JPH02308029A - プレストレスを導入した鉄骨梁と柱の接合部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は人工地盤、重層の構造物など、大スパンまたは
積載荷重の大きい構造物において、梁を構成する鉄骨部
材にプレストレスを導入する場合に利用する鉄骨梁のと
柱の接合部の構造に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、イベントホール、コミユニティ−センター、ある
いは人工地盤といった大空間構造物や重層の構造物など
、大スパンまたは積載荷重の大きな構造物の需要が増え
、それに応じて、非常に大きな断面を持つ鋼管柱または
コンクリート充填鋼管柱（以下、ＳＣ柱と呼ぶ）と、大
断面の形鋼、鋼管などを用いた鉄骨梁、コンクリート充
填鋼管梁（以下、ＳＣ梁と呼ぶ）あるいは鉄骨トラス構
造のトラス梁などからなる架構が計画されている。

しかし、大スパンあるいは積載荷重の大きい構造物の梁
では、自重および積載荷重による曲げモーメントが太き
（なり、例えばラーメン構造においては、柱梁接合部近
傍の上側と梁中央部の下側に大きな曲げ引張応力が生じ
る。これに対し、部材断面を大きくすることは、さらに
自重を増すことにもつながり、コスト的に難しい。した
がって、これら鉄骨梁（ＳＣ梁、トラス梁を含む）の上
述した引張応力の大きい部分にｐｃ鋼棒、ｐｃストラン
ドなどからなる緊張材を配置し、その部分にプレストレ
スを導入して、部材断面の大型化を抑制し、コストの低
減を図ることが考えられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、建築土木構造物において、従来、柱がＳＣ柱
または鋼管柱、梁が鉄骨梁という構造はあるが、梁を構
成する鉄骨部材にプレストレスを導入した構造はあまり
ない。したがって、その仕口回りの緊張材の定着法につ
いても、十分検討されていないのが現状である。

ＳＣ柱を主体としたＳＣ架構において、柱梁仕口部近傍
の鉄骨梁にプレストレスを導入する場合、その力を柱（
鋼管および充填コンクリート）に滑らかに伝達させる必
要があるが、緊張材を単にＳＣ柱のコンクリート内に付
着させただけの構造では、仕口内の応力状態が複雑にな
り、解析や設計が困難となる。また、鋼管柱またはＳＣ
柱の管壁に定着させるには管壁の強度が不十分な場合が
多い。

本発明は上述のような事情のもとに、発明されたもので
、大スパンあるいは積載荷重の大きい構造物における経
済的かつ合理的な仕口部の構造、特にプレストレスを導
入した梁鉄骨の定着部構造を提供することを目的とした
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では鋼管柱またはＳＣ柱と、鉄骨梁（ＳＣ梁、ト
ラス梁を含む）との仕口部近傍にＰＣ鋼材などの緊張材
を配置し、梁を構成する鉄骨にプレストレスを導入して
いる。

緊張材の定着は、柱を構成する鋼管内のほぼ中央に、接
続される鉄骨梁の軸方向と直角な方向に配設したせん断
力伝達用の補強プレートに対し行う。

このように構成することにより、仕口部における種々の
応力状態が明確になり、柱の鋼管の管壁の変形などの問
題が解決される。特に、大スパンの構造物においては、
鋼管内にコンクリートを充填し、ＳＣ柱とする場合が多
く、その場合は充填コンクリートも、緊張材の引抜き力
に抵抗させることができる。

また、鋼管柱またはＳＣ柱に対し、直角な２方向に鉄骨
梁が付く場合には、補強プレートを十字型に配設して、
梁から伝わる応力に対し鋼管柱を補強するとともに、そ
れぞれの補強プレートに、該補強プレートと直角な方向
の鉄骨梁にプレストレスを導入するための緊張材の仕口
側端部を定着させることができる。なお、鉄骨梁が１方
向の場合であっても、補強プレートを十字型に配設し、
鋼管柱を補強するとともに、緊張材の定着に利用するよ
うにしてもよい。

〔実施例〕

以下、図示した実施例について説明する。

第８図は本発明の接合部が適用される大スパン構造物の
架構の一例を示したもので、例えば直径約１．５ｍのＳ
ＣＣ柱間間、高さ約３ｍの鉄骨トラス梁２を架設し、ラ
ーメン構造の架橋を構成する。

この例では図に示した張間方向のスパンが約４０ｍで、
一層の高さは１０．５　ｍ程度を考えている。

このような大スパンの架構を可能とするため、上弦材４
の仕口部近傍と、下弦材５のスパン中央部に、ｐｃ＠棒
などの緊張材３を配設し、プレストレスを導入する。緊
張材３の鉄骨トラス梁２に対する定着は、トラス梁を構
成する鉄骨部材（Ｈ形鋼、丸鋼管、角鋼管、コンクリー
ト充填鋼管など）の軸方向と直角に設けたプレート７な
どを利用し・て行うことができ、ジヤツキなどにより緊
張した後、ネジ方式あるいはくさび方式などで定着する
ことができる。

なお、鉄骨トラス梁２の代わりに、大径鋼管、その他人
型の鉄骨部材、あるいはコンクリート充填鋼管を用いる
場合も同様に考えることができ、曲げ引張応力の大きく
なる部分にプレストレスを導入することにより、経済的
な構造物を構築することができる。

本発明の梁鉄骨の定着部は上述のような構造に利用する
ことができ、以下に具体的な実施例を説明する。

第１図および第２図は上述した第５図のＡ部分の具体的
な構造の一例を示したものである。

この場合、緊張材３は仕口部近傍であることから、引張
応力の作用する上弦材４に沿って配設しである。本実施
例における鉄骨トラス梁２の上弦材４は、図に示すよう
に端部を加工したＨ形鋼であり、ＳＣＣ１０対し、柱梁
接合金具である仕口補強リング９に対する溶接によって
接合している。

図中、Ｍは上弦材４から仕口部に加わる曲げモーメント
、Ｑはせん断力、Ｎは引張力を示す。なお、下弦材につ
いては図示していないが、同様に接合することができる
。

上弦材４に沿って配設した緊張材３は、ＳＣＣ１０仕口
部を構成する短管１ａの管壁を貫通し、短管１ａ内はぼ
中央に固定したせん断力伝達用の補強プレート８に定着
される０図中１２は緊張材３のガイドを兼ねた口止めキ
ャップであり、後から充填されるコンクリート１３の漏
出を防ぐ。

第１図および第２図の実施例では、緊張材３の定着につ
いて、第３図に示すようなカプラー１０を補強プレート
８に溶接し、緊張材３端部に形成したネジを利用して、
ネジ式に定着させている。

この他、第４図に示すように補強プレート８を貫通させ
、ナツト１１で定着させてもよい。また、直交する方向
に梁が取付く場合において、その方向にも緊張材が配設
される場合には、図中、補強プレート８と交差する方向
に固定した補強プレート８ａに定着させることができる
。その場合は２方向の緊張材がぶつからないよう、高さ
方向にずらして定着させる必要がある。

次に、本実施例における定着部の施工手順につ゛いて述
べると、まず、各梁方向に対応して計画した補強プレー
ト８．８ａおよび仕口補強リング９を取付けた短管１ａ
を、組立工場または工事現場でＳＣＣ１０仕口部にセン
トし、梁２の鉄骨を構成する上弦材４としてのＨ形鋼を
溶接する。その後、緊張材３を補強プレート８（必要に
応じ、補強プレー）８ａにも）に取付ける。しかる後に
、ＳＣＣ１０鋼管内にコンクリート１３を充填し、仕口
部を固定する。このように、組立られることにより、鋼
管コンクリート構造としての仕口部での応力伝達および
緊張材３からくる引張力による応力についても、補強さ
れ、仕口部の一体性が確保できる。

なお、以上の例において上弦材４はＨ形鋼に限らず、鋼
管あるいはコンクリート充填鋼管でもよい。また、梁２
もトラス梁に限らず、単なる鋼管あるいはコンクリート
充填鋼管などでもよく、その場合は梁２を構成する部材
の上部寄りに緊張材３が配設される。

第５図の実施例は上述した第１図の実施例におけるＳＣ
Ｃ１０鋼管が丸鋼管であったのに対し、角鋼管を用いた
ＳＣＣ１０（充填コンクリート１３のない単なる角鋼管
柱でもよい）に適用した場合の実施例である。なお、こ
の実施例では梁２が図中、左右両方向に付いている。

第６図および第７図は梁２が両方向にある場合の緊張材
３の定着部の例を示したもので、第６図の例では補強プ
レート８に溶接したカプラー１０にネジ式に定着させて
おり、第７図の例では補強プレート８を、ぶつからない
ようずらした位置で貫通させた両方向の緊張材３をナツ
ト１１で定着させている。

〔発明の効果〕

■　従来の構造では得られなかった積載荷重の大きな条
件下における大スパンが確保できる。

■　柱梁接合部におけるプレストレス導入の際の力の流
れが明確となる。

■　緊張材は柱の鋼管内はぼ中央に位置す補強プレート
に定着されるため、プレストレス導入の際、アンカーの
位置決めおよび固定が確実に行える。

■　コンクリートを充填する場合、空気溜まりの生ずる
ところがなく、良質の密実なコンクリートを打設するこ
とができる。

■　従来の構造に比べ部材断面が小さくて済み、空間の
有効利用が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における仕口部を示す水平断
面図、第２図はその鉛直断面図、第３図は緊張材の補強
プレートへの定着構造の一例を示す鉛直断面図、第４図
は緊張材の補強プレートへの定着構造の他の例を示す鉛
直断面図、第５図は本発明の他の実施例における仕口部
を示す水平断面、第６図および第７図は緊張材の補強プ
レートへの定着構造の例を示す断面図、第８図は本発明
が適用される大スパン構造物の架構の一例を示す正面図
である。 ｌ・・・ＳＣ柱、２・・・梁、３・・・緊張材、４・・
・上弦材、５・・・下弦材、６・・・斜材、７・・・定
着プレート、８・・・補強プレート、９・・・仕口補強
リング、ｌＯ・・・カプラー、１１・・・ナツト、１２
・・・ガイド兼口止めキャップ、１３・・・コンクリー
ト 第５図 第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼管柱またはコンクリートを充填した鋼管柱の内
   部に、該鋼管柱に接続される鉄骨梁の軸方向と直角な方
   向に補強プレートを配設し、該補強プレートに前記鉄骨
   梁にプレストレスを導入するための緊張材の仕口側端部
   を定着させたことを特徴とするプレストレスを導入した
   鉄骨梁と柱の接合部。
2. （２）鋼管柱またはコンクリートを充填した鋼管柱の内
   部に、該鋼管柱に接続される直角な２方向の鉄骨梁のそ
   れぞれの軸方向に、補強プレートを十字型に配設して前
   記鋼管柱を補強するとともに、前記それぞれの補強プレ
   ートに、該補強プレートと直角な方向の鉄骨梁にプレス
   トレスを導入するための緊張材の仕口側端部を定着させ
   たことを特徴とするプレストレスを導入した鉄骨梁と柱
   の接合部。