JP7449126B2 - 柱梁仕口構造 - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリート強度の高い高強度側コンクリートで構成される上下の高強度側柱と前記高強度側コンクリートよりもコンクリート強度の低い低強度側コンクリートで構成される低強度側梁とが仕口部で接続される柱梁仕口構造に関する。
柱を通常よりも細くした建物や超高層の建物等では、柱軸力が大きくなるので、コンクリート強度の一例である設計基準強度Ｆｃが１００Ｎ／ｍｍ２を超えるような超高強度コンクリートで構成される柱が採用される場合がある。
一般的に、このような建物の柱梁仕口構造では、上方側の柱から下方側の柱に大きな柱軸力が適切に伝達されるように上下の柱と横側方の梁とで囲まれる仕口部も超高強度コンクリートで構成されるが、コストの嵩む超高強度コンクリートの使用量が多くなり、建築コストが嵩む問題がある。
この点、特許文献１には、超高強度コンクリート（高強度側コンクリートに相当）で構成される上下のプレキャスト柱（高強度側柱に相当）と、高強度コンクリート（低強度側コンクリートに相当）で構成されるプレキャスト梁（低強度側梁に相当）とで囲まれる仕口部の内部に筒状の補強金物を埋設することで、当該仕口部を、高強度側コンクリートではなく、低強度側コンクリートで構成する柱梁仕口構造が提案されている。
上記特許文献１に記載の柱梁仕口構造では、仕口部に低強度側コンクリートを使用することで、コストの嵩む高強度側コンクリートの使用量を少なくすることができる。しかしながら、仕口部が補強金物で補強されるにしても、仕口部のコンクリート強度は上下の高強度側柱のコンクリート強度よりも確実に低いので、建物の耐用年数が長期間に亘ることを考慮した場合に、上下の高強度側柱の間で大きな圧縮力を受ける仕口部の耐久性が十分とまでは言い難い。
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、コストの嵩む高強度側コンクリートの使用量を少なくして低コスト化を図りながら、上方側の高強度側柱から下方側の高強度側柱に大きな柱軸力を長期間に亘って適切に伝達でき、更に、低強度側梁から仕口部に伝達される荷重も下方側の高強度側柱に適切に伝達できる柱梁仕口構造を提供する点にある。
本発明の第１特徴構成は、コンクリート強度の高い高強度側コンクリートで構成される上下の高強度側柱と前記高強度側コンクリートよりもコンクリート強度の低い低強度側コンクリートで構成される低強度側梁とが仕口部で接続される柱梁仕口構造であって、
前記仕口部の内部には、当該仕口部の上下に接続される夫々の前記高強度側柱の端部間に亘る通し部が前記高強度側コンクリートで構成され、前記仕口部の通し部以外の部位が前記低強度側コンクリートで構成され、
前記通し部の上下の端面の範囲内に夫々の前記高強度側柱の端部が接続され、
前記低強度側梁から前記仕口部の通し部以外の部位に伝達される荷重を前記通し部に伝達させる荷重伝達手段が備えられ、
前記仕口部において、前記通し部がプレキャストコンクリートで構成され、
前記仕口部において、前記通し部以外の部位と前記通し部との間に鉄筋を亘らせておらず、前記荷重伝達手段が、前記通し部の外周面に形成された溝状のコッターであり、前記仕口部における前記通し部以外の部位と前記通し部とを前記コッターを介して凹凸係合させている点にある。
前記仕口部の内部には、当該仕口部の上下に接続される夫々の前記高強度側柱の端部間に亘る通し部が前記高強度側コンクリートで構成され、前記仕口部の通し部以外の部位が前記低強度側コンクリートで構成され、
前記通し部の上下の端面の範囲内に夫々の前記高強度側柱の端部が接続され、
前記低強度側梁から前記仕口部の通し部以外の部位に伝達される荷重を前記通し部に伝達させる荷重伝達手段が備えられ、
前記仕口部において、前記通し部がプレキャストコンクリートで構成され、
前記仕口部において、前記通し部以外の部位と前記通し部との間に鉄筋を亘らせておらず、前記荷重伝達手段が、前記通し部の外周面に形成された溝状のコッターであり、前記仕口部における前記通し部以外の部位と前記通し部とを前記コッターを介して凹凸係合させている点にある。
本構成によれば、上下の高強度側柱と横側方の低強度側梁とで囲まれる仕口部が、上下に接続される夫々の高強度側柱の端部間に亘る内部の通し部以外は低強度側コンクリートで構成されるので、仕口部全体が高強度側コンクリートで構成されるのに比べ、コストの嵩む高強度側コンクリートの使用量を少なくすることができ、低コスト化を図ることができる。
しかも、高強度側コンクリートで構成される通し部の上下の端面の範囲内に高強度側柱の端部が接続されるので、仕口部における低強度側コンクリートで構成される部分に柱軸力を作用させることなく、上下の高強度側柱と同じく高強度側コンクリートで構成される通し部を通じて、上方側の高強度側柱から下方側の高強度側柱に大きな柱軸力を適切に伝達することができる。よって、上下の高強度側柱の間で受ける圧縮力で仕口部に破壊を生じさせることなく、上方側の高強度側柱から下方側の高強度側柱に大きな柱軸力を長期間に亘って適切に伝達することができる。
更に、低強度側梁から仕口部の通し部以外の部位に伝達される荷重を荷重伝達手段によって内部の通し部に伝達させるので、低強度側梁から仕口部の通し部以外の部位に伝達される荷重も通し部を通じて下方側の高強度側柱に適切に伝達することができる。
しかも、高強度側コンクリートで構成される通し部の上下の端面の範囲内に高強度側柱の端部が接続されるので、仕口部における低強度側コンクリートで構成される部分に柱軸力を作用させることなく、上下の高強度側柱と同じく高強度側コンクリートで構成される通し部を通じて、上方側の高強度側柱から下方側の高強度側柱に大きな柱軸力を適切に伝達することができる。よって、上下の高強度側柱の間で受ける圧縮力で仕口部に破壊を生じさせることなく、上方側の高強度側柱から下方側の高強度側柱に大きな柱軸力を長期間に亘って適切に伝達することができる。
更に、低強度側梁から仕口部の通し部以外の部位に伝達される荷重を荷重伝達手段によって内部の通し部に伝達させるので、低強度側梁から仕口部の通し部以外の部位に伝達される荷重も通し部を通じて下方側の高強度側柱に適切に伝達することができる。
また、本構成によれば、現場施工の難しい超高強度コンクリート等の高強度側コンクリートで構成される通し部を、専用設備のあるコンクリート工場等で適切に構成することができる。また、例えば、施工現場で低強度側梁や仕口部の通し部以外の部位を構築する前であっても、下方側の高強度側柱の上にプレキャストコンクリートからなる通し部を先行設置して上方側の高強度側柱を建て込むことも可能となり、状況に応じた柔軟な施工計画を採用することができる。
更に、本構成によれば、コンクリート工場等で通し部を製作する際に、通し部の外周面に溝等のコッターを形成しておき、施工現場等で配置した通し部の周囲に低強度側コンクリートを打設するだけで、特に接合鉄筋等を亘らせることなく、低強度側梁から仕口部に伝達される荷重を通し部に確実に伝達できる荷重伝達手段を構成することができる。
本発明の第２特徴構成は、前記低強度側梁の内部に配筋される梁主筋が、前記仕口部において前記通し部には接続されずに前記通し部以外の部位に接続されている点にある。
本発明の第３特徴構成は、前記通し部の上下の端面に対して前記高強度側柱の端部がピン接合により接続される点にある。
本発明の第３特徴構成は、前記通し部の上下の端面に対して前記高強度側柱の端部がピン接合により接続される点にある。
本発明によれば、通し部に対して高強度側柱の端部がピン接合により接続されるので、特に曲げに弱い超高強度コンクリート等の高強度側コンクリートで構成される高強度側柱の端部（柱頭部や柱脚部）に、曲げモーメントが作用するのを極力回避することができ、地震時等に高強度側柱の端部が破壊するのを抑制することができる。
本発明に係る柱梁仕口構造の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１～図３に示すように、この柱梁仕口構造は、鉄筋コンクリート造の建物の柱梁架構において、コンクリート強度の高い高強度側コンクリートで構成される柱１（高強度側柱に相当する）と、高強度側コンクリートよりもコンクリート強度の低い低強度側コンクリートで構成される梁２（低強度側梁に相当する）とを、柱１と梁２で囲まれる仕口部３，４にて接続するものである。
図１～図３に示すように、この柱梁仕口構造は、鉄筋コンクリート造の建物の柱梁架構において、コンクリート強度の高い高強度側コンクリートで構成される柱１（高強度側柱に相当する）と、高強度側コンクリートよりもコンクリート強度の低い低強度側コンクリートで構成される梁２（低強度側梁に相当する）とを、柱１と梁２で囲まれる仕口部３，４にて接続するものである。
ちなみに、図１は、建物の最上層で柱１と最上層仕口部３とが接続される部分、及び、建物の中間層で上下の柱１と中間層仕口部４とが接続される部分の縦断面を鉄筋を省略して模式的に示しており、図２は、建物の中間層で上下の柱１と中間層仕口部４とが接続される部分の縦断面を詳細に示している。また、図３は、建物の中間層で３本の梁２と中間層仕口部４とが接続される部分の水平断面を詳細に示している。
柱１は、高強度側コンクリートとして、設計基準強度Ｆｃが３００Ｎ／ｍｍ２程度の超高強度コンクリートを使用して通常よりも細い柱として構成される。高強度側コンクリートにて構成されることで、細くても圧縮に強い柱となる。ただし、その反面、曲げに弱い柱となるので、詳細は後述するが、柱１の端部と仕口部３，４との接合は、曲げモーメントが作用するのを極力回避できるピン接合とされる。
図２に示すように、柱１の内部には、柱１の周方向に間隔を空ける状態で柱１の長さ方向に沿って延びる複数本（図示例では４本）の柱主筋１１と、その複数本の柱主筋１１を囲う状態で柱１の長さ方向の所定ピッチで配置される多数の帯筋１２が配筋される。
図２に示すように、柱１の内部には、柱１の周方向に間隔を空ける状態で柱１の長さ方向に沿って延びる複数本（図示例では４本）の柱主筋１１と、その複数本の柱主筋１１を囲う状態で柱１の長さ方向の所定ピッチで配置される多数の帯筋１２が配筋される。
梁２は、低強度側コンクリートとして、設計基準強度Ｆｃが６０Ｎ／ｍｍ２程度の高強度コンクリートを使用して構成される。
図３に示すように、梁２の内部には、上端側及び下端側で梁幅方向に間隔を空ける状態で梁２の長さ方向に沿って延びる複数本（図示例では上下４本づつの８本）の梁主筋２１と、その複数本の梁主筋２１を囲う状態で梁２の長さ方向の所定ピッチで配置される多数のあばら筋２２が配筋される。
図３に示すように、梁２の内部には、上端側及び下端側で梁幅方向に間隔を空ける状態で梁２の長さ方向に沿って延びる複数本（図示例では上下４本づつの８本）の梁主筋２１と、その複数本の梁主筋２１を囲う状態で梁２の長さ方向の所定ピッチで配置される多数のあばら筋２２が配筋される。
図１に示すように、建物の最上層に配置される最上層仕口部３は、上方側に柱１が存在せず、最上層の梁２から伝達される荷重のみを下方側の柱１に伝達すればよいので、その全体が梁２と同じ低強度側コンクリートで構成される。
他方、建物の中間層に配置される中間層仕口部４は、中間層の梁２から伝達される荷重を下方側の柱１に伝達するのに加えて、上方側の柱１の柱軸力を下方側の柱１に適切に伝達する必要がある。
そこで、中間層仕口部４の内部には、上下の柱１と同じ高強度側コンクリートで構成されて当該中間層仕口部４の上下に接続される夫々の柱１の端部間に亘る円筒状の通し部４１が備えられる。当該通し部４１は、中間層仕口部４の平面視中央位置において上下の端面に亘る状態で備えられる。
また、当該通し部４１の上下の端面の範囲内に夫々の柱１の端部が接続される。つまり、通し部４１の上下の端面と夫々の柱１の端部とは、平面視で柱１の端面の輪郭が通し部４１の端面の輪郭の内側に位置する状態で接続される。
よって、中間層仕口部４の通し部４１以外の外周部４４に柱軸力を作用させることなく、上下の柱１と同じく高強度側コンクリートで構成される通し部４１を通じて、上方側の柱１から下方側の柱１に大きな柱軸力を適切に伝達することができる。
また、当該通し部４１の上下の端面の範囲内に夫々の柱１の端部が接続される。つまり、通し部４１の上下の端面と夫々の柱１の端部とは、平面視で柱１の端面の輪郭が通し部４１の端面の輪郭の内側に位置する状態で接続される。
よって、中間層仕口部４の通し部４１以外の外周部４４に柱軸力を作用させることなく、上下の柱１と同じく高強度側コンクリートで構成される通し部４１を通じて、上方側の柱１から下方側の柱１に大きな柱軸力を適切に伝達することができる。
本実施形態では、高強度側コンクリート製の通し部４１、及び、高強度側コンクリート製上下の柱１は、プレキャストコンクリートにて構成される。現場施工の難しい超高強度コンクリート等の高強度側コンクリートで構成される通し部４１及び柱１を、専用設備のあるコンクリート工場等で適切に構成することができる。また、例えば、施工現場で梁２や中間層仕口部４の通し部４１以外の外周部４４を構築する前であっても、プレキャストコンクリートからなる下方側の柱１、通し部４１、上方側の柱１の順に設置することも可能となり、状況に応じた柔軟な施工計画を採用することができる。
図２、図３に示すように、中間層仕口部４の通し部４１の内部には、平面視で上下の柱１の複数本の柱主筋１１の先端部１１ａの各々が挿入可能な複数（図示例では４つ）の縦孔４２ａを形成する複数本の金属製のシース管４２が備えられる。当該シース管４２は、通し部４１の上下の端面に亘って備えられる。また、複数本のシース管４２を囲う状態で柱１の長さ方向に所定ピッチで配置される多数の帯筋４３が配筋される。通し部４１における帯筋４３のピッチは、上下の柱１における帯筋１２と同じピッチに設定される。
そして、通し部４１の上下の端面の縦孔４２ａの開口部に上下の柱１の柱主筋１１の先端部（突出部）１１ａが差し込まれ、縦孔４２ａ内にグラウト等の充填剤Ｊが充填されることで、通し部４１の上下の端面に上下の柱１の端部がピン接合される。
この柱１の端部のピン接合において、上下の柱１の柱主筋１１の先端部１１ａの外周面には、充填剤Ｊとの付着力を低減させる付着力低減層が付加的に備えられる。付着力低減層は、例えば、柱主筋１１の先端部１１ａの外周面にテープを巻き付けて構成される。そのため、柱１の端部のピン接合において、柱１の端部の固定度を更に低くすることができ、当該柱１の端部に曲げモーメントが作用することを更に抑制することができる。
なお、通し部４１の上下の端面と夫々の柱１の端面との間には、姿勢調整用等の隙間が形成され、上下の柱１の姿勢が調整された後で当該隙間にも充填剤Ｊが充填される。
なお、通し部４１の上下の端面と夫々の柱１の端面との間には、姿勢調整用等の隙間が形成され、上下の柱１の姿勢が調整された後で当該隙間にも充填剤Ｊが充填される。
中間層仕口部４の通し部４１以外の部位である外周部４４は、梁２と同じ低強度側コンクリートで構成されて梁２が接続される。
図３では、平面視のＸ方向に沿って延びる１本のＸ方向梁２Ａと、平面視でＸ方向に直行するＹ方向（図中の上下方向）に沿って延びる２本のＹ方向梁２Ｂ，２Ｄが、中間層仕口部４の外周部４４に接続される場合を例示している。
図３では、平面視のＸ方向に沿って延びる１本のＸ方向梁２Ａと、平面視でＸ方向に直行するＹ方向（図中の上下方向）に沿って延びる２本のＹ方向梁２Ｂ，２Ｄが、中間層仕口部４の外周部４４に接続される場合を例示している。
Ｘ方向梁２Ａと中間層仕口部４の外周部４４との接続では、図３に示すように、Ｘ方向梁２Ａの梁幅方向の両外側の梁主筋２１の先端部２１ａが、中間層仕口部４の通し部４１の両外脇を通過して中間層仕口部４の外周部４４の奥側の部位まで延びて埋設される。この梁幅方向の両外側の梁主筋２１の先端部２１ａの先端には、定着板等が設けられる。
Ｘ方向梁２Ａの梁幅方向の中央側の梁主筋２１の先端部２１ｂは、中間層仕口部４の通し部４１よりもＸ方向梁２Ａ側となる中間層仕口部４の外周部４４の手前側（通し部４１よりもＸ方向梁２Ａ側）の部位に埋設される。
Ｘ方向梁２Ａの梁幅方向の中央側の梁主筋２１の先端部２１ｂは、中間層仕口部４の通し部４１よりもＸ方向梁２Ａ側となる中間層仕口部４の外周部４４の手前側（通し部４１よりもＸ方向梁２Ａ側）の部位に埋設される。
また、中間層仕口部４をＹ方向から挟む状態で配置されるＹ方向梁２Ｂ，２Ｄと中間層仕口部４の外周部４４との接続では、梁幅方向の両外側の梁主筋２１を共通のものとし、当該梁幅方向の両外側の梁主筋２１が中間層仕口部４の通し部４１の両外脇を通過して両Ｙ方向梁２Ｂ，２Ｄに亘る状態で中間層仕口部４の外周部４４に埋設される。
Ｙ方向梁２Ｂの梁幅方向の中央側の梁主筋２１の先端部２１ｂは、中間層仕口部４の外周部４４の手前側（通し部４１よりもＹ方向梁２Ｂ側）の部位に埋設される。同様に、Ｙ方向梁２Ｄの梁幅方向の中央側の梁主筋２１の先端部２１ｂは、中間層仕口部４の外周部４４の手前側（通し部４１よりもＹ方向梁２Ｄ側）の部位に埋設される。
また、中間層仕口部４の外周部４４には、通し部４１と干渉しない配置状態であばら筋２２が埋設される。
Ｙ方向梁２Ｂの梁幅方向の中央側の梁主筋２１の先端部２１ｂは、中間層仕口部４の外周部４４の手前側（通し部４１よりもＹ方向梁２Ｂ側）の部位に埋設される。同様に、Ｙ方向梁２Ｄの梁幅方向の中央側の梁主筋２１の先端部２１ｂは、中間層仕口部４の外周部４４の手前側（通し部４１よりもＹ方向梁２Ｄ側）の部位に埋設される。
また、中間層仕口部４の外周部４４には、通し部４１と干渉しない配置状態であばら筋２２が埋設される。
そして、図１～図３に示すように、この柱梁接合構造では、梁２から中間層仕口部４の外周部４４に伝達される荷重を通し部４１に伝達させる荷重伝達手段４５が備えられる。
本実施形態では、中間層仕口部４の外周部４４や梁２が現場打ちコンクリートにて構成されることに対し、荷重伝達手段４５が、プレキャストコンクリート製の通し部４１の外周面に形成された溝状のコッター４５ａにて構成される。このコッター４５ａは、通し部４１の外周面の全周に亘る環状に構成され、上下方向で間隔を空ける状態で複数備えられる。
本実施形態では、中間層仕口部４の外周部４４や梁２が現場打ちコンクリートにて構成されることに対し、荷重伝達手段４５が、プレキャストコンクリート製の通し部４１の外周面に形成された溝状のコッター４５ａにて構成される。このコッター４５ａは、通し部４１の外周面の全周に亘る環状に構成され、上下方向で間隔を空ける状態で複数備えられる。
中間層仕口部４の外周部４４の内周面と中間層仕口部４の内部の通し部４１の外周面とをコッター４５ａを介して凹凸係合させることで、特に接合鉄筋等を亘らせることなく、梁２から中間層仕口部４の外周部４４に伝達される荷重を中間層仕口部４の通し部４１に確実に伝達することができる。よって、梁２から中間層仕口部４の外周部４４に伝達される荷重も中間層仕口部４の通し部４１を通じて下方側の柱１に適切に伝達することができる。
例えば、柱梁架構を構築する建方工事において、プレキャストコンクリート製の通し部４１を下方側の柱１の直上の所定位置に位置決めし、その通し部４１の周囲に梁主筋２１やあばら筋２２や型枠等を設置してコンクリートを打設することにより、中間層仕口部４の外周部４４の内周面と中間層仕口部４の内部の通し部４１の外周面とをコッター４５ａを介して凹凸係合させる形態で、梁２及び中間層仕口部４の外周部４４を適切且つ容易に構築することができる。
なお、図示は省略するが、最上層仕口部３と下方側の柱１とのピン接合においても、下方側の柱１の柱主筋１１の先端部１１ａの外周面に付着力低減層を備えることができる。
〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。
尚、以下に説明する各実施形態の構成は、夫々単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
本発明の他の実施形態について説明する。
尚、以下に説明する各実施形態の構成は、夫々単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
（１）上記実施形態では、高強度側コンクリートが設計基準強度Ｆｃが３００Ｎ／ｍｍ２程度の超高強度コンクリートで、低強度側コンクリートが設計基準強度Ｆｃが６０Ｎ／ｍｍ２程度の高強度コンクリートである場合を例に示したが、高強度側コンクリート及び低強度側コンクリートは、高強度側コンクリートが低強度側コンクリートよりもコンクリート強度が高いという相対関係を満たす範囲において、各種のコンクリート強度のコンクリートであってもよい。
（２）上記実施形態では、梁２から中間層仕口部４の通し部４１以外の部位に伝達される荷重を通し部４１に伝達させる荷重伝達手段４５として、溝状のコッター４５ａを例に示したが、中間層仕口部４の通し部４１以外の部位と通し部４１とに亘らせた鉄筋等であってもよい。
（３）上記実施形態では、中間層仕口部４の通し部４１がプレキャストコンクリートで構成され、中間層仕口部４の通し部４１以外の部位が現場打ちコンクリートで構成される場合を例に示したが、中間層仕口部４の全体がプレキャストコンクリートで構成されてもよい。また、場合によっては、中間層仕口部４の全体が現場打ちコンクリートで構成されてもよい。
（４）前述の実施形態では、柱１の端部のピン接合において、柱１の柱主筋１１の先端部１１ａの外周面に付着力低減層が備えられる場合を例に示したが、付着力低減層が備えられなくてもよい。
１ 柱（高強度側柱）
２ 梁（低強度側梁）
４ 中間層仕口部（仕口部）
４ 仕口部
４１ 通し部
４４ 外周部（通し部以外の部位）
４５ 荷重伝達手段
４５ａ コッター
２ 梁（低強度側梁）
４ 中間層仕口部（仕口部）
４ 仕口部
４１ 通し部
４４ 外周部（通し部以外の部位）
４５ 荷重伝達手段
４５ａ コッター
Claims (3)
- コンクリート強度の高い高強度側コンクリートで構成される上下の高強度側柱と前記高強度側コンクリートよりもコンクリート強度の低い低強度側コンクリートで構成される低強度側梁とが仕口部で接続される柱梁仕口構造であって、
前記仕口部の内部には、当該仕口部の上下に接続される夫々の前記高強度側柱の端部間に亘る通し部が前記高強度側コンクリートで構成され、前記仕口部の通し部以外の部位が前記低強度側コンクリートで構成され、
前記通し部の上下の端面の範囲内に夫々の前記高強度側柱の端部が接続され、
前記低強度側梁から前記仕口部の通し部以外の部位に伝達される荷重を前記通し部に伝達させる荷重伝達手段が備えられ、
前記仕口部において、前記通し部がプレキャストコンクリートで構成され、
前記仕口部において、前記通し部以外の部位と前記通し部との間に鉄筋を亘らせておらず、前記荷重伝達手段が、前記通し部の外周面に形成された溝状のコッターであり、前記仕口部における前記通し部以外の部位と前記通し部とを前記コッターを介して凹凸係合させている柱梁仕口構造。 - 前記低強度側梁の内部に配筋される梁主筋が、前記仕口部において前記通し部には接続されずに前記通し部以外の部位に接続されている請求項１記載の柱梁仕口構造。
- 前記通し部の上下の端面に対して前記高強度側柱の端部がピン接合により接続される請求項１又は２記載の柱梁仕口構造。
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