(57)【要約】【課題】  確実に軸方向主鉄筋の応力を伝達することができ、かつ、施工性を向上させるとともに、施工費用の低減を実現することができる柱部材及び、当該柱部材と梁部材の架構構造を提供する。【解決手段】  鋼管１１及びその内部の鉄筋コンクリートから形成され、柱軸方向の全長に配筋されている複数の軸方向主鉄筋１６と、複数の軸方向主鉄筋１６の周囲を囲繞する複数の横補強筋１７を備え、コンクリート１８で一体化されている柱部材１０において、各軸方向主鉄筋１６は、柱部材１０の応力が最小となる箇所の近傍において、上側の鉄筋材１６Ａの端部と下側の鉄筋材１６Ｂの端部が突き合せられた状態で配筋されることによって形成されており、隣接する軸方向主鉄筋１６の突き合せ配筋箇所３０が所定間隔で高さ方向に異なる位置となるように設けられていることとした。【選択図】      図１
2005264458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管及びその内部の鉄筋コンクリートから形成され、柱軸方向の全長に配筋されている複数の軸方向主鉄筋と、複数の前記軸方向主鉄筋の周囲を囲繞する複数の横補強筋を備え、コンクリートで一体化されている柱部材において、
前記各軸方向主鉄筋は、前記柱部材の曲げ応力が最小となる箇所の近傍において、上側の鉄筋材の端部と下側の鉄筋材の端部が突き合わせられた状態で配筋されることによって形成されており、隣接する前記軸方向主鉄筋の突き合わせ箇所が所定間隔で高さ方向に異なる位置となるように設けられていること、を特徴とする柱部材。
【請求項２】
鋼管及びその内部の鉄筋コンクリートから形成される柱部材と、当該柱部材の高さ方向に所定間隔離間させて接合されている上下の梁部材との架構構造において、
前記柱部材は、柱軸方向の全長に配筋されている複数の軸方向主鉄筋と、複数の前記軸方向鉄筋の周囲を囲繞する複数の横補強筋を備え、コンクリートで一体化されており、
前記上下の梁部材の間における前記柱部材の中央部近傍において、前記各軸方向主鉄筋は、上側の鉄筋材の端部と下側の鉄筋材の端部が突き合わせられた状態で配筋されることによって形成されており、隣接する前記軸方向主鉄筋の突き合わせ箇所が所定間隔で高さ方向に異なる位置となるように設けられていること、を特徴とする柱梁部材の架構構造。
【請求項３】
鋼管及びその内部の鉄筋コンクリートから形成される柱部材と、基礎及び前記柱部材の高さ方向に所定間隔離間させて接合されている少なくとも一台以上の梁部材で構成される架構構造において、
前記柱部材は、柱軸方向の全長に配筋されている複数の軸方向主鉄筋と、複数の前記軸方向鉄筋の周囲を囲繞する複数の横補強筋を備え、コンクリートで一体化されており、
前記基礎と前記少なくとも一台以上の梁部材の間における前記柱部材の中央部近傍において、前記各軸方向主鉄筋は、上側の鉄筋材の端部と下側の鉄筋材の端部が突き合わせられた状態で配筋されることによって形成されており、隣接する前記軸方向主鉄筋の突き合わせ箇所が所定間隔で高さ方向に異なる位置となるように設けられていること、を特徴とする柱梁部材の架構構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管及びその内部の鉄筋コンクリートから形成される柱部材及び、当該柱部材と当該柱部材の上下方向に所定間隔離間させて接合されている上下の梁部材との架構構造、ならびに、前記柱部材と基礎及び前記柱部材の高さ方向に所定間隔離間させて接合されている少なくとも一台以上の梁部材とで構成される架構構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、耐火性能、耐震性能及び経済性に優れた鉄筋コンクリート鋼管柱が開発され、実用化に至っている。この鉄筋コンクリート鋼管柱は、鉄筋コンクリートを、外周部の鋼管で拘束及び補強することによって、軸方向力と地震時水平力に対する耐力を増強した柱部材であり、断面形状を小さくできることから、従来用いられていたコンクリート充填鋼管構造（ＣＦＴ構造）や鉄骨構造と比較して、低コスト化を図ることができる点で優れている（特許文献１）。
図２に示すように、この鉄筋コンクリート鋼管柱１０’は、柱軸方向の全長に配筋されている複数の軸方向主鉄筋１６’を備えているが、当該軸方向主鉄筋１６’は所定長の鉄筋材を重ね継手３０’により接続して形成することが一般的である（符号１１’は鋼管）。
また、図３に示すように、施工性を向上させるために、複数の軸方向主鉄筋１６”を鋼管１１”と梁２０”との接合部の近傍のみに配筋した構造の柱も存在している（参考文献２）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８０１５１号公報（［００１３］―［００２２］，図１−図８）
【特許文献２】特開平１１−２２９４９５号公報（［０００９］―［００１４］，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記鉄筋コンクリート鋼管柱１０’において、重ね継手３０’を用いて鉄筋材を接続した場合には、継手位置で鉄筋材が錯綜してしまう。そのため、コンクリートの良好な充填性を確保するためには、鉄筋コンクリート鋼管柱１０’の断面径を大きくしなければならない場合があるという問題点を有していた。また、鉄筋材を重ね継手３０’で接合する施工は、非常に煩雑であるという問題点を有していた。
【０００５】
さらに、複数の軸方向主鉄筋を鋼管１１”と梁２０”との接合部の近傍にしか配筋しない場合には、当該鋼管１１”の中央部には鉄筋材が配筋されていない構造となっている。そのため、鋼管内の全長に複数の軸方向主鉄筋と複数の横補強鉄筋を有する鉄筋コンクリート鋼管柱と比較して、せん断力に対する抵抗力が弱く、鉄筋コンクリート鋼管柱と同等のせん断抵抗力を確保するためには、鋼管１１”を厚くしなければならないという問題点を有していた。また、この構造は耐火性に劣っているため、鉄筋コンクリート鋼管柱と同等の耐火性能を確保するためには、鋼管１１”を厚くしたり耐火被覆を施さなければならないという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、前記の各問題点を解決するためになされたものであり、確実に軸方向主鉄筋の応力を伝達することができ、かつ、施工性を向上させるとともに、施工費用の低減を実現することができる柱部材及び、当該柱部材と梁部材の架構構造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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の柱部材は、鋼管及びその内部の鉄筋コンクリートから形成され、柱軸方向の全長に配筋されている複数の軸方向主鉄筋と、複数の前記軸方向主鉄筋の周囲を囲繞する複数の横補強筋を備え、コンクリートで一体化されている柱部材において、前記各軸方向主鉄筋は、前記柱部材の曲げ応力が最小となる箇所の近傍において、上側の鉄筋材の端部と下側の鉄筋材の端部が突き合わせられた状態で配筋されることによって形成されており、隣接する前記軸方向主鉄筋の突き合わせ箇所が所定間隔で高さ方向に異なる位置となるように設けられていること、を特徴としている。
【０００８】
ここで、上側の鉄筋材の端部と下側の鉄筋材の端部が突き合わされた状態で配筋されるとは、双方の鉄筋材の端部が継手等により固着された状態でなく、縁が切れた状態で配筋されていることを意味している。そのため、双方の鉄筋材の端部が当接している状態はもちろんであるが、施工に伴う誤差などにより双方の鉄筋材の端部が若干の間隔で離間した状態となっていてもよい。
また、本発明の柱部材において、隣接する鉄筋材の突き合わせ箇所が所定間隔で設けられているが、所定間隔とは、隣接する鉄筋材に応力を伝達するために必要な継手長である。本発明では、鉄筋材の突き合わせ位置が曲げ応力が最小となる箇所の近傍であるため、隣接する鉄筋材に伝達すべき応力は小さいので、継手長、すなわち、前記所定間隔を小さくすることができる。
【０００９】
一般的に、柱部材において、地震力などの水平力が作用したときに生じる曲げ応力は、端部が最大であり中央部近傍が最小である。従って、前記柱部材の軸方向主鉄筋の応力は柱部材端部で最大であり、柱部材中央部では減少する。そこで、本発明では、軸方向主鉄筋応力の小さい柱部材中央部近傍で、上側の鉄筋材の端部と下側の鉄筋材の端部を突き合わした状態で配筋し、隣接する鉄筋材の突き合わせ位置との間隔を応力伝達に必要な継手長以上とすることにより、合理的な鉄筋配置を行うと同時に、施工性を向上させることができる。なお、このように鉄筋材の配筋を行っても、鉄筋コンクリートは鋼管と一体化されているため構造上の不都合はない。
【００１０】
また、本発明の柱梁部材の架構構造は、鋼管及びその内部の鉄筋コンクリートから形成される柱部材と、当該柱部材の高さ方向に所定間隔離間させて接合されている上下の梁部材との架構構造において、前記柱部材は、柱軸方向の全長に配筋されている複数の軸方向主鉄筋と、複数の前記軸方向鉄筋の周囲を囲繞する複数の横補強筋を備え、コンクリートで一体化されており、前記上下の梁部材の間における前記柱部材の中央部近傍において、前記各軸方向主鉄筋は、上側の鉄筋材の端部と下側の鉄筋材の端部が突き合わせられた状態で配筋されることによって形成されており、隣接する前記軸方向主鉄筋の突き合わせ箇所が所定間隔で高さ方向（上下方向）に異なる位置となるように設けられていること、を特徴としている。
【００１１】
一般的に、柱部材と梁部材との架構構造において、地震力などの水平力が作用したときに当該柱部材に作用する曲げ応力は、柱部材と上下の梁部材との接合端部が最大であり、上下の梁部材との接合端部から離れた柱部材の中央部近傍が最小である。従って、前記柱部材の軸方向主鉄筋応力は梁部材との接合端部で最大であり、柱部材中央部では減少する。そこで、本発明では、軸方向主鉄筋応力の小さい柱部材中央部近傍で、上側の鉄筋材の端部と下側の鉄筋材の端部を突き合わした状態で配筋し、隣接する鉄筋材の突き合わせ位置との間隔を応力伝達に必要な継手長以上とすることにより、合理的な鉄筋配置を行うと同時に、施工性を向上させることができる。
【００１２】
さらに、本発明の柱梁部材の架構構造は、鋼管及びその内部の鉄筋コンクリートから形成される柱部材と、基礎及び前記柱部材の高さ方向に所定間隔離間させて接合されている少なくとも一台以上の梁部材で構成される架構構造において、前記柱部材は、柱軸方向の全長に配筋されている複数の軸方向主鉄筋と、複数の前記軸方向鉄筋の周囲を囲繞する複数の横補強筋を備え、コンクリートで一体化されており、前記基礎と前記少なくとも一台以上の梁部材の間における前記柱部材の中央部近傍において、前記各軸方向主鉄筋は、上側の鉄筋材の端部と下側の鉄筋材の端部が突き合わせられた状態で配筋されることによって形成されており、隣接する前記軸方向主鉄筋の突き合わせ箇所が所定間隔で高さ方向に異なる位置となるように設けられていること、を特徴とするものとすることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の柱部材及び、柱梁部材の架構構造によれば、各軸方向主鉄筋は、柱部材の応力が最小となる箇所の近傍（上下の梁部材（又は基礎と梁部材）の間における柱部材の中央部近傍（中間高さ位置））おいて、上側の鉄筋材の端部と下側の鉄筋材の端部を突き合わした状態で配筋することによって軸方向主鉄筋を形成しており、隣接する軸方向主鉄筋の突き合わせ箇所が所定間隔で上下方向に異なる位置に設けられていることから、接続する鉄筋材の応力を合理的に隣接する鉄筋材に伝達できるようになっている。そのため、 従来の重ね継手を用いて鉄筋材を接合する場合と比較して、鉄筋材の錯綜を減らし、コンクリートの充填性を損なうことなく鉄筋本数を増やして配置することができる。従って、軸方向主鉄筋の耐力負担を多くすることができることから、鋼管の耐力負担を減らせるので薄肉の鋼管を使用することができるため、コストを低減することができ、かつ、施工性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の一形態（以下「実施形態」という）について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すように、本発明は、鉄筋コンクリート鋼管柱（以下、「ＲＣＦＴ柱」という）１０（柱部材）と、当該ＲＣＦＴ柱１０の高さ方向に所定間隔で接合されている複数の梁２０（梁部材）（図では、２体）との架構構造Ｋである。
前記ＲＣＦＴ柱１０は、外周を形成する円筒状の鋼管１１と、その内部に充填されている鉄筋コンクリート１５から形成されており、両者は一体となっている。
前記鋼管１１は、鉛直方向にその軸線を一致させて配置された複数の分割鋼管１１ａを用い、その端部同士を突き合わせて接合することにより形成されており、最下部の分割鋼管１１ａが鉄筋コンクリート造の基礎にアンカーボルト等（ともに、図示せず）により固定されているか、または基礎上に載置されている。また、鋼管１１には、所定間隔を隔てて複数の鉄骨造の梁２０が高さ方向に接合されている。
【００１６】
また、柱軸方向の全長にわたって配筋されており、周縁に沿って所定間隔で円形状（平面視）となるように配筋されている複数本の軸方向主鉄筋１６と、高さ方向に所定間隔で配筋されている、前記軸方向主鉄筋１６の周囲を囲繞する複数本の横補強筋１７とを、高強度コンクリート１８（設計基準強度６０Ｎ／mm2以上のコンクリート）により一体化させることにより、鉄筋コンクリート１５が形成されている。
なお、軸方向主鉄筋１６の最下端は、前記基礎（図示せず）に定着されており、鋼管１１の内部に充填されている前記高強度コンクリート１８によって、当該基礎と一体となっている。
【００１７】
各軸方向主鉄筋１６は、上下の各梁２０（例えば、２階部と３階部）に挟まれた柱の中央部近傍において、所定長である上下の鉄筋材１６Ａ，１６Ｂの端部が突き合わせられた状態で配筋（以下「突き合わせ配筋」という）することによって形成されている。詳細に説明すると、下方に配筋される鉄筋材１６Ａと上方に配筋される鉄筋材１６Ｂは同軸状に設けられており、上下の各梁２０に挟まれた柱の中央部近傍において、端部が当接するように突き合わせられた状態で配筋されている。そして、鉄筋材１６Ａ，１６Ｂ（軸方向主鉄筋１６）の隣接する突き合わせ配筋箇所３０は高さ方向に異なる高さ位置、すなわち、交互に段違いとなるように設けられている。これにより、軸方向主鉄筋１６は、鋼管１１の周方向の一本おきに、鉄筋材１６Ａ，１６Ｂの突き合わせ配筋箇所３０の高さ位置が等しくなっている。
【００１８】
ここで、隣接する鉄筋材１６Ａ，１６Ｂ（軸方向主鉄筋１６）の突き合わせ配筋箇所３０の高さ差Ｄ１（特許請求の範囲の所定間隔）は、突き合わせ配筋箇所３０での隣接する鉄筋の応力を、当該突き合わせ配筋箇所３０で相対する軸方向主鉄筋１６に伝達するのに必要な長さ以上とすればよく、この必要長さは、「鉄筋間隔 ＋ 必要伝達強度の定着長」である。鉄筋の応力を伝達するのに必要な定着長（以下、「鉄筋の必要定着長」という）は、鉄筋の応力、鉄筋の径、コンクリート強度等の組み合わせによって決定されるが、鉄筋の降伏強度が４９０Ｎ／mm2、コンクリートの設計基準強度が６０Ｎ／mm2の場合には、鉄筋降伏強度の必要定着長は、使用鉄筋径の２５倍程度である。ここで、鉄筋降伏強度の必要定着長をＬとすると、本発明の鉄筋材１６Ａ，１６Ｂの突き合わせ配筋箇所３０は、応力の小さいＲＣＦＴ柱１０の中央部なので、必要伝達強度は降伏強度より小さいため、鉄筋の必要定着長はＬよりも小さくてよい。例えば、突き合わせ配筋箇所３０での隣接する鉄筋材１６Ａ，１６Ｂの応力が柱端部位置での応力の１／２以下である場合には、前記高さ差Ｄ１を「鉄筋間隔＋Ｌ／２」に設定し、突き合わせ配筋箇所３０での隣接する鉄筋材１６Ａ，１６Ｂの応力が柱端部位置での応力の１／５以下である場合には、前記高さ差Ｄ１を「鉄筋間隔＋Ｌ／５」に設定すればよい。
【００１９】
また、上下の梁２０との接合端部５と、突き合わせ配筋箇所３０との間の長さ寸法Ｄ２，Ｄ３は、軸方向主鉄筋１６の降伏強度が発揮できるような定着長とし、一つの目安として、使用する鉄筋径の２５倍〜３０倍以上とすると好適である。
【００２０】
本発明によれば、軸方向主鉄筋１６の上下の鉄筋材１６Ａ，１６Ｂを突き合わせ配筋させた状態として、隣接する軸方向主鉄筋１６の突き合わせ配筋箇所３０を所定間隔で高さ方向に異なる位置とすることにより、下方の鉄筋材１６Ｂと上方の鉄筋材１６Ａを直接重ねることなく、伝達すべき鉄筋応力を隣接する鉄筋材に伝達することができる。また、上下の梁２０との接合端部５において、鉄筋材１６Ａ，１６Ｂは鋼管１１の内部を貫通して配筋されており、重ね継手が設けられていないため、 従来の重ね継手等により軸方向主鉄筋１６を接合する場合と比較して、鉄筋材１６Ａ，１６Ｂの本数を増加して配置することができる。従って、軸方向主鉄筋１６の耐力負担を増加させることができることから、鋼管１１の耐力負担を低減することができるので薄肉の鋼管１１を使用することができるため、コストを低減することができる。また、煩雑となる重ね継手の施工を必要としないため、施工性を格段に向上させることができる。加えて、鋼管１１の全長にわたって、軸方向主鉄筋１６が配筋されているため、耐火性能に優れた構造とすることができる。
【００２１】
さらに、ＲＣＦＴ柱１０は、高強度コンクリート１８と鋼管１１の拘束により、軸方向主鉄筋１６とコンクリートの付着力が通常のコンクリートより大きいため、高い降伏点を有する高強度鉄筋を鉄筋材１６Ａ，１６Ｂに用いることで、鋼管１１と鉄筋材１６Ａ，１６Ｂと高強度コンクリート１８の相乗効果を発揮させることができ、各種性能に優れた構造とすることができる。
【００２２】
以上、本発明について、好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は当該実施形態に限られず、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。特に、各部材の寸法や形状等は適切に定められるものである。また、コンクリートは高強度コンクリートに限られるものではない。
さらに、軸方向主鉄筋が施工等の理由で同一軸上にない場合であっても、応力伝達に必要な定着長が確保されている限り、同一軸線上にある場合と同様の効果を発揮させることができるため、当該実施形態も本発明の範囲内である。
また、高さ方向に所定間隔で接合されている複数の梁部材は、２階部と３階部の場合を例として説明したが、対象とする梁部材の位置に関してはなんら制限はなく、例えば、基礎と１階部について適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）は、本発明における柱梁部材の架構構造を示す側断面図であり、（ｂ）は、鉄筋コンクリート鋼管柱の水平方向断面図である。
【図２】従来の鉄筋コンクリート鋼管柱を示す側断面図である。
【図３】従来の鉄筋コンクリート鋼管柱の他の実施形態を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
５      接合端部
１０    鉄筋コンクリート鋼管柱（ＲＣＦＴ柱）
１１    鋼管
１５    鉄筋コンクリート
１６    軸方向主鉄筋
１６Ａ，１６Ｂ    鉄筋材
１７    横補強筋
１８    高強度コンクリート
２０    梁
３０    突き合わせ配筋箇所
Ｋ      架構構造
【図１】
2005264458.tif 000003
【図２】
2005264458.tif 000004
【図３】
2005264458.tif 000005