鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材との接合構造

【課題】梁鉄骨や柱鉄骨等の鉄骨部材を、ＲＣ造の梁端部や根巻きコンクリートのような鉄筋コンクリート部材に対して接合するための有効適切な接合構造を提供する。
【解決手段】鉄骨部材（梁鉄骨２ａ）を埋設する鉄筋コンクリート部材（梁端部２ｂ）の埋設部のうち、鉄筋コンクリート部材の表面からの所定寸法Ｌの範囲を応力集中部としてそこでは鉄骨部材を鉄筋コンクリート部材に対して応力伝達不能に絶縁する。応力集中部に鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材とを応力伝達不能に絶縁する絶縁材４を設ける。応力集中部の厚さ寸法を鉄筋コンクリート部材の表面から先端側に向かって漸次小さくする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物における構造部材どうしの接合技術に係わり、特に鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材との接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の構造として、たとえば特許文献１に示されるように、鉄骨造（Ｓ造）と鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）とを組み合わせた複合構造が知られている。
これは、図１０に模式的に示すように、ＲＣ造の柱１と、梁鉄骨２ａを主体とするＳ造の梁２とを組み合わせたもので、その梁２の梁端部２ｂのみをＲＣ造として柱１に対してアンカー筋（図示略）を介して構造的に一体に接合するようにしたものである。
【０００３】
なお、このような構造は、柱１と一体に設けた鉄筋コンクリート部材（ＲＣ部材）としての梁端部２ｂに対して鉄骨部材としての梁鉄骨２ａの端部を埋設した構造であるともいえるし、そのような梁端部２ｂは鉄骨部材が埋設されることから結果的には鉄骨鉄筋コンクリート部材（ＳＲＣ部材）であるともいえる。
また、梁端部２ｂは現場打ちのＲＣ造として施工される他、プレキャストコンクリートにより形成されることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４４５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなＳ造とＲＣ造との複合構造では、図１１に示すように、梁２の主体である梁鉄骨２ａに作用する鉛直荷重Ｐは、その梁鉄骨２ａの端部を埋設している梁端部２ｂからの反力Ｒ_１、Ｒ_２によって支持されることになるが、このとき、梁鉄骨２ａの先端側に生じる下向きの反力Ｒ_２に比べて手前側に生じる上向きの反力Ｒ_１の方が大きくなるから、従来のこの種の構造ではＲＣ部材としての梁端部２ｂの先端側に大きな応力集中が生じることになり、それに起因して図１１（ｂ）に示すように梁端部２ｂの先端面にひび割れや剥落が生じることがある。
そのようなひび割れや剥落等の損傷が生じてもそれ自体は軽微であって、梁端部２ｂに必要とされる終局耐力には影響が及ばないので構造的には問題は生じないものの、補修が必要となるので好ましいことではない。
【０００６】
なお、このことは上記のようなＳ造の梁２の場合のみならず、図１２に示すようにＳ造の柱３の柱脚部をＲＣ造とするような場合、つまり柱鉄骨３ａの柱脚部に根巻きコンクリート３ｂを設ける場合にも同様に生じ、この場合は柱鉄骨３ａに作用する水平荷重によって（ｂ）に示すように根巻きコンクリート３ｂの上面にひび割れや剥落が生じることがある。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は、この種の複合構造において梁鉄骨や柱鉄骨等の鉄骨部材を梁端部や根巻きコンクリートのような鉄筋コンクリート部材に対して接合する場合において、それら鉄筋コンクリート部材にひび割れや剥落が生じることを防止し得る有効適切な接合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、鉄骨部材の端部を鉄筋コンクリート部材に埋設してそれら鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材どうしを接合するための構造であって、前記鉄骨部材を埋設する前記鉄筋コンクリート部材の埋設部のうち、該鉄筋コンクリート部材の表面からの所定寸法Ｌの範囲を応力集中部として該応力集中部では前記鉄骨部材を該鉄筋コンクリート部材に対して応力伝達不能に絶縁するとともに、前記埋設部のうち前記応力集中部よりも先端側の全体で前記鉄骨部材を該鉄筋コンクリート部材に対して応力伝達可能に一体化してなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材との接合構造であって、前記応力集中部に前記鉄筋コンクリート部材と前記鉄骨部材とを応力伝達不能に絶縁する絶縁材を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材との接合構造であって、前記応力集中部の厚さ寸法を前記鉄筋コンクリート部材の表面から先端側に向かって漸次小さくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鉄骨部材を埋設する鉄筋コンクリート部材の表面近傍に応力集中部を設定してそこでは鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材とを絶縁したことにより、鉄筋コンクリート部材の表面近傍への応力集中が緩和されてそこにひび割れや剥落が生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の接合構造により梁鉄骨をＲＣ造の梁端部に接合する場合の一実施形態を示す図である。
【図２】同、他の実施形態を示す図である。
【図３】同、他の実施形態を示す図である。
【図４】同、他の実施形態を示す図である。
【図５】同、他の実施形態を示す図である。
【図６】同、他の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の接合構造により柱鉄骨をＲＣ造の根巻きコンクリートに接合する場合の一実施形態を示す図である。
【図８】同、他の実施形態を示す図である。
【図９】同、他の実施形態を示す図である。
【図１０】従来の複合構造の一例を示す図である。
【図１１】同、接合部を示す図である。
【図１２】従来の複合構造の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施形態を示すものである。
本実施形態は、図１０〜図１１に示したようにＲＣ造の柱１とＳ造の梁２とによる複合構造への適用例であって、基本的には従来の場合と同様に、梁２の梁端部２ｂのみをＲＣ造としてそれに梁主体としての梁鉄骨２ａの端部を埋設したもの、つまり鉄筋コンクリート部材（ＲＣ部材）としての梁端部２ｂに対して鉄骨部材としての梁鉄骨２ａを埋設してそれらを構造的に一体に接合するようにしたものである。
なお、本実施形態においても、特許文献１に示されるように梁端部２ｂを柱１に対してアンカー筋を介して接合することでも良いし、ＲＣ部材としての梁端部２ｂをプレキャストコンクリートにより形成することでも良い。
【００１４】
従来においては、梁端部２ｂに対して梁鉄骨２ａの端部全体を単に埋設してその全体を梁端部２ｂに対して応力伝達可能な状態で一体化していたのであるが、本実施形態では梁端部２ｂの表面近傍においてはそれらを敢えて一体化せずに絶縁する、つまり構造的に縁切りすることを主眼とする。
すなわち、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、梁鉄骨２ａが埋設される梁端部２ｂの埋設部のうち、梁端部２ｂの先端面から所定寸法Ｌの範囲を応力集中部として、その応力集中部では梁鉄骨２ａを梁端部２ｂに対して応力伝達不能に絶縁するようにし、そのうえで、応力集中部よりも先端側の全体で梁鉄骨２ａを梁部材２ｂに対して応力伝達可能に一体化するようにしている。
【００１５】
応力集中部において梁鉄骨２ａと梁端部２ｂとを絶縁するためには、図１（ｂ）に示すように梁鉄骨２ａの上フランジの上面および下フランジの下面にそれぞれ絶縁材４を取り付ければ良く、これにより応力集中部においては絶縁材４によってそれらの一体化が妨げられて応力伝達が生じないように構造的に縁切りすることができる。
絶縁材４としてはコンクリートに比べて弾性係数が充分に小さい素材であれば特に限定されないが、たとえばゴムが好適に採用可能である。また、絶縁材４の幅Ｌや厚さは梁鉄骨２ａが変形した際にも梁端部２ｂに対する絶縁状態が維持されて応力が伝達されないように適宜設定すれば良いが、たとえば幅Ｌは５０mm程度、厚さを５mm程度で充分である。
【００１６】
このように梁端部２ｂの先端面近傍に応力集中部を設定してそこでは梁鉄骨２ａと梁端部２ｂとを構造的に絶縁したことにより、梁鉄骨２ａに作用する鉛直荷重によって梁端部２ｂに生じる反力点の位置が従来よりも梁鉄骨２ａの先端側に変位し、それにより梁端部２ｂの先端部への応力集中が緩和され、その結果、梁端部２ｂの先端面にひび割れや剥落が生じることを未然に防止することができる。
勿論、上記の応力集中部を確保した以外は従来と同様に梁鉄骨２ａの全体を梁端部２ｂに対して応力伝達可能に接合することにより、この接合部全体として必要とされる応力伝達性能は支障なく確保することができる。
【００１７】
なお、図示例のように、応力集中部の厚さ（すなわち絶縁材４の厚さ）をその幅寸法全体にわたって均等とすることでも良いが、図２に示すように梁鉄骨２ａの軸方向の応力分布に応じて先端側を漸次薄くするようにしても良い。
【００１８】
また、上記実施形態では応力集中部を梁鉄骨２ａの上下（上フランジの上面と下フランジの下面）にのみ設けたが、応力集中部は梁端部２ｂの先端面から所定寸法の範囲に設定する限りにおいてその位置や範囲は任意であって、たとえば図３に示すように上下のフランジのそれぞれの上下面に設定したり、図４に示すように上下フランジの下面にのみ設定したり、図５に示すようにウェブも含めて梁鉄骨２ａの全周にわたって設定することでも良い。
【００１９】
但し、図１１に示した従来例のように、梁端部２ｂの先端面でのひび割れや剥落は下フランジの下部に最も生じやすいことから、少なくとも図６に示すように下フランジの下面側には絶縁材４を設けてそこでは絶縁状態を確保すべきである。
【００２０】
以上の実施形態はＳ造の梁２への適用例であるが、図７に示す実施形態は図１２に示したようなＳ造の柱３への適用例である。この場合、鉄骨部材としての柱鉄骨３ａの下端部をＲＣ部材としての根巻きコンクリート３ｂに埋設するのであるが、根巻きコンクリート３ｂの上面からの所定寸法Ｌの範囲に応力集中部を設定してそこに絶縁材４を設けることによりそこでは柱鉄骨３ａと根巻きコンクリート３ｂとを応力伝達不能に絶縁し、以て根巻きコンクリート３ｂの上面に過度の応力集中が生じることを防止してひび割れや剥落を防止するようにしたものである。
この場合も、絶縁材４（応力集中部）は図７（ｂ）に示すように柱鉄骨３の左右のフランジの外面側に設ける他、図８に示すように左右のフランジの両面にそれぞれ設けることでも良く、さらには図９に示すようにウェブも含めて柱鉄骨３ａの全周にわたって設けることでも良い。
【００２１】
以上で本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態のようにＳ造の梁２をＲＣ造の柱１に接合する場合や、Ｓ造の柱３に根巻きコンクリート３ａを設ける場合に適用するのみならず、鉄筋コンクリート部材と鉄骨部材とを接合する場合全般に広く適用できることはいうまでもない。
また、上記実施形態では応力集中部に絶縁材４を介在させることで鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材とを絶縁するようにしたが、本発明では応力集中部での応力伝達を断つように構造的に縁切りすれば良いのであって、その限りにおいては必ずしも絶縁材４を設けることはなく、たとえば応力集中部に絶縁材４の厚みに相当するような隙間を単に確保しておくことでも同様の絶縁効果が得られる。
【符号の説明】
【００２２】
１柱
２梁
２ａ梁鉄骨（鉄骨部材）
２ｂ梁端部（鉄筋コンクリート部材）
３柱
３ａ柱鉄骨（鉄骨部材）
３ｂ根巻きコンクリート（鉄筋コンクリート部材）
４絶縁材（応力集中部）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨部材の端部を鉄筋コンクリート部材に埋設してそれら鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材どうしを接合するための構造であって、
前記鉄骨部材を埋設する前記鉄筋コンクリート部材の埋設部のうち、該鉄筋コンクリート部材の表面からの所定寸法の範囲を応力集中部として該応力集中部では前記鉄骨部材を該鉄筋コンクリート部材に対して応力伝達不能に絶縁するとともに、前記埋設部のうち前記応力集中部よりも先端側の全体で前記鉄骨部材を該鉄筋コンクリート部材に対して応力伝達可能に一体化してなることを特徴とする鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材との接合構造。
【請求項２】
請求項１記載の鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材との接合構造であって、
前記応力集中部に前記鉄筋コンクリート部材と前記鉄骨部材とを応力伝達不能に絶縁する絶縁材を設けたことを特徴とする鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材との接合構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材との接合構造であって、
前記応力集中部の厚さ寸法を前記鉄筋コンクリート部材の表面から先端側に向かって漸次小さくしたことを特徴とする鉄骨部材と鉄筋コンクリート部材との接合構造。

【図１】