プレキャストコンクリート柱の接合構造
【課題】簡単な計算で接合部の強度を評価することができるプレキャストコンクリート柱の接合構造を提供することを課題とする。
【解決手段】プレキャストコンクリート柱１０を、このプレキャストコンクリート柱１０よりも強度が低い柱支持構造体３０に接合する接合構造において、柱支持構造体３０の上面に形成された凹部３１の底面３１ａと、その上方に所定の間隔をあけて配置されたプレキャストコンクリート柱１０との間に、柱支持構造体３０の強度以上でプレキャストコンクリート柱１０の強度未満の強度を有する充填材５０を充填して接合部を形成した。
【解決手段】プレキャストコンクリート柱１０を、このプレキャストコンクリート柱１０よりも強度が低い柱支持構造体３０に接合する接合構造において、柱支持構造体３０の上面に形成された凹部３１の底面３１ａと、その上方に所定の間隔をあけて配置されたプレキャストコンクリート柱１０との間に、柱支持構造体３０の強度以上でプレキャストコンクリート柱１０の強度未満の強度を有する充填材５０を充填して接合部を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高強度のプレキャストコンクリート柱を、このプレキャストコンクリート柱よりも強度が低い柱支持構造体に接合する接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレキャストコンクリート柱の接合部には、プレキャストコンクリート柱自身の強度よりも強い強度を有するグラウト材を充填するのが一般的である。しかし、昨今のコンクリート技術の進歩により、流動性の高いグラウト材よりも強度が高い超高強度コンクリートによるプレキャストコンクリート柱が実現した。
【０００３】
このような技術の進歩により、現在では、図８に示すような接合形式で、鉄筋コンクリート造の建築物を構築する場合がある。図８に示すように、同じ強度の超高強度プレキャスト部材である柱１００および梁１０１の間にこれらの部材よりも低強度のグラウト材１０２を充填する場合には、図９のような形状のコンクリート供試体１０３で接合部の強度を評価することが提案されている（特許文献１参照）。このコンクリート供試体１０３は、同じ強度の超高強度プレキャスト部材１０３ａ，１０３ａの間にこれらの部材よりも低強度のグラウト材１０３ｂを充填して形成されている。
【０００４】
ところで、超高強度ではない普通コンクリートのプレキャストコンクリート柱の接合構造としては、特許文献２に示すようなものがあった。この接合構造は、鉛直部材（プレキャストコンクリート柱）の下端面に凹陥部を設けて、水平部材（柱支持構造体）の上端面に鉛直部材下端部が嵌入できる凹欠部を設け、この凹欠部に下端部が嵌入するように鉛直部材を建て入れて、凹陥部と凹欠部にグラウト材を注入して充填するようになっている。
【特許文献１】特開２００７−４６４１６号公報
【特許文献２】特開平５−２３０８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超高強度プレキャストコンクリート柱を用いた建築物の上層階では、図８のような接合構造が一般的であるので、特許文献１の評価方法を適用することが可能である。しかし、図１０に示すように、一階の柱脚部などにおいて、柱下部に、柱１００よりも断面が大幅に大きい床スラブ１０４などの柱支持構造体がある場合には、柱支持構造体（床スラブ１０４）を柱１００と同じ強度で設計する必要はなく、その強度を低くすることができる。このような接合構造では、特許文献１の評価方法を適用することができず、現状では、簡単な計算で接合部の強度を評価することができない。
【０００６】
また、特許文献２の接合構造は、普通コンクリートのプレキャストコンクリート柱の接合構造であって、超高強度コンクリートのプレキャストコンクリート柱の接合構造ではないので、充填材であるグラウト材の強度が、鉛直部材（プレキャストコンクリート柱）および水平部材（柱支持構造体）の強度よりも高くなっている。そのため、グラウト材を柱の一部と見なすことができず、簡単な計算で接合部の強度を評価することができない。
【０００７】
そこで、本発明は前記の問題を解決すべく案出されたものであって、簡単な計算で接合部の強度を評価することができるプレキャストコンクリート柱の接合構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、プレキャストコンクリート柱を、当該プレキャストコンクリート柱よりも強度が低い柱支持構造体に接合する接合構造において、前記柱支持構造体の上面に形成された凹部の底面と、その上方に所定の間隔をあけて配置された前記プレキャストコンクリート柱との間に、前記柱支持構造体の強度以上で前記プレキャストコンクリート柱の強度未満の強度を有する充填材を充填して接合部を形成したことを特徴とするプレキャストコンクリート柱の接合構造である。
【０００９】
ここで、プレキャストコンクリート柱は、コンクリート設計基準強度が１５０Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートにて形成された超高強度プレキャストコンクリート柱を示し、柱支持構造体も普通コンクリートよりも高い強度を有しているものとする。柱支持構造体は、柱の下部に配置された梁、床スラブや基礎等の柱を支持する構造体をいう。
【００１０】
このような構成によれば、充填材は、柱支持構造体の内部に充填されて、柱支持構造体の強度以上でプレキャストコンクリート柱の強度未満の強度を有しているので、プレキャストコンクリート柱の一部ではなく柱支持構造体の一部と見なすことができる。したがって、一般的な簡単な計算で接合部の強度を評価することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記プレキャストコンクリート柱の底面が、凹部内に挿入されて前記柱支持構造体の上端面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート柱の接合構造である。
【００１２】
このような構成によれば、充填材がプレキャストコンクリート柱の底面だけでなく側面にも接することになるので、プレキャストコンクリート柱と柱支持構造体とのせん断方向の接合強度をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡単な計算で、プレキャストコンクリート柱と柱支持構造体との接合部の強度を評価することができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第一の実施形態を示した断面図である。図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第一の実施形態の施工手順を示した断面図である。
【００１６】
第一実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造は、図１に示すように、プレキャストコンクリート柱１０を、このプレキャストコンクリート柱１０よりも強度が低い柱支持構造体３０に接合する構造であって、柱支持構造体３０の上面に形成された凹部３１の底面３１ａと、その上方に所定の間隔をあけて配置されたプレキャストコンクリート柱１０との間に、柱支持構造体３０の強度以上でプレキャストコンクリート柱１０の強度未満の強度を有する充填材５０を充填して接合部を形成したことを特徴とする。
【００１７】
本実施形態において、プレキャストコンクリート柱１０は、コンクリート設計基準強度が例えば１５０Ｎ／ｍｍ２の超高強度コンクリートにて形成された超高強度プレキャストコンクリート柱である。また、柱支持構造体３０は、普通コンクリートよりも高い強度（例えば、１００Ｎ／ｍｍ２）の高強度コンクリートにて形成されている。柱支持構造体３０は、柱の下部に配置された梁、床スラブや基礎等の柱を支持する構造体にて構成されている。
【００１８】
プレキャストコンクリート柱１０は、図１及び図２に示すように、断面正方形を呈しており、その下端部の四隅近傍には、プレキャストコンクリート柱１０内部の主筋１１の下端部と、柱支持構造体３０から上方に延出するアンカー筋３２の上端部が上下からそれぞれ挿入されるカプラー１２が内蔵されている。主筋１１およびアンカー筋３２は、異径鉄筋が用いられている。カプラー１２は、内部に鉄筋を挿入して充填材を充填することで鉄筋の機械式継手を構成する部材であって、内部に異径鉄筋の凹凸に対応する凹凸（図示せず）が形成されている。カプラー１２は、本実施形態では、円筒状を呈して縦方向に配置されており、長手方向（高さ方向）中間部の径が最も大きく、この大径部分から上下端に向かって徐々に縮径した形状となっている。カプラー１２の下端部は、プレキャストコンクリート柱１０の下端部で開放されており、アンカー筋３２の挿入口となっている。カプラー１２の側面には、プレキャストコンクリート柱１０の側面から繋がる連通孔１３が形成されている。この連通孔１３は、カプラー１２内に充填材５０を供給するために形成されており、また、一部の連通孔１３は、カプラー１２を介してプレキャストコンクリート柱１０の下部に充填材５０を注入するために用いられ、この連通孔１３とカプラー１２の内部空間とで、充填材注入流路１４が構成されている。連通孔１３は、上下方向に所定の間隔をあけて二箇所に形成されている。
【００１９】
柱支持構造体３０の上面に形成された凹部３１は、断面形状が、プレキャストコンクリート柱１０の断面より大きい正方形を呈しており、プレキャストコンクリート柱１０を接合するのに必要な所定の深さ、好ましくは１０ｍｍ以上の深さを有している。凹部３１の外周面は、プレキャストコンクリート柱１０の外周面から、深さ寸法と同等の長さ外側に広がった位置に形成されている。また、凹部３１の底面３１ａの略中央部には、スペーサ２０が配置されている。
【００２０】
スペーサ２０は、凹部３１の底面３１ａ上にプレキャストコンクリート柱１０を所定の間隔をあけて配置するためのものである。スペーサ２０は硬質樹脂やコンクリート等の材質にて形成されており、建込み施工時に上部に載置されるプレキャストコンクリート柱１０の荷重に耐えられるように構成されている。スペーサ２０は、凹部３１の深さ寸法と同等の高さ寸法を備えており、プレキャストコンクリート柱１０の下端部が、柱支持構造体３０の上面と同等の高さに配置されるようになっている。スペーサ２０は、上側が小径となる円錐台状に形成されており、上端周縁部の出隅部の角度が鈍角になるようになっている。
【００２１】
充填材５０は、グラウトモルタルにて構成されている。このグラウトモルタルは、柱支持構造体３０の強度以上でプレキャストコンクリート柱１０の強度未満の強度（例えば、１３０Ｎ／ｍｍ２）を発現できるとともに、前記の充填材注入流路１４内を通過できる流動性を備えたものが用いられる。
【００２２】
次に、前記構成のプレキャストコンクリート柱の接合構造の施工手順を、図３を参照しながら説明する。
【００２３】
まず、図３の（ａ）に示すように、図示しない型枠内に配筋を施した後、その型枠内に高強度コンクリートを打設して、上面に凹部３１を有する柱支持構造体３０を形成する。ここで、凹部３１の四隅の底面３１ａからアンカー筋３２が上方に突出するように配置しておく。
【００２４】
次に、図３に（ｂ）に示すように、柱支持構造体３０の凹部３１の略中央部にスペーサ２０を設置した後に、工場等で超高強度コンクリートによって予め形成しておいたプレキャストコンクリート柱１０を、凹部３１の上方から建て込んで、スペーサ２０上に載置する。このとき、アンカー筋３２の上部が、プレキャストコンクリート柱１０の底部からカプラー１２内に挿入される。このとき、スペーサ２０を設けたことによって、プレキャストコンクリート柱１０の設置高さを容易にガイドすることができる。
【００２５】
その後、プレキャストコンクリート柱１０の角度修正等の建て入れ精度の調整を行う。このとき、スペーサ２０は円錐台状に形成されているので、その上端の周縁部の出隅部の角度が鈍角になっているので、プレキャストコンクリート柱１０を傾けやすく角度修正が行いやすい。また、スペーサ２０の出隅部の破損も発生しにくい。
【００２６】
プレキャストコンクリート柱１０の建て入れ精度の調整が完了した後に、図３の（ｃ）に示すように、プレキャストコンクリート柱１０の周囲に、凹部３１の周縁部を覆う板状の充填材オーバーフロー防止板２１を設置する。その後、充填材５０を、プレキャストコンクリート柱１０の側面に開口する下側の連通孔１３の一箇所から注入して、充填材注入流路１４内を通過させて、凹部３１に充填する。このとき、充填材５０は、適度な流動性を有しているので、充填材注入流路１４内を円滑に通過できる。充填材５０で凹部３１が充たされた後は、充填材注入流路１４内が充たされるまで、充填材５０が供給される。このとき、充填材オーバーフロー防止板２１を設けているので、充填材５０が、柱支持構造体３０の表面に溢れ出ることはない。また、充填材５０の注入に用いられた貫通孔１３以外の貫通孔１３からは充填材５０が溢れるので、その貫通孔１３の高さまで充填材５０が充填されたことを確認できる。その後、所定時間養生して充填材５０が固まったら、充填材オーバーフロー防止板２１を取り除いて、かかる接合構造の施工が完了する。
【００２７】
以上のように施工されたプレキャストコンクリート柱１０の接合構造によれば、柱支持構造体３０の強度以上でプレキャストコンクリート柱１０の強度未満の強度を有している充填材５０を、柱支持構造体３０の面内に形成された凹部３１に充填したことによって、充填材５０は、プレキャストコンクリート柱１０の一部ではなく柱支持構造体３０の一部と見なすことができる。したがって、かかる接合構造では、プレキャストコンクリート柱１０を柱支持構造体３０に単純に接合したものとして構造計算をすることができるので、一般的で簡単な公知の計算で接合部の強度を評価できる。
【００２８】
また、凹部３１の底面３１ａ上に、スペーサ２０を設けたことによって、プレキャストコンクリート柱１０の高さ方向位置を容易に決定できる。さらに、スペーサ２０は円錐台状であるので、プレキャストコンクリート柱１０の建入角度を容易に調整することができるとともに、スペーサ２０上でプレキャストコンクリート柱１０を傾けやすく、建入角度の調整がさらに容易になる。
【００２９】
図４は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第二の実施形態を示した断面図である。
【００３０】
第一実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造では、凹部３１と充填材注入流路１４の全体に充填材５０が充填されているのに対して、第二実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造は、図４に示すように、プレキャストコンクリート柱１０の充填材注入流路１４の内部に、継手用充填材５１が充填されていることを特徴とする。なお、その他の構成については、図１に示した第一実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００３１】
継手用充填材５１は、充填材注入流路１４を介して凹部３１に充填材５０を充填した後に、充填材注入流路１４内に充填される。継手用充填材５１は、例えば、膨張性充填材にて構成されており、この継手用充填材５１がカプラー１２内で硬化することにより、膨張力が主筋１１、アンカー筋３２およびカプラー１２の全面に均等に作用し、継手部を完全な剛接合状態とすることができる。これによって、接合構造の固定強度をさらに高めることができる。
【００３２】
図５は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第三の実施形態を示した断面図である。
【００３３】
第三実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造は、図５に示すように、柱支持構造体３０の上面に第一実施形態の凹部３１よりも深い凹部３３が形成されており、プレキャストコンクリート柱１０の底面１０ａが、凹部３３内に挿入されて柱支持構造体３０の上端面３０ａよりも下方に位置することを特徴とする。
【００３４】
プレキャストコンクリート柱１０の内部には、第一実施形態と同様のカプラー１２と連通孔１３とが設けられており、カプラー１２の下部には、カプラー１２の下端部より拡径した拡径円筒部１５を構成するスリーブ１６が連続的に連結している。拡径円筒部１５は、凹部３３内に挿入される部分と同等の高さで形成されている。すなわち、本実施形態では、連通孔１３、カプラー１２およびスリーブ１６にて充填材注入流路１４が区画形成されていることとなる。
【００３５】
プレキャストコンクリート柱１０は、スペーサ２０の高さ寸法と同等の長さが、凹部３３内に挿入されている。すなわち、スリーブ１６の高さが、スペーサ２０の高さと同等となっている。一方、凹部３３の深さ寸法は、スリーブ１６の高さ寸法とスペーサ２０の高さ寸法とを合わせた長さと同等となっている。また、充填材５０は、柱支持構造体３０の上端面３０ａの高さまで凹部３３内に充填されている。これによって、プレキャストコンクリート柱１０の底部は、スリーブ１６の高さ寸法だけ、充填材５０内に収容されており、プレキャストコンクリート柱１０の外側面１０ｂが充填材５０に密着することとなる。
【００３６】
以上のような構成のプレキャストコンクリート柱の接続構造によれば、第一実施形態と同様の作用効果の他に、以下のような作用効果を得られる。
【００３７】
本実施形態によれば、充填材５０がプレキャストコンクリート柱１０の底面１０ａだけでなく外側面１０ｂにも接することになるので、プレキャストコンクリート柱１０は図５中の左右前後方向から充填材５０に支持されることとなり、プレキャストコンクリート柱１０と柱支持構造体３０とのせん断方向の接合強度をさらに高めることができる。
【００３８】
図６は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第四の実施形態を示した断面図である。図７は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第四の実施形態の施工手順を示した断面図である。
【００３９】
第三実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造では、凹部３３と充填材注入流路１４の全体に充填材５０が充填されているのに対して、第四実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造は、図６に示すように、プレキャストコンクリート柱１０の充填材注入流路１４のカプラー１２および連通孔１３の内部に、継手用充填材５１が充填されていることを特徴とする。なお、その他の構成については、図５に示した第三実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００４０】
継手用充填材５１は、充填材注入流路１４を介して凹部３３および拡径円筒部１５に充填材５０を充填した後に、充填材注入流路１４のカプラー１２および連通孔１３の内部に充填される。継手用充填材５１は、第二実施形態と同様に、膨張性充填材にて構成されており、この継手用充填材５１がカプラー１２内で硬化することにより、膨張力が主筋１１、アンカー筋３２およびカプラー１２の全面に均等に作用し、継手部を完全な剛接合状態とすることができる。これによって、接合構造の固定強度をさらに高めることができる。なお、充填材５０は、柱支持構造体３０の上端面３０ａの高さまで充填されており、凹部３３およびプレキャストコンクリート柱１０の拡径円筒部１５に充填されている。
【００４１】
次に、前記構成のプレキャストコンクリート柱の接合構造の施工手順を、図７を参照しながら説明する。
【００４２】
まず、図７の（ａ）に示すように、図示しない型枠内に配筋を施した後、その型枠内に高強度コンクリートを打設して、上面に凹部３３を有する柱支持構造体３０を形成する。ここで、凹部３３の四隅の底面３３ａからアンカー筋３２が上方に突出するように配置しておく。
【００４３】
次に、図７の（ｂ）に示すように、柱支持構造体３０の凹部３３の略中央部にスペーサ２０を設置した後に、工場等で超高強度コンクリートによって予め形成しておいたプレキャストコンクリート柱１０を、凹部３３の上方から建て込んで、スペーサ２０上に載置する。このとき、アンカー筋３２の上部が、プレキャストコンクリート柱１０の底面１０ａから拡径円筒部１５を通過してカプラー１２内に挿入される。このとき、スペーサ２０を設けたことによって、プレキャストコンクリート柱１０の設置高さを容易にガイドすることができる。
【００４４】
その後、プレキャストコンクリート柱１０の角度修正等の建て入れ精度の調整を行う。このとき、スペーサ２０は円錐台状に形成されているので、その上端の周縁部の出隅部の角度が鈍角になっており、プレキャストコンクリート柱１０を傾けやすく角度修正が行いやすい。また、スペーサ２０の出隅部の破損も発生しにくい。
【００４５】
プレキャストコンクリート柱１０の建て入れ精度の調整が完了した後に、図７の（ｃ）に示すように、プレキャストコンクリート柱１０の周囲に、凹部３１の周縁部を覆う板状の充填材オーバーフロー防止板２１を設置する。その後、充填材５０を、プレキャストコンクリート柱１０の側面に開口する下側の連通孔１３の一箇所から注入して、カプラー１２およびスリーブ１６内を通過させて、凹部３３に充填する。このとき、充填材５０は、適度な流動性を有しているので、充填材注入流路１４内を円滑に通過できる。充填材５０で凹部３３および拡径円筒部１５が充たされたところで、充填材５０の供給を停止する。このとき、充填材オーバーフロー防止板２１を設けているので、充填材５０が、柱支持構造体３０の表面に溢れ出ることはない。なお、充填材５０はその供給量を管理することで、凹部３３および拡径円筒部１５が充たされることを検知すればよい。その後、継手用充填材５１を、各カプラー１２の下側に形成された連通孔１３から順次注入して各カプラー１２内に供給して充填する。このとき、各カプラー１２の上側の貫通孔１３からは注入された充填材５０が溢れるので、その高さまで充填材５０が充填されたことを確認できる。その後、所定時間養生して充填材５０が固まったら、充填材オーバーフロー防止板２１を取り除いて、かかる接合構造の施工が完了する。
【００４６】
以上のような構成のプレキャストコンクリート柱の接続構造によれば、第三実施形態と同様の作用効果の他に、継手用充填材５１がカプラー１２内で硬化することにより、継手部を完全な剛接合状態とすることができる。これによって、接合構造の固定強度をさらに高めることができるといった作用効果を得られる。
【００４７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、プレキャストコンクリート柱１０および凹部３１，３３の形状は断面正方形に限られるものではなく、断面円形や断面多角形等の他の形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第一の実施形態を示した断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第一の実施形態の施工手順を順次示した断面図である。
【図４】本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第二の実施形態を示した断面図である。
【図５】本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第三の実施形態を示した断面図である。
【図６】本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第四の実施形態を示した断面図である。
【図７】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第四の実施形態の施工手順を順次示した断面図である。
【図８】従来のプレキャストコンクリート柱と梁材との接合構造を示した側面図である。
【図９】接合部の強度を評価するためのコンクリート供試体を示した斜視図である。
【図１０】従来のプレキャストコンクリート柱と床スラブとの接合構造を示した側面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ プレキャストコンクリート柱
１０ａ 底面
３０ 柱支持構造体
３１ 凹部
３１ａ 底面
３３ 凹部
３３ａ 底面
５０ 充填材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高強度のプレキャストコンクリート柱を、このプレキャストコンクリート柱よりも強度が低い柱支持構造体に接合する接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレキャストコンクリート柱の接合部には、プレキャストコンクリート柱自身の強度よりも強い強度を有するグラウト材を充填するのが一般的である。しかし、昨今のコンクリート技術の進歩により、流動性の高いグラウト材よりも強度が高い超高強度コンクリートによるプレキャストコンクリート柱が実現した。
【０００３】
このような技術の進歩により、現在では、図８に示すような接合形式で、鉄筋コンクリート造の建築物を構築する場合がある。図８に示すように、同じ強度の超高強度プレキャスト部材である柱１００および梁１０１の間にこれらの部材よりも低強度のグラウト材１０２を充填する場合には、図９のような形状のコンクリート供試体１０３で接合部の強度を評価することが提案されている（特許文献１参照）。このコンクリート供試体１０３は、同じ強度の超高強度プレキャスト部材１０３ａ，１０３ａの間にこれらの部材よりも低強度のグラウト材１０３ｂを充填して形成されている。
【０００４】
ところで、超高強度ではない普通コンクリートのプレキャストコンクリート柱の接合構造としては、特許文献２に示すようなものがあった。この接合構造は、鉛直部材（プレキャストコンクリート柱）の下端面に凹陥部を設けて、水平部材（柱支持構造体）の上端面に鉛直部材下端部が嵌入できる凹欠部を設け、この凹欠部に下端部が嵌入するように鉛直部材を建て入れて、凹陥部と凹欠部にグラウト材を注入して充填するようになっている。
【特許文献１】特開２００７−４６４１６号公報
【特許文献２】特開平５−２３０８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超高強度プレキャストコンクリート柱を用いた建築物の上層階では、図８のような接合構造が一般的であるので、特許文献１の評価方法を適用することが可能である。しかし、図１０に示すように、一階の柱脚部などにおいて、柱下部に、柱１００よりも断面が大幅に大きい床スラブ１０４などの柱支持構造体がある場合には、柱支持構造体（床スラブ１０４）を柱１００と同じ強度で設計する必要はなく、その強度を低くすることができる。このような接合構造では、特許文献１の評価方法を適用することができず、現状では、簡単な計算で接合部の強度を評価することができない。
【０００６】
また、特許文献２の接合構造は、普通コンクリートのプレキャストコンクリート柱の接合構造であって、超高強度コンクリートのプレキャストコンクリート柱の接合構造ではないので、充填材であるグラウト材の強度が、鉛直部材（プレキャストコンクリート柱）および水平部材（柱支持構造体）の強度よりも高くなっている。そのため、グラウト材を柱の一部と見なすことができず、簡単な計算で接合部の強度を評価することができない。
【０００７】
そこで、本発明は前記の問題を解決すべく案出されたものであって、簡単な計算で接合部の強度を評価することができるプレキャストコンクリート柱の接合構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、プレキャストコンクリート柱を、当該プレキャストコンクリート柱よりも強度が低い柱支持構造体に接合する接合構造において、前記柱支持構造体の上面に形成された凹部の底面と、その上方に所定の間隔をあけて配置された前記プレキャストコンクリート柱との間に、前記柱支持構造体の強度以上で前記プレキャストコンクリート柱の強度未満の強度を有する充填材を充填して接合部を形成したことを特徴とするプレキャストコンクリート柱の接合構造である。
【０００９】
ここで、プレキャストコンクリート柱は、コンクリート設計基準強度が１５０Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートにて形成された超高強度プレキャストコンクリート柱を示し、柱支持構造体も普通コンクリートよりも高い強度を有しているものとする。柱支持構造体は、柱の下部に配置された梁、床スラブや基礎等の柱を支持する構造体をいう。
【００１０】
このような構成によれば、充填材は、柱支持構造体の内部に充填されて、柱支持構造体の強度以上でプレキャストコンクリート柱の強度未満の強度を有しているので、プレキャストコンクリート柱の一部ではなく柱支持構造体の一部と見なすことができる。したがって、一般的な簡単な計算で接合部の強度を評価することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記プレキャストコンクリート柱の底面が、凹部内に挿入されて前記柱支持構造体の上端面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート柱の接合構造である。
【００１２】
このような構成によれば、充填材がプレキャストコンクリート柱の底面だけでなく側面にも接することになるので、プレキャストコンクリート柱と柱支持構造体とのせん断方向の接合強度をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡単な計算で、プレキャストコンクリート柱と柱支持構造体との接合部の強度を評価することができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第一の実施形態を示した断面図である。図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第一の実施形態の施工手順を示した断面図である。
【００１６】
第一実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造は、図１に示すように、プレキャストコンクリート柱１０を、このプレキャストコンクリート柱１０よりも強度が低い柱支持構造体３０に接合する構造であって、柱支持構造体３０の上面に形成された凹部３１の底面３１ａと、その上方に所定の間隔をあけて配置されたプレキャストコンクリート柱１０との間に、柱支持構造体３０の強度以上でプレキャストコンクリート柱１０の強度未満の強度を有する充填材５０を充填して接合部を形成したことを特徴とする。
【００１７】
本実施形態において、プレキャストコンクリート柱１０は、コンクリート設計基準強度が例えば１５０Ｎ／ｍｍ２の超高強度コンクリートにて形成された超高強度プレキャストコンクリート柱である。また、柱支持構造体３０は、普通コンクリートよりも高い強度（例えば、１００Ｎ／ｍｍ２）の高強度コンクリートにて形成されている。柱支持構造体３０は、柱の下部に配置された梁、床スラブや基礎等の柱を支持する構造体にて構成されている。
【００１８】
プレキャストコンクリート柱１０は、図１及び図２に示すように、断面正方形を呈しており、その下端部の四隅近傍には、プレキャストコンクリート柱１０内部の主筋１１の下端部と、柱支持構造体３０から上方に延出するアンカー筋３２の上端部が上下からそれぞれ挿入されるカプラー１２が内蔵されている。主筋１１およびアンカー筋３２は、異径鉄筋が用いられている。カプラー１２は、内部に鉄筋を挿入して充填材を充填することで鉄筋の機械式継手を構成する部材であって、内部に異径鉄筋の凹凸に対応する凹凸（図示せず）が形成されている。カプラー１２は、本実施形態では、円筒状を呈して縦方向に配置されており、長手方向（高さ方向）中間部の径が最も大きく、この大径部分から上下端に向かって徐々に縮径した形状となっている。カプラー１２の下端部は、プレキャストコンクリート柱１０の下端部で開放されており、アンカー筋３２の挿入口となっている。カプラー１２の側面には、プレキャストコンクリート柱１０の側面から繋がる連通孔１３が形成されている。この連通孔１３は、カプラー１２内に充填材５０を供給するために形成されており、また、一部の連通孔１３は、カプラー１２を介してプレキャストコンクリート柱１０の下部に充填材５０を注入するために用いられ、この連通孔１３とカプラー１２の内部空間とで、充填材注入流路１４が構成されている。連通孔１３は、上下方向に所定の間隔をあけて二箇所に形成されている。
【００１９】
柱支持構造体３０の上面に形成された凹部３１は、断面形状が、プレキャストコンクリート柱１０の断面より大きい正方形を呈しており、プレキャストコンクリート柱１０を接合するのに必要な所定の深さ、好ましくは１０ｍｍ以上の深さを有している。凹部３１の外周面は、プレキャストコンクリート柱１０の外周面から、深さ寸法と同等の長さ外側に広がった位置に形成されている。また、凹部３１の底面３１ａの略中央部には、スペーサ２０が配置されている。
【００２０】
スペーサ２０は、凹部３１の底面３１ａ上にプレキャストコンクリート柱１０を所定の間隔をあけて配置するためのものである。スペーサ２０は硬質樹脂やコンクリート等の材質にて形成されており、建込み施工時に上部に載置されるプレキャストコンクリート柱１０の荷重に耐えられるように構成されている。スペーサ２０は、凹部３１の深さ寸法と同等の高さ寸法を備えており、プレキャストコンクリート柱１０の下端部が、柱支持構造体３０の上面と同等の高さに配置されるようになっている。スペーサ２０は、上側が小径となる円錐台状に形成されており、上端周縁部の出隅部の角度が鈍角になるようになっている。
【００２１】
充填材５０は、グラウトモルタルにて構成されている。このグラウトモルタルは、柱支持構造体３０の強度以上でプレキャストコンクリート柱１０の強度未満の強度（例えば、１３０Ｎ／ｍｍ２）を発現できるとともに、前記の充填材注入流路１４内を通過できる流動性を備えたものが用いられる。
【００２２】
次に、前記構成のプレキャストコンクリート柱の接合構造の施工手順を、図３を参照しながら説明する。
【００２３】
まず、図３の（ａ）に示すように、図示しない型枠内に配筋を施した後、その型枠内に高強度コンクリートを打設して、上面に凹部３１を有する柱支持構造体３０を形成する。ここで、凹部３１の四隅の底面３１ａからアンカー筋３２が上方に突出するように配置しておく。
【００２４】
次に、図３に（ｂ）に示すように、柱支持構造体３０の凹部３１の略中央部にスペーサ２０を設置した後に、工場等で超高強度コンクリートによって予め形成しておいたプレキャストコンクリート柱１０を、凹部３１の上方から建て込んで、スペーサ２０上に載置する。このとき、アンカー筋３２の上部が、プレキャストコンクリート柱１０の底部からカプラー１２内に挿入される。このとき、スペーサ２０を設けたことによって、プレキャストコンクリート柱１０の設置高さを容易にガイドすることができる。
【００２５】
その後、プレキャストコンクリート柱１０の角度修正等の建て入れ精度の調整を行う。このとき、スペーサ２０は円錐台状に形成されているので、その上端の周縁部の出隅部の角度が鈍角になっているので、プレキャストコンクリート柱１０を傾けやすく角度修正が行いやすい。また、スペーサ２０の出隅部の破損も発生しにくい。
【００２６】
プレキャストコンクリート柱１０の建て入れ精度の調整が完了した後に、図３の（ｃ）に示すように、プレキャストコンクリート柱１０の周囲に、凹部３１の周縁部を覆う板状の充填材オーバーフロー防止板２１を設置する。その後、充填材５０を、プレキャストコンクリート柱１０の側面に開口する下側の連通孔１３の一箇所から注入して、充填材注入流路１４内を通過させて、凹部３１に充填する。このとき、充填材５０は、適度な流動性を有しているので、充填材注入流路１４内を円滑に通過できる。充填材５０で凹部３１が充たされた後は、充填材注入流路１４内が充たされるまで、充填材５０が供給される。このとき、充填材オーバーフロー防止板２１を設けているので、充填材５０が、柱支持構造体３０の表面に溢れ出ることはない。また、充填材５０の注入に用いられた貫通孔１３以外の貫通孔１３からは充填材５０が溢れるので、その貫通孔１３の高さまで充填材５０が充填されたことを確認できる。その後、所定時間養生して充填材５０が固まったら、充填材オーバーフロー防止板２１を取り除いて、かかる接合構造の施工が完了する。
【００２７】
以上のように施工されたプレキャストコンクリート柱１０の接合構造によれば、柱支持構造体３０の強度以上でプレキャストコンクリート柱１０の強度未満の強度を有している充填材５０を、柱支持構造体３０の面内に形成された凹部３１に充填したことによって、充填材５０は、プレキャストコンクリート柱１０の一部ではなく柱支持構造体３０の一部と見なすことができる。したがって、かかる接合構造では、プレキャストコンクリート柱１０を柱支持構造体３０に単純に接合したものとして構造計算をすることができるので、一般的で簡単な公知の計算で接合部の強度を評価できる。
【００２８】
また、凹部３１の底面３１ａ上に、スペーサ２０を設けたことによって、プレキャストコンクリート柱１０の高さ方向位置を容易に決定できる。さらに、スペーサ２０は円錐台状であるので、プレキャストコンクリート柱１０の建入角度を容易に調整することができるとともに、スペーサ２０上でプレキャストコンクリート柱１０を傾けやすく、建入角度の調整がさらに容易になる。
【００２９】
図４は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第二の実施形態を示した断面図である。
【００３０】
第一実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造では、凹部３１と充填材注入流路１４の全体に充填材５０が充填されているのに対して、第二実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造は、図４に示すように、プレキャストコンクリート柱１０の充填材注入流路１４の内部に、継手用充填材５１が充填されていることを特徴とする。なお、その他の構成については、図１に示した第一実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００３１】
継手用充填材５１は、充填材注入流路１４を介して凹部３１に充填材５０を充填した後に、充填材注入流路１４内に充填される。継手用充填材５１は、例えば、膨張性充填材にて構成されており、この継手用充填材５１がカプラー１２内で硬化することにより、膨張力が主筋１１、アンカー筋３２およびカプラー１２の全面に均等に作用し、継手部を完全な剛接合状態とすることができる。これによって、接合構造の固定強度をさらに高めることができる。
【００３２】
図５は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第三の実施形態を示した断面図である。
【００３３】
第三実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造は、図５に示すように、柱支持構造体３０の上面に第一実施形態の凹部３１よりも深い凹部３３が形成されており、プレキャストコンクリート柱１０の底面１０ａが、凹部３３内に挿入されて柱支持構造体３０の上端面３０ａよりも下方に位置することを特徴とする。
【００３４】
プレキャストコンクリート柱１０の内部には、第一実施形態と同様のカプラー１２と連通孔１３とが設けられており、カプラー１２の下部には、カプラー１２の下端部より拡径した拡径円筒部１５を構成するスリーブ１６が連続的に連結している。拡径円筒部１５は、凹部３３内に挿入される部分と同等の高さで形成されている。すなわち、本実施形態では、連通孔１３、カプラー１２およびスリーブ１６にて充填材注入流路１４が区画形成されていることとなる。
【００３５】
プレキャストコンクリート柱１０は、スペーサ２０の高さ寸法と同等の長さが、凹部３３内に挿入されている。すなわち、スリーブ１６の高さが、スペーサ２０の高さと同等となっている。一方、凹部３３の深さ寸法は、スリーブ１６の高さ寸法とスペーサ２０の高さ寸法とを合わせた長さと同等となっている。また、充填材５０は、柱支持構造体３０の上端面３０ａの高さまで凹部３３内に充填されている。これによって、プレキャストコンクリート柱１０の底部は、スリーブ１６の高さ寸法だけ、充填材５０内に収容されており、プレキャストコンクリート柱１０の外側面１０ｂが充填材５０に密着することとなる。
【００３６】
以上のような構成のプレキャストコンクリート柱の接続構造によれば、第一実施形態と同様の作用効果の他に、以下のような作用効果を得られる。
【００３７】
本実施形態によれば、充填材５０がプレキャストコンクリート柱１０の底面１０ａだけでなく外側面１０ｂにも接することになるので、プレキャストコンクリート柱１０は図５中の左右前後方向から充填材５０に支持されることとなり、プレキャストコンクリート柱１０と柱支持構造体３０とのせん断方向の接合強度をさらに高めることができる。
【００３８】
図６は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第四の実施形態を示した断面図である。図７は本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第四の実施形態の施工手順を示した断面図である。
【００３９】
第三実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造では、凹部３３と充填材注入流路１４の全体に充填材５０が充填されているのに対して、第四実施形態に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造は、図６に示すように、プレキャストコンクリート柱１０の充填材注入流路１４のカプラー１２および連通孔１３の内部に、継手用充填材５１が充填されていることを特徴とする。なお、その他の構成については、図５に示した第三実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００４０】
継手用充填材５１は、充填材注入流路１４を介して凹部３３および拡径円筒部１５に充填材５０を充填した後に、充填材注入流路１４のカプラー１２および連通孔１３の内部に充填される。継手用充填材５１は、第二実施形態と同様に、膨張性充填材にて構成されており、この継手用充填材５１がカプラー１２内で硬化することにより、膨張力が主筋１１、アンカー筋３２およびカプラー１２の全面に均等に作用し、継手部を完全な剛接合状態とすることができる。これによって、接合構造の固定強度をさらに高めることができる。なお、充填材５０は、柱支持構造体３０の上端面３０ａの高さまで充填されており、凹部３３およびプレキャストコンクリート柱１０の拡径円筒部１５に充填されている。
【００４１】
次に、前記構成のプレキャストコンクリート柱の接合構造の施工手順を、図７を参照しながら説明する。
【００４２】
まず、図７の（ａ）に示すように、図示しない型枠内に配筋を施した後、その型枠内に高強度コンクリートを打設して、上面に凹部３３を有する柱支持構造体３０を形成する。ここで、凹部３３の四隅の底面３３ａからアンカー筋３２が上方に突出するように配置しておく。
【００４３】
次に、図７の（ｂ）に示すように、柱支持構造体３０の凹部３３の略中央部にスペーサ２０を設置した後に、工場等で超高強度コンクリートによって予め形成しておいたプレキャストコンクリート柱１０を、凹部３３の上方から建て込んで、スペーサ２０上に載置する。このとき、アンカー筋３２の上部が、プレキャストコンクリート柱１０の底面１０ａから拡径円筒部１５を通過してカプラー１２内に挿入される。このとき、スペーサ２０を設けたことによって、プレキャストコンクリート柱１０の設置高さを容易にガイドすることができる。
【００４４】
その後、プレキャストコンクリート柱１０の角度修正等の建て入れ精度の調整を行う。このとき、スペーサ２０は円錐台状に形成されているので、その上端の周縁部の出隅部の角度が鈍角になっており、プレキャストコンクリート柱１０を傾けやすく角度修正が行いやすい。また、スペーサ２０の出隅部の破損も発生しにくい。
【００４５】
プレキャストコンクリート柱１０の建て入れ精度の調整が完了した後に、図７の（ｃ）に示すように、プレキャストコンクリート柱１０の周囲に、凹部３１の周縁部を覆う板状の充填材オーバーフロー防止板２１を設置する。その後、充填材５０を、プレキャストコンクリート柱１０の側面に開口する下側の連通孔１３の一箇所から注入して、カプラー１２およびスリーブ１６内を通過させて、凹部３３に充填する。このとき、充填材５０は、適度な流動性を有しているので、充填材注入流路１４内を円滑に通過できる。充填材５０で凹部３３および拡径円筒部１５が充たされたところで、充填材５０の供給を停止する。このとき、充填材オーバーフロー防止板２１を設けているので、充填材５０が、柱支持構造体３０の表面に溢れ出ることはない。なお、充填材５０はその供給量を管理することで、凹部３３および拡径円筒部１５が充たされることを検知すればよい。その後、継手用充填材５１を、各カプラー１２の下側に形成された連通孔１３から順次注入して各カプラー１２内に供給して充填する。このとき、各カプラー１２の上側の貫通孔１３からは注入された充填材５０が溢れるので、その高さまで充填材５０が充填されたことを確認できる。その後、所定時間養生して充填材５０が固まったら、充填材オーバーフロー防止板２１を取り除いて、かかる接合構造の施工が完了する。
【００４６】
以上のような構成のプレキャストコンクリート柱の接続構造によれば、第三実施形態と同様の作用効果の他に、継手用充填材５１がカプラー１２内で硬化することにより、継手部を完全な剛接合状態とすることができる。これによって、接合構造の固定強度をさらに高めることができるといった作用効果を得られる。
【００４７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、プレキャストコンクリート柱１０および凹部３１，３３の形状は断面正方形に限られるものではなく、断面円形や断面多角形等の他の形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第一の実施形態を示した断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第一の実施形態の施工手順を順次示した断面図である。
【図４】本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第二の実施形態を示した断面図である。
【図５】本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第三の実施形態を示した断面図である。
【図６】本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第四の実施形態を示した断面図である。
【図７】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明に係るプレキャストコンクリート柱の接合構造の第四の実施形態の施工手順を順次示した断面図である。
【図８】従来のプレキャストコンクリート柱と梁材との接合構造を示した側面図である。
【図９】接合部の強度を評価するためのコンクリート供試体を示した斜視図である。
【図１０】従来のプレキャストコンクリート柱と床スラブとの接合構造を示した側面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ プレキャストコンクリート柱
１０ａ 底面
３０ 柱支持構造体
３１ 凹部
３１ａ 底面
３３ 凹部
３３ａ 底面
５０ 充填材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレキャストコンクリート柱を、当該プレキャストコンクリート柱よりも強度が低い柱支持構造体に接合する接合構造において、
前記柱支持構造体の上面に形成された凹部の底面と、その上方に所定の間隔をあけて配置された前記プレキャストコンクリート柱との間に、前記柱支持構造体の強度以上で前記プレキャストコンクリート柱の強度未満の強度を有する充填材を充填して接合部を形成した
ことを特徴とするプレキャストコンクリート柱の接合構造。
【請求項２】
前記プレキャストコンクリート柱の底面が、凹部内に挿入されて前記柱支持構造体の上端面よりも下方に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート柱の接合構造。
【請求項１】
プレキャストコンクリート柱を、当該プレキャストコンクリート柱よりも強度が低い柱支持構造体に接合する接合構造において、
前記柱支持構造体の上面に形成された凹部の底面と、その上方に所定の間隔をあけて配置された前記プレキャストコンクリート柱との間に、前記柱支持構造体の強度以上で前記プレキャストコンクリート柱の強度未満の強度を有する充填材を充填して接合部を形成した
ことを特徴とするプレキャストコンクリート柱の接合構造。
【請求項２】
前記プレキャストコンクリート柱の底面が、凹部内に挿入されて前記柱支持構造体の上端面よりも下方に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート柱の接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１１４７３８（Ｐ２００９−１１４７３８Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８９２２３（Ｐ２００７−２８９２２３）
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月７日（２００７．１１．７）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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