(57)【要約】【課題】柱の曲げ耐力を高めることができる柱と梁との接合構造を提供する。【解決手段】柱と梁との接合構造１００は、コンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁２との接合構造であって、柱どうしの接合箇所に、柱から突出する鉄筋１２を囲繞するように設けられたふさぎ部材３と、ふさぎ部材３の内部に充填された接合コンクリート部４と、鋼管の外周面から外方に突出し、上下の前記フランジとそれぞれ対応する高さに設けられた上下のダイヤフラム５Ｂと、を備え、上下のフランジ２２の端部は、それぞれ上下のダイヤフラム５Ｂに連結され、ウェブ２３の端部は、ふさぎ部材３の外面に連結されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合構造であって、
前記柱は、鉛直方向に延びる鋼管と、該鋼管の内部に配置され鉛直方向に延びる複数の鉄筋と、前記鋼管の内部に充填された柱コンクリート部と、有し、
前記梁は、上下のフランジと、該フランジどうしを連結するウェブと、を有し、
前記柱どうしの接合箇所に、前記柱から突出する前記鉄筋を囲繞するように設けられたふさぎ部材と、
該ふさぎ部材の内部に充填された接合コンクリート部と、
前記鋼管の外周面から外方に突出し、上下の前記フランジとそれぞれ対応する高さに設けられた上下のダイヤフラムと、を備え、
上下の前記フランジの端部は、それぞれ上下の前記ダイヤフラムに連結され、
前記ウェブの端部は、前記ふさぎ部材の外面に連結されていることを特徴とする柱と梁との接合構造。
【請求項２】
コンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合構造であって、
前記柱は、鉛直方向に延びる鋼管と、該鋼管の内部に配置され鉛直方向に延びる複数の鉄筋と、前記鋼管の内部に充填された柱コンクリート部と、有し、
前記梁は、上下のフランジと、該フランジどうしを連結するウェブと、を有し、
前記柱どうしの接合箇所に、前記柱から突出する前記鉄筋を囲繞するように設けられたふさぎ部材と、
該ふさぎ部材の内部に充填された接合コンクリート部と、
前記鋼管の外周面から外方に突出し、上下の前記フランジとそれぞれ対応する高さに設けられた上下のダイヤフラムと、を備え、
前記ふさぎ部材の内部に、前記ウェブは配置され、前記フランジは配置されず、
前記ふさぎ部材は、前記ウェブを囲繞する複数のふさぎ板を有していることを特徴とする柱と梁との接合構造。
【請求項３】
前記ダイヤフラムは、前記鋼管の外周の全周にわたって設けられている請求項１または２に記載の柱と梁との接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱と梁との接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鋼管の内部にコンクリートが充填されたコンクリート充填鋼管柱と、鉄骨造の梁とを接合させた複合構造が実用化されている。例えば、鉄骨梁が直交配置され、鉄骨梁の上下に鋼管が設けられ、鉄骨梁の直交部分を囲うように複数の塞ぎ板が設けられ、複数の塞ぎ板内から上下の鋼管内にわたって柱鉄筋が配置されるとともにコンクリートが充填された仕口構造が提案されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０７３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１の仕口構造において、柱の曲げ耐力を向上させるためには、柱鉄筋の本数を増やす必要がある。しかしながら、複数の塞ぎ部材で囲まれた部分には鉄骨梁が貫通しているため、柱鉄筋の本数を増やそうとしても、柱鉄筋と鉄骨梁のフランジ等とが干渉しない箇所は限られた範囲であり、柱鉄筋を増やすことが困難であるという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、柱の曲げ耐力を高めることができる柱と梁との接合構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る柱と梁との接合構造は、コンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合構造であって、前記柱は、鉛直方向に延びる鋼管と、該鋼管の内部に配置され鉛直方向に延びる複数の鉄筋と、前記鋼管の内部に充填された柱コンクリート部と、有し、前記梁は、上下のフランジと、該フランジどうしを連結するウェブと、を有し、前記柱どうしの接合箇所に、前記柱から突出する前記鉄筋を囲繞するように設けられたふさぎ部材と、該ふさぎ部材の内部に充填された接合コンクリート部と、前記鋼管の外周面から外方に突出し、上下の前記フランジとそれぞれ対応する高さに設けられた上下のダイヤフラムと、を備え、上下の前記フランジの端部は、それぞれ上下の前記ダイヤフラムに連結され、前記ウェブの端部は、前記ふさぎ部材の外面に連結されていることを特徴とする。
【０００７】
このように構成された柱と梁との接合構造では、コンクリート充填鋼管造の柱どうしの接合箇所にふさぎ部材が設けられ、ふさぎ部材の内部には柱から突出する鉄筋が配置され接合コンクリート部が充填されている。これにより、ふさぎ部材と柱とは連結されている。鉄骨造の梁のフランジが鋼管の外周面から外方に突出するダイヤフラムに連結されることで、梁と柱とが連結されている。ウェブがふさぎ部材に連結されることで、梁とふさぎ部材とが連結されている。梁はふさぎ部材の内部を貫通しないため、ふさぎ部材の内部に配置し得る鉄筋の本数を増やすことができ、柱の曲げ耐力を高めることができる。
【０００８】
また、本発明に係る柱と梁との接合構造は、コンクリート充填鋼管造の柱と鉄骨造の梁との接合構造であって、前記柱は、鉛直方向に延びる鋼管と、該鋼管の内部に配置され鉛直方向に延びる複数の鉄筋と、前記鋼管の内部に充填された柱コンクリート部と、有し、前記梁は、上下のフランジと、該フランジどうしを連結するウェブと、を有し、前記柱どうしの接合箇所に、前記柱から突出する前記鉄筋を囲繞するように設けられたふさぎ部材と、該ふさぎ部材の内部に充填された接合コンクリート部と、前記鋼管の外周面から外方に突出し、上下の前記フランジとそれぞれ対応する高さに設けられた上下のダイヤフラムと、を備え、前記ふさぎ部材の内部に、前記ウェブは配置され、前記フランジは配置されず、前記ふさぎ部材は、前記ウェブを囲繞する複数のふさぎ板を有していることを特徴とする。
【０００９】
このように構成された柱と梁との接合構造では、コンクリート充填鋼管造の柱どうしの接合箇所にふさぎ部材が設けられ、ふさぎ部材の内部には柱から突出する鉄筋が配置され接合コンクリート部が充填されている。これにより、ふさぎ部材と柱とが連結されている。鉄骨造の梁のフランジが鋼管の外周面から外方に突出するダイヤフラムに連結されることで、梁と柱とが連結されている。梁のウェブはふさぎ部材の内部を貫通するものの、ウェブは鉛直方向に沿って配置されているため、ウェブが鉄筋の配置の支障となりにくい。よって、ふさぎ部材の内部に配置し得る鉄筋の本数を増やすことができ、柱の曲げ耐力を高めることができる。
【００１０】
また、本発明に係る柱と梁との接合構造では、前記ダイヤフラムは、前記鋼管の外周の全周にわたって設けられていることが好ましい。
【００１１】
このように構成された柱と梁との接合構造では、ダイヤフラムは鋼管の外周の全周にわたって設けられ、平面視で環状をなしているため、ダイヤフラムの剛性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る柱と梁との接合構造によれば、柱の曲げ耐力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合構造を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の変形例に係る柱と梁との接合構造を示す縦断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】比較例に係る柱と梁との接合構造の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合構造について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る柱と梁との接合構造を示す縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
図１及び図２に示すように、コンクリート充填鋼管造の柱１に、鉄骨造の梁２が接合されている。上下の柱１どうしの接合箇所に、梁２も接合されている。本実施形態では、柱１に対して、４本の梁２が平面視直交配置されている。
【００１５】
各柱１は、柱鋼管（鋼管）１１と、柱鋼管１１の内部に配置された複数の柱鉄筋（鉄筋）１２と、柱鋼管１１の内部に充填された柱コンクリート部１３と、を有している。
【００１６】
柱鋼管１１は、円筒状をなし、鉛直方向に延びている。各柱鉄筋１２は、鉛直方向に延びている。柱鉄筋１２は、柱鋼管１１の内周側に、周方向に間隔を有して配置されている。本実施形態では、上下の柱１の柱鉄筋１２は、連続して構成されている。
【００１７】
各梁２は、Ｈ型鋼で構成されている。梁２は、鉛直方向に離間して配置された上フランジ２１及び下フランジ２２と、上フランジ２１と下フランジ２２とを連結するウェブ２３と、を有している。
【００１８】
上下のフランジ２１，２２は、板状に形成され、板面が水平面に沿うように配置されている。ウェブ２３は、板状に形成され、板面が鉛直面に沿うように配置されている。
【００１９】
柱１と梁２とを接合する接合構造１００は、ふさぎ鋼管（ふさぎ部材）３と、接合コンクリート部４と、上ダイヤフラム５Ａ及び下ダイヤフラム５Ｂと、を備えている。
【００２０】
ふさぎ鋼管３は、円筒状をなし、鉛直方向に延びている。ふさぎ鋼管３は、柱鋼管１１と同一断面形状で形成されている。ふさぎ鋼管３は、上下の柱１の間において、上下の柱鋼管１１と同軸上に配置されている。下側の柱１の柱鋼管１１、ふさぎ鋼管３及び上側の柱１の柱鋼管１１が、鉛直方向に連続配置されている。
【００２１】
ふさぎ鋼管３の上端部３ｕは、上側の柱１の柱鋼管１１の下端部１１ｄに当接して、連結されている。ふさぎ鋼管３の下端部３ｄは、下側の柱１の柱鋼管１１の上端部１１ｕに当接して、連結されている。
【００２２】
ふさぎ鋼管３の上端部３ｕは、梁２のウェブ２３の上端部２３ｕと略同一高さに配置されている。ふさぎ鋼管３の下端部３ｄは、ウェブ２３の下端部２３ｄと略同一高さに配置されている。ふさぎ鋼管３の高さは、ウェブ２３の高さと略同一である。
【００２３】
ふさぎ鋼管３は、全ての柱鉄筋１２を囲繞するように配置されている。換言すると、ふさぎ鋼管３の内部には、柱鉄筋１２が配置されている。柱鉄筋１２は、ふさぎ鋼管３の内周側に、周方向に間隔を有して配置されている。
【００２４】
ふさぎ鋼管３の外面３ｆには、ウェブ２３の端面２３ｆが突き付けられている。換言すると、ふさぎ鋼管３の内部には、梁２の上フランジ２１、下フランジ２２及びウェブ２３は配置されてない（貫通していない）。ふさぎ鋼管３とウェブ２３とは、ガセットプレート及びボルト等の手段や溶接等により連結されている。
【００２５】
接合コンクリート部４は、ふさぎ鋼管３の内部に充填されている。図１では、接合コンクリート部４は、柱コンクリート部１３と別に充填する構成で示されているが、柱コンクリート部１３と一体に充填する構成であってもよい。
【００２６】
上下のダイヤフラム５Ａ，５Ｂは、上下の柱１の柱鋼管１１の外周面から外方に突出し、周方向に沿って設けられている。
【００２７】
上下のダイヤフラム５Ａ，５Ｂは、上側の柱１の柱鋼管１１の下端部１１ｄ及び下側の柱１の柱鋼管１１の上端部１１ｕにそれぞれ設けられている。各ダイヤフラム５Ａ，５Ｂは、梁２側に突出するように形成されている。本実施形態では、上下のダイヤフラム５Ａ，５Ｂは各柱１の柱鋼管１１に溶接固定されている。
【００２８】
本実施形態では、ダイヤフラム５Ａ，５Ｂは、平面視で柱鋼管１１の周方向に沿って環状に形成されている。ダイヤフラム５Ａ，５Ｂは、平面視で例えば略矩形状をなしている。ダイヤフラム５Ａ，５Ｂの平面視で隣り合う辺５１どうしは、辺５２で接続されている。辺５２は、梁２のフランジ２１，２２と当接している。
【００２９】
上下のダイヤフラム５Ａ，５Ｂは、梁２の上下端部に対応する高さに配置されている。本実施形態では、ダイヤフラム５Ａ，５Ｂは、それぞれ梁２の各フランジ２１，２２と略同一高さに配置されている。図１では、ダイヤフラム５Ａ，５Ｂの厚さは、それぞれ梁２の各フランジ２１，２２の厚さと略同一であるように図示されているが、フランジ２１，２２と厚さが異なっていてもよい。梁２のウェブ２３は、上下のダイヤフラム５Ａ，５Ｂの間に配置されている。
【００３０】
ダイヤフラム５Ａ，５Ｂの端面は、それぞれ梁２のフランジ２１，２２の端面に当接配置されている。上下のダイヤフラム５Ａ，５Ｂは、それぞれ上下のフランジ２１，２２にガセットプレート及びボルト等の手段や溶接等により連結されている。
【００３１】
このように構成された柱と梁との接合構造１００では、上下の柱１の柱鋼管１１の間にふさぎ鋼管３が設けられ、ふさぎ鋼管３の内部には柱鉄筋１２が配置され接合コンクリート部４が充填されている。これにより、ふさぎ鋼管３と柱１とが連結されている。梁２の上下のフランジ２１，２２が柱鋼管１１に設けられた上下のダイヤフラム５Ａ，５Ｂに連結されることで、梁２と柱１とが連結されている。ウェブ２３がふさぎ鋼管３に連結されることで、梁２とふさぎ鋼管３とが連結されている。梁２はふさぎ鋼管３の内部を貫通しないため、ふさぎ鋼管３の内部に配置し得る柱鉄筋１２の本数を増やすことができ、柱１の曲げ耐力を高めることができる。
【００３２】
また、梁２の上下のフランジ２１，２２は柱鋼管１１に設けられたダイヤフラム５Ａ，５Ｂに連結されるため、柱１と梁２との接合部分における柱鋼管１１の剛性を高め、梁２の曲げ応力による柱１の変形を抑制することができる。
【００３３】
また、ダイヤフラム５Ａ，５Ｂは柱鋼管１１の外周の全周にわたって設けられ、平面視で環状をなしているため、ダイヤフラム５Ａ，５Ｂの剛性を高めることができる。
【００３４】
（変形例）
次に、本発明の一実施形態の変形例に係る柱と梁との接合構造について、主に図３及び図４を用いて説明する。
以下の実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図３は、本発明の一実施形態の変形例に係る柱と梁との接合構造を示す縦断面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ線断面図である。
図３及び図４に示すように、上記に示す実施形態では、梁２はふさぎ鋼管３の内部を貫通していないが、本変形例では、梁２の上下のフランジ２１，２２はふさぎ部材６の内部を貫通せずに、ウェブ２４がふさぎ部材６の内部を貫通している。
【００３５】
ふさぎ部材６は、４枚の同形状のふさぎ板６１で構成されている。各ふさぎ板６１は、平面視で円弧状をなし、鉛直方向に延びている。各ふさぎ板６１は、平面視で、円形状に沿うように互いに隙間Ｓを有して配置されている。
【００３６】
隣り合うふさぎ板６１の間の隙間Ｓには、梁２のウェブ２４が配置されている。４数のふさぎ板６１は、ウェブ２４を囲繞している。ふさぎ板６１の周方向の端部は、梁２のウェブ２４に連結されている。
【００３７】
ウェブ２４は、隣り合うふさぎ板６１の間の隙間Ｓからふさぎ部材６の内部に配置され、ふさぎ部材６の内部で接合コンクリート部４に定着されている。本実施形態では、直交配置された梁２の交差する部分が、ふさぎ部材６の内部に配置されている。
【００３８】
ふさぎ部材６は、柱鋼管１１と略同一断面形状で形成されている。ふさぎ部材６は、上下の柱１の間において、上下の柱鋼管１１と同軸上に配置されている。下側の柱１の柱鋼管１１、ふさぎ部材６及び上側の柱１の柱鋼管１１が、鉛直方向に連続配置されている。
【００３９】
ふさぎ部材６の上端部は、上側の柱１の柱鋼管１１の下端部１１ｄに当接して、連結されている。ふさぎ部材６の下端部は、下側の柱１の柱鋼管１１の上端部１１ｕに当接して、連結されている。
【００４０】
ふさぎ部材６の上端部は、梁２のウェブ２４の上端部２４ｕと略同一高さに配置されている。ふさぎ部材６の下端部は、ウェブ２４の下端部２４ｄと略同一高さに配置されている。ふさぎ部材６の高さは、ウェブ２４の高さと略同一である。
【００４１】
ふさぎ部材６は、全ての柱鉄筋１２を囲繞するように配置されている。換言すると、ふさぎ部材６の内部には、柱鉄筋１２が配置されている。柱鉄筋１２は、ふさぎ部材６の内周側に、周方向に間隔を有して配置されている。
【００４２】
接合コンクリート部４は、ふさぎ部材６の内部に充填されている。図３では、接合コンクリート部４は、柱コンクリート部１３と一体に形成されているように示されているが、それぞれ別々に充填する構成であってもよい。
【００４３】
このように構成された柱と梁との接合構造１０１では、上下の柱１の柱鋼管１１の間にふさぎ部材６が設けられ、ふさぎ部材６の内部には柱鉄筋１２が配置され接合コンクリート部４が充填されている。これにより、ふさぎ部材６と柱１とが連結されている。梁２の上下のフランジ２１，２２が柱鋼管１１に設けられた上下のダイヤフラム５Ａ，５Ｂに連結されることで、梁２と柱１とが連結されている。ウェブ２４が隣り合うふさぎ板６１の隙間Ｓを通り、ふさぎ部材６の内部に配置され、接合コンクリート部４に定着されている。梁２のウェブ２４はふさぎ部材６の内部を貫通するものの、ウェブ２４の厚みは上下のフランジ２１，２２の平面視における幅よりも小さいため、ウェブ２４が柱鉄筋１２の配置の支障となりにくい。よって、ふさぎ部材６の内部に配置し得る柱鉄筋１２の本数を増やすことができ、柱１の曲げ耐力を高めることができる。
【００４４】
また、梁２のフランジ２１，２２は柱鋼管１１に設けられたダイヤフラム５Ａ，５Ｂに連結されるため、柱１と梁２との接合部分における柱鋼管１１の剛性を高め、梁２の曲げ応力による柱１の変形を抑制することができる。
【００４５】
（実施例１，２、比較例）
ここで、本実施形態及び変形例に係る柱と梁との接合構造１００，１０１の優位性について、一例を挙げて説明する。
実施例１は上記に示す実施形態の構成であり、実施例２は上記に示す変形例の構成である。比較例は、従来のように直交配置された梁がふさぎ鋼管の内部を貫通する構成である。
実施例１，２、比較例ともに、ふさぎ鋼管は径８００ｍｍ、柱鉄筋は異形鉄筋で径４１ｍｍ、梁はＨ型鋼であり梁幅２５０ｍｍ、（Ｈ−７００×２５０×１４×２５）、接合コンクリート部の強度ＦＣ６０Ｎ／ｍｍ２とする。実施例１，２では、上下のダイヤフラムの厚さは５０ｍｍである。
この条件では、実施例１，２では、図２，４に示すように、それぞれ２４本，２０本の柱鉄筋が配置可能である。一方、図５に示す比較例では、十文字状に配置された梁（フランジ等）２Ａと干渉しない位置に、１２本（平面視で９０度の範囲内に３本ずつ）の柱鉄筋１２Ａが配置可能である。このように、実施例１，２では、より多くの柱鉄筋を配置可能なことが分かる。
【００４６】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４７】
例えば、上記に示す実施形態では、４の梁が直交配置され、十文字状に形成されているが、本発明はこれに限られず、梁の本数は適宜設定可能である。１本の梁のみが柱と交差するように配置されていてもよく、２本の梁が柱から互いに反対方向に延びるように一直線上に配置されていてもよく、２本の梁が直角をなすように柱から延びていてもよい。
【００４８】
また、上記に示す実施形態では、上下のダイヤフラム５Ａ，５Ｂは、平面視で柱鋼管１１の周方向に沿って環状に形成されているが、本発明はこれに限られない。ダイヤフラムが鋼管の周方向に部分的に設けられる構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１…柱
２…梁
３…ふさぎ鋼管（ふさぎ部材）
４…接合コンクリート部
５Ａ…上ダイヤフラム
５Ｂ…下ダイヤフラム
６…ふさぎ部材
１１…柱鋼管（鋼管）
１２…柱鉄筋（鉄筋）
１３…柱コンクリート部
２１…上フランジ
２２…下フランジ
２３，２４…ウェブ
６１…ふさぎ板
１００，１０１…接合構造
Ｓ…隙間
【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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