(57)【要約】【課題】施工の効率化、作業性の向上を図る。【解決手段】構造物１の躯体２を構成する、柱鉄骨１１、柱主筋１２、及びプレキャストコンクリート部１３を有した鉄骨鉄筋コンクリート造の柱３であって、躯体２の各階における上下方向中央部に配置され、互いに上下に位置する柱鉄骨１１、１１同士が接合される接合部Ｊを備え、接合部Ｊの周囲にて、互いに上下に位置する複数組の柱主筋１２，１２のうちの少なくとも一部は、下方に位置する柱主筋１２Ｌの上端部１２ｔと上方に位置する柱主筋１２Ｈの下端部１２ｂとが、それぞれ、コンクリート１８に直接固定されている。【選択図】図１
2017179841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の躯体を構成し、柱鉄骨、柱主筋、及びコンクリート部を有した鉄骨鉄筋コンクリート造の柱であって、
前記躯体の各階における上下方向中央部に配置され、互いに上下に位置する前記柱鉄骨同士が接合される接合部を備え、
前記接合部の周囲にて、互いに上下に位置する複数組の前記柱主筋のうちの少なくとも一部は、下方に位置する前記柱主筋の上端部と上方に位置する前記柱主筋の下端部とが、それぞれ、前記コンクリート部に直接固定されていることを特徴とする鉄骨鉄筋コンクリート柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨鉄筋コンクリート柱に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物の躯体を構成する柱が、鉄筋コンクリート（ＲＣ）造である場合において、上下に位置する柱同士を接合する際には、互いに上下に位置する柱主筋同士を、圧接継手や機械式継手等の継手を用いて接合している。
【０００３】
例えば、特許文献１は、図１０に示すような、ＲＣ造の柱１０３と梁１０２を備える建築物１０１の、柱１０３を構成する柱主筋１０４の継ぎ手構造を開示している。柱主筋１０４は、柱１０３の延伸軸を中心軸として９０°毎の４カ所各々に配され、上下に複数連接される第１の柱主筋１０５と、同じく上下に複数連接され、隣り合う該第１の柱主筋１０５の間に所定の離間間隔を持って複数配される第２の柱主筋１０６とを備えている。上下に連接する第１の柱主筋１０５同士は、鉛直方向で同軸状に配されて向かい合う上下端部１０５ａ、１０５ｂに機械式継ぎ手１０８が形成され、第２の柱主筋１０６同士は、鉛直方向で同軸状に配されるものの、向かい合う上下端部１０６ａ、１０６ｂ各々が自由端に形成されている。第２の柱主筋１０６の継ぎ手部が水平に並列配置されることで、第２の柱主筋１０６の継ぎ手部離間位置における柱コンクリート水平断面内では、第１の柱主筋１０５のみが配置されている。
【０００４】
他方、柱が鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）造である場合においては、柱主筋に加えて、互いに上下に位置する柱鉄骨同士を、ジョイントプレートを介してボルト接合しなければならない。すなわち、特にＳＲＣ造の場合には、ＲＣ造に比べると作業量が多くなるため、柱鉄骨や柱主筋の接合作業を、作業者が自らの胸の高さ付近で楽な姿勢で行えるようにして、施工を効率化する目的で、柱同士の接合部をフロアレベルから１メートル程度上方に設けることが多い。
【０００５】
しかし、フロアレベルから１メートル上方の位置においては、柱に作用する曲げモーメントが大きいため、全ての柱主筋を、圧接継手や機械式継手などによって接合して、十分な強度を備える構造とする必要がある。だが、特に柱の断面構造上、柱鉄骨部分の面積が比較的大きい場合には、柱鉄骨の接続部におけるジョイントプレートやボルトと、柱主筋の継手が干渉し、反って作業性が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８７０３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、施工の効率化、作業性の向上を図ることが可能な、鉄骨鉄筋コンクリート柱を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の鉄骨鉄筋コンクリート柱は、構造物の躯体を構成し、柱鉄骨、柱主筋、及びコンクリート部を有した鉄骨鉄筋コンクリート造の柱であって、前記躯体の各階における上下方向中央部に配置され、互いに上下に位置する前記柱鉄骨同士が接合される接合部を備え、前記接合部の周囲にて、互いに上下に位置する複数組の前記柱主筋のうちの少なくとも一部は、下方に位置する前記柱主筋の上端部と上方に位置する前記柱主筋の下端部とが、それぞれ、前記コンクリート部に直接固定されていることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成においては、柱鉄骨同士が接合される接合部が、柱に作用する曲げモーメントが非常に小さい、躯体の各階における上下方向中央部に配置されている。したがって、接合部の周囲にて、互いに上下に位置する複数組の柱主筋のうちの少なくとも一部を、下方に位置する柱主筋の上端部と上方に位置する柱主筋の下端部とが、それぞれ、コンクリート部に直接固定されている、すなわち、間隔を置いて対向するように設けられて、互いに直接接続しない構成とすることが可能である。これにより、柱主筋同士を継手等によって接合する必要がなくなるため、柱鉄骨の接続部におけるジョイントプレートやボルトと、柱主筋の継手の干渉による作業性の悪化を防ぎつつ、継手で柱主筋同士を接合する手間を省くことが可能となる。したがって、曲げモーメントに対する耐力を損なわずに、施工を効率化し、作業性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＳＲＣ造の柱の施工の効率化、作業性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態における鉄骨鉄筋コンクリート柱を適用して構成される構造物の躯体の一部を示す立面図である。
【図２】図１の鉄骨鉄筋コンクリート柱を構成する柱部材同士の接合構造を示す立断面図である。
【図３】図１の鉄骨鉄筋コンクリート柱を構成する柱部材同士の接合構造を示す平断面図である。
【図４】図１の鉄骨鉄筋コンクリート柱の構築方法の流れを示す図であり、下方の柱部材を建方した状態を示す立断面図である。
【図５】図４に続く状態を示す図であり、下方の柱部材と上方の柱部材とを対向させた状態を示す立断面図である。
【図６】柱の上下方向における曲げ応力の分布を示す図である。
【図７】本実施形態における鉄骨鉄筋コンクリート柱の変形例の構成を示す平断面図である。
【図８】本実施形態における鉄骨鉄筋コンクリート柱の変形例の構成を示す立断面図である。
【図９】本実施形態における鉄骨鉄筋コンクリート柱の他の変形例の構成を示す断面図である。
【図１０】ＲＣ造の柱と梁を備える建築物における、従来の柱主筋の継手構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明による鉄骨鉄筋コンクリート柱を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
【００１３】
本実施形態における鉄骨鉄筋コンクリート柱を適用して構成される構造物の躯体の一部を示す立面図を図１に示す。また、鉄骨鉄筋コンクリート柱を構成する柱部材同士の接合構造を示す立断面図を図２に示す。鉄骨鉄筋コンクリート柱を構成する柱部材同士の接合構造を示す平断面図を図３に示す。本実施形態において、構造物１は、スタジアム、体育館、倉庫など中低層でロングスパンの建物であって、地震時に柱中央部にかかる曲げ応力が柱端部に比べて十分小さいと想定される構造物である。
【００１４】
図１に示されるように、構造物１の躯体２は、上下方向に連続する柱（鉄骨鉄筋コンクリート柱）３と、柱３に上下方向に間隔を空けて設けられた梁４と、を備えている。
本実施形態において、躯体２の各階における柱３は、プレキャストコンクリート造からなる、下方に位置する柱部材１０Ｌと、上方に位置する柱部材１０Ｈを備えており、これらの柱部材１０（１０Ｈ、１０Ｌ）を上下に接合することで構成されている。
【００１５】
図１、図２、図３に示されるように、柱３を構成する各柱部材１０は、鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）であり、柱鉄骨１１と、柱主筋１２と、これら柱鉄骨１１及び柱主筋１２を覆うように形成されたプレキャストコンクリート部（コンクリート部）１３と、を備えている。
この実施形態において、各柱部材１０は、例えば平断面視矩形状をなしている。従って、プレキャストコンクリート部１３は、平断面視矩形状である。
【００１６】
図２、３に示されるように、柱鉄骨１１は、上下方向に延び、平断面視したときの断面形状が、例えば十字状をなしている。すなわち、柱鉄骨１１は、平断面視した状態で、互いに直交するウェブ１１ｗ，１１ｗと、それぞれのウェブ１１ｗの両端部にウェブ１１ｗに直交して設けられたフランジ１１ｆ，１１ｆと、を備えている。
なお、柱鉄骨１１は、上記した形状以外のいかなる平断面形状であっても良く、例えば平断面視Ｈ型状、平断面視Ｔ字状等であってもよい。
【００１７】
図２、図３に示されるように、柱主筋１２は、上下方向に延び、プレキャストコンクリート部１３内で、柱鉄骨１１の周囲に複数本が配筋されている。また、柱主筋１２の周囲には柱部材１０の周方向に連続するフープ筋１４が、上下方向に間隔を空けて複数設けられている。
【００１８】
各柱部材１０において、柱鉄骨１１及び柱主筋１２は、プレキャストコンクリート部１３の上面１３ｔ及び下面１３ｂから、それぞれ上方、下方に所定寸法突出するように設けられている。
【００１９】
図１、図２に示されるように、躯体２の柱３は、上記したような柱部材１０を上下に接続することで構成されている。ここで、図１に示されるように、躯体２の各階において、下方に位置する柱部材１０Ｌと、上方に位置する柱部材１０Ｈとは、各階における上下方向中央部で接合されている。すなわち、各階の柱３における、上方に位置する柱部材１０Ｈの柱鉄骨１１Ｈと下方の柱部材１０Ｌの柱鉄骨１１Ｌとの接合部Ｊは、この中央部に位置している。
ここで、各階における上下方向中央部とは、当該階における柱３の上端部である柱頭部３ｔと、下端部である柱脚部３ｂの中央の部分を示すものである。接合部Ｊを中央の部分に位置せしめることにより、後に図６を用いて説明するように、地震等による外力が作用したときに柱３作用する曲げ応力を小さくすることができる。
【００２０】
図２に示されるように、接合部Ｊにおいて、上方の柱鉄骨１１Ｈと下方の柱鉄骨１１Ｌとは、それぞれのウェブ１１ｗ、フランジ１１ｆ同士が、ジョイントプレート１５及びボルト１６によって接合される。
【００２１】
また、接合部Ｊの周囲において互いに上下に対向する位置する複数組の柱主筋１２Ｈ、柱主筋１２Ｌのうち、少なくとも一部は、継手による接合がなされておらず、間隔を置いて対向するように設けられている。
言い換えると、各柱主筋１２Ｈの下端部１２ｂと、各柱主筋１２Ｌの上端部１２ｔとは、下方に位置する柱部材１０Ｌのプレキャストコンクリート部１３の上面１３ｔと上方に位置するプレキャストコンクリート部１３の下面１３ｂとの間に打設充填されるコンクリート１８のみに直接固定されたコンクリート固定端１２Ｚとされている。ここで、直接固定とは、柱主筋１２Ｈの下端部１２ｂと、柱主筋１２Ｌの上端部１２ｔを、機械式継手等を使用せずに、コンクリートに埋設されただけの状態で固定することである。
【００２２】
なお、図２、図３に示される本実施形態においては、接合部Ｊの周囲において、互いに上下に対向する全ての柱主筋１２Ｈ，１２Ｌが、継手によって接合されていない。
【００２３】
次に、上記したような鉄骨鉄筋コンクリート柱を用いた柱３の構築方法について説明する。
鉄骨鉄筋コンクリート柱の構築方法の流れを示す図であり、下方の柱部材を建方した状態を示す立断面図を図４に示す。図４に続く状態を示す図であり、下方の柱部材と上方の柱部材とを対向させた状態を示す立断面図を図５に示す。
柱鉄骨１１と、柱主筋１２と、プレキャストコンクリート部１３とからなる柱部材１０は、予め工場や現場ヤード等で製作しておく。
【００２４】
まず、図４に示されるように、柱部材１０Ｌを躯体構築現場の所定階、所定位置に建方する。その後、各柱部材１０には、梁４を接合する。
各階において、下方に位置する柱部材１０Ｌを建方した状態で、その柱鉄骨１１の上端部１１ｔは、当該階に構築すべき柱３の上下方向中央部近傍に位置している。
【００２５】
この後、図５に示されるように、下方に位置する柱部材１０Ｌの上方に、上方に設置すべき柱部材１０Ｈを吊り込む。そして、下方に位置する柱部材１０Ｌのプレキャストコンクリート部１３から上方に突出した柱鉄骨１１Ｌの上端部１１ｔと、上方に吊り込んだ柱部材１０Ｈのプレキャストコンクリート部１３から下方に突出した柱鉄骨１１Ｈの下端部１１ｂとを、互いに上下に対向させる。
この状態で、下方に位置する柱部材１０Ｌの各柱主筋１２Ｌの上端部１２ｔと、上方に位置する柱部材１０Ｈの各柱主筋１２Ｈの下端部１２ｂとは、上下方向で、互いに対向している。
【００２６】
次いで、図２に示されるように、下方の柱鉄骨１１Ｌの上端部１１ｔと、上方の柱鉄骨１１Ｌの下端部１１ｂとを、ジョイントプレート１５及びボルト１６によって接合する。
【００２７】
この後、接合部Ｊの周囲、すなわち下方に位置する柱部材１０Ｌのプレキャストコンクリート部１３Ｌの上面１３ｔと、上方に位置する柱部材１０Ｈのプレキャストコンクリート部１３Ｈの下面１３ｂとの間を、図示しない型枠によって囲い、その内側にコンクリート１８を打設する。打設したコンクリート１８が所定の養生期間を経て、所定の強度を発現した後、型枠を解体する。これにより、当該階において、下方に位置する柱部材１０Ｌと、上方に位置する柱部材１０Ｈとが接合される。
【００２８】
このような構成において、柱３は、各階において互いに上下に位置する柱部材１０Ｈの柱鉄骨１１Ｈと、柱部材１０Ｌの柱鉄骨１１Ｌとが、各階の柱３の高さ（柱脚部３ｂから柱頭部３ｔまでの高さ）Ｈの１／２程度の高さｈに設定された接合部Ｊで接合されている。
ここで、柱の上下方向における曲げ応力の分布を示す図を図６に示す。
図６に示されるように、各階の柱３に対し、地震等による外力が作用したときに作用する曲げ応力は、各階の柱３の上端部である柱頭部３ｔ、下端部である柱脚部３ｂに近づくほどが大きく、上下方向の中央部においては、応力が非常に小さくなっている。
【００２９】
すなわち、上記の構成においては、柱鉄骨１１Ｈ、１１Ｌ同士が接合される接合部Ｊが、柱３に作用する曲げモーメントが非常に小さい、躯体２の各階における上下方向中央部に配置されている。したがって、接合部Ｊの周囲にて、互いに上下に位置する複数組の柱主筋１２Ｈ、１２Ｌのうちの少なくとも一部或いは全部を、下方に位置する柱主筋１２Ｌの上端部１２ｔと上方に位置する柱主筋１２Ｈの下端部１２ｂとが、それぞれ、コンクリート１８に直接固定されている、すなわち、間隔を置いて対向するように設けられて、互いに直接接続しない構成とすることが可能である。これにより、柱主筋１２Ｈ、１２Ｌ同士を継手等によって接合する必要がなくなるため、柱鉄骨１１Ｈ、１１Ｌの接続部Ｊにおけるジョイントプレート１５やボルト１６と、柱主筋１２Ｈ、１２Ｌの継手の干渉による作業性の悪化を防ぎつつ、継手で柱主筋１２Ｈ、１２Ｌ同士を接合する手間を省くことが可能となる。したがって、曲げモーメントに対する耐力を損なわずに、施工を効率化し、作業性を向上することができる。
【００３０】
（実施形態の変形例）
なお、本発明の鉄骨鉄筋コンクリート柱は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、接合部Ｊに位置する全ての柱主筋１２において、互いに上下に位置する柱主筋１２，１２の全てを非接合としたが、これに限らない。
本実施形態における鉄骨鉄筋コンクリート柱の変形例の構成を示す平断面図を図７に示す。本実施形態における鉄骨鉄筋コンクリート柱の変形例の構成を示す立断面図を図８に示す。
例えば、図７、図８に示されるように、接合部Ｊの周囲に位置する全ての柱主筋１２のうち、一部の柱主筋１２のみを継手２０によって接合するようにしてもよい。
【００３１】
この場合、複数組の上方の柱主筋１２Ｈの下端部１２ｂと下方の柱主筋１２の上端部１２ｔとを上下方向において互いに対向させた状態で、一部の組において、柱主筋１２Ｈ、１２Ｌを、圧接継手、機械式継手等の継手２０を介して接合する。この変形例では、接合部Ｊの周囲に位置する複数の柱主筋１２のうち、柱部材１０の角部に位置する柱主筋１２のみを継手２０によって接合している。
【００３２】
すなわち、接合部Ｊを躯体の各階における上下方向中央部に配置した場合であっても、柱鉄骨１１，１１の接合のみでは曲げモーメントに抵抗できない可能性がある。その際においても、全ての柱主筋１２、１２を接合する必要はなく、曲げモーメントに耐えるための最低限の本数だけ柱主筋１２、１２を接続し、残りの柱主筋１２、１２を接続しない構成が可能である。
【００３３】
（その他の変形例）
上記実施形態では、柱３（柱部材１０）を平断面視矩形状としたが、これに限らない。
本実施形態における鉄骨鉄筋コンクリート柱の他の変形例の構成を示す断面図を図９に示す。
この図９に示されるように、柱３を構成する柱部材１０は、平断面視円形等であってもよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、柱３を、プレキャストコンクリート造の柱部材１０を用いて形成したが、これに限らず、在来工法や地組方法においても、上記と同様の構成が適用できる。例えば、在来工法は、現場で柱鉄骨を建方し、その周囲に鉄筋を配筋した後、コンクリートを打設する。また、地組工法は、予め柱鉄骨に鉄筋を地組して一体化しておき、これを建方した後に、コンクリートを打設する。
これら、在来工法や地組工法で柱を構築する場合においても、互いに上下に位置する柱鉄骨同士の接合部の周囲で、互いに上下に位置する柱主筋の端部同士を、継手で接合せず、それぞれ、現場で打設したコンクリート部に直接固定させるようにする。
また、現場で打設充填される部分において、鉄骨継手位置にある柱主筋を省略し、必要なフープ筋を予め仕込んだ状態で鉄骨の接合を完了した後に、柱の４隅の主筋位置に４本の段取り筋を立てて、これにフープ筋を所定の間隔で固定すれば、鉄骨の接合作業時に主筋が邪魔にならず、作業効率が向上する。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  構造物
２  躯体
３  柱（鉄骨鉄筋コンクリート柱）
３ｂ  柱脚部
３ｔ  柱頭部
１１、１１Ｈ、１１Ｌ  柱鉄骨
１２、１２Ｈ、１２Ｌ  柱主筋
１２Ｚ  コンクリート固定端
１２ｂ  下端部
１２ｔ  上端部
１３  プレキャストコンクリート部（コンクリート部）
１８  コンクリート
Ｊ  接合部
【図１】
2017179841.tif 000003
【図２】
2017179841.tif 000004
【図３】
2017179841.tif 000005
【図４】
2017179841.tif 000006
【図５】
2017179841.tif 000007
【図６】
2017179841.tif 000008
【図７】
2017179841.tif 000009
【図８】
2017179841.tif 000010
【図９】
2017179841.tif 000011
【図１０】
2017179841.tif 000012