JP6378566B2 - Eccentric prestressed concrete column - Google Patents
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Description
本発明は、プレストレストコンクリート柱材に関する。 The present invention relates to a prestressed concrete column.
プレストレストコンクリート柱は、地震時の引張力に抵抗することを目的として用いられている例がある（特許文献１：特開平７−９０９８２号公報）。また、曲げ戻し架構を備えた高層建築物において、曲げ戻し架構に接続されて高層建築物の上方階に位置する柱にプレストレスを強化した柱を用いることにより、殊更多量の鉄筋を使用することなく、地震などによって生じる引張力に起因するコンクリート製柱のひび割れを効果的に抑制し、コンクリート製柱の軸剛性の低下を防止できる高層建築物を提供する例がある（特許文献２：特開２００６−１３２２３４号公報）。 There is an example in which a prestressed concrete column is used for the purpose of resisting a tensile force during an earthquake (Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 7-90982). Also, in high-rise buildings with bent-back frames, a particularly large amount of rebar is used by using pre-stressed columns connected to the bent-back frames and located on the upper floors of the high-rise buildings. There is an example of providing a high-rise building that can effectively suppress cracks in a concrete column caused by a tensile force caused by an earthquake and the like and prevent a decrease in axial rigidity of the concrete column (Patent Document 2: JP, 2006-132234, A).
柱は軸方向に荷重が負荷され、それに耐えるように設計されるのが基本であるが、断面積が小さく細長い柱では、柱が撓んでしまい、柱にサッシがうまく納まらないことがある。サッシに設けられたルーズホール等により、変形に対処する工夫が施されているが、限度を超えるケースや、意匠上好ましくない場合がある。 The pillars are basically designed so that they are loaded in the axial direction and can withstand such loads. However, in a long and narrow pillar, the pillar may bend and the sash may not fit well in the pillar. Although the device which copes with a deformation | transformation is given by the loose hole etc. which were provided in the sash, the case exceeding a limit and the design may be unpreferable.
柱には、柱の左右に連結する梁が負担する荷重が不均一である部分に用いられるものがある。このような柱には長期の曲げモーメントが大きく作用することとなり、柱はこれに耐えるように設定される。曲げモーメントによって柱の湾曲変形が過大になる場合があるが、本発明は、この湾曲変形に効果的に対応できるコンクリート柱を提供することを目的とする。 Some pillars are used for portions where the load borne by the beams connected to the right and left of the pillar is not uniform. A long-term bending moment acts on such a column, and the column is set to withstand this. Although the bending deformation of the column may be excessive due to the bending moment, an object of the present invention is to provide a concrete column that can effectively cope with this bending deformation.
１．建物の外側に位置する柱、吹き抜け部分に位置する柱、左右で梁スパンが異なる柱のいずれかであって、軸力が偏心して作用する柱において、軸力によって生じる曲げモーメントを減じる方向にプレストレスを導入するための緊張材を配したことを特徴とする偏心プレストレストコンクリート柱。
２．プレストレスによってむくりを形成したことを特徴とする１．記載の偏心プレストレストコンクリート柱。
３．プレストレスは、梁との接合部を除いた部分に導入したことを特徴とする１．又は２．に記載の偏心プレストレストコンクリート柱。
４．柱は、高さ／径が１５以上であることを特徴とする１．〜３．のいずれかに記載の偏心プレストレストコンクリート柱。
５．１．〜４．のいずれかに記載の偏心プレストレストコンクリート柱を用いた建物。
1. A column located outside the building, a column located in the atrium, or a column with different beam spans on the left and right sides, where the axial force acts eccentrically, is pre-stretched in a direction that reduces the bending moment caused by the axial force. Eccentric prestressed concrete pillars characterized by the provision of tendons to introduce stress.
2. 1. It is characterized by the formation of peeling by prestress. The eccentric prestressed concrete column described.
3. 1. Prestress is introduced in the portion excluding the joint with the beam. Or 2. Eccentric prestressed concrete columns as described in 1.
4). The column has a height / diameter of 15 or more. ~ 3. An eccentric prestressed concrete column according to any one of the above.
5.1. ~ 4. A building using an eccentric prestressed concrete column as described in any of the above.
１．長期荷重によって生じる曲げ変形を低減したコンクリート柱を実現した。それにより、サッシのルーズホールを過大にする必要がなくなるので、意匠性のよいサッシとすることができる。それに加え、曲げ変形の経年変化が少ない安定したコンクリート製柱を提供でき、サッシなど仕上げ材の変形や破損を防止でき、また、サッシなどの交換修繕など施工が容易である。
２．従来よりも細い柱を用いることができるので、柱径が小さくなり、ビルの有効床面積が増加すると共に、設計の自由度が向上する。また、見通しの良い開放感ある空間を創ることもできる。
３．梁との接合部を除いた柱部分のみにプレストレスを導入した偏心プレストレストコンクリート柱は、接合部を複雑にする必要がなく、施工が容易である。
４．プレストレスは、コンクリート打設前にＰＣ鋼材を緊張するプレテンション方式あるいはコンクリート硬化後に導入するポストテンション方式でも実現することができる。
５．本発明の偏心プレストレストコンクリート柱は、柱の左右で荷重が異なる部分の柱に適しており、特に、ビルの外周柱、吹き抜け柱等に適用することができる。
1. A concrete column with reduced bending deformation caused by long-term load was realized. As a result, it is not necessary to make the loose hole of the sash excessive, so that the sash with good design can be obtained. In addition, it is possible to provide a stable concrete column with little aging of bending deformation, prevent deformation and breakage of finishing materials such as sashes, and easy construction such as replacement repair of sashes.
2. Since a column thinner than the conventional one can be used, the column diameter is reduced, the effective floor area of the building is increased, and the degree of freedom in design is improved. In addition, it is possible to create an open space with a good view.
3. An eccentric prestressed concrete column in which prestress is introduced only into the column portion excluding the joint portion with the beam does not require a complicated joint portion and is easy to construct.
4). Pre-stress can be realized by a pre-tension method in which PC steel is tensioned before placing concrete or a post-tension method introduced after concrete is hardened.
5. The eccentric prestressed concrete column of the present invention is suitable for a column having different loads on the left and right sides of the column, and is particularly applicable to an outer peripheral column, a blow-off column, or the like of a building.
本発明は、プレストレストコンクリート柱であって、長期荷重によるたわみが凸となる側にプレストレスを偏心させて導入した偏心プレストレストコンクリート柱である。長期荷重によって生じる曲げ変形を低減したコンクリート柱であり、サッシの取付に際して、過大なルーズホールを設ける必要がないため、意匠性の高いサッシを採用可能である。それに加え、曲げ変形の経年変化が少ない安定したコンクリート製柱であって、サッシなど仕上げ材の変形や破損を防止でき、また、サッシなどの交換修繕など施工を容易に行うことができる。建物外周やホールなど柱の左右の一方に大きな荷重が作用する柱材に適しており、従来よりも細い断面の柱を用いることができるので、意匠設計の自由度が向上する。柱の方向は、鉛直だけでなく傾斜しているものにも適用できる。
プレストレス導入用の緊張材の偏心距離、長さ方向の配置箇所は、柱に作用する長期荷重に応じて設定される。
プレストレスの導入は、プレテンション方式、ポストテンション方式の双方を採用することができる。
プレストレスに使用する緊張材は、ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼より線等を使用することができるほか、高強度の異形鉄筋などを用いることもできる。
コンクリートとしては、通常用いられているコンクリートや設計基準強度が３６Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートなど特に制限されないが、設計基準強度が高いコンクリートであるほど、柱断面を細く設計するので、本発明の効果が高い。
The present invention is a prestressed concrete column, which is an eccentric prestressed concrete column introduced by decentering prestress on the side where the deflection due to long-term load is convex. It is a concrete column with reduced bending deformation caused by a long-term load, and it is not necessary to provide an excessive loose hole when installing the sash, so it is possible to adopt a sash with high design. In addition, it is a stable concrete column with little aging of bending deformation, which can prevent deformation and breakage of finishing materials such as sashes, and can easily perform construction such as replacement repair of sashes. It is suitable for pillar materials in which a large load acts on one of the left and right sides of the pillar, such as the outer periphery of a building or a hall, and a column with a narrower cross section than before can be used, so the degree of freedom in design design is improved. The direction of the column can be applied not only to the vertical but also to the inclined one.
The eccentric distance of the tension material for introducing pre-stress and the location in the length direction are set according to the long-term load acting on the column.
Both pre-tension and post-tension methods can be used to introduce pre-stress.
The tension material used for the prestress can be a PC steel rod or a PC steel wire, or a high strength deformed reinforcing bar.
The concrete is not particularly limited, such as a commonly used concrete or a high-strength concrete having a design standard strength of 36 N / mm 2 or more, but the concrete having a higher design standard strength is designed to have a thinner column cross section. Is highly effective.
柱材の製造方法の一例を示す。
柱材の製造方法は、コンクリート部材内に形成された挿通孔およびコンクリート部材の両端面に配設された支圧板（後で撤去）に緊張材を挿通するとともにこの緊張材に緊張力を導入する緊張工程と、緊張材の緊張力を解放することで支圧板を介してコンクリート部材にプレストレスを導入する圧縮工程と、挿通孔内に充填材を充填する充填工程と、充填材の強度が発現した後、緊張材に緊張力を再導入しジャッキの緊張力を解放しつつ緊張材と充填材の付着力で緊張材をコンクリート部材に定着させる（付着力によってプレストレスを前記コンクリート部材に導入する）とともに支圧板を撤去する定着工程とを含む。
この方法以外にも、通常のプレテンション方式やポストテンション方式を採用することもできる。
An example of the manufacturing method of a pillar material is shown.
In the column material manufacturing method, the tension material is inserted into the insertion holes formed in the concrete member and the bearing plates (removed later) disposed on both end faces of the concrete member, and the tension force is introduced into the tension material. Tension process, compression process to introduce pre-stress into concrete member via support plate by releasing tension force of tension material, filling process to fill filler material in insertion hole, and strength of filler material Then, the tension material is reintroduced into the tension material and the tension force of the jack is fixed to the concrete member by the adhesion force of the tension material and the filler while releasing the tension force of the jack (the prestress is introduced into the concrete member by the adhesion force). And a fixing step of removing the bearing plate.
In addition to this method, a normal pre-tension method or post-tension method can also be adopted.
本発明の実施態様を以下に説明する。
図１は、本実施の形態に係る偏心プレストレストコンクリート柱の縦断面を模式的に示している。図２は同柱の横断面を模式的に示している。
偏心プレストレストコンクリート柱の形状は、柱せいＤ、柱幅ｂを備えた横断面長方形で、長さＬの直線状であり、軸力作用位置ｘが柱せいＤの中央ｏに対して偏心距離ｅ分偏心する箇所に作用する柱を想定している。本実施形態のような矩形断面であれば、図心は柱せいＤの中央かつ梁幅ｂの中央に位置する点である。
図１、図２は少なくとも柱が鉄筋コンクリート造のラーメン架構において、柱に長期軸力が作用した状態で柱本体を模式的に取り出したものである。柱に長期軸力が偏心していなければ軸力作用位置ｘが図心に一致し、長期軸力によって曲げモーメントは生じない。柱に長期軸力が偏心して作用するのは、
図３に示す柱の配置モデルを例に取ると、顕著な例としては建物の外側に位置する柱Ａ、吹き抜け部分に位置する柱Ｂ、左右で梁スパンが異なる柱Ｃなどに存在する。
Embodiments of the present invention are described below.
FIG. 1 schematically shows a longitudinal section of an eccentric prestressed concrete column according to the present embodiment. FIG. 2 schematically shows a cross section of the column.
The shape of the eccentric prestressed concrete column is a cross-sectional rectangle with columnar D and column width b, is a straight line of length L, and the axial force acting position x is eccentric distance e with respect to the center o of columnar D. It assumes a column that acts on an eccentric part. In the case of a rectangular cross section as in this embodiment, the centroid is a point located at the center of the column D and the center of the beam width b.
FIG. 1 and FIG. 2 schematically show a column main body taken out in a state where a long-term axial force is applied to the column in a rigid frame structure in which the column is reinforced concrete. If the long-term axial force is not eccentric to the column, the axial force acting position x coincides with the centroid, and no bending moment is generated by the long-term axial force. The long-term axial force acting eccentrically on the column
Taking the column arrangement model shown in FIG. 3 as an example, remarkable examples exist in the column A located outside the building, the column B located in the atrium, and the column C having different beam spans on the left and right.
偏心荷重が負荷されると、柱には曲げモーメントが発生し、たわみδ２が発生する。さらに、経年変化（クリープ）によりたわみ量δ２が増大する。特に、細い柱では、これらが顕著に発生するので、従来は柱のたわみが顕在化しないように十分な大きさの断面を備えたコンクリート柱が用いられている。
本実施態様では、偏心軸力作用位置に対して図心を挟んで反対側に偏心した位置ａにプレストレスを導入することにより、予め柱にむくりδ１を与える。位置ａとプレストレスの緊張力Ｐｓは、偏心距離ｅ、長期軸力荷重Ｎと同等に設定するのが最適であるが、たわみδ２を許容値におさめるに足る範囲で設定しても良い。
プレストレスの緊張力の大きさ及び位置は、たわみに応じて設計して、設定される。
柱の高さ方向におけるプレストレスの導入範囲、箇所は柱の状況によって設定される。柱の全長、一部分に導入しても良いし、１本の柱においても、高さ位置によって部分的に断面内の導入箇所を変えるなど、それぞれの対象に応じて適宜設計する。
When an eccentric load is applied, a bending moment is generated in the column, and a deflection δ 2 is generated. Further, the deflection amount δ 2 increases due to secular change (creep). In particular, since these occur remarkably in a thin column, a concrete column having a sufficiently large cross section is conventionally used so that the deflection of the column does not appear.
In this embodiment, a pre-stress is introduced into a position a that is eccentric to the opposite side of the centroid with respect to the eccentric axial force acting position, so that the column δ 1 is given in advance. Tension Ps position a and prestress, eccentricity e, but it is best to set equal to long axial force load N, may be set in a range sufficient to fit the deflection [delta] 2 to an acceptable value.
The magnitude and position of the prestress tension are designed and set according to the deflection.
The prestress introduction range and location in the height direction of the pillar is set according to the situation of the pillar. It may be introduced to the entire length or a part of the column, or even one column is appropriately designed according to each object, such as partially changing the introduction location in the cross section depending on the height position.
偏心プレストレストコンクリート柱の設計例を表１に示す。この柱は、図３に示す７層の建築物の外側の柱Ａを想定している。 表１に示すコンクリート柱は、3000ｋＮの長期軸力を想定している。外周柱を想定し、床の支配面積を６ｍ×６ｍ、単位床面積当たりの鉛直荷重を１２ｋＮ/ｍ２と仮定すると、３０００ｋＮ／（６ｍ×６ｍ×１２ｋＮ/ｍ２）≒7層分の鉛直荷重に相当する。プレストレスは、図心に対して導入位置が偏心距離ｅと対称の位置であるａ＝１５０ｍｍの位置に長期軸力３０００ｋＮに相当する緊張力を導入した。この柱の例では、柱長さＬ＝１４ｍ、柱せいＤ＝０．９ｍであるので、Ｌ／Ｄ＝１５．６の細長い柱になっている。 Table 1 shows design examples of eccentric prestressed concrete columns. This column assumes the column A outside the seven-layer building shown in FIG. The concrete columns shown in Table 1 assume a long-term axial force of 3000 kN. Assuming an outer peripheral column, assuming that the floor control area is 6m x 6m and the vertical load per unit floor area is 12kN / m 2 , 3000kN / (6m x 6m x 12kN / m 2 ) ≒ 7 layers of vertical load It corresponds to. For prestress, a tension force corresponding to a long-term axial force of 3000 kN was introduced at a position where a = 150 mm where the introduction position is symmetrical to the eccentric distance e with respect to the centroid. In this column example, the column length L = 14 m and the column length D = 0.9 m, so that the column is an elongated column with L / D = 15.6.
この柱を図３に示す建築物の外側の柱Ａに適用した。むくりδ１が生じた状態で建てて、下層階から順次施工を進めるに従い、柱に軸力荷重が累積して、所定の軸力が負荷された段階で、むくりが解消して、直線状となる。
たわみの発生が防止でき、サッシなどの仕上げ材の施工も容易に安定して行うことができる。
This column was applied to the outer column A of the building shown in FIG. Building with peeled δ 1 and proceeding sequentially from the lower floor, the axial load is accumulated on the pillar, and when the predetermined axial force is applied, the peel is eliminated and the straight line It becomes a shape.
Deflection can be prevented and finishing materials such as sashes can be applied easily and stably.
本実施例では、プレストレスを柱全長に導入した例を示したが、梁との接合部には導入しない場合は、梁との接合が容易になる。あるいは、たわみが大きく発生する範囲にのみプレストレスを導入することも可能である。 In this embodiment, an example in which prestress is introduced to the entire length of the column is shown. However, when the prestress is not introduced to the joint portion with the beam, the joint with the beam becomes easy. Alternatively, it is possible to introduce prestress only in a range where a large amount of deflection occurs.
１ 偏心プレストレストコンクリート柱材
２ 柱本体（コンクリート部材）
３ 主筋
４ 緊張材
ａ プレストレス位置
ｂ 柱幅
Ｄ 柱せい
ｅ 偏心距離
Ｌ 柱長さ
δ１ むくり （プレストレスによるもの）
δ２ 柱のたわみ （長期荷重によるもの）
Ｐｓ プレストレス
Ｎ 長期軸力
1 Eccentric prestressed concrete column 2 Column body (concrete member)
3 Main muscle 4 Tension material
a Pre-stress position b Column width D Column column e Eccentric distance L Column length δ 1 turn (by pre-stress)
δ Two- column deflection (due to long-term load)
Ps Prestress N Long-term axial force
Claims (5)
軸力によって生じる曲げモーメントを減じる方向にプレストレスを導入するための緊張材を配したことを特徴とする偏心プレストレストコンクリート柱。 In a column located outside the building, a column located in the atrium part, or a column with different beam spans on the left and right sides, where the axial force acts eccentrically,
An eccentric prestressed concrete column that is provided with a tension material to introduce prestress in a direction to reduce the bending moment generated by the axial force.
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