鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造

【課題】簡略構造でありながら、フランジ上下の柱コンクリートを効果的に拘束することで、コンクリートの支圧強度を上昇させることができ、また、収まりがよく、しかも、柱のコンクリートの圧壊および剥落崩落も防止できる。
【解決手段】柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造により構成される骨組みで、鉄骨梁２は柱梁仕口を貫通する鉄筋コンクリート柱１と鉄骨梁２の仕口構造において、鉄骨梁２の上下フランジ２ａの上下部に縦リブ９を前記フランジ２ａ縁に沿って、かつ相互に対向させて平行になるように設け、柱コンクリートをこの縦リブ９と柱部分の横補強筋１１の３方向から拘束する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造とした複合構造骨組みの建物の柱梁仕口構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
柱と梁により構成される建築骨組みにおいて、地震時に安定した降伏機構を形成するためには、１階柱脚および最上階柱頭を除いては、一般に梁端部に降伏ヒンジを生じせしめる必要がある。
【０００３】
しかし、柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造とする建築骨組みでは、図７、図８に示すように、鉄筋コンクリート柱１である柱幅に対しては鉄骨梁２である梁幅が比較的狭いため、地震時には鉄骨梁２のてこ作用で梁フランジ２ａの上下部分の柱コンクリートに過大な圧縮力が作用することによりコンクリートの圧縮破壊（支圧破壊）が発生する可能性がある。
【０００４】
さらに、梁端部に降伏ヒンジが形成される時および形成された後の地震力による多数回の繰り返し荷重により、梁の降伏領域が柱梁仕口内部まで伸展することがある。
【０００５】
前記の支圧破壊あるいは梁の降伏領域の柱梁仕口内部への伸展が生じると、建物の地震力に対する抵抗能力が著しく低下することになり好ましくない。
【０００６】
このような梁フランジ上下の柱コンクリートの破壊の防止および柱梁仕口のせん断破壊防止のために、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との仕口部を補強する技術は、数多く開発され発表されており、その一例としては補強材を設ける方法であり、コンクリート内に埋設される補強材、コンクリート外面を被覆する補強材等各種のものがある。
【０００７】
また、鉄骨梁に補強材を付加する技術もあり、例えば、図９に示すような、鉄骨梁の柱コンクリート内にリブを設ける。鉄骨梁２が鉄筋コンクリート柱に埋設される部分に柱の一方の外面から他方の外面まで鉄骨梁２の上下面に鉄骨長手方向リブ２２を突出して取付け、そのリブ２２の両端に鉄骨梁２の横断面方向に補強板２１を梁２及びリブ２２に取付け、これを柱コンクリート内に埋設する。
【０００８】
さらに、下記特許文献では、図１０に示すように、Ｈ形鋼の鉄骨梁２のフランジの上下面に、鉄筋コンクリート柱１と鉄骨梁２とが交差する鉄筋コンクリート柱の表面の部分に、リブ４が設けられたＬ形の補強板３を取付けた。
【特許文献１】特開平８−２７８９４号公報（鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の接合構造）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記図９のものは、鉄筋コンクリート柱のコンクリート打設前の状態を示し、主筋２３、フープ筋２４が露出している。この技術は鉄骨梁と柱との結合を強化するものであるが、柱のコンクリートの剥落に対して効果が少ない。
【００１０】
また、図１０に示す特許文献１のものは、鉄骨梁２の抜け出し防止を主眼としたものであるが、リブ４が設けられたＬ形の補強板３は鉄筋コンクリート柱の表面の部分に設置されるので、柱コンクリート内部での拘束ではなく、また、鉄筋コンクリート柱１の面から突出するので柱梁接合部の施工の支障になるおそれがあり、納まりがすっきりとせず、好ましくない。
【００１１】
さらに、この特許文献１のものも前記図９のものと同様に鉄骨梁と柱との結合を強化するものであるが、柱のコンクリートの剥落に対して効果が少ない。
【００１２】
図１１は前記特許文献１の改良として、梁幅と同幅以上で梁フランジ２ａの上下に配する縦リブ状の補強鋼板５は、鉄筋コンクリート柱１の面外に位置させ、さらに、仕口部の柱の全周に補強鋼板６を配するとともに補強鋼板５の曲げ補強のためのリブ４および鉄骨梁２の上下フランジ２ａ間に梁成と同高の補強鋼板７を配している。
【００１３】
前記特許文献１と同じく補強鋼板５と補強鋼板６とは上下の面位置を同じくして、これを鉄筋コンクリート柱１の面位置に接合させることで、柱のコンクリートの圧壊および剥落を防止しようとする。
【００１４】
しかし、この図１１に示す仕口構造では、補強鋼板５〜７という３種類の補強鋼板を組み入れるもので、複雑な構造となり、鉄骨の加工コストが高騰する。
【００１５】
また、前記特許文献１と同じく前記補強鋼板５は鉄筋コンクリート柱１の面から突出するので柱梁接合部の施工の支障になるおそれがあり、納まりがすっきりとせず、好ましくない。
【００１６】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、簡略構造でありながら、フランジ上下の柱コンクリートを効果的に拘束することで、コンクリートの支圧強度を上昇させることができ、また、収まりがよく、しかも、柱のコンクリートの剥落をも防止できる鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造により構成される骨組みで、鉄骨梁は柱梁仕口を貫通する鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造において、鉄骨梁上下フランジの上下部に縦リブを前記フランジ縁に沿って、かつ相互に対向させて平行になるように設け、柱コンクリートをこの縦リブと柱部分の横補強筋の３方向から拘束することを要旨とするものである。
【００１８】
請求項１記載の本発明によれば、鉄骨梁上下フランジの上下部に縦リブを配することで柱梁仕口内部の鉄骨梁フランジの引張耐力を梁部分のフランジの引張耐力より大きくさせることができ、梁上下の柱コンクリートの支圧破壊に対して、梁フランジ上下に設ける縦リブと柱部分の横補強筋の３方向からの拘束により破壊を防止することができる。
【００１９】
また、縦リブを前記フランジ縁に沿って、かつ相互に対向させて平行になるように設けるので、前後が開放され閉鎖障害壁とならないので、コンクリートの打設時の充填性を阻害することはない。
【００２０】
さらに、鉄骨梁が柱梁仕口を貫通する形式の柱梁仕口においては、柱梁仕口にコンクリートを打設する時には、鉄骨フランジ下部に空気溜りが生じやすいため、空気抜き穴を設ける必要があるが、フランジ上下部に設ける縦リブは、空気抜き穴によるフランジの断面欠損を補うことも兼ねる。
【００２１】
これに加えて、横補強筋は柱部分より多量の横補強筋を配することになり、柱のコアコンクリートの圧壊および剥落防止にも効果的である。
【００２２】
請求項２記載の本発明は、梁貫通部の柱面に梁幅と同幅以上の補強鋼板を配設することを要旨とするものである。
【００２３】
請求項２記載の本発明によれば、補強鋼板の存在は、柱梁仕口部分のコンクリートの拘束に効果があるとともに、施工時には型枠を兼ねることができ、この部分の複雑な型枠の加工・取り付けを容易にすることができる。
【００２４】
請求項３記載の本発明は、鉄骨梁上下フランジの上下部の縦リブは、柱断面内で梁鉄骨が交差する部分においては、直角に交わるように設けられることを要旨とするものである。
【００２５】
請求項３記載の本発明によれば、鉄骨梁２が鉄筋コンクリート柱１の仕口で交差する場合でも、縦リブを邪魔にならずにコンパクトに設けることができる。また、縦リブが直角に交わることで、、柱のコアコンクリートの圧壊および剥落防止にも効果的である。
【００２６】
請求項４記載の本発明は、柱の構造をプレキャスト鉄筋コンクリート造とすることを要旨とするものである。
【００２７】
建設現場において柱梁仕口にコンクリートを打設する場合において、柱梁仕口の型枠を別途用意し柱のコンクリート打設とは別に打設するなどの工程が必要であったが、請求項４記載の本発明によれば、柱梁仕口を含んだ工場生産もしくは建設現場で生産するプレキャスト部材とすることにより、高品質な部材を提供し、かつ建設工期を短縮することができる。
【００２８】
また、階高が高く柱の長さが長くなることが要求される建築物の場合、柱のコンクリート打設時には型枠に作用するコンクリートの側圧が大きくなるため、型枠の養生等にコストが掛かるため、柱をプレキャスト構造とした方が合理的と成る場合がある。
【００２９】
請求項５記載の本発明は、柱の構造をプレキャスト鉄筋コンクリート造とし、柱内部にアンボンドとしたＰＣ鋼材を配置したことを要旨とするものである。
【００３０】
請求項５記載の本発明によれば、前記作用に加えて、柱を柱梁仕口を含んだプレキャスト部材とする場合に、柱内部にアンボンドのＰＣ鋼材を配し、柱建方時にＰＣ鋼材に緊張力を与えることにより、施工時に必要な柱の曲げ剛性を付与することができる。
【００３１】
請求項６記載の本発明は、柱の構造をプレキャストプレストレストコンクリート構造とすることを要旨とするものである。
【００３２】
請求項６記載の本発明によれば、柱をプレストレストコンクリート構造とすることにより、従来の建設現場でのコンクリートの打設を極力少なくすることで、工期の短縮などによる建設コストの削減を可能とすることができる。さらに、所要のプレストレス力を作用させるため柱の曲げひび割れ耐力が上昇するとともに、曲げひび割れが発生した後も地震後にはプレストレス力の効果により曲げひび割れが閉じることを期待でき、残留ひび割れ幅は通常の鉄筋コンクリート造柱に比べ極度に小さくなるため、耐久性も向上する。
【００３３】
請求項７記載の本発明は、柱の構造をプレキャストプレストレストコンクリート構造とし、１つの部材重量を小さくして必要個数のプレキャスト部材をプレストレス力により連結したことを要旨とするものである。
【００３４】
請求項７記載の本発明によれば、前記の柱の長さが長く柱をプレキャスト部材とする場合では、プレキャスト部材１個の重量が非常に重たくなるため、プレキャスト部材を分割して施工すれば、揚重機の必要容量を小さくできるなど、建設コストを下げることができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上述べたように本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造は、簡略構造でありながら、フランジ上下の柱コンクリートを効果的に拘束することで、コンクリートの支圧強度を上昇させることができ、また、収まりがよく、しかも、柱のコンクリートの剥落をも防止できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造の１実施形態を示す斜視図、図２は同上平面図で、柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造により構成される骨組みを採用し、鉄骨梁２は柱梁仕口を貫通する場合である。鉄筋コンクリート柱１である柱幅に対しては鉄骨梁２である梁幅が比較的狭い。
【００３７】
本発明は、柱梁仕口内部の鉄骨梁２のフランジ２ａの引張耐力を梁部分のフランジの引張耐力より大きくさせたものであり、その手段として、鉄骨梁２の上下フランジ２ａの上下部に縦リブ９を前記フランジ２ａの縁に沿って、かつ相互に対向させて平行になるように設けた。
【００３８】
縦リブ９の高さは、梁成の７５〜１２０／１０００程度とする。
【００３９】
鉄骨梁２が直交する場合は、この縦リブ９は鉄骨梁交差部角部において相互に直角に設けるものとする。当該直角の角部は衝合させずに隙間を開けてもよい。
【００４０】
図中１３はフランジ２ａに設けた空気抜き穴で、柱梁仕口にコンクリートを打設する時に鉄骨フランジ下部に空気溜りが生じやすいための対処のものであるがその存在でフランジの断面欠損を補うことがないように、最小数（図示では２個）を平行する縦リブ９間に設けた。
【００４１】
図中１０は柱主筋であるが、この柱主筋１０に巻回するフープ筋である横補強筋１１を前記縦リブ９の側方に配設し、柱コンクリートをこの縦リブ９と柱部分の横補強筋１１の３方向から拘束するようにした。
【００４２】
この横補強筋１１は柱の他の部分の横補強筋８の増設としてなるものである。
【００４３】
また、鉄筋コンクリート柱１に対する鉄骨梁２の梁貫通部の柱面に梁幅と同幅以上の補強鋼板１２を配設した。
【００４４】
以上が本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造であるが、次に、そのような仕口構造を有する柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造により構成される骨組みの建て方について説明する。
【００４５】
図５は各種の場合を示すもので、（ａ）は鉄筋コンクリート柱１を現場造成、すなわち、場所打ちとした場合、（ｂ）はプレキャスト鉄筋コンクリート造とした場合のうち、柱は従来のプレキャストコンクリート部材とするとともに、柱梁仕口部分もプレキャスト化した場合、（ｃ）は柱梁仕口一体型の場合である。
【００４６】
このように、柱梁仕口を含んだ工場生産もしくは建設現場で生産するプレキャスト部材とすることにより、高品質な部材を提供し、かつ建設工期を短縮することができる。
【００４７】
さらに、（ｃ）の場合、柱の構造をプレキャスト鉄筋コンクリート造とするだけでなく、図示は省略するが、柱内部にアンボンドとしたＰＣ鋼材を配置してもよい。このようにすれば、柱建方時に施工上必要な曲げ剛性を付与して自立させることにより、柱の建て方を容易とすることができる。
【００４８】
また、鉄筋コンクリート柱１の構造をプレキャストプレストレストコンクリート構造としてもよい。
【００４９】
（ｄ）は、鉄筋コンクリート柱１の構造をプレキャストプレストレストコンクリート造とする場合に、１つの部材重量を小さくした場合である。これら必要個数のプレキャスト部材をプレストレス力により連結し、柱の建て方を容易とした。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造の１実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造の１実施形態を示す平面図である。
【図３】本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造の１実施形態を示す側面図である。
【図４】本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造で使用する鉄骨梁の要部の側面図である。
【図５】本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造での建方を示す説明図である。
【図６】本発明の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造のコンクリートの拘束を示す説明図である。
【図７】梁鉄骨のてこ作用を示す説明図である。
【図８】梁鉄骨フランジ上下部柱コンクリートの支圧破壊を示す説明図である。
【図９】従来例の第１例を示す斜視図である。
【図１０】従来例の第２例を示す斜視図である。
【図１１】従来例の第３例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…鉄筋コンクリート柱２…鉄骨梁
２ａ…フランジ３…補強板
４…リブ５…補強鋼板
６…補強鋼板７…補強鋼板
８…横補強筋９…縦リブ
１０…柱主筋１１…横補強筋
１２…補強鋼板１３…空気抜き穴
２１…補強板２２…リブ
２３…主筋２４…フープ筋

【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造により構成される骨組みで、鉄骨梁は柱梁仕口を貫通する鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造において、鉄骨梁上下フランジの上下部に縦リブを前記フランジ縁に沿って、かつ相互に対向させて平行になるように設け、柱コンクリートをこの縦リブと柱部分の横補強筋の３方向から拘束することを特徴とする鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造。
【請求項２】
梁貫通部の柱面に梁幅と同幅以上の補強鋼板を配設する請求項１記載の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造。
【請求項３】
鉄骨梁上下フランジの上下部の縦リブは、柱断面内で梁鉄骨が交差する部分においては、直角に交わるように設けられる請求項１または請求項２記載の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造。
【請求項４】
柱の構造をプレキャスト鉄筋コンクリート造とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造。
【請求項５】
柱の構造をプレキャスト鉄筋コンクリート造とし、柱内部にアンボンドとしたＰＣ鋼材を配置した請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造。
【請求項６】
柱の構造をプレキャストプレストレストコンクリート構造とした請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造。
【請求項７】
柱の構造をプレキャストプレストレストコンクリート構造とし、１つの部材重量を小さくして必要個数のプレキャスト部材をプレストレス力により連結した請求項６記載の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁の仕口構造。

【図１】