(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレキャスト製であるプレテンション方式のプレストレストコンクリート梁部材と、鉄筋コンクリート柱部材との接合構造において、
前記プレストレストコンクリート梁部材の下端部には、複数本の主鉄筋が並設されており、
前記複数本の主鉄筋のうち、前記プレストレスコンクリート梁部材の両外縁部に配置された前記主鉄筋は緊張力が付与されていない通常主鉄筋であり、前記通常主鉄筋の内側に配筋された前記主鉄筋は予め緊張力が梁軸方向に付与された緊張主鉄筋であり、
前記複数本の主鉄筋の端部に形成されている折曲定着部が、前記鉄筋コンクリート柱部材に定着していることを特徴とする接合構造。
【請求項２】
プレテンション方式のプレストレストコンクリート梁部材と、鉄筋コンクリート柱部材との接合構造において、
前記プレストレストコンクリート梁部材は、予め製作されている既製部と現場打部とから形成されており、
前記既製部は、上端部の梁軸方向に配筋されている、予め緊張力を与えられた状態でコンクリートに定着された調整筋と、
下端部の梁軸方向に配筋されている、予め緊張力を与えられた状態でコンクリートに定着された異形鉄筋からなる主鉄筋と、を有し、
前記調整筋および前記主鉄筋は、前記コンクリートが硬化した後、前記緊張力を解除することにより、当該コンクリートに圧縮力を付与していることを特徴とする接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレキャスト製であるプレテンション方式のプレストレストコンクリート梁部材と、鉄筋コンクリート柱部材との接合構造（以下、「接合構造」という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大スパンの鉄筋コンクリート造架構を構築する場合には、梁部材の長期たわみ及びひび割れの発生を抑制する目的で、梁部材の梁軸方向（長手方向）に予め圧縮力を導入するプレストレストコンクリート構造（以下、「ＰＣ構造」とう）が採用されることが一般的である。このＰＣ構造を施工するに当たり、ポストテンション方式とプレテンション方式が存在している。
【０００３】
ポストテンション方式は、コンクリートが硬化した後にＰＣ鋼材に引張力を与えることによりコンクリートに圧縮力を付与する方式であり、既に公知の技術として、幅広く適用されている。
一方、プレテンション方式は、ＰＣ鋼材に引張力を与えた後にコンクリートを打設し、硬化後にこの引張力を解除することによりコンクリートに圧縮力を付与する方式である。
【０００４】
図５は、プレテンション方式の梁８０と柱９０とを接合した構造を示したものである。このプレテンション方式では、圧縮力がＰＣ鋼材８５とコンクリート８４との付着力を介して導入されることになることから、ＰＣ鋼材８５の引張力をコンクリート８４に効率よく伝達するために、比較的細径（１２．７ｍｍ、１５．２ｍｍ程度）である複数本のＰＣ鋼材８５を、梁軸方向の主鉄筋８１，８２及び当該主鉄筋８１，８２の周囲に配筋されている肋筋８３とは別に、前記主鉄筋８２の上部位置に平行に配筋することとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記方法では、複数のＰＣ鋼材８５を主鉄筋８１，８２及び肋筋８３とは別に配筋しているため、当該ＰＣ鋼材８５と主鉄筋８１，８２及び肋筋８３とが互いに干渉することになり、配筋設計及び施工が煩雑になるという問題があった。
【０００６】
また、梁８０に配筋された下端筋８２（下部主鉄筋）及びＰＣ鋼材８５の応力分布を、梁８０の全長にわたって模式的に示すと図６のようになる。すなわち、図６（ａ）に示すように、下端筋８２の応力分布は、梁端部で大きく、梁中央部の近傍において小さくなっている。一方、図６（ｂ）に示すように、ＰＣ鋼材８５の応力分布は、梁中央部の近傍において大きく、梁端部では小さくなっている。
このように、梁中央部の近傍の下端筋８２の応力及び梁端部のＰＣ鋼材８５の応力は、その降伏応力に対して余力を残しており、それぞれの鋼材の性能を有効に生かしきれておらず、必ずしも効率的な設計を行うことができていないという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、より短工期及び低価格で施工可能であるとともに、高品質であり、効率的な設計を行うことが可能となる接合構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の接合構造は、プレキャスト製であるプレテンション方式のプレストレストコンクリート梁部材と、鉄筋コンクリート柱部材との接合構造において、前記プレストレストコンクリート梁部材の下端部には、複数本の主鉄筋が並設されており、前記複数本の主鉄筋のうち、前記プレストレスコンクリート梁部材の両外縁部に配置された前記主鉄筋は緊張力が付与されていない通常主鉄筋であり、前記通常主鉄筋の内側に配筋された前記主鉄筋は予め緊張力が梁軸方向に付与された緊張主鉄筋であり、前記複数本の主鉄筋の端部に形成されている折曲定着部が、前記鉄筋コンクリート柱部材に定着していることを特徴としている。
ここで、単にプレキャスト製という場合には、フルプレキャスト製及びハーフプレキャスト製の両者を含むものである。また、前記主鉄筋は、プレストレストコンクリート梁部材の断面形状や、使用条件等に応じて、適切に配置すればよい。
【０００９】
本発明によれば、コンクリートに対する付着強度を高めることができる異形鉄筋を使用し、主鉄筋に予め緊張力を導入していることから、主鉄筋が従来のプレテンション方式におけるＰＣ鋼材の機能を兼用しているため、別途、ＰＣ鋼材を設ける必要がない。従って、従来の問題点であったＰＣ鋼材と主鉄筋及び肋筋とが互いに干渉することを防止できることから、コンクリート梁部材の長期たわみとひび割れを効果的に抑制することができる。
さらに、主鉄筋の折曲定着部が鉄筋コンクリート柱部材に定着されていることから、地震時等における曲げ耐荷性能を確保することができる。
【００１２】
さらに、本発明の接合構造は、プレテンション方式のプレストレストコンクリート梁部材と、鉄筋コンクリート柱部材との接合構造において、前記プレストレストコンクリート梁部材は、予め製作されているハーフプレキャスト製である既製部と現場打部とから形成されており、前記既製部は、上端部の梁軸方向に配筋されている、予め緊張力を与えられた状態でコンクリートに定着された調整筋と、下端部の梁軸方向に配筋されている、予め緊張力を与えられた状態でコンクリートに定着された異形鉄筋からなる主鉄筋と、を有し、前記調整筋および前記主鉄筋は、前記コンクリートが硬化した後、前記緊張力を解除することにより、当該コンクリートに圧縮力を付与していることを特徴としている。
【００１３】
本発明は、既製部（いわゆるハーフプレキャスト製の梁部材を使用した部分）と、当該既製部に接合される現場打部から構成されているプレストレストコンクリート梁部材を使用している。この場合には、当該既製部の上面における垂直方向にひびわれが生じることがあるが、本発明では、当該既製部の上面の近傍に調整筋が配筋されているため、当該ひび割れが発生することを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の建築物の好適な一形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、本発明の接合構造１（第１実施形態）は、フルプレキャスト部材であるプレテンション方式のプレストレストコンクリート梁部材（以下、「ＰＣａＰＣ梁１０」という）と、現場打ち鉄筋コンクリート柱部材（以下、「柱３０」という）とを、前記ＰＣａＰＣ梁１０の両端部において接合した構造である。
【００１６】
ＰＣａＰＣ梁１０は矩形形状であり、横断面視で梁軸方向の上端部に並列に配筋されている５本の上部主鉄筋（以下、「上端筋１１」という）と、当該上端筋１１と平行であって、同じく横断面視で梁軸方向の下端部に配筋されている５本の下部主鉄筋１２（以下、「下端筋」という）と、前記上端筋１１と下端筋１２の周囲を囲繞して所定間隔で配筋されている肋筋１３とを、コンクリート１４中に備えている。
上端筋１１は普通鉄筋であり、下端筋１２は引張力が導入されるため高強度の異形鉄筋である。但し、上端筋１１は異形鉄筋であってもよい。
【００１７】
前記のように、下端筋１２には緊張力（引張力）が与えられており、その後にコンクリート１４を打設し、硬化後にこの緊張力を解除することによって、当該硬化したコンクリート１４には圧縮力が付与されている（以下、緊張力が付与されている主鉄筋を「緊張主鉄筋」、緊張力が付与されていない主鉄筋を「通常主鉄筋」ということにより区別する場合がある（なお、各図面中において、緊張主鉄筋は●で示し、通常主鉄筋は○で示す））。
また、上端筋１１と下端筋の端部１２は、ＰＣａＰＣ梁１０の端面部から突出しており、それぞれ、下方又は上方に９０度折り曲げ加工されることによって、折曲定着部１１ａ，１２ａが形成されている。
【００１８】
柱３０は、通常の現場打ち鉄筋コンクリート柱であり、所定位置に配筋されている複数本の柱軸方向の主鉄筋３１と、当該主鉄筋３１を囲繞する複数本の帯筋３３とをコンクリート３４中に備えている。
そして、前記ＰＣａＰＣ梁１０の定着端部は、前記柱３０の上部において接合される（以下、この部位を「接合部Ｊ」という）ように配設されている。
【００１９】
なお、前記実施形態では、下端筋１２の総てを緊張鉄筋とした場合について説明を行った。
しかし、緊張鉄筋は、ＰＣａＰＣ梁１０の断面形状や、使用条件等に応じて、適切に配置すればよい。
例えば、図２（ａ）に示す場合は、ＰＣａＰＣ梁１０Ａにおける緊張主鉄筋を下方に２段で配置した構造を示したものであり、より大きい圧縮力をコンクリート１４に付与する場合に用いられるものである。すなわち、この場合には、横断面視において、前記実施形態と同様に、緊張主鉄筋を最下段に５本併設し、当該最下段の緊張主鉄筋のうち両外縁部の緊張主鉄筋の上部近傍に２本の緊張主鉄筋を配置した構造となっている。
【００２０】
また、図２（ｂ）に示す場合は、ＰＣａＰＣ梁１０Ｂにおける緊張主鉄筋を下方及び上方に２段で配置した構造を示したものであり、偏心載荷により、当該ＰＣａＰＣ梁１０Ｂの上端部に過大な引張応力が作用する場合に用いられるものである。すなわち、この場合には、横断面視において、緊張主鉄筋を下端部に５本及び通常主鉄筋を上端部に５本併設し、当該上端部の通常主鉄筋のうち両外縁部の通常主鉄筋の近傍下部に２本の緊張主鉄筋を配置した構造となっている。
【００２１】
さらに、図２（ｃ）に示す場合は、緊張主鉄筋と通常主鉄筋を混在させて配置した構造を示したものであり、比較的小さな緊張力でひび割れが抑制できる場合や、ＰＣａＰＣ梁１０Ｃに、長期的にある程度のひび割れが許容される場合に用いられるものである。すなわち、この場合には、横断面視において、緊張主鉄筋を最下段の内側に３本併設し、当該最下段の緊張主鉄筋の両外縁部に通常主鉄筋を配置した構造となっている。
【００２２】
［接合構造の施工方法］
前記接合構造の施工方法は、（１）ＰＣａＰＣ梁の製造工程と、（２）接合部構築工程とから構成される。
【００２３】
（１）ＰＣａＰＣ梁の製造工程
本工程は、予め工場等でＰＣａＰＣ梁１０を製造する工程である。
まず、所定の配筋を行い、その周囲に型枠（図示せず）を設置した後に、下端筋１２に引張力を与えることにより緊張力を付与し、コンクリート１４を打設する。
続いて、コンクリート１４の硬化後、下端筋１２に付与した緊張力を徐々に解除しながら、当該下端筋１２をコンクリート１４に定着させることにより、当該硬化したコンクリート１４に圧縮力を付与する。
【００２４】
なお、緊張力を付与した下端筋１２の端部に折曲定着部１２ａを形成する必要があるが、種々の方法で行うことができる。例えば、下端筋１２に曲げ加工を行った後に配筋を行い、緊張用の治具（図示せず）を使用して前記下端筋１２に引張力を与えた後にコンクリート１４を打設する方法、或いは、緊張力を与えた下端筋１２をコンクリート１４に定着させた後に曲げ加工を行う方法等を用いることができる。
【００２５】
（２）接合部構築工程
本工程は、前記ＰＣａＰＣ梁１０を柱３０と接合する工程である。
まず、所定の配筋を行い、その周囲に型枠（図示せず）を設置した後にコンクリート３４を打設することにより、現場打ちの柱３０を構築する。
続いて、前記ＰＣａＰＣ梁１０の折曲定着部１１ａ，１２ａを柱３０の上部に載置し、その周囲に型枠（図示せず）を設置した後にコンクリートを打設することにより接合部Ｊが構築される。
【００２６】
［作用］
本発明の接合構造Ｋによれば、コンクリート１４に対する付着強度を高めることができる高強度の異形鉄筋を使用し、下端筋１２に予め緊張力を導入していることから、当該下端筋１２が従来のプレテンション方式におけるＰＣ鋼材の機能を兼用している。そのため、従来の問題点であったＰＣ鋼材と主鉄筋及び肋筋とが互いに干渉することを防止することができ、ＰＣａＰＣ梁１０の長期たわみとひび割れを効果的に抑制することが可能であり、かつ、地震時等における曲げ耐荷性能を確保することが可能な接合構造を、容易に設計及び施工することができる。
【００２７】
さらに、下端筋１２の折曲定着部１２ａが柱３０との接合部Ｊに定着されていることから、通常のプレキャストコンクリート梁部材と同様に建て方ができるため施工性が良好であるとともに、接合部Ｊの収まりをよくすることができる。
なお、下端筋に折曲定着部を形成することなく、接合部の端部に定着板を設けて、直線状の下端筋を定着させる方法を採用した場合には、並列して設けられている下端筋同士が干渉することにより所定の定着長が確保できないことが多く、接合部内に定着することが難しいが、本発明はその点を克服した点で非常に優れている。
【００２８】
ここで、本発明の接合構造１における下端筋１２の応力分布をＰＣａＰＣ梁１０の全長にわたって模式的に示すと図３のようになる。図３（ａ）は、前記下端筋１２がプレストレス用鋼材としての役割を担う応力（以下、「ＰＣ鋼材対応分応力」という）の分布を抽出して示した図であり、梁中央部が大きく、梁端部では小さくなっている。また、図３（ｂ）は、前記下端筋１２が純粋に主鉄筋としての役割のみを担う応力（以下、「主筋対応分応力」という）の分布を抽出して示した図であり、梁端部で大きく、梁中央部では小さくなっている。図３（ｃ）は、前記ＰＣ対応分応力と主筋対応分応力を累加した応力の分布を示した図であり、実際上はこの値が下端筋１２に生じることになる。
この結果によれば、従来の場合とは異なり（図６参照）、下端筋１２の応力がＰＣａＰＣ梁１０の全長にわたって大きくばらつくことがなく、より経済的な設計を行うことが可能となる。
【００２９】
＜第２実施形態＞
図４に示すように、本発明の接合構造２（第２実施形態）は、ハーフプレキャスト部材を使用したプレストレストコンクリート梁部材（以下、「ＨＰＣａＰＣ梁２０」という）と、前記と同様の柱３０とを、前記ＨＰＣａＰＣ梁２０の両端部において接合した構造である。
【００３０】
ＨＰＣａＰＣ梁２０は矩形形状であり、予め工場等で製作されている既製部２０ａ（いわゆるハーフプレキャスト製部材を使用した部分）と、当該既製部２０ａの上部にコンクリート２５を打設することにより一体となっている現場打部２０ｂとから形成されている。
【００３１】
前記既製部２０ａは矩形形状であり、その断面内に、横断面視で梁軸方向の下端部に並列に配筋されている５本の下端筋２２と、当該下端筋２２のうち両外縁部の２本の下端筋２２の上部であって、その上端部に２本のプレストレス調整筋２６が配置されている構造となっている。この下端筋２２とプレストレスト調整筋２６は高強度の異形鉄筋であり、緊張力が与えられているとともに、その端部にはそれぞれ折曲定着部２２ａ，２６ａが形成され、柱３０の接合部Ｊ’に定着している（符号２１ａは上端筋２１の折曲定着部を示す）。
【００３２】
そして、下端筋２２とプレストレスト調整筋２６とを囲繞するとともに、最終的なＰＣａＰＣ梁の断面形状に対応するように上方に突出した肋筋２３が配筋されている。また、この肋筋２３の上方の水平部における下面であって、梁軸方向には、５本の上端筋２１が予め配筋されている（符号２４はコンクリートを示す）。
【００３３】
プレストレス調整筋２６は、既製部２０ａの上部に配筋されており、緊張力が与えられている下端筋２２の存在により、当該既製部２０ａの上面に引張応力が生じることに起因して、垂直方向にひびわれが発生することを防止するために、当該既設部２０ａの上面の近傍に配筋するものである。
また、現場打部２０ｂは、既製部２０ａの突出している肋筋２３及び上端筋２１の周囲に、現場でコンクリート２５を打設して構築するものである。
【００３４】
このように本発明の接合構造２０（第２実施形態）は、前記第１実施形態の接合構造１０と同様な作用を奏するとともに、既製部２０ａの上面の近傍にプレストレス調整筋２６が配筋されているため、当該既製部２０ａの上面にひび割れが発生することを防止することができる。
【００３５】
以上、本発明について、好適な実施形態の一例を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能であることは言うまでもない。
特に、緊張力を与えられた主鉄筋の数や種類等については適切に定めることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、より短工期及び低価格で施工可能であるとともに、高品質であり、効率的な設計を行うことが可能となる接合構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接合構造（第１実施形態）を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）はともに、本発明のＰＣａＰＣ梁の他の例を示す横断面図である。
【図３】本発明の接合構造におけるＰＣａＰＣ梁の下端筋の応力分布をその全長にわたって示した図であり、（ａ）は下端筋がプレストレス用鋼材としての役割のみを担う応力の分布［Ａ］を抽出して示した図、（ｂ）は下端筋が主鉄筋としての役割のみを担う応力の分布［Ｂ］を抽出して示した図、（ｃ）は［Ａ＋Ｂ］の応力の分布を示している。
【図４】本発明の接合構造（第２実施形態）を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ断面図である。
【図５】従来の接合構造を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＺ−Ｚ断面図である。
【図６】従来の接合構造における梁の下端筋の応力分布をその全長にわたって示した図であり、（ａ）は主鉄筋の応力分布、（ｂ）ＰＣ鋼材の応力を示している。
【符号の説明】
１，２      接合構造
Ｊ，Ｊ’        接合部
１０      ＰＣａＰＣ梁（プレストレストコンクリート梁部材）
１１，２１      上端筋（上部主鉄筋）
１２，２２      下端筋（下部主鉄筋）
１１ａ，１２ａ      折曲定着部
２０      ＨＰＣａＰＣ梁（プレストレストコンクリート梁部材）
２０ａ    既製部
２０ｂ    現場打部
２０ｃ    接合面
２６      プレストレス調整筋
２２ａ，２６ａ      折曲定着部
３０      柱（現場打ち鉄筋コンクリート柱部材）
【図１】
0004649065.tif 000002
【図２】
0004649065.tif 000003
【図３】
0004649065.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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