JP7070890B2

JP7070890B2 - 仕口部構造

Info

Publication number: JP7070890B2
Application number: JP2017205522A
Authority: JP
Inventors: 武史福原; 賢二山崎; 公彦菅谷; 元伸前川; 富太井上
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2037-10-24
Also published as: JP2019078068A

Description

本発明は、仕口部構造に関する。

下記特許文献１には、十字型の鉛直スチフナが内蔵された角型鋼管に鉄骨梁を接合して形成された、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造が示されている。この接合部構造においては、角型鋼管が梁から受ける短期荷重（引張力及び圧縮力）に対して、鉛直スチフナが耐力を発揮することで、当該短期荷重を柱へ伝達できる。

特開平５－１０６２７７号公報

上記特許文献１の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造では、角型鋼管が鉄骨梁から受ける長期荷重（鉛直荷重）を、柱に伝達することが難しい。

本発明は上記事実を考慮して、鉄骨梁に作用する長期荷重を、柱へ伝達することができる仕口部構造を提供することを目的とする。

請求項１の仕口部構造は、鉄筋コンクリート柱の仕口部の側面に設けられ、鉄骨梁の端部が接合される接合プレートと、前記仕口部の内部に埋設され、前記接合プレート同士を連結する連結プレートと、前記連結プレートの交差部又は前記連結プレートの側面に接合され、前記鉄骨梁からの上下方向の荷重を受ける荷重受け部材と、を有する。

請求項１の仕口部構造では、仕口部の内部に埋設された連結プレートが、鉄骨梁の端部が接合される接合プレート同士を連結している。このため、連結プレートを介して鉄骨梁間に荷重が伝達される。

また、連結プレートには上下方向の荷重を受ける荷重受け部材が接合されているため、鉄骨梁に作用する長期荷重を柱へ伝達することができる。

荷重受け部材は、連結プレートの交差部又は連結プレートの側面に接合されているため、例えば接合プレートに接合されている場合と比較して、鉄筋コンクリート柱の周縁部に配置される柱主筋と干渉し難い。また、柱の周縁部に発生する内部応力が小さいので、柱の周縁部のひび割れを抑制できる。
請求項２の仕口部構造は、前記荷重受け部材は、前記鉄筋コンクリート柱の外周部以外の部分において、前記連結プレートの側面に接合されているコッター筋である。
請求項３の仕口部構造は、前記連結プレートの上端寄りの部分及び下端寄りの部分のみが前記接合プレートに溶接されている。

一態様の仕口部構造は、鉄筋コンクリート柱の仕口部の側面に設けられ、鉄骨梁の端部が接合される接合プレートと、前記仕口部の内部に埋設され、前記接合プレート同士を連結する連結プレートと、前記連結プレートに形成され、コンクリートが充填される貫通孔と、を有する。

一態様の仕口部構造では、連結プレートに形成された貫通孔へ、鉄筋コンクリート柱のコンクリートが充填される。これにより、荷重受け部材を設けなくても鉄骨梁に作用する長期荷重を柱で伝達できる。

請求項４の仕口部構造は、前記接合プレートで角型鋼管が構成されている。

請求項４の仕口部構造では、接合プレートで角型鋼管が構成されている。つまり、接合プレートの端部が互いに連結されているため、各鉄骨梁に作用する長期荷重を柱へ伝達しやすい。また、角型鋼管が仕口部に作用するせん断力に抵抗できるため、仕口部の帯筋を省略することができる。

請求項５の仕口部構造は、前記鉄骨梁の上端は、前記接合プレートの上端より下方に配置され、前記鉄骨梁の下端は、前記接合プレートの下端より上方に配置されている。

請求項５の仕口部構造によると、鉄骨梁が接合プレートの上下端を避けた位置に設けられる。このため、鉄骨梁が接合プレートの上下端を含む位置に設けられている場合と比較して、鉄骨梁から接合プレートに引張力が作用した際に、接合プレートが変形し難い。

本発明に係る仕口部構造によると、鉄骨梁に作用する長期荷重を、柱へ伝達することができる。

本発明の第１実施形態に係る仕口部構造を示す斜視図である。本発明の第１実施形態に係る仕口部構造を示す平断面図である。図２における３－３線断面図である。本発明の第１実施形態に係る仕口部構造におけるコッター筋を示す部分拡大平断面図である。本発明の第２実施形態に係る仕口部構造を示す斜視図である。本発明の第３実施形態に係る仕口部構造を示す斜視図である。（Ａ）は本発明の各実施形態に係る仕口部構造において、コッター筋に代えて支圧板を連結プレートの上下に設置した変形例を示す斜視図であり、（Ｂ）はコッター筋に代えて支圧板を連結プレートの下に設置した変形例を示す斜視図である。本発明の各実施形態に係る仕口部構造において、連結プレートの側面にコッター筋に代えて貫通孔を形成した変形例を示す斜視図である。

［第１実施形態］
（仕口部構造）
本発明の第１実施形態に係る仕口部構造は、図１に示すように、鉄筋コンクリート製の柱１２にＨ型鋼の梁１４を接合する仕口部１０の構造であり、柱１２の仕口部１０の側面を被覆し、梁１４の端部が接合された角型鋼管２０と、角型鋼管２０の内側面を連結する連結プレート３０と、連結プレート３０の側面に接合されたコッター筋４０と、を有する。

（柱）
柱１２には、軸方向に沿って主筋１２Ａが複数本埋設されている。また、主筋１２Ａには帯筋１２Ｂが巻きつけられている。なお、図１においては、連結プレート３０の形状を示すために、主筋１２Ａ及び帯筋１２Ｂの図示を一部省略している。図５、図６においても同様である。

（角型鋼管）
柱１２において梁１４が接合される仕口部１０には、角型鋼管２０が設けられている。角型鋼管２０は、柱１２を形成するコンクリートを被覆するようにして配置されており、柱１２の外側に露出している。角型鋼管２０における各側面の外側には、梁１４の端部が接合されている。なお、角型鋼管２０における各側面は、本発明における接合プレートの一例である。

図３に示すように、角型鋼管２０の高さ寸法Ｈは、梁１４の高さ寸法ｈより大きく形成されている。梁１４の取り付け高さは任意であるが、第１実施形態においては、延設方向が等しい２つの梁１４の取り付け高さが異なっている。また、梁１４（梁１４Ａ）の上端は角型鋼管２０の上端より下方に配置され、梁１４（梁１４Ｂ）の下端は角型鋼管２０の下端より上方に配置されている。

（連結プレート）
図２に示すように、角型鋼管２０における各側面の内側には、連結プレート３０が接合されている。連結プレート３０は平面視で十字形状とされ、それぞれの辺（辺３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の先端と、角型鋼管２０の内側面とがＴ継手を形成し、互いに溶接されている。また、連結プレート３０のそれぞれの辺の延長線上に、梁１４のウェブ１４Ｗが配置されている。

なお連結プレート３０は、辺３０Ａ、３０Ｃを構成する１枚の鋼板の両面に、それぞれ辺３０Ｂ、３０Ｄを構成する鋼板の端面を溶接することで十字状に形成されている。

図３に示すように、連結プレート３０の高さ寸法は角型鋼管２０の高さ寸法と略同一とされ、それぞれの上端面及びそれぞれの下端面が略面一になるように配置されている。連結プレート３０は、少なくとも上端寄りの部分及び下端寄りの部分とが、角型鋼管２０に対して溶接される。

（コッター筋）
図３に示すように、連結プレート３０の側面には、丸鋼で形成されたコッター筋４０が溶接されている。コッター筋４０は、本発明における荷重受け部材の一例であり、長手方向が横方向を向くようにして、連結プレート３０の上端部寄りの部分及び下端部寄りの部分に配置されている。また、図２に示すように、コッター筋４０は、連結プレート３０の各辺（辺３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）の両面に配置されている。

コッター筋４０は、柱１２の主筋１２Ａと干渉を避けるように配置されている。具体的には図４に示すように、コッター筋４０が連結プレート３０の側面から突出する突出幅Ｄ１は、主筋１２Ａと連結プレート３０との離隔距離Ｄ２より小さい（Ｄ１＜Ｄ２）。さらに、コッター筋４０と角型鋼管２０の内側面との離隔距離Ｌ１は、主筋１２Ａの内側端と角型鋼管２０の内側面との離隔距離Ｌ２より大きい（Ｌ１＞Ｌ２）。

なお、本実施形態において、コッター筋４０は丸鋼とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば平鋼、アングル材、チャンネル材等の各種鋼材や、スタッドボルト等を溶接してもよい。

（施工方法）
第１実施形態の仕口部１０を施工方法するためには、まず十字形状の連結プレート３０を組立て、その後、連結プレート３０の側面にコッター筋４０を溶接する。この溶接作業は、角型鋼管２０の外部で行えるため、例えば角型鋼管２０の内部でコッター筋４０を連結プレート３０に溶接する場合と比較して作業性が高い。

その後、コッター筋４０が溶接された連結プレート３０を角型鋼管２０へ挿入し、連結プレート３０と角型鋼管２０とを溶接する。この際、連結プレート３０の上端寄りの部分及び下端寄りの部分のみを角型鋼管２０へ溶接し（溶接部Ｗ、図３参照）、上下方向の中央部分は角型鋼管２０に溶接しない。これにより角型鋼管２０の内部に工具を差し込む溶接作業の手間が軽減される。

その後、連結プレート３０が溶接された角型鋼管２０を、施工現場において所定の位置に配置し、柱１２の主筋１２Ａ、帯筋１２Ｂ等を配筋し、コンクリートを打設する。そして角型鋼管２０に梁１４を接合する。なお、図１、図２において梁１４は、角型鋼管２０の各側面に接合されているが、梁１４は角型鋼管２０の２側面または３側面のみに接合するものとしてもよい。

（作用・効果）
第１実施形態に係る仕口部構造では、図２に示すように、仕口部１０の内部に埋設された連結プレート３０が、梁１４が接合された角型鋼管２０の内側面同士を連結している。このため、角型鋼管２０及び連結プレート３０を介して梁１４間に荷重が伝達される。

また、連結プレート３０の側面には、コッター筋４０が接合されている。梁１４に作用する鉛直荷重は、角型鋼管２０、連結プレート３０を介してコッター筋４０へ伝達される。このコッター筋４０は、連結プレート３０の側面から突出しているため、仕口部１０へ充填されたコンクリートを押圧する。これにより梁１４に作用する長期荷重を柱１２へ伝達することができる。

また、図４に示すように、コッター筋４０は、主筋１２Ａより柱１２の内側部分に配置される。すなわち、コッター筋４０は、柱１２の外周部以外の部分（中央部寄りの部分）に配置される。このため、梁１４に作用する鉛直荷重は、柱１２の外周部以外の部分に伝達される。これにより、長期荷重により柱１２の外周部分に内部応力が発生し難くして、柱の外周部分にひび割れが発生することを抑制できる。

また、図３に示すように、梁１４（梁１４Ａ）の上端は角型鋼管２０の上端より下側に配置され、梁１４（梁１４Ｂ）の下端は角型鋼管２０の下端より上側に配置されている。このため、例えば地震時などに、梁１４Ａの上フランジから角型鋼管２０に引張力が作用した際、角型鋼管２０は、梁１４Ａの上フランジより上方にある部分と、下方にある部分との双方で対抗することができる。このため、角型鋼管が変形し難い。

また、柱１２は角型鋼管２０で覆われるため、柱１２のコンクリートはせん断補強される。このため、角型鋼管２０の内側に帯筋を設置する必要がない。このため、帯筋を施工する施工手間を削減できる。

なお、第１実施形態における角型鋼管２０は、ロール成形により形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば平板状の鋼材の両端部同士を溶接してボックス状に形成した角型鋼管を用いてもよい。このように角型鋼管を形成することで、任意の大きさの柱１２を被覆することができる。

また、第１実施形態においては、図４に示すように、コッター筋４０が連結プレート３０の側面から突出する突出幅Ｄ１が、主筋１２Ａと連結プレート３０との離隔距離Ｄ２より小さく（Ｄ１＜Ｄ２）、さらに、コッター筋４０と角型鋼管２０の内側面との離隔距離Ｌ１が、主筋１２Ａの内側端と角型鋼管２０の内側面との離隔距離Ｌ２より大きく（Ｌ１＞Ｌ２）形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば図４に１点鎖線で示すように、コッター筋４０が連結プレート３０の側面から突出する突出幅Ｄ１を、主筋１２Ａと連結プレート３０との離隔距離Ｄ２より大きく（Ｄ１＞Ｄ２）した場合でも、コッター筋４０と角型鋼管２０の内側面との離隔距離Ｌ１が、主筋１２Ａの内側端と角型鋼管２０の内側面との離隔距離Ｌ２より大きく（Ｌ１＞Ｌ２）形成すれば、コッター筋４０と柱１２の主筋１２Ａとは干渉しない。

あるいは、図４に２点鎖線で示すように、コッター筋４０と角型鋼管２０の内側面との離隔距離Ｌ１を、主筋１２Ａの内側端と角型鋼管２０の内側面との離隔距離Ｌ２より小さく（Ｌ１＜Ｌ２）形成した場合でも、コッター筋４０が連結プレート３０の側面から突出する突出幅Ｄ１を、主筋１２Ａと連結プレート３０との離隔距離Ｄ２より小さく（Ｄ１＜Ｄ２）すれば、コッター筋４０と柱１２の主筋１２Ａとは干渉しない。

［第２実施形態］
（構成）
第１実施形態の仕口部構造においては、梁１４が接合される４枚の接合プレートが一体的に形成され、角型鋼管２０を構成しているが、図５に示す第２実施形態の仕口部構造においては、接合プレートがそれぞれバラバラに構成されている。梁１４は、４枚の接合プレート２２（接合プレート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ）のうち、少なくとも２枚に接合され、また、４枚の接合プレート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄが、十字形状の連結プレート３０で連結されている。

連結プレート３０における辺３０Ａ、３０Ｃと、接合プレート２２Ａ、２２Ｃとは一体的に形成され、Ｈ型鋼２４のウェブ及びフランジを形成している。

また、連結プレート３０における辺３０Ｂと接合プレート２２Ｂとは一体的に形成され、Ｔ型鋼（カットＴ）２６のウェブ及びフランジを形成している。

さらに、連結プレート３０における辺３０Ｄと接合プレート２２Ｄとは一体的に形成され、Ｔ型鋼（カットＴ）２８のウェブ及びフランジを形成している。

すなわち、第２実施形態における接合プレート２２及び連結プレート３０は、Ｈ型鋼２４のウェブにＴ型鋼２６、２８を溶接して形成されたクロスＨ型鋼におけるフランジ及びウェブによって形成されている。

接合プレート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄは、柱１２を形成するコンクリートの側面に露出して配置されている。接合プレート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの間には隙間があるため、仕口部１０のコンクリートは、外部に露出する。このため、仕口部１０のせん断耐力を補うため、接合プレート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの内側には、主筋１２Ａに加えて、帯筋１２Ｃが配置される。帯筋１２Ｃは、柱１２の出隅部に配置され、連結プレート３０の手前で切断された、４つ割形状とされている。また、帯筋１２Ｃは、上下方向に複数本並べて配置される。

（作用・効果）
第２実施形態に係る仕口部構造では、仕口部１０の内部に埋設された連結プレート３０が、梁１４が接合された接合プレート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの内側面同士を連結している。このため、連結プレート３０を介して梁１４間に荷重が伝達される。

また、接合プレート２２及び連結プレート３０は、Ｈ型鋼２４のウェブにＴ型鋼２６、２８を溶接することで形成されている。このため、角型鋼管の内側に連結プレートを溶接する場合と比較して、接合プレート２２と連結プレート３０とを接合しやすい。

さらに、接合プレート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの間には隙間があるため、柱１２の主筋１２Ａを配筋しやすい。このように、第２実施形態の仕口部構造は、施工性が高い。

なお、第２実施形態に係る仕口部構造におけるコッター筋４０の構成及び効果は、第１実施形態と同様であり説明は省略する。以下に示す第３実施形態においても同様である。

［第３実施形態］
（構成）
第３実施形態に係る仕口部構造は、第２実施形態に係る仕口部構造の帯筋１２Ｃに代えて、接合プレート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄを連結する塞ぎ板２２Ｅを設置している。塞ぎ板２２Ｅは、鋼製の平板を曲げ加工して形成され、平面視でＬ字型の部材であり、柱１２の出隅に沿って配置されている。塞ぎ板２２Ｅの両端部は、接合プレート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの端面と溶接によって一体化されている。

（作用・効果）
第３実施形態に係る仕口部構造によると、第２実施形態の帯筋１２Ｃに代えて塞ぎ板２２Ｅを設置している。すなわち、上下方向に複数本設置する帯筋１２Ｃを１枚の塞ぎ板２２Ｅで代用できるため、施工効率が高い。

［変形例］
上記の各実施形態に係る仕口部構造においては、本発明における荷重受け部材の一例として、連結プレート３０の側面にコッター筋４０を溶接しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、連結プレート３０の各辺３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの交差部に支圧板４２を接合してもよい。

支圧板４２は、図７（Ａ）に示すように連結プレート３０の上下に配置してもよいし、図７（Ｂ）に示すように連結プレート３０の下側のみに配置してもよい。すなわち、少なくとも連結プレート３０の下側に配置すれば、接合プレート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄに図示しない梁１４から作用する鉛直荷重を、連結プレート３０からコンクリートへ伝達できる。

また、上記の各実施形態に係る仕口部構造は、コッター筋４０や支圧板４２のような荷重受け部材を設けない構成にしてもよい。例えば図８に示すように、連結プレート３０の各辺３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄに、それぞれ少なくとも１つの貫通孔４４を形成することで、荷重受け部材の代用とすることができる。この貫通孔４４へ柱１２のコンクリートが充填されることにより、貫通孔４４の孔壁とコンクリートとの間に支圧力が発生し、梁１４から作用する鉛直荷重を連結プレート３０からコンクリートへ伝達できる。

またさらに、この貫通孔４４へ棒鋼等を差し込んで荷重受け部材とすることもできる。あるいは、例えば辺３０Ａ、３０Ｃにはコッター筋４０を接合し、辺３０Ｂ、３０Ｄには貫通孔４４を形成してもよい。すなわち、荷重受け部材と貫通孔４４とは、併用して用いることもできる。

また、上記の各実施形態においては、連結プレート３０が角型鋼管２０又は接合プレート２２に対して、上下方向に１つだけ接合されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、連結プレート３０を上下方向に分割し、角型鋼管２０又は接合プレート２２に対して、上下方向に２つ並べて接合してもよい。２つ並べる場合においては、それぞれの連結プレート３０は上下方向に隙間を空けて配置してもよいし、互いに接触するように配置してもよい。隙間を空けた場合は、当該隙間に、上述した支圧板４２を配置することもできる。

なお、コッター筋４０に代えて支圧板４２を設置する構成は、第１実施形態及び第２実施形態においても適用できる。このように、本発明の実施形態は様々な態様で実施できる。

１０仕口部
１２柱（鉄筋コンクリート柱）
１４梁（鉄骨梁）
２０角型鋼管（接合プレート）
２２（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ）接合プレート
３０連結プレート
４０コッター筋（荷重受け部材）
４２支圧板（荷重受け部材）
４４貫通孔

Claims

鉄筋コンクリート柱の仕口部の側面に設けられ、鉄骨梁の端部が接合される接合プレートと、
前記仕口部の内部に埋設され、前記接合プレート同士を連結する連結プレートと、
前記連結プレートの交差部又は前記連結プレートの側面に接合され、前記鉄骨梁からの上下方向の荷重を受ける荷重受け部材と、
を有する仕口部構造。
前記荷重受け部材は、前記鉄筋コンクリート柱の外周部以外の部分において、前記連結プレートの側面に接合されているコッター筋である、
請求項１に記載の仕口部構造。
前記連結プレートの上端寄りの部分及び下端寄りの部分のみが前記接合プレートに溶接されている、請求項１又は２に記載の仕口部構造。
前記接合プレートで角型鋼管が構成されている、請求項１～請求項３の何れか１項に記載の仕口部構造。
前記鉄骨梁の上端は、前記接合プレートの上端より下方に配置され、前記鉄骨梁の下端は、前記接合プレートの下端より上方に配置されている、請求項１～請求項４の何れか１項に記載の仕口部構造。