JP2005188102A

JP2005188102A - 建物の構造および施工方法

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Publication number: JP2005188102A
Application number: JP2003429690A
Authority: JP
Inventors: Noboru Higano; 登日向野; Kazuo Kubo; 和雄久保; Michiharu Tanaka; 道治田中; Hideo Nakajima; 秀雄中島; Masayasu Taga; 雅泰多賀
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】コンクリートを主体とする柱と鉄骨造の梁とによる複合構造による合理的な建物とそのための有効な施工方法を提供する。
【解決手段】柱に接合される両方向の梁２，３のうち、一方向の梁２の中央部あるいは中間部を柱に架設し、他方向の梁３はその端部を前記一方向の梁２の側部に溶接して剛接合する。それら双方の梁２，３の接合部の周囲に接合部の型枠となる塞ぎ板６を設けて、その内側に柱主筋８を上下方向に挿通させ、塞ぎ板６の内側に柱と一体にコンクリートを打設充填して柱梁接合部１０を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄筋コンクリート柱や鋼管コンクリート柱あるいはコンクリート充填鋼管柱等のコンクリートを主体とする柱と、鉄骨による梁とによる複合構造の建物の構造およびその施工方法に関する。

この種の複合構造として、特許文献１には、柱を鉄筋コンクリート造とし梁を鉄骨造とする鉄骨鉄筋複合化構造が開示されている。この鉄骨鉄筋複合化構造では、複数階分の長さ（高さ）の柱用鉄筋篭に予め複数階分の鉄骨梁接合用の仕口構成体を取り付けおき、それら仕口構成体に各階の鉄骨梁を接合することにより、短工期かつ低工費で建物を構築できるものである。
特公平６−６８１８号公報

ところで、上記従来の鉄骨鉄筋複合化構造では仕口構成体を予め工場製作する必要があるが、仕口構成体の製作に当たっては鉄骨や鋼材を複雑な形状に加工して溶接により組み立てることになるのでその製作コストが嵩むものである。また、そのような仕口構成体を複数取り付けた柱用鉄筋篭はかなりの大きさ、重量となるので搬送コストが嵩むものとなり、しかも現場における建方に際しては全ての鉄骨梁を個々に仕口構成体に対してボルト締結することから継手箇所数が極めて多くなり、以上のことから従来のこの種の複合構造は必ずしも充分なコストダウンと工期短縮を図ることができない場合があって広く普及するに至っていない。

上記事情に鑑み、本発明はこの種の複合構造の建物をより合理的にかつより効率的に施工することのできる有効適切な構造とそのための施工方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、コンクリートを主体とする柱と鉄骨による梁とによる複合構造の建物の構造であって、柱に接合される両方向の梁のうち、一方向の梁はその中間部が柱に架設されているとともに、他方向の梁はその端部が前記一方向の梁の側部に溶接されて接合され、かつそれら双方の梁の接合部の周囲に接合部型枠となる塞ぎ板が設けられるとともにその内側を柱主筋が上下方向に挿通しており、塞ぎ板の内側に柱と一体にコンクリートが打設充填されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明の建物の構造であって、両方向の梁がいずれも２スパン相当の長さとされ、各梁はいずれもその中央部が柱に架設されているとともに、その両端は、隣接する柱に架設されている他方向の梁の中央部の側部に溶接されて接合されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明の建物の構造であって、一方向の梁として１スパン以上の長さの長梁とそれよりも短い短梁とが併用されて、長梁はその中間部が柱に架設されているとともにその端部には短梁もしくは他の長梁が接合され、他方向の梁は１スパン相当の長さとされてその両端が前記長梁の中間部の側部に溶接されて接合されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１，２または３の発明の構造の建物の施工方法であって、各階の柱を柱梁接合部を残して先行施工した後、その上部に一方向の梁の中間部を支持して架設するとともにその側部に他方向の梁を溶接して接合し、それら双方の梁の接合部の周囲に接合部型枠となる塞ぎ板を双方の梁に対してボルト締結により取り付けるとともにその内側に柱主筋を配筋し、しかる後に塞ぎ板の内側にコンクリートを打設充填して柱梁接合部を形成することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の発明の建物の施工方法であって、先行施工する各階の柱の上端部とそれに架設する梁との間に柱主筋どうしを接合するためのクリアランスを確保しておき、そのクリアランスにおいて上下の柱主筋どうしを接合した後、その周囲に塞ぎ板に連なる梁下型枠を取り付け、それら塞ぎ板および梁下型枠内に一体にコンクリートを打設充填して柱梁接合部を形成することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１，２または３の発明の構造の建物の施工方法であって、各階に柱型枠を柱梁接合部を残して建て込んだ後、その上部に一方向の梁の中間部を支持して架設するとともにその側部に他方向の梁を溶接して接合し、それら双方の梁の接合部の周囲に接合部型枠となる塞ぎ板を双方の梁に対してボルト締結により取り付けた後、塞ぎ板および柱型枠の内側に柱主筋を配筋し、しかる後に塞ぎ板および柱型枠の内側にコンクリートを打設充填して柱と柱梁接合部を一体に形成することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項４，５または６の発明の建物の施工方法であって、両方向の梁の上部に床型枠を支持するための支持金物を取り付けて、床型枠を支持金物に支持して梁の上部に取り付け、塞ぎ板の内側および床型枠の上部へのコンクリートの打設充填を一体に行って柱梁接合部および床スラブを一体に形成することを特徴とする。

本発明は、基本的にコンクリート造の柱と鉄骨造の梁との複合構造であるので、コンクリート造と鉄骨造の両者の利点を併せ持つものであって低コストかつ短工期での施工が可能である。そして、特に本発明では、柱梁接合部の構造として、一方向の梁を柱梁接合部を通して架設してその側部に他方向の梁を接合するという構造の採用により、従来のような複雑な仕口構成体を用いることなく梁どうしを現場にて簡易に接合でき、かつ接合箇所数も半減させることができ、それにより従来に較べて充分なコストダウンと効率向上を図ることができる。また、梁どうしを溶接により剛接合するとともに、それらの接合部の周囲にボルト締結により塞ぎ板を設けてその内側に柱主筋を通してコンクリートを打設充填することにより、柱梁接合部と柱とを構造的に確実強固に一体化でき、頑強なラーメン架構を支障なく容易に施工することができる。

本発明の一実施形態を図１〜図６を参照して説明する。図１は本実施形態の構造による建物の部分梁伏図、図２〜図４は施工途中段階の柱梁仕口部を示す図、図５〜図６は施工手順を示す図である。

本実施形態における建物は、柱１として現場打ちの鉄筋コンクリート柱を採用するとともに、両方向の梁２，３として鉄骨梁（図示例ではＨ形鋼）を採用した複合構造を基本とするものであり、その点ではたとえば特許文献１に示したような従来の複合構造と共通するものであるが、本例では特に柱梁接合部（仕口部）の構造とその施工方法に特徴を有するものであり、以下、その点を詳述する。

上述した従来の複合構造では、鉄筋コンクリート柱に対する鉄骨梁の接合を、予め工場製作した仕口構成体を介して行っていたのであるが、本実施形態ではそのような仕口構成体に相当するものを用いることなく、両方向の梁２，３どうしを直接的に接合しかつそれら両方向の梁２，３を柱１に対して直接的に接合することを主眼としている。

すなわち、本実施形態においては、図１に示すように一方向（図示Ｘ方向）の梁２として１スパン以上の長さの長梁２ａとそれよりも短い短梁２ｂとを併用し、長梁２ａの両端部付近を柱１に対して接合して架設するとともに、それら長梁２ａどうしの間に短梁２ｂを架設するものとしている。また、他方向（図示Ｙ方向）の梁３は１スパンに相当する長さとして、その梁３の両端をそれぞれ上記の長梁２ａの側部に対して直接的に接合するものとしている。

Ｘ方向の梁２（長梁２ａ）の側部に対するＹ方向の梁３の接合は、図２〜図４に示すように梁２の側部に溶接したガセットプレート４に対して梁３のウェブをスプライスプレート５を介してボルト締結するとともに、双方の梁２、３のフランジどうしを現場溶接することで行い、それにより双方の梁２、３どうしを構造的に剛接合するものとしている。なお、梁３を梁２に対して溶接せずにボルト締結するに留めることも考えられようが、その場合には梁２が柱１に対して剛接合されるのに対して梁３は梁２に対して実質的にピン接合されることになるから、梁２の曲げ応力負担が過大になり、その梁断面を大きくする必要も生じるから好ましくない。

そして、それら梁２，３の接合部の周囲には、図２〜図３に示すように、柱断面に合致する塞ぎ板６が取付板７を介して双方の梁２，３に対してボルト締結され、その塞ぎ板６の内側には柱主筋８が挿通して配筋されたうえで、柱１と一体にコンクリートが打設充填されて柱梁接合部１０が形成されるようになっており、この柱梁接合部１０を介して鉄筋コンクリート造の柱１と両方向の鉄骨造の梁２，３とが剛接合されて全体として頑強なラーメン架構が構成されている。

本実施形態の施工方法について図５〜図６を参照して説明する。図５（ａ）に示すように施工階に柱筋１１の配筋を行い、（ｂ）に示すようにその周囲に柱型枠１２を建て込み、（ｃ）に示すようにコンクリートを打設して、柱１を柱梁接合部１０の部分を残して先行施工する。柱筋１１および柱型枠１２の施工、コンクリート打設は適宜の手法で行えば良いが、柱筋１１としては図示例のように柱主筋８とフープ筋とを先組した先組鉄筋を用いると良く、また柱型枠１２としては予め組み立てたユニット型枠を採用すると良く、コンクリート打設はバケット１３を用いると施工性が良い。

柱型枠１２の解体後、（ｄ）に示すように柱１の上部にＸ方向の梁２である長梁２ａおよびＹ方向の梁３を順次架設し、上記のように梁３のウェブをガセットプレート４にボルト締結するとともに、双方の梁２，３のフランジどうしを現場溶接してそれらを剛接合する。なお、ガセットプレート４は予め梁２に溶接しておくと良い。また、梁２，３の架設の際には、図３に示すように盛りモルタル１４によりレベルを調整すれば良い。

続いて、図６（ａ）に示すように、梁２，３の上部に床型枠１５としてのデッキプレート（あるいはそれに小梁等を組み込んだ床ユニット）を取り付ける。この際、梁２，３の接合部の周囲には床型枠１５を支持するためのアングル材等の支持金物１６（図２参照）を取り付けると良い。（ｂ）に示すように柱主筋８を支持金物１６の内側に差し込んで、図３〜図４に示したように施工済みの柱１の上部に突出している柱主筋８に対して鉄筋継手１７により連結する。しかる後に、梁２，３に取付板７（図２参照）を溶接して取り付け、図６（ｃ）に示すようにその取付板７に対して塞ぎ板６をボルト締結により取り付ける。なお、塞ぎ板６は薄鋼板を直角に折り曲げ加工したものを用いれば良く、その高さ寸法は盛りモルタル１４により柱１と梁２，３との間に生じる隙間も塞ぐように設定しておくと良い。また、取付板７は予め梁２，３に溶接しておいても良い。

そして、（ｄ）に示すように塞ぎ板６の内側および床型枠１５の上部に一体をコンクリートを打設することにより、先行施工された柱１の上部に柱梁接合部１０が一体に形成され、かつ同時に床スラブ１８も形成される。

以上の施工方法によれば、従来のように複雑な仕口構成体を用いることなく、単純な現場作業のみで両方向の梁２，３どうしを容易にかつ確実に接合することができ、施工の合理化とそれによるコストダウンを図ることができる。特に、従来のように仕口構成体の周囲に４本の鉄骨梁を接合するのではなく、Ｘ方向の長梁２ａを柱梁仕口部１０を通して架設してその側部にＹ方向の梁３を直接的に接合するようにしたので、接合箇所数が半減してその施工手間を大幅に軽減することができる。勿論、梁２，３どうしの接合作業や、それら梁２，３への塞ぎ板６の取り付け作業も何等面倒ではないから、従来のように複雑な仕口構成体を予め工場製作する場合に比較して総合的には充分なコストダウンを実現することができる。

以上で本発明の一実施形態を説明したが、以下の他の実施形態を説明する。

図７〜図８は、上記実施形態を基本として柱主筋８どうしの接合位置を変更した場合の実施形態である。すなわち本実施形態は、図７に示すように施工済みの柱１の上部に梁２，３を架設する際には、それらの間に柱主筋８どうしを鉄筋継手１７を介して接合するためのクリアランス２０を確保するようにしたものである。上述の実施形態では塞ぎ板６の内側で柱主筋８どうしを接合するため、塞ぎ板６の取り付け作業は柱主筋８どうしの接合作業の後となるのであるが、本実施形態では柱主筋８の接合作業に先だって塞ぎ板６を梁２，３に取り付けることが可能であり、したがって柱主筋８の接合作業と塞ぎ板６の取り付け作業をより効率的に行うことができる。

具体的には、図８（ａ）に示すように柱１の上部に両方向の梁２，３をクリアランス２０を確保した状態で架設した後、（ｂ）に示すようにその接合部の周囲に直ちに塞ぎ板６を取り付けてしまえば良い。そして、（ｃ）に示すように床型枠１５を取り付けた後、柱主筋８を塞ぎ板６の内側を通してクリアランス２０まで差し込み、そこで鉄筋継手１７を介して上下の柱主筋８どうしを接合した後、（ｄ）に示すようにクリアランス２０の周囲に塞ぎ板６に連なるように梁下型枠２１を取り付け、それら梁下型枠２１と塞ぎ板６の内側および床型枠１５上に一体にコンクリートを打設すれば良い。

図９〜図１１は、上記実施形態における柱型枠１２に代えて鋼管３０を採用した場合の適用例である。この場合は図１０（ａ）に示すように柱型枠としての鋼管３０を建て込み、（ｂ）に示すようにその上部に両方向の梁２，３を上記と同様にして架設して剛接合し、その周囲に塞ぎ板６を取り付ける。本例では柱１の断面形状が円形であることから、塞ぎ板６の形状もそれに合致させて円形としている。（ｃ）に示すように床型枠１５（もしくは床ユニット）を取り付け、図１１（ａ）に示すように柱主筋８を塞ぎ板６の内側を通して鋼管３０内に差し込んだ後、鋼管３０内、塞ぎ板６の内側、床型枠１５の上部に一体にコンクリートを打設して、（ｂ）に示すように柱１、柱梁接合部１０、床スラブ１８を同時に施工する。

本実施形態では、柱型枠としての鋼管３０に構造強度を持たせることができ、したがって本実施形態における柱１を構造的には鋼管コンクリート柱ないしコンクリート充填鋼管柱として機能させることができ、その場合は柱主筋８を単に柱梁仕口部１０を挿通させれば良く、柱１の中間部における柱主筋８は省略することも可能であるし、あるいは上下の柱主筋８どうしを単にラップさせて重ね継手を形成すれば充分であり、いずれにしても柱主筋８どうしを直接的に接合する必要はないのでより施工性に優れる。

次に、図１２〜図１５は、本発明の建物における梁２，３の好適な架設パターンの例を模式的に示すものである。

図１２に示すものは、両方向の梁２，３をいずれも２スパン相当の長さとし、それらの梁２，３を交互にいわばジグザク状に架設するようにしたものである。すなわち、本例では、両方向の２スパン相当の長さの梁２，３の中央部を柱１に架設するとともに、その両端を隣接する柱１に架設されている他方向の梁３，２の中央部の側部に対して溶接して剛接合するようにしたものである。この場合は、外周部の一部の梁のみを１スパン相当の長さとする必要はあるが、梁２，３の大半を２スパンの長さとでき、したがって通常のように全ての梁を１スパン相当の長さとする場合に較べて建方および梁どうしの接合作業を半減させることができるし、全ての柱梁接合部１０を自ずと上記の構造とすることができる。

図１３に示す架設パターンは、図１に示したものと同様に、一方向（Ｘ方向）の梁２として１スパン以上の長さの長梁２ａとそれよりも短い短梁２ｂとを併用し、長梁２ａの中間部（両端部付近）を柱１に架設してその端部に短梁２ｂもしくは他の長梁２ａを接合し、他方向（Ｙ方向）の梁３は１スパン相当の長さとしてその両端を長梁２ａの中間部の側部に溶接して接合するようにしたものである。この場合、長梁２ａの長さが長いほど作業効率が良いから、可能であれば数スパンに渡る長さとしても良いが、現場へ搬入作業や建方を効率的に行い得る範囲内で最適に設定すれば良い。

図１４〜図１５は、図１３に示した架設パターンにおける各梁２，３を、予め現場サイトにて図１５に示すような３種のユニットＡ，Ｂ，Ｃとして地組して、それらユニットＡ，Ｂ，Ｃを一括して揚重して架設するようにした場合の例である。この場合も上記構造の柱梁接合部１０が自ずと形成されることはもとより、ユニット化により施工性をより一層改善することができる。

以上、本発明の建物の構造およびその施工方法の実施形態を説明したが、上記各実施形態はあくまで好適な一例に過ぎず、本発明は上記各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜の設計的変更や応用が可能であることは言うまでもない。

本発明の建物の構造の一実施形態を示す部分梁伏図である。同、施工途中段階の柱梁接合部を示す平面図（図１におけるII部の拡大図）である。同、立断面図であり、（ａ）は図２におけるIIIａ−IIIａ線視図、（ｂ）は同じくIIIｂ−IIIｂ線視図である。同、施工途中段階の柱梁接合部を示す斜視図である。同、施工手順を示す図である。同、施工手順を示す図である。本発明の建物の構造の他の実施形態を示すもので、施工途中段階の柱梁接合部を示す立断面図である。同、施工手順を示す図である。本発明の建物の構造のさらに他の実施形態を示すもので、施工途中段階の柱梁接合部を示す斜視図である。同、施工手順を示す図である。同、施工手順を示す図である。本発明の建物の構造における鉄骨梁の架設パターンの例を示す図である。同、他の例を示す図である。同、さらに他の例を示す図である。同、鉄骨梁を予め地組したユニットの例を示す図である。

符号の説明

１柱
２梁（一方向の梁）
２ａ長梁
２ｂ短梁
３梁（他方向の梁）
４ガセットプレート
５スプライスプレート
６塞ぎ板
７取付板
８柱主筋
１０柱梁接合部
１１柱筋
１２柱型枠
１３バケット
１４盛りモルタル
１５床型枠
１６支持金物
１７鉄筋継手
１８床スラブ
２０クリアランス
２１梁下型枠
３０鋼管（柱型枠）
Ａ、Ｂ、Ｃユニット

Claims

コンクリートを主体とする柱と鉄骨による梁とによる複合構造の建物の構造であって、柱に接合される両方向の梁のうち、一方向の梁はその中間部が柱に架設されているとともに、他方向の梁はその端部が前記一方向の梁の側部に溶接されて接合され、かつそれら双方の梁の接合部の周囲に接合部型枠となる塞ぎ板が設けられるとともにその内側を柱主筋が上下方向に挿通しており、塞ぎ板の内側に柱と一体にコンクリートが打設充填されていることを特徴とする建物の構造。
請求項１記載の建物の構造であって、両方向の梁がいずれも２スパン相当の長さとされ、各梁はいずれもその中央部が柱に架設されているとともに、その両端は、隣接する柱に架設されている他方向の梁の中央部の側部に溶接されて接合されていることを特徴とする建物の構造。
請求項１記載の建物の構造であって、一方向の梁として１スパン以上の長さの長梁とそれよりも短い短梁とが併用されて、長梁はその中間部が柱に架設されているとともにその端部には短梁もしくは他の長梁が接合され、他方向の梁は１スパン相当の長さとされてその両端が前記長梁の中間部の側部に溶接されて接合されていることを特徴とする建物の構造。
請求項１，２または３記載の構造の建物の施工方法であって、各階の柱を柱梁接合部を残して先行施工した後、その上部に一方向の梁の中間部を支持して架設するとともにその側部に他方向の梁を溶接して接合し、それら双方の梁の接合部の周囲に接合部型枠となる塞ぎ板を双方の梁に対してボルト締結により取り付けるとともにその内側に柱主筋を配筋し、しかる後に塞ぎ板の内側にコンクリートを打設充填して柱梁接合部を形成することを特徴とする建物の施工方法。
請求項４記載の建物の施工方法であって、先行施工する各階の柱の上端部とそれに架設する梁との間に柱主筋どうしを接合するためのクリアランスを確保しておき、そのクリアランスにおいて上下の柱主筋どうしを接合した後、その周囲に塞ぎ板に連なる梁下型枠を取り付け、それら塞ぎ板および梁下型枠内に一体にコンクリートを打設充填して柱梁接合部を形成することを特徴とする建物の施工方法。
請求項１，２または３記載の構造の建物の施工方法であって、各階に柱型枠を柱梁接合部を残して建て込んだ後、その上部に一方向の梁の中間部を支持して架設するとともにその側部に他方向の梁を溶接して接合し、それら双方の梁の接合部の周囲に接合部型枠となる塞ぎ板を双方の梁に対してボルト締結により取り付けた後、塞ぎ板および柱型枠の内側に柱主筋を配筋し、しかる後に塞ぎ板および柱型枠の内側にコンクリートを打設充填して柱と柱梁接合部を一体に形成することを特徴とする建物の施工方法。
請求項４，５または６記載の建物の施工方法であって、両方向の梁の上部に床型枠を支持するための支持金物を取り付けて、床型枠を支持金物に支持して梁の上部に取り付け、塞ぎ板の内側および床型枠の上部へのコンクリートの打設充填を一体に行って柱梁接合部および床スラブを一体に形成することを特徴とする建物の施工方法。