JPH0621467B2 - 柱と梁との接合部構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、柱と梁との接合部構造に係わり、具体的に
は充填鋼管コンクリート柱と鉄筋コンクリート構造の梁
との接合部構造に関する。

「従来の技術およびその問題点」 コンクリートが鋼管内部に充填されて構成されるいわゆ
る充填鋼管コンクリート柱は、これに軸力が作用する
と、コンクリートの径方向への膨張を鋼管がその外周か
ら拘束することでコンクリートを締め付ける、いわゆる
コンファインド効果によりその圧縮耐力が著しく向上さ
れた柱であり、同一耐力においてはその断面積が小さく
て済む、という利点を持っている。従って、この充填鋼
管コンクリート柱には、１００階以上の超高層鉄筋コン
クリート建築物を実現しうる建築用構造部材としての期
待が寄せられている。

従って、充填鋼管コンクリート柱は以上のような効果を
期待するものであるから、これに接合される梁等から受
ける曲げモーメント等の力を柱へとスムースに伝達させ
る必要がある。このような課題を満足すべく供用されて
いる柱と梁との接合部の構造としては、鋼管内面に支圧
板を配すると共にこの支圧板を鉄骨梁に接続したような
構造や、梁を鉄筋コンクリート造としてその梁筋を鋼管
内を貫通させたような構造や、あるいは接合部付近の鋼
管内面に多数のスタッドボルトを植設したような構造が
あるが、いずれも力の伝達や施工能率、工費等の面で問
題があった。

すなわち、柱体が支持すべき荷重が大きく、前記鋼管に
大きな軸力が作用した際には、鋼管端部が局部座屈する
といった問題が生じる。また、前記支圧板やスタッドボ
ルト等は、多数設置すれば施工能率が低下し、少数であ
れば柱と梁との接合強度が不足するといった問題が生じ
る。

この発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、簡易
な構成により施工能率の向上を図りうると共に、梁から
柱への力の伝達も明確にしうる柱と梁との接合部構造の
提供を目的としている。

「問題点を解決するための手段」 そこでこの発明は、コンクリートが鋼管内部に充填され
た一対の充填鋼管コンクリート柱体が鉄筋コンクリート
構造の梁を挟んで上下に配置されていると共に、これら
充填鋼管コンクリート柱体間には前記鉄筋コンクリート
梁を貫通して接続筋が配設され、かつ、前記充填鋼管コ
ンクリート柱体の鋼管端部は前記鉄筋コンクリート梁か
ら離間されて配置され、前記接続筋は前記鋼管中に少な
くとも鋼管の外径の略２倍の長さだけ埋設されているこ
とを特徴とする柱と梁との接合部構造を前記課題の解決
手段とした。ここで、前記鋼管とコンクリートとの間
に、これらの間の付着力を減少させるアンボンド層を形
成しておくことも望ましい。

「実施例」 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第２図は、この発明の一実施例である柱と
梁との接合部構造を示す図である。これら図において、
符号１は建築物の高さ方向に立設された充填鋼管コンク
リート柱（以下、単に「柱」と称する）、符号２は柱・
梁接合部Ｃにおいてこの柱１を貫通するように接合され
た鉄筋コンクリート構造の梁（以下、単に「梁」と称す
る）である。

前記柱１は、梁２をその上下から挟むようにして配置さ
れた柱体３、３、…がその軸方向に複数本連設されて構
成されている。この柱体３は、コンクリート４が鋼管５
内部に充填された、いわゆる充填鋼管コンクリート構造
の柱体である。また、鋼管５内面には、これとコンクリ
ート４との付着力を減少させるための分離材（アンボン
ド層）６が塗布されている。この分離材６としては、パ
ラフィン、アスファルト、オイル、グリース、ワセリン
等が好適に用いられる。

一方、前記梁２は断面長方形に形成されており、コンク
リート７中に複数本の梁主筋８が梁２の長手方向に延在
されて埋設され、さらにこれら梁主筋８外周に肋（あば
ら）筋９が巻回されて構成されている。この実施例で
は、１対の梁２が前記柱１の接合部Ｃにおいて互いに直
角に交叉した状態で一体化され、かつ、これら梁２のコ
ンクリート７と前記柱体３のコンクリート４とが一体化
して形成されることで、梁２が接合部Ｃにおいて柱１に
接合されている。

そして、前記梁２の交叉部、すなわち接合部Ｃにおいて
この梁２を挟むようにして上下に配置された１対の柱体
３間には、接続筋１０が梁２を上下方向に貫通して複数
本配設されている。この接続筋１０は、第２図に示すよ
うに、鋼管４の周方向に間隔を置いてコンクリート５内
に埋設されている。接続筋１０の本数は、前記梁２から
伝達される曲げモーメント等の力に耐えうるように適宜
選択されている。また、接続筋１０は前記梁２中におい
てその梁主筋８に接続されていると共に、その両端部に
おいて鋼管４中に長さＬだけ埋設されており、この埋設
長さＬは鋼管４外径Ｄの少なくとも略２倍の長さである
ことが望ましい。なお、符号１１は接続筋１０外周に巻
回された帯筋である。この帯筋１１は剪断補強の為に通
常の柱主筋外周に巻回されるフープ筋の如き作用をする
ものではなく、単に接続筋１０の形状を保持する為にそ
の外周に巻回された鉄筋である。すなわち、柱１に作用
する剪断力は鋼管４で十分対応できるからである。

また、前記梁２が接合部Ｃにおいて柱１に接合された状
態で、前記鋼管４の両端部４ａはこの梁２上面あるいは
下面からそれぞれ所定距離離間されており、これにより
鋼管端部４ａと梁２上面あるいは下面との間にスリット
１２が各々形成されている。

以上のような構成の柱１及び梁２は任意の工程により構
築されるが、一例として、上端の接続筋１０が埋設され
る部分のコンクリート５打設を残して下階までの柱体３
を構築した後、接続筋１０、帯筋１１及び梁主筋８、肋
筋９を互いに連結して一体に配設し、さらに、分離材６
が内面に塗布された鋼管４を接続筋１０上部に建て込む
と共に梁主筋８周囲に梁型枠を設置した後、鋼管４上端
から内部にコンクリートを流し込むことで、梁２のコン
クリート７及び柱体３のコンクリート５を一体に打設す
る。この際、梁型枠と鋼管端部４ａとの間にスペーサ等
を介在させておくことで、梁２と鋼管４との間にスリッ
ト１２を形成する。以上の工程を繰り返すことで柱１及
び梁２を構築することができる。

次に、このような構成の柱１と梁２との接合部Ｃ周辺で
の応力伝達作用について、第３図ないし第７図を参照し
て説明する。

第３図のように、円筒２０内部に支持点２１、２２を有
する剛体２３がその上端から挿入され、この剛体２３上
端部に曲げモーメントＭが作用すると、第４図に示すよ
うな連続梁の法則に従って曲げモーメントＭが円筒２０
に伝達される。この際、第４図に示すように支持点２
１、２２には反力Ｒがそれぞれ生じる。

以上述べた原理を利用すると、柱１に接合部Ｃを介して
梁２から曲げモーメントＭが伝達されると、接続筋（前
述の議論で剛体２３に相当する）１０の始点と終点に第
５図ないし第７図に示すような支圧力Ｆが発生する。こ
の支圧力Ｆは柱１の鋼管４の円周方向引張抵抗で支持さ
れるので、前記接続筋１０の始点と終点はそれぞれ前述
の支持点２１、２２となり、これにより、第４図に示す
ような連続梁の法則が成立することで、曲げモーメント
Ｍが柱１に有効に伝達される。

従って、この実施例の柱１と梁２との接合部Ｃの構造に
よれば、従前の如く曲げモーメント等の力の伝達のため
に支圧板やスタッドボルト等を接合部に設ける必要がな
いので、構造的に極めて簡易なものとなり、施工能率の
向上及び工費の削減が可能となる。そして、構造的に極
めて簡易なものでありながら、梁２から柱１への力の伝
達が明確とされ、よって、柱１が本来有する圧縮耐力を
十分に発揮させることができ、前述の超高層鉄筋コンク
リート建築物に用いられて好適な柱１及びこれに梁２が
接合される接合部Ｃの構造を実現することができる。

また、鋼管端部４ａには梁２との間にスリット１２が形
成されているので、この鋼管端部４ａが梁２に拘束され
ず、これにより、鋼管４に大きな軸力が作用した際にそ
の端部において局部座屈が発生するおそれがなくなる。

なお、柱１に引張軸力が作用する際には、柱１の長手方
向に連続する引張鉄筋を接続筋１０とは別に鋼管４内部
に配設するか、あるいは前記接続筋１０を上下方向に延
出させて互いに接合し、接続筋１０を柱１の長手方向に
連ねても良い。しかしながら、引張軸力に対して些程考
慮する必要のない場合、使用材料及び労務の削減という
観点からすれば、接続筋１０は前記接合部Ｃ上下のみに
配設されることが望ましく、さらに言えばその鉄筋長が
できるだけ短いことが望ましい。

この発明においては、接続筋１０の埋設長さＬは鋼管４
外径Ｄの２倍程度で十分であることが、本発明者等の検
討結果により明らかになっている。以下、第８図を参照
してこの検討結果について説明する。

第８図に示すような充填鋼管コンクリート柱（鋼管φ２
１６mm×ｌ１，０８０mm、厚さｔｓ＝３．２mm、鉄筋Ｄ
１０×８、コンクリート強度Ｆｃ＝３９５kgf／cm²）の
両端に逆対称の曲げモーメントＭ＝３．１６tf・mを加え
た際に、鋼管に作用する曲げモーメントＭ_s は第８図に
示すような結果となった。ここに、実線は理論値、点線
は実験値であり、曲げモーメントの測定点間の距離は、
図中Ａ点〜Ｄ点及びＨ点〜Ｋ点間が各７５mm、Ｄ点〜Ｈ
点間が各１５０mmである。第８図に見るように、鋼管の
曲げモーメントＭ_s は鋼管端部から鋼管外径の略２倍だ
け内側に向かった点（図中Ｄ、Ｈ点）付近において最大
点となり、すなわちこの点が前述の支持点２２に相当す
ることが理解できる。これにより、梁２から柱１への曲
げモーメント伝達という面から見れば、Ｄ点〜Ｈ点間の
鉄筋は、その点において鋼管が外力モーメントに対して
十分に抵抗できれば不要となる。

従って、以上示したように、前記接続筋１０は、その埋
設長さＬが鋼管４外径Ｄの略２倍だけ鋼管４内に埋設さ
れていれば、梁２からの力を有効に柱１の鋼管４に伝達
することができる。よって、柱体３全体に接続筋を配設
するような場合に比して、使用材料や労務の削減を大い
に図ることができる。

なお、この発明の柱と梁との接合部構造は、その細部が
前記実施例に限定されず、種々の変形例が可能である。
一例として、前記柱体３はいわゆるアンボンド型の柱体
であったが、前記分離材６を設けずにボンド型の柱体と
しても良いことは勿論である。

さらに言えば、鋼管４に加わる曲げモーメントを柱脚の
基礎あるいは基礎梁に伝達するような際にも、この発明
の柱と梁との接合部構造を使用すれば、従来の如く鋼管
内面にジベル等の力伝達用部材を設けなくても、この曲
げモーメントを明確に基礎等に伝達させることが可能と
なる。これとは逆に、柱脚外周に根巻コンクリートを打
設する際にも、前述の如く鋼管に加わる曲げモーメント
の最大値が鋼管外径Ｄの略２倍付近に現れることより、
根巻高さは２Ｄ程度で十分となるため、使用材料、労務
共に削減することができる。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明の柱と梁との接合
部構造によれば、梁から伝達される曲げモーメント等の
力が接続筋からの支圧力に対する柱体鋼管の円周方向引
張抵抗により支持され、これにより前記鉛直力が柱に有
効に伝達される。従って、従前の如く力の伝達のために
支圧板やスタッドボルト等を接合部に設ける必要がない
ので、構造的に極めて簡易なものとなる上、接続筋が配
筋作業に有利でしかも充分な接続強度を発揮する長さに
形成されているから、施工能率の向上及び工費の削減が
可能となる。また、鋼管とコンクリートとの間に鋼管と
コンクリートとの間にアンボンド層を介装すれば、鋼管
とコンクリートとの付着力が減少してコンクリートが着
実に荷重を鋼管に伝達することが出来、柱体の最大支持
荷重を増加させることが可能である。よって、この発明
によれば、簡易な構成により施工能率の向上を図りうる
と共に、梁から柱への力の伝達も明確にしうる柱と梁と
の接合部構造を実現することができる。

また、柱体の鋼管端部は梁から離間されて配置されてい
るので、この鋼管端部が梁に拘束されず、これにより、
鋼管に大きな軸力が作用した際にその端部において局部
座屈が発生するおそれがなくなるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図はこの発明の一実施例である柱と梁
との接合部構造を示す図であって、第１図は要部を切欠
して示した正面図、第２図は第１図のII−II′線に沿う
矢視断面図、第３図ないし第７図はこの発明の作用を説
明するための図、第８図は充填鋼管コンクリート柱の鋼
管に加わる曲げモーメントの関係を示す図である。 Ｃ……接合部、 １……充填鋼管コンクリート柱、２……鉄筋コンクリー
ト梁、３……柱体、４……鋼管、４ａ……端部、５……
コンクリート、６……分離材（アンボンド層）、１０…
…接続筋。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 秀雄 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−121250（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンクリートが鋼管内部に充填された一対
   の充填鋼管コンクリート柱体が鉄筋コンクリート構造の
   梁を挟んで上下に配置されていると共に、これら充填鋼
   管コンクリート柱体間には前記鉄筋コンクリート梁を貫
   通して接続筋が配設され、かつ、前記充填鋼管コンクリ
   ート柱体の鋼管端部は前記鉄筋コンクリート梁から離間
   されて配置され、前記接続筋は前記鋼管中に少なくとも
   鋼管の外径の略２倍の長さだけ埋設されていることを特
   徴とする柱と梁との接合部構造。
2. 【請求項２】前記鋼管とコンクリートとの間にはこれら
   の間の付着力を減少させるアンボンド層が形成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の柱と梁
   との接合部構造。