(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物における鉄筋コンクリート部材と固定部との接合構造であって、
前記鉄筋コンクリート部材と前記固定部とを連結する主筋の一定長さ部分の断面をその主筋の両端部よりも縮小して断面縮小部分を設け、前記断面縮小部分の両端のいずれか一方が前記鉄筋コンクリート部材と前記固定部との境界もしくは境界近傍に位置するか、または、前記断面縮小部分の範囲内に前記境界が位置し、
地震時において前記主筋の前記断面縮小部分が他部分よりも優先的に降伏することで前記境界において開きが形成されるように構成し、
前記主筋は前記断面縮小部分の両端において主筋長手方向に対しほぼ直角な段差面を有し、前記主筋に対し引き抜き力が作用したとき前記段差面とコンクリートとの間において支圧抵抗力が作用するとともに、前記断面縮小部分の外周面を粗し処理することで、前記断面縮小部分における前記主筋と前記コンクリートとの付着力の低下を補完するようにした鉄筋コンクリート構造物の接合構造。
【請求項２】
前記断面縮小部分の前記固定部側の端部が前記鉄筋コンクリート部材と前記固定部との境界もしくは境界近傍に位置するか、または、前記断面縮小部分の範囲内に前記境界が位置する請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物の接合構造。
【請求項３】
前記鉄筋コンクリート部材は、梁、柱または耐力壁である請求項１または２に記載の鉄筋コンクリート構造物の接合構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合構造を有する鉄筋コンクリート構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物における鉄筋コンクリート部材と固定部との接合構造、および、その接合構造を有する鉄筋コンクリート構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、鉄筋コンクリート造の柱と梁の接合部において、大地震時に梁主筋が降伏したあとのコンクリートのひび割れや圧壊等の損傷を制御するために、梁主筋とコンクリートを絶縁させた区間（付着除去区間）を設け、図１０（ａ）のように主筋の脇に添え筋、または、図１０（ｂ）のように接合部筋を配置する接合部を提案する。梁主筋の付着を除去することにより、付着割裂破壊を防止することができ、主筋の付着を除去した部分の脇に添え筋または接合部筋を配置することにより、曲げ耐力およびせん断耐力の低下を防ぐことができる。
【０００３】
特許文献２は、地震の際に柱や梁の破損を軽減するための鉄筋コンクリート建造物の固定構造を提案する。図１１のように、柱１００（構成材）内の主筋部１１０と、基礎２００（基部）のアンカー筋１２０とが、連続した鉄筋１０１から構成される。主筋部１１０は、材端位置Ｅの近傍領域から所定長さで上方に延びた大径部１３０を有する。アンカー筋部１２０は、材端位置Ｅから所定長さで下方に延びた降伏予定部Ｙと、その下方の径の大きな、基礎２００のコンクリートへの定着部１４０と、を有する。降伏予定部Ｙは、断面積が主筋部１１０の大径部１３０よりも小さいため、降伏荷重が小さく、大地震の際に基部のアンカー筋部１２０で優先的に降伏することで、主筋部１１０の材端近傍領域での降伏を回避し、構成材の破損を軽減する。また、降伏予定部Ｙのコンクリートへの付着強度は実質的にゼロである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2004-346641号公報
【特許文献２】特開2003-138658号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の接合部構造によれば、梁主筋の脇に添え筋（図１０（ａ））または接合部筋（図１０（ｂ））を配置する必要があるため、鉄筋を配置する手間と材料コストが増える。また、図１３（ｂ）に示すように、添え筋を梁主筋の真横に配置した場合は、その鉄筋径の分だけ梁幅が増えることとなり、設計の自由度が低くなる。
【０００６】
特許文献２の固定構造では、図１１に示す基礎２００（基部）の内部に降伏予定部Ｙを設けており、かつ、降伏予定部Ｙのコンクリートへの付着強度は実質的にゼロであるため、降伏予定部Ｙの所定長さ分だけ主筋１０１の定着長さが小さくなり、結果として、主筋１０１の基礎２００（基部）への定着効果が低下してしまう。また、主筋１０１の定着部１４０とアンカー筋部１２０との境界部分の段差面に緩やかなテーパーがついているため、段差面の支圧抵抗力を効率的に発揮させることができず、結果として、主筋１０１のコンクリート基礎２００（基部）への付着力定着効果が低下してしまう。また、降伏予定部Ｙのコンクリートへの付着強度は実質的にゼロであるため、梁部材自体の曲げ耐力は低下してしまう。
【０００７】
図４に示すように、従来の一般的な工法による接合構造では、主筋５０の断面積は、柱（固定部１）と両側の梁（鉄筋コンクリート部材２，２）とにおいて同一である。このため、大地震時に梁の端部で主筋５０の降伏が発生した場合は、その降伏領域を制御することができず、建物変形角が過大になり、結果として、コンクリートのひび割れや圧壊等の損傷が大きくなってしまう。
【０００８】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、鉄筋コンクリート構造物において鉄筋コンクリート部材と固定部とを主筋により連結し接合する場合、添え筋や接合部筋の必要がなく部材幅が増えずに、大地震時に鉄筋コンクリート部材と固定部との境界以外の部分における破損を軽減でき、かつ、梁自体の曲げ耐力の低下を防止できる接合構造、および、大地震時の建物変形角を小さくすることでコンクリートのひび割れや圧壊等の破損を軽減し、エネルギー吸収能力が大きく制振効果の高い鉄筋コンクリート構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための鉄筋コンクリート構造物の接合構造は、鉄筋コンクリート構造物における鉄筋コンクリート部材と固定部との接合構造であって、前記鉄筋コンクリート部材と前記固定部とを連結する主筋の一定長さ部分の断面をその主筋の両端部よりも縮小して断面縮小部分を設け、前記断面縮小部分の両端のいずれか一方が前記鉄筋コンクリート部材と前記固定部との境界もしくは境界近傍に位置するか、または、前記断面縮小部分の範囲内に前記境界が位置し、地震時において前記主筋の前記断面縮小部分が他部分よりも優先的に降伏することで前記境界において開きが形成されるように構成し、前記主筋は前記断面縮小部分の両端において主筋長手方向に対しほぼ直角な段差面を有し、前記主筋に対し引き抜き力が作用したとき前記段差面とコンクリートとの間において支圧抵抗力が作用するとともに、前記断面縮小部分の外周面を粗し処理することで、前記断面縮小部分における前記主筋と前記コンクリートとの付着力の低下を補完するようにしたものである。
【００１０】
この接合構造によれば、主筋に設けた断面縮小部分の両端のいずれか一方が鉄筋コンクリート部材と固定部との境界もしくは境界近傍に位置するか、または、断面縮小部分の範囲内に境界が位置するので、地震時において断面縮小部分が他部分よりも優先的に降伏することで境界において開きが形成される。このように、大地震時には鉄筋コンクリート部材と固定部との境界に破損が集中するので、鉄筋コンクリート部材と固定部とにおいて境界以外の部分の破損を軽減することができる。また、鉄筋コンクリート構造物において、主筋に特別な添え筋や接合部筋の必要がないので、鉄筋コンクリート部材幅が増えずに設計の自由度が高くなり、また、工期短縮や材料コストの低減を図ることができる。
【００１１】
上記鉄筋コンクリート構造物の接合構造において、大地震時には主筋に設けた断面縮小部分が優先的に降伏し局所的に変形して、断面積が小さくなるため、断面縮小部分のコンクリートへの付着強度は実質的にゼロとなる。主筋の固定部への定着効果が低下するのを防ぐためには、断面縮小部分が固定部に定着される長さを小さくする必要がある。また、断面縮小部分のコンクリートへの付着強度が実質的にゼロとなれば、梁等の鉄筋コンクリート部材自体の曲げ耐力も低下してしまう。このことを防ぐためには、鉄筋コンクリート部材内に断面縮小部分の一部、または、全部が含まれる配置とし、断面縮小部分の周囲にせん断補強筋を設置できるようにする必要がある。以上のことから、前記断面縮小部分の前記固定部側の端部は前記鉄筋コンクリート部材と前記固定部との境界もしくは境界近傍に位置するか、または、前記断面縮小部分の範囲内に前記境界が位置することが好ましい。
【００１２】
上記鉄筋コンクリート構造物の接合構造において、前記主筋は、前記断面縮小部分の両端において、主筋長手方向に対しほぼ直角な段差面を有することにより、主筋に引き抜き力が作用した場合、段差面の支圧抵抗力を効率的に発揮することができ、主筋の固定部への定着効果が増大する。
【００１３】
また、前記断面縮小部分の外周面が粗し処理されていることにより、断面縮小部分の外周面においてコンクリートとの付着効果が増大する。
【００１４】
また、前記鉄筋コンクリート部材は、梁、柱または耐力壁であってよい。
【００１５】
上記鉄筋コンクリート構造物の接合構造において大地震時には主筋に設けた断面縮小部分が優先的に降伏し局所的に変形するが、このとき、鉄筋コンクリート部材の変形角が小さくなるように断面縮小部分の長さを決定し、建物変形角を小さくすることで、コンクリートのひび割れや圧壊等の破損を軽減し、エネルギー吸収能力が大きく制振効果の高い鉄筋コンクリート構造物を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、鉄筋コンクリート構造物において鉄筋コンクリート部材と固定部とを主筋により連結し接合する場合、特別な添え筋や接合部筋の必要がないので、部材幅が増えずに、大地震時に鉄筋コンクリート部材と固定部との境界以外の部分における破損を軽減でき、かつ、断面縮小部分の周囲にせん断補強筋を設置することでたとえば梁自体の曲げ耐力の低下を防止できる接合構造、および、大地震時の鉄筋コンクリート部材の変形角が小さくなるように断面縮小部分の長さを決定し建物変形角を小さくすることで、コンクリートのひび割れや圧壊等の破損を軽減し、エネルギー吸収能力が大きく制振効果の高い鉄筋コンクリート構造物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態による鉄筋コンクリート構造物における鉄筋コンクリート部材と固定部との接合構造に使用可能な鉄筋を示す要部側面図（ａ）およびB-B線方向に切断して見た図（ｂ）である。
【図２】本実施形態による接合構造の第１例を示す要部断面図である。
【図３】本実施形態による接合構造の第２例を示す要部断面図である。
【図４】従来の一般工法による接合構造の構成を示す要部断面図である。
【図５】本実施形態による接合構造の構成例を示す要部断面図である。
【図６】図５の鉄筋の断面縮小部分における降伏時の境界近傍を示す部分断面図である。
【図７】図６の断面縮小部分における降伏後の境界近傍を示す部分断面図である。
【図８】地震時に図４，図５の接合構造に作用した繰り返し荷重により部材が変形したときの建物変形角と地震力との関係を概略的に示すグラフである。
【図９】本実施形態による接合構造を、段差面による作用効果の説明のために示す図３と同様の要部断面図である。
【図１０】従来技術（特許文献１）における主筋に添え筋を配置する接合部（ａ）および接合部筋を配置する接合部（ｂ）を示す図である。
【図１１】従来技術（特許文献２）における固定構造を示す図である。
【図１２】本実施形態による柱梁の接合構造を示す要部断面図である。
【図１３】図１２の梁断面を示す図（ａ）、および比較のために図１０（ａ）（ｂ）の従来技術による梁断面を示す図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態による鉄筋コンクリート構造物における鉄筋コンクリート部材と固定部との接合構造に使用可能な鉄筋を示す要部側面図（ａ）およびB-B線方向に切断して見た図（ｂ）である。
【００１９】
図１（ａ）（ｂ）のように、鉄筋１０は、鉄筋左端部１１と鉄筋右端部１２との間に鉄筋の長手方向Ｌに一定長さで断面が縮小した断面縮小部分１３を有する。断面縮小部分１３は、鉄筋左端部１１および鉄筋右端部１２の断面よりも小さく、このため、鉄筋１０に対し長手方向Ｌに地震時に過剰な引き抜き力が加わったとき、鉄筋左端部１１、鉄筋右端部１２よりも優先的に降伏してしまう。
【００２０】
また、図１（ａ）（ｂ）のように、鉄筋１０は、鉄筋左端部１１、鉄筋右端部１２と断面縮小部分１３との境界において鉄筋左端部１１、鉄筋右端部１２からほぼ直角に落ち込んで段差が形成されている。すなわち、鉄筋１０は、断面縮小部分１３の両端において長手方向Ｌに対しほぼ直角な段差面１４，１５を有する。段差面１４は、図１（ｂ）のように、鉄筋左端部１１の外周円を外周とし、断面縮小部分１３の外周円を内周とするドーナッツ形状になっている。段差面１５も同様になっている。
【００２１】
なお、鉄筋１０の断面縮小部分１３および段差面１４，１５は、規格品の鉄筋を利用して所望の範囲だけ削り出す方法や、鉄筋製造工程において断面縮小部分を製造する工程を設ける方法等によって形成可能であるが、これらの方法に限定されるものではない。
【００２２】
次に、図１の鉄筋を用いた本実施形態による鉄筋コンクリート構造物における鉄筋コンクリート部材と固定部との接合構造について図２，図３を参照して説明する。図２は、本実施形態による接合構造の第１例を示す要部断面図である。図３は、同じく本実施形態による接合構造の第２例を示す要部断面図である。
【００２３】
本実施形態による接合構造は、鉄筋コンクリート構造物において、コンクリートからなる固定部に鉄筋コンクリート部材を接合し固定するものである。すなわち、第１例、第２例の接合構造は、図２、図３のように、固定部１と鉄筋コンクリート部材２とに図１（ａ）（ｂ）の鉄筋１０を主筋として配置し、固定部１と鉄筋コンクリート部材２とを連結し接合している。固定部１と鉄筋コンクリート部材２との境界Ａにおいてコンクリート面同士が当接した状態で主筋１０により固定部１と鉄筋コンクリート部材２とが接合されている。
【００２４】
なお、図２、図３では、説明の便宜上、主筋を１本しか示していないが、複数本の主筋が配置される場合がある。また、鉄筋コンクリート部材２は、柱、梁または耐力壁である。
【００２５】
図２の第１例の接合構造では、固定部１と鉄筋コンクリート部材２との境界Ａに段差面１４が位置し、鉄筋左端部１１が固定部１内に位置し、断面縮小部分１３、段差面１５および鉄筋右端部１２が鉄筋コンクリート部材２内に位置する。
【００２６】
図３の第２例の接合構造では、断面縮小部分１３の範囲内に固定部１と鉄筋コンクリート部材２との境界Ａが位置し、断面縮小部分１３の一部、段差面１４および鉄筋左端部１１が固定部１内に位置し、断面縮小部分１３の他部、段差面１５および鉄筋右端部１２が鉄筋コンクリート部材２内に位置する。境界Ａの両側に断面縮小部分１３が存在する。
【００２７】
次に、本実施形態の接合構造の作用効果について図４〜図８を参照して説明する。図４は、従来の一般工法による接合構造の構成を示す要部断面図である。図５は、本実施形態による接合構造の構成例を示す要部断面図である。図６は、図５の鉄筋の断面縮小部分における降伏時の境界近傍を示す部分断面図である。図７は、図６の断面縮小部分における降伏後の境界近傍を示す部分断面図である。図８は、図４，図５の接合構造に作用した繰り返し荷重により部材が変形したときの建物変形角と地震力との関係を概略的に示すグラフである。
【００２８】
図４に示すように、従来の一般的な工法による接合構造では、主筋５０の断面積は固定部１と両側の鉄筋コンクリート部材２，２とにおいて同一である。これに対し、図５の本実施形態による接合構造は、図３の接合構造を固定部１の両端に設けた構成である。すなわち、鉄筋１０は、一方の断面縮小部分１３の範囲内に固定部１と鉄筋コンクリート部材２との境界Ａが位置し、もう１つの断面縮小部分１３の範囲内にもう１つの境界Ｂが位置している。なお、図４，図５において、たとえば、固定部１が柱で、鉄筋コンクリート部材２，２が梁である。
【００２９】
図５の接続構造によれば、大地震時に主筋１０が降伏したとき、その降伏は断面縮小部分１３において局所的に生じ、たとえば、図６に示すように、段差面１５とその根元近傍が変形する。断面縮小部分１３の降伏後は、断面縮小部分１３に局所的な変形が生じる結果、図７に示すように、柱梁の境界Ａが開き、境界Ａに開きｇが生じる。このように、柱梁の境界Ａに損傷が集中するため、境界Ａ以外の部分においてコンクリートのひび割れや圧壊等を抑制でき、コンクリートの損傷を軽減することができる。
【００３０】
図５の実施形態では、主筋１０の降伏がその断面縮小部分１３において生じるため、断面縮小部分１３が降伏したときの鉄筋コンクリート部材２（図５では梁）の曲げモーメントおよびせん断力に対する耐力は、図４の従来の一般的な工法の場合と比べて小さくなる。しかし、本実施形態では、エネルギー吸収能力の減少につながるコンクリートの損傷が少ないため、図８に示す、地震時に繰り返し荷重が加わった場合の建物変形角と地震力との履歴曲線からわかるように、従来の一般的な工法の場合の耐力Ｑｙ２と比べて、本実施形態では耐力Ｑｙ１は小さくなるが、建物変形角は従来の一般的な工法の場合よりも小さくなっており、変形能力は増大し、同等のエネルギー吸収能力を得ることができる。また、同一変形時の等価減衰定数は大きくなるため、地震時の応答が小さくなる。
【００３１】
また、図２のように断面縮小部分１３の固定部１側の端部が鉄筋コンクリート部材２と固定部１との境界Ａに位置することで、または、図３のように断面縮小部分１３の範囲内に境界Ａが位置することで、梁等の鉄筋コンクリート部材２内において断面縮小部分１３の周囲にせん断補強筋を設置することができ、たとえば梁自体の曲げ耐力の低下を防止することができる。
【００３２】
また、鉄筋コンクリート構造物が図２または図３の接合構造を有することで、大地震時の鉄筋コンクリート部材の変形角が小さくなるように断面縮小部分１３の長さを決定し建物変形角を小さくすることで、コンクリートのひび割れや圧壊等の破損を軽減し、エネルギー吸収能力が大きく制振効果が高い鉄筋コンクリート構造物を実現することができる。
【００３３】
次に、本実施形態の接合構造の段差面による作用効果について図９を参照して説明する。図９は、本実施形態による接合構造を示す図３と同様の要部断面図である。
【００３４】
図９に示すように、主筋（鉄筋）１０に対し鉄筋コンクリート部材２側から引き抜き力Ｆが作用した場合、固定部１内において、鉄筋１０の外周面のコンクリートに対する付着による付着力ｆ１に、鉄筋左端部１１と断面縮小部分１３との間に長手方向に対しほぼ直角の段差面１４が存在することによる段差面１４における支圧抵抗力ｆ２が加わる。このため、固定部１内における鉄筋１０のコンクリートとの定着効果が増大し付着力が大きくなる。
【００３５】
本実施形態では、図１，図５，図９のように、断面縮小部分１３を主筋１０に設けているため、その分主筋１０のコンクリートとの付着力が低下するのであるが、段差面１４により得られる支圧抵抗力ｆ２により上述の付着力の低下を補完することができる。したがって、図４の従来の一般的な工法と比べて、同等の主筋の定着効果を得ることができる。
【００３６】
また、図９の破線で示すように、主筋１０に引き抜き力Ｆと反対方向の引き抜き力Ｆ’が作用した場合、鉄筋コンクリート部材２内において、鉄筋右端部１２と断面縮小部分１３との間に長手方向に対しほぼ直角の段差面１５が存在することによる支圧抵抗力ｆ２’により、同様に鉄筋１０のコンクリートとの定着効果が増大し付着力が大きくなり、上述の付着力の低下を補完することができる。
【００３７】
また、主筋１０のコンクリートとの定着効果をさらに増大させるために、断面縮小部分１３の外周面全体に対し粗し処理（粗面処理）をするようにしてもよい。粗し処理は、鉄筋１０の切削加工面に凸凹を付ける処理であればよく、機械加工による小溝加工やサンドブラスト処理やショットブラスト処理などがあるが、これらに限定されるものではない。
【００３８】
次に、本実施形態による鉄筋コンクリート部材幅が増えないという作用効果について図１２，図１３を参照して説明する。図１２は、本実施形態による柱梁の接合構造を示す要部断面図である。図１３は、図１２の梁断面を示す図（ａ）、および比較のために図１０（ａ）（ｂ）の従来技術による梁断面を示す図（ｂ）である。
【００３９】
本実施形態による柱１’と梁２’との接合構造は、図１２，図１３（ａ）のように、梁２’，２’の上端および下端にそれぞれ複数の鉄筋１０が梁主筋として配置され、図５と同様に、図３の接合構造を柱１’の両端に設けた構成である。
【００４０】
一方、図１３（ｂ）のように、図１０（ａ）（ｂ）の従来技術による構成を有する梁５０では上端および下端にそれぞれ複数の鉄筋５１が梁主筋として配置されるとともに、各梁主筋５１の脇に添え筋（または接合部筋）５２を配置する必要がある。これに対し、図１２，図１３（ａ）の本実施形態では、図１０（ａ）（ｂ）の従来技術のように梁主筋の脇に添え筋などを配置する必要がないため、工期短縮や材料コストの低減を図ることができる。また、梁幅が増えないので、設計の自由度も高くなる。
【００４１】
なお、図５〜図９，図１２では、図３の接合構造を有する構成を例として説明したが、図２の接合構造を有する構成の場合も同様の作用効果を奏する。
【００４２】
以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、鉄筋コンクリート構造物において鉄筋コンクリート部材と固定部とを主筋により連結し接合する場合、添え筋や接合部筋の必要がないので、梁などの部材幅が増えずに設計の自由度が高くなり、また、工期短縮や材料コストの低減を図ることができる。また、大地震時において、鉄筋コンクリート部材と固定部との境界以外の部分における破損を軽減することができるので、損傷を最小限にとどめることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 固定部
２ 鉄筋コンクリート部材
１０ 鉄筋、主筋
１１ 鉄筋左端部
１２ 鉄筋右端部
１３ 断面縮小部分
１４，１５ 段差面
Ａ，Ｂ 境界
ｆ２ 支圧抵抗力
ｇ 開き
Ｌ 梁長手方向
【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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【図１３】
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