JP6836835B2 - 柱梁接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート製の柱に鋼製の梁を接合する柱梁接合構造に関する。

コンクリート製の柱に鋼製の梁を接合する柱梁接合構造がある。例えば、特許文献１には、鉄筋コンクリート製の柱の仕口部に埋設された仕口部材に接合されたＨ形鋼からなる梁端部材に、Ｈ形鋼からなる梁部材の端部を接合した柱梁接合構造が開示されている。梁端部材と梁部材の端部とは、下フランジ、上フランジ及びウェブ同士を、スプライスプレートを用いてボルト接合することにより接合されている。

しかし、このような柱梁接合構造を用いて、柱の仕口部の両側に段差を形成するようにしてＨ形鋼からなる梁部材を接合しようとする場合、段差の大きさに応じて仕口部材を個別に製作しなければならない。また、このような仕口部材の製作は、梁部材の段差の大きさを決定した後でなければ行うことができないので、建築工事全体の工期遅れが懸念される。

特開２０１５−１２１０１１号公報

本発明は係る事実を考慮し、コンクリート製の柱部材の仕口部に、さまざまな大きさの段差に応じて梁部材を接合できることを課題とする。

第１態様の発明は、コンクリート製の柱部材と、前記柱部材の仕口部に埋設され上下方向へ渡って形成された鋼板面を備えた鋼製の支持部材と、前記支持部材の一の前記鋼板面に端部が接合された鋼製の第１梁部材と、前記支持部材の他の前記鋼板面に端部が接合され、前記第１梁部材と段差を形成する鋼製の第２梁部材と、を有する柱梁接合構造である。

第１態様の発明では、柱部材の仕口部に埋設された支持部材の鋼板面に第１梁部材及び第２梁部材の端部を接合することにより、柱部材に第１梁部材及び第２梁部材を接合することができる。

また、第１梁部材及び第２梁部材に作用する曲げモーメントにより第１梁部材及び第２梁部材に生じる引張力に起因して支持部材に生じる面外変形を、柱部材のコンクリートが支持部材を拘束することにより抑制することができる。このため、支持部材にダイアフラムが不要となり、部品点数も削減できるので、工期を短縮することができる。

さらに、一の鋼板面及び他の鋼板面の範囲で、第１梁部材と第２梁部材とが段差を形成するように第１梁部材と第２梁部材とを支持部材に接合することができる。このため、コンクリート製の柱部材の仕口部に、さまざまな梁断面形状及びさまざまな大きさの段差に応じて鋼製の梁部材を接合することができる。

第２態様の発明は、第１態様の柱梁接合構造において、前記支持部材の端部を取り囲むように前記柱部材の内部又は外周面に設けられた補強部材を有する。

第２態様の発明では、補強部材により、第１梁部材及び第２梁部材に作用する曲げモーメントにより第１梁部材及び第２梁部材に生じる引張力に起因して支持部材に生じる面外変形を抑制する、柱部材のコンクリートの掻き出し耐力を高めることができる。これによって、第１梁部材及び第２梁部材に作用する曲げモーメントにより第１梁部材及び第２梁部材に生じる引張力に起因して支持部材に生じる面外変形をより抑制することができる。

第３態様の発明は、第１又は第２態様の柱梁接合構造において、前記支持部材は、角形鋼管であり、前記角形鋼管の内側にコンクリートが充填されている。

第３態様の発明では、支持部材を角形鋼管とすることにより、上下方向へ渡って形成された鋼板面を備えた支持部材を簡易な部材で構成することができる。

また、角形鋼管の内側に充填されたコンクリートにより、第１梁部材及び第２梁部材に作用する曲げモーメントにより第１梁部材及び第２梁部材に生じる圧縮力に起因して支持部材に生じる面外変形を抑制することができる。

本発明は上記構成としたので、コンクリート製の柱部材の仕口部に、さまざまな大きさの段差に応じて梁部材を接合できる。

本発明の実施形態に係る柱梁接合構造を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係る第１梁部材及び第２梁部材が接合された支持部材を示す斜視図である。 支持部材に面外変形が生じた際の面外降伏線高さを示す拡大図である。 本発明の実施形態に係る柱梁接合構造の作用と効果を示す正面断面図である。 図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、及び図６（ｄ）は、本発明の実施形態に係る柱梁接合構造のバリエーションを示す平面断面図である。 本発明の実施形態に係る柱梁接合構造のバリエーションを示す平面断面図である。 本発明の実施形態に係る補強プレートにより補強された支持部材を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る柱梁接合構造のバリエーションを示す正面断面図である。 本発明の実施形態に係る柱梁接合構造のバリエーションを示す正面図である。 本発明の実施形態に係るプレキャスト化された柱梁接合構造を示す正面図である。 本発明の実施形態に係るプレキャスト化された柱梁接合構造を示す正面図である。

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る柱梁接合構造について説明する。

図１の斜視図、及び図１のＡ−Ａ断面図である図２に示すように、本実施形態の柱梁接合構造１０は、鉄筋コンクリート製の柱部材１２と、鋼製の支持部材１４と、鋼製の第１梁部材１６と、鋼製の第２梁部材１８とを有して構成されている。

柱部材１２は、鉄筋コンクリートによって形成された、略正方形断面を有する角柱である。図１には省略されているが、柱部材１２には、柱主筋及びせん断補強筋が設けられている。

図３の斜視図に示すように、支持部材１４は、断面が略正方形の角形鋼管からなり、一の鋼板面としての鋼板面２０と、他の鋼板面としての鋼板面２２とを有している。鋼板面２０と鋼板面２２とは、上下方向へ渡って形成され、略平行に対向配置されている。図１及び図２に示すように、支持部材１４は、柱部材１２の備える仕口部２４に埋設されており、内側にコンクリートが充填されている。

図３に示すように、第１梁部材１６及び第２梁部材１８は、Ｈ形鋼からなり、第１梁部材１６の端部が鋼板面２０に溶接接合され、第２梁部材１８の端部が鋼板面２２に溶接接合されている。

第１梁部材１６と第２梁部材１８とは、平面視にて支持部材１４を介して略一直線となるとともに、上フランジ上面同士が異なる高さとなるようにして配置されている（本例では、第１梁部材１６の上フランジ上面よりも第２梁部材１８の上フランジ上面の高さが低くなっている）。これによって、第１梁部材１６と第２梁部材１８とは、段差を形成している。

支持部材１４は、支持部材１４の軸方向２６に対して、第１梁部材１６の上フランジ上面、及び第２梁部材１８の上フランジ上面よりも上方へ支持部材１４の上端部が突出するとともに、第１梁部材１６の下フランジ下面、及び第２梁部材１８の下フランジ下面よりも下方へ支持部材１４の下端部が突出し、これらの突出する支持部材１４の上端部及び下端部の軸方向２６の長さが、支持部材１４の面外降伏線高さ以上、又は面外降伏線高さよりも若干短いが梁耐力に対して適切な余裕が保てる長さを有している。これにより、支持部材１４の面外耐力を向上させることができる。

図４の拡大図には、第１梁部材１６に作用する曲げモーメントにより第１梁部材１６の上フランジに生じる引張力Ｐに起因して支持部材１４に面外変形が生じた際の面外降伏線高さＨを示している。

次に、本発明の実施形態に係る柱梁接合構造の作用と効果について説明する。

本実施形態の柱梁接合構造１０では、図１及び図３に示すように、柱部材１２の仕口部２４に埋設された支持部材１４の鋼板面２０、２２に第１梁部材１６及び第２梁部材１８の端部を接合することにより、柱部材１２に第１梁部材１６及び第２梁部材１８を接合することができる。

また、本実施形態の柱梁接合構造１０では、図１及び図２に示すように、第１梁部材１６及び第２梁部材１８に作用する曲げモーメントにより第１梁部材１６及び第２梁部材１８に生じる引張力に起因して支持部材１４に生じる面外変形を、柱部材１２のコンクリート、及びこのコンクリート内に配置された帯筋等が支持部材１４を拘束することにより抑制することができる。

これにより、支持部材１４にダイアフラムが不要となり、支持部材１４に第１梁部材１６及び第２梁部材１８を接合するために必要な部品の数も削減できるので、工期を短縮することができる。また、さまざまな大きさの断面を有する（さまざまな梁幅、梁成、フランジ厚さ、ウェブ厚さを有する）梁部材を柱部材１２の仕口部２４に接合することができる。さらに、支持部材１４の厚さを薄くすることができる。

また、角形鋼管からなる支持部材１４の内側に充填されたコンクリートが支持部材１４を拘束することにより、第１梁部材１６及び第２梁部材１８に作用する曲げモーメントにより第１梁部材１６及び第２梁部材１８に生じる圧縮力に起因して支持部材１４に生じる面外変形を抑制することができる。

図５には、第１梁部材１６に作用する曲げモーメントＭにより、第１梁部材１６の上フランジに引張力Ｐが生じるとともに、第１梁部材１６の下フランジに圧縮力Ｆが生じている例が示されている。この場合には、引張力Ｐに起因して支持部材１４に生じる面外変形を、支持部材１４を取り囲んでいる柱部材１２のコンクリート２８が支持部材１４を拘束することにより抑制することができ、圧縮力Ｆに起因して支持部材１４に生じる面外変形を、角形鋼管からなる支持部材１４の内側に充填されたコンクリート３０が支持部材１４を拘束することにより抑制することができる。

さらに、本実施形態の柱梁接合構造１０では、図１に示すように、第１梁部材１６及び第２梁部材１８に作用する曲げモーメントが、第１梁部材１６及び第２梁部材１８の端部を取り囲んでいる柱部材１２のコンクリートによって低減されるので、この曲げモーメントを低減することができ、これによって、支持部材１４に生じる面外変形をより抑制することができる。

また、本実施形態の柱梁接合構造１０では、図１及び図２に示すように、鋼板面２０及び鋼板面２２の範囲で、第１梁部材１６と第２梁部材１８とが段差を形成するように第１梁部材１６と第２梁部材１８を支持部材１４に接合することができる。これによって、コンクリート製の柱部材１２の仕口部２４に、さまざまな梁断面形状及びさまざまな大きさの段差に応じて第１梁部材１６と第２梁部材１８を接合することができる。

さらに、段差の大きさに応じて支持部材１４を個別に製作する必要がなく、部材の共通化が図れるので、支持部材１４の作り置きができる。これによって、第１梁部材１６と第２梁部材１８との段差の大きさを決定するタイミングが遅くなった場合における、工期の遅れを減らす又は無くすことができる。

また、本実施形態の柱梁接合構造１０では、図３に示すように、支持部材１４を角形鋼管とすることにより、上下方向へ渡って形成された鋼板面を備えた支持部材を簡易な部材で構成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。

なお、本実施形態では、図２に示すように、段差を形成する第１梁部材１６と第２梁部材１８とを、平面視にて略一直線となるように配置して支持部材１４に接合した例を示したが、段差を形成する第１梁部材１６と第２梁部材１８とは、平面視にて直交するように配置して支持部材１４に接合してもよい。また、図６（ａ）の平面断面図に示す柱梁接合構造３２のように、平面視にて四方へ張り出すように第１梁部材１６と第２梁部材１８とを配置して支持部材１４に接合してもよいし、平面視にて三方へ張り出すように第１梁部材１６と第２梁部材１８とを配置して支持部材１４に接合してもよい。

また、本実施形態では、図２に示すように、支持部材１４の内側にコンクリートを充填した例を示したが、支持部材１４の内側にコンクリートを充填しなくてもよい。

さらに、本実施形態では、図２及び図３に示すように、支持部材１４を、断面が略正方形の角形鋼管とした例を示したが、支持部材は、上下方向へ渡って形成され第１梁部材１６の端部が接合される一の鋼板面と、上下方向へ渡って形成され第２梁部材１８の端部が接合される他の鋼板面とを備える部材であればよい。例えば、支持部材を、断面が正方形や長方形の角形鋼管としてもよいし、断面が三角形や八角形等の多角形の鋼管としてもよい。

また、例えば、図６（ｂ）〜（ｄ）の平面断面図に示す柱梁接合構造３４、３６、３８のようにしてもよい。

図６（ｂ）の柱梁接合構造３４では、支持部材１４内に補強構造体４０が設けられている。補強構造体４０は、平面視にて直交するようにして十字状に配置され一体化された、鋼板４２、４４、４６を有して構成されており、鋼板４２、４４、４６の端部が支持部材１４の内面に接合されている。

このようにすれば、鋼板４２、４４、４６が、第１梁部材１６及び第２梁部材１８から支持部材１４に作用する引張力及び圧縮力の一部を負担するので、支持部材１４の面外変形をより抑制できる。

図６（ｃ）の柱梁接合構造３６では、支持部材４８が、平面視にて直交するようにして十字状に配置され一体化された、Ｈ形鋼５０とＴ形鋼５２、５４とを有して構成されている。

この構成により、第１梁部材１６及び第２梁部材１８に作用する曲げモーメントにより第１梁部材１６及び第２梁部材１８からＨ形鋼５０及びＴ形鋼５２、５４のフランジ部に作用する引張力及び圧縮力に起因してＨ形鋼５０及びＴ形鋼５２、５４のフランジ部に生じる面外変形を、このフランジ部の面外変形耐力と、このフランジ部の内側と外側に設けられたコンクリートと、Ｈ形鋼５０及びＴ形鋼５２、５４のウェブ部とが、Ｈ形鋼５０及びＴ形鋼５２、５４のフランジ部を拘束することにより抑制することができる。

図６（ｄ）の柱梁接合構造３８では、支持部材５６が、平面視にて直交するようにしてＴ字状に配置され一体化された、Ｈ形鋼５０とＴ形鋼５２とを有して構成されている。なお、支持部材５６は、Ｔ形鋼５２の無いものであってもよい。すなわち、Ｈ形鋼５０のみによって支持部材５６を構成するようにしてもよい。

さらに、例えば、図７の平面断面図に示す柱梁接合構造５８のように、図６（ｃ）に示した支持部材４８に、鋼製の補強プレート６０を設けるようにしてもよい。図７、及び図８の正面図に示すように、補強プレート６０は、上下方向中央部の位置が第１梁部材１６及び第２梁部材１８の上下フランジの高さとなるようにして、隣り合うＨ形鋼５０とＴ形鋼５２、５４のフランジ部の端部同士を繋ぐように、このフランジ部の端部に端部がそれぞれ接合されている。

このようにすれば、第１梁部材１６及び第２梁部材１８に作用する曲げモーメントにより第１梁部材１６及び第２梁部材１８からＨ形鋼５０及びＴ形鋼５２、５４のフランジ部に作用する引張力及び圧縮力の一部が、補強プレート６０を介して、柱部材１２を形成するコンクリートに伝達されて分散するので、Ｈ形鋼５０及びＴ形鋼５２、５４のフランジ部の面外変形をより抑制できる。なお、上下に配置された補強プレート６０は、１つのプレートで構成してもよい。

また、本実施形態では、図１に示すように、柱部材１２の備える仕口部２４に支持部材１４を埋設して柱梁接合構造１０を構成した例を示したが、図９の正面断面図に示す柱梁接合構造６２のように、支持部材１４の上下端部を取り囲むように柱部材１２の内部に、補強部材としての帯鉄筋６４を集中的に複数設けるようにしてもよい。帯鉄筋６４は、第１梁部材１６及び第２梁部材１８の上下フランジ端部付近に終局的に生じる、柱部材１２のコンクリートのコーン破壊領域Ｓに至るようにして配置する。

このようにすれば、第１梁部材１６及び第２梁部材１８に作用する曲げモーメントにより第１梁部材１６及び第２梁部材１８に生じる引張力に起因して支持部材１４に生じる面外変形を抑制する、柱部材１２のコンクリートの掻き出し耐力を、複数の帯鉄筋６４によって高めることができる。これによって、第１梁部材１６及び第２梁部材１８に作用する曲げモーメントにより第１梁部材１６及び第２梁部材１８に生じる引張力に起因して支持部材１４に生じる面外変形をより抑制することができる。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、柱部材１２の備える仕口部２４に支持部材１４を埋設して柱梁接合構造１０を構成した例を示したが、図１０の正面図に示す柱梁接合構造６６のように、支持部材１４の上下端部を取り囲むように柱部材１２の外周面に、補強部材としての鋼製の帯プレート６８を設けるようにしてもよい。帯プレート６８は、第１梁部材１６及び第２梁部材１８のフランジ端部付近に終局的に生じる、柱部材１２のコンクリートのコーン破壊領域Ｓの一部を覆うように、柱部材１２の外周面に巻かれるようにして設けられている。

このようにすれば、第１梁部材１６及び第２梁部材１８に作用する曲げモーメントにより第１梁部材１６及び第２梁部材１８に生じる引張力に起因して支持部材１４に生じる面外変形を抑制する、柱部材１２のコンクリートの掻き出し耐力を、帯プレート６８によって高めることができる。これによって、第１梁部材１６及び第２梁部材１８に作用する曲げモーメントにより第１梁部材１６及び第２梁部材１８に生じる引張力に起因して支持部材１４に生じる面外変形をより抑制することができる。

また、本実施形態で示した柱梁接合構造１０（図１を参照のこと）は、現場での施工により構築してもよいし、図１１及び図１２の正面図に示す柱梁接合構造７０、７２のように、工場等で製作したプレキャストコンクリート製の柱部材１２を用いて構築してもよい。

図１１には、プレキャストコンクリート製の柱部材１２を用いた一例として柱梁接合構造７０が示されている。柱部材１２は、下端部が鉄筋コンクリートにより形成される下柱７４と接合され、上端部が鉄筋コンクリートにより形成される上柱７６と接合される。また、第１梁部材１６及び第２梁部材１８は、スプライスプレートを用いて梁部材とボルト接合される（不図示）。

図１２には、プレキャストコンクリート製の柱部材１２を用いた一例として柱梁接合構造７２が示されている。柱部材１２は、下端部がプレキャストコンクリート製の下柱７８と接合され、上端部がプレキャストコンクリート製の上柱８０と接合される。また、第１梁部材１６及び第２梁部材１８は、スプライスプレートを用いて梁部材とボルト接合される（不図示）。

また、例えば、図１１及び図１２の柱部材１２の軸方向長さを、柱部材１２の上端面が支持部材１４の上端面と一致し、柱部材１２の下端面が支持部材１４の下端面と一致するようにしてもよい。さらに、例えば、図１１及び図１２の柱部材１２の軸方向長さを、建物の１層分や２層分の高さとなるようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０、３２、３４、３６、３８、５８、６２、６６、７０、７２ 柱梁接合構造
１２ 柱部材
１４、４８、５６ 支持部材
１６ 第１梁部材
１８ 第２梁部材
２０、２２ 鋼板面
２４ 仕口部
６４ 帯鉄筋（補強部材）
６８ 帯プレート（補強部材）

Claims (2)

1. プレキャストコンクリート製の柱部材と、
   前記柱部材の仕口部に埋設され上下方向へ渡って形成された鋼板面を備えるとともに、内側にコンクリートが充填された角形鋼管の支持部材と、
   前記支持部材の一の前記鋼板面に端部が接合された鋼製の第１梁部材と、
   前記支持部材の他の前記鋼板面に端部が接合され、前記第１梁部材と段差を形成する鋼製の第２梁部材と、
   前記支持部材の上下端部を取り囲むように前記柱部材の内部又は外周面に設けられ、かつ、前記支持部材において前記第１梁部材及び前記第２梁部材が接合された中央部には設けられていない補強部材と、
   を有する柱梁接合構造。
2. プレキャストコンクリート製の柱部材と、
   前記柱部材の仕口部に埋設され上下方向へ渡って形成された鋼板面を備えた鋼製の支持部材と、
   前記支持部材の一の前記鋼板面に端部が接合された鋼製の第１梁部材と、
   前記支持部材の他の前記鋼板面に端部が接合され、前記第１梁部材と段差を形成する鋼製の第２梁部材と、
   を有し、
   前記支持部材は、Ｈ形鋼とＴ形鋼とを組み合わせて形成され、前記Ｈ形鋼のフランジ部と前記Ｔ形鋼のフランジ部とを繋ぐ補強プレートが設けられている、柱梁接合構造。