(57)【要約】【課題】  本発明は、長さ方向に隣り合う梁主筋の鉄筋継手が梁の中央近傍に位置する梁に用いられ、施工が容易で継手コストを削減可能な、梁主筋の鉄筋継手構造を提供する。【解決手段】  鉄筋コンクリート造の梁１は、長さ方向に隣り合う梁主筋２の接合部が、梁中央に配置され、この接合部に形成される鉄筋継手構造に、継手筋７を用いている。継手筋７は、梁主筋２と平行に延在し、長さ方向に隣り合う前記梁主筋２の両者の端部に跨っており、梁主筋２と継手筋７が周面どうしで接するように配置される。また、梁主筋２の鉄筋継手構造に用いられる継手筋７には、前記梁主筋２と比較して小さい断面径の鉄筋を用いるとともに、地震時の梁の両端降伏時のせん断力を考慮して算定した周長を用いている。【選択図】  図１
2005042442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート造よりなり、梁主筋の鉄筋継手が梁の中央近傍に位置する梁に用いられる梁主筋の鉄筋継手構造であって、
継手筋を、長さ方向に隣り合う前記梁主筋の向かい合う端部の両者に跨るよう、梁主筋と平行に延在し、かつ該梁主筋と隣接するように配して、梁主筋に対して重ね継手を形成しており、
前記継手筋に、梁主筋と比較して小さい断面径を有する鉄筋を用いるとともに、
その周長を、前記梁主筋と継手筋との重ね継手部において、梁主筋の周長の和と前記梁の両端降伏時における梁主筋の付着応力度を用いて算定されるせん断力と、継手筋の周長の和と継手筋の付着応力度を用いて算定されるせん断力の総和が、
地震時の前記梁の両端降伏時のせん断力と等しくなるよう設定することを特徴とする梁主筋の鉄筋継手構造。
【請求項２】
請求項１に記載の梁主筋の鉄筋継手構造において、
前記継手筋が、梁を構成するあばら筋の内方で、梁主筋とあばら筋に周面を接する位置に配置されることを特徴とする梁主筋の鉄筋継手構造。
【請求項３】
請求項１に記載の梁主筋の鉄筋継手において、
梁の側面近傍に位置する梁主筋の鉄筋継手に用いられる継手筋が、梁を構成するあばら筋の内方で、梁主筋とあばら筋の鉛直部に周面を接するように配置されることを特徴とする梁主筋の鉄筋継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、梁主筋鉄筋継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、通常の高層ＲＣ造及び超高層ＲＣ造の構造物において、大梁の梁主筋には、高強度の太径鉄筋を用いることが一般的になっている。これらの高強度太径鉄筋を梁主筋に用いた場合の鉄筋継手には、特許文献１に示すような、長さ方向に隣り合う鉄筋どうしを接合する際に広く用いられる機械式継手を採用することが一般的であり、天候に左右されない機械式継手は施工的な面からも非常に有利である。
【特許文献１】特開平１０−３１１０８７号公報  （第２頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記するような梁主筋の鉄筋継手に機械式継手を用いた場合では、コストが非常に高く、通常の高層ＲＣ造及び超高層ＲＣ造の構造物に係る鉄筋工事費のうち、機械式継手費用の占める割合が、１／３以上となっており、施工が容易で継手コストを削減できる鉄筋継手が望まれている
【０００４】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、長さ方向に隣り合う梁主筋の鉄筋継手が梁の中央近傍に位置する梁に用いられ、施工が容易で継手コストを削減可能な、梁主筋の鉄筋継手構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、鉄筋コンクリート造よりなり、梁主筋の鉄筋継手が梁の中央近傍に位置する梁に用いられる梁主筋の鉄筋継手構造であって、継手筋が、長さ方向に隣り合う前記梁主筋の向かい合う端部の両者に跨るよう、梁主筋と平行に延在し、かつ該梁主筋と隣接して配されて、該継手筋と梁主筋に重ね継手を形成しており、前記継手筋に、梁主筋と比較して小さい断面径を有する鉄筋を用いるとともに、その周長を、前記梁主筋と継手筋との重ね継手部において、梁主筋の周長の和と前記梁の両端降伏時における梁主筋の付着応力度を用いて算定されるせん断力と、継手筋の周長の和と継手筋の付着応力度を用いて算定されるせん断力の総和が、地震時の前記梁の両端降伏時のせん断力と等しくなるよう設定することを特徴としている。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記継手筋が、梁を構成するあばら筋の内方で、梁主筋とあばら筋に周面を接する位置に配置されることを特徴としている。
【０００７】
請求項３記載の発明は、梁の側面近傍に位置する梁主筋の鉄筋継手に用いられる継手筋が、梁を構成するあばら筋の内方で、梁主筋とあばら筋の鉛直部に周面を接するように配置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の梁主筋の鉄筋継手構造によれば、長さ方向に隣り合う梁主筋の両者に跨るように、継手筋を配置して重ね継手を形成することから、簡略な構成で、かつ天候に左右されることもないため施工性が良く、構造的にも有利である。また、継手筋が一般に使用されている鉄筋を流用できることから、機械式継手を用いる場合と比較して鉄筋継手に係る材料費を大幅に削減できるため、梁の構築に際し工費削減、工期短縮に大きく寄与することが可能となる。
【０００９】
また、継手筋に、梁主筋と比較して小さい断面径を有する鉄筋を用いることから、梁主筋と同様の断面径を有する鉄筋を用いて継手筋とする場合と比較しても、継手筋の部材長を短小化でき、同様に材料費を大幅に削減することが可能となる。
【００１０】
さらに、梁主筋の鉄筋継手を曲げモーメントの小さい梁の中央部近傍に配置し、鉄筋継手に用いる継手筋の周長を、前記梁主筋と継手筋との重ね継手部において、梁主筋の周長の和と前記梁の両端降伏時における梁主筋の付着応力度を用いて算定されるせん断力と、継手筋の周長の和と継手筋の付着応力度を用いて算定されるせん断力の総和が、地震時の前記梁の両端降伏時におけるせん断力と等しくなるよう設定する。これにより、梁の継手筋に用いる鉄筋を、梁主筋と比較して小さい断面径であり、かつ梁の構造に応じた最適な周長に設定できるとともに、これに伴い、重ね長さ、つまり部材長をも最適な長さに設定できることから、梁の構造性能を維持しながら経済的な鉄筋継手構造を形成することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の梁主筋の鉄筋継手構造によれば、継手筋が、梁主筋とあばら筋に接するように配されていることから、継手筋を配置する際にはあばら筋に結束すればよいため、作業性を大幅に向上することが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の梁主筋の鉄筋継手構造によれば、梁の側面近傍に位置する梁主筋の鉄筋継手に用いる継手筋は、梁主筋とあばら筋の鉛直部に接するように配置することから、サイドストリップモードで決まる付着割裂耐力を高めることができ、梁の構造耐力を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る梁主筋の鉄筋継手構造の実施の形態について、図１から図７に示す図面に基いて説明する。
【００１４】
図１に示すように、鉄筋コンクリート造の梁１は、複数の上端筋３及び下端筋４よりなる梁主筋２と、あばら筋５と、コンクリート６により構成されている。
前記上端筋３は、水平に延在するように位置する鉄筋よりなり、図７に示すように、梁幅方向に所定の離間間隔をもって複数が並列配置されている。また、前記下端筋４も前記上端筋３と同様の鉄筋よりなり、水平に延在する複数の上端筋３と平行で、かつ上端筋３各々に対して鉛直下方向で一様の離間間隔を有する高さ位置に配置されている。
該上端筋３及び下端筋４よりなる梁主筋２は、これらと交差して配設されるあばら筋５に内包されて梁かご鉄筋８を構成しており、該梁かご鉄筋８を前記コンクリート６で埋設することにより、鉄筋コンクリート造の梁１が形成されている。
【００１５】
上述する鉄筋コンクリート造の梁１は、図１に示すように、長さ方向に隣り合う前記梁主筋２の接合部が、梁の中央近傍に配置されており、この接合部に形成される鉄筋継手構造に、継手筋７を用いている。該継手筋７は、梁主筋２と平行に延在し、長さ方向に隣り合う前記梁主筋２の両者の端部に跨っており、また、図７（ａ）に示すように、梁主筋２と継手筋７が隣接して配置されることにより、隣り合う前記梁主筋２の端部各々と重ね継手を形成して、長さ方向に隣り合う梁主筋２の鉄筋継手構造を構成している。
【００１６】
このような、長さ方向に隣り合う前記梁主筋２の接合に際し、継手筋７を用いた重ね継手による鉄筋継手構造を形成する構成は、継手筋７が一般に用いられている鉄筋を流用できるとともに、その構成が簡略である。このため、構造物の大型化や大スパン化に伴い、高強度の太径鉄筋を用いる場合が多い梁主筋２を、長さ方向で接合する場合に、従来のような梁主筋２の断面径に対応可能な形状の機械式継手を用いて鉄筋継手を形成する場合と比較して、施工の容易性に劣ることがないだけでなく、鉄筋継手に係る材料費を大幅に削減することができるものである。
【００１７】
なお、長さ方向に隣り合う前記梁主筋２の接合部を梁の中央近傍に配置する構成は、特に高層のＲＣ造構造物において、梁は長期荷重時応力より地震時応力が一般的に大きく、また、一般に、梁１の地震時の曲げモーメントは、図２に示すように、逆対称分布に近いことから、梁１の中央部では曲げモーメントが小さくなることを考慮すると、鉄筋継手を用いるに最適な箇所と判断できる。
【００１８】
ところで、前記梁主筋２の鉄筋継手構造に用いられる継手筋７には、前記梁主筋２と比較して小さい断面径の鉄筋を用いているとともに、前記梁主筋２と継手筋との重ね継手部において、梁主筋２の周長の本数の和と前記梁１の両端降伏時における梁主筋２の付着応力度を用いて算定されるせん断力と、継手筋７の周長の和と継手筋７の付着応力度を用いて算定されるせん断力の総和を、地震時の前記梁１の両端降伏時におけるせん断力と等しくする周長を、継手筋７に用いる最適な周長として設定している。
ここで、該継手筋７に、前記梁主筋２と比較して小さい断面径の鉄筋を用いる構成は、断面径を小さく取ることにより、梁主筋２と同様の断面径を用いる場合と比較して、継手長さを短くすることができるといった継手筋の特徴を考慮したものである。
【００１９】
一般に、梁主筋２の鉄筋継手構造に用いられる継手筋７の仕様を決定する際には、前記梁１に作用する長期応力に加えて、地震時の応力をも考慮して継手筋７の仕様を決定する必要がある。しかし、本発明では、先にも述べたように、地震時の曲げモーメントが小さい梁中央に、梁主筋２の鉄筋継手構造が位置することから、上述するように、継手筋７は、地震時の曲げモーメントではなく、せん断力を考慮して仕様を決定すればよいこととなる。
【００２０】
以下に、梁主筋２の鉄筋継手構造に用いるに最適な、継手筋７の周長の設定方法を詳述する。なお、梁１の幅、梁成、梁主筋２を構成する上端筋３及び下端筋４の数量及びその断面径等は、あらかじめ決定している状況下において、梁主筋２の鉄筋継手構造に用いられる継手筋７の周長及び部材長を算定する場合を想定している。
【００２１】
【数１】
2005042442.tif 000003
【００２２】
また、梁１の地震時せん断力Ｑは、地震時における曲げモーメントＭの勾配に等しいので、応力中心距離ｊが梁全長で一定であれば、（１）式を用いて（２）が成り立つ。
【００２３】
【数２】
2005042442.tif 000004
【００２４】
このような（２）式が、梁主筋２と継手筋７による重ね継手部においても成立するものと仮定すると、（３）が成り立つ。なお、重ね継手部において、梁主筋２と継手筋７の付着応力τ１、τ２は、逆向きとなるため、継手筋７の付着応力τ２を負の符号としている。
【００２５】
【数３】
2005042442.tif 000005
【００２６】
ここで、前記梁主筋２の付着応力度τ１は、梁１が両端で降伏している状態を想定し算定する。図３に示すように、梁主筋２の応力度を梁１の端部で降伏応力度σ１、梁中央で０として梁主筋２の降伏範囲を設定することにより、梁主筋２の付着応力度τ１が算定される。
したがって、両端降伏時における梁１のせん断力Ｑ’を算定し、（３）式に代入することにより、（４）式が得られる。
【００２７】
【数４】
2005042442.tif 000006
【００２８】
次に、（４）式を用いて、継手筋７の周長φ２に応じた付着応力度τ２が決定される。
ここで、継手筋７は、図４に示すように、端部で応力度が０であり、中央部へ向かう応力度分布の勾配が付着応力度τ２に相当することから、継手筋７の中央部の引張応度σ２を算定することができ、これが、継手筋７の地震時せん断力により引張応力度となる。
さらに、継手筋７の地震時引張応力度に、長期曲げモーメントによる応力度を組み合わせた設計用応力度が許容値以下となるように設計することで、継手筋７の周長及び部材長が決定される。
【００２９】
上述する計算方法により算定された周長φ２及び部材長を有する継手筋７を、梁主筋２の鉄筋継手構造に用いた梁試験体を製作し、該梁試験体を加力して継手筋７に生じる応力度を測定した。その結果を、図５に、継手筋７の中央部の応力度の計算値と実験値との比較、図６に、代表的な梁試験体の継手筋７の応力度分布を示すが、何れも実験値は計算値と良い整合を示している。
このように、梁主筋２の鉄筋継手を構成する継手筋７の仕様を、地震時の梁１の両端降伏時のせん断力を考慮し、さらに、長期応力を組み合わせることにより、最適な周長及び重ね長さ、つまり部材長をも設定できるため、梁１の構造性能を維持しながら経済的な鉄筋継手構造を形成できるものである。
【００３０】
また、本発明では、該継手筋７の断面視の配置位置を、図７（ａ）に示すように、梁かご鉄筋８の内方で、その周面が梁主筋２と前記あばら筋５に接する位置に配置している。具体的には、梁かご鉄筋８の内方に位置する上端筋３及び下端筋４各々に配される継手筋７は、上端筋３及び下端筋４の側方に接するとともに、あばら筋５の水平部に接するような、横重ね継手を形成するように配置されている。なお、図７（ｂ）に示すように、前記梁かご鉄筋８を構成する前記あばら筋５の内方に、鉛直に延在する中子筋９を用いる場合には、上端筋３の下方及び下端筋４の上方に接するとともに、中子筋９に接するような、縦重ね継ぎ手を形成するように配置しても良い。
このような構成は、前記継手筋７をあばら筋５または中子筋９に接するように配置することで、継手筋７をあばら筋５に結束できるため、作業性を向上することができるものである。
【００３１】
一方で、梁かご鉄筋８の側面近傍に位置する、上端筋３及び下端筋４各々に配される継手筋７は、図７（ａ）に示すように、上端筋３の下方及び下端筋４の上方に接するとともに、あばら筋５の鉛直部に接するような、縦重ね継手を形成するように配置されている。
このような構成は、あばら筋５の鉛直部に前記継手筋７を接するように配置することで、サイドストリップモードで決まる付着割裂耐力を高めることができるものである。
【００３２】
上記した構成からなる梁主筋２の鉄筋継手構造によれば、長さ方向に隣り合う梁主筋２の両者に跨るように、継手筋７を配置して該継手筋７と梁主筋２の間に重ね継手を形成することから、簡略な構成で、かつ天候に左右されることもないため施工性が良く、構造的にも有利である。また、継手筋７が一般に使用されている鉄筋を流用できることから、機械式継手を用いる場合と比較して鉄筋継手に係る材料費を大幅に削減できるため、梁の構築に際し工費削減、工期短縮に大きく寄与することが可能となる
【００３３】
また、継手筋７に、梁主筋２と比較して小さい断面径を有する鉄筋を用いることから、梁主筋２と同様の断面径を有する鉄筋を用いて継手筋７とする場合と比較しても、継手筋７の部材長を短小化でき、同様に材料費を大幅に削減することが可能となる。
【００３４】
さらに、継手筋７の周長を、前記梁主筋２と継手筋７との重ね継手部において、梁主筋２の周長の和と前記梁１の両端降伏時における梁主筋２の付着応力度を用いて算定されるせん断力と、継手筋７の周長の和と継手筋７の付着応力度を用いて算定されるせん断力の総和が、地震時の前記梁１の両端降伏時におけるせん断力と等しくなるよう設定した。
これにより、梁主筋２の継手筋７に用いる鉄筋を、梁主筋２と比較して小さい断面径であり、かつ梁１の構造に応じて最適な周長に設定できるとともに、これに伴い、重ね長さ、つまり部材長をも最適な長さに設定できるため、梁１の構造性能を維持しながら経済的な鉄筋継手構造を形成することが可能となる。
【００３５】
さらに、継手筋７が、梁主筋２とあばら筋５の両者に接するように配されていることから、継手筋７を配置する際にはあばら筋５に結束すればよいため、作業性を大幅に向上することが可能となる。
また、梁１の側面近傍に位置する梁主筋２の鉄筋継手に用いる継手筋７は、梁主筋２とあばら筋の鉛直部に接するように配置することから、サイドストリップモードで決まる付着割裂耐力を高めることができ、梁１の構造耐力を高めることが可能となる。
【００３６】
以上、本発明に係る梁主筋の鉄筋継手構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る鉄筋コンクリート造の梁に構成されている梁主筋の鉄筋継手構造を示す図である。
【図２】本発明に係る鉄筋コンクリート造の一般的な梁に係る地震時のモーメント及びせん断を示す図である。
【図３】本発明に係る鉄筋コンクリート造の梁における梁主筋のせん断応力を示す図である。
【図４】本発明に係る鉄筋コンクリート造の梁における継手筋のせん断応力を示す図である。
【図５】本発明に係る鉄筋コンクリート造の梁における継手筋中央部の応力度の計算値と実測値を示す図である。
【図６】本発明に係る鉄筋コンクリート造の梁における継手筋中央部の応力度分布を示す図である。
【図７】本発明に係る継手筋の配置位置を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  梁  
２  梁主筋
３  上端筋
４  下端筋
５  あばら筋
６  コンクリート
７  継手筋
８  梁かご鉄筋
９  中子筋
【図１】
2005042442.tif 000007
【図２】
2005042442.tif 000008
【図３】
2005042442.tif 000009
【図４】
2005042442.tif 000010
【図５】
2005042442.tif 000011
【図６】
2005042442.tif 000012
【図７】
2005042442.tif 000013