プレキャストプレストレストコンクリート梁
【課題】現場での組立・設置作業を容易にして工期の短縮が可能なプレキャストプレストレストコンクリート梁を提供する。
【解決手段】一対の柱２間に架け渡されるプレキャストプレストレストコンクリート梁１０を、軸方向に分割されて軸方向端部に配置される２つの端部ピース１１および軸方向中央に配置される１つの中央ピース１２から構成し、端部ピース１１が、一端に一体形成された柱２の仕口部２ａと、軸方向に延在する主筋２５と、上側フランジ部２１に配置されたプレテンション緊張材２７とを有し、中央ピース１２が、軸方向に延在する主筋３５と、下側突出部３２に配置されたプレテンション緊張材３７とを有する構成とし、主筋２５と主筋３５とを鉄筋継手４０により接合させることにより、端部ピース１１と中央ピース１２とを直接的に接合させ、接合部１３の現場打ちコンクリートを不要にする。
【解決手段】一対の柱２間に架け渡されるプレキャストプレストレストコンクリート梁１０を、軸方向に分割されて軸方向端部に配置される２つの端部ピース１１および軸方向中央に配置される１つの中央ピース１２から構成し、端部ピース１１が、一端に一体形成された柱２の仕口部２ａと、軸方向に延在する主筋２５と、上側フランジ部２１に配置されたプレテンション緊張材２７とを有し、中央ピース１２が、軸方向に延在する主筋３５と、下側突出部３２に配置されたプレテンション緊張材３７とを有する構成とし、主筋２５と主筋３５とを鉄筋継手４０により接合させることにより、端部ピース１１と中央ピース１２とを直接的に接合させ、接合部１３の現場打ちコンクリートを不要にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向に分割された複数の部材を接合してなるプレキャストプレストレストコンクリート梁に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート造の建造物には、柱と梁との結合部を剛結合としたラーメン構造が多く採用されており、従来、柱の仕口部のコンクリートと梁のコンクリートとを同時に打設する現場打ちで構築されることが多かった。近年では、工期の短縮やコストの削減などを目的として、柱や梁をプレキャストコンクリートとして工場で製造するようにし、製造した部材を現場で組み立ててラーメン架構を構築してゆく工法が開発されている。
【０００３】
プレキャスト製の構造部材は、トレーラーなどで工場から建設現場へ搬送され、タワークレーンなどの揚重機で所定の位置に配置される。そのため、部材の長さや重量に一定の制限がある。例えば、梁部材は、プレストレスを導入することで、重量増大を抑制しつつ軸方向長さを長くすることが可能であるが、現実的には工場から現場までの運搬が困難となるため、やはり部材長さを長くするには限度がある。
【０００４】
ところで、梁にプレストレスを導入する場合には、曲げ耐力を効果的に向上させるために、ＰＣ鋼線などの緊張材を曲線状に配置することが多い。しかし、このような緊張材の配置は、シース管を位置決めするために治具が必要になり、設置に多大な手間がかかる。また、プレストレスの導入は通常、柱に架け渡した後に行うポストテンション方式となるため、プレストレス導入時の緊張やグラウト注入などの作業およびその管理が複雑になりがちであり、設置にも多大な労力と時間がかかる。
【０００５】
このような課題を解決し得る発明として、プレキャストコンクリート梁を一対の端部ピースと中央ピースとに分割し、端部ピースには上端側に緊張材を直線状に配置し、中央ピースには下端側に緊張材を直線状に配置して予めプレテンション方式のプレキャストプレストレストコンクリート製（以下、ＰＣａＰＣと記す。）部材として製造するものとし、現場においては、中央ピースを端部ピースの間に配置した状態で、互いに対向する接合端面から突出させた主筋同士を重ね合わせ、中央ピースと端部ピースとの間の接合部に現場打ちコンクリートを打設することで、これらピースを一体化するようにした発明が提案されている（特許文献１参照。）。この発明によれば、プレテンション緊張材を直線状に配置することで各ピースの製造を容易にし、現場でのプレストレスの導入を排除することにより、施工の容易化や工期の短縮が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５０１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の発明では、ピース間の接合部に現場打ちコンクリートを使用するため、そのための型枠組立、鉄筋組立、コンクリート打設、養生などが必要となり、工期の短縮に更なる改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、プレキャスト品の製造および現場への搬送を容易としたうえで、現場での組立・設置作業をも容易にして工期の短縮が可能なプレキャストプレストレストコンクリート梁を提供することをその主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、軸方向に分割された３つのピースから構成され、一対の柱（２、２）間に架け渡されるプレキャストプレストレストコンクリート梁（１０）であって、軸方向端部に配置される２つの端部ピース（１１）はそれぞれ、一端に一体形成された前記柱の仕口部（２ａ）と、前記軸方向に延在する主筋（２５）と、上部に配置されたプレテンション緊張材（２７）とを有し、軸方向中央に配置される中央ピース（１２）は、前記軸方向に延在する主筋（３５）と、下部に配置されたプレテンション緊張材（３７）とを有し、前記端部ピースの主筋と前記中央ピースの主筋とが鉄筋接合手段（４０）により互いに接合されることにより、前記端部ピースと前記中央ピースとが互いに直接的に接合されるように構成する。ここで、直接的に接合とは、接合部に現場打ちコンクリートを打設することなく、グラウトなどの隙間埋め用の接合材のみを使用して或いは何も使用せずに接合することをいう。
【００１０】
このような構成とすることにより、端部ピースおよび中央ピースの製造を容易にするとともに、現場への搬送も容易にできるうえ、現場でのピースの接合時に現場打ちコンクリートを使用せずにピース同士を直接的に接合できるため、組立・設置作業をも容易にして工期の短縮を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の一側面によれば、前記端部ピースの主筋の本数は、前記中央ピースの主筋の本数よりも多く、前記鉄筋接合手段が前記中央ピースの主筋の本数に合わせて設置される構成とすることができる。この構成によれば、端部ピースと中央ピースとについてそれぞれ最適な主筋の配筋を可能とし、且つ接合部では、本数が少ない側の中央ピースの本数に合わせて主筋を接合させることで、必要な曲げ耐力およびせん断耐力を確保するとともに、施工を容易にすることができる。また、鉄筋接合手段の設置スペースの確保が容易になるため、接合部の梁の小断面化も可能である。
【００１２】
また、本発明の一側面によれば、前記鉄筋接合手段は、スリーブ部材（４１）と、該スリーブ部材に前記主筋が挿入された状態で該スリーブ部材の内部に充填されるグラウト（４１）とを有するものであり、前記中央ピースと前記端部ピースとの一方（１１）において、前記主筋（２５）が接合端面（１１ａ）から延出するように配置され、前記中央ピースと前記端部ピースとの他方（１２）において、前記スリーブ部材が接合端面（１２ａ）に臨むように埋め込まれる構成とすることができる。この構成によれば、各ピースを軸方向に移動させて、一方の接合端面から延出する主筋を他方の接合端面に臨むスリーブ部材に挿入して主筋同士を容易且つ確実に接合することができる。
【００１３】
また、本発明の一側面によれば、前記端部ピースは、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその高さが漸減するように形成され、前記中央ピースは、前記端部ピースの接合端面と同一の高さを有するように形成される構成とすることができる。オフィスビルなどの商業ビルにおいては、天井裏に空調、給排水、電力供給等のためのダクトや配管類が多数設置されることが多い。そこで、このような構成とすることにより、天井高さを低くすることなく中央ピースの下方にこれらの設置スペースを確保することができる。
【００１４】
また、本発明の一側面によれば、前記端部ピースは、上側フランジ部（２１）と、下側フランジ部（２１）と、該上側フランジ部および該下側フランジ部を連結するウェブ部（２３）とを有し、前記ウェブ部は、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその高さが漸減するように形成され、下側フランジ部は、前記仕口部との連結部（１１ｂ）において前記上側フランジよりも幅広に形成されるとともに、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその幅が漸減するように形成される構成とすることができる。この構成によれば、プレキャストプレストレスト梁の下方に配管類の設置スペースを確保できるうえ、曲げ応力が最も大きくなる仕口部との連結部における断面二次モーメントを効果的に大きくすることができ、梁の軽量化または設計耐荷重の増大を実現できる。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明によれば、プレキャスト製造を容易とし、且つ現場への搬入および揚重を容易としたうえで、現場での組立・設置作業をも容易にして工期を短縮することのできるプレキャストプレストレストコンクリート梁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る建物の架構構造を示す概略平面図
【図２】図１中のII−II断面図
【図３】図１に示すＰＣａＰＣ梁の平面図
【図４】図３中のIV−IV断面図
【図５】図３中のＶ−Ｖ断面図
【図６】図３中のVI−VI断面図
【図７】図４中のVII−VII断面に沿って示す配筋図
【図８】本発明に係るＰＣａＰＣ梁の組立・設置手順の説明図
【図９】本発明に係るＰＣａＰＣ梁の組立・設置手順の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係るプレキャストプレストレストコンクリート梁（以下、単にＰＣａＰＣ梁１０と記す。）をオフィスビルなどの多層建物の架構構造１に適用した実施形態について詳細に説明する。なお、図１は、建物の基準階となる１つの階の架構構造１を示す平面図であり、ハッチングを省略して示している。図が煩雑となるのを避けるため、他の図においても必要に応じてハッチングを省略する。
【００１８】
図１に示すように、架構構造１は、梁間方向および桁行方向に所定の間隔をもって矩形状に配置された複数の柱２と、建物の外周に沿って桁行方向に延在し、隣接する一対の柱２を連結する梁３と、建物の外周に沿って梁間方向に延在し、隣接する一対の柱２を連結する梁４と、建物の外周よりも内側にて梁間方向に延在し、対向する一対の柱２を連結する梁５とを備えている。なお、架構構造１は、図１に想像線で示すように、外側に連結する架構をさらに備えていてもよい。また、建物の外周に配置されて耐力壁として機能する壁面構造体や壁ブレースなどを架構構造１が含んでいてもよい。
【００１９】
これら柱２および梁３、４、５は、プレキャストコンクリート製の部材を接合して構築される。ここでは、柱２が梁間方向の２列に４本、桁行方向の２列に６本ずつ配置され、梁５が梁４よりも長く形成されて梁４の３スパン分を１スパンとして対向する一対の柱２間に架け渡されることで、架構構造１の内部に内柱のない広い空間が形成される。
【００２０】
図２および図３に示すように、長尺の梁５は、軸方向（梁間方向）に分割された３つのピース（一対の端部ピース１１および中央ピース１２）を接合部１３で互いに接合させたＰＣａＰＣ梁１０によって構成される。ＰＣａＰＣ梁１０は、当階の柱２を構成するＰＣａ柱ピース５０の上に架け渡され、さらにその上に上階の柱２を構成するＰＣａ柱ピース５０が載置され、両端が固定される。
【００２１】
ＰＣａＰＣ梁１０の軸方向端部に配置される２つの端部ピース１１は、それぞれ一端に柱２の仕口部２ａを含むように仕口部２ａと一体形成されており、両端固定梁であるＰＣａＰＣ梁１０の曲げモーメントおよびせん断力が共に比較的小さくなる領域に接合部１３が位置するようにその長さが設定されている。なお、ＰＣａＰＣ梁１０の軸方向とは、梁５の両端面における断面中心を結んだ直線の方向をいうものとする。
【００２２】
図４に併せて示すように、端部ピース１１は、上端に配置された上側フランジ部２１と、下端に配置された下側フランジ部２２と、上側フランジ部２１および下側フランジ部２２をそれぞれの幅方向の中央にて連結するウェブ部２３とを有するように構成される。上側フランジ部２１および下側フランジ部２２は、軸方向について同一厚さ且つ上側フランジ部２１の方が下側フランジ部２２よりも厚く形成されている。ウェブ部２３は仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその高さが漸減するように形成されている。これにより、端部ピース１１は仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその高さが漸減するアーチ形状となっている。
【００２３】
また、図３に示すように、端部ピース１１の下側フランジ部２２は、仕口部２ａとの連結部１１ｂ（図４の断面）において上側フランジ部２１よりも幅広に形成されるとともに、仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその幅を漸減させ、中央ピース１２に対する接合端面１１ａにおいて、図５に示すようにウェブ部２３と同一寸法になっている。したがって、端部ピース１１は、接合端面１１ａにおいて断面がＴ字形となり、それ以外の部分において断面が略Ｉ字形となる。
【００２４】
図６に示すように、中央ピース１２は、上端に配置された上側平板部３１と、上側平板部３１の幅方向の中央から下方へ突出する下側突出部３２とを有するように構成される。中央ピース１２は、全長にわたって端部ピース１１の接合端面１１ａ（図５の断面）と同一形状（断面Ｔ字形）および同一寸法を有するように形成されており、端部ピース１１に対する両接合端面１２ａに対向配置された端部ピース１１と接合部１３で直接的に接合されている。つまり、上側平板部３１が端部ピース１１の上側フランジ部２１と接合され、下側突出部３２が端部ピース１１の下側フランジ部２２と接合される。
【００２５】
ここで、直接的に接合とは、図３に示すように隣接する両ピース１１、１２の接合部１３（接合端面１１ａ、１２ａ間）に現場打ちコンクリートを打設することなく接合することを意味し、本実施形態においては、両接合端面１１ａ、１２ａ間に２０ｍｍ程度の隙間を設け、この隙間にグラウト１４を充填して端部ピース１１と中央ピース１２とを密着させるとともに、後述するように主筋２５、３５の接合によって両ピース１１、１２を互いに接合させている。なお、両接合端面１１ａ、１２ａの平坦性を確保して両ピース１１、１２を密着させることが可能であれば、グラウト１４を充填することなく接合端面１１ａ、１２ａ同士を直接当接させた状態で接合させてもよい。
【００２６】
各ピース１１、１２がこのような形状とされたことにより、図２に示すようにＰＣａＰＣ梁１０の梁成が中央部において小さくなり、その下端面とその下方に配置される図示しない天井パネルとの間に配管類などを配置できる空間が形成される。そして、ＰＣａＰＣ梁１０の上には、スラブパネル１５（ここでは、複数のコア孔が形成されたＰＣａ製のもの）が載置され、さらにその上に現場打ちコンクリートからなるトップコンクリート１６が形成されることで、スラブパネル１５とトップコンクリート１６とが一体となった合成床が構築される。なお、スラブパネル１５を用いる代わりに、現場打ちコンクリートによってスラブを構築してもよい。
【００２７】
図４および図５に示すように、端部ピース１１の上側フランジ部２１の内部には、主筋２５として６本の上端筋２５ａおよび６本の下端筋２５ｂの計１２本がそれぞれ軸方向に平行且つ均等間隔に配置され、これら主筋２５を取り囲む肋筋２６ａが軸方向に所定の間隔に配置されている。また、主筋２５（２５ａ、２５ｂ）および肋筋２６ａの内側には、直線状のプレテンション緊張材２７が軸方向に平行に複数（ここでは２段、６列の計１２本）配置されている。
【００２８】
端部ピース１１の下側フランジ部２２の内部には、仕口部２ａとの連結部１１ｂ（図４）において主筋として６本の下端筋２５ｃ、２５ｄが均等間隔に配置され、中央ピース１２に対する接合端面１１ａ（図５の断面）において２本の下端筋２５ｃが配置されている。これら主筋２５（２５ｃ、２５ｄ）は、下側フランジ部２２の下面のアーチ形状に沿って曲線状に配置される一方、図７に示すように平面視においては、幅方向の両端に位置する下端筋２５ｃが下側フランジ部２２の幅の変化に合わせて軸方向に対して斜めに配置されて接合端面１１ａから突出し、それ以外の下端筋２５ｄが軸方向に平行に配置されて接合端面１１ａに至らない長さとされている。図４、図５に戻り、これら主筋２５（２５ｃ、２５ｄ）を取り囲むように、肋筋２６ｂが幅寸法を変えながら所定の間隔に配置されている。また、肋筋２６ｂの内側における左右両端には２本の上端筋２５ｅが配置されている。
【００２９】
端部ピース１１のウェブ部２３の内部（正確には、ウェブ部２３を上下に延長した領域）には、上側フランジ部２１の幅方向の中央に配置された上下４本の主筋２５および下側フランジ部２２の幅方向の中央に配置された２本の主筋２５を取り囲む肋筋２６ｃが、ウェブ部２３の高さの変化に合わせて高さ寸法を変えながら所定の間隔に配置されている。
【００３０】
図６に示すように、中央ピース１２の上側平板部３１の内部には、主筋３５として４本の上端筋３５ａがそれぞれ軸方向に平行且つ均等間隔に配置され、これら主筋３５を取り囲むように肋筋３６ａが所定の間隔に配置されている。また、肋筋３６ａの内側における左右両端には２本の下端筋３５ｂが配置されている。
【００３１】
中央ピース１２の下側突出部３２の内部には、主筋３５として２本の下端筋３５ｃがそれぞれ軸方向に平行に配置されている。上側フランジ部２１の幅方向の中央に配置された２本の上端筋３５ａおよび下側突出部３２の２本の下端筋３５ｃを取り囲むように肋筋３６ｃが所定の間隔に配置されている。また、肋筋３６ｃの内側下部には、直線状のプレテンション緊張材３７が軸方向に平行に複数（ここでは３段、２列の計６本）配置されている。
【００３２】
中央ピース１２に配置された６本の主筋３５（３５ａ、３５ｃ）の両端には、図２に示すようにそれぞれ中央ピース１２に埋め込まれる態様で鉄筋継手４０が取り付けられている。この鉄筋継手４０により、中央ピース１２の主筋３５と端部ピース１１の対応する主筋２５とが互いに接合される。鉄筋継手４０は具体的には図７の部分拡大図に示すように、中央ピース１２の主筋３５の端部に取り付けられて中央ピース１２の接合端面１２ａに臨むように埋め込まれる金属製のスリーブ４１と、スリーブ４１に端部ピース１１の主筋２５が挿入された状態でスリーブ４１の内面と主筋２５の外面との間に充填されるグラウト４２とから構成される機械式継手である。
【００３３】
したがって、端部ピース１１の接合端面１１ａに配置された１４本の主筋２５のうち、中央ピース１２の主筋３５と対応する位置に配置された６本の主筋２５のみが、スリーブ４１に挿入されるべく接合端面１１ａから延出するように配置され、残りの１０本の主筋２５は、接合端面１１ａから延出しないように配置される。
【００３４】
他方、端部ピース１１に一体形成された仕口部２ａには、平面視（図３）において、その周縁に沿う柱主筋５１に合わせた位置に複数のシース１７が配置されている。シース１７は、仕口部２ａの上面から下面に至るように埋め込まれており、仕口部２ａに上下方向の貫通孔を形成しており、その上方に配置されるＰＣａ柱ピース５０の下面に突出形成された柱主筋５１（図９（Ｆ）参照）をその下方に配置されるＰＣａ柱ピース５０へ至るように貫挿させる。
【００３５】
また、図９（Ｆ）を参照すると、ＰＣａ柱ピース５０には、柱主筋５１の上端に取り付けられた鉄筋継手５２のスリーブ５３がＰＣａ柱ピース５０の上面に臨むように埋め込まれている。そして、柱主筋５１は、ＰＣａ柱ピース５０の下面から下方へ延出するように配置され、柱主筋５１の延出した部分が端部ピース１１のシース１７を貫通し且つ下方のＰＣａ柱ピース５０のスリーブ５３に挿入された状態でシース１７およびスリーブ５３内にグラウト５４が充填されることで、ＰＣａ柱ピース５０、端部ピース１１および上階のＰＣａ柱ピース５０が一体接合される。なお、ここでも各ピース１１、５０が密着するように互いに対向する接合端面間にグラウトを充填してもよい。
【００３６】
端部ピース１１および中央ピース１２は、それぞれ専用のＰＣ工場で成形されるプレキャスト製品であり、それぞれ型枠内に設置したプレテンション緊張材２７、３７に張力を加えて緊張した状態でコンクリートを打設し、コンクリートの硬化後に張力を除去してコンクリートにプレストレスを導入するプレテンション方式のＰＣａＰＣ成形品である。プレテンション緊張材２７、３７としては、表面が滑らかな円形断面のＰＣ鋼線を用いてもよいが、表面に凹凸が形成されたインデントＰＣ鋼線を用いたり、ＰＣ鋼より線の端部に圧着グリップを設けたりして付着強度を確保することが望ましい。
【００３７】
このように、プレテンション方式のＰＣ梁では、コンクリートに対する付着によりプレテンション緊張材２７、３７の定着を図るため、定着具およびグラウト注入によって定着を図るポストテンション方式のＰＣ梁に比較して、緊張材端部にプレストレスを導入することが難しいが、図２に示すように端部ピース１１が仕口部２ａを含むように形成されてプレテンション緊張材２７が仕口部２ａの側端面に至るように配置されたことにより、曲げモーメントが最も大きく、大きな引張力が作用するＰＣａＰＣ梁１０の仕口部２ａとの連結部１１ｂ上部にも必要なプレストレスを導入することが可能になっている。
【００３８】
一方、端部ピース１１のプレテンション緊張材２７は上部に配置され、中央ピース１２のプレテンション緊張材３７は下部に配置されているため、両緊張材２７、３７は互いに接合されるものではなく、端部ピース１１の接合部１３近傍、および中央ピース１２の接合部１３近傍においても、緊張材端部が定着に供されるためにプレストレスが導入されないことになる。しかし、上記したように、接合部１３が曲げモーメントの小さな領域に設けられているため、この部分の断面性能が問題となることはなく、曲げモーメントによって引張力が大きくなる中央ピース１２の軸方向中央下部には必要なプレストレスが導入される。
【００３９】
そして、端部ピース１１と中央ピース１２とが、主筋２５、３５の接合によって直接的に接合する構成とされているため、接合部１３に現場打ちコンクリートを打設する必要がなく、そのための型枠組立、鉄筋組立、コンクリート打設、養生などの作業が不要となり、ＰＣａＰＣ梁１０の組立・設置作業が容易になるとともに工期の短縮が可能になる。
【００４０】
また、端部ピース１１の主筋２５の本数が中央ピース１２の主筋３５の本数よりも多く、鉄筋継手４０が中央ピース１２の主筋３５の本数に合わせて設置される構成とされたことにより、端部ピース１１と中央ピース１２とについてそれぞれ最適な主筋２５、３５の配筋が可能となり、且つ接合部１３では、本数が少ない側の中央ピース１２に合わせて主筋２５、３５を接合させることで、必要な曲げ耐力およびせん断耐力を確保するとともに、施工の容易性が図られる。また、これにより、鉄筋継手４０の設置スペースの確保が容易になるため、接合部１３周辺の小断面化が可能となり、上記形状のＰＣａＰＣ梁１０が実現可能となっている。
【００４１】
また、鉄筋継手４０が、中央ピース１２の主筋３５の端部に取り付けられたスリーブ４１と、接合端面１１ａから延出するように形成された端部ピース１１の主筋２５をスリーブ４１に挿入した状態でスリーブ４１内に充填されるグラウト４２とから構成される機械式継手とされたことにより、各ピース１１、１２を軸方向に移動させて、延出する主筋２５をスリーブ４１に挿入して主筋２５、３５同士を容易且つ確実に接合することが可能である。
【００４２】
そして、端部ピース１１が仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその高さが漸減するように形成され、中央ピース１２が端部ピース１１の接合端面１１ａと同一高さ寸法を有するように形成されたことにより、天井高さを低くすることなく、天井裏に空調、給排水、電力供給等のためのダクトや配管類などの設置スペースを確保でき、特にオフィスビルなどの商業ビルに対する付加価値を提供することになる。
【００４３】
さらに、端部ピース１１が上側フランジ部２１、下側フランジ部２２およびウェブ部２３を有し、ウェブ部２３が仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその高さを漸減させるように形成され、下側フランジ部２２が仕口部２ａとの連結部１１ｂにおいて上側フランジ部２１よりも幅広に形成されるとともに、仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその幅を漸減させるように形成されたことにより、ＰＣａＰＣ梁１０の下方に配管類の設置スペースを確保できるうえ、梁５の曲げ応力が最も大きくなる仕口部２ａとの連結部１１ｂにおける断面二次モーメントを効果的に大きくして、梁の軽量化または設計耐荷重の増大が実現できる。
【００４４】
加えて、端部ピース１１の主筋２５と中央ピース１２の主筋３５とを鉄筋継手４０により接合する際には軸方向への移動が必要になるが、端部ピース１１の仕口部２ａに、上階のＰＣａ柱ピース５０の下面に突出形成された柱主筋５１を当階のＰＣａ柱ピース５０へ至るように貫挿させるシース１７が埋め込まれ、ＰＣａＰＣ梁１０を載置する下方の柱ピース５０から柱主筋５１が伸びていないことにより、梁ピースをＰＣａ柱ピース５０上で直接組み立てることができるため、ＰＣａＰＣ梁１０の設置のために大型の揚重機が必要なく、既設のタワークレーンのみで組立・設定作業を行うことができる。そのため、ＰＣａＰＣ梁１０の組立用に専用のヤードも必要ない。
【００４５】
なお、桁行方向に延在する梁３を構成するＰＣａ梁部材の柱２への接合構造は、本発明に直接関わるものではないため、図示や詳細な説明は省略するが、例えば、端部ピース１１の仕口部２ａに鉄筋継手のスリーブを埋め込んでおいたり、梁主筋をＰＣａ梁部材に対する接合端面から延出するように配置しておき、ＰＣａ梁部材の接合端面に鉄筋継手のスリーブを埋め込んでおいたりしてもよく、或いは、端部ピース１１を、柱２の仕口部２ａに加えて分割した梁３の端部を一体に含むように構成し、梁端部の接合端面にＰＣａ梁部材を接合するようにしてもよい。
【００４６】
次に、図８および図９を参照して、ＰＣａＰＣ梁１０の組立・設置手順について説明する。
【００４７】
まず、（Ａ）に示すように、上述した構成を有する端部ピース１１および中央ピース１２、並びにＰＣａ柱ピース５０をＰＣ工場などで製造し、これをトレーラーなどで現場へ搬入する。次に、（Ｂ）に示すように、ＰＣａＰＣ梁１０の接合部１３近傍を支持させるべく予め用意しておいた２基の架台６０を一対のＰＣａ柱ピース５０（柱２）の間に配置する。この架台６０は、組立の際に端部ピース１１および中央ピース１２を支持するものであり、高さ調整や組立後の撤去が可能なようにねじジャッキなどの高さ調整手段６１が組み込まれたものである。ここでは、各架台６０が複数の型枠支保工用のパイプサポートを備えるように構成されている。その後、（Ｃ）に示すように、端部ピース１１の１つを図示しないタワークレーンにより吊り上げ、一端を架台６０に支持させる状態でＰＣａ柱ピース５０上の所定の位置に配置する。この状態では、端部ピース１１の接合端面１１ａから延出する６本の主筋２５が水平方向に延在している。
【００４８】
次に、（Ｄ）に示すように、中央ピース１２を同様にタワークレーンで水平に吊り上げて架台６０上で水平に移動させ、端部ピース１１の主筋２５を中央ピース１２のスリーブ４１に挿入させながら所定の位置（接合端面１１ａ、１２ａ間にグラウト１４充填用の隙間が形成される位置）まで移動させる。そして、その両端を２基の架台６０に支持させる。同様にして（Ｅ）に示すように、残りの端部ピース１１をタワークレーンで水平に吊り上げて架台６０およびＰＣａ柱ピース５０上で水平に移動させ、端部ピース１１の主筋２５を中央ピース１２のスリーブ４１に挿入させながら所定の位置まで移動させて、その両端を架台６０およびＰＣａ柱ピース５０に支持させる。
【００４９】
その後、中央ピース１２に埋め込まれたスリーブ４１に無収縮モルタルなどのグラウト４２を注入して主筋２５とスリーブ４１とを固定するとともに、端部ピース１１と中央ピース１２との接合部１３の隙間にも同様にグラウト１４を充填して隣接する各ピース１１、１２を直接的に接合する。
【００５０】
その後、或いはこれと並行して、（Ｆ）に示すように、上階のＰＣａ柱ピース５０を仕口部２ａの上に固定して上階のＰＣａ柱ピース５０、端部ピース１１および当階のＰＣａ柱ピース５０を一体接合する。具体的には、ＰＣａ柱ピース５０を鉛直状態に吊り上げ、柱主筋５１を下面から鉛直に突出させた状態で降下させ、延出する柱主筋５１を仕口部２ａのシース１７に挿入する。ＰＣａ柱ピース５０を仕口部２ａの上面に載置すると、柱主筋５１の下端部が下方のＰＣａ柱ピース５０のスリーブ５３に挿入された状態となるので、シース１７およびスリーブ５３にグラウト５４を注入して上下両ＰＣａ柱ピース５０の柱主筋５１を接続することで上階のＰＣａ柱ピース５０、端部ピース１１および当階のＰＣａ柱ピース５０を一体接合する。これにより、１階分のＰＣａＰＣ梁１０の組立・設置作業が完了するので、上記手順を繰り返して多層建物の架構構造１を構築する。
【００５１】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。各部材の具体的形状や、配置、数量などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、各ピース１１、１２を所定の設置位置に配置しながらＰＣａＰＣ梁１０を組み立てているが、組み立てたＰＣａＰＣ梁１０を揚重できる設備があれば、本来の設置位置とは別の組立ヤードで組立作業を行った後に、ＰＣａＰＣ梁１０を所定の設置位置に配置してもよい。このようにすれば、ＰＣａＰＣ梁１０を載置すべきＰＣａ柱ピース５０の上面から柱主筋５１が延出した状態でＰＣａＰＣ梁１０を載置する工法に対しても、ＰＣａＰＣ梁１０を適用することができる。また、上記実施形態では、中央ピース１２が一定の断面形状を有するように構成しているが、断面形状が変形するようにしてもよい。一方、端部ピース１１については梁部分の全長にわたって高さが漸減するようにしているが、一部の区間で同一断面となるような形態としてもよい。さらに、上記実施形態では、端部ピース１１の上側フランジ部２１に配置された主筋２５のすべてが接合端面１１ａに至るような長さとされているが、鉄筋継手４０と接合しない主筋２５については、その長さを短くして接合端面１１ａに至らないようにしてもよい。また、上記実施形態に示した本発明に係るＰＣａＰＣ梁１０の各構成要素およびＰＣａＰＣ梁１０の各組立・設置ステップは、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 架構構造
２ 柱
２ａ 仕口部
１０ ＰＣａＰＣ梁
１１ 端部ピース
１１ａ 接合端面
１１ｂ 連結部
１２ 中央ピース
１２ａ 接合端面
１３ 接合部
１７ シース
２１ 上側フランジ部
２２ 下側フランジ部
２３ ウェブ部
２５ 主筋（端部ピース１１）
２７ プレテンション緊張材（端部ピース１１）
３５ 主筋（中央ピース１２）
３７ プレテンション緊張材（中央ピース１２）
４０ 鉄筋継手
４１ スリーブ
４２ グラウト
５０ ＰＣａ柱ピース
５１ 柱主筋
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向に分割された複数の部材を接合してなるプレキャストプレストレストコンクリート梁に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート造の建造物には、柱と梁との結合部を剛結合としたラーメン構造が多く採用されており、従来、柱の仕口部のコンクリートと梁のコンクリートとを同時に打設する現場打ちで構築されることが多かった。近年では、工期の短縮やコストの削減などを目的として、柱や梁をプレキャストコンクリートとして工場で製造するようにし、製造した部材を現場で組み立ててラーメン架構を構築してゆく工法が開発されている。
【０００３】
プレキャスト製の構造部材は、トレーラーなどで工場から建設現場へ搬送され、タワークレーンなどの揚重機で所定の位置に配置される。そのため、部材の長さや重量に一定の制限がある。例えば、梁部材は、プレストレスを導入することで、重量増大を抑制しつつ軸方向長さを長くすることが可能であるが、現実的には工場から現場までの運搬が困難となるため、やはり部材長さを長くするには限度がある。
【０００４】
ところで、梁にプレストレスを導入する場合には、曲げ耐力を効果的に向上させるために、ＰＣ鋼線などの緊張材を曲線状に配置することが多い。しかし、このような緊張材の配置は、シース管を位置決めするために治具が必要になり、設置に多大な手間がかかる。また、プレストレスの導入は通常、柱に架け渡した後に行うポストテンション方式となるため、プレストレス導入時の緊張やグラウト注入などの作業およびその管理が複雑になりがちであり、設置にも多大な労力と時間がかかる。
【０００５】
このような課題を解決し得る発明として、プレキャストコンクリート梁を一対の端部ピースと中央ピースとに分割し、端部ピースには上端側に緊張材を直線状に配置し、中央ピースには下端側に緊張材を直線状に配置して予めプレテンション方式のプレキャストプレストレストコンクリート製（以下、ＰＣａＰＣと記す。）部材として製造するものとし、現場においては、中央ピースを端部ピースの間に配置した状態で、互いに対向する接合端面から突出させた主筋同士を重ね合わせ、中央ピースと端部ピースとの間の接合部に現場打ちコンクリートを打設することで、これらピースを一体化するようにした発明が提案されている（特許文献１参照。）。この発明によれば、プレテンション緊張材を直線状に配置することで各ピースの製造を容易にし、現場でのプレストレスの導入を排除することにより、施工の容易化や工期の短縮が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５０１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の発明では、ピース間の接合部に現場打ちコンクリートを使用するため、そのための型枠組立、鉄筋組立、コンクリート打設、養生などが必要となり、工期の短縮に更なる改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、プレキャスト品の製造および現場への搬送を容易としたうえで、現場での組立・設置作業をも容易にして工期の短縮が可能なプレキャストプレストレストコンクリート梁を提供することをその主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、軸方向に分割された３つのピースから構成され、一対の柱（２、２）間に架け渡されるプレキャストプレストレストコンクリート梁（１０）であって、軸方向端部に配置される２つの端部ピース（１１）はそれぞれ、一端に一体形成された前記柱の仕口部（２ａ）と、前記軸方向に延在する主筋（２５）と、上部に配置されたプレテンション緊張材（２７）とを有し、軸方向中央に配置される中央ピース（１２）は、前記軸方向に延在する主筋（３５）と、下部に配置されたプレテンション緊張材（３７）とを有し、前記端部ピースの主筋と前記中央ピースの主筋とが鉄筋接合手段（４０）により互いに接合されることにより、前記端部ピースと前記中央ピースとが互いに直接的に接合されるように構成する。ここで、直接的に接合とは、接合部に現場打ちコンクリートを打設することなく、グラウトなどの隙間埋め用の接合材のみを使用して或いは何も使用せずに接合することをいう。
【００１０】
このような構成とすることにより、端部ピースおよび中央ピースの製造を容易にするとともに、現場への搬送も容易にできるうえ、現場でのピースの接合時に現場打ちコンクリートを使用せずにピース同士を直接的に接合できるため、組立・設置作業をも容易にして工期の短縮を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の一側面によれば、前記端部ピースの主筋の本数は、前記中央ピースの主筋の本数よりも多く、前記鉄筋接合手段が前記中央ピースの主筋の本数に合わせて設置される構成とすることができる。この構成によれば、端部ピースと中央ピースとについてそれぞれ最適な主筋の配筋を可能とし、且つ接合部では、本数が少ない側の中央ピースの本数に合わせて主筋を接合させることで、必要な曲げ耐力およびせん断耐力を確保するとともに、施工を容易にすることができる。また、鉄筋接合手段の設置スペースの確保が容易になるため、接合部の梁の小断面化も可能である。
【００１２】
また、本発明の一側面によれば、前記鉄筋接合手段は、スリーブ部材（４１）と、該スリーブ部材に前記主筋が挿入された状態で該スリーブ部材の内部に充填されるグラウト（４１）とを有するものであり、前記中央ピースと前記端部ピースとの一方（１１）において、前記主筋（２５）が接合端面（１１ａ）から延出するように配置され、前記中央ピースと前記端部ピースとの他方（１２）において、前記スリーブ部材が接合端面（１２ａ）に臨むように埋め込まれる構成とすることができる。この構成によれば、各ピースを軸方向に移動させて、一方の接合端面から延出する主筋を他方の接合端面に臨むスリーブ部材に挿入して主筋同士を容易且つ確実に接合することができる。
【００１３】
また、本発明の一側面によれば、前記端部ピースは、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその高さが漸減するように形成され、前記中央ピースは、前記端部ピースの接合端面と同一の高さを有するように形成される構成とすることができる。オフィスビルなどの商業ビルにおいては、天井裏に空調、給排水、電力供給等のためのダクトや配管類が多数設置されることが多い。そこで、このような構成とすることにより、天井高さを低くすることなく中央ピースの下方にこれらの設置スペースを確保することができる。
【００１４】
また、本発明の一側面によれば、前記端部ピースは、上側フランジ部（２１）と、下側フランジ部（２１）と、該上側フランジ部および該下側フランジ部を連結するウェブ部（２３）とを有し、前記ウェブ部は、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその高さが漸減するように形成され、下側フランジ部は、前記仕口部との連結部（１１ｂ）において前記上側フランジよりも幅広に形成されるとともに、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその幅が漸減するように形成される構成とすることができる。この構成によれば、プレキャストプレストレスト梁の下方に配管類の設置スペースを確保できるうえ、曲げ応力が最も大きくなる仕口部との連結部における断面二次モーメントを効果的に大きくすることができ、梁の軽量化または設計耐荷重の増大を実現できる。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明によれば、プレキャスト製造を容易とし、且つ現場への搬入および揚重を容易としたうえで、現場での組立・設置作業をも容易にして工期を短縮することのできるプレキャストプレストレストコンクリート梁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る建物の架構構造を示す概略平面図
【図２】図１中のII−II断面図
【図３】図１に示すＰＣａＰＣ梁の平面図
【図４】図３中のIV−IV断面図
【図５】図３中のＶ−Ｖ断面図
【図６】図３中のVI−VI断面図
【図７】図４中のVII−VII断面に沿って示す配筋図
【図８】本発明に係るＰＣａＰＣ梁の組立・設置手順の説明図
【図９】本発明に係るＰＣａＰＣ梁の組立・設置手順の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係るプレキャストプレストレストコンクリート梁（以下、単にＰＣａＰＣ梁１０と記す。）をオフィスビルなどの多層建物の架構構造１に適用した実施形態について詳細に説明する。なお、図１は、建物の基準階となる１つの階の架構構造１を示す平面図であり、ハッチングを省略して示している。図が煩雑となるのを避けるため、他の図においても必要に応じてハッチングを省略する。
【００１８】
図１に示すように、架構構造１は、梁間方向および桁行方向に所定の間隔をもって矩形状に配置された複数の柱２と、建物の外周に沿って桁行方向に延在し、隣接する一対の柱２を連結する梁３と、建物の外周に沿って梁間方向に延在し、隣接する一対の柱２を連結する梁４と、建物の外周よりも内側にて梁間方向に延在し、対向する一対の柱２を連結する梁５とを備えている。なお、架構構造１は、図１に想像線で示すように、外側に連結する架構をさらに備えていてもよい。また、建物の外周に配置されて耐力壁として機能する壁面構造体や壁ブレースなどを架構構造１が含んでいてもよい。
【００１９】
これら柱２および梁３、４、５は、プレキャストコンクリート製の部材を接合して構築される。ここでは、柱２が梁間方向の２列に４本、桁行方向の２列に６本ずつ配置され、梁５が梁４よりも長く形成されて梁４の３スパン分を１スパンとして対向する一対の柱２間に架け渡されることで、架構構造１の内部に内柱のない広い空間が形成される。
【００２０】
図２および図３に示すように、長尺の梁５は、軸方向（梁間方向）に分割された３つのピース（一対の端部ピース１１および中央ピース１２）を接合部１３で互いに接合させたＰＣａＰＣ梁１０によって構成される。ＰＣａＰＣ梁１０は、当階の柱２を構成するＰＣａ柱ピース５０の上に架け渡され、さらにその上に上階の柱２を構成するＰＣａ柱ピース５０が載置され、両端が固定される。
【００２１】
ＰＣａＰＣ梁１０の軸方向端部に配置される２つの端部ピース１１は、それぞれ一端に柱２の仕口部２ａを含むように仕口部２ａと一体形成されており、両端固定梁であるＰＣａＰＣ梁１０の曲げモーメントおよびせん断力が共に比較的小さくなる領域に接合部１３が位置するようにその長さが設定されている。なお、ＰＣａＰＣ梁１０の軸方向とは、梁５の両端面における断面中心を結んだ直線の方向をいうものとする。
【００２２】
図４に併せて示すように、端部ピース１１は、上端に配置された上側フランジ部２１と、下端に配置された下側フランジ部２２と、上側フランジ部２１および下側フランジ部２２をそれぞれの幅方向の中央にて連結するウェブ部２３とを有するように構成される。上側フランジ部２１および下側フランジ部２２は、軸方向について同一厚さ且つ上側フランジ部２１の方が下側フランジ部２２よりも厚く形成されている。ウェブ部２３は仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその高さが漸減するように形成されている。これにより、端部ピース１１は仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその高さが漸減するアーチ形状となっている。
【００２３】
また、図３に示すように、端部ピース１１の下側フランジ部２２は、仕口部２ａとの連結部１１ｂ（図４の断面）において上側フランジ部２１よりも幅広に形成されるとともに、仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその幅を漸減させ、中央ピース１２に対する接合端面１１ａにおいて、図５に示すようにウェブ部２３と同一寸法になっている。したがって、端部ピース１１は、接合端面１１ａにおいて断面がＴ字形となり、それ以外の部分において断面が略Ｉ字形となる。
【００２４】
図６に示すように、中央ピース１２は、上端に配置された上側平板部３１と、上側平板部３１の幅方向の中央から下方へ突出する下側突出部３２とを有するように構成される。中央ピース１２は、全長にわたって端部ピース１１の接合端面１１ａ（図５の断面）と同一形状（断面Ｔ字形）および同一寸法を有するように形成されており、端部ピース１１に対する両接合端面１２ａに対向配置された端部ピース１１と接合部１３で直接的に接合されている。つまり、上側平板部３１が端部ピース１１の上側フランジ部２１と接合され、下側突出部３２が端部ピース１１の下側フランジ部２２と接合される。
【００２５】
ここで、直接的に接合とは、図３に示すように隣接する両ピース１１、１２の接合部１３（接合端面１１ａ、１２ａ間）に現場打ちコンクリートを打設することなく接合することを意味し、本実施形態においては、両接合端面１１ａ、１２ａ間に２０ｍｍ程度の隙間を設け、この隙間にグラウト１４を充填して端部ピース１１と中央ピース１２とを密着させるとともに、後述するように主筋２５、３５の接合によって両ピース１１、１２を互いに接合させている。なお、両接合端面１１ａ、１２ａの平坦性を確保して両ピース１１、１２を密着させることが可能であれば、グラウト１４を充填することなく接合端面１１ａ、１２ａ同士を直接当接させた状態で接合させてもよい。
【００２６】
各ピース１１、１２がこのような形状とされたことにより、図２に示すようにＰＣａＰＣ梁１０の梁成が中央部において小さくなり、その下端面とその下方に配置される図示しない天井パネルとの間に配管類などを配置できる空間が形成される。そして、ＰＣａＰＣ梁１０の上には、スラブパネル１５（ここでは、複数のコア孔が形成されたＰＣａ製のもの）が載置され、さらにその上に現場打ちコンクリートからなるトップコンクリート１６が形成されることで、スラブパネル１５とトップコンクリート１６とが一体となった合成床が構築される。なお、スラブパネル１５を用いる代わりに、現場打ちコンクリートによってスラブを構築してもよい。
【００２７】
図４および図５に示すように、端部ピース１１の上側フランジ部２１の内部には、主筋２５として６本の上端筋２５ａおよび６本の下端筋２５ｂの計１２本がそれぞれ軸方向に平行且つ均等間隔に配置され、これら主筋２５を取り囲む肋筋２６ａが軸方向に所定の間隔に配置されている。また、主筋２５（２５ａ、２５ｂ）および肋筋２６ａの内側には、直線状のプレテンション緊張材２７が軸方向に平行に複数（ここでは２段、６列の計１２本）配置されている。
【００２８】
端部ピース１１の下側フランジ部２２の内部には、仕口部２ａとの連結部１１ｂ（図４）において主筋として６本の下端筋２５ｃ、２５ｄが均等間隔に配置され、中央ピース１２に対する接合端面１１ａ（図５の断面）において２本の下端筋２５ｃが配置されている。これら主筋２５（２５ｃ、２５ｄ）は、下側フランジ部２２の下面のアーチ形状に沿って曲線状に配置される一方、図７に示すように平面視においては、幅方向の両端に位置する下端筋２５ｃが下側フランジ部２２の幅の変化に合わせて軸方向に対して斜めに配置されて接合端面１１ａから突出し、それ以外の下端筋２５ｄが軸方向に平行に配置されて接合端面１１ａに至らない長さとされている。図４、図５に戻り、これら主筋２５（２５ｃ、２５ｄ）を取り囲むように、肋筋２６ｂが幅寸法を変えながら所定の間隔に配置されている。また、肋筋２６ｂの内側における左右両端には２本の上端筋２５ｅが配置されている。
【００２９】
端部ピース１１のウェブ部２３の内部（正確には、ウェブ部２３を上下に延長した領域）には、上側フランジ部２１の幅方向の中央に配置された上下４本の主筋２５および下側フランジ部２２の幅方向の中央に配置された２本の主筋２５を取り囲む肋筋２６ｃが、ウェブ部２３の高さの変化に合わせて高さ寸法を変えながら所定の間隔に配置されている。
【００３０】
図６に示すように、中央ピース１２の上側平板部３１の内部には、主筋３５として４本の上端筋３５ａがそれぞれ軸方向に平行且つ均等間隔に配置され、これら主筋３５を取り囲むように肋筋３６ａが所定の間隔に配置されている。また、肋筋３６ａの内側における左右両端には２本の下端筋３５ｂが配置されている。
【００３１】
中央ピース１２の下側突出部３２の内部には、主筋３５として２本の下端筋３５ｃがそれぞれ軸方向に平行に配置されている。上側フランジ部２１の幅方向の中央に配置された２本の上端筋３５ａおよび下側突出部３２の２本の下端筋３５ｃを取り囲むように肋筋３６ｃが所定の間隔に配置されている。また、肋筋３６ｃの内側下部には、直線状のプレテンション緊張材３７が軸方向に平行に複数（ここでは３段、２列の計６本）配置されている。
【００３２】
中央ピース１２に配置された６本の主筋３５（３５ａ、３５ｃ）の両端には、図２に示すようにそれぞれ中央ピース１２に埋め込まれる態様で鉄筋継手４０が取り付けられている。この鉄筋継手４０により、中央ピース１２の主筋３５と端部ピース１１の対応する主筋２５とが互いに接合される。鉄筋継手４０は具体的には図７の部分拡大図に示すように、中央ピース１２の主筋３５の端部に取り付けられて中央ピース１２の接合端面１２ａに臨むように埋め込まれる金属製のスリーブ４１と、スリーブ４１に端部ピース１１の主筋２５が挿入された状態でスリーブ４１の内面と主筋２５の外面との間に充填されるグラウト４２とから構成される機械式継手である。
【００３３】
したがって、端部ピース１１の接合端面１１ａに配置された１４本の主筋２５のうち、中央ピース１２の主筋３５と対応する位置に配置された６本の主筋２５のみが、スリーブ４１に挿入されるべく接合端面１１ａから延出するように配置され、残りの１０本の主筋２５は、接合端面１１ａから延出しないように配置される。
【００３４】
他方、端部ピース１１に一体形成された仕口部２ａには、平面視（図３）において、その周縁に沿う柱主筋５１に合わせた位置に複数のシース１７が配置されている。シース１７は、仕口部２ａの上面から下面に至るように埋め込まれており、仕口部２ａに上下方向の貫通孔を形成しており、その上方に配置されるＰＣａ柱ピース５０の下面に突出形成された柱主筋５１（図９（Ｆ）参照）をその下方に配置されるＰＣａ柱ピース５０へ至るように貫挿させる。
【００３５】
また、図９（Ｆ）を参照すると、ＰＣａ柱ピース５０には、柱主筋５１の上端に取り付けられた鉄筋継手５２のスリーブ５３がＰＣａ柱ピース５０の上面に臨むように埋め込まれている。そして、柱主筋５１は、ＰＣａ柱ピース５０の下面から下方へ延出するように配置され、柱主筋５１の延出した部分が端部ピース１１のシース１７を貫通し且つ下方のＰＣａ柱ピース５０のスリーブ５３に挿入された状態でシース１７およびスリーブ５３内にグラウト５４が充填されることで、ＰＣａ柱ピース５０、端部ピース１１および上階のＰＣａ柱ピース５０が一体接合される。なお、ここでも各ピース１１、５０が密着するように互いに対向する接合端面間にグラウトを充填してもよい。
【００３６】
端部ピース１１および中央ピース１２は、それぞれ専用のＰＣ工場で成形されるプレキャスト製品であり、それぞれ型枠内に設置したプレテンション緊張材２７、３７に張力を加えて緊張した状態でコンクリートを打設し、コンクリートの硬化後に張力を除去してコンクリートにプレストレスを導入するプレテンション方式のＰＣａＰＣ成形品である。プレテンション緊張材２７、３７としては、表面が滑らかな円形断面のＰＣ鋼線を用いてもよいが、表面に凹凸が形成されたインデントＰＣ鋼線を用いたり、ＰＣ鋼より線の端部に圧着グリップを設けたりして付着強度を確保することが望ましい。
【００３７】
このように、プレテンション方式のＰＣ梁では、コンクリートに対する付着によりプレテンション緊張材２７、３７の定着を図るため、定着具およびグラウト注入によって定着を図るポストテンション方式のＰＣ梁に比較して、緊張材端部にプレストレスを導入することが難しいが、図２に示すように端部ピース１１が仕口部２ａを含むように形成されてプレテンション緊張材２７が仕口部２ａの側端面に至るように配置されたことにより、曲げモーメントが最も大きく、大きな引張力が作用するＰＣａＰＣ梁１０の仕口部２ａとの連結部１１ｂ上部にも必要なプレストレスを導入することが可能になっている。
【００３８】
一方、端部ピース１１のプレテンション緊張材２７は上部に配置され、中央ピース１２のプレテンション緊張材３７は下部に配置されているため、両緊張材２７、３７は互いに接合されるものではなく、端部ピース１１の接合部１３近傍、および中央ピース１２の接合部１３近傍においても、緊張材端部が定着に供されるためにプレストレスが導入されないことになる。しかし、上記したように、接合部１３が曲げモーメントの小さな領域に設けられているため、この部分の断面性能が問題となることはなく、曲げモーメントによって引張力が大きくなる中央ピース１２の軸方向中央下部には必要なプレストレスが導入される。
【００３９】
そして、端部ピース１１と中央ピース１２とが、主筋２５、３５の接合によって直接的に接合する構成とされているため、接合部１３に現場打ちコンクリートを打設する必要がなく、そのための型枠組立、鉄筋組立、コンクリート打設、養生などの作業が不要となり、ＰＣａＰＣ梁１０の組立・設置作業が容易になるとともに工期の短縮が可能になる。
【００４０】
また、端部ピース１１の主筋２５の本数が中央ピース１２の主筋３５の本数よりも多く、鉄筋継手４０が中央ピース１２の主筋３５の本数に合わせて設置される構成とされたことにより、端部ピース１１と中央ピース１２とについてそれぞれ最適な主筋２５、３５の配筋が可能となり、且つ接合部１３では、本数が少ない側の中央ピース１２に合わせて主筋２５、３５を接合させることで、必要な曲げ耐力およびせん断耐力を確保するとともに、施工の容易性が図られる。また、これにより、鉄筋継手４０の設置スペースの確保が容易になるため、接合部１３周辺の小断面化が可能となり、上記形状のＰＣａＰＣ梁１０が実現可能となっている。
【００４１】
また、鉄筋継手４０が、中央ピース１２の主筋３５の端部に取り付けられたスリーブ４１と、接合端面１１ａから延出するように形成された端部ピース１１の主筋２５をスリーブ４１に挿入した状態でスリーブ４１内に充填されるグラウト４２とから構成される機械式継手とされたことにより、各ピース１１、１２を軸方向に移動させて、延出する主筋２５をスリーブ４１に挿入して主筋２５、３５同士を容易且つ確実に接合することが可能である。
【００４２】
そして、端部ピース１１が仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその高さが漸減するように形成され、中央ピース１２が端部ピース１１の接合端面１１ａと同一高さ寸法を有するように形成されたことにより、天井高さを低くすることなく、天井裏に空調、給排水、電力供給等のためのダクトや配管類などの設置スペースを確保でき、特にオフィスビルなどの商業ビルに対する付加価値を提供することになる。
【００４３】
さらに、端部ピース１１が上側フランジ部２１、下側フランジ部２２およびウェブ部２３を有し、ウェブ部２３が仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその高さを漸減させるように形成され、下側フランジ部２２が仕口部２ａとの連結部１１ｂにおいて上側フランジ部２１よりも幅広に形成されるとともに、仕口部２ａ側から中央ピース１２側へ向けてその幅を漸減させるように形成されたことにより、ＰＣａＰＣ梁１０の下方に配管類の設置スペースを確保できるうえ、梁５の曲げ応力が最も大きくなる仕口部２ａとの連結部１１ｂにおける断面二次モーメントを効果的に大きくして、梁の軽量化または設計耐荷重の増大が実現できる。
【００４４】
加えて、端部ピース１１の主筋２５と中央ピース１２の主筋３５とを鉄筋継手４０により接合する際には軸方向への移動が必要になるが、端部ピース１１の仕口部２ａに、上階のＰＣａ柱ピース５０の下面に突出形成された柱主筋５１を当階のＰＣａ柱ピース５０へ至るように貫挿させるシース１７が埋め込まれ、ＰＣａＰＣ梁１０を載置する下方の柱ピース５０から柱主筋５１が伸びていないことにより、梁ピースをＰＣａ柱ピース５０上で直接組み立てることができるため、ＰＣａＰＣ梁１０の設置のために大型の揚重機が必要なく、既設のタワークレーンのみで組立・設定作業を行うことができる。そのため、ＰＣａＰＣ梁１０の組立用に専用のヤードも必要ない。
【００４５】
なお、桁行方向に延在する梁３を構成するＰＣａ梁部材の柱２への接合構造は、本発明に直接関わるものではないため、図示や詳細な説明は省略するが、例えば、端部ピース１１の仕口部２ａに鉄筋継手のスリーブを埋め込んでおいたり、梁主筋をＰＣａ梁部材に対する接合端面から延出するように配置しておき、ＰＣａ梁部材の接合端面に鉄筋継手のスリーブを埋め込んでおいたりしてもよく、或いは、端部ピース１１を、柱２の仕口部２ａに加えて分割した梁３の端部を一体に含むように構成し、梁端部の接合端面にＰＣａ梁部材を接合するようにしてもよい。
【００４６】
次に、図８および図９を参照して、ＰＣａＰＣ梁１０の組立・設置手順について説明する。
【００４７】
まず、（Ａ）に示すように、上述した構成を有する端部ピース１１および中央ピース１２、並びにＰＣａ柱ピース５０をＰＣ工場などで製造し、これをトレーラーなどで現場へ搬入する。次に、（Ｂ）に示すように、ＰＣａＰＣ梁１０の接合部１３近傍を支持させるべく予め用意しておいた２基の架台６０を一対のＰＣａ柱ピース５０（柱２）の間に配置する。この架台６０は、組立の際に端部ピース１１および中央ピース１２を支持するものであり、高さ調整や組立後の撤去が可能なようにねじジャッキなどの高さ調整手段６１が組み込まれたものである。ここでは、各架台６０が複数の型枠支保工用のパイプサポートを備えるように構成されている。その後、（Ｃ）に示すように、端部ピース１１の１つを図示しないタワークレーンにより吊り上げ、一端を架台６０に支持させる状態でＰＣａ柱ピース５０上の所定の位置に配置する。この状態では、端部ピース１１の接合端面１１ａから延出する６本の主筋２５が水平方向に延在している。
【００４８】
次に、（Ｄ）に示すように、中央ピース１２を同様にタワークレーンで水平に吊り上げて架台６０上で水平に移動させ、端部ピース１１の主筋２５を中央ピース１２のスリーブ４１に挿入させながら所定の位置（接合端面１１ａ、１２ａ間にグラウト１４充填用の隙間が形成される位置）まで移動させる。そして、その両端を２基の架台６０に支持させる。同様にして（Ｅ）に示すように、残りの端部ピース１１をタワークレーンで水平に吊り上げて架台６０およびＰＣａ柱ピース５０上で水平に移動させ、端部ピース１１の主筋２５を中央ピース１２のスリーブ４１に挿入させながら所定の位置まで移動させて、その両端を架台６０およびＰＣａ柱ピース５０に支持させる。
【００４９】
その後、中央ピース１２に埋め込まれたスリーブ４１に無収縮モルタルなどのグラウト４２を注入して主筋２５とスリーブ４１とを固定するとともに、端部ピース１１と中央ピース１２との接合部１３の隙間にも同様にグラウト１４を充填して隣接する各ピース１１、１２を直接的に接合する。
【００５０】
その後、或いはこれと並行して、（Ｆ）に示すように、上階のＰＣａ柱ピース５０を仕口部２ａの上に固定して上階のＰＣａ柱ピース５０、端部ピース１１および当階のＰＣａ柱ピース５０を一体接合する。具体的には、ＰＣａ柱ピース５０を鉛直状態に吊り上げ、柱主筋５１を下面から鉛直に突出させた状態で降下させ、延出する柱主筋５１を仕口部２ａのシース１７に挿入する。ＰＣａ柱ピース５０を仕口部２ａの上面に載置すると、柱主筋５１の下端部が下方のＰＣａ柱ピース５０のスリーブ５３に挿入された状態となるので、シース１７およびスリーブ５３にグラウト５４を注入して上下両ＰＣａ柱ピース５０の柱主筋５１を接続することで上階のＰＣａ柱ピース５０、端部ピース１１および当階のＰＣａ柱ピース５０を一体接合する。これにより、１階分のＰＣａＰＣ梁１０の組立・設置作業が完了するので、上記手順を繰り返して多層建物の架構構造１を構築する。
【００５１】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。各部材の具体的形状や、配置、数量などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、各ピース１１、１２を所定の設置位置に配置しながらＰＣａＰＣ梁１０を組み立てているが、組み立てたＰＣａＰＣ梁１０を揚重できる設備があれば、本来の設置位置とは別の組立ヤードで組立作業を行った後に、ＰＣａＰＣ梁１０を所定の設置位置に配置してもよい。このようにすれば、ＰＣａＰＣ梁１０を載置すべきＰＣａ柱ピース５０の上面から柱主筋５１が延出した状態でＰＣａＰＣ梁１０を載置する工法に対しても、ＰＣａＰＣ梁１０を適用することができる。また、上記実施形態では、中央ピース１２が一定の断面形状を有するように構成しているが、断面形状が変形するようにしてもよい。一方、端部ピース１１については梁部分の全長にわたって高さが漸減するようにしているが、一部の区間で同一断面となるような形態としてもよい。さらに、上記実施形態では、端部ピース１１の上側フランジ部２１に配置された主筋２５のすべてが接合端面１１ａに至るような長さとされているが、鉄筋継手４０と接合しない主筋２５については、その長さを短くして接合端面１１ａに至らないようにしてもよい。また、上記実施形態に示した本発明に係るＰＣａＰＣ梁１０の各構成要素およびＰＣａＰＣ梁１０の各組立・設置ステップは、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 架構構造
２ 柱
２ａ 仕口部
１０ ＰＣａＰＣ梁
１１ 端部ピース
１１ａ 接合端面
１１ｂ 連結部
１２ 中央ピース
１２ａ 接合端面
１３ 接合部
１７ シース
２１ 上側フランジ部
２２ 下側フランジ部
２３ ウェブ部
２５ 主筋（端部ピース１１）
２７ プレテンション緊張材（端部ピース１１）
３５ 主筋（中央ピース１２）
３７ プレテンション緊張材（中央ピース１２）
４０ 鉄筋継手
４１ スリーブ
４２ グラウト
５０ ＰＣａ柱ピース
５１ 柱主筋
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に分割された３つのピースから構成され、一対の柱間に架け渡されるプレキャストプレストレストコンクリート梁であって、
軸方向端部に配置される２つの端部ピースはそれぞれ、一端に一体形成された前記柱の仕口部と、前記軸方向に延在する主筋と、上部に配置されたプレテンション緊張材とを有し、
軸方向中央に配置される中央ピースは、前記軸方向に延在する主筋と、下部に配置されたプレテンション緊張材とを有し、
前記端部ピースの主筋と前記中央ピースの主筋とが鉄筋接合手段により接合されることにより、前記端部ピースと前記中央ピースとが互いに直接的に接合されたことを特徴とするプレキャストプレストレストコンクリート梁。
【請求項２】
前記端部ピースの主筋の本数は前記中央ピースの主筋の本数よりも多く、
前記鉄筋接合手段が前記中央ピースの主筋の本数に合わせて設置されたことを特徴とする、請求項１に記載のプレキャストプレストレストコンクリート梁。
【請求項３】
前記鉄筋接合手段は、スリーブ部材と、該スリーブ部材に前記主筋が挿入された状態で該スリーブ部材の内部に充填されるグラウトとを有するものであり、
前記中央ピースと前記端部ピースとの一方において、前記主筋が接合端面から延出するように配置され、
前記中央ピースと前記端部ピースとの他方において、前記スリーブ部材が接合端面に臨むように埋め込まれたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のプレキャストプレストレストコンクリート梁。
【請求項４】
前記端部ピースは、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその高さが漸減するように形成され、
前記中央ピースは、前記端部ピースの接合端面と同一の高さを有するように形成されたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のプレキャストプレストレストコンクリート梁。
【請求項５】
前記端部ピースは、上側フランジ部と、下側フランジ部と、該上側フランジ部および該下側フランジ部を連結するウェブ部とを有し、
前記ウェブ部は、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその高さが漸減するように形成され、
前記下側フランジ部は、前記仕口部との連結部において前記上側フランジ部よりも幅広に形成されるとともに、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその幅が漸減するように形成されたことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のプレキャストプレストレストコンクリート梁。
【請求項１】
軸方向に分割された３つのピースから構成され、一対の柱間に架け渡されるプレキャストプレストレストコンクリート梁であって、
軸方向端部に配置される２つの端部ピースはそれぞれ、一端に一体形成された前記柱の仕口部と、前記軸方向に延在する主筋と、上部に配置されたプレテンション緊張材とを有し、
軸方向中央に配置される中央ピースは、前記軸方向に延在する主筋と、下部に配置されたプレテンション緊張材とを有し、
前記端部ピースの主筋と前記中央ピースの主筋とが鉄筋接合手段により接合されることにより、前記端部ピースと前記中央ピースとが互いに直接的に接合されたことを特徴とするプレキャストプレストレストコンクリート梁。
【請求項２】
前記端部ピースの主筋の本数は前記中央ピースの主筋の本数よりも多く、
前記鉄筋接合手段が前記中央ピースの主筋の本数に合わせて設置されたことを特徴とする、請求項１に記載のプレキャストプレストレストコンクリート梁。
【請求項３】
前記鉄筋接合手段は、スリーブ部材と、該スリーブ部材に前記主筋が挿入された状態で該スリーブ部材の内部に充填されるグラウトとを有するものであり、
前記中央ピースと前記端部ピースとの一方において、前記主筋が接合端面から延出するように配置され、
前記中央ピースと前記端部ピースとの他方において、前記スリーブ部材が接合端面に臨むように埋め込まれたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のプレキャストプレストレストコンクリート梁。
【請求項４】
前記端部ピースは、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその高さが漸減するように形成され、
前記中央ピースは、前記端部ピースの接合端面と同一の高さを有するように形成されたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のプレキャストプレストレストコンクリート梁。
【請求項５】
前記端部ピースは、上側フランジ部と、下側フランジ部と、該上側フランジ部および該下側フランジ部を連結するウェブ部とを有し、
前記ウェブ部は、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその高さが漸減するように形成され、
前記下側フランジ部は、前記仕口部との連結部において前記上側フランジ部よりも幅広に形成されるとともに、前記仕口部側から前記中央ピース側へ向けてその幅が漸減するように形成されたことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のプレキャストプレストレストコンクリート梁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２４０１６（Ｐ２０１３−２４０１６Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３３３７（Ｐ２０１１−１６３３３７）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００１７４９４３）三井住友建設株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００１７４９４３）三井住友建設株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
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