(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の鉄筋の端面同士の突き合せ部を跨いで２本の前記鉄筋の側面に密着配置され昇温によって前記鉄筋の軸方向に復元収縮した形状記憶合金製の接続部材と、縮径加工によって前記接続部材を前記鉄筋の側面へ圧着した補間材と、前記補間材の両端部から露出した前記鉄筋の外周に固着された環状係止具と、前記補間材および前記環状係止具の外面を被覆し且つ前記環状係止具から露出した前記鉄筋にその両端部を圧着固定された被覆管とを備えたことを特徴とする鉄筋継手構造。
【請求項２】
２本の鉄筋の端面同士の突き合せ部を跨いで２本の前記鉄筋の側面に密着配置され昇温によって前記鉄筋の軸方向に復元収縮した形状記憶合金製の接続部材と、縮径加工によって前記接続部材を前記鉄筋の側面へ圧着した補間材と、前記補間材外面を被覆し且つ前記補間材から露出した前記鉄筋にその両端部を圧着固定された被覆管とを備えたことを特徴とする鉄筋継手構造。
【請求項３】
前記接続部材が、−４０〜−５℃の範囲内の任意の温度で平板形状を保ち、常温で前記鉄筋軸方向に沿った波形に復元する形状記憶合金で形成された請求項１または２記載の鉄筋継手構造。
【請求項４】
前記補間材が、低炭素鋼管、アルミニウム系合金管、合成樹脂管のいずれかである請求項１または２記載の鉄筋継手構造。
【請求項５】
前記被覆管が、内周面が凹凸状に加工された鋼管である請求項１または２記載の鉄筋継手構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物において鉄筋同士を繋ぐ手段として使用される鉄筋継手構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビルなどの鉄筋コンクリート構造物において鉄筋同士を繋ぐ鉄筋継手構造は必要不可欠であり、従来より様々な方式の鉄筋継手構造が使用されてきたが、近年は形状記憶合金を用いた鉄筋継手構造も数多く開発され、例えば、特開平７−１５８６２３号公報などに開示されている。図６（ａ）は前記公報に開示されている鉄筋継手構造を示す一部切欠側面図、図６（ｂ）は前記鉄筋継手構造の横断面図である。
【０００３】
図６に示すように、鉄筋継手構造３０は、鉄筋３１の表面に突出形成されたリブ節３２と対応する内面３４を備え、内面３４を対向鉄筋３１の両端部側面にわたり当接して配置された半円筒形状の一対の接続金具３３と、これらの接続金具３３の外周に嵌挿され、且つ接続金具３３を鉄筋３１の表面に圧接する円筒形状の締結金具３７とからなる構造であり、締結金具３７が加熱により収縮して復元する形状記憶合金で形成されている。
【０００４】
締結金具３７に形状記憶合金を採用することにより、締結金具３７を固定する止めねじが不要となり、鉄筋３１と接続金具３３との結合をより確実なものとなすことができる。また、鉄筋３１、接続金具３３および締結金具３７の結合も強固になるのでがたつきが起こらず、継手に大きな引張力が作用しても、リブ節３２による引っ掛かりと摩擦抵抗により鉄筋３１に滑りが生じることがなく、施工後のコンクリートのひび割れも防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示す鉄筋継手構造３０においては、鉄筋３１の両端部側面にわたり当接して配置された半円筒形状の一対の接続金具３３の内面３４に、鉄筋３１の表面に突出形成されたリブ節３２を嵌入させるため、リブ節３２と等間隔に多数のリブ溝３６を設ける必要がある。したがって、接続金具３３は、リブ節３２の配置間隔が異なる他の鉄筋には使用できず、鉄筋の種類が変わった場合、そのリブ節の配置間隔に応じたリブ溝が形成された接続金具を用いなければならない。このように、鉄筋継手構造３０は、鉄筋メーカ各社が市販している鉄筋に対し共通して使用することができないので、汎用性に乏しい。
【０００６】
また、鉄筋継手構造３０において、締結金具７は接続金具３３を縮径方向に加圧しているのみであるため、継手部分の引張強度は殆ど接続金具３３の強度で決まるが、接続金具３３は半円筒形状であるため、鉄筋３１と同等の引張強度を得ることが困難である。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、強度が高く、汎用性および施工後の耐久性に優れた鉄筋継手構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の鉄筋継手構造は、２本の鉄筋の端面同士の突き合せ部を跨いで２本の前記鉄筋の側面に密着配置され昇温によって前記鉄筋の軸方向に復元収縮した形状記憶合金製の接続部材と、縮径加工によって前記接続部材を前記鉄筋の側面へ圧着した補間材と、前記補間材の両端部から露出した前記鉄筋の外周に固着された環状係止具と、前記補間材および前記環状係止具の外面を被覆し且つ前記環状係止具から露出した前記鉄筋にその両端部を圧着固定された被覆管とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすることにより、鉄筋の端面同士の突き合せ部は、補間材で鉄筋側面に圧着された接続部材の復元収縮によって軸方向に圧縮された状態で固定されるとともに、補間材および環状係止具は被覆管で被覆された状態で鉄筋に一体的に固定されるので、接続部材および被覆管の耐力が合体し、高い強度が得られ、補間材などは被覆管で水密状に保護されるので、コンクリートや水分などが浸入せず、施工後の耐久性も優れている。接続部材は補間材の縮径によって強制的に鉄筋側面に固着されるので、鉄筋側面形状に合致する凹凸部などを予め設ける必要がなく、各種鉄筋に使用でき、汎用性に優れている。
【００１０】
また、本発明の鉄筋継手構造は、２本の鉄筋の端面同士の突き合せ部を跨いで２本の前記鉄筋の側面に密着配置され昇温によって前記鉄筋の軸方向に復元収縮した形状記憶合金製の接続部材と、縮径加工によって前記接続部材を前記鉄筋の側面へ圧着した補間材と、前記補間材外面を被覆し且つ前記補間材から露出した前記鉄筋にその両端部を圧着固定された被覆管とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成とすることにより、前述と同様、鉄筋の端面同士の突き合せ部は、補間材で鉄筋側面に圧着された接続部材の復元収縮によって軸方向に圧縮された状態で固定されるとともに、補間材は被覆管で被覆された状態で鉄筋に一体的に固定されるので、接続部材と被覆管の耐力が合体して高い強度が得られ、補間材は被覆管で水密状に保護されるので、コンクリートや水分などが浸入せず、施工後の耐久性も優れている。接続部材は補間材の縮径によって強制的に鉄筋側面に固着されるので、鉄筋側面形状に合致する凹凸部などを予め設ける必要がなく、各種鉄筋に使用でき、汎用性に優れている。また、環状係止具を用いないので、鉄筋に対する環状係止具の固着作業が不要となって施工が容易化するだけでなく、被覆管の圧着固定力が全て補間材および接続部材に作用するとともに、被覆管の両端部と鉄筋との密着性も高まり一体性が増すので、高強度の鉄筋継手構造を形成することができる。
【００１２】
また、本発明に係る鉄筋継手構造は、繋がれている鉄筋自体に破断を起こさせず、鉄筋が降伏耐力を超えた後は、継手部と鉄筋の間でずれを生じさせる場合、耐力低下を鉄筋破断時よりもかなりの伸びが生じた時点で起こさせることができる。この鉄筋継手構造を鉄骨建物などのブレース部材としてコンクリート中に埋め込まず単独で用いた場合はダンパの役割を果たし、地震などによって、そのブレース部材などが降伏耐力を超えるような大きな力を受けた際には地震のエネルギを吸収することになる。
【００１３】
したがって、本発明に係る鉄筋継手構造を建物のブレース部材として利用した場合、地震動が弾性範囲内にあれば剪断剛性が極めて高い建物として挙動し、弾性範囲を超えるような地震動に対しては剪断剛性がより低くなるため、固有振動数が弾性時よりも大きくなり建物は地震動に対して共振しなくなる。しかも、継手部が破断しないため、剪断剛性の急激な変化は起こらず滑らかに変化する。精密な制振装置では、この剪断剛性の変化を自由に調節できるものから、弾性後の塑性を一度経験したら交換するものまで多種多様のものが提案されているが、本発明に係る鉄筋継手構造は、当該鉄筋継手構造をダンパとして用いることにより地震時において建物の塑性化によるエネルギを吸収することにより簡便な制振装置としても機能することができる。
【００１４】
また、本発明に係る鉄筋継手構造は、地震だけではなく、風に対しても有効な制振装置となる。すなわち、本発明に係る鉄筋継手構造を取り付けた建物は、風荷重レベルの風に対して、ブレース部材を取り付けた場合と同様の、剪断剛性が大きい、弾性的な挙動を生じることとなるので、建物の変形や振動量を微小なものとすることができる。
【００１５】
前記接続部材を、−４０〜−５℃の範囲内の任意の温度で平板形状を保ち、常温で前記鉄筋の軸方向に沿って波形に復元する形状記憶合金で形成することにより、前記範囲内の任意の温度で平板形状に保たれた接続部材を前述の状態に配置すれば、その後の自然昇温で、鉄筋の軸方向の収縮変形が生じるので、加熱の必要がなくなり、施工が容易となる。
【００１６】
前記補間材を低炭素鋼管、アルミニウム系合金管、合成樹脂管のいずれかにすれば、これらの金属や合成樹脂は塑性変形性に優れているため、突き合せた鉄筋の端面が多少不揃いであっても両鉄筋を強固に繋ぐことができ、鉄筋と被覆管とのずれも防止することができる。また、これらの補間材は、鉄筋降伏後の荷重の増加に対して伸び能力が高いので、制振継手として使用することもできる。
【００１７】
また、前記被覆管を、内周面が凹凸状に加工された鋼管とすることにより、継手部分の強度を鉄筋本体の強度より高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は本発明の第１実施形態である鉄筋継手構造の軸方向断面図、図１（ｂ）は前記鉄筋継手構造の横断面図、図２は前記鉄筋継手構造の施工手順を示す工程説明図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の鉄筋継手構造１０は、２本の異形鉄筋１の端面同士の突き合せ部４を跨いで２本の異形鉄筋１の側面に９０度間隔で密着配置された４つの接続部材３と、縮径加工によって接続部材３を異形鉄筋１の側面に圧着した補間材５と、補間材５の両端部から露出した異形鉄筋１の外周に固着された環状係止具２と、補間材５および環状係止具２の外面を被覆し且つ環状係止具２から露出した異形鉄筋１に、その両端部を圧着固定された被覆管６とを備えている。
【００２０】
接続部材３は昇温によって異形鉄筋１の軸方向に復元収縮したＮｉ−Ｔｉ合金系の形状記憶合金によって形成され、補間材５はアルミニウム管で形成され、環状係止具２は一般構造用鋼管で形成され、被覆管６は内周面が凹凸状に加工された鋼管で形成されている。
【００２１】
このような構成において、異形鉄筋１の端面同士の突き合せ部４は、補間材５で異形鉄筋１の側面に圧着された接続部材３の復元収縮によって軸方向に圧縮された状態で固定されるとともに、補間材５および環状係止具２は被覆管６で被覆された状態で異形鉄筋１に一体的に固定されるので、接続部材３および被覆管６の耐力が合体して高い強度が得られる。
【００２２】
補間材５、環状係止具２などは被覆管６で水密状にカバーされることによって保護されるので、コンクリートや水分などが被覆管６内に浸入することがなく、施工後の耐久性も優れている。接続部材３は補間材５の縮径によって強制的に異形鉄筋１の側面に固着されるので、異形鉄筋１の側面形状に合致する凹凸部などを予め設ける必要がなく、様々な種類の鉄筋に使用でき、汎用性に優れている。
【００２３】
接続部材３は、−４０〜−５℃の範囲内の任意の温度で平板形状を保ち、常温で異形鉄筋１の軸方向に沿って波形に復元する形状記憶合金で形成しているため、後述するように、−１５℃より低温で平板形状に保たれた接続部材３を配置すれば、その後の自然昇温で、異形鉄筋１の軸方向の収縮変形が生じるので、加熱が不要であり、施工が容易である。また、復元する温度は常温域に設定しているが、この温度を本継手使用現場の地域、気候、季節などの条件を勘案して設定して提供することにより、施工時の作業をさらに容易にすることができる。
【００２４】
補間材５は、塑性変形性に優れたアルミニウム管であるため、突き合せた異形鉄筋１の端面が多少不揃いであっても両異形鉄筋１を強固に繋ぐことができ、異形鉄筋１と被覆管６とのずれも防止することができる。また、被覆管６として内周面が凹凸状に加工された鋼管を用いることによって、異形鉄筋１の外周に、接続部材３、補間材５および鋼製の被覆管６からなる多層構造が形成されるため、継手部分の強度は、異形鉄筋１本体の強度より高いものとなっている。
【００２５】
次に、図２を参照して図１に示す鉄筋継手構造１０の施工手順について説明する。接続すべき２本の異形鉄筋１の端面１ａから補間材５の半分の長さだけ離れた位置に環状係止具２をそれぞれ加圧固定し、図２（ａ）に示すように、一方の異形鉄筋１の端部１ｂに装着した補間材５と当該異形鉄筋１の側面との隙間に−４０〜−５℃の範囲内の任意の温度に冷却した４枚の平板状の接続部材３を９０度間隔で差し込んだ後、他方の異形鉄筋１２の端部１ｃを補間材５内に挿入して端面１ａ同士を密着させる。
【００２６】
この後、図２（ｂ）に示すように、補間材５の外周面を異形鉄筋１方向へ加圧すると、補間材５は縮径変形して図２（ｃ）に示す状態となり、接続部材３は異形鉄筋１の側面へ圧着される。この段階に達すると、接続部材３は常温まで昇温した後、鉄筋１の軸方向に沿って波形に復元するので、異形鉄筋１の端部１ｂ，１ｃには、突き合わせ部４に向かって互いに圧縮される力が加わる。
【００２７】
この後、図２（ｄ）に示すように、補間材５および環状係止具２を覆うように被覆管６を装着し、被覆管６の外周面を加圧すると、図２（ｅ）に示すように、被覆管６の内周面が補間材５および環状係止具２に密着されるとともに、被覆管６の両端部６ａが縮径変形して、環状係止具２から突出した異形鉄筋１の露出部１ｄに圧着固定され、図１で示したような、異形鉄筋１と一体化した鉄筋継手構造１０が形成される。
【００２８】
なお、本実施形態では接続部材３をＮｉ-Ｔｉ系の形状記憶合金で形成しているが、これに限定するものではないので、組成の異なる他の形状記憶合金を使用することも可能であり、補間材５についてもアルミニウム管のほか塑性変形性に優れた低炭素鋼管や合成樹脂管を使用することができる。
【００２９】
次に、図３〜５を参照して、本発明の第２実施形態である鉄筋継手構造について説明する。図３（ａ）は第２実施形態の鉄筋継手構造の軸方向断面図、同図（ｂ）は前記鉄筋継手構造の横断面図、図４（ａ）は補間材の原材料を示す斜視図、同図（ｂ）は補間材を示す斜視図、図５は図３に示す鉄筋継手構造の施工手順を示す説明図である。なお、本実施形態において、第１実施形態の鉄筋継手構造１０の構成部材と同様の機能、効果を発揮する部材については、図１および図２と同じ符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図３に示すように、本実施形態の鉄筋継手構造２０は、２本の異形鉄筋１の端面同士の突き合せ部４を跨いで２本の異形鉄筋１の側面に１８０度間隔で密着配置された２つの接続部材３と、縮径加工によって接続部材３を異形鉄筋１の側面に圧着した補間材２１と、補間材２１の外面を被覆し且つ補間材２１から露出した異形鉄筋１に、その両端部を圧着固定された被覆管２３とを備えている。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、被覆管２３は、本管２３ａと、本管２３ａの一方の端部に螺着された副管２３ｂとで構成され、本管２３ａの他端部寄りの外周面および内周面に段差部２３ｃ，２３ｄが設けられ、段差部２３ｄによって形成された異形鉄筋１と本管２３ａとの間に、補間材２１および接続部材３が配置されている。
【００３２】
接続部材３は昇温によって異形鉄筋１の軸方向に復元収縮したＮｉ−Ｔｉ合金系の形状記憶合金で形成され、被覆管２３は鋼管で形成されている。補間材２１は、図４（ａ）に示すように、接続部材３が嵌入可能な２本の溝２５が片面に形成されたアルミニウム板２１ａを円筒状に巻くように変形させることによって形成され、鉄筋継手構造２０を構成する前は図４（ｂ）に示すような形状をしている。
【００３３】
鉄筋継手構造２０は、図５に示すように、副管２３ｂを取り外した本管２３ａを異形鉄筋１の突き合せ部４に装着し、その雌ねじ部２３ｘ側から、接続部材３を内蔵させた補間材２１を挿入した後、雌ねじ部２３ｘに、副管２３ｂの雄ねじ部２３ｙを螺着させて締め付け、最後に油圧ポンプなどで被覆管２３をかしめることによって形成される。
【００３４】
このような構成により、異形鉄筋１の端面同士の突き合せ部４は、補間材２１で異形鉄筋１の側面に圧着された接続部材３の復元収縮によって軸方向に圧縮された状態で固定されるとともに、補間材２１の外面は被覆管２３で被覆された状態で異形鉄筋１に一体的に固定されるので、接続部材３および被覆管２３の耐力が合体して高い強度が得られる。
【００３５】
補間材２１や接続部材３は被覆管２３で水密状に覆われることによって保護されるので、コンクリートや水分などが被覆管２３内に浸入することがなく、施工後の耐久性も優れている。接続部材３は補間材２１の縮径によって強制的に異形鉄筋１の側面に固着されるので、異形鉄筋１の側面形状に合致する凹凸部などを予め設ける必要がなく、様々な種類の鉄筋に使用でき、汎用性に優れている。また、鉄筋継手構造１０における環状係止具２を用いていないので、被覆管２３の圧着固定力が全て補間材２１および接続部材３に作用するとともに、被覆管２３の両端部と異形鉄筋１との密着性も高まり一体性が増すので、高強度の鉄筋継手構造２０が得られる。
【００３６】
本実施形態の鉄筋継手構造２０においては、被覆管２３は本管２３ａと副管２３ｂとを分離した状態で異形鉄筋１に装着し、接続部材３を内蔵した補間材２１を挿入した後、本管２３ａに副管２３ｂを螺着することによって形成されるため施工性が良好である。また、本管２３ａに段差部２３ｃ，２３ｄを設けることによって細径部２３ｓを形成し、この細径部２３ｓと同形状の副管２３ｂを本管２３ａの他端部に螺着する構造としているため、前述したように、鉄筋継手構造１０における環状係止具２を用いる必要がなく、異形鉄筋に対する環状係止具２の固着作業が不要となるので、施工も容易である。その他の部材の機能、効果などについては、鉄筋継手構造１０と同様である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明により、以下に示す効果を奏する。
【００３８】
（１）鉄筋の端面同士の突き合せ部を跨いで前記鉄筋の側面に密着配置された形状記憶合金製の接続部材と、前記接続部材を前記鉄筋の側面へ圧着した補間材と、前記補間材の両端部から露出した前記鉄筋外周に固着された環状係止具と、前記補間材および前記環状係止具の外面を被覆し且つ前記鉄筋にその両端部を圧着固定された被覆管とを備えたことにより、強度が高く、汎用性および施工後の耐久性に優れ、制振性も備えた鉄筋継手構造が得られる。
【００３９】
（２）鉄筋の端面同士の突き合せ部を跨いで前記鉄筋の側面に密着配置された形状記憶合金製の接続部材と、前記接続部材を前記鉄筋の側面へ圧着した補間材と、前記補間材外面を被覆し且つ前記補間材から露出した前記鉄筋にその両端部を圧着固定された被覆管とを備えたことにより、施工が容易で、強度が高く、汎用性および施工後の耐久性に優れ、制振性も備えた鉄筋継手構造が得られる。
【００４０】
（３）−４０〜−５℃の範囲内の任意の温度で平板形状を保ち、常温で前記鉄筋の軸方向に沿って波形に復元する形状記憶合金で前記接続部材を形成することにより、低温で平板形状に保たれた接続部材を前述の状態に配置すれば、自然昇温で鉄筋の軸方向の収縮変形が生じるので、加熱の必要がなくなり、施工が容易となる。
【００４１】
（４）前記補間材を塑性変形性に優れた低炭素鋼管、アルミニウム系合金管または合成樹脂管とすれば、突き合せた鉄筋の端面が多少不揃いであっても両鉄筋を強固に繋ぐことができ、鉄筋と被覆管とのずれも防止することができる。
【００４２】
（５）前記被覆管を内周面が凹凸状に加工された鋼管とすることにより、継手部分の強度を鉄筋本体の強度より高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明の第１実施形態である鉄筋継手構造の軸方向断面図であり、（ｂ）は前記鉄筋継手構造の横断面図である。
【図２】  図１に示す鉄筋継手構造の施工手順を示す工程説明図である。
【図３】  （ａ）は本発明の第２実施形態である鉄筋継手構造の軸方向断面図であり、（ｂ）は前記鉄筋継手構造の横断面図である。
【図４】  （ａ）は補間材の原材料を示す斜視図であり、（ｂ）は補間材を示す斜視図である。
【図５】  図３に示す鉄筋継手構造の施工手順を示す説明図である。
【図６】  （ａ）は従来の鉄筋継手構造の一部切欠側面図であり、（ｂ）は前記鉄筋継手構造の横断面図である。
【符号の説明】
１  異形鉄筋
１ａ  端面
１ｂ，１ｃ  端部
１ｄ  露出部
２  環状係止具
３  接続部材
４  突き合せ部
５，２１  補間材
６，２３  被覆管
６ａ  端部
１０，２０  鉄筋継手構造
２１ａ  アルミニウム板
２３ａ  本管
２３ｂ  副管
２３ｃ，２３ｄ  段差部
２３ｓ  細径部
２３ｘ  雌ねじ部
２３ｙ  雄ねじ部
２５  溝
【図１】
0003681341.tif 000002
【図２】
0003681341.tif 000003
【図３】
0003681341.tif 000004
【図４】
0003681341.tif 000005
【図５】
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【図６】
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