(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート造の柱の間を結合し、前記柱との結合部端部がＨ形鋼を配設した鉄骨コンクリート造、中央部は鉄筋コンクリート造のプレキャストコンクリートで形成されたプレキャスト合成梁の構造において、
前記鉄筋コンクリートの鉄筋は、
Ｈ形鋼のフランジ端部近傍に配置され、プレキャスト合成梁の軸方向に伸びる第一梁主筋一段筋と、
Ｈ形鋼のフランジ中央部近傍に配置され、プレキャスト合成梁の軸方向に伸びる第二梁主筋一段筋とを備え、
前記第一梁主筋一段筋は、Ｈ形鋼の上下のフランジ端部近傍に配置された第一梁主筋一段筋の端部を結合しフープ状に形成され、
前記第二梁主筋一段筋は、その端部がＨ形鋼の他方のフランジ部に向けて折れ曲げられて前記上下のフランジ間でＸ字形状になるように形成され、
プレキャスト合成梁の鉄筋コンクリート造から鉄骨コンクリート造に切替わる部分のピッチが他の部分のピッチより細かく配置された複数のスタラップを備えたことを特徴とするプレキャスト合成梁の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物のプレキャスト合成梁の構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来、コンクリート建築物の構築にあたっては、柱梁接合部の簡素化と設計自由度の拡大を目的として、柱は鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）を用い、梁は端部と中央部とで構造の異なる合成梁を用いて、これらを結合して建築物を構築する複合構造が採用されている。
【０００３】
例えば図１６、１７に示された特許番号第２６２９５０３号に記載のものはコンクリート梁５１内部にＰＣ鋼材５３及び主筋５６が配置され、プレストレスが導入されてプレキャスト化されたコンクリート梁５１と鋼管コンクリート造柱５２は、ガセットプレート６２とブラケット５４のウェブ、ダイアフラム５５とブラケット５４が結合されることによって組み立てられる構造である。
【０００４】
この構造ではコンクリート梁５１の端部に配設するブラケット５４（Ｈ形鋼）の天端がコンクリート梁５１の天端面に連続して配設されるため、ブラケット５４のフランジとスラブコンクリートとの付着強度を確保することが難しく、フランジ天端にスタッドを溶植して一体性を確保している。
【０００５】
また図１８に示す特開平１０−９６２９４号に記載のものは、プレキャストコンクリートの梁７４の端部に鉄骨のＨ形鋼７１を埋め込むと共に主筋７２をＨ形鋼７１のフランジの内側に配筋し、フランジの外側にフープ筋７３が巻かれている。梁の端部のＨ形鋼７１をコンクリート充填鋼管柱７６に接合した後、梁のプレキャストコンクリート７４とコンクリート充填鋼管柱７６との間の隙間は、スラブの打設と同時に現場でコンクリートを打設して一体の柱梁結合構造としたものである。この工法では梁の主筋７２とＨ形鋼７１のフランジは溶接されておらず、フランジ内側のコンクリートの付着のみで応力を伝達するためにＨ形鋼７１の必要長さを長くする必要があり、コストの面で高価なものとなる。
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決するプレキャスト合成梁の構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鋼管の内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート造の柱の間を結合し、前記柱との結合部端部がＨ形鋼を配設した鉄骨コンクリート造、中央部は鉄筋コンクリート造のプレキャストコンクリートで形成されたプレキャスト合成梁の構造において、前記鉄筋コンクリートの鉄筋は、Ｈ形鋼のフランジ端部近傍に配置され、プレキャスト合成梁の軸方向に伸びる第一梁主筋一段筋と、Ｈ形鋼のフランジ中央部近傍に配置され、プレキャスト合成梁の軸方向に伸びる第二梁主筋一段筋とを備え、前記第一梁主筋一段筋は、Ｈ形鋼の上下のフランジ端部近傍に配置された第一梁主筋一段筋の端部を結合しフープ状に形成され、前記第二梁主筋一段筋は、その端部がＨ形鋼の他方のフランジ部に向けて折れ曲げられて前記上下のフランジ間でＸ字形状になるように形成され、プレキャスト合成梁の鉄筋コンクリート造から鉄骨コンクリート造に切替わる部分のピッチが他の部分のピッチより細かく配置された複数のスタラップを備える。
【０００９】
【発明の作用および効果】
本発明では、鋼管の内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート造の柱の間を結合するプレキャストコンクリートで形成されたプレキャスト合成梁の構造であって、柱との結合部にはＨ形鋼を配設した鉄骨コンクリート造を採用し、中央部は、鉄筋コンクリート造とした構造である。
【００１０】
中央部を構成する鉄筋は、第一及び第二梁主筋一段筋と梁主筋二段筋とスタラップより構成されている。第一梁主筋一段筋はプレキャスト合成梁の両端に備えられたＨ形鋼のフランジ端部近傍に配置され、かつプレキャスト合成梁の軸方向に配置されており、上下に位置した第一梁主筋一段筋の端部を結合しフープ状に構成される。
【００１１】
また第二梁主筋一段筋は、Ｈ形鋼の上側のフランジ中央部近傍に位置する鉄筋が下側のフランジに向けて、下側のフランジ中央部近傍に位置する鉄筋が上側のフランジに向けて折り曲げられるので、第二梁主筋一段筋は上側と下側の第二梁主筋一段筋によってＨ形鋼の上下フランジ間でＸ字を形成することになる。よってＨ形鋼との定着長さを長くすることができ、外力による曲げに抵抗するのみでなく、せん断に対しても抵抗することが可能となる。
【００１２】
さらにこのような構成とすることによって、その製作は鉄筋を折り曲げることによってのみで対応することができ、現場にて溶接等のための火気を用いることがないので安全で、施工が容易になる。
【００１３】
さらに第一梁主筋一段筋はＨ形鋼のフランジ端部近傍に配置され、フランジ部に固定されないので、フランジ幅を狭くすることができ、コンクリート打設時のＨ形鋼フランジ裏側へのコンクリートの充填性が改良される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１から図５は本実施形態の構成図を示している。
【００１７】
図１に示すように建築物の主要部は鉛直方向に立設された柱２と、柱２の間に掛け渡されて床を形成するための基礎部材となるプレキャスト合成梁１が結合されることによって構築される。
【００１８】
柱２は鋼管２ｂの内部に充填コンクリート２ａを充填して形成されるコンクリート充填鋼管造を用いて造られる。また柱２のプレキャスト合成梁１との結合位置には、２つのダイアフラム１３が、プレキャスト合成梁１を上下方向から挟みこむように柱２の軸に対して略垂直に取付けられる。
【００１９】
鋼管２ｂはダイアフラム１３を介してそれぞれ突き合わされて結合され、充填コンクリート２ａが注入される型枠として機能する。
【００２０】
さらに２つのダイアフラム１３の間のプレキャスト合成梁の中心軸近傍に渡ってガセットプレート９が配置され、このガセットプレート９は柱２に軸方向に沿って柱２の面と突き当てられ、結合している。
【００２１】
なおダイアフラム１３の中央部には、図２に示すように柱２内に充填コンクリート２ａを隙間なく行き渡らせるための打設孔１３ａおよび空気抜き孔１３ｂが設けられている。
【００２２】
ガセットプレート９にはプレキャスト合成梁１との結合に使用されるボルト用の穴が上下方向に２列穿孔されている。
【００２３】
柱２に結合されるプレキャスト合成梁１は予め工場または工事現場で製作される。
【００２４】
プレキャスト合成梁１の構成について詳しく説明すると、図１と図３に示すように、柱２に突き当てられるＨ形鋼８がプレキャスト合成梁１の両端に備えられる。Ｈ形鋼８は２つのダイアフラム１３にそれぞれ突き当てられ固定される２枚のフランジ８ａと、ガセットプレート９とボルト止めされるウェブ８ｂとから構成される。ウェブ８ｂには柱２のガセットプレート９とボルト止めされるための穴が上下方向に２列穿孔されている。また上下のフランジ８ａ端を結合するバンドプレート１２がフランジ８ａの外力による変形を抑止するために設けられる。
【００２５】
また、図４に示すようにフープ状の第一梁主筋一段筋３が２本配置され、第一梁主筋一段筋３はＨ形鋼８の上下２枚のフランジ８ａ間の長さとほぼ同等の幅を有する。第一梁主筋一段筋３の軸方向寸法は、相対する２本の柱２のガセットプレート９の近傍に位置する程の長さである。
【００２６】
また第一梁主筋一段筋３の内側には、図５に示すように第二梁主筋一段筋４が上下計４本配置される。第二梁主筋一段筋４は、図１に示すようにその両端部を上部に配置された第二梁主筋一段筋４は下に曲げられ、下部に配置された第二梁主筋一段筋４は上に曲げられて上下の第二梁主筋一段筋が重なるようにＸ字を形成し、Ｈ形鋼８の２枚のフランジ８ａの間に位置する（図１および４に示す）。
【００２７】
第一梁主筋一段筋３が形成するフープ内には同じくフープ状の梁主筋二段筋５が配置される。梁主筋二段筋５はＨ形鋼８の上下フランジ８ａの内側に溶植されるスタッド１１の外側に近接して備えられることになる。
【００２８】
上下の第一梁主筋一段筋３と第二梁主筋一段筋４の外周を取り囲むように四角状のスタラップ７が合成梁１の軸方向に複数配設されている。スタラップ７はガセットプレート９とウェブ８ｂの結合部まで覆うように配置される。スタラップ７の配置のピッチは第二梁主筋一段筋が形成するＸ字の付近に位置するスタラップ７のピッチがその他の位置のピッチよりも細かく配設されている。
【００２９】
なお合成梁１の端部にはスタラップ７をガセットプレート９の周囲まで覆うように配置するためのスタラップ７を支持する添え筋６が第一梁主筋一段筋３の内側から柱２側に伸びている。
【００３０】
このようにプレキャスト合成梁１の配筋が行われ、次に型枠を設置し、コンクリートを型枠内に打設してプレキャスト合成梁１が完成する。このときコンクリートの打設がスタラップ７及び第一梁主筋一段筋３の上部を残して、また軸方向には第一梁主筋一段筋３全体に打設される程度（ウェブ８ｂとガセットプレート９のボルト締結に支障がないように合成梁１の端部付近のスタラップ７がコンクリートに触れずに残る程度）に行われるように、型枠は形成される。
【００３１】
次にプレキャスト合成梁１と柱２の結合方法について図６から図１５を用いて説明する。
【００３２】
図６では柱２として既設された鋼管２ｂ’の上端部に別の鋼管２ｂを設置して継手ボルト等によって固定する。このとき既に新設の鋼管２ｂにはガセットプレート９とダイアフラム１３が組み付けられている。
【００３３】
図７、８では、工場等で事前に製作されたプレキャスト合成梁１を新設の鋼管２ｂに連結する。このとき、プレキャスト合成梁１のウェブ８ｂと柱２のガセットプレート９とに設けられた穴を貫通するボルト１０によってウェブ８ｂとガセットプレート９とは締結される。さらにフランジ８ａはダイアフラム１３に突き当てられ、結合される。
【００３４】
図９から図１１では、プレキャスト合成梁１の両端部と柱２に型枠を組み立て、プレキャスト合成梁１全体に渡ってプレキャスト床版１６を据え付ける。なおプレキャスト床版１６の代わりに床スラブ型枠を組み立ててもよい。
【００３５】
図１２から図１４でプレキャスト合成梁１の端部及び床スラブに後打ちコンクリート１３を打設する。このとき床スラブとプレキャスト合成梁製作時にコンクリート打設されずにプレキャスト合成梁１から露出されていたスタラップ７の上部が同時にコンクリート打設される。
【００３６】
図１５で、鋼管２ｂの内部に充填コンクリート２ａを充填して柱２を形成し、一連の作業を終了する。
【００３７】
以上の作業を繰り返し行うことによって、建築物に所望の階数の床面を形成することができる。
【００３８】
これまで説明してきたように本発明のプレキャスト合成梁１は、フープ状の第一梁主筋一段筋３をＨ形鋼８の外側に配置し、第二梁主筋一段筋をＨ形鋼８の上下のフランジ８ｂ間でＸ字を形成するように折り曲げ、コンクリート打設することで、柱２と結合される。
【００３９】
このような構成により、プレキャスト合成梁１と柱２との結合部に作用するせん断力は主としてガセットプレート９とウェブ８ｂの接合部によって支持され、一方、結合部に作用する曲げ荷重は主として第一梁主筋一段筋３、第二梁主筋一段筋４と梁主筋二段筋５およびＨ形鋼８のフランジ８ａによって支持されるが、第二梁主筋一段筋４がＸ字形状となっており、Ｈ形鋼８との定着長さを長くとることができるので、曲げ荷重に対する性能を向上できる。さらにはＸ字形状の第二梁主筋一段筋４によるせん断力に対する性能向上も期待できる。
【００４０】
またそのプレキャスト合成梁１の施工現場においては、その構造上曲げ加工を施すのみで製造可能であり、溶接等の火気を用いる必要がなく、安全で施工が容易となる。
【００４１】
コンクリート打設時には、第一梁主筋一段筋３をＨ形鋼８のフランジ８ａに固定しないため、フランジ幅を狭くすることができ、フランジ８ａ裏などのコンクリートの充填が難しい箇所にも充填ができるので、コンクリートの充填性を向上することができる。
【００４２】
また第一及び第二梁主筋一段筋３、４の外周に設けられたスタラップ７は鉄筋コンクリート造の中央部と、鉄筋コンクリート造から鉄骨コンクリート造に変化する領域ではそのピッチが異なっており、構造の変化する領域のピッチは中央部のピッチよりも細かい構成としたので、合成梁１に大きなせん断力が作用した場合でも、構造変化領域において円滑に力を伝達することができる。
【００４３】
さらに梁主筋二段筋５はＨ形鋼８のフランジ部８ａに設けられたスタッド１１に近接して設けたので、合成梁１に外力が作用した場合にフープ状の梁主筋二段筋５に作用する応力をコンクリートを介してＨ形鋼８のフランジ部８ａに伝達することができる。
【００４４】
以上の構成により、プレキャスト合成梁１から柱２に円滑に力を伝達し、構造変化領域における耐力及び剛性を効果的に高めることができ、また梁せいは小さくなることにより、合成梁が軽くなり、広い室内空間を確保できる。
【００４５】
またプレキャスト合成梁の上部スタラップを床スラブのコンクリート打設時に床スラブと同時にコンクリート打設することによって、床スラブとプレキャスト合成梁との一体性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示し、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】同じく図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】同じく図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図４】同じく図１のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図５】同じく図１のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図６】同じく建築工程を示す断面図である（プレキャスト合成梁設置前）。
【図７】同じく建築工程を示す断面図である（プレキャスト合成梁設置状態）。
【図８】同じく建築工程を示す断面図である（プレキャスト合成梁接合完了状態）。
【図９】同じく建築工程を示す断面図である（プレキャスト合成梁端部型枠設置状態）。
【図１０】同じく図９のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図１１】同じく図９のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。
【図１２】同じく建築工程を示す断面図である（プレキャスト合成梁後打ちコンクリート打設状態）。
【図１３】同じく図１２のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。
【図１４】同じく図１２のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図１５】同じく建築工程を示す断面図である（柱内充填コンクリート充填状態）。
【図１６】従来例のコンクリート梁と柱の接合部を示す図である。
【図１７】同じくコンクリート梁の製作例を示す図である。
【図１８】同じく従来例を示す図である。
【符号の説明】
１  プレキャスト合成梁
２  柱
２ａ  充填コンクリート
２ｂ  鋼管
３  第一梁主筋一段筋
４  第二梁主筋一段筋
５  梁主筋二段筋
６  添え筋
７  スタラップ
８  Ｈ形鋼
８ａ  フランジ
８ｂ  ウェブ
９  ガセットプレート
１０  ボルト
１１  スタッド
１２  バンドプレート
１３  ダイアフラム
１３ａ  打設孔
１３ｂ  空気抜き孔
１４  後打ちコンクリート
１５  プレキャストコンクリート
１６  プレキャスト床版
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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