(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管が主筋に用いられたプレキャスト部材の接合構造であって、
前記プレキャスト部材を材軸方向に貫通する複数の鋼管と、前記鋼管内に挿入される複数の軸鉄筋と、前記鋼管内に充填される充填材と、を備え、
前記複数の軸鉄筋は、前記プレキャスト部材が配設された階の上下の階に配設されたコンクリート部材に定着された主筋であり、その端部が前記鋼管の上下端から所定長さ挿入されており、
前記鋼管内への前記軸鉄筋の挿入長さが、隣接する他の前記鋼管内に挿入された他の前記軸鉄筋の挿入長さと、所定長さ異なっていて、
前記複数の軸鉄筋の応力が前記鋼管を介して互いに伝達されることを特徴とする、プレキャスト部材の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレキャスト部材の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート構造物の構築において、施工の合理化や品質の向上などを目的として、プレキャストコンクリート部材で架構を構成する場合がある。
【０００３】
従来、プレキャスト部材の接合部については、主筋同士を溶接、機械式継手、スプライススリーブなどにより接続し、その周囲に現場打ちコンクリートを打設することにより構成されるのが一般的であった。
【０００４】
ところが、溶接作業は天候に左右され易く、スプライススリーブは高価であるとともに、スリーブの外径が大きいため、所定の被り厚を確保するための部材の断面形状を大きくする必要があった。
【０００５】
そのため、従来、プレキャストコンクリート部材の接合部の施工の合理化を目的とした技術が多数開発され、実用化に至っている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、プレキャスト部材を貫通するシース管の両端から隣接する他のコンクリート部材の主筋を挿入することで、プレキャスト部材と他のコンクリート部材とを接合する接合構造が開示されている。プレキャスト部材には、シース管に沿って添筋が配筋されており、この添筋が主筋の重ね継手を構成する。
【０００７】
また、特許文献２には、一のプレキャスト部材の端部に設けられた継手用異形鋼管に、他のコンクリート部材の端面から突設された主筋を挿入することで、互いの主筋同士を自動的に重ね合わせて接合するプレキャスト部材の接合構造が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平４−３４１６１号公報
【特許文献２】特開平７−２９２８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に記載の接合構造は、重ね継手としての機能を奏する添筋に、主筋と同等の断面積の鉄筋を使用するため、鉄筋量の増加につながるという問題点を有していた。
【００１０】
また、特許文献２に記載の接合構造は、主筋同士を同軸線上に配設するのではなく、主筋に沿って配設された継手用異形鋼管を介して重ね継手により接続するため、接続部（端部）における配筋が錯綜し、製造時におけるコンクリートの充填を慎重に行う必要があった。また、主筋の重ね継手により、鉄筋量が増加するという問題点を有していた。
【００１１】
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、簡易に施工を行うことを可能とし、かつ、コストの削減を可能としたプレキャスト部材の接合構造を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、鋼管が主筋に用いられたプレキャスト部材の接合構造であって、前記プレキャスト部材を材軸方向に貫通する複数の鋼管と、前記鋼管内に挿入される複数の軸鉄筋と、前記鋼管内に充填される充填材と、を備え、前記複数の軸鉄筋は、前記プレキャスト部材が配設された階の上下の階に配設されたコンクリート部材に定着された主筋であり、その端部が前記鋼管の上下端から所定長さ挿入されており、前記鋼管内への前記軸鉄筋の挿入長さが、隣接する他の前記鋼管内に挿入された他の前記軸鉄筋の挿入長さと、所定長さ異なっていて、前記複数の軸鉄筋の応力が前記鋼管を介して互いに伝達されることを特徴とする、プレキャスト部材の接合構造。
【００１３】
かかるプレキャスト部材の接合構造によれば、プレキャスト部材を貫通する鋼管が引張力や圧縮力に抵抗することで、鉄筋コンクリート部材と同等の機能を有する。
【００１４】
また、鋼管内に軸鉄筋を所定長さ挿入することにより、軸鉄筋と鋼管による継手構造が構成され、鋼管の両端から挿入された軸鉄筋の応力は、鋼管を介して互いに伝達される。詳細には、一方の軸鉄筋に作用した応力が、軸鉄筋の周囲の充填材を介して鋼管に伝達されて、鋼管から充填材を介して他方の軸鉄筋に伝達される。
ここで、軸鉄筋の鋼管内への所定の挿入長さ（所定長さ）は、軸鉄筋の応力を鋼管に伝えるのに必要な長さであって、軸鉄筋や鋼管またはグラウト材の強度あるいは伝達しなければならない応力に応じて適宜設定する。
【００１５】
なお、主筋としての強度をもつ鋼管が充填材を拘束するため、挿入長は通常の鉄筋コンクリート部材における主筋の定着長さよりも短くすることが可能である。また、軸鉄筋同士は互いに同軸上に配置されるため、鉄筋量が増加することがなく経済的である。
また、鋼管や軸鉄筋（主筋）が錯綜することがないため、プレキャスト部材の製造も比較的簡易である。
【００１６】
また、前記プレキャスト部材の接合構造において、前記鋼管の内面が異形であれば、鋼管内に充填された充填材を拘束して、応力の伝達性が向上する。また、鋼管の外面も異形であることにより、付着強度が高まるため、この鋼管がグラウトを介して軸鉄筋と応力伝達するとともに、主筋としてプレキャスト部材のコンクリートへも応力を伝えることが可能となる。
よって、鋼管は、主筋としての軸剛性を備えた、伸縮の小さい材料が好ましい。
【００１７】
また、前記鋼管内への前記軸鉄筋の挿入長さが、隣接する他の前記鋼管内に挿入された他の前記軸鉄筋の挿入長さと、所定長さ異なっているため、主筋の断面積の変化点（断面積が軸鉄筋と鋼管の区間と鋼管のみの区間との変化点）の位置が集中することがなく、より優れた耐力を発現することが可能となる。
【００１８】
また、プレキャスト部材の地震時応力の小さい部分において、前記充填材が充填された前記鋼管のみで主筋が構成されている領域を備えていてもよい。これにより、鋼材（軸鉄筋）量の節約が可能となる。ここで、地震時応力の小さい部分としては、プレキャスト部材が柱の場合は中央部、梁の場合は該部材のスパンの１／４程度の部分である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のプレキャスト部材の接合構造によれば、簡易に施工を行うことが可能であるとともにコストの削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態に係るプレキャスト部材の接合構造１は、図１に示すように、柱部材（プレキャスト部材）１０を、柱部材１０を挟むコンクリート部材２０，２１に接合するものであって、柱部材１０を貫通する鋼管１１と、鋼管１１内に挿入される２本の軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２と、鋼管１１内に充填される充填材１２とを備えている。
【００２２】
本実施形態では、プレキャスト製の柱部材１０を上下方向に連結することにより、建物を構築する場合について説明する。
なお、上下の柱部材（コンクリート部材２０，２１）と中間の柱部材１０との間には、プレキャスト製の梁部材３０，３０が配設されている。
【００２３】
柱部材１０には、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、コンクリート部材２０，２１から延設された軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２に対応するように、上下に貫通する８本の鋼管１１，１１，…が配設されている。
【００２４】
鋼管１１は、内面および外面が異形に形成されており、図３（ｂ）に示すように、本実施形態ではスパイラル状の異形鋼管により構成されている。かかる鋼管１１は、軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２と同程度の強度と断面積を備えるものを使用する。
【００２５】
鋼管１１の内径は、軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２の鉄筋径よりも若干大きく形成されており、充填材１２の注入が可能に構成されている。
なお、鋼管１１を構成する材料は限定されるものではなく、適宜公知の鋼管の中から選定して使用すればよい。また、鋼管１１は、伝達する応力または負担する応力に応じて、所定の強度や断面積を備えるものであれば、その形状寸法は前記のものに限定されるものではない。
【００２６】
柱部材１０には、図２（ａ）に示すように、複数の鋼管１１，１１，…を束ねるように帯筋Ｒ３が配筋されている。
本実施形態に係る帯筋Ｒ３は、柱部材１０（鋼管１１，１１，…の配置）に応じて、矩形状に形成されているが、帯筋Ｒ３の形状は限定されるものではない。また、帯筋Ｒ３の鉄筋径等も限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００２７】
鋼管１１内には、充填材１２が充填されている。すなわち、鋼管１１の内周面と軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２の外周面との隙間に充填材１２が充填されている。これによりプレキャスト部材１０は、上下の端部の軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２が挿入された区間Ｔ１，Ｔ１においては、鋼管１１と充填材１２と軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）とが組み合わされることで主筋として機能する。一方、プレキャスト部材１０の中間部の軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）が配置されていない区間Ｔ２では、充填材１２のみが充填された鋼管１１が主筋として機能している。
充填材１２を構成する材料は限定されるものではなく、セメントや樹脂系のグラウト材料から選定して使用することが可能である。
【００２８】
梁部材３０は、軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）が貫通可能となるように、複数（本実施形態では８本）の鋼管３１，３１，…が配設されたプレキャスト製の梁部材であって、柱部材１０の上下にそれぞれ配設されている。
【００２９】
梁部材３０は、鋼管３１，３１，…が、柱部材１０の鋼管１１，１１，…の位置と一致するように、配置されており、上下のコンクリート部材２０，２１から延設された軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２が貫通している。
なお、梁部材３０は必要に応じて配設されるものであって、省略してもよい。また、梁部材３０に配設される鋼管３１は、柱部材１０に配設された鋼管１１と同様のものであるため、詳細な説明は省略する。
【００３０】
コンクリート部材２０（２１）は、鉄筋コンクリート製の柱部材であって、図２（ｂ）に示すように、所定の間隔により軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）が主筋として配筋されている。
また、コンクリート部材２０（２１）には、軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）を束ねるように、帯筋Ｒ３が配筋されている。
【００３１】
軸鉄筋Ｒ１は、図５に示すように、柱部材１０の上方に配設された上側のコンクリート部材２０の下端面からその下部が突出するとともに、少なくとも上部が上側のコンクリート部材２０に定着している。
【００３２】
軸鉄筋Ｒ１は、柱部材１０の鋼管１１に少なくとも軸鉄筋Ｒ１の鉄筋径Ｄの１５〜２０倍程度挿入されていることで、鋼管１１内に定着するように構成されている。なお、鋼管１１への軸鉄筋Ｒ１の挿入長さは、軸鉄筋Ｒ１や鋼管１１または充填材１２の強度や伝達する必要のある応力によって適宜設定することが可能である。
【００３３】
隣り合う軸鉄筋Ｒ１の突出長さは異なっており、柱部材１０の鋼管１１内に挿入される長さ（挿入長さ）が、上下で所定長さ以上ずれた位置となる。本実施形態では、隣り合う鋼管１１，１１内における軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）の挿入長さのずれ（所定長さ）が、少なくとも軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）の鉄筋径Ｄの５倍以上となるように配置する。
【００３４】
軸鉄筋Ｒ２は、柱部材１０の下方に配設された下側のコンクリート部材２１の上端面からその上部が突出しているとともに、少なくとも下部が下側のコンクリート部材２０に定着している。
【００３５】
軸鉄筋Ｒ２は、柱部材１０の鋼管１１に少なくとも軸鉄筋Ｒ２の鉄筋径Ｄの１５〜２０倍程度挿入されていることで、鋼管１１内に定着するように構成されている。なお、鋼管１１への軸鉄筋Ｒ２の挿入長さは、軸鉄筋Ｒ２や鋼管１１または充填材１２の強度や伝達する必要のある応力によって適宜設定することが可能である。
【００３６】
隣り合う軸鉄筋Ｒ２の突出長さは異なっており、隣り合う軸鉄筋Ｒ２，Ｒ２，…の挿入長さが、軸鉄筋Ｒ２（Ｒ１）の鉄筋径Ｄの５倍程度離れるように配置する。
【００３７】
プレキャスト部材の接合構造１は、図５に示すように、柱部材１０および梁部材３０，３０の上下から軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２を鋼管１１，３１に挿入した後、鋼管１１，３１に充填材１２を充填することにより構成する。
【００３８】
充填材１２は、鋼管３１（１１）の下方から注入し、鋼管３１（１１）の上方から流出させるとよい。
【００３９】
なお、プレキャスト部材の接合構造１の施工手順は、限定されるものではなく適宜行うことが可能である。
【００４０】
以上、本実施形態のプレキャスト部材の接合構造１によれば、鋼管１１と軸鉄筋Ｒ１、Ｒ２とが、鋼管１１と軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２との隙間（軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２の端面同士の間も含む）に充填された充填材１２が硬化することで一体となり、鋼管１１が充填材１２を介して鉄筋Ｒ１，Ｒ２の応力伝達機能を発揮するため、軸鉄筋（主筋）Ｒ１，Ｒ２同士の重ね継手ではなく、軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２と鋼管１１とによる円筒材と棒鋼の重ね継手が形成される。
【００４１】
つまり、作用応力は、一方の軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）から充填材１２を介して鋼管１１に伝達され、鋼管１１から充填材１２を介して他方の軸鉄筋Ｒ２（Ｒ１）に伝達され、円筒材の内部で継手としての機能が発揮される。
そのため、軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２同士が当接していなくても応力伝達が可能である。
【００４２】
また、プレキャスト部材の接合構造１により、同じ断面位置に配筋が集中することで錯綜することがなく、柱部材１０の製造時のコンクリートの充填性が向上し、製造時の手間を省略することが可能となる。
また、主筋同士を重ねる必要がないので、鉄筋量が必要以上に増加することもない。
故に、コスト削減が可能となり経済性に優れている。
【００４３】
また、柱部材１０の鋼管１１内に軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２を挿入、充填材１２の充填のみで、柱部材１０の接合が完了するため、作業性に優れている。
【００４４】
また、地震時の応力の小さい柱部材１０の中間部については、軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２を配置せずに、充填材１２が充填された鋼管１１により引張力を受け持つことで、鉄筋量（鋼材量）を省略することが可能となり、経済的である。作用応力の大きい柱部材１０の端部（梁部材３０との接合部）については、鋼管１１と軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２とが組み合わされることにより、優れた耐力を発現する。
【００４５】
また、鋼管１１として、内面および外面が異形の鋼管を使用することで、軸鉄筋に引張力や圧縮力が作用した際に鋼管１１が充填材１２を拘束し、軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２に力が加わるため、より優れた応力の伝達機能を発揮する。
【００４６】
また、隣り合う軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２の挿入長さが所定長さ以上（少なくとも５Ｄ以上）異なっているため、応力に対して弱点となる部分が形成されることがなく、耐力的に優れた構造物を構築することが可能となる。
【００４７】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態（参考実施形態）に係るプレキャスト部材の接合構造２は、図６に示すように、プレキャスト部材である梁部材３０を、柱部材１０に横架させた状態で接合するものであって、梁部材３０を貫通する鋼管３１と、鋼管３１内に配置される２本の軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２と、鋼管３１内に充填される充填材１２とを備えている。
【００４８】
本実施形態では、プレキャスト製の梁部材３０，３０を、端部を柱部材１０の側面に当接させた状態で、柱部材１０を挟んで連結することにより、建物を構築する場合について説明する。なお、梁部材３０と柱部材１０との連結方法は限定されるものではなく、例えば梁部材３０の上下から柱部材１０，１０を当接させてもよい。
【００４９】
梁部材３０には、軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２に対応するように、梁部材３０の軸方向（図面において左右方向）に貫通する鋼管３１が上下２段に配設されている。
【００５０】
鋼管３１には、第１の実施の形態の鋼管１１（３１）と同様のものを使用するものとし、詳細な説明は省略する。
【００５１】
梁部材３０には、複数の鋼管３１，３１，…を束ねるように帯筋（図示省略）が配筋されている。なお、この他の帯筋に関する事項は、第１の実施の形態で示した帯筋Ｒ３と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００５２】
鋼管３１内には、充填材１２が充填されている。すなわち、鋼管３１の内周面と軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２の外周面との隙間および軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２同士の間隔に充填材が充填されている。
充填材１２を構成する材料は限定されるものではなく、必要な強度を持つ公知の材料から選定して使用することが可能である。
【００５３】
柱部材１０には、軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）が貫通可能となるように、複数の鋼管１１，１１が配設されている。
柱部材１０は、プレキャスト製の部材であってもいいし、現場打ちであってもよい。
【００５４】
柱部材１０の鋼管１１，１１は、梁部材３０の鋼管３１，３１の位置と一致するように配置されており、左右の梁部材３０，３０から延設された軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２が貫通している。なお、柱部材１０に配設される鋼管１１は、第１の実施の形態で説明した鋼管１１と同様のものであるため、詳細な説明は省略する。
【００５５】
軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）は、梁部材３０の鋼管３１に少なくとも軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）の鉄筋径Ｄの１５〜２０倍程度挿入されていることで、鋼管３１内に定着するように構成されている。なお、鋼管３１への軸鉄筋Ｒ１の挿入長さは、軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）や鋼管３１または充填材１２の強度や伝達する必要のある応力によって適宜設定することが可能である。
【００５６】
上下に隣り合う軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）の梁部材３０の鋼管３０内に挿入される長さ（挿入長さ）は、左右で所定長さ以上ずれた位置となる。本実施形態では、上下に隣り合う鋼管３１，３１内における軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）の挿入長さのずれが、軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）の鉄筋径Ｄの５倍程度となるように配置する。なお、軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）の挿入長さのずれは、上下のみではなく、左右に隣り合う軸鉄筋Ｒ１（Ｒ２）同士で形成されていてもよい。
【００５７】
プレキャスト部材の接合構造２は、梁部材３０の鋼管３１および柱部材１０の鋼管１１に軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２を左右から挿入し、鋼管１１，３１に充填材を充填することにより構成する。
【００５８】
以上、本実施形態のプレキャスト部材の接合構造２によれば、鋼管３１と軸鉄筋Ｒ１、Ｒ２とが充填材が硬化することで一体となり、鋼管１１が軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２の突合箇所での応力伝達機能を発揮するため、軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２同士の重ね継手を要することなく、軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２と鋼管１１とによる重ね継手が形成される。そのため、プレキャスト製の梁部材３０の接合に関しても、簡易かつ安価に施工を行うことが可能となる。
【００５９】
この他の第２の実施の形態に係るプレキャスト部材の接合構造２に係る作用効果は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００６０】
なお、梁部材３０の地震時の応力の小さい部分（梁部材のスパンの端部から１／４程度の部分）について軸鉄筋Ｒ１，Ｒ２の配置を省略することで、鉄筋量の削減を図ってもよいが、軸鉄筋同士を突き合わせてもよいことはいうまでもない。
【００６１】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前記実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能である。
例えば、プレキャスト部材を連結するコンクリート部材は、現場打ちコンクリートにより構成される部材であってもいいし、プレキャスト部材であってもいい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るプレキャスト部材の接合構造を示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示すプレキャスト部材の接合構造のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ断面図である。
【図３】（ａ）は図１に示すプレキャスト部材の接合構造のプレキャスト部材を示す斜視図、（ｂ）は鋼管を示す概略図である。
【図４】図３に示すプレキャスト部材の接合状況を示す斜視図である。
【図５】図１に示すプレキャスト部材の接合構造の分解図である。
【図６】本発明の他の好適な実施形態に係るプレキャスト部材の接合構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    プレキャスト部材の接合構造
１０  柱部材（プレキャスト部材）
１１  鋼管
１２  充填材
２０，２１  コンクリート部材
３０  梁部材（プレキャスト部材）
３１  鋼管
Ｒ１，Ｒ２  軸鉄筋
【図１】
0005571877.tif 000002
【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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