JPH07207755A - 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 施工性を向上させるとともに、ＲＣ柱とＳ梁
との柱梁接合部のせん断耐力を容易に増加させる。 【構成】 鉄骨梁２と鉄筋コンクリート柱１とが交差接
合される部位に、鉄筋コンクリート柱１の柱断面寸法と
ほぼ等しい角筒形状をなして上下面がダイアフラム４で
補剛された鋼製ボックス接合部３を設置し、鋼製ボック
ス接合部３の側面の所定位置に鉄骨梁２のウェブ端面２
ｃを、ダイアフラム端部に鉄骨梁２の上下フランジ２ａ
をそれぞれ剛接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄筋コンクリート柱と鉄
骨梁との接合部構造に係り、特に柱梁接合部のせん断耐
力を向上させるようにした鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁
との接合部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、構造物本体の軽量化、構造部材の
スリム化、架構組み立て時の省力化を図るために、鉄筋
コンクリート柱（以下、ＲＣ柱と記す。）と鉄骨梁（以
下、Ｓ梁と記す）とを組み合わせた混合構造による建築
構造物が提案されている。この組み合わせによる混合構
造は架構の水平剛性が大きくとれるとともに、柱スパン
を大きくできるという利点を有する。ところで、建築構
造物等の骨組構造系では架構が地震時水平荷重のような
逆対称荷重を受けた場合に梁降伏型モード（あるいは柱
降伏型モード）のような梁曲げ（柱曲げ）破壊に至るよ
うな終局強度設計を行うことが原則となっている。すな
わち架構全体が水平変位に対して十分な靱性を発揮で
き、作用する交番荷重に対して架構自体が十分なエネル
ギー吸収能力を有するような設計が求められている。前
述のＲＣ柱とＳ梁との混合構造においても、Ｓ梁が曲げ
耐力に達しても塑性変形能力が十分発揮できるように設
計する必要がある。

【０００３】一方、ＲＣ柱とＳ梁とを接合する柱梁接合
部は、地震時水平力等を受けた際に、最大応力が発生す
る材端部同士を接合する部分である。このためＲＣ柱と
Ｓ梁とで囲まれる部分（接合部パネル）には大きなせん
断力が作用する。このせん断力により接合部パネルが降
伏あるいは破壊してしまうと、柱梁接合部に大変形が生
じ、架構全体の剛性及び耐力が不足し、急激な脆性破壊
を生じてしまう。このような破壊モードを防止し、最終
的にＳ梁が曲げ破壊に至るようにするためにも、柱梁接
合部にはせん断耐力と剛性とが要求される。

【０００４】図４にはＲＣ柱５１（下層のみが模式的に
示されている）とＳ梁５２との接合部構造の一例が示さ
れている。同図に示された梁柱接合部の鉄骨部分を構成
する接合部ユニット５０はあらかじめ工場で所定寸法の
Ｓ梁５２、５２が十字形に溶接接合されるとともに、所
定段数の帯筋５３がＳ梁５２のウェブ５２ａを貫通する
ように平面視してＳ梁５２の交差部を中心とした略ロ字
形をなすように溶接接合されたものである。Ｓ梁５２の
端部には添接プレート（図示せず）を介して梁部材（図
示せず）が剛接されるようになっている。また帯筋５３
は下層のＲＣ柱５１上にセットされた際に、ＲＣ柱５１
部分から延設されている柱主筋５４を取り囲むように配
筋されている。これにより接合部パネル部分のせん断耐
力の一部が帯筋５３により負担される。そして接合部ユ
ニット５０のＳ梁５２の交差部を取り囲むように所定断
面の柱形に型枠が組み立てられ、この型枠内にコンクリ
ートが打設されると、図５に示したような柱梁接合部が
完成する。

【０００５】ところで、図５に示したようなＲＣ柱とＳ
梁とからなる混合構造の構造設計を行う際の設計計算規
準として「鉄骨鉄筋コンクリート構造計算規準」（日本
建築学会制定）がある。通常の建築構造物の構造設計は
この規準に基づいて行われている。そしてこの規準では
接合部パネルの終局せん断耐力_UＱは以下の累加強度式
（式１）で評価されている。

【０００６】 _UＱ＝_CＱ_U＋_SＱ_U …（式１） ここで、_C Ｑ_U：コンクリートパネルのせん断耐力_S Ｑ_U：鉄骨ウェブパネルのせん断耐力 なお、コンクリートパネルが帯筋で補強されている場合
には、せん断耐力の向上が確認されているため、帯筋も
コンクリートパネルとともに柱梁接合部のせん断耐力を
累加的に増加させる要素として見なすことができるとし
ている。

【０００７】このせん断耐力の累加強度の考えに基づ
き、従来の柱梁接合部では種々のせん断補強構造が用い
られてきた。図６は図４、５に示した従来の柱梁接合部
の概略平面図である。コンクリートパネルのせん断有効
幅は、梁がＳ梁である場合には有効幅割り増しの効果が
ないので、柱幅（cｂ）の１／２と評価され、有効幅cｂ
／２としてコンクリートパネルのせん断抵抗力を求める
ようになっている。したがって設計柱断面におけるコン
クリートパネルのせん断抵抗力では全体のせん断耐力が
不足する場合には、累加強度の考え方からＳ梁では図７
に示したようなダブラープレート６０をウェブに溶接し
てウェブパネルの板厚を増やして有効面積を増加させた
り、コンクリートパネル内の帯筋鉄筋量を増やしたりし
て柱梁接合部全体としてのせん断耐力の増大を図ってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、柱梁接合部は
各部材が交差している部分であるため、前述のようにダ
ブラープレートを鉄骨ウェブの両面に溶接したり、帯筋
等のせん断補強筋を増強して配筋させると著しく施工性
が低下するとともに、補強部材の増加により製作コスト
も増加するという問題もある。また、柱コンクリートを
打設する際にコンクリートが型枠内に十分に充填され
ず、コンクリート断面積が不足して柱部分の強度低下を
引き起こすという問題が発生する。一方、これらの問題
が解決できず、所定のせん断補強が行われない場合に
は、柱梁接合部全体としてのせん断耐力が不足してしま
い、柱梁接合部の脆性破壊により架構全体が破壊してし
まうおそれもある。

【０００９】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、施工性を低下させることな
く、柱梁接合部のせん断耐力を高め、柱梁接合部におけ
る脆性破壊を防止して架構全体に十分な靱性を持たせる
ようにした鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は鉄骨梁と鉄筋コンクリート柱とが交差接合
される部位に、前記鉄筋コンクリート柱の柱断面寸法と
ほぼ等しい角筒形状をなして上下面がダイアフラムで補
剛された鋼製ボックス接合部を設置し、該鋼製ボックス
接合部の側面の所定位置に前記鉄骨梁の端面を剛接合し
たことを特徴とするものである。

【００１１】この場合、前記ダイアフラムには、所定位
置にコンクリート打設用開口と柱主筋配筋用切欠を形成
することが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明によれば、鉄骨梁と鉄筋コンクリート柱
とが交差接合される部位に、前記鉄筋コンクリート柱の
柱断面寸法とほぼ等しい角筒形状をなして上下面がダイ
アフラムで補剛された鋼製ボックス接合部を設置し、該
鋼製ボックス接合部の側面の所定位置に前記鉄骨梁の端
面を剛接合したので、従来施工していた帯筋をなくして
施工性を高めることができる上、コンクリート部分が柱
断面全幅にわたってせん断抵抗に寄与できるとともに、
必要に応じて前記鋼製ボックス接合部の板厚を増やして
柱梁接合部全体としてのせん断耐力を向上させることが
できる。

【００１３】

【実施例】以下本発明による鉄筋コンクリート柱と鉄骨
梁との接合部構造の一実施例を添付図面を参照して説明
する。図１には既に構築されている下層のＲＣ柱１上に
設置された接合部構造を構成する接合部ユニット１０が
示されている。この接合部ユニット１０は全体が工場で
製作されたもので、Ｓ梁の交差接合部がボックス形状を
なしている。このボックス形状をなした交差接合部（以
下、ボックス接合部と記す。）は高さが接合部Ｓ梁２の
ウェブ高さに等しく幅がＲＣ柱１の柱幅に等しい鋼製プ
レートをＲＣ柱の柱断面寸法に等しい角筒形状に溶接接
合したものである。

【００１４】この角筒形状をなすボックス接合部３の外
側面の所定位置（通常は各鋼製プレートの幅方向の中心
位置）には接合部Ｓ梁２のウェブの端面２ｃがすみ肉溶
接により溶接接合されている。図１では一例としてＳ梁
が柱部分で十字形に交差接合した例が示されており、ボ
ックス接合部３の四辺すべての鋼製プレート３Ａに接合
部Ｓ梁２が接合された状態が示されている。

【００１５】さらにボックス接合部３の上下面にはダイ
アフラム４が溶接接合されている。このダイアフラム４
は略十字形をなし、平面的には図２に示したように中央
部に円形のコンクリート打設用開口５が形成され、さら
に四隅に配筋されている柱主筋６を貫通させるために４
箇所の切欠７が設けられた鋼板加工品である。そして十
字形に配置された各接合端４ａはボックス接合部３の表
面から僅かに接合部Ｓ梁２側に張り出すような寸法に設
定され、接合端４ａの端面は接合部Ｓ梁２のフランジ２
ａ端面と突合わせ溶接により堅固に接合されている。

【００１６】このとき柱主筋６は図４に示した従来の柱
梁接合部の場合と同様の配筋がなされており、ボックス
接合部３の鋼製プレート３Ａから所定の被りを確保する
ようにして配筋されているが、柱主筋６の周囲に帯筋が
配筋されていない。これはボックス接合部３の鋼製プレ
ート３Ａのコンクリート拘束効果により、帯筋を配置し
ないでも、柱主筋６の引抜き現象を防止することができ
るからである。

【００１７】以下、このように構成された柱梁接合部の
力学的挙動について説明し、本発明の利点に及ぶ。ま
ず、柱梁接合部のコンクリートパネルのせん断有効幅と
して、接合部コンクリートＣ（ボックス接合部３と上下
のダイアフラム４に囲まれた部分を示す。）がボックス
接合部３内に打設され、ボックス接合部３によるコンク
リートパネル拘束効果が得られるので、柱全幅cｂを適
用することができる（図２参照）。この結果、柱梁接合
部のせん断耐力の累加強度の負担分としてコンクリート
パネルの占める割合が倍加し、柱梁接合部全体としても
せん断耐力が大幅に向上する。

【００１８】次に、水平荷重作用時の接合部Ｓ梁とボッ
クス接合部３との応力伝達メカニズムについて図３を参
照して説明する。同図において、接合部Ｓ梁２のフラン
ジ面２ａに生じた水平力Ｖb＝Ｍb／sｂ（Ｍb：梁作用曲
げモーメント、sｂ：フランジ中心間距離）は、図３に
符号Ｖｃで示したようにボックス接合部３内部の接合部
コンクリートＣの全幅にわたり伝達されるとともに、ボ
ックス接合部３のダイアフラム４を介して接合部Ｓ梁２
に平行な部分の鋼製プレート３Ａ’（図３のハッチング
部分）にスムースに伝達される。

【００１９】このときコンクリートパネルのせん断耐力
が向上した分でも、柱梁接合部全体としてのせん断抵抗
力が構造計算上不足する場合には鋼製プレート３Ａの板
厚を厚くするだけで、ボックス接合部３で鋼製プレート
３Ａ部分が負担するせん断耐力を増加させることができ
る。これにより柱梁接合部全体として必要な累加強度を
容易に得ることができるという利点を有する。また、本
発明による柱梁接合部構造では前記の接合部コンクリー
トＣ及び鋼製プレート３Ａの２つの構造部材で所要のせ
ん断耐力を確保できるため、柱梁接合部構造から帯筋を
省略することができる。このため柱梁接合部製作時の施
工性が著しく向上する。

【００２０】ここで、前述した柱梁接合部を構成する接
合部ユニットの建方作業について簡単に説明する。一般
に、柱の施工は各階ごとに現場打ちされるか、所定高の
プレキャストコンクリート柱（ＰＣａ柱）を各階施工時
に建て込むかの方法がとられている。また、現場打ちＲ
Ｃ柱の場合は、柱と柱梁接合部のコンクリートを一体に
打設する一体打ち施工と、既に構築された下層の柱上に
接合部ユニットを設置して接合部コンクリートを打設す
る２度打ち施工とに分けられる。一体打ち施工の場合に
は柱主筋を組み立てた後に柱型枠をセットし、並行して
柱天端位置に接合部ユニットを建て込み、柱型枠の周囲
に設置された支保工で接合部ユニットのＳ梁の端部を支
持する。このとき接合部ユニットの設置高さは支保工高
さで調整し、ボックス接合部３が柱型枠と一体的にＲＣ
柱を構成するように調整する。その後、コンクリートを
ボックス接合部３の上部スラブの天端位置レベルまで打
設する。

【００２１】一方、２度打ち施工の場合には柱が既に梁
下位置まで構築されているので、接合部ユニットのボッ
クス接合部が所定の高さにくるように接合部ユニットを
建て込み、ボックス接合部を柱天端に一体的になるよう
に据え付ければよい。そしてボックス接合部内に接合部
コンクリートを打設する。この場合接合部型枠と、接合
部ユニットを支持する支保工とが不要になるという利点
がある。

【００２２】なお、柱梁接合部ではせん断耐力の他に、
Ｓ梁のフランジの柱コンクリートに作用する支圧耐力も
考慮しなければならないが、本発明ではＳ梁のフランジ
からの支圧力は板厚が厚く広い伝達面積を有するダイア
フラムを介して柱コンクリートに伝達されるので柱コン
クリートは十分な支圧耐力を発揮できる。さらに、この
ダイアフラムにはコンクリート打設用の開口が形成され
ているが、その形状寸法、位置等はコンクリートが支障
なく充填できる範囲であれば自由に設定できる。柱主筋
貫通用の切欠の形状も同様である。また、接合部コンク
リートが打設された後も鋼製ボックス接合部の鋼製プレ
ートの外表面は柱表面に露出するため、適切な施工時期
に鋼製プレートの表面に耐火被覆作業を行えば良い。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、施工性を向上させることができるとともに、
接合部構造のせん断耐力を大幅に増加させることが容易
にでき、水平荷重作用時等に架構全体が梁降伏型モード
の破壊となるような構造系を実現できるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との
接合部構造の一実施例である接合部ユニットを示した斜
視図。

【図２】図１に示した接合部ユニット平面形状を示した
平面図。

【図３】図１に示した接合部ユニットの接合部パネルに
作用する外力伝達図。

【図４】従来の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部
構造の一例の接合部ユニットを示した斜視図。

【図５】コンクリート打設された状態の柱梁接合部構造
の一例を示した斜視図。

【図６】図５に示した柱梁接合部のコンクリートパネル
のせん断抵抗の有効幅を説明するために示した平面図。

【図７】ダブラープレートでＳ梁のせん断耐力を補強し
た状態を示した側面図。

【符号の説明】

１ ＲＣ柱 ２ 接合部Ｓ梁 ３ ボックス接合部 ３Ａ 鋼製プレート ４ ダイアフラム ６ 柱主筋 １０ 接合部ユニット Ｃ 接合部コンクリート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄骨梁と鉄筋コンクリート柱とが交差接合
   される部位に、前記鉄筋コンクリート柱の柱断面寸法と
   ほぼ等しい角筒形状をなして上下面がダイアフラムで補
   剛された鋼製ボックス接合部を設置し、該鋼製ボックス
   接合部の側面の所定位置に前記鉄骨梁の端面を剛接合し
   たことを特徴とする鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接
   合部構造。
2. 【請求項２】前記ダイアフラムは、所定位置にコンクリ
   ート打設用開口と柱主筋配筋用切欠が形成されたことを
   特徴とする請求項１記載の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁
   との接合部構造。