特開 2022-107467 主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022107467

(43)【公開日】2022-07-21

(54)【発明の名称】主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材

(51)【国際特許分類】

   E04C 5/02 20060101AFI20220713BHJP

   E04B 1/26 20060101ALI20220713BHJP

   E04C 3/20 20060101ALI20220713BHJP

【ＦＩ】

E04C5/02

E04B1/26 E

E04C3/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021002436

(22)【出願日】2021-01-08

(71)【出願人】

【識別番号】000235543

【氏名又は名称】飛島建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001317

【氏名又は名称】株式会社熊谷組

(71)【出願人】

【識別番号】000216025

【氏名又は名称】鉄建建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂本 啓太

(72)【発明者】

【氏名】阿部 隆英

(72)【発明者】

【氏名】久保田 雅春

【テーマコード（参考）】

2E163

2E164

【Ｆターム（参考）】

2E163FA02

2E163FA12

2E163FD44

2E163FD46

2E164CA01

2E164CA02

2E164CA12

(57)【要約】      （修正有）

【課題】主筋とコンクリートとの拘束力を高めて主筋周辺のコンクリートの付着割裂破壊を抑制する主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材を提供する。
【解決手段】長手方向に延在する複数の主筋１３と主筋を内在させるコンクリート１５とを有する梁部材１０または柱部材であるＲＣ部材１において、複数の主筋は少なくとも主筋に垂直なＲＣ部材の矩形断面内で対向する２辺のそれぞれの近傍に整列して配置され、少なくとも一方の辺の最近傍に整列された１列の主筋に沿うように１列の主筋の近傍に設けられる第１辺１３ａと、第１辺に対向し主筋から所定の距離離隔したコンクリート中に位置する第２辺１３ｂとを含み、少なくとも１列の主筋と１列の主筋に隣接するコンクリートとを囲むように配置される主筋周囲補強筋がＲＣ部材の材端部近傍から主筋の軸方向の所定の範囲に設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向に延在する複数の主筋と主筋を内在させるコンクリートとを有する梁部材または柱部材であるＲＣ部材において、
前記複数の主筋は少なくとも前記主筋に垂直な前記ＲＣ部材の矩形断面内で対向する２辺のそれぞれの近傍に整列して配置され、
少なくとも一方の辺の最近傍に整列された１列の主筋に沿うように前記１列の主筋の近傍に設けられる第１辺と、第１辺に対向し前記１列の主筋から所定の距離離隔したコンクリート中に位置する第２辺とを含み、少なくとも前記１列の主筋と前記１列の主筋に隣接するコンクリートとを囲むように配置される主筋周囲補強筋が前記ＲＣ部材の長手方向端部から主筋の軸方向の所定の範囲に設けられることを特徴とする主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材。

【請求項2】

前記ＲＣ部材に設置する前記主筋周囲補強筋の前記ＲＣ部材の断面における内側方向の長さは１０ｃｍ以上、前記ＲＣ部材のせい寸法の１／２未満であることを特徴とする請求項１に記載の主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材。

【請求項3】

前記主筋周囲補強筋を設置する前記主筋の軸方向の所定の範囲は前記長手方向端部から前記ＲＣ部材のせい寸法の１／２以上、前記ＲＣ部材の全長の１／２以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材。

【請求項4】

前記ＲＣ部材は長手方向に沿って前記複数の主筋の全体を囲むように配置される複数のせん断補強筋をさらに備え、前記主筋周囲補強筋は、隣接する前記せん断補強筋の間に１つ以上設置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材に関し、特にＲＣ部材の外周近傍の主筋と、主筋から内周側に隣接するコンクリートとを取り囲むように主筋周囲補強筋を設けることにより、主筋とコンクリートとの拘束力を高めて主筋周辺のコンクリートの付着割裂破壊を抑制する主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材に関する。

【背景技術】

【0002】

ＲＣ部材は鉄筋とコンクリートとを組み合わせて一体化し、軸方向の引張り応力を鉄筋で、圧縮応力を主にコンクリートで負担することにより、全体として曲げ強度を有する。このようなＲＣ部材を柱や梁として鉄筋コンクリート造の建物を建築した場合、地震などにより周期的な外力が加わると、柱と梁の境界部分近傍などに高い曲げ応力が発生する。地震などによる周期的な揺れの間、ＲＣ部材の断面内では曲げに伴う引張軸力と圧縮軸力とが交互に作用する。

【0003】

近年では鉄筋コンクリート造の建物も高層化が進み、より強度を向上するため、高層の建物では主筋の径を太径にしたり高強度鉄筋を採用したりする対応が増えてきている。このような場合、地震などの揺れに対して主筋近傍のコンクリートに付着割裂破壊が発生しやすくなることが知られている。そこで、こうした付着割裂破壊を防止するための技術も開発されている。

【0004】

特許文献１には、主筋の一部に、コンクリートとの付着絶縁部を設けた鉄筋コンクリート柱、梁の配筋構造が開示されている。特許文献１においては、部材の一部にグリースや粘土等を塗布した上に、保護材を捲装してコンクリートとの付着絶縁部を設けた主筋と、付着絶縁部を設けない主筋とを組み合わせることで付着割裂破壊を防止し、復元力特性のスリップ現象を防止している。

【0005】

しかし、特許文献１のように主筋の一部に付着絶縁部を設けるのみでは圧縮コンクリートの対処が不足しており、圧縮鉄筋の座屈が生じやすいという問題が残る。また特許文献１のような従来技術では、所定の主筋に対して絶縁処理を施す必要があり、施工前の準備工程が増加し、工程の調整が必要となるという課題もある。
そこで、事前に絶縁処理を施すような準備作業が必要なく、また引張側主筋、圧縮側主筋の周りの付着割裂破壊を防止するとともに、圧縮側主筋の座屈を防止して、より大きな履歴ループを描く復元力特性を有するＲＣ部材の提供が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】実開平４－１１４９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記従来のＲＣ部材における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ＲＣ部材の外周近傍の主筋と、主筋から内周側に隣接するコンクリートとを取り囲むように主筋周囲補強筋を設けることにより、主筋とコンクリートとの拘束力を高めて主筋周辺のコンクリートの付着割裂破壊を抑制する主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するためになされた本発明による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材は、長手方向に延在する複数の主筋と主筋を内在させるコンクリートとを有する梁部材または柱部材であるＲＣ部材において、前記複数の主筋は少なくとも前記主筋に垂直な前記ＲＣ部材の矩形断面内で対向する２辺のそれぞれの近傍に整列して配置され、少なくとも一方の辺の最近傍に整列された１列の主筋に沿うように前記１列の主筋の近傍に設けられる第１辺と、第１辺に対向し前記１列の主筋から所定の距離離隔したコンクリート中に位置する第２辺とを含み、少なくとも前記１列の主筋と前記１列の主筋に隣接するコンクリートとを囲むように配置される主筋周囲補強筋が前記ＲＣ部材の長手方向端部から主筋の軸方向の所定の範囲に設けられることを特徴とする。

【0009】

前記ＲＣ部材に設置する前記主筋周囲補強筋の前記ＲＣ部材の断面における内側方向の長さは１０ｃｍ以上、前記ＲＣ部材のせい寸法の１／２未満であることが好ましい。

【0010】

前記主筋周囲補強筋を設置する前記主筋の軸方向の所定の範囲は前記長手方向端部から前記ＲＣ部材のせい寸法の１／２以上、前記ＲＣ部材の全長の１／２以下であることが好ましい。

【0011】

前記ＲＣ部材は長手方向に沿って前記複数の主筋の全体を囲むように配置される複数のせん断補強筋をさらに備え、前記主筋周囲補強筋は、隣接する前記せん断補強筋の間に１つ以上設置されることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材によれば、高い応力が発生しやすい外周部の引張側主筋及び圧縮側主筋の周辺に主筋周囲補強筋を設置することにより、主筋と主筋周りのコンクリートとの拘束力が高められるので、主筋周辺のコンクリートの付着割裂破壊を抑制することができる。

【0013】

本発明に係る主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材によれば、主筋周囲補強筋を設置することにより付着割裂破壊が抑制され、ＲＣ部材の材端部に生じる曲げひび割れを分散させることが可能となり、また１本あたりのひび割れ幅を抑制することが可能となる。その結果、ひび割れ面同士の離間距離が小さくなり、早期にひび割れが閉じることで、引張軸力から圧縮軸力へ転じる際の履歴ループをより大きく描く復元力特性が得られる。

【0014】

また、本発明に係る主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材によれば、圧縮側主筋の周囲のコンクリートは、主筋周囲補強筋により強固に拘束されるので、大変形時の圧縮鉄筋の座屈を防止することが可能となる。
上記の様な各種効果により、本発明に係る主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材は、地震エネルギーの吸収性能が向上し、ひび割れ損傷レベルを低減することができ、大地震後も継続的な使用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材である梁部材の構造を概略的に示す図である。

【図2】本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材である梁部材の平面視の構造を概略的に示す図である。

【図3】本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材である梁部材の応用例を概略的に示す図である。

【図4】本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材である柱部材の構造を概略的に示す図である。

【図5】本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材と従来部材の破壊形式の違いを例示的に示す図である。

【図6】本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材と従来部材の復元力特性比較を例示的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本発明に係る主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材である梁部材の構造を概略的に示す図である。図１（ａ）は梁部材を側方から見た図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の梁断面を示す図である。また、図２は、本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材である梁部材の平面視の構造を概略的に示す図である。以下図１及び図２を参照して第１の実施形態である梁部材について説明する。尚、図１、２は説明のために内部の構造を表すように示した図面であり厳密な意味での断面図ではない。

【0017】

図１（ａ）を参照すると、本発明の第１の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材１は、２本の柱部材２０の間に長さＬ、梁せい寸法Ｄの梁部材１０が架け渡された構造を有する。図１（ａ）では一方の柱部材２０の近傍の梁部材１０のみを示し、他方の柱部材２０及び他方の柱部材２０に延長される梁部材１０は省略して示す。

【0018】

本発明の実施形態による梁部材１０は、梁部材１０の長手方向に延在する複数の主筋１１、主筋１１を内在させるコンクリート１５、複数の主筋１１の周りを全体的に取り囲む複数のせん断補強筋１２、及び複数の主筋１１の周りを部分的に取り囲む複数の主筋周囲補強筋１３を有する。本発明の実施形態による梁部材１０は、特に幅や高さ寸法の制約はないが、実施形態では幅は４００～８００ｍｍ、高さ方向の梁せい寸法Ｄは５００～２０００ｍｍである。一実施形態では標準幅として５００ｍｍ、標準の梁せいとして８５０ｍｍのものを使用する。

【0019】

一般に梁部材１０は、建物への地震などの外力に対して、上向きに凸形状又は下向きに凸形状となるような曲げモーメントを受け易く、上面又は下面に強い引張り応力又は圧縮応力が発生する。そこで主筋１１はコンクリート１５の破壊を低減するよう主に上面又は下面近傍に配置される。

【0020】

本発明の実施形態による複数の主筋１１も、図１（ｂ）に示すように梁部材１０の断面内で対向する２辺、即ち図１（ｂ）中の上辺と下辺のそれぞれの近傍に整列して配置される。図１（ｂ）では上辺近傍に上辺に沿って５本が１列に配置され、下辺近傍に下辺に沿って５本が１列に配置された形態を示すが、これは一つの実施形態に過ぎず、実施形態によっては主筋１１の本数、間隔、列数などの配置はこれに限らない。また主筋１１の太さとしては一般的には直径１９ｍｍから３５ｍｍの範囲のものが使用される。実施形態では標準形として直径２９ｍｍのものを使用する。

【0021】

主筋１１は梁部材１０の全長にわたりコンクリート１５に内包される形で連なり、主に梁部材１０の長手方向に発生する引張り応力を負担してコンクリート１５に必要以上の引張り応力が加わらないようにするとともに、梁部材１０の端部から柱部材２０の中まで延伸し、梁部材１０と柱部材２０との接合強度の確保に寄与する。尚、図１、２では柱部材２０の内部の主筋や補強筋は省略して示している。

【0022】

梁部材１０には、梁部材１０の長さ方向に対して直交する鉛直方向に剪断力が加わるが、主応力としては鉛直方向から４５度傾いた方向に引っ張り又は圧縮応力が加わることになる。そこでこの引張り応力によるコンクリート１５の破断を防止するためにせん断補強筋１２が設置される。せん断補強筋１２は、図１（ｂ）に示すように主筋１１の配列全体の周囲を取り囲むように形成され、梁部材１０の長さ方向に対しては全長にわたり所定の間隔をもって配置される。せん断補強筋１２は、梁部材１０が曲げ変形を受ける際、主筋１１が外周に向かって広がるように変形して外周部のコンクリート１５を破壊するのを防止する役割も果たす。実施形態ではせん断補強筋１２の太さは１０～１６ｍｍであり、一実施形態では標準径として直径１３ｍｍのものを使用する。

【0023】

従来技術における梁部材１０は、上記の様な主筋１１とせん断補強筋１２との組み合わせにより構成されている。しかし、地震などにより大規模な揺れが発生すると柱と梁の境界部分近傍などに繰返しの高い曲げ応力が発生し、主筋１１近傍のコンクリート１５に付着割裂破壊が発生しやすくなることが知られている。付着割裂破壊については図５を参照して後述するが、付着割裂破壊が発生すると、その部分の主筋１１はコンクリート１５による拘束がなくなり自由に変形しやすくなるため、圧縮側の曲げ応力を受けた際に座屈を生じ、結果的に梁部材１０に大きなダメージを受ける要因となる。現在の建築基準では、建物としては地震などによる大規模な揺れを一度経験しても倒壊・崩壊しない強度を有することが求められている。そこで梁部材１０に大きなダメージを受けても建物の倒壊・崩壊に至らなければ、建築基準には適合することになる。

【0024】

しかし、大きな地震ほど大きな余震も想定され、余震によって倒壊・崩壊のリスクがあるとなればその建物は安心して利用できない。本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材１は、１回目の大きな揺れに対しても大きなダメージが入るのを防止し、建物として繰り返しの揺れにも耐えうるように補強を施したＲＣ部材を提供するものである。そのために、柱と梁の境界部分近傍など付着割裂破壊の発生しやすい部分に主筋周囲補強筋１３を集中的に配置し、付着割裂破壊及びそれに伴う主筋１１の座屈を防止するものである。

【0025】

主筋周囲補強筋１３は、図１（ｂ）に示すように、梁部材１０の少なくとも上辺または下辺の最近傍に整列された１列の主筋１１に沿うように、１列の主筋１１の近傍に設けられる第１辺１３ａと、第１辺１３ａに対向し主筋１１から所定の距離離隔したコンクリート１５中に位置する第２辺１３ｂとを含み、少なくとも１列の主筋１１とその１列の主筋１１に隣接するコンクリート１５とを囲むように略四角形状に形成される。このように主筋周囲補強筋１３は、梁部材１０の断面全体を補強するせん断補強筋１２とは異なり、最も高い曲げ応力を受ける上辺又は下辺近傍の主筋１１と主筋１１の周りのコンクリート１５とを併せて囲むように設置することで主筋１１の周りのコンクリート１５の付着割裂破壊を防止する。実施形態では、主筋周囲補強筋１３の太さは１０～１６ｍｍであり、一実施形態では標準径として直径１０ｍｍのものを使用する。

【0026】

図１（ｂ）では梁部材１０の上辺及び下辺のいずれにも主筋周囲補強筋１３を設けた実施形態を示す。またここでは主筋１１は梁部材１０の上辺及び下辺のいずれも１列ずつが配置されるように示したが、梁部材１０によってはこうした上辺または下辺の最近傍に整列された１列の主筋１１の内側にさらに１列または複数列の主筋１１を配置することもあり得る。この場合、主筋周囲補強筋１３は上辺または下辺の最近傍に整列された１列の主筋１１のみを取り囲むように設置してもよいし、他の主筋１１の列も含んで取り囲むように設置してもよい。他の主筋１１の列も含んで取り囲むように設置する場合、他の主筋１１は最外周の主筋１１の列より太い主筋１１でもよく、その場合梁部材１０の幅方向の中央に位置するように設置することで、付着割裂破壊を抑制する効果を向上することができる。また、他の主筋１１の列も含んで取り囲むように設置する場合、他の主筋１１の列の更に内側のコンクリート１５も含めて取り囲むように主筋周囲補強筋１３を設置することが好ましい。

【0027】

梁部材１０に設置する主筋周囲補強筋１３の高さ方向の長さｄは１０ｃｍ以上、梁せい寸法Ｄの１／２未満であることが好ましい。一実施形態では標準的な長さｄとして、梁せい寸法Ｄの１／４のものを使用する。また、梁部材１０の長さ方向に対しては、柱部材２０と梁部材１０の境界である梁端部１７から所定の距離ｘの材端部１４に集中的に配置する。所定の距離ｘは梁端部１７から梁せい寸法Ｄの１／２以上、梁部材１０の全長Ｌの１／２以下であることが好ましい。より詳細には実施形態では梁部材１０の全長Ｌは、梁せい寸法Ｄに対してＬ／２Ｄが１～４となるように形成し、標準的にはＬ／２Ｄが３となるように形成するが、Ｌ／２Ｄが２以下の相対的に短い梁部材１０の場合は、所定の距離ｘは梁端部１７から梁部材１０の全長Ｌの１／２とするのが好ましい。

【0028】

梁部材１０の長手方向には材端部１４を含め、せん断補強筋１２が所定のピッチで配置されるが、主筋周囲補強筋１３は隣接するせん断補強筋１２の間に１つ以上、即ち主筋周囲補強筋１３を設置するピッチは、せん断補強筋１２を設置するピッチ以下となるように配置する。具体的に実施形態では、主筋周囲補強筋１３を設置するピッチは５０～２００ｍｍであり、一実施形態では標準ピッチとして６７ｍｍを採用する。

【0029】

ＲＣ部材を製作する際、主筋１１やせん断補強筋１２などの鉄筋を予め組み合わせて設置した後、コンクリート１５を打ち込むが、この間、主筋１１やせん断補強筋１２が適正な位置を維持するために、段取り筋を使用してそれぞれの鉄筋を固定する。本発明の実施形態による梁部材１０においても主筋１１、せん断補強筋１２に加え、主筋周囲補強筋１３も図には示さない段取り筋を使用してそれぞれの鉄筋を所定の位置に固定する。図１（ａ）に示すように、せん断補強筋１２の間に複数列の主筋周囲補強筋１３を設置する場合、一つ一つの主筋周囲補強筋１３を段取り筋で固定するのは手間がかかるので、複数列の主筋周囲補強筋１３を、例えば四角く巻き回したコイル状のように予め一体に成形しておいてもよい。また予め上辺側、下辺側の主筋周囲補強筋１３を例えば呂の字のようにつないだ構造としてもよい。このように予め複数の主筋周囲補強筋１３を連結した形で形成することで段取り筋による固定を効率化することができる。

【0030】

図３は、本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材である梁部材の応用例を概略的に示す図である。

【0031】

図３（ａ）は、図１（ｂ）に示す梁断面の上辺及び下辺の主筋１１列の中心に位置する主筋１１同士をつなぐようにさらに補強筋１６が配置されたものである。このように梁に加わる荷重に応じて適宜補強筋１６と組み合わせてもよい。

【0032】

梁部材１０は一般的にはせん断荷重を受ける鉛直方向に長く設けるが、梁部材１０は高さに比べて幅が広い構造もあり得る。図３（ｂ）はこのような幅の方が広い形状の梁部材１０の例である。このように高さに比べて幅の広い梁部材１０でも、鉛直方向への曲げモーメントを受ける場合に発生する最大曲げ応力は、梁部材１０の上面又は下面に発生するので、主筋１１は上面及び下面に沿って配置される。主筋周囲補強筋１３も上面の主筋１１列、下面の主筋１１列に対し、それぞれ主筋１１と主筋１１から内側に広がるコンクリート１５を包含するように配置される。

【0033】

図３（ｃ）は、梁部材１０が単独ではなく上方階のスラブ３０と組み合わされた構造を有する場合の構造例を示す。図３（ｃ）の例では、梁部材１０の下辺側は図１（ｂ）の梁断面と同一の構造であるが、上辺側はスラブ３０と組み合わされたことにより、その構造が下辺側と相違している。梁部材１０の上辺側では上辺に沿って配列された梁部材１０の主筋１１の上側と下側に、主筋１１と直交するようにスラブ３０のスラブ主筋３１が梁部材１０を貫通する形で配置されており、梁部材１０の左右両側に張り出したスラブ３０には、主筋１１と平行する方向にスラブ３０のスラブ補強筋３２が複数配置されている。またスラブ３０の上面と梁部材１０の上面が同一平面となるように構成されている。この例では主筋１１の上下を通過するスラブ主筋３１が、主筋周囲補強筋１３と同様の役割を果たすことが期待され、上辺側の主筋周囲補強筋１３は省略されている。水平方向に隣接するスラブ主筋３１のピッチが広く、付着割裂破壊の防止効果が十分に見込めない場合などは、スラブ主筋３１及びせん断補強筋１２の間の空いた空間に、主筋周囲補強筋１３をさらに設置して梁部材１０の性能向上を図ってもよい。

【0034】

図３（ｃ）は梁部材１０の上面がスラブ３０の上面と揃うような構造であるが、スラブ３０が梁部材１０の上面と下面の間を横切るように設置される構造もあり得る。例えばスラブ３０が梁部材１０の高さ方向の中心付近を横切るように設置され、スラブ主筋３１と梁部材１０の主筋１１とが離隔し、スラブ主筋３１に主筋１１の周りの付着割裂破壊の防止効果が十分に見込めない場合は主筋周囲補強筋１３を設置して主筋１１の周りを補強する。

【0035】

図４は、本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材である柱部材の構造を概略的に示す図である。図４（ａ）は柱部材の正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）を水平方向に切断した柱断面である。図４も説明のために内部の構造を表すように示した図面であり厳密な意味での断面図ではない。

【0036】

図４を参照すると本発明の第２の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材２は、地面又は建物の任意の階の床面５０から立ち上がる高さＨの四角柱状の柱部材２０の構造を有する。高さＨは床面５０から天井までの高さである。図４では天井部及び天井につながる柱部材２０の上方部分は省略して示す。

【0037】

本発明の実施形態による柱部材２０は、柱部材２０の長手方向に延在する複数の主筋２１、主筋２１を内在させるコンクリート２５、複数の主筋２１の周りを取り囲む複数のせん断補強筋２２、及び複数の主筋２１の周りを部分的に取り囲む複数の主筋周囲補強筋２３を有する。

【0038】

柱部材２０の場合、一般に水平断面形状が正方形又は正方形に近い形状を有し、建物の揺れの方向により、曲げ応力の最大値が生ずる面が変わる可能性があり、主筋２１は特定の２平面に限らず、柱部材２０の水平断面の外周４辺に沿って整列して配置される。
図４の実施形態では、重複するコーナーの主筋２１を除き、柱部材２０の各辺には５本ずつの主筋２１が各辺に沿って１列に配列される。このため一つの辺に向かってみた場合、両端の主筋２１を含め７本ずつの主筋２１が配置される構造となっている。図４は一つの実施形態に過ぎず、実施形態によっては主筋２１の本数、間隔、列数などの配置はこれに限らない。

【0039】

柱部材２０の水平断面の４辺の近傍にそれぞれ配列された主筋２１の全体を囲むようにせん断補強筋２２が設けられる。せん断補強筋２２は、地震などの外力を受けた際、柱部材２０が受ける水平方向の剪断力に伴うコンクリート２５に加わる引張り応力を軽減するとともに、主筋２１が外周に向かって広がるように変形して外周部のコンクリート２５を破壊するのを防止する役割も果たす。せん断補強筋２２は、柱部材２０の長手方向に沿って所定間隔で複数が配置される。

【0040】

主筋周囲補強筋２３は、図４（ｂ）に示すように、柱部材２０の水平断面の外周４辺のそれぞれに整列された主筋２１ごとに設けられる。この場合も主筋周囲補強筋２３は、外周４辺の最近傍に整列された１列の主筋２１に沿うように、１列の主筋２１の近傍に設けられる第１辺２３ａと、第１辺２３ａに対向し１列の主筋２１から所定の距離離隔したコンクリート２５中に位置する第２辺２３ｂとを含み、少なくとも１列の主筋２１とその１列の主筋２１に隣接するコンクリート２５とを囲むように略四角形状に形成される。
柱部材２０の場合、４つのコーナーにある主筋２１は隣接する２辺にそれぞれ設置された主筋周囲補強筋２３により重複して囲まれることになる。

【0041】

柱部材２０に設置する主筋周囲補強筋２３は、柱部材２０と床面５０との境界である柱端部２６から所定の距離ｚの材端部２４に集中的に配置する。所定の距離ｚは柱端部２６から柱せい寸法Ｄの１／２以上、柱部材２０の全高Ｈの１／２以下であることが好ましい。また図４（ｂ）のｄで示す主筋周囲補強筋２３の主筋２１列を取り囲む高さ、即ち柱部材２０の断面における内側方向の長さは１０ｃｍ以上、柱せい寸法Ｄの１／２未満であることが好ましい。

【0042】

図５は、本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材１と従来部材の破壊形式の違いを例示的に示す図である。図５（ａ）は主筋周囲補強筋１３を含まない従来構造の梁部材１０、図５（ｂ）は本発明の実施形態による梁部材１０の材端部１４における下向きの凸形状の曲げ変形時の側面の破壊状況を模式的に示すものである。

【0043】

図５を参照すると、従来構造の梁部材１０では下辺側の主筋１１の周りのコンクリート１５が主筋１１に沿って破壊する付着割裂破壊４２が生じ、また曲げひび割れ４１が梁部材１０の上辺に向かって長く発生する。これに対し本発明の実施形態による梁部材１０では主筋周囲補強筋１３により、主筋１１周りのコンクリート１５が拘束され主筋１１から剥がれることが抑制されるため、付着割裂破壊４２の発生を防ぐことができる。また曲げひび割れ４１は従来構造の梁部材１０に比べ分散され、１本当たりのひび割れ幅が抑制される。これによりひび割れ面同士の離間距離が小さくなり、早期にひび割れが閉じることで、次の図６に示すように引張り軸力から圧縮軸力に転じる際の復元力特性のスリップ現象が改善される。

【0044】

図６は、本発明の実施形態による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材と従来部材の復元力特性比較を例示的に示す図である。図中実線で示すのが本発明の実施形態による梁部材１０の復元力特性であり、破線で示すのが従来構造の梁部材１０の復元力特性である。復元力特性は、正側負側に交互に曲げが作用した際の、部材が負担する荷重と変形の関係で示され、一般的に紡錘形の履歴ループを描く。この履歴ループで囲われる面積が大きい方が、エネルギー吸収が大きいことを示す。

【0045】

図５で示したように、従来構造の梁部材１０では長く幅の広いひび割れが生じるため、荷重の増加に対して変位が大きく発生しやすい。これに対し、本発明の実施形態による梁部材１０ではひび割れ幅が小さく、圧縮荷重に転じた際にも早くひびが閉じるので、荷重の増加に対して変位が抑制される。図６のグラフにおいて、実施形態による梁部材１０は従来構造の梁部材１０に比べ履歴ループで囲われた面積、即ちエネルギー吸収が約３０％改善されている。その分地震応答の増大を抑制し建物の耐震性を向上させることができる。

【0046】

以上で説明してきたように、本発明による主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材によれば、主筋の周辺に主筋周囲補強筋を設置することにより、主筋と主筋周りのコンクリートとの拘束力を高め、付着割裂破壊及び曲げひび割れの幅を抑制して主筋の座屈によるＲＣ部材のダメージを低減することができ、結果的にＲＣ部材を使用した建物の耐震性を改善することができる。

【0047】

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更することが可能である。

【符号の説明】

【0048】

１、２ 主筋周囲補強筋を用いたＲＣ部材
１０ 梁部材
１１、２１ 主筋
１２、２２ せん断補強筋
１３、２３ 主筋周囲補強筋
１４、２４ 材端部
１５、２５ コンクリート
１６ 補強筋
１７ 梁端部
２０ 柱部材
２６ 柱端部
３０ スラブ
３１ スラブ主筋
３２ スラブ補強筋
４１ 曲げひび割れ
４２ 付着割裂破壊
５０ 床面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】