(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
梁と接合される複数の柱用の主筋を備え、前記柱用の主筋は、普通強度部分と、前記普通強度部分よりも強度が大きい高強度部分とを有し、
前記高強度部分は、前記柱用の主筋のうち前記梁と接合される柱脚部及び柱頭部の少なくとも一方の柱梁接合部と、前記柱梁接合部から柱長さ方向に沿った高強度領域とに配置され、
前記普通強度部分は、前記高強度領域を挟んで前記柱梁接合部とは反対側に位置する鉄筋コンクリート造を設計する方法であって、
降伏ヒンジを計画する柱の位置を前記柱梁接合部の付け根部から離れた位置であって前記高強度部分と前記普通強度部分との境界部に設定し、
前記普通強度部分を挟んで前記柱梁接合部及び前記高強度領域とは反対側の柱中央側領域に前記高強度部分を配置した
ことを特徴とする鉄筋コンクリート造の設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載された鉄筋コンクリート造の設計方法において、
前記柱用の主筋の本数を、前記降伏ヒンジの位置の設計用曲げモーメントに基づいて、前記普通強度部分の強度で算定する
ことを特徴とする鉄筋コンクリート造の設計方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された鉄筋コンクリート造の設計方法において、
前記柱梁接合部の付け根部の鉄筋の応力は前記高強度部分の規格降伏点以下である
ことを特徴とする鉄筋コンクリート造の設計方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された鉄筋コンクリート造の設計方法において、
前記高強度部分と前記普通強度部分とを継手で互いに連結した
ことを特徴とする鉄筋コンクリート造の設計方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載された鉄筋コンクリート造の設計方法において、
前記普通強度部分は降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定され、前記高強度部分は前記普通強度部分よりも降伏点又は０.２％耐力が大きく設定され、
前記柱用の主筋は、前記普通強度部分と同じ強度の１本の普通鉄筋の少なくとも一部を焼入れして前記高強度部分とする
ことを特徴とする鉄筋コンクリート造の設計方法。
【請求項６】
請求項１に記載された鉄筋コンクリート造の設計方法において、
前記柱中央側領域に配置された高強度部分を部分的に形成した
ことを特徴とする鉄筋コンクリート造の設計方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載された鉄筋コンクリート造の設計方法で設計されたことを特徴とする鉄筋コンクリート造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱と梁との柱梁接合部を備えた鉄筋コンクリート造を設計する鉄筋コンクリート造の設計方法、及び、その設計方法で設計された鉄筋コンクリート造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の設計では、極めて希に発生する最大級の地震等の荷重に対して、建物の倒壊や層崩壊を防ぐため、１階の柱脚部及び２階以上の梁端部で曲げ降伏することを許容する設計法、つまり、降伏ヒンジを発生させる設計方法が採用されている。
従来の１階の柱脚部の設計方法では、曲げモーメントが付け根部で最大となることから、１階の柱脚部の主筋の本数は、付け根部の曲げモーメントの大きさに基づいて算定される。
【０００３】
即ち、従来では、鉄筋コンクリート造を設計するため、設計用曲げモーメントに基づいて、柱の曲げに対する断面算定が行われる。断面算定は、曲げモーメント、その他の関係から、鉄筋断面積として求められる（非特許文献１）。
非特許文献１における鉄筋断面積とは、複数の柱用の主筋の断面積の合計値である。複数の柱用の主筋の断面積の合計は鉄筋量として、柱用の主筋の本数として換算される。
一般的な鉄筋コンクリート造では、設計用曲げモーメントが柱脚や柱頭の柱の付け根部で最大となることから、柱用の主筋の径や本数は、付け根部の設計用曲げモーメントの大きさに基づいて算出される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説（日本建築学会2010年2月20日第８版第１刷）第１６頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１で示される通り、鉄筋断面積は、設計用曲げモーメントに基づいて算出されるものであり、一般的には、柱の付け根部が降伏ヒンジとなるように設定される。この付け根部の設計用曲げモーメントの大きさに基づいて、柱用の主筋の径の大きさや本数が算出される。
そのため、柱用の主筋の径の大きさや本数は、付け根部の曲げモーメントが大きいと、１本あたりの柱用の主筋の強度が同一であれば、多くの柱用の主筋が必要とされたり、径の大きな主筋が必要とされたりする。
しかし、柱用の主筋の本数が多く配置できない場合には、柱幅を大きくして配置できるようにするか、主筋量を減らすために柱せいを大きくして柱あるいは柱脚や柱頭等の柱梁接合部の断面積を大きくしなければならない。柱梁接合部の断面積を大きくすると、柱や梁全体の断面積も大きくなり、居住空間が狭くなる。
【０００６】
本発明の目的は、居住空間を広くすることができる鉄筋コンクリート造の設計方法及び鉄筋コンクリート造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の鉄筋コンクリート造の設計方法は、梁と接合される複数の柱用の主筋を備え、前記柱用の主筋は、普通強度部分と、前記普通強度部分よりも強度が大きい高強度部分とを有し、前記高強度部分は、前記柱用の主筋のうち前記梁と接合される柱脚部及び柱頭部の少なくとも一方の柱梁接合部と、前記柱梁接合部から柱長さ方向に沿った高強度領域とに配置され、前記普通強度部分は、前記高強度領域を挟んで前記柱梁接合部とは反対側に位置する鉄筋コンクリート造を設計する方法であって、降伏ヒンジを計画する柱の位置を前記柱梁接合部の付け根部から離れた位置であって前記高強度部分と前記普通強度部分との境界部に設定し、前記普通強度部分を挟んで前記柱梁接合部及び前記高強度領域とは反対側の柱中央側領域に前記高強度部分を配置したことを特徴とする。
【０００８】
以上の構成の本発明では、高強度部分は、柱梁接合部を含む高強度領域に配置され、普通強度部分は、高強度領域に隣接した普通強度領域に配置される。そのため、大きな力が鉄筋コンクリート造に生じた際に、柱梁接合部の端の付け根部ではなく、高強度部分と普通強度部分との境界部に変形が集中する。そこで、本発明では、降伏ヒンジの位置を普通強度部分と高強度部分との境界部に設定した。
降伏ヒンジの位置を柱の柱梁接合部の付け根部ではなく、この付け根部から離れた境界部とすることで、設計用曲げモーメントが付け根部より小さくなるため、鉄筋量が少なくてすむ。
従って、本発明では、鉄筋量が少なくてすむので、梁や柱梁接合部の断面積を大きくすることを要せず、そのため、居住空間を広いものにできる。
しかも、前記普通強度部分を挟んで前記柱梁接合部及び前記高強度領域とは反対側の柱中央側領域に高強度部分を配置した構成である。
この構成では、地震等の大きな荷重が鉄筋コンクリート造に生じた際に、高強度部分と普通強度部分との境界部に破壊が集中してひび割れ等の破壊が柱中央側に向けて拡散しようとするが、高強度部分は、接合部側領域だけでなく、柱中央側領域にも配置されるので、柱中央側に向けての破壊の拡散が抑制される。
【０００９】
鉄筋コンクリート造の設計方法において、前記柱用の主筋の本数を、前記降伏ヒンジの位置の設計用曲げモーメントに基づいて、前記普通強度部分の強度で算定する構成が好ましい。
この構成では、柱用の主筋の鉄筋量を本数として求める。そして、設計用曲げモーメントは、柱梁接合部の付け根部で最も大きく、柱梁接合部から離れるに従って大きさは小さくなるため、降伏ヒンジを、付け根部ではなく、付け根部から離れた境界部とすることで、設計用曲げモーメントのモーメント値が小さくなり、その分、柱用の主筋の本数が少ない。
従って、柱用の主筋の本数を設計用曲げモーメントから算出するので、柱用の主筋の鉄筋量を容易に算出することができる。
【００１０】
鉄筋コンクリート造の設計方法において、前記柱梁接合部の付け根部の鉄筋の応力は前記高強度部分の規格降伏点以下である構成が好ましい。
この構成では、主筋の柱梁接合部の付け根部の応力が高強度部分の規格降伏点以下であるため、設定した降伏ヒンジ位置より先に柱梁接合部の付け根部が降伏しない。そのため、鉄筋コンクリート造自体の規準を満たすことができる。
【００１１】
鉄筋コンクリート造の設計方法において、前記高強度部分と前記普通強度部分とを継手で互いに連結した構成が好ましい。
この構成では、高強度部分と普通強度部分とが継手を介して一体となるので、１本の柱用の主筋が短くても、大きな強度を得ることができる。
【００１２】
鉄筋コンクリート造の設計方法において、前記普通強度部分は降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定され、前記高強度部分は前記普通強度部分よりも降伏点又は０.２％耐力が大きく設定され、前記柱用の主筋は、前記普通強度部分と同じ強度の１本の普通鉄筋の少なくとも一部を焼入れして前記高強度部分とする構成が好ましい。
この構成では、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定される１本の普通鉄筋を焼入れして高強度部分を形成しているので、柱梁接合部に配置される高強度部分の太さを太くすることを要しない。そのため、この点からも、柱梁接合部の断面積を大きくすることを要しない。しかも、普通強度部分と高強度部分とが１本の鉄筋から構成されるので、現場での取り扱いが容易となる。
【００１４】
鉄筋コンクリート造の設計方法において、前記柱中央側領域に配置された高強度部分を部分的に形成した構成が好ましい。
この構成では、柱中央側領域を部分的に高強度部分としたので、鉄筋を全て高強度部分にする場合に比べて、製造コストを低いものにできる。
【００１５】
本発明の鉄筋コンクリート造は、前述の鉄筋コンクリート造の設計方法で設計されたことを特徴とする。
この構成では、前述と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる鉄筋コンクリート造の概略図。
【図２】１階部分の鉄筋構造を示す概略正面図。
【図３】（Ａ）は柱の概略断面図、（Ｂ）は柱用の主筋の位置と設計用曲げモーメントとの関係を示すモーメント分布図、（Ｃ）は主筋の概略正面図。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる鉄筋コンクリート造を示すもので、（Ａ）は柱用の主筋の位置と設計用曲げモーメントとの関係を示すモーメント分布図、（Ｂ）は主筋の概略正面図。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる鉄筋コンクリート造の１階部分の鉄筋構造を示す概略正面図。
【図６】（Ａ）は柱の概略断面図、（Ｂ）は柱用の主筋の位置と設計用曲げモーメントとの関係を示すモーメント分布図、（Ｃ）は主筋の概略正面図。
【図７】本発明の変形例にかかる鉄筋コンクリート造の概略図。
【図８】本発明の異なる変形例にかかる鉄筋コンクリート造の概略図。
【図９】本発明のさらに異なる変形例にかかる鉄筋コンクリート造の概略図。
【図１０】本発明のさらに異なる変形例を示すもので、図３に相当する図。
【図１１】本発明のさらに異なる変形例を示すもので、図３に相当する図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態の説明において、同一構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図面の図１から図３に基づいて説明する。
図１には第１実施形態の鉄筋コンクリート造の概略構成が示されている。
図１では、極めて希に発生する最大級の地震等の荷重が建物にかかった場合が実線で示されており、荷重がかかっていない場合が想像線で示されている。
図１において、建物は、複数の梁２と、梁２と接合する複数の柱３とを備えた複数階建ての鉄筋コンクリート造であり、鉄筋構造１にコンクリート体１００が打設されている。本実施形態の建物は、フラット屋根を有する。
【００１８】
梁２、柱３及び基礎１０Ｃは、柱梁接合部１０で接合されている。柱梁接合部１０は、各階の上下に位置するものであり、１階の下部にある柱梁接合部１０が柱脚部１０Ａであり、最上階にある柱梁接合部１０が柱頭部１０Ｂである。建物１階の部分の柱脚部１０Ａは基礎１０Ｃと接合されている。
第１実施形態では、建物に大きな荷重がかかった場合、梁２と柱梁接合部１０との接合箇所がそれぞれ降伏ヒンジＨとなり、柱３と建物１階部分の柱脚部１０Ａとの接合箇所が降伏ヒンジＱとなる。これらの降伏ヒンジＨ，Ｑにより、建物自体の崩壊が阻止される。
【００１９】
図２には、１階部分の鉄筋構造の概略構成が示されている。
図２に示される通り、梁２は、水平方向に延びて配筋された複数の梁用の鉄筋材２１と、鉄筋材２１の軸方向と交差する平面内において鉄筋材２１を囲んで等間隔に配筋されて梁２のせん断強度を補強する複数の梁用のせん断補強筋２２とを備える。
基礎１０Ｃは、水平方向に延びて配筋された複数の梁用の鉄筋材２１と、鉄筋材２１の軸方向と交差する平面内において鉄筋材２１を囲んで等間隔に配筋されて梁２のせん断強度を補強する複数の梁用のせん断補強筋２２とを備える。
本実施形態では、鉄筋材２１及びせん断補強筋２２は普通鉄筋である。
【００２０】
柱３は、垂直方向に延びて所定間隔を空けて配筋された複数の柱用の主筋３１と、柱用の主筋３１の軸方向と交差する平面内において柱用の主筋３１を囲んで等間隔に柱用の主筋３１の延出方向に配筋されて柱３のせん断強度を補強する複数の柱用のせん断補強筋３２と、を備える。
柱用の主筋３１は、柱脚部１０Ａを含む領域において基礎１０Ｃに下端が連結される高強度部分３１１と、高強度部分３１１に連結される普通強度部分３１２と、普通強度部分３１２と高強度部分３１１とを連結する継手４と、を備えている。
【００２１】
高強度部分３１１は、柱脚部１０Ａと、柱脚部１０Ａから柱長さ方向に沿った高強度領域３１０Ａとに配置されている。
せん断補強筋３２は、普通鉄筋の降伏点又は０.２％耐力（３４５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)）よりも大きい降伏点又は０.２％耐力（１２７５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)）を有するウルボン１２７５（高周波熱錬（株）の商品名）を用いることが好ましい。なお、本実施形態では、ウルボン１２７５に代えて普通鉄筋と同じ降伏点又は０.２％耐力を有するせん断補強筋を用いてもよい。
【００２２】
降伏ヒンジＱは柱脚部１０Ａの付け根部Ｒから離れた位置であって高強度部分３１１と普通強度部分３１２との境界部に設定されている。
普通強度部分３１２は、高強度領域３１０Ａを挟んで柱脚部１０Ａとは反対側に位置する普通強度領域３１０Ｂに配置されている。
第１実施形態において、高強度部分３１１は、１本の高強度鉄筋から構成されている。普通強度部分３１２は、複数本の普通強度鉄筋から構成されている。高強度部分３１１の上端と下端が連結される普通強度部分３１２は、その上端が２階部分の柱梁接合部１０に達している。
【００２３】
普通強度部分３１２は、降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定されている。高強度部分３１１は、普通強度部分３１２より高強度である。
例えば、高強度部分３１１の降伏点又は０.２％耐力は、４９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以上１０００ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以下である。普通強度部分３１２の降伏点又は０.２％耐力は、２９５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以上３９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以下である。
高強度部分３１１は、普通強度部分３１２と同じ強度の１本の普通鉄筋（ＳＤ３４５）を焼入れして製造される。
継手４は、機械式継手や、それ以外の継手でもよい。あるいは、端部同士を重ね合わせ、針金等で結線する構成でもよい。さらには、端部同士を突き合わせて溶接等で接合する構成でもよい。
【００２４】
次に、第１実施形態において、鉄筋コンクリート造を設計する方法について説明する。
図３では、柱３の概略断面が（Ａ）に示され、設計用曲げモーメント分布が（Ｂ）に示され、柱用の主筋の概略正面図が（Ｃ）に示されている。
図３（Ａ）に示される通り、柱３は、縦寸法ｂと横寸法Ｄとからなる断面矩形状であり、その外側の辺に沿って複数本の主筋３１が配置されている。これらの主筋３１の外周部分にはせん断補強筋３２が配置されている。
図３（Ｂ）で示される設計用曲げモーメント分布は、図３（Ｃ）で示される柱３に対応する。設計用曲げモーメントの値は、一般的に、柱脚部１０Ａの付け根部Ｒが最も大きく、骨組解析で算定される柱脚側の発生曲げモーメントがＭｕ（プラス）であり、柱脚部１０Ａの直上の柱梁接合部１０の付け根部Ｒが最も小さく、柱頭側の発生曲げモーメントがＭｓ（マイナス）となり、柱３の長さ方向の途中で０となる。なお、図３（Ｂ）で示される設計用曲げモーメントは、常時（自重）荷重のモーメントに外力モーメントを加えたものである。また、図３（Ｂ）では柱脚部１０Ａの付け根部Ｒで曲げ終局強度Ｍｙに達し降伏ヒンジが形成されているとする。曲げ終局強度Ｍｙに達した後は、外力が増加しても、これ以上曲げモーメントは上昇せず一定となる。従って、降伏ヒンジが形成された部分の発生曲げモーメントＭｕは頭打ちとなる。
設計用曲げモーメントは通常の設計手法によって求められる。
【００２５】
柱用の主筋３１の鉄筋量の算定は、２００７年版建築物の構造関係技術基準解説書（国土交通省住宅局建築指導課他監修平成１９年８月１０日第１版第１刷発行）第６２６頁から第６２７頁に準拠する。
柱の設計用曲げモーメントに基づいた曲げ終局強度の計算例について、説明する。
［共通事項］
柱３の断面形状は一辺の長さＤが1000ｍｍであり、他辺の長さｂが1000ｍｍの正方形である。柱３の断面積は、1000ｍｍ（１ｍ）×1000ｍｍ（１ｍ）＝１ｍ２である。
コンクリート強度はＦｃ＝３６Ｎ／ｍｍ２である。
軸力はＮ＝3,600,000Ｎである。
【００２６】
（Ａ）普通強度鉄筋の場合(使用鉄筋：ＳＤ３９０)
主筋３１として、全て普通強度鉄筋を使用した場合の曲げ終局強度Ｍｙを求める。
この断面の曲げ終局強度Ｍｙは、０≦Ｎ≦Ｎｂのとき、
Ｍｙ＝０．５・ａｇ・σｙ・ｇ１・Ｄ
＋０．５・Ｎ・Ｄ｛１−（Ｎ／（ｂ・Ｄ・Ｆｃ））｝    ……式（１）
ａｇは、柱主筋全断面積（＝主筋の本数×主筋１本あたりの断面積）である。
呼び名がＤ３２の主筋を１４本（図では１６本示されているが、曲げ抵抗に有効な主筋は片側７本ずつ）用いる場合を想定すると、
ａｇ≒１４×７９４＝１１，１１６ｍｍ２
【００２７】
σｙは主筋降伏強度であり、本実施形態では、ＳＤ３９０の鉄筋を使用しているため、σｙ＝３９０Ｎ／ｍｍ２である。
ｇ１は、引張筋重心と圧縮筋重心との距離の全せいに対する比であり、主筋の配列や本数により決定される。引張筋重心と圧縮筋重心との距離はｇ１・Ｄであり、本実施形態では、ｇ１・Ｄは、６８６ｍｍ２であり、ｇ１は０．６８６である。
Ｎｂ＝０．２２・（１＋ｇ１）・ｂ・Ｄ・Ｆｃ＝13,353,120（Ｎ）
そのため、０≦Ｎ≦Ｎｂの条件を満たすため、式（１）の前提が成立する。
式（１）に前述の数値を代入すると、
Ｍｙ＝０．５×11,116×390×0.686×1,000
＋０．５×3,600,000×1,000｛１−（3,600,000／（1,000×1,000×36））｝
＝1,497（ｋＮ・ｍ）＋1,620（ｋＮ・ｍ）＝3,117（ｋＮ・ｍ）
【００２８】
一方、柱梁接合部１０の付け根部Ｒにおける柱の曲げ終局強度は、柱用の主筋３１の配置が柱脚部１０Ａと変わらないため、柱脚部１０Ａと同様に3,117ｋＮ・ｍである。
柱頭側の発生曲げモーメントＭｓは、通常の骨組解析によって求められるものであり、本実施形態では、1,390ｋＮ・ｍである。柱頭側の発生曲げモーメントＭｓの値が曲げ終局強度の3,117ｋＮ・ｍ以下であるため、柱頭側、つまり、柱脚部１０Ａの直上の柱梁接合部１０では降伏ヒンジが発生しない。
【００２９】
図３（Ｂ）（Ｃ）において、上下で隣合う梁２の間の互いに対向する垂直面間寸法Ｃや、柱脚部１０Ａの付け根部Ｒから主筋を部分的に高強度にして降伏ヒンジＱの形成を想定する位置までの寸法Ｓは、設計者により曲げモーメント分布に基づいて適宜設定されている。
例えば、上下で隣合う梁２の間の互いに対向する垂直面間寸法Ｃを３０００ｍｍとし、柱脚部１０Ａの付け根部Ｒから降伏ヒンジＱの形成を想定する位置までの寸法Ｓを５００ｍｍとすると、図３（Ｂ）の設計用モーメント図に基づいて、降伏ヒンジＱの位置での発生曲げモーメントＭＱが逆算して求められる。本実施形態では、発生曲げモーメントＭＱは２，３６６ｋＮ・ｍである。
【００３０】
（Ｂ）高強度部分３１１を有する柱用の主筋３１に置き換えた場合
主筋を、高強度部分を有する柱用の主筋に置き換えるだけで済むように、主筋に全て普通強度鉄筋を使用した場合の曲げモーメント分布と同じになるような高強度部分３１１と普通強度部分３１２との境界部における鉄筋本数を算定する。
主筋３１を、呼び名がＤ３２の鉄筋を６本（片側３本）と仮定すると、ｇ１・Ｄは、８００ｍｍ２であり、ｇ１は０．８００である。
ここで、式（１）から、曲げ終局強度Ｍｙは、
Ｍｙ＝2,366ｋＮ・ｍ＝０．５・ａｇ・σｙ・ｇ１・Ｄ
＋０．５・Ｎ・Ｄ｛１−（Ｎ／（ｂ・Ｄ・Ｆｃ））｝より、
ａｇは４，７８２ｍｍ２である。
主筋３１の本数＝4,782ｍｍ２／（１６×１６×π≒７９４ｍｍ２）＝６．０２
つまり、高強度部分３１１を有する柱用の主筋３１に置き換えた場合、主筋３１の本数は概ね６本で降伏ヒンジＱの位置での発生曲げモーメントと同等になる。
【００３１】
即ち、降伏ヒンジＱの位置での曲げモーメントが2,363ｋＮ・ｍに達したときに、降伏ヒンジＱが形成される。全長に渡ってＳＤ３９０の鉄筋を用いたときの降伏ヒンジＱの形成位置は、柱脚部１０Ａの付け根部Ｒであるが、曲げモーメント分布は変わらないため、降伏ヒンジＱの形成位置が異なるだけで、建物全体の挙動は、全長に渡ってＳＤ３９０の鉄筋を用いたときと全く変わらないということになる。曲げモーメント分布が大きく異なってしまうと、他の柱や梁の曲げモーメント分布に影響を与えるが、曲げモーメント分布が変わらないように鉄筋の本数を設定することで、他の柱や梁の設計に影響を与えずに、高強度部分を有する柱用の主筋への置き換えだけで済ますことができる。
ここでは、鉄筋を６本としたときの曲げ終局強度を、ちょうど２，３６６ｋＮ・ｍとなるように設定した。しかし、実際の設計においては、降伏ヒンジの形成を想定する位置や、設定する鉄筋の本数等の設定条件によって曲げモーメント分布が変化するため、降伏ヒンジＱの発生位置と鉄筋の本数を設定し直して骨組解析から再計算することになる。なお、地震が来る方向は不明であるため、１辺につき３本ずつ配置すると、鉄筋の本数は合計８本となる。
【００３２】
（Ｃ）柱脚部１０Ａの付け根部Ｒにおける確認
柱脚部１０Ａの付け根部Ｒから５００ｍｍの位置で降伏する前に、柱脚部１０Ａで降伏しないことを確認する必要がある。ここで、高強度部分３１１の強度を９００Ｎ／ｍｍ２とすると、次の値となる。
高強度部分３１１の強度を９００Ｎ／ｍｍ２とすると、次の値となる。
Ｍｙ＝０．５・ａｇ・σｙ・ｇ１・Ｄ
＋０．５・Ｎ・Ｄ｛１−（Ｎ／（ｂ・Ｄ・Ｆｃ））｝
＝0.5×６×794×900×0.800×1,000＋0.5×3,600,000×1,000×｛１−3,600,000／（1,000×1,000×36）｝＝1,715(ｋＮ・ｍ)＋1,620(ｋＮ・ｍ)＝3,335(ｋＮ・ｍ)
つまり、高強度部分３１１の強度を９００Ｎ／ｍｍ２とした時の曲げ終局強度Ｍｙは、3,335ｋＮ・ｍであり、この数値は、柱脚部１０Ａの付け根部Ｒから５００ｍｍの位置で降伏するときの付け根部Ｒのモーメントより大きいので、柱脚部１０Ａで先に降伏しないことがわかる。
【００３３】
従って、第１実施形態では、次の効果を奏することができる。
（１）降伏ヒンジＱを計画する柱３の位置を、柱梁接合部１０である柱脚部１０Ａの付け根部Ｒから離れた位置であって、高強度部分３１１と普通強度部分３１２との境界部に設定した。そのため、大きな力が鉄筋コンクリート造に生じた際に、柱脚部１０Ａの付け根部Ｒではなく、高強度部分３１１と普通強度部分３１２との境界部に変形が集中する。そのため、鉄筋量が少なくてすみ、梁や柱梁接合部の断面積を大きくすることを要せず、居住空間を広いものにできる。
【００３４】
（２）柱用の主筋３１の本数を、降伏ヒンジＱの位置の設計用曲げモーメントに基づいて、普通強度部分３１２の強度として算定したので、柱用の主筋３１の鉄筋量を容易に算出することができる。
【００３５】
（３）柱脚部１０Ａの付け根部Ｒの鉄筋の応力は高強度部分３１１の規格降伏点以下であるので、設定した降伏ヒンジＱの位置より先に柱脚部１０Ａの付け根部Ｒが降伏しないから、鉄筋コンクリート造自体の規準を満たすことができる。
【００３６】
（４）高強度部分３１１と普通強度部分３１２とは継手４で互いに連結した構成であるため、高強度部分３１１と普通強度部分３１２とが継手４を介して一体となるので、１本の柱用の主筋３１が短くても、大きな強度を得ることができる。
【００３７】
（５）降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定される１本の普通鉄筋を焼入れして高強度部分３１１を形成しているので、柱脚部１０Ａに配置される高強度部分３１１の太さを太くすることを要しない。この点からも、柱脚部１０Ａの断面積を大きくすることを要しない。
【００３８】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。
第２実施形態は、柱用の主筋５１の構成が第１実施形態とは異なり、他の構成は第１実施形態と同じである。
図４（Ｂ）に示される通り、柱５は、複数の柱用の主筋５１と、主筋５１の延出方向に配筋されて柱５のせん断強度を補強する複数の柱用のせん断補強筋３２と、を備える。
柱用の主筋５１は、柱脚部１０Ａを含む領域において基礎１０Ｃに下端が連結される部分強度鉄筋５１Ａと、部分強度鉄筋５１Ａと図示しない継手を介して連結される普通強度鉄筋５１Ｂとを有する。
【００３９】
部分強度鉄筋５１Ａは、柱脚部１０Ａと柱脚部１０Ａから柱長さ方向に沿った高強度領域３１０Ａとに配置された高強度部分３１１と、高強度部分３１１に接続された普通強度部分３１２とから構成されている。
普通強度鉄筋５１Ｂは、高強度領域３１０Ａを挟んで柱脚部１０Ａとは反対側に位置する普通強度領域３１０Ｂに配置されている。
第２実施形態において、高強度部分３１１と普通強度部分３１２とは、１本の鉄筋から構成されている。高強度部分３１１は、普通強度部分３１２と同じ強度の１本の普通鉄筋（ＳＤ３４５）を部分的に焼入れして製造される。
【００４０】
第２実施形態における鉄筋コンクリート造を設計する方法は、第１実施形態と同じである。
図４（Ａ）には、設計用曲げモーメント分布が示されている。図４（Ａ）の設計用曲げモーメント分布は、図４（Ｂ）で示される主筋５１の概略図に対応するものであり、図３（Ｂ）で示される第１実施形態の設計用曲げモーメント分布と同じである。
第２実施形態では、図４（Ａ）の設計用曲げモーメント分布に基づいて、第１実施形態と同様の方法で、降伏ヒンジＱを計画する柱３の位置を設定する。
第２実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。
第３実施形態は、柱用の主筋６１の構成が第１実施形態とは異なり、他の構成は第１実施形態と同じである。
図５に示される通り、柱６は、複数の柱用の主筋６１と、主筋６１の延出方向に配筋されて柱６のせん断強度を補強する複数の柱用のせん断補強筋３２と、を備える。
柱用の主筋６１は、柱脚部１０Ａを含む領域において基礎１０Ｃに下端が連結される高強度部分６１１と、高強度部分６１１に接続される普通強度部分３１２とを備えている。
【００４２】
高強度部分６１１は、柱脚部１０Ａと、柱脚部１０Ａから柱長さ方向に沿った高強度領域３１０Ａとにそれぞれ配置されている。
普通強度部分３１２は、普通強度鉄筋６１Ａに図示しない継手を介して連結される普通強度鉄筋を有する。
第３実施形態では、柱脚部１０Ａ及び高強度領域３１０Ａに配置される普通強度鉄筋の鉄筋量が普通強度領域３１０Ｂに配置される普通強度鉄筋の鉄筋量より大きい。
【００４３】
図６（Ａ）に示される通り、高強度部分６１１は、普通強度鉄筋６１Ａ及び補強筋６１Ｂから構成されている。
普通強度鉄筋６１Ａの柱３の水平断面における配置位置は、柱３の外周辺に沿っており、補強筋６１Ｂの柱３の水平断面における配置位置は、普通強度鉄筋６１Ａより柱中心側である。図６（Ａ）では、補強筋６１Ｂの本数は、４本であるが、その具体的な本数は、設計用曲げモーメントに基づいて設定される。
普通強度鉄筋６１Ａ及び補強筋６１Ｂは、それぞれ降伏点又は０.２％耐力がＪＩＳＧ３１１２で規定される普通鉄筋から構成されるものであり、普通鉄筋の降伏点又は０.２％耐力は、２９５ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以上３９０ＭＰａ(Ｎ/ｍｍ２)以下である。
【００４４】
図６（Ｂ）で示される設計用曲げモーメント分布は、図３（Ａ）で示される設計用曲げモーメント分布と同じである。
第３実施形態では、補強筋６１Ｂの鉄筋量を第１実施形態と同様の方法で算出する。
柱脚部１０Ａの付け根部Ｒから降伏ヒンジＱの位置までの寸法Ｓの区間では、柱脚部１０Ａの付け根部Ｒの曲げモーメントに対して、逆算して求められる応力が鉄筋の降伏点以下となるような鉄筋量とすればよい。
【００４５】
従って、第３実施形態では、第１実施形態の（１）〜（４）と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
（６）普通強度の領域より鉄筋の数を増やして高強度の領域を形成した。そのため、１本の普通鉄筋の一部を焼入れして高強度部分３１１を形成する場合に比べて、鉄筋の製造コストを下げることができる。
【００４６】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、降伏ヒンジＱを計画する柱３の位置を、柱３と建物１階部分の柱脚部１０Ａとの接合箇所としたが、本発明では、これに限定されるものではなく、例えば、図７に示される通り、柱３と建物１階部分の柱脚部１０Ａとの接合箇所に加えて、あるいは、柱３と建物１階部分の柱脚部１０Ａとの接合箇所に代えて、柱３と最上階の柱頭部１０Ｂとの接合箇所としてもよい。さらに、各階毎に柱脚部１０Ａと柱頭部１０Ｂとがあると設定する場合では、各階毎、あるいは、所定の階における柱３と柱脚部との接合箇所あるいは柱３と柱頭部との接合箇所を、降伏ヒンジＱを計画する柱３の位置としてもよい。図７で示される例においても、前記各実施形態の方法により、降伏ヒンジＱを計画する柱の位置を設定する。
【００４７】
また、前記実施形態は、フラット屋根を有する建物に適用したが、本発明では、図８に示される通り、階段状の屋根を有する建物にも適用できる。さらに、前記実施形態では、基礎１０Ｃの高さが同じである建物に適用したが、本発明では、図９に示される通り、基礎１０Ｃの高さが異なる建物（傾斜地に建てられる建物）にも適用することができる。これらの建物では、柱脚部１０Ａの位置において、柱３にかかる荷重が異なるが、本発明では、前記各実施形態の方法により、各柱脚部１０Ａ毎に、降伏ヒンジＱを計画する柱３の位置を求めることになる。
【００４８】
さらに、本発明では、図１０及び図１１に示される通り、高強度部分３１１を、柱用の主筋３１のうち柱脚部１０Ａを含む接合部側領域と、普通強度部分３１２を挟んで柱脚部１０Ａとは反対側に位置する柱中央側領域とに配置した構成としてもよい。
図１０と図１１は、それぞれ図３に対応する図である。図１０（Ｃ）では、普通強度部分３１２の上部に伸びた高強度部分３１１は柱脚部１０Ａの上部に配置された柱梁接合部１０が貫通している。図１１（Ｃ）では、普通強度部分３１２の上部に伸びた高強度部分３１１は、柱脚部１０Ａの上部に配置された柱梁接合部１０より下方の位置に止まり、柱梁接合部１０には別の普通強度部分３１２が貫通している。普通強度部分３１２より上方に位置する高強度部分３１１は、１本の普通鉄筋を部分的に焼入れして形成される。
【００４９】
図１０（Ｃ）及び図１１（Ｃ）の主筋３１は、図３（Ｃ）で示される第１実施形態の主筋３１と同様に、柱３の外周辺に沿って複数本が配置されている。図１０（Ｂ）及び図１１（Ｂ）で示される設計用曲げモーメント分布は、図３（Ｂ）で示される設計用曲げモーメント分布と同じであり、この設計用曲げモーメントに基づいて、第１実施形態と同様の方法により、柱用の主筋３１の鉄筋量を算定する。
図１０及び図１１の例では、地震等の大きな荷重が鉄筋コンクリート造に生じた際に、高強度部分３１１と普通強度部分３１２との境界部に力が集中する。境界部に破壊が集中してひび割れ等の破壊が柱中央側に向けて拡散しようとしても、高強度部分３１１は、接合部側領域だけでなく、柱中央側領域にも配置されるので、柱中央側に向けての破壊の拡散が抑制される。しかも、図１１の例では、柱中央側領域に配置された高強度部分３１１を部分的に形成したので、全て高強度部分にする場合に比べて、製造コストを低いものにできる。
本発明では、建築構造物以外にも、橋等の土木構造物にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…鉄筋構造、１０…柱梁接合部、１０Ａ…柱脚部、１０Ｂ…柱頭部、１０Ｃ…基礎、２…梁、３，５，６…柱、３１，５１，６１…主筋、３１０Ａ…高強度領域、３１０Ｂ…普通強度領域、３１１，６１１…高強度部分、３１２…普通強度部分、４…継手、Ｍｕ…柱脚側の発生曲げモーメント、Ｑ…降伏ヒンジ、Ｒ…付け根部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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