(57)【要約】【課題】梁の曲げ降伏ヒンジ位置を従来よりも梁中央部側に移動させて、地震時における柱梁接合部の損傷を低減し接合部降伏破壊を防止できる、鉄筋コンクリート造の柱梁架構を提供すること。【解決手段】柱梁架構１は、鉄筋コンクリート造の柱１０と、柱１０に接合された鉄筋コンクリート造の梁２０と、を備える。柱梁架構１は、梁２０の中央部側に配置された第１の梁主筋６０と、梁２０の端部側に配置された第２の梁主筋６１とが、鉄筋継手部６２で連結され、第２の梁主筋６１は、第１の梁主筋６０に比べて、太径鉄筋または太径の高強度鉄筋である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート造の柱と、当該柱に接合された鉄筋コンクリート造の梁と、を備える柱梁架構であって、
前記梁の中央部側に配置された第１の梁主筋と、前記梁の端部側に配置された第２の梁主筋とが、鉄筋継手部で連結され、
前記第２の梁主筋は、前記第１の梁主筋に比べて、太径鉄筋、または太径の高強度鉄筋であることを特徴とする鉄筋コンクリート造の柱梁架構。
【請求項２】
鉄筋コンクリート造の柱と、当該柱に接合された鉄筋コンクリート造の梁と、を備える柱梁架構であって、
前記梁の中央部側に配置された第１の梁主筋と、前記梁の端部側に配置された第２の梁主筋とが、鉄筋継手部で連結され、
前記第２の梁主筋は、前記第１の梁主筋に比べて、太径鉄筋、高強度鉄筋、および太径の高強度鉄筋のいずれかであり、
前記鉄筋継手部は、前記第２の梁主筋の径に適合した寸法の筒状体であり、当該鉄筋継手部に前記第１の梁主筋および前記第２の梁主筋を挿入した状態で、当該鉄筋継手部の内部にモルタルを充填することで、当該鉄筋継手部を介して前記第１の梁主筋と前記第２の梁主筋とが接合され、
当該鉄筋継手部の内部に充填するモルタルの圧縮強度は、前記第１の梁主筋の強度に適合するものであることを特徴とする鉄筋コンクリート造の柱梁架構。
【請求項３】
鉄筋コンクリート造の柱と、当該柱に接合された鉄筋コンクリート造の梁と、を備える柱梁架構であって、
前記梁の中央部側に配置された第１の梁主筋と、前記梁の端部側に配置された第２の梁主筋とが、鉄筋継手部で連結され、
前記第２の梁主筋は、前記第１の梁主筋に比べて、太径鉄筋、高強度鉄筋、および太径の高強度鉄筋のいずれかであり、
前記第１の梁主筋および前記第２の梁主筋は、表面にねじが刻設されており、
前記鉄筋継手部は、第２の梁主筋の径に適合した寸法でかつ内部に雌ねじが形成された筒状体であり、当該鉄筋継手部に前記第１の梁主筋および前記第２の梁主筋を螺合した状態で、当該鉄筋継手部の内部に前記第１の梁主筋の強度に適合したグラウト材を充填することで、当該鉄筋継手部を介して前記第１の梁主筋と前記第２の梁主筋とが接合されることを特徴とする鉄筋コンクリート造の柱梁架構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート造の柱と、この柱に接合された鉄筋コンクリート造の梁と、を備える鉄筋コンクリート造の柱梁架構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鉄筋コンクリート造柱梁架構の構造設計では、一般的に、梁の降伏ヒンジが梁端部と柱梁仕口部（柱梁接合部）との境界面に形成されるように設計されている。しかし、柱と梁の曲げ強度の差が少ないと、梁主筋と柱主筋の両方が柱梁接合部内で降伏して柱梁接合部が損傷して接合部降伏破壊し、期待した耐震性能が得られない場合がある。
【０００３】
そこで、以下の特許文献１、２のように、柱梁仕口部側の梁主筋の強度を、梁中央側の梁主筋の強度よりも高くすることによって、降伏ヒンジの発生位置を梁端部と柱梁仕口部の境界面から梁中央側に移動させること（ヒンジリロケーション）が提案されている。
特許文献１には、柱梁仕口部側を焼き入れして高強度に形成した鉄筋を用いた鉄筋コンクリート梁が示されている。
特許文献２には、柱梁仕口部側の梁主筋として高強度鉄筋を用いて、梁中央側の梁主筋として普通鉄筋を用いるとともに、これら２つの梁主筋を機械式継手で接合した鉄筋コンクリート梁が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−６９９２６号
【特許文献２】特開平０１−２４４０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、鉄筋コンクリート梁部材の曲げ降伏ヒンジ発生位置を、柱梁仕口部の梁側面位置から梁中央部側に移動させた鉄筋コンクリート造の柱梁架構として、柱梁仕口部を貫通する梁主筋に高強度鉄筋を使用し、その高強度鉄筋と梁中央部側に配筋される普通強度鉄筋とを、高強度鉄筋用の機械式継手で連結することで、梁部材の曲げ降伏ヒンジ発生位置を梁中央部側に移動できる点に着眼して、本発明に至った。
【０００６】
本発明は、梁の曲げ降伏ヒンジ位置を従来よりも梁中央部側に移動して、地震時における柱梁接合部の損傷を低減できる、鉄筋コンクリート造の柱梁架構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明の鉄筋コンクリート造の柱梁架構（例えば、後述の柱梁架構１）は、鉄筋コンクリート造の柱（例えば、後述の柱１０）と、当該柱に接合された鉄筋コンクリート造の梁（例えば、後述の梁２０）と、を備える柱梁架構であって、前記梁の中央部側に配置された第１の梁主筋（例えば、後述の第１の梁主筋６０）と、前記梁の端部側に配置された第２の梁主筋（例えば、後述の第２の梁主筋６１）とが、鉄筋継手部（例えば、後述の鉄筋継手部６２）で連結され、前記第２の梁主筋は、前記第１の梁主筋に比べて、太径鉄筋、または太径の高強度鉄筋であることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、梁端部側の第２の梁主筋および鉄筋継手部を、梁中央部側の第１の梁主筋と比べて、太径鉄筋、または太径の高強度鉄筋としたので、梁の曲げ降伏ヒンジ位置が従来よりも梁中央部側に移動する。よって、曲げ降伏ヒンジ近傍のひび割れが柱梁接合部まで達することがなく、接合部降伏破壊を防止し、柱梁接合部の耐震性能を十分に確保することができる。
【０００９】
第２の発明の鉄筋コンクリート造の柱梁架構は、鉄筋コンクリート造の柱と、当該柱に接合された鉄筋コンクリート造の梁と、を備える柱梁架構であって、前記梁の中央部側に配置された第１の梁主筋と、前記梁の端部側に配置された第２の梁主筋とが、鉄筋継手部で連結され、前記第２の梁主筋は、前記第１の梁主筋に比べて、太径鉄筋、高強度鉄筋、および太径の高強度鉄筋のいずれかであり、前記鉄筋継手部は、前記第２の梁主筋の径に適合した寸法の筒状体であり、当該鉄筋継手部に前記第１の梁主筋および前記第２の梁主筋を挿入した状態で、当該鉄筋継手部の内部にモルタルを充填することで、当該鉄筋継手部を介して前記第１の梁主筋と前記第２の梁主筋とが接合され、当該鉄筋継手部の内部に充填するモルタルの圧縮強度は、前記第１の梁主筋の強度に適合するものであることを特徴とする。本発明の鉄筋継手部は、異形棒鋼用モルタル充填式継手である。
【００１０】
この発明によれば、梁の端部側に配置された第２の梁主筋は、梁の中央部側に配置された第１の梁主筋（例えば、ＳＤ４９０）に比べて、高強度（例えば、ＵＳＤ５９０）、または太径の高強度のいずれかであり、かつ、鉄筋継手部は、第２の梁主筋の径に適合した寸法の筒状体であり、この鉄筋継手部に第１の梁主筋および第２の梁主筋を挿入した状態で、鉄筋継手部の内部に、第１の梁主筋の強度に適合する圧縮強度を有するモルタルを充填することで、鉄筋継手部を介して第１の梁主筋と第２の梁主筋とが接合される。本発明では、第２の梁主筋を、第１の梁主筋よりも太径鉄筋、高強度鉄筋、および太径の高強度鉄筋としているため、曲げ降伏ヒンジ発生位置は鉄筋継手部と第１の梁主筋の接続位置となる。すなわち、第２の梁主筋は降伏しないが、第１の梁主筋は鉄筋継手部の端部で降伏することとなる。したがって、鉄筋継手部の内部に充填するモルタルの強度は第１の梁主筋の強度に適合する安価なもので良く、高強度の第２の梁主筋に適合する高価な高強度充填モルタルを用いる必要はない。本発明によって、地震発生時に梁が曲げ降伏した場合であっても、より低コストで梁の曲げ降伏ヒンジ発生位置を梁の中央部側に移動させ、柱梁接合部の損傷を低減し接合部降伏破壊を防止できる。
【００１１】
第３の発明の柱梁架構は、鉄筋コンクリート造の柱と、当該柱に接合された鉄筋コンクリート造の梁と、を備える柱梁架構であって、前記梁の中央部側に配置された第１の梁主筋と、前記梁の端部側に配置された第２の梁主筋とが、鉄筋継手部で連結され、
前記第２の梁主筋は、前記第１の梁主筋に比べて、太径鉄筋、高強度鉄筋、および太径の高強度鉄筋のいずれかであり、前記第１の梁主筋および前記第２の梁主筋は、表面にねじが刻設されており、前記鉄筋継手部は、第２の梁主筋の径に適合した寸法でかつ内部に雌ねじが形成された筒状体であり、当該鉄筋継手部に前記第１の梁主筋および前記第２の梁主筋を螺合した状態で、当該鉄筋継手部の内部に前記第１の梁主筋の強度に適合したグラウト材を充填することで、当該鉄筋継手部を介して前記第１の梁主筋と前記第２の梁主筋とが接合されることを特徴とする。本発明の鉄筋継手部は、嵌合式継手である。
【００１２】
この発明によれば、第２の梁主筋は、上述の第２の発明と同様に、第１の梁主筋に比べて、太径鉄筋、高強度鉄筋、および太径の高強度鉄筋のいずれかであり、かつ、第１の梁主筋および第２の梁主筋の表面には、ねじが刻設されている。また、鉄筋継手部は、第２の梁主筋の径に適合した寸法を有する嵌合式継手を用いた。よって、上述の第２の発明と同様に、地震発生時に梁が曲げ降伏した場合であっても、より低コストで梁の曲げ降伏ヒンジ発生位置を梁の中央部側に移動させ、柱梁接合部の損傷を低減し接合部降伏破壊を防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、梁の曲げ降伏ヒンジ位置を従来よりも梁中央部側に移動して、地震時における柱梁接合部の損傷を低減し柱梁接合部降伏破壊を防止できる、鉄筋コンクリート造の柱梁架構を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る柱梁架構の縦断面図である。
【図２】図１の柱梁架構１のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る試験体の構造を示す図である。
【図４】図３に示す試験体の加力試験に用いる加力装置の側面図である。
【図５】加力試験の試験結果を示す図である。
【図６】図３に示す前記試験体の加力試験完了後の状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、鉄筋コンクリート造の柱と、この柱に接合された鉄筋コンクリート造の梁と、を備える柱梁架構であり、梁主筋に機械式継手を用いたヒンジリロケーション構造である。鉄筋コンクリート造の梁は、梁中央部側に配置された第１の梁主筋と、梁端部側に配置された第２の梁主筋とが鉄筋継手部で連結されており、第２の梁主筋が第１の梁主筋に比べて、太径鉄筋、高強度鉄筋、および太径の高強度鉄筋のいずれかであることが特徴である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る柱梁架構１の縦断面図である。図２（ａ）は、図１の柱梁架構１のＡ−Ａ断面図であり、図２（ｂ）は、図１の柱梁架構１のＢ−Ｂ断面図である。
柱梁架構１は、鉄筋コンクリート造の柱１０と、柱１０の柱梁接合部１１に接合された鉄筋コンクリート造の梁２０と、を備える。
梁２０には、それぞれ２段に配筋された梁上端筋３０Ａ、３０Ｂおよび梁下端筋４０Ａ、４０Ｂと、これら梁上端筋３０Ａ、３０Ｂおよび梁下端筋４０Ａ、４０Ｂに所定間隔おきに巻き回されたスタラップ５０と、を備える。
具体的には、上端筋の１段目（最上段）には、４本の梁上端筋３０Ａが配筋されており、上端筋の２段目（最上段から２段目）には、２本の梁上端筋３０Ｂが配筋されている。梁２０の下端筋の１段目（最下段）には、４本の梁下端筋４０Ａが配筋されており、下端筋の２段目（最下段から２段目）には、２本の梁下端筋４０Ｂが配筋されている。
【００１６】
梁上端筋３０Ａ、３０Ｂおよび梁下端筋４０Ａ、４０Ｂは、梁２０の中央部側に配置された第１の梁主筋６０と、梁２０の端部側（柱梁接合部１１側）に配置された第２の梁主筋６１とが、鉄筋継手部６２で連結されて構成されている。
第１の梁主筋６０は、外径が１９ｍｍの異形鉄筋Ｄ１９の普通強度鉄筋（例えば、ＳＤ４９０）であるが、第２の梁主筋６１は、第１の梁主筋６０に比べて、高強度鉄筋（例えば、ＵＳＤ５９０）、あるいは、高強度鉄筋かつ太径鉄筋（例えば、ＵＳＤ５９０で外径が２２ｍｍの異形鉄筋Ｄ２２）となっている。第２の梁主筋６１の太径鉄筋は、第１の梁主筋６０（例えば、Ｄ１９の場合）に比べて、鉄筋の規格寸法の１サイズアップ（例えば、Ｄ２２）までとする。
鉄筋継手部６２は、第２の梁主筋２２の径に適合した寸法を有する筒状のモルタル充填式継手である。この鉄筋継手部６２は、両端に第１の梁主筋６０および第２の梁主筋６１を挿入し、図示しないボルトを締め付けて固定し、この状態で、鉄筋継手部６２の内部にモルタルを充填することで、鉄筋継手部６２を介して第１の梁主筋６０と第２の梁主筋６１とが接合される。鉄筋継手部６２としては、異形棒鋼用モルタル充填式継手であり、例えば、日本スプライススリーブ株式会社製のスーパーＵＸ（商品名）やスリムスリーブ（商品名）、東京鐵鋼株式会社製のトップスジョイント（商品名）やＮＥＷボルトップス（商品名）などを用いる。
鉄筋継手部６２の内部に充填するモルタルは、最も一般的な強度のものでよい。具体的には、鉄筋継手部６２の内部に、第１の梁主筋６０に対応する普通強度梁主筋用の充填式モルタル強度（８０Ｎ／ｍｍ２）を有するモルタルを充填して鉄筋継手部６２を形成する。言い換えると、鉄筋継手部に充填するモルタル強度は、梁端部側の梁主筋の強度に適合した強度ではなく、梁中央側の梁主筋の強度に応じて定められている。
【００１７】
この梁２０における地震時のモーメント分布図は、図１のようになる。
第１の梁主筋６０で計算される曲げ終局強度をＭｕｈｒとし、第２の梁主筋６１で計算される曲げ終局強度をＭｕｆとする。また、梁２０のうち鉄筋継手部６２の梁端部側の端面つまり柱１０の側面の位置をｐとし、鉄筋継手部６２の梁中央部側の端面の位置をｑとする。
図１に示すように、梁２０の位置ｑでは、地震時の曲げモーメントが第１の梁主筋６０で計算される曲げ終局強度Ｍｕｈｒに達するが、梁２０の位置ｐでは、地震時の曲げモーメントＭｕｈｒｆが第２の梁主筋６１で計算される曲げ終局強度Ｍｕｆに達しない。したがって、梁２０は位置ｑで降伏し、この位置ｑが曲げ降伏ヒンジの発生位置となる。
【００１８】
［実施例］
以下の表１のような梁の試験体を製作し、加力試験を行った。
【表１】
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【００１９】
すなわち、図３（ａ）にも示すように、試験体は、梁上部に床スラブが接合されたＴ形梁とした。この試験体の形状は、梁幅３００ｍｍ、梁せい４５０ｍｍ、スラブ幅３００ｍｍ、スラブ厚１１０ｍｍ、試験区間の内法長さ２７００ｍｍ、シアスパン比（ａ／Ｄ）３．０とした。また、図３（ｂ）にも示すように、機械式継手の梁中央部側の端面の柱側面からの寸法は、梁せいの２／３である３００ｍｍとした。
また、梁中央部側の梁主筋は、１段目および２段目共にＤ１９（ＳＤ４９０）とし、梁端部側の梁主筋は、１段目をＤ２２（ＵＳＤ５９０）とし、２段目をＤ１９（ＵＳＤ５９０）とした。また、曲げ余裕度（Ｍｕｆ／Ｍｕｈｒｆ）は、材料試験の結果を反映して、１．２０とした。
また、鉄筋継手部として、日本スプライススリーブ株式会社製のスーパーＵＸ（商品名）あるいはスリムスリーブ（商品名）を用いて、この鉄筋継手部の内部に充填するモルタルの圧縮強度を８０Ｎ／ｍｍ２とした。本試験では、曲げ余裕度を十分に確保しつつ、第２の梁主筋が降伏せず、第１の梁主筋のみが降伏するようにしているので、鉄筋継手部（機械式継手）を構成する鋼製筒状体の内部には、第２の梁主筋に対応する高強度梁主筋用の充填式モルタルを充填していない。
また、せん断補強筋を適宜配筋して、試験体に加力した際に、せん断破壊ではなく曲げ降伏するようにした。
また、図３（ａ）に示すように、試験体を構築する際、下端筋を含む梁下部をコンクリート打設し、その後、上端筋を含む梁上部および床スラブを一度にコンクリート打設して構築した。
【００２０】
図４に示すような加力装置を用いて、加力試験を行った。図５は、加力試験の試験結果であり、加力装置で試験体に加えたせん断力と試験体の変形（部材角）との関係を示す図である。図６は、試験体の加力試験完了後の状態を示す側面図である。
図６より、鉄筋継手部に第２の梁主筋に対応する高強度梁主筋用のモルタルを充填していなくても、試験体が曲げ降伏した際、降伏ヒンジの位置が移動して、鉄筋継手部６２の梁中央部側の端面の位置となっていることが判る。
【００２１】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）梁２０の端部側の第２の梁主筋６１および鉄筋継手部６２を、梁２０の中央部側の第１の梁主筋６０と比べて、太径鉄筋または太径の高強度鉄筋としたので、梁２０の曲げ降伏ヒンジ位置が従来よりも梁中央部側に移動する。よって、曲げ降伏ヒンジ近傍のひび割れが柱梁接合部１１に到達することがなく、接合部降伏破壊を防止し、柱梁接合部１１の耐震性能を十分に確保することができる。
【００２２】
（２）鉄筋継手部６２として、第１の梁主筋６０の強度に適合した８０Ｎ／ｍｍ２程度の一般的で安価な充填モルタルを用いたので、施工コストを低減できる。なお、一般的に、鉄筋継手部の両側に異なる鉄筋径または鉄筋強度を有する異形鉄筋が挿入される鉄筋継手構造では、鉄筋径が小さい方あるいは鉄筋強度が低い方で継手強度が定まる。本発明では、第２の梁主筋６１が、第１の梁主筋６０に比べて、太径鉄筋、高強度鉄筋、および太径の高強度鉄筋のいずれかであるので、鉄筋継手部６２として、第２の梁主筋６１の径に適合した寸法の筒状体を設け、この鉄筋継手部６２の内部に第１の梁主筋６０の強度に適合する圧縮強度（例えば、８０Ｎ／ｍｍ２）のモルタルを充填することで、降伏ヒンジ位置を移動させる梁２０に要求される構造性能を満足させることができる。
【００２３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上述の実施形態では、鉄筋継手部６２としてモルタル充填式継手を用いたが、これに限らず、嵌合式継手を用いてもよい。この場合、第１の梁主筋および第２の梁主筋は、表面にねじが刻設されており、鉄筋継手部は、第２の梁主筋の強度に適合した強度を有しかつ内部に雌ねじが形成された筒状であり、鉄筋継手部の両端に第１の梁主筋および第２の梁主筋を螺合した状態で、鉄筋継手部の内部にグラウト材を充填することで、鉄筋継手部を介して第１の梁主筋と第２の梁主筋とが接合される。この嵌合式継手では、梁端部側に配置される第２の梁主筋は、梁中央部側に配置される第１の梁主筋に比べて、太径鉄筋、高強度鉄筋、および太径の高強度鉄筋のいずれかとする。また、鉄筋継手部には、例えば、ネジテツコン専用継手である、東京鐵鋼株式会社製のエースジョイント（商品名）やフリージョイント（商品名）などを用いる。
【符号の説明】
【００２４】
１…柱梁架構  １０…柱  １１…柱梁接合部  ２０…梁
３０Ａ、３０Ｂ…梁上端筋  ４０Ａ、  ４０Ｂ…梁下端筋  ５０…スタラップ
６０…第１の梁主筋  ６１…第２の梁主筋  ６２…鉄筋継手部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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