(57)【要約】【課題】地震による床スラブの損傷を、低価格・低労力で軽減することができる複合スタッド、床構造及び床構造の構築方法を提供する。【解決手段】スタッド１０は、軸部１２の一方端に、軸部１２より外径が大きい頭部１４が結合されている。複合スタッド２０は、スタッド１０の軸部１２と頭部１４とを結ぶ高さ方向に垂直な横方向の両側に、スタッド１０より硬度が低い付加部材２２が互いに対向しスタッド１０に接するように配置されている。鉄骨梁４の上面４ｓに溶接されたスタッド１０のうち少なくも１本に、少なくとも鉄骨梁４の長手方向に互いに対向するように付加部材２２が配置され、複合スタッド２０が構成されている。複合スタッド２０は、鉄骨梁４の上面４ｓに配置された床スラブ６に埋設され、付加部材２２は、スタッド１０と床スラブ６との間に配置される。【選択図】図５
2020051206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と、前記軸部の一方端に結合され前記軸部より外径が大きい頭部とを有するスタッドと、
前記スタッドの前記軸部と前記頭部とを結ぶ高さ方向に垂直な横方向の両側に、前記スタッドに接するように配置され、前記スタッドより硬度が低い付加部材と、
を備えたことを特徴とする、複合スタッド。
【請求項２】
前記付加部材は、互いに対向する前記付加部材の間に、互いに対向するように隙間が形成され、互いに対向するそれぞれの前記隙間から前記スタッドが露出するように配置され、
前記スタッドの前記軸部の他方端が鉄骨梁に溶接され、前記スタッドに接するように配置されている前記付加部材が前記鉄骨梁の長手方向に互いに対向する状態で、床スラブに埋設されることを特徴とする、請求項１に記載の複合スタッド。
【請求項３】
前記付加部材は、ゲル状樹脂材料からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の複合スタッド。
【請求項４】
柱に接合された鉄骨梁と、
前記鉄骨梁の前記上面に配置された床スラブと、
軸部と、前記軸部の一方端に結合され前記軸部より外径が大きい頭部とを有し、前記軸部の他方端が前記鉄骨梁の上面に溶接され、前記床スラブに埋設された複数本のスタッドと、
少なくも１本の前記スタッドに、少なくとも前記鉄骨梁の長手方向に互いに対向し、かつ、前記スタッドに接するように配置され、前記床スラブに埋設され、前記スタッドより硬度が低い付加部材と、
を備えたことを特徴とする、床構造。
【請求項５】
前記鉄骨梁は、互いに隣り合う２本の前記柱の間において、２本の前記柱のうち近い方までの距離が、遠い方までの距離の２分の１以下である近傍領域と、前記近傍領域に隣接する中間領域とに区画され、
前記スタッドは、前記鉄骨梁の前記近傍領域と前記中間領域とに溶接され、
前記付加部材は、前記近傍領域に溶接された前記スタッドと前記中間領域に溶接された前記スタッドとのうち、前記近傍領域に溶接された前記スタッドの少なくとも１本のみに配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の床構造。
【請求項６】
前記付加部材は、互いに対向する前記付加部材の間に、互いに対向するように隙間が形成され、互いに対向するそれぞれの前記隙間から前記スタッドが露出するように、配置されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の床構造。
【請求項７】
前記付加部材は、ゲル状樹脂材料からなることを特徴とする、請求項４乃至６のいずれか一つに記載の床構造。
【請求項８】
鉄骨梁の上面に、複数本のスタッドを溶接する第１の工程と、
前記鉄骨梁の前記上面にコンクリートを打設して、前記スタッドが埋設された床スラブを形成する第２の工程と、
前記第２の工程より前に、少なくも１本の前記スタッドに、少なくとも前記鉄骨梁の長手方向に互いに対向するように、前記スタッドより硬度が低い付加部材が前記スタッドに接するように配置されている状態にする第３の工程と、
を備え、
前記第２の工程において、前記付加部材が前記スタッドの両側に前記スタッドに接するように配置されている前記状態のまま前記鉄骨梁の前記上面に前記コンクリートを打設して、前記付加部材が前記床スラブに埋設されるようにすることを特徴とする、床構造の構築方法。
【請求項９】
前記鉄骨梁は、互いに隣り合う２本の前記柱の間において、２本の前記柱のうち近い方までの距離が、遠い方までの距離の２分の１以下である近傍領域と、前記近傍領域に隣接する中間領域とに区画され、
前記第１の工程において、前記スタッドは、前記鉄骨梁の前記近傍領域と前記中間領域とに溶接し、
前記第３の工程において、前記付加部材は、前記近傍領域に溶接された前記スタッドと前記中間領域に溶接された前記スタッドとのうち、前記近傍領域に溶接された前記スタッドの少なくとも１本のみに配置されている状態にすることを特徴とする、請求項８に記載の床構造の構築方法。
【請求項１０】
前記第３の工程において、前記付加部材は、少なくも１本の前記スタッドの両側に、互いに対向する前記付加部材の間に、互いに対向するように隙間が形成され、互いに対向するそれぞれの前記隙間から前記スタッドが露出するように配置されている状態にすることを特徴とする、請求項８又は９に記載の床構造の構築方法。
【請求項１１】
前記付加部材は、ゲル状樹脂材料からなることを特徴とする、請求項８乃至１０のいずれか一つに記載の床構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合スタッド、床構造及び床構造の構築方法に関し、詳しくは、鉄骨梁と床スラブとを一体化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート床スラブ（以下、単に床スラブという。）は、一般に、頭付きスタッドや焼抜き栓溶接などのシヤーコネクターによって鉄骨梁の上面に接合され、鉄骨梁と一体化される。
【０００３】
頭付きスタッドは、土木構造物及び建築構造物における鋼コンクリート複合構造のずれ止め又は鋼コンクリート合成構造のずれ止めとして用いられている。
【０００４】
例えば、図１２（ａ）は合成地下壁の断面図、図１２（ｂ）はスタッド１１０の説明図である。図１２（ａ）に示すように、スタッド１１０は、柱列式地下壁１０１の芯材である鉄骨１０３の表面に植設され、柱列式地下壁１０１の前面側に鉄筋コンクリート壁１０２が形成されることにより鉄筋コンクリート壁１０２に埋設され、柱列式地下壁１０１と鉄筋コンクリート壁１０２とを一体化する。図１２（ｂ）に示すように、スタッド１１０の基端部に、ビニールテープを多層に巻き付けたり、ゴム系の材料を所定厚さとなるように塗布あるいは吹き付けたりすることによって、基端部における突起１１２を完全に被覆し、コンクリートに対する付着力を緩和するために周面が平滑面とされたアンボンド部１１３を形成する。これによって、スタッド１１０の基端部にせん断応力が集中するのを防ぐ（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、非特許文献１には、図１３に示す実寸大の柱梁接合試験体の柱上部を駆動して、図１４のグラフに示すように、層間変形角を０.５％、１.０％、１.５％、２.０％、３.０％、４.０％と漸増させ、各層間変形角の振幅で載荷を３回ずつ繰り返す載荷実験を行ったところ、図１５の要部平面図に示すように、床スラブのひび割れが柱（各図の中央の矩形の白抜き部分）の周りから進展したことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３７４４８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】倉田真宏・峰岸楓・唐貞云・中島正愛、「合成梁を有する鋼構造柱梁接合部の繰返し載荷による振動特性の変化  実大試験体を用いた振動試験」、日本建築学会構造系論文集、一般財団日本建築学会、2014年9月、第79巻、第703号、p. 1271-1278
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１の実験結果から分かるように、床スラブには、中規模程度の地震でも、柱の周りを含む梁端部の塑性化領域を含む梁端部の塑性化領域からひび割れ等の損傷が発生する。床スラブにひび割れ等の損傷が発生すると、床の仕上げ材を剥がしての補修には多大な費用がかかる。床スラブのひび割れ等の損傷が進展すると、鉄骨梁との一体化が損なわれるため、また内部の鉄筋の腐食を招くため、補修が必要になり、部分的に建物の使用継続が難しくなる場合がある。地震後の建物使用継続性を向上させるためにも、床スラブの損傷を抑制することが重要である。
【０００９】
一方、床スラブの損傷を抑制するために追加的に発生する費用や労力が増えると、床スラブの損傷を抑制する技術の実用化は困難になる。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑み、地震による床スラブの損傷を、低価格・低労力で軽減することができる複合スタッド、床構造及び床構造の構築方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した複合スタッドを提供する。
【００１２】
複合スタッドは、（ａ）軸部と、前記軸部の一方端に結合され前記軸部より外径が大きい頭部とを有するスタッドと、（ｂ）前記スタッドの前記軸部と前記頭部とを結ぶ高さ方向に垂直な横方向の両側に、前記スタッドに接するように配置され、前記スタッドより硬度が低い付加部材と、を備える。
【００１３】
上記構成によれば、スタッドの軸部の他方端が鉄骨梁に溶接され、スタッドに接するように配置されている付加部材が鉄骨梁の長手方向に互いに対向する状態で、複合スタッドが床スラブに埋設されると、付加部材は、床スラブとスタッドとの間に配置される。これによって、地震時の鉄骨梁の複曲率曲げに対する床スラブの抵抗を抑制し、床スラブの損傷を軽減することができる。
【００１４】
複合スタッドのスタッドは、従来の標準的な寸法・形状のスタッドを用い、従来のスタッドと同じ方法で溶接することができる。スタッドに接するように配置される付加部材は、スタッドに貼り付けたり剥がしたり、取り付けたりする作業を簡単に行えるようにすることができ、低価格の付加部材を用いることが可能である。
【００１５】
したがって、地震による床スラブの損傷を、低価格・低労力で軽減することが可能である。
【００１６】
好ましくは、前記付加部材は、互いに対向する前記付加部材の間に、互いに対向するように隙間が形成され、互いに対向するそれぞれの前記隙間から前記スタッドが露出するように、配置されている。複合スタッドは、前記スタッドの前記軸部の他方端が鉄骨梁に溶接され、前記スタッドに接するように配置されている前記付加部材が前記鉄骨梁の長手方向に互いに対向する状態で、床スラブに埋設される。
【００１７】
この場合、複合スタッドが床スラブに埋設されると、スタッドは、付加部材の間の隙間から露出する部分が床スタッドに接するため、付加部材の間の隙間の互いに対向する方向へのスタッドの変形が拘束される。これにより、スタッドが溶接された鉄骨梁の上面を形成するフランジは、長手方向の垂直方向への変形を床スラブにより拘束されるため、鉄骨梁の横座屈を防ぐことができる。
【００１８】
好ましくは、前記付加部材は、ゲル状樹脂材料からなる。
【００１９】
ゲル状樹脂材料は、成形後の形状を維持でき、安全性に優れ、柔軟性と耐久性を兼ね備え、低硬度で変形しやく、衝撃を緩和することができるので、付加部材に好適である。また、粘着性を持たせることができるので、スタッドに簡単に貼り付けたり剥がしたりすることができる付加部材を作製することができる。また、低価格の付加部材を用いることが可能である。
【００２０】
好ましくは、前記付加部材は、前記スタッドの前記高さ方向の全体に貼り付け可能な長さを有する。
【００２１】
また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した床構造を提供する。
【００２２】
床構造は、（ａ）柱に接合された鉄骨梁と、（ｂ）前記鉄骨梁の前記上面に配置された床スラブと、（ｃ）軸部と、前記軸部の一方端に結合され前記軸部より外径が大きい頭部とを有し、前記軸部の他方端が前記鉄骨梁の上面に溶接され、前記床スラブに埋設された複数本のスタッドと、（ｄ）少なくも１本の前記スタッドに、少なくとも前記鉄骨梁の長手方向に互いに対向し、かつ、前記スタッドに接するように配置され、前記床スラブに埋設され、前記スタッドより硬度が低い付加部材と、を備える。
【００２３】
上記構成において、付加部材が接しているスタッドは、付加部材が接していない他のスタッドと、寸法・形状・材質等が同じで異なっても構わない。
【００２４】
上記構成によれば、床スラブとスタッドとの間に配置された付加部材によって、地震時の鉄骨梁の複曲率曲げに対する床スラブの抵抗を抑制し、床スラブの損傷を軽減することができる。付加部材が接するスタッドは、従来の標準的な寸法・形状のスタッドを用い、従来のスタッドと同じ方法で溶接することができる。スタッドに接するように配置される付加部材は、スタッドに貼り付けたり剥がしたり、取り付けたりする作業を簡単に行えるようにすることができ、低価格の付加部材を用いることが可能である。
【００２５】
したがって、地震による床スラブの損傷を、低価格・低労力で軽減することが可能である。
【００２６】
好ましくは、前記鉄骨梁は、互いに隣り合う２本の前記柱の間において、２本の前記柱のうち近い方までの距離が、遠い方までの距離の２分の１以下である近傍領域と、前記近傍領域に隣接する中間領域とに区画される。前記スタッドは、前記鉄骨梁の前記近傍領域と前記中間領域とに溶接される。前記付加部材は、前記近傍領域に溶接された前記スタッドと前記中間領域に溶接された前記スタッドとのうち、前記近傍領域に溶接された前記スタッドの少なくとも１本のみに配置されている。
【００２７】
床スラブの損傷は柱に近い部分で発生するので、鉄骨梁の近傍領域に溶接されたスタッドの一部又は全部に付加部材を配置することによって、床スラブの損傷を軽減することができる。すべてのスタッドに付加部材を配置する場合に比べ、付加部材の個数を減らすことができるので、地震による床スラブの損傷を、より低価格・より低労力で軽減することができる。
【００２８】
好ましくは、前記付加部材は、互いに対向する前記付加部材の間に、互いに対向するように隙間が形成され、互いに対向するそれぞれの前記隙間から前記スタッドが露出するように、配置されている。
【００２９】
この場合、スタッドが溶接された鉄骨梁の上面を形成するフランジの長手方向の垂直方向に対する変形を床スラブにより拘束されるため、鉄骨梁の横座屈を防ぐことができる。
【００３０】
好ましくは、前記付加部材は、ゲル状樹脂材料からなる。
【００３１】
ゲル状樹脂材料は、成形後の形状を維持でき、安全性に優れ、柔軟性と耐久性を兼ね備え、低硬度で変形しやく、衝撃を緩和することができるので、付加部材に好適である。また、粘着性を持たせることができるので、スタッドに簡単に貼り付けたり剥がしたりすることができる付加部材を作製することができる。また、低価格の付加部材を用いることが可能である。
【００３２】
好ましくは、前記付加部材は、前記スタッドの前記軸部と前記頭部とを結ぶ高さ方向の全体に貼り付ける。
【００３３】
また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した床構造の構築方法を提供する。
【００３４】
床構造の構築方法は、（ｉ）鉄骨梁の上面に、複数本のスタッドを溶接する第１の工程と、（ii）前記鉄骨梁の前記上面にコンクリートを打設して、前記スタッドが埋設された床スラブを形成する第２の工程と、（iii）前記第２の工程より前に、少なくも１本の前記スタッドに、少なくとも前記鉄骨梁の長手方向に互いに対向するように、前記スタッドより硬度が低い付加部材が前記スタッドに接するように配置されている状態にする第３の工程と、を備える。前記第２の工程において、前記付加部材が前記スタッドの両側に前記スタッドに接するように配置されている前記状態のまま前記鉄骨梁の前記上面に前記コンクリートを打設して、前記付加部材が前記床スラブに埋設されるようにする。
【００３５】
上記方法において、付加部材が接するスタッドは、付加部材が接しない他のスタッドと、寸法・形状・材質等が同じで異なっても構わない。
【００３６】
上記方法で構築された床構造は、床スラブとスタッドとの間に配置された付加部材によって、地震時の鉄骨梁の複曲率曲げに対する床スラブの抵抗を抑制し、床スラブの損傷を軽減することができる。付加部材が接するスタッドは、従来の標準的な寸法・形状のスタッドを用い、従来のスタッドと同じ方法で溶接することができる。スタッドに接するように配置される付加部材は、スタッドに貼り付けたり剥がしたり、取り付けたりする作業を簡単に行えるようにすることができ、低価格の付加部材を用いることが可能である。
【００３７】
したがって、地震による床スラブの損傷を、低価格・低労力で軽減することが可能である。
【００３８】
好ましくは、前記鉄骨梁は、互いに隣り合う２本の前記柱の間において、２本の前記柱のうち近い方までの距離が、遠い方までの距離の２分の１以下である近傍領域と、前記近傍領域に隣接する中間領域とに区画される。前記第１の工程において、前記スタッドは、前記鉄骨梁の前記近傍領域と前記中間領域とに溶接する。前記第３の工程において、前記付加部材は、前記近傍領域に溶接された前記スタッドと前記中間領域に溶接された前記スタッドとのうち、前記近傍領域に溶接された前記スタッドの少なくとも１本のみに配置されている状態にする。
【００３９】
床スラブの損傷は柱に近い部分で発生するので、鉄骨梁の近傍領域に溶接されたスタッドの一部又は全部に付加部材を配置することによって、床スラブの損傷を軽減することができる。すべてのスタッドに付加部材を配置する場合に比べ、付加部材の個数を減らすことができるので、地震による床スラブの損傷を、より低価格・より低労力で軽減することができる。
【００４０】
好ましくは、前記第３の工程において、前記付加部材は、少なくも１本の前記スタッドの両側に、互いに対向する前記付加部材の間に、互いに対向するように隙間が形成され、互いに対向するそれぞれの前記隙間から前記スタッドが露出するように配置されている状態にする。
【００４１】
この場合、スタッドが溶接された鉄骨梁の上面を形成するフランジの長手方向の垂直方向の変形を床スラブにより拘束されるため、鉄骨梁の横座屈を防ぐことができる。
【００４２】
好ましくは、前記付加部材は、ゲル状樹脂材料からなる。
【００４３】
ゲル状樹脂材料は、成形後の形状を維持でき、安全性に優れ、柔軟性と耐久性を兼ね備え、低硬度で変形しやく、衝撃を緩和することができるので、付加部材に好適である。また、粘着性を持たせることができるので、スタッドに簡単に貼り付けたり剥がしたりすることができる付加部材を作製することができる。また、低価格の付加部材を用いることが可能である。
【００４４】
好ましくは、前記第２の工程において、前記付加部材は、前記スタッドの前記軸部と前記頭部とを結ぶ高さ方向の全体に貼り付けられている。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、地震による床スラブの損傷を、低価格・低労力で軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１はスタッドの分解図である。（実施例１）
【図２】図２はスタッドの正面図である。（実施例１）
【図３】図３はスタッドの取り付け状態を示す説明図である。（実施例１）
【図４】図４は複合スタッドの略図である。（実施例２）
【図５】図５は床構造の要部断面図である。（実施例２）
【図６】図６は床構造の要部断面図である。（実施例２）
【図７】図７は床構造の要部断面図である。（比較例１）
【図８】図８は解析モデルの説明図である。（解析例１）
【図９】図９はスタッドの挙動を示すグラフである。（解析例１）
【図１０】図１０は累積塑性等価ひずみの分布図である。（解析例１）
【図１１】図１１は累積塑性等価ひずみと層間変形角のグラフである。（解析例１）
【図１２】図１２（ａ）は合成地下壁の断面図、図１２（ｂ）はスタッドの説明図である。（従来例１）
【図１３】図１３は試験体の説明図である。（従来例２）
【図１４】図１４は載荷履歴を示すグラフである。（従来例２）
【図１５】図１５は床スラブのひび割れの進展を示す要部平面図である。（従来例２）
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４８】
＜実施例１＞  実施例１の複合スタッド２０について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は複合スタッド２０の分解図である。図２は、複合スタッド２０の組み立て状態を示す略図である。図３（ａ）は、図２の線Ａ−Ａに沿って切断した断面図である。図３（ｂ）は、図３の線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面図である。
【００４９】
図１及び２に示すように、複合スタッド２０は、スタッド１０と一対の付加部材２２とを備え、付加部材２２はスタッド１０に接するように配置される。
【００５０】
スタッド１０は、鋼製の頭付きスタッドであり、一方端１２ａと他方端１２ｂとを有する棒状の軸部１２と、軸部１２の一方端１２ａに結合され軸部１２より外径が大きい頭部１４とを有する。軸部１２と頭部１４は、同軸かつ円筒状の外周面１２ｓ，１４ｓを有する。軸部１２の外周面１２ｓに、突起や突状、らせん状態のねじ等が形成されても構わない。軸部１２の他方端１２ｂは、アークスタッド溶接によって鉄骨梁等の母材に溶接される。軸部１２の他方端１２ｂには、アークを発生させるためのチップ(小突起)１６がフラックスで形成されている。なお、チップ(小突起)１６が形成されていなくても構わない。スタッド１０には、例えば、ＪＩＳ  Ｂ  １１９８ 等で規定された標準的な寸法・形状を有する頭付きスタッドを用いることができるが、特殊な寸法・形状のものを用いることも可能である。
【００５１】
付加部材２２は、スタッド１０より硬度が低い。例えば、付加部材２２は、互いに対向する一対の主面２２ｓ，２２ｔが矩形形状のシート状の部材である。図２及び図３に示すように、一対の付加部材２２は、スタッド１０の軸部１２と頭部１４とを結ぶ高さ方向（図２において上下方向）に垂直な横方向の両側に、互いに対向するように、スタッド１０の軸部１２及び頭部１４の外周面１２ｓ，１４ｓに、スタッド１０の高さ方向の全体に貼り付けられる。付加部材２２のスタッド１０に対向する一方の主面２２ｓは、粘着層を形成するなどの方法で、スタッド１０に簡単に貼り付けたり剥がしたりすることでき、コンクリート打設時にスタッド１０から剥がれない程度の適度の粘着性を有するようにすることが好ましい。
【００５２】
なお、付加部材２２の形状は、矩形に限らず、適宜な形状を選択することができる。また、一対の付加部材２２の代わりに、互いに対向する部分がつながった一個の部材を用いることも可能であり、この場合には、スタッド１０に接するようにスタッド１０に取り付けることができれば、スタッド１０に対向する面が粘着性を有していなくても構わない。
【００５３】
付加部材２２は、例えばポリウレタンゲルや熱可塑性エラストマー（Thermo Plastic Elastomer、略称：ＴＰＥ）等のゲル状樹脂材料からなることが好ましい。ゲル状樹脂材料は、成形後の形状を維持でき、安全性に優れ、柔軟性と耐久性を兼ね備え、低硬度で変形しやく、衝撃を緩和することができるので、付加部材２２に好適である。また、粘着性を持たせることができるので、スタッド１０に簡単に貼り付けたり剥がしたりすることができる付加部材２２を作製することができる。ゲル状樹脂材料からなる汎用品のシート素材を切断して付加部材２２を作製するなどすれば、低価格の付加部材２２を用いることが可能である。
【００５４】
例えば、次の表１に示す粘着ゲル物性を有する熱可塑性樹脂シート（商品名「コスモスーパーゲル（登録商標）」、厚さ５ｍｍ）を用い、付加部材２２を貼り付けるスタッド１０の寸法に応じて次の表２に示す寸法に切断することにより、付加部材２２を作製することができる。
【表１】
2020051206.tif 000003
【表２】
2020051206.tif 000004
【００５５】
スタッド１０に互いに対向するように貼り付けられた付加部材２２によって、スタッド１０の全周が覆われても構わないが、図２及び図３に示すように、互いに対向する付加部材２２の間に、互いに対向するように隙間１３が形成され、互いに対向するそれぞれの隙間１３からスタッド１０が露出するように付加部材２２が配置されていると、詳しくは後述するように鉄骨梁の横座屈を防止することができるので、好ましい。
【００５６】
詳しくは後述するが、複合スタッド２０は、付加部材２２が床スラブとスタッド１０との間に配置されるように床スラブに埋設されることによって、地震によって水平力が作用したときの床スラブのひび割れの発生を抑制することができる。
【００５７】
複合スタッド２０のスタッド１０は、従来の標準的な寸法・形状のスタッドを用いることができ、後述するように、従来のスタッドと同じ方法で溶接することができる。また、低価格の付加部材２２を用いることが可能であり、詳しくは後述するが、付加部材２２をスタッド１０に貼り付けたり剥がしたり、取り付けたりする作業は簡単である。そのため、複合スタッド２０を用いて床構造を構築しても、付加部材２２を用いずスタッド１０のみを用いて床構造を構築する従来法からのコスト増が小さい。
【００５８】
したがって、地震による床スラブの損傷を、低価格・低労力で軽減することができる。
【００５９】
＜実施例２＞  実施例２の床構造３０及び床構造３０の構築方法について、図２、図４〜図７を参照しながら説明する。実施例２は、実施例１の複合スタッド２０を含む。以下では、実施例１と同じ部分には同じ符号を用い、実施例１との相違点を中心に説明する。
【００６０】
図５は、床構造３０の要部断面図である。図５に示すように、床構造３０は、鉄骨梁４と、複数本のスタッド１０と、床スラブ６と、付加部材２２とを備える。
【００６１】
鉄骨梁４は、柱２に接合されている。鉄骨梁４は、例えば、Ｈ形鋼である。
【００６２】
床スラブ６は、鉄骨梁４の上面４ｓに配置される。例えば、鉄骨梁４の上面４ｓにコンクリートが打設されて、床スラブ６が形成される。床スラブ６に鉄筋が埋設されてもよい。
【００６３】
スタッド１０は、実施例１と同じく、軸部１２と、軸部１２の一方端に結合され軸部１２より外径が大きい頭部１４とを有し、軸部１２の他方端が鉄骨梁４の上面４ｓに溶接され、床スラブ６に埋設されている。
【００６４】
付加部材２２は、鉄骨梁４の上面４ｓに溶接された複数本のスタッド１０のうち少なくも１本（図５では３本）に、少なくとも鉄骨梁４の長手方向（図５において左右方向）に互いに対向し、かつ、スタッド１０に接するように配置されている。付加部材２２は、スタッド１０より硬度が低い。付加部材２２と、付加部材２２が接しているスタッド１０とによって、実施例１の複合スタッド２０が構成される。付加部材２２は、スタッド１０とともに、床スラブ６に埋設されている。付加部材２２は、実施例１と同様に、ゲル状樹脂材料からなることが好ましい。なお、付加部材２２が接するスタッド１０は、付加部材２２が接していない他のスタッド１０と、寸法・形状・材質等が同じで異なっても構わない。
【００６５】
図７は、比較例１の床構造３０ｘの要部断面図である。図７（ａ）に示すように、比較例１の床構造３０ｘにおいて、床スラブ６ｘは、付加部材２２を用いず、鉄骨梁４の上面４ｓに溶接されたスタッド１０のみを介して鉄骨梁４と一体化されている。このようにスタッド１０のみを介して一体化された合成梁は、鉄骨梁４が変形すると、床スラブ６ｘにはスタッド１０から直接、押圧力が作用する。そのため、例えば図７（ｂ）に示すように、鉄骨梁４に矢印の方向のモーメントＭが作用して鉄骨梁４がたわみ、スタッド１０が変位すると、床スラブ６ｘには、互いに隣り合うスタッド１０の間の区間に引張応力が生じる。この引張応力が許容値を超えると、床スラブ６ｘにひび割れ６ｋが発生する。
【００６６】
図６は、実施例２の床構造３０の要部断面図である。図６（ａ）に示すように、実施例２の床構造３０において、複合スタッド２０は床スラブ６に埋設され、スタッド１０に接するように配置された付加部材２２は、鉄骨梁４の長手方向（図６において左右方向）に互いに対向するように、床スラブ６とスタッド１０との間に配置されている。鉄骨梁４に接合された柱２（図５参照）が鉄骨梁４の長手方向に傾くと、例えば図６（ｂ）に示すように、矢印の方向のモーメントＭが鉄骨梁４に作用し、鉄骨梁４がたわみ、スタッド１０が変位する。床スラブ６とスタッド１０との間に配置され、スタッド１０より硬度が低い付加部材２２は、鉄骨梁４のたわみが所定値に達するまでは、スタッド１０の変位に応じて変形する。例えば、スタッド１０に接するようにスタッド１０の横方向両側に配置された一対の付加部材２２のうち、一方の付加部材２２は圧縮されて変形し、他方の付加部材２２は変形せず、他方の付加部材２２と床スラブ６との間に隙間ができる。このとき、床スラブ６には、圧縮変形した付加部材２２によって分散され緩和された押圧力が作用するので、比較例１の床構造３０ｘと比べると、床スラブ６内の応力が緩和される。そのため、実施例２の床構造３０は、比較例１に比べ、床スラブ６のひび割れの発生を抑制することができる。
【００６７】
すべてのスタッド１０に付加部材２２を配置しても構わないが、図５に示すように、柱に近いスタッド１０のみに付加部材２２を配置することが好ましい。すなわち、鉄骨梁４は、鉄骨梁４に接合された柱２に近い近傍領域４ａと、近傍領域４ａに隣接する中間領域４ｂとに区画され、スタッド１０は、鉄骨梁４の近傍領域４ａと中間領域４ｂとに溶接され、付加部材２２は、近傍領域４ａに溶接されたスタッド１０と中間領域４ｂに溶接されたスタッド１０とのうち、近傍領域４ａに溶接されたスタッド１０の少なくとも１本のみに配置されていることが好ましい。
【００６８】
例えば、鉄骨梁４に接合された柱２の間隔をＬとすると、（ａ）近傍領域４ａは、柱からの距離（鉄骨梁４の長手方向の寸法）がＬ／３以下、中間領域４ｂは、鉄骨梁４の長手方向の寸法がＬ／３以上が好ましく、（ｂ）近傍領域４ａは、柱からの距離（鉄骨梁４の長手方向の寸法）がＬ／４以下、中間領域４ｂは、鉄骨梁４の長手方向の寸法がＬ／２以上が、より好ましい。上記（ａ）の場合、鉄骨梁４は、互いに隣り合う２本の柱２（図５では、１本の柱２のみを図示）の間において、２本の柱２のうち近い方までの距離が、遠い方までの距離の２分の１以下である近傍領域４ａと、近傍領域４ａに隣接する中間領域とに区画される。上記（ｂ）の場合、鉄骨梁４は、互いに隣り合う２本の柱２（図５では、１本の柱２のみを図示）の間において、２本の柱２のうち近い方までの距離が、遠い方までの距離の３分の１以下である近傍領域４ａと、近傍領域４ａに隣接する中間領域とに区画される。
【００６９】
床スラブ６のひび割れは柱２に近い部分で発生するので、鉄骨梁４の近傍領域４ａに溶接されたスタッド１０の一部又は全部に付加部材２２を配置することによって、床スラブ６のひび割れの発生を抑制することができる。この場合、すべてのスタッド１０に付加部材２２を配置する場合に比べ、付加部材２２の個数を減らすことができるので、地震による床スラブの損傷をより低価格・より低労力で軽減することができる。
【００７０】
スタッド１０の全周が、付加部材２２によって完全に覆われ、付加部材２２の間に隙間１３が形成されないようにしても構わないが、互いに対向する付加部材２２の間に、互いに対向するように隙間１３を形成することが好ましい。互いに対向する付加部材２２の間に、互いに対向するように隙間１３が形成され、互いに対向するそれぞれの隙間１３からスタッド１０が露出し、付加部材２２がスタッド１０に接するように配置された場合、鉄骨梁４の長手方向に垂直な方向には、付加部材２２を介さずスタッド１０のみを介して床スラブ６と鉄骨梁４とが強固に一体化される。そのため、鉄骨梁４に接合された柱２が鉄骨梁４の長手方向に垂直な方向に傾いたとき、付加部材２２を用いずスタッド１０のみを介して床スラブ６と鉄骨梁４とが一体化された比較例１の床構造３０ｘと同様に、鉄骨梁４の上面４ｓを形成するフランジの長手方向に垂直方向の変形を床スラブが拘束し、鉄骨梁４の横座屈を防止することができる。
【００７１】
次に、床構造３０の構築方法について、図２、図４及び図５を参照しながら説明する。
【００７２】
床構造３０の構築方法は、従来と同様に、第１及び第２の工程を備え、図５に示す床構造３０を構築する。すなわち、まず、鉄骨梁４の上面４ｓに、複数本のスタッド１０を溶接する。これは、第１の工程である。次いで、鉄骨梁４の上面４ｓにコンクリートを打設して、スタッド１０が埋設された床スラブ６を形成する。これは、第２の工程である。
【００７３】
床構造３０の構築方法は、さらに、第３の工程を備える。第３の工程は、第２の工程より前に、少なくも１本のスタッド１０に、少なくとも鉄骨梁４の長手方向に互いに対向するように、スタッド１０より硬度が低い付加部材２２がスタッド１０に接するように配置されている状態にする。
【００７４】
以下、詳細に説明する。
【００７５】
スタッド１０は、例えば、従来のアークスタッド溶接機を用い、スタッド１０の頭部１４に溶接ガンを被せ、スタッドを鉄骨梁４の上面４ｓに押し当て、通電することによって、鉄骨梁４の上面４ｓに溶接する。
【００７６】
図４（ａ）は、第１の工程中、すなわち、溶接作業時の複合スタッド２０の略図である。図２に示した複合スタッド２０、すなわち、付加部材２２の上部２２ａがスタッド１０の頭部１４に貼り付けられている複合スタッド２０を用いる場合、溶接ガンをスタッド１０の頭部１４に被せるときに、付加部材２２の上部２２ａが邪魔になる。そこで、図４（ａ）に示すように、付加部材２２の上部２２ａをスタッド１０の頭部１４から剥がした後、軸部１２に貼り付け、付加部材２２の上部２２ａを頭部１４から退避させた状態にする。この状態で、溶接ガンをスタッド１０の頭部１４に被せて、スタッド１０を鉄骨梁４の上面４ｓに溶接する。このとき、スタッド１０は、付加部材２２の互いに対向する方向が鉄骨梁４の長手方向と平行になるように配置して溶接する。
【００７７】
付加部材２２の上部２２ａは、上記以外の種々の方法で、頭部１４から退避させることができる。例えば、図２に示した複合スタッド２０の代わりに、初めから図４（ａ）のように付加部材２２の上部２２ａが軸部１２に貼り付けられている複合スタッドを用いてもよい。付加部材２２の上部２２ａ以外が軸部１２に貼り付けられ、付加部材２２の上部２２は貼り付けられずに頭部１４付近で開いている複合スタッドを用いてもよい。
【００７８】
溶接時に軸部１２の他方端１２ｂ側のまわりにリング状のアークシールドが置かれる場合、付加部材２２の下部２２ｂが邪魔にならないように、付加部材２２の下部２２ｂを軸部１２に螺旋状に貼り付けたり、折り返したりして、アークシールドから退避させ、溶接後に付加部材２２の下部２２ｂを軸部１２の他方端１２ｂまで貼り付けてもよい。あるいは、図２に示した付加部材２２の下部２２ｂ側を短くして、付加部材２２がアークシールドに重ならないようにした複合スタッドを用いてもよい。この場合、付加部材２２と複合スタッドが溶接された母材（鉄骨梁）との間に隙間ができる。
【００７９】
図４（ｂ）は、第１の工程後、すなわち、スタッド１０を溶接した後の複合スタッド２０の略図である。図４（ｂ）に示すように、スタッド１０が溶接されると、フラッシュ１８が形成される。スタッド１０の頭部１４から退避させた付加部材２２の上部２２ａは、スタッド１０の頭部１４に元通りに貼り付ける。これは、第３の工程である。
【００８０】
なお、第１の工程では、複合スタッド２０を用いずに、スタッド１０を溶接した後、第３の工程として、第２の工程より前に、少なくも１本のスタッド１０に、少なくとも鉄骨梁４の長手方向に互いに対向するように、スタッド１０より硬度が低い付加部材２２を貼り付けてもよい。
【００８１】
次いで、第２の工程を行う。すなわち、付加部材２２がスタッド１０の両側に貼り付けられている状態のまま鉄骨梁４の上面４ｓにコンクリートを打設して、付加部材２２が床スラブ６に埋設されるようにする。スラブに配筋する場合には、第２の工程より前に配筋しておく。
【００８２】
第１の工程、第３の工程、第２の工程の順である場合を説明したが、これに限るものではない。例えば、改良された溶接ガンやアークスタッド溶接機を用い、スタッドの頭部に付加部材が貼り付けられた状態のまま溶接ガンをスタッドの頭部に被せて溶接できる場合等には、第３の工程、第１の工程、第２の工程の順とすることが可能である。また、スタッド１０の溶接と同時に付加部材２２の貼り付けを行うこと、すなわち、第１の工程と第３の工程を同時に行うことも可能である。
【００８３】
以上の方法で床構造３０を構築すると、地震による床スラブ６の損傷を、低価格・低労力で軽減することができる。
【００８４】
好ましくは、第３の工程において、付加部材２２は、近傍領域４ａに溶接されたスタッド１０と中間領域４ｂに溶接されたスタッド１０とのうち、近傍領域４ｓに溶接されたスタッド１０の少なくとも１本のみに配置されている状態にする。
【００８５】
また、好ましくは、第３の工程において、付加部材２２は、少なくも１本のスタッド１０の両側に、互いに対向する付加部材２２の間に、互いに対向するように隙間１３が形成され、互いに対向するそれぞれの隙間１３からスタッド１０が露出するように貼り付けられている状態にする。
【００８６】
好ましくは、付加部材２２は、ゲル状樹脂材料からなる。
【００８７】
＜解析例１＞  床構造の静的挙動の解析例１について、図８〜図１１を参照しながら説明する。
【００８８】
図８は、解析モデルの説明図である。図８に示すように、解析モデルは、柱に梁が接合され、梁の上面に床スラブが配置されている。柱の両端はピン支持、梁の両端はローラー支持とし、柱の上端のピン支持が往復移動し、層間変形角が０．５％、１％、２％、３．３％と漸増し、各層間変形角の振幅で載荷が３回ずつ繰り返すときの挙動を、構造解析の汎用シミュレーションソフト（ＡＢＡＱＵＳ）を用いて解析した。
【００８９】
具体的には、柱は３５０ｍｍ×３５０ｍｍ×１６ｍｍの矩形断面とし、梁は４００ｍｍ×２００ｍｍ×８ｍｍ×１３ｍｍのＨ型断面とした。柱は、長さが３ｍであり、柱の中央に梁が接合されている。梁の長さは、６ｍとした。床スラブは、厚さが１２０ｍｍ、幅１ｍ、鉄筋比が０．７％のＲＣスラブとした。柱と梁と床スラブの鉄筋には、弾塑性モデルを適用した。
【００９０】
梁の上面に固定され、床スラブに埋設されているスタッドは１列とし、スタッドのピッチは１５０ｍｍとした。スタッドは、Ｍ１９×８０の頭付きスタッドをモデル化し、軸部の直径が１９ｍｍ、全長が８０ｍｍ、頭部の直径が３２ｍｍ、頭部の厚さが１０ｍｍ、軸部の長さが７０ｍｍとした。スタッドは、（ａ）固定モデル、（ｂ）可動モデル、（ｃ）部分可動モデルの３種類とした。図９は、スタッドの挙動を示すグラフであり、縦軸はスタッドに作用するせん断力を示し、横軸は床スラブと梁のずれ（せん断方向の変位）を示す。
【００９１】
固定モデルでは、図９（ａ）に示すように、床スラブと梁とのずれ（せん断方向の変位）と、せん断力とが比例する。固定モデルは、スタッド単体を用いる場合、すなわち、スタッドに付加部材が配置されていない比較例１の床構造３０ｘに相当する。
【００９２】
可動モデルでは、図９（ｂ）に示すように、床スラブと梁とのずれの絶対値が５ｍｍ以下の範囲では、せん断力が発生せず、ずれの絶対値が５ｍｍを超えるとせん断力が発生する。可動モデルは、すべてのスタッドに付加部材が配置され、付加部材によってせん断力が緩和される場合を単純化したモデルである。
【００９３】
部分可動モデルでは、柱の両側のそれぞれ柱から１〜３本目のスタッドが図９（ｂ）の挙動を示し、それ以外のスタッドが図９（ａ）の挙動を示す。部分可動モデルは、柱の両側のそれぞれ柱から１〜３本目のスタッドのみに付加部材が配置された場合に相当する。
【００９４】
図１０は、層間変形角が３．３％の周期荷重を加えたときの柱の周囲の最終ダメージパターンを示す累積塑性等価ひずみ（Cumulative Plastic Equivalent strain、ＣＰＥ）の分布図である。図１０（ａ）は固定モデル、図１０（ｂ）は可動モデル、図１０（ｃ）は部分可動モデルを示す。図１０（ａ）に示すように、固定モデルにおいて、累積塑性等価ひずみは、柱の両側の２か所の狭い部分で最大値（２６.４×１０−３）となる。図１０（ｂ）に示すように、可動モデルにおいて、累積塑性等価ひずみは、柱のまわりの複数個所で、固定モデルよりも小さい最大値（９.６×１０−３）となる。部分可動モデルでは、図１０（ｃ）に示すように、累積塑性等価ひずみは、柱を取り囲む矩形状の部分で、固定モデルより小さい最大値（９.９×１０−３）となる。可動モデルと部分可動モデルは、累積塑性等価ひずみの最大値が同程度であった。
【００９５】
図１１は、累積塑性等価ひずみのグラフである。縦軸は累積塑性等価ひずみであり、横軸は層間変形角である。■は固定モデル、▲は可動モデル、◆は部分可動モデルを示す。図１１に示されているように、可動モデルと部分可動モデルは、固定モデルより、累積塑性等価ひずみが小さい。また、可動モデルと部分可動モデルは、累積塑性等価ひずみが同程度である。
【００９６】
累積塑性等価ひずみが所定値を超えると床スラブにひび割れが発生すると考えられるので、付加部材をスタッドに接するように配置することによって、床スラブの損傷を軽減できることが分かる。また、少なくとも柱に近いスタッドに接するように付加部材を配置すると、床スラブの損傷を軽減できることが分かる。
【００９７】
＜まとめ＞  以上に説明したように、付加部材２２を追加することによって、地震による床スラブの損傷を、低価格・低労力で軽減することができる。
【００９８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
【００９９】
例えば、付加部材を、ゲル状樹脂材料以外を用いて作製してもよい。
【符号の説明】
【０１００】
２  柱
４  鉄骨梁
４ａ  近傍領域
４ｂ  中間領域
４ｓ  上面
６，６ｘ  床スラブ
１０  スタッド
１２  軸部
１２ａ  一方端
１２ｂ  他方端
１３  隙間
１４  頭部
２０  複合スタッド
２２  付加部材
２２ａ  上部
３０，３０ｘ  床構造
【図１】
2020051206.tif 000005
【図２】
2020051206.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020051206.tif 000009
【図６】
2020051206.tif 000010
【図７】
2020051206.tif 000011
【図８】
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【図９】
2020051206.tif 000013
【図１０】
2020051206.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2020051206.tif 000018
【図１５】
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