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(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】P2024125771
(43)【公開日】2024-09-19
(54)【発明の名称】柱梁接合構造および柱梁接合方法
(51)【国際特許分類】
   E04B 1/21 20060101AFI20240911BHJP
   E04B 1/58 20060101ALI20240911BHJP
【FI】
E04B1/21 B
E04B1/58 508A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023033823
(22)【出願日】2023-03-06
(71)【出願人】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】戸澤 正美
(72)【発明者】
【氏名】安達 一喜
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 芳雄
(72)【発明者】
【氏名】中澤 春生
(72)【発明者】
【氏名】澤口 香織
(72)【発明者】
【氏名】田邊 直也
(72)【発明者】
【氏名】大西 健太
(72)【発明者】
【氏名】熊谷 太希
(72)【発明者】
【氏名】▲徳▼永 大地
(72)【発明者】
【氏名】須永 大揮
(72)【発明者】
【氏名】上原 大輔
(72)【発明者】
【氏名】岡田 浩一
(72)【発明者】
【氏名】橋本 健
(72)【発明者】
【氏名】原田 卓
(72)【発明者】
【氏名】淵本 正樹
【テーマコード(参考)】
2E125
【Fターム(参考)】
2E125AA03
2E125AA13
2E125AB12
2E125AC02
2E125AC07
2E125BA41
2E125BC06
2E125BD01
2E125BE01
2E125BF01
2E125CA78
2E125CA82
(57)【要約】
【課題】より簡便な構造でヒンジリロケーションを行い、運搬効率を向上できる柱梁接合構造および柱梁接合方法を提供する。
【解決手段】柱部材21は、上下方向に延びる柱コンクリート部22と、柱コンクリート部22の側面から突出する接合鉄筋25および補強鉄筋26と、を有し、梁部材31は、水平方向に延びる梁コンクリート部32と、梁コンクリート部32の端部から突出し、接合鉄筋25と機械式継手41で接合される梁主筋33と、を有し、柱部材21と梁部材31との接合部4は、柱コンクリート部22と梁コンクリート部32との間に設けられ、機械式継手41で接合された接合鉄筋25と梁主筋33との接合部が配置されるとともに、補強鉄筋26が配置され、接合鉄筋25と梁主筋33との接合部および補強鉄筋26が接合コンクリート部361に埋設されている。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プレキャストコンクリート製の柱部材と、
前記柱部材と接合されるプレキャストコンクリート製の梁部材と、を有し、
前記柱部材は、
上下方向に延びる柱コンクリート部と、
前記柱コンクリート部の側面から突出する接合鉄筋および補強鉄筋と、を有し、
前記梁部材は、
水平方向に延びる梁コンクリート部と、
前記梁コンクリート部の端部から突出し、前記接合鉄筋と機械式継手で接合される梁主筋と、を有し、
前記柱部材と前記梁部材との接合部は、
前記柱コンクリート部と前記梁コンクリート部との間に設けられ、
機械式継手で接合された前記接合鉄筋と前記梁主筋との接合部が配置されるとともに、前記補強鉄筋が配置され、
前記接合鉄筋と前記梁主筋との接合部および前記補強鉄筋が接合コンクリート部に埋設されている柱梁接合構造。
【請求項2】
前記接合鉄筋は、前記梁主筋よりも高強度の鉄筋である請求項1に記載の柱梁接合構造。
【請求項3】
前記補強鉄筋の先端部には、定着板が設けられている請求項1または2に記載の柱梁接合構造。
【請求項4】
前記柱コンクリート部は、前記梁コンクリート部および接合コンクリート部よりも高強度のコンクリートで製作されている請求項1または2に記載の柱梁接合構造。
【請求項5】
プレキャストコンクリート製の柱部材およびプレキャストコンクリート製の梁部材を製作する製作工程と、
前記柱部材および前記梁部材を施工位置に設置する設置工程と、
前記柱部材と前記梁部材とを接合する接合工程と、を有し、
前記柱部材は、
上下方向に延びる柱コンクリート部と、
前記柱コンクリート部の側面から突出する接合鉄筋および補強鉄筋と、を有し、
前記梁部材は、
水平方向に延びる梁コンクリート部と、
前記梁コンクリート部の端部から突出する梁主筋と、を有し、
前記柱コンクリート部と前記梁コンクリート部との間には、前記柱部材と前記梁部材との接合部が設けられ、
前記接合工程では、
前記柱コンクリート部と前記梁コンクリート部との間において、前記接合鉄筋と前記梁主筋とを機械式継手で接合するとともに、前記柱コンクリート部と前記梁コンクリート部との間に前記補強鉄筋を配置し、
前記柱コンクリート部と前記梁コンクリート部との間にコンクリートを打設して前記接合鉄筋と前記梁主筋との接合部および前記補強鉄筋を埋設する柱梁接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、柱梁接合構造および柱梁接合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄筋コンクリート造の構造物を構築する際に、プレキャスト工法を採用することによって、施工性および生産性を向上させることができる。特許文献1には、プレキャスト製の柱梁接合部材に、プレキャスト製の柱部材およびプレキャスト製の梁部材が接合される柱梁接合構造が開示されている。特許文献1の柱梁接合構造では、梁部材の梁主筋と、柱梁接合部材の接合鉄筋と、が機械式継手で接合されている。特許文献2には、プレキャスト製の柱部材と、プレキャスト製の梁部材とが接合される柱梁接合構造が開示されている。特許文献2の柱梁接合構造では、梁部材の梁主筋と、柱部材に設けられた接合鉄筋と、が機械式継手で接合されている。
【0003】
一般的に、接合鉄筋と梁主筋との継手は、鉄筋の曲げ降伏位置(ヒンジ位置)となる柱の側面を避けた位置に設ける必要があり、柱の側面から梁成の長さ以上離した位置、すなわち梁の中央側に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2018-3322号公報
【特許文献2】特開2005-155058号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、接合鉄筋と梁主筋との継手を柱の側面から梁成の長さ以上離した位置に設けると、柱部材または柱梁接合部材の接合鉄筋の突出寸法が大きくなり、運搬効率が悪いという問題がある。
これに対し、ヒンジ位置を梁部材の中央側に移動させるヒンジリロケーションを行い、接合鉄筋と梁主筋との継手を梁の端部側、すなわち柱の側面近くに設けることが行われている。
【0006】
本発明は、より簡便な構造でヒンジリロケーションを行い、運搬効率を向上できる柱梁接合構造および柱梁接合方法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】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明に係る柱梁接合構造は、プレキャストコンクリート製の柱部材と、前記柱部材と接合されるプレキャストコンクリート製の梁部材と、を有し、前記柱部材は、上下方向に延びる柱コンクリート部と、前記柱コンクリート部の側面から突出する接合鉄筋および補強鉄筋と、を有し、前記梁部材は、水平方向に延びる梁コンクリート部と、前記梁コンクリート部の端部から突出し、前記接合鉄筋と機械式継手で接合される梁主筋と、を有し、前記柱部材と前記梁部材との接合部は、前記柱コンクリート部と前記梁コンクリート部との間に設けられ、機械式継手で接合された前記接合鉄筋と前記梁主筋との接合部が配置されるとともに、前記補強鉄筋が配置され、前記接合鉄筋と前記梁主筋との接合部および前記補強鉄筋が接合コンクリート部に埋設されている。
【0008】
上記目的を達成するため、本発明に係る柱梁接合方法は、プレキャストコンクリート製の柱部材およびプレキャストコンクリート製の梁部材を製作する製作工程と、前記柱部材および前記梁部材を施工位置に設置する設置工程と、前記柱部材と前記梁部材とを接合する接合工程と、を有し、前記柱部材は、上下方向に延びる柱コンクリート部と、前記柱コンクリート部の側面から突出する接合鉄筋および補強鉄筋と、を有し、前記梁部材は、水平方向に延びる梁コンクリート部と、前記梁コンクリート部の端部から突出する梁主筋と、を有し、前記柱コンクリート部と前記梁コンクリート部との間には、前記柱部材と前記梁部材との接合部が設けられ、前記接合工程では、前記柱コンクリート部と前記梁コンクリート部との間において、前記接合鉄筋と前記梁主筋とを機械式継手で接合するとともに、前記柱コンクリート部と前記梁コンクリート部との間に前記補強鉄筋を配置し、前記柱コンクリート部と前記梁コンクリート部との間にコンクリートを打設して前記接合鉄筋と前記梁主筋との接合部および前記補強鉄筋を埋設する。
【0009】
本発明では、柱コンクリート部から突出する複数の補強鉄筋が接合コンクリート部に埋設されている。これにより、梁の端部が補強され、梁の鉄筋の曲げ降伏位置(ヒンジ位置)が柱面ではなく、柱面よりも梁の長さ方向の中央側になる。すなわち、簡便な構造でヒンジリロケーションを行うことができる。
ヒンジ位置を梁の中央側に移動させるヒンジリロケーションができることによって、梁の端部近傍に接合鉄筋と梁主筋との接合部を設けることができる。すなわち、梁の端部近傍において接合鉄筋と複数の梁主筋とを機械式継手で接合できる。本実施形態による柱梁接合構造では、梁の鉄筋の曲げ降伏位置が柱面にある場合と比べて、接合鉄筋の柱コンクリート部からの突出長さを短くすることができる。その結果、本発明では、柱部材の小型化を図ることができ、運搬効率を向上することができる。
【0010】
また、本発明に係る柱梁接合構造では、前記接合鉄筋は、前記梁主筋よりも高強度の鉄筋であってもよい。
【0011】
このような構成とすることにより、より簡便な構造でヒンジリロケーションを行うことができる。
【0012】
また、本発明に係る柱梁接合構造では、前記補強鉄筋の先端部には、定着板が設けられていてもよい。
【0013】
このような構成とすることにより、補強鉄筋の端部には、定着板が設けられていることによって、地震時に梁に作用する応力を、定着板を介して補強鉄筋に伝達できる。
【0014】
また、本発明に係る柱梁接合構造では、前記柱コンクリート部は、前記梁コンクリート部および接合コンクリート部よりも高強度のコンクリートで製作されていてもよい。
【0015】
このような構成とすることにより、より簡便な構造でヒンジリロケーションを行うことができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、より簡便な構造でヒンジリロケーションを行い、運搬効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】本発明の実施形態による柱梁接合構造の一例を示す図である。
図2図1のA-A線断面図である。
図3図1のB-B線断面図である。
図4】柱部材の側面図である。
図5図1のC-C線断面図である。
図6図1のD-D線断面図である。
図7】梁部材の側面図である。
図8】柱梁接合方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態による柱梁接合構造および柱梁接合方法について、図1から図8に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施形態による柱梁接合構造1は、鉄筋コンクリートの柱2と梁3との接合構造である。本実施形態では、柱2の両側方それぞれに梁3が水平方向から接合されている。梁3は、水平方向に延びている。柱梁接合構造1では、プレキャストコンクリート製の柱部材21と、プレキャストコンクリート製の梁部材31とが接合されている。柱部材21と梁部材31とを接合する領域を接合部4と表記する。柱部材21は、上下方向に延びている。梁部材31は、梁3の長さ方向に延びている。図1から図3に示すように、梁3は、梁部材31の長さ方向の両端部分および上部側にコンクリート36が打設されることによって構築される。コンクリート36は、現場打コンクリートである。図面では、梁部材31のプレキャストコンクリート製の梁コンクリート部32と、現場打のコンクリート36との境界部分を二点鎖線で示す。コンクリート36のうちの梁部材31の長さ方向の両端部分を接合コンクリート部361と表記する。コンクリート36のうちの梁部材31の上部側の部分を梁上部コンクリート部362と表記する。柱部材21および梁部材31は、工場などで製作される。
【0019】
図4から図6に示すように、柱部材21は、柱コンクリート部22と、柱主筋23と、帯筋24と、接合鉄筋25と、補強鉄筋26と、を有する。柱コンクリート部22は、角柱状である。帯筋24は、図5および図6を参照する。柱主筋23は、上下方向に延びている。柱主筋23は、複数設けられている。帯筋24は、複数の柱主筋23を囲むように設けられている。帯筋24は、上下方向に間隔をあけて複数設けられている。
【0020】
接合鉄筋25は、水平方向に延びている。梁3の長さ方向に延びている。接合鉄筋25は、長さ方向の中間部251が柱コンクリート部22に埋設され、長さ方向の両端部分252,252が柱コンクリート部22の側面221から水平方向に突出している。接合鉄筋25は、柱部材21における梁部材31が接合される高さ領域の上部側および下部側の両方それぞれに長さ方向に交差する方向に間隔をあけて複数設けられている。柱部材21における梁部材31が接合される高さ領域の上部側に設けられている接合鉄筋25を「上側の接合鉄筋25」と表記する。柱部材21における梁部材31が接合される高さ領域の下部側に設けられている接合鉄筋25を「下側の接合鉄筋25」と表記する。
【0021】
補強鉄筋26は、梁3の長さ方向に延びている。補強鉄筋26は、長さ方向の中間部261が柱コンクリート部22に埋設され、長さ方向の両端部分262,262が柱コンクリート部22の側面221から水平方向に突出している。補強鉄筋26は、上側の接合鉄筋25の下側および下側の接合鉄筋25の上側それぞれに長さ方向に交差する方向に間隔をあけて複数設けられている。補強鉄筋26の先端部には、定着板27が設けられている。補強鉄筋26の柱コンクリート部22からの突出寸法は、接合鉄筋25の柱コンクリート部22からの突出寸法と略同じ長さである。
【0022】
図7に示すように、梁部材31は、梁コンクリート部32と、梁主筋33と、せん断補強筋34と、を有する。梁主筋33は、梁部材31の上部側および下部側それぞれに長さ方向に直交する方向に間隔をあけて複数に設けられている。梁部材31の上部側に設けられている梁主筋33を「上側の梁主筋33」と表記する。梁部材31の下部側に設けられている梁主筋33を「下側の梁主筋33」と表記する。せん断補強筋34は、複数の梁主筋33を囲むように設けられている。せん断補強筋34は、梁部材31の長さ方向に間隔をあけて複数設けられている。
【0023】
梁コンクリート部32は、梁部材31における長さ方向の中間部かつ下部側に設けられている。梁コンクリート部32は、下側の梁主筋33における長さ方向の中間部、および梁部材31の長さ方向の中間部に配置されたせん断補強筋34における下部側を埋設している。
【0024】
図1に示すように、梁コンクリート部32の長さ方向の端面321は、柱コンクリート部22の側面221と間隔をあけて配置されている。上側の梁主筋33と、上側の接合鉄筋25とは、対向して配置される。上側の梁主筋33と、上側の接合鉄筋25とは、機械式継手41で接合されている。下側の梁主筋33と、下側の接合鉄筋25とは、対向して配置される。下側の梁主筋33と、下側の接合鉄筋25とは、機械式継手41で接合されている。接合鉄筋25の柱コンクリート部22の側面221からの突出寸法は、機械式継手41に挿入される長さと、施工誤差吸収しろと、を合わせた長さである。例えば、機械式継手41の長さが520mmであり、接合鉄筋25が機械式継手41に挿入される長さが機械式継手41の長さの1/2の260mmであり、施工誤差吸収しろが30mmの場合、接合鉄筋25の柱コンクリート部22の側面221からの突出寸法は、290mmになる。
【0025】
接合鉄筋25は、梁主筋33よりも強度が高い場合が多いが、梁主筋33と同一強度でもよい。例えば、梁主筋33には、普通強度の鉄筋(390N/mm)を使用し、接合鉄筋25には、高強度の鉄筋(490N/mm)の鉄筋を使用する場合が多いが、梁主筋33および接合鉄筋25それぞれに高強度の鉄筋(490N/mm)を用いてもよい。
【0026】
図1から図3に示すように、梁コンクリート部32の長さ方向の両側方には、接合コンクリート部361が設けられる。接合コンクリート部361は、柱コンクリート部22の側面221と梁コンクリート部32の端面321との間に設けられる。梁コンクリート部32の上方には、梁上部コンクリート部362が設けられる。接合コンクリート部361には、機械式継手41で接合された接合鉄筋25と梁主筋33との接合部が埋設されているとともに、補強鉄筋26の長さ方向の端部分262が埋設されている。接合コンクリート部361には、梁部材31の長さ方向の両端部分に配置されたせん断補強筋34が埋設されている。梁上部コンクリート部362には、上側の梁主筋33の長さ方向の中間部分および梁3の長さ方向の中間部に配置されたせん断補強筋34の上側部分が埋設されている。
【0027】
梁コンクリート部32に使用されるコンクリートは、柱コンクリート部22に使用されるコンクリートよりも低強度である。梁コンクリート部32に使用されるコンクリートは、接合コンクリート部361および梁上部コンクリート部362に使用されるコンクリートと同じ強度である。
【0028】
本実施形態による柱梁接合方法は、柱部材21および梁部材31を予め工場などで製作し(製作工程)、柱部材21および梁部材31を施工位置に設置して(設置工程)、柱部材21と梁部材31とを接合する(接合工程)。図8に示すように、接合工程では、柱コンクリート部22と梁コンクリート部32との間において、接合鉄筋25と梁主筋33とを機械式継手41で接合するとともに、柱コンクリート部22と梁コンクリート部32との間に補強鉄筋26を配置する。接合コンクリート部361を打設して機械式継手41で接合された接合鉄筋25および梁主筋33と、補強鉄筋26と、を埋設する。接合コンクリート部361の打設とともに梁上部コンクリート部362を打設して上側の梁主筋33の長さ方向の中間部分および梁部材31の長さ方向の中間部251に配置されたせん断補強筋34の上側部分を埋設する。
【0029】
次に、本実施形態による柱梁接合構造および柱梁接合方法の作用・効果について説明する。
本実施形態による柱梁接合構造および柱梁接合方法では、柱コンクリート部22から突出する複数の補強鉄筋26が梁3の接合コンクリート部361に埋設されている。これにより、梁3の端部が補強され、梁3の鉄筋の曲げ降伏位置(ヒンジ位置)が柱面(柱コンクリート部22の側面221)ではなく、柱面よりも梁3の長さ方向の中央側になる。本実施形態による柱梁接合構造および柱梁接合方法では、簡便な構造でヒンジ位置を梁3の中央側に移動させるヒンジリロケーションができる。
このため、梁3の端部近傍に接合鉄筋25と梁主筋33との接合部を設けることができる。すなわち、梁3の端部近傍において接合鉄筋25と複数の梁主筋33とを機械式継手41で接合できる。本実施形態による柱梁接合構造では、梁3の鉄筋の曲げ降伏位置が柱面にある場合と比べて、接合鉄筋25の柱コンクリート部22からの突出長さを短くすることができる。その結果、本実施形態による柱梁接合構造1では、柱部材21の小型化を図ることができ、運搬効率を向上することができる。
【0030】
梁3の鉄筋の曲げ降伏位置(ヒンジ位置)が柱面ではなく、柱面よりも梁3の長さ方向の中央側になることによって、大地震時の損傷が梁3の端部ではなく梁3の中央側で進展するため、柱2における梁3との仕口部5(柱梁接合部、図1参照)を健全な状態に維持できる。仕口部5は、軸力を支持する柱2の一部であることから、損傷が生じた場合は復旧が困難であることが懸念される。本実施形態では、仕口部5を健全な状態に維持できるため、そのような懸念がない。
【0031】
本実施形態では、接合部4の接合コンクリート部361は、現場において打設される。このため、柱部材21を製作する際には、柱コンクリート部22と接合コンクリート部361とを一体化させる必要がない。柱の柱コンクリート部と接合部の接合コンクリート部とが一体化された柱部材を製作する場合、強度の異なる柱コンクリート部と接合コンクリートとを打ち分ける工程や、柱コンクリートと接合コンクリート部とを一体化させるためのグラウトを充填する作業が必要である。本実施形態の柱梁接合構造1および柱梁接合方法では、上記のような作業が不要となり、生産性を向上できる。
【0032】
運搬効率の向上および生産性の向上によって、コストダウンを見込めるため、部材のプレキャスト化を促進でき、建設現場において発生するCOを低減できる。プレキャストコンクリート部材の運搬効率が向上するため、運搬によって発生する排出ガスを低減できる。
【0033】
本実施形態の柱梁接合構造1では、接合鉄筋25を梁主筋33よりも高強度の鉄筋にすることによって、より簡便な構造でヒンジリロケーションを行うことができる。
【0034】
本実施形態の柱梁接合構造1では、補強鉄筋26の端部には、定着板27が設けられていることによって、地震時に梁3に作用する応力を、定着板27を介して補強鉄筋26に伝達できる。
【0035】
本実施形態の柱梁接合構造1では、柱コンクリート部22を、梁コンクリート部32および接合コンクリート部361よりも高強度のコンクリートで製作することによって、より簡便な構造でヒンジリロケーションを行うことができる。
【0036】
以上、本発明による柱梁接合構造および柱梁接合方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態の柱梁接合構造1は、柱2の両側方それぞれに梁3が水平方向から接合される柱2と梁3との接合構造に採用されているが、柱2の四方それぞれから梁3が接合される柱2と梁3との接合構造や、柱2に対して任意の1方向または複数の方向から梁3が接合される柱2と梁3との接合構造に採用されていてもよい。
柱部材21の接合鉄筋25および補強鉄筋26の配置や数量、梁部材31の梁主筋33の配置や数量は適宜設定されてよい。
【0037】
梁3の鉄筋の曲げ降伏位置(ヒンジ位置)を梁3の中央側に移動させるヒンジリロケーションができるのであれば、接合鉄筋25および梁主筋33の鉄筋強度は、適宜設定されてよい。柱コンクリート部22、梁コンクリート部32および接合コンクリート部361のコンクリート強度は、適宜設定されてよい。補強鉄筋26の端部には、定着板27が設けられていなくてもよい。
【0038】
2015年9月の国連サミットにおいて採択された17の国際目標として「持続可能な開発目標(Sustainable DevelopmentGoals:SDGs)」がある。
本実施形態に係る柱梁接合構造および柱梁接合方法は、このSDGsの17の目標のうち、例えば「9.産業と技術革新の基板をつくろう」の目標などの達成に貢献し得る。
【符号の説明】
【0039】
1 柱梁接合構造
2 柱
3 梁
4 接合部
21 柱部材
22 柱コンクリート部
25 接合鉄筋
26 補強鉄筋
27 定着板
31 梁部材
32 梁コンクリート部
33 梁主筋
41 機械式継手
221 側面
321 端面
361 接合コンクリート部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8