(57)【要約】【課題】大地震を受けたときに仕口部の損傷破壊と柱梁接合部の鉄筋の降伏を防止するとともに、ラーメン架構が変形能力に優れ、建物が傾いても元の状態に復帰できる柱と梁の接合構造およびその接合方法を提供することである。【解決手段】柱と梁の接合構造１は、プレキャストコンクリート柱２の梁受用顎にプレキャストコンクリート梁３の接合端部７が設置された柱と梁の接合構造であって、プレキャストコンクリート梁の上面１３から木口面１４を通ってプレキャストコンクリート柱２にかけて貫通した上部貫通孔９と下部貫通孔１０と中部貫通孔１１とが形成され、これら上部貫通孔９と下部貫通孔１０とに高強度鋼材８がそれぞれ挿入され、上部貫通孔９における高強度鋼材８の端部がプレキャストコンクリート梁の上面１３にまで配置され、これら上部貫通孔９と下部貫通孔１０とにはモルタル１９が充填され、中部貫通孔１１には引張材１２が挿入されて所定の緊張力が付与されたことである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレキャストコンクリート柱の梁受用顎にプレキャストコンクリート梁の接合端部が設置された柱と梁の接合構造であって、プレキャストコンクリート梁の上面から木口面を通ってプレキャストコンクリート柱にかけて貫通した上部貫通孔と下部貫通孔と中部貫通孔とが形成され、これら上部貫通孔と下部貫通孔とに高強度鋼材がそれぞれ挿入され、上部貫通孔における高強度鋼材の端部がプレキャストコンクリート梁の上面にまで配置され、これら上部貫通孔と下部貫通孔とにはモルタルが充填され、中部貫通孔には引張材が挿入されて所定の緊張力が付与されたことを特徴とする柱と梁の接合構造。
【請求項２】
プレキャストコンクリート梁の上面にまで配置された高強度鋼材には摩擦ダンパーが設置されたことを特徴とする請求項１に記載の柱と梁の接合構造。
【請求項３】
上部貫通孔と下部貫通孔とのモルタルは柱と梁の接合部側から充填されたことを特徴とする請求項１または２に記載の柱と梁の接合構造。
【請求項４】
プレキャストコンクリート柱の両側におけるプレキャストコンクリート梁上面には、プレキャストコンクリート柱を挟むようにしてスラブ連結筋が配筋されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の柱と梁の接合構造。
【請求項５】
高強度鋼材および緊張材はＰＣ鋼撚り線であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の柱と梁の接合構造。
【請求項６】
プレキャストコンクリート柱の梁受用顎にプレキャストコンクリート梁の接合端部を設置して、プレキャストコンクリート梁の上面から木口面を通ってプレキャストコンクリート柱にかけて貫通した上部貫通孔と下部貫通孔と中部貫通孔とを形成し、これらの上部貫通孔と下部貫通孔とに高強度鋼材を挿入するとともに、中部貫通孔に緊張材を挿入し、柱と梁の接合部にはモルタルを充填して、この接合部から上部貫通孔と下部貫通孔にモルタルを充填した後、中部貫通孔の緊張材を所定の緊張力で緊張して定着することを特徴とする柱と梁の接合方法。
【請求項７】
高強度鋼材および緊張材はＰＣ鋼撚り線であることを特徴とする請求項６に記載の柱と梁の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は柱と梁の接合構造およびその接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレキャストコンクリート柱とプレキャストコンクリート梁とを剛接合する場合は、プレキャストコンクリート梁から柱仕口部に、必要とされる連結鉄筋を突出させて重ね継ぎする方法、および突出させた連結鉄筋を継手金具を用いて継いだ後、柱仕口部に場所打ちコンクリートを打設する方法がある。またその他の柱と梁の接合方法としては、特開２００５−３３０６５７号の発明が知られている。
【特許文献１】特開２００５−３３０６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記の柱と梁の接合方法は、場所打ちコンクリート工法であるため、大地震を受けたとき、プレキャストコンクリート梁と仕口部のコンクリートとが変形して、この仕口部が再使用不能な損傷を受けるとともに、柱梁接合部における鉄筋が降伏するという問題があった。
【０００４】
本願発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、大地震を受けたときに仕口部の損傷破壊と柱梁接合部の鉄筋の降伏を防止するとともに、ラーメン架構が変形能力に優れ、建物が傾いても元の状態に復帰できる柱と梁の接合構造およびその接合方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するための柱と梁の接合構造は、プレキャストコンクリート柱の梁受用顎にプレキャストコンクリート梁の接合端部が設置された柱と梁の接合構造であって、プレキャストコンクリート梁の上面から木口面を通ってプレキャストコンクリート柱にかけて貫通した上部貫通孔と下部貫通孔と中部貫通孔とが形成され、これら上部貫通孔と下部貫通孔とに高強度鋼材がそれぞれ挿入され、上部貫通孔における高強度鋼材の端部がプレキャストコンクリート梁の上面にまで配置され、これら上部貫通孔と下部貫通孔とにはモルタルが充填され、中部貫通孔には引張材が挿入されて所定の緊張力が付与されたことを特徴とする。またプレキャストコンクリート梁の上面にまで配置された高強度鋼材には摩擦ダンパーが設置されたことを含む。また上部貫通孔と下部貫通孔とのモルタルは柱と梁の接合部側から充填されたことを含む。またプレキャストコンクリート柱の両側におけるプレキャストコンクリート梁上面には、プレキャストコンクリート柱を挟むようにしてスラブ連結筋が配筋されたことを含む。また高強度鋼材および緊張材はＰＣ鋼撚り線であることを含むものである。
また柱と梁の接合方法は、プレキャストコンクリート柱の梁受用顎にプレキャストコンクリート梁の接合端部を設置して、プレキャストコンクリート梁の上面から木口面を通ってプレキャストコンクリート柱にかけて貫通した上部貫通孔と下部貫通孔と中部貫通孔とを形成し、これらの上部貫通孔と下部貫通孔とに高強度鋼材を挿入するとともに、中部貫通孔に緊張材を挿入し、柱と梁の接合部にはモルタルを充填して、この接合部から上部貫通孔と下部貫通孔にモルタルを充填した後、中部貫通孔の緊張材を所定の緊張力で緊張して定着することを特徴とする。また高強度鋼材および緊張材はＰＣ鋼撚り線であることを含むものである。
【発明の効果】
【０００６】
建物が弾性的に変形する能力に優れているため、大地震により建物が傾いても元の状態に復帰することができる。また梁受用顎が設置されたプレキャストコンクリート柱を使用したことにより、柱仕口部の場所打ちコンクリートの施工を無くして、プレキャストコンクリート梁を単純梁構造にできるので架設時に支保工を必要としない。またプレストレスを柱梁接合部に集中できるので、緊張作業の効率化と引張材の低減を図ることができる。また柱梁接合部に導入するプレストレス量の最小設計に加え、梁中央断面のプレストレスの現場緊張を無くした剛接合工法なので、ラーメン架構形成時のプレストレスの導入によって生じる弾性短縮の不静定二次応力の影響を殆どなくすことができる。プレキャストコンクリート梁の端部の下端筋に代わって高強度鋼材を下部貫通孔に挿入したことにより、柱仕口部を場所打ち鉄筋コンクリート構造とすることなく、柱梁関節接合とすることができるので、大地震に対応したラーメン構造の弾性耐震建物が構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本願発明の柱と梁の接合構造（以下接合構造という）および柱と梁の接合方法（以下接合方法という）の実施の形態について説明する。はじめに接合構造について説明し、次に接合方法について説明するが、各実施の形態において同じ構成は同じ符号を付して説明し、異なった構成にのみ異なった符号を付して説明する。
【０００８】
この接合構造１は、基礎上に適宜間隔ごとに立設されたプレキャストコンクリート柱（以下ＰＣ柱という）２間にプレキャストコンクリート梁（以下ＰＣ梁という）３が架設され、このＰＣ梁３にプレキャストコンクリート板（以下ＰＣ板という）４が連続的に設置され、このＰＣ板４の上にトップコンクリート５が打設されて構成されている。なお、上記のＰＣ板４に代わって鋼製のデッキプレートにすることもできる。
【０００９】
図１および図２は第１の実施の形態の接合構造１である。この接合構造１はＰＣ柱２の四側面における梁受用顎６にＰＣ梁３の接合端部７が設置され、この接合端部７とＰＣ柱２とが高強度鋼線であるＰＣ鋼撚り線８で接合されて構成されている。
【００１０】
この接合端部７には上部貫通孔９と下部貫通孔１０と中部貫通孔１１とが形成され、これらの貫通孔９、１０、１１にＰＣ鋼撚り線８、１２が挿入されている。この上部貫通孔９は平行に二本形成され、一方のＰＣ梁上面１３から小口面１４およびＰＣ柱２を通って、対向する他方のＰＣ梁３の小口面１４からＰＣ梁上面１３にかけて貫通した湾曲形となっている。このように上部貫通孔９がＰＣ柱２を挟んで対向したＰＣ梁３の接合端部７に形成されたので、ＰＣ柱２においては交差した状態で上下に重なり合っている。
【００１１】
この上部貫通孔９に挿入されたＰＣ鋼撚り線８は、ＰＣ梁の接合端部７とＰＣ柱２とを縫うようにして、一方のＰＣ梁の接合端部７からＰＣ柱２を通って、他方のＰＣ梁の接合端部７まで配線され、この両端部がＰＣ梁上面１３のスターラップ１５内にまで配線されている。
【００１２】
またＰＣ鋼撚り線８は、図３に示すように、上面側が上部貫通孔９の上面に接して挿入されることにより、摩擦抵抗が増して付着性が高められるので、その両端部を定着せずにＰＣ梁上面１３に配線するだけでも上部貫通孔９から抜けなくなるとともに、この摩擦によって地震エネルギーが効果的に吸収される。しかもＰＣ鋼撚り線８自身が、大地震による振動によってＰＣ鋼線の撚りが絞られたり、または緩くなったりして伸び縮みすることにより、柱と梁の接合部１８の変形性能が高くかつ弾性的になる。
【００１３】
さらに、ＰＣ梁上面１３に配線されたＰＣ鋼撚り線８の両端部からＰＣ梁側の貫通孔２１にかけてのＰＣ鋼撚り線８に被覆材１６が被覆されて摩擦ダンパー１７となっており、これによってもＰＣ鋼撚り線８が伸び縮みするため、ＰＣ柱２とＰＣ梁３とが変形性能の高い弾性的な関節接合となっている。なお、ＰＣ梁上面１３に配線されたＰＣ鋼撚り線８の両端部のみが被覆材１６で被覆された摩擦ダンパー１７であってもよい。
【００１４】
一方、下部貫通孔１０も上記の上部貫通孔９と同じように二本形成され、一方のＰＣ梁上面１３から小口面１４およびＰＣ柱２を通って、対向する他方のＰＣ梁の小口面１４からＰＣ梁上面１３にかけて貫通した湾曲形となっている。この下部貫通孔１０は上部貫通孔９の下側に形成されているため、上部貫通孔９よりも長くなっているが、上記と同じように、ＰＣ柱２を挟んで対向したＰＣ梁の接合端部７に形成される他、ＰＣ柱２においては交差した状態で上下に重なり合っている。したがって、この下部貫通孔１０に配線されたＰＣ鋼撚り線８も、上記と同じように、上面側が下部貫通孔１０の上面に接して挿入されるとともに、伸び縮みするようになっている。
【００１５】
この上部貫通孔９と下部貫通孔１０とには、柱と梁の接合部１８からモルタル１９が充填されている。この柱と梁の接合部１８に目地モルタル１９を充填すると、ここからＰＣ柱側の貫通孔２０およびＰＣ梁側の貫通孔２１にそれぞれ充填されて上部貫通孔９および下部貫通孔１０の全長に行き渡る。これはＰＣ柱側の貫通孔２０とＰＣ梁側の貫通孔２１とがＰＣ梁上面１３より下側に形成され、その充填口２２が柱と梁の接合部１８に位置しているためである。したがって、ＰＣ柱２とＰＣ梁３とには梁の上端主筋に代わるＰＣ鋼撚り線８が上部貫通孔９に配線されるとともに、梁の下端主筋に代わるＰＣ鋼撚り線８が下部貫通孔１０に配線される。
【００１６】
また上部貫通孔９と下部貫通孔１０との間に形成された二本の中部貫通孔１１も上記と同じように、一方のＰＣ梁上面１３から小口面１４およびＰＣ柱２を通って、対向する他方のＰＣ梁の小口面１４からＰＣ梁上面１３にかけて貫通した湾曲形であり、この全長にわたってシース２３が挿入されている。そして、このシース２３内に引張材であるＰＣ鋼撚り線１２が挿入され、これが所定の緊張力を付与されて定着されることにより、ＰＣ梁３が所定のプレストレスを付与されてＰＣ柱２に接合されている。
【００１７】
また、このシース２３内にはグラウト２４が充填されているが、これはＰＣ梁上面１３におけるシース端部２５から充填されるものであり、上記のように柱と梁の接合部１８から充填されたものではない。それは柱と梁の接合部１８を貫通してシース２３が設置されており、ここからグラウト２４の充填をすることができないためである。このように中部貫通孔１１がＰＣ柱２を挟んで対向したＰＣ梁の接合端部７に形成されたので、上記と同じように、ＰＣ柱２においては交差した状態で上下に重なり合っている。
【００１８】
このように接合構造１は、上部貫通孔９に配線されたＰＣ鋼撚り線８と、下部貫通孔１０に配線されたＰＣ鋼撚り線８の伸びや降伏点強度が大きく、しかも正負繰り返しの変形を受けてもモルタル１９との付着性状が劣化しないため、中部貫通孔１１におけるＰＣ鋼撚り線１２を中心にしたヒンジ構造となる。したがって、この接合構造１は変形能力に優れ、大地震により建物が傾いたとしても元の状態に復帰することができる。
【００１９】
なお、上部貫通孔９と下部貫通孔１０とは、その内面に合成樹脂製のシースを備えたシース付貫通孔であってもよい。
【００２０】
またＰＣ梁上面１３と、ＰＣ柱２の両側におけるＰＣ梁上面１３とには、ＰＣ柱２を挟んだ状態でスラブ連結筋２６が配筋されている。このスラブ連結筋２６は２本１組になっており、ＰＣ柱２を跨いで一方のＰＣ梁３から他方のＰＣ梁３にかけて配筋されるとともに、一方のＰＣ板４から他方のＰＣ板４とにかけて配筋されている。そしてこれらのＰＣ梁３と、ＰＣ板４上にはトップコンクリート５が打設されてスラブ２７が形成されている。
【００２１】
また図４および図５は、ＰＣ柱２の三側面にＰＣ梁３が接合された接合構造２８であり、スラブ連結筋２６の一端側をＰＣ梁上面１３で折曲配筋した以外は、第１の実施の形態の接合構造１と同じ構成である。すなわち第１の実施の形態の接合構造１が平面十字状であるのに対して、平面Ｔ字状の接合構造２８である。この接合構造２８におけるＰＣ鋼撚り線８の一端部はＰＣ柱２に定着され、他端部がＰＣ梁上面１３に配線されている。
【００２２】
また図６および図７は第２の実施の形態の接合構造２９である。この接合構造２９は下部貫通孔１０がＰＣ柱の梁受用顎６を通って形成されたものであり、これ以外は第１の実施の形態の接続構造１と同じ構成であり、同じ効果を奏するものである。
【００２３】
また図８は第３の実施の形態の接合構造３３である。この接合構造３３はＰＣ柱２同士がトップコンクリート５を介さずに直接接合されたものであり、これ以外は第１の実施の形態の接続構造１と同じ構成であり、同じ効果を奏するものである。この場合、ＰＣ柱２を跨いだＰＣ梁上面１３にはスラブ連結筋２６が配筋されない。
【００２４】
なお、上記の実施の形態においては、摩擦ダンパー１７が設置されたＰＣ鋼撚り線８が配線された説明になっているが、この摩擦ダンパー１７の設置されないＰＣ鋼撚り線８を使用することもできる。
【００２５】
次に、接合方法について第１の実施の形態の接合構造１を対象にして説明する。まず、ＰＣ柱２およびＰＣ梁３を工場で製作して現場に運搬する。このＰＣ柱２の四側面には梁受用顎６が形成され、上部貫通孔９、下部貫通孔１０および中部貫通孔１１を構成する貫通孔２０が交差した状態で上下に重なり合って形成されている。よって４本の上部側の貫通孔２０と、４本の下部側の貫通孔２０と、４本の中部側の貫通孔２０とになっている。
【００２６】
一方、ＰＣ梁の接合端部７の上下部にも上部貫通孔９、下部貫通孔１０および中部貫通孔１１を形成する貫通孔２１が形成されている。ここにも接合端部の小口面１４からＰＣ梁上面１３にかけて貫通した合計６本の貫通孔２１が形成されている。そして、図９に示すように、上記のＰＣ柱２をコンクリート基礎上の柱建て込み位置に立設すると、ＰＣ柱２が適宜間隔をもって立設される。
【００２７】
次に、図１０に示すように、このＰＣ柱２間にＰＣ梁３を架設して接合端部７を梁受用顎６に設置する。そして、この接合端部７を、ＰＣ柱２とＰＣ梁の貫通孔２０、２１同士が連通するように梁受用顎６に設置すると、一方のＰＣ梁３からＰＣ柱２を通って、他方のＰＣ梁３に貫通する上部貫通孔９、下部貫通孔１０および中部貫通孔１１が形成される。このように貫通孔２０、２１同士を合致させるには、図１２に示すように、貫通孔２０、２１が形成されたＰＣ柱２の上面、およびＰＣ梁３の接合端部上面にそれぞれ目印３０を付けておき、これらを合わせるようにして設置する。
【００２８】
次に、図１１に示すように、この上部貫通孔９に高強度鋼材であるＰＣ鋼撚り線８を挿入し、この両端部をＰＣ梁上面１３におけるスターラップ１５内に配線するとともに、下部貫通孔１０にも上記と同じＰＣ鋼撚り線８を挿入すると、梁受用顎６に設置した接合端部７にＰＣ柱２を挟んでＰＣ鋼撚り線８が配線される。なお、スターラップ１５内に配線されたＰＣ鋼撚り線８の両端部には摩擦ダンパー１７が設置されている。また中部貫通孔１１はプラスチック製のシース２３が挿入され、このシース２３内に緊張材であるＰＣ鋼撚り線１２が挿入され、両端部がＰＣ梁上面１３の定着孔３１から導出される。
【００２９】
次に、図１２に示すように、各ＰＣ梁３間にＰＣ板４を連続的に設置するとともに、ＰＣ柱２の両側におけるＰＣ梁上面１３にＰＣ柱２を挟んだ状態でスラブ連結筋２６を配筋する。このスラブ連結筋２６は２本１組になっており、ＰＣ柱２を跨いで一方のＰＣ板４から他方のＰＣ板４にかけて配筋される。
【００３０】
次に、図１１に示すように、柱と梁の接合部１８に目地モルタル１９を充填すると、ここからモルタル１９が上部貫通孔９と下部貫通孔１０に充填される。これはＰＣ柱側の貫通孔２０とＰＣ梁側の貫通孔２１とがＰＣ梁上面１３より下側に形成され、その充填口２２が柱と梁の接合部１８に位置しているため、目地モルタル１９が柱と梁の接合部１８から上部貫通孔９および下部貫通孔１０の全長に行き渡るものである。したがって、目地モルタル１９の充填作業と同じ作業によって上部貫通孔９と下部貫通孔１０とにモルタル１９が充填されるが、中部貫通孔１１のシース２３へは充填されない（柱と梁の接合部にはシースへの充填口がないため）。
【００３１】
次に、上記のモルタル１９が硬化した後、中部貫通孔１１におけるＰＣ鋼撚り線１２に所定の緊張力を付与して緊張し、定着孔３１における定着板３２に定着すると、ＰＣ梁３に所定のプレストレスが付与されてＰＣ柱２に接合される。そして、この中部貫通孔１１のシース２３内に両端部からグラウト２４が充填される。
【００３２】
次に、図１に示すように、ＰＣ板４上にトップコンクリート５を打設してスラブ２７を構築すると、変形能力に優れた接合構造１が構築できる。
【００３３】
なお、この接合方法は、第２および第３の実施の形態の接合構造２９、３３についても同じ方法で行うものであり、同じ効果が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施の形態の接合構造の断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】上部貫通孔の断面図である。
【図４】他の接合構造の断面図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６】第２の実施の形態の接合構造の断面図である。
【図７】第２の実施の形態の接合構造の断面図である。
【図８】第３の実施の形態の接合構造の断面図である。
【図９】基礎上にＰＣ柱を立設した接合方法の断面図である。
【図１０】ＰＣ柱の梁受用顎にＰＣ梁の接合端部を設置した接合方法の断面図である。
【図１１】上部貫通孔と下部貫通孔にモルタルを充填した接合方法の断面図である。
【図１２】図１１の平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１、２８、２９、３３  接合構造
２  ＰＣ柱
３  ＰＣ梁
４  ＰＣ板
５  トップコンクリート
６  梁受用顎
７  接合端部
８、１２  ＰＣ鋼撚り線
９  上部貫通孔
１０  下部貫通孔
１１  中部貫通孔
１３  ＰＣ梁上面
１４  小口面
１５  スターラップ
１６  被覆材
１７  摩擦ダンパー
１８  柱と梁の接合部
１９  モルタル
２０、２１  貫通孔  
２２  充填口
２３  シース
２４  グラウト
２５  シース端部
２６  スラブ連結筋
２７  スラブ
３０  目印
３１  定着孔
３２  定着板
【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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【図１２】
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