(57)【要約】【課題】本発明は、簡略な構成かつ安価で施工性が良いとともに、制震性能を有する合成構造の構造物における柱と梁の接合構造を提供する。【解決手段】柱２の受け梁５に、梁６の切り欠き部を嵌合して、梁６が柱２に架け渡されるとともに、柱２と梁６との間には、充填材１０が介在される。柱２には、プレキャストコンクリート体３と対をなす受け梁５の両者を水平に貫通するシース管８ａと、これと平行で、受け梁５の上面５ａから梁６の上フランジ６ａまでの間となる高さ位置で水平に貫通するシース管８ｂが埋設される。これらの内方には、各々にＰＣ鋼材９が貫通され、柱２を挟んで対をなして配置される梁６各々の支圧板７ｃどうし、及び支圧板７ａどうしにＰＣ鋼材９の端部が固定されて、柱２と梁６は圧着接合される。このとき、ＰＣ鋼材９は、降伏耐力に余裕を持たせた緊張力をもって、柱と梁と圧着接合している。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレキャスト鉄筋コンクリート造の柱と、鉄骨造の梁を備える合成構造よりなる構造物の柱と梁の接合構造であって、
前記柱の側面で前記梁との接合部には、下端面が梁の下フランジと同一平面を形成する高さに配置された受け梁が、前記梁の梁成の略半分の高さと、梁と同様の幅をもって、水平方向に突出するように設けられ、
前記梁における柱と接合される側の端部には、下フランジとウェブに受け梁の外形状に沿った切り欠き部が設けられており、
前記受け梁が前記梁の切り欠き部に嵌合する状態で、前記柱の側面と梁の端面が向かい合わされて、圧着接合されることを特徴とする柱と梁の接合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の柱と梁の接合構造において、
前記柱と梁の圧着接合には、ＰＣ鋼材が用いられており、
該ＰＣ鋼材は、降伏耐力に余裕を持たせた状態で、前記柱もしくは柱と受け梁を水平方向に貫通し、該柱と梁を連結するように設けられることを特徴とする柱と梁の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、施工性が良いとともに、制震性能を有する合成構造の構造物における柱と梁の接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、建築計画の自由度を増すことなどを目的として、大スパンに構成された柱と梁を備える構造物のニーズが高まっている。このような構造物にコンクリート造の柱と梁を用いた場合に、柱はコンクリート造とすることにより、軸耐力に優れた構成となるが、梁はコンクリート造とすることにより、振動等の障害が少ないものの、断面が大きくなるため、地震荷重が増大し構造物全体に作用する地震力が増大するといった課題が生じる。
このような中、コンクリート造の柱と鉄骨造の梁を組み合わせた合成構造の構造物とすることにより、鉄骨造の梁が、大スパンに設定しても著しい重量増加がないだけでなく、曲げモーメントの伝達に優れているため、大スパンの構造物に適した構成となることが一般に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コンクリート造の柱と鉄骨造の梁との接合は、柱との接合部となる梁の端部を鉄筋コンクリート構造とする、もしくはコンクリート造の柱の側面で梁との支口部に、水平に突出するブラケットを設ける、等の構成が必要となる。中でも、柱の側面にブラケットを設ける構成では、前記梁の端部にも、ブラケットに対してボルト接合するための接合プレートを必要とするため、コストが増大するといった課題が生じる。また、柱に対するブラケットの取り付け施工には、鉄骨構造の構造物を構築する場合と同等の建て方精度が要求されることとなる。
【０００４】
上記事情に鑑み、本発明は、簡略な構成かつ安価で施工性が良いとともに、制震性能を有する合成構造の構造物における柱と梁の接合構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の柱と梁の接合構造は、プレキャスト鉄筋コンクリート造の柱と、鉄骨造の梁を備える合成構造よりなる構造物の柱と梁の接合構造であって、前記柱の側面で前記梁との接合部には、下端面が梁の下フランジと同一平面を形成する高さに配置された受け梁が、前記梁の梁成の略半分の高さと、梁と同様の幅をもって、水平方向に突出するように設けられ、前記梁における柱と接合される側の端部には、下フランジとウェブに受け梁の外形状に沿った切り欠き部が設けられており、前記受け梁が前記梁の切り欠き部に嵌合する状態で、前記柱の側面と梁の端面が向かい合わされて、圧着接合されることを特徴としている。
【０００６】
請求項２記載の柱と梁の接合構造は、前記柱と梁の圧着接合には、ＰＣ鋼材が用いられており、該ＰＣ鋼材は、降伏耐力に余裕を持たせた状態で、前記柱もしくは柱と受け梁を水平方向に貫通し、該柱と梁を連結するように設けられることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の合成構造の構造物における柱と梁の接合構造を、図１から図３を用いて詳述する。本発明は、コンクリート造の柱と鉄骨造の梁の接合に際し、圧着接合を適用するとともに、圧着には降伏耐力に余裕を持たせて配したＰＣ鋼材が用いられることにより、柱と梁の接合部に地震エネルギーを消費する制震機能を持たせるものである。
【０００８】
図１に示すように、合成構造の構造物１は、プレキャスト鉄筋コンクリート造の柱２と、鉄骨造の梁６を備えている。前記柱２は、所望の断面及び長さにモジュール化されたプレキャストコンクリート体３と、該プレキャストコンクリート体３の内方に埋設される主筋４を備えている。該主筋４は、図２（ａ）に示すように、頭部４ａが、プレキャストコンクリート体３の上端面より上方へ突き出すように鉛直方向に配されているとともに、下端部には、プレキャストコンクリート体３の下端面から挿通可能なスリーブ４ｂが取り付けられている。
したがって、上下方向に前記柱２、２ａを連設すると、各々のプレキャストコンクリート体３の上端面と下端面が面どうしで接合された状態で、前記柱２より上方に突出した主筋４の頭部４ａが、柱２ａの下部内方に位置するスリーブ４ｂに嵌合されてスリーブ継ぎ手を形成し、上下方向に連接された前記柱２、２ａが接合されることとなる。
このような柱２の側面には、前記梁６との接合部となる部位に、梁６と同様の部材幅と梁成の略半分の高さを有するプレキャスト鉄筋コンクリート造の受け梁５が、水平方向に突出するようにして、前記プレキャストコンクリート体３と一体的に設けられている。該受け梁５の取り付け高さは、前記梁６を柱２に接合した際に、梁６の下フランジ６ｂと、受け梁５の下端面５ｃが同一平面を形成する高さに設けられている。
【０００９】
一方、前記梁６は、図２（ｂ）に示すように、上下フランジ６ａ、６ｂ、及びウェブ６ｃを備えた鉄骨造よりなり、前記柱２と接合される側の端部は、ウェブ６ｃと下フランジ６ｂが切り欠かれた切り欠き部６ｄを有している。これら切り欠き部６ｄの形状は、前記柱２の側面に梁６の端面を向かい合わせた際に、切り欠き部６ｄに受け梁５が嵌合するように、受け梁５の外形状に沿うように、受け梁５の突出長さと部材高さを切り欠くように成形されている。このような構成により、梁６は、柱２と接合される側の端部に設けられた切り欠き部６ｄに受け梁５が嵌合されることにより、受け梁５に支持された状態で、梁６の端面を柱２の側面に当接されることとなる。
ここで、柱２の側面に当接される梁６の端面には、支圧板７ａが溶接等の固着手段を介して固着されており、梁６の端面に固着された支圧板７ａと柱２の側面とが面どうしで向かい合う構成となる。同様に、梁６の切り欠き部６ｄを形成するウェブ６ｃの切り欠き面にも支圧板７ｂ、７ｃが固着手段を介して固着されており、受け梁５の上面５ａと梁６の支圧板７ｂ、受け梁５の端面５ｂと梁６の支圧板７ｃが面どうしで向かい合う構成となっている。
【００１０】
上述する柱２と梁６の接合構造を以下に示す。図１に示すように、前記柱２には、向かい合う両側面各々に対をなして受け梁５が設けられている。これら受け梁５に、梁６の端部に設けられた切り欠き部６ｄを嵌合することにより、受け梁５に支持されるようにして、梁６が柱２に架け渡されている。このとき、梁６の下フランジ６ｂと、受け梁５の下端面５ｃは同一平面を形成している。このような配置により、梁６の端面に固着された支圧板７ａと柱２の側面、受け梁５の上面５ａ及び端面５ｂと、梁６の支圧板７ｂ、７ｃがそれぞれ面どうしで向かい合わされることとなるが、両者の間には、無収縮モルタル等の充填材１０が介在されており、柱２と梁６との間には所定の空間が確保されて、これらが互いに抵触しない構成となっている。
【００１１】
ところで、前記柱２には、プレキャストコンクリート体３と対をなす受け梁５の両者を水平に貫通するように、シース管８ａが埋設されている。これと平行で、受け梁５の上面５ａから梁６の上フランジ６ａまでの間となる高さ位置にも、同様のシース管８ｂがプレキャストコンクリート体３の内方を貫通するように埋設されている。これらシース管８ａ及びシース管８ｂの内方には、各々にＰＣ鋼材９が貫通されており、柱２を挟んで平行に対をなして配置されている梁６各々の支圧板７ｃどうし、及び支圧板７ａどうしにＰＣ鋼材９の端部が固定されて、柱２と梁６は圧着接合されることとなる。このとき、前記ＰＣ鋼材９は、降伏耐力の５０〜８０％程度に余裕を持たせた緊張力をもって、柱２と梁６と圧着接合している。このように、圧着接合された柱２と梁６よりなる架構には、後にスラブ１１等の施工が行われて合成構造の構造物１が構築されることとなる。
【００１２】
このように、柱２と梁６の接合構造を、柱２及び柱２に設けられた受け梁５と、梁６とを抵触することなく、間に充填材１０を介在して所定の空間を確保した上で、柱２と梁６とをＰＣ鋼材９を用いて圧着接合させる構成は、図３に示すように、地震等が発生した際に、柱２と梁６とが滑動しようすることにより前記ＰＣ鋼材９に付加緊張力が作用するが、前記ＰＣ鋼材９には緊張力に余裕をもたせていることから破断することなく伸びるため、柱２と梁６との間には、充填材１０が配された空間を利用してスムーズに滑動による回転が生じる。柱２と梁６の接合部は、滑動することによりトリリニア原点指向型の履歴を行い、２％程度の減衰効果を得ると、地震応答は１０〜１５％程度低減する。つまり、ＰＣ鋼材９の降伏以降の荷重領域において、柱２と梁６の接合部は、地震エネルギーを消費する制震装置として機能することとなる。
また、地震終了後には、ＰＣ鋼材９に復元性が期待できるため、地震により滑動した柱２と梁６との接合部は、常時の状態に戻るものである。
【００１３】
なお、本実施の形態では、柱２を挟んで平行に対をなして梁６が配置されている場合を例に取り、柱２及び柱２の側面に設けられた受け梁５の内方にＰＣ鋼材９を貫通させ、対をなす梁６に緊張させた状態のＰＣ鋼材９の端部を固定することにより、梁６を柱２に圧着接合した。しかし、これにこだわるものではなく、例えば、柱２の一方の側面に梁６を接合したい場合には、ＰＣ鋼材９を柱２及び柱２の側面に設けられた受け梁５の内方にＰＣ鋼材９を貫通させ、緊張させた状態のＰＣ鋼材９の端部を梁６と柱２の一方の側面と向かい合う他方の側面に固定することによって、圧着接合すればよい。
このように、本実施の形態は、あくまでも一つの事例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り本実施の形態に限定されず、いかなる形態をも採用しうることは言うまでもない。
【００１４】
上述する構成によれば、プレキャスト鉄筋コンクリート造の柱２と鉄骨造の梁６との接合を圧着接合としたため、柱２と梁６の施工精度の誤差を吸収することが容易になるとともに、精度に左右されない施工を実施することが可能となる。また、梁６の端部を鉄筋コンクリート化する場合や、コンクリート造の柱２に接合金物を設けるような、従来の合成構造の構造物における柱と梁の接合構造と比較して、接合に係る部材を省略でき、また鉄骨造の梁６でありながら従来と比較して加工工程や施工管理項目を減少できるため、工費を大幅に削減することが可能となる。
さらに、合成構造よりなる架構であっても、鉄骨構造やプレキャストコンクリート構造による構造物と同レベルの施工性を実現でき、工期短縮に大きく寄与することが可能となる。
【００１５】
また、プレキャスト鉄筋コンクリート造の柱２と鉄骨造の梁６の接合に用いた圧着接合の手段には、緊張力に余裕を持たせたＰＣ鋼材９が用いられていることから、地震時には、柱２と梁６の接合部が滑動できるため、地震エネルギーを吸収でき、精度の高い制震機能を確保することが可能となるとともに、ＰＣ鋼材９の緊張力を調整することにより、制震性能を制御することも可能である。
このような、接合部の滑動により、梁６の地震応力が低減するとともに、地震後は復元性も期待できることから、構造物１全体の地震損傷が少なく、地震後にも構造物１の利用でき、剛接合の架構構造に比べて地震修復等メンテナンスに係る費用が低減することが可能となる。なお、柱２に受け梁５を設け、梁６の端部を受け梁５で支持するようにして接合する構成としているため、地震が生じた際にも梁６のせん断力が柱２にスムーズに伝達され、梁６やスラブ１１の落下を防止することが可能となる。
さらに、ＰＣ鋼材９をアンボンド方式で用いれば、地震後のＰＣ鋼材９の交換も容易であり、構造物１の地震損傷に応じた構造物１の長寿命化を期待することが可能となる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１記載の柱と梁の接合構造によれば、プレキャスト鉄筋コンクリート造の柱と、鉄骨造の梁を備える合成構造よりなる構造物の柱と梁の接合構造であって、前記柱の側面で前記梁との接合部には、下端面が梁の下フランジと同一平面を形成する高さに配置された受け梁が、前記梁の梁成の略半分の高さと、梁と同様の幅をもって、水平方向に突出するように設けられ、前記梁における柱と接合される側の端部には、下フランジとウェブに受け梁の外形状に沿った切り欠き部が設けられており、前記受け梁が前記梁の切り欠き部に嵌合する状態で、前記柱の側面と梁の端面が向かい合わされて、圧着接合されることから、柱と梁の施工精度の誤差を吸収することが容易になるとともに、精度に左右されない施工を実施することが可能となる。
また、梁の端部を鉄筋コンクリート化する場合や、コンクリート造の柱に接合金物を設けるような、従来の合成構造の構造物における柱と梁の接合構造と比較して、接合に係る部材を省略でき、また鉄骨造の梁でありながら従来と比較して加工工程や施工管理項目を減少できるため、工費を大幅に削減することが可能となる。
さらに、合成構造よりなる架構であっても、鉄骨構造やプレキャストコンクリート構造による構造物と同レベルの施工性を実現でき、工期短縮に大きく寄与することが可能となる。
【００１７】
請求項２記載の柱と梁の接合構造によれば、前記柱と梁の圧着接合には、ＰＣ鋼材が用いられており、該ＰＣ鋼材は、降伏耐力に余裕を持たせた状態で、前記柱もしくは柱と受け梁を水平方向に貫通し、該柱と梁を連結するように設けられることから、地震時には、柱と梁の接合部が滑動できるため、地震エネルギーを吸収でき、精度の高い制震機能を確保することが可能となるとともに、ＰＣ鋼材９の緊張力を調整することにより、制震性能を制御することも可能である。
このような、接合部の滑動により、梁の地震応力が低減するとともに、地震後は復元性も期待できることから、構造物全体の地震損傷が少なく、地震後にも構造物を利用でき、剛接合の架構構造に比べて地震修復等メンテナンスに係る費用が低減することが可能となる。なお、柱に受け梁を設け、梁の端部を受け梁で支持した状態で接合する構成としたことから、梁のせん断力が柱にスムーズに伝達され、梁やスラブの落下を防止することが可能となる。
さらに、ＰＣ鋼材をアンボンド方式で用いれば、地震後にＰＣ鋼材を交換することも可能であり、構造物の地震損傷に応じた構造物の長寿命化を期待することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る合成構造の構造物における柱と梁の接合構造を示す図である。
【図２】本発明に係る柱と梁を示す図である。
【図３】本発明に係る地震時の柱と梁の接合部の挙動を示す図である。
【符号の説明】
１　構造物
２　柱
３　プレキャストコンクリート体
４　主筋
４ａ　頭部
４ｂ　スリーブ
５　受け梁
５ａ　上面
５ｂ　端面
５ｃ　下面
６　梁
６ａ　上フランジ
６ｂ　下フランジ
６ｃ　ウェブ
６ｄ　切り欠き面
７ａ　支圧板
７ｂ　支圧板
７ｃ　支圧板
８ａ　シース管
８ｂ　シース管
９　ＰＣ鋼材
１０　充填材
１１　スラブ
【図１】
2004044204.tif 000003
【図２】
2004044204.tif 000004
【図３】
2004044204.tif 000005