(57)【要約】【課題】鉄骨梁がコンクリート柱を貫通し、又は、鉄骨梁の端部がコンクリート柱に埋設されたコンクリート柱と鉄骨梁との接合部における応力の伝達性を確保し、当該接合部を含む架構全体の水平耐力を確保する。【解決手段】Ｓ梁１４がＲＣ柱１２を貫通し、Ｓ梁１６の端部がＲＣ柱１２に埋め込まれたＲＣ柱とＳ梁との接合部構造１０であって、ＲＣ柱１２にＰＣ鋼材２０が挿通され、該ＰＣ鋼材２０が緊張されてＲＣ柱１２にプレストレス力が与えられていることを特徴とする。【選択図】図４
2013133620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨梁がコンクリート柱を貫通し、又は鉄骨梁の端部がコンクリート柱に埋め込まれたコンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造であって、
ＰＣ鋼材が前記コンクリート柱に少なくとも前記鉄骨梁の上下に跨るように挿通され、該ＰＣ鋼材が緊張されて前記コンクリート柱にプレストレス力が与えられていることを特徴とするコンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造。
【請求項２】
前記プレストレス力が、前記コンクリート柱に地震時に生じる引張軸力以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造。
【請求項３】
鉄骨梁がコンクリート柱を貫通し、又は鉄骨梁の端部がコンクリート柱に埋め込まれるようにコンクリート柱と鉄骨梁とを接合する方法であって、
ＰＣ鋼材を前記コンクリート柱に少なくとも前記鉄骨梁の上下に跨るように挿通し、該ＰＣ鋼材を緊張させて前記コンクリート柱にプレストレス力を与えることを特徴とするコンクリート柱と鉄骨梁との接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造及び接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート柱や鉄骨鉄筋コンクリート柱等のコンクリート柱と鉄骨梁とを組み合わせた混合構造による建築構造物が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１、２には、鉄骨梁がコンクリート柱を貫通し、又は、鉄骨梁の端部がコンクリート柱に埋設されたコンクリート柱と鉄骨梁との接合部の構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８０２１５号公報
【特許文献２】特開平１１−１００９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２に記載のコンクリート柱と鉄骨梁との接合部では、コンクリート柱と鉄骨梁との間で、コンクリート柱と鉄骨梁との間の支圧力により応力が伝達される。ここで、高層建築物の場合、地震時の水平力によりコンクリート柱に引張軸力が生じるが、この引張軸力によりコンクリート柱と鉄骨梁との間の支圧力が減少されると、コンクリート柱と鉄骨梁との間で応力が十分に伝達されなくなり、鉄骨梁によるせん断力及び曲げモーメントの負担が減少し、架構全体の水平耐力が低下する。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鉄骨梁がコンクリート柱を貫通し、又は、鉄骨梁の端部がコンクリート柱に埋設されたコンクリート柱と鉄骨梁との接合部における応力の伝達性を確保し、当該接合部を含む架構全体の水平耐力を確保することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るコンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造であって、鉄骨梁がコンクリート柱を貫通し、又は鉄骨梁の端部がコンクリート柱に埋め込まれたコンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造であって、ＰＣ鋼材が前記コンクリート柱に少なくとも前記鉄骨梁の上下に跨るように挿通され、該ＰＣ鋼材が緊張されて前記コンクリート柱にプレストレス力が与えられていることを特徴とする。
【０００７】
前記コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造において、前記プレストレス力が、前記コンクリート柱に地震時に生じる引張軸力以上に設定されてもよい。
【０００８】
また、本発明に係るコンクリート柱と鉄骨梁との接合方法は、鉄骨梁がコンクリート柱を貫通し、又は鉄骨梁の端部がコンクリート柱に埋め込まれるようにコンクリート柱と鉄骨梁とを接合する方法であって、ＰＣ鋼材が前記コンクリート柱に少なくとも前記鉄骨梁の上下に跨るように挿通し、該ＰＣ鋼材を緊張させて前記コンクリート柱にプレストレス力を与えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、鉄骨梁がコンクリート柱を貫通し、又は、鉄骨梁の端部がコンクリート柱に埋設されたコンクリート柱と鉄骨梁との接合部における応力の伝達性を確保し、当該接合部を含む架構全体の水平耐力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る柱梁接合部構造を示す斜視図である。
【図２】柱梁接合部を示す平断面図である。
【図３】図２の３−３矢視図（立面図）である。
【図４】図２の４−４断面図（立断面図）である。
【図５】柱梁接合部を構築する手順を示す立断面図である。
【図６】柱梁接合部を構築する手順を示す立断面図である。
【図７】柱梁接合部を構築する手順を示す立断面図である。
【図８】ＲＣ柱とＳ梁の埋込部分との間の支圧作用を示す図である。
【図９】ＲＣ柱に水平力が作用した際の曲げモーメント線図である。
【図１０】他の実施形態に係る柱梁接合部構造を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る柱梁接合部構造１０を示す斜視図である。この図に示すように、柱梁接合部構造１０は、高層建築物の外周部に配された鉄筋コンクリート製の柱であるＲＣ柱１２と、ＲＣ柱１２を貫通する鉄骨製の梁であるＳ梁１４と、該Ｓ梁１４と直交し端部がＲＣ柱１２に埋設されるＳ梁１６と、ＲＣ柱１２とＳ梁１４、１６との接合部を囲むふさぎ板１８とを備えている。
【００１２】
Ｓ梁１４の中間部とＳ梁１６の端部とは溶接されてこれらの接合部は平面視にてトの字（Ｔ字）型に構成されており、ＲＣ柱１２に埋設されている。また、ふさぎ板１８は、平断面形状がＬ字型の一対の鋼板１８Ａと、平断面形状がコの字（Ｕ字）型の鋼板１８Ｂとにより平断面形状が矩形状に構成されている。鋼板１８Ａは、Ｓ梁１４とＳ梁１６とからなる隅部に配され、Ｓ梁１４のウェブ１４ＡとＳ梁１６のウェブ１６Ａに溶接されている。また、鋼板１８Ｂは、Ｓ梁１４を挟んで鋼板１８Ａの反対側に配され、Ｓ梁１４のウェブ１４Ａに溶接されている。
【００１３】
鋼板１８Ａ、１８Ｂの内側面は、ＲＣ柱１２の側面と面一となるように配されており、鋼板１８Ａ、１８ＢとＳ梁１４、１６とにより囲まれる空間にコンクリートが充填されることで、角鋼管コンクリートからなる仕口部１１が形成されている。
【００１４】
また、ＲＣ柱１２には、複数のＰＣ鋼材２０が内蔵されている。各ＰＣ鋼材２０は、ＰＣ柱１２の４角の各々に対応して設けられ、複数階に亘って延びるように配されている。なお、ＰＣ鋼材２０としては、ＰＣ鋼棒やＰＣ鋼線等が挙げられる。
【００１５】
図２は、柱梁接合部１０を示す平断面図であり、図３は、図２の３−３矢視図（立面図）であり、図４は、図２の４−４断面図（立断面図）である。なお、ＲＣ柱１２の主筋と帯筋とについては図示を省略している。
【００１６】
図２〜図４に示すように、各ＰＣ鋼材２０は、仕口部１１ではふさぎ板１８とＳ梁１４、１６との間に挿通され、上端が所定階の仕口部１１から突出しており、上下のＰＣ鋼材２０は、所定階の仕口部１１の上側でカプラー２２により接続されている。また、複数のＰＣ鋼材２０は緊張されており、ＲＣ柱１２には圧縮軸力であるプレストレス力が導入されている。ここで、ＲＣ柱１２に導入されている圧縮軸力であるプレストレス力は、地震時にＲＣ柱１２に作用する引張軸力以上に設定されており、地震時にもＲＣ柱１２には圧縮軸力が作用する。
【００１７】
図５〜図７は、柱梁接合部１０を構築する手順を示す立断面図である。まず、図５に示すように、ＰＣ鋼材２０を挿通するためのシース管２４が埋設されたプレキャスト製品であるＲＣ柱体１２Ａを建て込み、その上に溶接されたＳ梁１４、１６及びふさぎ板１８を設置する。そして、ふさぎ板１８とＳ梁１４、１６の間にＰＣ鋼材２０を挿通するためのシース管２６や鉄筋等を設置して、ふさぎ板１８とＳ梁１４、１６との間にコンクリートを充填することで仕口部１１を構築する。その後、仕口部１１の上にＲＣ柱体１２Ａを設置し、仕口部１１とＲＣ柱体１２Ａとの目地や鉄筋の継手にグラウトを注入する。
【００１８】
そして、図６に示すように、一層分（複数階分）のＲＣ柱１２とＳ梁１４、１６の建て込みが終了すると、ＰＣ鋼材２０をシース管２４、２６に挿通する。ここで、下層のＰＣ鋼材２０の上端を、下層の最上階の仕口部１１から突出させ、該上端にカプラー２２を取り付けておく。そして、上層のＰＣ鋼材２０の下端と下層のＰＣ鋼材２０の上端とをカプラー２２で接続する。
【００１９】
そして、上層の最上階の仕口部１１から突出したＰＣ鋼材２０の上端を油圧ジャッキ２８に接続し、該油圧ジャッキ２８でＰＣ鋼材２０に張力を与えた状態で、ＰＣ鋼材２０を仕口部１１の上部に定着させる。これにより、ＰＣ鋼材２０が緊張されて上層のＲＣ柱１２に圧縮軸力であるプレストレス力が導入される。
【００２０】
そして、図７に示すように、ＲＣ柱体１２に設けられたグラウト注入口３０からシース管２４、２６にグラウトを充填する。以上により、複数階分のＲＣ柱１２とＳ梁１４、１６とが建て込まれ、複数階分のＲＣ柱１２に圧縮軸力であるプレストレス力が導入される。
【００２１】
図８は、ＲＣ柱１２とＳ梁１６の埋込部分との間の支圧作用を示す図であり、図９は、ＲＣ柱１２に水平力が作用した際の曲げモーメント線図である。
【００２２】
図８に示すように、圧縮軸力ＮｒがかかっているＲＣ柱１２にＳ梁１６の軸方向への水平力Ｑｒが作用すると、Ｓ梁１６の埋込部分の上下のフランジ１６Ｂとその上下のＲＣ柱体１２Ａとの間にＳ梁１６のてこ作用による支圧力Ｐが生じ、この支圧力Ｐにより、ＲＣ柱１２とＳ梁１６との間での応力伝達が行われる。この際、図９に示すように、ＲＣ柱１２とＳ梁１６とには、夫々、両端が最大、中央が最小となる曲げモーメントが生じ、Ｓ梁１６の中央部には、せん断力Ｑｓが生じる。
【００２３】
即ち、圧縮軸力Ｎｒが作用した状態のＲＣ柱１２に水平力Ｑｒが作用すると、ＲＣ柱１２とＳ梁１６との間での応力伝達が良好に行われ、Ｓ梁１６がせん断力と曲げモーメントとを負担することになる。
【００２４】
ここで、高層建築物では、地震時の水平力により柱に引張軸力が生じる場合があり、Ｓ梁の端部が埋設されて接合されたＲＣ柱に圧縮軸力を上回る大きさの引張軸力が生じると、Ｓ梁の埋込部分とその上下のＲＣ柱との間に支圧力Ｐが生じずに、ＲＣ柱とＳ梁との間での応力伝達が行われなくなる。
【００２５】
これに対して、本実施形態に係る柱梁接合部構造１０では、Ｓ梁１６の埋込部分の上下のＲＣ柱１２に、地震時に生じる引張軸力以上の大きさの圧縮軸力がプレストレス力として導入されていることにより、Ｓ梁１６の埋込部分の上下のフランジ１６Ｂとその上下のＲＣ柱１２との間にＳ梁１６のてこ作用による支圧力Ｐが生じ、ＲＣ柱１２とＳ梁１６との間での応力伝達が良好に行われる。これにより、地震時にＳ梁１６の軸方向への水平力がＲＣ柱１２に作用した際に、Ｓ梁１６にせん断力及び曲げモーメントを負担させることができ、ＲＣ柱１２、Ｓ梁１６を含む架構のＳ梁１６の軸方向についての水平耐力を確保することができる。
【００２６】
また、Ｓ梁１４の軸方向への水平力がＲＣ柱１２に作用した場合も同様、Ｓ梁１４の埋込部分の上下のフランジ１４ＢとＲＣ柱１２との間に支圧力が生じ、ＲＣ柱１２とＳ梁１４との間での応力伝達が良好に行われる。これにより、地震時にＳ梁１４の軸方向への水平力がＲＣ柱１２に作用した際に、Ｓ梁１４にせん断力及び曲げモーメントを負担させることができ、ＲＣ柱１２、梁１４を含む架構のＳ梁１４の軸方向についての水平耐力を確保することができる。
【００２７】
なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、Ｔ字型に接合された一対のＳ梁１４、１６と建物外周部のＲＣ柱１２との接合部構造を例に挙げて本発明を説明したが、Ｌ字型に接合された一対のＳ梁と隅柱であるＲＣ柱との接合部構造や、十字型に接合された一対のＳ梁と建物内周側のＲＣ柱との接合部構造等にも本発明を適用することができる。
【００２８】
また、上述の実施形態では、仕口部１１をコンクリートの現場打ちを行うことによって構築したが、図１０に示すように、Ｓ梁１１４、１１６とコンクリートとが予め一体化されたプレキャスト構造体である仕口部１１１を用いてもよい。また、同図に示すように、Ｓ梁１１４、１１６の接合部分１１７を、Ｓ梁１１４、１１６の本体部分１１４Ａ、１１４Ｂとは別に作製して、この接合部分１１７と仕口部１１１とが予め一体化されたプレキャスト構造体１１９を作製し、接合部分１１７とＳ梁１１４、１１６とを現場等で結合してもよい。
【００２９】
また、上述の実施形態では、コンクリート柱としてＲＣ柱１１を例に挙げたが、鉄骨鉄筋コンクリート製の柱等の他のコンクリート柱でもよい。また、コンクリート柱はプレキャストコンクリート製であってもよく、現場でコンクリートを打設して作製してもよい。
【００３０】
また、上述の実施形態では、複数階分のＲＣ柱１２を貫通するＰＣ鋼材２０を緊張させることで複数階分のＲＣ柱１２に一斉にプレストレス力を導入したが、１階分のＲＣ柱１２を貫通するＰＣ鋼材を緊張させることで各階毎にＲＣ柱１２にプレストレス力を導入したり、最下階から最上階までのＲＣ柱１２を貫通するＰＣ鋼材を緊張させることで最下階から最上階までのＲＣ柱１２に一斉にプレストレス力を導入したりしてもよい。
【００３１】
また、ＰＣ鋼材２０の本数、配置は適宜設定すればよく、ふさぎ板１８の有無や構成も適宜設定すればよい。また、シース管２４、２６へのグラウトの充填は、下からの圧入に限らず、上からの流し込みにより実施してもよい。
【００３２】
さらに、上述の実施形態では、コンクリート内にシース管を打ち込み、その中にＰＣ鋼棒やＰＣ鋼線等のＰＣ鋼材を挿通し、ＰＣ鋼材を緊張させた後、シース管とＰＣ鋼材との隙間にモルタル等のグラウト材を充填するという方法を用いた。しかし、ＰＣ鋼材をビニール類等のカバーで被覆したものをコンクリート内に打ち込み、カプラー継手等の緊張時に動く所のみシース管等で覆い、ＰＣ鋼材を緊張させる方法（アンボンド工法）を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  柱梁接合部構造、１１  仕口部、１２  ＲＣ柱（コンクリート柱）、１４  Ｓ梁（鉄骨梁）、１４Ａ  ウェブ、１４Ｂ  フランジ、１６  Ｓ梁（鉄骨梁）、１６Ａ  ウェブ、１６Ｂ  フランジ、１８  ふさぎ板、１８Ａ、１８Ｂ  鋼板、２０  ＰＣ鋼材、２２  カプラー、２４、２６  シース管、２８  油圧ジャッキ、１１１  仕口部、１１４  Ｓ梁、１１４Ａ  本体部分、１１６  Ｓ梁、１１６Ａ  本体部分、１１７  接合部分、１１９  プレキャスト構造体
【図１】
2013133620.tif 000003
【図２】
2013133620.tif 000004
【図３】
2013133620.tif 000005
【図４】
2013133620.tif 000006
【図５】
2013133620.tif 000007
【図６】
2013133620.tif 000008
【図７】
2013133620.tif 000009
【図８】
2013133620.tif 000010
【図９】
2013133620.tif 000011
【図１０】
2013133620.tif 000012