JP2018172899A

JP2018172899A - 柱梁接合部構造

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Publication number: JP2018172899A
Application number: JP2017070849A
Authority: JP
Inventors: 寛増子; Hiroshi Masuko
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP6830393B2

Abstract

【課題】接合部で分割される室のうちの外観が要求される室などでは、外観仕上げが容易に行えるような柱梁接合部の構造を提供する。【解決手段】鉄筋コンクリート柱１の側面を延長した面で囲まれた空間が、鉄筋コンクリート柱１に接合される鉄骨梁３により、４つの領域に分割されている形態の鉄筋コンクリート柱１と鉄骨梁３との接合部構造において、前記４つの領域のうち、予め指定された１つまたは２つまたは３つの領域が、鉄筋コンクリート柱１の柱主筋２を囲む帯筋４と、鉄骨梁３の上下のフランジ３Ｆとウェブ３Ｗとに溶接された板状の剪断補強部材５とが設けられた剪断補強構造を有し、前記４つの領域のうちの他の領域が、鉄筋コンクリート柱１の側面に沿って配置されて、両端部がそれぞれ隣接する鉄骨梁３のウェブ３Ｗに取付けられるふさぎ板６が設けられた剪断補強構造を有するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部の構造に関するものである。

図５（ａ），（ｂ）は、従来の鉄筋コンクリート柱（以下、ＲＣ柱１という）と鉄骨梁（以下、Ｓ梁３という）との接合部構造として、相隣するＳ梁３のウェブ３Ｗとの間に亘って、ＲＣ柱１の外周面に沿うように、断面がＬ字状の鋼板（以下、ふさぎ板６という）を配置するとともに、ふさぎ板６の両端部をウェブ３Ｗに溶接することで、接合部を剪断補強する形態のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１によれば、このような剪断補強構造を採ることにより、ふさぎ板６がＲＣ柱１の外周面に沿うように配置されているので、柱梁接合部にコンクリートを打設する際に、ふさぎ板６が型枠を兼ねるので、型枠の設置や取り外し作業を省略できるという利点を有する、とされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３２９６１６号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の剪断補強構造では、コンクリートの打設後には、図５に示したふさぎ板６が室内に露出しているため、居室や事務室などの外観が要求される室では、表面を塗装するのが大変であるだけでなく、ＲＣ柱１や後から構築する壁などとの外観の統一性が保てないといった問題点があった。
また、接合部に鉄筋を埋設する必要がある場合には、ふさぎ板が鋼板であるため、作業が容易ではなかった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、接合部で分割される室のうちの外観が要求される室などでは、外観仕上げが容易に行えるような柱梁接合部の構造を提供することを目的とする。

本発明は、ＲＣ柱の側面を延長した面で囲まれた空間が、前記ＲＣ柱に接合されるＳ梁により、４つの領域に分割されている形態の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造であって、前記４つの領域のうち、予め指定された１つまたは２つまたは３つの領域は、前記ＲＣ柱の柱主筋を囲む帯筋と、前記Ｓ梁の上下のフランジとウェブとに溶接された板状の剪断補強部材とを備えた剪断補強構造（以下、Ａ構造という）を有し、前記４つの領域のうちの他の領域は、前記ＲＣ柱の側面に沿って配置されて、両端部がそれぞれ隣接するＳ梁のウェブに取付けられるふさぎ板を備えた剪断補強構造（以下、Ｂ構造という）を有することを特徴とする。
このように、居室や事務室などの外観が要求される領域の剪断補強構造をＡ構造とし、倉庫や作業所などので、外観が要求されない領域をＢ構造としたので、塗装などの表面仕上げの作業を容易にかつ効率よく行うことができる。
また、ＲＣ柱とＳ梁との接合後に、接合部から突き出す垂れ壁（収納壁）などを作る予定の領域では、接合部に鉄筋を埋設する必要があるが、この場合には、鋼板であるふさぎ板がないＡ構造の方が、作業が容易であるので、このような領域については、作業場などであっても、予め指定する領域としてもよい。

また、前記板状の剪断補強部材に代えて、板面が前記鉄骨梁のフランジ面に平行な板状の水平片と、板面が前記フランジ面と前記ウェブ面とに垂直な板状の垂直片とを備え、前記水平片の一方の板面が、前記一方のフランジの、前記鉄骨梁の他方のフランジに対向する側の面に取付けられ、前記垂直片の前記一方のフランジ側の端面が、前記水平片の前記鉄筋コンクリート柱の周縁部側の端面に接続され、前記水平片のウェブ側の端面と前記垂直片のウェブ側の端面とが前記ウェブに取付けられるＬ字状の剪断補強部材（以下、Ｌ型ベアリングプレートという）を設けたので、圧縮ストラット域を拡大でき、接合部に打設されたコンクリートに作用する剪断応力に対する耐性を向上させることができる。
また、前記水平片として、前記ウェブ側とは反対側の端部が前記Ｓ梁の幅方向外側に位置するような、フランジのウェブよりも外側の幅よりも幅の広い水平片を用いることで、圧縮ストラット域を更に拡大できるようにしたので、接合部に打設されたコンクリートに作用する剪断応力に対する耐性が更に向上した。
また、Ｌ型ベアリングプレートの水平片と垂直片との間に、スチフナ用鋼板を配置することでＬ型ベアリングプレートの剛性を高めるようにしたので、剪断応力耐性を更に向上させることができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本実施の形態に係る柱梁接合部の構造を示す図である。本発明による柱梁接合部の他の例を示す図である。Ｌ型ベアリングプレートを用いた柱梁接合部構造を示す図である。柱梁接合部構造における圧力ストラット構成域を示す図である。従来の柱梁接合部を示す図である。

図１（ａ），（ｂ）は本実施の形態に係る柱梁接合部の構造を示す図で、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は平面図である。各図において、１は鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）、２はＲＣ柱１の柱主筋、３は鉄骨梁（Ｓ梁）、４は帯筋、５はベアリングプレート、６はふさぎ板である。
なお、本例では、ＲＣ柱１とＳ梁３とにより区画される４つの空間のうち、外観が要求される事務所となる空間が１つで、他の３つが外観が要求されない倉庫となる空間である柱梁接合部の構造について説明する。
ＲＣ柱１は、鉛直方向に延長する鉄筋コンクリートから成る平面視矩形の柱で、ＲＣ柱１表面の４隅からは、それぞれ、３本の柱主筋２が上方に延長している。
Ｓ梁３には、ＲＣ柱１の上部に配置されて、 (ｂ)図の左側である前方から右側である後方向に延長する第１のＳ梁３１と、 (ｂ)図の上下方向である左右方向に延長して、ＲＣ柱１の上部にて第１のＳ梁３１の右側に溶接される第２のＳ梁３２と、第１のＳ梁３１の左に溶接される第３のＳ梁３３とがある。
本例の柱梁接合部は、ＲＣ柱１の側面を延長した面で囲まれた空間が、ＲＣ柱１に接合されるＳ梁３１〜３３により分割される４つの領域に分割されている。
以下、Ｓ梁３１とＳ梁３２の後側（（ｂ）図の右側）とに囲まれた領域を第１領域Ｒ₁、Ｓ梁３２の前側とＳ梁３１の前側に位置する部分とに囲まれた領域を第２領域Ｒ₂、Ｓ梁３１とＳ梁３３の前側とに囲まれた領域を第３領域Ｒ₃、Ｓ梁３３の後側とＳ梁３１とに囲まれた領域を第４領域Ｒ₄という。

本例では、事務所となる空間に位置する第４領域Ｒ₄の柱梁接合部を、剪断補強材として、帯筋４とベアリングプレート５とが設けられた剪断補強構造（Ａ構造）とし、倉庫となる空間に位置する第１領域Ｒ₁〜第３領域Ｒ₃の柱梁接合部を、剪断補強材として、ふさぎ板６が設けられた剪断補強構造（Ｂ構造）とした。
なお、以下の説明において、Ｓ梁３１〜３３の区別がない場合には、Ｓ梁３１〜３３を単にＳ梁３と記す。
帯筋４とベアリングプレート５とは、第４領域Ｒ₄の接合部に用いられる、Ａ構造の剪断補強材である。
帯筋４は、第４領域Ｒ₄の柱主筋２を外側から取り囲むように、柱主筋２にワイヤ等で固定されるか、もしくは、溶接される平面視Ｌの字状の鉄筋で、その両端部４ｊは、それぞれ、Ｓ梁３１，３３のウェブ３Ｗまで延長され、ウェブ３Ｗに達した後、ウェブ３Ｗに沿って、Ｓ梁３１とＳ梁３３の交差部方向に向かって折り曲げられ、ウェブ３Ｗに溶接される。本例では、帯筋４を上下方向に３段配置した。
ベアリングプレート５は、Ｓ梁３１の後側に位置する部分とＳ梁３３の上下のフランジ３Ｆとウェブ３Ｗとに、それぞれ、溶接される平板状の部材で、帯筋４の外側で、ＲＣ柱1の周縁部に配置される。
ふさぎ板６は、Ｂ構造の剪断補強材で、第１領域Ｒ₁〜第３領域Ｒ₃の接合部にＲＣ柱１の外周面に沿うように配置される、平面視Ｌ字状の板状の部材である。ふさぎ板６の一端は相隣する一方のＳ梁３の後側に位置する部分の上下のフランジ３Ｆとウェブ３Ｗとに溶接され、多端は他方のＳ梁３の上下のフランジ３Ｆとウェブ３Ｗとのとに溶接される。

ＲＣ柱１とＳ梁３とを接合する際には、まず、第４領域Ｒ₄において、ＲＣ柱１の柱主筋２に、帯筋４を、外側から取り囲むように配置するとともに、帯筋４をウェブ３Ｗに溶接する。
次に、第１領域Ｒ₁〜第３領域Ｒ₃の接合部の隅部に、それぞれ、ふさぎ板６を溶接にて取付けるとともに、第４領域Ｒ₄の接合部の隅部にベアリングプレート５を溶接することで、ＲＣ柱１とＳ梁３とを接合する。
そして、第４領域Ｒ₄を取り囲むように型枠を組み立て、この型枠とふさぎ板６の内部にコンクリートを打設して、柱梁接合部を構築する。
その後、Ｓ梁３の下部に間仕切り壁を構築して、ＲＣ柱１とＳ梁３とにより区画される空間を予め設定した室に区画し、柱梁接合部と間仕切り壁との表面を仕上げる。
本例では、Ｓ梁３１とＳ梁３３の下部に間仕切り壁を構築し、Ｓ梁３１の右側の空間を第１倉庫、Ｓ梁３１とＳ梁３３の前側とに囲まれた空間を第２倉庫、Ｓ梁３３の後側とＳ梁３１とに囲まれた空間を事務所とした。
このように、外観が要求される事務所となる側の柱梁接合部である第４領域Ｒ₄の剪断補強構造をＡ構造とし、外観が要求されない第１及び第２の倉庫となる側の柱梁接合部である第１領域Ｒ₁〜第３領域Ｒ₃の剪断補強構造をＢ構造としたので、各室の表面仕上げを同じようにしても、事務所となる側の外観をきれいに仕上げることができる。
また、事務所となる側に収納壁などを作る場合にも、第４領域Ｒ₄の剪断補強構造がＡ構造であるので、接合部に鉄筋を容易に埋設できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、前記実施の形態では、剪断補強構造をＡ構造とした領域を１つとしたが、図２（ａ），（ｂ）に示すように、２つにしてもよい。この場合、（ａ）図のように、Ａ構造とした領域を相隣した領域としてもよいし、（ｂ）図のように、隣り合わない領域をＡ構造としてもよい。
あるいは、図２（ｃ）に示すように、剪断補強構造をＡ構造とした領域を３つとしてもよい。
ところで、図２（ａ）や図２（ｃ）のように、構造の領域が隣接している場合には、Ｓ梁３に、予め、帯筋４を通すための図示しない挿通孔を設けて、帯筋４を一方の領域から他方の領域に通すようにすれば、帯筋４を１本とすることも可能である。
このように、ＲＣ柱１とＳ梁３とにより区画される４つの空間のうち、外観が要求される空間に面する剪断補強構造をＡ構造とし、外観が要求されない空間に面する剪断補強構造をＢ構造とすれば、外観仕上げを容易にかつ効率よく行うことができる。
また、前記実施の形態では、Ａ構造の補強部材として、ベアリングプレート５を用いたが、ベアリングプレート５に代えて、図３（ａ）〜（ｄ）に示すようなＬ型ベアリングプレート１０を用いれば、柱梁接合部の剪断応力耐性を向上させることができる。

Ｌ型ベアリングプレート１０は、板面がＳ梁３のフランジ３Ｆの板面に平行な板状の水平片１１と、板面がフランジ３Ｆの板面とウェブ３Ｗの板面とに垂直な板状の垂直片１２とを備えた、Ｌ字形もしくは逆Ｌ字形のプレート本体１３と、水平片１１と垂直片１２とに間に配置されてプレート本体１３に溶接されるスチフナ用鋼板１４とを備える。
水平片１１の一方の板面は、一方のフランジ３Ｆ₂（または、フランジ３Ｆ₁）の他方のフランジ３Ｆ₁（または、フランジ３Ｆ₂）に対向する側の面に取付けられ、垂直片１２の一方のフランジ３Ｆ₂（または、フランジ３Ｆ₁）側の端面が、水平片１１のＲＣ柱１の周縁部側の端面に接続される。
また、水平片１１のウェブ３Ｗ側の端面と垂直片１２のウェブ３Ｗ側の端面とはウェブ３Ｗに溶接により取付けられる
本例では、水平片１１のフランジ３Ｆの幅方向の長さである幅ａを、水平片１１のウェブ３Ｗ側とは反対側の端部１１ｋが、Ｓ梁３１，３３の幅方向外側に位置するように設定した。すなわち、水平片１１の幅ａを、フランジ３Ｆの幅をＢ、ウェブ３Ｗの厚さをｔ_ｗとしたとき、ａ＞（Ｂ−ｔ_ｗ）/２とした。
本例では、Ｌ型ベアリングプレート１０を、Ｓ梁３１，３３の上側のフランジ３Ｆ₁の内側の面と、下側のフランジ３Ｆ₂の内側の面の両方に、垂直片１２がＲＣ柱１の周縁部の上部に（詳細には、垂直片１２のＲＣ柱１の中心側とは反対側の面が、ＲＣ柱１の側面を上部に延長した面上に）位置するように配置した。
また、本例では、Ｌ型ベアリングプレート１０を、Ｓ梁３の一方の側（ここでは、上側）のフランジ３Ｆ₁の内側の面と、他方の側（ここでは、下側）のフランジ３Ｆ₂の内側の面の両方に、垂直片１２がＲＣ柱１の周縁部の上部に（詳細には、垂直片１２のＲＣ柱１の中心側とは反対側の面が、ＲＣ柱１の側面を上部に延長した面上に）位置するように配置した。
なお、Ｌ型ベアリングプレート１０を、上側のフランジ３Ｆ₁と下側のフランジ３Ｆ₂の両方に取付ける場合には、対向する２つの垂直片１２が離れている必要がある。すなわち、垂直片１２の高さをｂとすると、高さｂは、ウェブ寸法をＨ、フランジ３Ｆの厚さをｔ_Fとすると、ｂ＜（Ｈ−ｔ_F）/２である。
また、Ｌ型ベアリングプレート１０は、Ｓ梁３１，３３のフランジ３Ｆとウェブ３Ｗとにそれぞれ溶接にて取付けられるので、水平片１１の厚さｔ₁₁をフランジ３Ｆの厚さｔ_Fよりも厚くし、垂直片１２の厚さｔ₁₂をウェブ３Ｗの厚さｔ_ｗよりも厚くすることが好ましい。
スチフナ用鋼板１４は、帯筋４を挿通するための貫通孔１４ｈを備えた、直角三角形の各頂点部を切欠いた板状の部材で、直角を構成する２辺が、それぞれ、水平片１１と垂直片１２とに溶接される。スチフナ用鋼板１４は、プレート本体１３の両端部にそれぞれ配置される。

ところで、柱梁接合部の強度は、接合部の破壊時の抵抗機構をストラット機構と仮定して計算された圧縮ストラットの面積が大きいほど高いとされている。圧縮ストラットの面積は、柱梁接合部に打設したコンクリートと接合している剪断補強部材に依存する。
図４（ａ）の斜線部は、平板状のベアリングプレート５を用いた場合の柱梁接合部における圧縮ストラット構成域を示す図で、図４（ｂ）の斜線部は、Ｌ型ベアリングプレート１０を用いた場合の柱梁接合部における圧縮ストラット構成域を示す図である。なお、説明を簡単にするため、柱梁接合部の構成としては、図２（ａ）に示した、Ａ構造の領域が相隣する場合を図示した。
（ａ）図と（ｂ）図とを比較して分かるように、剪断補強部材として、フランジ３Ｆよりも外側まで延長する水平片を有するＬ型ベアリングプレート１０を用いた場合には、（平板状のベアリングプレート５よりも広い範囲で圧縮ストラットの反力を受けることができるので、圧縮ストラット幅及び圧縮ストラットの面積が広くなることがわかる。
したがって、柱梁接合部の直上に構築されたスラブ７に水平方向の剪断力が入力した際にコンクリートに作用する圧縮応力及び引張応力を小さくすることできるので、柱梁接合部の剪断応力耐性が向上する。
なお、Ｌ型ベアリングプレート１０を構成するスチフナ用鋼板１４は本発明の必須の要素ではなく、スチフナ用鋼板１４を省いたプレート本体１３のみでも、柱梁接合部の剪断応力耐性を十分に向上させることができる。

１鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）、２柱主筋、３鉄骨梁（Ｓ梁）、
３ＦＳ梁のフランジ、３ＷＳ梁のウェブ、４帯筋、５ベアリングプレート、
６ふさぎ板。

Claims

鉄筋コンクリート柱の側面を延長した面で囲まれた空間が、前記鉄筋コンクリート柱に接合される鉄骨梁により、４つの領域に分割されている形態の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造であって、
前記４つの領域のうち、予め指定された１つまたは２つまたは３つの領域は、
前記鉄筋コンクリート柱の柱主筋を囲む帯筋と、
前記鉄骨梁の上下のフランジとウェブとに溶接された板状の剪断補強部材とが設けられた剪断補強構造を有し、
前記４つの領域のうちの他の領域は、
前記鉄筋コンクリート柱の側面に沿って配置されて、両端部がそれぞれ隣接する鉄骨梁のウェブに取付けられるふさぎ板が設けられた剪断補強構造を有することを特徴とする柱梁接合部構造。
前記板状の剪断補強部材に代えて、
板面が前記鉄骨梁のフランジ面に平行な板状の水平片と、
板面が前記フランジ面と前記ウェブ面とに垂直な板状の垂直片とを備え、
前記水平片の一方の板面が、前記一方のフランジの、前記鉄骨梁の他方のフランジに対向する側の面に取付けられ、
前記垂直片の前記一方のフランジ側の端面が、前記水平片の前記鉄筋コンクリート柱の周縁部側の端面に接続され、
前記水平片のウェブ側の端面と前記垂直片のウェブ側の端面とが前記ウェブに取付けられるＬ字状の剪断補強部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合部構造。
前記水平片の前記ウェブ側とは反対側の端部が前記鉄骨梁の幅方向外側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の柱梁接合部構造。
前記Ｌ字状の剪断補強部材の水平片と垂直片との間に、スチフナ用鋼板を配置したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の柱梁接合部構造。