JPH07207754A - 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 柱梁接合部の柱コンクリートの支圧耐力を向
上させ、梁降伏型破壊モードの架構を実現する。 【構成】 鉄骨梁２が鉄筋コンクリート柱１内を貫通し
て鉄骨梁２と鉄筋コンクリート柱１とが交差接合される
接合部構造において、鉄骨梁上下フランジ２ａ、２ｂの
外面に補強プレート４で補剛された柱内支圧プレート３
Ａを固着して鉄筋コンクリート柱１内に埋設する。さら
に柱内支圧プレート３Ａと略同一面を形成するように前
記上下フランジ２ａ、２ｂの内面と鉄骨梁２のウェブ２
ｃとに挟まれた部分にウェブ支圧プレート３Ｂを固着す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄筋コンクリート柱と鉄
骨梁との接合部構造に係り、特に柱梁接合部での柱コン
クリートの支圧耐力を向上させるようにした鉄筋コンク
リート柱と鉄骨梁との接合部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、構造物本体の軽量化、構造部材の
スリム化、架構組み立て時の省力化を図るために、鉄筋
コンクリート柱（以下、ＲＣ柱と記す。）と鉄骨梁（以
下、Ｓ梁と記す）とを組み合わせた混合構造による建築
構造物が提案されている。この組み合わせによる混合構
造は架構の水平剛性が大きくとれるとともに、柱スパン
を大きくできるという利点を有する。ところで、建築構
造物等の骨組構造系では架構が地震時水平荷重のような
逆対称荷重を受けた場合に梁降伏型モード（あるいは柱
降伏型モード）のような梁曲げ（柱曲げ）破壊に至るよ
うな終局強度設計を行うことが原則となっている。すな
わち架構全体が水平変位に対して十分な靱性を発揮で
き、作用する交番荷重に対して架構自体が十分なエネル
ギー吸収能力を有するような設計が求められている。前
述のＲＣ柱とＳ梁との混合構造においても、Ｓ梁が曲げ
耐力に達した後も塑性変形能力が十分発揮できるように
設計する必要がある。

【０００３】一方、ＲＣ柱とＳ梁とを接合する柱梁接合
部は、地震時水平力等を受けた際に、最大応力が発生す
る材端部同士を接合する部分である。このためＲＣ柱と
Ｓ梁とで囲まれる部分（接合部パネル）には大きなせん
断力が作用する。このせん断力により接合部パネルが降
伏あるいは破壊してしまうと、柱梁接合部に大変形が生
じ、架構全体の剛性及び耐力が不足し、急激な脆性破壊
を生じてしまう。このような破壊モードを防止し、最終
的にＳ梁が曲げ破壊に至るようにするためにも、柱梁接
合部には十分な耐力と剛性とが要求される。

【０００４】図６にはＲＣ柱５１（下層のみが模式的に
示されている）とＳ梁５２との接合部構造の一例が示さ
れている。同図に示された梁柱接合部の鉄骨部分を構成
する接合部ユニット５０はあらかじめ工場で所定寸法の
Ｓ梁５２、５２が十字形に溶接接合されるとともに、所
定段数の帯筋５３がＳ梁５２のウェブ５２ａを貫通する
ように平面視してＳ梁５２の交差部を中心とした略ロ字
形をなすように溶接接合されたものである。Ｓ梁５２の
端部には添接プレート（図示せず）を介して梁部材（図
示せず）が剛接されるようになっている。また帯筋５３
は下層のＲＣ柱５１上にセットされた際に、ＲＣ柱５１
部分から延設されている柱主筋５４を取り囲むように配
筋されている。これにより接合部パネル部分のせん断耐
力の一部が帯筋５３により負担される。そして接合部ユ
ニット５０のＳ梁５２の交差部を取り囲むように所定断
面の柱形に型枠が組み立てられ、この型枠内にコンクリ
ートが打設されると、図７に示したような柱梁接合部が
完成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、架構に地震
力のような水平荷重が作用すると、柱梁接合部の接合部
パネルには柱及び梁から図８に示したような曲げモーメ
ントＭc、Ｍbとせん断力Ｑc、Ｑbが作用する。このとき
接合部パネル６０のＳ梁５２のフランジの上下面５２
ａ、５２ｂに接するＲＣ柱５１の端面５１ａ、５１ｂに
はＳ梁５２のフランジ上下面５２ａ、５２ｂからの支圧
力による支圧応力が符号Ａで示したような範囲で発生す
る。そして前述の曲げモーメントＭc、Ｍbとせん断力Ｑ
c、Ｑbが増加するにつれて、柱コンクリート上下端縁部
５１ａ、５１ｂから支圧破壊が生じる。この支圧破壊が
柱内部に向かって進行すると、コンクリート被り部分の
縁コンクリート（ハッチング部分）が剥落し、柱断面が
欠損して急激に柱梁接合部の耐力が低下してしまう。こ
の結果、架構全体が柱梁接合部の脆性破壊により破壊し
てしまうおそれもある。

【０００６】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、柱梁接合部の柱コンクリー
トの支圧耐力を高めて柱梁接合部における脆性破壊を防
止して、架構全体に十分な靱性を持たせるようにした鉄
筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は鉄骨梁が鉄筋コンクリート柱内を貫通して
前記鉄骨梁と鉄筋コンクリート柱とが交差接合される鉄
筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造において、前
記鉄骨梁は、鉄骨梁上下フランジの外面に補強部材で補
剛された状態で固着されて前記鉄筋コンクリート柱内に
埋設される柱内支圧プレートと、該柱内支圧プレートと
略同一面を形成するように前記上下フランジの内面と前
記鉄骨梁のウェブとに挟まれた部分に固着されたウェブ
支圧プレートとを備えたことを特徴とするものである。

【０００８】この場合、前記柱内支圧プレートは、プレ
ート外側面が前記鉄筋コンクリート柱の端面と略同一面
となるように前記上下フランジの外面に固着することが
好ましい。

【０００９】さらに、前記柱内支圧プレートは、プレー
ト幅が前記鉄骨梁のフランジ幅に等しく設定することが
好ましい。

【００１０】

【作用】本発明によれば、鉄骨梁上下フランジの外面の
所定位置に補強部材で補剛された状態で柱内支圧プレー
トを固着し、前記鉄筋コンクリート柱内に埋設し、さら
に該柱内支圧プレートと略同一面を形成するように前記
上下フランジの内面と前記鉄骨梁のウェブとに挟まれた
部分にもウェブ支圧プレートを固着することにより、柱
梁接合部の梁から支圧作用を受ける柱部分のコンクリー
トを前記柱内支圧プレートで拘束でき、これにより柱梁
接合部の支圧耐力が向上し、柱梁接合部での脆性破壊を
防止することができる。

【００１１】また、前記柱内支圧プレートのプレート外
側面が前記鉄筋コンクリート柱の端面と略同一面となる
ように前記上下フランジの外面に固着することにより柱
の支圧耐力を最大限向上させることができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明による鉄筋コンクリート柱と鉄骨
梁との接合部構造の一実施例を添付図面を参照して説明
する。図１には既に構築されている下層のＲＣ柱１上に
設置された接合部構造を構成する接合部ユニット１０が
示されている。この接合部ユニット１０は全体が工場で
製作されたものでＳ梁の十字交差部を主要構成要素と
し、図６に示された従来例と同様にＳ梁２の接合部があ
らかじめ工場で十字形に溶接接合されている。さらにＲ
Ｃ柱１内に埋設されるＳ梁２の部分のＲＣ柱１の柱形位
置には支圧補強プレート３Ａ、３ＢがＳ梁２のフランジ
上下面２ａ、２ｂとウェブ２ｃとに溶接接合されてい
る。支圧補強プレート３Ａ、３Ｂはフランジの上下面２
ａ、２ｂから上下方向に突出するように固着され、ＲＣ
柱１の端面とプレート外側面とが略同一面を形成するよ
うにＲＣ柱１内に埋設された柱内支圧プレート３Ａと、
この柱内支圧プレート３Ａと同一平面を構成するように
上下フランジ２ａ、２ｂの内側とウェブ２ｃ側面との間
に固着されたウェブ支圧プレート３Ｂとからなる（図
１、図２参照）。

【００１３】このうち柱内支圧プレート３Ａには図１及
び図２に示したように十字形をなした補強プレート４が
溶接されている。この補強プレート４と柱内支圧プレー
ト３Ａとが一体的にＳ梁２のフランジ上下面２ａ、２ｂ
にすみ肉溶接により固着されている。これにより柱内支
圧プレート３ＡはＳ梁２からの支圧作用にＲＣ柱１が抵
抗する際に、コンクリート下端部分を十分に拘束すると
ともに、コンクリート上下端縁部の剥落を防止する役割
を果たすことができる。

【００１４】また、柱内支圧プレート３Ａは本実施例で
は板幅がＳ梁２のフランジ幅に等しく、高さはＳ梁２上
に施工されるスラブ厚さ（図示せず）とほぼ等しく設定
されている。したがってＳ梁２の上側フランジ２ａに固
着された柱内支圧プレート３Ａの表面はＲＣ柱１の施工
時には柱表面の下端部分に露出するが、スラブを施工し
た後はスラブ内に埋設されてしまう。このため耐火被覆
等の付帯作業が不要になるという利点がある。一方、下
側フランジ２ｂに固着された柱内支圧プレート３Ａは梁
下に露出するようになるが、Ｓ梁２への耐火被覆工作業
と同時に、この部分の耐火被覆作業を行えば良い。

【００１５】さらに図１及び図２に示したようにウェブ
支圧プレート３Ｂ位置のＲＣ柱１内には柱主筋５をとり
囲むように所定段数の帯筋６が平面視して梁交差部を中
心として略ロ字形をなすように配筋されている。この帯
筋６で囲まれたコンクリートがパネル部分でせん断耐力
の一部として累加的に負担される。

【００１６】ここでこのように配置された支圧補強プレ
ート３による支圧耐力の向上のメカニズムについて図３
に示した外力のつりあい図を参照して説明する。同図に
示したように柱梁接合部の接合部パネル１１にはＲＣ柱
１及びＳ梁２から曲げモーメントＭc、Ｍbとせん断力Ｑ
c、Ｑbが作用する。またＳ梁２の上下のフランジ２ａ、
２ｂには曲げモーメントＭbの偶力として水平力Ｖb（＝
Ｍb／ｓｄ、ｓｄ：Ｓ梁２のフランジ中心間距離）がフ
ランジ面に沿って発生する。このときＳ梁２のフランジ
２ａ、２ｂに接触するＲＣ柱１の端面１ａにはフランジ
２ａ、２ｂから支圧力が作用するが、支圧補強プレート
３Ａ、３ＢによりＲＣ柱１の端部コンクリートが確実に
拘束されているので、コンクリート部分がＳ梁２の支圧
作用に対して十分抵抗できるとともに、コンクリート上
下端縁部の剥落を防止できる。この結果、ＲＣ柱１部分
の支圧耐力を十分大きくとることができ、接合部でせん
断破壊を先行させないようにすることができる。

【００１７】また図３に示したようにＳ梁２のフランジ
２ａ、２ｂに沿ったせん断力Ｖbに対しても柱内支圧プ
レート３Ａの面部分で符号Ｂで示したように支圧抵抗で
き、梁柱接合部の支圧耐力の増加に寄与することができ
る。

【００１８】次に変形例として十字形をなした補強プレ
ートに代えて各柱内支圧プレート３Ａを独立して補強す
るリブを配置した例について図４を参照して説明する。
同図に示したように各Ｓ梁２フランジには略三角形状を
なす補強リブ７が一体的に固着された柱内支圧プレート
３Ａに溶接接合されている。この補強リブ７は柱内支圧
プレート３ＡがＲＣ柱１上下端縁部のコンクリート部分
を拘束可能な程度の板厚、寸法に設定されている。補強
リブ７をこのような形状にすることによりＲＣ柱１部分
のコンクリート打設時に梁下部分へのコンクリート充填
を確実に行えるという利点がある。

【００１９】図５は支圧補強プレート３の形状の変形例
を示したものである。この支圧補強プレート３は図示し
たように柱内支圧プレート３Ａ及びウェブ支圧プレート
３Ｂの幅がＳ梁２のフランジ幅より大きく設定されてい
る。そしてウェブ支圧プレート３Ｂはその張り出し部分
が柱内支圧プレート３Ａと接触するような形状をなして
おり、この部分で柱内支圧プレート３Ａとウェブ支圧プ
レート３Ｂとを接合してＳ梁２を囲む「つば状」をなす
ようになっている。このように支圧補強プレート３を構
成することで、柱梁接合部の支圧耐力を増大させること
ができるとともに、Ｓ梁２の梁断面を考慮して接合部パ
ネルのせん断有効幅を決定することも可能になる。

【００２０】ここで、前述した接合部ユニットの建方作
業について簡単に説明する。一般に、柱の施工は各階ご
とに現場打ちされるか、所定高のプレキャストコンクリ
ート柱（ＰＣａ柱）を各階施工時に建て込むかの方法が
とられている。また、現場打ちＲＣ柱の場合は、柱と柱
梁接合部のコンクリートを一体に打設する一体打ち施工
と、既に構築された下層の柱上に接合部ユニットを設置
して接合部コンクリートを打設する２度打ち施工とに分
けられる。一体打ち施工の場合には柱鉄筋（主筋、帯
筋）を組み立てた後に柱型枠をセットし、並行して柱天
端位置に接合部ユニットを建て込み、柱型枠の周囲に設
置された支保工で接合部ユニットのＳ梁の端部を支持す
る。このとき接合部ユニットの設置高さは支保工高さで
調整し、水平位置は型枠で調整する。このようにして柱
型枠と接合部型枠とを一体的に組み立て、コンクリート
をＳ梁の天端位置の柱内支圧プレートが埋設されるレベ
ルまで打設する。

【００２１】一方、２度打ち施工の場合には柱が既に接
合部ユニット下端まで構築されているので、接合部ユニ
ットのＳ梁が所定の高さにくるように接合部ユニットを
建て込み、接合部ユニットごと柱天端に据え付けること
ができる。そして接合部ユニットを取り囲むように柱形
に沿って型枠を組み立て、接合部コンクリートを打設す
る。この場合、接合部ユニットを支持する支保工が不要
になるという利点がある。

【００２２】なお、柱内支圧プレート３Ａの剛性を高め
るために前述の補強プレート４や補強リブ７に加えて種
々のスチフナを設けても良いことは明らかである。ま
た、図５に示した柱内支圧プレート３ＡのＳ梁２のフラ
ンジ幅に対する張り出し量も補強スチフナ等を用いるこ
とでより大きくとることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、簡易な構造で接合部構造の支圧耐力を向上さ
せ、架構全体が梁降伏型モードの破壊となるような構造
系を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との
接合部構造の一実施例である接合部ユニットを示した斜
視図。

【図２】図１に示した接合部ユニット平面形状を示した
平面図。

【図３】図１に示した接合部ユニットの接合部パネルに
作用する外力のつりあい図。

【図４】図１に示した接合部ユニットの変形例を示した
斜視図。

【図５】支圧補強プレートの変形例を示した部分斜視
図。

【図６】従来の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部
構造の一例の接合部ユニットを示した斜視図。

【図７】コンクリート打設された状態の柱梁接合部構造
の一例を示した斜視図。

【図８】図６に示した接合部ユニットの接合部パネルに
作用する外力のつりあい図。

【符号の説明】

１ ＲＣ柱 ２ Ｓ梁 ２ａ フランジ上面 ２ｂ フランジ下面 ３Ａ 柱内支圧プレート ３Ｂ ウェブ支圧プレート ４ 補強プレート ５ 柱主筋 ６ 帯筋 ７ 補強リブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄骨梁が鉄筋コンクリート柱内を貫通して
   前記鉄骨梁と鉄筋コンクリート柱とが交差接合される鉄
   筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造において、 前記鉄骨梁は、鉄骨梁上下フランジの外面に補強部材で
   補剛された状態で固着されて前記鉄筋コンクリート柱内
   に埋設される柱内支圧プレートと、 該柱内支圧プレートと略同一面を形成するように前記上
   下フランジの内面と前記鉄骨梁のウェブとに挟まれた部
   分に固着されたウェブ支圧プレートとを備えたことを特
   徴とする鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部構造。
2. 【請求項２】前記柱内支圧プレートは、プレート外側面
   が前記鉄筋コンクリート柱の端面と略同一面となるよう
   に前記上下フランジの外面に固着されたことを特徴とす
   る請求項１記載の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合
   部構造。
3. 【請求項３】前記柱内支圧プレートは、プレート幅が前
   記鉄骨梁のフランジ幅に等しく設定されたことを特徴と
   する請求項１記載の鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接
   合部構造。