梁端部に半剛接合部を有する柱梁構造体
【課題】 地震時等において、柱梁架構を構成する柱に加わるモーメントを軽減する。
【解決方法】 梁せいの一部においてのみ柱と一体化された梁を有する、建築物の柱梁構造体。柱梁が一体化された部分以外に、柱梁間で鉛直荷重を伝達する支承部材を有する柱梁構造体。柱梁間で鉛直荷重を伝達する支承部材は、梁側に突出するよう柱に設けられた受け側ブラケットと、梁端部に設けられた掛かり側ブラケットであってもよい。支承部材は、鉛直荷重を支持すると共に水平方向の変形を許容する支承部材であってもよい。
【解決方法】 梁せいの一部においてのみ柱と一体化された梁を有する、建築物の柱梁構造体。柱梁が一体化された部分以外に、柱梁間で鉛直荷重を伝達する支承部材を有する柱梁構造体。柱梁間で鉛直荷重を伝達する支承部材は、梁側に突出するよう柱に設けられた受け側ブラケットと、梁端部に設けられた掛かり側ブラケットであってもよい。支承部材は、鉛直荷重を支持すると共に水平方向の変形を許容する支承部材であってもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の柱梁構造体に関するものであり、より詳細には、梁断面の一部のみにおいて柱と一体化された柱梁、以下「半剛接合柱梁」と称する、を有することによって地震時等において柱に加わるモーメントを軽減した柱梁構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
梁の全断面において柱と接合する、いわゆる剛接合柱梁に対して、梁の両端部をピン支持する接合方式として、プレキャストおよびプレストレストコンクリートに関するＰＣＩデザインハンドブック第６版、２００４年（非特許文献１）には、図１に示す構造が掲載されている。同構造は、梁端部の下端近傍を切り欠いて端部を階段状に形成すると共に、柱１８に支持突起（コーベル）１０を設け、柱の支持突起１０によって梁の階段状の端部の下面１２を支持するものである。支持突起１０と、該支持突起１０によって支持される梁の端部の下面１２との間にはベアリングパッド１４を介在させてもよい。当該構造の場合には、梁１６は、その両端部においてピン支持されているものの、水平荷重の伝達に関する接合部の強度は接触面間の摩擦力またはベアリングパッド１４のせん断強度によって規定されているために、地震時のように大きな水平力が作用する際の水平力の伝達には課題があった。
【０００３】
特公平５−１４０６１号公報（特許文献１）は、図２に示す柱梁接合を開示するものである。同公報に開示された構造によれば、梁端部の下端近傍を切り欠いて端部を階段状に形成すると共に、柱に支持突起（支承用ブラケット）１０を設け、柱の支持突起１０によって梁１６の階段状の端部２０の下面２２を支持するものである。支持突起１０と、該支持突起１０によって支持される梁の端部２０の下面２２との間にはベースモルタル２４を介在させ、さらに鉄筋２８が支持突起１０と梁の階段状の端部の下面２２を貫通して柱梁を結合している。当該構造の場合には、水平荷重の伝達に関する接合部の強度はベースモルタル２４または鉄筋２８の強度によって規定されているために、地震時のように大きな水平力が作用する際の水平力の伝達に課題がある点は、前出の非特許文献１に記載された構造と同様である。
【非特許文献１】PCI Design Handbook, 6th Edition, 2004
【特許文献１】特公平５−１４０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来技術が有する上記の課題を解決することを目的としたものであって、柱梁接合部をピン接合して柱に作用する曲げモーメントを低減すると同時に、梁から柱に地震力等の水平力を確実に伝達することのできる柱梁構造体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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明は、梁せいの一部においてのみ柱と一体化された梁を有する、建築物の柱梁構造体を提案する。具体的には、例えば、側面にブラケットを有する通し柱と、端部断面に段差がある梁とが、その間に隙間を設けて接合された柱梁構造体であって、
前記梁は前記ブラケットの上に変形部材を介して架設されるとともに、断面の一部のみが前記柱側面に接触し、この接触した面を交差する定着材によって一体化されたことを特徴とする柱梁構造体である。
【０００６】
梁断面の一部においてのみ柱と一体化された梁とは、梁せいの一定の範囲のみが柱と一体的に結合されている状態を指しており、端部を階段状に形成した梁、端部にスリットを形成した梁、端部近傍の断面積を柱との接合部に向かって漸減させた梁等によって実現することができる。一体化されているとは、ここでは、柱梁のコンクリートが一体として形成されており、柱梁接合面を鉄筋が貫通する状態を言う。したがって、前記非特許文献１および特許文献１に記載された構造は、少なくとも梁断面の一部においてのみ柱と一体化された梁には該当しない。前記通し柱と梁との間の隙間は、前記ブラケットの側面と前記梁の断面下部の間にあるのが好ましい。前記接触した面を交差する定着材とは、例えば、柱側面と接触する梁断面を貫通して柱や反対側の梁に定着された梁の主鉄筋または緊張材である。
【０００７】
本発明に係る柱梁構造体は、さらに、前記柱梁が一体化された部分以外に、柱梁間で鉛直荷重を伝達する支承部材または変形部材を有していても良い。当該支承部材（変形部材）は、梁端部の柱に対する回転を拘束しない（回転に対する剛性が小さい）のが好ましい。たとえば、弾性部材、弾塑性部材などである。このような構造によれば、梁に作用する鉛直荷重を全て梁端部のせん断力で負担する必要がなくなるので、梁の断面設計に余裕が生まれる。前記変形部材は、水平方向に変形可能であるのが好ましい。また、変形部材は、弾性体、粘性体、粘弾性体、摩擦材、滑り材のいずれかで構成されるのが好ましい。
【０００８】
前記柱梁間で鉛直荷重を伝達する支承部材は、梁側に突出するよう柱に設けられた受け側ブラケットと、梁端部に設けられた掛かり側ブラケットであってもよい。受け側ブラケットは、柱の側面から梁の方向に突出した部位を指し、その形状大きさによらない。掛かり側ブラケットは、階段状に形成された梁端部の先端部近傍を指す。また、本発明に基づく柱梁の接合は、上記のようにブラケットを介したものに限定されず、梁端部の一部が柱に貫入した構造、梁端部は階段状に形成せずに単にスリットを設けただけであって、柱の受け側ブラケットで梁端部を下から支持する構造等を採ることもできる。
【０００９】
前記受け側ブラケットと掛かり側ブラケットの間に、鉛直荷重を支持すると共に水平方向の変形を許容する支承部材を介在させてもよい。支承部材が水平方向の変形を許容する場合、梁の鉛直荷重を柱に有効に伝達すると同時に、梁端部の柱に対する回転の拘束力を弱めることができる。当該支承部材としては、すべり支承、粘弾性体、積層ゴム、摩擦材の何れかを使用するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によった場合、柱に作用する曲げモーメントを低減することができ、柱の断面積を小さくすることができる。例えば、本発明の方法によって柱の面外方向の断面を低減して扁平な形状の柱を採用することで、居室内への出っ張りの無い（あるいは小さな）使いやすい空間を実現することができる。
【００１１】
さらに、梁端部に生じる曲げ抵抗や上記の支承部材を、建物が振動する際の減衰要素として利用することにより、建物の振動性状を改善することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、実施例に基づいて本発明の具体的な態様を説明するが、実施例は発明の理解を助けるために記載するに過ぎないものであるから、本発明は以下に記載する実施例に限定されるものではないことはいうまでも無い。
【実施例】
【００１３】
図３は、本発明に基づく柱梁半剛接合を示す概念図である。
図３に示すように、柱１から突出した受け側ブラケット２に、それと対を成す形状の掛かり側ブラケット４を持つ梁３を載置する。受け側ブラケット２と掛かり側ブラケット４は、鉛直方向の荷重を伝達すると同時に、水平方向には相対的に変位可能である。梁３の上端近傍には、鉄筋等の定着材７が柱梁を貫通して柱１側に定着されている。また、柱１と梁３は、梁３の上端近傍に位置する柱との一体化部８においてのみ一体化されており、他の部分はスリット６によって完全に分離されている。ただし、鉛直荷重の伝達のために、受け側ブラケット２上には支承部材（変形部材）５が載置されて梁３の掛かり側ブラケット４を支持している。
【００１４】
梁端部にモーメントが作用した場合、スリット６のクリアランスの範囲内で支承部材５が水平方向に変形することにより、定着材７の定着位置近傍を回転中心として梁端部に回転変形が発生する。梁端部に生じる曲げモーメントは、主として定着材７と支承部材５との鉛直方向距離Ｌと、支承部材５の負担水平力の積となるが、支承部材５に生じる水平力を低く抑えることで梁端部の曲げモーメントを少なくし、結果的に梁と接続する柱１の断面積を低減することが可能になる。
【００１５】
一方、梁から柱への水平力の伝達は、梁３と柱１との一体化部８と定着材７に作用する軸力および支承部材５に作用するせん断力によるが、定着材７のみならず一体化部８の断面積を調整することにより、地震力等の水平力の伝達に必要な断面積を確保することができる。支承部材５としては、弾性体のみならず、粘性体、粘弾性体、塑性化部材、摩擦部材、積層ゴム等を用いることができる。
【００１６】
上記実施例では、梁３に作用する鉛直荷重の支持のために受け側ブラケット２と掛かり側ブラケット４を設けることを前提としたが、荷重条件によっては、ブラケットを設けずに、柱と梁を梁端部の一体化部８のみで一体化し、梁断面の一体化部８以外の部分をスリットによって柱と切り離すことも可能である。この場合、梁断面は、一体化部８へ近づくに従って漸減するものであっても良い。あるいは、一体化部８以外をスリットで切り離すと共に、掛かり側ブラケット４を設けず、梁３の下端を受け側ブラケット２によって支持する構成も可能である。また、受け側ブラケット２は、梁３の、一体化部８の下端を直接支持するものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】梁端部をベアリングパッドで支持した構造の例（従来技術）
【図２】梁端部をブラケットで支持すると共にブラケット間を鉄筋で連結した構造の例（従来技術）
【図３】本発明に基づく柱梁架構の概念図
【符号の説明】
【００１８】
１、１８ 柱
２、１０ 受け側ブラケット
３、１６ 梁
４ 掛かり側ブラケット
５ 支承部材
６ スリット
７ 定着材
８ 一体化部
Ｌ 定着材と支承部材との鉛直方向距離
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の柱梁構造体に関するものであり、より詳細には、梁断面の一部のみにおいて柱と一体化された柱梁、以下「半剛接合柱梁」と称する、を有することによって地震時等において柱に加わるモーメントを軽減した柱梁構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
梁の全断面において柱と接合する、いわゆる剛接合柱梁に対して、梁の両端部をピン支持する接合方式として、プレキャストおよびプレストレストコンクリートに関するＰＣＩデザインハンドブック第６版、２００４年（非特許文献１）には、図１に示す構造が掲載されている。同構造は、梁端部の下端近傍を切り欠いて端部を階段状に形成すると共に、柱１８に支持突起（コーベル）１０を設け、柱の支持突起１０によって梁の階段状の端部の下面１２を支持するものである。支持突起１０と、該支持突起１０によって支持される梁の端部の下面１２との間にはベアリングパッド１４を介在させてもよい。当該構造の場合には、梁１６は、その両端部においてピン支持されているものの、水平荷重の伝達に関する接合部の強度は接触面間の摩擦力またはベアリングパッド１４のせん断強度によって規定されているために、地震時のように大きな水平力が作用する際の水平力の伝達には課題があった。
【０００３】
特公平５−１４０６１号公報（特許文献１）は、図２に示す柱梁接合を開示するものである。同公報に開示された構造によれば、梁端部の下端近傍を切り欠いて端部を階段状に形成すると共に、柱に支持突起（支承用ブラケット）１０を設け、柱の支持突起１０によって梁１６の階段状の端部２０の下面２２を支持するものである。支持突起１０と、該支持突起１０によって支持される梁の端部２０の下面２２との間にはベースモルタル２４を介在させ、さらに鉄筋２８が支持突起１０と梁の階段状の端部の下面２２を貫通して柱梁を結合している。当該構造の場合には、水平荷重の伝達に関する接合部の強度はベースモルタル２４または鉄筋２８の強度によって規定されているために、地震時のように大きな水平力が作用する際の水平力の伝達に課題がある点は、前出の非特許文献１に記載された構造と同様である。
【非特許文献１】PCI Design Handbook, 6th Edition, 2004
【特許文献１】特公平５−１４０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来技術が有する上記の課題を解決することを目的としたものであって、柱梁接合部をピン接合して柱に作用する曲げモーメントを低減すると同時に、梁から柱に地震力等の水平力を確実に伝達することのできる柱梁構造体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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明は、梁せいの一部においてのみ柱と一体化された梁を有する、建築物の柱梁構造体を提案する。具体的には、例えば、側面にブラケットを有する通し柱と、端部断面に段差がある梁とが、その間に隙間を設けて接合された柱梁構造体であって、
前記梁は前記ブラケットの上に変形部材を介して架設されるとともに、断面の一部のみが前記柱側面に接触し、この接触した面を交差する定着材によって一体化されたことを特徴とする柱梁構造体である。
【０００６】
梁断面の一部においてのみ柱と一体化された梁とは、梁せいの一定の範囲のみが柱と一体的に結合されている状態を指しており、端部を階段状に形成した梁、端部にスリットを形成した梁、端部近傍の断面積を柱との接合部に向かって漸減させた梁等によって実現することができる。一体化されているとは、ここでは、柱梁のコンクリートが一体として形成されており、柱梁接合面を鉄筋が貫通する状態を言う。したがって、前記非特許文献１および特許文献１に記載された構造は、少なくとも梁断面の一部においてのみ柱と一体化された梁には該当しない。前記通し柱と梁との間の隙間は、前記ブラケットの側面と前記梁の断面下部の間にあるのが好ましい。前記接触した面を交差する定着材とは、例えば、柱側面と接触する梁断面を貫通して柱や反対側の梁に定着された梁の主鉄筋または緊張材である。
【０００７】
本発明に係る柱梁構造体は、さらに、前記柱梁が一体化された部分以外に、柱梁間で鉛直荷重を伝達する支承部材または変形部材を有していても良い。当該支承部材（変形部材）は、梁端部の柱に対する回転を拘束しない（回転に対する剛性が小さい）のが好ましい。たとえば、弾性部材、弾塑性部材などである。このような構造によれば、梁に作用する鉛直荷重を全て梁端部のせん断力で負担する必要がなくなるので、梁の断面設計に余裕が生まれる。前記変形部材は、水平方向に変形可能であるのが好ましい。また、変形部材は、弾性体、粘性体、粘弾性体、摩擦材、滑り材のいずれかで構成されるのが好ましい。
【０００８】
前記柱梁間で鉛直荷重を伝達する支承部材は、梁側に突出するよう柱に設けられた受け側ブラケットと、梁端部に設けられた掛かり側ブラケットであってもよい。受け側ブラケットは、柱の側面から梁の方向に突出した部位を指し、その形状大きさによらない。掛かり側ブラケットは、階段状に形成された梁端部の先端部近傍を指す。また、本発明に基づく柱梁の接合は、上記のようにブラケットを介したものに限定されず、梁端部の一部が柱に貫入した構造、梁端部は階段状に形成せずに単にスリットを設けただけであって、柱の受け側ブラケットで梁端部を下から支持する構造等を採ることもできる。
【０００９】
前記受け側ブラケットと掛かり側ブラケットの間に、鉛直荷重を支持すると共に水平方向の変形を許容する支承部材を介在させてもよい。支承部材が水平方向の変形を許容する場合、梁の鉛直荷重を柱に有効に伝達すると同時に、梁端部の柱に対する回転の拘束力を弱めることができる。当該支承部材としては、すべり支承、粘弾性体、積層ゴム、摩擦材の何れかを使用するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によった場合、柱に作用する曲げモーメントを低減することができ、柱の断面積を小さくすることができる。例えば、本発明の方法によって柱の面外方向の断面を低減して扁平な形状の柱を採用することで、居室内への出っ張りの無い（あるいは小さな）使いやすい空間を実現することができる。
【００１１】
さらに、梁端部に生じる曲げ抵抗や上記の支承部材を、建物が振動する際の減衰要素として利用することにより、建物の振動性状を改善することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、実施例に基づいて本発明の具体的な態様を説明するが、実施例は発明の理解を助けるために記載するに過ぎないものであるから、本発明は以下に記載する実施例に限定されるものではないことはいうまでも無い。
【実施例】
【００１３】
図３は、本発明に基づく柱梁半剛接合を示す概念図である。
図３に示すように、柱１から突出した受け側ブラケット２に、それと対を成す形状の掛かり側ブラケット４を持つ梁３を載置する。受け側ブラケット２と掛かり側ブラケット４は、鉛直方向の荷重を伝達すると同時に、水平方向には相対的に変位可能である。梁３の上端近傍には、鉄筋等の定着材７が柱梁を貫通して柱１側に定着されている。また、柱１と梁３は、梁３の上端近傍に位置する柱との一体化部８においてのみ一体化されており、他の部分はスリット６によって完全に分離されている。ただし、鉛直荷重の伝達のために、受け側ブラケット２上には支承部材（変形部材）５が載置されて梁３の掛かり側ブラケット４を支持している。
【００１４】
梁端部にモーメントが作用した場合、スリット６のクリアランスの範囲内で支承部材５が水平方向に変形することにより、定着材７の定着位置近傍を回転中心として梁端部に回転変形が発生する。梁端部に生じる曲げモーメントは、主として定着材７と支承部材５との鉛直方向距離Ｌと、支承部材５の負担水平力の積となるが、支承部材５に生じる水平力を低く抑えることで梁端部の曲げモーメントを少なくし、結果的に梁と接続する柱１の断面積を低減することが可能になる。
【００１５】
一方、梁から柱への水平力の伝達は、梁３と柱１との一体化部８と定着材７に作用する軸力および支承部材５に作用するせん断力によるが、定着材７のみならず一体化部８の断面積を調整することにより、地震力等の水平力の伝達に必要な断面積を確保することができる。支承部材５としては、弾性体のみならず、粘性体、粘弾性体、塑性化部材、摩擦部材、積層ゴム等を用いることができる。
【００１６】
上記実施例では、梁３に作用する鉛直荷重の支持のために受け側ブラケット２と掛かり側ブラケット４を設けることを前提としたが、荷重条件によっては、ブラケットを設けずに、柱と梁を梁端部の一体化部８のみで一体化し、梁断面の一体化部８以外の部分をスリットによって柱と切り離すことも可能である。この場合、梁断面は、一体化部８へ近づくに従って漸減するものであっても良い。あるいは、一体化部８以外をスリットで切り離すと共に、掛かり側ブラケット４を設けず、梁３の下端を受け側ブラケット２によって支持する構成も可能である。また、受け側ブラケット２は、梁３の、一体化部８の下端を直接支持するものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】梁端部をベアリングパッドで支持した構造の例（従来技術）
【図２】梁端部をブラケットで支持すると共にブラケット間を鉄筋で連結した構造の例（従来技術）
【図３】本発明に基づく柱梁架構の概念図
【符号の説明】
【００１８】
１、１８ 柱
２、１０ 受け側ブラケット
３、１６ 梁
４ 掛かり側ブラケット
５ 支承部材
６ スリット
７ 定着材
８ 一体化部
Ｌ 定着材と支承部材との鉛直方向距離
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面に梁端部が貫入する切り欠き部を有する柱と、端部断面に段差がある梁とが、その間に隙間を設けて接合された柱梁構造体であって、
前記梁は前記柱の切り欠き部に変形部材を介して架設されるとともに、前記端部の断面の一部のみが前記柱の鉛直な面に接触し、この接触した面を交差する定着材によって一体化されたことを特徴とする柱梁構造体。
【請求項２】
前記切り欠き部は、最上階の柱の上端に形成された請求項１に記載の柱梁構造体。
【請求項１】
側面に梁端部が貫入する切り欠き部を有する柱と、端部断面に段差がある梁とが、その間に隙間を設けて接合された柱梁構造体であって、
前記梁は前記柱の切り欠き部に変形部材を介して架設されるとともに、前記端部の断面の一部のみが前記柱の鉛直な面に接触し、この接触した面を交差する定着材によって一体化されたことを特徴とする柱梁構造体。
【請求項２】
前記切り欠き部は、最上階の柱の上端に形成された請求項１に記載の柱梁構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１９３６１３（Ｐ２０１２−１９３６１３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５６５８３（Ｐ２０１２−１５６５８３）
【出願日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【分割の表示】特願２００８−１８１４７８（Ｐ２００８−１８１４７８）の分割
【原出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【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２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【分割の表示】特願２００８−１８１４７８（Ｐ２００８−１８１４７８）の分割
【原出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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