JP7614978B2

JP7614978B2 - Column joint structure

Info

Publication number: JP7614978B2
Application number: JP2021134693A
Authority: JP
Inventors: 光一佐藤; 和弘花岡; 一雄児嶋; 泰嗣黒川; 賢一河野
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2025-01-16
Anticipated expiration: 2041-08-20
Also published as: JP2023028791A

Description

本発明は、柱接合構造に関するものである。 The present invention relates to a column joint structure.

近年では、下層階をオフィス用途とし上層階を住宅用途とするといったように建物の階層で用途を分ける場合がある。この種の建物では、下層階は例えばＣＦＴ（コンクリート充填鋼管）を使用したＳ造で頑丈に構築しながらも、上層階は防音性があり住宅用途に適したＲＣ造（鉄筋コンクリート造）で構築することが好ましい。この場合、建物の柱構造においては、下層階と上層階との境界層でＣＦＴ柱とＲＣ柱とを切り替える必要があり、ＣＦＴ柱とＲＣ柱とを接合することが必要である。このようなＣＦＴ柱とＲＣ柱との柱接合構造としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の柱接合構造は、境界層におけるＣＦＴ柱の鋼管内にスタッドを設置し、更に当該鋼管内にＲＣ柱側から連なる主筋及びせん断補強筋を設置して、当該鋼管内にコンクリートを打設する、といったものである。 In recent years, there are cases where the uses of buildings are divided by floor, such as using lower floors for offices and upper floors for residential use. In this type of building, it is preferable to build the lower floors sturdily with steel construction using CFT (concrete-filled steel pipes), while the upper floors are soundproof and suitable for residential use with RC (reinforced concrete) construction. In this case, in the column structure of the building, it is necessary to switch between CFT columns and RC columns at the boundary layer between the lower and upper floors, and it is necessary to join the CFT columns and RC columns. For example, the one described in the following Patent Document 1 is known as a column joint structure between such CFT columns and RC columns. The column joint structure described in Patent Document 1 is such that studs are installed in the steel pipe of the CFT column at the boundary layer, and further main reinforcement and shear reinforcement bars connected from the RC column side are installed in the steel pipe, and concrete is poured into the steel pipe.

特開4936171号公報JP 4936171 A

しかしながら、特許文献１の柱接合構造では、境界層のＣＦＴ柱の鋼管内にせん断補強筋を配筋するといった煩雑な施工が必要である。また、鋼管内に多数のせん断補強筋が存在することにより、鋼管内に打設されるコンクリートの充填性も悪くなるので、施工性が良いとは言えなかった。このような課題に鑑み、本発明は、簡易な構造でＣＦＴ柱とＲＣ柱とを接合する柱接合構造を提供することを目的とする。 However, the column joint structure of Patent Document 1 requires cumbersome construction such as arranging shear reinforcement bars inside the steel pipe of the CFT column in the boundary layer. In addition, the presence of a large number of shear reinforcement bars inside the steel pipe also reduces the filling ability of the concrete poured into the steel pipe, so construction cannot be said to be good. In view of these issues, the present invention aims to provide a column joint structure that joins a CFT column and an RC column with a simple structure.

本発明の柱接合構造は、建物の所定の階層の途中の高さの位置に構築され建物のＣＦＴ柱部とＲＣ柱部とを鉛直方向に接合する柱接合構造であって、ＣＦＴ柱部の鋼管のＲＣ柱部側の端部に接合され鋼管よりも内側の位置に形成された開口であるコンクリート打設孔を有する水平な端部プレートと、鋼管よりも内側且つコンクリート打設孔よりも外側の位置において端部プレートのＲＣ柱部側の面に設けられＲＣ柱部側に突出するせん断キーと、を備える。 The column joint structure of the present invention is constructed at a height midway through a specified floor of a building and vertically joins a CFT column section and an RC column section of the building, and is equipped with a horizontal end plate joined to the end of the steel pipe of the CFT column section on the RC column side and having a concrete pouring hole, which is an opening formed at a position inside the steel pipe, and a shear key provided on the surface of the end plate on the RC column side at a position inside the steel pipe and outside the concrete pouring hole, which protrudes toward the RC column side.

この柱接合構造では、ＣＦＴ柱部の鋼管のＲＣ柱部側の端部に端部プレートが設けられ、端部プレートにはＲＣ柱部側に突出するせん断キーが設けられている。この構造によれば、せん断キーを埋込むＲＣ柱部のコンクリート部とせん断キーとの支圧によりＣＦＴ柱部とＲＣ柱部との間のせん断力が伝達される。このようにせん断キーの存在によりＣＦＴ柱部とＲＣ柱部との間でせん断力の伝達が図られるので、ＣＦＴ柱部の鋼管内にせん断伝達のための要素を設けることが省略可能であり、柱接合構造を簡易化することができる。 In this column joint structure, an end plate is provided at the end of the steel pipe of the CFT column facing the RC column, and the end plate is provided with a shear key that protrudes toward the RC column. With this structure, the shear force between the CFT column and the RC column is transmitted by the bearing pressure of the concrete part of the RC column in which the shear key is embedded and the shear key. In this way, the presence of the shear key allows the transmission of shear force between the CFT column and the RC column, so it is possible to omit providing an element for shear transmission inside the steel pipe of the CFT column, simplifying the column joint structure.

端部プレートは、ＣＦＴ柱部とＲＣ柱部とからなる柱体に地震時に作用する曲げモーメントの反曲点と略同じ高さの位置に存在している、こととしてもよい。この構成によれば、ＣＦＴ柱部とＲＣ柱部との境界部に作用する曲げモーメントを小さく抑えることができる。 The end plate may be located at a height approximately equal to the inflection point of the bending moment acting on the column consisting of the CFT column section and the RC column section during an earthquake. This configuration makes it possible to keep the bending moment acting on the boundary between the CFT column section and the RC column section small.

また、ＲＣ柱部の主鉄筋の少なくとも一部が、端部プレートを貫通してＣＦＴ柱部の鋼管内に挿入されている、こととしてもよい。この構成によれば、鋼管内に挿入された主鉄筋を通じてＣＦＴ柱部とＲＣ柱部との間で曲げモーメントの伝達及び軸力の伝達が図られる。また、本発明の柱接合構造は、鋼管の内壁面に当該内壁面から内側に立ち上がるように設けられ、水平方向に延在する鋼管内リブ部を更に備える、こととしてもよい。この構成によれば、鋼管内リブ部を通じてＣＦＴ柱部とＲＣ柱部との間で軸力の伝達が図られる。また、せん断キーは、コンクリート打設孔の縁に沿って延在している、こととしてもよい。 At least a part of the main rebar of the RC column may be inserted into the steel pipe of the CFT column through the end plate. With this configuration, bending moment and axial force are transmitted between the CFT column and the RC column through the main rebar inserted into the steel pipe. The column joint structure of the present invention may further include a steel pipe inner rib that is provided on the inner wall surface of the steel pipe so as to rise inward from the inner wall surface and extends horizontally. With this configuration, axial force is transmitted between the CFT column and the RC column through the steel pipe inner rib. The shear key may extend along the edge of the concrete pouring hole.

本発明によれば、簡易な構造でＣＦＴ柱とＲＣ柱とを接合する柱接合構造を提供することができる。 The present invention provides a column joint structure that can join a CFT column and an RC column with a simple structure.

（ａ）は、本実施形態の柱接合構造を含む柱の断面図であり、（ｂ）は、そのモーメント図である。1A is a cross-sectional view of a column including the column joint structure of this embodiment, and FIG. 1B is a moment diagram thereof. 柱接合構造の近傍を拡大して示す断面図である。A cross-sectional view showing an enlarged view of the column joint structure and its vicinity. （ａ）～（ｃ）は、それぞれ、図１（ａ）におけるIIIa-IIIa断面図、IIIb-IIIb断面図、IIIc-IIIc断面図である。1A to 1C are cross-sectional views taken along lines IIIa-IIIa, IIIb-IIIb, and IIIc-IIIc in FIG. 変形例に係る柱接合構造の近傍を拡大して示す断面図である。A cross-sectional view showing an enlarged view of the vicinity of a column joint structure according to a modified example. 他の変形例に係る柱接合構造の近傍を拡大して示す断面図である。A cross-sectional view showing an enlarged view of the vicinity of a column joint structure relating to another modified example.

以下、図面を参照しながら本発明に係る柱接合構造の実施形態について詳細に説明する。図１（ａ）は、本実施形態の柱接合構造１を含む柱体１５の断面図である。図２は、その柱接合構造１の近傍を拡大して示す断面図である。図３の（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、図１（ａ）におけるIIIa-IIIa断面図、IIIb-IIIb断面図、IIIc-IIIc断面図である。なお、図３においては、柱接合構造１の特徴部分を表すために、コンクリート部分を除いた状態が図示されている。 The embodiment of the column joint structure according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Fig. 1(a) is a cross-sectional view of a column 15 including the column joint structure 1 of this embodiment. Fig. 2 is a cross-sectional view showing an enlarged view of the vicinity of the column joint structure 1. Fig. 3(a) to (c) are cross-sectional views taken along lines IIIa-IIIa, IIIb-IIIb, and IIIc-IIIc in Fig. 1(a), respectively. Note that Fig. 3 shows the column joint structure 1 with the concrete portion removed in order to show its characteristic parts.

図１～図３に示される柱接合構造１は、下層階１０１がＳ造で構築され上層階１０３がＲＣ造で構築される建物１００に適用され、下層階１０１と上層階１０３との間の境界層１０２に構築される。下層階１０１と境界層１０２との間には例えば鉄骨製の梁３が設けられ、下層階１０１と境界層１０２との間には鉄筋コンクリート製の梁５が設けられている。柱接合構造１は、下層階１０１側のＣＦＴ柱部１１と上層階側のＲＣ柱部１３とを鉛直方向に接合するものであり、境界層１０２の階高の途中の高さに構築されている。すなわち、柱接合構造１は、梁３と梁５との間の高さの位置に構築されている。境界層１０２において梁３から梁５の高さまで延在する柱体１５は、下部がＣＦＴ柱部１１からなり上部がＲＣ柱部１３からなる。 The column joint structure 1 shown in Figures 1 to 3 is applied to a building 100 in which the lower floor 101 is constructed of steel and the upper floor 103 is constructed of reinforced concrete, and is constructed in the boundary layer 102 between the lower floor 101 and the upper floor 103. A beam 3 made of, for example, steel frame is provided between the lower floor 101 and the boundary layer 102, and a beam 5 made of reinforced concrete is provided between the lower floor 101 and the boundary layer 102. The column joint structure 1 vertically joins the CFT column 11 on the lower floor 101 side and the RC column 13 on the upper floor side, and is constructed at a height halfway up the floor height of the boundary layer 102. In other words, the column joint structure 1 is constructed at a height between the beam 3 and the beam 5. The column body 15 extending from the beam 3 to the height of the beam 5 in the boundary layer 102 is composed of the CFT column 11 at the bottom and the RC column 13 at the top.

ＣＦＴ柱部１１は、柱の外殻をなす角型の鋼管１７と当該鋼管１７の内部に充填されるコンクリート部１９とを備えている。ＲＣ柱部１３は、コンクリート部２１と当該コンクリート部２１に埋設された主鉄筋２３とを備えている。なお、ＲＣ柱部１３は、主鉄筋２３の周囲に巻かれたせん断補強筋等の他の鉄筋を更に備えるが、主鉄筋２３以外の鉄筋については図示が省略されている。 The CFT column section 11 comprises a square steel pipe 17 that forms the outer shell of the column and a concrete section 19 that is filled inside the steel pipe 17. The RC column section 13 comprises a concrete section 21 and a main reinforcing bar 23 embedded in the concrete section 21. The RC column section 13 further comprises other reinforcing bars, such as shear reinforcement bars, wrapped around the main reinforcing bars 23, but reinforcing bars other than the main reinforcing bars 23 are not shown in the figure.

図２及び図３に示されるように、柱接合構造１は端部プレート２７を備えている。端部プレート２７は、ＣＦＴ柱部１１の鋼管１７の上端部に設けられた水平な平板状の鋼板からなる。端部プレート２７は、平面視において鋼管１７よりもやや大きい外形をなしている。そして端部プレート２７は、鋼管１７の外壁面から僅かに外側に張出すように鋼管１７の上端面に溶接され、通しダイヤフラム状に設けられている。また、端部プレート２７の中央には平面視矩形のコンクリート打設孔２９が形成されている。コンクリート打設孔２９は、平面視で鋼管１７よりも内側の位置に形成された開口であり、ＣＦＴ柱部１１の施工の際にはコンクリート打設孔２９を通じて鋼管１７内にコンクリートが打設される。 As shown in Figures 2 and 3, the column joint structure 1 is provided with an end plate 27. The end plate 27 is a horizontal flat steel plate provided at the upper end of the steel pipe 17 of the CFT column section 11. The end plate 27 has an outer shape slightly larger than the steel pipe 17 in a plan view. The end plate 27 is welded to the upper end surface of the steel pipe 17 so as to protrude slightly outward from the outer wall surface of the steel pipe 17, and is provided in the form of a through diaphragm. In addition, a concrete pouring hole 29 that is rectangular in plan view is formed in the center of the end plate 27. The concrete pouring hole 29 is an opening formed at a position inside the steel pipe 17 in a plan view, and concrete is poured into the steel pipe 17 through the concrete pouring hole 29 during construction of the CFT column section 11.

また、端部プレート２７の上面２７ａには、鉛直上方に向けて突出する４つのリブ部３１（せん断キー）が溶接されている。リブ部３１は、例えば矩形断面の棒状部材からなる。４つのリブ部３１は、鋼管１７とは接しない位置に配置される。具体的には、リブ部３１は、平面視で鋼管１７よりも内側且つコンクリート打設孔２９よりも外側の位置に配置される。更に具体的には、４つのリブ部３１は、平面視矩形のコンクリート打設孔２９の４辺をなす縁にそれぞれ沿って各辺と同程度の長さで延在している。すなわち、平面視において、４つのリブ部３１がコンクリート打設孔２９を囲むように概ね矩形状に配置されている。リブ部３１は、ＲＣ柱部１３のコンクリート部２１に埋込まれている。 Four rib portions 31 (shear keys) protruding vertically upward are welded to the upper surface 27a of the end plate 27. The rib portions 31 are, for example, made of rod-shaped members with a rectangular cross section. The four rib portions 31 are arranged in positions that do not contact the steel pipes 17. Specifically, the rib portions 31 are arranged in a position that is inside the steel pipes 17 and outside the concrete pouring hole 29 in a plan view. More specifically, the four rib portions 31 extend along the edges that form the four sides of the rectangular concrete pouring hole 29 in a plan view, with lengths approximately equal to those of each side. In other words, the four rib portions 31 are arranged in a roughly rectangular shape so as to surround the concrete pouring hole 29 in a plan view. The rib portions 31 are embedded in the concrete portion 21 of the RC column portion 13.

また、端部プレート２７には、主鉄筋２３を挿通させるための円形の鉄筋挿通孔３３が、上下に貫通して形成されている。鉄筋挿通孔３３は、主鉄筋２３よりもやや大径であり各主鉄筋２３に対応する位置に主鉄筋２３と同数存在している。各鉄筋挿通孔３３は、平面視で鋼管１７よりも内側且つリブ部３１よりも外側の位置に形成されている。ＲＣ柱部１３の主鉄筋２３は、上記の鉄筋挿通孔３３を通過してＣＦＴ柱部１１の鋼管１７内に挿入され鋼管１７内で定着されており、これらの主鉄筋２３の下端は境界層１０２の下端部近傍に位置する。鋼管１７内には、挿入された主鉄筋２３の周囲にせん断補強筋は設置されていない。 In addition, the end plate 27 is formed with circular reinforcing bar insertion holes 33 through which the main reinforcing bars 23 are inserted, penetrating vertically. The reinforcing bar insertion holes 33 are slightly larger in diameter than the main reinforcing bars 23, and are present in the same number as the main reinforcing bars 23 at positions corresponding to each main reinforcing bar 23. Each reinforcing bar insertion hole 33 is formed in a position inside the steel pipe 17 and outside the rib portion 31 in a plan view. The main reinforcing bars 23 of the RC column portion 13 pass through the reinforcing bar insertion holes 33 and are inserted into the steel pipe 17 of the CFT column portion 11 and fixed in the steel pipe 17, and the lower ends of these main reinforcing bars 23 are located near the lower end of the boundary layer 102. No shear reinforcement is installed in the steel pipe 17 around the inserted main reinforcing bars 23.

更に、鋼管１７の内壁面１７ａには、当該内壁面１７ａから内側に向けて水平に立ち上がるように鋼管内リブ部３５が溶接されている。鋼管内リブ部３５は、内壁面１７ａと主鉄筋２３との間のスペースに収まる高さに設けられており、鋼管内リブ部３５の先端は主鉄筋２３に接触してもよい。鋼管内リブ部３５は、例えば矩形断面の棒状部材からなる。鋼管内リブ部３５は、概ね内壁面１７ａの幅いっぱいに亘って延在してもよい。鋼管内リブ部３５は、４つの内壁面１７ａのそれぞれに２つずつ平行に上下に並ぶように配置されている。なお、鋼管内リブ部３５の数はこれに限定されるものではなく、設計思想に応じて変更可能である。 Furthermore, the steel pipe inner rib portion 35 is welded to the inner wall surface 17a of the steel pipe 17 so as to rise horizontally from the inner wall surface 17a toward the inside. The steel pipe inner rib portion 35 is provided at a height that fits into the space between the inner wall surface 17a and the main reinforcing bar 23, and the tip of the steel pipe inner rib portion 35 may contact the main reinforcing bar 23. The steel pipe inner rib portion 35 is made of, for example, a rod-shaped member with a rectangular cross section. The steel pipe inner rib portion 35 may extend across the entire width of the inner wall surface 17a. The steel pipe inner rib portions 35 are arranged so that two are arranged parallel to each other vertically on each of the four inner wall surfaces 17a. Note that the number of steel pipe inner rib portions 35 is not limited to this, and can be changed according to the design concept.

図１（ｂ）は、地震時に柱体１５に作用する曲げモーメントのモーメント図Ｍを示す。図１（ａ），（ｂ）に示されるように、柱接合構造１は、地震時に柱体１５に作用する曲げモーメントの反曲点Ｑと略同じ高さの位置に構築されている。より具体的には、ＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３とのちょうど境界に位置する端部プレート２７が、上記反曲点Ｑと略同じ高さの位置に配置されている。反曲点Ｑは柱体１５の中央付近である場合が多いが、中央付近から上下にずれる場合にも反曲点Ｑの位置に合わせて端部プレート２７の高さ位置を設定すればよい。 Figure 1(b) shows the moment diagram M of the bending moment acting on the column 15 during an earthquake. As shown in Figures 1(a) and (b), the column joint structure 1 is constructed at a position approximately the same height as the inflection point Q of the bending moment acting on the column 15 during an earthquake. More specifically, the end plate 27 located exactly at the boundary between the CFT column section 11 and the RC column section 13 is arranged at a position approximately the same height as the inflection point Q. The inflection point Q is often near the center of the column 15, but even if it is shifted up or down from the center, the height position of the end plate 27 can be set to match the position of the inflection point Q.

以上説明した柱接合構造１では、ＣＦＴ柱部１１の鋼管１７の上端部にダイヤフラム状の端部プレート２７が設けられ、端部プレート２７には上に突出するリブ部３１が設けられている。この構造によれば、コンクリート部２１とリブ部３１との支圧によりＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との間のせん断力が伝達される。すなわち、ＲＣ柱部１３からのせん断力は、コンクリート部２１からリブ部３１、端部プレート２７及び鋼管１７を通じてＣＦＴ柱部１１に伝達される。このようにリブ部３１の存在によりＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との間でせん断力の伝達が図られるので、ＣＦＴ柱部１１の鋼管１７内にせん断伝達のための要素を設けることが省略可能である。すなわち、例えば、鋼管１７内に挿入された主鉄筋２３を多数のせん断補強筋で補強するといったことが省略可能である。従って、柱接合構造を簡易化することができる。また、鋼管１７内にせん断補強筋等が存在しなければ、鋼管１７内に打設されるコンクリートの充填性が向上し、施工性が向上する。なお、コンクリート打設孔２９もＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との間のせん断力伝達に一部寄与する。 In the column joint structure 1 described above, a diaphragm-shaped end plate 27 is provided at the upper end of the steel pipe 17 of the CFT column 11, and the end plate 27 is provided with a rib portion 31 that protrudes upward. According to this structure, the shear force between the CFT column 11 and the RC column 13 is transmitted by the bearing pressure of the concrete portion 21 and the rib portion 31. That is, the shear force from the RC column 13 is transmitted from the concrete portion 21 through the rib portion 31, the end plate 27, and the steel pipe 17 to the CFT column 11. In this way, since the presence of the rib portion 31 allows the transmission of shear force between the CFT column 11 and the RC column 13, it is possible to omit providing an element for shear transmission in the steel pipe 17 of the CFT column 11. That is, for example, it is possible to omit reinforcing the main reinforcing bar 23 inserted in the steel pipe 17 with a large number of shear reinforcement bars. Therefore, the column joint structure can be simplified. Furthermore, if there is no shear reinforcement in the steel pipe 17, the concrete poured in the steel pipe 17 will be more easily filled, improving workability. The concrete pouring holes 29 also contribute to the transmission of shear force between the CFT column 11 and the RC column 13.

仮に柱接合構造１からリブ部３１を除いた場合には、主に主鉄筋２３のダウウエル効果によってＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との間のせん断力の伝達が図られることになる。なお、柱接合構造１における上記ダウウエル効果とは、ＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との境界面における主鉄筋２３自身のせん断抵抗効果であり、主鉄筋２３の抜け出しを伴うずれ変形により発生する。しかしながら鉄筋のダウウエル効果は、鉄筋の降伏やその周囲のコンクリート部の圧壊が発生するような部材の終局状態で発揮される効果であるので、このダウウエル効果によるせん断力伝達を期待することは、柱体１５の健全性確保の観点から好ましくない。これに対し、リブ部３１を備える柱接合構造１によれば、柱体１５が健全な状態におけるせん断力伝達を期待するものであるので、柱体１５の健全性確保の観点からも好ましい。また、柱接合構造１では、ＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との間のせん断力の伝達機構が、部材の弾性範囲から部材の終局時まで同じ伝達機構で評価可能である。 If the rib portion 31 were removed from the column joint structure 1, the shear force between the CFT column portion 11 and the RC column portion 13 would be transmitted mainly by the dowel effect of the main reinforcing bar 23. The dowel effect in the column joint structure 1 is the shear resistance effect of the main reinforcing bar 23 itself at the interface between the CFT column portion 11 and the RC column portion 13, and occurs due to the shear deformation accompanied by the slippage of the main reinforcing bar 23. However, since the dowel effect of the reinforcing bar is an effect exerted in the ultimate state of the member in which the reinforcing bar yields and the surrounding concrete portion collapses, it is not preferable from the viewpoint of ensuring the soundness of the column body 15 to expect the shear force transmission by this dowel effect. In contrast, according to the column joint structure 1 having the rib portion 31, the shear force transmission is expected when the column body 15 is in a sound state, which is also preferable from the viewpoint of ensuring the soundness of the column body 15. Furthermore, in the column joint structure 1, the shear force transmission mechanism between the CFT column section 11 and the RC column section 13 can be evaluated using the same transmission mechanism from the elastic range of the member to the ultimate state of the member.

柱接合構造１の端部プレート２７は、鋼管１７の上端面に設けられており、端部プレート２７の上方には鋼管１７が延び出していない。この構造は、柱接合構造１の設計の容易化に寄与する。すなわち、仮に、端部プレート２７の上方に鋼管１７の上端部が延び出していれば、当該上端部にコンクリート部２１の水平方向の支圧による変形が生じるので、ＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との間の応力伝達が不明瞭であり、柱接合構造１の設計法の確立が困難である。 The end plate 27 of the column joint structure 1 is provided on the upper end surface of the steel pipe 17, and the steel pipe 17 does not extend above the end plate 27. This structure contributes to easier design of the column joint structure 1. In other words, if the upper end of the steel pipe 17 extended above the end plate 27, deformation would occur at the upper end due to the horizontal bearing pressure of the concrete section 21, making the stress transfer between the CFT column section 11 and the RC column section 13 unclear and making it difficult to establish a design method for the column joint structure 1.

端部プレート２７は、地震時に柱体１５に作用する曲げモーメントの反曲点Ｑと略同じ高さの位置に存在している。すなわち、ＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との境界が反曲点Ｑと略同じ高さに位置している。ＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との境界部は構造上の弱部になり得るところ、上記構成によれば、地震時に当該境界部に作用する曲げモーメントを小さく抑えることができる。また、柱接合構造１が境界層１０２の中間部分に構築されているので、柱接合構造１の構成要素（リブ部３１，鋼管内リブ部３５等）の配置が比較的容易である。すなわち、境界層１０２の中間部分ではなく柱体１５の柱頭部や柱脚部では、ダイヤフラム等の柱梁接合部の構成要素が邪魔になり柱接合構造１の構成要素の配置が困難な場合もある。 The end plate 27 is located at a height approximately equal to the inflection point Q of the bending moment acting on the column 15 during an earthquake. That is, the boundary between the CFT column 11 and the RC column 13 is located at a height approximately equal to the inflection point Q. The boundary between the CFT column 11 and the RC column 13 can be a structurally weak part, but with the above configuration, the bending moment acting on the boundary part during an earthquake can be kept small. In addition, since the column joint structure 1 is constructed in the middle part of the boundary layer 102, it is relatively easy to arrange the components of the column joint structure 1 (rib part 31, steel pipe inner rib part 35, etc.). That is, in the column head part and column base part of the column 15, rather than in the middle part of the boundary layer 102, the components of the column beam joint part such as the diaphragm may get in the way, making it difficult to arrange the components of the column joint structure 1.

また、主鉄筋２３がＲＣ柱部１３から端部プレート２７の鉄筋挿通孔３３を貫通してＣＦＴ柱部１１の鋼管１７内に挿入され定着されている。この構成によれば、鋼管１７内に挿入された主鉄筋２３を通じてＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との間で曲げモーメントの伝達及び軸力の伝達が図られる。更に、ＣＦＴ柱部１１の鋼管１７の内壁面１７ａに鋼管内リブ部３５が設けられているので、鋼管内リブ部３５を通じてＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との間で軸力の伝達が図られる。 The main reinforcing bars 23 are inserted and fixed into the steel pipes 17 of the CFT column 11 from the RC column 13 through the reinforcing bar insertion holes 33 of the end plates 27. With this configuration, bending moment and axial force are transmitted between the CFT column 11 and the RC column 13 through the main reinforcing bars 23 inserted into the steel pipes 17. Furthermore, since the inner wall surface 17a of the steel pipes 17 of the CFT column 11 is provided with the steel pipe inner rib 35, axial force is transmitted between the CFT column 11 and the RC column 13 through the steel pipe inner rib 35.

また、ＣＦＴ柱部とＲＣ柱部との接合部の周囲を鉄筋コンクリートで被覆した従来の構造の柱（充填被覆型のＳＲＣ柱）に比較して、柱接合構造１によれば、接合部の断面寸法を小さくすることができる。また、従来はＣＦＴ柱部とＲＣ柱部との柱接合構造を柱脚部に設ける場合において、ベースプレート及びアンカーボルトを用いてＣＦＴ柱部の鋼管の端部を例えばＲＣ造の梁等に固定する必要があった。これに対し、柱接合構造１を採用すればＲＣ柱部１３から鋼管１７内に延ばした主鉄筋２３によりＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との接続が図られるので、上記ベースプレート及びアンカーボルトは省略され、柱脚部における鉄筋の納まり等が改善される。 In addition, compared to conventional columns (filled and covered SRC columns) in which the joint between the CFT column and the RC column is covered with reinforced concrete, the column joint structure 1 allows the cross-sectional dimensions of the joint to be smaller. Conventionally, when a column joint structure between a CFT column and an RC column is provided at the base of the column, it was necessary to fix the end of the steel pipe of the CFT column to, for example, an RC beam using a base plate and anchor bolts. In contrast, when column joint structure 1 is adopted, the CFT column 11 and the RC column 13 are connected by the main reinforcing bar 23 extending from the RC column 13 into the steel pipe 17, so the above-mentioned base plate and anchor bolts are omitted, and the fit of the reinforcing bar at the base of the column is improved.

本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して変形例を構成することも可能である。各実施形態等の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。 The present invention can be implemented in various forms, including the above-described embodiment, with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. It is also possible to construct modified versions by utilizing the technical matters described in the above-described embodiment. The configurations of each embodiment, etc. may be used in appropriate combination.

例えば、上述の実施形態では、端部プレート２７が鋼管１７の上端面に溶接され通しダイヤフラム状に設けられているが、端部プレート２７は、例えば図４に示されるように、鋼管１７の内壁面１７ａの上端に溶接され内ダイヤフラム状に設けられてもよい。端部プレート２７が内ダイヤフラム状である場合、端部プレート２７と鋼管１７との支圧がＣＦＴ柱部１１とＲＣ柱部１３との間のせん断力伝達に一部寄与する。また、端部プレート２７の上面に設けられるせん断キーはリブ部３１には限定されない。例えば、端部プレート２７の上面に鉄筋、頭付きスタッド、鋼板ジベル等を溶接してこれらをせん断キーとしてもよい。 For example, in the above embodiment, the end plate 27 is welded to the upper end surface of the steel pipe 17 and provided in the form of a through diaphragm, but the end plate 27 may be welded to the upper end of the inner wall surface 17a of the steel pipe 17 and provided in the form of an internal diaphragm, as shown in FIG. 4, for example. When the end plate 27 is in the form of an internal diaphragm, the support pressure between the end plate 27 and the steel pipe 17 contributes in part to the transmission of shear force between the CFT column portion 11 and the RC column portion 13. In addition, the shear key provided on the upper surface of the end plate 27 is not limited to the rib portion 31. For example, reinforcing bars, headed studs, steel plate dowels, etc. may be welded to the upper surface of the end plate 27 and used as shear keys.

なお、図４の例では、端部プレート２７の上面が鋼管１７の上端面とほぼ同じ高さに位置しているが、本発明はこの例には限定されず、図５に示されるように、内ダイヤフラム状の端部プレート２７が、鋼管１７の上端面よりもやや低い位置に設置されてもよい。すなわち、図５の例のように、鋼管１７の上端の開口からやや奥の位置で、内ダイヤフラム状に端部プレート２７が溶接されてもよい。この場合、端部プレート２７よりも上方にはみ出した鋼管１７の上端部を考えると、コンクリート部２１の面外方向の支圧によってこの上端部に発生する応力が過大にならないようにする観点から、鋼管１７の上端面から端部プレート２７の上面までの距離は、鋼管１７の肉厚の2.0倍以下であることが好ましく、その中でも1.5倍以下であれば更に好ましい。 In the example of FIG. 4, the upper surface of the end plate 27 is located at approximately the same height as the upper end surface of the steel pipe 17, but the present invention is not limited to this example, and as shown in FIG. 5, the inner diaphragm-shaped end plate 27 may be installed at a position slightly lower than the upper end surface of the steel pipe 17. That is, as in the example of FIG. 5, the end plate 27 may be welded in an inner diaphragm shape at a position slightly behind the opening at the upper end of the steel pipe 17. In this case, considering the upper end of the steel pipe 17 protruding above the end plate 27, from the viewpoint of preventing excessive stress generated at this upper end due to the out-of-plane support pressure of the concrete part 21, the distance from the upper end surface of the steel pipe 17 to the upper surface of the end plate 27 is preferably 2.0 times or less the thickness of the steel pipe 17, and more preferably 1.5 times or less.

また、上述の実施形態では、曲げモーメントが小さい境界層１０２の中央の高さ位置近傍に柱接合構造１が構築されているが、柱接合構造１は柱頭部（梁５に近い位置）や柱脚部（梁３に近い位置）に構築されてもよい。また、上述の実施形態では図３に示されるように、ＲＣ柱部１３のすべての主鉄筋２３が端部プレート２７を貫通して鋼管１７内に挿入され、境界層１０２の下端部近傍まで延びている。しかし、鋼管１７内に挿入される主鉄筋２３は、ＲＣ柱部１３の主鉄筋２３の一部であってもよい。この場合、端部プレート２７の鉄筋挿通孔３３は、鋼管１７内に挿入される一部の主鉄筋２３に対応する位置にのみ形成されればよい。また、主鉄筋２３が境界層１０２の下端部近傍まで挿入されることも必須ではなく、鋼管１７内における主鉄筋２３の下端の位置は適宜設定されればよい。 In the above embodiment, the column joint structure 1 is constructed near the center height position of the boundary layer 102 where the bending moment is small, but the column joint structure 1 may be constructed at the column head (close to the beam 5) or the column base (close to the beam 3). In the above embodiment, as shown in FIG. 3, all the main reinforcing bars 23 of the RC column 13 are inserted into the steel pipe 17 through the end plate 27 and extend to the vicinity of the lower end of the boundary layer 102. However, the main reinforcing bars 23 inserted into the steel pipe 17 may be only a part of the main reinforcing bars 23 of the RC column 13. In this case, the reinforcing bar insertion holes 33 of the end plate 27 may be formed only at positions corresponding to the part of the main reinforcing bars 23 inserted into the steel pipe 17. In addition, it is not essential that the main reinforcing bars 23 are inserted to the vicinity of the lower end of the boundary layer 102, and the position of the lower end of the main reinforcing bars 23 in the steel pipe 17 may be set appropriately.

また、上述の実施形態ではＣＦＴ柱部１１の上方にＲＣ柱部１３を接合する柱接合構造１について説明したが、本発明は、ＲＣ柱部の上方にＣＦＴ柱部を接合する柱接合構造にも適用可能である。この場合、図１及び図２に示される柱接合構造１を上下反転させた柱接合構造を構築すればよい。このような柱接合構造は、例えば、建物の１階のＣＦＴ柱を地下階まで延ばし、地下階の床レベル等で当該ＣＦＴ柱をその下方のＲＣ柱部と接合する場合等に適用することができる。また、上述の実施形態では、ＣＦＴ柱部１１及びＲＣ柱部１３が断面矩形であったが、本発明は、断面円形のＣＦＴ柱部１１及びＲＣ柱部１３の接合方法にも適用することができる。 In the above embodiment, the column joint structure 1 in which the RC column 13 is joined above the CFT column 11 has been described, but the present invention can also be applied to a column joint structure in which a CFT column is joined above an RC column. In this case, a column joint structure in which the column joint structure 1 shown in Figures 1 and 2 is inverted upside down can be constructed. This type of column joint structure can be applied, for example, to cases in which a CFT column on the first floor of a building is extended to the basement floor and the CFT column is joined to an RC column below at the floor level of the basement floor. In the above embodiment, the CFT column 11 and the RC column 13 have a rectangular cross section, but the present invention can also be applied to a joining method for a CFT column 11 and an RC column 13 that have a circular cross section.

１…柱接合構造、１１…ＣＦＴ柱部、１３…ＲＣ柱部、１５…柱体、１７…鋼管、１７ａ…内壁面、２３…主鉄筋、２７…端部プレート、２９…コンクリート打設孔、３１…リブ部（せん断キー）、３５…鋼管内リブ部、１００…建物、１０２…境界層、Ｑ…反曲点。 1...column joint structure, 11...CFT column section, 13...RC column section, 15...column body, 17...steel pipe, 17a...inner wall surface, 23...main reinforcing bar, 27...end plate, 29...concrete pouring hole, 31...rib section (shear key), 35...steel pipe inner rib section, 100...building, 102...boundary layer, Q...inflection point.

Claims

A column joint structure constructed at a height midway between a predetermined floor of a building and vertically joining a CFT column part and an RC column part of the building,
A horizontal end plate having a concrete pouring hole which is an opening formed at a position inside the steel pipe and joined to the end of the steel pipe of the CFT column on the RC column side;
a shear key provided on the surface of the end plate facing the RC column portion at a position inside the steel pipe and outside the concrete pouring hole, the shear key protruding toward the RC column portion;
The steel pipe does not extend beyond the end plate toward the RC column portion,
The shear key extends parallel to the edge of the concrete pouring hole in a plan view.
Column joint structure.

The end plate includes:
The column joint structure according to claim 1, wherein the column joint structure is located at a position approximately the same height as an inflection point of a bending moment acting on a column consisting of the CFT column section and the RC column section during an earthquake.

The column joint structure according to claim 1 or 2, in which at least a portion of the main reinforcing bars of the RC column section penetrates the end plate and is inserted into the steel pipe of the CFT column section.

The column joint structure according to any one of claims 1 to 3, further comprising a steel pipe inner rib portion that is provided on the inner wall surface of the steel pipe so as to rise inward from the inner wall surface and extend horizontally.