JP2017222993A - 柱梁の接合部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートと主筋の付着力劣化に伴う柱梁の接合部の破壊を抑制する。
【解決手段】柱梁の接合部構造は、鉄筋コンクリート製柱２０の柱主筋２２と鉄筋コンクリート製梁３０の梁主筋３２とが配筋された接合部１０と、柱主筋２２又は梁主筋３２に設けられ支圧力を発生させる支圧部材（機械式継手４０）と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、柱梁の接合部構造に関する。

特許文献１に示された柱梁仕口部構造では、柱梁仕口部（柱梁接合部）に打設されるコンクリートに繊維補強材を混入してコンクリートの強度を向上させている。

特開平１０−８５５１号公報

しかし、コンクリートの強度を向上させても、柱と梁の曲げ耐力比が小さい場合、梁の曲げ降伏が早期に発生し、その後接合部内まで主筋降伏が進展し、主筋とコンクリートとの付着力劣化が生じて接合部が破壊されることがある。

本発明は上記事実を考慮して、コンクリートと主筋の付着力劣化に伴う柱梁の接合部の破壊を抑制することを目的とする。

請求項１に記載の柱梁の接合部構造は、鉄筋コンクリート製柱の柱主筋と鉄筋コンクリート製梁の梁主筋とが配筋された接合部と、前記柱主筋又は前記梁主筋に設けられ支圧力を発生させる支圧部材と、を有する。

請求項１に記載の柱梁の接合部構造では、梁主筋又は柱主筋に引張力が作用したとき、支圧部材に発生する支圧力と梁主筋又は柱主筋とコンクリートの付着力とで抵抗するため、コンクリートに対する梁主筋又は柱主筋のすべり量が減少する。これにより、コンクリートと主筋の付着力劣化に伴う接合部のひび割れを抑制できる。したがって、柱梁の接合部の破壊が抑制される。

請求項２に記載の柱梁の接合部構造は、前記支圧部材は、前記接合部に設けられた又は前記接合部の外側に設けられた機械式継手である。

請求項２に記載の柱梁の接合部構造では、梁主筋又は柱主筋に引張力が作用したとき、機械式継手の小口（端面）から支圧力を得ることができる。また、機械式継手は柱主筋及び梁主筋への取付けが容易である。

請求項３に記載の柱梁の接合部構造は、前記支圧部材は機械式定着具とされ、支圧発生面が前記梁主筋の前記接合部の中央部に位置している。

請求項３に記載の柱梁の接合部構造では、梁主筋又は柱主筋に引張力が作用したとき、接合部の隅部から反対側の隅部に向かって、及び接合部の中央部の支圧発生面から接合部の隅部に向かって、複数の圧縮ストラッド（圧縮束）が発生し、接合部の耐力が向上する。

請求項４に記載の柱梁の接合部構造は、前記柱主筋に前記支圧部材が設けられた場合は前記梁主筋がＸ字状に交差し、前記梁主筋に前記支圧部材が設けられた場合は前記柱主筋がＸ字状に交差している。

請求項４に記載の柱梁の接合部構造では、梁主筋又は柱主筋をＸ字状に交差させることにより、接合部に作用する斜め方向の引張力に抵抗することができる。このため、接合部に発生する斜めひび割れを抑制できる。

請求項５に記載の柱梁の接合部構造は、前記柱主筋に前記支圧部材が設けられ、前記梁主筋の周囲にせん断補強筋が巻き付けられている。

請求項５に記載の柱梁の接合部構造では、柱主筋の周囲にせん断補強筋を巻き付ける代わりに、梁主筋の周囲にせん断補強筋を巻き付ける。このため、支圧部材から接合部に支圧力が作用した際に、梁主筋が接合部の外方向へ変位することを抑制できる。

請求項６に記載の柱梁の接合部構造は、鉄筋コンクリート製柱の柱主筋と鉄筋コンクリート製梁の梁主筋とが配筋された接合部を備え、前記接合部の柱主筋が柱部の柱主筋より大径とされている。

請求項６に記載の柱梁の接合部構造では、接合部の柱主筋の径を柱部の柱主筋より大径とすることで、コンクリートに入力される付着応力が低減され、コンクリートの斜めひび割れが抑制される。また、接合部の柱主筋の降伏強度が大きくなるので、柱梁曲げ耐力比が大きくなる。

本発明によると、コンクリートと主筋の付着力劣化に伴う柱梁の接合部の破壊を抑制することができる。

（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る柱梁の接合部構造が適用された柱梁の接合部を示す断面図であり、（Ｂ）は梁主筋に設けられた機械式継手部材を示す斜視図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係る柱梁の接合部構造が適用された柱梁の接合部を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）において梁が柱の片側に接合された例を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る柱梁の接合部構造が適用された柱梁の接合部を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の第４実施形態に係る柱梁の接合部構造が適用された柱梁の接合部を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）において梁が柱の片側に接合された例を示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係る柱梁の接合部構造が適用された柱梁の接合部を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の第６実施形態に係る柱梁の接合部構造が適用された柱梁の接合部を示す断面図であり、（Ｂ）は梁主筋に固定された機械式定着具を示す側面図である。 本発明の第７実施形態に係る柱梁の接合部構造が適用された柱梁の接合部を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の第８実施形態に係る柱梁の接合部構造が適用された柱梁の接合部を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）において柱梁の接合部内にあばら筋が配筋された例を示す断面図である。

［第１実施形態］
（構成）
図１（Ａ）に示すように、第１実施形態に係る柱梁の接合部構造は、鉄筋コンクリート製の柱２０と鉄筋コンクリート製の梁３０との接合部（仕口部）１０に適用される。接合部１０、柱２０及び梁３０を形成するコンクリートはそれぞれ現場打ちコンクリートとされ、接合部１０には柱主筋２２及び梁主筋３２が配筋されている。

具体的には、柱２０の柱主筋２２が接合部１０を上下方向（略鉛直方向）に貫通し、梁３０の梁主筋３２の端部が、接合部１０内で接合部１０内に埋設された機械式継手４０によって接続されている。なお、機械式継手４０は本発明における支圧部材の一例である。

なお、接合部１０とは柱２０における梁３０の上端面から下端面までの部分のことであり以下の説明において、柱２０における接合部１０以外の部分は柱部２０Ａと称する。

図１（Ｂ）に示すように、機械式継手４０は柱主筋２２よりも高剛性の鋼材で形成され、機械式継手４０の支圧部面積（機械式継手４０の端面４０ＥがコンクリートＣと接する面積）は、梁主筋３２の断面積の３倍以上とされている。換言すると、機械式継手４０と梁主筋３２との支圧面積比をＲ（＝機械式継手４０の支圧部面積／梁主筋３２の断面積）として、Ｒ≧３．０とされている。

柱主筋２２にはフープ筋（せん断補強筋）２４が所定のピッチで巻き付けられており、図示しない結束線で互いに固定されている。フープ筋２４は接合部１０の内部にも配設されており、接合部１０の外部と同ピッチとされている。なお、接合部１０の内部と外部におけるフープ筋２４のピッチは変更してもよい。

同様に、梁主筋３２にはあばら筋（せん断補強筋）３４が所定のピッチで巻き掛けられており、図示しない結束線で互いに固定されている。

（作用・効果）
第１実施形態に係る柱梁の接合部構造によると、図１（Ａ）に示すように、梁３０にモーメントＭが作用して梁主筋３２に引張力Ｎが作用すると、引張力を受ける側の機械式継手４０の端面４０Ｅに支圧力Ｐが作用する。このため、引張力Ｎに対して、梁主筋３２の外周面とコンクリートＣとの間の付着力と、機械式継手４０の端面４０ＥとコンクリートＣとの間の支圧力Ｐとによって抵抗することができる。

したがって、接合部１０において梁主筋３２に機械式継手４０が設けられていない場合と比較して、梁主筋３２はコンクリートＣに対してすべりにくい。このため、梁主筋３２とコンクリートＣとの付着力の低下による接合部１０のひび割れを抑制できる。

また、機械式継手４０と梁主筋３２との支圧面積比Ｒが、Ｒ≧３．０とされている。このため、梁主筋３２に引張力が作用した際に機械式継手４０の端面４０Ｅと当接する部分を頂点として円錐状にコンクリートＣが破壊されるコーン状破壊領域Ｖの大きさが、Ｒ＜３．０の場合と比較して大きい。このため、Ｒ＜３．０の場合と比較してコーン状破壊に至るまでの強度が大きい。したがって、接合部１０が破壊しにくい。

なお、コーン状破壊を考慮する必要がない場合などは、支圧面積比Ｒを、Ｒ＜３．０とすることもできる。支圧面積比Ｒを小さくすれば機械式継手４０を小さくできるので、接合部１０の内部に配筋し易い。

［第２実施形態］
第１実施形態に係る柱梁の接合部構造においては、梁主筋３２の端部が接合部１０内で機械式継手４０によって接合され、柱主筋２２が接合部１０を上下方向に貫通しているものとしたが、第２実施形態に係る柱梁の接合部構造においては、図２（Ａ）に示すように、柱主筋２２の端部を接合部１０内で機械式継手４２で接続し、梁主筋３２が接合部１０を左右方向（略水平方向）に貫通している。なお、図２（Ｂ）に示すように、梁３０が柱２０の片側のみに設けられている場合は、梁主筋３２は接合部１０を貫通しなくてもよい。

このように柱主筋２２を機械式継手４２で接続した場合、例えば柱２０にモーメントＭが作用して柱主筋２２に引張力Ｎが作用すると、引張力Ｎを受ける側の機械式継手４２の端面４２Ｅに支圧力Ｐが作用する。このため、引張力Ｎに対して、柱主筋２２の外周面とコンクリートＣとの間の付着力と、機械式継手４２の端面４２ＥとコンクリートＣとの間の支圧力Ｐとによって抵抗することができる。したがって、このような構成によっても、柱主筋２２とコンクリートＣとの付着力の低下による接合部１０のひび割れを抑制できる。

さらに、柱主筋２２を機械式継手４２で接続した場合、機械式継手４２と柱主筋２２との支圧面積比Ｒを３．０以上とすることで、コーン状破壊に至るまでの強度を大きくして、接合部１０の破壊を抑制することができる。

［第３実施形態］
また、第１実施形態に係る柱梁の接合部構造においては、梁主筋３２の端部が接合部１０内で機械式継手４０によって接続されているものとしたが、第３実施形態に係る柱梁の接合部構造においては、図３に示すように、梁主筋３２を、接合部１０の外部すなわち梁３０の内部に埋設した機械式継手４４によって接続している。

このような構成によっても、梁主筋３２に作用した引張力Ｎに対して機械式継手４４の端面４４ＥとコンクリートＣとの間に発生する支圧力Ｐによって、接合部１０のひび割れを抑制できる。また、機械式継手４４の端面が梁３０の端面と一致するように機械式継手４４を梁３０に埋設すれば、接合部１０と柱部２０Ａとが一体化された柱２０と、接合部１０に接合される梁３０とをそれぞれプレキャストコンクリートにより形成することができる。この場合、接合部１０の側面から突出した梁主筋３２Ａに対して、梁３０の端面に開口した機械式継手４４を挿入する。

［第４実施形態］
第４実施形態に係る柱梁の接合部構造においては、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、柱主筋２２を接合部１０の外部すなわち柱部２０Ａに埋設した機械式継手４６によって接続している。

このような構成によっても、柱主筋２２に作用した引張力Ｎに対して機械式継手４６の端面４６ＥとコンクリートＣとの間に発生する支圧力Ｐによって、接合部１０のひび割れを抑制できる。また、機械式継手４６の端面が接合部１０の端面１０Ｅと接するように機械式継手４６を柱部２０Ａに埋設すれば、接合部１０と一体化された梁３０と、接合部１０に接合される柱部２０Ａとを、それぞれプレキャストコンクリートにより形成することができる。この場合、接合部１０の上下面からそれぞれ突出した柱主筋２２Ａに対して、柱部２０Ａの端面に開口した機械式継手４６を挿入する。

このように、第３実施形態及び第４実施形態に係る柱梁の接合部構造は、現場打ちコンクリートを用いた柱２０、梁３０の接合部１０の他、プレキャストコンクリートを用いた柱２０、梁３０の接合部１０にも適用することができる。なお、柱２０、梁３０は鉄筋コンクリート製とされているが、これを鉄骨鉄筋コンクリート製とすることもできる。

［第５実施形態］
第４実施形態に係る柱梁の接合部構造においては、接合部１０に埋設された柱主筋２２Ａと、柱部２０Ａに埋設された柱主筋２２Ｂとは同径とされているものとしたが、第５実施形態に係る柱梁の接合部構造においては、図５に示すように、柱主筋２２Ａが、柱主筋２２Ｂよりも大径あるいは高強度とされている。柱主筋２２Ａを柱主筋２２Ｂよりも大径とする場合は、同鋼種の異形鉄筋を用いて、例えばＪＩＳ Ｇ３１１２に規定された規格呼び径の２サイズ差までとする。

このようにすることで、柱主筋２２に引張力Ｎが作用した際の柱主筋２２Ｂの伸びが小さくなる。このためコンクリートＣに作用する付着応力が低減され、接合部１０のひび割れを抑制できる。

なお、図１（Ａ）、（Ｂ）に示した第１実施形態に係る機械式継手４０及び図２（Ａ）、（Ｂ）に示した第２実施形態に係る機械式継手４２は、両端面から接合部１０のコンクリートＣに支圧力を与えるため、両端面が接合部１０から突出しない長さとする必要がある。一方、図３に示した第３実施形態に係る機械式継手４４及び図４（Ａ）、（Ｂ）、図５に示した第４、５実施形態に係る機械式継手４６は、接合部１０の外側から接合部１０のコンクリートに支圧力を与えるため、長さは問わない。このため、接合部１０の寸法が小さい場合などは、機械式継手４４又は機械式継手４６を用いることが好適である。

［第６実施形態］
（構成）
第６実施形態に係る柱梁の接合部構造では図６（Ａ）に示すように、第１実施形態に係る柱梁の接合部構造における機械式継手４０（図１（Ａ）参照）に代えて、機械式定着具５０が用いられている。機械式定着具５０は接合部１０の中央部に埋設されており、機械式定着具５０の内部を梁主筋３２が貫通している。なお、機械式定着具５０は本発明における支圧部材の一例である。

図６（Ｂ）に示すように、機械式定着具５０は円筒状の本体部５０Ａの軸方向端部からフランジ５０Ｂが径方向に張出した形状とされており、ねじ節鉄筋又は異形鉄筋とされた梁主筋３２が貫通している。また、機械式定着具５０と梁主筋３２とは、梁主筋３２と本体部５０Ａとの隙間に注入されたグラウト材により固定されている。機械式定着具５０のフランジ５０Ｂの支圧部面積は、第１実施形態における機械式継手４０の支圧部面積と同様、梁主筋３２の断面積の３倍以上とされ、支圧発生面が梁主筋３２の接合部１０の略中央に配置されている。

その他の構成は図１（Ａ）に示した第１実施形態に係る柱梁の接合部構造と等しく、説明は省略する。なお、本実施形態において機械式定着具５０はフランジ５０Ｂを備えた形状とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばフランジ５０Ｂを備えない円筒形状の機械式定着具を用いることもできる。

（作用・効果）
第６実施形態に係る柱梁の接合部構造によると、図６（Ａ）に示すように、梁３０にモーメントＭが作用して梁主筋３２に引張力Ｎが作用すると、機械式定着具５０が引張力を受け、接合部１０のコンクリートＣは、機械式定着具５０により矢印Ｃ１で示す方向から押圧される。また、コンクリートＣは引張力Ｎを受ける側と反対側の梁３０からは矢印Ｃ２で示す方向から押圧される。これにより、接合部１０の隅部から反対側の隅部に向かって、及び、接合部１０の中央部の支圧発生面から接合部１０の隅部に向かって、それぞれ網掛けで示す圧縮ストラッドＳ１、Ｓ２が発生し、接合部１０の耐力が向上する。

これに対して、例えば梁主筋３２に機械式定着具５０が固定されていない場合、接合部１０の中央部から圧縮ストラッドＳ２は発生しない。このため、梁主筋３２に機械式定着具５０が固定されている本実施形態に係る柱梁の接合部構造と、梁主筋３２に機械式定着具５０が固定されていない構造とを比較すると、本実施形態に係る柱梁の接合部構造のほうが、接合部１０の耐力が高い。

また、引張力Ｎに対しては、梁主筋３２の外周面とコンクリートＣとの間の付着力と、機械式定着具５０とコンクリートＣとの間の支圧力とによって抵抗することができる。したがって、梁主筋３２とコンクリートＣとの付着力の低下による接合部１０のひび割れを抑制できる。

さらに、機械式定着具５０と梁主筋３２との支圧面積比が３倍以上とされている。したがってコンクリートＣのコーン状破壊が生じにくい。なお、コーン状破壊を考慮する必要がない場合などは、支圧面積比を、３未満とすることもできる。支圧面積比を小さくすれば機械式定着具５０を小さくできるので、接合部１０の内部に配筋し易い。

［第７実施形態］
第６実施形態に係る柱梁の接合部構造においては、柱主筋２２は接合部１０の内部において直線状に配置されているものとした、第７実施形態に係る柱梁の接合部構造においては、図７に示すように、柱２０の一方の側面寄りの柱主筋２２Ｃと他方の側面寄りの柱主筋２２Ｄとが、接合部１０の内部においてＸ字状に交差している。

このような構成にすることで、例えば梁主筋３２に引張力Ｎが作用した際に接合部１０の中央部に、接合部１０の隅部の対角線Ｋに沿って発生しようとする斜めひび割れＣＲの方向に対して、柱主筋２２が交差する。このため、斜めひび割れＣＲの発生を抑制することができる。

［第８実施形態］
第６、７実施形態に係る柱梁の接合部構造においては、梁主筋３２に機械式定着具５０を固定するものとしたが、第８実施形態に係る柱梁の接合部構造においては、図８（Ａ）に示すように、梁主筋３２には機械式定着具５０を固定せず、柱主筋２２に機械式定着具５０が固定されている。なお、梁主筋３２及び柱主筋２２の双方に機械式定着具５０を固定してもよい。

柱主筋２２に機械式定着具５２を固定した場合、柱２０にモーメントＭが作用して柱主筋２２に作用する引張力Ｎにより、接合部１０のコンクリートＣは、機械式定着具５０との間で発生する支圧力により矢印Ｃ１で示す方向から押圧される。また、引張力Ｎを受ける側と反対側の部分には圧縮力が作用し、矢印Ｃ２で示す方向から押圧される。これにより、接合部１０の隅部から反対側の隅部に向かって、及び、接合部１０の隅部から接合部１０の中央部に向かって、それぞれ網掛けで示す圧縮ストラッドＳ１、Ｓ２が発生し、接合部１０の耐力が向上する。

また、柱主筋２２に機械式定着具５０を固定した場合においては、図８（Ｂ）に示すように、接合部１０の内部において柱主筋２２に巻き付けるフープ筋２４に代えて、梁主筋３２に巻き付けるあばら筋３４を配置することができる。接合部１０の内部にあばら筋３４をこのように配筋することで、梁主筋３２が破線Ｈで示したように変形することを抑制できる。

なお、図８（Ａ）、（Ｂ）において梁主筋３２は接合部１０の内部において直線状に配置されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図７に示した第７実施形態に係る柱梁の接合部構造の柱主筋２２Ａ、２２Ｂと同様に、梁３０の上面寄りの梁主筋（上端筋）３２と下面寄りの梁主筋（下端筋）３２とを接合部１０の内部においてＸ字状に交差させてもよい。

さらに、このように柱主筋２２又は梁主筋３２を接合部１０の内部においてＸ字状に交差させる構成は、図１（Ａ）に示した第１実施形態に係る柱梁の接合部構造及び図２（Ａ）、（Ｂ）、図３、図４（Ａ）、（Ｂ）に示した各種の実施形態、すなわち機械式継手４０、４２、４４、４６を用いた構成に適用することもできる。

柱主筋２２又は梁主筋３２を接合部１０の内部においてＸ字状に交差させる構成をこれらの実施形態に適用しても、斜めひび割れＣＲの発生を抑制することができる。このように、本発明における各実施形態に示した構成は適宜組み合わせて用いることができる。

１０ 接合部
２０ 柱（鉄筋コンクリート製柱）
２０Ａ 柱部
２２ 柱主筋
２２Ａ 柱主筋（接合部の柱主筋）
２２Ｂ 柱主筋（柱部の柱主筋）
２０ 梁（鉄筋コンクリート製梁）
３２ 梁主筋
３４ あばら筋（せん断補強筋）
４０、４２、４４、４６ 機械式継手（支圧部材）
５０ 機械式定着具（支圧部材）

Claims (6)

1. 鉄筋コンクリート製柱の柱主筋と鉄筋コンクリート製梁の梁主筋とが配筋された接合部と、
   前記柱主筋又は前記梁主筋に設けられ支圧力を発生させる支圧部材と、
   を有する柱梁の接合部構造。
2. 前記支圧部材は、前記接合部に設けられた又は前記接合部の外側に設けられた機械式継手である請求項１に記載の柱梁の接合部構造。
3. 前記支圧部材は機械式定着具とされ、支圧発生面が前記梁主筋の前記接合部の中央部に位置している請求項１に記載の柱梁の接合部構造。
4. 前記柱主筋に前記支圧部材が設けられた場合は前記梁主筋がＸ字状に交差し、前記梁主筋に前記支圧部材が設けられた場合は前記柱主筋がＸ字状に交差している、請求項１〜３の何れか１項に記載の柱梁の接合部構造。
5. 前記柱主筋に前記支圧部材が設けられ、前記梁主筋の周囲にせん断補強筋が巻き付けられている、請求項１〜３の何れか１項に記載の柱梁の接合部構造。
6. 鉄筋コンクリート製柱の柱主筋と鉄筋コンクリート製梁の梁主筋とが配筋された接合部を備え、前記接合部の柱主筋が柱部の柱主筋より大径とされている、柱梁の接合部構造。

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