JP7381307B2

JP7381307B2 - 柱梁接合部構造

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Publication number: JP7381307B2
Application number: JP2019213524A
Authority: JP
Inventors: 創山際; 剛岸本; 慶生浜口; 晃三服部
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2023-11-15
Anticipated expiration: 2039-11-26
Also published as: JP2021085188A

Description

特許法第３０条第２項適用 ▲１▼発行日：令和１年７月２０日刊行物：２０１９年度大会（北陸）学術講演梗概集建築デザイン発表梗概集、第１１５～１１６頁、一般財団法人日本建築学会 ▲２▼発行日：令和１年７月２０日刊行物：２０１９年度大会（北陸）学術講演梗概集建築デザイン発表梗概集、第１１７～１１８頁、一般財団法人日本建築学会 ▲３▼発行日：令和１年９月１日刊行物：奥村組技術年報Ｎｏ．４５、第７７～８４頁、株式会社奥村組技術研究所

本発明は、柱と扁平梁との接合部における構造に関する。

鉄筋コンクリート造ラーメン架構の建物において、柱幅より広い幅を有する扁平梁を用いる扁平梁工法が提案されている。この扁平梁工法は、梁せいを小さく抑えて、梁下に開放的な空間を構築することができるので、建物の全体高さを低くしつつ十分な室内高さを確保することが可能となる。しかし、扁平梁工法においては、梁せいが小さいため、柱と扁平梁との接合部において支持可能な曲げモーメントが小さくなる。また、扁平梁の柱幅の外側に配置される範囲（跳ね出し部）は柱に固定されないので、剛性が低く、変形が生じやすい。

そこで、例えば、特許文献１には、柱と扁平梁との接合部において梁軸方向及び梁軸と直交する方向に突出する、柱と一体の跳ね出し部を設け、柱から跳ね出し部にかけての耐力を梁端部の耐力と比べて十分に大きくする技術が開示されている。具体的には、跳ね出し部のあばら筋のピッチを梁部分のあばら筋のピッチの半分程度とし、さらに柱断面を貫通する形で上下の主筋に加え、主筋と平行する跳ね出し部補強筋を加えている。また、必要に応じて、柱の主筋に補強用添え筋を添えてもよいとされている。このように跳ね出し部に密に配筋することによって、跳ね出し部の剛性と耐力を高め、跳ね出し部に接合することが柱に接合することと同様の構造性能が得られるようにしている。

なお、特許文献２には、隅柱と片寄せされた扁平梁との接合部構造において、はみ出し部（跳ね出し部）に複数の梁主筋を取り囲むコ形補強筋を埋設すると共に、扁平梁の端部にコの字のキャップ筋を埋設する技術が開示されている。

特許４１０５１９１号公報特許６２４３２３８号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術のように接合部及び跳ね出し部の配筋を大幅に増加させると、配筋の施工が困難となる。また、梁幅が柱幅よりも広いため、扁平梁の柱幅の外側の部分にかかる曲げによって接合部にねじり変形が発生するが、これを完全に抑制することは、上記特許文献１に開示された技術においては十分に図ることができないので、梁の構造性能を過大に評価するおそれがある。

また、柱と扁平梁とをトの字形に接合してなる接合部構造においては、跳ね出し部の外端面付近には鉄筋が配置されいていないので、せん断力によるねじれによってひび割れが外端面に発生するおそれがある。

本発明は、以上の点に鑑み、配筋施工の簡易化、ねじり変形の抑制及び跳ね出し部の外端面におけるひび割れの発生の抑制を図ることが可能な柱と扁平梁との接合部構造を提供することを目的とする。

本発明は、柱と前記柱の柱幅より広い梁幅を有する扁平梁とが、前記柱と前記扁平梁とのそれぞれの一の外側面が面一となるにように接続されている接合部構造であって、前記柱と前記扁平梁との接合部を含む前記柱の柱せいの内側において、前記扁平梁内に、前記扁平梁内に配置されている複数の梁主筋を取り囲むように、２個に分割されてそれぞれコの字状からなる複数の第１の補強筋が、前記柱の柱幅の内側において、前記コの字の両端部が前記柱幅の方向に重複して前記梁主筋に固定されており、前記扁平梁のうち前記柱の柱幅の外側において、前記面一となる外側面側から前記扁平梁内方に向って直線状の基部と前記基部の両端部から延びる２つの足部とからなるコの字状の第２の補強筋が配置されており、前記２つの足部は前記複数の第１の補強筋と交差する部分において前記第１の補強筋にそれぞれ固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の補強筋によって接合部及び扁平梁の柱の柱せいの内側部分である跳ね出し部内における梁主筋が拘束されているので、これらの部分におけるせん断力とねじれによる変形を抑制することが可能となる。これにより、上記特許文献１に開示されたように補強する場合と比較して、特にねじれによる変形を抑制することが可能となる。また、上記特許文献１に開示された技術における配筋構成と比較して、同程度の配筋量で、より効果的にせん断力による変形を抑制することが可能となる。

さらに、第２の補強筋の存在によって、柱の一の外側面と面一となる外側面、すなわち背面に、せん断力によるねじれによって発生するひび割れを抑制することが可能となる。

本発明において、前記第２の補強筋は、前記面一となる外側面に最も近い前記第１の補強筋より前記外側面側に前記コの字状の基部が位置していることが好ましい。

この場合、上述したひび割れの発生を効果的に抑制することが可能となる。

本発明において、前記柱せいより外側のみにおいて、前記扁平梁内に複数の第３の補強筋が配置されており、前記第３の補強筋は、前記扁平梁内に配置されている複数の梁主筋の外周を囲繞する囲繞筋と、前記囲繞筋の途中において前記柱の延在する方向に連結する複数の連結筋とから構成されている。

これより、第３の補強筋は中子筋によって途中が連結されているので、扁平梁の第２の補強筋を内設した部分におけるせん断力による変形を効果的に抑制することが可能となる。これにより、上記特許文献１に開示されたように中子筋を有さない場合と比較して、せん断力による変形をより効果的に抑制することが可能となる。

本発明の実施形態に係る柱梁接合部構造のＸＹ平面における模式断面図。図１のIIーII線における模式断面図。図１のIIIーIII線における模式断面図。図１のIVーIV線における模式断面図。図１のVーV線における模式断面図。図１のVIーVI線における模式断面図。

本発明の実施形態に係る柱梁接合部構造１００について図１から図６を参照して説明する。

柱梁接合部構造１００は、一体構築された鉄筋コンクリート造（ＲＣ）の柱１０と扁平梁２０とがトの字状に接合されてなる接合部３０を含む構造である。例えば、柱１０は建物の側周部に位置する側柱である。柱梁接続部構造１００又は柱梁接続部構造１００を含む構造体は、現場打ちコンクリートからなるものであっても、ハーフプレキャストコンクリートからなるものであってもよい。

扁平梁２０は、梁せいＤｇ（不図示）に対して梁幅Ｂｇが幅広な扁平梁であり、梁幅Ｂｇは柱幅Ｂｃより幅広となっている。柱幅Ｂｃに対する梁幅Ｂｇの比率（柱・梁幅比）は、３以下であることが好ましい。接合部３０から扁平梁２０の梁幅方向に柱１０の側面から外側に張り出した扁平梁２０の部分が跳ね出し部３１となっている。跳ね出し部３１の柱１０の側面から張り出した部分の寸法は、柱幅Ｂｃ及び柱せいＤｃ以下、かつ扁平梁２０の梁せいＤｇの２倍以下であることが好ましい。

ここでは、柱１０の軸心Ｏｃと扁平梁２０の軸心Ｏｇが交差する場合、すなわち扁平梁２０に対して柱１０が偏心しないで接合されている場合について説明するが、偏心があっても、すなわち扁平梁２０に対して柱１０が片寄せされて接合されていてもよい。この場合、上記比率（柱・梁幅比）を計算する際の梁幅Ｂgは、跳ね出し部３１の幅のうち大きい方の幅の２倍と柱１０の幅の和として算定することが好ましい。

以下、扁平梁２０の軸心Ｏｇが延在する方向をＸ軸方向とし、柱１０の軸心Ｏｃが延在する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸及びＺ軸と直交する方向をＹ軸方向として説明する。

柱１０には、Ｚ軸方向に延在する複数の柱主筋１１、及びこれら柱主筋１１の外周を囲繞し、Ｚ軸方向に間隔を隔てて配置された複数のフープ筋１２が内設されている。

扁平梁２０には、Ｘ軸方向に延在する複数の梁主筋２１が配筋されている。梁主筋２１は、Ｙ軸方向に等間隔に配置されていてもよいが、柱せい外と比較して柱せい内において間隔が狭く配置されていることが好ましい。また、梁主筋２１は、扁平梁２０のほぼ全長に亘って配置されているものに限定されず、その一部が柱せい内を含む範囲においてだけ配置されていてもよい。梁主筋２１は、扁平梁２０の柱１０の外側面と面一となる外側面側の端部、すなわち扁平梁２０の背面の端部に定着部２１ａを備えている。

さらに、扁平梁２０のうち柱せい内の部分、すなわち、柱１０と扁平梁２０との接合部３０及び跳ね出し部３１からなる部分において、複数の梁主筋２１を取り囲むように、複数のねじり補強筋２２がＸ軸方向に間隔を隔てて配置されている。ねじり補強筋２２は、本発明の第１の補強筋に相当する。

各ねじり補強筋２２は、２個に分割されてそれぞれコの字状からなり、具体的には、基部２２ａと基部２２ａの両端からそれぞれ延びる２本の足部２２ｂとから構成されている。そして、基部２２ａが跳ね出し部３１の端部内に配置されている梁主筋２１の端面側の外側に接触して位置し、各足部２２ｂがＹ軸方向に間隔を隔てて配置されている梁主筋２１の上端筋の上側と下端筋の下側に接触して位置している。そして、各足部２２ｂの基部２２ａと接続されていない側の端部が、柱幅内にて重複した部分を有するように梁主筋２１に直接的又は間接的に固定されている。

このように構成された各ねじり補強筋２２によって、接合部３０及び跳ね出し部３１内における梁主筋２１が拘束されており、接合部３０及び跳ね出し部３１におけるせん断力とねじれによる変形を抑制することが可能となる。

これにより、上記特許文献１に開示されたように補強する場合と比較して、特にねじれによる変形を抑制することが可能となる。また、上記特許文献１に開示された技術における配筋構成と比較して、同程度の配筋量で、より効果的にせん断力による変形を抑制することが可能となる。さらに、跳ね出し部３１に生じる曲げモーメントは、ねじり補強筋２３によってねじり抵抗力として柱１０に伝達される。

また、各ねじり補強筋２２は、コの字状であるので、跳ね出し部３１の端面側から接合部３０側に挿入するようにして配筋することが可能であるので、配筋の施工が簡易である。

なお、ねじり補強筋２２は。柱１０と扁平梁２０との接合部３０におけるせん断力とねじれによる変形を所望量以下に抑制することが可能となる量を配筋すればよい。また、図示しないが、ねじり補強筋２２を途中においてＺ軸方向に連結する中子筋を配筋した場合、配筋の施工性が悪化するので、好ましくない。

さらに、扁平梁２０のうち柱せいの外側である範囲、すなわち柱１０の前後面よりＸ軸方向外側の部分には、Ｘ軸方向に間隔を隔てて複数のせん断補強筋２３が配筋されている。せん断補強筋２３は、本発明の第３の補強筋に相当する。

なお、せん断補強筋２３は、扁平梁２０の柱せいの外側全体に亘って配置されていることが好ましいが、扁平梁２０の柱せいの外側のうちの断面計算上必要となる範囲内にだけ配置されていてもよい。

せん断補強筋２３は、複数の梁主筋２１の外周を囲繞するあばら筋２４と、１本のあばら筋２４の途中において柱１０の延在する方向、すなわちＺ軸方向に連結する複数の中子筋２５とから構成されている。あばら筋２４は本発明の囲繞筋に相当し、中子筋２５は本発明の連結筋に相当する。

中子筋２５は、１本のあばら筋２４に対して少なくも１本であるが、Ｙ方向に間隔を開けて複数本配置されていてもよい。この場合、Ｙ方向に等間隔に配置されていてもよいが、柱幅外と比較して柱幅内において間隔が狭くなるように配置されていることが好ましい。さらに、中子筋２５は柱幅内においてのみ配置されていてもよい。

このように構成されたせん断補強筋２３は、複数の梁主筋２１の柱幅外における部分を拘束している。

このようにせん断補強筋２３は中子筋２５によって途中が連結されているので、扁平梁２０のせん断補強筋２３を内設した部分におけるせん断力による変形を効果的に抑制することが可能となる。これにより、上記特許文献１に開示されたように中子筋を有さない場合と比較して、せん断力による変形をより効果的に抑制することが可能となる。

なお、扁平梁２０におけるせん断補強筋２３の配筋量は、通常の梁のせん断補強筋と同程度であってよく、扁平梁２０の断面積に対する最低配筋量以上、かつ、所望の許容せん断応力から求めた最小補強筋量以上とすればよい。

さらに、扁平梁２０の跳ね出し部３１には、コの字状の背面補強筋（小口部ひび割れ補強筋）２６が梁幅方向（Ｙ軸方向）に間隔を開けて、梁主筋２１の間に配置されている。背面補強筋２６は本発明の第２の補強筋に相当する。背面補強筋２６は、柱幅より外側の扁平梁２０の端面である背面部に配置されている。

従来、扁平梁２０の背面部の柱幅内には柱主筋１１が配筋されているが、柱幅よりも外側には鉄筋が配置されておらず、せん断力によるねじれによって背面にひび割れが発生するおそれがあった。背面補強筋２６の存在によって、このようなひび割れの発生を抑制することが可能となる。

背面補強筋２６は、コの字状であり、具体的には、基部２６ａと基部２６ａの両端からそれぞれ延びる２本の足部２６ｂとから構成されている。そして、基部２６ａが跳ね出し部３１の最も背面に近く部分に配置されている梁主筋２１の端面側の外側に接触して位置し、各足部２６ｂがＸ軸方向に間隔を隔てて配置されているねじり補強筋２２と交差する部分においてねじり補強筋２２の上下の足部の内側にそれぞれ接触して固定されている。上側の足部２６ｂは梁主筋２１の上端筋の上面位置と、下側の足部２６ｂは梁主筋２１の下端筋の下面とそれぞれ略同一の高さに配置されている。そして、各足部２６ｂの基部２６ａと接続されていない側の端部は、特に他の鉄筋と固定されていない。

背面補強筋２６は、扁平梁２０の背面から内部に向って挿入されて配筋され、扁平梁２０の内部に定着される。背面補強筋２６は、鉄筋としてのかぶり厚さを確保し、かつ、なるべく背面側に配置されることが望ましい。

ただし、背面補強筋２６は、せん断力とねじりに抵抗するために必要な鉄筋量を配置することが好ましいが、扁平梁２０の耐力算定には考慮しないことが好ましい。

なお、本発明は、上述した実施形態に具体的に記載した柱梁接合部構造１００に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内であれば適宜変更することができる。

１０…柱、１１…柱主筋、１２…フープ筋、２０…扁平梁、２１…梁主筋、２２…ねじり補強筋（第１の補強筋）、２３…せん断補強筋（第３の補強筋）、２４…あばら筋（囲繞筋）、２５…中子筋（連結筋）、２６…背面補強筋（第２の補強筋）、２６ａ…基部、２６ｂ…足部、３０…接合部、３１…跳ね出し部、１００…柱梁接合部構造。

Claims

柱と前記柱の柱幅より広い梁幅を有する扁平梁とが、前記柱と前記扁平梁とのそれぞれの一の外側面が面一となるにように接続されている接合部構造であって、
前記柱と前記扁平梁との接合部を含む前記柱の柱せいの内側において、前記扁平梁内に、前記扁平梁内に配置されている複数の梁主筋を取り囲むように、２個に分割されてそれぞれコの字状からなる複数の第１の補強筋が、前記柱の柱幅の内側において、前記コの字の両端部が前記柱幅の方向に重複して前記梁主筋に固定されており、
前記扁平梁のうち前記柱の柱幅の外側において、前記面一となる外側面側から前記扁平梁内方に向って直線状の基部と前記基部の両端部から延びる２つの足部とからなるコの字状の第２の補強筋が配置されており、前記２つの足部は前記複数の第１の補強筋と交差する部分において前記第１の補強筋にそれぞれ固定されており、
前記柱せいより外側のみにおいて、前記扁平梁内に複数の第３の補強筋が配置されており、前記第３の補強筋は、前記扁平梁内に配置されている複数の梁主筋の外周を囲繞する囲繞筋と、前記囲繞筋の途中において前記柱の延在する方向に連結する複数の連結筋とから構成されていることを特徴とする柱梁接合部構造。
前記第２の補強筋は、前記面一となる外側面に最も近い前記第１の補強筋より前記外側面側に前記コの字状の基部が位置していることを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合部構造。