(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接合される二つのコンクリート部材において、主筋が一方のコンクリート部材中から他方のコンクリート部材中までに、前記一方のコンクリート部材の材軸方向に配筋され、前記他方のコンクリート部材中から前記一方のコンクリート部材中までに接合部筋が前記主筋に沿って配筋され、前記主筋は前記一方のコンクリート部材中の、前記他方のコンクリート部材との境界面から距離を隔てた位置に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、前記接合部筋は前記ヒンジ形成予定位置で止まっており、
前記主筋のコンクリートとの付着が切れた区間の一端は前記ヒンジ形成予定位置に一致し、他端は前記ヒンジ形成予定位置から前記境界面までの区間の、前記境界面から距離を隔てた位置にあり、
この他端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分が前記一方のコンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成することを特徴とするコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項２】
互いに接合される二つのコンクリート部材において、主筋が一方のコンクリート部材中から他方のコンクリート部材中までに、前記一方のコンクリート部材の材軸方向に配筋され、前記他方のコンクリート部材中から前記一方のコンクリート部材中までに接合部筋が前記主筋に沿って配筋され、前記主筋は前記一方のコンクリート部材中の、前記他方のコンクリート部材との境界面から距離を隔てた位置に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、前記接合部筋は前記ヒンジ形成予定位置で止まっており、
前記主筋のコンクリートとの付着が切れた区間は前記ヒンジ形成予定位置を跨ぎ、その一端は前記ヒンジ形成予定位置を挟んで前記他方のコンクリート部材の反対側に位置し、他端は前記ヒンジ形成予定位置から前記境界面までの区間の、前記境界面から距離を隔てた位置にあり、
この他端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分が前記一方のコンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成することを特徴とするコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項３】
互いに接合される二つのコンクリート部材において、主筋が一方のコンクリート部材中から他方のコンクリート部材中までに、前記一方のコンクリート部材の材軸方向に配筋され、前記一方のコンクリート部材中と他方のコンクリート部材中に補助主筋が前記主筋に沿って配筋され、前記主筋は前記一方のコンクリート部材中の、前記他方のコンクリート部材との境界面から距離を隔てた位置に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、前記一方のコンクリート部材と他方のコンクリート部材中の前記補助主筋は前記ヒンジ形成予定位置で互いに分離しており、
前記主筋のコンクリートとの付着が切れた区間の一端は前記ヒンジ形成予定位置を挟んで前記他方のコンクリート部材の反対側に位置し、他端は前記ヒンジ形成予定位置に一致し、
前記他端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分が前記一方のコンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成することを特徴とするコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項４】
互いに接合される二つのコンクリート部材において、主筋が一方のコンクリート部材中から他方のコンクリート部材中までに、前記一方のコンクリート部材の材軸方向に配筋され、前記一方のコンクリート部材中と他方のコンクリート部材中に補助主筋が前記主筋に沿って配筋され、前記主筋は前記一方のコンクリート部材中の、前記他方のコンクリート部材との境界面から距離を隔てた位置に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、前記一方のコンクリート部材と他方のコンクリート部材中の前記補助主筋は前記ヒンジ形成予定位置で互いに分離しており、
前記主筋のコンクリートとの付着が切れた区間は前記ヒンジ形成予定位置を跨ぎ、その一端は前記ヒンジ形成予定位置を挟んで前記他方のコンクリート部材の反対側に位置し、他端は前記ヒンジ形成予定位置から前記境界面までの区間の、前記境界面から距離を隔てた位置にあり、
前記他端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分が前記一方のコンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成することを特徴とするコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項５】
前記一方のコンクリート部材は鋼管で包囲され、この鋼管は前記ヒンジ形成予定位置付近で材軸方向に分割されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項６】
前記ヒンジ形成予定位置は前記一方のコンクリート部材の材軸方向中間部に位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項７】
前記ヒンジ形成予定位置は前記一方のコンクリート部材の材軸方向中間部に位置していることを特徴とする請求項５に記載のコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項８】
前記ヒンジ形成予定位置は前記一方のコンクリート部材の材軸方向中間部、及び前記一方のコンクリート部材と前記他方のコンクリート部材の境界に位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項９】
前記ヒンジ形成予定位置は前記一方のコンクリート部材の材軸方向中間部、及び前記一方のコンクリート部材と前記他方のコンクリート部材の境界に位置していることを特徴とする請求項５に記載のコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項１０】
二つの区間に区分し得る連続する一つのコンクリート部材において、主筋が一方の区間中から他方の区間中までに前記コンクリート部材の材軸方向に配筋され、前記一方の区間中と他方の区間中に補助主筋が前記主筋に沿って配筋され、前記主筋は前記二つの区間の境界に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、前記各区間中の前記補助主筋は前記ヒンジ形成予定位置で互いに分離しており、
前記主筋のコンクリートとの付着が切れた区間の一端は前記一方の区間中、もしくは前記他方の区間中に位置し、他端は前記ヒンジ形成予定位置に一致し、
前記他端、もしくは一端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分が前記コンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成することを特徴とするコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項１１】
二つの区間に区分し得る連続する一つのコンクリート部材において、主筋が一方の区間中から他方の区間中までに前記コンクリート部材の材軸方向に配筋され、前記一方の区間中と他方の区間中に補助主筋が前記主筋に沿って配筋され、前記主筋は前記二つの区間の境界に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、前記各区間中の前記補助主筋は前記ヒンジ形成予定位置で互いに分離しており、
前記主筋のコンクリートとの付着が切れた区間は前記ヒンジ形成予定位置を跨ぎ、その一端は前記一方の区間中に位置し、他端は前記他方の区間中に位置し、
前記一端及び他端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分が前記コンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成することを特徴とするコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項１２】
周囲が鋼管で包囲され、二つの区間に区分し得る連続する一つのコンクリート部材において、主筋が一方の区間中から他方の区間中までに前記コンクリート部材の材軸方向に配筋され、前記主筋はヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、前記鋼管は前記ヒンジ形成予定位置付近で前記区間毎に材軸方向に分離していることを特徴とするコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【請求項１３】
鋼管の内部にコンクリートが充填され、そのコンクリートの断面中に補助主筋がコンクリート部材の軸方向に配筋され、前記補助主筋が前記ヒンジ形成予定位置で前記コンクリート部材の材軸方向に分離していることを特徴とする請求項１２に記載のコンクリート部材のヒンジ誘発構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は互いに接合される二つのコンクリート部材の内、一方のコンクリート部材の材端から中間部側へ寄った位置に、または一つのコンクリート部材中の任意の位置にヒンジを形成させるコンクリート部材のヒンジ誘発構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば鉄筋コンクリート造の柱部材と梁部材との接合部において、大地震時に梁主筋が降伏した後のコンクリートのひび割れや圧壊等の被害を抑制する方法として、梁主筋の一部区間においてコンクリートとの付着を切ることにより梁主筋の伸び変形能力を高め、コンクリートの損傷を軽減する方法がある（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
しかしながら、梁主筋の柱部材寄りの一部区間のコンクリートとの付着を切ることは梁端部におけるヒンジ（塑性ヒンジ）形成後の梁部材の損傷を軽減することを可能にするものの、梁部材自体の曲げモーメント及びせん断力に対する抵抗力を減少させることにもなるため、梁部材のヒンジ形成部分はもはやヒンジを形成していない部分と同等の耐力を維持することができない。
【０００４】
例えば特許文献２の図１２において梁主筋７が梁主筋５と重ね継手で接続される区間（付着ありの区間）までにしか配筋されず、梁主筋５の、梁主筋７との重ね継手の区間を除いてコンクリートとの付着が切られれば、梁主筋５のコンクリートとの付着が切られた区間（付着なしの区間）には主筋に相当する鉄筋が不在になる。この結果、梁部材の、柱部材寄りの区間（付着なしの区間）においてはコンクリートのみで抵抗することになるため、曲げモーメント及びせん断力に対する抵抗力が低下するからである。
【０００５】
これに対し、互いに接合されるべき二つのコンクリート部材の内の一方に配筋される主筋と、他方に配筋される接合部筋を用い、主筋を少なくとも他方のコンクリート部材との境界面まで配筋すると共に、接合部筋を他方のコンクリート部材から一方のコンクリート部材の内部まで延長させ、主筋に重ねた形で配筋する方法を発明者は先に提案している（特許文献３参照）。ここでは、主筋が重なった区間の内、一方のコンクリート部材寄りの一部区間をコンクリートに付着させ、他方のコンクリート部材寄りの一部区間をコンクリートに付着させないことにより、一方のコンクリート部材にヒンジが形成されるときのコンクリートのひび割れや圧壊が抑制される。
【０００６】
この特許文献３の方法とは異なり、梁部材のヒンジを梁部材の材端から離れた位置に発生させる目的で、柱部材を貫通させて梁部材の材端から距離を隔てた位置までに高強度主筋を配筋し、同一線上に位置する高強度主筋間に、相対的に強度の低い普通強度主筋を接続し、強度の異なる両主筋の接続部分にヒンジを形成させる方法がある（特許文献４参照）。この方法では両主筋の接続部分においてコンクリートとの付着が切れる区間がなく、主筋はコンクリートに付着しているため、ヒンジ形成時に主筋の降伏に伴うコンクリートのひび割れ等の損傷を回避することはできない。
【０００７】
杭の場合には、杭の軸方向に分離した複数の杭要素を互いに連結して杭を構成することにより、杭自身を地震時の水平力によって杭要素単位で自由に変形し得る構造にし、地震時における地盤からの水平力が上部構造に伝達されないようにする方法がある（特許文献５参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−５３４２号公報（段落００１２、００１３、図１）
【特許文献２】
特開平９−１１１８６５号公報（段落００１３〜００２０、００２３、図１２）
【特許文献３】
特開２００４−３４６６４１号公報（請求項１、図１）
【特許文献４】
特開平５−２８７８０１号公報（請求項１、図１）
【特許文献５】
特開平９−５９９９７号公報（請求項１、図１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３の方法によれば、一方のコンクリート部材中の主筋が他方のコンクリート部材との境界面まで配筋され、その周囲のコンクリートに付着していることで、一方のコンクリート部材中における接合部筋の付着が切れていても、一方のコンクリート部材の端部が端部以外の部分と同等の曲げモーメント及びせん断力に対する抵抗力を持つ利点がある（段落００１０、００１３）。
【００１０】
その上、接合部筋の前記境界面寄りの一部区間の付着が切れていることで、接合部筋が曲げモーメントによる引張力及び圧縮力を負担するときに、付着なしの区間から付着ありの区間へ移行した部分が曲げモーメントに抵抗する曲げ戻しモーメントを発揮するため、一方のコンクリート部材のヒンジ形成部分におけるコンクリートの損傷を軽減する効果もある（段落００１４）。
【００１１】
但し、特許文献３、特に請求項１では一方のコンクリート部材Ａ中で連続して配筋され、曲げモーメントによる引張力に抵抗する主筋１が他方のコンクリート部材Ｂとの境界面で止まっていることから（図１）、一方のコンクリート部材Ａはヒンジ形成時に他方のコンクリート部材Ｂとの境界面の位置で他方のコンクリート部材Ｂから分離しようとする（図３）。ヒンジは二つのコンクリート部材Ａ、Ｂの境界面に発生しようとするため、特許文献３には境界面を外した位置にヒンジを形成するように、ヒンジ位置を制御しようとする考えはない。
【００１２】
本発明は上記した、先に提案している接合部構造を更に発展させたもので、二つのコンクリート部材の境界面を外した位置、または一つのコンクリート部材中の任意の位置にヒンジを形成できるコンクリート部材のヒンジ誘発構造を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では二つのコンクリート部材に跨り、主筋に沿って配筋される接合部筋をヒンジ形成予定位置で止めることにより、または一つのコンクリート部材中に主筋に沿って配筋される補助主筋をヒンジ形成予定位置で互いに分離させることにより、二つのコンクリート部材の境界面を外した位置、あるいは一つのコンクリート部材中の任意の位置にヒンジを形成することを可能にする。主筋及び接合部筋の種別、並びに断面積はこのヒンジ形成予定位置以外の想定しない位置に生じないように定められる。
【００１４】
併せて前記いずれかのコンクリート部材中に配筋される主筋の、ヒンジ形成予定位置付近の一部区間をコンクリートから絶縁させ、コンクリートとの付着を切ることにより、ヒンジ形成時のコンクリートの損傷を軽減する。図面では主筋１、４、６の、コンクリートとの付着が切れた（付着なしの）区間を太線で示している。主筋１、４、６の、コンクリートからの付着を切ることは主筋にグリースを塗る、布やスリーブを被せる等により可能であるが、手段は問われない。
【００１５】
請求項１、２に記載の発明では互いに接合される二つのコンクリート部材において、主筋を一方のコンクリート部材中から他方のコンクリート部材中までに一方のコンクリート部材の材軸方向に配筋し、他方のコンクリート部材中から一方のコンクリート部材中までに接合部筋を主筋に沿って配筋する。
この内、主筋を一方のコンクリート部材中のヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着を切り、接合部筋を前記ヒンジ形成予定位置で止め、前記主筋のコンクリートとの付着が切れた区間からコンクリートに付着した区間へ移行した、前記他方のコンクリート部材側の部分を前記ヒンジ形成予定位置から前記他方のコンクリート部材までの区間に位置させることにより、二つのコンクリート部材の境界面を外した位置にヒンジを形成し、コンクリートの損傷を軽減することを可能にする。接合部筋は他方のコンクリート部材から一方のコンクリート部材の中途までの区間単位で配筋される。
具体的には請求項１では、主筋が一方のコンクリート部材中の、他方のコンクリート部材との境界面から距離を隔てた位置に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、接合部筋がヒンジ形成予定位置で止まる。主筋のコンクリートとの付着が切れた区間の一端はヒンジ形成予定位置に一致し、他端はヒンジ形成予定位置から境界面までの区間の、境界面から距離を隔てた位置にあり、この他端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分が一方のコンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成する。
請求項２では、主筋が一方のコンクリート部材中の、他方のコンクリート部材との境界面から距離を隔てた位置に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、接合部筋がヒンジ形成予定位置で止まる。主筋のコンクリートとの付着が切れた区間はヒンジ形成予定位置を跨ぎ、その一端はヒンジ形成予定位置を挟んで他方のコンクリート部材の反対側に位置し、他端はヒンジ形成予定位置から境界面までの区間の、境界面から距離を隔てた位置にあり、この他端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分が一方のコンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成する。
［００１６］
ヒンジ形成予定位置とは、コンクリート部材の材軸方向のそれ以外の位置より曲げ抵抗が相対的に低下した部分であり、地震時等に曲げモーメントを負担したときにそれ以外の部分より先行して降伏させることを予定する位置を言う。ヒンジ形成予定位置は二つのコンクリート部材の境界面を除いた一方のコンクリート部材中に形成される。
［００１７］
図１に示すように接合部筋２が他方のコンクリート部材Ｂ中から一方のコンクリート部材Ａ中までに、主筋１に沿って配筋され、接合部筋２の一方のコンクリート部材Ａ側の端部が破線で示すヒンジ形成予定位置、すなわち一方のコンクリート部材Ａ中の、他方のコンクリート部材Ｂとの境界面から離れた位置で止まることで、その接合部筋２の端部位置で、コンクリート部材Ａの断面上、接合部筋２の位置に作用する引張力に対する抵抗力が急変（急激に低下）する。
［００１８］
このため、曲げモーメントに伴う引張力によるヒンジはヒンジ形成予定位置である接合部筋２の端部位置、すなわち二つのコンクリート部材の境界面から一方のコンクリート部材Ａの中間部側へ寄った位置に形成される。主筋１に沿って配筋される、とは接合部筋２が主筋１に平行に、またはそれに近い状態で配筋されることを言い、主筋１に対して多少ねじれて配筋されることも含む。
［００１９］
接合部筋２は一方のコンクリート部材Ａのヒンジ形成予定位置から境界面までの区間において一方のコンクリート部材Ａに作用する引張力に抵抗し、一方のコンクリート部材Ａと他方のコンクリート部材Ｂとの一体性を確保する機能を有するため、他方のコンクリート部材Ｂ中に定着されるか、他方のコンクリート部材Ｂ中で十分な付着長を確保した状態で配筋される。
【００２０】
ヒンジ（コンクリートの肌離れ）は前記のように一方のコンクリート部材の全長の内、引張力に対する抵抗力が急変する位置（断面）に生じる。また主筋の、コンクリートとの付着が切れた（付着なしの）区間は、付着のある（付着ありの）区間がコンクリートの変形に追従しようとするときにコンクリートからの拘束を受けることなく伸縮できるため、付着なしの区間回りのコンクリートの損傷が軽減される。
【００２１】
引張側の主筋１は図２−（ａ）、図３−（ａ）に示すように一方のコンクリート部材Ａに、その材軸に直交するせん断力が作用したときの曲げモーメントによる軸方向引張力及び圧縮力を負担し、図２−（ｂ）に示すように付着のある区間においてはコンクリート部材Ａの変形に追従するが、破線で示すヒンジ形成予定位置付近から境界面までの間の、付着なしの区間においてはコンクリートから分離することで、伸び変形をし、最終的に降伏に至る。
【００２２】
図２は一方のコンクリート部材Ａが柱で、他方のコンクリート部材Ｂが梁、または基礎等である場合の、一方のコンクリート部材Ａの変形時の様子を示しているが、図２の上下が反転すれば、一方のコンクリート部材Ａが杭で、他方のコンクリート部材Ｂが基礎等の場合に相当する。図３は一方のコンクリート部材Ａが梁で、他方のコンクリート部材Ｂが柱や壁等の場合を示している。
【００２３】
主筋１の付着なしの区間が伸び変形するとき、主筋１は図３−（ｂ）に示すようにヒンジ形成予定位置から境界面側へかけて、付着なしの区間から付着ありの区間に移行した部分において前記引張力及び圧縮力に抵抗する、付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮する。この引張抵抗力及び圧縮抵抗力はコンクリート部材Ａの成方向に対になることで曲げモーメントに抵抗する偶力である曲げ戻しモーメントを形成する。
【００２４】
この曲げ戻しモーメントによって主筋１の付着なしの部分を除く一方のコンクリート部材Ａに生ずる曲げモーメントは図３−（ｃ）のような分布となり、コンクリート部材Ａの端部からヒンジ形成予定位置までの一部区間の曲げモーメントが低減される。曲げ戻しモーメントによる曲げモーメントの低減効果からも、一方のコンクリート部材Ａの端部からヒンジ形成予定位置までの一部区間におけるコンクリートのひび割れや圧壊等の損傷が抑制されることが分かる。
【００２５】
図１〜図４では太線で示す主筋１の付着なしの区間の、一方のコンクリート部材Ａ側の端部を接合部筋２の端部位置に揃えているが、ヒンジの発生位置は引張力に対する抵抗力が急激に低下する、接合部筋２の一方のコンクリート部材Ａ側の端部位置で決まるため、必ずしも主筋１の付着なしの区間の端部が接合部筋２の端部位置に揃えられている必要はなく、図１１、図１７に示すように付着なしの区間がヒンジ形成予定位置を跨いでいても差し支えない。
【００２６】
図１７−（ａ）は主筋１（４、６）の付着なしの区間がヒンジ形成予定位置を跨いでいる状況を示す。このように主筋１（４、６）のコンクリートとの付着が切れる区間が破線で示すヒンジ形成予定位置を跨いだ場合には、（ｂ）に示すようにヒンジ形成予定位置を挟んだ両側における主筋１（４、６）の付着なしの部分を除くコンクリート部材Ａ（Ｄ、Ｇ）、Ｂ（Ｅ、Ｈ）の曲げモーメントが低減されるため、その区間のコンクリートの損傷が抑制される利点がある。主筋１（４、６）の付着なしの区間がヒンジ形成予定位置を跨ぐことは上記のように主筋が二つのコンクリート部材Ａ、Ｂに跨る場合（請求項１〜４）の他、後述のように一つのコンクリート部材Ｃ（Ｆ）の二つの区間Ｄ、Ｅ（Ｇ、Ｈ）に跨る場合（請求項１０〜１２）がある。図１７は特に、請求項２、４、１１に記載の発明の具体例を示している。
【００２７】
また図１〜図４では主筋１の付着なしの区間の、他方のコンクリート部材Ｂ側の端部をその他方のコンクリート部材Ｂとの境界面から距離を隔てた位置で止めている。しかし、ヒンジ形成予定位置から境界面側へかけて、主筋１は付着なしの区間から付着ありの区間に移行した部分において曲げ戻しモーメントを形成する引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮することから、主筋１の、付着なしの区間から付着ありの区間に移行した部分はヒンジ形成予定位置から他方のコンクリート部材Ｂまでの区間においてコンクリート中に定着されていればよいため、主筋１の付着なしの区間は境界面、または他方のコンクリート部材Ｂの内部まで連続することもある。
【００２８】
前記の通り、図２−（ｂ）に示すようにヒンジが他方のコンクリート部材Ｂとの境界面から一方のコンクリート部材Ａの中間部側へ寄った位置に形成されることで、ヒンジ形成予定位置から境界面までの区間のコンクリートはほとんど変形することがなく、損傷を受けることもほとんどないため、主筋１の降伏後にも実質的に健全な状態に保たれる。このことから、図１に示すように一方のコンクリート部材Ａが例えば梁（梁部材）である場合には、そのヒンジ形成予定位置から境界面までの区間に設備配管用の貫通孔３を形成することが可能になる等、梁部材端部を活用する上での自由度が向上する。
【００２９】
貫通孔を形成する場合、梁端部の強度及び剛性の低下を回避する上で、通常は梁端部の成を増す、または貫通孔回りに補強筋を配筋する等の処理が行われるが、前者の場合、階高が犠牲になる等、設計上の自由度が低下し、後者の場合には、貫通孔回りを補強する必要から、補強筋を密に入れなければならないため、施工が煩雑化せざるを得ない上、鉄筋の混在によりコンクリートの充填性が低下する問題もある。
【００３０】
これに対し、請求項１、２では梁端部を外した位置にヒンジを誘発することで、ヒンジ形成予定位置から境界面までの一部区間に過大な引張力を作用させることがなく（図３−（ｂ））、貫通孔を形成しても貫通孔回りのコンクリートを破壊させる危険性が低いため、梁端部の成を増す必要はなく、階高を犠牲にすることがない。また貫通孔回りのコンクリートを、ヒンジが梁部材端部に形成される場合程度に補強する必要がないことで、貫通孔を形成しても補強筋を密に配筋する必要性も生じず、施工の煩雑化とコンクリートの充填性低下の問題も発生しない。
【００３１】
また特許文献３のようにヒンジが二つのコンクリート部材の境界面に形成される場合にはヒンジ形成位置と境界面との間に距離がないことから、接合部筋を他方のコンクリート部材中に定着させることが必要になる。
【００３２】
これに対し、請求項１、２ではヒンジ形成予定位置から境界面までの間に距離が確保される結果、主筋１の、付着なしの区間以外の区間の付着長を一方のコンクリート部材Ａ中で取れるため、他方のコンクリート部材Ｂ中での定着のための定着長を短くすることが可能であり、他方のコンクリート部材Ｂ中における定着のための納まりが容易になる利点がある。
【００３３】
請求項３、４に記載の発明では互いに接合される二つのコンクリート部材において、主筋を一方のコンクリート部材中から他方のコンクリート部材中までに一方のコンクリート部材の材軸方向に配筋し、一方のコンクリート部材中と他方のコンクリート部材中に補助主筋を主筋に沿って配筋する。
この内、主筋を前記一方のコンクリート部材中のヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着を切り、一方のコンクリート部材と他方のコンクリート部材中の補助主筋をヒンジ形成予定位置で互いに分離させ、前記主筋のコンクリートとの付着が切れた区間からコンクリートに付着した区間へ移行した部分を前記ヒンジ形成予定位置から前記一方のコンクリート部材側、もしくは前記他方のコンクリート部材側へ移行した区間に位置させることにより、一つのコンクリート部材中の任意の位置にヒンジを形成し、コンクリートの損傷を軽減することを可能にする。補助主筋は一方の区間と他方の区間単位で配筋される。ヒンジ形成予定位置は二つのコンクリート部材の境界面を除いた一方のコンクリート部材中に形成される。
具体的には請求項３では、主筋が一方のコンクリート部材中の、他方のコンクリート部材との境界面から距離を隔てた位置に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、一方のコンクリート部材と他方のコンクリート部材中の補助主筋がヒンジ形成予定位置で互いに分離する。主筋のコンクリートとの付着が切れた区間の一端はヒンジ形成予定位置を挟んで他方のコンクリート部材の反対側に位置し、他端はヒンジ形成予定位置に一致し、他端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分が一方のコンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成する。
請求項４では、主筋が一方のコンクリート部材中の、他方のコンクリート部材との境界面から距離を隔てた位置に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、一方のコンクリート部材と他方のコンクリート部材中の補助主筋がヒンジ形成予定位置で互いに分離する。主筋のコンクリートとの付着が切れた区間はヒンジ形成予定位置を跨ぎ、その一端はヒンジ形成予定位置を挟んで他方のコンクリート部材の反対側に位置し、他端はヒンジ形成予定位置から境界面までの区間の、境界面から距離を隔てた位置にあり、他端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分が一方のコンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成する。
【００３４】
請求項１、２に記載の発明では接合部筋２がヒンジ形成予定位置で止まることで、そのヒンジ形成予定位置にヒンジが形成されるのに対し、請求項３、４に記載の発明では補助主筋がヒンジ形成予定位置で互いに分離することにより、そのヒンジ形成予定位置にヒンジが形成される。請求項３、４のヒンジ形成のメカニズムは後述の請求項１０、１１に記載の発明と同じであり、詳細は請求項１０、１１に関する説明の項目で述べる。
【００３５】
請求項１、２、もしくは請求項３、４に記載の発明において、ヒンジが形成される一方のコンクリート部材は請求項５に記載のように鋼管で包囲されることもある。その場合、鋼管はヒンジ形成予定位置付近で材軸方向に分離する。鋼管が分離することによるヒンジ形成のメカニズムは後述の請求項１２に記載の発明と同じであり、請求項５の詳細は請求項１２に関する説明の項目で述べる。
【００３６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発明におけるヒンジ形成予定位置は請求項６、７に記載の通り、図１、図２等に示すように一方のコンクリート部材Ａの材軸方向中間部に位置する場合と、請求項８、９に記載の通り、図９に示すように一方のコンクリート部材Ａの材軸方向中間部、及び一方のコンクリート部材Ａと他方のコンクリート部材Ｂの境界に位置する場合がある。
【００３７】
請求項１０、１１に記載の発明では二つの区間に区分し得る連続する一つのコンクリート部材において、主筋を一方の区間中から他方の区間中までにコンクリート部材の材軸方向に配筋し、一方の区間中と他方の区間中に補助主筋を主筋に沿って配筋する。
この内、主筋をヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着を切り、各区間中の補助主筋をヒンジ形成予定位置で互いに分離させ、前記主筋のコンクリートとの付着が切れた区間からコンクリートに付着した区間へ移行した部分が前記ヒンジ形成予定位置から前記一方のコンクリート部材側、もしくは前記他方のコンクリート部材側へ移行した区間に位置させることにより、一つのコンクリート部材中の任意の位置にヒンジを形成し、コンクリートの損傷を軽減することを可能にする。補助主筋は一方の区間と他方の区間単位で配筋される。
具体的には請求項１０では、主筋が二つの区間の境界に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、各区間中の補助主筋がヒンジ形成予定位置で互いに分離する。主筋のコンクリートとの付着が切れた区間の一端は一方の区間中、もしくは他方の区間中に位置し、他端はヒンジ形成予定位置に一致し、他端、もしくは一端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分がコンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成する。
請求項１１では、主筋が二つの区間の境界に形成されるヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、各区間中の補助主筋がヒンジ形成予定位置で互いに分離する。主筋のコンクリートとの付着が切れた区間はヒンジ形成予定位置を跨ぎ、その一端は一方の区間中に位置し、他端は他方の区間中に位置し、一端及び他端からコンクリートに付着した区間へ移行した部分がコンクリート部材に作用する曲げモーメントに対して付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、曲げ戻しモーメントを形成する。
【００３８】
請求項１０、１１、請求項３、４の場合、図５に示すように一つのコンクリート部材Ｃ中の各区間Ｄ、Ｅに配筋される補助主筋５が破線で示すヒンジ形成予定位置で互いに分離することで、その分離位置で補助主筋５に作用する引張力に対する抵抗力が急変（急激に低下）するため、曲げモーメントに伴う引張力によるヒンジはヒンジ形成予定位置である補助主筋５の端部位置に形成される。図５に示すコンクリート部材Ｃはコンクリート杭の場合もある。
【００３９】
請求項１０、１１、請求項３、４の場合も、図１０に示すようにコンクリート部材Ｃ中の各区間Ｄ、Ｅ、または一方のコンクリート部材Ａ中に配筋される補助主筋５が破線で示すヒンジ形成予定位置で互いに分離することで、その分離位置で補助主筋５に作用する引張力に対する抵抗力が急変（急激に低下）するため、曲げモーメントに伴う引張力によるヒンジはヒンジ形成予定位置である補助主筋５の端部位置に形成される。図１０は互いに接合される二つのコンクリート部材において（請求項３、４）、一方のコンクリート部材Ａが杭で、他方のコンクリート部材Ｂが基礎（フーチング）等である場合に、コンクリート部材Ａがその材軸に直交する方向の力を受けたときの様子を示している。
【００４０】
請求項１０、１１、請求項３、４の場合、引張側の主筋４は図１０−（ａ）に示すように曲げモーメントによる軸方向引張力を負担し、付着のある区間においては杭（一方のコンクリート部材Ａ）の変形に追従するが、破線で示すヒンジ形成予定位置付近の、付着なしの区間においてはコンクリートから分離することで、伸び変形をし、最終的に降伏に至る。
【００４１】
主筋４は図１０−（ｂ）に示すようにヒンジ形成予定位置から杭の頭部側へかけて、付着なしの区間から付着ありの区間に移行した部分において、引張側にあっては前記引張力に抵抗し、圧縮側にあっては圧縮力に抵抗する。この引張抵抗力及び圧縮抵抗力は杭の成方向に対になることで曲げモーメントに抵抗する偶力である曲げ戻しモーメントを形成する。
【００４２】
この曲げ戻しモーメントによって、主筋４の付着のない区間における付着のない主筋４を除く部分（コンクリート）の曲げモーメントは図１０−（ｃ）のように曲げモーメントが低減される。この曲げ戻しモーメントによる曲げモーメントの低減効果からも、前記した主筋４の付着のない部分を除く部分のコンクリートのひび割れや圧壊等の損傷が抑制されることが分かる。
【００４３】
図１１は請求項１０、１１、または請求項３、４のコンクリート部材が杭である場合に、杭の成方向中心の片側に付き、複数本の主筋４を配筋し、主筋４の付着を切る区間の長さを主筋４毎に相違させた場合を示す。図１２は図１１の場合の、主筋４の付着のない区間における付着のない主筋４を除く部分の曲げモーメント分布を示す。
【００４４】
ここに示すように複数本の主筋４の付着なしの区間の長さを相違させた場合には、主筋４の付着のない区間における付着のない主筋４を除く部分（コンクリート等）の曲げモーメントが段階的に低減され、曲げモーメントの最大値も低減されることが分かる。
【００４５】
図８は例えば図５に示すコンクリート部材Ｃである杭の中間部にヒンジ形成予定位置を設けた場合の曲げモーメント分布を示す。この曲げモーメント分布の傾向は図５に示す柱（橋脚を含む）等の鉛直部材の中間部にヒンジ形成予定位置を設けた場合の全般に当てはまる。
【００４６】
図５、図８の場合も、ヒンジは引張力に対する抵抗力が急変する位置（断面）に集中的に現れるため、コンクリートの損傷がヒンジ周辺に分散することがなく、ヒンジを挟んだ両側のコンクリートへの損傷はほとんど発生しない。また図６−（ｂ）に示すように主筋４のコンクリートとの付着のない区間は、付着のある区間がコンクリートの変形に追従しようとするときにコンクリートからの拘束を受けることなく伸縮できるため、付着の切れた区間の回りのコンクリートの損傷も軽減される。
【００４７】
図５、図８の場合、引張側の主筋４は図６−（ａ）に示すようにコンクリート部材Ｃの一方の区間Ｄに材軸に直交するせん断力が作用したときの曲げモーメントによる軸方向引張力を負担する。図６−（ｂ）に示すように付着ありの区間においてはコンクリート部材Ｃの一方の区間Ｄの変形に追従するが、ヒンジ形成予定位置付近から一方の区間Ｄ、または他方の区間Ｅ内の一部区間においてコンクリートとの付着が切れることで、付着なしの区間は伸び変形をし、最終的に降伏する。図６の上下を反転させれば、図８に示すコンクリート部材Ａの挙動に相当する。
【００４８】
主筋４の付着なしの区間が伸び変形するとき、主筋４は一方の区間Ｄから他方の区間Ｅ側へかけて、付着なしの区間から付着ありの区間に移行した部分において前記引張力に抵抗する、付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮し、この引張抵抗力及び圧縮抵抗力は図７−（ｂ）、図１０−（ｂ）に示すようにコンクリート部材Ｃ（Ａ）の成方向に対になることで曲げモーメントに抵抗する曲げ戻しモーメントを形成する。図１０は前記の通り、コンクリート部材Ｃ（Ａ）が杭の場合に、材軸に直交する力を受けるときの様子を示している。
【００４９】
曲げ戻しモーメントの形成により、コンクリート部材Ｃ（Ａ）のヒンジ形成予定位置付近の中間部における曲げモーメントを低減し、その区間におけるコンクリートの損傷を軽減する効果が発揮される。この曲げ戻しモーメントによって主筋４の付着なしの部分を除くコンクリート部材Ｃに生ずる曲げモーメントは図７−（ｃ）、図１０−（ｃ）に示すような分布となる。曲げ戻しモーメントによる曲げモーメントの低減効果からも、図５、図６に示すコンクリート部材Ｃ（図１０におけるコンクリート部材Ａ）のヒンジ形成予定位置付近におけるコンクリートのひび割れや圧壊等の損傷が抑制されることが分かる。
【００５０】
図５〜図７に示すように主筋４の付着なしの区間が一方の区間Ｄ中にあり、付着なしの区間Ｄから付着ありの区間Ｅに移行する部分がヒンジ形成予定位置にある場合には、図７−（ｃ）に示すようにヒンジ形成予定位置から一方の区間Ｄ側へ移行した部分の曲げモーメントが低減される。付着なしの区間が他方の区間Ｅ中にある場合には、ヒンジ形成予定位置から他方の区間Ｅ側へ移行した部分の曲げモーメントが低減される。
【００５１】
図５〜図７においても主筋４の付着なしの区間の、一方の区間Ｄ側の端部を補助主筋５の端部の位置に揃えているが、ヒンジの発生位置は引張力に対する抵抗力が急激に低下する、補助主筋５、５の分離位置で決まるため、必ずしも主筋４の付着なしの区間の端部が補助主筋５の端部の位置に揃えられている必要はなく、図１１に示すように主筋４の付着なしの区間がヒンジ形成予定位置を跨ぐ形になる場合もある。
【００５２】
図１１はコンクリート部材Ｃが杭である場合に、コンクリート部材Ｃ中の成方向の片側に付き、複数本の主筋４を配筋し、主筋４の付着を切る区間の長さを主筋４毎に相違させた場合を示す。図１２は図１１の場合の、主筋４の付着なしの部分を除くコンクリート部材Ｃの曲げモーメント分布を示す。図１１のように複数本の主筋４の付着なしの区間の長さを相違させた場合には、主筋４の付着なしの部分を除く部分の曲げモーメントは段階的に低減される。
【００５３】
コンクリート部材Ｃが図８に示すような杭である場合には、杭の中間部にヒンジが形成されない場合の曲げモーメント分布が図８に破線で示すような形になるのに対し、上記のように杭の頭部を除く中間部に、意図的に小さな抵抗モーメントのヒンジを形成した場合の曲げモーメント分布は実線で示すような形になり、特にヒンジより下の区間の曲げモーメントを小さくできることが分かる。
【００５４】
図８に示すように一方のコンクリート部材Ａが杭であり、他方のコンクリート部材Ｂが基礎等である場合においては、頭部が基礎（フーチング）に固定された杭の中間部にヒンジが形成されない場合の曲げモーメント分布は図８に破線で示すように頭部と中間部に極大値が表れる形になる。
【００５５】
これに対し、杭の頭部を除く中間部にヒンジが形成されたときの曲げモーメント分布は実線で示すように杭中間部のヒンジにより、特にヒンジより下の区間の曲げモーメントが小さくなる。この結果、杭の断面を縮小することが可能になり、杭の製作、もしくは構築に要するコストの低減が図られる。図８中、杭の材軸方向中間部の実線がヒンジ形成予定位置を示す。
【００５６】
図８において実線で示す曲げモーメントの分布、及びその極大値は地盤性状の他、上部構造（建物）の質量や剛性等に応じて変動するため、この曲げモーメントを低減することができるように、個々の杭毎にヒンジ形成予定位置が決められる。基本的には基礎上の上部構造を支持したときの状況を想定したときに、杭に生ずる曲げモーメントの極大値の位置、またはその付近にヒンジ形成予定位置を配置すればよいことになる。
【００５７】
図９は請求項３、４において、一方のコンクリート部材Ａが杭である場合に、杭の頭部と軸方向中間部に、図１０に示すように杭を構成するコンクリートの断面中に補助主筋５を杭の軸方向に配筋し、補助主筋５を図１０中、破線で示すヒンジ形成予定位置で杭の軸方向に分離させてヒンジ形成予定位置を形成した場合を示す。これにより、杭の頭部と軸方向中間部に曲げモーメントに対する抵抗力が相対的に低下したヒンジ形成予定位置が形成される。図９は一方のコンクリート部材Ａの材軸方向中間部、及び一方のコンクリート部材Ａと他方のコンクリート部材Ｂ（基礎）の境界に位置している場合（請求項８、９）に相当する。
【００５８】
図９の場合、杭の中間部に加え、杭の頭部にも曲げモーメントに対する抵抗力が急変（急激に低下）するヒンジ形成予定位置が形成されることで、図８に示すヒンジが中間部にのみ形成される場合より履歴吸収エネルギーによる地震時のエネルギー吸収性能が向上する。
【００５９】
コンクリート杭の場合、杭頭部の抵抗モーメント（断面形状等）、杭中間部のヒンジ形成予定位置及び抵抗モーメントを適切に設定することにより、免震、もしくは制振的な効果を発揮させることも可能である。軸方向中間部のヒンジ形成予定位置は杭の軸方向に１箇所、もしくは複数箇所に形成される。
【００６０】
図９の場合にはまた、杭の頭部にもヒンジが形成されることで、杭全長に亘って杭に生じる曲げモーメントを調整することができるため、杭を合理的に設計（杭断面を縮小化）することが可能になる。この場合も、杭に生ずる曲げモーメントの極大値の位置、またはその付近にヒンジ形成予定位置が位置するように個々の杭毎にヒンジ形成予定位置が決められる。
【００６１】
図９の場合、地震による慣性力が基礎上の建物等の上部構造に作用したとき、杭の頭部と中間部にヒンジが形成されることで、杭は頭部と中間部間、すなわちヒンジ間の地盤をほぼ一様に塑性変形させることができる。従って杭によるエネルギー吸収に加え、杭中間部にヒンジを形成しない場合より大きな地盤の塑性変形によるエネルギー吸収効果を期待することができる。
【００６２】
この結果、基礎上の上部構造に入力される地震力（慣性力）が低減され、杭に作用する応力も低減されることになる。また杭自体の変形能力が上がるため、地盤の大変形時にも杭が破損に至ることなく、その変形に追従することが可能になる。
【００６３】
前記した特許文献５のように杭要素両端に抵抗モーメントのないヒンジ（ピン）を用いれば、杭に生ずる曲げモーメント分布を変える効果がある。その反面、図１３−（ａ）に示すように杭要素の両端には抵抗モーメントが生じないため、（ｂ）に示すようにヒンジ（ピン）を設けない場合よりむしろ、杭のヒンジ（ピン）以外の区間に大きな曲げモーメントを作用させる可能性がある。（ａ）に示す、杭要素の下端（杭中間部）に働くせん断力Ｑmによりピンより下の区間にも大きな曲げモーメントが生ずる可能性があることが分かる。
【００６４】
また特許文献５では曲げモーメントに対する抵抗力をほとんど有しないヒンジ（ピン）を杭の上下２箇所に設けることにより免震の効果を図っているが、この構造が実際に免震構造として成立するには二つのヒンジ（ピン）間の地盤の水平反力を小さくし、且つ免震ゴムを使った免震構造から明らかなように水平反力を取るための装置及び減衰のためのダンパーが併用される必要がある。
【００６５】
これに対し、杭の軸方向中間部にヒンジを形成する図８の場合には、前記特許文献５とは異なり、図１４−（ａ）に示すようにヒンジ形成予定位置に地盤反力に対する抵抗モーメントＭmが働き、杭頭部にも抵抗モーメントＭhが働く。このことから、Ｍhに応じてＭm及び中間部におけるヒンジ形成予定位置の位置（杭中間部においてヒンジ形成予定位置をどこに配置するか）を適切に設定すれば、杭中間部のヒンジ形成予定位置に働くせん断力Ｑmを小さくすることができる。
【００６６】
従って図１４−（ｂ）に示すようにヒンジ形成予定位置より下の区間の曲げモーメントを小さくすることが可能となる。すなわち杭頭部と杭中間部のヒンジに一定の抵抗モーメントＭh、Ｍmを持たせることができることで、この杭頭部における抵抗モーメントＭhに応じて杭中間部のヒンジ形成予定位置の位置及び抵抗モーメントＭmを適切に計画することにより杭全長に亘って杭に生じる曲げモーメントを調整することができる。結果として杭を合理的に設計（杭断面を縮小化）することが可能になる。
【００６７】
これに対し、特許文献５では杭要素の両端に抵抗モーメントが生じないことから、ヒンジ（ピン）を設けない場合より杭に大きな曲げモーメントを生じさせる可能性がある等、杭を合理的に設計することには限界がある。
【００６８】
ヒンジ形成予定位置を杭の軸方向中間部と頭部に形成する図９の場合でも、前記特許文献５とは異なり、杭の中間部に加え、頭部にもヒンジを形成することで、頭部の抵抗モーメントＭh、杭中間部のヒンジ形成予定位置の位置及び抵抗モーメントＭmを調整することが可能である。このため、図１４と同様にＭh、Ｍmを適切に設定すれば、杭中間部のヒンジ形成予定位置に働くせん断力Ｑmを小さくし、ヒンジ形成予定位置より下の区間の曲げモーメントを小さくすることが可能となる。
【００６９】
すなわち杭頭部に抵抗モーメントＭh、杭中間部のヒンジに一定の抵抗モーメントＭmを持たせることができることで、これらの抵抗モーメントＭh、Ｍm及び中間部のヒンジ形成予定位置の位置を適切に計画することにより杭全長に亘って杭に生じる曲げモーメントを調整することができる。結果として杭を合理的に設計（杭断面を縮小化）することが可能になる。
【００７０】
また前記の通り、特許文献５において杭を実質的に免震構造化するにはピン間の地盤反力を小さくした上で、水平反力装置とダンパーを付加することが必要である。これに対し、図８、図９では少なくとも上下いずれかのヒンジに一定の抵抗モーメントを持たせることができることで、地盤に応じて、その抵抗モーメントの大きさとヒンジ形成位置の位置を適切に設定することが可能である。この設定により、免震及び制振効果を持たせるのに必要な復元力とエネルギー吸収能力を杭自体に発揮させることが可能であるため、水平反力装置とダンパーを併用する必要がない。
【００７１】
換言すれば、杭頭部と杭中間部、あるいは杭中間部を含む２箇所以上にヒンジを設け、杭頭部における抵抗モーメント、杭中間部のヒンジ形成予定位置の位置及び抵抗モーメントを適切に計画することにより、杭に免震的な作用、あるいは制振的な作用を発揮させることが可能になる。
【００７２】
請求項１２に記載の発明では周囲が鋼管で包囲され、二つの区間に区分し得る連続する一つのコンクリート部材において、主筋を一方の区間中から他方の区間中までにコンクリート部材の材軸方向に配筋し、主筋をヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着を切り、鋼管を前記ヒンジ形成予定位置付近で区間毎に材軸方向に分離させることにより、一つのコンクリート部材中の任意の位置にヒンジを形成し、コンクリートの損傷を軽減することを可能にする。
【００７３】
前記の通り、請求項５のヒンジ形成のメカニズムは請求項１２と同じであるから、請求項１２、請求項５の場合には、図１５に示すように一つのコンクリート部材Ｆ中の各区間Ｇ，Ｈでコンクリートを包囲する鋼管７が破線で示すヒンジ形成予定位置で互いに分離することで、その分離位置で鋼管７に作用する引張力に対する抵抗力が急変（急激に低下）するため、曲げモーメントに伴う引張力によるヒンジはヒンジ形成予定位置である鋼管７の端部位置に形成される。
【００７４】
図１５（請求項１２、請求項５）の場合も、ヒンジは引張力に対する抵抗力が急変する位置（断面）に集中的に現れるため、コンクリートの損傷がヒンジ周辺に分散することがなく、ヒンジを挟んだ両側のコンクリートへの損傷はほとんど発生しない。また主筋６の付着なしの区間は、付着ありの区間がコンクリートの変形に追従しようとするときにコンクリートからの拘束を受けることなく伸縮できるため、付着なしの区間の回りのコンクリートの損傷も軽減される。
【００７５】
引張側の主筋６は図６と同様に曲げモーメントによる軸方向引張力及び圧縮力を負担し、付着ありの区間においてはコンクリート部材の一方の区間の変形に追従するが、ヒンジ形成予定位置付近から境界面までの一部区間においてコンクリートとの付着が切れることで、付着なしの区間は伸び変形をし、最終的に降伏する。
【００７６】
主筋６の付着なしの区間が伸び変形するとき、主筋６は付着なし区間から付着ありの区間に移行した部分において前記引張力及び圧縮力に抵抗する、付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮する。この引張抵抗力及び圧縮抵抗力はコンクリート部材Ｆの成方向に対になることで曲げモーメントに抵抗する曲げ戻しモーメントを形成するため、コンクリート部材Ｆの中間部における曲げモーメントを低減し、その区間におけるコンクリートの損傷を軽減する効果を発揮する。
【００７７】
この曲げ戻しモーメントによって主筋６の付着なしの部分を除くコンクリート部材Ｆに生ずる曲げモーメントは図７−（ｃ）と同様の分布となる。曲げ戻しモーメントによる曲げモーメントの低減効果からも、コンクリート部材Ｆのヒンジ形成予定位置付近におけるコンクリートのひび割れや圧壊等の損傷が抑制されることが分かる。
【００７８】
図１５においても主筋６の付着なしの区間の、一方の区間Ｇ側の端部を鋼管７の端部の位置に揃えているが、ヒンジの発生位置は引張力に対する抵抗力が急激に低下する、鋼管７、７の分離位置で決まるため、必ずしも主筋６の付着なしの区間の端部が鋼管７の端部の位置に揃えられている必要はなく、主筋６の付着なしの区間がヒンジ形成予定位置を跨ぐ形になる場合もある。
【００７９】
請求項１２に記載の発明においては、請求項１３に記載のように鋼管の内部にコンクリートが充填され、そのコンクリートの断面中に補助主筋がコンクリート部材の材軸方向に配筋され、補助主筋がヒンジ形成予定位置でコンクリート部材の材軸方向に分離することもある。この場合、ヒンジ形成予定位置付近の構造は図５と図１５を組み合わせた形になる。
【００８０】
本発明では二つのコンクリート部材に跨り、主筋に沿って配筋される接合部筋をヒンジ形成予定位置で止めることにより、または一つのコンクリート部材中に主筋に沿って配筋される補助主筋をヒンジ形成予定位置で互いに分離させることにより、そのヒンジ形成予定位置の引張力に対する抵抗力を急変（急激に低下）させるため、二つのコンクリート部材の境界面を外した位置、あるいは一つのコンクリート部材中の任意の位置にヒンジを形成することが可能である。
【００８１】
特にヒンジは引張力に対する抵抗力が急変するヒンジ形成予定位置に集中的に現れるため、コンクリートの損傷がヒンジ周辺に分散することがなく、ヒンジを挟んだ両側のコンクリートへの損傷を抑制することができる。
【００８２】
またコンクリート部材中に配筋される主筋の、ヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着を切ることで、主筋が付着のない区間から付着のある区間に移行した部分において付着力による引張抵抗力及び圧縮抵抗力を発揮するため、せん断力による曲げモーメントを低減し、コンクリート部材の端部寄りの区間におけるコンクリートの損傷を軽減することができる。
【００８３】
主筋の付着のない区間は、付着のある区間がコンクリートの変形に追従しようとするときにコンクリートからの拘束を受けることなく伸縮できるため、付着のない区間回りのコンクリートの損傷も軽減できる。
【００８４】
請求項１、２によれば、ヒンジ形成予定位置から境界面までの区間のコンクリートがほとんど変形せず、損傷も受けないため、一方のコンクリート部材が例えば梁（梁部材）である場合には、そのヒンジ形成予定位置から境界面までの区間に設備配管用の貫通孔を形成することが可能である。
【００８５】
またヒンジ形成予定位置から境界面までの間に距離が確保される結果、主筋の、付着なしの区間以外の区間の付着長を一方のコンクリート部材中で取れるため、他方のコンクリート部材中での定着のための定着長を短くすることが可能であり、他方のコンクリート部材中における定着のための納まりが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８６】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００８７】
図１は互いに接合される二つのコンクリート部材Ａ、Ｂにおいて、主筋１が一方のコンクリート部材Ａ中から他方のコンクリート部材Ｂ中までに、一方のコンクリート部材Ａの材軸方向に配筋され、他方のコンクリート部材Ｂ中から一方のコンクリート部材Ａ中までに接合部筋２が主筋１に沿って配筋され、主筋１が一方のコンクリート部材Ａ中のヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、接合部筋２が前記ヒンジ形成予定位置で止まっている請求項１、２記載のヒンジ誘発構造の具体例を示す。
【００８８】
図１、図３は一方のコンクリート部材Ａが梁部材で、他方のコンクリート部材Ｂが柱部材の場合を、図２はコンクリート部材Ａが柱部材で、コンクリート部材Ｂが梁部材、もしくは基礎の場合を示す。コンクリート部材Ａ、Ｂはこの他、図４に示すような上階の柱と下階の柱、耐力壁と柱又は梁、柱と基礎、杭と基礎（フーチング）の他、耐力壁と耐力壁等、互いに接合されるコンクリート部材同士であれば部位を問わない。
【００８９】
コンクリート部材Ａ、Ｂはまた、現場打ちコンクリート造であるかプレキャストコンクリート製であるかも問わず、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、鋼管（鋼板）コンクリート造（ＣＦＴ、ＳＣ）、またはいずれかの組み合わせの他、一部にプレストレスを与える場合もある。
【００９０】
図４は任意の階の柱の柱脚、または耐力壁の壁脚より立ち上がったレベルでの変形能力を確保するために、この柱脚、または壁脚（床面）より高いレベルに破線で示すヒンジ形成予定位置を設定した場合を示す。
【００９１】
図４は床面のレベルで分離する下層側の柱、または耐力壁が請求項１、２で言う他方のコンクリート部材Ｂで、上層側の柱、または耐力壁が一方のコンクリート部材Ａであるとしたとき、主筋１を他方のコンクリート部材Ｂから一方のコンクリート部材Ａまでに連続させて配筋し、他方のコンクリート部材Ｂ中の接合部筋２を柱脚、または壁脚（床面）より高いレベルのヒンジ形成予定位置で止めて配筋した様子を示す。
【００９２】
図４では接合部筋２が一方のコンクリート部材Ａと他方のコンクリート部材Ｂに跨り、上下のヒンジ形成予定位置間単位で独立して配筋され、双方の接合部筋２、２の端部がヒンジ形成予定位置で互いに分離している。このため、図４中の接合部筋２を補助主筋５に置き換えると共に、二つの連続するコンクリート部材Ａ、Ｂ（上層側の柱と下層側の柱）をヒンジ形成予定位置間単位で区分し、区分された一方の単位を一方のコンクリート部材Ａに、他方の単位を他方のコンクリート部材Ｂに置き換えれば、図４は請求項３、４に記載のヒンジ誘発構造の具体例にも相当する。また区分された一方の単位を一方の区間Ｄに、他方の単位を他方の区間Ｅに置き換えれば、図４は請求項１０、１１に記載のヒンジ誘発構造の具体例にも相当する。
【００９３】
図５は互いに接合される二つのコンクリート部材Ａ、Ｂの内の一方のコンクリート部材Ａにおいて、または二つの区間に区分し得る連続する一つのコンクリート部材Ｃにおいて、主筋４が一方の区間Ｄ中から他方の区間Ｅ中までにコンクリート部材Ｃの材軸方向に配筋され、一方の区間Ｄ中と他方の区間Ｅ中に補助主筋５が主筋４に沿って配筋され、主筋４がヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、各区間Ｄ、Ｅ中の補助主筋５がヒンジ形成予定位置で互いに分離している請求項３、４、または請求項１０、１１記載のヒンジ誘発構造の具体例を示す。
【００９４】
図５は特にコンクリート部材Ｃが図８に示すコンクリート杭である場合に、杭頭部を外した位置にヒンジ形成予定位置を設定し、それより上層側の一方の区間Ｄと下層側の他方に区間Ｅに亘って主筋４を配筋し、上層側の一方の区間Ｄと下層側の他方に区間Ｅのそれぞれにおいて補助主筋５を主筋４に沿って配筋した場合を示す。主筋４はヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、各区間Ｄ、Ｅ中の補助主筋５はヒンジ形成予定位置で互いに分離する。主筋４の、ヒンジ形成予定位置付近の一部区間はヒンジ形成予定位置の少なくとも片側に形成される他、図１１に示すようにヒンジ形成予定位置を跨いで形成される。
【００９５】
図５はまた、コンクリート部材Ａ、Ｃがコンクリート杭であって、ヒンジ形成予定位置が杭の軸方向中間部に、または杭の軸方向中間部と頭部に形成された場合に、杭を構成するコンクリートの断面中に補助主筋５を杭の軸方向に配筋し、この補助主筋５をヒンジ形成予定位置で杭の軸方向に分離させることによりヒンジ形成予定位置を形成した場合でもある。
【００９６】
図６はコンクリート部材Ｃが柱部材である場合の例を、図７はコンクリート部材Ｃが梁部材である場合の例を示す。図１１はコンクリート部材Ｃがコンクリート杭である場合に、コンクリート部材Ｃ中の成方向の片側に付き、複数本の主筋４を配筋し、その各主筋４の付着を切る区間の長さを相違させた場合を示す。
【００９７】
図８は互いに接合される二つのコンクリート部材Ａ、Ｂの内、一方のコンクリート部材Ａが杭である場合、または連続する一つのコンクリート部材Ｃが杭である場合に、杭の材軸方向中間部にヒンジ形成予定位置を形成した場合（請求項６、７）の具体例を示す。図９はコンクリート部材Ａ、またはコンクリート部材Ｃが杭である場合に、杭の材軸方向中間部、及び杭の頭部（他方のコンクリート部材Ｂとの境界）にヒンジ形成予定位置を形成した場合（請求項８、９）の具体例を示す。図８では杭の頭部が基礎（フーチング）に固定（剛に接合）されているが、図９ではヒンジが形成されている。
【００９８】
杭には鋼管杭、もしくは鋼杭その他の金属製の杭、コンクリート杭、鉄筋コンクリート杭、鋼管コンクリート杭、あるいは固化材（固結材）と掘削地盤を攪拌混合したソイルセメント、またはソイルセメントと鋼管を組み合わせた合成杭等が使用され、鉄筋コンクリート杭には鉄骨の芯材が入る場合がある。コンクリート杭は中空の場合と中実の場合がある。杭の地盤中への埋設方法、もしくは地盤中での構築方法は問われない。またヒンジ形成予定位置、またはそれを挟んだ区間の構造は問われず、鉄筋コンクリート造、鉄骨その他の金属製の場合がある。
【００９９】
図１５は周囲が鋼管７で包囲され、二つの区間Ｇ、Ｈに区分し得る連続する一つのコンクリート部材Ｆにおいて、主筋６が一方の区間Ｇ中から他方の区間Ｈ中までにコンクリート部材Ｆの材軸方向に配筋され、主筋６がヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着が切れ、鋼管７がヒンジ形成予定位置付近で前記区間Ｇ、Ｈ毎に材軸方向に分離している請求項１２に記載のヒンジ誘発構造の具体例を示す。
【０１００】
図１５はコンクリート部材Ｆが図８に示すような鋼管コンクリート杭である場合に、図５と同様に杭頭部を外した位置にヒンジ形成予定位置を設定し、それより上層側の一方の区間Ｇと下層側の他方に区間Ｈに亘って主筋６を配筋し、主筋６をヒンジ形成予定位置付近の一部区間においてコンクリートとの付着を切り、コンクリートを包囲する鋼管７をヒンジ形成予定位置付近で前記区間Ｇ、Ｈ毎に材軸方向に分離させた場合を示す。
【０１０１】
図１５に示すコンクリート部材Ｆは形式的には鋼管７内にコンクリートを充填した鋼管コンクリート造（ＣＦＴ）であるため、そのままの形で柱としても使用される。図１５の鋼管７内にコンクリートを充填し、そのコンクリートの断面中に図５に示す補助主筋５を鋼管７の材軸方向に配筋し、その補助主筋５をコンクリート部材Ｆの材軸方向に分離させれば、請求項１３に記載のヒンジ誘発構造の具体例に相当する。
【０１０２】
以上の請求項１、２、もしくは請求項３、４、あるいは請求項１０、１１の各実施形態においては、図１６−（ａ）に示すようにヒンジ形成予定位置の両側に部分的に鋼板８、もしくは鋼管を巻く、または（ｂ）に示すようにヒンジ形成予定位置を跨いで鉄筋９をＸ形に交差させて配筋する等により、ヒンジ形成後のヒンジ形成予定位置近傍の靭性やせん断抵抗力を高めることもできる。
【０１０３】
また図１６−（ｃ）に示すようにヒンジ形成予定位置の外周に誘発目地１０を形成する等により、ヒンジ形成位置を確実にし、またヒンジ形成時におけるヒンジ形成予定位置を挟んだ両側間での応力伝達性能の低下を回避することもできる。図１６−（ｂ）に示す鉄筋９の配筋と（ｃ）に示す誘発目地１０の形成は請求項１２の実施形態においても行われる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】一方のコンクリート部材が梁部材で、他方のコンクリート部材が柱部材である場合に、接合部筋をヒンジ形成予定位置で止めて配筋した場合を示した縦断面図である。
【図２】（ａ）は柱部材である一方のコンクリート部材に材軸に直交する方向の荷重が作用するときの様子を示した縦断面図、（ｂ）はそのときの一方のコンクリート部材の変形の様子を示した縦断面図である。
【図３】（ａ）は梁部材である一方のコンクリート部材に材軸に直交する方向の荷重が作用するときの様子を示した縦断面図、（ｂ）はそのときの一方のコンクリート部材端部における反力を示した立面図、（ｃ）は一方のコンクリート部材の付着なしの区間の主筋を除く部分に生ずる曲げモーメントを示した分布図である。
【図４】一方のコンクリート部材が上層側の柱、または耐力壁で、他方のコンクリート部材が下層側の柱、または耐力壁である場合に、接合部筋をヒンジ形成予定位置で止めて配筋した場合を示した縦断面図である。
【図５】コンクリート部材がコンクリート杭である場合のヒンジ形成予定位置付近の納まり例を示した縦断面図である。
【図６】（ａ）は柱部材であるコンクリート部材の上層側の一方の区間に材軸に直交する方向の荷重が作用するときの様子を示した縦断面図、（ｂ）はそのときのコンクリート部材の変形の様子を示した縦断面図である。
【図７】（ａ）は梁部材であるコンクリート部材の一方の区間に材軸に直交する方向の荷重が作用するときの様子を示した縦断面図、（ｂ）はそのときのコンクリート部材端部における反力を示した縦断面図、（ｃ）はコンクリート部材の付着なしの区間の主筋を除く部分に生ずる曲げモーメントを示した分布図である。
【図８】杭の中間部に意図的に小さな抵抗モーメントのヒンジを形成する場合と形成しない場合の曲げモーメントの違いを示した立面図である。
【図９】頭部と軸方向中間部のヒンジ形成予定位置にヒンジが形成された杭の、地震時の変形の様子を示した立面図である。
【図１０】（ａ）は主筋が配筋された杭を示した縦断面図、（ｂ）は地震時の杭のヒンジ形成予定位置付近における反力を示した縦断面図、（ｃ）は杭の付着のない主筋を除く部分に生ずる曲げモーメントを示した分布図である。
【図１１】コンクリート部材がコンクリート杭である場合に、コンクリート部材中の成方向の片側に付き、複数本の主筋を配筋した縦断面図である。
【図１２】図１１の場合の曲げモーメントを示した分布図である。
【図１３】（ａ）は杭頭部と杭中間部に抵抗モーメントが生じない場合の杭に作用する水平力と地盤反力の様子を示した図、（ｂ）は（ａ）のときの曲げモーメントの様子を示した分布図である。
【図１４】（ａ）は杭頭部と杭中間部に抵抗モーメントが生ずる場合の杭に作用する水平力と地盤反力の様子を示した図、（ｂ）は（ａ）のときの曲げモーメントの様子を示した分布図である。
【図１５】コンクリート部材が鋼管コンクリート杭である場合のヒンジ形成予定位置付近の納まり例を示した縦断面図である。
【図１６】（ａ）はヒンジ形成予定位置の両側に鋼管を巻いた場合を示した立面図、（ｂ）は鉄筋をヒンジ形成予定位置を跨いでＸ形に交差させて配筋した場合を示した立面図、（ｃ）はヒンジ形成予定位置の外周に誘発目地を形成した場合を示した立面図である。
【図１７】（ａ）は主筋の付着なしの区間がヒンジ形成予定位置を跨ぐ場合を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）のときのヒンジ形成予定位置付近の、付着なしの区間の主筋を除く部分の曲げモーメントを示した分布図である。
【符号の説明】
【０１０５】
Ａ……一方のコンクリート部材
Ｂ……他方のコンクリート部材
１……主筋
２……接合部筋
３……貫通孔
Ｃ……コンクリート部材
Ｄ……一方の区間
Ｅ……他方の区間
４……主筋
５……補助主筋
Ｆ……コンクリート部材
Ｇ……一方の区間
Ｈ……他方の区間
６……主筋
７……鋼管
８……鋼板
９……鉄筋
１０…誘発目地
【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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