JP2007211450A

JP2007211450A - プレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造

Info

Publication number: JP2007211450A
Application number: JP2006030907A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamanobe; 宏治山野辺; Takashi Kunugi; 隆椚; Yasuo Jinno; 靖夫神野; Haruo Nakazawa; 春生中澤; Kiyoomi Kanemoto; 清臣金本
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】鋼材量を削減して、軽量化およびコストダウンすることができ、さらに、既存の製造ラインで成形可能なプレキャスト柱部材を用いることができるプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造を提供することを目的としている。
【解決手段】複数の中空のプレキャスト柱部材３を軸線方向に継手してなるプレキャスト柱１に、少なくとも端部が鉄骨からなる鉄骨梁２を接合させるプレキャスト柱１と鉄骨梁との接合構造において、プレキャスト柱部材３の梁接合箇所に、コンクリート造の接合部６が外装され、接合部６の側面に鉄筋梁２の端面が接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造に関する。

構造物を構築する技術の一つとして、遠心成形により中空に成形された複数のプレキャスト柱部材を軸方向に継手してプレキャスト柱とし、このプレキャスト柱を複数立設し、隣り合うプレキャスト柱間に鉄骨梁を架設して架構を形成する技術がある。

従来、プレキャスト柱に鉄骨梁を接合させる接合構造として、プレキャスト柱部材の一部分、つまり、鉄骨梁が接合される梁接合箇所に、柱梁接合部パネルを一体に組み込み、この柱梁接合部パネルでプレキャスト柱と鉄骨梁とを接合する接合構造がある。この接合構造は、プレキャスト柱部材の梁接合箇所を鋼管巻きとするとともに、鋼管の外周に端部鉄骨材とダイヤフラムとをそれぞれ溶接しておき、端部鉄骨材の先端と鉄骨梁の端部とを２面摩擦接合等で接合するものである。

また、従来、中空のプレキャスト柱と鉄骨梁とを接合する接合構造として、プレキャスト柱部材の梁接合箇所を鋼管巻きにするとともに、その梁接合箇所の肉厚を他よりも内側に厚くする接合構造が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平４−１７１５５９号公報

しかしながら、上記した前者の従来の接合構造では、当該接合構造の部分の鋼材量が多く、構造物全体の重量が大きくなるとともにコストアップになるという問題が存在する。また、上記した後者の従来の接合構造では、梁接合箇所の肉厚を他よりも厚くする必要があるため、梁接合箇所を含むプレキャスト柱部材の成形には特殊な形状の成形が必要であり、既存の製造ラインでは成形することができないという問題がある。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、鋼材量を削減して、軽量化およびコストダウンすることができ、さらに、既存の製造ラインで成形可能なプレキャスト柱部材を用いることができるプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、複数の中空のプレキャスト柱部材を軸線方向に継手してなるプレキャスト柱に、少なくとも端部が鉄骨からなる鉄骨梁を接合させるプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造において、プレキャスト柱部材の梁接合箇所に、コンクリート造の接合部が外装され、該接合部の側面に鉄筋梁の端面が接合されていることを特徴としている。

このような特徴により、鉄骨梁が接合される接合部がコンクリートからなり、柱梁接合箇所に使用される鋼材量が少ない。また、プレキャスト柱部材に、コンクリートからなる接合部を外装させる構成からなるため、プレキャスト柱部材自体を特殊な形状に成形する必要はなく、既製杭等と同様の配筋および製造方法によりプレキャスト柱部材が成形される。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造において、接合部の中に、端部が接合部の側面に開放されたシース管が埋設され、該シース管の中にＰＣ鋼材が挿通され、該ＰＣ鋼材に引張力が導入されているとともにＰＣ鋼材の端部が鉄骨梁の端部に定着されることで、鉄骨梁の端面が接合部の側面に圧着されていることを特徴としている。

このような特徴により、ＰＣ鋼材によってプレストレスが付与され、鉄骨梁の端面が接合部の側面に圧着される。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造において、接合部の中に、端部が接合部の側面に開放されたシース管が埋設され、該シース管の中に、長尺ボルトが挿通され、該長尺ボルトの端部が鉄骨梁の端部にナットによって締め付けられることで、鉄骨梁の端面が接合部の側面に圧着されていることを特徴としている。

このような特徴により、緊張装置などを用いることなく、ナットを締め付けるだけで、鉄骨梁の端面が接合部の側面に圧着される。また、施工後に圧着力が低下した場合でも、ナットを締め付けるだけで圧着力が向上される。

本発明に係る中空プレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造によれば、鋼材量を削減して、軽量化およびコストダウンすることができる。また、プレキャスト柱部材自体を特殊な形状に成形する必要はないため、既製杭等を成形するための既存の製造ラインで、プレキャスト柱部材を成形することができる。

また、接合部の中にシース管を埋設し、このシース管の中にＰＣ鋼材を挿通し、ＰＣ鋼材に引張力を導入するとともにＰＣ鋼材の端部を鉄骨梁の端部に定着させて、鉄骨梁の端面を接合部の側面に圧着させる構成とすることで、鉄骨梁の端面を接合部の側面に容易に圧着させることができ、工期を短縮することができる。

また、接合部の中にシース管を埋設し、このシース管の中に長尺ボルトを挿通し、長尺ボルトの端部を鉄骨梁の端部にナットによって締め付けて、鉄骨梁の端面を接合部の側面に圧着させる構成とすることで、鉄骨梁の端面を接合部の側面に一層容易に圧着させることができ、工期をさらに短縮することができる。また、施工後の再度の締め付けも容易に行うことができ、柱梁の接合箇所のメンテナンスを容易に行うことができる。

以下、本発明に係るプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造の第１、第２の実施の形態について、図面に基いて説明する。

［第１の実施の形態］
まず、第１の実施の形態におけるプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造の構成について説明する。
図１は本実施の形態におけるプレキャスト柱１の立面図である。図１に示すように、本実施の形態における接合構造は、プレキャスト柱１の両側に鉄骨梁２，２をそれぞれ接合させる接合構造である。

プレキャスト柱１は、複数のプレキャスト柱部材３…を軸線方向に継手した構成からなっている。プレキャスト柱部材３は、予め工場等で成形された中空の鉄筋コンクリート造のプレキャスト部材であり、遠心成形により成形された円筒形状の部材である。また、プレキャスト柱部材３は、構造物一層分の高さに相当する長さの部材であり、プレキャスト柱１は一層一節で構築されている。プレキャスト柱部材３，３の継手位置は、各層の階高の中央位置にあり、上下のプレキャスト柱部材３，３同士は、機械式又は無溶接継手により継手されている。

鉄骨梁２…は、プレキャスト柱１に直交する方向にそれぞれ延在されており、プレキャスト柱１を挟んで両側にそれぞれ配設されているとともに、各層ごとにそれぞれ設けられている。また、プレキャスト柱１の両側に配設された２本の鉄骨梁２，２は、互いに同軸上に延在されている。鉄骨梁２は、長尺の鋼材４（本実施の形態ではＨ形鋼）の端部に鋼板等のエンドプレート５が付設された構成からなる。エンドプレート５は、鉄骨梁１（鋼材４）の軸線方向に対して垂直に配置されており、鋼材４の端面に溶接接合されている。このエンドプレート５が鉄骨梁２の端部となり、エンドプレート５のプレキャスト柱１側の面が鉄骨梁２の端面となる。

なお、本発明に係る鉄骨梁２は、端部が鉄骨造からなる梁であればよく、梁全体が鉄骨（Ｓ）造のもの以外に、端部が鉄骨造で、梁中間部がそれ以外の構造、例えば、プレストレスト鉄筋コンクリート（ＰＲＣ）造や鉄筋コンクリート（ＲＣ）造、鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）造、鋼管コンクリート（ＳＣ）造からなる梁構造体も含む概念である。

各層の鉄骨梁２…は、接合部６…を介してプレキャスト柱１にそれぞれ接合されている。接合部６は、プレキャスト柱部材３に外装されたコンクリート体であり、鉄骨梁２…が接合される箇所（以下、梁接合箇所と記す。）、つまり、各プレキャスト柱部材３…の中央部分の位置にそれぞれ形成されている。

図２は本実施の形態におけるプレキャスト柱と鉄骨梁と接合構造を表す横断面図であり、図３は本実施の形態におけるプレキャスト柱と鉄骨梁と接合構造を表す縦断面図である。図２，図３に示すように、接合部６は、プレキャスト柱部材３の外周を囲うように成形された矩形断面を有する六面体であり、その外縁は矩形になっている。接合部６の中には、プレキャスト柱部材３に直交する方向に延在する複数のシース管７…が埋設されている。シース管７は、両端が開放された筒状の部材であり、例えば鋼管パイプなどからなる。シース管７…は、プレキャスト柱部材３を貫通せず、プレキャスト柱部材３の側方に配置されている。シース管７…には、鉄骨梁２，２の軸線延長線に沿って延在する第１のシース管７ａ…と、鉄骨梁２，２の軸線延長線の直交方向に延在する第２のシース管７ｂ…とがあり、複数のシース管７…は、プレキャスト柱部材３の梁接合箇所を囲うように平面視井桁状に配置されている。また、井桁状に配置されたシース管７…は、鉛直方向に複数配設されている。

シース管７の両端面は、接合部６の側面にそれぞれ面一になっており、シース管７の両端は接合部６の側方に向けてそれぞれ開放されている。複数のシース管７…の中には、ＰＣ鋼材８…が所定の引張力が導入された状態でそれぞれ挿設されている。これらのＰＣ鋼材８は、接合部６にプレストレスを付与するための緊張材であり、例えば、高張力鋼からなる鋼棒、鋼線、鋼より線、或いは鋼線や鋼より線を束ねたケーブル等である。

第１のシース管７ａ…に挿通されたＰＣ鋼材８…の両端は、当該シース管７ａ…の両端（接合部６の梁接合側の側面６ａ，６ａ）からそれぞれ突出されており、エンドプレート５，５に形成された図示せぬ孔にそれぞれ挿通されてエンドプレート５，５をそれぞれ貫通している。一方のエンドプレート５を貫通したＰＣ鋼材８の一端部には、エンドプレート５，５に係止される頭部８ａが形成されており、他方のエンドプレート５を貫通したＰＣ鋼材８の他端部には、ＰＣ鋼材８の端部を掴持して固定する定着具９が取り付けられており、このＰＣ鋼材８は、引張力が導入された状態で、その両端が鉄骨梁２，２のエンドプレート５，５にそれぞれ定着されている。これにより、鉄骨梁２，２の端面が接合部６の梁接合側の側面６ａ，６ａに圧着されている。

一方、鉄骨梁２に直交する鉄骨梁がプレキャスト柱１に接合されていない場合、鉄骨梁２，２が接合されない側の接合部６の側面６ｂ，６ｂには、エンドプレート５と同等なプレート１０，１０が接面されている。そして、第２のシース管７ｂ…に挿通されたＰＣ鋼材８…の両端は、当該シース管７ｂ…の両端（接合部６の非梁接合側の側面６ｂ，６ｂ）からそれぞれ突出されており、プレート１０，１０に形成された図示せぬ孔にそれぞれ挿通されてプレート１０，１０をそれぞれ貫通している。一方のプレート１０を貫通したＰＣ鋼材８の一端部には、プレート１０に係止される頭部８ａが形成されており、他方のプレート１０を貫通したＰＣ鋼材８の他端部には、ＰＣ鋼材８の端部を掴持して固定する定着具９が取り付けられており、このＰＣ鋼材８は、引張力が導入された状態で、その両端がプレート１０，１０にそれぞれ定着されている。

なお、接合部６の梁接合側の側面６ａ，６ａとエンドプレート５，５との間に、モルタル等からなる図示せぬ充填材が介在されている。また、図２における符号１１は鉄骨梁２の端部を補剛するサイドプレートを示しており、符号１２は補剛リブを示している。

次に、上記した構成からなるプレキャスト柱１と鉄骨梁２，２との接合構造の施工方法について説明する。

まず、工場等で、接合部６を一体に組み込んだプレキャスト柱部材３を製造する。具体的には、ＰＨＣ（プレストレス・ハイストレングス・コンクリート）杭等の既製杭と同様の配筋および遠心成形により製造する。また、プレキャスト柱部材３の成形時に、プレキャスト柱部材３の梁接合箇所に接合部６を成形する。このとき、接合部６の中に予め複数のシース管７…を所定の位置に埋設しておく。

次に、製造された複数のプレキャスト柱部材３…を現場に搬入し、現場にてプレキャスト柱部材３…を継手してプレキャスト柱１を構築する。具体的には、既に立設された下層のプレキャスト柱部材３の上に新たなプレキャスト柱部材３を載せて継手する。

次に、プレキャスト柱部材３に外装された接合部６の側方に鉄骨梁２を配置する。このとき、図示せぬ仮受け部材により鉄骨梁２を仮支持するとともに、鉄骨梁２の位置合わせを行う。具体的には、鉄骨梁２のエンドプレート５を接合部６の梁接合側の側面６ａに対向させるとともに、エンドプレート５に形成された図示せぬ孔を、接合部６の中に埋設された第１のシース管７ａの端部に孔合わせする。

次に、複数の第１のシース管７ａ…の中にＰＣ鋼材８…をそれぞれ挿通させた後、接合部６の梁接合側の側面６ａ，６ａとエンドプレート５，５との間に図示せぬ充填材を充填する。そして、図示せぬ充填材の硬化後、エンドプレート５から突出したＰＣ鋼材８の他端部に図示せぬ緊張装置を装着し、この緊張装置によりＰＣ鋼材８を引っ張ってＰＣ鋼材８に引張力を導入する。ＰＣ鋼材８に所定の引張力が導入されたところで、ＰＣ鋼材３の他端部に定着具９を取り付け、その後、図示せぬ緊張装置をＰＣ鋼材８から取り外す。これにより、接合部６にプレストレスが付与され、両側の鉄骨梁２，２のエンドプレート５，５が接合部６の梁接合側の側面６ａ，６ａにそれぞれ圧着される。なお、上記した緊張作業は、複数のＰＣ鋼材８…について１本づつ緊張させてもよく、或いは、２本以上のＰＣ鋼材８…をまとめて一度に緊張させてもよい。

一方、接合部６の非梁接合側の側面６ｂ，６ｂにプレート１０，１０をそれぞれ配置する。このとき、プレート１０に形成された図示せぬ孔を、接合部６の中に埋設された第２のシース管７ｂの端部に孔合わせする。そして、複数の第２のシース管７ｂ…の中にＰＣ鋼材８…をそれぞれ挿通させ、上記した第１のシース管７ａ…の中に挿通されたＰＣ鋼材８…と同様に、ＰＣ鋼材３の他端部に定着具９を取り付け、図示せぬ緊張装置により緊張作業を行う。これにより、接合部６にプレストレスが付与される。

上記した構成からなるプレキャスト柱１と鉄骨梁２，２との接合構造によれば、整合構造における鋼材量が削減されるため、構造物全体の軽量化およびコストダウンを図ることができる。また、プレキャスト柱部材３自体を特殊な形状に成形する必要はないため、既製杭等を成形するための既存の製造ラインで、プレキャスト柱部材３を成形することができる。また、プレキャスト柱１が中空のプレキャスト柱部材３…からなるため、軽量化が可能である。

また、接合部６の中に、梁軸方向に延在する第１のシース管７ａ…を複数埋設し、これらの第１のシース管７ａ…の中にＰＣ鋼材８…をそれぞれ挿通し、これらのＰＣ鋼材８…に引張力をそれぞれ導入するとともにＰＣ鋼材８…の端部を鉄骨梁２のエンドプレート５にそれぞれ定着させることで、鉄骨梁２の端面を接合部６の側面６ａに圧着させるため、鉄骨梁２の端面を接合部６の側面６ａに容易に圧着させることができ、工期を短縮することができる。また、ＰＣ鋼材８を用いた圧着方法により鉄骨梁２，２を接合させると、鉄骨梁２やプレキャスト柱部材３のリユースが可能である。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態におけるプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造の構成について説明する。
なお、第２の実施の形態は、上記した第１の実施の形態におけるＰＣ鋼材８…に代えてロング高力ボルト８´…（長尺ボルト）を用いる形態であり、その他の構成は上記した第１の実施の形態と同様である。したがって、上記した第１の実施の形態と同様の構成については同じ符号を付し、その説明は省略する。

図４に示すように、第２の実施の形態における接合構造では、複数の第１のシース管７ａ…の中にロング高力ボルト８´…がそれぞれ挿通され、これらのロング高力ボルト８´…の両端部にナット９´…がそれぞれ螺合されている。これらのナット９´…を締め付けてロング高力ボルト８´…の両端部を鉄骨梁２，２のエンドプレート５，５に緊結することで、鉄骨梁２，２のエンドプレート５，５が接合部６の梁接合側の側面６ａ，６ａに圧着されている。

第２の実施の形態における接合構造の施工方法としては、複数の第１のシース管７ａ…の中にロング高力ボルト８´…をそれぞれ挿通させた後、接合部６の梁接合側の側面６ａ，６ａとエンドプレート５，５との間に図示せぬ充填材を充填する。そして、図示せぬ充填材の硬化後、エンドプレート５から突出したロング高力ボルト８´…の両端部に螺合されたナット９´…をそれぞれ締め付けていく。これにより、接合部６にプレストレスが付与され、両側の鉄骨梁２，２のエンドプレート５，５が接合部６の梁接合側の側面６ａ，６ａにそれぞれ圧着される。

上記したプレキャスト柱１と鉄骨梁２，２との接合構造によれば、鉄骨梁２，２の端面を接合部６の側面６ａ，６ａに圧着させる作業が一層容易になる。これにより、工期をさらに短縮することができる。また、ロング高力ボルト８´を用いた圧着方法により鉄骨梁２，２を接合させると、鉄骨梁２やプレキャスト柱部材３のリユースが可能である。また、施工後の再度の締め付けも容易に行うことができ、柱梁の接合箇所のメンテナンスを容易に行うことができる。

以上、本発明に係る中空プレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、プレキャスト柱部材３が、構造物一層分の高さに相当する長さの部材であり、プレキャスト柱１が一層一節で構築されているが、本発明は、図５に示すように、構造物複層分（図５では２層分）の高さに相当する長さのプレキャスト柱部材３´が用いられ、プレキャスト柱１が多層（図５では２層）一節で構築されていてもよい。なお、図５では、図１〜図４に表したものと同一のものについては同一の符号を付す。

また、上記した第１の実施の形態では、ＰＣ鋼材８の一端部に、エンドプレート５，５に係止される頭部８ａが形成され、ＰＣ鋼材８の他端部に、ＰＣ鋼材８の端部を掴持して固定する定着具９が取り付けられた構成からなるが、ＰＣ鋼材の両端に定着具が取り付けられた構成であってもよい。また、上記した第２の実施の形態では、ロング高力ボルト８´の両端部にナット９´，９´がそれぞれ螺合された構成からなるが、本発明は、ロング高力ボルトの一方の端部に、エンドプレート（鉄骨梁の端部）に係止される頭部が形成され、ロング高力ボルトの他方の端部にのみナットが螺合された構成であってもよい。

また、上記した実施の形態では、プレキャスト柱部材３の成形時に接合部６を成形しているが、本発明は、プレキャスト柱部材の梁接合箇所に付着溝を形成しておき、プレキャスト柱部材を形成した後に、型枠により接合部を成形してもよい。

また、上記した実施の形態では、プレキャスト柱１の両側に鉄骨梁２，２が配設されているが、本発明は、プレキャスト柱の一方の側方に鉄骨梁が配設されている場合であってもよい。さらに、本発明は、互いに直交する方向に延在されている複数の鉄骨梁がプレキャスト柱にそれぞれ接合され、鉄骨梁がプレキャスト柱を中心にして平面視Ｌ字状又は平面視Ｔ字状に配設されていてもよく、或いは、鉄骨梁がプレキャスト柱を中心にして平面視十字状に配設されていてもよい。

また、上記した実施の形態では、シース管７の両端面が接合部６の側方にそれぞれ開放され、ＰＣ鋼材８は接合部６を貫通した状態で設置されており、ＰＣ鋼材８の両端が接合部６の外で定着されているが、本発明は、ＰＣ鋼材又は長尺ボルトを接合部に貫通させずに、シース管の一方の端面だけが接合部の側方に開放され、ＰＣ鋼材等の一方の端部が接合部の外で定着されており、ＰＣ鋼材等の他方の端部が接合部の内部に定着されていてもよい。

また、上記した実施の形態では、円筒形状のプレキャスト柱部材３…が用いられているが、本発明は、断面矩形のプレキャスト柱部材であってもよい。また、上記した実施の形態では、接合部６が六面体になっているが、本発明は、接合部が如何なる形状であってもよく、例えば、八面体の接合部であってもよい。その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成を周知の構成に置き換えることは可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明の第１の実施の形態を説明するためのプレキャスト柱の立面図である。本発明の第１の実施の形態を説明するためのプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造の横断面図である。本発明の第１の実施の形態を説明するためのプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造の縦断面図である。本発明の第２の実施の形態を説明するためのプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造の横断面図である。本発明の他の実施の形態を説明するためのプレキャスト柱の立面図である。

符号の説明

１プレキャスト柱
２鉄骨梁
３プレキャスト柱部材
５エンドプレート（鉄骨梁の端部）
６接合部
７シース管
７ａ第１のシース管（シース管）
８ＰＣ鋼材
８´ ロング高力ボルト（長尺ボルト）

Claims

複数の中空のプレキャスト柱部材を軸線方向に継手してなるプレキャスト柱に、少なくとも端部が鉄骨からなる鉄骨梁を接合させるプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造において、
プレキャスト柱部材の梁接合箇所に、コンクリート造の接合部が外装され、該接合部の側面に鉄筋梁の端面が接合されていることを特徴とするプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造。
請求項１記載のプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造において、
接合部の中に、端部が接合部の側面に開放されたシース管が埋設され、該シース管の中にＰＣ鋼材が挿通され、該ＰＣ鋼材に引張力が導入されているとともにＰＣ鋼材の端部が鉄骨梁の端部に定着されることで、鉄骨梁の端面が接合部の側面に圧着されていることを特徴とするプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造。
請求項１記載のプレキャスト柱と鉄骨梁との接合構造において、
接合部の中に、端部が接合部の側面に開放されたシース管が埋設され、該シース管の中に、長尺ボルトが挿通され、該長尺ボルトの端部が鉄骨梁の端部にナットによって締め付けられることで、鉄骨梁の端面が接合部の側面に圧着されていることを特徴とする柱梁接合構造。