JP2006176986A - ＰＣａＰＣ構造物の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続多スパンの梁部材を備えたＰＣａＰＣ構造物では、多数の梁部材を緊張する場合、梁部材の軸変形により外側の柱に大きな不静定応力が発生する。この問題点を解決したＰＣａＰＣ構造物の構築方法を提供する。
【解決手段】連続多スパンの桁梁２０をそれぞれスパン中央で分割し、柱型２１とＲＣ梁２２とを備えたＲＣ桁梁部材２０とし、各階ごとに柱部材３０を立設し、これを柱型２１と接合してプレストレスを導入し、桁梁部材２０はスパン中央部を機械式継ぎ手と後打ちコンクリートによる接合部４０とする。桁行直交方向はＰＣ梁を柱型２１に接合する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プレキャストプレストレストコンクリート（ＰＣａＰＣ）構造物の構築方法に関する。

従来、一般に、柱、梁から成るＰＣａＰＣ構造物の構築方法は、柱部材をＰＣ鋼棒を用いて立設し、立設した多数の柱部材間に桁梁部材（桁行方向梁部材）を配設し、桁梁部材に通しＰＣケーブルを挿通して桁梁部材に軸方向緊張力を加え、桁梁部材と柱部材とを一体に圧着接合して柱梁骨組を形成し、次いでプレキャスト（ＰＣａ）合成床版を桁梁部材上に載設し、その上面にトップコンクリートを打設して床剛性を確保すると共に桁梁部材を一体化して構造物のフレームを構築し、組上げていく工法である。この工法では、主要部材をプレキャスト製品とし、全て工場製作によって高品質の部材とすることによって、構造物の性能、耐久性においても現場打ち工法より優れた構造物を構築することができ、環境にも配慮された工法である。

しかし、このようなＰＣ構造物において、スパン数が多くなり、多数の桁梁部材を長手方向に連続的に緊張する場合には緊張距離が長大となる。このような多スパンの桁梁部材を緊張すると、桁梁部材の軸変形により緊張方向両端側に位置する柱部材に大きな不静定応力が発生する。図１３はこのことを説明する図であって、多数の柱材１００を立設し、これらをつなぐ桁梁１０１に緊張力を加えたとき、柱材１００に生ずる応力１０２は両端側で大応力となる。その不静定応力は、緊張方向両端側において最大となり、その値は時には地震時の応力より大きくなる場合がある。

このような多スパンのＰＣ構造物では、大きな断面又は大きな耐力の柱部材が必要となり、桁梁部材にプレストレスを導入することによって、逆に不経済な設計箇所が発生することがある。この場合に柱部材の緊張力を開放し、スライドさせて不静定応力を開放する技術もあるが、このような対策をとるには大掛りな装置を必要とし、施工管理が複雑となるという問題があり、実現には非常に困難性が伴う。

柱梁接合部を、梁部材と一体化したプレキャストコンクリート部材とし、その梁にプレストレスを導入する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。

この技術では、ＰＣ梁が多スパンに亘っていると緊張方向両端側に位置する柱部材に大きな不静定力が発生する問題がある。なお、柱部材はＲＣ構造である。

また、施工信頼性と品質向上を目指した超高層ＲＣ集合住宅で柱梁接合部を梁と一体化したプレキャストＲＣ部材を用いる工法がある（例えば、非特許文献１参照。）。

この技術ではすべての部材がＲＣ構造である。
特開２００４−３１６３２２号公報 『コンクリート工学』ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．９，２００４，９ ｐ．３２〜３９

従来一般に採用されているＰＣ構造物の構築方法において、スパン数が多くなり、多スパンの桁梁部材を緊張する場合、桁梁部材の軸変形により外側の柱部材（緊張方向両端側の柱部材）に大きな不静定応力が発生するという問題がある。

本発明はこのような問題点を簡易な手段によって解決した合理的なＰＣａＰＣ構造物の構築方法を提供することを目的とするものである。

本発明のＰＣａＰＣ構築方法は上記の問題点を解決するためになされたもので、連続多スパンの桁梁部材を備えたＰＣａＰＣ構造物を構築するに当り、連続多スパンの桁梁部材として、機械式継ぎ手及び後打ちコンクリートにより隣接桁梁部材同士を接合する接合部をスパン中央部に備えると共に柱型を備えたＲＣ部材を用い、各階ごとに柱部材を前記柱型上に立設し、該柱部材上に上階の桁梁部材を載置し、該柱部材に緊張力を付与し、桁行直交方向梁部材はスパンごとにＰＣ梁の両端部を前記柱型の仕口部に緊結し、次いで当該階の床版コンクリートを打設すると共に、隣接する前記ＲＣ部材の接合部を接合することを特徴とするＰＣａＰＣ構造物の構築方法である。

本発明で用いる桁梁部材は連続多スパンの桁梁部材をそれぞれスパン中央部で分割し、かつ、柱型を備えたＲＣ部材（鉄筋コンクリート部材）とする。場合によりＳＲＣ部材（鉄骨鉄筋コンクリート部材）やＳ部材としてもよい。桁行直交方向（梁間方向）の梁部材はプレストレスによって各仕口部に圧着接合するので、梁部材及び柱部材の断面において、経済的な設計が可能となる。

本発明の連続多スパンの桁梁部材はスパン中央部で接合するため、桁梁部材は応力の小さい箇所に継ぎ手を備えた構造となる。

上記ＰＣａＰＣ構造物の構築方法において、桁行直交方向梁部材はスパンごとに梁部材の両端部を柱仕口部に緊結することができ、好適である。

本発明では、ＰＣ鋼材が桁行方向と直交する一方向となるので、柱型内のＰＣケーブル定着具の収まりも簡便になる。従って、コーナー柱型又は柱部材の工場製作時の煩雑さも解消され、より高品質な部材製作が可能となる。また、現場でのＰＣ緊張、グラウト作業も柱部材の立設と桁行直交方向のみに軽減されるので、ＰＣ工事コストの低減にもつながる。

本発明によれば、連続多スパンの桁梁部材を、スパン中央で分割した柱型付きのＲＣ部材とし、スパン中央部を鉄筋の機械式継ぎ手と後打ちコンクリートにより接合して構築する。従って、連続多スパンの桁梁部材に緊張力を付与することによって、軸変形による緊張方向両端部近傍の柱部材に不静定応力が生ずる問題は解消された。

連続多スパンの梁部材は、それぞれスパン中央部分で接合するため、継ぎ手は応力の小さい箇所であり、接合する鉄筋は少なくてよい。

ＰＣ鋼材による緊張は桁行方向と直交する一方向となるので、コーナー柱型又は柱部材内のＰＣケーブル定着具の収まりも簡便になり、高品質な部材製作が可能となる。

本発明では、柱部材は、当該階の桁梁部材の柱型上に調整モルタルを施し、その上に柱部材を同軸に架設し上下柱部材をＰＣ鋼棒で圧着する。従って、パネルゾーン内で桁梁部材の鉄筋を接合したり、アンカーを設けたり、又は後打ちコンクリートを施工することは不要となる。また桁梁を支持する支保工を必要としない。

連続多スパンの桁梁部材の柱部材との接合部の鉄筋はスパン中央部より多くなるが、ＰＣケーブルが桁行方向と直交する方向のみとなるので、ＰＣケーブルの柱型内の納まりもよく、桁梁部材の工場製作時の煩雑さも解消される。

本発明による構造物は不必要な不静定応力を発生させないので、柱部材及び梁部材の断面を小さくすることが出来る。

また、ＰＣケーブルの緊張、ＰＣケーブルシース内のグラウト作業を軽減できるため、ＰＣ工事工程が簡易となり、ＰＣ工事コストを軽減することが出来る。

合成床版を連続多スパンと直交するスパン桁梁部材上に架設するので、長期荷重のほとんどをスパン梁部材が負担する。桁行方向に直交する梁部材は桁梁部材の柱型部分に梁部材をプレストレスにより圧着接合する。その際発生する不静定応力は長期荷重に対し有効に働くため、桁梁部材及びこれに直交する方向の梁部材にプレストレスを導入する従来のＰＣ構造物と同様な経済的な設計が可能である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の実施例のＰＣａＰＣ構造物１０の構築方法を示す図である。

本発明のＰＣａＰＣ構造物１０の構築方法では、連続多スパンの桁梁をそれぞれスパン中央部で分割し、かつ、柱型２１を備えた桁梁部材２０を用いる。そしてこの桁梁部材２０は隣接桁梁部材とスパン中央の接合部４０で機械式継ぎ手と後打ちコンクリートにより接合する。桁梁中央部は元々長期応力が小さいため、接合する鉄筋は少なくてよい。

また、桁行直交方向はＰＣスパン梁を柱型の仕口部に接合する。

本発明に用いる桁梁部材２０は図２に側面図を示すように、柱型２１と梁部２２とから成るＲＣ部材である。この桁梁部材２０は、各階でＰＣａ柱部材３０上に柱型２１を載せ、桁梁部材２０の柱型２１の上面に調整モルタル３１ｂを施し、その上に当該階の柱部材３０ｂを架設しＰＣ鋼棒３２で圧着する。パネルゾーン内での桁梁部材２０の鉄筋の接合や、アンカー、後打ちコンクリートが不要であり、桁梁部材２０の支保工を設ける必要がない。なお、図２の向って左側の柱部材はコーナー柱部材を示している。

桁梁部材２０の柱型２１の部分の鉄筋はスパン中央部より多くなるが、ＰＣケーブルが桁行直交方向のみとなるので、柱型２１内の鉄筋やシースの納まりもよく、工場製作時の煩雑さも解消される。

また、多スパン方向に緊張しないので構造物端部の柱部材に不必要な不静定応力を発生させず、柱、梁の断面を小さくすることができる。また、多スパン方向のＰＣ緊張、グラウト作業を軽減できるため、ＰＣ工事工程、ＰＣ工事コストも軽減できる。

桁梁部材２０の梁部２２の隣接梁部との接合は、スパン中央部において、相互の鉄筋２３を連結具４１等によって接合し、後打ちコンクリート４２を打設して行う。

また本発明では、一方向合成床版を桁行直交方向ＰＣ梁５０上に架設するので長期荷重のほとんどを桁行直交方向ＰＣ梁５０が負担する。桁行直交方向ＰＣ梁は桁梁部材２０の柱型２１の部分にプレストレスにより圧着接合する。その際発生する不静定応力は長期荷重に対し有効に働くため、従来のＰＣ造と同様な経済的な設計が可能である。

図３は図２の平面図であって、隣接桁梁部材２０のスパン中央部の接合部４０を示すと共に、柱型２１に桁行方向直交方向のＰＣ梁５０の接合部を示している。ＰＣ梁５０は目地５１を介して柱型２１の側面に取付けられシース５２内にＰＣ鋼材を挿通し緊張力を加える。シース５２内のＰＣ鋼材は柱型２１内で定着されている。

図４は桁行直交方向の側面図で、桁行直交方向のＰＣ梁５０の構築方法を示している。当該階の柱部材３０を下階の桁梁部材２０の柱型２１上に載せ、その上に当該階の桁梁部材２０の柱型２１を載せ、シース内にＰＣ鋼材を挿通し、柱部材３０を緊結する。次いで、当該階の桁梁部材２０ａの側面に桁行直交方向ＰＣ梁５０を、目地を介して取付け、ＰＣ鋼材を挿通し緊結する。

図５〜図１２に、以上の実施例の施工工程の詳細を示した。

図５は柱部材３０を下階の桁梁部材の上に立設する工程を示している。

次いで図６に示すように柱部材３０上に当該階の桁梁部材２０を載設する。このとき、桁梁部材２０の柱型２１を柱部材３０と合致させる。

図７は隣接する桁梁部材２０同士が桁梁部材２０のスパン中央部で機械式継ぎ手によって結合されるように対向して結合部４０を形成した工程を示すものである。

次いで図８に示すように柱部材３０と柱型２１とを圧着接合３５する。

図９は、桁行直交方向ＰＣ梁５０を柱型２１の側面に取付ける工程を示している。

次いで、図１０に示すように梁５０に応力導入５３を行う。

図１１に示すようにＰＣ床版７０をＰＣ梁５０上に架設し、次いで図１２に示すように場所打ち床版コンクリート７１を施工してこの階の施工を完了する。このとき、ＲＣ桁梁部材２０の接合部４０の閉合も同時にコンクリート施工を行う。

図１４〜図１７は桁行直交方向ＰＣ梁５０に生ずる応力の説明図である。

図１４はＰＣ梁５０を架設する時におけるＰＣ梁５０の自重と床版の重量による応力５５を示す。

図１５はＰＣ梁５０にプレストレスを導入したときの梁部材に生ずる応力５６及び両端の柱部材に生ずる不静定応力５７の分布を示すものである。

図１６はトップコンクリート打設し積載荷重（設計荷重）が加わったときのＰＣ梁５０及び柱部材に生ずる応力５８、５９を示す図である。

そして、地震荷重（設計）による応力は図１７に示す６１、６２のようになる。

本発明によれば、一方向合成床版を桁行直交方向ＰＣ梁５０に架設するので、長期荷重はほとんど桁行直交方向ＰＣ梁５０が負担する。桁梁部材２０の柱型２１に桁行直交方向ＰＣ梁５０をプレストレスにより圧着接合する。このとき発生する不静定応力は長期荷重に対して有効に働くため、従来のＰＣ構造物と同様に経済的な設計が可能となる。

実施例の構造物の側面図である。 実施例の構造物の部分拡大図である。 図２の平面図である。 実施例の構造物の桁行直交方向（妻側）側面図である。 実施例の施工工程の説明図である。 実施例の施工工程の説明図である。 実施例の施工工程の説明図である。 実施例の施工工程の説明図である。 実施例の施工工程の説明図である。 実施例の施工工程の説明図である。 実施例の施工工程の説明図である。 実施例の施工工程の説明図である。 多スパンの不静定応力の説明図である。 桁行直交方向の応力分布の説明図である。 桁行直交方向の応力分布の説明図である。 桁行直交方向の応力分布の説明図である。 桁行直交方向の応力分布の説明図である。

符号の説明

１０ ＰＣａＰＣ構造物
２０、２０ａ 桁梁部材
２１ 柱型
２２ 梁部
２３ 鉄筋
３０、３０ａ、３０ｂ 柱部材
３１ｂ 調整モルタル
３２ ＰＣ鋼棒
３５ 圧着接合
４０ 接合部
４１ 連結具
４２ 後打ちコンクリート
５０ ＰＣ梁
５１ 目地
５２ シース
５３ 応力導入
５５〜６２ 応力
７０ ＰＣ床版
７１ 床版コンクリート

Claims (1)

1. 連続多スパンの桁梁部材を備えたＰＣａＰＣ構造物を構築するに当り、連続多スパンの桁梁部材として、機械式継ぎ手及び後打ちコンクリートにより隣接桁梁部材同士を接合する接合部をスパン中央部に備えると共に柱型を備えたＲＣ部材を用い、各階ごとに柱部材を前記柱型上に立設し、該柱部材上に上階の桁梁部材を載置し、該柱部材に緊張力を付与し、桁行直交方向梁部材はスパンごとにＰＣ梁の両端部を前記柱型の仕口部に緊結し、次いで当該階の床版コンクリートを打設すると共に、隣接する前記ＲＣ部材の接合部を接合することを特徴とするＰＣａＰＣ構造物の構築方法。

Images