JP2010112009A - 梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁 - Google Patents

Abstract

【課題】 中央鉄骨梁部から梁端プレキャストコンクリート梁部に切り替わる部分の剛性を確保でき、施工性も高めることができる梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁を提供する。
【解決手段】 上下にフランジ２ａを有するＨ形鋼の端部にエンドプレート２ｂを設けてなる中央鉄骨梁部２、およびこの中央鉄骨梁部２に続く梁端プレキャストコンクリート梁部３を有する。中央鉄骨梁部２は緊結金具１０で梁端プレキャストコンクリート梁部３に緊結される。先端部に抜け出し抵抗部４ａ，５ａを有する第１および下側の補強プレート４，５を、中央鉄骨梁部２から端部に突出させる。これら両補強プレート４，５の基端を中央鉄骨梁部２の上下のフランジ２ａの外面に接合する。これら両補強プレート４，５の中央鉄骨梁部２から突出した部分は、梁端プレキャストコンクリート梁部３のコンクリート８内に埋め込む。
【選択図】 図１

Description

この発明は、中央鉄骨梁部と、この中央鉄骨梁部に続く梁端プレキャストコンクリート梁部とを有する梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁に関し、特にこれら中央鉄骨梁部と梁端プレキャストコンクリート梁部とを剛接合する構造に関する。

従来、梁中央部を鉄骨造、梁端部を鉄筋コンクリート造とした梁端鉄筋コンクリート造鉄骨梁において、図８に示すように、梁端部の鉄筋コンクリート造部分をプレキャストコンクリート梁部したものと、図９のように梁端部の鉄筋コンクリート造部分を現場打ちの鉄筋コクリート造としたものとがある。

図８の梁端をプレキャストコンクリート梁部とする例では、中央鉄骨梁部３２の端部にエンドプレート３２ｂを設け、このエンドプレート３２ｂに梁端プレキャストコンクリート梁部３３の端面を当接させ、ＰＣ鋼棒等の緊結金具４０により、中央鉄骨梁部３２と梁端プレキャストコンクリート梁部３３とを緊結する。
図９の梁端を現場打ちの鉄筋コクリート造とする例では、梁端鉄筋コンクリート梁部４３内に中央鉄骨梁部４２を構成する鉄骨の一部４２ａを埋め込む。
特開２００８−１６９６５８号公報

図８の例のように、梁端プレキャストコンクリート梁部３３を中央鉄骨梁部３２のエンドプレート３２ｂに接合する形式では、中央鉄骨梁部３２と梁端プレキャストコンクリート梁部３３との切り替わり部分の剛性が著しく低下する。この場合に、中央鉄骨梁部３２のエンドプレート３２ｂの板厚を厚くしたり、エンドプレート３２ｂに種々の加工を施すことにより、前記切り替わり部分にある程度の剛性を確保することは可能であるが、得られる剛性向上効果に対してコストがかかり過ぎる。

図９の例のように、梁端鉄筋コンクリート梁部４３内に中央鉄骨梁部４２を構成する鉄骨の一部４２ａを埋め込む構成であると、剛接合が可能となる。なお、梁端をプレキャストコンクリート梁部とする構成であっても、鉄骨の一部を梁端プレキャストコンクリート梁部に埋め込むことにより剛接合が可能となる。
しかし、中央鉄骨梁部４２を構成する鉄骨の一部４２ａを梁端鉄筋コンクリート梁部４３や梁端プレキャストコンクリート梁部に埋め込む構成とすると、施工性が著しく低下する。

この発明の目的は、中央鉄骨梁部から梁端プレキャストコンクリート梁部に切り替わる部分の剛性を確保でき、かつ施工性にも優れた梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁を提供することである。

この発明の梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁は、上下にフランジを有するＨ形鋼の端部にエンドプレートを設けてなる中央鉄骨梁部、およびこの中央鉄骨梁部の端部に続く梁端プレキャストコンクリート梁部を有し、上記中央鉄骨梁部に緊結金具で上記梁端プレキャストコンクリート梁部が結合され、上記梁端プレキャストコンクリート梁部が柱に接合される梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁において、
先端が上記中央鉄骨梁部の端部から突出する上側および下側の補強プレートを設け、これら補強プレートの基端を上記中央鉄骨梁部の上下のフランジの外面にそれぞれ重ねて接合し、上記両補強プレートの中央鉄骨梁部から突出した部分に、コンクリート内に埋め込まれて上記補強プレートに抜け出し抵抗を与える抜け出し抵抗部を設け、上記両補強プレートにおける上記中央鉄骨梁部から突出した部分を、梁端プレキャストコンクリート梁部のコンクリート内に埋め込んだことを特徴とする。

この構成によると、中央鉄骨梁部の上下フランジに接合される上下の補強プレートを、梁端プレキャストコンクリート梁部に埋め込み、かつ上下の補強プレートには抜け出し抵抗部を設けたので、中央鉄骨梁部と梁端プレキャストコンクリート梁部との切り替わり部分の剛性が向上する。そのため、梁中央に垂直荷重が作用して、中央鉄骨梁部と梁端プレキャストコンクリート梁部との結合部にモーメント荷重が作用しても、梁全体が一体となって動くことになり、上記切り替わり部分の剛性低下による梁の剛性の低下が回避される。また、梁端プレキャストコンクリート梁部に埋め込む手段を、中央鉄骨梁部とは別部材の補強プレートとしたので、中央鉄骨梁部を構成する鉄骨の一部を梁端プレキャストコンクリート梁部に埋め込む場合に比べて、施工性に優れる。例えば、梁端プレキャストコンクリート梁部の製作時に補強プレートを埋め込んでおき、建物の施工現場で、補強プレートと中央鉄骨梁部との接合を行うようにすることも可能であり、これにより、梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁の製造過程を含む施工性が、飛躍的に向上する。そのため、従来の中央鉄骨梁部のエンドプレート自体を補強する場合に比べて、コストに対する剛性向上の効果が大きい。

この発明において、上側の補強プレートの先端が、梁端プレキャストコンクリート梁部における柱側端の付近に位置し、下側の補強プレートの先端が、梁端プレキャストコンクリート梁部における中央鉄骨梁部側端の付近に位置し、上側の補強プレートの抜け出し抵抗部がこの補強プレートの先端に位置するものであることが好ましい。
梁中央に垂直荷重が作用した場合、中央鉄骨梁部と梁端プレキャストコンクリート梁部との接合面では、下部に圧縮荷重が作用し、上部に引っ張り荷重が作用する。また、梁端プレキャストコンクリート梁部の柱側端に引っ張り荷重が作用する。そのため、上側の補強プレートは、先端が柱側端の付近に位置してその先端に抜け出し抵抗部を有し、下側の補強プレートは先端が梁端プレキャストコンクリート梁部における中央鉄骨梁部側端の付近に位置してここに抜け出し抵抗部を有するものとすることで、梁の垂直荷重に対する効果的な補強が行える。

この構成の場合に、上側の補強プレートの抜け出し抵抗部が、この補強プレートの先端を下側へ折り曲げた折り曲げ部であり、下側の補強プレートの抜け出し抵抗部が、この補強プレートに設けられた複数のスタッドであっても良い。
上側の補強プレートの抜け出し抵抗部が先端の折り曲げ部であると、簡素な形状で大きな抜け出し抵抗を得ることができ、また水平力の伝達が可能となる。下側の補強プレートの抜け出し抵抗部は、複数のスタッドとすることで、効果的に抜け出し抵抗を得ることができる。これらにより、中央鉄骨梁部と梁端プレキャストコンクリート梁部との切り替わり部分の剛性が、より一層向上する。

この発明において、先端が上記中央鉄骨梁部の端部から突出する第３の補強プレートを設け、この補強プレートの基端を、上記中央鉄骨梁部のウェブの表面に重ねて接合し、第３の補強プレートの中央鉄骨梁部から突出した部分に、コンクリート内に埋め込まれて上記補強プレートに抜け出し抵抗を与える抜け出し抵抗部を設け、上記第３の補強プレートにおける上記中央鉄骨梁部から突出した部分を、梁端プレキャストコンクリート梁部のコンクリート内に埋め込んでも良い。
この構成の場合、上下の補強プレートのほかに、第３の補強プレートにより補強されるため、中央鉄骨梁部と梁端プレキャストコンクリート梁部との切り替わり部分の剛性が、より一層向上する。

この発明において、前記各補強プレートの前記鉄骨への接合がボルト接合であっても良い。ボルト接合であると、梁端プレキャストコンクリート梁部の施工誤差などを吸収することができ、施工性がより向上する。

この発明の梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁は、上下にフランジを有するＨ形鋼の端部にエンドプレートを設けてなる中央鉄骨梁部、およびこの中央鉄骨梁部の端部に続く梁端プレキャストコンクリート梁部を有し、上記中央鉄骨梁部に緊結金具で上記梁端プレキャストコンクリート梁部が結合され、上記梁端プレキャストコンクリート梁部が柱に接合される梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁において、先端が上記中央鉄骨梁部の端部から突出する上側および下側の補強プレートを設け、これら補強プレートの基端を上記中央鉄骨梁部の上下のフランジの外面にそれぞれ重ねて接合し、上記両補強プレートの中央鉄骨梁部から突出した部分に、コンクリート内に埋め込まれて上記補強プレートに抜け出し抵抗を与える抜け出し抵抗部を設け、上記両補強プレートにおける上記中央鉄骨梁部から突出した部分を、梁端プレキャストコンクリート梁部のコンクリート内に埋め込んだため、中央鉄骨梁部から梁端プレキャストコンクリート梁部に切り替わる部分の剛性を確保でき、施工性も高めることができる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁１は、上下にフランジ２ａを有するＨ形鋼からなる鉄骨２Ａの端部にエンドプレート２ｂを設けてなる中央鉄骨梁部２と、この中央鉄骨梁部２に続く梁端プレキャストコンクリート梁部３とを有する。この梁端プレキャストコンクリート梁部３が、鉄筋コンクリート柱２０に接合される。中央鉄骨梁部２は、緊結金具１０で梁端プレキャストコンクリート梁部３に緊結される。

中央鉄骨梁部２には、先端部に抜け出し抵抗部として下向きに折り曲げられた折り曲げ部４ａを有する上側の補強プレート４と、先端部に抜け出し抵抗部として複数本のスタッド５ａが設けられた下側の補強プレート５とが、端部に突出して配置される。上側の補強プレート４は、中央鉄骨梁部２の上のフランジ２ａの外面に高力ボルト等のボルト６で接合される。すなわち、フランジ２ａと補強プレート４とに設けられた複数の各ボルト挿通孔に渡ってボルト６が挿通され、このボルト６にナットをねじ込んで締め付けられる。下側の補強プレート５は、中央鉄骨梁部２の下のフランジ２ａの外面に高力ボルト等のボルト６で接合される。すなわち、下のフランジ２ａと補強プレート５とに設けられた複数の各ボルト挿通孔に渡ってボルト６が挿通され、このボルト６にナットをねじ込んで締め付けられる。これらの補強プレート４，５の幅寸法および板厚は、中央鉄骨梁部２の上下のフランジ２ａの幅寸法および板厚と同等以上とするのが望ましい。

梁端プレキャストコンクリート梁部３は、鉄筋コンクリート柱２０側に突出させた複数の主筋や、これら主筋を囲んで巻かれたあばら筋等の鉄筋（いずれも図示せず）や、前記緊結金具１０の梁端プレキャスト鋼棒１１を挿通させるさや管７などを配置した配筋部に、コンクリート８を打設して構成される。このコンクリート８の打設時に、前記第１および下側の補強プレート４，５の中央鉄骨梁部２から突出する部分が梁端プレキャストコンクリート梁部３内に埋め込まれる。

この梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁１の架設は、図２に示すように、以下の手順で行なわれる。
予め、中央鉄骨梁部２と梁端プレキャストコンクリート梁部３とを地組みする。具体的には、梁端プレキャストコンクリート梁部３から中央鉄骨梁部２側に突出する第１および下側の補強プレート４，５を、中央鉄骨梁部２の上下のフランジ２ａの外面にボルト６で仮止めする。このように地組みした梁端鉄筋コンクリート造鉄骨梁１の梁端プレキャストコンクリート梁部３を、図２（Ａ）のように、鉄筋コンクリート柱２０の柱頭の受け突部２１に設置する。
次に、緊結金具１０となるＰＣ鋼棒１１を、図２（Ｂ）のように、梁端プレキャストコンクリート梁部３のさや管７に挿入する。
次に、図２（Ｃ）のように、前記さや管７に挿入したＰＣ鋼棒１１にナット１２を螺合させて、中央鉄骨梁部２と梁端プレキャストコンクリート梁部３とを、緊結、つまり張力導入状態に結合し、最後に床スラブ２２を打設する。

図３は、比較参考例として、上記実施形態の梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁１から補強プレート４，５を省略した場合のせん断耐力についての説明図を示す。この梁端鉄筋コンクリート造鉄骨梁１Ａに垂直荷重Ｐが作用すると、中央鉄骨梁部２から梁端プレキャストコンクリート梁部３に切り替わる部分の上部（同図に符号Ａで示す）に符号Ｍで示すようにモーメントが働く。このモーメントＭにより、上記切り替わり部分の上部Ａでは、引っ張り荷重が作用する。そのため、中央鉄骨梁部２におけるエンドプレート２ａの面外変形やプレキャスト鋼棒１１の伸びが生じる。その結果、中央鉄骨梁部２の上のフランジ２ａの近傍で早期に隙間が開いてしまい、中央鉄骨梁部２の部分から梁端プレキャストコンクリート梁部３の部分に切り替わる部分の剛性が著しく低下する。

これに対して、この実施形態の梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁１では、中央鉄骨梁部２の上下のフランジ２ａの外面に接合された補強プレート４，５を、梁端プレキャストコンクリート梁部３に埋め込んでいるので、図４のＢ部，Ｃ部、Ｄ部、つまり梁端プレキャストコンクリート梁部３の柱側端の上部（Ｂ部）、中央鉄骨梁部２と梁端プレキャストコンクリート梁部３との接合面の上部（Ｃ部）および下部（Ｄ部）が、効果的に補強されることになる。そのため、梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁１に垂直荷重Ｐが作用して、中央鉄骨梁部２の部分から梁端プレキャストコンクリート梁部３の部分に切り替わる部分にモーメントＭが働いても、梁全体が一体となって動く。その結果、中央鉄骨梁部２の部分から梁端プレキャストコンクリート梁部３の部分に切り替わる部分の剛性が飛躍的に向上する。

また、中央鉄骨梁部２と梁端プレキャストコンクリート梁部３を地組みして鉄筋コンクリート柱２０の柱頭の受け突部２１に設置した後、緊結金具１０による緊結や高力ボルト６の本締めを行なえるので、施工性が向上する。

また、上側の補強プレート４には、その先端部の抜け出し抵抗部として下向きの折り曲げ部４ａを設けているので、梁端プレキャストコンクリート梁部３からの補強プレート４の抜け出し防止効果が上がると共に、水平力の伝達が可能となる。また、下側の補強プレート５には、その先端部に抜け出し抵抗部として複数のスタッド５ａを設けているので、梁端プレキャストコンクリート梁部３からの補強プレート４の抜け出し防止効果を上げることができる。

また、この実施形態では、前記第１および下側の補強プレート４，５を、中央鉄骨梁部２の上下のフランジ２ａの外面にボルト６で接合しているので、梁端プレキャストコンクリート梁部３の施工誤差などを吸収することができ、施工性がより向上する。
この実施形態によると、このように中央鉄骨梁部２の部分から梁端プレキャストコンクリート梁部３の部分に切り替わる部分の剛性が飛躍的に向上し、かつ施工性も優れたものとなる。そのため、従来の中央鉄骨梁部のエンドプレート自体を補強する場合に比べて、コストに対する剛性向上の効果が大きい。

図５は、この発明の他の実施形態を示す。この梁端鉄筋コンクリート造鉄骨梁１は、図１〜図４に示した実施形態において、先端部に抜け出し抵抗部としてスタッド９ａを設けた第３の補強プレート９を中央鉄骨梁部２から端部に突出させている。この補強プレート９の基端は、中央鉄骨梁部２のウェブ２ｃの表面に複数本の高力ボルト等のボルト６で接合し、この補強プレート９の中央鉄骨梁部２から突出した部分を、第１および下側の補強プレート４，５と同様に梁端プレキャストコンクリート梁部３内に埋め込んでいる。補強プレート９の基端のボルト接合は、補強プレート９と中央鉄骨梁部２のウェブ２ｃとに形成したボルト挿通孔に渡ってボルト６を挿通し、ナット締めすることで行う。その他の構成は先の実施形態の場合と同様である。

この実施形態の梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁１では、上側および下側の補強プレート４，５のほかに、第３の補強プレート９を設けているので、中央鉄骨梁部２の部分から梁端プレキャストコンクリート梁部３の部分に切り替わる部分の剛性がさらに向上する。

図６は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この梁端鉄筋コンクリート造鉄骨梁１は、図１〜図４に示した実施形態において、中央鉄骨梁部２の上のフランジ２ａの外面にボルト６で接合される上側の補強プレート４を、下側の補強プレート５と同様に、抜け止め抵抗部として先端部に複数のスタッド４Ａａを設けた補強プレート４Ａに置き換えたものである。補強プレート４Ａの突出長さは、下側の補強プレート５と同程度であり、その先端は、梁端プレキャストコンクリート梁部３の中央よりも中央鉄骨梁部２側である。この場合に、補強プレート４Ａをボルト６によらず溶接により中央鉄骨梁部２の上のフランジ２ａの外面に接合しても良い。その他の構成は図１〜図４に示した実施形態の場合と同様である。

図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁１は、図５に示した実施形態において、中央鉄骨梁部２の上のフランジ２ａの外面にボルト６で接合される上側の補強プレート４を、下側の補強プレート５と同様に、抜け止め抵抗部として先端部に複数のスタッド４Ａａを設けた補強プレート４Ａに置き換えたものである。その他の構成は図５に示した実施形態の場合と同様である。

この発明の一実施形態に係る梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁の構成を示す正面図である。 同梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁の施工手順を示す説明図である。 同梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁から補強プレートを省略した比較提案例のせん断耐力についての説明図である。 同梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁のせん断耐力についての説明図である。 この発明の他の実施形態に係る梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁の構成を示す正面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁の構成を示す正面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁の構成を示す正面図である。 従来例の正面図である。 他の従来例の正面図である。

符号の説明

１…梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁
２…中央鉄骨梁部
２Ａ…鉄骨
２ａ…フランジ
３…梁端プレキャストコンクリート梁部
４，４Ａ…上側の補強プレート
４ａ…折り曲げ部（抜け出し抵抗部）
４Ａａ…スタッド
５…下側の補強プレート
５ａ…スタッド（抜け止め抵抗部）
６…ボルト
７…さや管
８…コンクリート
９…第３の補強プレート
１０…緊結金具
１１…ＰＣ鋼棒
２０…鉄筋コンクリート柱

Claims (5)

1. 上下にフランジを有するＨ形鋼の端部にエンドプレートを設けてなる中央鉄骨梁部、およびこの中央鉄骨梁部の端部に続く梁端プレキャストコンクリート梁部を有し、上記中央鉄骨梁部に緊結金具で上記梁端プレキャストコンクリート梁部が結合され、上記梁端プレキャストコンクリート梁部が柱に接合される梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁において、
   先端が上記中央鉄骨梁部の端部から突出する上側および下側の補強プレートを設け、これら補強プレートの基端を上記中央鉄骨梁部の上下のフランジの外面にそれぞれ重ねて接合し、上記両補強プレートの中央鉄骨梁部から突出した部分に、コンクリート内に埋め込まれて上記補強プレートに抜け出し抵抗を与える抜け出し抵抗部を設け、上記両補強プレートにおける上記中央鉄骨梁部から突出した部分を、梁端プレキャストコンクリート梁部のコンクリート内に埋め込んだことを特徴とする梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁。
2. 請求項１において、上側の補強プレートの先端が、梁端プレキャストコンクリート梁部における柱側端の付近に位置し、下側の補強プレートの先端が、梁端プレキャストコンクリート梁部における中央鉄骨梁部側端の付近に位置し、上側の補強プレートの抜け出し抵抗部がこの補強プレートの先端に位置する梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁。
3. 請求項２において、上側の補強プレートの抜け出し抵抗部が、この補強プレートの先端を下側へ折り曲げた折り曲げ部であり、下側の補強プレートの抜け出し抵抗部が、この補強プレートに設けられた複数のスタッドである梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、先端が上記中央鉄骨梁部の端部から突出する第３の補強プレートを設け、この補強プレートの基端を、上記中央鉄骨梁部のウェブの表面に重ねて接合し、第３の補強プレートの中央鉄骨梁部から突出した部分に、コンクリート内に埋め込まれて上記補強プレートに抜け出し抵抗を与える抜け出し抵抗部を設け、上記第３の補強プレートにおける上記中央鉄骨梁部から突出した部分を、梁端プレキャストコンクリート梁部のコンクリート内に埋め込んだ梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、上記各補強プレートの上記中央鉄骨梁部への接合がボルト接合である梁端プレキャストコンクリート造鉄骨梁。

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