(57)【要約】【課題】鉛直荷重に対する剛性を確保することができ、地震時荷重による梁端部の損傷に対する補修が容易となる梁構造を提供することを目的としている。【解決手段】梁接合体２，２に接合される鉄骨造の梁端部３と、内部にＰＣ鋼材９が設置されて梁軸方向にプレストレスが付与された鉄筋コンクリート造の梁中央部４とを有し、梁端部３の梁中央側の端面３ｂと梁中央部４の端面４ａとが圧着接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
梁接合体に接合される鉄骨造の梁端部と、内部にＰＣ鋼材が設置されて梁軸方向にプレストレスが付与された鉄筋コンクリート造の梁中央部とを有し、
梁端部の梁中央側の端面と梁中央部の端面とが圧着接合されていることを特徴とする梁構造。
【請求項２】
請求項１記載の梁構造において、
ＰＣ鋼材は、端部にカプラーが付設されているとともに、引張力が導入された状態で梁中央部内に埋設されており、
前記カプラーに緊結される緊結部材によって、梁端部の梁中央側の端部が梁中央部の端部に取り付けられていることを特徴とする梁構造。
【請求項３】
請求項１記載の梁構造において、
ＰＣ鋼材が、梁中央部内に埋設されたシース管の中に挿通されており、
ＰＣ鋼材に引張力が導入されるとともにＰＣ鋼材の端部が梁端部に定着されていることを特徴とする梁構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の梁構造において、
前記梁端部に、梁接合体内に埋設されたＰＣ鋼材又は長尺ボルトの端部が定着されて、梁端部の梁接合体側の端面が梁接合体の側面に圧着接合されていることを特徴とする梁構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合構造からなる梁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
梁の大スパン化を実現する技術として、梁の構造を、鉄骨造と他の構造とを組み合わせる混合構造にする技術がある。混合構造からなる従来の梁構造としては、例えば、鉄骨造とＲＣ（鉄筋コンクリート）造とを組み合わせるものがある。この梁構造は、梁中央部を鉄骨造とし、梁端部をＲＣ造とする梁構造である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、混合構造からなる従来の梁構造としては、鉄骨造とＳＲＣ（鉄骨鉄筋コンクリート）造とを組み合わせるものがある。この梁構造は、梁中央部をＳＲＣ造とし、梁端部を鉄骨造とする梁構造である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
さらに、混合構造からなる従来の梁構造としては、鉄骨造とＰＲＣ（プレストレスが付与された鉄筋コンクリート）造とを組み合わせるものがある。この梁構造は、梁中央部をＰＲＣ造とし、梁端部を鉄骨造とする梁構造である（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１２９５６９号公報
【特許文献２】特開平５−１８００５号公報
【特許文献３】特開２０００−１４４９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１に記載された従来の梁構造では、梁中央部が鉄骨造からなるため、鉛直荷重に対する剛性の確保が難しいという問題がある。また、梁端部がコンクリート系であるため、地震時荷重による梁端部の損傷に対して補修が困難な場合がある。さらに、梁端部がＲＣ造であるため、ＲＣ部の配筋量が多い場合には、例えば柱の鉄筋との取り合いが複雑となって施工性が悪くなり、施工上非効率的になる場合があるという問題がある。
【０００６】
また、上記した特許文献２に記載された従来の梁構造では、梁中央部がＳＲＣ造からなるため、梁全長分の鉄骨材が必要であり、鋼材量が増加してコストアップになるとともに、梁の重量が増加して構造設計上不利となるという問題がある。
【０００７】
さらに、上記した特許文献３に記載された従来の梁構造では、梁端部を構成する鉄骨材の端部がＰＲＣ造の梁中央部の端部内に埋設された構成からなり、梁中央部の端部内に埋設された鉄骨材の端部には、引き抜き防止のスタッドを複数溶接する必要があるため、梁端部と梁中央部の接合には相当の手間がかかり、施工性が悪いという問題がある。また、鉄骨材を梁中央部内に埋設させる分、鋼材量が多くなるという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、鉛直荷重に対する剛性を確保することができ、地震時荷重による梁端部の損傷に対する補修が容易となる梁構造を提供することを目的としている。また、鋼材量の増加を抑えて、コストアップしないようにするとともに構造設計上不利にならないようにすることを目的としており、さらに、施工性を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、梁接合体に接合される鉄骨造の梁端部と、内部にＰＣ鋼材が設置されて梁軸方向にプレストレスが付与された鉄筋コンクリート造の梁中央部とを有し、梁端部の梁中央側の端面と梁中央部の端面とが圧着接合されていることを特徴としている。
【００１０】
このような特徴により、梁端部は、補修が容易な鉄骨造で形成され、梁中央部は、少ない鋼材量で鉛直荷重に対して高い剛性を有するＰＲＣ造で形成される。また、梁端部の梁中央側の端面と梁中央部の端面とが圧着接合されているため、梁端部と梁中央部とは簡単に接合される。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の梁構造において、ＰＣ鋼材は、端部にカプラーが付設されているとともに、引張力が導入された状態で梁中央部内に埋設されており、前記カプラーに緊結される緊結部材によって、梁端部の梁中央側の端部が梁中央部の端部に取り付けられていることを特徴としている。
【００１２】
このような特徴により、プレテンション方式により、梁中央部にプレストレスが付与される。また、カプラーに緊結される緊結部材によって、梁端部の梁中央側端部が梁中央部の端部に取り付けられることで、梁端部の梁中央側の端面が梁中央部の端面に圧着接合される。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の梁構造において、ＰＣ鋼材が、梁中央部内に埋設されたシース管の中に挿通されており、ＰＣ鋼材に引張力が導入されるとともにＰＣ鋼材の端部が梁端部に定着されていることを特徴としている。
【００１４】
このような特徴により、ポストテンション方式により、梁中央部にプレストレスが付与される。また、引張力が導入されたＰＣ鋼材の端部が梁端部に定着されることで、梁端部の梁中央側の端面が梁中央部の端面に圧着接合される。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の梁構造において、前記梁端部に、梁接合体内に埋設されたＰＣ鋼材又は長尺ボルトの端部が定着されて、梁端部の梁接合体側の端面が梁接合体の側面に圧着接合されていることを特徴としている。
【００１６】
このような特徴により、柱等の梁接合体の中に、梁端部の鉄骨材を埋設させることなく、梁端部が梁接合体の側面に容易に接合される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る梁構造によれば、梁中央部がＰＲＣ造で形成されるため、鉛直荷重に対する剛性を確保することができ、これによって、梁の上下動を抑えて建物の居住性等を改善することができる。また、梁端部が鉄骨造で形成されているため、施工性を向上させることができるとともに、地震時荷重によって梁端部に損傷が生じても容易に補修することができる。また、梁端部の領域長さ分の鉄骨材があれば足りるため、鋼材量の増加を抑えることができ、これによって、コストアップを抑制するとともに構造設計上有利な構造にすることができる。梁端部と梁中央部とが圧着接合されるため、施工性を向上させることができる。
【００１８】
また、端部にカプラーが付設されたＰＣ鋼材を、引張力を導入した状態で梁中央部内に埋設し、カプラーに緊結される緊結部材によって、梁端部の梁中央側の端部を梁中央部の端部に取り付ける構成とすることにより、梁端部の梁中央側の端面と梁中央部の端面とが簡単に圧着接合され、施工性を向上させることができる。
【００１９】
また、梁中央部内に埋設されたシース管の中にＰＣ鋼材を挿通し、このＰＣ鋼材に引張力を導入するとともにＰＣ鋼材の端部を梁端部に定着させる構成にすることにより、梁端部の梁中央側の端面と梁中央部の端面とが簡単に圧着接合され、施工性を向上させることができる。
【００２０】
また、梁接合体内に埋設されたＰＣ鋼材又は長尺ボルトの端部が梁端部に定着されて、梁端部の梁接合体側の端面が梁接合体の側面に圧着接合されている構成にすることで、梁端部を梁接合体に容易に接合させることができ、施工性をさらに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】
【００２１】
以下、本発明に係る梁構造の第１、第２の実施の形態について、図面に基いて説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１は第１の実施の形態における梁構造の側面図であり、図２は第１の実施の形態における梁構造の平断面図である。
図１，図２に示すように、第１の実施の形態における梁構造からなる梁１は、間隔をあけて立設された２本の鉄筋コンクリート造の柱２，２（梁接合体）間に架設されている。この梁１は、鉄骨構造の梁端部３，３とＰＲＣ構造の梁中央部４とを有する混合構造の構造体であり、梁中央部４の両端に梁端部３，３がそれぞれ接合された構成からなる。
【００２３】
梁端部３は、鉄骨材５の両端にエンドプレート６，７がそれぞれ溶接接合された構成からなる。鉄骨材５は、台形のフランジ５ａ，５ｂを有するＨ形鋼状の鋼材であり、鉄骨材５のフランジ５ａ，５ｂは、柱側（梁端側）が幅広に、梁中央側が幅狭になっている。エンドプレート６，７は、梁１の軸線方向に対して垂直に配置された矩形の鋼板からなる。
【００２４】
梁端部３の柱側（梁端側）の端面３ａは、柱２の仕口部（梁接合部）の側面２ａに圧着接合されている。具体的には、柱２の仕口部の中に、梁軸方向に延在する複数のＰＣ鋼材１２…が埋設されている。そして、このＰＣ鋼材１２…に引張力が導入されるとともに、ＰＣ鋼材１２…の端部が、梁端部３の柱側（梁端側）のエンドプレート（以下、外エンドプレート６と記す。）に定着されることで、梁端部３の柱側の端面３ａが、柱２の仕口部の側面２ａに圧着接合されている。ＰＣ鋼材１２…端部の定着構造は、外エンドプレート６に、複数のＰＣ鋼材１２…の端部を挿通させる図示せぬ孔があけられ、この孔に挿通されたＰＣ鋼材１２…の端部を、ＰＣ鋼材１２の端部を掴持する定着具１３…によってそれぞれ固定する構成からなる。
【００２５】
梁中央部４は、鉄筋コンクリート造のプレキャスト・コンクリート体（ＰＣ体８）の中に、梁軸方向に延在する複数のＰＣ鋼材９…が設置された構造体であり、ＰＣ体８内のＰＣ鋼材９…に引張力を導入してＰＣ体８にプレストレスを付与することで高剛性化されたプレストレストコンクリートからなる構造体である。ＰＣ鋼材９は、ＰＣ体８に梁軸方向のプレストレスを付与するための緊張材であり、例えば、高張力鋼からなる鋼棒、鋼線、鋼より線、或いは鋼線や鋼より線を束ねたケーブル等である。また、本実施の形態では、プレテンション方式によってＰＣ体８にプレストレスが付与されており、つまり、ＰＣ体８のコンクリート打設前に、予めＰＣ鋼材９を緊張させて引張力を導入し、コンクリート硬化後に緊張を解いてＰＣ体８にプレストレスを付与している。
【００２６】
ＰＣ鋼材９の両端部には、雌ネジを有する長ナット状のカプラー１０，１０がそれぞれ付設されており、このカプラー１０は、ＰＣ体８の端部に埋設された状態で配置されている。カプラー１０の梁端側の端面は、ＰＣ体８の端面（梁中央部４の端面４ａ）と面一になっており、カプラー１０の梁端側の端部は、梁中央部４の端面４ａの側方に開放されている。
【００２７】
梁中央部４の端面４ａは、梁端部３の梁中央側の端面３ｂに圧着接合されている。具体的には、梁端部３の内エンドプレート７には、カプラー１０…に対向する位置に図示せぬ孔がそれぞれあけられており、これらの孔に高力ボルト１１…（緊結部材）をそれぞれ差し込み、カプラー１０…にそれぞれ螺合させる。これにより、梁端部３の梁中央側のエンドプレート（以下、内エンドプレート７と記す。）が梁中央部４の端部に取り付けられ、梁端部３の梁中央側の端面３ｂと梁中央部４の端面４ａとが圧着接合されている。
【００２８】
上記した構成からなる梁構造の施工方法としては、まず、予め、工場等で、両側の梁端部３，３および梁中央部４をそれぞれ製作し、これら梁端部３，３および梁中央部４を現場にそれぞれ搬入する。梁中央部４を製作するとき、プレテンション方式によって梁中央部４にプレストレスを付与する。つまり、ＰＣ体８のコンクリート打設前に、ＰＣ体８の図示せぬ型枠内に複数のＰＣ鋼材９…を緊張させた状態でセットしておき、コンクリート硬化後に緊張を解いてＰＣ体８にプレストレスを導入する。
【００２９】
次に、現場内の組み立てヤードで、梁中央部４の両端に梁端部３，３をそれぞれ接合して梁１を形成する。具体的には、梁中央部４の両端の側方に梁端部３，３をそれぞれ配置し、これら梁端部３，３の梁中央側端面３ｂ，３ｂと梁中央部４の端面４ａ，４ａとを、高力ボルト１１…によって互いに圧着接合させる。
【００３０】
次に、組み立てられた梁１を柱２，２間に架設させる。具体的には、柱２，２間に、組み立てられた梁１を配置し、両側の梁端部３，３の柱側端面３ａ，３ａを、柱２，２の仕口部の側面２ａ，２ａにそれぞれ圧着接合させる。
なお、梁中央部４と梁端部３，３とを組み立てずに、先に梁端部３，３を単体のまま両側の柱２，２の仕口部側面２ａ，２ａにそれぞれ接合させ、その後、両側の梁端部３，３の間に梁中央部４を組み入れてもよい。また、勿論、現場以外の工場等で、梁中央部４と梁端部３，３とを接合して梁１を形成し、この梁１を現場に搬入してもよい。
【００３１】
上記した構成からなる梁構造によれば、梁中央部４がＰＲＣ造で形成されるため、鉛直荷重に対する剛性を確保することができ、これによって、梁１の上下動を抑えて建物の居住性等を改善することができる。また、梁端部３，３が鉄骨造で形成されているため、施工性を向上させることができるとともに、地震時荷重によって梁端部３，３に損傷が生じても容易に補修することができる。また、梁端部３，３の領域長さ分の鉄骨材５があれば足りるため、鋼材量の増加を抑えることができ、これによって、コストアップを抑制するとともに構造設計上有利な構造にすることができる。梁端部３，３と梁中央部４とが圧着接合により接合されるため、施工性を向上させることができる。
【００３２】
また、端部にカプラー１０が付設された複数のＰＣ鋼材９…が、引張力を導入した状態で梁中央部４内にそれぞれ埋設され、カプラー１０に緊結される高力ボルト１１によって、梁端部３の内エンドプレート７が梁中央部４の端部に取り付けられる構成となっているため、梁端部３の梁中央側端面３ｂと梁中央部４の端面４ａとが簡単に圧着接合され、施工性を向上させることができる。
【００３３】
また、柱２の仕口部内に埋設された複数のＰＣ鋼材１２…の端部が梁端部３の外エンドプレート６に定着されて、梁端部３の柱側端面３ａが柱２の側面に圧着接合されている構成になっているため、梁端部３を柱２の仕口部に容易に接合させることができ、施工性をさらに向上させることができる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
図３は第２の実施の形態における梁構造の側面図であり、図４は第２の実施の形態における梁構造の平断面図である。なお、第２の実施の形態の構成のうち、上述した第１の実施の形態と同様の構成については、第１の実施の形態と同一の符号を付すことでその説明を省略する。
【００３５】
図３，図４に示すように、梁中央部４のＰＣ体８の中には、梁軸方向に延在する複数のシース管１４…が埋設されている。このシース管１４…は、円筒状の部材であり、シース管１４…の両端面は、ＰＣ体８の端面（梁中央部４の端面４ａ）とそれぞれ面一になっており、シース管１４…の両端は、梁中央部４の端面４ａの側方にそれぞれ開放されている。シース管１４…の中には、ＰＣ鋼材９…がそれぞれ挿通されており、これらのＰＣ鋼材９…の両端は、シース管１４…の端部からそれぞれ突出されている。
【００３６】
一方、梁端部３の内エンドプレート７には、シース管１４…に対向する位置に図示せぬ孔がそれぞれあけられており、これらの孔にＰＣ鋼材９…の端部がそれぞれ挿通されている。また、ＰＣ鋼材９…には、それぞれ引張力が導入されており、さらに、ＰＣ鋼材９…の両端部が、両側の梁端部３，３の内エンドプレート７，７にそれぞれ定着されている。具体的には、一方の内エンドプレート７を貫通したＰＣ鋼材９の一端部に頭部９ａが形成され、この頭部９ａが内エンドプレート７に係止されている。また、他方の内エンドプレート７を貫通したＰＣ鋼材９の他端部には、ＰＣ鋼材９の他端部を掴持する定着具１５が取り付けられ、この定着具１５によりＰＣ鋼材９の他端部が他方の内エンドプレート７に固定されている。
【００３７】
上記した構成からなる梁構造の施工方法としては、まず、予め、工場等で、両側の梁端部３，３および梁中央部４をそれぞれ製作し、これら梁端部３，３および梁中央部４を現場にそれぞれ搬入する。梁中央部４を製作するとき、ＰＣ体８のコンクリート打設前に、ＰＣ体８の図示せぬ型枠内に複数のシース管１４…をセットし、梁中央部４の中に複数のシース管１４…を埋設させる。
【００３８】
そして、梁中央部４の両端に梁端部３，３をそれぞれ接合して梁１を形成する。具体的には、梁中央部４の両端の側方に梁端部３，３をそれぞれ配置するとともに、複数のシース管１４…の中にＰＣ鋼材９…をそれぞれ挿通させる。このとき、ＰＣ鋼材９の一端部に形成された頭部９ａを一方の梁端部３，３の内エンドプレート７に係止させておく。そして、他方の梁端部３の内エンドプレート７から突出したＰＣ鋼材９の他端部に図示せぬ緊張装置を装着し、この緊張装置によりＰＣ鋼材９を引張ってＰＣ鋼材８に引張力を導入する。ＰＣ鋼材９に所定の引張力が導入されたところで、ＰＣ鋼材９の他端部に定着具１５を取り付け、その後、図示せぬ緊張装置をＰＣ鋼材９から取り外す。このように、ポストテンション方式によってＰＣ体８にプレストレスを付与するとともに、梁端部３，３の梁中央側端面３ｂ，３ｂと梁中央部４の端面４ａとを互いに圧着接合させる。なお、上記した緊張作業は、複数のＰＣ鋼材９…について１本づつ緊張させてもよく、或いは、２本以上のＰＣ鋼材９…をまとめて一度に緊張させてもよい。
【００３９】
次に、組み立てられた梁１を柱２，２間に架設させる。具体的には、柱２，２間に、組み立てられた梁１を配置し、両側の梁端部３，３の柱側端面３ａ，３ａを、柱２，２の仕口部の側面２ａ，２ａにそれぞれ圧着接合させる。
【００４０】
上記した構成からなる梁構造によれば、梁中央部４内に埋設された複数のシース管１４…の中にＰＣ鋼材９…がそれぞれ挿通され、これらのＰＣ鋼材９…に引張力が導入されるとともにＰＣ鋼材９…の両端部が両側の梁端部３，３にそれぞれ定着される構成からなるため、梁端部３，３の梁中央側端面３ｂ，３ｂと梁中央部４の端面４ａ，４ａとが簡単に圧着接合され、施工性を向上させることができる。
【００４１】
以上、本発明に係る梁構造の第１、第２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。例えば、上記した実施の形態では、梁中央部４がプレキャストコンクリートから構成されているが、本発明は、梁中央部４が在来工法により構築される現場打ちコンクリートから構成されていてもよい。
【００４２】
また、上記した実施の形態では、梁１が柱２，２間に架設されており、梁端部３が柱２の側面に接合されているが、本発明は、梁端部が柱だけでなく壁や梁に接合される構成であってもよい。具体的には、壁構造体の壁面に梁端部を接合させてもよく、或いは、本発明に係る梁構造の梁端部（例えば小梁等）を、他の梁構造体（例えば大梁等）の側面に接合させてもよい。
【００４３】
また、上記した実施の形態では、柱２，２に埋設されたＰＣ鋼材１２…によって梁端部３，３を柱２，２の側面に圧着接合させているが、本発明は、ＰＣ鋼材１２…に代えてロング高力ボルト等の長尺ボルトを用いてもよい。さらに、本発明は、例えば、梁端部の鉄骨材の端部を、コンクリート造の柱の仕口部内に埋設させて定着させる構成であってもよく、或いは、鉄骨造の梁端部を鉄骨柱にボルト接合する構成であってもよい。
【００４４】
また、上記した第１の実施の形態では、ＰＣ鋼材９の端部に長ナット状のカプラー１０が付設され、梁中央部４の端部に梁端部３の内エンドプレート７を取り付ける緊結部材として高力ボルト１１が用いられ、カプラー１０に高力ボルト１１を螺合させて緊結させているが、本発明は、例えば、筒状のカプラーにピン状の緊結部材を圧入させる構成であってもよく、或いは、筒状のカプラーの内周面とピン状の緊結部材の外周面に、互いに噛合し合う凹凸がそれぞれ形成され、緊結部材がカプラーに段階的にグリップされる構成であってもよく、さらに、これらの場合、ピン状の緊結部材が、梁端部の梁中央側端面に突設された構成であってもよい。また、ＰＣ鋼材の端部に付設されるカプラーがボルト状の部材からなり、このカプラーにナット状の緊結部材を螺合させる構成であってもよい。
【００４５】
また、上記した第２の実施の形態では、ＰＣ鋼材９の一端部に、一方の内エンドプレート７に係止される頭部９ａが形成され、ＰＣ鋼材９の他端部に、ＰＣ鋼材９の端部を掴持して固定する定着具１５が取り付けられた構成からなるが、ＰＣ鋼材の両端に定着具が取り付けられた構成であってもよい。
【００４６】
その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成を周知の構成に置き換えることは可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するための梁構造の側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を説明するための梁構造の平断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を説明するための梁構造の側面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を説明するための梁構造の平断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  梁
２  柱（梁接合体）
３  梁端部
４  梁中央部
９  ＰＣ鋼材
１０  カプラー
１１  高力ボルト（緊結部材）
１２  ＰＣ鋼材
１４  シース管
【図１】
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【図２】
2007211507.tif 000004
【図３】
2007211507.tif 000005
【図４】
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