JPH07229202A - 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】 柱梁接合部の柱コンクリートの支圧耐力を向
上させ、梁降伏型破壊モードの架構を実現する。 【構成】 鉄筋コンクリート柱１内に配筋された柱主筋
６の最外縁鉄筋に外接するように柱主筋６を取り囲んだ
支圧補強枠体３を鉄骨梁２の上下フランジ外面２ａ、２
ｂに固着して鉄筋コンクリート柱１内に埋設する。鉄筋
コンクリート柱１の柱表面と略同一面を形成するように
鉄骨梁上下フランジ２ａ、２ｂ間と鉄骨梁２のウェブ２
ｃとに挟まれた部分にウェブ支圧プレート５を固着して
鉄骨梁を組み立てるようにした。

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、特に柱梁接合部での柱コン
クリートの支圧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
耐力に達した後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、柱梁接合部の変形が大き
くなり、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
梁接合部には十分な耐力と剛性とが要求される。

【０００４】図６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
ートが上層スラブ天端まで打設され、図７に示したよう
な柱梁接合部が完成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、架構に地震
力のような水平荷重が作用すると、柱梁接合部の接合部
パネルには柱及び梁から図８に示したような曲げモーメ
ントＭc、Ｍbとせん断力Ｑc、Ｑbが作用する。このとき
接合部パネル６０のＳ梁５２のフランジの上下面５２
ａ、５２ｂに接するＲＣ柱５１の端面５１ａ、５１ｂに
はＳ梁５２のフランジ上下面５２ａ、５２ｂからの支圧
力による支圧応力が符号Ａで示したように柱の上下端の
表面から内部にかけた範囲で発生する。そして前述の曲
げモーメントＭc、Ｍbとせん断力Ｑc、Ｑbが増加するに
つれて、柱コンクリート上下端縁部５１ａ、５１ｂから
支圧破壊が生じる。この支圧破壊が柱内部に向かって進
行すると、コンクリート被り部分の縁コンクリート（ハ
ッチング部分）が剥落し、柱断面が欠損して急激に柱梁
接合部の耐力が低下し、架構全体が柱梁接合部の脆性破
壊により破壊してしまうおそれもある。

【０００６】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、柱梁接合部の柱コンクリー
トの支圧耐力を高めて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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

【０００８】上記目的を達成するために、本発明は鉄骨
梁が鉄筋コンクリート柱内を貫通して前記鉄骨梁と鉄筋
コンクリート柱とが交差接合される鉄筋コンクリート柱
と鉄骨梁との接合部構造において、前記鉄骨梁は、最外
縁柱主筋に外接するように柱主筋を取り囲んだ状態で鉄
骨梁上下フランジの外面に固着され前記鉄筋コンクリー
ト柱内に埋設される支圧補強枠体と、前記鉄筋コンクリ
ート柱の柱表面と略同一面を形成するように前記鉄骨梁
上下フランジ間と前記鉄骨梁のウェブとに挟まれた部分
に固着されたウェブ支圧プレートとを備えるように組み
立てられたことを特徴とするものである。

【０００９】この場合、前記支圧補強枠体は、各辺がそ
れぞれ補強リブで補剛された状態で前記鉄骨梁上下フラ
ンジの外面に固着することが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明によれば、前記鉄筋コンクリート柱内に
配筋された柱主筋の最外縁鉄筋に外接するように柱主筋
を取り囲んだ支圧補強枠体を鉄骨梁上下フランジの外面
に固着して前記鉄筋コンクリート柱内に埋設し、前記鉄
筋コンクリート柱の柱表面と略同一面を形成するように
前記鉄骨梁上下フランジ間と前記鉄骨梁のウェブとに挟
まれた部分にウェブ支圧プレートを固着して鉄骨梁を組
み立てたので、柱梁接合部の梁から支圧作用を受ける柱
部分のコンクリートを前記支圧補強枠体で拘束でき、こ
れにより柱梁接合部の支圧耐力が向上し、柱梁接合部で
の脆性破壊を防止することができる。

【００１１】

【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、高い精度で十字形に溶接接合された
Ｓ梁２の交差梁を主要構造部材としている。さらにＲＣ
柱１の柱主筋６の配置位置には、最外縁の鉄筋に外接し
て柱主筋６全体を取り囲むようにして支圧補強枠体３が
Ｓ梁２のフランジ上下面２ａ、２ｂに溶接接合されてい
る。支圧補強枠体３は図２に示したように平面視して略
□字形をなすように屈曲加工あるいは溶接加工により組
み立てられた鋼板枠体からなり、本実施例では支圧補強
枠体３の各隅角部にはそれぞれ３本の柱主筋６の外側縁
部分がすべて接するように所定ピッチで配筋されてい
る。

【００１２】この支圧補強枠体３の各辺の内側面のほぼ
中央位置には補強リブ４が固着されている。この補強リ
ブ４は略三角形状をなした鋼板で、Ｓ梁２のフランジの
上下面２ａ、２ｂに溶接接合され、支圧補強枠体３の撓
みや倒れを防止するために支圧補強枠体３を補剛する役
割を果たしている。このように構成された支圧補強枠体
によりＲＣ柱１の上下端の接合部がＳ梁２からの支圧作
用に抵抗する際に、フランジの上下面２ａ、２ｂとコン
クリート柱との接合部分のコンクリートを確実に拘束で
きる。この補強リブ４は前述のような支圧補強枠体３の
補剛を目的としているためその形状、数量、取付位置等
は何等限定されるものではなく、たとえば支圧補強枠体
３にアンカー筋を溶接してコンクリートと一体化させた
り、タイバー、タイプレート等で対向する辺を固定する
ようにしても良い。なお、本実施例では補強リブ４は支
圧補強枠体３の内側に溶接接合されているが、支圧補強
枠体３の外面の所定位置に固着しても良いことは明らか
である。また、支圧補強枠体３と柱コンクリートとの付
着性を高めるために支圧補強枠体３の表面にジベル筋や
スタッドボルトを溶着させることも可能である。

【００１３】本実施例では支圧補強枠体３は一辺の幅が
柱主筋の最外縁鉄筋を囲むことができる程度に設定され
た略略□字形の枠体形状をなし、その枠高さＨはＳ梁２
上に施工されるスラブ厚さ（図示せず）とほぼ等しく設
定されている。このように支圧補強枠体３は柱主筋６に
外接し、このため柱主筋６の被り分にほぼ等しい距離だ
け柱表面から内部に位置するようになっている。このた
め柱コンクリートが打設されると支圧補強枠体３は完全
に柱コンクリート内に埋設されてしまう。このため耐火
被覆等の付帯作業が不要になるという利点がある。一
方、下側フランジ２ｂに固着された支圧補強枠体３も図
３に示したように梁下において、下層の柱コンクリート
内に埋設されるため、Ｓ梁２の耐火被覆工作業のみを行
えば良い。なお、支圧補強枠体３の枠高さＨは接合部で
必要とされている支圧耐力に応じて高く設定しても、す
べて柱コンクリート内に埋設させることができる。

【００１４】さらに、Ｓ梁２のウェブ部分の支圧負担を
考慮して柱コンクリート表面とほぼ同一平面をなす位置
のＳ梁２のフランジの上下面２ａ、２ｂとウェブ２ｃと
に３辺が固着されるようにしてウェブ支圧プレート５が
配置されている。さらに図１及び図２に示したようにＳ
梁２のウェブ支圧プレート５が溶接されているＲＣ柱１
内部には柱主筋６をとり囲むように所定段数の帯筋７が
平面視して梁交差部を中心として略□字形をなすように
配筋されている。さらに支圧補強枠体３の上下位置にも
帯筋８が組み立てられており、これら帯筋７、８で囲ま
れたコンクリート部分が接合部パネルゾーンでのせん断
耐力の一部を負担し、接合部の累加強度の増加に寄与す
るようになっている。

【００１５】ここで、支圧補強枠体３による支圧耐力の
向上のメカニズムについて図４に示した外力のつりあい
図を参照して説明する。同図に示したように柱梁接合部
の接合部パネル１１にはＲＣ柱１及びＳ梁２から曲げモ
ーメントＭc、Ｍbとせん断力Ｑc、Ｑbが作用する。また
Ｓ梁２の上下のフランジ２ａ、２ｂには曲げモーメント
Ｍbの偶力として水平力Ｖb（＝Ｍb／ｓｄ、ｓｄ：Ｓ梁
２のフランジ中心間距離）がフランジ面に沿って発生す
る。このときＳ梁２のフランジ２ａ、２ｂに接触するＲ
Ｃ柱１の端面１ａにはフランジ２ａ、２ｂから支圧力が
作用するが、支圧補強枠体３によりＲＣ柱１とＳ梁２の
フランジ２ａ、２ｂとが接触するコンクリート部分が確
実に拘束される。このためコンクリート部分がＳ梁２の
支圧作用に対して十分抵抗できるとともに、コンクリー
ト上下端縁部の剥落を防止できる。この結果、ＲＣ柱１
部分の支圧耐力を十分大きくとることができ、接合部で
せん断破壊を先行させないようにすることができる。

【００１６】また同図に示したようにＳ梁２のフランジ
２ａ、２ｂに沿ったせん断力Ｖbに対しても支圧補強枠
体３の面部分で符号Ｂで示したように支圧抵抗でき、梁
柱接合部の支圧耐力の増加に寄与することができる。

【００１７】図５は支圧補強枠体３を設けたときの支圧
に対するコンクリートの圧縮有効幅の増大を模式的に示
した説明図である。同図に示したように従来はＳ梁２の
フランジ幅しか圧縮有効幅を考慮できなかったのに対し
て支圧補強枠体３により柱コンクリート上下端位置での
コンクリート拘束効果が高まり、符号Ｃで示した範囲を
圧縮時の有効幅として評価することができる。

【００１８】ここで、前述した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ＲＣ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鉄筋（主筋、帯
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、水平位置は型枠で調整する。このようにして柱
型枠と接合部型枠とを一体的に組み立て、コンクリート
を上層スラブの天端位置レベルまで打設する。このとき
支圧補強枠体３の高さがスラブ厚と同等であれば、この
時点で支圧補強枠体３は柱コンクリート内に埋設されて
しまうが、高さが高い場合には支圧補強枠体３の上端部
分がコンクリート天端から突出した状態となるが、この
部分は次回の柱コンクリート打設作業において完全に柱
コンクリート内に埋設されるので問題はない。

【００１９】一方、２度打ち施工の場合には柱が既に接
合部ユニット下端まで構築されているので、接合部ユニ
ットのＳ梁が所定の高さにくるように接合部ユニットを
建て込み、接合部ユニットごと柱天端に据え付けること
ができる。そして接合部ユニットを取り囲むように柱形
に沿って型枠を組み立て、接合部コンクリートを打設す
る。この場合、接合部ユニットを支持する支保工が不要
になるという利点がある。

【００２０】なお、支圧補強枠体３の剛性を高めるため
に前述の補強リブ４に加えて種々のスチフナを設けても
良いことは明らかである。また、支圧補強枠体３の板
厚、枠高さＨは接合部で求められている支圧耐力に応じ
て所定の値に設定されるが、材質を変えて対応すること
もできる。また、本実施例では支圧補強枠体の内側面が
柱主筋に接するように組み立てられているが、クリップ
等の構造材の強度低下を起こさない固定治具等で固定す
るようにしても良い。

【００２１】

【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、簡易な構造で接合部構造の支圧耐力を向上さ
せ、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の平面形状を示し
た平面図。

【図３】図１に示した接合部ユニット内の支圧補強枠体
の一部が分かるように示した部分断面側面図。

【図４】図１に示した接合部ユニットの接合部パネルに
作用する外力のつりあい図。

【図５】図１に示した接合部ユニットの接合部パネルに
作用する外力のつりあい図。

【図６】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７】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８】図６に示した接合部ユニットの接合部パネルに
作用する外力のつりあい図。

【符号の説明】

１ ＲＣ柱 ２ Ｓ梁 ２ａ フランジ上面 ２ｂ フランジ下面 ３ 支圧補強枠体 ４ 補強リブ ５ ウェブ支圧プレート ６ 柱主筋 ７，８ 帯筋

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄骨梁が鉄筋コンクリート柱内を貫通して
   前記鉄骨梁と鉄筋コンクリート柱とが交差接合される鉄
   筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造において、 前記鉄骨梁は、最外縁柱主筋に外接するように柱主筋を
   取り囲んだ状態で鉄骨梁上下フランジの外面に固着され
   て前記鉄筋コンクリート柱内に埋設される支圧補強枠体
   と、前記鉄筋コンクリート柱の柱表面と略同一面を形成
   するように前記鉄骨梁上下フランジ間と前記鉄骨梁のウ
   ェブとに挟まれた部分に固着されたウェブ支圧プレート
   とを備えるように組み立てられ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】前記支圧補強枠体は、各辺がそれぞれ補強
   リブで補剛された状態で前記鉄骨梁上下フランジの外面
   に固着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。