JP6862096B2

JP6862096B2 - 変断面梁構造

Info

Publication number: JP6862096B2
Application number: JP2016065277A
Authority: JP
Inventors: 恒久松浦
Original assignee: Hazama Ando Corp
Current assignee: Hazama Ando Corp
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: JP2017179769A

Description

本発明は変断面梁構造に係り、鉄筋コンクリート建物において、梁下に配管される設備配管位置の自由度を確保するために、梁断面形状を変更して対応させた変断面梁構造に関する。

従来、鉄筋コンクリート建物等において、梁位置に設備の水平配管のスリーブ等を通す場合、梁施工時にあらかじめ梁の所定位置を貫通するスリーブ孔（貫通孔）を設ける方法がとられている。その場合、開口となった貫通孔の周囲には、構造筋に加えて補強鉄筋を配筋して梁を補強する必要がある。また、梁耐力を考慮した場合、設備配管の配管径、配管位置、間隔も限定されてしまい、効率的な配管計画が行えないという問題もある。さらに、梁の所定位置に設けられた貫通孔を利用して各種の配管を通すため、建物完成後に新たに配管を増設したり、移動させたりすることは困難である。

一方、梁下空間に設備配管を行うことを可能にした梁構造として、扁平梁構造がある。扁平梁構造では、梁幅を大きくすることで梁せいが小さくなるので従来の矩形断面梁より梁下空間を大きく確保でき、梁に貫通孔を設けることなく梁下に設備配管を通すことができる。

扁平梁は梁下空間を十分確保できる利点を有するが、梁せいを小さくし、梁幅を大きくするため、梁耐力は張り出し部のねじりの影響を受けやすく柱梁接合部において十分な耐力を保持させるために、通常の矩形梁断面の柱梁接合部よりも鉄筋量を増やして補強する必要がある。

また、鉄骨構造においては特許文献１に示されたような鉄骨梁の変断面梁構造が提案されている。特許文献１に開示された鉄骨梁は柱側の材端から所定範囲に設けられたハンチ鉄骨大梁と、梁両端のハンチ鉄骨大梁間をつなぐ中間梁（中間部）とからなる。中間梁はハンチ鉄骨大梁に対して梁上面が一致するように接合され、同じ梁幅で梁せいが小さい梁断面からなる。よって、中間梁の下側に設備配管を通すことができる。

特開２０１４−７７３３９号公報

特許文献１に開示された梁構造では、梁延長方向の応力伝達をスムーズにするために、中間部の梁幅を梁両端のハンチ鉄骨大梁と等しくしている。このため、所定の梁耐力、特にせん断耐力を確保できるだけの梁せいを確保しなければならない。このため中間梁の梁せいを十分小さくすることができない場合がある。その場合、設備計画に沿った管径の配管を通すことができない。

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、梁スパンの中央位置での梁断面形状を扁平断面として、その梁下で設備配管を自由な位置に配管できるようにした変断面梁構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の変断面梁構造は、柱間に架設され、前記柱を貫通した軸方向主筋が梁内に配筋された、梁長手方向で梁断面形状を変化させる変断面梁構造であって、少なくとも一方の材端からの梁長手方向の端部区間での梁断面は、梁せいが梁幅より大きい矩形断面の梁に、その側部に前記柱の柱側面より張り出し、前記柱の対向する側面間にわたり追加鉄筋が配筋された、前記柱の端面から等断面をなす張り出し部を付加した、梁幅が梁せいより大きい等断面Ｔ字形断面形状で、前記端部区間から梁長手方向に連続する梁長手方向中央にかけての区間での梁断面は、前記矩形断面の梁の一部と前記付加された張り出し部とからなる梁幅が梁せいより大きい扁平断面形状であり、前記Ｔ字形断面形状の梁の補強鉄筋は、前記端部区間内の前記追加鉄筋の前記扁平断面の区間からの定着長以上の範囲では、前記矩形断面内に配筋された上段、下段鉄筋からなる前記軸方向主筋であり、前記端部区間内の前記追加鉄筋の前記扁平断面の区間からの定着長内の範囲では、前記上段、下段鉄筋と前記矩形断面の中段位置に追加配筋された中段鉄筋とからなる軸方向主筋と、前記追加鉄筋とであり、前記扁平断面形状の梁の補強鉄筋は、前記上段鉄筋と前記中段鉄筋と前記追加鉄筋とであることを特徴とする。

前記端部区間でのＴ字形状断面の梁は、前記矩形断面内に配筋された上段、中段、下段鉄筋からなる前記軸方向主筋と、前記張り出し部内に配筋された前記追加鉄筋とを補強鉄筋とすることが好ましい。

前記端部区間から梁長手方向に連続する区間での扁平断面形状の梁は、前記軸方向主筋の上段、中段鉄筋及び前記追加鉄筋とを補強鉄筋とすることが好ましい。

前記追加鉄筋は、前記柱の対向する側面間にわたり配筋することが好ましい。

前記扁平断面形状の梁の梁せいは、前記矩形断面の梁の梁せいの２／３以下とすることが好ましい。

前記端部区間の長さは前記扁平断面の区間からの追加鉄筋の定着長以上とすることが好ましい。

本発明の変断面梁構造の一実施形態を模式的に示したパース。図１に示した変断面梁構造の梁形状を示した正面図。図２に示した変断面梁構造の断面形状の変化を示した断面図。図２に示した変断面梁構造の配筋状態および配管状態を示した平断面図。本発明の変断面梁構造の他の実施形態を模式的に示したパース。図５に示した変断面梁構造の梁形状を示した正面図。図６に示した変断面梁構造の断面形状の変化を示した断面図。

以下、本発明の変断面梁構造の実施形態として、２種類の変断面梁の構造例について添付図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は柱１，１間に架設された本発明の変断面梁１０と変断面梁１０の梁下に沿って配管された設備配管５とを模式的に示している。この変断面梁１０の両材端は矩形断面形状からなる。図２は図１に示した変断面梁１０の正面形状を示している。また、説明のために、図中１本の変断面梁１０において、右側の柱梁接合部２Ｒ側には梁上面にスラブ３が取り付いたＴ字形状の矩形断面梁１２が、左側の柱梁接合部２Ｌ側にはスラブ３を省略した矩形断面梁１２が示されている。

本実施形態の変断面梁１０は、図２中のＢ−Ｂ断面線、Ｃ−Ｃ断面線で表された位置が図３（ｂ）、（ｃ）で示された断面形状からなる梁である。すなわち図２に示したように、変断面梁１０は両材端の区間Ｉ、中間部の区間ＩＩとが異なる断面で構成されている。区間Ｉの断面形状は図３（ｂ）に示したように、矩形断面の上側側部に張り出し部を有するＴ字形断面形状からなる。区間ＩＩの断面形状は図３（ｃ）に示したように、扁平断面形状からなる。この扁平断面梁１４は区間Ｉでの梁断面の梁せいＤの下部Ｄ／３の下段部分１３を取り除いた扁平な矩形断面からなる。この取り除かれた下段部分１３が図１、図２に示したように設備配管５の配管スペースとなる。本実施形態では、この区間ＩＩに３本の設備配管５が設けられている。いずれの配管５もこの区間ＩＩにおいて設置位置を自由に設定することができる。また設置後にその位置を容易に変更することもできる。本実施形態における下段部分１３の高さＤ／３は、従来の梁貫通孔の直径が梁せいのＤ／３以下に規定されていることを根拠として、設置されるスリーブの最大径を想定して設定したものである。よって、後述するように、扁平断面梁１４の梁耐力を確保できるような配筋を行い、所定のせん断断面積を確保できれば、この比率に制限されるものではない。

以下、変断面梁１０の構造断面形状、変断面梁１０に追加される補強筋（追加鉄筋）とその配筋例について、図２、図３各図、図４を参照して説明する。

変断面梁１０の柱仕口部での構造断面形状は、図３（ａ）に示したような梁せいＤ、梁幅Ｂからなる矩形断面（Ｄ＞Ｂ）からなる。この矩形断面によって変断面梁１０の材端での耐力が備わるような鉄筋量が確保され、その鉄筋量に基づいて軸方向鉄筋２１の直径、本数等が決定されている。区間Ｉにおける梁の外形形状は図３（ｂ）に示したＴ字形断面からなるが、構造断面としては図３（ａ）に示した矩形断面として扱われる。Ｔ字形断面梁は矩形断面の上部側面に張り出し部１５を付加して形成されたものであるが、内部の軸方向鉄筋２１は矩形断面内のみに配筋され、張り出し部１５（破線部分）に配筋された追加鉄筋（後述する。）はＡ−Ａ断面位置では端部が位置しているのみで引張応力を保持できない。このため、Ａ−Ａ断面位置ないし柱梁接合部の柱仕口部では、この張り出し部１５を除いた矩形断面が鉄筋コンクリート構造断面として機能する。一方、本実施形態の区間ＩＩにおける扁平断面梁１４は、せん断耐力を確保可能な断面積を確保するように矩形断面（図３（ａ））の高さＤ、幅Ｂに対して高さ２Ｄ／３、幅３Ｂ／２とされている。なお、扁平断面形状は、梁せい（いいかえると下段部分１３の高さ）を設定するのに合わせて梁幅、すなわち張り出し幅を適宜決定することができる。

本発明の変断面梁１０に配筋される追加鉄筋２２は、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図４に示したように、対向する柱間の全長にわたり張り出し部１５の上下端に配筋され、その端部は図４に示したように、柱側面に位置する。追加鉄筋２２の鉄筋量は、変断面梁１０の中央部の扁平断面での曲げ梁耐力が確保されるように設計されている。このときの扁平断面梁１４の曲げ耐力は区間Ｉの区間ＩＩ側端部で算定すればよいため、経済設計が見込まれる。

変断面梁１０の各部での断面形状としては、区間ＩのＴ字形断面（Ｂ−Ｂ断面）では、軸方向鉄筋２１は当初の矩形断面位置の上下段と中段とに配筋され、追加鉄筋２２は張り出し部１５の上下段に配筋されている。そして区間ＩＩの扁平断面梁１４の梁スパンの中程（Ｃ−Ｃ断面）では矩形断面位置の中段鉄筋が扁平断面梁１４の下段鉄筋となり、その両側に張り出し部１５の追加鉄筋２２が上下段鉄筋として並ぶ。

区間Ｉの長さは、区間ＩＩに配筋された追加鉄筋２２の区間外での端部定着長に準じて決定することが好ましい。すなわち追加鉄筋２２が扁平断面梁１４（区間ＩＩ）において梁耐力を保持するための端部定着範囲として区間Ｉが設定されている。この結果、変断面梁１０のヒンジ発生位置はこの区間Ｉの区間ＩＩ側端部となるため、変断面梁１０の曲げ剛性が向上するという効果が得られる。

［第２実施形態］
図５は柱間に架設された本発明の第２実施形態の変断面梁１０と変断面梁１０の梁下に沿って配管された設備配管５を模式的に示している。この変断面梁１０は一方の材端が矩形断面形状、他端が扁平梁１６からなる。図６は図５に示した変断面梁１０の正面形状を示している。本実施形態でも、説明のために、１本の変断面梁１０において、右側の柱梁接合部２Ｒ側には梁上面にスラブ３が一体構築された扁平梁１６が、左側の柱梁接合部２Ｌ側にはスラブを省略した矩形断面梁１２が示されている。

本実施形態の変断面梁１０も第１実施形態と同様に、図６中のＢ−Ｂ断面線、Ｃ−Ｃ断面線で代表して表された位置が図３（ｂ）、（ｃ）で示された断面形状である梁である。第１実施形態と異なるのは図６に示したように、変断面梁１０は一方の材端の区間Ｉ、その他の部分が区間ＩＩと異なる断面で構成されている点である。区間Ｉの断面形状は図３（ｂ）に示したように、Ｔ字形の段差付き断面からなる。区間ＩＩの断面形状（Ｃ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面）は図３（ｃ）に示したように、扁平断面梁１４、扁平梁１６となる。

第１実施形態の変断面梁１０と異なる点は、区間ＩＩの柱梁接合部での追加鉄筋２２の配筋状態である。図６，図７に示したように、図中区間ＩＩは扁平断面形状をなして右側の柱梁接合部で他の扁平梁１６と一体的に接合されている。追加鉄筋２２は柱側面位置で止めることなく、柱梁接合部を貫通するように連続させ、柱梁接合部に接合される他の扁平梁の追加鉄筋２２と接合させている。これにより柱梁接合部での扁平梁の梁耐力の確保を図っている。

以上の説明に用いた図４，図７から明らかなように、柱梁接合部２Ｒ，２Ｌに接合される各梁は、本発明の変断面梁１０、通常の矩形断面梁１２、扁平梁１６等各種の梁種を採用することができる。その場合、各梁断面で求められる梁耐力を充足するように、補強鉄筋、梁断面を確保する設定を行う。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

１柱
２Ｒ，２Ｌ柱梁接合部（右側、左側）
３スラブ
５設備配管
１０変断面梁
１２矩形断面梁
１３下段部分
１４扁平断面梁
１５張り出し部
１６扁平梁
２１軸方向鉄筋
２２追加鉄筋

Claims

柱間に架設され、前記柱を貫通した軸方向主筋が梁内に配筋された、梁長手方向で梁断面形状を変化させる変断面梁構造であって、
少なくとも一方の材端からの梁長手方向の端部区間での梁断面は、梁せいが梁幅より大きい矩形断面の梁に、その側部に前記柱の柱側面より張り出し、前記柱の対向する側面間にわたり追加鉄筋が配筋された、前記柱の端面から等断面をなす張り出し部を付加した、梁幅が梁せいより大きい等断面Ｔ字形断面形状で、
前記端部区間から梁長手方向に連続する梁長手方向中央にかけての区間での梁断面は、前記矩形断面の梁の一部と前記付加された張り出し部とからなる梁幅が梁せいより大きい扁平断面形状であり、
前記Ｔ字形断面形状の梁の補強鉄筋は、
前記端部区間内の前記追加鉄筋の前記扁平断面の区間からの定着長以上の範囲では、前記矩形断面内に配筋された上段、下段鉄筋からなる前記軸方向主筋であり、
前記端部区間内の前記追加鉄筋の前記扁平断面の区間からの定着長内の範囲では、前記上段、下段鉄筋と前記矩形断面の中段位置に追加配筋された中段鉄筋とからなる軸方向主筋と、前記追加鉄筋とであり、
前記扁平断面形状の梁の補強鉄筋は、
前記上段鉄筋と前記中段鉄筋と前記追加鉄筋とであることを特徴とする変断面梁構造。