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(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】
(24)【登録日】2024-09-10
(45)【発行日】2024-09-19
(54)【発明の名称】柱梁接合部の構造および柱梁接合部の設計方法
(51)【国際特許分類】
E04B 1/20 20060101AFI20240911BHJP
E04B 1/18 20060101ALI20240911BHJP
E04B 1/21 20060101ALI20240911BHJP
E04B 1/58 20060101ALI20240911BHJP
【ＦＩ】
E04B1/20 E
E04B1/18 G
E04B1/21 B
E04B1/58 508P
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2024012474
(22)【出願日】2024-01-31
【審査請求日】2024-01-31
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】591205536
【氏名又は名称】ＪＦＥシビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100184859
【弁理士】
【氏名又は名称】磯村 哲朗
(72)【発明者】
【氏名】川田 侑子
(72)【発明者】
【氏名】山岡 賢史
【審査官】山口 敦司
(56)【参考文献】
【文献】特開平０７－２０７７５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－１００９００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１９６３４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２４２３９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１８９３３７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０４Ｂ １／２０
Ｅ０４Ｂ １／１８
Ｅ０４Ｂ １／２１
Ｅ０４Ｂ １／５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との柱梁接合部の構造であって、前記鉄骨梁の端部が前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入し、
前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分が、ダブラープレートにより補強され、
前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面を、前記鉄骨梁のウェブの表面位置まで覆うように取り囲むふさぎ板が設けられ、
前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁は、下記（１）式を満たす寸法および材料強度を有する、柱梁接合部の構造。
J Ｑ dU ＜ w Ｑ＋ h Ｑ＋ c Ｑ ……（１）
ただし、上記（１）式において、
J Ｑ dU ：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
w Ｑ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
w Ｑ＝ w τ U × w Ａ e ……（２）
h Ｑ：ふさぎ板のせん断耐力（Ｎ）、
c Ｑ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
w τ U ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ 2 ）
w Ａ e ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ 2 ）であり、
w Ａ e ＝０．９×（ w ｔ＋０．８ d ｔ）× c Ｄ ……（３）
上記（３）式において、
w ｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
d ｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
c Ｄ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
【請求項2】
鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との柱梁接合部の構造であって、前記鉄骨梁の端部が前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入し、
前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分が、ダブラープレートにより補強され、
前記鉄骨梁のウェブ、上フランジおよび下フランジに囲まれる部位に、前記柱梁接合部内のコンクリートを支圧する支圧板が設けられ、
前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面のうち、前記支圧板により覆われずに残る部分を取り囲むふさぎ板が、前記支圧板と連続するように設けられ、
前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁は、下記（１）式を満たす寸法および材料強度を有する、柱梁接合部の構造。
J Ｑ dU ＜ w Ｑ＋ h Ｑ＋ c Ｑ……（１）
ただし、上記（１）式において、
J Ｑ dU ：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
w Ｑ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
w Ｑ＝ w τ U × w Ａ e ……（２）
h Ｑ：ふさぎ板および支圧板のせん断耐力（Ｎ）、
c Ｑ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
w τ U ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ 2 ）
w Ａ e ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ 2 ）であり、
w Ａ e ＝（ w ｔ＋０．８ d ｔ）× c Ｄ ……（４）
上記（４）式において、
w ｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
d ｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
c Ｄ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
【請求項3】
前記ふさぎ板の幅hｂ（ｍｍ）および厚さhｔ（ｍｍ）は、hｂ／hｔ≦２１７およびhｔ≧６の関係を満たす、請求項１または２に記載の柱梁接合部の構造。
【請求項4】
前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分および前記ダブラープレートに、コンクリート充填用の孔が設けられている、請求項１または２に記載の柱梁接合部の構造。
【請求項5】
前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分および前記ダブラープレートに、コンクリート充填用の孔が設けられている、請求項３に記載の柱梁接合部の構造。
【請求項6】
前記鉄骨梁の芯と前記鉄筋コンクリート柱の芯との交点に対し、ブレースの端部が偏心するように取り付いている、請求項１または２に記載の柱梁接合部の構造。
【請求項7】
鉄筋コンクリート柱に接合される鉄骨梁の端部を、前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入させ、前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分を、ダブラープレートにより補強し、
前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面を、前記鉄骨梁のウェブの表面位置まで覆うように取り囲むふさぎ板を設け、
下記（１）式を満たすように、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁の寸法および材料強度を設定する、柱梁接合部の設計方法。
JＱdU＜wＱ＋hＱ＋cＱ ……（１）
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝０．９×（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（３）
上記（３）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
【請求項8】
鉄筋コンクリート柱に接合される鉄骨梁の端部を、前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入させ、前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分を、ダブラープレートにより補強し、
前記鉄骨梁のウェブ、上フランジおよび下フランジに囲まれる部位に、前記柱梁接合部内のコンクリートを支圧する支圧板を設け、
前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面のうち、前記支圧板により覆われずに残る部分を取り囲むふさぎ板を、前記支圧板と連続するように設け、
下記（１）式を満たすように、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁の寸法および材料強度を設定する、柱梁接合部の設計方法。
JＱdU＜wＱ＋hＱ＋cＱ ……（１）
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板および支圧板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（４）
上記（４）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との柱梁接合部の構造、および柱梁接合部の設計方法に関する。
【背景技術】
【0002】
建築物の構造形式として、柱を鉄筋コンクリート造とし、梁を鉄骨造とした、ＲＣＳ構造が用いられている。ＲＣＳ構造は、圧縮力に強い鉄筋コンクリート部材を柱に、軽量で曲げやせん断に強い鉄骨部材を梁に用いるため、合理的な構造となる。すなわち、鉄骨梁によりロングスパン化を可能にしつつ、鉄筋コンクリート柱により経済的に建物剛性を高め、建物重量を確実に支えることができる。ＲＣＳ構造は、その特長から、大スパンかつ積載荷重の大きな建築物、具体的には物流施設や店舗などに特に適している。
【0003】
ＲＣＳ構造では、その柱梁接合部の構造をどのような形式にするのかが、建築物全体の構造性能を確保する上でのポイントになる。ＲＣＳ構造の柱梁接合部の構造としては、鉄骨梁の端部が鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入するようにして柱梁接合部が構成される形式（以下、梁貫通形式という）が多く用いられている。
【0004】
梁貫通形式の柱梁接合部の構造には、図１に示すように柱梁接合部１内のコンクリートを取り囲むふさぎ板を設ける形式（以下、ふさぎ板タイプという）、柱梁接合部内のコンクリートをせん断補強筋で補強するとともに鉄骨梁の柱面位置に支圧板を設ける形式（以下、せん断補強筋タイプという）がある。
【0005】
非特許文献１には、このような梁貫通形式ふさぎ板タイプ、梁貫通形式せん断補強筋タイプの柱梁接合部の構造についての設計指針が記載されている。非特許文献１に記載される設計指針では、せん断補強筋タイプだけでなくふさぎ板タイプの梁貫通形式柱梁接合部についても、図２に示すように、鉄骨梁３の柱面位置に支圧板３５を設けることで、枠効果により柱梁接合部１´内のコンクリートの耐力を上げ、構造性能上有利になるようにしている。
【0006】
また、非特許文献２、特許文献１および特許文献２には、梁貫通形式ふさぎ板タイプの柱梁接合部の構造の具体例が開示されている。
【0007】
非特許文献２では、梁貫通形式ふさぎ板タイプの柱梁接合部において、ふさぎ板の厚さを小さくして性能確認実験を行った結果が開示されている。
【0008】
特許文献１には、鉄骨梁の柱面位置にガセットプレートが一体に設けられ、このガセットプレートにふさぎ板がボルト接合された、柱梁接合部の構造が開示されている。これにより、ボルト孔で部材誤差が吸収され、ふさぎ板の製作、取付け時に高度な加工精度、溶接技術を不要としている。
【0009】
特許文献２には、柱梁接合部内のコンクリートを取り囲むふさぎ板を、鉄骨梁の下フランジよりも下方まで延長した、柱梁接合部の構造が開示されている。これにより、柱梁接合部におけるせん断補強筋の量を削減し、コンクリート充填性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【文献】特開２０１８－１１９３１６号公報
【文献】特開２０２２－０７６０２５号公報
【非特許文献】
【0011】
【文献】日本建築学会編、「鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁混合構造設計指針 第１版」、一般社団法人日本建築学会、２０２１年２月
【文献】森貴久、外１名、「ＲＣＳ構造におけるふさぎ板形式柱梁接合部のせん断耐力に関する実験」、日本建築学会大会学術講演梗概集（関東）、一般社団法人日本建築学会、２００６年７月、ｐｐ．１０９９－１１００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
上述のような梁貫通形式の柱梁接合部の構造では、その耐力を上げようとすると、次のような課題が存在する。
【0013】
まず、柱梁接合部の耐力を上げる方法として、柱梁接合部内のみコンクリートの強度を上げようとすると、柱梁接合部内とそれ以外の鉄筋コンクリート柱とで、強度が異なるコンクリートを打ち分ける必要が生じるため、施工性や構造性能において好ましくない。
【0014】
また、ふさぎ板の厚さを大きくすることにより、柱梁接合部内のコンクリートを拘束する枠効果を高めようとすると、ふさぎ板の隅角部を曲げ加工する場合の曲げ半径が大きくなり、鉄筋コンクリート柱の主筋の位置に影響しやすくなる。これを避けるべく、ふさぎ板の隅角部を、二枚の鋼板を組み合わせて溶接することにより形成すると、ふさぎ板の加工手間が増える。
【0015】
また、鉄骨梁のウェブの厚さを大きくすることにより、柱梁接合部パネル内の鉄骨梁のウェブのせん断耐力を高めようとすると、鉄骨梁に要するコストが増大する。
【0016】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との柱梁接合部において、比較的簡単な構造で柱梁接合部の耐力を上げることができ、経済性、施工性、および構造性能に優れる、柱梁接合部の構造および柱梁接合部の設計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】
【0017】
上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
［１］ 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との柱梁接合部の構造であって、前記鉄骨梁の端部が前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入し、前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分が、ダブラープレートにより補強されている、柱梁接合部の構造。
［２］ 前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面を、前記鉄骨梁のウェブの表面位置まで覆うように取り囲むふさぎ板が設けられている、［１］に記載の柱梁接合部の構造。
［３］ 前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁は、下記（１）式を満たす寸法および材料強度を有する、請求項２に記載の柱梁接合部の構造。
［１］ 鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との柱梁接合部の構造であって、前記鉄骨梁の端部が前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入し、前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分が、ダブラープレートにより補強されている、柱梁接合部の構造。
［２］ 前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面を、前記鉄骨梁のウェブの表面位置まで覆うように取り囲むふさぎ板が設けられている、［１］に記載の柱梁接合部の構造。
［３］ 前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁は、下記（１）式を満たす寸法および材料強度を有する、請求項２に記載の柱梁接合部の構造。
【0018】
JＱdU＜wＱ＋hＱ＋cＱ ……（１）
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝０．９×（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（３）
上記（３）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
［４］ 前記鉄骨梁のウェブ、上フランジおよび下フランジに囲まれる部位に、前記柱梁接合部内のコンクリートを支圧する支圧板が設けられ、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面のうち、前記支圧板により覆われずに残る部分を取り囲むふさぎ板が、前記支圧板と連続するように設けられている、［１］に記載の柱梁接合部の構造。
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝０．９×（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（３）
上記（３）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
［４］ 前記鉄骨梁のウェブ、上フランジおよび下フランジに囲まれる部位に、前記柱梁接合部内のコンクリートを支圧する支圧板が設けられ、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面のうち、前記支圧板により覆われずに残る部分を取り囲むふさぎ板が、前記支圧板と連続するように設けられている、［１］に記載の柱梁接合部の構造。
【0019】
なお、支圧板は、鉄骨梁のウェブの厚さ以上の厚さを有する鋼板からなるものとする。
［５］ 前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁は、下記（１）式を満たす寸法および材料強度を有する、［４］に記載の柱梁接合部の構造。
［５］ 前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁は、下記（１）式を満たす寸法および材料強度を有する、［４］に記載の柱梁接合部の構造。
【0020】
JＱdU＜wＱ＋hＱ＋cＱ……（１）
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板および支圧板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（４）
上記（４）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
［６］ 前記ふさぎ板の幅hｂ（ｍｍ）および厚さhｔ（ｍｍ）は、hｂ／hｔ≦２１７およびhｔ≧６の関係を満たす、［２］～［５］のいずれかに記載の柱梁接合部の構造。
［７］ 前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分および前記ダブラープレートに、コンクリート充填用の孔が設けられている、［１］～［５］のいずれかに記載の柱梁接合部の構造。
［８］ 前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分および前記ダブラープレートに、コンクリート充填用の孔が設けられている、［６］に記載の柱梁接合部の構造。
［９］ 前記鉄骨梁の芯と前記鉄筋コンクリート柱の芯との交点に対し、ブレースの端部が偏心するように取り付いている、［１］～［５］のいずれかに記載の柱梁接合部の構造。
［１０］ 鉄筋コンクリート柱に接合される鉄骨梁の端部を、前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入させ、前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分を、ダブラープレートにより補強し、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面を、前記鉄骨梁のウェブの表面位置まで覆うように取り囲むふさぎ板を設け、下記（１）式を満たすように、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁の寸法および材料強度を設定する、柱梁接合部の設計方法。
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板および支圧板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（４）
上記（４）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
［６］ 前記ふさぎ板の幅hｂ（ｍｍ）および厚さhｔ（ｍｍ）は、hｂ／hｔ≦２１７およびhｔ≧６の関係を満たす、［２］～［５］のいずれかに記載の柱梁接合部の構造。
［７］ 前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分および前記ダブラープレートに、コンクリート充填用の孔が設けられている、［１］～［５］のいずれかに記載の柱梁接合部の構造。
［８］ 前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分および前記ダブラープレートに、コンクリート充填用の孔が設けられている、［６］に記載の柱梁接合部の構造。
［９］ 前記鉄骨梁の芯と前記鉄筋コンクリート柱の芯との交点に対し、ブレースの端部が偏心するように取り付いている、［１］～［５］のいずれかに記載の柱梁接合部の構造。
［１０］ 鉄筋コンクリート柱に接合される鉄骨梁の端部を、前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入させ、前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分を、ダブラープレートにより補強し、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面を、前記鉄骨梁のウェブの表面位置まで覆うように取り囲むふさぎ板を設け、下記（１）式を満たすように、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁の寸法および材料強度を設定する、柱梁接合部の設計方法。
【0021】
JＱdU＜wＱ＋hＱ＋cＱ ……（１）
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝０．９×（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（３）
上記（３）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
［１１］ 鉄筋コンクリート柱に接合される鉄骨梁の端部を、前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入させ、前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分を、ダブラープレートにより補強し、前記鉄骨梁のウェブ、上フランジおよび下フランジに囲まれる部位に、前記柱梁接合部内のコンクリートを支圧する支圧板を設け、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面のうち、前記支圧板により覆われずに残る部分を取り囲むふさぎ板を、前記支圧板と連続するように設け、下記（１）式を満たすように、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁の寸法および材料強度を設定する、柱梁接合部の設計方法。
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝０．９×（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（３）
上記（３）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
［１１］ 鉄筋コンクリート柱に接合される鉄骨梁の端部を、前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入させ、前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分を、ダブラープレートにより補強し、前記鉄骨梁のウェブ、上フランジおよび下フランジに囲まれる部位に、前記柱梁接合部内のコンクリートを支圧する支圧板を設け、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲で、前記鉄筋コンクリート柱の側面のうち、前記支圧板により覆われずに残る部分を取り囲むふさぎ板を、前記支圧板と連続するように設け、下記（１）式を満たすように、前記鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における前記鉄筋コンクリート柱および前記鉄骨梁の寸法および材料強度を設定する、柱梁接合部の設計方法。
【0022】
JＱdU＜wＱ＋hＱ＋cＱ ……（１）
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板および支圧板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（４）
上記（４）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板および支圧板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（４）
上記（４）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
【0023】
なお、支圧板は、鉄骨梁のウェブの厚さ以上の厚さを有する鋼板からなるものとする。
【発明の効果】
【0024】
本発明の柱梁接合部の構造および柱梁接合部の設計方法によれば、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブが、ダブラープレートにより補強されているので、比較的簡単な構造で柱梁接合部の耐力を上げることができる。よって、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との柱梁接合部の設計を容易にしつつ、経済性、施工性、および構造性能に優れる柱梁接合部を実現できる。
【0025】
また、鉄骨梁のウェブのうち鉄筋コンクリート柱に貫入する部分が、ダブラープレートにより補強されているので、この鉄骨梁のウェブおよびダブラープレートに、コンクリート充填用の孔を大きく開けることが可能となる。よって、柱梁接合部内におけるコンクリートの充填性が高められ、コンクリートの打設が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図7】図７（ａ）は、本発明の柱梁接合部の構造および柱梁接合部の設計方法の効果を検証するために実施した加力試験の試験体を示す側面図であり、図７（ｂ）および図７（ｃ）はそれぞれ、図７（ａ）におけるＢ－Ｂ断面図、Ｃ－Ｃ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、図面を参照して、本発明の柱梁接合部の構造および柱梁接合部の設計方法の実施形態について、具体的に説明する。
【0028】
本実施形態の柱梁接合部の構造および柱梁接合部の設計方法は、鉄筋コンクリート柱と、Ｈ形鋼からなる鉄骨梁との柱梁接合部、具体的には、図１に示す梁貫通形式ふさぎ板タイプの柱梁接合部１、または図２に示す梁貫通形式ふさぎ板タイプの柱梁接合部１´に適用されている。
【0029】
【0030】
【0031】
図１に示す柱梁接合部１の構造では、柱梁接合部１の上下の鉄筋コンクリート柱２から連続的に柱梁接合部１内に打設されたコンクリート（図示せず）を取り囲むように、鋼板からなるふさぎ板２４が設けられている。ふさぎ板２４は、鉄骨梁３の上フランジ３２と下フランジ３３の間の高さの範囲で、柱梁接合部１内のコンクリートを、鉄骨梁３のウェブ３１の表面位置まで完全に覆うように設けられている。ふさぎ板２４の側縁は、鉄骨梁３のウェブ３１、上フランジ３２、および下フランジ３３に溶接により固定されている。
【0032】
また、図２に示す柱梁接合部１´の構造では、鉄骨梁３のウェブ３１、上フランジ３２および下フランジ３３に囲まれる部位に、柱梁接合部１´内のコンクリートを支圧する支圧板３５が設けられている。支圧板３５は、鉄骨梁３のウェブ３１の厚さ以上の厚さを有する鋼板からなり、鉄骨梁３のウェブ３１、上フランジ３２、および下フランジ３３に溶接により固定されている。そして、柱梁接合部１の上下の鉄筋コンクリート柱２から連続的に柱梁接合部１´内に打設されたコンクリート（図示せず）のうち、支圧板３５により覆われずに残る部分を取り囲むように、ふさぎ板２４が設けられている。支圧板３５およびふさぎ板２４は、鉄骨梁３の上フランジ３２と下フランジ３３の間の高さの範囲で、柱梁接合部１内のコンクリートを、鉄骨梁３のウェブ３１の表面位置まで完全に覆うように設けられている。ふさぎ板２４は、支圧板３５と連続するように設けられ、溶接またはボルト接合により支圧板３５に固定されている。
【0033】
図１および図２では、鉄筋コンクリート柱２の四方に鉄骨梁３が十字形に取り付く場合を示している。この場合、十字形に交差する鉄骨梁３は両方とも、鉄筋コンクリート柱２の一方の側面から反対側の側面まで完全に貫通するように設けられている。
【0034】
また、鉄筋コンクリート柱２の三方に鉄骨梁３がＴ字形に取り付く場合や、鉄筋コンクリート柱２の二方に鉄骨梁３がＬ字形に取り付く場合も、Ｔ字形またはＬ字形に交差する鉄骨梁３は両方とも、鉄筋コンクリート柱２の一方の側面から反対側の側面まで完全に貫通するように設けられている。
【0035】
そして、鉄筋コンクリート柱２を貫通した鉄骨梁３が、鉄筋コンクリート柱２の反対側の側面上に突出する部位においても、ふさぎ板２４の側縁または支圧板３５が、鉄骨梁３のウェブ３１、上フランジ３２、および下フランジ３３に溶接により固定されている。
【0036】
本実施形態の柱梁接合部１、１´の構造では、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、柱梁接合部１、１´内の鉄骨梁３のウェブ３１が、ダブラープレート３４により補強されている。具体的には、ダブラープレート３４の外周の全長が鉄骨梁３のウェブ３１に、隅肉溶接等により固定されている。
【0037】
図１に示す柱梁接合部１における鉄筋コンクリート柱２および鉄骨梁３は、下記（１）式を満たす寸法および材料強度を有するようにすることが好ましい。このようにすると、柱梁接合部１のせん断耐力を十分に確保できる。
【0038】
JＱdU＜wＱ＋hＱ＋cＱ ……（１）
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝０．９×（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（３）
上記（３）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝０．９×（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（３）
上記（３）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
【0039】
図４に、本実施形態の柱梁接合部の構造におけるせん断力の流れを模式的に示す。図４に示すように、鉄骨梁３から柱梁接合部１に入力するせん断力JＱは、柱梁接合部１内では、鉄骨梁３のウェブ３１、ダブラープレート３４、ふさぎ板２４およびコンクリート２３により分担して負担される。すなわち、鉄骨梁３のウェブ３１およびダブラープレート３４が負担するせん断力の合計をwＱ、ふさぎ板２４が負担するせん断力をhＱ、コンクリート２３が負担するせん断力をcpＱとすると、JＱ＝wＱ＋hＱ＋cpＱとなる。
【0040】
同様に、柱梁接合部１の終局時のせん断耐力JＱ
sU
は、鉄骨梁３のウェブ３１およびダブラープレート３４のせん断耐力の合計をwＱ
sU
、ふさぎ板２４のせん断耐力をhＱ
sU
、コンクリート２３のせん断耐力をcpＱ
sU
とすると、JＱ
sU
＝wＱ
sU
＋hＱ
sU
＋cpＱ
sU
となる。
【0041】
柱梁接合部のせん断耐力JＱ
sU
は、柱梁接合部１の終局時（地震時）に柱梁接合部１に作用するせん断力JＱdUを上回るようにする、すなわちJＱ
sU
＞JＱdUとする。上記（１）式は、これに基づいている。
【0042】
このように、本実施形態の柱梁接合部の構造では、柱梁接合部１内の鉄骨梁３のウェブ３１がダブラープレート３４により補強されているので、ダブラープレート３４のせん断耐力を柱梁接合部１全体のせん断耐力に累加できる。ただし、ダブラープレート３４を設けることによる各抵抗要素の負担割合の変化や、ダブラープレート３４の全断面積のうちどの程度の割合がせん断耐力に有効に寄与するかついては、これまで確立されていなかった。本実施形態の柱梁接合部の構造では、後述のとおり、ダブラープレート３４の全断面積の８０％以上がせん断耐力に有効に寄与しているという発明者らによる新たな知見に基づき、この寄与率を上記（３）式に反映している。また、柱梁接合部１に支圧板３５が設けられず、これよりも薄いふさぎ板２４のみが設けられる場合には、後述のとおり、ダブラープレートにより補強されたウェブ３１の断面積の９０％程度がせん断耐力に有効に寄与しているという発明者らによる新たな知見に基づき、この寄与率も上記（３）式に反映している。
【0043】
なお、上記（３）式において、dｔ（ダブラープレートの厚さ）にかかる係数０．８を、より小さい値、例えば、０．７、０．６等に変更してもよい。同様に、上記（３）式の右辺全体にかかる係数０．９を、より小さい値、例えば、０．８、０．７等に変更してもよい。このようにすれば、JＱdU（柱梁接合部の終局時に柱梁接合部１に作用するせん断力）に対して柱梁接合部１が有する安全率を大きくすることができる。
【0044】
また、図２に示す柱梁接合部１´における鉄筋コンクリート柱２および鉄骨梁３は、下記（１）式を満たす寸法および材料強度を有するようにすることが好ましい。このようにすると、柱梁接合部１´のせん断耐力を十分に確保できる。
【0045】
JＱdU＜wＱ＋hＱ＋cＱ……（１）
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板および支圧板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（４）
上記（４）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
ただし、上記（１）式において、
JＱdU：柱梁接合部の終局時に柱梁接合部に作用するせん断力（Ｎ）
wＱ：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断耐力（Ｎ）であり、
wＱ＝wτU×wＡe ……（２）
hＱ：ふさぎ板および支圧板のせん断耐力（Ｎ）、
cＱ：コンクリートのせん断耐力（Ｎ）、
上記（２）式において、
wτU：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブのせん断強度（Ｎ／ｍｍ2）
wＡe：柱梁接合部パネル内における、ダブラープレートにより補強された鉄骨梁のウェブの有効断面積（ｍｍ2）であり、
wＡe＝（wｔ＋０．８dｔ）×cＤ ……（４）
上記（４）式において、
wｔ：柱梁接合部内の鉄骨梁のウェブの厚さ（ｍｍ）、
dｔ：ダブラープレートの厚さ（ｍｍ）、
cＤ：鉄筋コンクリート柱の柱せい（ｍｍ）
である。
【0046】
このように、図２に示す柱梁接合部１´の構造では、支圧板３５によりコンクリートのせん断耐力が効果的に引き出されるため、上記（３）式に変えて、上記（４）式を満たすようにすればよい。
【0047】
また、ふさぎ板２４の幅hｂ（ｍｍ）および厚さhｔ（ｍｍ）は、hｂ／hｔ≦２１７およびhｔ≧６の関係を満たすようにすることが好ましい。このようにすると、ふさぎ板２４の座屈を抑制でき、ふさぎ板２４によってコンクリートを拘束する枠効果が十分に得られるため、柱梁接合部１の耐力をさらに高めることができる。
【0048】
ここで、ふさぎ板２４の幅hｂ（ｍｍ）とは、鉄筋コンクリート柱２に取り付く複数の鉄骨梁３のうち、水平方向に隣接する鉄骨梁３の間に設けられるふさぎ板２４の各々の全幅をいう。例えば、図１および図２に示す柱梁接合部１、１´の構造では、隣接する鉄骨梁３の間でコンクリート（図示せず）を覆うように、Ｌ字状に曲げ加工された四枚のふさぎ板２４が設けられているが、上述のふさぎ板２４の幅hｂ（ｍｍ）とは、これら各ふさぎ板２４を曲げ加工する前の全幅をいう。
【0049】
また、支圧板３５の厚さは、非特許文献１に記載の設計指針を満たすように、鉄骨梁３のウェブ３１の厚さ以上とすることが好ましい。このようにすると、支圧板３５によるコンクリートの支圧効果が高められ、柱梁接合部１、１´内のコンクリートが負担するせん断耐力を十分に発揮させることができる。また、支圧板３５の枠効果により、柱梁接合部１、１´内の鉄骨梁３のウェブ３１およびダブラープレート３４が負担するせん断耐力を大きくすることができる。上記（４）式によるwＡe（ダブラープレート３４により補強された鉄骨梁３のウェブ３１の有効断面積）が、支圧板３５が設けられていない場合の上記（３）式によるwＡeよりも大きいのは、これを反映したものである。
【0050】
また、本実施形態の柱梁接合部の設計方法は、上述の柱梁接合部１、１´を設計する方法である。すなわち、図１に示すように、柱梁接合部１に支圧板３５が設けられず、これよりも薄いふさぎ板２４のみが設けられる場合には、この柱梁接合部１を設計するときに、上記（１）式～（３）式を満たすように、鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における鉄筋コンクリート柱および鉄骨梁の寸法および材料強度を設定することで、本実施形態の柱梁接合部の設計方法が実現される。また、図２に示すように、柱梁接合部１´に支圧板３５が設けられる場合には、この柱梁接合部１を設計するときに、上記（１）式、（２）式および（４）式を満たすように、鉄骨梁の上フランジと下フランジの間の高さの範囲における鉄筋コンクリート柱および鉄骨梁の寸法および材料強度を設定することで、本実施形態の柱梁接合部の設計方法が実現される。
【0051】
本実施形態の柱梁接合部１、１´の構造および柱梁接合部の設計方法によれば、鉄筋コンクリート柱２と鉄骨梁３との柱梁接合部１、１´内の鉄骨梁３のウェブ３１が、ダブラープレート３４により補強されているので、比較的簡単な構造で柱梁接合部１、１´の耐力を上げることができる。本実施形態の柱梁接合部１、１´の構造では、ダブラープレート３４のせん断耐力を、柱梁接合部１、１´全体のせん断耐力に累加できるため、柱梁接合部１、１´の設計が容易になる。このように、本実施形態の柱梁接合部１、１´の構造では、鉄筋コンクリート柱２と鉄骨梁３との柱梁接合部１、１´の設計を容易にしつつ、経済性、施工性、および構造性能に優れる柱梁接合部１、１´を実現できる。
【0052】
図５に、柱梁接合部１、１´に対してブレース４が偏心して取り付く状況を模式的に示す。図５に示すように、柱梁接合部１、１´に対してブレース４が偏心して取り付く場合や、ＲＣＳ構造が適用される大スパンかつ積載荷重の大きな建築物では、柱梁接合部１、１´に大きなせん断力が作用しやすい。本実施形態の柱梁接合部１、１´の構造は、このように大きなせん断力が作用する柱梁接合部に適用すると、その特長を生かしやすい。
【0053】
また、本実施形態の柱梁接合部１、１´の構造では、鉄筋コンクリート柱２と鉄骨梁３との柱梁接合部１、１´内の鉄骨梁３のウェブ３１が、ダブラープレート３４により補強されているため、柱梁接合部１、１´内の鉄骨梁３のウェブ３１およびダブラープレート３４に、コンクリート充填用の孔を大きく開けることが可能となる。
【0054】
図６（ａ）、図６（ｂ）に、本実施形態の柱梁接合部１、１´の構造において、柱梁接合部１、１´内の鉄骨梁３のウェブ３１およびダブラープレート３４に、コンクリート充填用の孔３１ｈ、３４ｈを設けた場合の斜視図、側面図を、それぞれ示す。このようにすると、柱梁接合部１、１´内におけるコンクリートの充填性が高められ、コンクリートの打設が容易となる。
【0055】
そして、柱梁接合部の耐力を上げる方法として柱梁接合部内のみコンクリートの強度を上げる場合とは異なり、本実施形態の柱梁接合部１、１´の構造では、柱梁接合部１、１´内とそれ以外の鉄筋コンクリート柱２とで、強度が同じコンクリートを一体的に打設できる。このため、本実施形態の柱梁接合部１、１´の構造は、施工性や構造性能において優れている。
【0056】
また、柱梁接合部１、１´内の鉄骨梁３のウェブ３１をダブラープレート３４により補強することにより、ふさぎ板２４の厚さを大きくすることなく、柱梁接合部１、１´の耐力を上げることができる。これにより、ふさぎ板の隅角部を曲げ加工する場合の曲げ半径を大きくする必要がなく、鉄筋コンクリート柱２の主筋２１の位置に影響を生じることがない。
【0057】
また、本実施形態の柱梁接合部１、１´の構造では、鉄骨梁３全体のウェブ３１の厚さを大きくするのではなく、柱梁接合部１、１´内のみにおいて、鉄骨梁３のウェブ３１が、ダブラープレート３４により補強されている。よって、鉄骨梁３に要するコストが増大することがない。
【0058】
なお、上述の実施形態では、本発明の柱梁接合部の構造および柱梁接合部の設計方法が、梁貫通形式ふさぎ板タイプの柱梁接合部に適用されている例について説明したが、本発明の柱梁接合部の構造および柱梁接合部の設計方法は、梁貫通形式せん断補強筋タイプの柱梁接合部にも適用可能である。この場合、鉄骨梁の端部は、鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面まで完全に貫通する必要は無く、鉄骨梁の端部が柱梁接合部内に十分に定着される長さだけ、鉄骨梁３の端部が鉄筋コンクリート柱２の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入していればよい。
【実施例】
【0059】
本発明の柱梁接合部の構造について、１／２縮尺モデルの十字形の試験体を用意し、この試験体に対して加力試験を行った。また、この加力試験を模擬する条件で、有限要素法による数値解析を行った。そして、これら加力試験および数値解析の結果に基づいて、本発明の柱梁接合部の構造および柱梁接合部の設計方法の性能を検証した。以下では、その結果について説明する。
【0060】
まず、加力試験の試験条件について説明する。図７（ａ）に、本加力試験の試験対象とした試験体の側面図を示す。また、図７（ｂ）および図７（ｃ）に、図７（ａ）におけるＢ－Ｂ断面図、Ｃ－Ｃ断面図を、それぞれ示す。
【0061】
図７（ａ）に示すように、本加力試験では、鉄筋コンクリート柱２の両側に鉄骨梁３が接合されて構成された、５種類の十字形の試験体Ｎｏ．１～５を用意した。
【0062】
本加力試験では、鉄筋コンクリート柱２の主筋２１のサイズおよび種類、鉄骨梁３の上フランジ３２および下フランジ３３の幅Bｂ（ｍｍ）ならびにウェブ３１の厚さwｔ（ｍｍ）、ふさぎ板２４の厚さhｔ（ｍｍ）、柱梁接合部１内のコンクリートの強度Ｆc（Ｎ／ｍｍ2）、ダブラープレート３４の有無、を試験パラメータとした。表１および表２に示すように、５種類の試験体Ｎｏ．１～５では、これらのパラメータを変えるようにした。
【0063】
具体的には、試験体のうち鉄筋コンクリート柱２の断面サイズは、５００×５００ｍｍとし、図７（ｂ）に示すように、主筋２１を１２本配筋するとともに、帯筋を５０ｍｍプッチで配筋した。主筋２１の呼び名および種類は、試験体Ｎｏ．１、２、４、５については、日本産業規格ＪＩＳ Ｇ３１１２：２０２０「鉄筋コンクリート用棒鋼」に規定されるＤ２２、ＳＤ４９０とし、試験体Ｎｏ．３については、Ｄ１９、ＳＤ３４５とした。また、帯筋２２の呼び名および種類は、試験体Ｎｏ．１～５の全てについて、国土交通省国住指第４９５８－１号（認定番号ＭＳＲＢ－００６７）「高強度せん断補強筋用異形棒鋼ＭＫ７８５」）に規定されるＭＤ１３、７８５とした。試験体のうち、鉄筋コンクリート柱２部分に打設されるコンクリートの強度Ｆcは、試験体Ｎｏ．１～５の全てについて、３９Ｎ／ｍｍ2とした。
【0064】
また、試験体のうち鉄骨梁３には、ビルトＨ鋼を用いた。試験体Ｎｏ．１、２、４、５の鉄骨梁３には、上フランジ３２および下フランジ３３として厚さ２８ｍｍの鋼板と、ウェブ３１として厚さ９．０ｍｍの鋼板とが組み合わせて構成された、梁せい４５０ｍｍ、梁幅１６０ｍｍのビルトＨ鋼を用いた。また、試験体Ｎｏ．３の鉄骨梁３には、上フランジ３２および下フランジ３３として厚さ２８ｍｍの鋼板と、ウェブ３１として厚さ１２．０ｍｍの鋼板とが組み合わせて構成された、梁せい４５０ｍｍ、梁幅２００ｍｍのビルトＨ鋼を用いた。鉄骨梁３の鋼種は、試験体Ｎｏ．１～５の全てについて、日本産業規格ＪＩＳ Ｇ３１０６：２０２０「溶接構造用圧延鋼板」に規定されるＳＭ４９０とした。
【0065】
そして、試験体のうち柱梁接合部１内に打設されるコンクリートの強度Ｆcは、試験体Ｎｏ．１～３、５については３９Ｎ／ｍｍ2とし、試験体Ｎｏ．４については６０Ｎ／ｍｍ2とした。柱梁接合部１内においては、帯筋２２の配筋は省略した。また、試験体のうち柱梁接合部１内に打設されるコンクリートを取り囲むふさぎ板２４の厚さは、試験体Ｎｏ．１、３～５については２．３ｍｍとし、試験体Ｎｏ．２については６．０ｍｍとした。ふさぎ板２４の鋼種は、試験体Ｎｏ．１～５の全てについて、日本産業規格ＪＩＳ Ｇ３１０１：２０２０「一般構造用圧延鋼板」に規定されるＳＳ４００とした。ふさぎ板２４の側縁は、鉄骨梁３のウェブ３１、上フランジ３２、および下フランジ３３に、隅肉溶接により固定した。
【0066】
さらに、試験体Ｎｏ．１～５のうち、試験体Ｎｏ．５のみにおいて、図７（ａ）に示すように、柱梁接合部１内の鉄骨梁３のウェブ３１の片面にダブラープレート３４を２枚並べて設け、柱梁接合部１内の鉄骨梁３のウェブ３１のほぼ全面を覆うようにした。２枚のダブラープレート３４の各々のサイズは、厚さ３．２ｍｍ、幅２０３ｍｍ、高さ３５４ｍｍ、鋼種はＳＳ４００とした。ダブラープレート３４は、その外周の全長を、隅肉溶接により鉄骨梁３のウェブ３１の表面に固定した。
【0067】
そして、図７（ａ）に示すとおり、十字形の試験体を試験フレームに設置した。具体的には、鉄筋コンクリート柱２の上端および下端を、それぞれピン支承、ローラー支承により支持した。ピン支承とローラー支承との間の距離は、３１００ｍｍとした。
【0068】
そして、水平荷重を受ける建物の柱梁接合部の挙動を模擬するように、鉄筋コンクリート柱２の両側の二本の鉄骨梁３の先端に対して逆対称に、正負交番漸増繰り返し加力を行った。鉄骨梁３の両加力点間の距離は、４４００ｍｍとした。
【0069】
【表1】
【0070】
【表2】
【0071】
本加力試験では、鉄骨梁３の先端の変位から、柱梁接合部１を含むラーメン架構の層間変形角Ｒ（ｒａｄ）を計算し、この層間変形角Ｒを制御することにより行った。具体的には、まず、弾性範囲内の±０．１％、±０．２５％の各層間変形角Ｒで正負方向に１サイクルずつ加力し、続いて±０．５％、±１．０％、±１．５％、±２．０％の各層間変形角Ｒで正負方向に２サイクルずつ加力し、±３．０％、±４．０％の各層間変形角Ｒで正負方向に１サイクルずつ加力した。
【0072】
なお、本加力試験は、鉄筋コンクリート柱２に対して軸力比Ｎ＝０．１６の軸方向力を与える条件で実施した。
【0073】
図８に、上記加力試験における柱のせん断耐力Ｑと層間変形角Ｒとの関係を、試験体Ｎｏ．１（ダブラープレート無し）および試験体Ｎｏ．５（ダブラープレート有り）について示す。図８に示すように、試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．５のいずれも、ふさぎ板２４が座屈することなく、最大耐力（層間変形角Ｒ＝２．０％）に到達した後も、安定した履歴を示した。そして、ダブラープレートによる補強を行った試験体Ｎｏ．５では、ダブラープレート５を設けない試験体Ｎｏ．１よりも、各サイクル時の柱のせん断力Ｑの最大値が大きく、ダブラープレートが柱梁接合部の性能に効果的に寄与していることを確認できた。
【0074】
次に、上述の加力試験を模擬する条件で行った有限要素法による数値解析の計算条件について説明する。図９（ａ）に、本数値解析の解析対象とした試験体の有限要素モデルの斜視図を示す。また、図９（ｂ）に、図９（ａ）に示す有限要素モデルの要部の側面図を示す。
【0075】
本数値解析では、上述の加力試験で試験対象とした試験体Ｎｏ．１～５に対応する５種類の有限要素モデルに対して、数値解析を行った。すなわち、本数値解析では、有限要素モデルの各要素には、加力試験の試験体Ｎｏ．１～５の各部材の形状および材料強度を反映するように、形状および力学特性を設定した。
【0076】
加力試験の試験体Ｎｏ．５を模擬する有限要素モデルについては、２枚のダブラープレート３４の各々が、その外周の全長に亘って、ウェブ３１の表面に固定されている条件とした。
【0077】
そして、上述の加力試験と同様に、鉄筋コンクリート柱２の上端および下端を、それぞれピン支承、ローラー支承により支持し、鉄筋コンクリート柱２に対して軸力比Ｎ＝０．１６の軸方向力を与える条件で、数値解析を行った。有限要素モデルに入力する外力は、上述の加力試験と同様に、鉄筋コンクリート柱２の両側の二本の鉄骨梁３の先端に対して逆対称に、正負交番漸増繰り返し加力を与える条件とした。
【0078】
これらの加力試験および数値解析では、層間変形角Ｒが０．２となった時点を終局時とし、この時点での柱梁接合部１のせん断耐力を確認した。
【0079】
図１０に、試験体Ｎｏ．１～５を模擬する有限要素モデルの各々に対して行った上述の数値解析において、柱梁接合部１の終局時に柱梁接合部パネル内の鉄骨梁３のウェブ３１に生じるせん断応力の分布を示す。また、図１１に、試験体Ｎｏ．５を模擬する有限要素モデルの各々に対して行った上述の数値解析において、柱梁接合部１の終局時に柱梁接合部パネル内のダブラープレート３４に生じるせん断応力の分布を示す。
【0080】
また、表３に、上述の数値解析により計算した、柱梁接合部１内の鉄骨梁３のウェブ３１、ダブラープレート３４、ふさぎ板２４およびコンクリートの終局時のせん断耐力wＱana、dＱana、ΣhＱana、cpＱanaを示す。また、表３には、上述の数値解析により計算した、柱梁接合部１内の鉄骨梁３のウェブ３１、ダブラープレート３４、ふさぎ板２４およびコンクリートの有効断面係数wｋana、dｋana、hｋana、cpｋana、ならびに、柱梁接合部１全体の終局時のせん断耐力JＱanaを示す。
【0081】
さらに、表３には、一般財団法人日本建築総合試験所の建築技術性能証明（性能証明番号第２３－０５号）に記載の提案式により計算した、柱梁接合部１内の鉄骨梁３のウェブ３１、ダブラープレート３４、ふさぎ板２４およびコンクリートの終局時のせん断耐力wＱorg’、dＱorg’、ΣhＱorg’、cpＱorg’ を示す。また、表３には、同提案式により計算した、柱梁接合部１内の鉄骨梁３のウェブ３１、ダブラープレート３４、ふさぎ板２４およびコンクリートの有効断面係数wｋorg’、dｋorg’、hｋorg’、cpｋorg’、ならびに、柱梁接合部１全体の終局時のせん断耐力JＱorg’を示す。
【0082】
さらに、表３には、上述の加力試験によって得られた、柱梁接合部１全体の終局時のせん断耐力JＱexp、および、上記建築技術性能証明（性能証明番号第２３－０５号）に記載の提案式により計算した柱梁接合部１全体の終局時のせん断耐力JＱorg’に対する比JＱexp／JＱorg’を示す。
【0083】
【表3】
【0084】
表３の太枠内に示すように、試験体Ｎｏ．５を模擬する有限要素モデルを対象として行った数値解析結果では、ダブラープレート３４の全断面積の８０％以上がせん断耐力として有効に寄与していること確認できた。
【0085】
また、柱梁接合部１内の鉄骨梁３のウェブ３１の有効断面係数wｋanaは、概ね０．９となった。すなわち、柱梁接合部１に支圧板３５が設けられず、これよりも薄いふさぎ板２４のみが設けられる場合には、ウェブ３１の断面積の９０％程度がせん断耐力に有効に寄与することを確認できた。これより、支圧板３５が設けられない場合の上記（３）式におけるwＡe（ダブラープレート３４により補強された鉄骨梁３のウェブ３１の有効断面積）を、支圧板３５が設けられている場合の上記（４）式によるwＡeの０．９倍としていることの妥当性を確認できた。
【符号の説明】
【0086】
１、１´ 柱梁接合部
２ 鉄筋コンクリート柱
２１ 主筋
２２ 帯筋
２３ コンクリート
２４ ふさぎ板
３ 鉄骨梁
３１ ウェブ
３２ 上フランジ
３３ 下フランジ
３４ ダブラープレート
３５ 支圧板
３１ｈ、３４ｈ 孔
４ ブレース
２ 鉄筋コンクリート柱
２１ 主筋
２２ 帯筋
２３ コンクリート
２４ ふさぎ板
３ 鉄骨梁
３１ ウェブ
３２ 上フランジ
３３ 下フランジ
３４ ダブラープレート
３５ 支圧板
３１ｈ、３４ｈ 孔
４ ブレース
【要約】
【課題】鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との柱梁接合部において、比較的簡単な構造で柱梁接合部の耐力を上げることができ、経済性、施工性、および構造性能に優れる、柱梁接合部の構造および柱梁接合部の設計方法を提供する。
【解決手段】鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との柱梁接合部の構造であって、前記鉄骨梁の端部が前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入し、前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分が、ダブラープレートにより補強されている、柱梁接合部の構造。
【選択図】図３
【解決手段】鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との柱梁接合部の構造であって、前記鉄骨梁の端部が前記鉄筋コンクリート柱の一方の側面から反対側の側面に向かって貫入し、前記鉄骨梁のウェブのうち前記鉄筋コンクリート柱に貫入する部分が、ダブラープレートにより補強されている、柱梁接合部の構造。
【選択図】図３
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】