WO2006070639A1 - コンクリート部材のヒンジ誘発構造 - Google Patents

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WO2006070639A1
WO2006070639A1 PCT/JP2005/023346 JP2005023346W WO2006070639A1 WO 2006070639 A1 WO2006070639 A1 WO 2006070639A1 JP 2005023346 W JP2005023346 W JP 2005023346W WO 2006070639 A1 WO2006070639 A1 WO 2006070639A1
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WO
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concrete
hinge
concrete member
section
pile
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/023346
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hisahiro Hiraishi
Original Assignee
Meiji University Legal Person
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meiji University Legal Person filed Critical Meiji University Legal Person
Priority to JP2006550690A priority Critical patent/JP4020212B2/ja
Publication of WO2006070639A1 publication Critical patent/WO2006070639A1/ja

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/20—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of concrete, e.g. reinforced concrete, or other stonelike material
    • E04B1/21—Connections specially adapted therefor

Definitions

  • the present invention relates to a concrete in which a hinge is formed at a position close to an intermediate portion side from a material end of one concrete member among two concrete members to be joined to each other, or at an arbitrary position in one concrete member.
  • the present invention relates to a hinge inducing structure of a member.
  • the beam reinforcement 7 is arranged only up to the section where the beam reinforcement 5 is connected to the beam reinforcement 5 by the lap joint (attached section). If the adhesion with concrete is cut except for the lap joint area, there will be no reinforcing bars corresponding to the main reinforcement in the section where the beam reinforcement 5 is not attached to the concrete (section without adhesion). As a result, in the section near the column member of the beam part (section without adhesion), the resistance is only with concrete, so the resistance to bending moment and shearing force is reduced.
  • a main bar arranged in one of two concrete members to be joined to each other and a joint bar arranged in the other are used, and the main bar is at least a boundary with the other concrete member.
  • the inventor has previously proposed a method of arranging the bars in the form that the joint bars are extended from the other concrete member to the inside of one concrete member and overlapped with the main reinforcing bars (Patent Document). 3).
  • Patent Document a method of arranging the bars in the form that the joint bars are extended from the other concrete member to the inside of one concrete member and overlapped with the main reinforcing bars. 3).
  • one section of the section where the main bars overlap Prevents cracking and crushing of concrete when a hinge is formed on one concrete member by attaching a part of the concrete member close to the concrete to the concrete and a part of the other concrete member not to adhere to the concrete. Is done.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-5342 (paragraphs 0012, 0013, FIG. 1)
  • Patent Document 2 JP-A-9-111865 (paragraphs 0013 to 0020, 0023, FIG. 12)
  • Patent Document 3 JP-A 2004-346641 (Claim 1, FIG. 1)
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 5-287801 (Claim 1, FIG. 1)
  • Patent Document 5 JP-A-9 59997 (Claim 1, FIG. 1, FIG. 3)
  • the main reinforcement in one concrete member is arranged up to the boundary surface with the other concrete member, and adheres to the surrounding concrete.
  • the end of one concrete member has resistance to bending moment and shearing force equivalent to that of the portion other than the end even if the joint of the joint is not attached (paragraphs 0010, 0013).
  • the joint line is a section without adhesion when it bears a tensile force and a compressive force due to a bending moment. Since the part that has shifted to the part with adhesion exhibits a bending return moment that resists the bending moment, it also has the effect of reducing damage to the concrete at the hinge forming part of one concrete member (paragraph 0014).
  • Patent Document 3 particularly in claim 1, the main reinforcement 1 that is continuously arranged in one concrete member A and resists the tensile force due to the bending moment is at the boundary interface with the other concrete member B. Because it has stopped (Fig. 1), one concrete member A tries to separate the force of the other concrete member B at the boundary surface with the other concrete member B when the hinge is formed (Fig. 3). Since the hinge is likely to occur at the boundary surface between the two concrete members 8 and B, Patent Document 3 has no idea of controlling the hinge position so that the hinge is formed at a position where the boundary surface is removed.
  • the present invention is a further development of the previously proposed joint structure, and is located at a position where the boundary surface between two concrete members is removed or at an arbitrary position in one concrete member.
  • the present invention proposes a hinge-inducing structure for a concrete member capable of forming a hinge. Means for solving the problem
  • the joint bars that extend over the two concrete members and stop along the main bars are stopped at the position where the hinges are to be formed, or are arranged along the main bars in one concrete member.
  • the auxiliary main bars By separating the auxiliary main bars from each other at the position where the hinge is to be formed, it is possible to form a hinge at a position where the boundary surface between the two concrete members is removed or at an arbitrary position within one concrete member.
  • the types of main bars and joint bars and the cross-sectional area are determined so that they do not occur in unexpected positions other than the hinge formation planned positions.
  • the main reinforcing bar has one concrete member medium force and the other concrete member has one concrete.
  • Arrange the bars in the direction of the axis of the member arrange the joint bars along the main bars from the other concrete member to one concrete member, and place the main bars near the hinge formation planned position in one concrete member.
  • the hinge formation planned position is a part where the bending resistance is relatively lower than the other position in the material axis direction of the concrete member, and the other part when the bending moment is borne during an earthquake, etc. Says the position where you plan to surrender earlier.
  • the position where the hinge is to be formed is formed in one concrete member excluding the boundary surface between the two concrete members.
  • the joint bar 2 is arranged along the main bar 1 from the other concrete member B to the one concrete member A, and one concrete member A of the joint bar 2 is arranged.
  • the end position on the side is the hinge formation planned position indicated by the broken line, that is, the end position of the joint reinforcement 2 by stopping at the position where the boundary surface force is separated from the other concrete member B in one concrete member A
  • the resistance force to the tensile force acting on the position of the joint reinforcement 2 suddenly changes (rapidly decreases).
  • the hinge due to the tensile force accompanying the bending moment is the end position of the joint reinforcement 2 where the hinge formation is planned, that is, the intermediate part of one concrete member A from the boundary surface of the two concrete members. It is formed at a position close to the side.
  • Arrangement along the main muscle 1 means that the joint muscle 2 is arranged parallel to or close to the main muscle 1, and it is also arranged with a slight twist with respect to the main muscle 1. Including.
  • the joint reinforcement 2 resists the tensile force acting on one concrete member A in the interval up to the boundary surface between one concrete member A and one concrete member A and the other concrete member. Since it has the function of securing the unity with B, the force fixed in the other concrete member B is arranged with a sufficient adhesion length secured in the other concrete member B.
  • the hinge separation of concrete
  • the hinge occurs at a position (cross section) where the resistance to the tensile force changes suddenly in the entire length of one concrete member.
  • the section of the main reinforcement that is not attached to the concrete can be expanded and contracted without being restrained by the concrete when the attached (with attached) section tries to follow the deformation of the concrete. Damage to the concrete around the section without adhesion is reduced.
  • the main reinforcement 1 on the tension side is an axis due to a bending moment when a shear force perpendicular to the axis of the material is applied to one concrete member A.
  • the force that follows the deformation of concrete member A in the section where adhesion is applied, the force near the hinge formation position shown by the broken line, and the boundary surface In the non-attached section, separation from the concrete causes elongation deformation and finally yields.
  • Fig. 2 shows the force when one concrete member A is a column and the other concrete member B is a beam or foundation, etc. If the bottom is reversed, it corresponds to the case where one concrete member A is a pile and the other concrete member B is a foundation.
  • Figure 3 shows the case where one concrete member A is a beam and the other concrete member B is a column or wall.
  • the main muscle 1 When the section without adhesion of the main reinforcement 1 stretches and deforms, as shown in Fig. 3 (b), the main muscle 1 also applies the hinge formation planned position force toward the boundary surface. It exhibits tensile resistance and compression resistance due to adhesive force that resists the tensile force and compression force across the section that has shifted to the section. This tensile resistance force and compression resistance force are paired in the forming direction of the concrete member A to form a bending return moment that is a couple that resists the bending moment.
  • the end of the section where the main reinforcement 1 does not adhere is not necessarily the end of the joint reinforcement 2 because it is determined by the position of the end of the concrete reinforcement A on the side of the joint reinforcement 2 where the resistance to the tensile force drops sharply.
  • the section without adhesion straddles the hinge formation planned position as shown in Figs.
  • Figure 17- (a) shows the situation where the section where the main muscle 1 (4, 6) is not attached straddles the expected hinge formation position.
  • the section where the main bar 1 (4, 6) adheres to the concrete straddles the hinge formation position indicated by the broken line, both sides sandwiching the hinge formation position as shown in (b) Bending moment of concrete members A (D, G) and B (E, H) excluding the part where main reinforcement 1 (4, 6) is not attached in the area is reduced, so that the damage to concrete in that section is suppressed There is.
  • the section where the main bar 1 (4, 6) is not attached straddles the hinge formation position as described above when the main bar straddles the two concrete members 8 and B (Claims 1 and 2), as described below.
  • the end of the other concrete member B side of the section where the main reinforcement 1 does not adhere is also stopped at a position where the boundary surface force with the other concrete member B is also separated.
  • the main muscle 1 has a bow that forms a bending back moment at the part where it has transitioned from the non-attached section to the attached section. Since the resistance force is exerted, the portion of the main bar 1 that has transitioned from the non-attached section to the attached section needs to be fixed in the concrete in the section to the other concrete member B. Therefore, the section without adhesion of the main reinforcement 1 may continue to the boundary surface or the inside of the other concrete member B.
  • one concrete member A is a beam (beam member), for example.
  • the degree of freedom in utilizing the end of the beam member is improved, such as the ability to form the through-hole 3 for equipment piping in the section up to the boundary surface.
  • the bond length of the main bar 1 other than the non-bonded section is set in one concrete member A. Therefore, it is possible to shorten the fixing length for fixing in the other concrete member B, and there is a ⁇ IJ point that makes it easy to fit in the other concrete member B for fixing.
  • the main reinforcement in the two concrete members to be joined to each other, is arranged in the direction of the axis of the one concrete member up to the middle force of the one concrete member, Auxiliary main reinforcement is arranged along the main reinforcement in one concrete member and the other concrete member, and the main reinforcement is cut off the adhesion with the concrete in a part of the vicinity of the hinge formation planned position in the one concrete member.
  • Concrete part It is possible to form a hinge at an arbitrary position in one concrete member and reduce damage to the concrete by separating the auxiliary main bars in the material and the other concrete member at the hinge formation planned position. .
  • Auxiliary main bars are arranged in units of one section and the other section.
  • the hinge formation planned position is formed in one concrete member excluding the boundary surface between two concrete members.
  • the joint muscle 2 stops at the position where the hinge is planned to be formed, so that a hinge is formed at the position where the hinge is planned to be formed.
  • a hinge is formed at the position where the hinge is to be formed.
  • the mechanism for forming a hinge in claim 2 is the same as that of the invention described in claim 8 described later, and details will be described in the description section related to claim 8.
  • one concrete member on which the hinge is formed may be surrounded by a steel pipe as described in claim 3.
  • the steel pipe is separated in the axial direction near the hinge formation position.
  • the mechanism of forming the hinge by separating the steel pipe is the same as that of the invention described in claim 9 to be described later, and the details of claim 3 will be described in the description related to claim 8.
  • the hinge formation planned position is one concrete member A as shown in Figs. 1 and 2 as shown in claims 4 and 5. As shown in FIG. 9, and in the middle of the axial direction of one of the concrete members A and the other concrete member A and the other, as shown in FIG. It may be located at the boundary of concrete member B.
  • the main bars are arranged in the direction of the axis of the concrete member by the force in one section and the other section.
  • the auxiliary main bars are arranged along the main bars, the main bars are cut off from the concrete in some sections near the hinge formation position, and the auxiliary main bars in each section are hinged. By separating them from each other at the planned formation position, it is possible to form a hinge at an arbitrary position in one concrete member and reduce damage to the concrete.
  • Auxiliary main bars are arranged in units of one section and the other section.
  • each section in one concrete member C Since the auxiliary main bars 5 arranged in D and E are separated from each other at the hinge formation planned position indicated by the broken line, the resistance force against the tensile force acting on the auxiliary main bars 5 at the separation position suddenly changes (rapidly decreases).
  • the hinge by the bow I tension accompanying the bending moment is formed at the end position of the auxiliary main muscle 5, which is the position where the hinge is to be formed.
  • the concrete member C shown in Fig. 5 may be a concrete pile.
  • FIG. 10 shows two concrete members joined together (Claim 2).
  • the concrete member A is the material. The state when receiving a force in a direction perpendicular to the axis is shown.
  • the main reinforcement 4 is located on the tension side in the transition from the non-attached section to the attached section, toward the head position of the pile for which the hinge is to be formed. It resists the tensile force and resists the compressive force on the compression side. This tensile resistance force and compression resistance force are paired in the direction of pile formation to form the unbending moment, which is a couple that resists the bending moment.
  • Fig. 11 shows that when the concrete member of claim 8 or claim 2 is a pile, it is attached to one side of the center of the pile in the direction of the pile, and a plurality of main bars 4 are arranged, and the main bars 4 are attached. The case where the length of the section to be cut is different for each main muscle 4 is shown.
  • Fig. 12 shows the bending moment distribution of the part excluding the main bar 4 without adhesion in the region where the main bar 4 is not attached in the case of Fig. 11.
  • FIG. 8 shows a bending moment distribution when, for example, a hinge formation planned position is provided in the middle part of the pile which is the concrete member C shown in FIG. This tendency of bending moment distribution applies to the case where the hinge formation planned position is provided in the middle of vertical members such as columns (including piers) shown in Fig. 5.
  • Figs. 5 and 8 the main reinforcement 4 on the tension side is bent when a shear force perpendicular to the material axis is applied to one section D of the concrete member C as shown in Fig. 6 (a).
  • the axial tensile force due to the moment is borne.
  • Fig. 6 (b) in the section with adhesion, it follows the deformation of one section D of the concrete member C, but within one section D or the other section E from near the hinge formation position.
  • the adhesion with concrete breaks, and the sections without adhesion undergoes elongation deformation and finally yields. If the top and bottom of Fig. 6 are reversed, this corresponds to the behavior of concrete member A shown in Fig. 8.
  • the main reinforcement 4 When the section without adhesion of the main reinforcement 4 is stretched and deformed, the main reinforcement 4 also applies the tension in one section D force to the other section E side at the portion where it has transitioned from the non-attachment section to the attachment section. It exhibits tensile resistance and compression resistance due to adhesive force that resists As shown in Fig.7- (b) and Fig.10- (b), the resistance and compression resistance form a bending return moment that resists the bending moment by pairing in the direction of the concrete member C (A). .
  • Figure 10 shows the situation when the concrete member C (A) is a pile as described above and receives a force perpendicular to the material axis.
  • the section where the main muscle 4 is not attached is in one section D, and the section D where there is no adhesion is in the position where the partial force hinge is to be transferred to the section E where there is adhesion.
  • the bending moment of the part where the planned position force of hinge formation has shifted to one section D side is reduced.
  • the bending moment of the part that has moved to the other section E side is reduced.
  • Fig. 11 shows the length of the section where the main bar 4 is placed on one side of the concrete member C and the main bar 4 is cut off when the concrete member C is a pile. The case where the difference is made every 4 is shown.
  • Fig. 12 shows the bending moment distribution of the concrete member excluding the part where the main reinforcement 4 is not attached in the case of Fig. 11.
  • the bending moment of the parts excluding the non-attached parts of the main bars 4 is gradually reduced.
  • the concrete member C is a pile as shown in Fig. 8
  • the bending moment distribution when the hinge is not formed in the middle of the pile is as shown by the broken line in Fig. 8.
  • the bending moment distribution when a small resistance moment hinge is intentionally formed in the middle part excluding the head of the pile as shown above is as shown by the solid line, especially in the section below the hinge. It can be seen that the bending moment can be reduced.
  • one concrete member A is a pile and the other concrete member B is a foundation as shown in FIG. 8, the head is hinged to the middle part of the pile fixed to the foundation (footing). If is not formed, the bending moment distribution in the case shows a maximum value at the head and middle as shown by the broken line in FIG.
  • the bending moment distribution when the hinge is formed in the middle part excluding the head of the pile, as shown by the solid line, is due to the hinge in the middle part of the pile, especially in the section below the hinge. Get smaller.
  • the cross section of the pile can be reduced, and the cost required for manufacturing or constructing the pile can be reduced.
  • the solid line in the middle part of the pile in the axial direction indicates the position where the hinge is to be formed.
  • the bending moment distribution indicated by the solid line in FIG. 8 and its maximum value fluctuate in accordance with the ground properties and the mass and rigidity of the superstructure (building). Therefore, this bending moment can be reduced.
  • the hinge formation planned position is determined for each individual pile so that it can do. Basically, assuming the situation when the superstructure on the foundation is supported, place the hinge formation planned position at or near the maximum value of the bending moment generated in the pile! It becomes.
  • FIG. 9 is a diagram in FIG. 2, in which, when one concrete member A is a pile, an auxiliary is provided in the cross section of the concrete constituting the pile as shown in FIG.
  • the main reinforcement 5 is arranged in the axial direction of the pile, and the auxiliary main reinforcement 5 is separated in the axial direction of the pile at the planned hinge formation position indicated by the broken line in FIG.
  • FIG. 9 corresponds to the case in which one concrete member A is located in the middle direction of the material axis and the boundary between one concrete member A and the other concrete member B (foundation) (claims 6 and 7).
  • a hinge formation planned position where the resistance to bending moment changes suddenly (rapidly decreases) is formed at the middle of the pile and also at the head of the pile.
  • the energy absorption performance at the time of earthquake by hysteresis absorption energy is improved compared to the case where the hinge shown in Fig. 5 is formed only in the middle part.
  • seismic isolation or vibration control effects can be achieved by appropriately setting the pile head resistance moment (cross-sectional shape, etc.), the hinge formation planned position and the resistance moment in the middle of the pile. It can also be demonstrated.
  • the planned position for hinge formation in the middle of the axial direction is one or more in the axial direction of the pile.
  • the pile head is also hinged so that the bending moment generated in the pile can be adjusted over the entire length of the pile. It is possible to reduce the pile section. Also in this case, the predicted hinge formation position is determined for each individual pile so that the position of the hinge formation is located at or near the maximum value of the bending moment generated in the pile.
  • Patent Document 5 there is almost no resistance to bending moment, and the effect of seismic isolation is achieved by providing hinges (pins) at two locations above and below the pile. To establish a structure, the horizontal reaction force of the ground between the two hinges (pins) is reduced, and a device and attenuation for taking the horizontal reaction force so that the seismic isolation structure force using the base isolation rubber is obvious. It is necessary to use a damper for both.
  • Patent Document 5 no resistance moment is generated at both ends of the pile element. Therefore, there is a possibility that a greater bending moment is generated in the pile than when no hinge (pin) is provided.
  • the resistance moment Mh can be given to the pile head and the constant resistance moment Mm can be given to the hinge at the middle of the pile.
  • hinges are provided at two or more locations including the pile head and the middle part of the pile, or the middle part of the pile, and the resistance moment at the pile head, the position of the hinge formation position of the middle part of the pile and the resistance moment are calculated.
  • Proper planning makes it possible for the piles to exhibit seismic isolation or vibration control.
  • the main reinforcement is made from one section to the other section.
  • the main reinforcement 6 on the tension side bears the axial tensile force and compressive force due to the bending moment in the same way as in Fig. 6, and follows the deformation of one section of the concrete member in the section with adhesion, but the hinge formation As the force near the planned position also breaks the adhesion with concrete in a part of the section up to the boundary surface, the section without adhesion undergoes elongation deformation and finally yields.
  • the end of one section G side of the section where the main reinforcement 6 is not attached is aligned with the position of the end of the steel pipe 7, but the resistance to the tensile force is abrupt at the position where the hinge is generated.
  • the end of the section without adhesion of the main reinforcement 6 does not necessarily need to be aligned with the position of the end of the steel pipe 7 because the position is determined by the separation position of the steel pipes 7 and 7. In some cases, the shape crosses the expected position of hinge formation.
  • the joint bars arranged along the main bars over the two concrete members are stopped at the position where the hinges are to be formed, or in one concrete member, the bars are arranged along the main bars.
  • the auxiliary main bars By separating the auxiliary main bars from each other at the position where the hinge is to be formed, the resistance force against the tensile force at the position where the hinge is to be formed is suddenly changed (rapidly reduced).
  • the hinge can be formed at an arbitrary position in one concrete member.
  • the hinge is concentrated at the position where the hinge is to be formed, where the resistance to the bow I tension changes abruptly, so the damage to the concrete S damage to the concrete on both sides of the hinge that cannot be dispersed around the hinge Can be suppressed.
  • the section where the main reinforcement is not attached can be expanded and contracted without being restricted by the concrete when the attached section tries to follow the deformation of the concrete, so that the damage to the concrete around the non-attached section can be reduced. .
  • the concrete in the section up to the hinge forming position force boundary surface hardly deforms and is not damaged, so one concrete member is, for example, a beam (beam member).
  • one concrete member is, for example, a beam (beam member).
  • the adhesion length of the main bars other than the non-attached section can be taken in one concrete member, so the other concrete member It is possible to shorten the fixing length for fixing in the inside, and the accommodation for fixing in the other concrete member becomes easy.
  • Fig. 1 shows that in the two concrete members 8 and B to be joined together, the main reinforcement 1 is in the direction of the concrete member A in the opposite direction and into the other concrete member B in the direction of the material axis of one concrete member A. Reinforcement is performed and the joint bar 2 is laid along the main bar 1 from the other concrete member B to the other concrete member A, and the main bar 1 is near the planned hinge formation position in the concrete member A.
  • FIGS. 1 and 3 show the case where one concrete member A is a beam member and the other concrete member B is a column member
  • FIG. 2 shows the concrete member A is a column member and the concrete member B is a beam member.
  • the basic case In addition to concrete members 8 and B, in addition to the upper and lower floor pillars, wall and pillars or beams, pillars and foundations, piles and foundations (footings), Any part may be used as long as it is a concrete member to be joined to each other such as a wall.
  • Concrete member B, B may also be reinforced concrete, steel reinforced concrete, steel pipe (steel) concrete (CFT, SC), or any force, whether in situ cast or precast concrete In addition to these combinations, some parts may be prestressed.
  • Figure 4 is higher than this pedestal or wall pedestal (floor) to ensure deformability at a level that rises above the column pedestal of any floor or wall proof wall. The case where the hinge formation planned position indicated by the broken line is set to the level is shown.
  • FIG. 4 shows the other concrete member B as defined in claim 1 where the lower column or wall is separated at the floor level, and the upper column or wall is one concrete member A.
  • the main reinforcement 1 is arranged with the other concrete member B force connected to the other concrete member A, and the joint reinforcement 2 in the other concrete member B is connected to the column base or wall base ( This shows how the bars are placed at the planned hinge formation position at a higher level than the floor.
  • the joint reinforcement 2 straddles the concrete member A on the other side and the other concrete member B, and is arranged independently in units between the upper and lower hinge formation positions. Are separated from each other at the position where the hinge is to be formed. For this reason, the joint reinforcement 2 in Fig. 4 is replaced with the auxiliary reinforcement 5, and two continuous concrete members 8 and B (the upper column and If the lower column is divided by the unit between the positions where the hinges are planned to be formed, one unit is replaced with one concrete member A, and the other unit is replaced with the other concrete member B. It corresponds also to the specific example of the hinge induction structure of description. If one of the divided units is replaced with one section D and the other unit is replaced with the other section E, FIG. 4 corresponds to a specific example of the hinge inducing structure according to claim 8.
  • FIG. 5 shows the main reinforcement 4 in one concrete member A of two concrete members 8 and B to be joined together or in one continuous concrete member C that can be divided into two sections.
  • the other section D medium force is also arranged in the material axis direction of the concrete member C by the other section E, and the auxiliary main reinforcement 5 is arranged along the main reinforcement 4 in one section D and the other section E.
  • Claim 2 or claim 8 wherein the main reinforcement 4 is not attached to concrete in a part of the vicinity of the hinge formation position, and the auxiliary main reinforcement 5 in each of the sections D and E is separated from each other at the hinge formation position.
  • the example of the hinge induction structure of description is shown.
  • Fig. 5 shows that when concrete member C is the concrete pile shown in Fig. 8, the hinge formation planned position is set at the position where the pile head is removed, and one section D on the upper layer side and the lower layer side are set.
  • the main reinforcement 4 is not attached to the concrete in some sections near the position where the hinge is planned, and the auxiliary main bars 5 in each section D and E are separated from each other at the position where the hinge is planned.
  • a part of the main muscle 4 near the planned hinge formation position is formed across the planned hinge formation position as shown in FIG.
  • FIG. 5 also shows that the concrete member 8, C is a concrete pile, and the hinge formation planned position is formed in the axial intermediate portion of the pile, or in the axial intermediate portion and the head portion of the pile.
  • the auxiliary main reinforcement 5 is arranged in the axial direction of the pile in the cross section of the concrete that constitutes the pile, and the auxiliary main reinforcement 5 is separated in the axial direction of the pile at the position where the hinge is planned But there is.
  • FIG. 6 shows an example when the concrete member C is a column member
  • FIG. 7 shows an example when the concrete member C is a beam member
  • Fig. 11 shows that when the concrete member C is a concrete pile, a plurality of main bars 4 are arranged on one side of the direction of the concrete member C, and each main The case where the length of the section which cuts adhesion of the muscle 4 is made different is shown.
  • Fig. 8 shows the pile axis of the two concrete members 8 and B to be joined together, when one concrete member A is a pile or when one continuous concrete member C is a pile.
  • Figure 9 shows that when the concrete member 8 or the concrete member C is a pile, the hinge formation planned positions are formed in the intermediate part in the axial direction of the pile and the head of the pile (boundary with the other concrete member B).
  • Specific examples of cases (claims 6 and 7) are shown.
  • the force with which the head of the pile is fixed (stiffly joined) to the foundation (footing) is shown in Fig. 9.
  • a hinge is formed.
  • Pile includes steel pipe piles, steel piles or other metal piles, concrete piles, reinforced concrete piles, steel pipe concrete piles, solid cement (solidified material) and excavated ground cement, or solid cement. Synthetic piles combined with steel pipes are used, and there are cases where steel cores are contained in reinforced concrete piles. Concrete piles can be hollow or solid. It does not matter how the piles are buried in the ground or how it is built in the ground. The hinge formation planned position or the structure of the section sandwiching it is not limited, and it may be made of reinforced concrete, steel frame or other metal.
  • Fig. 15 shows a continuous concrete member F that is surrounded by a steel pipe 7 and can be divided into two sections G and H.
  • the bars are arranged in the direction of the material axis of the concrete member F, the main reinforcement 6 is not attached to the concrete in a part of the section near the position where the hinge is to be formed, and the steel pipe 7 is divided into the sections G and H near the position where the hinge is planned to be formed.
  • Fig. 15 shows that when the concrete member F is a steel pipe concrete pile as shown in Fig. 8, the hinge formation planned position is set at the position where the pile head is removed in the same manner as in Fig. 5, and the upper layer side is set.
  • the main bar 6 is laid in one section G and the other on the lower layer side over the section H, and the main bar 6 is cut off from adhering to the concrete in a part of the section near the hinge formation position. This shows the case where the section is separated in the direction of the material axis for each of the sections G and H near the planned hinge formation position.
  • the concrete member F shown in Fig. 15 is formally a steel pipe with concrete filled in the steel pipe 7. Because it is made of concrete (CFT), it can be used as it is as a pillar.
  • the steel pipe 7 in Fig. 15 is filled with concrete, and the auxiliary main bar 5 shown in Fig. 5 is arranged in the direction of the steel axis of the steel pipe 7 in the section of the concrete, and the auxiliary main bar 5 is arranged in the direction of the axis of the concrete member F. If separated, it corresponds to a specific example of the hinge inducing structure according to claim 10.
  • the steel plate 8 or the steel pipe is partially formed on both sides of the hinge formation position as shown in Fig. 16- (a). Or to increase the toughness and shear resistance in the vicinity of the planned hinge formation position after hinge formation, such as by placing reinforcing bars 9 crossing the X shape across the planned hinge formation position as shown in (b) Say it with a word.
  • FIG. 16- (c) by forming the induction joint 10 on the outer periphery of the hinge formation planned position, the hinge formation position is secured, and both sides sandwiching the hinge formation planned position at the time of hinge formation It is also possible to avoid a decrease in stress transmission performance between the two.
  • the reinforcing bar 9 arrangement shown in FIG. 16 (b) and the induction joint 10 shown in FIG. 16 (c) are also formed in the embodiment of claim 9.
  • FIG. 1 A longitudinal sectional view showing a case where a joint member is placed at a position where a hinge is planned to be placed when one concrete member is a beam member and the other concrete member is a column member. It is.
  • FIG. 2 (a) is a longitudinal cross-sectional view showing a state in which a load in a direction perpendicular to the material axis is applied to one concrete member that is a column member, and (b) is one concrete member at that time It is the longitudinal cross-sectional view which showed the mode of modification of.
  • FIG. 3 (a) is a longitudinal cross-sectional view showing a state where a load in a direction perpendicular to the material axis is applied to one concrete member that is a beam member, and (b) is one concrete member at that time An elevation showing the reaction force at the end, (c) is a distribution diagram showing the bending moment that occurs in the part of the section without adhesion of one concrete member, excluding the main bar.
  • FIG. 4 When one concrete member is an upper-layer column or wall and the other concrete member is a lower-layer column or wall, the joint bar is stopped at the position where the hinge is to be formed. It is the longitudinal cross-sectional view which showed the case where a bar arrangement was carried out.
  • FIG. 5 A longitudinal sectional view showing an example of the vicinity of the hinge formation planned position when the concrete member is a concrete pile.
  • FIG. 6 (a) is a longitudinal cross-sectional view showing a state in which a load in a direction perpendicular to the material axis is applied to one section on the upper layer side of a concrete member that is a column member. It is the longitudinal cross-sectional view which showed the mode of deformation of the concrete member.
  • FIG. 7 (a) is a longitudinal sectional view showing a state in which a load in a direction perpendicular to the material axis acts on one section of a concrete member that is a beam member, and (b) is a concrete member at that time A longitudinal sectional view showing the reaction force at the end, (c) is a distribution diagram showing the bending moment generated in the portion excluding the main bar in the section without adhesion of the concrete member.
  • FIG. 8 An elevational view showing the difference in bending moment when a small resistance moment hinge is intentionally formed in the middle of the pile and when it is not.
  • FIG. 9 An elevation view showing the deformation of the pile with hinges at the position where hinges are planned to be formed between the head and the middle in the axial direction during an earthquake.
  • FIG. 10 (a) is a longitudinal cross-sectional view showing a pile with main bars, (b) is a vertical cross-sectional view showing the reaction force near the planned hinge formation position during an earthquake, and (c) It is a distribution map showing the bending moment that occurs in the portion excluding the main bars without pile adhesion.
  • FIG. 11 This is a longitudinal sectional view with multiple main bars arranged on one side of the concrete direction when the concrete members are concrete piles.
  • FIG. 12 is a distribution diagram showing the bending moment in the case of FIG.
  • FIG. 13 (a) shows the horizontal and ground reaction forces acting on the pile when no resistance moment is generated between the pile head and the middle of the pile, and (b) is the case of (a) FIG. 6 is a distribution diagram showing the bending moment of [3].
  • FIG. 14 (a) is a diagram showing the state of horizontal force and ground reaction force acting on the pile when a resistance moment is generated at the pile head and the middle part of the pile, and (b) is the bending when (a). It is a distribution diagram showing the state of the moment.
  • FIG. 15 A longitudinal sectional view showing an example of accommodation in the vicinity of the hinge formation planned position when the concrete member is a steel pipe concrete pile.
  • FIG.16 (a) is an elevation view showing the case where steel pipes are wound on both sides of the hinge formation planned position, and (b) is Elevation diagram showing the case where the reinforcing bars are crossed in an X shape across the planned hinge formation position, and (c) is an elevation view showing the case where the induction joint is formed on the outer circumference of the planned hinge formation position. is there.
  • FIG. 17 (a) is a longitudinal sectional view showing the case where the section without main muscle adhesion straddles the position where hinge formation is planned, and (b) is the section near the position where hinge formation is not performed in (a).
  • FIG. 6 is a distribution diagram showing a bending moment of a portion excluding the main bar of FIG.

Abstract

　互いに接合される二つのコンクリート部材の内、一方のコンクリート部材の材端から中間部側へ寄った位置に、または一つのコンクリート部材中の任意の位置にヒンジを形成させる。 　二つのコンクリート部材Ａ、Ｂに跨り、主筋１に沿って配筋される接合部筋２をヒンジ形成予定位置で止める、または一つのコンクリート部材Ｃ中に主筋４に沿って配筋される補助主筋５、もしくは一つのコンクリート部材Ｆを構成し、コンクリートを包囲する鋼管７をヒンジ形成予定位置で互いに分離させると共に、前記いずれかのコンクリート部材Ａ、Ｂ（Ｃ、Ｆ）中に配筋される主筋１、４、６の、ヒンジ形成予定位置付近の一部区間をコンクリートから絶縁させ、コンクリートとの付着を切る。

Description

明 細 書
コンクリート部材のヒンジ誘発構造
技術分野
[0001] 本発明は互いに接合される二つのコンクリート部材の内、一方のコンクリート部材の 材端から中間部側へ寄った位置に、または一つのコンクリート部材中の任意の位置 にヒンジを形成させるコンクリート部材のヒンジ誘発構造に関するものである。
背景技術
[0002] 例えば鉄筋コンクリート造の柱部材と梁部材との接合部において、大地震時に梁主 筋が降伏した後のコンクリートのひび割れや圧壊等の被害を抑制する方法として、梁 主筋の一部区間においてコンクリートとの付着を切ることにより梁主筋の伸び変形能 力を高め、コンクリートの損傷を軽減する方法がある (特許文献 1、特許文献 2参照)。
[0003] し力しながら、梁主筋の柱部材寄りの一部区間のコンクリートとの付着を切ることは 梁端部におけるヒンジ (塑性ヒンジ)形成後の梁部材の損傷を軽減することを可能に するものの、梁部材自体の曲げモーメント及びせん断力に対する抵抗力を減少させ ることにもなるため、梁部材のヒンジ形成部分はもはやヒンジを形成して 、な 、部分と 同等の耐カを維持することができない。
[0004] 例えば特許文献 2の図 12において梁主筋 7が梁主筋 5と重ね継手で接続される区 間 (付着ありの区間）までにしか配筋されず、梁主筋 5の、梁主筋 7との重ね継手の区 間を除いてコンクリートとの付着が切られれば、梁主筋 5のコンクリートとの付着が切ら れた区間（付着なしの区間）には主筋に相当する鉄筋が不在になる。この結果、梁部 材の、柱部材寄りの区間（付着なしの区間）においてはコンクリートのみで抵抗するこ とになるため、曲げモーメント及びせん断力に対する抵抗力が低下するからである。
[0005] これに対し、互いに接合されるべき二つのコンクリート部材の内の一方に配筋される 主筋と、他方に配筋される接合部筋を用い、主筋を少なくとも他方のコンクリート部材 との境界面まで配筋すると共に、接合部筋を他方のコンクリート部材から一方のコン クリート部材の内部まで延長させ、主筋に重ねた形で配筋する方法を発明者は先に 提案している（特許文献 3参照)。ここでは、主筋が重なった区間の内、一方のコンク リート部材寄りの一部区間をコンクリートに付着させ、他方のコンクリート部材寄りの一 部区間をコンクリートに付着させないことにより、一方のコンクリート部材にヒンジが形 成されるときのコンクリートのひび割れや圧壊が抑制される。
[0006] この特許文献 3の方法とは異なり、梁部材のヒンジを梁部材の材端力 離れた位置 に発生させる目的で、柱部材を貫通させて梁部材の材端力 距離を隔てた位置まで に高強度主筋を配筋し、同一線上に位置する高強度主筋間に、相対的に強度の低 V、普通強度主筋を接続し、強度の異なる両主筋の接続部分にヒンジを形成させる方 法がある（特許文献 4参照)。この方法では両主筋の接続部分においてコンクリートと の付着が切れる区間がなぐ主筋はコンクリートに付着しているため、ヒンジ形成時に 主筋の降伏に伴うコンクリートのひび割れ等の損傷を回避することはできない。
[0007] 杭の場合には、杭の軸方向に分離した複数の杭要素を互いに連結して杭を構成 することにより、杭自身を地震時の水平力によって杭要素単位で自由に変形し得る 構造にし、地震時における地盤力 の水平力が上部構造に伝達されないようにする 方法がある (特許文献 5参照)。
[0008] 特許文献 1 :特開平 5— 5342号公報（段落 0012、 0013、図 1)
特許文献 2 :特開平 9— 111865号公報（段落 0013〜0020、 0023、図 12) 特許文献 3：特開 2004 - 346641号公報 (請求項 1、図 1 )
特許文献 4:特開平 5— 287801号公報 (請求項 1、図 1)
特許文献 5 :特開平 9 59997号公報 (請求項 1、図 1、図 3)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 特許文献 3の方法によれば、一方のコンクリート部材中の主筋が他方のコンクリート 部材との境界面まで配筋され、その周囲のコンクリートに付着していることで、一方の コンクリート部材中における接合部筋の付着が切れていても、一方のコンクリート部材 の端部が端部以外の部分と同等の曲げモーメント及びせん断力に対する抵抗力を 持つ利点がある（段落 0010、 0013)。
[0010] その上、接合部筋の前記境界面寄りの一部区間の付着が切れていることで、接合 部筋が曲げモーメントによる引張力及び圧縮力を負担するときに、付着なしの区間か ら付着ありの区間へ移行した部分が曲げモーメントに抵抗する曲げ戻しモーメントを 発揮するため、一方のコンクリート部材のヒンジ形成部分におけるコンクリートの損傷 を軽減する効果もある（段落 0014)。
[0011] 但し、特許文献 3、特に請求項 1では一方のコンクリート部材 A中で連続して配筋さ れ、曲げモーメントによる引張力に抵抗する主筋 1が他方のコンクリート部材 Bとの境 界面で止まっていることから（図 1)、一方のコンクリート部材 Aはヒンジ形成時に他方 のコンクリート部材 Bとの境界面の位置で他方のコンクリート部材 B力 分離しようとす る（図 3)。ヒンジは二つのコンクリート部材八、 Bの境界面に発生しょうとするため、特 許文献 3には境界面を外した位置にヒンジを形成するように、ヒンジ位置を制御しょう とする考えはない。
[0012] 本発明は上記した、先に提案している接合部構造を更に発展させたもので、二つ のコンクリート部材の境界面を外した位置、または一つのコンクリート部材中の任意の 位置にヒンジを形成できるコンクリート部材のヒンジ誘発構造を提案するものである。 課題を解決するための手段
[0013] 本発明では二つのコンクリート部材に跨り、主筋に沿って配筋される接合部筋をヒ ンジ形成予定位置で止めることにより、または一つのコンクリート部材中に主筋に沿つ て配筋される補助主筋をヒンジ形成予定位置で互いに分離させることにより、二つの コンクリート部材の境界面を外した位置、あるいは一つのコンクリート部材中の任意の 位置にヒンジを形成することを可能にする。主筋及び接合部筋の種別、並びに断面 積はこのヒンジ形成予定位置以外の想定しない位置に生じないように定められる。
[0014] 併せて前記いずれかのコンクリート部材中に配筋される主筋の、ヒンジ形成予定位 置付近の一部区間をコンクリートから絶縁させ、コンクリートとの付着を切ることにより、 ヒンジ形成時のコンクリートの損傷を軽減する。図面では主筋 1、 4、 6の、コンクリート との付着が切れた (付着なしの）区間を太線で示している。主筋 1、 4、 6の、コンクリー トからの付着を切ることは主筋にグリースを塗る、布やスリーブを被せる等により可能 であるが、手段は問われない。
[0015] 請求項 1に記載の発明では互いに接合される二つのコンクリート部材において、主 筋を一方のコンクリート部材中力 他方のコンクリート部材中までに一方のコンクリート 部材の材軸方向に配筋し、他方のコンクリート部材中から一方のコンクリート部材中 までに接合部筋を主筋に沿って配筋し、主筋を一方のコンクリート部材中のヒンジ形 成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着を切り、接合部筋を前記ヒ ンジ形成予定位置で止めることにより、二つのコンクリート部材の境界面を外した位 置にヒンジを形成し、コンクリートの損傷を軽減することを可能にする。接合部筋は他 方のコンクリート部材から一方のコンクリート部材の中途までの区間単位で配筋される
[0016] ヒンジ形成予定位置とは、コンクリート部材の材軸方向のそれ以外の位置より曲げ 抵抗が相対的に低下した部分であり、地震時等に曲げモーメントを負担したときにそ れ以外の部分より先行して降伏させることを予定する位置を言う。ヒンジ形成予定位 置は二つのコンクリート部材の境界面を除いた一方のコンクリート部材中に形成され る。
[0017] 図 1に示すように接合部筋 2が他方のコンクリート部材 B中から一方のコンクリート部 材 A中までに、主筋 1に沿って配筋され、接合部筋 2の一方のコンクリート部材 A側の 端部が破線で示すヒンジ形成予定位置、すなわち一方のコンクリート部材 A中の、他 方のコンクリート部材 Bとの境界面力 離れた位置で止まることで、その接合部筋 2の 端部位置で、コンクリート部材 Aの断面上、接合部筋 2の位置に作用する引張力に対 する抵抗力が急変 (急激に低下)する。
[0018] このため、曲げモーメントに伴う引張力によるヒンジはヒンジ形成予定位置である接 合部筋 2の端部位置、すなわち二つのコンクリート部材の境界面から一方のコンクリ 一ト部材 Aの中間部側へ寄った位置に形成される。主筋 1に沿って配筋される、とは 接合部筋 2が主筋 1に平行に、またはそれに近い状態で配筋されることを言い、主筋 1に対して多少ねじれて配筋されることも含む。
[0019] 接合部筋 2は一方のコンクリート部材 Aのヒンジ形成予定位置力 境界面までの区 間において一方のコンクリート部材 Aに作用する引張力に抵抗し、一方のコンクリート 部材 Aと他方のコンクリート部材 Bとの一体性を確保する機能を有するため、他方の コンクリート部材 B中に定着される力 他方のコンクリート部材 B中で十分な付着長を 確保した状態で配筋される。 [0020] ヒンジ（コンクリートの肌離れ）は前記のように一方のコンクリート部材の全長の内、 引張力に対する抵抗力が急変する位置 (断面）に生じる。また主筋の、コンクリートと の付着が切れた (付着なしの）区間は、付着のある (付着ありの）区間がコンクリートの 変形に追従しょうとするときにコンクリートからの拘束を受けることなく伸縮できるため、 付着なしの区間回りのコンクリートの損傷が軽減される。
[0021] 引張側の主筋 1は図 2—（a)、図 3— (a)に示すように一方のコンクリート部材 Aに、 その材軸に直交するせん断力が作用したときの曲げモーメントによる軸方向引張力 及び圧縮力を負担し、図 2— (b)に示すように付着のある区間においてはコンクリート 部材 Aの変形に追従する力 破線で示すヒンジ形成予定位置付近力 境界面までの 間の、付着なしの区間においてはコンクリートから分離することで、伸び変形をし、最 終的に降伏に至る。
[0022] 図 2は一方のコンクリート部材 Aが柱で、他方のコンクリート部材 Bが梁、または基礎 等である場合の、一方のコンクリート部材 Aの変形時の様子を示している力 図 2の上 下が反転すれば、一方のコンクリート部材 Aが杭で、他方のコンクリート部材 Bが基礎 等の場合に相当する。図 3は一方のコンクリート部材 Aが梁で、他方のコンクリート部 材 Bが柱や壁等の場合を示して 、る。
[0023] 主筋 1の付着なしの区間が伸び変形するとき、主筋 1は図 3— (b)に示すようにヒン ジ形成予定位置力も境界面側へかけて、付着なしの区間から付着ありの区間に移行 した部分にぉ ヽて前記引張力及び圧縮力に抵抗する、付着力による引張抵抗力及 び圧縮抵抗力を発揮する。この引張抵抗力及び圧縮抵抗力はコンクリート部材 Aの 成方向に対になることで曲げモーメントに抵抗する偶力である曲げ戻しモーメントを 形成する。
[0024] この曲げ戻しモーメントによって主筋 1の付着なしの部分を除く一方のコンクリート部 材 Aに生ずる曲げモーメントは図 3—（c)のような分布となり、コンクリート部材 Aの端 部からヒンジ形成予定位置までの一部区間の曲げモーメントが低減される。曲げ戻し モーメントによる曲げモーメントの低減効果からも、一方のコンクリート部材 Aの端部 力 ヒンジ形成予定位置までの一部区間におけるコンクリートのひび割れや圧壊等 の損傷が抑制されることが分かる。 [0025] 図 1〜図 4では太線で示す主筋 1の付着なしの区間の、一方のコンクリート部材 A側 の端部を接合部筋 2の端部位置に揃えているが、ヒンジの発生位置は引張力に対す る抵抗力が急激に低下する、接合部筋 2の一方のコンクリート部材 A側の端部位置で 決まるため、必ずしも主筋 1の付着なしの区間の端部が接合部筋 2の端部位置に揃 えられている必要はなぐ図 11、図 17に示すように付着なしの区間がヒンジ形成予定 位置を跨 、で 、ても差し支えな 、。
[0026] 図 17— (a)は主筋 1 (4、 6)の付着なしの区間がヒンジ形成予定位置を跨いでいる 状況を示す。このように主筋 1 (4、 6)のコンクリートとの付着が切れる区間が破線で示 すヒンジ形成予定位置を跨いだ場合には、 (b)に示すようにヒンジ形成予定位置を挟 んだ両側における主筋 1 (4、 6)の付着なしの部分を除くコンクリート部材 A (D、 G)、 B (E、 H)の曲げモーメントが低減されるため、その区間のコンクリートの損傷が抑制 される利点がある。主筋 1 (4、 6)の付着なしの区間がヒンジ形成予定位置を跨ぐこと は上記のように主筋が二つのコンクリート部材八、 Bに跨る場合 (請求項 1、 2)の他、 後述のように一つのコンクリート部材 C (F)の二つの区間 D、 E (G、 H)に跨る場合 (請 求項 8、 9)がある。
[0027] また図 1〜図 4では主筋 1の付着なしの区間の、他方のコンクリート部材 B側の端部 をその他方のコンクリート部材 Bとの境界面力も距離を隔てた位置で止めている。しか し、ヒンジ形成予定位置力 境界面側へかけて、主筋 1は付着なしの区間から付着あ りの区間に移行した部分にぉ 、て曲げ戻しモーメントを形成する弓 I張抵抗力及び圧 縮抵抗力を発揮することから、主筋 1の、付着なしの区間から付着ありの区間に移行 した部分はヒンジ形成予定位置力 他方のコンクリート部材 Bまでの区間においてコ ンクリート中に定着されていればよいため、主筋 1の付着なしの区間は境界面、また は他方のコンクリート部材 Bの内部まで連続することもある。
[0028] 前記の通り、図 2— (b)に示すようにヒンジが他方のコンクリート部材 Bとの境界面か ら一方のコンクリート部材 Aの中間部側へ寄った位置に形成されることで、ヒンジ形成 予定位置力も境界面までの区間のコンクリートはほとんど変形することがなぐ損傷を 受けることもほとんどないため、主筋 1の降伏後にも実質的に健全な状態に保たれる 。このことから、図 1に示すように一方のコンクリート部材 Aが例えば梁 (梁部材)である 場合には、そのヒンジ形成予定位置力も境界面までの区間に設備配管用の貫通孔 3 を形成することが可能になる等、梁部材端部を活用する上での自由度が向上する。
[0029] 貫通孔を形成する場合、梁端部の強度及び剛性の低下を回避する上で、通常は 梁端部の成を増す、または貫通孔回りに補強筋を配筋する等の処理が行われるが、 前者の場合、階高が犠牲になる等、設計上の自由度が低下し、後者の場合には、貫 通孔回りを補強する必要から、補強筋を密に入れなければならないため、施工が煩 雑化せざるを得ない上、鉄筋の混在によりコンクリートの充填性が低下する問題もあ る。
[0030] これに対し、請求項 1では梁端部を外した位置にヒンジを誘発することで、ヒンジ形 成予定位置力も境界面までの一部区間に過大な引張力を作用させることがな 図 3 一（b) )、貫通孔を形成しても貫通孔回りのコンクリートを破壊させる危険性が低いた め、梁端部の成を増す必要はなぐ階高を犠牲にすることがない。また貫通孔回りの コンクリートを、ヒンジが梁部材端部に形成される場合程度に補強する必要がないこ とで、貫通孔を形成しても補強筋を密に配筋する必要性も生じず、施工の煩雑化とコ ンクリートの充填性低下の問題も発生しない。
[0031] また特許文献 3のようにヒンジが二つのコンクリート部材の境界面に形成される場合 にはヒンジ形成位置と境界面との間に距離がないことから、接合部筋を他方のコンク リート部材中に定着させることが必要になる。
[0032] これに対し、請求項 1ではヒンジ形成予定位置力も境界面までの間に距離が確保さ れる結果、主筋 1の、付着なしの区間以外の区間の付着長を一方のコンクリート部材 A中で取れるため、他方のコンクリート部材 B中での定着のための定着長を短くする ことが可能であり、他方のコンクリート部材 B中における定着のための納まりが容易に なる禾 IJ点がある。
[0033] 請求項 2に記載の発明では互いに接合される二つのコンクリート部材において、主 筋を一方のコンクリート部材中力 他方のコンクリート部材中までに一方のコンクリート 部材の材軸方向に配筋し、一方のコンクリート部材中と他方のコンクリート部材中に 補助主筋を主筋に沿って配筋し、主筋を前記一方のコンクリート部材中のヒンジ形成 予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着を切り、一方のコンクリート部 材と他方のコンクリート部材中の補助主筋をヒンジ形成予定位置で互 ヽに分離させる ことにより、一つのコンクリート部材中の任意の位置にヒンジを形成し、コンクリートの 損傷を軽減することを可能にする。補助主筋は一方の区間と他方の区間単位で配筋 される。ヒンジ形成予定位置は二つのコンクリート部材の境界面を除いた一方のコン クリート部材中に形成される。
[0034] 請求項 1に記載の発明では接合部筋 2がヒンジ形成予定位置で止まることで、その ヒンジ形成予定位置にヒンジが形成されるのに対し、請求項 2に記載の発明では補 助主筋がヒンジ形成予定位置で互いに分離することにより、そのヒンジ形成予定位置 にヒンジが形成される。請求項 2のヒンジ形成のメカニズムは後述の請求項 8に記載 の発明と同じであり、詳細は請求項 8に関する説明の項目で述べる。
[0035] 請求項 1、もしくは請求項 2に記載の発明において、ヒンジが形成される一方のコン クリート部材は請求項 3に記載のように鋼管で包囲されることもある。その場合、鋼管 はヒンジ形成予定位置付近で材軸方向に分離する。鋼管が分離することによるヒンジ 形成のメカニズムは後述の請求項 9に記載の発明と同じであり、請求項 3の詳細は請 求項 8に関する説明の項目で述べる。
[0036] 請求項 1乃至請求項 3の 、ずれかに記載の発明におけるヒンジ形成予定位置は請 求項 4、 5に記載の通り、図 1、図 2等に示すように一方のコンクリート部材 Aの材軸方 向中間部に位置する場合と、請求項 6、 7に記載の通り、図 9に示すように一方のコン クリート部材 Aの材軸方向中間部、及び一方のコンクリート部材 Aと他方のコンクリー ト部材 Bの境界に位置する場合がある。
[0037] 請求項 8に記載の発明では二つの区間に区分し得る連続する一つのコンクリート部 材において、主筋を一方の区間中力も他方の区間中までにコンクリート部材の材軸 方向に配筋し、一方の区間中と他方の区間中に補助主筋を主筋に沿って配筋し、主 筋をヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着を切り、各区 間中の補助主筋をヒンジ形成予定位置で互いに分離させることにより、一つのコンク リート部材中の任意の位置にヒンジを形成し、コンクリートの損傷を軽減することを可 能にする。補助主筋は一方の区間と他方の区間単位で配筋される。
[0038] 請求項 8、請求項 2の場合、図 5に示すように一つのコンクリート部材 C中の各区間 D、 Eに配筋される補助主筋 5が破線で示すヒンジ形成予定位置で互いに分離する ことで、その分離位置で補助主筋 5に作用する引張力に対する抵抗力が急変 (急激 に低下)するため、曲げモーメントに伴う弓 I張力によるヒンジはヒンジ形成予定位置で ある補助主筋 5の端部位置に形成される。図 5に示すコンクリート部材 Cはコンクリート 杭の場合もある。
[0039] 請求項 8、請求項 2の場合も、図 10に示すようにコンクリート部材 C中の各区間 D、
E、または一方のコンクリート部材 A中に配筋される補助主筋 5が破線で示すヒンジ形 成予定位置で互いに分離することで、その分離位置で補助主筋 5に作用する引張力 に対する抵抗力が急変 (急激に低下)するため、曲げモーメントに伴う引張力によるヒ ンジはヒンジ形成予定位置である補助主筋 5の端部位置に形成される。図 10は互い に接合される二つのコンクリート部材において (請求項 2)、一方のコンクリート部材 A が杭で、他方のコンクリート部材 Bが基礎 (フーチング)等である場合に、コンクリート 部材 Aがその材軸に直交する方向の力を受けたときの様子を示している。
[0040] 請求項 8、請求項 2の場合、引張側の主筋 4は図 10— (a)に示すように曲げモーメ ントによる軸方向引張力を負担し、付着のある区間においては杭 (一方のコンクリート 部材 A)の変形に追従する力 破線で示すヒンジ形成予定位置付近の、付着なしの 区間においてはコンクリートから分離することで、伸び変形をし、最終的に降伏に至る
[0041] 主筋 4は図 10— (b)に示すようにヒンジ形成予定位置力 杭の頭部側へかけて、付 着なしの区間から付着ありの区間に移行した部分において、引張側にあっては前記 引張力に抵抗し、圧縮側にあっては圧縮力に抵抗する。この引張抵抗力及び圧縮 抵抗力は杭の成方向に対になることで曲げモーメントに抵抗する偶力である曲げ戻 しモーメントを形成する。
[0042] この曲げ戻しモーメントによって、主筋 4の付着のない区間における付着のない主 筋 4を除く部分 (コンクリート）の曲げモーメントは図 10— (c)のように曲げモーメントが 低減される。この曲げ戻しモーメントによる曲げモーメントの低減効果力もも、前記し た主筋 4の付着のな 、部分を除く部分のコンクリートのひび割れや圧壊等の損傷が 抑制されることが分かる。 [0043] 図 11は請求項 8、または請求項 2のコンクリート部材が杭である場合に、杭の成方 向中心の片側に付き、複数本の主筋 4を配筋し、主筋 4の付着を切る区間の長さを 主筋 4毎に相違させた場合を示す。図 12は図 11の場合の、主筋 4の付着のない区 間における付着のな!ヽ主筋 4を除く部分の曲げモーメント分布を示す。
[0044] ここに示すように複数本の主筋 4の付着なしの区間の長さを相違させた場合には、 主筋 4の付着のない区間における付着のな 、主筋 4を除く部分 (コンクリート等)の曲 げモーメントが段階的に低減され、曲げモーメントの最大値も低減されることが分かる
[0045] 図 8は例えば図 5に示すコンクリート部材 Cである杭の中間部にヒンジ形成予定位 置を設けた場合の曲げモーメント分布を示す。この曲げモーメント分布の傾向は図 5 に示す柱 (橋脚を含む)等の鉛直部材の中間部にヒンジ形成予定位置を設けた場合 の全般に当てはまる。
[0046] 図 5、図 8の場合も、ヒンジは引張力に対する抵抗力が急変する位置 (断面）に集中 的に現れるため、コンクリートの損傷がヒンジ周辺に分散することがなぐヒンジを挟ん だ両側のコンクリートへの損傷はほとんど発生しない。また図 6— (b)に示すように主 筋 4のコンクリートとの付着のない区間は、付着のある区間がコンクリートの変形に追 従しょうとするときにコンクリートからの拘束を受けることなく伸縮できるため、付着の切 れた区間の回りのコンクリートの損傷も軽減される。
[0047] 図 5、図 8の場合、引張側の主筋 4は図 6— (a)に示すようにコンクリート部材 Cの一 方の区間 Dに材軸に直交するせん断力が作用したときの曲げモーメントによる軸方 向引張力を負担する。図 6— (b)に示すように付着ありの区間においてはコンクリート 部材 Cの一方の区間 Dの変形に追従するが、ヒンジ形成予定位置付近から一方の区 間 D、または他方の区間 E内の一部区間においてコンクリートとの付着が切れること で、付着なしの区間は伸び変形をし、最終的に降伏する。図 6の上下を反転させれ ば、図 8に示すコンクリート部材 Aの挙動に相当する。
[0048] 主筋 4の付着なしの区間が伸び変形するとき、主筋 4は一方の区間 D力も他方の区 間 E側へかけて、付着なしの区間から付着ありの区間に移行した部分において前記 引張力に抵抗する、付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、この引張抵 抗カ及び圧縮抵抗力は図 7— (b)、図 10— (b)に示すようにコンクリート部材 C (A) の成方向に対になることで曲げモーメントに抵抗する曲げ戻しモーメントを形成する。 図 10は前記の通り、コンクリート部材 C (A)が杭の場合に、材軸に直交する力を受け るときの様子を示している。
[0049] 曲げ戻しモーメントの形成により、コンクリート部材 C (A)のヒンジ形成予定位置付 近の中間部における曲げモーメントを低減し、その区間におけるコンクリートの損傷を 軽減する効果が発揮される。この曲げ戻しモーメントによって主筋 4の付着なしの部 分を除くコンクリート部材 Cに生ずる曲げモーメントは図 7—（c)、図 10—（c)に示すよ うな分布となる。曲げ戻しモーメントによる曲げモーメントの低減効果からも、図 5、図 6に示すコンクリート部材 C (図 10におけるコンクリート部材 A)のヒンジ形成予定位置 付近におけるコンクリートのひび割れや圧壊等の損傷が抑制されることが分かる。
[0050] 図 5〜図 7に示すように主筋 4の付着なしの区間が一方の区間 D中にあり、付着なし の区間 D力も付着ありの区間 Eに移行する部分力ヒンジ形成予定位置にある場合に は、図 7— (c)に示すようにヒンジ形成予定位置力も一方の区間 D側へ移行した部分 の曲げモーメントが低減される。付着なしの区間が他方の区間 E中にある場合には、 ヒンジ形成予定位置力 他方の区間 E側へ移行した部分の曲げモーメントが低減さ れる。
[0051] 図 5〜図 7においても主筋 4の付着なしの区間の、一方の区間 D側の端部を補助主 筋 5の端部の位置に揃えて 、るが、ヒンジの発生位置は引張力に対する抵抗力が急 激に低下する、補助主筋 5、 5の分離位置で決まるため、必ずしも主筋 4の付着なし の区間の端部が補助主筋 5の端部の位置に揃えられて 、る必要はなぐ図 11に示 すように主筋 4の付着なしの区間がヒンジ形成予定位置を跨ぐ形になる場合もある。
[0052] 図 11はコンクリート部材 Cが杭である場合に、コンクリート部材 C中の成方向の片側 に付き、複数本の主筋 4を配筋し、主筋 4の付着を切る区間の長さを主筋 4毎に相違 させた場合を示す。図 12は図 11の場合の、主筋 4の付着なしの部分を除くコンクリー ト部材じの曲げモーメント分布を示す。図 11のように複数本の主筋 4の付着なしの区 間の長さを相違させた場合には、主筋 4の付着なしの部分を除く部分の曲げモーメン トは段階的に低減される。 [0053] コンクリート部材 Cが図 8に示すような杭である場合には、杭の中間部にヒンジが形 成されない場合の曲げモーメント分布が図 8に破線で示すような形になるのに対し、 上記のように杭の頭部を除く中間部に、意図的に小さな抵抗モーメントのヒンジを形 成した場合の曲げモーメント分布は実線で示すような形になり、特にヒンジより下の区 間の曲げモーメントを小さくできることが分かる。
[0054] 図 8に示すように一方のコンクリート部材 Aが杭であり、他方のコンクリート部材 Bが 基礎等である場合においては、頭部が基礎 (フーチング）に固定された杭の中間部 にヒンジが形成されな 、場合の曲げモーメント分布は図 8に破線で示すように頭部と 中間部に極大値が表れる形になる。
[0055] これに対し、杭の頭部を除く中間部にヒンジが形成されたときの曲げモーメント分布 は実線で示すように杭中間部のヒンジにより、特にヒンジより下の区間の曲げモーメン トが小さくなる。この結果、杭の断面を縮小することが可能になり、杭の製作、もしくは 構築に要するコストの低減が図られる。図 8中、杭の材軸方向中間部の実線がヒンジ 形成予定位置を示す。
[0056] 図 8において実線で示す曲げモーメントの分布、及びその極大値は地盤性状の他 、上部構造 (建物）の質量や剛性等に応じて変動するため、この曲げモーメントを低 減することができるように、個々の杭毎にヒンジ形成予定位置が決められる。基本的 には基礎上の上部構造を支持したときの状況を想定したときに、杭に生ずる曲げモ 一メントの極大値の位置、またはその付近にヒンジ形成予定位置を配置すればよ!、こ とになる。
[0057] 図 9は請求項 2において、一方のコンクリート部材 Aが杭である場合に、杭の頭部と 軸方向中間部に、図 10に示すように杭を構成するコンクリートの断面中に補助主筋 5 を杭の軸方向に配筋し、補助主筋 5を図 10中、破線で示すヒンジ形成予定位置で杭 の軸方向に分離させてヒンジ形成予定位置を形成した場合を示す。これにより、杭の 頭部と軸方向中間部に曲げモーメントに対する抵抗力が相対的に低下したヒンジ形 成予定位置が形成される。図 9は一方のコンクリート部材 Aの材軸方向中間部、及び 一方のコンクリート部材 Aと他方のコンクリート部材 B (基礎)の境界に位置している場 合 (請求項 6、 7)に相当する。 [0058] 図 9の場合、杭の中間部にカ卩え、杭の頭部にも曲げモーメントに対する抵抗力が急 変 (急激に低下)するヒンジ形成予定位置が形成されることで、図 8に示すヒンジが中 間部にのみ形成される場合より履歴吸収エネルギーによる地震時のエネルギー吸収 性能が向上する。
[0059] コンクリート杭の場合、杭頭部の抵抗モーメント（断面形状等）、杭中間部のヒンジ形 成予定位置及び抵抗モーメントを適切に設定することにより、免震、もしくは制振的な 効果を発揮させることも可能である。軸方向中間部のヒンジ形成予定位置は杭の軸 方向に 1箇所、もしくは複数箇所に形成される。
[0060] 図 9の場合にはまた、杭の頭部にもヒンジが形成されることで、杭全長に亘つて杭に 生じる曲げモーメントを調整することができるため、杭を合理的に設計 (杭断面を縮小 ィ匕)することが可能になる。この場合も、杭に生ずる曲げモーメントの極大値の位置、 またはその付近にヒンジ形成予定位置が位置するように個々の杭毎にヒンジ形成予 定位置が決められる。
[0061] 図 9の場合、地震による慣性力が基礎上の建物等の上部構造に作用したとき、杭 の頭部と中間部にヒンジが形成されることで、杭は頭部と中間部間、すなわちヒンジ 間の地盤をほぼ一様に塑性変形させることができる。従って杭によるエネルギー吸収 に加え、杭中間部にヒンジを形成しない場合より大きな地盤の塑性変形によるエネル ギー吸収効果を期待することができる。
[0062] この結果、基礎上の上部構造に入力される地震力（慣性力）が低減され、杭に作用 する応力も低減されること〖こなる。また杭自体の変形能力が上がるため、地盤の大変 形時にも杭が破損に至ることなぐその変形に追従することが可能になる。
[0063] 前記した特許文献 5のように杭要素両端に抵抗モーメントのな 、ヒンジ (ピン）を用 いれば、杭に生ずる曲げモーメント分布を変える効果がある。その反面、図 13—（a) に示すように杭要素の両端には抵抗モーメントが生じないため、（b)に示すようにヒン ジ (ピン)を設けない場合よりむしろ、杭のヒンジ (ピン）以外の区間に大きな曲げモー メントを作用させる可能性がある。 (a)に示す、杭要素の下端 (杭中間部）に働くせん 断力 Qmによりピンより下の区間にも大きな曲げモーメントが生ずる可能性があること が分かる。 [0064] また特許文献 5では曲げモーメントに対する抵抗力をほとんど有しな 、ヒンジ (ピン） を杭の上下 2箇所に設けることにより免震の効果を図っているが、この構造が実際に 免震構造として成立するには二つのヒンジ (ピン）間の地盤の水平反力を小さくし、且 つ免震ゴムを使った免震構造力も明らかなように水平反力を取るための装置及び減 衰のためのダンパーが併用される必要がある。
[0065] これに対し、杭の軸方向中間部にヒンジを形成する図 8の場合には、前記特許文献 5とは異なり、図 14— (a)に示すようにヒンジ形成予定位置に地盤反力に対する抵抗 モーメント Mmが働き、杭頭部にも抵抗モーメント Mhが働く。このこと力 、 Mhに応じ て Mm及び中間部におけるヒンジ形成予定位置の位置 (杭中間部においてヒンジ形 成予定位置をどこに配置する力 )を適切に設定すれば、杭中間部のヒンジ形成予定 位置に働くせん断力 Qmを小さくすることができる。
[0066] 従って図 14 (b)に示すようにヒンジ形成予定位置より下の区間の曲げモーメント を小さくすることが可能となる。すなわち杭頭部と杭中間部のヒンジに一定の抵抗モ 一メント Mh、 Mmを持たせることができることで、この杭頭部における抵抗モーメント Mhに応じて杭中間部のヒンジ形成予定位置の位置及び抵抗モーメント Mmを適切 に計画することにより杭全長に亘つて杭に生じる曲げモーメントを調整することができ る。結果として杭を合理的に設計 (杭断面を縮小化)することが可能になる。
[0067] これに対し、特許文献 5では杭要素の両端に抵抗モーメントが生じな 、ことから、ヒ ンジ (ピン)を設けない場合より杭に大きな曲げモーメントを生じさせる可能性がある 等、杭を合理的に設計することには限界がある。
[0068] ヒンジ形成予定位置を杭の軸方向中間部と頭部に形成する図 9の場合でも、前記 特許文献 5とは異なり、杭の中間部に加え、頭部にもヒンジを形成することで、頭部の 抵抗モーメント Mh、杭中間部のヒンジ形成予定位置の位置及び抵抗モーメント Mm を調整することが可能である。このため、図 14と同様に Mh、 Mmを適切に設定すれ ば、杭中間部のヒンジ形成予定位置に働くせん断力 Qmを小さくし、ヒンジ形成予定 位置より下の区間の曲げモーメントを小さくすることが可能となる。
[0069] すなわち杭頭部に抵抗モーメント Mh、杭中間部のヒンジに一定の抵抗モーメント M mを持たせることができることで、これらの抵抗モーメント Mh、 Mm及び中間部のヒン ジ形成予定位置の位置を適切に計画することにより杭全長に亘つて杭に生じる曲げ モーメントを調整することができる。結果として杭を合理的に設計 (杭断面を縮小化） することが可能になる。
[0070] また前記の通り、特許文献 5において杭を実質的に免震構造化するにはピン間の 地盤反力を小さくした上で、水平反力装置とダンパーを付加することが必要である。 これに対し、図 8、図 9では少なくとも上下いずれかのヒンジに一定の抵抗モーメント を持たせることができることで、地盤に応じて、その抵抗モーメントの大きさとヒンジ形 成位置の位置を適切に設定することが可能である。この設定により、免震及び制振 効果を持たせるのに必要な復元力とエネルギー吸収能力を杭自体に発揮させること が可能であるため、水平反力装置とダンパーを併用する必要がない。
[0071] 換言すれば、杭頭部と杭中間部、あるいは杭中間部を含む 2箇所以上にヒンジを 設け、杭頭部における抵抗モーメント、杭中間部のヒンジ形成予定位置の位置及び 抵抗モーメントを適切に計画することにより、杭に免震的な作用、あるいは制振的な 作用を発揮させることが可能になる。
[0072] 請求項 9に記載の発明では周囲が鋼管で包囲され、二つの区間に区分し得る連続 する一つのコンクリート部材にお 、て、主筋を一方の区間中から他方の区間中まで にコンクリート部材の材軸方向に配筋し、主筋をヒンジ形成予定位置付近の一部区 間においてコンクリートとの付着を切り、鋼管を前記ヒンジ形成予定位置付近で区間 毎に材軸方向に分離させることにより、一つのコンクリート部材中の任意の位置にヒン ジを形成し、コンクリートの損傷を軽減することを可能にする。
[0073] 前記の通り、請求項 3のヒンジ形成のメカニズムは請求項 9と同じであるから、請求 項 9、請求項 3の場合には、図 15に示すように一つのコンクリート部材 F中の各区間 G, Hでコンクリートを包囲する鋼管 7が破線で示すヒンジ形成予定位置で互いに分 離することで、その分離位置で鋼管 7に作用する引張力に対する抵抗力が急変 (急 激に低下)するため、曲げモーメントに伴う弓 I張力によるヒンジはヒンジ形成予定位置 である鋼管 7の端部位置に形成される。
[0074] 図 15 (請求項 9、請求項 3)の場合も、ヒンジは引張力に対する抵抗力が急変する 位置（断面）に集中的に現れるため、コンクリートの損傷力 Sヒンジ周辺に分散すること がなぐヒンジを挟んだ両側のコンクリートへの損傷はほとんど発生しない。また主筋 6 の付着なしの区間は、付着ありの区間がコンクリートの変形に追従しょうとするときに コンクリートからの拘束を受けることなく伸縮できるため、付着なしの区間の回りのコン クリートの損傷も軽減される。
[0075] 引張側の主筋 6は図 6と同様に曲げモーメントによる軸方向引張力及び圧縮力を負 担し、付着ありの区間においてはコンクリート部材の一方の区間の変形に追従するが 、ヒンジ形成予定位置付近力も境界面までの一部区間においてコンクリートとの付着 が切れることで、付着なしの区間は伸び変形をし、最終的に降伏する。
[0076] 主筋 6の付着なしの区間が伸び変形するとき、主筋 6は付着なし区間から付着あり の区間に移行した部分にぉ 、て前記引張力及び圧縮力に抵抗する、付着力による 引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮する。この引張抵抗力及び圧縮抵抗力はコンク リ一ト部材 Fの成方向に対になることで曲げモーメントに抵抗する曲げ戻しモーメント を形成するため、コンクリート部材 Fの中間部における曲げモーメントを低減し、その 区間におけるコンクリートの損傷を軽減する効果を発揮する。
[0077] この曲げ戻しモーメントによって主筋 6の付着なしの部分を除くコンクリート部材 Fに 生ずる曲げモーメントは図 7— (c)と同様の分布となる。曲げ戻しモーメントによる曲 げモーメントの低減効果からも、コンクリート部材 Fのヒンジ形成予定位置付近におけ るコンクリートのひび割れや圧壊等の損傷が抑制されることが分かる。
[0078] 図 15においても主筋 6の付着なしの区間の、一方の区間 G側の端部を鋼管 7の端 部の位置に揃えているが、ヒンジの発生位置は引張力に対する抵抗力が急激に低 下する、鋼管 7、 7の分離位置で決まるため、必ずしも主筋 6の付着なしの区間の端 部が鋼管 7の端部の位置に揃えられている必要はなぐ主筋 6の付着なしの区間がヒ ンジ形成予定位置を跨ぐ形になる場合もある。
[0079] 請求項 9に記載の発明においては、請求項 10に記載のように鋼管の内部にコンク リートが充填され、そのコンクリートの断面中に補助主筋がコンクリート部材の材軸方 向に配筋され、補助主筋がヒンジ形成予定位置でコンクリート部材の材軸方向に分 離することもある。この場合、ヒンジ形成予定位置付近の構造は図 5と図 15を組み合 わせた形になる。 発明の効果
[0080] 本発明では二つのコンクリート部材に跨り、主筋に沿って配筋される接合部筋をヒ ンジ形成予定位置で止めることにより、または一つのコンクリート部材中に主筋に沿つ て配筋される補助主筋をヒンジ形成予定位置で互いに分離させることにより、そのヒ ンジ形成予定位置の引張力に対する抵抗力を急変 (急激に低下)させるため、二つ のコンクリート部材の境界面を外した位置、あるいは一つのコンクリート部材中の任意 の位置にヒンジを形成することが可能である。
[0081] 特にヒンジは弓 I張力に対する抵抗力が急変するヒンジ形成予定位置に集中的に現 れるため、コンクリートの損傷力 Sヒンジ周辺に分散することがなぐヒンジを挟んだ両側 のコンクリートへの損傷を抑制することができる。
[0082] またコンクリート部材中に配筋される主筋の、ヒンジ形成予定位置付近の一部区間 においてコンクリートとの付着を切ることで、主筋が付着のない区間から付着のある区 間に移行した部分にぉ ヽて付着力による弓 I張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮するた め、せん断力による曲げモーメントを低減し、コンクリート部材の端部寄りの区間にお けるコンクリートの損傷を軽減することができる。
[0083] 主筋の付着のない区間は、付着のある区間がコンクリートの変形に追従しょうとする ときにコンクリートからの拘束を受けることなく伸縮できるため、付着のない区間回りの コンクリートの損傷も軽減できる。
[0084] 請求項 1によれば、ヒンジ形成予定位置力 境界面までの区間のコンクリートがほと んど変形せず、損傷も受けないため、一方のコンクリート部材が例えば梁 (梁部材)で ある場合には、そのヒンジ形成予定位置力も境界面までの区間に設備配管用の貫通 孔を形成することが可能である。
[0085] またヒンジ形成予定位置から境界面までの間に距離が確保される結果、主筋の、付 着なしの区間以外の区間の付着長を一方のコンクリート部材中で取れるため、他方 のコンクリート部材中での定着のための定着長を短くすることが可能であり、他方のコ ンクリート部材中における定着のための納まりが容易になる。
発明を実施するための最良の形態
[0086] 以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。 [0087] 図 1は互いに接合される二つのコンクリート部材八、 Bにおいて、主筋 1がー方のコ ンクリート部材 A中力 他方のコンクリート部材 B中までに、一方のコンクリート部材 A の材軸方向に配筋され、他方のコンクリート部材 B中から一方のコンクリート部材 A中 までに接合部筋 2が主筋 1に沿って配筋され、主筋 1がー方のコンクリート部材 A中の ヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、接合部 筋 2が前記ヒンジ形成予定位置で止まっている請求項 1記載のヒンジ誘発構造の具 体例を示す。
[0088] 図 1、図 3は一方のコンクリート部材 Aが梁部材で、他方のコンクリート部材 Bが柱部 材の場合を、図 2はコンクリート部材 Aが柱部材で、コンクリート部材 Bが梁部材、もし くは基礎の場合を示す。コンクリート部材八、 Bはこの他、図 4に示すような上階の柱と 下階の柱、耐カ壁と柱又は梁、柱と基礎、杭と基礎 (フーチング)の他、耐カ壁と耐カ 壁等、互いに接合されるコンクリート部材同士であれば部位を問わない。
[0089] コンクリート部材八、 Bはまた、現場打ちコンクリート造であるかプレキャストコンクリー ト製である力も問わず、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、鋼管 (鋼板)コン クリート造 (CFT、 SC)、またはいずれかの組み合わせの他、一部にプレストレスを与 える場合ちある。
[0090] 図 4は任意の階の柱の柱脚、または耐カ壁の壁脚より立ち上がったレベルでの変 形能力を確保するために、この柱脚、または壁脚 (床面)より高いレベルに破線で示 すヒンジ形成予定位置を設定した場合を示す。
[0091] 図 4は床面のレベルで分離する下層側の柱、または耐カ壁が請求項 1で言う他方 のコンクリート部材 Bで、上層側の柱、または耐カ壁が一方のコンクリート部材 Aであ るとしたとき、主筋 1を他方のコンクリート部材 B力も一方のコンクリート部材 Aまでに連 続させて配筋し、他方のコンクリート部材 B中の接合部筋 2を柱脚、または壁脚 (床面 )より高 ヽレベルのヒンジ形成予定位置で止めて配筋した様子を示す。
[0092] 図 4では接合部筋 2がー方のコンクリート部材 Aと他方のコンクリート部材 Bに跨り、 上下のヒンジ形成予定位置間単位で独立して配筋され、双方の接合部筋 2、 2の端 部がヒンジ形成予定位置で互いに分離している。このため、図 4中の接合部筋 2を補 助主筋 5に置き換えると共に、二つの連続するコンクリート部材八、 B (上層側の柱と 下層側の柱)をヒンジ形成予定位置間単位で区分し、区分された一方の単位を一方 のコンクリート部材 Aに、他方の単位を他方のコンクリート部材 Bに置き換えれば、図 4 は請求項 2に記載のヒンジ誘発構造の具体例にも相当する。また区分された一方の 単位を一方の区間 Dに、他方の単位を他方の区間 Eに置き換えれば、図 4は請求項 8に記載のヒンジ誘発構造の具体例にも相当する。
[0093] 図 5は互いに接合される二つのコンクリート部材八、 Bの内の一方のコンクリート部材 Aにおいて、または二つの区間に区分し得る連続する一つのコンクリート部材 Cにお いて、主筋 4がー方の区間 D中力も他方の区間 E中までにコンクリート部材 Cの材軸 方向に配筋され、一方の区間 D中と他方の区間 E中に補助主筋 5が主筋 4に沿って 配筋され、主筋 4がヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付 着が切れ、各区間 D、 E中の補助主筋 5がヒンジ形成予定位置で互いに分離してい る請求項 2、または請求項 8記載のヒンジ誘発構造の具体例を示す。
[0094] 図 5は特にコンクリート部材 Cが図 8に示すコンクリート杭である場合に、杭頭部を外 した位置にヒンジ形成予定位置を設定し、それより上層側の一方の区間 Dと下層側 の他方に区間 Eに亘つて主筋 4を配筋し、上層側の一方の区間 Dと下層側の他方に 区間 Eのそれぞれにおいて補助主筋 5を主筋 4に沿って配筋した場合を示す。主筋 4 はヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、各区 間 D、 E中の補助主筋 5はヒンジ形成予定位置で互いに分離する。主筋 4の、ヒンジ 形成予定位置付近の一部区間はヒンジ形成予定位置の少なくとも片側に形成される 他、図 11に示すようにヒンジ形成予定位置を跨 ヽで形成される。
[0095] 図 5はまた、コンクリート部材八、 Cがコンクリート杭であって、ヒンジ形成予定位置が 杭の軸方向中間部に、または杭の軸方向中間部と頭部に形成された場合に、杭を 構成するコンクリートの断面中に補助主筋 5を杭の軸方向に配筋し、この補助主筋 5 をヒンジ形成予定位置で杭の軸方向に分離させることによりヒンジ形成予定位置を形 成した場合でもある。
[0096] 図 6はコンクリート部材 Cが柱部材である場合の例を、図 7はコンクリート部材 Cが梁 部材である場合の例を示す。図 11はコンクリート部材 Cがコンクリート杭である場合に 、コンクリート部材 C中の成方向の片側に付き、複数本の主筋 4を配筋し、その各主 筋 4の付着を切る区間の長さを相違させた場合を示す。
[0097] 図 8は互いに接合される二つのコンクリート部材八、 Bの内、一方のコンクリート部材 Aが杭である場合、または連続する一つのコンクリート部材 Cが杭である場合に、杭の 材軸方向中間部にヒンジ形成予定位置を形成した場合 (請求項 4、 5)の具体例を示 す。図 9はコンクリート部材八、またはコンクリート部材 Cが杭である場合に、杭の材軸 方向中間部、及び杭の頭部 (他方のコンクリート部材 Bとの境界）にヒンジ形成予定位 置を形成した場合 (請求項 6、 7)の具体例を示す。図 8では杭の頭部が基礎 (フーチ ング）に固定 (剛に接合)されている力 図 9ではヒンジが形成されている。
[0098] 杭には鋼管杭、もしくは鋼杭その他の金属製の杭、コンクリート杭、鉄筋コンクリート 杭、鋼管コンクリート杭、あるいは固化材（固結材)と掘削地盤を攪拌混合したソィル セメント、またはソィルセメントと鋼管を組み合わせた合成杭等が使用され、鉄筋コン クリート杭には鉄骨の芯材が入る場合がある。コンクリート杭は中空の場合と中実の 場合がある。杭の地盤中への埋設方法、もしくは地盤中での構築方法は問われない 。またヒンジ形成予定位置、またはそれを挟んだ区間の構造は問われず、鉄筋コンク リート造、鉄骨その他の金属製の場合がある。
[0099] 図 15は周囲が鋼管 7で包囲され、二つの区間 G、 Hに区分し得る連続する一つの コンクリート部材 Fにおいて、主筋 6がー方の区間 G中力 他方の区間 H中までにコン クリート部材 Fの材軸方向に配筋され、主筋 6がヒンジ形成予定位置付近の一部区間 においてコンクリートとの付着が切れ、鋼管 7がヒンジ形成予定位置付近で前記区間 G、 H毎に材軸方向に分離して 、る請求項 9に記載のヒンジ誘発構造の具体例を示 す。
[0100] 図 15はコンクリート部材 Fが図 8に示すような鋼管コンクリート杭である場合に、図 5 と同様に杭頭部を外した位置にヒンジ形成予定位置を設定し、それより上層側の一 方の区間 Gと下層側の他方に区間 Hに亘つて主筋 6を配筋し、主筋 6をヒンジ形成予 定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着を切り、コンクリートを包囲する 鋼管 7をヒンジ形成予定位置付近で前記区間 G、 H毎に材軸方向に分離させた場合 を示す。
[0101] 図 15に示すコンクリート部材 Fは形式的には鋼管 7内にコンクリートを充填した鋼管 コンクリート造 (CFT)であるため、そのままの形で柱としても使用される。図 15の鋼管 7内にコンクリートを充填し、そのコンクリートの断面中に図 5に示す補助主筋 5を鋼管 7の材軸方向に配筋し、その補助主筋 5をコンクリート部材 Fの材軸方向に分離させ れば、請求項 10に記載のヒンジ誘発構造の具体例に相当する。
[0102] 以上の請求項 1、もしくは請求項 2、あるいは請求項 8の各実施形態においては、図 16 - (a)に示すようにヒンジ形成予定位置の両側に部分的に鋼板 8、もしくは鋼管を 巻ぐまたは (b)に示すようにヒンジ形成予定位置を跨いで鉄筋 9を X形に交差させて 配筋する等により、ヒンジ形成後のヒンジ形成予定位置近傍の靭性やせん断抵抗力 を高めることちでさる。
[0103] また図 16—（c)に示すようにヒンジ形成予定位置の外周に誘発目地 10を形成する 等により、ヒンジ形成位置を確実にし、またヒンジ形成時におけるヒンジ形成予定位置 を挟んだ両側間での応力伝達性能の低下を回避することもできる。図 16— (b)に示 す鉄筋 9の配筋と (c)に示す誘発目地 10の形成は請求項 9の実施形態においても 行われる。
図面の簡単な説明
[0104] [図 1]一方のコンクリート部材が梁部材で、他方のコンクリート部材が柱部材である場 合に、接合部筋をヒンジ形成予定位置で止めて配筋した場合を示した縦断面図であ る。
[図 2] (a)は柱部材である一方のコンクリート部材に材軸に直交する方向の荷重が作 用するときの様子を示した縦断面図、（b)はそのときの一方のコンクリート部材の変形 の様子を示した縦断面図である。
[図 3] (a)は梁部材である一方のコンクリート部材に材軸に直交する方向の荷重が作 用するときの様子を示した縦断面図、（b)はそのときの一方のコンクリート部材端部に おける反力を示した立面図、（c)は一方のコンクリート部材の付着なしの区間の主筋 を除く部分に生ずる曲げモーメントを示した分布図である。
[図 4]一方のコンクリート部材が上層側の柱、または耐カ壁で、他方のコンクリート部 材が下層側の柱、または耐カ壁である場合に、接合部筋をヒンジ形成予定位置で止 めて配筋した場合を示した縦断面図である。 [図 5]コンクリート部材がコンクリート杭である場合のヒンジ形成予定位置付近の納まり 例を示した縦断面図である。
[図 6] (a)は柱部材であるコンクリート部材の上層側の一方の区間に材軸に直交する 方向の荷重が作用するときの様子を示した縦断面図、（b)はそのときのコンクリート部 材の変形の様子を示した縦断面図である。
[図 7] (a)は梁部材であるコンクリート部材の一方の区間に材軸に直交する方向の荷 重が作用するときの様子を示した縦断面図、 (b)はそのときのコンクリート部材端部に おける反力を示した縦断面図、（c)はコンクリート部材の付着なしの区間の主筋を除 く部分に生ずる曲げモーメントを示した分布図である。
[図 8]杭の中間部に意図的に小さな抵抗モーメントのヒンジを形成する場合と形成し な 、場合の曲げモーメントの違 、を示した立面図である。
[図 9]頭部と軸方向中間部のヒンジ形成予定位置にヒンジが形成された杭の、地震時 の変形の様子を示した立面図である。
[図 10] (a)は主筋が配筋された杭を示した縦断面図、（b)は地震時の杭のヒンジ形成 予定位置付近における反力を示した縦断面図、 (c)は杭の付着のない主筋を除く部 分に生ずる曲げモーメントを示した分布図である。
[図 11]コンクリート部材がコンクリート杭である場合に、コンクリート部材中の成方向の 片側に付き、複数本の主筋を配筋した縦断面図である。
[図 12]図 11の場合の曲げモーメントを示した分布図である。
[図 13] (a)は杭頭部と杭中間部に抵抗モーメントが生じない場合の杭に作用する水 平力と地盤反力の様子を示した図、（b)は (a)のときの曲げモーメントの様子を示した 分布図である。
[図 14] (a)は杭頭部と杭中間部に抵抗モーメントが生ずる場合の杭に作用する水平 力と地盤反力の様子を示した図、（b)は (a)のときの曲げモーメントの様子を示した分 布図である。
[図 15]コンクリート部材が鋼管コンクリート杭である場合のヒンジ形成予定位置付近の 納まり例を示した縦断面図である。
[図 16] (a)はヒンジ形成予定位置の両側に鋼管を巻いた場合を示した立面図、 (b)は 鉄筋をヒンジ形成予定位置を跨いで X形に交差させて配筋した場合を示した立面図 、 (c)はヒンジ形成予定位置の外周に誘発目地を形成した場合を示した立面図であ る。
[図 17] (a)は主筋の付着なしの区間がヒンジ形成予定位置を跨ぐ場合を示した縦断 面図、（b)は (a)のときのヒンジ形成予定位置付近の、付着なしの区間の主筋を除く 部分の曲げモーメントを示した分布図である。
符号の説明
A……一方のコンクリート部材
B……他方のコンクリート部材
1……主筋
2……接合部筋
3……貫通孔
C……コンクリート部材
D……一方の区間
E……他方の区間
4……主筋
5……補助主筋
F……コンクリート部材
G……一方の区間
H……他方の区間
6……主筋
7……鋼管
8……鋼板
9……鉄筋
10…誘発目地

Claims

請求の範囲
[1] 互いに接合される二つのコンクリート部材において、主筋が一方のコンクリート部材 中から他方のコンクリート部材中までに、前記一方のコンクリート部材の材軸方向に 配筋され、前記他方のコンクリート部材中から前記一方のコンクリート部材中までに接 合部筋が前記主筋に沿って配筋され、前記主筋は前記一方のコンクリート部材中の ヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、前記接 合部筋は前記ヒンジ形成予定位置で止まっていることを特徴とするコンクリート部材 のヒンジ誘発構造。
[2] 互いに接合される二つのコンクリート部材において、主筋が一方のコンクリート部材 中から他方のコンクリート部材中までに、前記一方のコンクリート部材の材軸方向に 配筋され、前記一方のコンクリート部材中と他方のコンクリート部材中に補助主筋が 前記主筋に沿って配筋され、前記主筋は前記一方のコンクリート部材中のヒンジ形 成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、前記一方のコンク リ一ト部材と他方のコンクリート部材中の前記補助主筋は前記ヒンジ形成予定位置で 互いに分離して 、ることを特徴とするコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
[3] 前記一方のコンクリート部材は鋼管で包囲され、この鋼管は前記ヒンジ形成予定位 置付近で材軸方向に分割されていることを特徴とする請求項 1、もしくは請求項 2に 記載のコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
[4] 前記ヒンジ形成予定位置は前記一方のコンクリート部材の材軸方向中間部に位置 していることを特徴とする請求項 1、もしくは請求項 2に記載のコンクリート部材のヒン ジ誘発構造。
[5] 前記ヒンジ形成予定位置は前記一方のコンクリート部材の材軸方向中間部に位置 していることを特徴とする請求項 3に記載のコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
[6] 前記ヒンジ形成予定位置は前記一方のコンクリート部材の材軸方向中間部、及び前 記一方のコンクリート部材と前記他方のコンクリート部材の境界に位置していることを 特徴とする請求項 1、もしくは請求項 2に記載のコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
[7] 前記ヒンジ形成予定位置は前記一方のコンクリート部材の材軸方向中間部、及び 前記一方のコンクリート部材と前記他方のコンクリート部材の境界に位置していること を特徴とする請求項 3に記載のコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
[8] 二つの区間に区分し得る連続する一つのコンクリート部材において、主筋が一方の 区間中から他方の区間中までに前記コンクリート部材の材軸方向に配筋され、前記 一方の区間中と他方の区間中に補助主筋が前記主筋に沿って配筋され、前記主筋 はヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、前記 各区間中の前記補助主筋は前記ヒンジ形成予定位置で互いに分離していることを特 徴とするコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
[9] 周囲が鋼管で包囲され、二つの区間に区分し得る連続する一つのコンクリート部材 において、主筋が一方の区間中力も他方の区間中までに前記コンクリート部材の材 軸方向に配筋され、前記主筋はヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンク リートとの付着が切れ、前記鋼管は前記ヒンジ形成予定位置付近で前記区間毎に材 軸方向に分離していることを特徴とするコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
[10] 鋼管の内部にコンクリートが充填され、そのコンクリートの断面中に補助主筋がコン クリート部材の軸方向に配筋され、前記補助主筋が前記ヒンジ形成予定位置で前記 コンクリート部材の材軸方向に分離していることを特徴とする請求項 9に記載のコンク リート部材のヒンジ誘発構造。
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