(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
躯体と接合された鉄筋コンクリート製の梁の梁端部に設けられ、鉄筋をアンボンド状態としたアンボンド領域部と、
前記アンボンド領域部の外側の前記梁に設けられ、前記鉄筋を前記梁に定着させる第一定着部材と、
前記アンボンド領域部の外側の前記躯体に設けられ、前記鉄筋を前記躯体に定着させる第二定着部材と、
を備え、
前記アンボンド領域部は、前記梁端部に形成された凹部であり、
前記凹部には、前記鉄筋とアンボンド状態で、前記躯体に圧縮力を伝達するブロック体が設けられている、
鉄筋コンクリート製の梁の接合構造。
【請求項２】
前記第一定着部材と前記第二定着部材とに、前記鉄筋が着脱可能に接合されている、
請求項１に記載の鉄筋コンクリート製の梁の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート製の梁の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート構造の梁の載荷重を増加していくと曲げ応力度が増大し、コンクリートの弾性限度を超えると、梁は接合端（最外縁）から塑性域に入る。全断面が塑性域に達すると、中立軸の一方側（例えば上面側）は塑性圧縮、他方側（例えば下面側）は塑性引張りを受ける。この状態では曲げモーメントは一定の値を保ったまま、梁はヒンジのように回転を続ける。そして、この状態のモーメントを全塑性モーメントとされ、全塑性モーメントをもつ梁の断面の力学的状態が塑性ヒンジとされている。別の言い方をすると、部材断面が荷重によって降伏することにより形成されるピン状態のヒンジとされている。
【０００３】
鉄筋コンクリート構造において、一般的に地震時に入力したエネルギーは、各階の梁端部に形成される塑性ヒンジによって吸収されるように構成されている。よって、塑性ヒンジの形成が想定される部分には、脆性破壊を防ぎ、十分な耐力と回転変形能力を持たせる目的で剪断補強筋や帯筋を密に配筋することなどが行われる。
【０００４】
特許文献１には、梁端部における塑性ヒンジの形成が想定される範囲を繊維補強セメント系材料により形成すると共に、梁端部間の中間部分を普通コンクリートで形成したプレキャスト梁部材で梁を構築することで、梁端部の塑性変形回転能力を増大させ建物全体の地震応答制御を可能にし、さらに梁端部のせん断補強筋量を節減しつつ変形能力を増大させ、全体として大きな地震エネルギー吸収能力を発揮させることが提案されている（特許文献１を参照）。
【０００５】
ここで、梁に荷重がかかり梁端部の塑性ヒンジ部分が回転変形することよって鉄筋が伸張し降伏すると、降伏した領域が塑性変形領域となると共に、コンクリートにせん断ひび割れ（亀裂）が発生する。また、除荷重時にひび割れ部分が閉じるため、伸張し降伏した鉄筋はコンクリート断面に押し込まれる。そして、これが繰り返されることによって徐々にコンクリートとの付着特性が劣化する。つまり、梁端部の塑性ヒンジ部位の繰り返し変形による鉄筋のコンクリートに対する付着特性が劣化し、これにより鉄筋のエネルギー吸収能力が低下し、復元力特性が低下する。
【０００６】
別の観点から説明すると、鉄筋コンクリート構造では、鉄骨造のように完全弾塑性の履歴特性を形成することができないので、梁に荷重がかかり梁端部の塑性ヒンジ部分が繰り返し回転変形することよって、復元力特性が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３９９９５９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、鉄筋コンクリート製の梁の梁端部における鉄筋のエネルギー吸収能力を向上させることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、躯体と接合された鉄筋コンクリート製の梁の梁端部に設けられ、鉄筋をアンボンド状態としたアンボンド領域部と、前記アンボンド領域部の外側の前記梁に設けられ、前記鉄筋を前記梁に定着させる第一定着部材と、前記アンボンド領域部の外側の前記躯体に設けられ、前記鉄筋を前記躯体に定着させる第二定着部材と、を備え、前記アンボンド領域部は、前記梁端部に形成された凹部であり、前記凹部には、前記鉄筋とアンボンド状態で、前記躯体に圧縮力を伝達するブロック体が設けられている。
【００１０】
請求項１の発明では、梁端部に引張力が作用して塑性ヒンジの状態になると、第一定着部材と第二定着部材との間のアンボンド領域部の鉄筋が、コンクリートを破壊することなく、或いは、コンクリートに拘束されることなく、塑性変形してエネルギーを吸収する。
【００１１】
また、梁端部におけるアンボンド領域部以外の鉄筋のコンクリートへの付着特性の劣化が抑制又は防止される。
【００１２】
したがって、鉄筋コンクリート製の梁の梁端部における鉄筋のエネルギー吸収能力が向上する。
【００１３】
ここで、「アンボンド状態」とは、「鉄筋のコンクリートへの付着強度を実質的にゼロ、又は略ゼロとした状態」、或いは「鉄筋をコンクリートに定着させていない状態又は略定着させていない状態」とする。
【００１５】
また、鉄筋が露出する凹部によって、アンボンド状態が保障されると共に、鉄筋が自由に伸張するので、鉄筋コンクリート製の梁の梁端部における鉄筋のエネルギー吸収能力が確実に向上する。
【００１７】
また、ブロック体が圧縮力の伝達を受け持つので、圧縮時における梁端部の剛性が向上する。また、凹部に露出した鉄筋の座屈が防止又は抑制される。
【００１８】
請求項２の発明は、前記第一定着部材と前記第二定着部材とに、前記鉄筋が着脱可能に接合さている。
【００１９】
請求項２の発明では、例えば、地震等で破損又は劣化した第一定着部材と第二定着部材との間の鉄筋を容易に交換することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、鉄筋コンクリート製の梁の梁端部における鉄筋のエネルギー吸収能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る鉄筋コンクリート製の梁の接合構造によって柱に接合された梁端部を示す斜視図である。
【図２】図１に示す梁端部における（Ａ）は梁長方向に沿った垂直断面を示す断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図３】図２（Ａ）の要部を拡大した断面図である。
【図４】第一実施形態の第一変形例を示す（Ａ）は図３に対応する断面図であり、（Ｂ）は主筋のアンボンド領域部が取り外され分解された状態の断面図であり、（Ｃ）は継手全体が一方の鉄筋側に螺合した状態の図である。
【図５】第一実施形態の第二変形例の梁端部を示す図１に対応する斜視図である。
【図６】（Ａ）は第一実施形態の第二変形例に用いるブロック体を示す斜視図であり、（Ｂ）は第一実施形態の第三変形例に用いるブロック体を示す分解斜視図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る鉄筋コンクリート製の梁の接合構造によって柱に接合された梁端部における梁長方向に沿った垂直断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第一実施形態＞
図１〜図３を用いて、本発明の第一実施形態に係る鉄筋コンクリート製の梁の接合構造について説明する。
【００２３】
図１と図２とには、コンクリートＱに鉄筋が埋設され補強された鉄筋コンクリート製の柱の一部を構成する立方体状の仕口ブロック部２０と鉄筋コンクリート製の梁５０とが一体的に構成された柱梁仕口ＰＣａセグメント１０が図示されている。そして、柱梁仕口ＰＣａ（プレキャスト）セグメント１０を構成する鉄筋コンクリート製の仕口ブロック部２０と鉄筋コンクリート製の梁５０とが、本発明の第一実施形態に係る鉄筋コンクリート製の梁の接合構造が適用されて接合されている。
【００２４】
なお、梁５０の梁長（長手）方向をＸ方向とし、鉛直方向をＺ方向とし、Ｘ方向とＺ方向と直交する方向をＹ方向とする。また、Ｙ方向が梁５０の梁幅方向（平面視における梁長方向と直交する方向）である。
【００２５】
柱梁仕口ＰＣａ（プレキャスト）セグメント１０は、仕口ブロック部２０のＸ方向両外側に梁５０が接合された構成とされている。この柱梁仕口ＰＣａセグメント１０の仕口ブロック部２０の上下に、柱１７，１９が、隙間をあけて配置され、グラウト等が注入されることによって、柱１２、１９と柱梁仕口ＰＣａセグメント１０とが一体化される。
【００２６】
柱１７、１９には、鉛直方向（長手方向）に沿って配筋され、仕口ブロック部２０に挿入され埋設される複数の主筋２２と、主筋２２と直交する方向に沿って配筋されたせん断補強筋（図示略）と、が埋設されている。
【００２７】
左右の両梁５０には、梁長方向（軸方向）に沿って配筋され、仕口ブロック部２０を貫通するように（左右の梁５０と仕口ブロック部２０とに跨って）埋設された（配筋された複数の主筋４０と、主筋４０と直交する方向に沿って配筋されたせん断補強筋３０（図２（Ａ）参照）と、が埋設されている。
【００２８】
なお、本発明が適用された左右の梁５０の梁端部５２の接合構造は、左右対称である以外は、同様の構成であるので、以降の説明においては、特に区別することなく説明する。
【００２９】
また、仕口ブロック部２０を貫通する主筋４０は、梁５０の鉛直方向の中央の中立軸Ｓ（図１参照）の上側と下側とにそれぞれ配筋されている。なお、以降、梁５０の中立軸Ｓの上側にある部材には、符号の後にＵを付し、下側にある部材にはＬを付して説明する場合がある。但し、上下を区別して説明する必要がない場合は、Ｕ，Ｌを省略する。
【００３０】
梁５０における仕口ブロック部２０と接合された梁端部５２の上側と下側には凹部５４Ｕ，５４Ｌが形成されている。そして、この凹部５４を主筋４０Ｕ，４０Ｌが露出するように配筋されている。なお、この主筋４０における凹部５４に露出した部位をアンボンド領域部４２とする。
【００３１】
図１、図２（Ａ）、図３に示すように、梁端部５２における凹部５４の梁長方向の外側には、定着部材６０が設けられ、この定着部材６０によって主筋４０が梁５０を構成するコンクリートＱに定着している。
【００３２】
図２（Ａ）と図３とに示すように、同様に、凹部５４の梁長方向の外側の仕口ブロック部２０には、定着部材６０が設けられ、この定着部材６０によって主筋４０が仕口ブロック部２０を構成するコンクリートＱに定着している。
【００３３】
なお、図３に示すように、本実施形態では、定着部材６０は、機械式の定着部材とされている。更に本実施形態では、定着板６２と、主筋４０に装着するナット６４と、が一体となった構成（例えば、定着板６２とナット６４とが一体に鋳造された構成）の機械式の定着金物とされている。
【００３４】
＜作用及び効果＞
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３５】
鉄筋コンクリート製の梁５０に荷重がかかり梁端部５２の塑性ヒンジ部分が回転変形することよって、主筋４０が伸張し降伏すると、降伏した領域が塑性変形領域となる。
【００３６】
このように梁端部５２に引張力が作用して塑性ヒンジ状態になると、梁５０側の定着部材６０と仕口ブロック部２０側の定着部材６０との間の凹部５４に露出する主筋４０のアンボンド領域部４２が、コンクリートＱに拘束されることなく、塑性変形してエネルギーを吸収する。
【００３７】
また、主筋４０のアンボンド領域部４２が塑性変形するので、アンボンド領域部４２以外の部位におけるコンクリートＱへの付着特性の劣化が抑制又は防止される。
【００３８】
また、定着部材６０に機械式定着金物を用いることによって、主筋４０に生じる引張応力が、定着部材６０を構成する定着板６２に生じる支圧力を介して、定着部材６０の周囲のコンクリートＱ（梁５０及び仕口ブロック部２０）に、より確実に伝達される。
【００３９】
したがって、鉄筋コンクリート製の梁５０の梁端部５２における主筋４０のエネルギー吸収能力が向上する。すなわち、梁端部５２に形成される塑性ヒンジによるエネルギー吸収効果が向上する。
【００４０】
また、主筋４０におけるアンボンド領域部４２は、凹部５４に露出することで、アンボンド状態が保障される。また、主筋４０のアンボンド領域部４２が自由に伸縮する。このように、主筋４０を凹部５４に露出させアンボンド領域部４２を形成する構成とすることで、鉄筋コンクリート製の梁５０の梁端部５２における主筋４０のエネルギー吸収能力が確実に向上する。
【００４１】
＜変形例＞
つぎに、本実施形態の変形例について説明する。
【００４２】
「第一変形例」
図４に示す第一変形例では、主筋１４０は、ねじ鉄筋とされている。主筋１４０における凹部５４に露出するアンボンド領域部１４２は、鉄筋１４３と鉄筋１４５とが継手１４６に螺合されて接続された構成となっている。そして、アンボンド領域部１４２の長手方向の両端部（鉄筋１４３，１４５の端部）が定着部材１６０に螺合され接続されている。
【００４３】
なお、定着部材１６０は、定着板６２とねじ鉄筋１４０が螺合するナット１６４とが一体となった構成（例えば、定着板６２とナット１６４とが一体に鋳造された構成）の機械式の定着金物とされている。
【００４４】
前述したように凹部５４に露出するアンボンド領域部１４２は、鉄筋１４３と鉄筋１４５とが継手１４６に螺合されて接続された構成となっている（図４（Ｂ）を参照）。
【００４５】
よって、例えば、継手１４６全体を鉄筋１４３（又は鉄筋１４５）側に螺合させた状態で（図４（Ｃ）を参照）、まず鉄筋１４３と鉄筋１４５とをそれぞれ定着部材１６０に螺合させて、つぎに継手１４６を回して鉄筋１４５に螺合させることで、容易にアンボンド領域部１４２（鉄筋１４３，１４５）を両定着部材１６０に接続させることができる。なお、アンボンド領域部１４２を取り外す場合は、この逆の手順で行えばよい。
【００４６】
このように、主筋１４０を構成するアンボンド領域部１４２は、凹部５４から容易に着脱可能な構成となっている。別の言い方をすると、アンボンド領域部１４２は、定着部材１６０に交換可能（着脱可能）に接続されている。
【００４７】
したがって、アンボンド領域部１４２が、繰り返し塑性変形し、破損又は劣化した場合、アンボンド領域部１４２のみを容易に交換することができる。
【００４８】
なお、図４の構成は一例であってこの構成に限定されるものではない。アンボンド領域部１４２が定着部材６０に着脱可能に接合され、交換可能な構成であればよい。
【００４９】
「第二変形例」
図５と図６（Ａ）に示す第二変形では、梁５０の梁端部５２の凹部５４に、直方体形状のブロック体１５０が設けられている（嵌め込まれている）。ブロック体１５０は貫通孔１５２（図６（Ａ）を参照）が形成され、貫通孔１５２に主筋４０（のアンボンド領域部４２）が挿通されている。
【００５０】
なお、ブロック体１５０の貫通孔１５２には充填材やコンクリートＱなどが充填されていない。よって、凹部５４にブロック体１５０が設けられていても、主筋４０のアンボンド領域部４２は、アンボンド状態が維持されている。
【００５１】
このような構成によって、鉄筋コンクリート製の梁５０の梁端部５２の塑性ヒンジ部分が回転変形する際、ブロック体１５０が仕口ブロック部２０に圧縮力を伝達する。つまり、ブロック体１５０が圧縮力の伝達を受け持つので、圧縮時における梁端部５２の剛性が向上する。
【００５２】
また、ブロック体１５０の貫通孔１５２に、アンボンド領域部４２が挿通されているので、圧縮時におけるアンボンド領域部４２の座屈が防止又は抑制される。
【００５３】
なお、ブロック体１５０を構成する材料は特に限定されないが、仕口ブロック部２０に圧縮力を伝達することが可能な強度と剛性を有する材料で構成されている。
【００５４】
「第三変形例」
図６（Ｂ）に示す第二変形では、梁５０の梁端部５２の凹部５４に、直方体形状のブロック体１７０が設けられている（嵌め込まれている）。ブロック体１７０は、板状の第一ブロック体１７６と、半円形状の凹部１７４が形成された第二ブロック体１７２と、で構成されている。
【００５５】
ここで、梁端部５２の凹部５４にブロック体１７０を設ける方法の一例を説明する。まず板状の第一ブロック体１７６を主筋４０と梁端部５２の凹部５４の底面５５Ｃ（図１、図２（Ａ）、図５等を参照）との間に差し込む。そして、第二ブロック体１７２を鉛直方向の外側から設け、第一ブロック体１７６と接合することで、半円形状の凹部１７４に主筋４０のアンボンド領域部４２が挿通されたブロック体１７０となる。
【００５６】
よって、図２に示す状態の梁端部５２の凹部５４に、後からブロック体１７０を容易に設けることができる。つまり、ブロック体を凹部５４に設ける場合の施工性が向上する。
【００５７】
なお、第一ブロック体１７６及び第二ブロック体１７２のいずれか一方のみを梁端部５２の凹部５４に設ける構成であってもよい。但し、第一ブロック体１７６のみを設ける構成の場合は、圧縮時におけるアンボンド領域部４２の座屈の防止効果又は抑制効果は低減する。
【００５８】
＜第二実施形態＞
図７を用いて、本発明の第二実施形態に係る鉄筋コンクリート製の梁の接合構造について説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５９】
図７には、柱梁仕口ＰＣａ（プレキャスト）セグメント１１が図示されている。この柱梁仕口ＰＣａ（プレキャスト）セグメント１１を構成する鉄筋コンクリート製の仕口ブロック部２０と鉄筋コンクリート製の梁５０とが、本発明の第二実施形態に係る鉄筋コンクリート製の梁の接合構造が適用されて接合されている
【００６０】
第一実施形態と同様に、機械式の定着部材６０よって、主筋４０が、梁５０を構成するコンクリートＱに定着すると共に、仕口ブロック部２０を構成するコンクリートＱに定着している。
【００６１】
仕口ブロック部２０と梁５０との境界と定着部材６０の仕口ブロック部２０側、言い換えると、柱５０側の定着部材６０と梁５０側の定着部材６０との梁長方向のそれぞれ内側に、板部材２０２と板部材２０４とが設けられている。
【００６２】
そして、これら板部材２０２と板部材２０４とで仕切られた部位２０５における鉛直方向の外側には、複数のスリット２０６が形成されている。スリット２０６は梁幅方向（Ｙ方向）に沿って形成され、梁長方向（Ｘ方向）に並んで（平行に）設けられている。
【００６３】
また、梁５０側の定着部材６０と柱５０側の定着部材６０と間の主筋４０には、コンクリートＱとの定着を防ぐ剥離剤Ｊが塗布されている。
【００６４】
「施工方法」
つぎに、本実施形態の施工方法の一例について説明する。
【００６５】
定着部材６０が取り付けられ、剥離剤Ｊが塗布された状態の主筋４０を配筋する。板部材２０２，２０４を設けた状態で、コンクリートＱを打接する。コンクリートＱが固化したあと、スリット２０６を形成する。なお、梁５０側の定着部材６０と仕口ブロック部２０側の定着部材６０と間の主筋４０には、剥離剤Ｊが塗布されているので、コンクリートＱに定着されていない。
【００６６】
＜作用及び効果＞
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００６７】
本実施形態では、上述したように、主筋４０における梁５０側の定着部材６０と仕口ブロック部２０側の定着部材６０との間の部位には、剥離剤Ｊが塗布されている。また、定着部材６０と定着部材６０との間が板部材２０２，２０４で仕切られ、この仕切られた部位２０５にスリット２０６が形成さている。
【００６８】
よって、梁端部５２に引張力が作用して塑性ヒンジの状態になると、板部材２０２，２０４で仕切られた部位２０５は、各スリット２０６の間隔が伸縮し変形し、梁５０側の定着部材６０と仕口ブロック部２０側の定着部材６０との間の剥離剤Ｊが塗布されたコンクリートＱに定着していない部位の主筋４０がアンボンド状態のアンボンド領域部４２として機能する。
【００６９】
すなわち、梁端部５２に引張力が作用して塑性ヒンジ状態になると、定着部材６０間の主筋４０のアンボンド領域部４２が、コンクリートＱを破壊することなく、またコンクリートＱに拘束されることなく、塑性変形してエネルギーを吸収する。
【００７０】
また、アンボンド領域部４２以外の部位におけるコンクリートＱへの付着特性の劣化が抑制又は防止される。
【００７１】
したがって、鉄筋コンクリート製の梁５０の梁端部５２における主筋４０のエネルギー吸収能力が向上する。すなわち、梁端部５２に形成される塑性ヒンジによるエネルギー吸収効果が向上する。
【００７２】
なお、発泡スチロール等の容易に変形（圧縮）可能な材料で構成された充填材を、スリット２０６に充填していてもよい。
【００７３】
＜その他＞
本発明を適用し、鉄筋コンクリート製の梁の履歴を向上させることで，梁の構造特性係数ＤＳを低減させることができる。また、本発明を適用することで、例えば、ＤＳを０．０５低減、より具体的には０．３０から０．０２５まで低減されれば、保有水平耐力が約１５％低減され，使用材料の削減によるコスト減及び省資源化される。
【００７４】
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００７５】
例えば、上記実施形態では、鉄筋コンクリート製の柱の一部である仕口ブロック部２０と鉄筋コンクリート製の梁５０とが一体的に構成された柱梁仕口ＰＣａ（プレキャスト）セグメント１０、１１に本発明を適用したが、これに限定されない。プレキャスト工法でなく、コンクリートを現場にて打設する工法（現場打ち工法）における鉄筋コンクリート製の柱と鉄筋コンクリート製の梁との接合部位にも、本発明を適用することできる。
【００７６】
また、上記、複数の実施形態や複数の変形例は、適宜、組み合わされて実施可能である。更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない
【符号の説明】
【００７７】
２０      仕口ブロック部（躯体）
５０      梁
５２      梁端部
４０      主筋（鉄筋）
４２      アンボンド領域部
５４      凹部
６０      定着部材（第一定着部材、第二定着部材）
１４０      主筋（鉄筋）
１４２      アンボンド領域部
１５０      ブロック体
１６０      定着部材（第一定着部材、第二定着部材）
１７０      ブロック体
【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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【図６】
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【図７】
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