特許 6685571 柱梁接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6685571

(24)【登録日】2020年4月3日

(45)【発行日】2020年4月22日

(54)【発明の名称】柱梁接合構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/30 20060101AFI20200413BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20200413BHJP

【ＦＩ】

   E04B1/30 K

   E04B1/58 508P

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2019-218033(P2019-218033)

(22)【出願日】2019年12月2日

【審査請求日】2020年2月17日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000170772

【氏名又は名称】黒沢建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002435

【氏名又は名称】特許業務法人井上国際特許商標事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100077919

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 義雄

(74)【代理人】

【識別番号】100153899

【弁理士】

【氏名又は名称】相原 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100172638

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 隆治

(74)【代理人】

【識別番号】100159363

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 淳子

(72)【発明者】

【氏名】黒沢 亮平

【審査官】 土屋 保光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−７１３０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｂ １／３０

Ｅ０４Ｂ １／３８−１／６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｈ形鋼と前記Ｈ形鋼の端部に設けられた接合部材とから構成された梁が、前記端部をコンクリート製の柱の側面に設けられたアゴに載せて配置され、
前記柱と前記接合部材とを貫通してＰＣ緊張材が配置され、前記ＰＣ緊張材を前記柱とは反対側の前記接合部材の面に緊張定着することによって、前記柱と前記梁とを一体化接合する柱梁接合構造であって、
前記接合部材が角形鋼管から形成され、前記Ｈ形鋼のウェブの両側に、それぞれ中空断面が梁せい方向に連続する向きで、前記Ｈ形鋼の上下フランジに接して設けられることを特徴とする柱梁接合構造。

【請求項2】

前記端部は、上部が下部よりも前記柱側に突出してあり、
前記接合部材が、上部部材と下部部材とで形成され、
前記上部部材が、前記下部部材よりも前記柱側に突出して前記アゴに載せられ、
前記下部部材が前記アゴと略同じ高さで配置されることを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合構造。

【請求項3】

前記接合部材内に充填された充填材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の柱梁接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート製柱と鉄骨造梁（鉄骨梁）との接合構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種のコンクリート製柱と鉄骨梁の接合構造については、コンクリートが圧縮力に強いという長所と、鉄骨が鉄筋コンクリートに比べて軽量で強度が高く曲げに強いという長所を活かし、柱をコンクリート造とし、梁を鉄骨造とした混合構造の建造物における柱と梁との接合構造及び接合方法の従来技術がある。

【0003】

下記特許文献１には、端部に定着プレートが設けられた鉄骨梁の端部をプレキャスト・プレストレストコンクリート造柱（以下、ＰＣ柱という）に設けたアゴに載せ、上下のＰＣ柱と鉄骨梁とをＰＣ鋼材によって一体的に圧着接合させる接合構造及び接合方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５５２１１０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されている技術においては、ＰＣ柱と鉄骨梁の接合の為に鉄骨梁端部に定着プレートを設けてある。この定着プレートは、梁端に生じる大きな曲げ応力に対応する為に、Ｈ形鋼の上下フランジに対し、完全溶け込み溶接等の引張力を負担できる溶接方法によって接合する必要がある。

【0006】

しかし、完全溶け込み溶接は、高度な技術を要し、加工コストが増大する。また、完全溶け込み溶接による定着プレートの熱変形を抑制するために、定着プレートを厚くする必要も生じ、コストが大幅に増大してしまうという問題がある。

【0007】

また、特許文献１においては、曲げ剛性を向上させること等を目的として、梁端にエンドプレートを設け、エンドプレートとの間に間隔を空けて定着プレートを溶接することが提案されている。溶接された定着プレートは塑性変形しやすいため、ＰＣ鋼材による緊張に耐えられるように、エンドプレートと定着プレートの間に補剛材を設ける必要が生じ、溶接箇所が多くなり、さらに手間やコストが増えるという問題もある。

【0008】

そこで、本発明は、鉄骨部材の溶接箇所をできる限り減らし、コストの増大を防ぐことが可能な柱梁接合構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決する本願の第１の態様は、
Ｈ形鋼と前記Ｈ形鋼の端部に設けられた接合部材とから構成された梁が、前記端部をコンクリート製の柱の側面に設けられたアゴに載せて配置され、
前記柱と前記接合部材とを貫通してＰＣ緊張材が配置され、前記ＰＣ緊張材を前記柱とは反対側の前記接合部材の面に緊張定着することによって、前記柱と前記梁とを一体化接合する柱梁接合構造であって、
前記接合部材が角形鋼管から形成され、前記Ｈ形鋼のウェブの両側に、それぞれ中空断面が梁せい方向に連続する向きで、前記Ｈ形鋼の上下フランジに接して設けられることを特徴とする柱梁接合構造である。

【0010】

また、本願の第２の態様は、
前記端部は、上部が下部よりも前記柱側に突出してあり、
前記接合部材が、上部部材と下部部材とで形成され、
前記上部部材が、前記下部部材よりも前記柱側に突出して前記アゴに載せられ、
前記下部部材が前記アゴと略同じ高さで配置されることを特徴とする上記第１の態様の柱梁接合構造である。

【0011】

また、本願の第３の態様は、
前記接合部材内に充填された充填材を有することを特徴とする上記第１の態様または上記第２の態様の柱梁接合構造である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、梁本体と梁端の接合部材のいずれも既製品を使用可能とし、また、柱梁接合部において大きな曲げ応力が溶接箇所に生じるのを防ぎ、曲げ剛性の大きい断面形状を有する角形鋼管を使用し、鉄骨部材の溶接箇所をできる限り減らすことで、コストの増大を防ぐことができる柱梁接合構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１（ａ）は本願の第１実施形態に係る柱梁接合構造の平面と水平方向に切断した断面とを示す図である。図１（ｂ）は本願の第１実施形態に係る柱梁接合構造を垂直方向に切断した断面を示す断面図である。

【図2】図２（ａ）は本願の第２実施形態に係る柱梁接合構造の平面と水平方向に切断した断面とを示す図である。図２（ｂ）は本願の第２実施形態に係る柱梁接合構造を垂直方向に切断した断面を示す断面図である。

【図3】図３（ａ）は本願の第３実施形態に係る柱梁接合構造の平面と水平方向に切断した断面とを示す図である。図３（ｂ）は本願の第３実施形態に係る柱梁接合構造を垂直方向に切断した断面を示す断面図である。

【図4】図４（ａ）は本願の第４実施形態に係る柱梁接合構造の平面と水平方向に切断した断面とを示す図である。図４（ｂ）は本願の第４実施形態に係る柱梁接合構造を垂直方向に切断した断面を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１実施形態）
図１を参照しながら本願の第１実施形態に係る柱梁接合構造について説明する。図１（ａ）は本願の第１実施形態に係る柱梁接合構造１の平面と水平方向に切断した断面とを示す図である。図１（ｂ）は本願の第１実施形態に係る柱梁接合構造１を垂直方向に切断した断面を示す断面図である。なお、本願の断面図においては、図面の明瞭化のため、柱２の断面等、断面のハッチングを一部省略している。

【0015】

図１（ａ）に示す第１実施形態に係る柱梁接合構造１は、外柱として配置されたコンクリート製の柱２と３本の鉄骨製の梁３との接合に用いた例を示している。梁３は、柱２の長手方向に対して略垂直な方向で柱２の側面に突き当てられ、接合されている。図１（ａ）において、柱２の下に示す梁３とその周辺については平面を示し、柱２の左右に示す梁３とその周辺については水平方向に切断した断面を示している。３本の梁３と柱２の接合には、いずれも同様の柱梁接合構造１を採用している。したがって、図面においては、対応する部分に同じ符号を用いる。なお、本願の柱梁接合構造１は外柱に限られず、中柱及び隅柱にも適用することができる。

【0016】

柱２は、コンクリート製であり、例えば、プレキャスト・プレストレストコンクリート造、又は、鉄筋コンクリート造とすることができる。柱２は、側面から張り出し、梁３の端部を載せるアゴ２ａを有している。アゴ２ａは、柱２と一体に形成したコンクリート製とすることができる。アゴ２ａは、柱２の略長手方向に対して略垂直な上面と、柱２の長手方向に対して略平行な３つの側面と、下方に向かうにつれて柱２の側面からの突出寸法が小さくなるように傾斜したテーパー状の下面とを有する。アゴ２ａの下面をテーパー状としているのは、柱２の製造時に脱型を容易にするためである。アゴ２ａの形状は上記形状とすることが好ましいが、これに限らず、梁３の端部を載せることができる形状であれば良い。例えば、下面を水平面としても良い。

【0017】

鉄骨梁３は、主要な部分をＨ形鋼により構成し、それぞれ、上フランジ３ａと、ウェブ３ｂと、下フランジ３ｃとを有している。鉄骨梁３の端部には、一対の角形鋼管４ａ、４ｂからなる接合部材４が形成されている。一対の角形鋼管４ａ、４ｂは、いずれも中空断面が梁３の梁せい方向に連続する向きで、ウェブ３ｂの両側に取り付けられている。換言すると、一対の角形鋼管４ａ、４ｂは、柱２と梁３とが接合された状態で、中空断面が柱２の略長手方向又は重力方向に連続する向きで、ウェブ３ｂの両側に取り付けられている。

【0018】

角形鋼管４ａ、４ｂは、上フランジ３ａと下フランジ３ｃに接する高さを有している。角形鋼管４ａ、４ｂは断面が正方形状のものを使用しているが、本願発明はこれに限らず、長方形状のものを使用することもできる。角形鋼管４ａ、４ｂは、柱２側の面が、鉄骨梁３の柱２側の端面と同一平面上に位置するように配置し、隅肉溶接だけで接合部材４と梁３を一体化させることができる。また、品質が保証されているＪＩＳ規格の既製品である角形鋼管４ａ、４ｂを用いることによって、接合部材４の中空断面の形成には完全溶け込み溶接等によって溶接加工して一体化する必要はなくなり、これにより製造コストの増大を防ぐことができ、また完全溶け込み溶接の使用を回避することによって、肉眼で確認できない溶接不良による構造欠陥が生じるリスクを減らすことができる。

【0019】

梁３と柱２の間には目地が設けられ、目地モルタル５が介在している。このように目地を設けることで、寸法誤差による不具合を予防し、建て方を迅速に行うことができる。

【0020】

梁３は、接合部材４と柱２を貫通して配置したＰＣ緊張材６と、ＰＣ緊張材６の両端にそれぞれ配置された定着具７によって、柱２に緊張定着されている。定着具７は、支圧板とナットなどから構成することができる。ＰＣ緊張材６としては、ＰＣ鋼棒などのＰＣ鋼材を用いることができる。定着具７は、柱２とは反対側の接合部材４の面に接して、ＰＣ緊張材６を緊張定着させる。ただし、図１（ａ）の上側に示すように、外柱又は隅柱の場合、梁３が配置されない側の定着具７は、柱２の側面に接して、ＰＣ緊張材６を緊張定着させる。

【0021】

以上に説明した本第１実施形態によれば、完全溶け込み溶接、開先溶接などの引張力に対応する溶接を必要としないため、加工コストの増大を防ぐことが可能となり、また、溶接によるプレートの変形を抑制することができる。さらに、接合部材４を角形鋼管４ａ、４ｂにより構成することによって、接合部材４を形成する為の溶接箇所を大幅に減らすことができる。加えて、鉄骨梁３の端部に取り付ける接合部材４を、中空断面が柱２の略長手方向（略上下方向）に連続する向きに設置することによって、接合部材４の取付は、例えば、せん断応力に対応する隅肉溶接等の溶接方法を採用することができ、引張力に対応する溶接を使用する場合と比較して、安価に製作することができる。

【0022】

また、角形鋼管４ａ、４ｂを使用して形成した接合部材４を、中空断面が柱の略長手方向（略上下方向）に連続する向きに配置することにより、鉄骨梁３の軸方向に作用するＰＣ緊張材６の緊張力を受けても、座屈に強い閉鎖断面であるため、補剛材を溶接して座屈を防止する措置を取らずに済ませることができる。これにより、充填材を省略しやすくなり、施工の手間やコストが軽減される。また、梁３が柱２のアゴ２ａで支えられているため、巨大地震時においても、梁３の落下も防ぐことができる。

【0023】

（第２実施形態）
本願の第２実施形態について、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）は本第２実施形態に係る柱梁接合構造１の平面と水平方向に切断した断面とを示す図である。図２（ｂ）は本第２実施形態に係る柱梁接合構造１を垂直方向に切断した断面を示す断面図である。図２（ａ）において、柱２の下に示す梁３とその周辺については平面を示し、柱２の右側に示す梁３とその周辺については、下部部材４ｃ、４ｄの高さで水平方向に切断した断面を見上げた状態を示し、柱２の左側に示す鉄骨梁３とその周辺については上部部材４ａ、４ｂの高さで水平方向に切断した断面を見下ろした状態を示している。

【0024】

本第２実施形態の柱梁接合構造１は、上記第１実施形態に係る柱梁接合構造１と比較して接合部材４の構成が異なるものの、多くの点において上記第１実施形態と共通する。したがって、本第２実施形態の説明においては、上記第１実施形態の説明において符号を付して説明した部分については、上記第１実施形態で使用した符号と同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

【0025】

本第２実施形態の接合部材４は、上部部材４ａ、４ｂと、下部部材４ｃ、４ｄとからなる。上部部材４ａ、４ｂ及び下部部材４ｃ、４ｄは、いずれも、角形鋼管から構成され、中空断面が梁せい方向に連続する向きで、ウェブ３ｂの両側にそれぞれ取り付けられている。換言すると、接合部材４を構成する上部部材４ａ、４ｂ及び下部部材４ｃ、４ｄは、いずれも、柱２と梁３とが接合された状態で、中空断面が柱２の略長手方向又は略重力方向に連続する向きで、ウェブ３ｂの側にそれぞれ取り付けられている。

【0026】

上部部材４ａ、４ｂは、上フランジ３ａに接し、上フランジ３ａの下面からウェブ３ｂの中間部までの高さを有する。下部部材４ｃ、４ｄは、上部部材４ａ、４ｂの下方でアゴ２ａと略同じ高さに配置され、下フランジ３ｃに接している。上部部材４ａ、４ｂは長方形断面を有する。下部部材４ｃ、４ｄは正方形断面を有する。上部部材４ａ、４ｂの断面の長方形は、その短辺が下部部材４ｃ、４ｄの断面の正方形の一辺と略同じ長さを有する。上部部材４ａ、４ｂは、断面の長方形の長辺を構成する面が、梁３の長手方向に沿って配置される。これにより、上部部材４ａ、４ｂと下部部材４ｃ、４ｄは、ウェブ３ｂとは反対側の面が、略同一平面上に位置する。上部部材４ａ、４ｂと下部部材４ｃ、４ｄは、柱２とは反対側の面も、略同一平面上に位置するように配置されている。

【0027】

下部部材４ｃ、４ｄの柱２側には、接合部材４が配置されていない空間が形成される。この空間に合わせて、梁３には切り欠きが形成されている。換言すると、梁３の端部において、上フランジ３ａとウェブ３ｂの上部とが、ウェブ３ｂの下部と下フランジ３ｃよりも柱２側に突出している。これにより、梁３の端部の下側に、アゴ２ａを配置する空間が形成される。上部部材４ａ、４ｂの柱２側の部分は、アゴ２ａに載せられる。

【0028】

上部部材４ａ、４ｂには、それぞれ、ＰＣ緊張材６とその両端にそれぞれ配置された一対の定着具７が、上下に２セット配置されている。下部部材４ｃ、４ｄには、ＰＣ緊張材６と一対の定着具７が、１セット配置されている。なお、ＰＣ緊張材６と一対の定着具７は３セットに限られず、任意の数とすることができ、また、上部部材４ａ、４ｂと下部部材４ｃ、４ｄとに割り振る数も任意である。

【0029】

以上に説明した本第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、アゴ２ａが梁３の下フランジ３ｃの下面よりも下に突出する寸法を小さくすることができ、高い天井高を確保することが可能となる。

【0030】

（第３実施形態）
本願の第３実施形態について、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら説明する。図３（ａ）は本第３実施形態に係る柱梁接合構造１の平面と水平方向に切断した断面とを示す図である。図３（ｂ）は本第３実施形態に係る柱梁接合構造１を垂直方向に切断した断面を示す断面図である。図３（ａ）において、柱２の下に示す梁３とその周辺については平面を示し、柱２の左右に示す梁３とその周辺については水平方向に切断した断面を示している。

【0031】

本第３実施形態の柱梁接合構造１は、上記第１実施形態に係る柱梁接合構造１と比較して、接合部材４内に充填材８が充填されている点において異なり、その他の点において上記第１実施形態と共通する。したがって、本第３実施形態の説明においては、上記第１実施形態の説明において符号を付して説明した部分については、第１実施形態で使用した符号を付し、上記第１実施形態と重複する説明は省略する。

【0032】

接合部材４の中に充填される充填材８としては、コンクリート又は無収縮モルタルを用いることができる。図３（ａ）に示すように、接合部材４の開口部（中空断面）が梁３の上フランジ３ａの外まで張り出しているため、充填材８の充填は容易に行うことができる。充填材８の充填は、工場でも建設現場でも行うことができる。建設現場で充填材８を充填することで、工場から建設現場への梁３の運搬時に梁３を軽量化することができる。

【0033】

以上に説明した本第３実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加えて、接合部材４の中に充填材８を充填することによって、ＰＣ緊張材６の緊張力の一部が圧縮力として充填材８を介して柱２と梁３との接合に伝達され、接合部材４を形成する角形鋼管４ａ、４ｂの部材断面のサイズや肉厚を小さくすることが可能となり、断面の選択余地が広がり、コストを更に抑制することができる。

【0034】

（第４実施形態）
次に、本願の第４実施形態について、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照しながら説明する。図４（ａ）は本第４実施形態に係る柱梁接合構造１の平面と水平方向に切断した断面とを示す図である。図４（ｂ）は本第４実施形態に係る柱梁接合構造１を垂直方向に切断した断面を示す断面図である。図４（ａ）において、柱２の下に示す梁３とその周辺については平面を示し、柱２の右側に示す梁３とその周辺については下部部材４ｃ、４ｄの高さで水平方向に切断した断面を見上げた状態を示し、柱２の左側に示す鉄骨梁３とその周辺については上部部材４ａ、４ｂの高さで切断した断面を見下ろした状態を示している。

【0035】

本第４実施形態の柱梁接合構造１は、上記第２実施形態に係る柱梁接合構造１と比較して、接合部材４内に充填材８が充填されている点において異なり、その他の点において上記第２実施形態と共通する。したがって、本第４実施形態の説明においては、上記第２実施形態において符号を付して説明した部分については、第２実施形態で使用した符号と同じ符号を付し、上記第２実施形態と重複する説明は省略する。

【0036】

接合部材４の中に充填する充填材８としては、コンクリート又は無収縮モルタルを使用することができる。図４（ａ）に示すように、接合部材４の開口部（中空断面）は、梁３の上フランジ３ａの外まで張り出しており、また、上部部材４ａ、４ｂと下部部材４ｃ、４ｄの内部空間もつながっているため、充填材８の充填は容易に行うことができる。充填材８の充填は、工場でも建設現場でも行うことができる。建設現場で充填材８を充填することで、工場から建設現場への梁３の運搬時に梁３を軽量化することができる。

【0037】

以上に説明した本第４実施形態によれば、上記第２実施形態の効果に加えて、上記の第３実施形態と同様な効果が得られる。

【0038】

なお、本願発明は上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、図示は省略しているが、建物の外周において、柱表面から突出している定着具７及びＰＣ緊張材６の端部の防錆処理として、定着具７にキャップを取り付けて、キャップ内中に防錆剤を充填して防錆処理とすることが望ましい。また、無収縮モルタル等を用いて定着具７を露出しないように覆うことにしてもよい。また、上記第１実施形態及び第３実施形態において、接合部材４として、断面が長方形状の角形鋼管を使用しても良い。

【符号の説明】

【0039】

１ 柱梁接合構造
２ 柱
２ａ アゴ
３ 鉄骨梁
３ａ 上フランジ
３ｂ ウェブ
３ｃ 下フランジ
４ 接合部材
４ａ、４ｂ 角形鋼管（上部部材）
４ｃ、４ｄ 角形鋼管（下部部材）
５ 目地モルタル
６ ＰＣ緊張材
７ 定着具
８ 充填材

【要約】

【課題】 鉄骨部材の溶接箇所をできる限り減らし、コストの増大を防ぐことが可能な接合構造を提供する。
【解決手段】 Ｈ形鋼とＨ形鋼の端部に設けられた接合部材４とから構成された梁３が、端部をコンクリート製の柱２の側面に設けられたアゴ２ａに載せて配置され、柱２と接合部材４とを貫通してＰＣ緊張材６が配置され、ＰＣ緊張材６を柱２とは反対側の接合部材４の面に緊張定着することによって、柱２と梁３とを一体化接合する柱梁接合構造１であって、接合部材４が角形鋼管４ａ、４ｂから形成され、Ｈ型鋼のウェブ３ｂの両側に、それぞれ中空断面が梁せい方向に連続する向きで、Ｈ形鋼の上下フランジ３ａ、３ｃに接して設けられるものとする。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】