(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨鉄筋コンクリート構造物の鉄骨のウェブに設ける鉄骨の貫通孔の設計方法であって、
前記鉄骨の貫通孔にラップして通す２本の鉄筋の外径に基づいて当該鉄骨の貫通孔の孔径を取得し、かつ、前記鉄筋の断面積を取得する原設計処理と、
前記鉄骨の貫通孔に通す鉄筋のうち少なくとも一本の鉄筋を複数の鉄筋を束ねた束ね筋とし、当該束ね筋の断面積の和が、原設計処理で取得した鉄筋の断面積を下回らず、かつ、前記鉄骨の貫通孔の孔径が原設計処理で取得した孔径よりも小さくなるように孔径を設計する修正処理と、を含む鉄骨の貫通孔の設計方法。
【請求項２】
前記原設計処理では、前記鉄骨の貫通孔にラップして通す２本の鉄筋の周長を取得し、
前記修正処理では、前記束ね筋の周長の和が、原設計処理で算出した鉄筋の周長を下回らないように孔径を設計する、請求項１に記載の鉄骨の貫通孔の設計方法。
【請求項３】
鉄骨鉄筋コンクリート構造物の鉄骨のウェブに設けられ、原設計において少なくとも２本の鉄筋が通るよう設計された貫通孔を含む鉄骨であって、
少なくとも一本の鉄筋を複数の鉄筋を束ねた束ね筋とし、当該束ね筋の断面積の和が、原設計における一本の鉄筋の断面積を下回らず、かつ、前記貫通孔の孔径が原設計の孔径よりも小さくなるように設計された貫通孔を含む鉄骨。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨の貫通孔の設計方法、及び貫通孔を含む鉄骨に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート（ＲＣ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｃｏｎｃｒｅｔｅ）造又は鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ：ｓｔｅｅｌ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｃｏｎｃｒｅｔｅ）造の接合構造、又は接合方法として、種々の技術がある。例えば、特許文献１には、鉄骨鉄筋コンクリート造柱の座屈強度を向上するため、鉄骨のウェブに穿孔部を形成し、この穿孔部にコ字型に成形したコ型補強筋を挿通させ、反対側からも穿孔部にコ型補強筋を挿通させてコ型補強筋同士を非結合でオーバーラップさせ、そのオーバーラップ部分の中央に鉄骨のウェブが位置するように配置し、鉄骨のフランジに近接してこのフランジを取り囲むようにコ型補強筋を配筋することが開示されている。また、特許文献２には、鋼材に設けた穿孔部に鉄筋を挿通し、柱への鉄筋の定着長さとして、その鉄筋径の３０倍から４０倍程度を確保することが必要であったことが開示されている。また、特許文献２には、鉄筋をコンクリート中で強く拘束することで、定着長さを鉄筋径の１０倍以下にできることが開示されている。また、特許文献３には、補強筋の継手部分の溶接作業を省略するため、補強筋の先端同士をウェブ鋼板の穿孔部の左右から互いに重なり合うように挿通させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９４３２５２号公報
【特許文献２】特開２０００−７３４９６号公報
【特許文献３】特許第３６１１４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鉄骨のウェブに貫通孔を形成し、この貫通孔に２本の鉄筋を通し重ね継手とする技術がある。従来の重ね継手では、貫通孔の径は、鉄筋２本分よりも大きく設計されていた。例えば、一方の鉄筋の最外径をＤ１、他方の鉄筋の最外径をＤ２とすると、貫通孔の孔径φは、次の式で算出できる。αは、孔径と鉄筋との間に隙間を形成するための補正値で、例えば２〜３ｍｍに設定することができる。
φ＝Ｄ１+Ｄ２+α
【０００５】
一方で、例えば、１枚のウェブに２以上の貫通孔を形成する場合、隣り合う貫通孔同士の最小間隔は孔径に比例する。また、鉛直方向に並んだ複数の貫通孔の孔径（直径）の総長さとウェブ高さとの比（断面欠損比）には、制限を設けることが一般的である。そのため、孔径が大きくなると鉄筋（例えば、せん断補強鉄筋）の段数が制約を受け、重ね継手にできない場合もある。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑み、鉄筋の強度を維持し、鉄骨のウェブの貫通孔の孔径を従来よりも小さくする技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、上記課題を解決するため、貫通孔を通す少なくとも２本の鉄筋のうち少なくとも一本の鉄筋を束ね筋とし、束ね筋を構成する鉄筋の断面積の和が、原設計の鉄筋の断面積を下回らず、かつ、貫通孔の孔径が原設計の孔径よりも小さくなるように貫通孔の
孔径を設計することとした。
【０００８】
詳細には、本発明は、鉄骨鉄筋コンクリート構造物の鉄骨のウェブに設ける鉄骨の貫通孔の設計方法であって、前記鉄骨の貫通孔にラップして通す２本の鉄筋の外径に基づいて当該鉄骨の貫通孔の孔径を取得し、かつ、前記鉄筋の断面積を取得する原設計処理と、前記鉄骨の貫通孔に通す鉄筋のうち少なくとも一本の鉄筋を複数の鉄筋を束ねた束ね筋とし、当該束ね筋の断面積の和が、原設計処理で取得した鉄筋の断面積を下回らず、かつ、前記鉄骨の貫通孔の孔径が原設計処理で取得した孔径よりも小さくなるように孔径を設計する修正処理と、を含む。鉄骨の貫通孔の設計方法は、コンピュータが行ってもよい。
【０００９】
貫通孔の孔径を原設計処理で算出した孔径（以下、基準径ともいう）よりも小さく設計することで、例えば、貫通孔同士の間隔を従来よりも狭くでき、鉄骨のウェブに設ける貫通孔の位置などの設計の自由度がより向上する。また、ウェブ１枚当たりの貫通孔に通すことができる鉄筋の数が増え、鉄筋の断面積を増すことができるため、鉄筋をコンクリートにより強く定着することができる。また、貫通孔を基準径よりも小さく設計することができるので、基準径とした場合と比較して、鉄骨の断面欠損を少なくすることができる。また、束ね筋の断面積の和が、原設計処理で算出した鉄筋の断面積を下回らないようにすることで、鉄筋の引張強さを確保することができる。
【００１０】
また、本発明に係る鉄骨の貫通孔の設計方法において、前記原設計処理では、前記鉄骨の貫通孔にラップして通す２本の鉄筋の周長を取得し、前記修正処理では、前記束ね筋の周長の和が、原設計処理で算出した鉄筋の周長を下回らないように孔径を設計してもよい。これにより鉄筋の付着力を高めることができる。
【００１１】
ここで、本発明は、鉄骨の貫通孔の設計装置として特定することもできる。例えば、本発明は、鉄骨鉄筋コンクリート構造物の鉄骨のウェブに設ける鉄骨の貫通孔の設計装置であって、前記鉄骨の貫通孔にラップして通す２本の鉄筋の外径に基づいて当該鉄骨の貫通孔の孔径を算出し、かつ、前記鉄筋の断面積を算出する原設計処理部と、前記鉄骨の貫通孔に通す鉄筋のうち少なくとも一本の鉄筋を複数の鉄筋を束ねた束ね筋とし、当該束ね筋の断面積の和が、原設計処理部で算出した鉄筋の断面積を下回らず、かつ、前記鉄骨の貫通孔の孔径が原設計処理部で算出した孔径よりも小さくなるように孔径を設計する修正処理部と、を含むものでもよい。
【００１２】
また、本発明は、鉄骨の貫通孔の設計プログラムとして特定することもできる。例えば、本発明は、鉄骨鉄筋コンクリート構造物の鉄骨のウェブに設ける鉄骨の貫通孔の設計プログラムであって、前記鉄骨の貫通孔にラップして通す２本の鉄筋の外径に基づいて当該鉄骨の貫通孔の孔径を算出し、かつ、前記鉄筋の断面積を算出する原設計ステップと、前記鉄骨の貫通孔に通す鉄筋のうち少なくとも一本の鉄筋を複数の鉄筋を束ねた束ね筋とし、当該束ね筋の断面積の和が、原設計ステップで算出した鉄筋の断面積を下回らず、かつ、前記鉄骨の貫通孔の孔径が原設計ステップで算出した孔径よりも小さくなるように孔径を設計する修正ステップと、を含む処理をコンピュータに実行させるようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明は、上記プログラムを記録した記録媒体として特定することもできる。この場合、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。なお、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、又は化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。
【００１４】
ここで、上述した本発明に係る鉄骨の貫通孔の設計方法等は、鉄骨のウェブに貫通孔を形成し、この貫通孔に２本の鉄筋を通し重ね継手とする重ね継手の貫通孔の設計に好適に
用いることができる。また、本発明に係る鉄骨の貫通孔の設計方法は、直線状の第１構造体と当該第１構造体が接続される直線状の第２構造体が接合する、鉄骨鉄筋コンクリート構造物の接合構造のウェブの貫通孔の設計に好適に用いることができる。
【００１５】
鉄骨鉄筋コンクリート構造物の接合構造は、前記第２構造体の鉄骨であって、当該鉄骨のウェブに、前記第１構造体の鉄筋が通る貫通孔を有する鉄骨と、前記第１構造体の鉄筋と、を備え、前記第１構造体の鉄筋は、端部が前記貫通孔を通る直線状の鉄筋と、前記ウェブを基準として前記直線状の鉄筋の反対側に位置し、前記貫通孔を通り前記直線状の鉄筋の端部と接続される直線状のラップ領域と、当該ラップ領域に連なる変形された定着領域とを含む定着鉄筋と、を有するものでもよい。
【００１６】
上記接合構造では、第１構造体の鉄筋が、直線状の鉄筋と、定着鉄筋とによって構成されている。定着鉄筋は、鉄骨のウェブを基準として、直線状の鉄筋の反対側に位置し、直線状の鉄筋の反対側から鉄骨のウェブの貫通孔に通すことができる。そのため、例えば第１構造体として、Ｌ形状に折り曲げた長い鉄筋をウェブの貫通孔に通す必要がないので、施工性が向上する。また、第１構造体の直線状の鉄筋の端部と定着鉄筋のラップ領域は、鉄骨のウェブの貫通孔に通されて接続され、鉄骨のフランジに挟まれたコンクリート中に位置する。そのため、第１構造体の鉄筋は、コンクリートに強く定着される。特に、定着鉄筋の定着領域は、変形されており、当該直線状の鉄筋に引張力が作用した場合、ラップ領域のコンクリートを介して発生する定着鉄筋の同方向の引張力の割合を増大させることができる。この定着鉄筋の引張力は、作用反作用の原理から、直線状の鉄筋に作用する引張力に対して反対方向の反力、つまり定着力として作用する。以上の関係を式で表現すると、以下のようになる。
直線状の鉄筋に作用する引張力＝ラップ領域を介して定着鉄筋に生じる引張力＋ウェブで抵抗する圧縮力＋周辺コンクリートへの付着力
【００１７】
第１構造体、第２構造体には、柱、梁、桁等が含まれる。上記接合構造は、所謂、梁の鉛直方向に段差がある場合を含む十字形接合部、ト形接合部、Ｔ形接合部、Ｌ形接合部、片持ち梁の接合部など、柱、梁、桁等の構造体が接合する接合部に適用することができる。また、上記接合構造は、第２構造体に鉄骨を含む構造物に適用可能である。換言すると、第２構造体は、ＳＲＣ造であることが好ましいが、第１構造体は、ＳＲＣ造の他、ＲＣ造でもよい。構造物は、建築構造物の他、土木構造物でもよい。
【００１８】
また、本発明は、貫通孔を含む鉄骨として特定することもできる。例えば、本発明は、鉄骨鉄筋コンクリート構造物の鉄骨のウェブに設けられ、原設計において少なくとも２本の鉄筋が通るよう設計された貫通孔を含む鉄骨であって、少なくとも一本の鉄筋を複数の鉄筋を束ねた束ね筋とし、当該束ね筋の断面積の和が、原設計における一本の鉄筋の断面積を下回らず、かつ、前記貫通孔の孔径が原設計の孔径よりも小さくなるように設計された貫通孔を含む鉄骨である。
【００１９】
貫通孔の孔径を原設計の孔径（以下、基準径ともいう）よりも小さく設計することで、例えば、貫通孔同士の間隔を従来よりも狭くでき、鉄骨のウェブに設ける貫通孔の位置などの設計の自由度がより向上する。ウェブ１枚当たりの貫通孔に通すことができる鉄筋の数が増え、鉄筋の断面積を増すことができるため、鉄筋をコンクリートにより強く定着することができる。また、貫通孔を基準径よりも小さく設計することができるので、基準径とした場合と比較して、鉄骨の断面欠損を少なくすることができる。また、束ね筋の断面積の和が、原設計の鉄筋の断面積を下回らないよう設計することで、鉄筋の引張強さを確保することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、鉄筋の強度を維持し、鉄骨のウェブの貫通孔の孔径を従来よりも小さくする技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１実施形態に係る鉄骨鉄筋コンクリート造の柱の断面図を示す。
【図２】図２は、第１実施形態に係る鉄骨の貫通孔の設計装置の構成を示す。
【図３】図３は、第１実施形態に係る鉄骨の貫通孔の設計処理フローを示す。
【図４】図４は、原設計による鉄筋の外径、断面積、周長、孔径を示す。
【図５】図５は、コ型補強筋用の貫通孔と挿入されるコ型補強筋との関係を示す。
【図６】図６は、束ね筋を用いた場合の総断面積、総周長、孔径等を示す。
【図７】図７は、第２実施形態に係る接合構造を含む多層建築物の斜視図を示す。
【図８】図８は、第２実施形態に係る接合構造を含む多層建築物の平面図の一例を示す。
【図９】図９は、図８のＡ−Ａ断面の拡大図を示す。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る接合構造の原理図を示す。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る接合構造の接合方法を示す。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係る鉄骨鉄筋コンクリート造の柱の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
＜＜多層建築物の構成＞＞
図１は、第１実施形態に係る鉄骨鉄筋コンクリート造の柱の断面図を示す。このような柱１０１は、例えば、ＳＲＣ造のマンションや商業ビル等の多層建築物の柱である。以下、このような鉄骨鉄筋コンクリート造の柱を構成する鉄骨の貫通孔の設計方法を例に説明する。
【００２３】
柱１０１は、中心に十字状に交差させた十字型鉄骨１０３が配置され、十字型鉄骨１０３の周囲に垂直方向に延びる柱の主筋１０４が断面視正方形の柱１０１の表面の内側に所定の間隔を空けて複数配置されている。柱の主筋１０４は、全体として正方形を成すように配置され、この柱の主筋１０４に沿うように環状のスターラップ１０５が配置されている。
【００２４】
十字型鉄骨１０３は、Ｈ形鉄骨のウェブを十字状に交差させて一体的に構成したもので、十字型鉄骨のウェブ１３３、十字型鉄骨のフランジ１３１によって構成されている。十字型鉄骨１０３の一方のウェブ１３３には、同一高さに、コ型補強筋１５１，１５２の先端部が通るコ型補強筋用の貫通孔１３４が２カ所設けられている。十字型鉄骨の他方のウェブ１３３にも、同一高さに、コ型補強筋１５１，１５２が通るコ型補強筋用の貫通孔１３４が２カ所設けられている。但し、十字型鉄骨の一方のコ型補強筋用の貫通孔１３４と、十字型鉄骨の他方のコ型補強筋用の貫通孔１３４は、各貫通孔を通るコ型補強筋１５１，１５２が干渉しないよう、高さ位置が異なるように設けられている。
【００２５】
コ型補強筋１５１，１５２は、いずれもコ型形状であり、対向する２つのコ型補強筋１５１，１５２の先端部同士が十字型鉄骨１０３のコ型補強筋用の貫通孔１３４を通りラップしている。コ型補強筋１５１，１５２は、十字型鉄骨のフランジ１３１に近接し、十字型鉄骨のフランジ１３１を取り囲むように設けられている。
【００２６】
第１実施形態では、対向するコ型補強筋１５１，１５２のうち、少なくとも何れか一方が束ね筋で構成されている。そのため、コ型補強筋用の貫通孔１３４の孔径が従来の孔径（基準径）よりも小さく設計されている。
【００２７】
＜＜鉄骨の貫通孔の設計装置＞＞
図２は、第１実施形態に係る鉄骨の貫通孔の設計装置２０１の構成を示す。鉄骨の貫通孔の設計装置２０１（以下、単に設計装置ともいう）は、例えば汎用のコンピュータによって構成され、ＣＰＵ２０２（中央演算処理装置）及びメモリ２０３を有する情報処理装置２０４、キーボード、マウスからなる入力装置２０５、ディスプレイからなる表示装置２０６を備える。入力装置２０５は、情報の入力や各種設定操作を受け付ける。ＣＰＵ２０２は、メモリ２０３に格納された鉄骨の貫通孔の設計プログラムを実行し、鉄筋の外径等に基づいて鉄骨の貫通孔（第１実施形態ではコ型補強筋用の貫通孔１３４）の孔径を算出する。設計装置２０１は、タブレット端末、携帯端末によって構成してもよい。また、コンピュータ、タブレット端末、及び携帯端末では、情報の受け付け、算出結果の表示のみを行い、コンピュータ、タブレット端末、及び携帯端末とネットワークを介して接続されたサーバ上で鉄骨の貫通孔の孔径を算出してもよい。この場合、算出結果は、ネットワークを介して接続されたコンピュータ、タブレット端末、及び携帯端末に送信することができる。
【００２８】
＜＜設計処理＞＞
図３は、第１実施形態に係る鉄骨の貫通孔の設計処理フローを示す。この処理は、鉄骨の貫通孔の設計処理プログラムが起動されることで開始される。ステップＳ０１では、設計装置２０１は、原設計処理を実行する。具体的には、設計装置２０１は、鉄骨の貫通孔（コ型補強筋用の貫通孔１３４）にラップして通す２本の鉄筋（コ型補強筋１５１，１５２）の外径（例えば、呼び径）に基づいて当該鉄骨の貫通孔の孔径（例えば、最外径）を取得する。また、設計装置２０１は、鉄筋（コ型補強筋１５１，１５２）の断面積、鉄筋の周長、及び孔径（基準径）を取得する。
【００２９】
ここで、図４は、原設計による鉄筋の外径、断面積、周長、孔径を示す。図４では、呼び径毎に、原設計における、鉄筋の最外径、鉄筋の断面積、鉄筋の周長、貫通孔の孔径が示されている。図４に相当するテーブルを予めメモリ２０３に格納し、設計装置２０１は、呼び径の入力を受け付け、テーブルにアクセスして、鉄筋の最外径、鉄筋の断面積、鉄筋の周長、貫通孔の孔径を取得することができる。鉄筋の断面積、鉄筋の周長、貫通孔の孔径は、計算により算出してもよい。例えば、一方の鉄筋（コ型補強筋１５１）の最外径をＤ１、他方の鉄筋（コ型補強筋１５２）の最外径をＤ２とすると、貫通孔（コ型補強筋用の貫通孔１３４の孔径φは、次の式で算出できる。αは、孔径と鉄筋との間に隙間を形成するための補正値で、例えば２〜３ｍｍに設定することができる。原設計処理が完了すると、ステップＳ０２へ進む。
φ＝Ｄ１+Ｄ２+α
【００３０】
ステップＳ０２では、設計装置２０１は、修正処理を実行する。具体的には、設計装置２０１は、鉄骨の貫通孔（コ型補強筋用の貫通孔１３４）に通す鉄筋（コ型補強筋１５１，１５２）のうち少なくとも一本の鉄筋を複数の鉄筋を束ねた束ね筋とし、当該束ね筋の断面積の和が、原設計処理で取得した鉄筋の断面積を下回らず、かつ、鉄骨の貫通孔の孔径が原設計処理で取得した孔径よりも小さくなるように孔径を設計する。ここで、図５は、鉄骨の貫通孔と挿入される鉄筋との関係を示す。設計装置２０１は、図５に対応する画像を表示装置２０６に表示させ、入力装置２０５を介して、束ね筋の種類（例えば、図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ））を受け付けるようにしてもよい。
【００３１】
図５（ａ）は、ラップする鉄筋６，７（例えば、コ型補強筋１５１，１５２）を各１本ずつ、貫通孔３４（例えば、コ型補強筋用の貫通孔１３４）に通した場合を示す。図５（ａ）は、原設計によるもので、この場合の孔径が原設計の基準径となる。
【００３２】
図５（ｂ）は、一方の鉄筋６（例えば、コ型補強筋１５１）は１本で、他方の鉄筋７（例えば、コ型補強筋１５２）を２本の鉄筋を束ねた束ね筋７ａ，７ａとした場合を示す。他方の鉄筋７を束ね筋７ａ，７ａで構成することで、貫通孔３４ａの孔径が、点線で示す基準径よりも小さくなっている。なお、鉄筋の引張強さは、鉄筋の断面積（例えば、異形鉄筋の公証断面積）から求めることができるので、束ね筋７ａ，７ａを構成する鉄筋の断面積の和が、原設計の他方の鉄筋７の断面積を下回らないように設計する必要がある。また、鉄筋の付着力は、鉄筋の周長（例えば、異形鉄筋の公証周長）から求めることができるので、束ね筋７ａ，７ａを構成する鉄筋の周長の和が、原設計の他方の鉄筋７の周長を下回らないように設計する必要がある。
【００３３】
図５（ｃ）は、鉄筋６，７（例えば、コ型補強筋１５１，１５２）を何れも２本の鉄筋を束ねた束ね筋６ａ，７ｂとし、かつ、一方の鉄筋６（例えば、コ型補強筋１５１）を構成する束ね筋６ａと他方の鉄筋７（例えば、コ型補強筋１５２）を構成する束ね筋７ｂの鉄筋径を同じとした場合を示す。２本の鉄筋６，７（例えば、コ型補強筋１５１，１５２）を何れも束ね筋６ａ，７ｂで構成することで、貫通孔３４ｂの孔径が、点線で示す基準径よりも小さくなっている。なお、鉄筋の引張強さを確保するため、束ね筋６ａ，７ｂを構成する鉄筋の断面積の和が、原設計の鉄筋６，７の断面積を下回らないように設計する必要がある。また、鉄筋の付着力を確保するため、束ね筋６ａ，７ｂを構成する鉄筋の周長の和が、原設計の２本の鉄筋６，７の周長を下回らないように設計する必要がある。
【００３４】
図５（ｄ）は、一方の鉄筋６（例えば、コ型補強筋１５１）を２本の鉄筋を束ねた束ね筋６ａ，６ｂとし、他方の鉄筋７（例えば、コ型補強筋１５２）を２本の鉄筋を束ねた束ね筋７ａ、７ｂとし、かつ、一方の鉄筋６の束ね筋６ａ，６ｂの径を異ならせ、他方の鉄筋７の束ね筋７ａ，７ｂの径を異ならせた場合を示す。束ね筋６ａと束ね筋７ａの径は同じであり、束ね筋６ｂと束ね筋７ｂの径は同じである。上記のように構成することで、貫通孔３４ｃの孔径が、点線で示す基準径よりも小さくなっている。なお、鉄筋の引張強さを確保するため、一方の束ね筋６ａ，６ｂ、他方の束ね筋７ａ，７ｂを構成する鉄筋の断面積の和が、原設計の直線状の鉄筋６及び定着鉄筋７の断面積を下回らないように設計する必要がある。また、鉄筋の付着力を確保するため、一方の鉄筋６の束ね筋６ａ，６ｂ、他方の鉄筋７の束ね筋７ａ，７ｂを構成する鉄筋の周長の和が、原設計の一方の鉄筋６及び他方の鉄筋７の周長を下回らないように設計する必要がある。
【００３５】
ここで、図６は、束ね筋を用いた場合の総断面積、総周長、孔径等を示す。図６において、束ね筋を採用した場合の束ね筋ごとの、束ね筋の総断面積、断面積比、束ね筋の総周長、周長比、束ね筋を用いた場合の孔径、孔径比が示されている。束ね筋「２−Ｄ１０」、「２−Ｄ１３」、「２−Ｄ１６」、及び「２−Ｄ１９」は、図５（ｃ）のように、一方の鉄筋６（例えば、コ型補強筋１５１）と他方の鉄筋７（例えば、コ型補強筋１５２）を何れも２本の鉄筋を束ねた束ね筋６ａ，７ｂとし、かつ、一方の鉄筋６を構成する束ね筋６ａ，６ａと他方の鉄筋７を構成する束ね筋７ｂ，７ｂの鉄筋径を同じとした場合を示す。束ね筋「Ｄ１３＋Ｄ１６」は、図５（ｄ）のように、一方の鉄筋６を２本の鉄筋を束ねた束ね筋６ａ，６ｂとし、他方の鉄筋７を２本の鉄筋を束ねた束ね筋７ａ、７ｂとし、かつ、一方の鉄筋６の束ね筋６ａ，６ｂの径を異ならせ、他方の鉄筋の束ね筋７ａ，７ｂの径を異ならせた場合を示す。束ね筋６ａと束ね筋７ａの径は同じであり、束ね筋６ｂと束ね筋７ｂの径は同じである。
【００３６】
図６に相当するテーブルを予めメモリに格納し、設計装置２０１は、束ね筋の種類の入力を受け付け、テーブルにアクセスして、束ね筋の総断面積、断面積比、束ね筋の総周長、周長比、束ね筋を用いた場合の孔径、孔径比を取得することができる。束ね筋の総周長、周長比、束ね筋を用いた場合の孔径、孔径比は、計算により算出してもよい。
【００３７】
例えば、計算による場合、原設計処理では、一方の鉄筋６（例えば、コ型補強筋１５１）、及び他方の鉄筋７（例えば、コ型補強筋１５２）の呼び径がＤ１６の場合、貫通孔３４（例えば、コ型補強筋用の貫通孔１３４）の孔径は３８ｍｍとなる。
孔径＝Ｄ（最外径）×２+α（間隔）
【００３８】
これに対し、束ね筋（２−Ｄ１３）を用いると、貫通孔３４ｂ（例えば、コ型補強筋用の貫通孔１３４）の孔径は３４ｍｍとなる。ｒは、束ね筋６ａ，７ｂの半径を示す。
孔径＝２ｒ＋２×２ｒ／√２
【００３９】
そして、設計装置２０１は、算出結果を表示装置２０６に表示させるようにしてもよい。例えば、設計装置２０１は、束ね筋６ａ，７ｂを用いた場合の貫通孔３４ｃの孔径は３４ｍｍで、原設計の孔径３８ｍｍを下回り（孔径比：０．８９）、貫通孔３４の孔径を原設計よりも小さくできる旨を表示する。また、表示装置２０６は、束ね筋６ａ，７ｂの総断面積は２５４ｍｍ2で、原設計の鉄筋（コ型補強筋）の断面積１９９ｍｍ2を上回り（断面積比：１．２８）、鉄筋の引張強さが増している旨を表示する。また、設計装置２０１は、束ね筋６ａ，７ｂの総周長は８０ｍｍで、原設計の鉄筋（コ型補強筋）の周長５０ｍｍを上回り（周長比：１．６０）、鉄筋のコンクリートへの付着力が増している旨を表示する。これは、換言すると、原設計と同等の付着力とする場合には、束ね筋の長さを短くできることを意味する。
【００４０】
＜効果＞
鉄骨（十字型鉄骨１０３）のウェブに形成される貫通孔（コ型補強筋用の貫通孔１３４）を基準径よりも小さく設計することで、例えば、貫通孔（コ型補強筋用の貫通孔１３４）同士の間隔を従来よりも狭くでき、鉄骨（十字型鉄骨１０３）のウェブに設ける貫通孔（コ型補強用の貫通孔１３４）の位置などの設計自由度がより向上する。また、鉄筋の引張強さを確保するため、束ね筋６ａ，７ｂを構成する鉄筋の断面積の和が、原設計の鉄筋（コ型補強筋１５１，１５２）の断面積を下回らないように設計することで、多層建築物の強度を原設計と同等か向上することができる。また、鉄筋の付着力を確保するため、束ね筋を構成する鉄筋の周長の和が、原設計の鉄筋（コ型補強筋１５１，１５２）の周長を下回らないように設計することで、多層建築物の柱１０１の強度を原設計と同等か向上することができる。また、貫通孔（コ型補強用の貫通孔１３４）を基準径よりも小さく設計することができるので、基準径とした場合と比較して、鉄骨の断面欠損を少なくすることができる。その結果、多層建築物の強度を原設計と同等か向上することができる。
【００４１】
＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態に係る接合構造を含む多層建築物の斜視図を示す。図８は、第２実施形態に係る接合構造を含む多層建築物の平面図の一例を示す。図９は、図８のＡ−Ａ断面の拡大図を示す。
【００４２】
第１実施形態で説明した貫通孔の設計方法等は、以下に説明する多層建築物Ｍにも適用できる。多層建築物Ｍは、ＳＲＣ造のマンションや商業ビル等の建築構造物を想定したもので、複数階からなる。以下の説明では、図８，９に示すように、垂直方向に延びる柱（外柱）１に、桁方向に延びる大梁２及び梁間方向に延びる大梁２１の端部が接続された柱梁接合部（所謂、ト形接合部）の接合構造１０を構成する鉄骨３のウェブ３３に貫通孔３４が形成されている。
【００４３】
なお、接合構造１０は、上記に限定されない。接合構造１０は、梁同士、柱と梁、柱と桁等がＴ形状に接合する接合部に好適に用いることができる。このような接合部には、最上部の梁と柱がＴ形状に接続される接合部（例えば、Ｔ形接合部）、大梁と小梁がＴ形状に接続される接合部、外柱と片持ち梁（バルコニーなど）がＴ形状に接続される接合部等
が例示される。なお、鉄骨を含む構造体に接続される構造体は、鉄筋を含む構造体であればよく、ＳＲＣ造、ＲＣ造の何れでもよい。また、接合構造１０は、建築構造物の他、土木構造物に適用してもよい。
【００４４】
桁方向に延びる大梁２（本発明の第２構造体に相当する）は、中心にＨ形の鉄骨３が配置され、鉄骨３の周囲に桁方向に延びる大梁の主筋（主鉄筋）４が断面視長方形の大梁２の表面の内側に所定の間隔を空けて複数配置されている。桁方向に延びる大梁の主筋４は、全体として長方形を成すように配置され、この桁方向に延びる大梁の主筋４に沿うように環状のスターラップ５が配置されている。桁方向に延びる大梁の主筋４には、異形鉄筋が用いられている。桁方向に延びる大梁の主筋４の径やこの主筋４同士の間隔は、多層建築物Ｍに応じて適宜設計される。スターラップ５の径やスターラップ５同士の間隔も、多層建築物Ｍに応じて適宜設計される。
【００４５】
第２実施形態に係る鉄骨３は、上記のようにＨ形であり、長方形のウェブ３３と、ウェブ３３の両端部にウェブ３３と直交して連なる、長方形のフランジ３１，３２と、によって構成されている。フランジ３１，３２は、対向している。ウェブ３３には、梁間方向に延びる大梁２１（本発明の第１構造体）の主筋４０の一部が通る貫通孔３４が垂直方向に２カ所設けられている。貫通孔３４は、円形であり、梁間方向に延びる大梁２１の主筋４０を構成する直線状の鉄筋６と定着鉄筋７とが通る孔径を有する。この孔径は、本発明の基準径に相当する。例えば、直線状の鉄筋６の最外径をＤ１、定着鉄筋７の最外径をＤ２とすると、貫通孔の孔径φは、次の式で算出できる。αは、孔径と鉄筋との間に隙間を形成するための補正値で、例えば２〜３ｍｍに設定することができる。なお、第２実施形態では、Ｄ１＝Ｄ２である。
φ＝Ｄ１+Ｄ２+α
【００４６】
梁間方向に延びる大梁の主筋４０は、上端筋と下端筋の夫々が２段筋となっている。上端筋の上段の鉄筋６１と下端筋の下段の鉄筋６１は、何れもＬ形状であり、鉄骨３の外側、かつスターラップ５の内側に配置されている。また、上端筋の上段の鉄筋６１と下端筋の下段の鉄筋６１との間に位置する２本の鉄筋、すなわち、上端筋の下段の鉄筋及び下端筋の上段の鉄筋（本発明の第１構造体の鉄筋に相当する）は、直線状の鉄筋６と、定着鉄筋７によって構成され、垂直方向において間隔を空けて穿孔された貫通孔３４に夫々挿入されている。直線状の鉄筋６と、定着鉄筋７には、何れも異形鉄筋が用いられている。直線状の鉄筋６は、端部が貫通孔３４に通され、定着鉄筋７のラップ領域と接続される。接続には、結束線８が用いられている。接続は、ウェブ３３を基準として、内側（直線状の鉄筋側）と外側（定着鉄筋側）の２カ所で行われている。なお、第１実施形態では、定着鉄筋７の定着領域７１が互いに向き合うように配置されているが、定着鉄筋７の定着領域７１の向きは、鉄骨３のフランジ３１，３２、他の鉄筋、又は定着鉄筋７同士が干渉しないよう適宜変更することができる。
【００４７】
定着鉄筋７は、全体としてＬ形状であり、直線状のラップ領域７２と、この直線状のラップ領域７２を延出させた領域がウェブ３３と平行になるようにウェブ側に折り曲げられた定着領域７１と、によって構成されている。ラップ領域７２の長さは、フランジ３１，３２の幅よりもやや短く設計されている。また、定着領域７１の長さは、フランジ３１，３２の間隔よりも短く設計されている。その結果、定着鉄筋７は、鉄骨３のフランジ３１，３２との間に挟まれるコンクリート中に位置するようになっている。
【００４８】
ここで図１０は、第２実施形態に係る接合構造の原理図を示す。梁間方向に延びる大梁の主筋４０の一部、すなわち直線状の鉄筋６と定着鉄筋７のラップ領域７２に引張力Ｂが加わると、直線状の鉄筋６と定着鉄筋７のラップ領域７２の周囲にせん断力Ｃが作用する。また、直線状の鉄筋６と定着鉄筋７のラップ領域７２とウェブ３３との間に圧縮力Ｄが
作用する。圧縮力Ｄは、力のベクトル分解によって、ウェブ１に垂直な力Ｅ１と平行な力Ｅ２として作用し、Ｅ１はウェブ自体を面外方向に押すとともに、ウェブを介して反対側のコンクリートを押す。また、Ｅ２はフランジ３１，３２を押す。一方で、フランジ３１，３２は、固定されているため、コンクリートを押し戻す反作用を発揮する。その結果、コンクリートと、直線状の鉄筋６及び定着鉄筋７との定着性が向上する。
【００４９】
また、ラップ領域７２と定着領域７１との間に位置する角部とウェブ３３との間には、特に強いコンクリートを圧縮する支圧力Ｆが作用する。また、定着領域７１には、付着力Ｇが作用する。支圧力Ｆ及び付着力Ｇが作用することで、直線状の鉄筋６及び定着鉄筋７との定着性が更に向上する。
【００５０】
＜＜接合方法＞＞
図１１は、第２実施形態に係る接合構造の接合方法の一例を示す。以下に説明する接合方法は、多層建築物Ｍの鉄骨組立工程完了後、鉄筋組立工程で行うことができる。但し、穿孔工程については、鉄骨組立工程前に行ってもよい。第１実施形態で説明した貫通孔の設計処理（原設計処理、修正処理）を穿孔工程前に行うことで、貫通孔の孔径を設計することができる。
【００５１】
設計処理について簡単に説明すると、設計処理の原設計処理（図３参照）では、設計装置２０１は、原設計処理を実行する。具体的には、設計装置２０１は、鉄骨の貫通孔３４にラップして通す２本の鉄筋（直線状の鉄筋６、定着鉄筋７）の外径（例えば、呼び径）に基づいて当該鉄骨の貫通孔の孔径（例えば、最外径）を取得する。また、設計装置２０１は、鉄筋（直線状の鉄筋６、定着鉄筋７）の断面積、鉄筋の周長、及び孔径（基準径）を取得する。
【００５２】
計処理の修正処理では、設計装置２０１は、鉄骨の貫通孔３４に通す鉄筋（直線状の鉄筋６、定着鉄筋７）のうち少なくとも一本の鉄筋を複数の鉄筋を束ねた束ね筋とし、当該束ね筋の断面積の和が、原設計処理で取得した鉄筋の断面積を下回らず、かつ、鉄骨の貫通孔の孔径が原設計処理で取得した孔径よりも小さくなるように孔径を設計する。以上により、貫通孔の孔径が設計される。
【００５３】
穿孔工程では、鉄骨のウェブ３３に貫通孔３４が形成される。なお、穿孔工程は、鉄骨の組立前に行ってもよく、また、鉄骨の組立後に行ってもよい。鉄筋挿入工程では、貫通孔３４に梁間方向に延びる大梁の主筋４が挿入される。貫通孔３４に梁間方向に延びる大梁の主筋４０のうちの一部である直線状の鉄筋６が、端部が外側に突出するよう、内側から貫通孔３４に挿入される。一方、定着鉄筋７は、鉄骨３のウェブ３３を基準として、直線状の鉄筋６とは反対側から、端部が内側に突出するよう貫通孔３４に挿入される。なお、直線状の鉄筋６と定着鉄筋７は、どちらを先に貫通孔３４に挿入してもよいが、直線状の鉄筋６を先に挿入した方が定着鉄筋７の接続が容易となる。
【００５４】
次に、結束工程では、直線状の鉄筋６の端部と定着鉄筋７のラップ領域７２が重ね合され、結束線８で結束（接続）される。本第１実施形態では、鉄骨３のウェブ３３を基準として、内側と外側の各一か所で結束される。以上により、第１実施形態に係る接合構造の接合が完了する。その後、型枠組立工程、コンクリート打設工程、脱枠工程等が行われ、層単位で多層建築物Ｍが構築される。
【００５５】
＜＜効果＞＞
第２実施形態に係る接合構造１０によれば、梁間方向に延びる大梁の主筋４０の一部が、直線状の鉄筋６と、定着鉄筋７とによって構成されている。定着鉄筋７は、鉄骨３のウェブ３３を基準として、直線状の鉄筋６の反対側に位置し、直線状の鉄筋６の反対側から
鉄骨のウェブ３３の貫通孔３４に通すことができる。そのため、例えば梁間方向に延びる大梁の主筋４０としてＬ形状に折り曲げた長い鉄筋をウェブの貫通孔に通す必要がないので、施工性が向上する。また、直線状の鉄筋６の端部と定着鉄筋７のラップ領域７２は、鉄骨３のウェブ３３の貫通孔３４に通され、結束線８で結束（接続）され、鉄骨３のフランジ３１，３２に挟まれたコンクリート中に位置する。そのため、梁間方向に延びる大梁の主筋４０のうち、特に、直線状の鉄筋６と定着鉄筋７は、コンクリートに強く定着される。更に、ラップ領域７２と定着領域７１との間に位置する角部とウェブ３３との間には、特に強い支圧力Ｆが作用する（図１０参照）。また、定着領域７１には、付着力Ｇが作用する（図１０参照）。支圧力Ｆ及び付着力Ｇが作用することで、直線状の鉄筋６及び定着鉄筋７との定着性が更に向上する。
【００５６】
また、鉄骨３のウェブに形成される貫通孔３４を基準径よりも小さく設計することで、例えば、貫通孔３４同士の間隔を従来よりも狭くでき、鉄骨３のウェブに設ける貫通孔３４の位置などの設計自由度がより向上する。また、鉄筋の引張強さを確保するため、束ね筋６ａ，７ｂを構成する鉄筋の断面積の和が、原設計の鉄筋６，７の断面積を下回らないように設計することで、多層建築物Ｍの強度を原設計と同等か向上することができる。また、鉄筋の付着力を確保するため、束ね筋６ａ，７ｂを構成する鉄筋の周長の和が、原設計の鉄筋６，７の周長を下回らないように設計することで、多層建築物Ｍの強度を原設計と同等か向上することができる。また、貫通孔３４を基準径よりも小さく設計することができるので、基準径とした場合と比較して、鉄骨の断面欠損を少なくすることができる。その結果、多層建築物Ｍの強度を原設計と同等か向上することができる。
【００５７】
＜第３実施形態＞
図１２は、第３実施形態に係る鉄骨鉄筋コンクリート造の柱の断面図を示す。このような柱１０１´は、第１実施形態の柱１０１と同じく、例えば、ＳＲＣ造のマンションや商業ビル等の多層建築物の柱である。柱１０１´は、中心にＴ字状に交差させたＴ字型鉄骨１０３´が配置され、Ｔ字型鉄骨１０３´の周囲に垂直方向に延びる柱の主筋１０４が断面視正方形の柱１０１´の表面の内側に所定の間隔を空けて複数配置されている。柱の主筋１０４は、全体として正方形を成すように配置され、この柱の主筋１０４に沿うように環状のスターラップ１０５が配置されている。
【００５８】
Ｔ字型鉄骨１０３´は、Ｈ形鉄骨のウェブを十字状に交差させて一体的に構成したもので、Ｔ字型鉄骨のウェブ１３３´、Ｔ字型鉄骨のフランジ１３１´によって構成されている。Ｔ字型鉄骨１０３´の一方のウェブ１３３´には、コ型補強筋１５１，１５２の先端部が通るコ型補強筋用の貫通孔１３４が１カ所設けられている。Ｔ字型鉄骨の他方のウェブ１３３´には、同一高さに、コ型補強筋１５１，１５２が通るコ型補強筋用の貫通孔１３４が２カ所設けられている。コ型補強筋１５１，１５２は、いずれもコ型形状であり、対向する２つのコ型補強筋１５１，１５２の先端部同士がＴ字型鉄骨１０３´のコ型補強筋用の貫通孔１３４を通りラップしている。第３実施形態では、対向するコ型補強筋１５１，１５２のうち、少なくとも何れか一方が束ね筋で構成されている。そのため、コ型補強筋用の貫通孔１３４の孔径が従来の孔径（基準径）よりも小さく設計されている。貫通孔の設計処理は、第１実施形態と同様である。よって、説明は割愛する。
【００５９】
鉄骨（Ｔ字型鉄骨１０３´）のウェブに形成される貫通孔（コ型補強筋用の貫通孔１３４）を基準径よりも小さく設計することで、例えば、貫通孔（コ型補強筋用の貫通孔１３４）同士の間隔を従来よりも狭くでき、鉄骨（Ｔ字型鉄骨１０３´）のウェブに設ける貫通孔（コ型補強用の貫通孔１３４）の位置などの設計自由度がより向上する。また、鉄筋の引張強さを確保するため、束ね筋を構成する鉄筋の断面積の和が、原設計の鉄筋（コ型補強筋１５１，１５２）の断面積を下回らないように設計することで、多層建築物の強度を原設計と同等か向上することができる。また、鉄筋の付着力を確保するため、束ね筋を
構成する鉄筋の周長の和が、原設計の鉄筋（コ型補強筋１５１，１５２）の周長を下回らないように設計することで、多層建築物の柱１０１´の強度を原設計と同等か向上することができる。また、貫通孔（コ型補強用の貫通孔１３４）を基準径よりも小さく設計することができるので、基準径とした場合と比較して、鉄骨の断面欠損を少なくすることができる。その結果、多層建築物の強度を原設計と同等か向上することができる。
【００６０】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、可能な限り実施形態を組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・外柱
２・・・桁方向に延びる大梁
２１・・・梁間方向に延びる大梁
３・・・鉄骨
３１、３２・・・フランジ
３３・・・ウェブ
３４・・・貫通孔
４・・・主筋
５・・・スターラップ
６・・・直線状の鉄筋
７・・・定着鉄筋
７１・・・定着領域
７２・・・ラップ領域
８・・・結束線
１０１・・・柱
１０３・・・十字型鉄骨
１０４・・・柱の主筋
１０５・・・スターラップ
１３３・・・十字型鉄骨のウェブ
１３４・・・コ型補強筋用の貫通孔
１５１，１５２・・・コ型補強筋
２０１・・・設計装置
２０２・・・ＣＰＵ
２０３・・・メモリ
２０４・・・情報処理装置
２０５・・・入力装置
２０６・・・表示装置
Ｍ・・・多層建築物
【図１】
0006373666.tif 000002
【図２】
0006373666.tif 000003
【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】
0006373666.tif 000008
【図８】
0006373666.tif 000009
【図９】
0006373666.tif 000010
【図１０】
0006373666.tif 000011
【図１１】
0006373666.tif 000012
【図１２】
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