JPH09184299A

JPH09184299A - 柱と梁の接合構造およびその施工方法

Info

Publication number: JPH09184299A
Application number: JP34424495A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Tawara; 靖彦田原; Hideyo Shiokawa; 英世塩川; Yutaka Saito; 豊斉藤; Hidemitsu Tanaka; 秀光田中; Toshio Oyama; 俊雄大山; Takamasa Kikuchi; 孝真菊地; Tsutomu Yamamoto; 力山本; Fumito Takagi; 史人高木
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】柱と梁のリサイクルに適した接合構造を提供
する。【解決手段】立設された柱２の所定高さに、柱２の外
周との間に隙間を確保した状態で断面視Ｕ字状のリング
パネル５１を嵌挿し、隙間に充填材１００を充填するこ
とでリングパネル５１を柱２に接合し、柱２に接合され
たリングパネル５１より水平方向に張り出したＵ型ブラ
ケット５３の凹部５６に梁６の端部を落とし込み、その
凹部５６に充填材を充填することで梁６をＵ型ブラケッ
ト５３に接合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リサイクルビル架
構に好適な柱と梁の接合構造およびその施工方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境保全の立場から、工業製
品のリサイクルに対する社会的関心が高まっており、建
物の構造体のリサイクルについても、その要請が高まっ
てきている。

【０００３】建物のリサイクルを考えた場合、その形態
としては「再部材化」、「再資源化」、「転用」といっ
た形態がとられる。「再部材化」とは、部材の形を保持
して元の部材と同じ使途に再利用することを意味する。
「再資源化」とは、一度素材（原材料）に戻して再利用
することを意味する。「転用」とは、元の部材とは全く
異なった使途に再利用することを意味する。「再資源
化」の代表例には、鉄やアルミニウムの電炉による再生
がある。また、「転用」の代表例には、コンクリートガ
ラの道路舗装やコンクリート骨材への利用等がある。

【０００４】従来、建物の構造体のリサイクルとして
は、次のような実績がある。例えば、鉄筋コンクリート
構造について言えば、躯体解体後のコンクリートを、コ
ンクリート骨材としての利用や道路舗装等に用いている
（転用）。また、鉄骨造について言えば、解体後の鉄骨
をスクラップとして電炉に戻すことで、鋼材として再生
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のリサ
イクルは、コンクリートガラとして路盤材への転用やス
クラップとしての再資源化に止まり、再部材化への対応
が十分考慮されていなかった。

【０００６】本発明は、特に建物の構造体の主要構成部
材である柱と梁の再部材化を図るのに好適な柱と梁の接
合構造およびその施工方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】柱と梁の再部材化を図る
ために重要な点は、第１に、解体した柱や梁の品質及び
耐久性を保証することである。言い換えると、柱と梁の
無損傷解体を可能にすることである。第２に、再利用時
の階高や柱スパンの変更に対応できるようにすることで
ある。本発明は、このような点を考慮し次の構成を採用
した。

【０００８】請求項１の柱と梁の接合構造では、柱の外
周との間に隙間を確保した状態で筒状のリングパネルが
嵌挿され、且つ前記隙間に充填材が充填されることでリ
ングパネルが柱に接合されている。リングパネルには、
水平方向に張り出した断面視Ｕ字状のＵ型ブラケットが
設けられており、このＵ型ブラケットの凹部に梁の端部
が収容され、且つその凹部内に充填材が充填されること
で梁がＵ型ブラケットに接合され、Ｕ型ブラケット付き
リングパネルおよび充填材を介して梁が柱に接合されて
いる。

【０００９】この構造では、柱と梁の接合がＵ型ブラケ
ット付きリングパネルと充填材によって行われているか
ら、リングパネルを切断し内部の充填材を破砕すること
で、柱からＵ型ブラケット付きリングパネルを取り外す
ことができる。また、柱から取り外したＵ型ブラケット
付きリングパネルのＵ型ブラケットを切断し、内部の充
填材を破砕することで、梁からＵ型ブラケットを取り外
すことができる。従って、柱と梁をほとんど無損傷の状
態で解体することができる。

【００１０】また、梁を柱に接合する手段としてリング
パネルを用いているので、再利用の際にリングパネルの
取付け高さを階高の変更に応じて調整することができ
る。また、Ｕ型ブラケットの凹部に梁の端部を収容し、
凹部内に充填材を充填することで梁を柱に固定している
ので、凹部内での梁の位置を調整することができる。従
って、柱スパンの変更にも対応できる。

【００１１】請求項２の施工方法は、請求項１の構造を
得るため、立設された柱の所定高さに、柱の外周との間
に隙間を確保した状態で断面視Ｕ字状のＵ型ブラケット
付きリングパネルを嵌挿する工程と、前記隙間に充填材
を充填することでリングパネルを柱に接合する工程と、
柱に接合されたリングパネルより水平方向に張り出した
前記Ｕ型ブラケットの凹部に梁の端部を落とし込む工程
と、前記凹部に充填材を充填することで梁をＵ型ブラケ
ットに接合する工程とを備えたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。まず、ここで用いる柱と梁は次の構
成のものである。柱は、円形鋼管の内部にコンクリート
を充填したＣＦＴ（Concrete Filled steel Tube）柱で
ある。ＣＦＴ柱は、構造強度、靱性に優れるとともに耐
火性能が高く、―般鉄骨部材の場合に必要な耐火被覆を
省略できるという大きなメリットをもつ（耐火被覆はリ
サイクル上の重大な阻害要因）。なお、条件次第では、
ＣＦＴ柱の代わりに、プレキャストコンクリート管の内
部にコンクリートを充填したＰＣ柱や、鋼管の内部にコ
ンクリートを充填して遠心成形したＳＣ柱を用いること
もできる。ＰＣ柱の場合は、強度上の理由から主として
低層建物への適用に限定され、ＳＣ柱の場合は、耐火性
能の確認が必要となる。

【００１３】また、梁は、コンクリート充填Ｈ形鋼梁で
ある。コンクリートの充填は、耐火性を高めて耐火被覆
を省略するために行う。なお、このタイプの梁に代え
て、ＰＣ梁を用いることも可能である。

【００１４】図１は予め立設した柱に梁を接合する場合
の始めの部分の工程の内容を示し、図３は終りの部分の
工程の内容を示している。また、図４、図５は施工後の
構造を示している。柱に梁を接合する場合、まず、図１
に示すように、位置決め用仮設金物４を柱２の所定位置
の外周に取付ける。位置決め用仮設金物４は、柱２の外
周に巻き付くバンドプレート４１と、柱２の外周面と直
交する関係でバンドプレート４１の上端に固定されたリ
ング状受板４２とを有するもので、直径位置で半割りさ
れている。半割りされた部分の先端にはフランジ４３、
４３が設けられ、これらフランジ４３、４３を合わせ
て、ボルト・ナット４５で締め付けることにより、柱２
の外周に巻き付けられるようになっている。また、図２
に示すように、バンドプレート４１にはネジ４６を通せ
るようになっており、このネジ４６を柱２に形成したネ
ジ孔４６ａに螺合することにより、位置決め用仮設金物
４を所定位置に固定できるようになっている。フランジ
４３は、受板４２を支えるリブを兼ねており、その他に
も適当に補強リブ４４が設けられている。梁６の接合す
るに当たっては、この位置決め用仮設金物４を、まず柱
２の梁接合予定位置の外周に取付けて置く。

【００１５】次いで、柱２に無溶接継手と同様の原理に
基づくリングパネル５１を取り付ける。リングパネル５
１には、予めＵ型ブラケット５３が溶接によって接合さ
れており、全体がユニット化されている。ここでは、全
体のユニット、つまりＵ型ブラケット付きリングパネル
を符号５で示している。

【００１６】Ｕ型ブラケット付きリングパネル５は、図
１に示すように、内径が柱２の外径より若干大きい円形
鋼管よりなるリングパネル５１と、上下の外スチフナー
リング５２と、リングパネル５１の外面より、リングパ
ネル５１の径方向外方（水平方向）に延出する断面視Ｕ
字状のＵ型ブラケット５３とからなる。Ｕ型ブラケット
５３は、使用する位置によって、直交する２方向、３方
向、４方向に設けられている。

【００１７】Ｕ型ブラケット５３は、ウェブを縦にした
Ｈ形鋼からなる互いに平行な一対の側板５４、５４と、
側板５４、５４の底部間に渡された底板５５とからなる
Ｕ字状をなし、内部に、梁６を落とし込むための凹部５
６を有している。側板５４を構成するＨ形鋼の上下のフ
ランジは、上下の外スチフナーリング５２、５２に接合
されている。側板５４、５４の端部はリングパネル５１
とスチフナーリング５２、５２の上下面に対して接合さ
れている。

【００１８】Ｕ型ブラケット５３を用いて梁６を柱２に
接合するには、Ｕ型ブラケット付きリングパネル５を、
クレーンで一旦吊り上げた後、徐々に下降させていき、
柱２の上端からリングパネル５１を柱２に嵌挿させる。
そして、Ｕ型ブラケット付きリングパネル５を位量決め
用仮設金物４の受板４２上に載せる。その場合、受板４
２の上面、あるいは柱２の外面に、円周方向に等配して
図２（ａ）に示すような三角形のガイドピース４７を複
数設けておくと、ガイドピース４７の斜面の案内作用に
より、リングパネル５１を適正な位置に案内することが
でき、リングパネル５１と柱２間の隙間を全周に均等に
確保することができる。また、図２（ｂ）に示すよう
に、リングパネル５１の下端に、ガイドピース４７の嵌
まる切欠溝４７ａを設けておけば、リングパネル５１を
嵌挿した時点で、周方向の位置決めを行うことができ
る。

【００１９】リングパネル５１を位置決め用仮設金物４
上に載置したら、リングパネル５１と柱２との間の隙間
に、無収縮モルタル１００を充填し、リングパネル５１
を柱２に接合する。その後、モルタル１００が所定強度
を発現したら、仮設金物４を取り除き、図３に示すよう
に、Ｕ型ブラケット５３の凹部５６に、クレーンで吊っ
た状態で梁６の端部を落とし込み、梁６を底板５５上に
載せる。凹部５６と梁６間には十分な隙間があるので、
梁６の長手方向の位置調整や左右方向の位置調整ができ
る。

【００２０】この梁６は、Ｈ形鋼６１の凹所にコンクリ
ート６２を充填したもので、上下フランジ６１ａ、６１
ｂとウェブ６１ｃとで３方を囲まれる側面凹所にコンク
リート６２が充填されている。コンクリート６２は端部
には充填されていず、この充填されていない端部をＵ型
ブラケット５３の凹部５６に挿入する。そして、Ｕ型ブ
ラケット５３の凹部５６内にコンクリート１０１を充填
することで、コンクリート１０１のフリクションによっ
て、梁６をＵ型ブラケット５３およびリングパネル５１
を介して柱２に接合させ、図４、５に示すような柱２と
梁６の接合構造を得る。なお、コンクリート１０１の充
填に当たっては、当然、Ｕ型ブラケット５３の先端開口
を塞いでおく。また、図４の符号６３で示すものは、火
災時に備えた用心鉄筋であり、梁６のコンクリート６２
中に予め埋め込んでおき、先端のみ露出させておく。

【００２１】この柱２と梁６の接合構造では、梁６に加
わる荷重により、図４の矢印Ｓ１、Ｓ３で示すような応
力が発生する。また、Ｕ型ブラケット５３の部分を断面
で見た場合、図６に示すように、下向き荷重に対しては
実線矢印のごとく応力が発生し、ガス爆発等による上向
き荷重に対しては一点鎖線矢印のごとく応力が発生す
る。いずれの場合も、Ｕ型ブラケット５３や梁６を構成
するＨ形鋼のフランジやウェッブがコンクリートを介し
て有効な応力伝達機能を果たす。

【００２２】このようにＵ型ブラケット５３とリングパ
ネル５１を用いて梁６を柱２に接合した場合、寸法誤差
の調整が容易で、施工が早くなる。また、溶接やボルト
締めが不要であり、且つ梁６をＵ型ブラケット５３に落
とし込むだけで建て方が終了するので、熟練を要する鍛
冶工がいらなくなり、現場作業の省力化になる。さら
に、コンクリートを充填したＨ形鋼よりなる梁６を用い
たので、柱２との接続部を含めて耐火被覆が不要とな
り、耐火被覆工事がいらなくなる分、労務の省力化や工
期短縮ができる。

【００２３】また、同じ理由で解体が容易になる。解体
時には、Ｕ型ブラケット付きリングパネル５のリングパ
ネル５１部分を切断し、内部のモルタル１００を破砕す
ることで、梁６と柱２を分離し、Ｕ型ブラケット５３の
付いた梁６をクレーンで吊り降ろす。次いで、Ｕ型ブラ
ケット５３を切断し、内部のコンクリート１０１を破砕
することで、梁６からＵ型ブラケット５３を取り外す。
この作業は地上で行う。このように、リングパネル５１
とＵ型ブラケット５３を切断して、充填されたモルタル
１００とコンクリート１０１を破砕するだけで、柱２と
梁６の双方をほぼ無損傷で再部材化することができる。
そして、柱２と梁６の再利用が可能となるので、建設廃
棄物が少なくなると共に、地球環境維持保全に役立つ。
また、耐火被覆がなくなるので、解体時に耐火被覆に伴
う工事、産業廃棄物がなくなる。なお、リングパネル５
１、Ｕ型ブラケット５３等の金具類は、切断解体したも
のであるから「再資源化」される。また、モルタル１０
０やコンクリート１０１等の破砕解体物はコンクリート
ガラとして路盤材、埋め立て用等に転用される。

【００２４】以上のように、この実施形態の柱と梁の接
合構造では、モルタル等の充填で接合力を得る形式のリ
ングパネル５１を用いたので、接合位置をある程度自由
に設定することができ、階高の変化に対応可能である。
従って、施工性、搬送性、製作コスト等に基づいて柱の
標準寸法を設定しながら、多種の階高の建物に対応する
ことができる。

【００２５】また、リングパネル５１と一体のＵ型ブラ
ケット５３を用いて梁６を柱２に接合したので、Ｕ型ブ
ラケット５３の凹部５６内に確保できる間隙により、柱
スパンの変化に対応して梁長さを調整することができ
る。例えば、リサイクル効率、構造強度等を勘案して
も、梁寸法の１０％程度のコンクリート充填部分をとる
ことができるので、これによって１０％程度のスパン変
化を吸収することが可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ビル架構の主要構成部材である柱、梁のリサイクル利用
が可能であり、しかも地球資源を最も節減し且つエネル
ギー消費の最も少ない「再部材化」の形で再利用するこ
とができる。また、階高、柱スパンの違いに対応するた
めの調整機能も備えていることから、元の建物とは異な
った階高や柱スパンをもつ建物にも再生部材を使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の施工方法の始めの工程の内
容を示す斜視図である。

【図２】図１の工程の詳細説明に用いる部分断面図であ
る。

【図３】前記施工方法の終りの工程の内容を示す斜視図
である。

【図４】本発明の柱と梁の接合構造の実施形態の断面図
（図５のＣ−Ｃ矢視断面図）である。

【図５】図４のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図６】図４および図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【符号の説明】

２柱６梁５Ｕ型ブラケット付きリングパネル５１リングパネル５３Ｕ型ブラケット５６凹部１００無収縮モルタル（充填材）１０１コンクリート（充填材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中秀光東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内 (72)発明者大山俊雄東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内 (72)発明者菊地孝真東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内 (72)発明者山本力東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内 (72)発明者高木史人東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柱の外周との間に隙間を確保した状態で
筒状のリングパネルが嵌挿され、且つ前記隙間に充填材
が充填されることでリングパネルが柱に接合され、リン
グパネルに水平方向に張り出した断面視Ｕ字状のＵ型ブ
ラケットが設けられ、このＵ型ブラケットの凹部に梁の
端部が収容され、且つその凹部内に充填材が充填される
ことで梁がＵ型ブラケットに接合されていることを特徴
とする柱と梁の接合構造。
【請求項２】立設された柱の所定高さに、柱の外周と
の間に隙間を確保した状態で断面視Ｕ字状のＵ型ブラケ
ット付きリングパネルを嵌挿する工程と、前記隙間に充填材を充填することでリングパネルを柱に
接合する工程と、柱に接合されたリングパネルより水平方向に張り出した
前記Ｕ型ブラケットの凹部に梁の端部を落とし込む工程
と、前記凹部に充填材を充填することで梁をＵ型ブラケット
に接合する工程とを備えたことを特徴とする柱と梁の施
工方法。