JP2014190102A - ハイブリッド梁 - Google Patents

Abstract

【課題】大地震時に、鉄筋コンクリート梁部のせん断ひび割れや、鉄筋コンクリート梁部の小口部分の損傷を抑制する上で有利なハイブリッド梁を提供すること。
【解決手段】ハイブリッド梁１０は、互いに対向する鉄筋コンクリート柱１２間に架け渡されている。ハイブリッド梁１０は、鉄筋コンクリート柱１２間に架け渡される鉄骨１６の中央部が鉄骨梁部２０とされ、鉄骨梁部２０の両端部が、鉄骨１６が鉄筋コンクリートで覆われた鉄筋コンクリート梁部２２とされている。鉄筋コンクリート梁部２２には、あばら筋等の横補強筋２６が鉄骨１６の長手方向に間隔をおいて複数埋設されている。鉄筋コンクリート梁部２２の長手方向の両端部には、横補強筋２６を密に配した集中補強筋部２８が埋設されている。鉄筋コンクリート梁部２２を構成するコンクリートＣに、繊維補強コンクリートが用いられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、端部が鉄筋コンクリート造で中央が鉄骨造のハイブリッド梁（複合梁）に関する。

近年高層の建物の梁躯体として、鉄筋コンクリート（ＲＣ）と鉄骨（Ｓ）造とで構成された複合構造のハイブリッド梁（複合梁）が採用されてきている。
ハイブリッド梁は、両端部をＲＣで覆った鉄骨が、ＲＣ造等の柱間に架け渡されて接合されたものであり、Ｓ造である中央部が鉄骨梁部、鉄骨がＲＣで覆われた両端部が鉄筋コンクリート梁部となっている。
ハイブリッド梁は、中央部がＳ造であることから梁自重が軽減され、梁のロングスパン化を可能とした建物が得られる新しい構法として注目されている。

一方、ハイブリッド梁において、鉄筋コンクリート梁部は短いため、ハイブリッド梁先端に作用する荷重から鉄筋コンクリート梁部には大きなせん断力が伝達される。
通常、ＲＣ造の梁では、せん断力はコンクリート強度と横補強筋量に影響され、決定される。
そこで、従来、ハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部に伝達されるせん断力を保持するため、鉄筋コンクリート梁部には、普通コンクリート（高強度コンクリートを含む）と、多い量の横補強筋が用いられている。

特開２０１１−１９６１４７

しかしながら、このような従来技術でも、大地震時に、鉄筋コンクリート梁部のせん断ひび割れや、梁主筋の先端に取り付けた定着金物の押し出しによる鉄筋コンクリート梁部の小口部分の損傷が目立つのが現状である。
特に、鉄筋コンクリート梁部の塑性変形角２％以上を確保するには、せん断補強係数３％以上必要である。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、大地震時に、鉄筋コンクリート梁部のせん断ひび割れや、鉄筋コンクリート梁部の小口部分の損傷を抑制する上で有利なハイブリッド梁を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明は、対向する鉄筋コンクリート柱間に架け渡される鉄骨の中央部が鉄骨梁部とされ、前記鉄骨梁部の両端部が、前記鉄骨が鉄筋コンクリートで覆われた鉄筋コンクリート梁部とされたハイブリッド梁であって、前記鉄筋コンクリート梁部の前記柱側の端部と前記鉄骨梁側の端部に、横補強筋を密に配した集中補強筋部が埋設され、前記鉄筋コンクリート梁部を構成するコンクリートは、繊維補強コンクリートであることを特徴とする。

本発明のハイブリッド梁によれば、鉄筋コンクリート梁部を構成するコンクリートに繊維補強コンクリートを用いることで、大地震時に生じる鉄筋コンクリート梁部のせん断ひび割れの度合いを改善でき、また、定着金物の押し出しによる鉄筋コンクリート梁部の小口部分の損傷を抑制する上で有利となる。
また、せん断補強係数を３％以上にでき、鉄筋コンクリート梁部の塑性変形角２％以上を確保する上で有利となる。
したがって、ハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部の靱性を向上することが可能となる。
また、鉄筋コンクリート梁部に設ける横補強筋の量を低減でき、施工を簡略化する上で有利となる。

本実施の形態のハイブリッド梁の概略図である。 本実施の形態のハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部の概略図である。 本実施の形態のハイブリッド梁の鉄筋コンクリート梁部の詳細を示す斜視図である。 （Ａ）は本実施の形態のハイブリッド梁の鉄骨梁部に荷重Ｐが作用した説明図、（Ｂ）は荷重Ｐにより鉄骨梁部と鉄筋コンクリート梁部に生じる曲げモーメント図、（Ｃ）は荷重Ｐにより鉄骨梁部と鉄筋コンクリート梁部に生じるせん断力図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１に示すように、ハイブリッド梁１０は、互いに対向する鉄筋コンクリート柱１２間に架け渡されるものである。
鉄筋コンクリート柱１２は、プレキャスト部材であってもよく、現場打ちコンクリートにより形成されていてもよい。図３において、符号１２０２は、鉄筋コンクリート柱１２に配筋される柱主筋、符号１２０４は帯筋を示している。

ハイブリッド梁１０は、鉄筋コンクリート柱１２間に架け渡される鉄骨１６の中央部が鉄骨梁部２０とされ、鉄骨梁部２０の両端部が、鉄骨１６が鉄筋コンクリートで覆われた鉄筋コンクリート梁部２２とされている。
鉄骨１６には、Ｉ鋼やＨ鋼等、従来公知の型鋼が用いられ、鉄骨１６は、図１〜図３に示すように、鉄筋コンクリート柱１２の側面まで延在しており、柱梁接合部に貫通していない。
鉄骨梁部２０の上面には、頭付きスタッド２０２２が複数立設され、床スラブ２４との結合強度が高められている。

鉄筋コンクリート梁部２２には、あばら筋等の横補強筋２６が鉄骨１６の長手方向に間隔をおいて複数埋設されている。
また、鉄筋コンクリート梁部２２の長手方向の両端部には、横補強筋２６を密に配した集中補強筋部２８が埋設され、鉄骨梁部２０から鉄筋コンクリート梁部２２への応力の伝達が効果的になされるように図られている。
また、鉄筋コンクリート梁部２２の上下部には、横補強筋２６、集中補強筋部２８の内側に沿って鉄骨１６と平行に延在する複数の梁主筋３０が設けられ、梁主筋３０の端部には定着金物３２が取着されている。
この複数の梁主筋３０は、鉄筋コンクリート柱１２へのハイブリッド梁１０の接合用のものであり、鉄筋コンクリート梁部２２の端面から突出し、鉄筋コンクリート柱１２に埋設される。

鉄筋コンクリート梁部２２はプレキャスト部材、あるいは、鉄筋コンクリート梁部２２を構成するコンクリートＣは、現場打ちコンクリートにより形成されている。
そして、コンクリートＣには、繊維補強コンクリートが用いられている。
繊維補強コンクリートは、普通コンクリート（高強度コンクリートを含む）に比べて粘り強く、鉄筋コンクリート梁部２２の靱性を高める上で有利となる。
繊維補強コンクリートとして、コンクリートにアラミド繊維が混入されたものなどが使用可能である。

図４（Ａ）に示すように、鉄筋コンクリート梁部２２の長手方向の両端部に集中補強筋部２８が埋設されハイブリッド梁１０の鉄骨梁部２０に荷重Ｐが作用した場合、生じる曲げモーメントとせん断力は次の通りである。
図４（Ｂ）に示すように、鉄骨梁部２０では、鉄骨１６に作用する曲げモーメントＭ１は、鉄筋コンクリート梁部２２に近づくにつれて（詳細には、鉄骨梁部２０側の集中補強筋部２８に近づくにつれて）大きくなる。また、鉄筋コンクリート梁部２２では、鉄骨１６に作用する曲げモーメントＭ２は、鉄筋コンクリート柱１２に近づくにつれて小さくなり、コンクリートＣに作用する曲げモーメントＭ３は、鉄筋コンクリート柱１２に近づくにつれて大きくなる。
図４（Ｃ）に示すように、鉄骨梁部２０では、鉄骨１６に作用するせん断力Ｆ１は一定である。また、鉄筋コンクリート梁部２２でも、鉄骨１６に作用するせん断力Ｆ２とコンクリートＣに作用するせん断力Ｆ３（詳細には、鉄骨梁部２０側の集中補強筋部２８から鉄筋コンクリート柱１２までのコンクリートＣに作用するせん断力）は一定であり、コンクリートＣに作用するせん断力Ｆ３は、鉄骨１６に作用するせん断力Ｆ２よりも大きい。
したがって、コンクリートＣに繊維補強コンクリートを用いると、コンクリートＣに作用する曲げモーメントＭ３、コンクリートＣに作用するせん断力Ｆ３に対して鉄筋コンクリート梁部２２が粘り強くなる。

したがって、本実施の形態のハイブリッド梁１０によれば、鉄筋コンクリート梁部２２を構成するコンクリートＣに繊維補強コンクリートを用いることで、大地震時に生じる鉄筋コンクリート梁部２２のせん断ひび割れの度合いを改善でき、また、定着金物３０の押し出しによる鉄筋コンクリート梁部２２の小口部分の損傷を抑制する上で有利となる。
また、鉄筋コンクリート梁部２２の塑性変形角２％以上を確保する上で有利となる。
したがって、ハイブリッド梁１０の鉄筋コンクリート梁部２２の靱性を向上することが可能となる。
また、鉄筋コンクリート梁部２２に設ける横補強筋２６の量を低減でき、施工を簡略化する上で有利となる。

１０……ハイブリッド、１２……鉄筋コンクリート柱、１６……鉄骨、２０……鉄骨梁部、２２……鉄筋コンクリート梁部、２４……床スラブ、２６……横補強筋、２８……集中補強筋部、３０……定着金物、Ｃ……コンクリート。

Claims (2)

1. 対向する鉄筋コンクリート柱間に架け渡される鉄骨の中央部が鉄骨梁部とされ、前記鉄骨梁部の両端部が、前記鉄骨が鉄筋コンクリートで覆われた鉄筋コンクリート梁部とされたハイブリッド梁であって、
   前記鉄筋コンクリート梁部の前記柱側の端部と前記鉄骨梁側の端部に、横補強筋を密に配した集中補強筋部が埋設され、
   前記鉄筋コンクリート梁部を構成するコンクリートは、繊維補強コンクリートである、
   ことを特徴とするハイブリッド梁。
2. 前記繊維補強コンクリートを構成する繊維は、アラミド繊維である、
   ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド梁。

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