JP2001262707A - 鉄筋コンクリート柱と鋼製梁との接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンクリート充填性を高め、鉄筋コンクリー
ト柱と鉄骨梁との接合部位の剛性及び耐力並びに施工性
および経済性の向上を図るようにした鉄筋コンクリート
柱と鋼製梁との接合構造を提供する。 【解決手段】 鉄筋コンクリート柱１の梁接合部位の外
周側面１ａを梁接合用の短鋼管２にて外包し、短鋼管２
に鉄骨梁３を梁継ぎ部材４を介して接合する。短鋼管２
と梁継ぎ部材４、梁継ぎ部材４と鉄骨梁３を高力ボルト
５，６による非溶接にてそれぞれ接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、建築ある
いは土木等の分野における構造物に適用される柱梁の接
合構造に関し、特に、鉄筋コンクリート柱（以下ＲＣ柱
と言う）と鋼製梁（Ｓ梁と言う）との柱梁接合部位にお
ける剛性及び耐力並びに経済性および施工性を高め得る
ようにした鉄筋コンクリート柱と鋼製梁との接合構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、構造物の軽量化に伴う本体フレー
ム部材のスリム化及び架構組立時の省力化を図るため
に、例えば、ＲＣ柱及びＨ形鋼等のＳ梁にて構成される
異種間部材の接合による混合構造フレームが実用に供さ
れている。

【０００３】このような混合構造フレームについては、
例えば、１９９４年１２月・日本建築学会発行の「柱Ｒ
Ｃ・梁Ｓとする混合構造の柱梁接合部の力学挙動に関す
るシンポジウム」（第１３７頁参照）に記載されている
ように、異種間部材の接合による構造的合理性の面か
ら、Ｓ梁がＲＣ柱の接合部内を連続的に挿通させて組付
けてなる形態、Ｓ梁がＲＣ柱の接合部内で非連続的に組
付けてなる形態、あるいは、ＲＣ柱の接合部内に補剛材
や補強材を組付けてなる形態など、様々なディテールが
研究開発されている。

【０００４】ところで、ＲＣ柱とＳ梁との柱梁接合部
は、例えば、地震の発生時に水平方向の外力を受けた
際、引張力あるいは圧縮力による過酷な応力が作用し、
大きな剪断力が生じるため、Ｓ梁が接合されるＲＣ柱の
柱梁接合部を梁接合用の短鋼管にて外包することにより
補強している。

【０００５】ところが、上記した柱梁接合部には、大別
して３つの技術的課題がある。第１の技術的課題は、短
鋼管からなる接合部に補剛材や補強材を溶接により組付
ける場合、加工・組立作業が増大し、その矯正作業も必
要となるため、多大な時間と手間を要し、これにより、
加工コストが嵩む点である。第２の技術的課題は、短鋼
管へのコンクリートの充填性の問題である。特に、Ｓ梁
が短鋼管内を連続的に挿通させてなる組付け形態を有す
るものでは、コンクリートを短鋼管の下側から打上げた
場合、Ｓ梁のフランジ内側などに形成されるデッドスペ
ースへのコンクリートの充填性が悪く、空洞が形成され
易い点である。また、Ｓ梁を短鋼管の外周に溶接して非
連続的に組付けてなる形態を有するものにおいても同様
に、短鋼管内に組み付けられる補剛材や補強材の内側に
デッドスペースが形成されるために、空洞が形成され易
い。第３の技術的課題は、短鋼管の構造的な性能上の問
題である。特に、短鋼管への溶接部が多岐に亘る組付け
形態を有するものでは、溶接品質にも依存するが、溶接
部位で脆性的な破壊が発生する可能性が高い点である。

【０００６】このような加工コスト、コンクリート充填
性、あるいは、溶接部位での脆性的な破壊などの問題
は、ＲＣ柱とＳ梁とによる混合構造フレームを普及させ
るにあたって、施工性、経済性を高めるための主たる阻
害要因となっている。

【０００７】従来、例えば、実公昭６１−３４４０４号
公報（以下、先行技術１という）あるいは特開平１１−
１００９００号公報（以下、先行技術２という）等に開
示されているような柱梁の接合構造を有するものがあ
る。先行技術１に記載の柱梁の接合構造は、図１１に示
すように、角形ＲＣ柱ａの主筋ｂにて囲まれた梁接合部
位内に梁接合用の角形短鋼管ｃを埋設し、この短鋼管ｃ
の各外周側面に、Ｈ形鋼からなるＳ梁ｄのフランジ接合
端をブラケットｅを介して高力ボルトｆにて締結固定し
ている。

【０００８】しかしながら、上記先行技術１は、ＲＣ柱
ａを形成する主筋ｂにて外包される梁接合部位内に、Ｓ
梁ｄが接合された短鋼管ｃを予め配置した後、コンクリ
ートを打設することにより、ＲＣ柱ａのコンクリート打
設と同時に、短鋼管ｃ及びＳ梁ｄの接合端部を埋設す
る。これにより、ＲＣ柱ａとＳ梁ｄの完全一体化を図る
ようにしてなるもので、ＲＣ柱ａ内に埋設される短鋼管
ｃやＳ梁ｄのフランジ端によるコンクリート充填抵抗が
大きく、コンクリート充填性を低下させる。しかも、Ｒ
Ｃ柱ａの剪断力に対する補強と部材としての変形能力を
確保する主筋ｂを拘束するフープ筋を梁接合部位に適切
に配するために、Ｓ梁ｄのウェブにフープ筋が挿通され
るフープ貫通孔を開口させる必要がある。これにより、
孔明け加工に多大な手間を要し、加工コストが嵩む。

【０００９】一方、先行技術２に記載の柱梁の接合構造
は、図１２に示すように、角形ＲＣ柱ａの梁接合部位の
外周を、角形の短鋼管ｃにて外包し、この短鋼管ｃの上
下両端側に、鋼板の切出し成形による十字形平板状のダ
イアフラムｇを溶接して接合する。また、このダイアフ
ラムｇの各接合端には、Ｈ形鋼からなるＳ梁ｄのフラン
ジ接合端が突合せ溶接され、そのウェブ接合端を短鋼管
ｃの外周側面に溶接している。そして、ＲＣ柱ａを形成
する主筋ｂは、ダイアフラムｇの各隅部空間を通して短
鋼管ｃ内に挿通されているとともに、ＲＣ柱ａのコンク
リート打設と同時に、コンクリートが短鋼管ｃ内に充填
されるようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た先行技術２に記載の柱梁の接合構造にあっては、ダイ
アフラムｇが幅広の十字形平板状の有するために、コン
クリート充填性を低下させる。また、短鋼管ｃとダイア
フラムｇ、並びに、ダイアフラムｇとＳ梁ｄの接合が溶
接によることから、短鋼管ｃにＳ梁ｄからの引張力ある
いは圧縮力、あるいは、Ｓ梁ｄ自体の重量や捩じれや曲
げモーメント等による過酷な応力が伝達されると、短鋼
管ｃの変位が大きくなる。それに伴う剪断応力にて、Ｓ
梁ｄの溶接部位を破壊させたり、短鋼管ｃ内に充填され
たコンクリートが支圧により破壊し易い。これにより、
柱梁接合部位の剛性及び耐力が低下する。

【００１１】本発明は、上記した事情に鑑みてなされた
もので、コンクリート充填性を高めるとともに、鉄筋コ
ンクリート柱と鉄骨梁との接合部位の剛性及び耐力の向
上を図るようにした鉄筋コンクリート柱と鋼製梁との接
合構造を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明は、鉄筋コンクリート柱部材の梁接合部位
の外周側面を比較的肉厚な梁接合用の短鋼管にて外包
し、この短鋼管に梁継ぎ部材を接合するとともに、この
梁継ぎ部材に鉄骨梁部材を接合してなる鉄筋コンクリー
ト柱と鋼製梁との接合構造を提供する。

【００１３】ここで、本発明において、上記梁継ぎ部材
は、スプリットティやアングル等の形態を有し、短鋼管
と梁継ぎ部材、並びに、梁継ぎ部材と鉄骨梁部材との互
いの接合部位を高力ボルトによる非溶接にて接合すると
ともに、短鋼管の長さを鉄骨梁部材の高さの１．１〜
３．０倍の範囲内に設定することが好ましい。

【００１４】さらに、上記した短鋼管内の梁継ぎ部材に
対応する部位に補強部材を非溶接にて架橋し接合するこ
とが好ましい。この場合、補強部材は、十字形の枠組み
形態にすることが好ましい。

【００１５】すなわち、本発明は、上記の構成とするこ
とにより、鉄筋コンクリート柱部材の梁接合部位内が比
較的肉厚な短鋼管にて内包され、短鋼管の外周側面に鉄
骨梁部材が接合される梁継ぎ部材を接合してなるため、
短鋼管を型枠として利用することが可能になるととも
に、従前のようなコンクリート充填性を阻害する要因を
完全に排除することが可能になる。また、短鋼管−梁継
ぎ部材−鉄骨梁部材間の接合を高力ボルトによる非溶接
の接合構造とすることにより、溶接部位のミニマム化が
図れ、従前のような溶接による破壊の起点となる欠陥部
を排除することが可能になるとともに、加工コストの低
減化及び構造信頼性の向上が図れる。さらに、短鋼管の
長さを鉄骨梁部材の高さの１．１〜３．０倍の範囲内に
設定することにより、梁接合部位の耐力の向上が図れ
る。さらにまた、短鋼管内の梁継ぎ部材に対応する部位
に十字形の形態を有する補強部材を高力ボルトによる非
溶接にて架橋して補強することにより、鉄骨梁部材から
の伝達すべき大きな力に対する短鋼管の断面変形を防止
することが可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１か
ら図１０に示す図面を参照しながら詳細に説明すると、
図１から図５は、本発明に係る鉄筋コンクリート柱と鋼
製梁との接合構造の第１の実施形態を示す。

【００１７】図１及び図２に示すように、断面角形のＲ
Ｃ柱１の梁接合部位の外周側面１ａには、比較的厚肉の
梁接合用の角形短鋼管２が外包状態で配設されている。
この短鋼管２の各外側面２ａには、Ｈ形鋼のＳ梁３が接
合されている。各Ｓ梁３は、図示の実施形態のようなＴ
字型のスプリットティ、あるいは、アングル（図示せ
ず）等からなる梁継ぎ部材４を介して短鋼管２の各外側
面２ａに接合されている。この梁継ぎ部材４は、短鋼管
２の各外側面２ａの上下にＳ梁３の高さに応じた所定の
間隔を存して梁軸方向に延出状態で配置され、そのほぼ
倒Ｔ字型の一端側の縦部分４ａは、前記縦部分４ａと短
鋼管２とに設けられた各横孔に挿通された高力ボルト５
およびこれに螺合されたナットにて短鋼管２の各外側面
２ａに接合されている。この上下両梁継ぎ部材４の他端
側の水平なフランジからなる張出し端部４ｂ間には、Ｓ
梁３のウェブ３１の両端に設けた上下両フランジ３２の
各接合端部３２ａが差込み挾持されて、前記各接合端部
３２ａと前記張出し端部４ｂに設けられた各縦孔に渡っ
て挿通された高力ボルト６およびこれに螺合されたナッ
トにて互いに締結され接合されている。

【００１８】この場合、短鋼管２と梁継ぎ部材４との接
合は、高力ボルト５による引張接合とし、梁継ぎ部材４
とＳ梁３とは、高力ボルト６による摩擦接合とする。ま
た、各接合部位における高力ボルト５，６の使用本数を
極力少なくするために、高強度の高力ボルトを使用する
ことが好ましい。

【００１９】さらに、このような柱梁の接合部位におけ
る力の伝達メカニズムでは、梁継ぎ部材４に大きな引張
力が作用し、その力が短鋼管２の外側面に伝達されて、
短鋼管２の外側面を局部的に変形させる懸念があるた
め、例えば、降伏線理論などに基づいて、短鋼管２とし
て比較的肉厚な鋼材を用いることが好ましい。

【００２０】ところで、上記の実施形態では、予め、短
鋼管２に梁継ぎ部材４を接合するためのボルト孔を開設
する必要があるが、それ以外の加工は一切必要としな
い。このため、鋼材重量がやや増大するものの、加工コ
ストを大幅に削減することが可能になるとともに、コン
クリート打設時に、短鋼管２を型枠として利用すること
も可能になる。これにより、コンクリート打設に伴う仮
設コストの低減化が図れる。

【００２１】図３は、短鋼管２内における配筋状態を示
す。ＲＣ柱１の場合、剪断力に対する補強と部材として
の変形能力を確保する主筋１Ａを拘束するフープ筋１Ｂ
を配するのが一般的であるが、ＲＣ柱１の梁接合部位に
短鋼管２を外包することにより、短鋼管２自体がフープ
筋と同等の効果を有するため、従前のような梁接合部位
内のフープ筋１Ｂの設置を削減することが可能になる。
これにより、コンクリート打設に伴う仮設コストの低減
化及び短鋼管２内へのコンクリート充填性の向上が図れ
る。また、短鋼管２の内側面には、高力ボルト５の頭部
５ａが突出するため、前記頭部５ａを上下方向の荷重
（力）を伝達させるためのシアーキーとして利用し、こ
のようなシアーキーによる打設コンクリート（ＲＣ柱
１）への垂直方向の荷重を伝達して、Ｓ梁３および短鋼
管２の支保効果を高める。しかも、Ｓ梁３のウェブ３１
にフープ筋を挿通するためのフープ貫通孔を開口させる
必要がなく、加工コストの削減化が可能になる。

【００２２】さらに、短鋼管２には、梁継ぎ部材４を接
合する上で、充分な耐力を確保する必要がある。このた
め、本発明では、図４及び図５に示すように、短鋼管２
の長さＬをＳ梁３の高さＨに対して下限が１．１倍、上
限が３．０倍の範囲内に設定されている。この場合、短
鋼管２の長さＬがＳ梁３の高さ（梁せい）Ｈの１．１倍
以下であると、梁継ぎ部材４に対する耐力を構造力学的
に充分確保することができない。一方、短鋼管２の長さ
Ｌは、極力長い方が耐力を確保する上で有利であるが、
Ｓ梁３の高さＨの３倍以上にすると、継ぎ張出し部材４
に対する耐力の向上を期待できなくなることが実験や解
析などにより知見されている。

【００２３】図６及び図７は、本発明に係る第２の実施
形態を示す。この第２の実施形態では、上記した第１の
実施形態において、短鋼管２内に、横断面十字形各先端
部に上下方向に延長するように接合用フランジが一体に
固定された鋼製補強部材７における前記各接合用フラン
ジが前記短鋼管２の内面に、前記短鋼管２の外面に当接
される前記梁継ぎ部材４に対向するように同レベルにお
いて当接されて配設され、前記鋼製補強部材７を各梁継
ぎ部材４に対応する前記短鋼管２の内側対向面間に渡っ
て配設し、前記継ぎ梁材４の横孔と前記短鋼管２の横孔
と前記構成補強部材７における接合用フランジ７ｂの横
孔とに渡って挿通された高力ボルト５およびこれに螺合
されるナットにより強固に一体に連結することにより、
前記鋼製補強部材７を架橋してなる補強構造を有する。
この場合、補強部材７を形成する鋼板は、コンクリート
の充填性を阻害することのないように、その幅方向を垂
直方向に配している。また、補強部材７の接合用フラン
ジ７ｂを備えた各端部７ａは、ほぼＴ字形の形態を有
し、前記のように各梁継ぎ部材４の接合と共に前記接合
用フランジの透孔に挿通された高力ボルト５にて接合さ
れている。これにより、Ｓ梁３からの伝達すべき大きな
力に対する短鋼管２の断面変形を防止している。

【００２４】図８は、本発明に係る第３の実施形態を示
す。この第３の実施形態では、上記した第２の実施形態
において、補強部材７として、十字形平板状の形態に切
出し形成した水平な鋼板の各先端部に縦向きに接合用フ
ランジ７ｂを溶接により一体に設けた構成を有するもの
である。この場合、補強部材７を形成する鋼板が幅広で
あると、コンクリートの充填性を阻害する可能性がある
ために、その十字形平板状の形態を極力幅狭に形成する
ことが望ましい。

【００２５】なお、上記した各実施形態において、梁接
合用の短鋼管２として角形の鋼管を用いて説明したが、
これに限定されず、図９および図１０に本発明に係る第
４の実施形態として示すように、円形短鋼管２にも適用
可能であり、その選択は任意である。

【００２６】本発明を実施する場合、高力ボルト５とし
ては、ワンサイドボルトを使用するようにしてもよい。
なお、本発明を実施する場合、柱鉄筋を配置した後に、
その外側にＲＣ柱用型枠を配設し、その柱用型枠の上部
に短鋼管２を載置し、また適宜支保材によりＳ梁３を支
持し、その後、短鋼管２内および柱用型枠内にコンクリ
ートを打設することにより築造していくことができる。
また短鋼管２付きＲＣ柱を先行して築造することもで
き、適宜床スラブも架設または築造することができる。

【００２７】本発明を実施する場合、短鋼管２と梁継ぎ
部材４との接合または梁継ぎ部材４とＳ梁３との接合
は、必ずしもボルト接合である必要はなく、溶接による
接合を採用するようにしてもよいが、加工コスト低減と
構造信頼性向上の観点からは、溶接よりはボルト接合を
採用するほうがよく、このようにボルト接合を採用する
と、部材の溶接部または部材相互の溶接部を極力少なく
することができ、溶接欠陥に起因する破壊の起点となる
部分を排除することができる。その他、本発明は、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施可能なことは
云うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る鉄筋
コンクリート柱と鋼製梁との接合構造によれば、鉄筋コ
ンクリート柱部材の梁接合部位内が比較的肉厚な短鋼管
にて内包され、短鋼管の外周側面に鉄骨梁部材が接合さ
れる梁継ぎ部材を接合してなることから、短鋼管を型枠
として利用することができるとともに、従前のようなコ
ンクリート充填性を阻害する要因を確実に排除すること
ができる。

【００２９】また、短鋼管−梁継ぎ部材−鉄骨梁部材間
の接合を高力ボルトによる非溶接の接合構造とすること
により、溶接部位のミニマム化を図ることができ、従前
のような溶接による破壊の起点となる欠陥部を排除する
ことができるとともに、加工コストの低減化及び構造信
頼性の向上を図ることができる。

【００３０】さらに、短鋼管の長さを鉄骨梁部材の高さ
の１．１〜３．０倍の範囲内に設定することにより、梁
接合部位の耐力の向上を図ることができる。

【００３１】さらにまた、短鋼管内の梁継ぎ部材に対応
する部位に十字形の形態を有する補強部材を高力ボルト
による非溶接にて架橋し補強することにより、鉄骨梁部
材からの伝達すべき大きな力に対する短鋼管の断面変形
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鉄筋コンクリート柱と鋼製梁との
接合構造の第１の実施形態を示す一部縦断側面図であ
る。

【図２】図１の横断平面図である。

【図３】図１における配筋状態を示す説明図である。

【図４】短鋼管長さのＳ梁の高さに対する下限設定範囲
を示す説明図である。

【図５】短鋼管長さのＳ梁の高さに対する上限設定範囲
を示す説明図である。

【図６】本発明に係る鉄筋コンクリート柱と鋼製梁との
接合構造の第２の実施形態を示す一部縦断側面図であ
る。

【図７】図６の横断平面図である。

【図８】本発明に係る鉄筋コンクリート柱と鋼製梁との
接合構造の第３の実施形態を示す横断平面図である。

【図９】本発明に係る鉄筋コンクリート柱と鋼製梁との
接合構造の第４の実施形態を示す一部縦断側面図であ
る。

【図１０】本発明に係る鉄筋コンクリート柱と鋼製梁と
の接合構造の第４の実施形態を示す横断平面図である。

【図１１】従来の柱梁の接合構造を示す説明図である。

【図１２】従来の柱梁の接合構造の他の例を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ ＲＣ柱 １ａ 外周側面 １Ａ 主筋 １Ｂ フープ筋 ２ 梁接合用の短鋼管 ２ａ 外側面 ３ Ｓ梁 ３１ ウェブ ３２ フランジ ３２ａ 接合端面 ４ 梁継ぎ部材 ４ａ 縦部分 ４ｂ 他端側張出し端部 ５ 高力ボルト ５ａ 頭部 ６ 高力ボルト ７ 補強部材 ７ａ 端部 ７ｂ 接合用フランジ Ｌ 短鋼管の長さ Ｈ Ｓ梁の高さ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄筋コンクリート柱部材の梁接合部位の外
   周側面を比較的肉厚な梁接合用の短鋼管にて外包し、前
   記短鋼管に梁継ぎ部材を接合するとともに、前記梁継ぎ
   部材に鉄骨梁部材を接合してなることを特徴とする鉄筋
   コンクリート柱と鋼製梁との接合構造。
2. 【請求項２】前記梁継ぎ部材は、スプリットティやアン
   グル等の形態を有することを特徴とする請求項１に記載
   の鉄筋コンクリート柱と鋼製梁との接合構造。
3. 【請求項３】前記短鋼管と梁継ぎ部材、並びに、前記梁
   継ぎ部材と鉄骨梁部材との互いの接合部位を高力ボルト
   による非溶接にて接合してなることを特徴とする請求項
   １または２のいずれかに記載の鉄筋コンクリート柱と鋼
   製梁との接合構造。
4. 【請求項４】前記短鋼管の長さが、前記鉄骨梁部材の高
   さに対して１．１〜３．０倍の範囲内に設定されている
   ことを特徴とする請求項１，２または３のいずれかに記
   載の鉄筋コンクリート柱と鋼製梁との接合構造。
5. 【請求項５】前記短鋼管内の梁継ぎ部材が対応する部位
   に補強部材を高力ボルトによる非溶接にて架橋し接合し
   てなることを特徴とする請求項１，２，３または４のい
   ずれかに記載の鉄筋コンクリート柱と鋼製梁との接合構
   造。
6. 【請求項６】前記補強部材は、十字形の形態を有するこ
   とを特徴とする請求項５に記載の鉄筋コンクリート柱と
   鋼製梁との接合構造。