(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
H形鋼に鋼材の外側ウェブが接合されて，横断面が日の字形である鋼材品を作る工程と，前記鋼材品の日の字断面内に外側ウェブ間又は外側ウェブ間とフランジ間に通しボルトを設置する工程と，前記鋼材品の日の字形の鋼材の内部空間にコンクリートを充填する工程と，前記コンクリートの硬化後に，通しボルトに緊張力を導入する工程とを備え，外側ウェブと内側ウェブの通しボルト用貫通孔に，補強鋼管を用いたジベルを設けることを特徴とする鋼・コンクリート合成部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された製造方法により，鋼・コンクリート合成柱を製造する方法であって，前記の日の字断面の断面せいDと断面幅Bの関係は
0006025884.tif 000008
を満足し，且つフランジの幅厚比B/tfも
0006025884.tif 000009
を満足し，尚且つ中間補剛材がない場合の内側ウェブの幅厚比d/twiも
0006025884.tif 000010
を満足し，更に中間補剛材がない場合の外側ウェブの幅厚比d/twoも
0006025884.tif 000011
を満足することを特徴とする鋼・コンクリート合成柱の製造方法。
【請求項３】
複数の鋼材により加工し，フランジ同士の数が二つで，ウェブ同士の数が四つ以上になるように製作した横断面が目の字断面である鋼材品を作る工程と，前記鋼材品の目の字断面内に外側ウェブ間又は外側ウェブ間とフランジ間に通しボルトを設置する工程と，前記鋼材品の目の字断面の内部空間にコンクリートを充填する工程と，前記コンクリートの硬化後に，通しボルトに緊張力を導入する工程とを備え，外側ウェブと内側ウェブの通しボルト用貫通孔に，補強鋼管を用いたジベルを設けることを特徴とする鋼・コンクリート合成部材の製造方法。
【請求項４】
前記鋼材品の日の字断面のウェブの垂直方向に一枚以上の隔離用鋼板を，全断面を分割するように取付ける工程を備え，前記鋼材品の日の字断面の断面せいDと断面幅Bの関係は
0006025884.tif 000012
を満足し，且つ元の日の字断面のフランジの幅厚比B/tfも
0006025884.tif 000013
を満足することを特徴とする請求項１に記載の鋼・コンクリート合成部材の製造方法。
【請求項５】
前記鋼材品に縦横に補剛リブを設置する工程，又は前記鋼材品にシアコネクタを取付ける工程，或いは断面内に主筋とせん断補強筋または構造上の補強筋を設置する工程，又はこれらの全部の工程或いはこれらの一部の工程を組合せて備えることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の鋼・コンクリート合成部材の製造方法。
【請求項６】
一つ以上の請求項１に記載された製造方法により製造される鋼・コンクリート合成部材と一つ以上の請求項３に記載された製造方法により製造される鋼・コンクリート合成部材を組み合わせて，複数のボックスを有するマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱を製造することを特徴とする柱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，建築構造物や土木構造物などを構築する際に適用される鋼・コンクリート合成部材及び鉄骨系耐震壁に関する。また，鋼材とコンクリートとを一体的に接合して形成されるジベルに関する。          
【背景技術】
【０００２】
構造設計の際，合理的な部材断面が求められている。また，近年，超高層建築物および建造物の高さ・規模・形は続々更新し，時代のニーズに応じて，優れた耐震性能・耐風圧性能・耐テロ性能を有する新しい構造部材が要求されている。さらに，良好な性能の軸力を伝達できる孔あき鋼板ジベルも要求されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】麻生直木，相澤覚，池田崇，金子洋文，木村秀樹，毛井崇博，平川恭章，中根一臣：波形鋼板耐震壁の力学性状に関する研究 その1 実験概要，日本建築学会大会学術講演梗概集(関東)，C-1，構造III，pp.1123-1124，2006.9
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許文献：特開2012-197643（P2012−197643A）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は，構造設計の為，合理的な部材断面を提案して，提供する。また，従来の柱・梁・耐震壁とブレースの代わりに，優れた耐震性能・耐風圧性能・耐テロ性能を有する鋼・コンクリート合成部材を提案して，提供する。この部材は曲げ剛性，軸剛性，曲げ強度と軸耐力が期待できる構造材である。且つ，将来の超々高層ビルの巨大柱に適用できる合成柱及び将来の超々高層ビルの耐震壁に適用できる鋼・コンクリート合成壁も提案して，提供する。その同時に，せん断耐力と軸耐力を向上できる鉄骨系形鋼板耐震壁も提案して，提供する。更に，良好な性能の軸力を伝達できる補強鋼管を用いたジベル及びずれ止め剛性の高いジベルも提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
合理的な部材断面に関して，柱および梁の場合，横断面はなるべく曲げモーメントを受ける方向に断面二次モーメントの大きい長方形にする。図１に示すように，曲げモーメントに最も貢献する鋼板1は相対的に厚くして，外側に配置する。鋼板1は厚肉鋼板であり，フランジとして機能する。そのため，鋼板1の厚さは重要である。また，断面の安定性を維持する為に，鋼板1であるフランジ同士は中央領域で鋼板2(H形鋼のウェブを機能するもの)と接合させて，H形鋼になるように製作して，H形鋼の機能を確保する。その後，側面で型枠且つ外ウェブの機能をする鋼板3(外側ウェブ)と接合させる。接合方法は溶接接合やボルト接合とする。図４７に高力ボルト38による接合の一例を示す。続いて，接合されたスチールチューブ4にコンクリート5を充填させ，日の字断面形式の鋼・コンクリート合成部材になる。コンクリート5の充填に伴い，鋼板1と鋼板2の座屈を防ぎ，H形鋼の機能を充分に発揮させる。即ち，コンクリート5はH形鋼を補剛することになる。また，充填したコンクリート5は鋼板3の局部座屈の抑制にも期待できる。曲げモーメントを受ける方向に鋼板2を取付けることによって，鋼板(鋼板1と鋼板2と鋼板3)・コンクリートの一体化による応力(曲げモーメントとねじりモーメントとせん断力と軸方向力)伝達機構は有利になる。日の字断面形式の鋼・コンクリート合成部材を製作する際に，型枠工事も省略できる。
【０００７】
ここで，日の字断面としては，三つの鋼材によりH形(二つのフランジと一つのウェブ)になるように加工し，更に二つのサイドプレートを取付けた断面形式である。日の字断面は基本的に外形が長方形で，主に対称な断面である。
【０００８】
横断面が日の字断面である鋼・コンクリート合成部材は柱に適用する場合，断面せいDと断面幅Bの関係はなるべく[1]式を満足させる。
【数１】
0006025884.tif 000002
鋼板1の幅厚比B/tfは[2]式による。
【数２】
0006025884.tif 000003
ここに，
fy：鋼板の降伏点強度又は許容応力度を決定する場合の基準値(単位：N/mm2) 
中間補剛材がない場合の鋼板2の幅厚比d/twiは[3]式を満足させる。
【数３】
0006025884.tif 000004
ここに，
E：鋼板のヤング係数(単位：N/mm2)
中間補剛材がない場合の鋼板3の幅厚比d/twoは[4]式を満足させる。
【数４】
0006025884.tif 000005
【０００９】
横断面が日の字断面である鋼・コンクリート合成部材は柱に適用する場合，良好な靱性を期待する為，鋼板1の幅厚比B/tfは[5]式を満足させたい。
【数５】
0006025884.tif 000006
また，断面せいDと断面幅Bの関係もなるべく上記の[1]式を満足させる。尚且つ中間補剛材がない場合の鋼板2の幅厚比と中間補剛材がない場合の鋼板3の幅厚比もそれぞれ上記の[3]式と上記の[4]式を満足させる。
【００１０】
更に，図２に示すC断面 (目の字断面)形式は本発明に係る日の字断面から発展してきたものである。ここで，C断面について定義する。C断面形式としては，複数の鋼材により加工し，フランジ同士の数が二つで，ウェブ同士の数が四つ以上になるように製作した断面形式である。C断面は基本的に外形が長方形である。特殊な場合，C断面は外形の四角形としてもよい(例えば，等脚台形)。以下，外形が長方形であるC断面はC’断面として定義する。
【００１１】
（０００６−０００７）に記載された日の字断面や（００１０）に記載されたC断面を有する部材に，更にPC鋼より線やPC鋼棒を内蔵すれば，PC部材になる。
以下，鋼・コンクリート合成巨大柱について，図示した実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図３は巨大な鋼・コンクリート合成柱の立面図の一例を示したものである。図４は横断面の大きい日の字断面を有する鋼・コンクリート合成柱の第１実施例を示したものである。横断面の大きい日の字断面を有する鋼・コンクリート合成部材は将来の超々高層ビルの巨大柱に適用するため，図４に示すように，横断面方向の垂直方向に補剛リブ7(柱全高さ設置)，主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9と巨大な主筋の役割を果たすコンクリート充填鋼管要素10(以下，CFT式メガ主筋)を設置する。このCFT式メガ主筋10には鋼管内に更に従来の主筋11も設ける。打設する際，鋼板3は面外変形が生じやすい。その面外変形を抑制する為，打設の前に，軸剛性の強い通しボルト12は鋼板3の面外方向に柱全断面を貫通させて，両端でナット13を用いて仮止めを行う。軸剛性の強い通しボルト用貫通孔14が生じた為，鋼板2と鋼板3同士は断面欠損に伴い，軸方向耐力が低下する。断面欠損による軸方向耐力の低下を防ぐため，鋼板2の通しボルト用貫通孔14に，補強鋼管15を貫通させて，鋼板の両面に突出すタイプの補強鋼管を用いたジベル16を設ける。その同時に，鋼板3の通しボルト用貫通孔に，鋼板3の内側から補強鋼管15を入れて，鋼板の片面に突出すタイプの補強鋼管を用いたジベル17を設ける。必要に応じて，鋼板2の両面に，及び鋼板1と鋼板3の内側に，ずれ止め剛性の高い突出物18と従来広く使用されているシアコネクタ19を取付ける。更に，必要に応じて，図３に示すように，水平方向に補剛リブ20を設置する。その後，スチールチューブ4にコンクリート5を充填させる。図５に図３中のX1−X1線における断面詳細の一例を示す。コンクリート5の硬化後，通しボルト12に緊張力を導入して，導入した緊張力により柱を強化できる。また，必要に応じて，強軸方向に通しボルト12も取付けることができる(図示せず)。CFT式メガ主筋10を設置することにより，柱の軸圧縮耐力と軸引張耐力と曲げ耐力は増大し，超々高層ビルの巨大柱に対して有効である。CFT式メガ主筋10に外周のスチールチューブ4に充填したコンクリートよりもっと高い強度のコンクリート(例えば，現在まで世界強となる500N/mm2級高強度コンクリート)を充填すれば，CFT式メガ主筋10はメガ芯筋のような役割を果たして，巨大柱の高軸力下における軸圧縮ひずみの進展も抑制できる。また，CFT式メガ主筋10を設置することにより，柱断面のサイズを縮小でき，利用空間の拡大も図れる。且つ，CFT式メガ主筋10を設置することにより，合成柱に設置されている鋼板の厚さを薄くすることができ，極厚鋼板の溶接を避け，施工のしやすさにも繋がる。加えて，コンクリート内に内蔵されたCFT式メガ主筋10は火事(自然災害或いはテロの一種類)対策に対して有利である。一方，この例では，補剛リブ7・補剛リブ20のサイズと配置領域，通しボルト12の直径と本数，及びCFT式メガ主筋10のサイズと本数と鉄骨比を調整することにより巨大柱の耐力・剛性・変形性能を制御できる。
【００１３】
図６は横断面の大きい断面を有する鋼・コンクリート合成柱の第２実施例を示したものである。この実施例では，第１実施例の鋼板3に接合した補剛リブ7を延長させて，上記の補剛リブ7は鋼板2と繋ぐような隔離用補剛鋼板21に変更している。隔離用補剛鋼板21の両面には，突出物18と従来広く使用されているシアコネクタ19も取付ける。
【００１４】
図７は横断面の大きい断面を有する鋼・コンクリート合成柱の第３実施例を示したものである。この実施例は第２実施例から発展してきた例である。第３実施例は第２実施例の外側に更に主筋8とせん断補強筋9を設置し，メガSRC柱に変更した一例である。また，鋼板1と鋼板3の外側にも，突出物18とシアコネクタ19を取付ける。
【００１５】
図８は横断面の大きい断面を有する鋼・コンクリート合成柱の第４実施例を示したものである。この実施例は第３実施例の鋼板1の外側に更にCFT式メガ主筋10を設置した一例である。横断面の大きい断面を有する鋼・コンクリート合成柱の第１実施例〜第４実施例で，CFT式メガ主筋10は単独で設置している。必要に応じて， CFT式メガ主筋10は鋼材などを介して既存の周辺の鋼板に接合することもできる(図示せず)。
【００１６】
図９は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第５実施例を示したものである。この実施例は三角形の安定性を利用して，鋼板により三角形を基本単位として組み合わせたマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱(複数のボックスを有するコンクリート充填鋼管柱)の一例である。即ち，横断面は不静定トラス形式である。三角形の安定性を利用したマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管の例はない。
【００１７】
図１０は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第６実施例を示したものである。この実施例も三角形の安定性を利用して，鋼板により三角形を基本単位として組み合わせたマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱の別例である。ただし，実施方法としては，第５実施例と第６実施例に限定しない。
【００１８】
図１１は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第７実施例を示したものである。この実施例は複数の日の字断面を基本単位として組み合わせたマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管の一例である。実施方法としては，これに限定しないが，一つ以上の日の字断面と一つ以上のC断面により組み合わせたマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管の例(図示せず)もよい。
【００１９】
また，横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第５実施例〜第７実施例では，各スチールチューブの内部と全断面の外側に主筋8，せん断補強筋(または構造上の補強筋)9とCFT式メガ主筋10も設置できる(図示せず)。
【００２０】
中規模や小規模の建物の柱及び梁に対して，本発明者が提案した日の字断面を採用された場合は，図１２に示す市販のH形鋼(I形鋼も可能)と鋼板3により接合された場合も選択でき，省力化に繋がる。
【００２１】
中規模や小規模の建物の柱及び梁に対して，本発明者が提案したC'断面を採用された場合は，図１３に示す市販のH形鋼(I形鋼も可能)と鋼板3により接合された場合も選択できる。更に，日の字断面とC'断面に限定せず，市販のH形鋼，I形鋼，T形鋼，チャンネル鋼とアングル鋼の中の一つ以上の鋼材と一枚以上の鋼板により加工したマルチスチールチューブ形式の他の断面を選択することもできる(図示せず)。
【００２２】
図１４は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第８実施例を示したものである。この実施例は隔離用鋼板22により二重円形鋼管を分割したマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱の一例である。隔離用鋼板22により分割する方法に関しては図１４に示す方法に限定せず，内管，外管に設置する隔離用鋼板22の枚数は異なってもよい(図示せず)。
【００２３】
図１５は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第９実施例を示したものである。この実施例は三重円形鋼管式コンクリート充填鋼管柱の一例である。三重鋼管は従来の二重鋼管から発展してきたものである。三重鋼管は二重鋼管によりダブルコンファインド(二重拘束)効果から複合コンファインド効果に変更し，コンファインド効果が増強される。
【００２４】
図１６は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第１０実施例を示したものである。この実施例は三重角形鋼管式コンクリート充填鋼管柱の一例である。
【００２５】
図１７は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第１１実施例を示したものである。この実施例は円形鋼管と角形鋼管の組み合わせによる三重鋼管式コンクリート充填鋼管柱の一例である。
【００２６】
図１８は横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第１２実施例を示したものである。この実施例は隔離用鋼板22により第９実施例の鋼管を分割したマルチスチールチューブ型コンクリート充填鋼管柱の一例である。更に，主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9とCFT式メガ主筋10を設置し，ずれ止め剛性の高い突出物18とシアコネクタ19を取付けている。また，他の実施例としては，第１０実施例と第１１実施例である三重鋼管式コンクリート充填鋼管柱にも隔離用鋼板22により分割し，更に主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9とCFT式メガ主筋10を設置することができる。ただし，隔離用鋼板22により分割する方法は図１８に示す方法に限定せず，内管，中管と外管に設置する隔離用鋼板22の枚数は異なってもよい(図示せず)。
【００２７】
横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第８実施例，第９実施例，第１１実施例と第１２実施例では，必要に応じて，円形鋼管25は楕円形鋼管に変更することもできる。
【００２８】
一方，横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第８実施例〜第１２実施例では，一部スチールチューブ(例えば，中央のチューブ)にコンクリートを充填しなければ，柱は軽量化になる。柱の自重を減らすため，上記の実施方法(図示せず)も選択できる。 
【００２９】
また，横断面の大きい鋼・コンクリート合成柱の第８実施例〜第１２実施例では，一番外層の鋼管の外側に，主筋8，せん断補強筋9とCFT式メガ主筋10も設置できる(図示せず)。
【００３０】
更に，1000mを超える超々高層建築物および建造物の高さが高くなるにつれて，三重鋼管式コンクリート充填鋼管柱は四重以上の鋼管式コンクリート充填鋼管柱(図示せず)に変更することもできる。四重以上の鋼管式コンクリート充填鋼管柱は円形鋼管のみにした物，楕円形鋼管のみにした物，角形鋼管(長方形断面も含む)のみにした物，及びこれらの組み合わせにした物のいずれかの物としてもよい。分割式である四重以上の鋼管式コンクリート充填鋼管柱には，鋼管の内部と外部に，さらに主筋8とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9とCFT式メガ主筋10も設置できる(図示せず)。また，ずれ止め剛性の高い突出物18とシアコネクタ19も設置できる。
【００３１】
超々高層建築物では，建物の高さが高くなると，建物の総重量は増えるので，耐震壁(特に，センターコア)の負担軸力も増えてしまう。増えた自重を解消するため，有効な方法としては壁の厚さを増やすことである。その同時に，構造形式としては，従来の鉄筋コンクリート耐震壁から壁に一枚鋼板を内蔵する耐震壁に変化し，或いは型枠を機能する二枚の鋼・コンクリート耐震壁に変遷してきている。現在，このような耐震壁は2mを超える壁も存在している。壁の厚さそれ以上を増やすと，建物の利用可能な空間は狭くなる。本発明は，壁内の面内方向に三枚以上の鋼板を設置し，優れた耐震性能を有する新しい形式である耐震壁を提供する。三枚以上の鋼板を設置することにより，鋼板・コンクリートの一体化による応力伝達機構は有利になる。また，三枚以上の鋼板を設置することにより，鋼板の用量の増加につれて壁の厚さを薄くすることができ，建物の利用可能な空間は広くなる。また，三枚以上の鋼板を設置することにより，鋼板の厚さも薄くすることができ，従来応用されてきた枚数の少ない場合の極厚鋼板の使用を避けることができ，極厚鋼板の溶接を避けることができる。以下，本発明に関係する鋼・コンクリート合成耐震壁について，図示した実施例に基づいて説明する。
【００３２】
図２０は鋼・コンクリート耐震壁の第１実施例の横断面図を示したものである。図１９にこの実施例の一部を拡大したものを示す。この実施例では壁内の面内方向に三枚の鋼板28と複数の隔離用鋼板29を取付ける。形成された各チスチールチューブに主筋8，せん断補強筋(または構造上の補強筋)9，突出物18とシアコネクタ19を設置する。また，軸剛性の強い通しボルト12，補強鋼管を用いたジベル16と17も取付ける。更に，必要に応じて，CFT式メガ主筋10も配置する。隔離用鋼板29は基本的に壁の全高さまで設置する。本実施例では，充填したコンクリート5は両面から壁の中央領域で設置した鋼板28を拘束し，中央領域で設置した鋼板28を補剛することになる。また，充填したコンクリート5も型枠を機能する外側の鋼板28を補剛できる。取付けた通しボルト12はコンクリート打設する際，型枠の機能を有する鋼板28の面外変形を抑制できる。コンクリート5の硬化後，通しボルト12に緊張力を導入することにより，耐震壁を強化できる。この通しボルト12はアンボンドPC鋼棒を推奨する。三枚の鋼板28を取付けることによって，鋼板・コンクリートの一体化による応力伝達機構は有利になる。隔離用鋼板29の厚さと配置位置，通しボルト12の直径と本数，CFT式メガ主筋10の直径と本数と配置位置と鉄骨比を調整することにより耐震壁の耐力・剛性・変形性能を制御できる。
【００３３】
図２１は鋼・コンクリート耐震壁の第２実施例の横断面図を示したものである。この実施例では壁内の面内方向に設置する鋼板28の枚数が四枚で，主筋8，せん断補強筋(または構造上の補強筋)9，隔離用鋼板29，突出物18，シアコネクタ19，通しボルト12，補強鋼管を用いたジベル16と17を設置している。
【００３４】
図２２は鋼・コンクリート耐震壁の第３実施例の横断面図を示したものである。図２３にこの実施例の一部を拡大したものを示す。この実施例は鋼・コンクリート耐震壁の第２実施例から発展してきた例である。本実施例では鋼・コンクリート耐震壁の第２実施例の外側に，更に主筋8，せん断補強筋9と連結鉄筋30を設置し，コンクリート5を充填する。
【００３５】
鋼・コンクリート耐震壁の第２実施例と第３実施例では，必要に応じて，壁内の面内方向に設置する鋼板28の枚数が五枚以上で設置することもできる(図示せず)。
【００３６】
鋼・コンクリート耐震壁の第１実施例〜第３実施例では，必要に応じて，壁内の面内方向に設置する鋼板28の両側や片側に補剛リブを設置することもできる(図示せず)。上記の補剛リブとしては鋼板，T形鋼，チャンネル鋼とアングル鋼のいずれにしてもよい。鋼板の補剛方法としては水平方向の補剛，垂直方向の補剛とクロスタイプの補剛などにしてもよい(図示せず)。
【００３７】
図２４は鋼・コンクリート耐震壁の第４実施例の横断面図を示したものである。図２５に図２４中のY1−Y1線における断面図の一部を示す。この実施例では外側に水平方向に波形に折り曲げた鋼板31を設置し，中央領域で高さ方向に波形に折り曲げた鋼板32を取付ける。また，壁に主筋8，せん断補強筋(または構造上の補強筋)9，波形鋼板31の補剛リブ33と波形鋼板32の補剛リブ34(図２５参照)を設置し，コンクリート5を充填する。補剛リブ33のある波形鋼板31は軸耐力に強いが，補剛リブ34のある波形鋼板32はせん断耐力に強い。波形鋼板31と波形鋼板32が直交するように配置した上で，コンクリート5を充填すれば，軸耐力及びせん断耐力とも強い耐震壁は生まれる。
【００３８】
図２６は鋼・コンクリート耐震壁の第５実施例の横断面図を示したものである。図２７に図２６中のY2−Y2線における断面図の一部を示す。本実施例では中央領域で二枚の高さ方向に波形に折り曲げた鋼板32を取付けている。
【００３９】
図２８は鋼・コンクリート耐震壁の第６実施例の横断面図を示したものである。図２９に図２８中のY3−Y3線における断面図の一部を示す。この実施例は鋼・コンクリート耐震壁の第５実施例から発展してきた例である。本実施例は鋼・コンクリート耐震壁の第５実施例の外側に更に主筋8，せん断補強筋9と連結鉄筋30を設置し，コンクリート5を充填する。
【００４０】
鋼・コンクリート耐震壁の第５実施例と第６実施例では，必要に応じて，壁の中に波形鋼板31と波形鋼板32の枚数を増加させることが可能である。また，波形鋼板31と波形鋼板32の設置位置を入れ替えることもできるが，大きな軸圧縮力を負担する耐震壁の場合，外側には軸力抵抗系波形鋼板31を設置することが望ましい。
【００４１】
鋼・コンクリート耐震壁の第３実施例〜第６実施例では，必要に応じて，壁の面外方向に軸剛性の強い通しボルト12も取付けることができる(図示せず)。
【００４２】
鋼・コンクリート耐震壁の第２実施例〜第６実施例では，必要に応じて，壁の中にCFT式メガ主筋10を設置することもできる(図示せず)。
【００４３】
上述の全ての実施例の鋼板・鋼管・補剛リブは，コンクリートと鋼材の付着強度を上昇させる為に，コンクリートと接触する面は格子状の小さな突起44のある縞鋼板43(図４６参照)を利用しても良い。
【００４４】
続いて，波形鋼板による鉄骨耐震壁の実施例について説明する。
【００４５】
図３０は波形鋼板耐震壁の第１実施例の横断面図を示したものである。図３１に図３０中のY4−Y4線における断面図の一部を示す。この実施例では，外側に水平方向に波形に折り曲げた鋼板31，中央領域で高さ方向に波形に折り曲げた鋼板32，波形鋼板31の補剛リブ33と波形鋼板32の補剛リブ34を設置する。補剛方法は図３０に示す方向と垂直の方向で実施してもよい(図示せず)。波形鋼板型耐震壁は繋ぎ鋼板37と高力ボルト38を介して周辺部材27と接合する。この実施例では，周辺部材27はコンクリート充填角型鋼管柱である。また，必要に応じて，波形鋼板31と波形鋼板32の設置位置を入れ替えることもできる。
【００４６】
図３２は波形鋼板耐震壁の第２実施例の横断面図を示したものである。図３３に図３２中のY5−Y5線における断面図の一部を示す。本実施例では，中央領域で二枚の高さ方向に波形に折り曲げた鋼板32を取付けている。必要に応じて，壁の中に波形鋼板31と波形鋼板32の枚数を増加させることが可能である。また，波形鋼板31と波形鋼板32の設置位置を入れ替えることもできる。
【００４７】
鋼・コンクリート耐震壁の第５実施例・第６実施例，及び波形鋼板による鉄骨耐震壁の第１実施・第２実施例では，軸力抵抗系波形鋼板31とせん断力抵抗系波形鋼板32は直角するように配置している。しかし，実施方法としてはその方法のみではなく，抵抗するせん断耐力と軸力の割合によって，角度を変更することもできる。波形の折り筋の向きは圧縮ストラットの方向に従って配置すれば，もっと良好な効果を発揮できる。ただし，圧縮ストラットの方向は耐震壁の高さとせいなどにより左右される。図３４は各波形鋼板の配置方向のイメージ図の一例である。図３４には，主筋8，せん断補強筋(または構造上の補強筋)9，補剛リブ33と補剛リブ34などを省略している。θは水平方向と波形の折り筋の向きとのなす角度である。水平力抵抗要素の波形鋼板は斜めとする際，壁の中心線(鉛直方向)を対称軸として対称に配置する。若しくは鋼板は壁の中心面を対称面として配置する。圧縮ストラットの方向により，θの適用範囲は0o〜85oとする。また，大きな軸圧縮力を負担する耐震壁の場合，外側には軸力抵抗系波形鋼板31を設置することが望ましい。
【００４８】
各実施例では，周辺部材27はコンクリート充填丸型鋼管柱(図３５参照)にしてもよい。また，必要に応じて，周辺部材27はRC部材やSRC部材に変更してもよい。尚且つ，図３５に示すように補剛リブ33は波形鋼板31の両側に設置してもよい。また，波形鋼板の補剛方法としては，波形の折り筋の向きに対して，同じ方向の補剛，垂直方向の補剛(図示せず)などのいずれの方法にしてもよい。更に，全ての波形鋼板は図３６a）〜d）に示すような断面形状をした波形鋼板を利用しても良い。
【００４９】
本発明で提案した鋼・コンクリート合成壁はセンターコアに最適である。良く利用されるセンターコアの断面形状を図３７a）〜e）に示す。図３７a）はL形，図３７b）はT形，図３７c）はH形，図３７d）はコの字形，図３７e）は十字形の壁要素である。ただし，図３７に示す各壁要素には四枚の鋼板を設置しているが，本発明で提案した鋼・コンクリート合成壁要素の各例(第１実施例〜第６実施例のいずれか)は図３７に示す全ての断面に応用してよい。
【００５０】
続いて，本発明に係る補強鋼管を用いたジベルについて説明する。
【００５１】
この発明に係る補強鋼管を用いたジベル16の第１実施形態の詳細を図３８に示す。この補強鋼管を用いたジベル16は，両面に貫通する孔14が形成された鋼板39と，この鋼板39の孔14を貫通して両側に突出する補強鋼管15とでなる。なお，上記の補強鋼管15は，溶接で鋼板39に接合する。補強鋼管15は鋼管15-1に補強鋼板15-2を取付ける。補強鋼板15-2も溶接で鋼管15-1に接合する。鋼板39の孔14の断面欠損による軸方向耐力低減値Fは補強鋼板15-2の耐力により補足する。それにより [6]式を満足させたい。
【数６】
0006025884.tif 000007
ここに，
fy1：鋼板39の降伏点強度，fy2：軸力補足用補強鋼板15-2の降伏点強度，d1：穴14の直径(補強鋼管15の外径)，t1：鋼板39の厚さ，t2：軸力補足用補強鋼板15-2の厚さ，l：補強鋼管15の長さ(軸力補足用補強鋼板15-2の長さ)， B：コンクリートの圧縮強度。
本補強鋼管を用いたジベル16は，従来の孔あき鋼板ジベルと違って，断面欠損による軸力負担分の低下を最大限に解消でき，断面欠損がある場所での使用に適合する。また，本補強鋼管を用いたジベル16は，従来のシアコネクタ19 (頭付スタッド)・孔あき鋼板ジベル・鋼管併用孔あき鋼板ジベルより，ずれ止め剛性が高くて，大きな軸力を伝達できるメリットがある。
【００５２】
補強鋼管を用いたジベル16の第２実施形態における補強二重鋼管15-aの詳細を図３９に示す。この補強二重鋼管15-aは，二重の鋼管15-1を有し，更に補強用鋼板15-2を取付けている。また，第３実施形態としては鋼管内にH形鋼とI形鋼などの鋼材により補強する形としてもよい(図示せず)。
【００５３】
この発明に係る補強鋼管を用いたジベル17の実施形態を図４０に示す。この補強鋼管を用いたジベル17は，貫通する孔14が形成された鋼板39と，この鋼板39の孔14を貫通して片側に突出する補強鋼管15とでなる。なお，この補強鋼管を用いたジベル17は，片側に突出する補強二重鋼管15-aや片側に突出する鋼管内にH形鋼とI形鋼などの鋼材により補強する形を利用してもよい。
【００５４】
補強鋼管15と補強二重鋼管15-aの実施形態としては，他の方式で補強した鋼管を利用してもよい(図示せず)。
【００５５】
この発明に係るずれ止め剛性の高い突出物18の第１実施形態を図４１に示す。この実施例では，突出物18は補強鋼管15である。穴を設けない鋼板40の片側に，補強鋼管15は，上記の鋼板40と溶接で一体に形成されている。
【００５６】
ずれ止め剛性の高い突出物18の第２実施形態を図４２に示す。この実施例では，突出物18はH形鋼23である。穴を設けない鋼板40の片側に，市販のH形鋼23は，鋼板40と溶接で一体に形成されている。ただし，H形鋼23と鋼板40の接触する面はH形鋼23の横断面とする(図４２参照)。また，H形鋼23はI形鋼，T形鋼，チャンネル鋼，アングル鋼，及びリブで補剛された鋼材(補剛されたH形鋼，補剛されたI形鋼，補剛されたT形鋼，補剛されたチャンネル鋼，補剛されたアングル鋼，補剛された角形鋼管，補剛された円形鋼管などを含む)，加工した鋼材に変更してもよい。その際，I形鋼，T形鋼，チャンネル鋼，アングル鋼などの鋼材と鋼板40の接触する面は上述の鋼材の横断面とする。第２実施形態であるずれ止めは，断面欠損が生じず，従来の頭付スタッドよりずれ止め剛性が高くて，超々高層建築物の巨大SRC柱と巨大CFT柱と下層部の鋼板付き合成センターコアに適用することが望ましい。
【００５７】
また，ずれ止め剛性の高い突出物18の実施形態は補強鋼管を用いたジベル16の実施形態及び補強鋼管を用いたジベル17の実施形態としてもよい。
【００５８】
補強鋼管を用いたジベル16と17とずれ止め剛性の高い突出物18の他の使用例を図４３に示す。図４３は，鋼板39の長手方向に沿う側端を建築構造物の横向きの基材(鋼材) 45，例えば鉄骨梁のフランジやブレース接合用などの鋼板に固定した例である。
【００５９】
ずれ止め剛性の高い突出物18の他の使用例を図４４に示す。図４４は，鋼板40の長手方向に沿う側端を建築構造物の横向きの基材(鋼材) 45，例えば鉄骨梁のフランジやブレース接合用などの鋼板に固定した例である。ただし，突出物18は，鋼板40に穴を設けて(鋼板40が鋼板39に変更すること)，穴のある鋼板対して片側だけに突出するもの或いは両側に突出するものであってもよい。
【００６０】
続いて，CFT式メガ主筋について定義する。コンクリート充填鋼管が主筋として機能するものはCFT式メガ主筋である。CFT式メガ主筋10の実施形態の一例を図４５に示す。鋼管41には主筋11とせん断補強筋(または構造上の補強筋)9を配置している。鋼管41とコンクリート5との間のずれを防止するため，鋼管41に両面に突出すタイプの補強鋼管を用いたジベル穴16を設ける。或いは鋼管41に片側に突出するタイプの突出物18を設けてもよい。また，鋼管の外側にリング式リブ42を取付ける。一方，鋼管41について，コンクリートと鋼管41の付着強度を上昇させる為に，コンクリートと接触する面は格子状の小さな突起44のある縞鋼板43(図４６参照)を利用しても良い。その際，格子状の小さな突起44は鋼管41の外側にしても，鋼管41の内側にしてもよい。
【００６１】
CFT式メガ主筋10の実施形態としては円形断面のみならず，長方形断面としてもよい。また，必要に応じて，CFT式メガ主筋内に内蔵する縦筋11と内蔵するせん断補強筋(または構造上の補強筋)9と鋼管41に両面に突出すタイプの補強鋼管を用いたジベル穴16と鋼管41に片側に突出するタイプの突出物18と鋼管の外側にリング式リブ42の一部，或いは全部を省略してもよい。
【発明の効果】
【００６２】
本発明により提案した日の字断面形式である合成部材は巨大地震や台風や颶風などに対して抵抗しうる強度と靱性と剛性に優れており，通常のSRC部材やCFT部材より断面形状が合理し，安定の挙動を有し，コンクリート・鋼材(フランジ同士とウェブ同士)の一体化による応力（曲げモーメントとねじりモーメントと軸方向力とせん断力）伝達機構も有利である。
【００６３】
本発明により提案した鋼・コンクリート合成柱は柱にとっては革新になる。大断面の鋼・コンクリート合成柱は将来の超々高層ビルの巨大柱にとって最適である。また，提案した鋼・コンクリート合成柱の一部も梁，プレストレストコンクリート構造部材とブレースに応用できる。
【００６４】
本発明で提案した鋼・コンクリート合成壁は，強度を期待する耐力壁に最適で，将来の超々高層ビルのセンターコアや連層耐震壁にとって革新になる。
【００６５】
本発明に係る鉄骨系形鋼板耐震壁は，せん断耐力と軸耐力を向上させることが可能であって，柱梁で囲まれた構面内に配置される耐震壁の設計にとって，設計の自由度を高める。
【００６６】
本発明に係る補強鋼管を用いたジベルとずれ止め剛性の高い突出物は，鉄骨系部材とコンクリート系部材との接合部分におけるずれ止め機能，せん断耐力，軸耐力及びずれ止め剛性を大幅に向上させることが可能である。
【００６７】
本発明に係るCFT式メガ主筋は，柱の中に設置することにより，柱の軸耐力と曲げ耐力が上昇し，柱の高軸力下における軸圧縮ひずみの進展も抑制でき，火事対策に対して有利であり，超々高層ビルの巨大柱にとって，革新になる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の最もシンプルな実施形態である柱・梁・壁・ブレースを示す横断面(日の字断面)図
【図２】本発明の別の実施形態である柱・梁・壁・ブレースを示す横断面(C断面)図
【図３】巨大な鋼・コンクリート合成柱の立面図の一例
【図４】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第１実施例の横断面(日の字断面)図
【図５】図３中のX1−X1線における断面図の一例
【図６】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第２実施例の横断面図
【図７】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第３実施例の横断面図
【図８】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第４実施例の横断面図
【図９】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第５実施例の横断面図
【図１０】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第６実施例の横断面図
【図１１】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第７実施例の横断面図
【図１２】市販のH形鋼と鋼板により接合した日の字断面の実施例
【図１３】市販のH形鋼と鋼板により接合したC断面の実施例
【図１４】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第８実施例の横断面図
【図１５】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第９実施例の横断面図
【図１６】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第１０実施例の横断面図
【図１７】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第１１実施例の横断面図
【図１８】巨大な鋼・コンクリート合成柱の第１２実施例の横断面図
【図１９】図２０の一部の拡大図
【図２０】鋼・コンクリート合成壁の第１実施例の横断面図
【図２１】鋼・コンクリート合成壁の第２実施例の横断面図
【図２２】鋼・コンクリート合成壁の第３実施例の横断面図
【図２３】図２２の一部の拡大図
【図２４】鋼・コンクリート合成壁の第４実施例の横断面図
【図２５】図２４中のY1−Y1線における断面図の一部
【図２６】鋼・コンクリート合成壁の第５実施例の横断面図
【図２７】図２６中のY2−Y2線における断面図の一部
【図２８】鋼・コンクリート合成壁の第６実施例の横断面図
【図２９】図２６中のY3−Y3線における断面図の一部
【図３０】波形鋼板による鉄骨耐震壁の第１実施例の横断面図
【図３１】図３０中のY4−Y4線における断面図の一部
【図３２】波形鋼板による鉄骨耐震壁の第２実施例の横断面図
【図３３】図３２中のY5−Y5線における断面図の一部
【図３４】各波形鋼板の配置方向のイメージ図の一例
【図３５】壁の周辺部材27の実施形態の一例
【図３６】波形鋼板耐震壁の全ての実施形態に係る波形鋼板の断面形状を示す断面図
【図３７】良く利用されるセンターコアの壁要素における断面形状を示す断面図
【図３８】鋼板を貫通させて両側に突出する補強鋼管を用いたジベルの第１実施形態の詳細図a)補強鋼管を用いたジベルの第１実施形態の正面図b)a)の側面図c)コンクリートから補強鋼管を用いたジベルに作用する最大応力度の状態を示す図d)補強鋼管を用いたジベルにある軸力補足用補強鋼板に作用する最大応力度の状態を示す図e)補強鋼管に通しボルトを通す状態を示す図
【図３９】鋼板を貫通させて両側に突出する補強鋼管を用いたジベルの第２実施形態の詳細図a)補強鋼管を用いたジベルの第２実施形態の正面図b)a)の側面図c)補強鋼管に通しボルトを通す状態を示す図
【図４０】鋼板を貫通させて片側に突出する補強鋼管を用いたジベルの実施形態の詳細図a)補強鋼管を用いたジベルの実施形態の正面図b)a)の側面図
【図４１】ずれ止め剛性の高い突出物の第１実施形態の詳細図a)ずれ止め剛性の高い突出物の第１実施形態の正面図b)a)の側面図
【図４２】ずれ止め剛性の高い突出物の第２実施形態の詳細図a)ずれ止め剛性の高い突出物の第２実施形態の正面図b)a)の側面図
【図４３】補強鋼管を用いたジベルとずれ止め剛性の高い突出物の他の実施形態
【図４４】ずれ止め剛性の高い突出物の別の使用例
【図４５】CFT式メガ主筋の実施形態の一例の詳細図a)CFT式メガ主筋の実施形態の一例の横断面図b)図４５a)中のY6−Y6線における断面図の一部
【図４６】縞鋼板の詳細図
【図４７】作成された日の字断面の接合例
【発明を実施するための形態】
【００６９】
本発明に係る鋼・コンクリート合成部材，鉄骨系波形鋼板耐震壁，補強鋼管を用いたジベル，ずれ止め剛性の高い突出物とCFT式メガ主筋の実施形態に関して，（０００６）〜（００６１）を参照されたい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係る鋼・コンクリート合成部材，波形鋼板耐震壁，補強鋼管を用いたジベル，ずれ止め剛性の高い突出物とCFT式メガ主筋は建築産業や土木建設産業などの分野に広く利用できる。
【符号の説明】
【００７１】
3 ：鋼板(外側ウェブ且つ型枠の機能をする薄肉鋼板)
【図１】
0006025884.tif 000014
【図２】
0006025884.tif 000015
【図３】
0006025884.tif 000016
【図４】
0006025884.tif 000017
【図５】
0006025884.tif 000018
【図６】
0006025884.tif 000019
【図７】
0006025884.tif 000020
【図８】
0006025884.tif 000021
【図９】
0006025884.tif 000022
【図１０】
0006025884.tif 000023
【図１１】
0006025884.tif 000024
【図１２】
0006025884.tif 000025
【図１３】
0006025884.tif 000026
【図１４】
0006025884.tif 000027
【図１５】
0006025884.tif 000028
【図１６】
0006025884.tif 000029
【図１７】
0006025884.tif 000030
【図１８】
0006025884.tif 000031
【図１９】
0006025884.tif 000032
【図２０】
0006025884.tif 000033
【図２１】
0006025884.tif 000034
【図２２】
0006025884.tif 000035
【図２３】
0006025884.tif 000036
【図２４】
0006025884.tif 000037
【図２５】
0006025884.tif 000038
【図２６】
0006025884.tif 000039
【図２７】
0006025884.tif 000040
【図２８】
0006025884.tif 000041
【図２９】
0006025884.tif 000042
【図３０】
0006025884.tif 000043
【図３１】
0006025884.tif 000044
【図３２】
0006025884.tif 000045
【図３３】
0006025884.tif 000046
【図３４】
0006025884.tif 000047
【図３５】
0006025884.tif 000048
【図３６】
0006025884.tif 000049
【図３７】
0006025884.tif 000050
【図３８】
0006025884.tif 000051
【図３９】
0006025884.tif 000052
【図４０】
0006025884.tif 000053
【図４１】
0006025884.tif 000054
【図４２】
0006025884.tif 000055
【図４３】
0006025884.tif 000056
【図４４】
0006025884.tif 000057
【図４５】
0006025884.tif 000058
【図４６】
0006025884.tif 000059
【図４７】
0006025884.tif 000060