JPH094057A - 鋼コンクリート合成骨組の柱梁接合構造及び接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼管コンクリート柱と鋼・コンクリート合成
梁とからなる無耐火被覆の柱梁骨組において、繁雑な施
工を要することなく柱梁接合部を無耐火被覆とすること
のできる鋼コンクリート合成骨組の柱梁接合構造及び接
合方法を得ること。 【構成】 外壁にせん断力伝達部材２を有する鋼管コン
クリート柱１と、鋼管コンクリート柱１側の端部がほぼ
Ｕ字状に折曲げられた主筋１１及び主筋１１を取り巻く
せん断補強筋１２からなる鉄筋１０が内挿され、上部の
長さ方向にコンクリート充填開口部９が設けられた梁鉄
骨６とを有し、梁鉄骨６をせん断力伝達力部材２を囲ん
で鋼管コンクリート柱１に接続して主筋１１の折曲げ部
をせん断力伝達部材２とラップさせると共に、少なくと
も１組のせん断補強筋１２をせん断力伝達部材２の先端
部より鋼管コンクリート柱１側に配置し、コンクリート
充填開口部９から梁鉄骨６内にコンクリート１３を充填
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築構造物の分野にお
ける、鋼とコンクリートからなる合成骨組の柱と梁の接
合構造及び接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄骨構造の建築構造物において
は、柱や梁に耐火被覆を施しており、このため、コス
ト、工期、作業環境などに種々問題があった。このよう
なことから、鋼とコンクリートからなる合成部材を構造
物の柱や梁などの骨組部材に使用し、地震時には全断面
で荷重を負担させ、地震時に比べて負担すべき荷重が小
さい火災時には、鉄筋コンクリート断面で荷重を負担さ
せることにより、耐火被覆を省略するという考え方に基
づく無耐火被覆の鋼管コンクリート柱の例が、ＪＳＳＣ
Ｎｏ．１３、ｐ２６〜３０に報告されている。しかし
ながら、一般に、梁は鉄骨構造となるので、梁及び柱と
梁の接合部には依然として耐火被覆が施されている。

【０００３】このような例として、特公平４−７２０１
７号公報には、図１０に示すように、柱梁接合部の耐火
被覆２２を鉄骨梁２１側からコンクリート１３を充填し
た鋼管柱１側に必要量Ｌだけ延長し、柱梁接合部が火災
により高温になって強度が低下するのを防止する技術が
開示されている。

【０００４】また、実開平２−８５７２０号公報には、
図１１に示すように、２つの溝形鋼７ａ，７ｂを対向配
置し、内部に主筋とせん断補強筋からなる鉄筋２３を配
設してコンクリート１３を充填した合成梁５が記載され
ている。なお、８は下部開口部を閉塞する底蓋、９はコ
ンクリート充填開口部である。さらに、特開平５−２２
２７６７号公報には、図１２に示すように、頂部に長さ
方向に沿って開口部２７を有し底部が閉塞されたダブル
ウェブタイプの鉄筋梁２６の内部に、鉄筋２８を配設し
てコンクリート１３を充填した合成梁５ａと、鉄骨柱１
との接合構造が示されている。そして、これら２つの例
では、合成梁５，５ａの鉄筋２３，２８は、鋼管柱１に
アンカーされている。

【０００５】また、特開平５−２８００９７号公報に
は、図１３に示すように、鋼管柱１に突出部材２９を設
け、合成梁５ａのせん断力をこの突出部材２９を介して
鋼管柱１に伝達するようにした柱梁接合構造が示されて
いる。この柱梁合成構造によれば、合成梁５ａの鉄筋２
８を鉄骨柱１にアンカーする必要はない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特公平４−７２０１７
号公報（図１０）に示す柱梁接合部は、柱を鋼管コンク
リート柱１として無耐火被覆としているが、鉄骨構造の
梁２１及び柱梁接合部には依然として耐火被覆２２が必
要であり、従来の課題を完全に解決することができな
い。

【０００７】また、実開平２−８５７２０号公報（図１
１）及び特開平５−２２２７６７号公報（図１２）に示
す鋼・コンクリート合成梁では、合成梁５，５ａの鉄筋
２３，２８を鋼管柱１に接合する必要があり、現場施工
が繁雑になるという問題があった。また、この作業を省
略するためには、合成梁５，５ａの鉄骨部分から鋼管柱
１へ応力を伝達する必要があり、このため、柱梁接合部
に耐火被覆を施さなければならなかった。

【０００８】特開平５−２８００９７号公報（図１３）
の柱梁接合部は、鉄筋２８を鋼管柱１に接合する必要が
なく、かつ、耐火被覆を不要としたものであるが、柱梁
接合部近傍の合成梁５ａの鉄筋コンクリート部分の補強
については言及しておらず、この部分の補強が不充分で
あると、火災時に支持しうる荷重の限界値が小さくなる
という問題がある。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、鋼管コンクリート柱と鋼・コンクリート
合成梁とからなる無耐火被覆の柱梁骨組において、繁雑
な施工を要することなく柱梁接合部を無耐火被覆とする
ことのできる鋼コンクリート合成骨組の柱梁接合構造及
び接合方法を得ることを目的としたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明に係る鋼コンクリート合成骨組の柱梁接合
構造は、外壁にせん断力伝達部材を有する鋼管コンクリ
ート柱と、鋼管コンクリート柱側の端部がほぼＵ字状に
折曲げられた主筋及び主筋をとり巻くせん断補強筋から
なる鉄筋が内挿され、上部の長さ方向にコンクリート充
填開口部が設けられた梁鉄骨とを有し、この梁鉄骨をせ
ん断力伝達部材を囲んで鋼管コンクリート柱に接続して
主筋の折曲げ部をせん断力伝達部材とラップさせると共
に、少なくとも１組のせん断補強筋をせん断力伝達部材
の先端部より鋼管コンクリート柱側に配置し、コンクリ
ート充填開口部から梁鉄骨内にコンクリートを充填し
た。

【００１１】（２）また、上記（１）の柱梁接合構造に
おいて、せん断力伝達部材を囲んで鋼管コンクリート柱
にブラケットを設け、このブラケットに梁鉄骨を接続し
た。

【００１２】（３）本発明に係る鋼コンクリート合成骨
組の柱梁接合方法は、外壁にせん断力伝達部材が設けら
れた鋼管コンクリート柱に、先端部がほぼＵ字状に折曲
げられせん断補強筋が巻かれた鉄筋が内挿された梁鉄骨
をせん断力伝達部材を囲んで接続し、主筋の折曲げ部を
せん断力伝達部材とラップさせると共に、少なくとも１
組のせん断補強筋をせん断力伝達部材の先端部より鋼管
コンクリート柱側に位置させ、梁鉄骨内にコンクリート
を充填する。

【００１３】（４）また、外壁にせん断力伝達部材及び
このせん断力伝達部材を囲んでブラケットが設けられた
鋼管コンクリート柱に、先端部がほぼＵ字状に折曲げら
れせん断補強筋が巻かれた鉄筋が摺動可能に内挿された
梁鉄骨を鉄筋をその端部から内側に位置させてブラケッ
トに接続し、ついで、鉄筋を摺動させてその折曲げ部を
せん断力伝達部材とラップさせると共に、少なくとも１
組のせん断補強筋をせん断力伝達部材の先端部より鋼管
コンクリート柱側に位置させ、ブラケット及び梁鉄骨内
にコンクリートを充填する。

【００１４】

【作用】火災発生時には、合成梁からのせん断力はせん
断力伝達部材を介して鋼管コンリート柱に伝達される。
合成梁中心部にあたる部分の鋼管柱の表面温度は３時間
加熱時において約５５０℃であり、この部分は常温時の
４０〜５０％の強度を残していて合成梁の変形も小さい
ので、耐火被覆を施すことなく充分に火災に耐えること
ができる。

【００１５】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の第１の実施例の模式図であ
る。図において、１は鋼管コンクリート柱（以下鋼管柱
という）で、その外壁の鋼・コンクリート合成梁５（以
下合成梁という）の接合部には、せん断力伝達部材であ
るスタッドボルトの如き複数（図には４本の場合が示し
てある）の突出部２が設けられている。５は合成梁であ
る。６は合成梁５を構成する梁鉄骨で、２つの溝形鋼７
ａ，７ｂをフランジ部を内側にして所定の間隔で対向は
配置し、両者の間に形成された下部の開口部を底蓋８で
閉塞し、上部の開口部をコンクリート充填開口部９とし
たものである。１０は鋼管柱１側の端部がほぼＵ字状に
折曲げられた主筋１１と、主筋１１の周囲に複数のせん
断補強筋１２が巻かれた鉄筋で、梁鉄骨６内に挿入され
ている。

【００１６】上記のように構成した鋼管柱１に合成梁５
を接合するには、先ず、突出部２を囲んで梁鉄骨６の端
部を鋼管柱１の外壁に当接し、溶接などにより接続す
る。このとき、主筋１１の折曲げ部を突出部２にラップ
させると共に、少なくとも１組のせん断補強筋１２を突
出部２の先端部より鋼管柱１側に位置させる。ついで、
梁鉄骨６のコンクリート充填開口部９から梁鉄骨６内に
コンクリート１３を充填すれば、合成梁５は鋼管柱１に
接合される。

【００１７】図２は本発明に係る柱梁接合部を、ＪＩＳ
Ａ １３０４で規定される条件で加熱し、各部の温度を
測定した結果を示す線図である。図から明らかなよう
に、鋼管柱１の表面の梁断面で覆われた部分（Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）の温度は他の部分（Ｓ６，Ｓ
７，Ｓ８，Ｓ９）の温度より低いので、この部分にせん
断力伝達部材を設けることが有効であることがわかる。

【００１８】図３は角形鋼管（ＳＴＫＲ−４００）の降
伏点の温度依存性を調査した試験結果を示す線図であ
る。図２の実験結果において、合成梁断面中心部にあた
る部分（Ｓ４）の鋼管柱１の表面温度は、３時間（建築
基準法上要求される最長の耐火時間）加熱時に約５５０
℃であり、図３の試験結果から、この部分（Ｓ４）は常
温時の４０〜５０％の強度を残していることがわかる。
梁断面のサイズがより大きいときは、内部の温度がより
低くなることは明らかであり、本発明の有効性も増大す
る。また、梁鉄骨６の温度は、３時間加熱時に約１００
０℃となり、本接合構造がない場合、耐火被覆を施さな
ければ火災時の応力を鋼管柱１に伝達できないことは明
らかである。

【００１９】図４は本発明に係る柱梁接合部に、通常想
定される荷重を負荷してＪＩＳＡ１３０４で規定される
条件で加熱し、本発明の火災時耐力を確認した試験結果
を示す線図で、Ａは突出部２として第１の実施例による
スタッドボルトを用いた場合、Ｂは突出部２として後述
の第４の実施例による受金物を用いた場合を示す。図か
ら明らかなように、Ａ，Ｂいずれの場合においても加熱
時間３時間まで合成梁５の変形は急増せず、柱梁接合部
が健全であることがわかる。

【００２０】このように、本発明においては、鋼管柱１
の柱梁接合部に突出部２を設け、この突出部２と合成梁
５の鉄筋１０をラップさせると共に、少なくとも１組の
せん断補強筋１２を突出部２上に配置したので、火災時
には合成梁５からのせん断力は突出部２を介して鋼管柱
１に伝達される。そのため火災時においても柱梁接合部
の強度が大であり、耐火被覆を施す必要がない。

【００２１】実施例２．図５は本発明の第２の実施例を
模式的に示した分解図である。本実施例は、鋼管柱１、
突出部２の両側に溝形鋼７ａ，７ｂを対向して取付け
て、合成梁５の梁鉄骨６と同じ大きさ、同じ断面形状の
ブラケット１５を設け、また、合成梁５の梁鉄骨６内に
は、せん断補強筋１２が巻かれた固定主筋１１ａと、鋼
管柱１側がほぼＵ字状に折曲げられ、せん断補強筋１２
が巻かれて固定主筋１１ａに沿って摺動する摺動主筋１
１ｂとによって構成された鉄筋１０を挿入したものであ
る。

【００２２】上記のような鋼管柱１に合成梁５を接合す
るには、先ず、図５に示すように、摺動主筋１１ｂを摺
動させてその折曲げ部を梁鉄骨６の端部より内側に位置
させ、仮止めする。次に、梁鉄骨６の端部を高力ボル
ト、溶接等により鋼管柱１のブラケット１５に接合す
る。そして、図６に示すように、摺動主筋１１ｂを鋼管
柱１側に摺動させて突出部２とラップさせる。このと
き、少なくとも１組のせん断補強筋１２を突出部２の先
端部より鋼管柱１側に位置させる。最後に、ブラケット
１５及び梁鉄骨６のコンクリート充填開口部９からコン
リート１３を打設すれば、合成梁５は鋼管柱１に接合さ
れる。

【００２３】実施例３．実施例４．図７は本発明の第３
の実施例を示すもので、本実施例は鋼管柱１に設けた突
出部２を鉄筋で構成したものである。また、図８は本発
明の第４の実施例を示すもので、本実施例は鋼管柱１に
設けた突出部２を、水平片と垂直片からなる逆Ｔ字状の
受金物で構成したものである。

【００２４】上記のように構成した第３、第４の実施例
においても、第１、第２の実施例と同様に、梁鉄骨６は
直接又はブラケット１５を介して鋼管柱１に取付けら
れ、梁鉄骨６内の主筋１１を突出部２とラップさせて少
なくとも１組のせん断補強筋１２を突出部２の先端部か
ら鋼管柱１側に位置させる。そして、コンクリート充填
開口部９からコンクリート１３を充填することにより、
合成梁５を鋼管杭１に接合することができる。

【００２５】実施例５．図９は本発明に係る合成梁５の
他の実施例を示すもので、（ａ）はＨ形鋼１６ａ，１６
ｂを所定間隔で対向位置し、下部開口部を底蓋８で閉塞
して梁鉄骨６を構成したものである。（ｂ）は溝形鋼７
ａ，７ｂをフランジを外側にして所定の間隔で対向配置
し、下部開口部を底蓋８で閉塞したもの、（ｃ）はフラ
ンジを有するＵ字形鋼１７を用いたものである。これら
（ａ）〜（ｃ）の鋼材は、圧延、溶接、プレスなどによ
って作られたものが用いられる。なお、鋼管柱１にブラ
ケット１５を介して合成梁５を接合する場合は、梁鉄骨
６の断面形状に合わせてブラケット１５を設ければよ
い。

【００２６】以上本発明の実施例について説明したが、
突出部２、ブラケット１５、合成梁５など本発明を構成
する各部の構造、形状等は適宜変更することができる。
また、鋼管柱１に設けた突起部２は、火災時に合成梁か
らのせん断力を鋼管柱１に伝達するためのものであり、
伝達すべきせん断力の大きさに応じて、スタッドボルト
や鉄筋の外径や本数、あるいは受金物の寸法等を適宜決
定する。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果を得ることができる。 （１）外壁にせん断力伝達部材を有する鋼管コンクリー
ト柱と、鋼管コンクリート柱側の端部がほぼＵ字状に折
曲げられた主筋及び主筋をとり巻くせん断補強筋からな
る鉄筋が内挿され、上部の長さ方向にコンクリート充填
開口部が設けられた梁鉄骨とを有し、この梁鉄骨をせん
断力伝達部材を囲んで鋼管コンクリート柱に接続して主
筋の折曲げ部をせん断力伝達部材とラップさせると共
に、少なくとも１組のせん断補強筋をせん断力伝達部材
の先端部より鋼管コンクリート柱側に配置し、コンクリ
ート充填開口部から梁鉄骨内にコンクリートを充填し、
火災時における鋼・コンクリート合成梁のせん断力をせ
ん断力伝達部材を介して鋼管コンクリート柱に伝達する
ようにしたので、鋼・コンクリート合成梁の鉄筋を鋼管
コンクリート柱に接続する必要がなく、また、耐火被覆
を施す必要もない。このため、施工が簡単になり、コス
トの低減、工期の短縮、作業環境の向上等、顕著な効果
を得ることができる。また、せん断力伝達部材近傍のコ
ンクリートが補強されるため、火災時における柱梁接合
部のせん断強度が増し、より大きな荷重に耐えることが
できる。

【００２８】（２）上記（１）の柱梁接合構造におい
て、せん断力伝達部材を囲んで鋼管コンクリート柱にブ
ラケットを設け、このブラケットに梁鉄骨を接続するよ
うにしたので、上記（１）の効果に加えて、梁鉄骨の鋼
管コンリート柱への接続が容易になる。

【００２９】（３）外壁にせん断力伝達部材が設けられ
た鋼管コンクリート柱に、先端部がほぼＵ字状に折曲げ
られせん断補強筋が巻かれた鉄筋が内挿された梁鉄骨を
せん断力伝達部材を囲んで接続し、主筋の折曲げ部をせ
ん断力伝達部材とラップさせると共に、少なくとも１組
のせん断補強筋をせん断力伝達部材の先端部より鋼管コ
ンクリート柱側に位置させ、梁鉄骨内にコンクリートを
充填するようにしたので、上記（１）と同様の効果を得
ることができる。

【００３０】（４）外壁にせん断力伝達部材及びこのせ
ん断力伝達部材を囲んでブラケットが設けられた鋼管コ
ンクリート柱に、先端部がほぼＵ字状に折曲げられせん
断補強筋が巻かれた鉄筋が摺動可能に内挿された梁鉄骨
を鉄筋をその端部から内側に位置させてブラケットに接
続し、ついで、鉄筋を摺動させてその折曲げ部をせん断
力伝達部材とラップさせると共に、少なくとも１組のせ
ん断補強筋をせん断力伝達部材の先端部より鋼管コンク
リート柱側に位置させ、ブラケット及び梁鉄骨内にコン
クリートを充填するようにしたので、上記（１），
（２）の効果を得ることができる。さらに、梁鉄骨に内
挿した鉄筋を梁鉄骨の端部より内側に保持し、梁鉄骨を
鋼管コンクリート柱に接続したのち鋼管コンクリート柱
側へずらすようにしたので、運搬時及び建方時に邪魔に
ならず、また、打撃等による変形のおそれもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を説明するための模式図
である。

【図２】本発明に係る柱梁接合部を加熱した際の各部の
温度と時間との関係を示す線図である。

【図３】角形鋼管の降伏点の温度依存性を示す線図であ
る。

【図４】本発明に係る柱梁接合部に通常の荷重を加えて
加熱した際の合成梁の変位と時間の関係を示す線図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施例の分解図である。

【図６】第２の実施例の組立状態を示す模式図である。

【図７】本発明の第３の実施例の模式図である。

【図８】本発明の第４の実施例の模式図である。

【図９】本発明の第５の実施例の合成梁の模式図であ
る。

【図１０】従来の鋼管コンクリート柱と鉄骨梁の接合部
の一例を示す説明図である。

【図１１】従来の合成梁の一例の断面図である。

【図１２】従来の鋼管コンクリート柱と合成梁との接合
部の一例の斜視図である。

【図１３】従来の鋼管コンクリート柱と合成梁との接合
部の一例の斜視図である。

【符号の説明】

１ 鋼管柱 ２ 突出部（せん断力伝達部材） ５ 合成梁 ６ 梁鉄骨 ７ａ，７ｂ 溝形鋼 ９ コンクリート充填開口部 １０ 鉄筋 １１ 主筋 １１ａ 固定主筋 １１ｂ 摺動主筋 １２ せん断補強筋 １３ コンクリート １５ ブラケット １６ａ，１６ｂ Ｈ形鋼 １７ Ｕ字形鋼

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 晴仁 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 中村 信行 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外壁にせん断力伝達部材を有する鋼管コ
   ンクリート柱と、該鋼管コンクリート柱側の端部がほぼ
   Ｕ字状に折曲げられた主筋及び該主筋をとり巻くせん断
   補強筋からなる鉄筋が内挿され、上部の長さ方向にコン
   クリート充填開口部が設けられた梁鉄骨とを有し、 該梁鉄骨を前記せん断力伝達部材を囲んで鋼管コンクリ
   ート柱に取付けて前記主筋の折曲げ部をせん断力伝達部
   材とラップさせると共に、少なくとも１組のせん断補強
   筋をせん断力伝達部材の先端部より鋼管コンリート柱側
   に配置し、前記コンクリート充填開口部から梁鉄骨内に
   コンクリートを充填したことを特徴とする鋼コンクリー
   ト合成骨組の柱梁接合構造。
2. 【請求項２】 せん断力伝達部材を囲んで鋼管コンクー
   ト柱にブラケットを設け、該ブラケットに梁鉄骨を接続
   したことを特徴とする請求項１記載の鋼コンクリート合
   成骨組の柱梁接合構造。
3. 【請求項３】 外壁にせん断力伝達部材が設けられた鋼
   管コンクリート柱に、先端部がほぼＵ字状に折曲げられ
   せん断補強筋が巻かれた鉄筋が内挿された梁鉄骨を前記
   せん断力伝達部材を囲んで接続し、前記主筋の折曲げ部
   を前記せん断力伝達部材とラップさせると共に、少なく
   とも１組のせん断補強筋を前記せん断力伝達部材の先端
   部より鋼管コントリート柱側に位置させ、前記梁鉄骨内
   にコンクリートを充填することを特徴とする鋼コンリー
   ト合成骨組の柱梁接合方法。
4. 【請求項４】 外壁にせん断力伝達部材及び該せん断力
   伝達部材を囲んでブラケットが設けられた鋼管コンクリ
   ート柱に、先端部がほぼＵ字状に折曲げられせん断補強
   筋が巻かれた鉄筋が摺動可能に内挿された梁鉄骨を鉄筋
   をその端部から内側に位置させて前記ブラケットに接続
   し、ついで、前記鉄筋を摺動させてその折曲げ部を前記
   せん断力伝達部材とラップさせると共に、少なくとも１
   組のせん断補強筋を前記せん断力伝達部材の先端部より
   鋼管コンクリート柱側に位置させ、前記ブラケット及び
   梁鉄骨内にコンクリートを充填することを特徴とする鋼
   コンクリート合成骨組の柱梁接合方法。