(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】柱の接合構造及び柱の構築方法
(51)【国際特許分類】
E04B 1/58 20060101AFI20231212BHJP
E04C 5/18 20060101ALI20231212BHJP
E04B 1/30 20060101ALI20231212BHJP
【FI】
E04B1/58 503P
E04C5/18 102
E04B1/30 H
(21)【出願番号】P 2019158274
(22)【出願日】2019-08-30
【審査請求日】2022-07-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000000549
【氏名又は名称】株式会社大林組
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】芹澤 丈晴
(72)【発明者】
【氏名】黒川 一生
(72)【発明者】
【氏名】加藤 健生
(72)【発明者】
【氏名】藤生 直人
【審査官】河内 悠
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-200994(JP,A)
【文献】特開平03-295947(JP,A)
【文献】特開2016-132948(JP,A)
【文献】特開2013-112972(JP,A)
【文献】特開2004-092248(JP,A)
【文献】特開平08-189092(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E04B 1/38- 1/61
E04B 1/00- 1/36
E04C 5/00- 5/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄骨柱部材と鉄筋コンクリート柱部材とを接続して構成される柱の接合構造であって、
前記鉄筋コンクリート柱部材
に埋設され前記鉄筋コンクリート柱部材の柱主筋
を固定している機械式継手に、前記鉄骨柱部材に固定した
ねじ式の機械式継手
に螺合した連結筋を固定することにより、前記鉄筋コンクリート柱部材を前記鉄骨柱部材に接続したことを特徴とする柱の接合構造。
【請求項2】
前記鉄筋コンクリート柱部材は、前記鉄骨柱部材の上に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の柱の接合構造。
【請求項3】
鉄骨柱部材と鉄筋コンクリート柱部材とを接続して構成される柱の構築方法であって、
前記鉄筋コンクリート柱部材には、柱主筋が固定される機械式継手が埋設されており、
前記鉄骨柱部材には
、ねじ式の機械式継手が固定されており、
前記鉄骨柱部材の前記機械式継手に連結筋を螺合して固定した後、前記連結筋を前記鉄筋コンクリート柱部材の前記機械式継手に固定することを特徴とする柱の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄骨柱部材と鉄筋コンクリート柱部材とを接続して構成される柱の接合構造及び柱の構築方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、鉄骨柱部材の上に鉄筋コンクリート柱部材を接続した柱の接合構造が知られている。この接合構造においては、鉄骨柱部材の周囲に、鉄筋コンクリート柱部材の柱主筋を配置した後にコンクリートを打設して、鉄骨鉄筋コンクリートで構成される切替部分を設けていた。この切替部分は、現場でコンクリート打設する必要があり、時間が掛かっていた。
【0003】
また、鉄骨鉄筋コンクリートで構成される切替部分を設けずに、鉄筋コンクリート柱部材と鉄骨柱部材とを接続した柱構造が検討されている(例えば、特許文献1参照。)。この文献に記載の技術の接合構造は、第1部材と第2部材とを備える。第1部材は、中空管状部と、この内部に充填される第1コンクリートとを備える。第2部材は、一方の端部が、開口端を通って中空管状部の内部に配置される主筋と、主筋の周囲を囲繞するように配置される帯筋と、主筋及び帯筋における、中空管状部の内部に位置していない部分を覆うように打設された第2コンクリートとを備える。そして、中空管状部の外周部から、中空管状部の内部に至る配置で、第1部材から第2部材が抜け出してしまうことを防止する抜け出し防止筋を設ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【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、特許文献1に示す構造の切替部分においては、鉄筋の抜け止めを防止する部材を設ける必要があった。このため、鉄筋の抜け止め防止部材を設置するための時間が掛かっていた。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決する柱の接合構造は、鉄骨柱部材と鉄筋コンクリート柱部材とを接続して構成される柱の接合構造であって、前記鉄筋コンクリート柱部材の柱主筋を、前記鉄骨柱部材に固定した機械式継手を介して接続し、又は前記鉄骨柱部材に固定して接続する。ここで、鉄骨柱部材には、鉄骨の内部にコンクリートが充填された柱部材も含まれる。
【0007】
上記課題を解決する柱の構築方法は、鉄骨柱部材と鉄筋コンクリート柱部材とを接続して構成される柱の構築方法であって、前記鉄筋コンクリート柱部材には、柱主筋が固定される機械式継手が埋設されており、前記鉄骨柱部材には、前記鉄筋コンクリート柱部材の柱主筋を固定する機械式継手が固定されており、前記鉄骨柱部材の前記機械式継手に、前記柱主筋を固定した後、前記柱主筋を前記鉄筋コンクリート柱部材の前記機械式継手に固定する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、短時間で構築することができ、鉄筋コンクリート柱部材の柱主筋と鉄骨柱部材との間で、荷重による垂直力等の力を確実に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】第1実施形態における柱の接合構造を説明する説明図であって、(a)は正面図、(b)は(a)における1b-1b線の断面図。
【
図2】第1実施形態における柱の接続方法を説明する説明図であって、(a)は鉄骨柱部材を配置した状態、(b)は鉄骨柱部材に柱主筋を固定した状態を示す。
【
図3】第2実施形態における柱の接合構造を説明する説明図であって、(a)は正面図、(b)は(a)における3b-3b線の断面図。
【
図4】変更例における柱の構築方法を説明する説明図であって、(a)は直接、柱主筋を埋設した鉄筋コンクリート柱部材、(b)は直接、柱主筋を溶接した鉄骨柱部材を示す。
【
図5】変更例における柱の接合構造を説明する説明図であって、(a)は正面図、(b)は5b-5b線の断面図、(c)は5c-5c線の断面図、(d)は取付部材の正面図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
(第1実施形態)
以下、
図1及び
図2を用いて、柱の接合構造及び柱の構築方法を具体化した第1実施形態を説明する。
【0011】
図1(a)に示すように、本実施形態の柱の接合構造10は、鉄骨柱部材11と、この上に配置される鉄筋コンクリート柱部材(RC柱部材)16とから構成される。本実施形態では、鉄骨柱部材11の中心軸とRC柱部材16の中心軸が一致して構成される。また、鉄骨柱部材11の上端部に、鉄骨梁19が設けられる。
【0012】
図1(b)に示すように、鉄骨柱部材11及びRC柱部材16の水平断面は、略正方形状をしており、鉄骨柱部材11の水平断面は、RC柱部材16の水平断面より小さい。
鉄骨柱部材11は、4枚の板状の鉄骨プレート11aを四角い筒状に組み合わせて形成された柱部材である。
【0013】
図1(a)に示すように、各鉄骨プレート11aには、鉄骨柱部材11の外周面の上部となる位置に、複数の機械式継手12が溶接されている。機械式継手12は、例えば、ネジ式の機械式継手を用いる。この機械式継手12は、RC柱部材16の柱主筋15に対応した位置に設けられる。この機械式継手12は、予め工場等において、鉄骨プレート11aに溶接しておく。
【0014】
柱主筋15は、機械式継手12に固定するようにねじが形成されている。
RC柱部材16は、複数の柱筋が内蔵されたコンクリート製の柱部材であり、工場等で予め作成されたプレキャストコンクリートである。このRC柱部材16の鉄骨柱部材11側の端部には、機械式継手17が埋設されている。この機械式継手17として、モルタル充填式の機械式継手を用いることができる。この機械式継手17の上部には、RC柱部材16に内蔵された柱筋の主筋18が固定されている。
【0015】
次に、
図1及び
図2を用いて、上述した柱の接合構造10の構築方法について説明する。
まず、
図2(a)に示すように、鉄骨柱部材11を建て込む。この場合、機械式継手12が上部に固定された4つの鉄骨プレート11aを、予め工場等において、機械式継手12が外側に配置されるようにして組み合わせて、鉄骨プレート11a間の接続部分を溶接して鉄骨柱部材11を構築する。
【0016】
そして、
図2(b)に示すように、機械式継手12に柱主筋15(連結筋)を挿入する。この場合には、機械式継手12に柱主筋15の下部を螺合させることにより、柱主筋15を鉄骨柱部材11に固定する。
【0017】
そして、柱主筋15を、RC柱部材16の機械式継手17に差し込むように、RC柱部材16を配置する。そして、柱主筋15を挿入した機械式継手17にモルタルを注入することにより、柱主筋15をRC柱部材16に固定する。これにより、RC柱部材16は、柱主筋15を介して、鉄骨柱部材11とRC柱部材16とが接合される。
【0018】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1-1)本実施形態では、鉄骨柱部材11に溶接した機械式継手12に、RC柱部材16の柱主筋15を固定する。これにより、RC柱部材16の柱主筋15と、鉄骨柱部材11とを、機械式継手12を介して接続するので、柱主筋15に加わる荷重による垂直力等の力を鉄骨柱部材11に確実に伝達することができる。
【0019】
通常、鉄骨柱は、耐火被覆をして仕上げを行なうため、仕上面は、鉄骨柱の外周よりも大きくなる。鉄骨柱部材11の断面積を、RC柱部材16の断面積よりも小さくすることにより、鉄骨柱部材11の仕上面を、RC柱部材16の仕上面と面一又はRC柱部材16の仕上面よりも内側に設けることができ、デザインの幅を広げることができる。例えば、鉄骨柱部材11により大空間のフロアを構成し、RC柱部材16により小部屋からなる居住フロアを構成することができる。
【0020】
(1-2)本実施形態では、RC柱部材16をプレキャストコンクリートで形成する。これにより、現場においてコンクリート打設を行なわないため、柱の接合構造10を短時間で構築することができる。
【0021】
(1-3)本実施形態では、機械式継手12を予め溶接した鉄骨プレート11aを用いて、鉄骨柱部材11を構成する。これにより、現場における溶接作業がないため、柱の接合構造10を短時間で構築することができる。
【0022】
(第2の実施形態)
次に、
図3を用いて、柱の接合構造及び柱の構築方法を具体化した第2実施形態を説明する。本実施形態は、第1実施形態の鉄骨柱部材11を変更したのみの構成であるため、同様の部分については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0023】
図3(a)に示すように、本実施形態の接合構造20においては、鉄骨柱部材21の上に、RC柱部材16が接続される。
上記実施形態と同様に、鉄骨柱部材21の中心軸がRC柱部材16の中心軸と同じであり、鉄骨柱部材21の断面は、RC柱部材16の断面よりも小さい。また、鉄骨柱部材21の上端部に、鉄骨梁29が設けられる。
【0024】
図3(b)に示すように、鉄骨柱部材21を構成する鉄骨プレート21aには、RC柱部材16の柱主筋15に対応した位置であって、鉄骨柱部材11の内周面の上部となる位置に、機械式継手22が溶接されている。
本実施形態においても、上記第1実施形態と同様にして、柱の接合構造20を構築する。
【0025】
本実施形態によれば、上記(1-1)~(1-3)に記載の効果と同様な効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(2-1)本実施形態では、鉄骨プレート21aの内側に機械式継手22を設けた。これにより、鉄骨柱部材21の外表面を滑らかにすることができ、仕上げ加工を容易に行なうことができる。
【0026】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記第1実施形態では、鉄骨柱部材11の外側に機械式継手12を溶接し、上記第2実施形態では、鉄骨柱部材21の内側に機械式継手22を溶接した。機械式継手12を設ける位置は、内側又は外側に限定されるものでない。例えば、鉄筋コンクリート柱部材に埋設する柱主筋15の位置や、鉄骨柱部材の形状等によっては、一部の機械式継手を鉄骨柱部材11の内側、残りの機械式継手を鉄骨柱部材11の外側に溶接してもよい。
【0027】
・上記各実施形態では、RC柱部材16を、柱主筋15を固定する機械式継手12を埋設したプレキャストコンクリートで構成した。RC柱部材16として、機械式継手12の代わりに、柱主筋15を直接、埋設したプレキャストコンクリートを用いてもよい。具体的には、
図4(a)に示すように、鉄筋コンクリート柱部材(RC柱部材)26を、柱主筋26aが下方に突出したプレキャストコンクリートで構成してもよい。この場合、RC柱部材26の複数の柱主筋26aを個別に回転させることはできないため、鉄骨柱部材11に溶接される機械式継手32として、モルタル充填式の機械式継手を用いる。
【0028】
・上記実施形態では、鉄骨柱部材11,21は、機械式継手12,22を介して、柱主筋15を固定した。鉄骨柱部材に柱主筋を固定する構成は、機械式継手を介して行なう構成に限られず、機械式継手を省略してもよい。具体的には、
図4(b)に示すように、鉄骨柱部材31に柱主筋25を溶接する。そして、この柱主筋25を、RC柱部材16に埋設した機械式継手17に挿入する。
【0029】
・上記実施形態では、鉄骨柱部材11,21に設けた機械式継手12,22,32として、ネジ式の機械式継手やモルタル充填式の機械式継手を用いる。また、RC柱部材16に埋設される機械式継手17として、モルタル充填式の機械式継手を用いる。鉄骨柱部材11,21とRC柱部材16の柱主筋とを固定することができれば、機械式継手の種類は限定されない。
【0030】
・上記各実施形態の接合構造10,20は、鉄骨柱部材11の中心軸とRC柱部材16の中心軸が一致して構成される。鉄骨柱部材11とRC柱部材16との配置は、これに限らない。例えば、鉄骨柱部材の中心軸と鉄筋コンクリート柱部材の中心軸とをずらした柱の接合構造としてもよい。
【0031】
例えば、
図5(a)に示す接合構造40は、鉄骨柱部材41と、この鉄骨柱部材41の上に設けた鉄筋コンクリート柱部材(RC柱部材)46とから構成される。鉄骨柱部材41は、鉄骨梁49が接続される仕口部において、RC柱部材46の位置に応じて、断面が大きくなるように配置されている。
図5(b)は5b-5b線断面図、
図5(c)は5c-5c線断面図である。
【0032】
鉄骨柱部材41は、鉄骨プレート41a、取付部材41b、補強部材41c及びダイヤフラム43を備える。鉄骨プレート41aは、鉄骨柱部材41の外周を構成する板状部材である。取付部材41b及び補強部材41cは、RC柱部材46の真下に配置された板状部材であって、RC柱部材46の重量を支える。更に、取付部材41b及び補強部材41cの両端部が、鉄骨プレート41aに溶接されており、RC柱部材46の重量を鉄骨プレート41aに伝達する。
【0033】
図5(d)に示すように、取付部材41bの上側端部には、機械式継手42の位置に応じた切り欠きS1が設けられている。この切り欠きS1により、機械式継手42を溶接する際の機械式継手42のスペースを確保している。また、補強部材41cの上側端部は、取付部材41bと同様に、機械式継手42の位置に応じた切り欠きが設けられている。
【0034】
図5(b)に示すように、仕口部の鉄骨柱部材41の右側に飛び出した鉄骨プレート41a及び取付部材41bには、機械式継手42が溶接される。これら機械式継手42には、RC柱部材46の柱主筋46aが固定される。これにより、RC柱部材46の中心軸C2を鉄骨柱部材41の中心軸C1と一致させなくても、RC柱部材46の柱主筋46aの荷重による垂直力等の力を、鉄骨柱部材41に確実に伝達できる。従って、鉄骨柱部材41とRC柱部材46との配置を変更することができるので、室内空間のデザインの自由度を高めることができる。
更に、RC柱部材46に、柱主筋46aの代わりに機械式継手を埋設し、機械式継手に固定する柱主筋を、鉄骨柱部材41の鉄骨プレート41aや取付部材41bに、直接溶接してもよい。
【0035】
・上記各実施形態では、鉄骨柱部材11,21を、4つの鉄骨プレート11a,21aを組み立てることにより構成した。鉄骨柱部材11,21の構成は、鉄骨プレートを組み立てる場合に限られず、例えば、鋼管によって構成してもよい。更に、鉄骨柱部材11,21の代わりに、この内部にコンクリートを流し込んだコンクリート充填鋼管構造(CFT:Concrete Filled Steel Tube)を用いて、柱の接合構造を構成してもよい。
【0036】
・上記各実施形態においては、鉄骨柱部材11,21及びRC柱部材16の水平断面は、略正方形状とした。これら柱の断面形状は、これに限られず、断面が円形状や楕円形状の柱であってもよい。また、鉄骨柱部材11,21及びRC柱部材16を、異なる断面形状で形成してもよい。
【0037】
・上記実施形態では、鉄骨柱部材11,21の上に、RC柱部材16を接続した。これに限られず、鉄筋コンクリート柱部材の上に、鉄骨柱部材を接続した柱の接合構造としてもよい。この場合、鉄筋コンクリート柱部材として、上に突出させた柱主筋を埋設したプレキャストコンクリートを用いてもよい。
【0038】
・上記各実施形態においては、RC柱部材16の柱主筋15を、鉄骨柱部材11,21に設けた機械式継手12,22と溶接により固定した。RC柱部材の柱主筋を、鉄骨柱部材に設けた機械式継手と固定、又は鉄骨柱部材に直接固定する方法は、溶接に限られない。
【0039】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
(a)前記鉄筋コンクリート柱部材をプレキャストコンクリートで構成し、
前記プレキャストコンクリートに埋設された柱主筋、又は、前記プレキャストコンクリートに埋設された機械式継手に固定された主筋を、前記鉄骨柱部材に接続させることを特徴とする請求項1に記載の柱の接合構造。
(b)前記鉄骨柱部材の上に、前記鉄筋コンクリート柱部材を配置したことを特徴とする請求項1又は(a)に記載の柱の接合構造。
(c)前記鉄骨柱部材は、前記鉄骨柱部材を構成する鉄骨プレートに溶接して固定された取付部材を備え、
前記取付部材に、前記機械式継手又は前記柱主筋が溶接されていることを特徴とする請求項1、(a)又は(b)に記載の柱の接合構造。
(d)柱を構成する鉄骨柱部材であって、
鉄筋コンクリート柱部材に埋設される柱主筋の配置に対応させて溶接して固定された機械式継手を備えたことを特徴とする鉄骨柱部材。
【符号の説明】
【0040】
C1,C2…中心軸、S1…切り欠き、10,20,40…接合構造、11,21,31,41…鉄骨柱部材、11a,21a,41a…鉄骨プレート、12,17,22,32,42…機械式継手、15,25,26a,46a…柱主筋、16,26,46…鉄筋コンクリート柱部材(RC柱部材)、18…主筋、19,29,49…鉄骨梁、41b…取付部材、41c…補強部材、43…ダイヤフラム。