(57)【要約】    【課題】  大地震時に梁端部に形成される塑性ヒンジを梁の中央よりに自由に形成することができる柱梁接合部近傍のＲＣ構造の梁部材を提供する。    【解決手段】  柱１の仕口部イにこの仕口部イを水平に貫通して複数の接合鉄筋３，３を水平に配筋する。この接合鉄筋３の両端部３ａ，３ａに鋼管内充填式継手として複数のスリーブ４，４を水平に配置する。このスリーブ４，４を介して梁２，２の主筋５，５と接合鉄筋３，３をそれぞれ接合する。スリーブ４，４は仕口部イの両側にそれぞれ所定長さＬだけ水平に突出させる。スリーブ４，４間にせん断補強筋として複数のスターラップ筋６を巻き架けることによりスリーブ４の軸方向に所定間隔おきに配筋する。【選択図】              図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱梁接合部近傍のＲＣ構造の梁部材において、前記梁部材の端部に配筋された梁主筋に機械式継手が設けられ、該機械式継手は柱梁接合部から梁中央側に所定長さを有して形成されてなることを特徴とするＲＣ構造の梁部材。
【請求項２】
機械式継手として梁主筋より降伏強度の大きい継手が設けられてなることを特徴とする請求項１記載のＲＣ構造の梁部材。
【請求項３】
機械式継手としてねじ式継手、鋼管圧着式継手または鋼管内充填式継手が設けられてなることを特徴とする請求項１または２記載のＲＣ構造の梁部材。
【請求項４】
機械式継手の表面に複数のリブが設けられてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＲＣ構造の梁部材。
【請求項５】
機械式継手が設けられた梁の端部に貫通孔が設けられてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＲＣ構造の梁部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は柱梁接合部近傍のＲＣ構造の梁部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に建物の構造設計は、構造力学的に最も不利な地震時を想定して各部材の応力が計算され、この応力に基いて各部材の断面が設計され、特にラーメン構造の場合、一般に梁の曲げ応力は梁端部が最も大きく、梁中央は梁端部に比較してきわめて小さい。
【０００３】
また、各部材の断面設計は、例えばＲＣ構造の梁の場合、梁端部に生じる大きな応力に対して梁端部の鉄筋量が設計されるが、配筋作業を簡略化して施工性の向上を図る等の観点から、梁の端部に比べて応力の小さい梁の中央部分にも梁端部と同じ量の鉄筋が配筋されることが多く、そのため梁中央部分には力学的に不必要な鉄筋が配筋されることになる。
【０００４】
また、柱と梁の設計に際しては、大地震時における建物の脆性破壊を防止して大地震から人命を守るという設計思想に基づき、梁曲げ降伏先行型の想定降伏機構を実現するように柱と梁の断面設計が行われている。
【０００５】
この設計思想を実現するため、梁端部は大地震時に塑性ヒンジを形成するように設計されるが、この塑性ヒンジには大きな変形を受けても耐力は低下しないという靱性が求められる。
【０００６】
また大地震時に、梁端部に塑性ヒンジが形成されるようにするためには、梁端部の耐力を柱の耐力以下にする必要があるが、梁の端部に設備用の配管などを通すための貫通孔を設ける場合、貫通孔の周囲に補強筋を配筋すると梁端部の耐力が向上してしまうことになる。
【特許文献１】特開２００１−２７９８１１号公報
【特許文献２】特開平１１−８１４５２公報
【特許文献３】特開平０６−１９３１９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、梁端部の配筋量と比較して梁中央部分の配筋量が、計算上少ない場合でも、配筋作業を簡略化して施工性を高める等の理由により梁中央部分の配筋量と梁端部の配筋量を同じにすると、梁中央部分に力学的に不必要な鉄筋が配筋されることとなり、非常に不経済になる等の課題があった。
【０００８】
また、梁の端部に配管用の貫通孔を設ける場合、貫通孔の周囲に補強筋を配筋する等して梁の端部を補強すると、梁端部の耐力が柱の耐力より著しく上昇してしまうため、梁曲げ降伏先行型の想定降伏機構の実現が困難になり、現時点では梁端部に設備配管用の貫通孔を設けることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載のＲＣ構造の梁部材は、柱梁接合部近傍のＲＣ構造の梁部材において、前記梁部材の端部に配筋された梁主筋に機械式継手が設けられ、該機械式継手は柱梁接合部から梁中央側に所定長さを有して形成されてなることを特徴とするものである。
【００１０】
本願発明は特に、梁の端部に配筋された梁主筋に機械式継手を設けることにより、大地震時の過大な応力によって梁端部に形成される塑性ヒンジを、必要に応じて梁端部から梁中央よりの該機械式継手先端付近に容易に形成することができる。
【００１１】
また、該梁の設計用応力として梁端部に発生する応力ではなく、梁端部から梁中央よりの機械式継手先端付近に発生する応力を用いて梁端部の配筋量を設計することにより、施工性などの観点から梁の中央部分を含めて梁の全断面を梁端部の配筋量と同じに配筋する場合、梁の全配筋量を低減することができ、また配筋量の低減による施工コストの削減等を図ることができる。
【００１２】
また、梁の端部に配筋された梁主筋に、該梁主筋より降伏強度の大きい機械式継手が設けられていることで、大地震時の過大応力によっても梁の端部に塑性ヒンジは形成されず、梁の端部は弾性範囲内にとどまるため、梁端部に靱性性能は要求されない。
【００１３】
また、機械式継手の先端付近に形成される塑性ヒンジによって梁の耐力が決定されるため、貫通孔の補強によって梁端部の耐力が上昇しても、梁曲げ降伏先行型の想定降伏機構が維持され、特に問題になることもない。
【００１４】
請求項２記載のＲＣ構造の梁部材は、請求項１記載のＲＣ構造の梁部材において、機械式継手として梁主筋より降伏強度の大きい継手が設けられてなることを特徴とするものである。
【００１５】
本願発明は、機械式継手として梁主筋より降伏強度の大きい継手を用いることにより、大地震時に梁端部に形成される塑性ヒンジを梁端部から梁中央よりの所定位置に確実に形成することができ、また、該機械式継手の長さを設定することにより塑性ヒンジの位置を自由に設定することができる。
【００１６】
請求項３記載のＲＣ構造の梁部材は、請求項１または２記載のＲＣ構造の梁部材において、機械式継手としてねじ式継手、鋼管圧着式継手または鋼管内充填式継手が設けられてなることを特徴とするものである。なお、鋼管内充填式継手において用いられる充填材にはモルタル等を用いることができる。
【００１７】
請求項４記載のＲＣ構造の梁部材は、請求項１〜３のいずれかに記載のＲＣ構造の梁部材において、機械式継手の表面に複数のリブが設けられてなることを特徴とするものである。
【００１８】
機械式継手の表面にリブを設けることでコンクリートの付着性能を著しく高めることができるだけでなく、スターラップ筋を配筋する際、スターラップ筋の位置決めがし易く施工性がよい。また、必要かぶり厚さの確保に対して障害とならない。
【００１９】
請求項５記載のＲＣ構造の梁部材は、請求項１〜４のいずれかに記載のＲＣ構造の梁部材において、機械式継手が設けられた梁の端部に貫通孔が設けられてなることを特徴とするものである。
【００２０】
本願発明は、機械式継手によって梁の端部が柱梁仕口部と略同等の強度に補強されていることで、梁の端部に配管用などの貫通孔を特に補強筋を配筋せずに設けることができる。また、補強筋が必要である場合も、建物の想定降伏機構に影響を与えない。
【発明の効果】
【００２１】
本願発明は、梁の端部に配筋された梁主筋に機械式継手を設けることで、大地震時の過大な地震力を受けた際に梁端部に形成される塑性ヒンジを、必要に応じて梁端部から梁中央よりの所定位置に容易に形成することができる。
【００２２】
また、梁の設計用応力として梁端部の応力ではなく、梁端部から梁中央よりの機械式継手先端付近に発生する応力を用い、該応力に基いて梁端部の配筋量を設計することで、施工性などの観点から梁の中央部分を含めて全断面を梁端部の配筋量と同じに配筋する場合でも、梁の全配筋量を低減することができ、また配筋量の低減によるコスト削減等が図れる。
【００２３】
また、機械式継手の表面に複数のリブが設けられていることで、コンクリートの付着性能を著しく高めることができるだけでなく、スターラップ筋を配筋する際、スターラップ筋の位置決めがし易くなり施工性がよい。
【００２４】
また、梁の端部に配筋された梁主筋に機械式継手が設けられていることで、大地震時においても、梁端部は塑性ヒンジを形成することなく、弾性範囲内にとどまるため、梁端部に靱性性能は要求されない。
【００２５】
また、梁の耐力は機械式継手の先端付近に形成される塑性ヒンジによって設定されるため、貫通孔周囲の補強によって梁端部の耐力が上昇しても特に問題はない。
【００２６】
さらに、複数階に跨がる１本の柱として連続して形成されたＰＣａ柱に、各階の梁として本願発明の梁部材を適用すれば、該梁部材には継手金具などの突出するものがないため、軸組の組立工程を簡略化できるだけでなく、該梁部材の運搬や建て込みをスムーズに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１（ａ）〜（ｃ）は、プレキャスト（以下「ＰＣａ」という）構造の柱１とこの柱１の仕口部（梁接合部）Ａの両側に対向して配置されたＰＣａ構造の梁２，２との接合部を示す。
【００２８】
図において、柱１の仕口部Ａにこの仕口部Ａを水平に貫通して複数の接合鉄筋３，３が水平に配筋され、この接合鉄筋３の両端部３ａ，３ａに鋼管内充填式継手として複数のスリーブ４，４が水平に配置され、このスリーブ４，４を介して梁２，２の主筋５，５と接合鉄筋３，３がそれぞれ互いに接合されている。
【００２９】
スリーブ４，４は仕口部Ａの両側にそれぞれ所定長さＬだけ水平に突出しており、またスリーブ４，４間にせん断補強筋として複数のスターラップ筋６が巻き架けることによりスリーブ４の軸方向に所定間隔おきに配筋されている。
【００３０】
なおこの場合、仕口部Ａの接合鉄筋３として径の太い鉄筋や高強度鉄筋を配筋したり、あるいは接合鉄筋３の配筋量を増やしたりすることにより、仕口部Ａおよび梁２端部が柱１に先行して脆性破壊しないように仕口部Ａおよび梁２端部の剛性が著しく高められている。
【００３１】
また、各スリーブ４には接合鉄筋３および主筋５より降伏強度の大きいものが用いられ、各スリーブ４の外周には円形鍔状の補強リブ４ａがスリーブ４の軸方向に所定間隔おきに形成されている。
【００３２】
また、スターラップ筋６は図１（ｂ）に図示するように各スリーブ４の補強リブ４ａ，４ａ間に巻き架けられている。
【００３３】
この場合の主筋５とスターラップ筋６には丸鋼または異形鉄筋などが用いられ、またスリーブ４には鋳鉄管などが用いられ、スリーブ４の補強リブ４ａはスリーブ４本体とともに一体に鋳造によって形成されているか、またはスリーブ４本体の外周に溶接する等して後から取り付けられている。
【００３４】
また、スリーブ４を介して各接合鉄筋３と主筋５がそれぞれ互いに接合された後、スリーブ４、主筋５およびスターラップ筋６の周囲にコンクリート７が打設されている。なお、スリーブ４内には接合鉄筋３と主筋５を接合するための充填材としてモルタル等が充填されている。
【００３５】
このような構成において、梁２の断面設計に際しては、例えば図３に図示するように、梁２の端部に発生する最大応力（Ｍ1 ）ではなく、梁端部からやや梁中央よりのスリーブ４の先端付近に発生する応力（Ｍ2 ）を梁２の設計用応力として、梁２端部の主筋５とスターラップ筋６の鉄筋量を設計し、これと同じ量の主筋５とスターラップ筋６を梁２の中央部を含めて梁２の全断面に配筋することにより、梁２の全断面に配筋される鉄筋量を低減することができる。
【００３６】
また、梁２の主筋５と接合鉄筋３は、梁２の端部においてスリーブ４により接合することにより、大地震時に梁２に過大な応力が発生したとしても、梁２の端部は弾性範囲内にあって塑性ヒンジを形成せず、梁２の端部からやや梁中央よりのスリーブ４の先端付近に塑性ヒンジが形成されるため、仕口部Ａおよび梁２端部の脆性破壊を未然に防止することができる。
【００３７】
また、梁２の端部と中央部を含め、梁２の全長に渡って同じ量の主筋５とスターラップ筋６を配筋することにより、梁２の断面設計および施工がきわめて容易となるだけでなく、配筋量を少なくできてコスト削減が図れる。
【００３８】
図２は、梁２の端部に配管用の貫通孔８が設けられている例を示し、貫通孔８は上下スリーブ４，４間に水平に形成され、その周囲に補強筋９が配筋されている。この場合、貫通孔８の周囲が補強筋９によって補強され、梁端部の剛性が著しく向上しても、塑性ヒンジは梁２の端部からやや梁中央よりのスリーブ４の先端付近に形成されるため、梁曲げ降伏先行型の想定降伏機構が維持され、仕口部Ａおよび梁２端部の脆性破壊を未然に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本願発明は、ＲＣ構造の柱とＲＣ構造の梁とからなるＲＣ構造の柱梁接合部に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）はＰＣａ構造の柱梁接合部を示す側面図、（ｂ）は機械式継手の側面図、（ｃ）は（ｂ）におけるイ−イ線断面図である。
【図２】ＰＣａ構造の柱梁接合部を示す側面図である。
【図３】柱梁接合部の応力図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ＰＣａ構造の柱
２  ＰＣａ構造の梁
３  接合鉄筋
４  スリーブ（機械式継手）
４ａ  補強リブ（リブ）
５  梁の主筋
６  スターラップ筋
７  コンクリート
８  貫通孔
９  補強筋
Ａ  仕口部
【図１】
2005155058.tif 000003
【図２】
2005155058.tif 000004
【図３】
2005155058.tif 000005