JP5602455B2 - 梁部材および建物構造体 - Google Patents

Description

本発明は、梁部材および建物構造体に関する。

柱梁架構を構築する際に、プレキャスト製の梁部材を利用する場合がある。
プレキャスト製の梁部材を利用した柱梁架構の構築は、梁部材を支保工などの仮設部材で支持した状態で、梁部材と柱部材との接合部であるパネル部を現場打ちコンクリートにより構築し、柱と梁との一体化を行うのが一般的である。

ところが、梁部材を支持するための支保工の設置や撤去にかかる手間が早期施工の妨げとなることや、多数の支保工の材料費によりコストが高価となる場合があった。

そのため、特許文献１には、支保工を配置することなくプレキャスト梁を利用した柱梁架構を形成することを可能とした、柱梁架構構造が開示されている。

かかる柱梁架構構造は、梁部材の端部を、隣接する他の梁部材と突き合わせた状態で柱の上面に載置することにより構成されている。
この構造では、柱の上端部には梁と連結するための差し筋受け入れ部が予め形成されており、梁同士の突合せ部を貫通するように差し筋を挿通して差し筋受け入れ部に定着させることで、当該柱と２本の梁部材とが一体に連結されている。梁部材の両端部は、柱によって支持されているため、梁部材を支持するための支保工を省略し、支保工の設置や撤去に要する手間を省くことが可能となる。

特開２００７−３０３１５４号公報

前記従来の柱梁架構構造では、柱の上面において２本の梁部材が突き合わされているため、梁部材と柱との接地面積が限られている。そのため、梁のスパンが長く、梁の重量が大きくなると、梁部材同士の突き合せ部における固定が不安定となる場合があった。
また、梁部材と柱部材とが交差するパネル部では、梁部材同士を突き合わせた接合部（乾式の打継ぎ部またはモルタルが介在する打継ぎ部）が存在するため、地震時に梁から大きな曲げやせん断力がパネル部に作用した時に、接合部がずれて剛性が低下したり、パネル部の耐力が低下するおそれがある。
さらに、分断されたパネル部のフープ筋同士を接合するとしてもその作業に手間を要していた。また、直交方向から他の梁が取付く場合には、直交する梁主筋の継手と交錯するため、その配筋作業は困難を極めていた。ところが、これらの問題についての検討は特許文献１ではなされていなかった。

本発明は、効率よくかつ安全に柱梁架構を構築することを可能とするプレキャスト製の梁部材と、この梁部材を備える建物構造体を提供することを課題とする。

このような課題を解決する本発明の梁部材は、内法スパンに相当する梁部と、前記梁部の両端に形成されて柱の上面に載置されるパネル部と、が一体に形成されたプレキャスト製の梁部材であって、前記パネル部は、前記柱と同等の平断面形状に成形されており、前記パネル部の上面に他の柱が立設されていて、一方の前記パネル部から他方の前記パネル部に至る緊張材を備えており、前記梁部の端部と前記パネル部にプレストレスが導入されていないアンボンド区間が設けられているとともに、梁部の前記端部以外にプレストレスが導入されたプレストレス区間が設けられており、前記アンボンド区間の前記緊張材の周囲にシース管が設けられており、前記シース管と前記緊張材とが、プレストレス区間へのプレストレス導入後に前記シース管と前記緊張材との隙間に充填された充填材により固定されていることを特徴としている。
この梁部材のパネル部には、柱の主筋の位置に対応して鉄筋挿通孔が形成されていてもよいし、柱の主筋の位置に対応して縦筋が配筋されていてもよい。
ここで、「柱と同等の平断面形状」とは、柱の平断面形状と完全に一致する場合に限定されない。例えば、柱の主筋の全てを挿通し得る形状であれば、柱の平断面形状を相違する場合であっても「柱と同等の平断面形状」に含むものとする。

かかる梁部材によれば、梁部とパネル部とが一体に形成されているため、柱の上端にパネル部を載置するのみで梁部が支持される。このため、効率よく安全に柱梁架構を構築することが可能となる。また、パネル部は、柱と同等の平断面形状に形成されているため、柱上に安定して載置できる。また、パネル部内には、梁部材同士の接合部が存在しないため、地震時等においても十分な剛性や強度を確保できる。

また、前記梁部の端部と前記パネル部にアンボンド区間を設けているため、この部位におけるコンクリートへの負荷を軽減させることができる。

また、前記アンボンド区間のスパン中央側に隣接する部位は、緊張材を中心としてコンクリートを放射状に押し広げる力が作用して付着割裂破壊を起こす可能性がある部位であるため、当該部位に対して、前記緊張材を囲むスパイラル筋を配筋することにより、この部位におけるコンクリートの割裂強度を高めてもよい。

なお、前記梁部材を利用して構築された建物構造体おいて、隣り合う梁部材同士の間に、現場打ちコンクリートにより構築された中間梁を形成することで、連続した梁を構築することが可能となり、大規模な建物の構築が可能となる。

本発明の梁部材および建物構造体によれば、柱梁架構を効率よくかつ安全に柱梁架構を構築することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る建物構造体を示す断面図である。 第一の実施の形態の梁部材の構成を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。 第二の実施の形態の梁部材の構成を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平断面図、（ｃ）は応力図である。 図３の梁部材の一部分を示す図であって、（ａ）は拡大平断面図、（ｂ）は拡大縦断面図である。 建物構造体の一部分を示す拡大縦断面図である。 梁部材の変形例を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平断面図、（ｃ）は応力図である。 建物構造体の変形例を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。

第一の実施の形態（参考実施形態）に係る建物構造体Ｓは、図１に示すように、複数本の柱１，１，…と隣り合う柱１，１，…上に横架された梁２とにより構成されている。

なお、建物構造体Ｓを構成する柱１および梁２の数は限定されるものではなく、構築される建物の規模に応じて適宜設定すればよい。

本実施形態の梁２は、梁部材３を使用して形成するプレキャスト区間Ａ，Ａと、現場打ち施工により中間梁４を形成する現場打ち区間Ｂとを備えるものとする。

梁部材３は、図１に示すように、隣り合う柱１，１に架設されており、内法スパンに相当する梁部３１と、梁部３１の両端に形成されて柱１の上面に載置されるパネル部３２，３２と、が一体に形成された部材である。

本実施形態では、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、梁部３１の下部に緊張材３３が配筋されている。緊張材３３は、パネル部３２，３２まで通し配筋されている。本実施形態では緊張材３３としてＰＣ鋼より線や異形鉄筋を使用するが、緊張材３３を構成する材料は限定されるものではない。また、緊張材３３の配筋は、下部に限定されない。

プレキャスト区間Ａの梁２は、図２（ａ）および（ｃ）に示すように、プレキャスト部材である梁部３１の上面に現場打ちコンクリートを打設することにより形成されている。

梁部３１の上面に打設された現場打ちコンクリート部分３１ａは、図２（ｃ）に示すように、スラブ５と一体にコンクリートを打設することで形成されている。これにより、梁２とスラブ５との一体化がなされている。

緊張材３３には緊張力が付与されている。なお、緊張材３３に付与される緊張力はプレテンションであってもよいし、ポストテンションであってもよい。

緊張材３３の端部の周囲には、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、スパイラル筋３４が配設されている。なお、スパイラル筋３４は必要に応じて配設すればよく、省略してもよい。

パネル部３２は、図２（ａ）に示すように、柱１の上面へ載置される部分である。
パネル部３２は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、柱１と同等の平断面形状に成形されているとともに、梁２の梁せいと同等の高さを有して形成されている。
パネル部３２の上面には、上層階の柱１が立設される。

本実施形態では、柱１の柱主筋１１，１１，…の位置に対応して鉄筋挿通孔３５，３５，…がパネル部３２に形成されており、下方の柱１の上面から突出する柱主筋１１，１１，…を当該鉄筋挿通孔３５，３５，…に挿通させた状態で、パネル部３２を柱１の上面に配置する。

柱主筋１１を挿通した状態で、鉄筋挿通孔３５に充填材が充填されることで、パネル部３２と柱１との一体化が行われている。

柱主筋１１は、パネル部３２を貫通して、上方の柱１に挿入されている。下階の柱１の柱主筋１１を上階の柱１まで連続させた状態で配筋することで、上下の柱１，１同士の一体化が実現されている。

図２（ａ）に示すように、パネル部３２の上部には、Ｌ字状の上端筋３６が配筋されている。上端筋３６は、一方の端部が梁部３１側に突出しており、現場打ちコンクリート部分３１ａの施工時に、梁２の上端筋３７と、継手部材３８を介して連結される。
パネル部３２と現場打ちコンクリート部分３１ａは、上端筋３６，３７を介して一体化がなされている。

中間梁４は、図１に示すように、左右のプレキャスト区間Ａ，Ａに挟まれた現場打ち区間Ｂにおいて、現場打ちコンクリートにより形成される。

中間梁４は、両端がそれぞれ隣接する梁部材３のパネル部３２の側面に接続するように形成されている。
中間梁４と梁部材３との接続方法は限定されるものではなく、例えば、梁部材３のパネル部３２から突出する鉄筋を連結・延長して中間梁４を構築したり、パネル部３２にアンカー等の接続部材を設置した状態で中間梁４を構築するなど、適宜行えばよい。

中間梁４の施工は、図１に示すように、吊り型枠４１を利用して構築する。吊り型枠４１は、隣り合う梁部材３，３のパネル部３２，３２に架設された吊り型枠用治具４２を利用して現場打ち区間Ｂに配置される。
なお、中間梁４の施工方法は限定されるものではなく、適宜行えばよい。

本実施形態の建物構造体Ｓは、梁２の架設を行う際に、区間Ａの支保工が不要になるので、施工性に優れている。そのため、効率よくかつ安全に柱梁架構を構築することが可能となる。

また、梁部材３は、簡易に柱１への固定を行うことが可能なため、施工時に梁２を支持するために必要となる支保工を省略あるいは少数化することが可能となり、大幅なコストダウンおよび工期短縮が可能となる。

また、パネル部３２を全体としてプレキャスト化することにより、柱梁接合部について安定した品質と剛性や強度を確保することが可能となる。
また、梁部材３は、予めパネル部３２が一体に形成されているため、大スパンにも対応することが可能である。また、緊張材３３があらかじめ配設されていることにより、柱梁架構の構築時に、梁せいの低いプレキャスト梁（梁部３１）の端部に大きなせん断力が生じても、これを安全に柱１に伝達し得る優れた耐力を有している。

また、梁部材３の緊張材３３の付着割裂破壊が生じやすい両端部の周囲には、スパイラル筋３４が配設されているため、付着割裂破壊および緊張力導入時（緊張材開放時）のはだ圧による割裂を両端から拘束するとともに、緊張材３３の端部における緊張材３３を中心として放射状に押し広げる力が拘束されている。

また、隣り合う梁部材３，３同士の間に中間梁４を構築することで、連続した梁２を形成し、大規模な建物構造体Ｓを構築することを可能としている。

第二の実施の形態の梁部材３も、隣り合う柱１，１に架設されており、内法スパンに相当する梁部３１と、梁部３１の両端に形成されて柱１の上面に載置されるパネル部３２，３２と、が一体に形成された部材である（図１参照）。

梁部材３には、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、梁部３１の下部に緊張材３３が配筋されている。緊張材３３は、一方のパネル部３２から他方のパネル部３２まで通し配筋されている。本実施形態では緊張材３３として異形鉄筋を使用するが、緊張材３３を構成する材料は限定されるものではない。また、緊張材３３の配筋は、梁部３１の下部に限定されない。なお、緊張材３３には、プレテンション方式により緊張力が付与されている。

梁部材３には、プレストレス区間Ａ１とアンボンド区間Ａ２，Ａ２とが形成されている。本実施形態では、梁部３１の端部とパネル部３２をアンボンド区間Ａ２としている。アンボンド区間Ａ２には、緊張材３３の周囲にシース管３９が配設されている。シース管３９と緊張材３３との間の空間には、充填材（グラウト材等）が充填されている。

プレストレス区間Ａ１とアンボンド区間Ａ２との境界部分には、定着金物３３ａが配置されている。定着金物３３ａは、緊張材３３に固定されている。
また、プレストレス区間Ａ１の両端部（アンボンド区間Ａ２のスパン中央側の端部に隣接する部位）には、緊張材３３を囲むスパイラル筋３４が配筋されている。

この他、第二の実施の形態に係る梁部材３の構成は、第一の実施の形態で示した梁部材３の構成と同様なため、詳細な説明は省略する。

梁部材３の構築は、工場や作業ヤードにて行う。具体的には、まず、図示しない型枠に緊張材３３を配筋し、緊張力を導入する（図４（ａ）および（ｂ）参照）。このとき、緊張材３３の両端部には、アンボンド区間Ａ２の位置に対応してシース管３９を配設する。また、シース管３９のスパン中央側（プレストレス区間Ａ１側）の端部には、定着金物３３ａを配設し、定着金物３３ａのスパン中央側にはスパイラル筋３４を配設する。

次に、型枠内にコンクリートを打設し、コンクリート硬化後に、緊張材３３端部の拘束を解除する。これにより、シース管３９が配置されていないプレストレス区間Ａ１にプレテンション方式によるプレストレスが導入される。

プレストレス区間Ａ１へのプレストレス導入後、シース管３９内に充填材を充填する。さらに、緊張材３３の先端に定着金物３３ａを固定するとともに、この定着金物３３ａの周囲にモルタルを充填する。

以上、第二の実施の形態の梁部材３によれば、梁部３１の端部とパネル部３２にアンボンド区間を備えているため、図３（ｃ）に示すように、プレストレス区間Ａ１のみに、プレストレスを導入し、たわみの大きい梁の中央域に十分な耐力をもたせることができる。

本実施形態では、地震荷重を受けた際に、ひび割れが発生しやすい梁部３１の両端部（梁部３１とパネル部３２との接合部）をアンボンド区間Ａ２とし、ＲＣ造（鉄筋コンクリート造）に近い応力状態としている。アンボンド区間にひび割れが生じた場合であっても、プレストレス区間Ａ１における定着金物３３ａとコンクリートとの付着には影響がおよび難いので、大地震の前後でプレストレスの大きさに差が生じにくい。

また、シース管３９のスパン中央側（プレストレス区間Ａ１の両端部）の定着域Ａ１’には、スパイラル筋３４が配筋されているため、付着割裂破壊および緊張力導入時（緊張材開放時）のはだ圧による割裂を両端から拘束するとともに、プレストレス区間Ａ１の端部における緊張材３３を中心として放射状に押し広げる力が拘束されている。

また、プレストレス区間Ａ１の両端には、定着金物３３ａが配設されているため、より効果的にプレストレスを導入することができる。

この他の第二の実施の形態の梁部材３の効果は、第一の実施の形態の梁部材３と同様なため、詳細な説明は省略する。

梁部材３を利用した建物構造体Ｓの左右のプレキャスト区間Ａ，Ａに挟まれた現場打ち区間Ｂにおいて、現場打ちコンクリートにより中間梁４を形成する場合は、中間梁４の両端がそれぞれ隣接する梁部材３のパネル部３２の側面に接続するように形成する（図１参照）。

中間梁４と梁部材３との接続方法は限定されるものではないが、本実施形態では、図５に示すように、梁部材３のパネル部３２から突出する緊張材３３および鉄筋３７に、継手部材３８（機械式継手）を介して中間梁４の鉄筋４１，４１を連結することで、一体化に構築する。

この他、中間梁４に関する事項は、第一の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、柱１は、プレキャスト部材により構築してもよいし、現場施工により構築してもよい。

また、パネル部３２の構成は限定されるものではなく、例えば、柱１の柱主筋１１の位置に予め縦筋をパネル部３２を貫通させた状態で配筋しておき、当該縦筋を上下の柱１の端部に挿入させた状態で、柱主筋１１と連続させるものとしてもよい。

また、前記実施形態では、梁部材３をハーフプレキャスト部材により構成する場合について説明したが、梁部材３はフルプレキャスト部材であってもよい。

また、前記各実施形態では、プレストレスが導入された区間の両端部に、緊張材３３の周囲にスパイラル筋３４を配筋する場合について説明したが、柱梁架構が地下に配設されている場合など、地震力などによる梁部３１の端部の損傷が少ない場合には、図６に示すように、梁部３１およびパネル部３２の全体にプレストレスを導入し、さらに、スパイラル筋３４などの補強部材を省略してもよい。
定着域Ａ１’となるパネル部３２はボリュームが大きいため、緊張材３３に対する被り厚さを大きく取れるため、付着割裂補強用のアンボンド処理やスパイラル筋３４を省略できる。

また、前記実施形態では、順梁タイプにより構成された建物構造体Ｓについて説明したが、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、逆梁タイプであってもよい。この場合においてスラブ５は、スラブ５の下面と梁部材３の下面とが面一となるように形成する。つまり、スラブ型枠５１を梁部材３の下面に合わせて配置した状態で、スラブ５の配筋およびコンクリート打設を行う。

また、前記実施形態では、梁部材３の下部に緊張材３３を配置する場合について説明したが、梁スパンが短い場合には、梁部材３の下部にプレストレスを付与しなくてもよい。
また、中間梁４は建物の規模や施工手順等に応じて形成すればよく、省略してもよい。

また、前記実施形態では、２本の柱１，１に梁部材３を横架させる場合について説明したが、１つの梁部材３が３本以上の柱１上に載置されていてもよい。この場合において、パネル部３２は、柱１の位置に対応して形成されているものとし、梁部２は各パネル部３２間に形成されているものとする。

１ 柱
２ 梁
３ 梁部材
３１ 梁部
３２ パネル部
３３ 緊張材
３４ スパイラル筋
３９ シース管
４ 中間梁
Ａ１ プレストレス区間
Ａ２ アンボンド区間
Ｓ 建物構造体

Claims (3)

1. 内法スパンに相当する梁部と、前記梁部の両端に形成されて柱の上面に載置されるパネル部と、が一体に形成されたプレキャスト製の梁部材であって、
   前記パネル部は、前記柱と同等の平断面形状に成形されており、前記柱の主筋の位置に対応して、鉄筋挿通孔が形成または縦筋が配筋されていて、
   前記パネル部の上面に他の柱が立設されていて、
   一方の前記パネル部から他方の前記パネル部に至る緊張材を備えており、
   前記梁部の端部と前記パネル部にプレストレスが導入されていないアンボンド区間が設けられているとともに、梁部の前記端部以外にプレストレスが導入されたプレストレス区間が設けられており、
   前記アンボンド区間の前記緊張材の周囲にシース管が設けられており、
   前記シース管と前記緊張材とが、プレストレス区間へのプレストレス導入後に前記シース管と前記緊張材との隙間に充填された充填材により固定されていることを特徴とする、梁部材。
2. 内法スパンに相当する梁部と、前記梁部の両端に形成されて柱の上面に載置されるパネル部と、が一体に形成されたプレキャスト製の梁部材であって、
   前記パネル部は、前記柱と同等の平断面形状に成形されており、前記柱の主筋の位置に対応して、鉄筋挿通孔が形成または縦筋が配筋されていて、
   前記パネル部の上面に他の柱が立設されていて、
   一方の前記パネル部から他方の前記パネル部に至る緊張材を備えており、
   前記梁部の端部と前記パネル部にアンボンド区間を設けてなり、
   前記アンボンド区間のスパン中央側の端部に隣接する部位に、前記緊張材を囲むスパイラル筋を配筋することを特徴とする、梁部材。
3. 請求項１または請求項２に記載の梁部材を利用して構築された建物構造体であって、
   隣り合う梁部材同士の間に、現場打ちコンクリートにより構築された中間梁を備えることを特徴とする、建物構造体。

Images