１２をプレキャストコンクリート造で一体に形成したので、施工現場にて、柱部材１０を迅速に建て込むことができる。
また、梁継手部２０を梁支持部１２で支持するため、工場で柱本体１１および梁支持部１２をプレキャストコンクリート造で一体に形成する際に、梁支持部１２の高さを適宜設定することで、梁継手部２０の柱部材１０に対する高さ位置を高精度で位置決めできる。
（３）梁継手部２０を、柱本体１１の上端面に設けた梁支持部１２で支持するとともに、柱本体１１の上部の側面に取り付けられた下側梁受け金物５０および上側梁受け金物６０で支持したので、梁継手部２０を柱部材１０上に確実に仮固定することができる。
（４）柱本体１１の上端面の梁支持部１２上に梁継手部２０を配置するとともに、柱梁接合部３０となる部分を鋼板３１で囲んで、この鋼板３１の内側にコンクリートを打設したので、柱梁接合部３０を容易に構築できる。

〔第２実施形態〕
図１０は、本発明の第２実施形態に係る複合柱梁架構１の構築中の縦断面図である。図１１は、第２実施形態に係る複合柱梁架構１の構築中の平面図である。
本実施形態では、第１実施形態の梁受け金物６０に代えて、梁位置決め金物７０を用いた点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、柱主筋１３Ａは、外周面にねじが刻設されたねじ鉄筋となっている。そして、ステップＳ２において、柱部材１０の上に梁ユニット４０を取り付けて、その後、柱主筋１３Ａに４つの梁位置決め金物７０を取り付ける。この梁位置決め金物７０は、梁継手部２０の上に配置されて両端部を柱主筋１３Ａが貫通する山形鋼である金物本体７１と、柱主筋１３Ａに螺合されて金物本体７１を上から押さえるナット７２と、を備える。この梁位置決め金物７０に柱主筋１３Ａを貫通させて金物本体７１を梁継手部２０の上に配置し、この状態でナット７２を締め付けることで、梁位置決め金物７０で梁ユニット４０の移動を拘束し、柱部材１０に仮固定する。
なお、本実施形態では、金物本体７１を山形鋼としたが、これに限らず、平鋼としてもよい。また、梁位置決め金物７０を工場にて柱主筋１３Ａに予め取り付けておいてもよい。このようにすれば、梁位置決め金物７０の建築現場への搬入作業の作業手間を軽減することができる。
本実施形態によれば、上述の（１）～（４）と同様の効果がある。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、第１実施形態では、柱部材１０をプレキャスト鉄筋コンクリート造としたが、これに限らず、柱部材１０を建設現場でコンクリートを打設して構築する鉄筋コンクリート造としてもよい。
また、第１実施形態では、下側梁受け金物５０の鉛直部５１に設けた貫通孔５３を円形としたが、これに限らず、貫通孔５３を長方形のルーズ穴とすれば、柱部材１０に対する下側梁受け金物５０の高さ位置を微調整可能である。
また、第１実施形態では、上側梁受け金物６０の鉛直部６１に設けた貫通孔６３を円形としたが、これに限らず、貫通孔６３を長方形のルーズ穴とすれば、梁ユニット４０に対する上側梁受け金物６０の高さ位置を微調整可能である。
また、第１実施形態では、梁受け金物６０を柱本体１１の上部の４つの側面に設けたが、これに限らず、柱本体１１の上部の２つの側面にのみ設けてもよい。
また、第１実施形態では、梁受け金物５０、６０のみを用いて複合柱梁架構１を構築し、第２実施形態では、梁位置決め金物７０のみを用いて複合柱梁架構１を構築したが、これに限らず、第１実施形態の梁受け金物５０、６０と第２実施形態の梁位置決め金物７０とを併用して、複合柱梁架構１を構築してもよい。
また、第２実施形態では、梁位置決め金物７０を平面視で柱本体１１の外側に配置される柱主筋１３Ａに取り付けたが、これに限らず、梁位置決め金物を平面視で柱本体１１の内側に配置される柱主筋１３Ａに取り付けてもよい。

１…複合柱梁架構 ２…床面 ３…柱 ４…梁 ５…床スラブ ６…梁中間部材
１０…柱部材 １１…柱本体 １２…梁支持部 １３、１３Ａ…柱主筋
１４…雌ねじ部 ２０…梁継手部（梁部材） ２１…梁接合部
３０…柱梁接合部 ３１…鋼板（型枠材） ３２…コンクリート体 ３３…雌ねじ部
４０…梁ユニット
５０…下側梁受け金物 ５１…鉛直部 ５２…水平部 ５３、５４…貫通孔
５５…ボルト
６０…上側梁受け金物 ６１…鉛直部 ６２…水平部 ６３、６４…貫通孔
６５、６６…ボルト ６７…ナット
７０…梁位置決め金物 ７１…金物本体 ７２…ナット

Claims (4)

1. 鉄筋コンクリート造の柱部材と、鉄骨造の梁部材と、前記柱部材の上に設けられて前記梁部材が接合された柱梁接合部と、を備える複合柱梁架構であって、
   前記柱部材は、鉄筋コンクリート造の柱本体と、前記柱本体の上端面の中央部から上方に突出して前記柱本体に一体に形成されたコンクリート造の梁支持部と、を備え、
   前記梁部材は、前記梁支持部上に載置され、
   前記柱梁接合部は、前記柱部材および前記梁部材のそれぞれの一部を含んで構築されることを特徴とする複合柱梁架構。
2. 前記柱本体および前記梁支持部は、プレキャストコンクリート造であることを特徴とする請求項１に記載の複合柱梁架構。
3. 前記梁部材は、前記梁支持部に加えて、前記柱本体の上部の側面に取り付けられた梁受け金物、および／または、前記柱本体の上端面から上方に突出する柱主筋に取り付けられた梁位置決め金物で支持されることを特徴とする請求項１または２に記載の複合柱梁架構。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の複合柱梁架構の構築方法であって、
   前記柱部材を構築する工程と、
   前記柱部材の梁支持部上に前記梁部材を設置するとともに、前記柱梁接合部となる部分を囲んで型枠材を建て込む工程と、
   前記型枠材の内側にコンクリートを打設して、前記柱梁接合部を構築する工程と、を含むことを特徴とする複合柱梁架構の構築方法。

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