JP7425168B1 - 複合構造体の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】境界プレートを定位置に設置した後に、簡単に主筋を設置することができるようになる複合構造体の構築方法を提供する。【解決手段】鉄骨構造の鉄骨部１１と鉄筋コンクリート構造のＲＣ部１２とによって形成される複合構造体の構築方法である。そして、鉄骨部を形成する鉄骨３を設置するとともに、鉄骨部とＲＣ部との境界に境界プレート４を設置する工程と、ＲＣ部に配置する主筋のうちの少なくとも１本に対して、主筋５の端部に筒状のカプラ７を取り付けるとともに、カプラの端面が境界プレートに接触するように主筋を設置する工程と、鉄骨部の側から境界プレートの貫通穴に対して短鉄筋５１を挿し込んで先端をカプラの中空に収容させるとともに固定する工程と、ＲＣ部の配筋完了後にコンクリートを充填する工程とを備える。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用 ２０２２年７月２６日 一般財団法人日本建築総合試験所の性能証明技術一覧（検索）サイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｂｒｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｓｅａｒｃｈ／ｇｉｊｙｕｔｕ．ｐｈｐ？ｇｏ＿ｓｅａｒｃｈ＝ｔｒｕｅ＆ｄｉｓｐｌａｙ＿ｏｒｄｅｒ＝ｃａｔｅｇｏｒｙ＿１＆ｄｉｓｐｌａｙ＿ｓｏｒｔ＝ｄｅｓｃ＆ｐａｇｅ＝５）にて頒布

本発明は、鉄骨構造の鉄骨部と鉄筋コンクリート構造のＲＣ部とによって形成される複合構造体の構築方法に関するものである。

梁の長スパン化を目的として梁を軽量化するに際して、中央部を自重の軽い鉄骨構造にし、柱や壁などに接合させる材端部のみ鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）にした複合構造梁が知られている（特許文献１，２参照）。

このような複合構造梁の形式としては、特許文献１，２に開示されているような鉄骨の端部を鉄筋コンクリート構造の材端部に埋め込む埋込み形式と、特許文献３に開示されているような鉄骨を埋め込ませない非埋込み形式とがあり、鉄骨構造の鉄骨部と鉄筋コンクリート構造のＲＣ部との境界に境界プレートが配置されることがある。

ここで、境界プレートを配置する場合は、鉄筋コンクリート構造の主筋と接合させるために、上記した特許文献１，２では、鋼製の境界プレートに主筋の端部を貫通させて、境界プレートの両側から主筋にナットを装着することで、境界プレートと主筋との接合を行っている。

境界プレートの貫通穴に主筋を通すためには、境界プレートの設置後に主筋を境界プレートの反対側に移動（バックスイング）させた後に貫通穴に端部を通すか、主筋の設置後に境界プレートを移動させて貫通穴に端部を通す作業が発生する。

特許第５５９７１８４号公報 特許第５９８５９２９号公報 特開２００９－２１５７４８号公報

しかしながら、主筋を後方に移動させる場合は、長い主筋の取り扱いが煩雑となる上に、バックスイング用の充分なスペースが確保できないことも多く、仮受けを繰り返すなど施工の手間がかかる。また、境界プレートを移動させる場合も、鉄骨との位置関係を調整するために、重量の大きな鉄骨の移動が必要になるなど、施工の負担が大きくなる傾向にある。

そこで、本発明は、境界プレートを定位置に設置した後に、簡単に主筋を設置することができるようになる複合構造体の構築方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の複合構造体の構築方法は、鉄骨構造の鉄骨部と鉄筋コンクリート構造のＲＣ部とによって形成される複合構造体の構築方法であって、前記鉄骨部を形成する鋼材を設置するとともに、前記鉄骨部と前記ＲＣ部との境界に境界プレートを設置する工程と、前記ＲＣ部に配置する主筋のうちの少なくとも１本に対して、前記主筋の端部に筒状の継手材を取り付けるとともに、前記継手材の端面が前記境界プレートに接触するように前記主筋を設置する工程と、前記鉄骨部の側から前記境界プレートの貫通穴に対して短材を挿し込んで、前記短材の先端を前記継手材の中空に収容させるとともに固定する工程と、前記ＲＣ部の配筋完了後にコンクリートを充填する工程とを備えたことを特徴とする。

このように構成された本発明の複合構造体の構築方法は、先に定位置に設置された境界プレートに対して、端部に継手材が取り付けられた主筋を、継手材の端面が境界プレートに接触するように設置する。そして、鉄骨部の側から境界プレートの貫通穴に対して短材を挿し込んで、短材の先端を継手材の中空に収容させることで主筋を固定させる。

このように長くなることが多い主筋の端部を境界プレートの貫通穴に通す必要がなければ、境界プレートを定位置に設置した後であっても、簡単に主筋を設置することができるようになる。

本実施の形態の複合構造体の構築方法よって構築された複合構造梁の構成を示した説明図である。 地組みによる本実施の形態の複合構造体の構築方法の工程を示した説明図である。 地組みされた骨組みユニットの構成を示した説明図である。 梁柱構造物の骨組みが完成した状態を示した説明図である。 地階に構築される梁柱構造物の骨組みを示した説明図である。 短鉄筋を溶接で固定する場合の説明図である。 短材にロックボルトを使用した場合の説明図である。 複合構造梁の上側鉄筋に本実施の形態の複合構造体の構築方法を適用した構成を示した説明図である。 主筋の片側の端部にのみ本実施の形態の複合構造体の構築方法を適用した構成を示した説明図である。 鉄骨の端部を非埋込み形式にした場合の説明図である。

以下、本発明の実施の形態の複合構造体の構築方法ついて、図面を参照して説明する。図１は、複合構造体となる複合構造梁１及びそれが設けられる建築物としての梁柱構造物２の構成を説明する図である。

まず、梁柱構造物２の全体構成について説明する。この梁柱構造物２は、鉄筋コンクリート構造の間隔を置いて構築される柱２１間に、複合構造梁１が水平に架け渡された構成となる。なお、図１では、柱２１を挟んだ左右に複合構造梁１が図示されているだけだが、紙面直交方向に延伸する複合構造梁１や通常の鉄筋コンクリート造梁が設けられることもある。

この複合構造梁１は、柱２１の側面に接合させるＲＣ部１２と、ＲＣ部１２から梁中央に向けて延伸される鉄骨部１１とによって長尺状に形成される。ここで、ＲＣ部１２は鉄筋コンクリート構造であり、鉄骨部１１は鉄骨構造となる。

鉄骨部１１を形成する鉄骨３は、例えば一対の平行なフランジがウエブによって連結された鋼材である。例えば、Ｈ形鋼材、Ｉ形鋼材、溝形鋼材などが使用できる。以下では、Ｈ形鋼材によって形成される鉄骨３を適用する場合について説明する。

鉄骨部１１は、図１に示すように鉄骨３の露出部に相当する。一方、鉄骨３の端部は、埋設部としてＲＣ部１２に埋め込まれる。よって、ＲＣ部１２は、鉄骨３の埋設部が埋め込まれているため、詳細にいえば一部又は全部が鉄骨鉄筋コンクリート構造になり得る。

そして、鉄骨部１１とＲＣ部１２との境界、換言するとＲＣ部１２の始端となる端面には、鋼製の境界プレート４が配置される。この境界プレート４は、鉄骨３の外周を囲繞するように配置される。例えば、境界プレート４は、ＲＣ部１２の端面形状と略同じ長方形の鋼板の中央に、鉄骨３の外形に合わせた穴をくり抜くことによって形成される。

また、境界プレート４とそれに貫通させた鉄骨３とは、必要に応じて溶接によって接合される。溶接を行う場合は、例えば鉄骨３の全周に沿って行われる。なお、特許文献２に開示されているように、境界プレートと貫通させた鉄骨との間に隙間を形成し、力学的に一体化させないこともできる。

また、鉄骨の露出部と埋設部とを別々の鋼材によって形成する場合は、ＲＣ部１２の端面形状と略同じ長方形の鋼板を境界プレートにして、その両側から露出部と埋設部となる鉄骨をそれぞれつき合わせて溶接接合させればよい。

ＲＣ部１２に埋設される鉄骨３の終端は、図１の例では、柱２１との接合部より少し梁中央側に配置される。そして、ＲＣ部１２には、鉄骨３と略平行に主筋５，５０が配置される。

ここで、主筋５０は、図２，図３に示すように、境界プレート４の貫通穴に端部を貫通させる鉄筋で、境界プレート４の両側にロックナットなどのナット５２，５２を装着して固定させる主筋を指す。

これに対して本実施の形態で説明する主筋５は、後述するように端部を境界プレート４の貫通穴には貫通させない。但し、主筋５を配置する位置には、それに合わせて境界プレート４に貫通穴が穿孔されている。

主筋５，５０の一部は、柱２１の内部に埋設される。図１では、主筋５，５０の中央部分を柱２１の内部に埋設させる形態を図示している。要するに、柱２１を挟んだ両側に一対となる境界プレート４，４が設置され、その境界プレート４，４間に主筋５，５０が架け渡される。

ＲＣ部１２に接合させる柱２１は、鉛直方向に立設される複数の主筋と、その外周を囲むとともに鉛直方向に間隔を置いて複数設置されるせん断補強筋と、コンクリートとによって、四角柱状に成形される。

要するに、主筋５，５０の柱２１内に挿し込まれる部分は、柱２１の主筋やせん断補強筋や直交する梁の主筋などに干渉しないように配置され、ＲＣ部１２にも充填されるコンクリートによって一体化される。

続いて、本実施の形態の複合構造体の構築方法で使用する主筋５の詳細について説明する。この主筋５は、ＲＣ部１２に配置する主筋のうちの少なくとも１本が該当する。図１では、複合構造梁１の下側の鉄筋を主筋５とし、上側の主筋５０は、端部を境界プレート４に貫通させる公知の構造である。

本実施の形態で説明する主筋５の端部には、筒状の継手材となるカプラ７を取り付ける。カプラ７はロックナットよりも長い、例えば六角柱などの多角形筒状の部材で、内周面には、ねじ溝が設けられている。要するに、少なくとも端部にねじ溝が設けられた鉄筋やロックボルトなどをねじ込んで固定することができる。

図１に示した例では、対向する一対の境界プレート４，４の間隔より短い長さの主筋５の端部に対して、それぞれカプラ７を取り付けている。主筋５の端部は、例えばカプラ７の全長の半分以下の位置までねじ込まれる。

カプラ７の主筋５中央側には、必要に応じてロックナットなどのナット７１が取り付けられる。ナット７１の装着によって、カプラ７の緩みや位置ずれなどを防ぐことができる。そして、両端にカプラ７，７が取り付けられた主筋５と併せた長さが、境界プレート４，４間の距離に等しくなるように調整がされる。

一方、境界プレート４に端面を接触させたカプラ７の中空に、鉄骨部１１の側から挿し込まれる短材としては、例えば外周面にねじ溝が設けられた短鉄筋５１が適用できる。短鉄筋５１は、境界プレート４の貫通穴から挿し込まれて、短鉄筋５１の先端がカプラ７にねじ込まれる。すなわち、短鉄筋５１の先端は、カプラ７の中空に収容されて固定される。

境界プレート４から鉄骨部１１の中央側に突出された短鉄筋５１の後端に対しては、ロックナットなどのナット５２が装着される。図１では、ナット５２を２段にして取り付けた例を図示している。

要するに、境界プレート４を挟んで短鉄筋５１の一端には継手材であるカプラ７を取り付け、短鉄筋５１の他端にはナット５２を取り付け、カプラ７とナット５２で境界プレート４を挟持させることによって、カプラ７を介して主筋５の先端を境界プレート４に固定する。

次に、本実施の形態の複合構造体の構築方法の工程について、図２－図４を参照しながら説明する。
本実施の形態では、地組みによって複合構造梁１の骨組みを製作する場合について説明する。

図２に示すように、地組みを行う製作ヤードでは、架台Ｄの上に所定の間隔を置いて、柱２１を挟んで配置される一対の鉄骨３，３を設置する。そして、それぞれの鉄骨３に対しては、鉄骨部１１とＲＣ部１２との境界となる位置に、境界プレート４を設置する。

ここで、図示した梁上側の主筋５０のように、境界プレート４の貫通穴に対して、施工上の制限なく貫通させることができる箇所では、境界プレート４，４間の間隔より長い鉄筋を使用することができる。

境界プレート４，４間に架け渡された主筋５０は、ＲＣ部１２側に配置されたナット５２によって位置が固定される。そして、主筋５０にぶら下げられたせん断補強筋６や集中補強筋６１は、この段階では、一方（図では左側）に寄せられている。ここで、せん断補強筋６及び集中補強筋６１は、鉄骨３及び主筋５，５０を囲むように、正面視長方形状に形成されている。

そして、バックスイング用の充分なスペースが確保できないなど施工上の制限のある箇所では、両端にカプラ７，７が取り付けられた主筋５を使用する。両端のカプラ７，７と主筋５とを併せた長さは、境界プレート４，４間の距離と同程度でしかないので、図の紙面奥行き方向など、境界プレート４，４間の範囲内での取り回しによって、主筋５を所定の位置に配置することができる。

図３は、カプラ７の端面が境界プレート４のＲＣ部１２側の面に接触するように主筋５が設置された状態を示している。主筋５を所定の位置に設置した後には、せん断補強筋６及び集中補強筋６１を所定の位置に移動させる。

そして、鉄骨部１１側から境界プレート４の貫通穴に対して短鉄筋５１を挿し込んで、短鉄筋５１の先端をカプラ７の中空にねじ込んで収容させる。短鉄筋５１の鉄骨部１１側に突出した後端に対しては、ナット５２を装着する。これによって、主筋５の端部がカプラ７を介して境界プレート４に固定される。

このようにして地組みされた複合構造梁１の骨組みユニットは、クレーンで吊り上げられて、図４に示すように、柱２１の鉄筋が組まれた所定の位置に据え付けられる。そして、柱２１及びＲＣ部１２の配筋のすべてが完了した後に、柱２１とＲＣ部１２となる範囲の型枠内にコンクリートを充填することで、梁柱構造物２を構築する。

一方、図５は、地階に構築される梁柱構造物２Ａの骨組みを示した説明図である。この図に示した主筋５Ａは、柱２１に埋設される部分が直角に上方に曲げ上げられたＬ字形となっている。

このようにＬ字形をした主筋５Ａは、柱２１の配筋との干渉から回転させながらの配置が制限されるが、カプラ７の端面を境界プレート４に接触させるだけでよい主筋５Ａの設置であれば、図の紙面奥行き方向からのアプローチなどのバックスイングを必要としない取り回しによって、簡単に所定の位置に設置することができる。

図６は、短鉄筋５１を溶接で固定する場合の説明図である。上述した図１では、短鉄筋５１の鉄骨部１１側をナット５２で固定したが、この例では、短鉄筋５１の鉄骨部１１側を溶接部５３で固定している。溶接部５３のように溶接で固定する場合は、短鉄筋５１の突出長さを短くすることができる。

これらに対して、図７は、短材にロックボルト５４を使用した場合の説明図である。ロックボルト５４をカプラ７にねじ込む方法であれば、短材の設置と固定を一度に行うことができる。ロックボルト５４を使用する場合は、境界プレート４とボルト頭部との間に、必要に応じてワッシャ５４１を介在させる。

以上においては、梁下側の鉄筋を主筋５とする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図８に示すように、複合構造梁１の上側鉄筋を、両端にカプラ７，７が取り付けられた主筋５とすることもできる。要するに、ＲＣ部１２に配置する主筋のうちの少なくとも１本を主筋５とすればよい。

一方、図９は、主筋５Ｂの片側の端部にのみ本実施の形態の複合構造体の構築方法を適用した構成を示した説明図である。この主筋５Ｂは、図の左側の端部にはカプラ７が取り付けられ、カプラ７の端面を境界プレート４に接触させる構成となっているが、図の右側の端部は、境界プレート４の貫通穴を貫通し、境界プレート４を挟んだ両側がナット５２，５２で固定される構成となっている。

ここまで説明してきた複合構造梁１は、鉄骨３の端部を鉄筋コンクリート構造のＲＣ部１２に埋め込む埋込み形式であった。本実施の形態の複合構造体の構築方法は、鉄骨３Ａの端部をＲＣ部１２に埋め込ませない非埋込み形式にも適用することができる。

図１０は、鉄骨３Ａの端部を非埋込み形式にした複合構造梁１Ａの説明図である。この複合構造梁１Ａでは、ＲＣ部１２Ａに鉄骨３Ａの端部が埋め込まれないので配筋がしやすくなるが、このような場合でも、本実施の形態の両端にカプラ７，７が取り付けられた主筋５を使用することができる。

次に、本実施の形態の複合構造体の構築方法の作用について説明する。
このように構成された複合構造体の構築方法は、先に定位置に設置された境界プレート４に対して、端部に継手材となるカプラ７が取り付けられた主筋５（５Ａ，５Ｂ）を、カプラ７の端面が境界プレート４に接触するように設置する。

そして、鉄骨部１１の側から境界プレート４の貫通穴に対して短材となる短鉄筋５１やロックボルト５４を挿し込んで、短材の先端をカプラ７の中空に収容させることで主筋５を固定させる。

このように長くなることが多い主筋５の端部を境界プレート４の貫通穴に通す必要がなければ、境界プレート４を定位置に設置した後であっても、簡単に主筋５を設置することができるようになる。

すなわち、境界プレートの貫通穴に主筋を通すために、境界プレートの設置後に主筋を境界プレートの反対側に移動（バックスイング）させたり、主筋の設置後に境界プレートを移動させて貫通穴に端部を通したりといった手間がかかる作業を実施する必要がなく、施工性に優れている。

また、主筋を後方に移動させるバックスイング用の充分なスペースが確保できない場合にも、本実施の形態の複合構造体の構築方法であれば適用することができる。さらに、重量の大きな鉄骨を位置調整のために何度も移動させたり、仮受けを繰り返したりといった作業が必要なく、施工の負担を抑えることができる。

また、図６に示したように短鉄筋５１の鉄骨部１１側を溶接部５３で固定することで短鉄筋５１の突出長さを短くすることができれば、設備配管等の配置自由度が上がるなど、広くなった境界プレート４近傍のスペースを有効活用することができるようになる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、継手材としてねじ溝が設けられた多角形筒状のカプラ７を例に説明したが、これに限定されるものではなく、長ナットなどを継手材にすることもできる。また、外形についても、多角形筒状に限定されるものではなく、円筒状、紡錘状などであってもよい。

また、前記実施の形態では、主筋５及び短材となる短鉄筋５１やロックボルト５４をカプラ７にねじ込んで固定させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、主筋５や短材の端部を継手材に挿し込んで、隙間にグラウトや接着剤などを充填して接合させることもできる。

１，１Ａ：複合構造梁（複合構造体）
１１ ：鉄骨部
１２，１２Ａ：ＲＣ部
３，３Ａ：鉄骨
４ ：境界プレート
５，５Ａ，５Ｂ：主筋
５１ ：短鉄筋（短材）
５４ ：ロックボルト（短材）
７ ：カプラ（継手材）

Claims (4)

1. 鉄骨構造の鉄骨部と鉄筋コンクリート構造のＲＣ部とによって形成される複合構造体の構築方法であって、
   前記鉄骨部を形成する鋼材を設置するとともに、前記鉄骨部と前記ＲＣ部との境界に境界プレートを設置する工程と、
   前記ＲＣ部に配置する主筋のうちの少なくとも１本に対して、前記主筋の端部に筒状の継手材を取り付けるとともに、前記継手材の端面が前記境界プレートに接触するように前記主筋を設置する工程と、
   前記鉄骨部の側から前記境界プレートの貫通穴に対して短材を挿し込んで、前記短材の先端を前記継手材の中空に収容させるとともに固定する工程と、
   前記ＲＣ部の配筋完了後にコンクリートを充填する工程とを備えたことを特徴とする複合構造体の構築方法。
2. 前記主筋の端部と前記継手材の内周面にはねじ溝が設けられていて、前記主筋の端部が前記継手材の中空にねじ込まれた状態で、前記主筋の設置が行われることを特徴とする請求項１に記載の複合構造体の構築方法。
3. 対向する一対の前記境界プレートが設置されている場合には、両端に前記継手材が取り付けられた前記主筋と併せた長さが、前記境界プレート間の距離に等しくなることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合構造体の構築方法。
4. 前記継手材は、内周面にねじ溝が設けられた多角形筒状のカプラであって、前記短材の端部にもねじ溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合構造体の構築方法。