JP3043938B2 - 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄筋コンクリート柱と鉄
骨梁との接合部構造に係り、特に柱梁接合部での柱コン
クリートの支圧耐力を向上させるようにした鉄筋コンク
リート柱と鉄骨梁との接合部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、構造物本体の軽量化、構造部材の
スリム化、架構組み立て時の省力化を図るために、鉄筋
コンクリート柱（以下、ＲＣ柱と記す。）と鉄骨梁（以
下、Ｓ梁と記す）とを組み合わせた混合構造による建築
構造物が提案されている。この組み合わせによる混合構
造は架構の水平剛性が大きくとれるとともに、柱スパン
を大きくできるという利点を有する。ところで、建築構
造物等の骨組構造系では架構が地震時水平荷重のような
逆対称荷重を受けた場合に梁降伏型モード（あるいは柱
降伏型モード）のような梁曲げ（柱曲げ）破壊に至るよ
うな終局強度設計を行うことが原則となっている。

【０００３】すなわち架構全体が水平変位に対して十分
な靭性を発揮でき、作用する交番荷重に対して架構自体
が十分なエネルギー吸収能力を有するような設計が求め
られている。前述のＲＣ柱とＳ梁との混合構造において
も、Ｓ梁が曲げ耐力に達した後も塑性変形能力が十分発
揮できるように設計する必要がある。

【０００４】一方、ＲＣ柱とＳ梁とを接合する柱梁接合
部は、地震時水平力等を受けた際に、最大応力が発生す
る材端部同士を接合する部分である。このためＲＣ柱と
Ｓ梁とで囲まれる部分（接合部パネル）には大きなせん
断力が作用する。このせん断力により接合部パネルが降
伏あるいは破壊してしまうと、柱梁接合部に大変形が生
じ、架構全体の剛性及び耐力が不足し、急激な脆性破壊
を生じてしまう。このような破壊モードを防止し、最終
的にＳ梁が曲げ破壊に至るようにするためにも、柱梁接
合部には十分な耐力と剛性とが要求される。

【０００５】図４にはＲＣ柱５１（下層のみが模式的に
示されている）とＳ梁５２との接合部構造の一例が示さ
れている。同図に示された梁柱接合部の鉄骨部分を構成
する接合部ユニット５０はあらかじめ工場で所定寸法の
Ｓ梁５２、５２が十字形に溶接接合されるとともに、所
定段数の帯筋５３がＳ梁５２のウェブ５２ａを貫通する
ように平面視してＳ梁５２の交差部を中心とした略ロ字
形をなすように溶接接合されたものである。Ｓ梁５２の
端部には添接プレート（図示せず）を介して梁部材（図
示せず）が剛接されるようになっている。また帯筋５３
は下層のＲＣ柱５１上にセットされた際に、ＲＣ柱５１
部分から延設されている柱主筋５４を取り囲むように配
筋されている。これにより接合部パネル部分のせん断耐
力の一部が帯筋５３により負担される。そして接合部ユ
ニット５０のＳ梁５２の交差部を取り囲むように所定断
面の柱形に型枠が組み立てられ、この型枠内にコンクリ
ートが打設されると、図５に示したような柱梁接合部が
完成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、架構に地震
力のような水平荷重が作用すると、柱梁接合部の接合部
パネルには柱及び梁から図６に示したような曲げモーメ
ントＭc、Ｍbとせん断力Ｑc、Ｑbが作用する。このとき
接合部パネル６０のＳ梁５２のフランジの上下面５２
ａ、５２ｂに接するＲＣ柱５１の端面５１ａ、５１ｂに
はＳ梁５２のフランジ上下面５２ａ、５２ｂからの支圧
力による支圧応力が符号Ａで示したような範囲で発生す
る。そして前述の曲げモーメントＭc、Ｍbとせん断力Ｑ
c、Ｑbが増加するにつれて、柱コンクリート上下端縁部
５１ａ、５１ｂから支圧破壊が生じる。この支圧破壊が
柱内部に向かって進行すると、コンクリート被り部分の
縁コンクリート（ハッチング部分）が剥落し、柱断面が
欠損して急激に柱梁接合部の耐力が低下する。この結
果、架構全体が柱梁接合部の脆性破壊により破壊してし
まうおそれもある。

【０００７】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、柱梁接合部の柱コンクリー
トの支圧耐力を高めて柱梁接合部における脆性破壊を防
止して、架構全体に十分な靭性を持たせるようにした鉄
筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は直交する鉄骨梁が鉄筋コンクリート柱内を
貫通した部位で十字交差接合される鉄筋コンクリート柱
と鉄骨梁との接合部構造において、前記鉄骨梁は、鉄骨
梁上下フランジの外面に固着され該鉄骨梁の上下フラン
ジより広い幅を有する前記鉄筋コンクリート柱内に埋設
される柱内支圧プレートと、前記鉄筋コンクリート柱を
挟んで対向して配置された前記柱内支圧プレート同士を
連結して前記柱内支圧プレートを補剛するように十字形
をなして前記鉄骨梁フランジ上下面に固着された補強プ
レートと、前記柱内支圧プレートと略同一面を形成する
ように前記上下フランジの内面と前記鉄骨梁のウェブと
に囲まれた部分に固着されるとともに、この囲まれた部
分から張り出した部分の一部が前記柱内支圧プレートの
一部と接合されたウェブ支圧プレートとを有し、前記鉄
骨梁が貫通して接合される鉄筋コンクリート柱の柱面
が、該柱面位置で鉄骨梁に固着された前記柱内支圧プレ
ートと前記ウェブ支圧プレートとを接合して形成され
た、つば状のプレートによりに補剛されたことを特徴と
する。

【０００９】

【作用】本発明によれば、直交する鉄骨梁が鉄筋コンク
リート柱内を貫通した部位で十字交差接合される鉄筋コ
ンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造において、前記鉄
骨梁は、鉄骨梁上下フランジの外面に固着され該鉄骨梁
の上下フランジより広い幅を有する前記鉄筋コンクリー
ト柱内に埋設される柱内支圧プレートと、前記鉄筋コン
クリート柱を挟んで対向して配置された前記柱内支圧プ
レート同士を連結して前記柱内支圧プレートを補剛する
ように十字形をなして前記鉄骨梁フランジ上下面に固着
された補強プレートと、前記柱内支圧プレートと略同一
面を形成するように前記上下フランジの内面と前記鉄骨
梁のウェブとに囲まれた部分に固着されるとともに、こ
の囲まれた部分から張り出した部分の一部が前記柱内支
圧プレートの一部と接合されたウェブ支圧プレートとを
有し、前記鉄骨梁が貫通して接合される鉄筋コンクリー
ト柱の柱面が、該柱面位置で鉄骨梁に固着された前記柱
内支圧プレートと前記ウェブ支圧プレートとを接合して
形成された、つば状のプレートによりに補剛されるよう
にしたことにより、柱梁接合部の梁から支圧作用を受け
る柱部分のコンクリートの支圧変形挙動を補強プレート
で十字形に連結され、また一部がウェブ支圧プレートで
補強された柱内支圧プレートで拘束でき、これにより柱
梁接合部の支圧耐力が向上し、柱梁接合部での脆性破壊
を防止することができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明による鉄筋コンクリート柱と鉄骨
梁との接合部構造の一実施例を添付図面を参照して説明
する。図１及び図２には既に構築されている下層のＲＣ
柱１上に設置された接合部構造を構成する接合部ユニッ
ト１０が示されている。この接合部ユニット１０は全体
が工場で製作されたものでＳ梁の十字交差部を主要構成
要素とし、図４に示された従来例と同様にＳ梁２の接合
部があらかじめ工場で十字形に溶接接合されている。さ
らにＲＣ柱１内に埋設されるＳ梁２の部分のＲＣ柱１の
柱形位置には支圧補強プレート３は柱内支圧プレート３
Ａ及びウェブ支圧プレート３Ｂから組み立てられてい
る。柱内支圧プレート３Ａ及びウェブ支圧プレート３Ｂ
は、Ｓ梁２のフランジ上下面２ａ、２ｂとウェブ２ｃと
に溶接接合されている。

【００１１】柱内支圧プレート３Ａ及びウェブ支圧プレ
ート３Ｂの幅はＳ梁２のフランジ幅より大きく設定され
ている。そしてウェブ支圧プレート３Ｂはその張り出し
部分が柱内支圧プレート３Ａと接触するような形状をな
しており、この部分で柱内支圧プレート３Ａとウェブ支
圧プレート３Ｂとを接合してＳ梁２を囲む「つば状」を
なすようになっている。このように支圧補強プレート３
（３Ａ、３Ｂ）を構成することで、柱梁接合部の支圧耐
力を増大させることができるとともに、Ｓ梁２の梁断面
を考慮して接合部パネルのせん断有効幅を決定すること
も可能になる

【００１２】このうち柱内支圧プレート３Ａには図１及
び図２に示したようにプレート高さが柱内支圧プレート
３Ａとほぼ等しく、平面視して十字形をなした補強プレ
ート４が溶接されている。さらに十字形に組まれた補強
プレート４の各部材は交差部の上下フランジ２ａ、２ｂ
に溶接されている。この補強プレート４と柱内支圧プレ
ート３Ａとが一体的にＳ梁２のフランジ上下面２ａ、２
ｂにすみ肉溶接により固着されている。これにより柱内
支圧プレート３Ａは補強プレート４により変形が抑えら
れるので、Ｓ梁２からの支圧作用にＲＣ柱１が抵抗する
際に、ＲＣ柱１と梁の接合部分を十分に拘束するととも
に、コンクリート上下端縁部の剥落を防止する役割を果
たすことができる。

【００１３】また、柱内支圧プレート３Ａの高さはＳ梁
２上に施工されるスラブ厚さ（図示せず）とほぼ等しく
設定されている。したがってＳ梁２の上側フランジ２ａ
に固着された柱内支圧プレート３Ａの表面はＲＣ柱１の
施工時には柱表面の下端部分に露出するが、スラブを施
工した後はスラブ内に埋設されてしまう。このため耐火
被覆等の付帯作業が不要になるという利点がある。一
方、下側フランジ２ｂに固着された柱内支圧プレート３
Ａは梁下に露出するようになるが、Ｓ梁２への耐火被覆
工作業と同時に、この部分の耐火被覆作業を行えば良
い。

【００１４】さらに図１及び図２に示したようにウェブ
支圧プレート３Ｂ位置のＲＣ柱１内には柱主筋５をとり
囲むように所定段数の帯筋６が平面視して梁交差部を中
心として略ロ字形をなすように配筋されている。この帯
筋６で囲まれたコンクリートがパネル部分でせん断耐力
の一部として累加的に負担される。

【００１５】ここでこのように配置された支圧補強プレ
ート３による支圧耐力の向上のメカニズムについて図３
に示した外力のつりあい図を参照して説明する。同図に
示したように柱梁接合部の接合部パネル１１にはＲＣ柱
１及びＳ梁２から曲げモーメントＭc、Ｍbとせん断力Ｑ
c、Ｑbが作用する。またＳ梁２の上下のフランジ２ａ、
２ｂには曲げモーメントＭbの偶力として水平力Ｖb（＝
Ｍb／ｓｄ、ｓｄ：Ｓ梁２のフランジ中心間距離）がフ
ランジ面に沿って発生する。このときＳ梁２のフランジ
２ａ、２ｂに接触するＲＣ柱１の端面１ａにはフランジ
２ａ、２ｂから支圧力が作用するが、支圧補強プレート
３によりＲＣ柱１の端部コンクリートが確実に拘束され
ているので、コンクリート部分がＳ梁２の支圧作用に対
して十分抵抗できるとともに、コンクリート上下端縁部
の剥落を防止できる。この結果、ＲＣ柱１部分の支圧耐
力を十分大きくとることができ、接合部でせん断破壊を
先行させないようにすることができる。

【００１６】また図３に示したようにＳ梁２のフランジ
２ａ、２ｂに沿ったせん断力Ｖbに対しても柱内支圧プ
レート３Ａの面部分で符号Ｂで示したように支圧抵抗で
き、梁柱接合部の支圧耐力の増加に寄与することができ
る。

【００１７】ここで、前述した接合部ユニットの建方作
業について簡単に説明する。一般に、柱の施工は各階ご
とに現場打ちされるか、所定高のプレキャストコンクリ
ート柱（ＰＣａ柱）を各階施工時に建て込むかの方法が
とられている。また、現場打ちＲＣ柱の場合は、柱と柱
梁接合部のコンクリートを一体に打設する一体打ち施工
と、既に構築された下層の柱上に接合部ユニットを設置
して接合部コンクリートを打設する２度打ち施工とに分
けられる。一体打ち施工の場合には柱鉄筋（主筋、帯
筋）を組み立てた後に柱型枠をセットし、並行して柱天
端位置に接合部ユニットを建て込み、柱型枠の周囲に設
置された支保工で接合部ユニットのＳ梁の端部を支持す
る。このとき接合部ユニットの設置高さは支保工高さで
調整し、水平位置は型枠で調整する。このようにして柱
型枠と接合部型枠とを一体的に組み立て、コンクリート
をＳ梁の天端位置の柱内支圧プレートが埋設されるレベ
ルまで打設する。

【００１８】一方、２度打ち施工の場合には柱が既に接
合部ユニット下端まで構築されているので、接合部ユニ
ットのＳ梁が所定の高さにくるように接合部ユニットを
建て込み、接合部ユニットごと柱天端に据え付けること
ができる。そして接合部ユニットを取り囲むように柱形
に沿って型枠を組み立て、接合部コンクリートを打設す
る。この場合、接合部ユニットを支持する支保工が不要
になるという利点がある。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、簡易な構造で接合部構造の支圧耐力を向上さ
せ、架構全体が梁降伏型モードの破壊となるような構造
系を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との
接合部構造の一実施例である接合部ユニットを示した斜
視図。

【図２】図１に示した接合部ユニット平面形状を示した
平面図。

【図３】図１に示した接合部ユニットの接合部パネルに
作用する外力のつりあい図。

【図４】従来の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部
構造の一例の接合部ユニットを示した斜視図。

【図５】コンクリート打設された状態の柱梁接合部構造
の一例を示した斜視図。

【図６】図４に示した接合部ユニットの接合部パネルに
作用する外力のつりあい図。

【符号の説明】

１ ＲＣ柱 ２ Ｓ梁 ２ａ フランジ上面 ２ｂ フランジ下面 ３Ａ 柱内支圧プレート ３Ｂ ウェブ支圧プレート ４ 補強プレート ５ 柱主筋 ６ 帯筋

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−139031（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−272304（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−207752（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−10402（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04B 1/16 E04B 1/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直交する鉄骨梁が鉄筋コンクリート柱内を
   貫通した部位で十字交差接合される鉄筋コンクリート柱
   と鉄骨梁との接合部構造において、 前記鉄骨梁は、鉄骨梁上下フランジの外面に固着され該
   鉄骨梁のフランジ幅より広い幅を有する前記鉄筋コンク
   リート柱内に埋設される柱内支圧プレートと、前記鉄筋
   コンクリート柱を挟んで対向して配置された前記柱内支
   圧プレート同士を連結して前記柱内支圧プレートを補剛
   するように十字形をなして前記鉄骨梁フランジ上下面に
   固着された補強プレートと、前記柱内支圧プレートと略
   同一面を形成するように前記上下フランジの内面と前記
   鉄骨梁のウェブとに囲まれた部分に固着されるととも
   に、この囲まれた部分から張り出した部分の一部が前記
   柱内支圧プレートの一部と接合されたウェブ支圧プレー
   トとを有し、前記鉄骨梁が貫通して接合される鉄筋コン
   クリート柱の柱面が、該柱面位置で前記鉄骨梁に固着さ
   れた前記柱内支圧プレートと前記ウェブ支圧プレートと
   を接合して形成された、つば状のプレートによりに補剛
   されたことを特徴とする鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁と
   の接合部構造。