JP6182387B2 - 細径ｒｃ柱からなる架構を有する建築構造物 - Google Patents

Description

本発明は、細径ＲＣ柱からなる架構を有する建築構造物に関する。

従来より一般に、細径ＲＣ柱は、水平力に抵抗できるように端部を剛接合する構造を採ると、水平耐力が小さいために、細径ＲＣ柱に大きな損傷が生じてしまうという問題が生じていた。
そこで、同一平面上に壁などの別途水平抵抗部材を設けて、細径ＲＣ柱2’には地震時水平変位に対する追従性のみを期待して、柱頭および柱脚を半剛接合4’とすることが一般的に行われている。半剛接合あるいはピン接合4'とすることで，細径ＲＣ柱2’に作用する応力を極力小さくして，水平変位追従性を向上させている（図７参照）。

しかしながら、この従来の方法では、同一平面上に別途水平抵抗部材を設け、剛なスラブにより水平力を適切に伝達できるよう計画する必要があり、このため建物の平面計画に大きな制約を受けることとなる。

今井和正，村松晃次，岡田直子，寺嶋知宏，服部敦志，小室努：超高強度コンクリートを用いたＲＣ長柱の構造性能（その１〜その３），日本建築学会大会学術講演梗概集，pp.319 – 324，2010.9

本発明は、上述した種々の課題を解決するために創作されたもので、細径ＲＣ柱からなり、かつ平面計画の自由度を損なわずに水平力に対して抵抗し得る架構を有する建築構造物を簡単な構成によって提供することを目的とするものである。

また、前記した梁あるいは基礎梁の圧着度合いを調整することにより、柱が損傷するより前に梁あるいは基礎梁が離間するよう制御して、細径ＲＣ柱を損傷しにくくすることをも目的とするものである。

請求項１に係る発明は、 細径ＲＣ柱はプレキャストプレストレストコンクリート部材であり、前記細径ＲＣ柱の柱脚と梁等の接合部材が半剛接合あるいはピン接合され、
前記細径ＲＣ柱の柱頭側とプレキャストプレストレスト梁の柱梁接合部が柱通しとなるように形成され、かつ、該柱梁接合部が梁せいのほぼ中央高さ位置に並列に設置された圧着用ＰＣ鋼より線により圧着された架構を有する建築構造物とした。
ここで、半剛接あるいはピン接合される側の梁等の接合部材とは、梁の他に、基礎梁、床スラブ、柱なども含まれる。また、柱通しとなるように圧着される側の梁等の圧着接合部材とは、梁の他に、基礎梁、床スラブなども含まれる。
したがって、細径ＲＣ柱の下部側で接合する梁と上部側で接合する梁は、細径ＲＣ柱との接合方法により、半剛接合あるいはピン接合の場合は接合部材として、また、圧着接合される場合は圧着接合部材として細径ＲＣ柱と架構を構成する。
なお、本明細書において細径ＲＣ柱は、柱の部材長さを最も小さな柱幅で除した値が５以上のＲＣ柱であることを意味している。

請求項２に係る発明は、細径ＲＣ柱はプレキャストプレストレストコンクリート部材であり、前記細径ＲＣ柱の柱脚とプレキャストプレストレスト梁等の柱梁接合部が柱通しとなるように形成され、かつ、該柱梁接合部が梁せいのほぼ中央高さ位置に並列に設置された圧着用ＰＣ鋼より線により圧着され、前記細径ＲＣ柱の柱頭側とプレキャストプレストレスト梁が半剛接合あるいはピン接合された架構を有する建築構造物とした。

請求項３に係る発明は、前記細径ＲＣ柱は、柱の全主筋が緊張材とされ、他端側の梁等の圧着接合部材がプレキャストコンクリート製であり、圧着用ＰＣ鋼材により前記細径ＲＣ柱と圧着することで、水平力に対して抵抗する架構とされ、圧着度合いを変化させることにより、圧着部の離間モーメントと離間後剛性を調整して、該細径ＲＣ柱に損傷が生じないよう前記細径ＲＣ柱の一端に生じる応力を制御することを特徴としている。
なお、本明細書においてＰＣ鋼材は、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒または異形鉄筋を含むものとする。

請求項４に係る発明は、前記半剛接合が、接合筋が細径ＲＣ柱断面略中央に埋設されて構成され、前記細径ＲＣ柱に生じる曲げモーメント応力が低減されていることを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、細径ＲＣ柱にプレストレスが導入されており、細径ＲＣ柱の一端と梁等の接合部材が半剛接合あるいはピン接合され、前記細径ＲＣ柱の他端と梁等の圧着接合部材の柱梁接合部が柱通しとなるように該圧着接合部材と圧着された架構を構成することにより、水平力に対して抵抗する建築構造物の架構とすることができる。
また、細径ＲＣ柱の一端と梁等の接合部材が半剛接合あるいはピン接合されているので、細径ＲＣ柱に生じる曲げモーメントが低減され、細径ＲＣ柱の損傷が抑えられる。一方で、細径ＲＣ柱の他端と梁とは圧着しているので、水平力に対して抵抗することができる。細径ＲＣ柱には、圧着度合いに応じて曲げモーメントが生じるが、細径ＲＣ柱にプレストレスが導入されているので、ひび割れ耐力および曲げ耐力が向上しており、柱が損傷しにくい。この架構であれば、従来のように別途水平抵抗部材を設ける必要がないので、建物の平面計画の自由度が増す。

請求項２に係る発明によれば、細径ＲＣ柱は、柱の全主筋または一部の主筋が緊張材とされ、主筋、シース管内のグラウトモルタル、シース管およびコンクリートの間の付着力により、コンクリートにプレストレスが導入される。主筋を緊張材とすることで、別途緊張材を配置する必要がないことから、細径ＲＣ柱のように断面が小さい場合でも配筋が簡素化されて錯綜しない。特に高強度コンクリートを用いる場合には柱断面が小さくなる傾向があるので、この方法は極めて有効である。
また、高強度コンクリートを用いてポストテンション方式にてプレストレスを導入する場合には、打設時にコンクリートの収縮に対して拘束力が小さいシース管のみが配設されていて、拘束力が大きい主筋が配設されていないので、コンクリートの収縮によるひび割れや初期応力が緩和される作用効果を奏することができる。

請求項３に係る発明によれば、梁の軸方向に通る圧着用ＰＣ鋼材の緊張力、緊張位置、圧着部の梁せいを変化させることにより梁との圧着度合いを調整し、この圧着度合いの調整により、細径ＲＣ柱に生じる応力を制御することができるので、細径ＲＣ柱が損傷することを防止することができる。また、梁等の圧着接合部材は細径ＲＣ柱に圧着されているので、細径ＲＣ柱と梁等の圧着接合部材が離間して間隙が生じたとしても間隙は再び閉じられ、離間した状態が継続することはない。

請求項４に係る発明によれば、柱端部に生じる曲げモーメントを低減するための半剛接合が、接合筋を細径ＲＣ柱断面略中央に埋設された接合筋用シース管に挿入することによって構成されており、柱の断面略中央に接合筋を配設するだけなので、本発明の細径ＲＣ柱のように断面が小さく、柱主筋あるいは緊張材の配筋が複雑な場合にも容易に配筋することができる。特に、１５０〜３００N/mm²程度の高強度コンクリートを用いる場合には柱断面が小さくなるため、細径ＲＣ柱の断面略中央に接合筋を配設するだけの半剛接合構造は極めて有効である。

本発明の建築構造物の架構概念図である。 本発明の実施例の架構の部分拡大図である。 本発明の他の実施例の架構の部分拡大図である。 図２の細径ＲＣ柱のＡ−Ａ線矢視図である。 図２の細径ＲＣ柱のＢ−Ｂ線矢視図である。 図２の細径ＲＣ柱のＣ−Ｃ線矢視図である。 従来技術の建築構造物の架構概念図である。

本実施例の建築構造物の架構１を概念的に説明する図１を参照して、本実施例の概略を説明する。
細径ＲＣ柱２にはプレストレスが導入されており、細径ＲＣ柱２一端部の端面は半剛接合４、もしくは、ピン接合４されている。
そして他の端部は梁と圧着され、この柱梁接合部５が柱通しとされた細径ＲＣ柱２と梁３の圧着構造が構成されている（後述、図２に圧縮構造５０を示す）。

細径ＲＣ柱２の他の端部を柱通しで梁３と圧着させる構成とすることで、水平力に対して抵抗する建築構造物の架構１とすることができる。
細径ＲＣ柱２の他の端部には梁３の圧着度合いに応じて曲げモーメントが生じる。これに対しては、細径ＲＣ柱２にプレストレスを導入することにより、ひび割れ耐力および曲げ耐力を向上させて柱が損傷しにくい架構１を構成することができる。
なお、図１では、建物全体が本発明の架構１にて構築されているが、建物の一部分を本発明の架構１にて構築し、建物の他の部分を他の架構にて構築することもできる。

本発明の架構１は、細径ＲＣ柱２に曲げモーメントが作用して一旦ひび割れが生じたとしても、細径ＲＣ柱２に導入されているプレストレスによってそのひび割れは閉じてひび割れは修復される。

さらに、後述する梁３の軸方向に通る圧着用ＰＣ鋼より線３２の緊張力、緊張位置、圧着部の梁せい等を変化させることにより、梁３の離間モーメントと離間後の剛性を調整することができる。この梁の離間モーメントと離間後の剛性の調整により、細径ＲＣ柱２に生じる応力を制御することができるので、細径ＲＣ柱２が損傷しにくい。また、梁３は細径ＲＣ柱２に圧着されているので、細径ＲＣ柱２と梁３が離間して間隙が生じたとしても間隙は再び閉じられ、離間した状態が継続することはない。

他方、細径ＲＣ柱２の一端部の端面は半剛接合４とされ、柱２に生じる応力は低減されている。この架構１であれば、従来のように別途水平抵抗部材を設ける必要がないので、建物の平面計画の自由度が増す。

具体的な建築構造物の架構１を部分的に拡大して図２に示す。細径ＲＣ柱２の柱脚が半剛接合４される一方、柱頭側が梁３と圧着され、柱梁接合部５が柱通しで、細径ＲＣ柱２にはプレストレスが導入されている。本実施例では、細径ＲＣ柱２はプレキャストプレストレストコンクリート部材、梁３はプレキャスト部材である。また、本実施例では細径ＲＣ柱２には高強度コンクリートを用いている。

柱脚は、細径ＲＣ柱２の断面略中央に埋設されている接合筋用シース管４２内に配設する接合筋４１により、梁、基礎梁、床スラブあるいは柱等の接合部材４３と半剛接合されている。
したがって、柱脚に生じる曲げモーメントが低減され、細径ＲＣ柱２の損傷が抑えられる。柱２の断面略中央に接合筋４１を配設するだけなので、本発明の細径ＲＣ柱２のように断面が小さく、柱主筋あるいは緊張材２１の配筋が複雑な場合にも容易に配筋することができる。
特に、本実施例のように１５０〜３００N/mm²程度の高強度コンクリートを用いる場合には柱断面が小さくなる。このため細径ＲＣ柱２の断面略中央に接合筋４１を配設するだけの半剛接合構造は極めて有効である。

細径ＲＣ柱２はプレキャスト部材から構成されているので、柱頭と柱脚には接合筋４１挿入用のシース管４２が埋設され、柱頭と柱脚の梁、基礎梁、床スラブ、柱等の接合部材４３との目地６とシース管４２内部がグラウトモルタルにより一体的に充填されている。
なお、接合筋４１は、細径ＲＣ柱２の工場製作段階で、上層階細径ＲＣ柱２の柱脚に一体化されて柱２下方に突出した形態、下層階細径ＲＣ柱２の柱頭に一体化されて柱２上方に突出した形態、あるいは、細径ＲＣ柱２とは一体化されていない別部材の形態であってもよい。
また、細径ＲＣ柱２の半剛接合構造は上記の例に限定されるものではない。
さらに、半剛接合に代えてピン接合構造とすることもできる。

細径ＲＣ柱２のプレストレスは、柱２の全主筋２１を緊張材とし、主筋２１、シース管２２内のグラウトモルタル、シース管２２およびコンクリートの間の付着力により、コンクリートにプレストレスが導入されている。

細径ＲＣ柱２にプレストレスを導入する手順は、例えば次のような方法を挙げることができる。
ａ、全主筋２１位置に中空のシース管２２が配設された状態で、コンクリートを打設する。
ｂ、コンクリート硬化後に主筋２１を柱主筋用シース管２２内に挿入する。
ｃ、主筋２１を緊張し、その端部をナット等で仮定着する。
ｄ、シース管２２内にグラウトモルタルを充填する。
ｅ、グラウトモルタルが硬化した後、ナット等の仮定着を解除し、主筋２１、グラウトモルタル、シース管２２およびコンクリート間の付着力により、細径ＲＣ柱２のコンクリートにプレストレスを導入する。細径ＲＣ柱２端部から突出する主筋２１を切断する。

この柱２の全主筋２１を緊張材として、細径ＲＣ柱２にプレストレスを導入する方法によれば、別途緊張材を配置する必要がないので、細径ＲＣ柱２のように断面が小さい場合でも配筋が複雑にならない。特に高強度コンクリートを用いる場合には柱断面が小さくなる傾向があるので、この方法は極めて有効である。

また、上記の高強度コンクリートを用いる場合には、打設時にコンクリートの収縮に対して拘束が小さいシース管２２のみが配設されていて、拘束力が大きい主筋２１が配設されていないので、コンクリートの収縮によるひび割れや初期応力が緩和される作用効果を奏することができる。

なお、本実施例では全主筋を緊張材としたが、一部の主筋を緊張材としてもよい。
また、細径ＲＣ柱２のプレストレス導入手順は上記の例に限定されない。
さらに、細径ＲＣ柱にプレストレスを導入するための緊張材は、本実施例で示している主筋に限定するものではなく、図示しないがＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒等でもよい。

柱梁接合部５は圧着用ＰＣ鋼より線３３により梁３と圧着されている。この構成とすることで、地震等の水平力に対して抵抗する建築構造物の架構１となる。
これにより、別途水平抵抗部材を設けなくてよいので、建物の平面計画の自由度が増す。

プレキャスト梁３と柱梁接合部５に、個別に圧着用ＰＣ鋼より線３３のシース管３４を設けて、圧着用ＰＣ鋼より線３３を上記シース管３４に挿入・緊張・定着し、シース管３４および梁３と細径ＲＣ柱２の間の目地６をグラウトモルタルで充填する。
なお、細径ＲＣ柱２と細径ＲＣ柱２の間（最下層の柱脚にあっては接合部材との間）の目地６にもグラウトモルタルが充填されている。

本実施例では、圧着度合いを適宜定め、圧着部の離間モーメントと離間後剛性を調整している。
これにより、細径ＲＣ柱２の柱頭に生じる応力が、細径ＲＣ柱２に損傷が生じないよう制御される。

圧着度合いは、抵抗する水平力と柱の耐力の関係に応じて定める。
大きな水平力に抵抗させる場合には、圧着部の離間モーメントを大きくする必要がある。ただし、柱に作用する応力が柱の耐力を超えない範囲とするために、離間モーメントや離間後の剛性は、可能な限り小さくすることが求められる。
離間モーメントや離間後剛性は、圧着力、圧着位置、圧着部の梁せい等で調整することができる。

梁３は柱梁接合部５に圧着されているので、柱梁接合部５と梁３が離間して両者間に間隙が生じても、圧着用ＰＣ鋼より線３３の緊張力により間隙は閉じる。
なお、細径ＲＣ柱２と梁３の圧着用ＰＣ鋼材は上記の例のようにＰＣ鋼より線に限定されず、図示しないがＰＣ鋼棒や異形鉄筋でもよい。

他の実施例

上記した実施例は、細径ＲＣ柱２の柱脚が半剛接合、柱頭が梁３と圧着された圧着構造５０とされていたが、この他の実施例は、図３に部分的に拡大して示されるように、実施例とは逆に柱頭側が半剛接合４、柱脚が梁と圧着された圧着構造５０とされている。
すなわち、細径ＲＣ柱２の柱頭が半剛接合４される一方、柱脚が梁３あるいは基礎梁７と圧着され、柱梁接合部５が柱通しで、細径ＲＣ柱２にはプレストレスが導入されている。
本実施例においても、細径ＲＣ柱２はプレキャストプレストレストコンクリート部材、梁３と基礎梁７はプレキャスト部材であり、また、細径ＲＣ柱２には高強度コンクリートを用いている点においては、上記した実施例と同様である。

これによれば、実施例と同様、細径ＲＣ柱の柱脚が柱通しで基礎梁と圧着されているので、水平力に対して抵抗する建築構造物の架構とすることができる。細径ＲＣ柱２の柱脚には梁３あるいは基礎梁７の圧着度合いに応じて曲げモーメントが生じるが、細径ＲＣ柱２にプレストレスを導入することにより、ひび割れ耐力および曲げ耐力を向上させて柱が損傷しにくい架構を構成することができる。

また、細径ＲＣ柱２に曲げモーメントが作用して一旦ひび割れが生じたとしても、細径ＲＣ柱２に導入されているプレストレスによってそのひび割れは閉じてひび割れは修復される。

さらに、梁３あるいは基礎梁７の軸方向に通る圧着用ＰＣ鋼より線の緊張力を変化させることにより、梁との圧着度合いを調整することができる。この圧着度合いの調整により、細径ＲＣ柱２に生じる応力を制御することができるので、細径ＲＣ柱２が損傷しにくい。さらにまた、梁３あるいは基礎梁７は細径ＲＣ柱２に圧着されているので、細径ＲＣ柱２と梁３あるいは基礎梁７が離間して間隙が生じても間隙は再び閉じられ、離間した状態が継続することはない。

他方、細径ＲＣ柱の柱頭の端面は半剛接合され、細径ＲＣ柱に生じる応力は低減されている。
この架構であれば、従来のように別途水平抵抗部材を設ける必要がないので、建物の平面計画の自由度が増す。

１ 建築構造物の架構
２ 細径ＲＣ柱
２１ 柱主筋（プレストレス導入用緊張材）
２２ 柱主筋用シース管
２３ 柱せん断補強筋
３ 梁（架構形態により接合部材または圧着接合部材となる）
３１ 梁主筋
３２ 梁せん断補強筋
３３ 圧着用ＰＣ鋼より線
３４ 圧着用ＰＣ鋼より線のシース管
４ 半剛接合(ピン接合)
４１ 接合筋
４２ 接合筋用シース管
４３ 接合部材
５ 柱梁接合部
５０ 柱と梁の圧着構造
６ 目地
７ 基礎梁（架構形態により圧着接合部材または接合部材となる）

Claims (4)

1. 細径ＲＣ柱はプレキャストプレストレストコンクリート部材であり、前記細径ＲＣ柱の柱脚と梁等の接合部材が半剛接合あるいはピン接合され、
   前記細径ＲＣ柱の柱頭側とプレキャストプレストレスト梁の柱梁接合部が柱通しとなるように形成され、かつ、該柱梁接合部が梁せいのほぼ中央高さ位置に並列に設置された圧着用ＰＣ鋼より線により圧着された架構を有する建築構造物。
2. 細径ＲＣ柱はプレキャストプレストレストコンクリート部材であり、前記細径ＲＣ柱の柱脚とプレキャストプレストレスト梁等の柱梁接合部が柱通しとなるように形成され、かつ、該柱梁接合部が梁せいのほぼ中央高さ位置に並列に設置された圧着用ＰＣ鋼より線により圧着され、前記細径ＲＣ柱の柱頭側とプレキャストプレストレスト梁が半剛接合あるいはピン接合された架構を有する建築構造物。
3. 前記細径ＲＣ柱は、柱の全主筋が緊張材とされ、
   前記柱梁接合部はプレキャストコンクリート製であり、圧着用ＰＣ鋼材により前記細径ＲＣ柱と圧着することで、水平力に対して抵抗する架構とされ、圧着度合いを変化させることにより、圧着部の離間モーメントと離間後剛性を調整して、該細径ＲＣ柱に損傷が生じないよう前記細径ＲＣ柱の一端に生じる応力を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載された建築構造物。
4. 前記半剛接合は、接合筋が前記細径ＲＣ柱断面略中央に埋設されて構成され、前記細径ＲＣ柱に生じる曲げモーメント応力が低減されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された建築構造物。