説明

建物構造

【課題】構造体の切り替え部分における接合構造の簡略化を可能とした建物構造を提案する。
【解決手段】鋼管柱2と、鋼管柱2よりも下層に配設された鉄筋コンクリート柱3とが鉛直方向に連続して配置される建物構造であって、鉄筋コンクリート柱2の頭部の外周面には筒状の補強部材が周設されていて、鉄筋コンクリート柱3の主筋31は鉄筋コンクリート柱3の上端面から突出して鋼管柱2の内部で定着または鋼管柱2に固定されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建物構造に関する。
【背景技術】
【0002】
建物100を構築する際に、下層階の構造形式を上層階の構造形式と異ならせる場合がある。
【0003】
例えば、コンクリート充填鋼管柱(以下、単に「CFT柱」という)101と鉄筋コンクリート柱(以下、単に「RC柱」という)102とを建物の階層に応じて切り替えて使用する場合がある(図8および図9参照)。
【0004】
従来、CFT柱101からRC柱102に切り替える場合には、その接合部分(切り替え部分)を、鉄骨鉄筋コンクリート構造(以下、単に「SRC構造」という)103とするのが一般的であった。
【0005】
つまり、切り替え部分の上部において、図9(b)に示すように、CFT柱101の鋼管110の周囲に鉄筋130を配筋し(構造103’)、切り替え部分の下部において鋼管110に鉄骨120を接続し、図9(c)に示すように、この鉄骨120の外周囲に鉄筋130を配筋することでSRC構造103を構築する。
こうすることで、鉄骨120を介してCFT柱101の鋼管110とRC柱102の鉄筋130との間で応力の伝達が可能となるように構成していた。
【0006】
また、特許文献1には、CFT柱とRC柱との切り替え部の構造として、RC柱の主筋をCFT柱の鋼管の内部に所定長挿入するとともに、この鋼管の内壁面に予め複数のスタッドを設置しておき、このスタッドを介して主筋と鋼管との間での力の伝達を可能に構成した建物構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2009−2006号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところが、前者のSRC構造103を介して切り替えを行う建物構造は、RC柱102の頭部において、鉄骨120と鉄筋130とが混在するため、構造が複雑となり、施工に手間を要していた。
また、鋼材量の増加や施工の手間等により、施工費が高価になる場合があった。
【0009】
また、特許文献1の建物構造は、鋼管の内壁面に多数のスタッドを設置する必要があり、その作業に手間を要していた。
【0010】
本発明は、構造体の切り替え部分における接合構造の簡略化を可能とした建物構造を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
このような課題を解決する本発明は、鋼管柱と、前記鋼管柱よりも下層に配設された鉄筋コンクリート柱とが鉛直方向に連続して配置される建物構造であって、前記鉄筋コンクリート柱の主筋が、前記鉄筋コンクリート柱の上端面から突出して前記鋼管柱の内部に挿入されているとともに、当該鋼管柱の内部で定着あるいは固定されていることを特徴している。
【0012】
かかる建物構造によれば、鉄筋コンクリート柱の主筋をそのまま鋼管柱の内部に配筋し、かつ、この主筋を介して鉄筋コンクリート柱と鋼管柱とを接合するため、構造的に優れている。
【0013】
前記鉄筋コンクリート柱の頭部の外周面に、筒状の鋼管や炭素繊維シート等からなる補強部材が周設されていれば、柱頭部のコンクリートの表面欠損等を抑止することができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の建物構造によれば、構造体の切り替え部分における接合構造の簡略化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施の形態に係る建物構造を示す断面図である。
【図2】図1に示す建物構造のCFT柱とRC柱との接合部を示す側面図である。
【図3】(a)は図2のA−A断面図、(b)同B−B断面図、(c)は同C−C断面図、(d)は同D−D断面図である。
【図4】取付部の詳細を示す断面図である。
【図5】第一取付部材または第二取付部材の分解斜視図である。
【図6】他の形態に係る建物構造の取付部を示す断面図である。
【図7】その他の形態に係る建物構造の取付部を示す断面図である。
【図8】従来の建物構造を示す断面図である。
【図9】(a)は図8のE−E断面図、(b)同F−F断面図、(c)は同G−G断面図、(d)は同H−H断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本実施形態では、図1に示すように、地下階を含む多層階構造の建物1を、本発明の建物構造により構築する場合について説明する。
なお、建物1の規模や形状等は限定されるものではない。
【0017】
建物1には、主に地上階層(1FL,2FL,…)を支持するコンクリート充填鋼管柱(以下、単に「CFT柱」という)2と、地下階層(B1FL)を支持する鉄筋コンクリート柱(以下、単に「RC柱」という)3とが鉛直方向に連続して配置されている。
【0018】
CFT柱2とRC柱3の接合(切り替え)は、地下1階(B1FL)と地下2階(B2FL)の境界付近で行う。つまり、建物1は、CFT柱2が地上階(1FL,2FL,…)から地下階第1層(B1FL)まで配設されていて、RC柱3は地下階第1層よりも下層(B2FL)の地下階に配設されている。
【0019】
CFT柱2は、図2に示すように、一般部10と取付部20とを備えている。
【0020】
一般部10は、図3(a)に示すように、矩形断面の鋼管11と、鋼管11内に充填されたコンクリート硬化体12により構成されている。
鋼管11内のコンクリートの充填は、鋼管11を配設した後、現場打設により行う。これにより、輸送時の柱部材(鋼管11)の軽量化が可能になるとともに、施工時の取り扱いも容易となる。そのため、輸送コストの削減や施工の手間の低減化が可能となる。
【0021】
取付部20は、RC柱3との接合部分であるCFT柱2の下端部を構成している。
取付部20には、図2および図3に示すように、RC柱3の上端から突出する主筋31が挿入されている。
本実施形態の取付部20(第一取付部材21)は、側面に梁4が接合されたいわゆる梁柱接合部を構成している。なお、取付部20は、必ずしも梁柱接合部を構成していなくてもよい。
【0022】
本実施形態の取付部20は、RC柱3側に配設された第一取付部材21と、第一取付部材21と一般部10との間に配設された第二取付部材22により構成されている。
なお、第一取付部材21および第二取付部材22は、予め一体に形成されている。
【0023】
第一取付部材21および第二取付部材22は、図3(b)および(c)に示すように、いずれも一般部10の鋼管11と同形状の鋼管23と、鋼管23内に充填されたコンクリート硬化体24を主体に構成されている。
なお、第一取付部材21は、予めコンクリートが充填されてなるプレキャスト部材である。第一取付部材21内のコンクリートは、予め鋼管23内全体に充填されていてもよいし、中央部に空洞が形成されるように鋼管23の内周面に沿ってコンクリート硬化体が形成されていて、現場施工により当該中央部にコンクリートを打設したものであってもよい。一方、第二取付部材22は、RC柱上に配設された後、鋼管23内に現場施工によりコンクリートを打設することでコンクリート硬化体24が構成されている。
【0024】
第一取付部材21内のコンクリート硬化体24としては、第二取付部材22内のコンクリート硬化体24よりも強度の高いコンクリートにより構成してもよいし、同じ強度のコンクリートにより構成してもよい。第二取付部材22内のコンクリート硬化体24は、本体部10のコンクリート硬化体12と同じ強度のコンクリートを採用する。
【0025】
第一取付部材21および第二取付部材22は、図4に示すように、いずれも鋼管23の下端に一体に固定されたベースプレート26を備えている。
【0026】
ベースプレート26は、所定の厚みを有した鋼板であって、枠状を呈している。ベースプレート26の外形形状は、鋼管23の外形形状よりも大きな平面形状を有している。
すなわち、ベースプレート26は、外縁部分が鋼管23の外面から突出している。
【0027】
図5に示すように、ベースプレート26には、RC柱3の主筋31の位置に対応して複数の挿通孔26a,26a,…が形成されている。
本実施形態では、ベースプレート26の角部であって、鋼管23の内壁面よりも内側に挿通孔26aを3箇所ずつ形成するが、挿通孔26aの数や配置はこれに限定されるものではなく、RC柱3の主筋31の配筋に応じて適宜設定すればよい。
【0028】
また、ベースプレート26の中央部には、矩形状の開口部26bが形成されている。
なお、開口部26bは必要に応じて形成すればよく、また、その形状は限定されるものではない。
【0029】
図4および図5に示すように、鋼管23の内壁面とベースプレート26の上面との内角部には、複数の縦リブ27が接合されていて、鋼管23とベースプレート26との接合部が補強されている。
【0030】
縦リブ27は、矩形形状の鋼板であって、隣接する他の縦リブ27と所定の間隔をあけて配設されている。
縦リブ27の厚みおよび形状は、縦リブ27が負担する応力に応じて適宜設定するものとする。本実施形態では、第一取付部材21に配設された縦リブ27の高さが、第二取付部材22に配設された縦リブ27の高さよりも大きく形成されている。
【0031】
本実施形態では、鋼管23の各辺に対して3枚ずつ、合計12枚の縦リブ27,27,…を配設するが、縦リブ27の配設ピッチや枚数は限定されるものではない。
また、縦リブ27には、必要に応じて凹凸面や貫通孔を形成して、コンクリート硬化体24との接合性を向上させてもよい。
【0032】
第一取付部材21のコンクリート硬化体24には、図4に示すように、RC柱3の主筋31を挿通するための複数の貫通孔24a,24a,…が、主筋31の位置に対応して形成されている。本実施形態では、コンクリート硬化体24内にシース管を配置することで貫通孔24aを形成するが、貫通孔24aの形成方法は限定されるものではない。例えば、シース管に代えて他の管材を配設してもよい。
【0033】
第二取付部材22のコンクリート硬化体24には、図4に示すように、RC柱3の主筋31の上端部が挿入されている。
【0034】
図2に示すように、第二取付部材22の外面上部には、一般部10との位置決めのためのジョイント部材25が溶接接合されている。
なお、ジョイント部材25の構成は限定されるものではない。
【0035】
RC柱3は、地下2階(B2FL)の構造体であって、CFT柱2の外形形状と同等な断面形状を有した断面矩形形状の柱状体である。
【0036】
RC柱3には、図3(d)および図4に示すように、RC柱3の外面から所定の被りを確保した主筋31が配筋されている。
【0037】
主筋31は、RC柱3の軸方向に沿って配筋されており、断面矩形のRC柱3の各角部に対応して3本ずつ、計12本配筋されている。符号32は、フープ筋である。なお、主筋31の配筋ピッチや本数は限定されるものではない。
【0038】
主筋31は、CFT柱2の取付部20に挿入できるように、RC柱3の上端から突出した状態で配筋されている。
主筋31の突出部分は、所定の定着長が確保できる長さを有していて、CFT柱2の内部においてコンクリート硬化体24に定着されている。
【0039】
図2に示すように、RC柱3の頭部の外周面には、筒状の補強部材33が周設されている。
補強部材33を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、鋼管や炭素繊維シートにより構成すればよい。
【0040】
RC柱3は、補強部材33により頭部の耐力が増強されるため、CFT柱2を介して作用する荷重に対して十分な強度を備えている。
【0041】
CFT柱2とRC柱3との接続は、以下の手順により行う。
【0042】
まず、主筋31を、上面から所定長突出させた状態で、RC柱3を構築する。
このときRC柱3の上端部において、フープ筋32を密に配筋しておくことで、予め耐力を増強させておき、CFT柱2を介して作用する荷重に対して十分な強度を備えるように構成させてもよい。また、RC柱3の上端部について、必要に応じてコンクリート強度を高くして耐力を増強させてもよい。
【0043】
本実施形態では、RC柱3の頭部に対応する位置に、型枠の内面に沿って補強部材33を配設させた状態で、RC柱3のコンクリートを打設する。型枠を脱型すると、補強部材33が頭部に周設されたRC柱3が形成される。
なお、補強部材33は、脱型後に、RC柱3の頭部に周設(固定)してもよい。
【0044】
RC柱3の構築が完了したら、RC柱3の上面に、プレキャスト部材である第一取付部材21および第二取付部材22を載置する。
このとき、主筋31を第一取付部材21の貫通孔24aおよびベースプレート26の挿通孔26aを貫通させるとともに、主筋31の上端部と第二取付部材22のベースプレート26の挿通孔26aを貫通させて、鋼管23内に配置させる。
【0045】
第一取付部材21および第二取付部材22を載置したら、RC柱3の上面と第一取付部材21(ベースプレート26)との間および貫通孔24a内にグラウト40を注入する。グラウト40が硬化することで、第一取付部材21とRC柱3とが一体に固定される。
【0046】
次に、第二取付部材22の鋼管23内にコンクリートを打設し、養生する。
これにより、主筋31が取付部20内において定着し、RC柱3と取付部20との一体化が実現する。なお、第二取付部材22の鋼管23内へのコンクリートの打設は、一般部10の鋼管11内へのコンクリートの打設と同時に行う。
【0047】
建物構造1によれば、CFT柱2とRC柱3の接合(切り替え)を、地下階層において行うため、接合部に作用する地震時等の水平力が小さく、この接合部が弱点となることがない。
また、地下階では、地上階に比べて地震力等の水平力が小さくなるので、接合構造の簡略化を図ることができる。そのため、施工性の向上および費用の削減が可能となる。
【0048】
CFT柱2からRC柱3に作用する鉛直力のうち、CFT柱2のコンクリート負担分の圧縮力についてはグラウト40を介してRC柱3のコンクリートに作用し、鋼管負担分の軸力は、縦リブ27で補強したベースプレート26およびグラウト40を介してRC柱3のコンクリート面に伝達される。
【0049】
そのため、応力が1点に集中することが防止され、RC柱3の上端において欠損が生じることを防止できる。
また、縦リブ27を鋼管の内部に配置しているため、ベースプレート26の形状を最小限に抑えることができるととともに、ベースプレート26の形状に応じてRC柱3の断面形状が過大になることも防止できる。
【0050】
ベースプレート26は、図2に示すように、梁4を接合するためのダイヤフラムとしても機能する。
【0051】
RC柱3の主筋31をCFT柱2に直接挿入し定着させることで、簡易にCFT柱2とRC柱3との一体化を行うことができる。そのため、鉄骨を介して接合を行っていた従来の建物構造と比較して、施工時の手間を省略することができるとともに、鋼材量を低減することで施工費の低減化が可能となる。また、柱同士の接合は、鉄筋を介して一体化されるため、構造的にも優れている。
【0052】
主筋31は、十分な定着長を確保しているため、RC柱3の柱頭に生じる曲げに対して抵抗可能な構成を有している。
【0053】
第一取付部材21として、プレキャスト部材を採用することで、工期短縮を図ることができる。
【0054】
RC柱3の頭部に補強部材33が周設されているため、柱頭部のコンクリートの表面欠損等を抑止することができる。
【0055】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【0056】
例えば、前記実施形態では、RC柱3の主筋31について、CFT柱2の内部において所定の定着長を確保できるように、十分な長さをRC柱3の上端から突出させる場合について説明したが、図6に示すように、主筋31の上端部に定着体31aを形成することで、主筋の突出長さを短くしてもよい。こうすることで鉄筋の量を低減させることができ、材料費の削減が可能となる。
なお、定着体31aの形成方法としては、例えば、主筋31の端部を拡径させる方法、主筋31の直径よりも大きな幅寸法を有した鋼製プレートを主筋31の頭部に溶着あるいは溶接する方法、主筋31の頭部にナット等を螺着する方法、主筋31の頭部に筒状部材を被せた状態で固定する方法等がある。
【0057】
また、前記実施形態では、RC柱3の上端面から突出させたRC柱3の主筋31を、CFT柱2の内部のコンクリートに定着させる場合について説明したが、主筋31は、図7に示すように、CFT柱2の内部に挿入して、CFT柱2に固定してもよい。
主筋31のCFT柱2への固定方法としては、例えば、CFT柱2のベースプレート26の挿通孔26aに挿通した主筋31の上端部にナット31bを螺着することにより行えばよい。また、主筋31をCFT柱2の鋼管に溶接したり、鋼管内に配設されたリブに固定したりしてもよい。
【0058】
RC柱3の頭部に周設された補強部材33は、必要に応じて設置すればよく、省略してもよい。
【0059】
前記実施形態では、地上階層を支持する柱として、CFT柱を採用する場合について説明したが、CFT柱に代えて鋼管柱を採用してもよい。この場合、鋼管柱とRC柱との切り替え部分(取付部)については、コンクリートを充填してCFT柱構造とする。
【0060】
CFT柱とRC柱の接合(切り替え)を、地下1階(B1FL)と地下2階(B2FL)の境界付近で行ったが、CFT柱が地上階から少なくとも地下階第1層まで配設されていれば、CFT柱とRC柱の切り替え位置は限定されるものではない。例えば、地下2階と地下3階の境界付近でCFT柱とRC柱を接合してよい。
【0061】
また、地上階の梁柱架構内において耐震壁や水平ブレース等の耐震補強要素を備えている場合であって、この耐震補強要素がその階における水平力を主に負担する建物であれば、CFT柱とRC柱の切り替え位置は必ずしも地下階層に配置されている必要はない。このようにすれば、接合部を地上階層に配置しても、接合部に作用する地震力等の水平力が小さくなり、接合構造の簡略化を図ることができる。
【0062】
第一取付部材として、予めコンクリートが充填されたプレキャスト部材を採用したが、コンクリートは現場施工により打設してもよい。この場合において、第一取付部材内へのコンクリート打設を、本体部および第二取付部材へのコンクリート打設と同時に行ってもよいし、第一取付部材に先行して行ってもよい。
【0063】
また、前記実施形態では、第二取付部材として、現場施工によりコンクリートを充填する場合について説明したが、予めコンクリートが充填されたプレキャスト部材を採用してもよい。また、第二取付部材へのコンクリート充填のタイミングは、必ずしも本体部と同時でなくてもよい。
【0064】
また、前記実施形態では、第一取付部材と第二取付部材とが予め一体に形成されている場合について説明したが、第一取付部材と第二取付部材は分割されていてもよい。
【0065】
前記実施形態では、一般部と取付部とを異なる部材により構成する場合について説明したが、取付部は必ずしも別部材により構成する必要はない。また、取付部は必要に応じて形成すればよい。
また、前記実施形態では、取付部の構成について、第一取付部材と第二取付部材との二つの部材により分割されている場合について説明したが、取付部の分割数は限定されるものではないし、取付部は必ずしも複数に分割されている必要もない。
【0066】
また、前記実施形態では、CFT柱として、矩形断面の場合について説明したが、CFT柱の断面形状は限定されるものではない。同様に、RC柱の断面形状も限定されるものではない。
【符号の説明】
【0067】
1 建物
2 CFT柱(コンクリート充填鋼管柱)
3 RC柱(鉄筋コンクリート柱)
10 一般部
11 鋼管
12 コンクリート硬化体
20 取付部
21 第一取付部材
22 第二取付部材
23 鋼管
24 コンクリート硬化体
24a 貫通孔
26 ベースプレート
26a 挿通孔
27 縦リブ
31 主筋

【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼管柱と、前記鋼管柱よりも下層に配設された鉄筋コンクリート柱とが鉛直方向に連続して配置される建物構造であって、
前記鉄筋コンクリート柱の主筋が、前記鉄筋コンクリート柱の上端面から突出して前記鋼管柱の内部で定着されていることを特徴する、建物構造。
【請求項2】
鋼管柱と、前記鋼管柱よりも下層に配設された鉄筋コンクリート柱とが鉛直方向に連続して配置される建物構造であって、
前記鉄筋コンクリート柱の主筋が、前記鉄筋コンクリート柱の上端面から突出して前記鋼管柱の内部に挿入されているとともに、当該鋼管柱に固定されていることを特徴する、建物構造。
【請求項3】
前記鉄筋コンクリート柱の頭部の外周面に、筒状の補強部材が周設されていることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の建物構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2013−112972(P2013−112972A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−259139(P2011−259139)
【出願日】平成23年11月28日(2011.11.28)
【出願人】(000206211)大成建設株式会社 (1,602)
【Fターム(参考)】