特開 2023-180085 接合構造

(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】P2023180085

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】接合構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/58 20060101AFI20231213BHJP

   E04B 1/21 20060101ALI20231213BHJP

【ＦＩ】

E04B1/58 602

E04B1/21 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022093189

(22)【出願日】2022-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000195971

【氏名又は名称】西松建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】306024148

【氏名又は名称】公立大学法人秋田県立大学

(71)【出願人】

【識別番号】899000057

【氏名又は名称】学校法人日本大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000420

【氏名又は名称】弁理士法人ＭＩＰ

(72)【発明者】

【氏名】郡司 康浩

(72)【発明者】

【氏名】木村 智史

(72)【発明者】

【氏名】西田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】菅野 秀人

(72)【発明者】

【氏名】高橋 孝二

【テーマコード（参考）】

2E125

【Ｆターム（参考）】

2E125AA03

2E125AA13

2E125AA53

2E125AB12

2E125AC04

2E125AE04

2E125AG23

2E125BA41

(57)【要約】

【課題】 面外方向の荷重に対する抵抗性を高め、雑壁の柱に対する影響を低減させることができる接合構造を提供すること。
【解決手段】 柱梁と袖壁の接合構造は、梁２１と袖壁２３とを構造的に縁を切るために設けられる水平スリット２６と、柱２０と接合する袖壁２３の縁部に形成される欠損部２７とを含む。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

柱梁と雑壁の接合構造であって、
梁と前記雑壁とを構造的に縁を切るために設けられるスリットと、
柱と接合する前記雑壁の縁部に形成される欠損部と
を含む、接合構造。

【請求項2】

前記雑壁と、該雑壁の上側の梁とが鉄筋により接続され、
前記雑壁と、該雑壁の下側の梁との間に、前記スリットが配置される、請求項１に記載の接合構造。

【請求項3】

前記柱の柱せいに対する前記雑壁の前記梁が延びる方向の長さが０．３３以上である、請求項１または２に記載の接合構造。

【請求項4】

前記雑壁の前記欠損部のない部分の厚さに対する該欠損部を有する前記縁部の厚さが０．７以上０．８以下である、請求項１または２に記載の接合構造。

【請求項5】

前記雑壁と前記柱もしくは該雑壁の下側の梁またはその両方とが振れ止め鉄筋により接続される、請求項１または２に記載の接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、柱梁と雑壁の接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

柱梁と雑壁の１つである袖壁の接合部には、鉄筋コンクリート（ＲＣ）により構築される柱梁および袖壁の縁を構造的に切るため、コンクリートよりも柔らかい材料からなる鉛直スリットおよび水平スリットが用いられる。

【0003】

鉛直スリットは、コンクリートの打設時に、コンクリートの流れを分断し、充填性を阻害する一因となり、施工不良を起こしてしまうことがある。

【0004】

このことに鑑み、水平スリットのみを設け、柱と袖壁の間に鉛直スリットは設けない構造が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この構造では、柱梁と袖壁を少量の鉄筋のみで接続し、柱梁と袖壁の一体性を意図的に低減させている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】木原 智美、鈴木 卓、倉本 真、倉本 洋、“片側袖壁付きＲＣ柱における壁板の損傷軽減に関する研究”、コンクリート工学年次論文集、公益社団法人日本コンクリート工学会、２０１５年７月、Ｖｏｌ．３７、Ｎｏ．２、ｐ．１０３－１０８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記の従来の技術では、柱梁と袖壁が少量の鉄筋のみで接続されることから、袖壁の性能上求められる面外方向の荷重に対する抵抗性が非常に弱いという問題があった。また、柱に対して袖壁断面がそのまま接合されているため、袖壁の柱に対する影響が大きくなってしまう懸念があり、実際の建築物に適用することが難しいという問題もあった。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、柱梁と雑壁の接合構造であって、
梁と雑壁とを構造的に縁を切るために設けられるスリットと、
柱と接合する雑壁の縁部に形成される欠損部と
を含む、接合構造が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、面外方向の荷重に対する抵抗性を高め、雑壁の柱に対する影響を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】従来の一般的な柱梁と雑壁の接合構造を示した図。

【図2】施工不良の例を示した図。

【図3】本実施形態に係る柱梁と雑壁の接合構造の第１の例を示した図。

【図4】図３の切断線Ａ－Ａで切断した断面図。

【図5】本実施形態に係る柱梁と雑壁の接合構造の第２の例を示した図。

【図6】図５の切断線Ｃ－Ｃで切断した断面図。

【図7】荷重と変位との関係を示した図。

【図8】柱せい（Ｄ）に対する雑壁の長さ（Ｌ）の比を０．１７にした場合の荷重と変位との関係を示した図。

【図9】柱せい（Ｄ）に対する雑壁の長さ（Ｌ）の比を０．３３にした場合の荷重と変位との関係を示した図。

【図10】柱せい（Ｄ）に対する雑壁の長さ（Ｌ）の比を０．７５にした場合の荷重と変位との関係を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

はじめに、図１を参照して、従来の一般的な柱梁と雑壁の接合構造について説明する。住宅、ビル、病院、学校等の建物は、地面に対して鉛直方向に建つ構造部材として柱と、地面に対して水平方向に架かる構造部材として梁とを用いて構築される。梁は、床や屋根を支え、柱は、梁と接合されて建物全体を支える。柱や梁は、地震が発生したときに抵抗する部材である。

【0011】

建物内には、使用目的に応じて内部空間を分割するため、壁が設けられる。壁には、構造的に荷重を負担する耐力壁と、柱と梁により組まれた躯体の間を塞ぎ、荷重は柱や梁が負担する非耐力壁とがある。耐力壁には、柱梁に筋交いを取り付けた壁等があり、非耐力壁には、雑壁等がある。雑壁には、垂れ壁、腰壁、袖壁がある。

【0012】

例えば、隣り合う２本の柱と、２本の柱の上下に架け渡すように設けられる２本の梁とで囲まれた領域内の中央に窓を設ける場合、上側の梁から窓へと垂れ下がるように設けられる壁が、垂れ壁である。下側の梁から上側の窓へと鉛直方向に建つ壁が腰壁である。各柱から側方の窓へと水平方向へ延びる壁が袖壁である。以下、雑壁を袖壁として説明する。

【0013】

図１に示す一般的な柱梁と袖壁の接合構造は、明快な構造計画を目指すため、コンクリートよりも柔らかい材料からなる鉛直スリット１０および水平スリット１１で柱１２および梁１３と袖壁１４の縁を構造的に切った構造となっている。鉄筋１５は、上側の梁１３から袖壁１４へと延びているが、袖壁１４内で止まっており、柱１２や下側の梁１３へは延びておらず、袖壁２３と柱２０および下側の梁２１は所定の間隔で配置される振れ止め鉄筋１６のみにより接続されている。このように、柱１２や下側の梁１３と袖壁１４の一体性を意図的に低減させることにより、地震時等において、梁１３が延びる方向（水平方向）へ作用する水平力が集中するのを防いでいる。

【0014】

図１に示した接合構造は、下側の梁１３の上面までコンクリートを打設して構築した後、鉛直スリット１０と水平スリット１１を配置し、型枠を設置して柱１２の部分と袖壁１４とを同時にコンクリートを打設することにより構築される。このとき、コンクリートは、一般的に上階から打設することになる。

【0015】

水平スリット１１については、水平スリット１１上にコンクリートが載っていくだけであるため、コンクリートの流れを分断することがなく、充填性を阻害するようなことは起こらない。

【0016】

一方、鉛直スリット１０については、鉛直方向に延びるように配置されるため、コンクリートが上階から打設されると、柱側と袖壁側とに分断して流れることになる。コンクリートを柱側と袖壁側に均等に充填することは難しく、鉛直スリット１０がコンクリートにより柔らかい材料であるため、図２に示すように一方に撓んだ形の施工不良が起こりやすい。

【0017】

鉛直スリット１０および水平スリット１１は、コンクリートより柔らかい材料として、例えば発泡プラスチック系の断熱材として使用されるポリスチレンフォームやフェノールフォーム等が使用される。これらの材料は、コンクリートに比較して、防水性や遮音性が低い。

【0018】

また、鉛直スリット１０や水平スリット１１等の構造スリットの検査は、全数の検査が基本であり、全数検査するのは、労務上の負担が大きい。

【0019】

このような施工不良が起こりやすく、防水性や遮音性が低く、検査の労務上の負担が大きいという問題は、多くのスリットを設けることにより発生するため、上記の非特許文献１のように、鉛直スリット１０は設けず、水平スリット１１のみにする等して、スリットの使用箇所を削減することで改善することができる。

【0020】

鉛直スリット１０を設けない場合、柱１２や梁１３と袖壁１４とは、コンクリートと少量の振れ止め鉄筋のみで接続されることになる。これでは、袖壁１４が柱１２や梁１３と鉄筋１５により接続されていないため、袖壁１４の性能上求められる面外方向（紙面の奥行方向）の荷重に対する抵抗性が非常に弱い。一方、袖壁断面がそのまま柱１２に接合されるため、水平力に対して柱１２だけで負担するのではなく、柱１２と袖壁１４で負担することになり、袖壁１４の柱１２に対する影響が大きくなってしまう懸念がある。すると、地震時等において袖壁１４の影響で柱１２に水平力が集中してかかり、柱１２の耐震性能が低下してしまう。

【0021】

これらの問題を解決するべく、柱梁と袖壁の接合構造を図３に示すような構造とする。図３は、本実施形態に係る柱梁と袖壁の接合構造の第１の例を示した図である。建物は、鉛直方向に延びる柱２０と、柱２０に対して垂直な方向（水平方向）に延びる梁とを用いて構築される。図３に示す例では、梁は、下側の梁２１と、上側の梁２２とが示されている。袖壁２３は、柱２０の両隣であって、上下の梁２１、２２との間に設けられている。なお、図３に示す例では、柱２０の両隣にある２つの袖壁２３の水平方向の長さが同じ長さであるが、異なる長さであってもよい。

【0022】

袖壁２３内には、鉄筋２４が配置されており、鉄筋２４は、上側の梁２２へと延びている。このため、上側の梁２２と袖壁２３が鉄筋（縦筋）２４により接続され、面外方向の荷重に対する抵抗性を高めている。袖壁２３と柱２０および下側の梁２１とは、所定の間隔で配置される振れ止め鉄筋２５により接続され、振れ止め鉄筋２５によっても、面外方向の荷重に対する抵抗性を高めている。なお、振れ止め鉄筋２５は、必要に応じて設けることができる。

【0023】

柱２０と袖壁２３との間には、鉛直スリットは設けず、下側の梁２１と袖壁２３との間にのみ、水平スリット２６を配置する。鉛直スリットを設けないので、スリットの使用箇所が減り、コンクリートを打設する際、コンクリートの流れの分断が生じないので、コンクリートの充填性を改善することができる。

【0024】

袖壁２３は、柱２０にそのまま接合されるが、柱２０に接合する縁部に欠損部２７が形成される。欠損部２７は、袖壁２３の縁部の厚さを薄くするために意図的に欠損させた部分である。これにより、袖壁２３の柱２０へ接続する縁部の断面積が、袖壁２３の縁部以外の部分の断面積より小さくなり、袖壁２３の柱２０に対する影響を低減させることができる。

【0025】

図４は、図３に示した接合構造の切断線Ａ－Ａで切断した断面図である。図４（ａ）に示すように、矩形の断面を有する柱２０の両側に、柱２０に連続して袖壁２３が設けられる。柱２０に接合する袖壁２３の縁部には、袖壁２３の断面を一部欠損させた欠損部２７が、矢線Ｂに示す柱２０、梁２１、２２の幅方向や袖壁２３の厚さ方向の正面側と背面側に２つ設けられている。

【0026】

図４（ｂ）は、図４（ａ）を模式的に表した図であるが、袖壁２３は、柱２０の幅方向の中央位置であって、柱２０の正面から見た両側に設けることができる。柱２０の幅方向の中央、袖壁２３の厚さ方向の中央に重心位置（図芯）があるものとすると、柱２０の図芯と袖壁２３の図芯とを一致させることができる。袖壁２３は、梁２１、２２が延びる方向（水平方向）の長さがＬとされ、縁部以外の部分の厚さがＴとされ、欠損部２７を有する縁部の厚さがＴより薄いＴｃとされる。

【0027】

欠損部２７は、型枠内に目地棒を配置し、コンクリートを打設することにより、目地棒の断面形状と同じ形状の凹部として形成することができる。目地棒の断面形状は、三角形、正方形、長方形、台形等がある。目地の幅は、例えば２０ｍｍ～３０ｍｍとされるが、これは一例であり、この幅に限定されるものではない。

【0028】

図５は、本実施形態に係る柱梁と袖壁の接合構造の第２の例を示した図である。図５に示す例は、図３に示した接合構造とほぼ同様であるが、一方の袖壁２３に、換気口やエアコンの室内機と室外機とを繋ぐホースが通る配管等のスリーブ２８、２９が、袖壁２３の断面欠損として設けられている。ここでは、スリーブ２８、２９を設けた例を示したが、断面欠損はスリーブに限定されるものではない。断面欠損は、柱２０の両隣にある２つの袖壁２３の一方にのみ設けられることに限定されるものではなく、両方に設けられていてもよい。また、スリーブ等の断面欠損の数も、ここでは２つとしているが、２つに限定されるものではない。

【0029】

図６は、図５に示した接合構造の切断線Ｃ－Ｃで切断した断面図である。矩形の断面を有する柱２０の両側に、柱２０に連続して袖壁２３が設けられている。柱２０に接合する袖壁２３の縁部には、袖壁２３の断面を一部欠損させた欠損部２７が、矢線Ｅに示す柱２０や梁２１、２２の幅方向の正面側と背面側に２つ設けられている。

【0030】

図６に示す例では、袖壁２３は、柱２０の正面から見た両側であって、柱２０の正面と袖壁２３の正面が面一になるように設けられている。袖壁２３が設けられる柱２０の幅方向の位置は、これに限られるものではなく、例えば、柱２０の背面と袖壁２３の背面が面一になるように袖壁２３が設けられていてもよい。

【0031】

図３～図６に示した接合構造の性能を確認するため、１／２スケールで接合構造を構築し、構造試験を行った。構造試験で性能を確認した範囲は、以下の通りである。
・柱せい（Ｄ）に対する袖壁２３の長さ（Ｌ）の関係
・柱２０および袖壁２３に用いるコンクリートの強度
・袖壁２３の厚さＴ
・袖壁２３の厚さＴに対する欠損部２７を有する縁部の厚さＴｃ
・柱２０と袖壁２３の図芯が一致する接続状態（図４）と図芯が一致しない接続状態（図６）
・袖壁２３にスリーブ等の開孔による断面欠損がない状態と断面欠損がある状態

【0032】

柱２０は、図４（ｂ）に示すように、矩形の断面の梁２１、２２が延びる方向（水平方向）の長さが柱せい（Ｄ）であり、紙面上下方向の長さが柱幅である。袖壁２３の長さ（Ｌ）は、袖壁２３の水平方向の長さである。袖壁２３の厚さＴは、袖壁２３の縁部以外の部分の、紙面上下方向の長さである。

【0033】

図７は、構造試験結果として、図１に示した一般的な接合構造による荷重－変位の関係と、図３および図４に示した本実施形態に係る接合構造による荷重－変位の関係を示した図である。図７（ａ）は、一般的な接合構造の荷重－変位の関係を示すグラフであり、図７（ｂ）は、本実施形態に係る接合構造の荷重－変位の関係を示すグラフである。

【0034】

図７（ａ）、（ｂ）に示す結果は、柱２０と袖壁２３の断面形状が同一の試験体による試験結果であり、試験結果へ影響を与える影響因子は、一般的な接合構造では鉛直スリットあり、本実施形態では欠損部ありである。荷重は、水平方向にかかる荷重（水平荷重：ｋＮ）であり、変位は、水平荷重がかかることにより変形した場合の部材回転角（部材角：ｒａｄ）である。部材角は、柱２０や袖壁２３等の部材の長手方向の両端を結ぶ直線が、水平荷重がかかる前の同じ直線とのなす角度である。

【0035】

図７（ａ）、（ｂ）に示す結果を参照すると、いずれの結果も、通常の設計で求められる変形領域（部材角で１×１０^－２ｒａｄ程度）よりも大きい領域に至るまで、水平荷重の最大値がほぼ一定であり、構造性能上問題になるような破損は生じないことが確認できた。

【0036】

本実施形態に係る接合構造は、袖壁２３の縁部に形成された目地形状の欠損部２７の作用により、袖壁２３の柱２０に対する影響を低減させることを特徴としている。柱せい（Ｄ）に対する袖壁２３の長さ（Ｌ）の関係（Ｌ／Ｄ）について、図８～図１０を参照して、構造試験結果から検討を行った。

【0037】

図８は、Ｌ／Ｄを０．１７とした結果を示し、図９は、Ｌ／Ｄを０．３３とした結果を示し、図１０は、Ｌ／Ｄを０．７５とした結果を示す。図８（ａ）、図９（ａ）、図１０（ａ）は、荷重－変位の関係を示した図で、図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）は、欠損部（目地部）２７を有する縁部の最終損傷状況を示した図である。

【0038】

図８（ａ）、図９（ａ）、図１０（ａ）を参照すると、通常の設計で求められる変形領域（部材角で１×１０^－２ｒａｄ程度）よりも大きい領域に至るまで、水平荷重の最大値がほぼ一定であり、構造性能上問題になるような破損は生じないことが確認できた。なお、図１０に示した結果は、柱の寸法が、図８、図９に示したものより小さいため、水平荷重の最大値が小さくなっているだけである。

【0039】

図８（ｂ）を参照すると、袖壁２３の上部に損傷が集中し、目地部の損傷が軽微であることから、最終破壊状態に至るまで目地部が機能しているとは言えない。これは、目地部の効果が薄く、袖壁２３の柱２０に対する影響が十分に低減できていないことを示している。

【0040】

一方、図９（ｂ）および図１０（ｂ）を参照すると、目地部に沿った部分に損傷が集中し、柱２０と袖壁２３が分離する状態に至っていることから、目地部の効果により袖壁２３の柱２０に対する影響を低減できていると言える。

【0041】

これらの結果から、目地部が有効に機能し、袖壁２３の柱２０に対する影響を低減できる範囲は、Ｌ／Ｄが０．３３以上の範囲であることが見出された。

【0042】

柱２０および袖壁２３に用いるコンクリートの強度を２４Ｎ／ｍｍ^２～６０Ｎ／ｍｍ^２の範囲で変えた場合、袖壁２３の厚さＴを１５０ｍｍ～２００ｍｍの範囲で変えた場合、柱２０と袖壁２３の図芯が一致する接続状態と一致しない接続状態のいずれの場合も、また、袖壁２３に開孔による断面欠損がある状態とない状態のいずれの場合も、上記と同様、構造性能上問題となるような破壊が生じないことが確認できた。

【0043】

袖壁２３の本体部の厚さＴに対する接合部の厚さＴｃは、Ｔｃ／Ｔとして、０．７～０．８の範囲で構造試験を行ったところ、これらの範囲で構造性能上問題となるような破壊が生じないことが確認できた。このことから、Ｔｃ／Ｔが０．７以上で０．８以下の範囲が望ましいことが見出された。

【0044】

以上に説明してきたように、本発明の接合構造を提供することにより、構造性能の低下を生じることなく、鉛直スリットを用いない袖壁付き柱構造を実現することが可能となる。このため、構造スリット検査に係る作業を軽減し、鉛直スリットに起因する施工不良の削減に繋げることができる。また、柱へ接続する断面積を減少させることができるため、袖壁の柱に対する影響を低減させることができる。

【0045】

これまで本発明の接合構造について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0046】

１０…鉛直スリット
１１、２６…水平スリット
１２、２０…柱
１３、２１、２２…梁
１４、２３…袖壁
１５、２４…鉄筋
１６、２５…振れ止め鉄筋
２７…欠損部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】