(57)【要約】【課題】靭性性能を備え、安価で施工性に優れた鉄筋コンクリート製柱と波形鋼板とから構成される複合構造柱を提供すること。【解決手段】間隔を置いて配置した複数の鉄筋コンクリート製柱２と、鉄筋コンクリート製柱２，２間を連結する複数の波形鋼板３とからなり、波形鋼板３を複合構造柱１の延伸方向に波打つように構成し、鉄筋コンクリート製柱２を隅角部に配置して構成した複合構造柱１とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート製柱と波形鋼板とから構成される複合構造柱であって、
間隔を置いて配置した複数の前記鉄筋コンクリート製柱と、
前記鉄筋コンクリート製柱間を連結する複数の前記波形鋼板と、からなり、
前記波形鋼板を前記複合構造柱の延伸方向に波打つように構成してなり、
前記鉄筋コンクリート製柱を前記複合構造柱の隅角部に配置して構成したことを特徴とする、
複合構造柱。
【請求項２】
請求項１記載の複合構造柱であって、
前記複合構造柱の延伸方向に垂直に切断した断面において、前記波形鋼板のうち前記鉄筋コンクリート製柱と接続する端辺と略直角となるように型枠鋼板を接合してなり、
前記型枠鋼板のうち前記波形鋼板と接合している面と反対側の面に略直角となるようにせん断補強鋼板を接合してなり、
前記せん断補強鋼板は、該せん断補強鋼板の延伸方向にわたって複数の孔を備え、
前記せん断補強鋼板を前記鉄筋コンクリート製柱内に埋め込んで複合構造柱を構成したことを特徴とする、
複合構造柱。
【請求項３】
請求項１記載の複合構造柱であって、
前記複合構造柱の延伸方向に垂直に切断した断面において、前記波形鋼板のうち前記鉄筋コンクリート製柱と接続する端辺と略直角となるように型枠鋼板を接合してなり、
前記型枠鋼板のうち、前記波形鋼板と接合している面と反対側の面において、該面に略直角に複数のジベル筋を接合してなり、
前記ジベル筋を前記鉄筋コンクリート製柱内に埋め込んで複合構造柱を構成したことを特徴とする、
複合構造柱。
【請求項４】
請求項１記載の複合構造柱であって、
前記波形鋼板のうち前記鉄筋コンクリート製柱と接続する端辺近傍に設けた孔に該鉄筋コンクリート製柱を構成する鉄筋を嵌装させ、前記端辺近傍を該鉄筋コンクリート製柱に複合構造柱を構成したことを特徴とする、
複合構造柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート製柱と波形鋼板とから構成される複合構造柱に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋梁の下部工（橋脚）構造は大別して、鉄筋とコンクリートから構成されるＲＣ構造、鉄筋、鉄骨及びコンクリートから構成されるＳＲＣ構造、鉄骨を構成主体とする鋼構造に分類される。これらの構造のうち、ＲＣ構造は最も一般的に用いられている構造であり、ＳＲＣ構造は比較的高さの高い橋脚に使用され、鋼構造は市街地において比較的多用されている。
兵庫県南部地震以降、耐震基準の見直し等に伴い、構造物には高度な耐震性能が要求されている。かかる要求性能のうち、橋梁の供用期間中に発生する確率が高い地震動に対しては、地震によって橋梁の健全性が損なわれない性能を確保することとしており、部材に生じる応力度を許容応力度以内とすることによって上記性能を確保している。一方、橋梁の供用期間中に発生する確率は低いものの極めて大きな強度をもつ地震動に対しては、地震による損傷を限定的なものにとどめることにより橋梁の機能回復が速やかにおこない得る性能や、地震による損傷が橋梁として致命的とならない性能を確保することとしている。かかる性能確保に際しては、部材の塑性化を許容することによりエネルギー吸収を図るとともに所要の靭性能を発揮することができる構造とすることとしている。
【０００３】
上記する性能確保の観点から、ＲＣ構造の橋梁下部工の場合においては、部材の靭性向上のために多量の帯鉄筋を配筋したり、軸方向鉄筋の段落としを原則的におこなわないなどの措置が取られている。さらに、剛性を高めるために部材断面を大型化したり、高強度材料（コンクリート、鉄筋）を使用するなどの措置を講じている。
鋼製の橋梁下部工の場合においては、部材の脆性的な破壊を回避するとともに靭性を向上させる措置として、隅角部の補強、母材外周面への鋼板の巻き立て、鋼管の径厚比の制限などがおこなわれている。
さらに、橋梁下部工の構造的な措置にて対処できない場合には、高減衰ゴムや鉛プラグ入り積層ゴムなどから構成される免震支承を使用して、橋梁の固有周期の長周期化及び減衰性能の向上を図ることにより、地震時の橋梁上部工に作用する慣性力を低減させている。
【０００４】
また、特許文献１においては、矩形断面の橋脚を構成する対向する一組の側面は鉄筋コンクリート製であって、他の一組の側面は剛性補強材によって成形した複合構造の柱構造に関する発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１８８２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した従来の橋脚などの柱にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞ＲＣ構造の橋脚の剛性を高めるために部材断面を大型化したり、高強度材料を使用する場合は、橋脚施工に要するコストが増大し、場合によっては鉄筋組み立ての施工性やコンクリートの充填性が悪くなるといった問題が生じ得る。
＜２＞鋼製橋脚において、隅角部の補強や母材外周面への鋼板の巻き立てなどをおこなう場合は、施工コストの増大や補強材の製作時間がかかるといった問題が生じ得る。
＜３＞免震支承は製品が高価であり、工事コストの高騰につながる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のような問題を解決するために、本発明の複合構造柱は、鉄筋コンクリート製柱と波形鋼板とから構成される複合構造柱であって、間隔を置いて配置した複数の前記鉄筋コンクリート製柱と、前記鉄筋コンクリート製柱間を連結する複数の前記波形鋼板と、からなり、前記波形鋼板を前記複合構造柱の延伸方向に波打つように構成してなり、前記鉄筋コンクリート製柱を前記複合構造柱の隅角部に配置して構成したことを特徴とする複合構造柱である。
【０００７】
また、前記複合構造柱において、前記複合構造柱の延伸方向に垂直に切断した断面において、前記波形鋼板のうち前記鉄筋コンクリート製柱と接続する端辺と略直角となるように型枠鋼板を接合してなり、前記型枠鋼板のうち前記波形鋼板と接合している面と反対側の面に略直角となるようにせん断補強鋼板を接合してなり、前記せん断補強鋼板は、該せん断補強鋼板の延伸方向にわたって複数の孔を備え、前記せん断補強鋼板を前記鉄筋コンクリート製柱内に埋め込んで複合構造柱を構成したことを特徴とする複合構造柱を使用できる。
【０００８】
また、前記複合構造柱において、前記複合構造柱の延伸方向に垂直に切断した断面において、前記波形鋼板のうち前記鉄筋コンクリート製柱と接続する端辺と略直角となるように型枠鋼板を接合してなり、前記型枠鋼板のうち、前記波形鋼板と接合している面と反対側の面において、該面に略直角に複数のジベル筋を接合してなり、前記ジベル筋を前記鉄筋コンクリート製柱内に埋め込んで複合構造柱を構成したことを特徴とする複合構造柱を使用できる。
【０００９】
また、前記複合構造柱において、前記波形鋼板のうち前記鉄筋コンクリート製柱と接続する端辺近傍に設けた孔に該鉄筋コンクリート製柱を構成する鉄筋を嵌装させ、前記端辺近傍を該鉄筋コンクリート製柱に複合構造柱を構成したことを特徴とする複合構造柱を使用できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の複合構造柱は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞鉄筋コンクリート製柱と波形鋼板の複合構造とすることで、波形鋼板の備える高いせん断座屈耐力によって柱体の脆性破壊を回避することができる。
＜２＞隅角部に鉄筋コンクリート製柱を配置し鉄筋コンクリート製柱間に波形鋼板を配置し、柱体の内部を中空構造とすることによって、施工性が向上し工期の短縮につながる。
＜３＞隅角部に鉄筋コンクリート製柱を配置し鉄筋コンクリート製柱間に波形鋼板を配置し、柱体の内部を中空構造とすることによって、柱体自体の重量が軽減される。そのため、地震時の慣性力が軽減されることとなりフーチングや杭などの基礎工に作用する常時及び地震時の荷重が緩和されることから基礎工規模の狭小化につながる。
＜４＞隅角部に鉄筋コンクリート製柱を配置し鉄筋コンクリート製柱間に波形鋼板を配置し、柱体の内部を中空構造とすることによって、柱全体を柔構造とすることができ、固有周期を長周期化して地震エネルギーの減衰効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜１＞複合構造柱
本発明の複合構造柱１は、橋梁の橋脚をはじめとして、各種構造物を構成する柱に適用できる。なお、ここでいう柱とは、延伸方向（鉛直方向）に比較的細長の構造部材のほか、鉛直方向のほかに水平方向にも比較的広がりをもった版をも含む意味である。
複合構造柱１は、鉄筋コンクリート柱２と波形鋼板３とから構成される。複合構造柱１の延伸方向に垂直に切断した断面は適宜、多用な多角形を選定できる。図１には、複合構造柱１を例えば矩形断面とし、構成する４本の鉄筋コンクリート柱２をその隅角部に夫々配置し、鉄筋コンクリート柱２，２間は波形鋼板３にて連結して構成した場合を示している。複合構造柱１は中空の柱体とするのが好ましい。また、波形鋼板３は、複合構造柱１の延伸方向に波打つように構成するのがよい。
【００１２】
本発明の構成とすることにより、従来の鉄筋コンクリート柱に比べて柱重量を低減することが可能となる。柱重量の低減は、地震時慣性力の低減につながり、柱（例えば橋脚）を支持するフーチングや杭などの基礎工の小規模化につながる。さらに、後述する波形鋼板３の補剛材としての効果を利用することによって、柱の地震時の脆性破壊の可能性を低減させることができる。
【００１３】
＜２＞鉄筋コンクリート製柱
鉄筋コンクリート柱２は、例えば矩形断面の複合構造柱１の隅角部に配置して複合構造柱１を構成する構成部材である。鉄筋コンクリート柱２を構成する鉄筋２１は一般に使用されている引張強度ＳＤ３９０以下の鉄筋のほか、ＳＤ４９０などの高強度鉄筋を使用することができる。また、コンクリートは普通コンクリートのほか、繊維補強コンクリートをはじめとする高強度コンクリートを使用することができる。
【００１４】
本発明の複合構造柱１は、その側面を波形鋼板３にて構成するものであるが、かかる波形鋼板３は、複合構造柱１の延伸方向に波打つように構成することから複合構造柱１の延伸方向（軸方向）の剛性はほとんど期待できない。したがって、複合構造柱１が例えば橋梁の上部工を支持している場合には、常時の上部工荷重（死荷重や交通荷重など）のほとんどを鉄筋コンクリート柱２にて支持することとなる。したがって、上部工荷重と鉄筋コンクリート柱２の計画断面に応じて、高強度材料からなる鉄筋２１及びコンクリートを使用して対応する必要性も生じ得る。
【００１５】
＜３＞波形鋼板
波形鋼板３は間隔を置いて配置した鉄筋コンクリート柱２，２を連結するように構成した複合構造柱１の構成部材である。波形鋼板３は、複合構造柱１の延伸方向に波打つように配置するのがよい。波形鋼板３の材料は、一般の鋼材のほか、繊維強化金属（ＦＲＭ）をはじめとする強化金属などを使用することができる。
【００１６】
波形鋼板３は、アコーディオンのように伸縮する性質があるため、上記するように常時の上部工荷重を鉄筋コンクリート柱２のみに伝達させることとなり、従来のＲＣ構造柱と比べて高い圧縮力が作用した状態となる。したがって、例えば圧縮強度の高い高強度コンクリートなどを使用することにより、圧壊を回避しながら地震時に作用する曲げ引張力を打ち消す効果を高めることが可能となる。
また、波形鋼板３は高いせん断座屈耐力を有するため、柱体の脆性破壊を回避するための補剛材としての効果を発揮できる。
さらに、波形鋼板３を柱体の側面に配置することにより、柱全体を柔構造とすることができる。したがって、従来の鉄筋コンクリートのみで構成した柱体に比べて固有周期を長周期化させることができ、地震エネルギーの減衰効果が期待できる。
【００１７】
＜４＞鉄筋コンクリート製柱と波形鋼板の接合構造（図２）
鉄筋コンクリート製柱２と波形鋼板３の接合構造として、波形鋼板３の端辺３１に型枠鋼板４及びせん断補強鋼板５を備えた構造とすることができる。ここで、型枠鋼板４とは、波形鋼板３を鉄筋コンクリート柱２と接続する際に、かかる接続部における型枠を兼用する鋼板のことである。複合構造柱１の延伸方向に垂直に切断した断面において、波形鋼板３のうち鉄筋コンクリート柱２と接続する端辺３１と直角（略直角）となるように型枠鋼板３を接合する。接合は溶接などによっておこなう。
せん断補強鋼板５とは、その延伸方向にわたって複数の孔５１を備えた鋼板のことである。複合構造柱１の延伸方向に垂直に切断した断面において、型枠鋼板４のうち波形鋼板３と接合している面と反対側の面に直角（略直角）となるようにせん断補強鋼板５を接合する。かかる接合も溶接などによっておこなう。
【００１８】
型枠鋼板４を使用することによって、波形鋼板３と鉄筋コンクリート柱２の接合部において、鉄筋コンクリート柱２の型枠を波形鋼板３の波形に適応した形に成形する型枠加工手間等を省くことができ、また、型枠設置時の施工時間の短縮にもつながる。
せん断補強鋼板５を鉄筋コンクリート製柱２内に埋め込んで接合部を構成することにより、せん断補強鋼板５に設けた孔５１にまわりこんで硬化したコンクリートがせん断補強効果を発揮することができる。したがって、構造特性に優れた接合部の構造を形成することが可能となる。
【実施例１】
【００１９】
本発明の複合構造柱１における鉄筋コンクリート製柱２と波形鋼板３の接合構造のその他の実施例について図３に示す。本実施例においては、上記するせん断補強鋼板５を型枠鋼板４に取り付ける代わりに、複数のジベル筋６を型枠鋼板４に取り付けた接合構造である。ジベル筋６は図示するように、支圧効果を備えた頭付きのジベル筋とすることで接合部の構造特性を向上させることができる。型枠鋼板４に設置するジベル筋６の径や仕様、本数などは所要せん断力等によって適宜選定できる。
【実施例２】
【００２０】
本発明の複合構造柱１における鉄筋コンクリート製柱２と波形鋼板３の接合構造のその他の実施例としては、図４に示すように埋め込み接合とする方法も使用できる。埋め込み接合では、波形鋼板３に孔をあけ、鉄筋コンクリート柱２の軸方向鉄筋やフープ筋を孔に通して鉄筋コンクリート製柱２内に波形鋼板３の端部を埋め込む接合方法である。
埋め込み接合では、上記実施例のように型枠鋼板４の溶接やせん断補強鋼板５、ジベル筋６の溶接作業を省略できるとともに、波形鋼板３と鉄筋コンクリート柱２の鉄筋を直接一体化することから高い結合度を得ることができる。
【実施例３】
【００２１】
鉄筋コンクリート製柱２と波形鋼板３の接合構造のその他の実施例としては、波形鋼板３に取り付けた型枠鋼板４にＬ形鋼（アングル）を複数設置し、かかるＬ形鋼に鉄筋嵌装用の孔を設けておき、孔に鉄筋コンクリート製柱２の軸方向鉄筋を嵌装させて一体化を図る方法も使用できる（図示せず）。
本実施例によれば、波形鋼板３と鉄筋コンクリート製柱２の鉄筋を直接一体化することができるとともに、型枠鋼板４を使用することで実施例２のように鉄筋コンクリート製柱２の型枠を波形に加工して設置するという加工及び施工の手間を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の複合構造柱を示した斜視図。
【図２】鉄筋コンクリート柱と波形鋼板の接続構造の実施例を示した斜視図。
【図３】鉄筋コンクリート柱と波形鋼板の接続構造のその他の実施例を示した斜視図。
【図４】鉄筋コンクリート柱と波形鋼板の接続構造のその他の実施例を示した斜視図。
【符号の説明】
【００２３】
１・・・複合構造柱
２・・・鉄筋コンクリート製柱
３・・・波形鋼板
４・・・型枠鋼板
５・・・せん断補強鋼板
５１・・孔
６・・・ジベル筋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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