特許 7554719 接合構造、接合構造の施工方法

(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】2024-09-11

(45)【発行日】2024-09-20

(54)【発明の名称】接合構造、接合構造の施工方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/21 20060101AFI20240912BHJP

   E04C 5/06 20060101ALI20240912BHJP

   E03F 3/04 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

E04B1/21 B

E04C5/06

E03F3/04 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021127486

(22)【出願日】2021-08-03

(65)【公開番号】P2023022553

(43)【公開日】2023-02-15

【審査請求日】2023-12-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】岩本 拓也

(72)【発明者】

【氏名】曽我部 直樹

(72)【発明者】

【氏名】十川 貴行

(72)【発明者】

【氏名】平 陽兵

【審査官】坂田 誠

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１４１２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２２３３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－３５１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３３２５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１０３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６９５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－０８６４６０４（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／２１

Ｅ０４Ｂ １／２０

Ｅ０４Ｂ １／５８

Ｅ０４Ｃ ５／０６

Ｅ０３Ｆ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄筋を補強材として有する部材と、鋼材を補強材として有する部材の接合構造であって、
両部材の交差部に、前記鉄筋と前記鋼材のうちの一方の補強材のみが配置され、当該一方の補強材から、他方の補強材を有する部材側に延びるように継手材が配置され、
前記交差部の、前記他方の補強材を有する部材側に位置する応力伝達箇所において、前記継手材と前記他方の補強材が配置されたことを特徴とする接合構造。

【請求項2】

前記他方の補強材を有する部材に、塑性ヒンジを前記応力伝達箇所に先行して発生させる塑性ヒンジ発生箇所が設けられたことを特徴とする請求項１記載の接合構造。

【請求項3】

前記応力伝達箇所に、前記継手材と前記他方の補強材以外の補強材が配置されていることを特徴とする請求項２記載の接合構造。

【請求項4】

前記両部材は、コンクリートに補強材を埋設したものであり、
前記交差部と前記応力伝達箇所のコンクリートの引張強度を、前記塑性ヒンジ発生箇所のコンクリートよりも高めたことを特徴とする請求項２または請求項３記載の接合構造。

【請求項5】

前記塑性ヒンジ発生箇所にひび割れ誘発目地が設置されていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の接合構造。

【請求項6】

前記継手材が、両部材に沿った面と直交する方向に間隔を空けて配置された前記他方の補強材の間に配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の接合構造。

【請求項7】

前記継手材が、両部材に沿った面と直交する方向に沿って板面を配置した鋼板であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の接合構造。

【請求項8】

複数の前記継手材が一体化されたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の接合構造。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれかに記載の接合構造の施工方法であって、
前記他方の補強材を有する部材を構築する工程（ａ）と、
前記一方の補強材と前記継手材の配置を行う工程（ｂ）と、
前記一方の補強材を有する部材、および、前記応力伝達箇所のコンクリートを打設する工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とする接合構造の施工方法。

【請求項10】

前記継手材が、両部材に沿った面と直交する方向に沿って板面を配置した鋼板であり、且つ前記一方の補強材に固定され、
前記工程（ｂ）において、前記一方の補強材およびこれに固定された前記継手材を、両部材に沿った面と直交する方向にスライドさせて配置を行うことを特徴とする請求項９記載の接合構造の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄筋や鋼材を補強材として有する部材同士の接合構造とその施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

RC（鉄筋コンクリート）構造における鉄筋を鋼材に置き換えたSRC（鉄骨鉄筋コンクリート）構造は、工程短縮や省人化といった効果があるものの、一方でRC構造よりもコストが高くなるという問題がある。

【0003】

そのため、SRC構造はその適用効果が高い箇所に限定して用いることが望ましく、その際には、同一の構造物の中にRC構造の部材とSRC構造の部材が混在することになり、両部材の接合部が生じることになる。

【0004】

特許文献１には、側壁と頂版をSRC構造としたボックスカルバートが開示されており、特許文献２にはこれらの部材をRC構造としたボックスカルバートが開示されているが、例えばボックスカルバートの場合、側壁をRC構造、頂版をSRC構造とすると、これらの部材が交差するボックスカルバートの隅角部でRC構造の側壁とSRC構造の頂版を接合させる必要がある。これは、側壁をSRC構造、頂版をRC構造とする場合も同様である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開2018-141284号公報

【文献】特開2008-223370号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ボックスカルバートの隅角部は、当該隅角部で接合される側壁と頂版の間で応力を伝達する構造であることを求められることが多く、接合対象の部材よりも損傷を抑制する必要がある。そのため、接合部では多数の補強筋が配置され、その上、接合対象の部材の主筋や主鋼材が錯綜する。その結果、接合部では配筋が高密度となり、現場での作業性を大幅に低下させる要因となり得る。

【0007】

また接合部では、先行して組立てられた部材の主筋や主鋼材に干渉しないように、後行する部材の主筋や主鋼材、さらに補強筋等を設置する必要がある。そのため、後行の部材については主筋や主鋼材のプレハブ化が困難であり、現場での作業量が増加する。また、後行の部材の主筋や主鋼材については、先行して組立てられた部材の主筋や主鋼材との干渉を防ぐため、限られた方向からしか接合部内に挿入できず、施工方法が限定される。また施工条件によっては施工が困難となる場合もある。

【0008】

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、施工を容易とする部材同士の接合構造等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】

【0009】

前述した課題を解決するための第１の発明は、鉄筋を補強材として有する部材と、鋼材を補強材として有する部材の接合構造であって、両部材の交差部に、前記鉄筋と前記鋼材のうちの一方の補強材のみが配置され、当該一方の補強材から、他方の補強材を有する部材側に延びるように継手材が配置され、前記交差部の、前記他方の補強材を有する部材側に位置する応力伝達箇所において、前記継手材と前記他方の補強材が配置されたことを特徴とする接合構造である。

【0010】

本発明では、継手材を利用し、接合対象の部材の交差部を避けて応力伝達箇所を設け、両部材の補強材の錯綜を無くすことで、現場での作業性が向上し、施工の選択肢も増やすことが可能となる。また、後行して設置する補強材のプレハブ化も容易になり、現場作業を省力化することで、部材同士の接合部における施工性を大幅に向上させることが可能となる。

【0011】

前記他方の補強材を有する部材に、塑性ヒンジを前記応力伝達箇所に先行して発生させる塑性ヒンジ発生箇所が設けられることが望ましい。前記応力伝達箇所には、例えば前記継手材と前記他方の補強材以外の補強材が配置されている。また前記両部材は、コンクリートに補強材を埋設したものであり、前記交差部と前記応力伝達箇所のコンクリートの引張強度を、前記塑性ヒンジ発生箇所のコンクリートよりも高めてもよい。前記塑性ヒンジ発生箇所にひび割れ誘発目地が設置されていることも望ましい。
このように、塑性ヒンジ発生箇所を応力伝達箇所とは異なる位置とすることで、部材の損傷が進んでも応力伝達性能が損なわれなくなり、施工性を考慮した位置に応力伝達箇所を設けることが容易になる。

【0012】

前記継手材が、両部材に沿った面と直交する方向に間隔を空けて配置された前記他方の補強材の間に配置されることが望ましい。
これにより、応力伝達箇所における応力伝達を確実に行うことができる。

【0013】

前記継手材が、両部材に沿った面と直交する方向に沿って板面を配置した鋼板であることも望ましい。
この場合、継手材を上記方向にスライドさせることで配置でき、施工の自由度が高い。

【0014】

複数の前記継手材が一体化されることも望ましい。
複数の継手材を一体化することで、これら複数の継手材を一括架設することができる。このような一体化の工夫により、継手構造の施工が容易になる。

【0015】

第２の発明は、第１の発明の接合構造の施工方法であって、前記他方の補強材を有する部材を構築する工程（ａ）と、前記一方の補強材と前記継手材の配置を行う工程（ｂ）と、前記一方の補強材を有する部材、および、前記応力伝達箇所のコンクリートを打設する工程（ｃ）と、を具備することを特徴とする接合構造の施工方法である。
前記継手材は、例えば両部材に沿った面と直交する方向に沿って板面を配置した鋼板であり、且つ前記一方の補強材に固定され、前記工程（ｂ）において、前記一方の補強材およびこれに固定された前記継手材を、両部材に沿った面と直交する方向にスライドさせて配置を行うことが望ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明により、施工を容易とする部材同士の接合構造等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】接合構造１を示す図。

【図2】継手鋼材４を示す図。

【図3】接合構造１の施工について説明する図。

【図4】接合構造１ａを示す図。

【図5】接合構造１ｂを示す図。

【図6】接合構造１ｃを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0019】

図１は、本発明の実施形態に係る接合構造１を示す図である。接合構造１は、ボックスカルバートの隅角部において、ボックスカルバートの側壁２と頂版３を接合するものであり、図１（ａ）はこの隅角部を示したものである。また図１（ｂ）は当該隅角部の斜視図であり、ボックスカルバートの軸方向の一部のみを図示している。以上は後述する図４、６においても同様である。

【0020】

側壁２はRC（鉄筋コンクリート）構造を有する壁部材であり、補強材としてコンクリート２１内に主筋２２が埋設される。主筋２２は鉛直方向の鉄筋であり、上端部が側壁２のコンクリート２１から突出し、その先端がＵ字状に折り曲げられてコンクリートＣへの定着部とされる。主筋２２は側壁２において内外２列に設けられる。各列の主筋２２は、ボックスカルバートの軸方向、すなわち側壁２と頂版３に沿った面（図１（ａ）で示す面）と直交する方向に間隔を空けて配置される。

【0021】

頂版３はSRC（鉄骨鉄筋コンクリート）構造を有する水平部材であり、補強材としてコンクリートＣ内に主鋼材３２と鉄筋３３が埋設される。主鋼材３２は水平方向の鋼材であり、その端部が側壁２と頂版３の交差部ａまで延びている。鋼材としては平鋼等の形鋼が用いられるが、これに限定されることはない。鉄筋３３は、主鋼材３２の周囲に配置される。

【0022】

主鋼材３２は頂版３内で上下２段に設けられ、上記の交差部ａにおいて、上下段の主鋼材３２が鉛直材や斜材等の連結材３４によって連結される。各段の主鋼材３２は、ボックスカルバートの軸方向に間隔を空けて配置される。交差部ａには補強筋３５も配置される。

【0023】

側壁２と頂版３の応力伝達箇所は、通常、側壁２と頂版３の交差部ａに設定される。しかしながら、交差部ａを応力伝達箇所とすると、前記したように頂版３の主鋼材３２（一方の補強材）や側壁２の主筋２２（他方の補強材）等の錯綜が生じ、施工性が低下する。そこで本実施形態では、側壁２と頂版３の交差部ａを応力伝達箇所とせず、交差部ａの側壁２側に位置する箇所ｂを、側壁２と頂版３の応力伝達箇所とし、施工性の向上を図る。

【0024】

そのため、本実施形態では、頂版３の主鋼材３２から側壁２側に延び、応力伝達箇所ｂに達する継手鋼材４（継手材）を設けるとともに、側壁２のコンクリート２１からの主筋２２の突出高さを同じく応力伝達箇所ｂまでとし、交差部ａでは主筋２２と主鋼材３２のうち主鋼材３２のみが配置されるようにする。

【0025】

継手鋼材４は、側壁２の内外に当たる位置で２列に設けられ、各列の継手鋼材４が、ボックスカルバートの軸方向に間隔を空けて配置される。これらの継手鋼材４は、応力伝達箇所ｂにおいて、ボックスカルバートの軸方向に並んだ側壁２の主筋２２の間に配置される。

【0026】

継手鋼材４は例えば溶接等により下段の主鋼材３２に固定される。また上下段の主鋼材３２も連結材３４等により連結されており、上下段の主鋼材３２と継手鋼材４が予め一体化（プレハブ化）されることで、これらの鋼材の一括架設が可能になり、現場作業を省略でき施工が容易になる。

【0027】

本実施形態では、応力伝達箇所ｂの継手鋼材４と、継手鋼材４と主筋２２の間に充填されるコンクリートＣとを介して側壁２の主筋２２と頂版３の主鋼材３２との間で応力を伝達することが可能になる。継手鋼材４は、図２に示すように表面に凹凸を設けた鋼板などとし、コンクリートＣの付着力を向上させ、継手鋼材４と主筋２２の間でのコンクリートＣを介した応力伝達を確保する。

【0028】

この応力伝達箇所ｂを、側壁２と頂版３の交差部ａから離れた位置に設け、継手鋼材４等を介して側壁２と頂版３の間で応力を伝達させることで、主筋２２と主鋼材３２の錯綜を無くすことができ、これらの補強材が干渉することがない。応力伝達箇所ｂは、ボックスカルバートの施工手順や施工性に考慮して、交差部ａに近接した位置とする。

【0029】

ただし、図１（ａ）の矢印Ａに示すように、交差部ａに頂版３の主鋼材３２の方向に沿った力が作用すると、その際の曲げモーメントにより応力伝達箇所ｂの損傷が進み、塑性ヒンジの発生により応力伝達性能が損なわれる可能性がある。そこで本実施形態では、応力伝達箇所ｂの曲げ耐力を大きくする等して、応力伝達箇所ｂから側壁２側へと交差部ａからさらに離れた箇所ｃに塑性ヒンジを発生させる。このように塑性ヒンジを発生させる箇所ｃを応力伝達箇所ｂからずらすことは、ヒンジリロケーションとも呼ばれる。

【0030】

ここで、側壁２の当該箇所（以下、塑性ヒンジ発生箇所という）ｃは、交差部ａに作用する頂版３側への力Ａを増加させた際に、その曲げモーメントにより応力伝達箇所ｂよりも先行して塑性ヒンジが発生する箇所とし、シミュレーション等を行うことで確認できる。

【0031】

より具体的には、塑性ヒンジ発生箇所ｃについて、ボックスカルバートの隅角部のハンチＨの端部からの離隔Ｗを少なくとも側壁２の厚さＤの0.2倍以上とし、塑性ヒンジ発生箇所ｃを、継手鋼材４が届かず、継手鋼材４の存在しない箇所とすることが望ましい。

【0032】

また、継手鋼材４の鋼材量を変更したり、継手鋼材４とは別の鉄筋や鋼材を応力伝達箇所ｂに追加したりすることで、応力伝達箇所ｂの曲げ耐力／作用曲げモーメントの比率を塑性ヒンジ発生箇所ｃの同比率よりも大きくすること、例えば1.1倍程度以上とすることも望ましい。図１の例では、応力伝達箇所ｂにおいて、継手鋼材４や主筋２２とは別の補強材として補強筋３６が設けられる。これにより、塑性ヒンジ発生箇所ｃで発生した損傷が応力伝達箇所ｂに進展し、応力伝達箇所ｂでの応力伝達性能が損なわれることを防ぐ。

【0033】

その他、応力伝達箇所ｂに繊維補強コンクリートを適用するなどして応力伝達箇所ｂのコンクリート強度（引張強度）を塑性ヒンジ発生箇所ｃよりも高めることも有効である。この場合、交差部と応力伝達箇所ｂに一括して繊維補強コンクリートを適用することで、交差部も含めてコンクリート強度（引張強度）を高めることができれば、交差部の損傷を抑制することができ、同部分の補強筋を減らす効果も期待できる。あるいは塑性ヒンジ発生箇所ｃに複数段のひび割れ誘発目地を設けることも有効である。ひび割れ誘発目地は、例えば塑性ヒンジ発生箇所ｃのコンクリート強度よりも引張強度やヤング率の低い、モルタル、樹脂、ゴム等の材料で形成される。

【0034】

このように、塑性ヒンジ発生箇所ｃを応力伝達箇所ｂとは異なる位置とすることで、部材の損傷によって応力伝達箇所ｂの応力伝達性能が損なわれなくなり、施工性に考慮した位置に応力伝達箇所ｂを設けることが可能になる。

【0035】

接合構造１の施工時は、側壁２の構築後、図３に示すように、上下段の主鋼材３２と継手鋼材４を一体化したユニットを側壁２の上方から吊り降ろして配置する。その後、鉄筋３３等の必要な配筋を行い、型枠（不図示）を設置してコンクリートＣを打設することで、頂版３（側壁２と頂版３の交差部ａを含む）と応力伝達箇所ｂおよび塑性ヒンジ発生箇所ｃが構築され、前記の接合構造１が形成される。

【0036】

以上説明したように、本実施形態では、継手鋼材４を利用し、側壁２と頂版３の交差部ａを避けて応力伝達箇所ｂを設け、主筋２２と主鋼材３２の錯綜を無くすことで、現場での作業性が向上し、施工の選択肢も増やすことが可能となる。また、後行して設置する主鋼材３２のプレハブ化も容易になり、現場作業を省力化することで、側壁２と頂版３の接合部における施工性を大幅に向上させることが可能となる。

【0037】

また本実施形態では、塑性ヒンジ発生箇所ｃを応力伝達箇所ｂとは異なる位置とすることで、部材の損傷が進んでも応力伝達性能が損なわれなくなり、施工性に考慮した位置に応力伝達箇所ｂを設けることが容易になる。

【0038】

また継手鋼材４はボックスカルバートの軸方向に並んだ主筋２２の間に配置されるので、応力伝達箇所ｂにおける応力伝達を確実に行うことができる。

【0039】

しかしながら、本発明は上記の実施形態に限定されない。例えば、主筋２２の先端の定着部は、前記のようにＵ字状に折り曲げるものに限らず、Ｌ字状に折曲げてもよいし、機械式定着を行う定着具を主筋２２の先端に設けても良い。

【0040】

また本実施形態では、側壁２をRC構造、頂版３をSRC構造としたが、これとは逆に、側壁２をSRC構造として内部に主鋼材を埋設し、頂版３をRC構造として内部に主筋を埋設してもよい。この場合も前記の継手鋼材４を用い、側壁２と頂版３の交差部ａから側壁２側に離れた位置に応力伝達箇所ｂを形成することができ、塑性ヒンジ発生箇所ｃも前記と同様に形成できる。

【0041】

また本発明は、RC構造の部材とSRC構造またはSC（鉄骨コンクリート）構造の部材との接合部であれば、ボックスカルバートの隅角部に限らず適用可能であり、継手鋼材４を用いて、両部材の交差部ａからいずれかの部材側に離れた位置に応力伝達箇所ｂを形成することができる。

【0042】

また、本実施形態では継手鋼材４の表面に凹凸を設け、コンクリートＣの付着力を高めて応力伝達性能を向上させたが、応力伝達性能を向上させるための構成はこれに限らず、例えば継手鋼材４に孔を設け、当該孔にコンクリートＣが充填されるようにしてもよく、当該孔に貫通鉄筋を配置してもよい。また継手鋼材４の表面に頭付きスタッドや孔あき板，溶接した鉄筋などによる凹凸部を設けることも可能であり、継手鋼材４の表面にブラスト処理（粗面化処理）を施すことも有効である。さらに、継手鋼材４の先端に定着体を設け、コンクリートＣへの定着性を高めることも可能である。また継手鋼材４は、側壁２の内外に２列に分けず、側壁２の内外方向に沿って板面を配置した１枚の鋼板とし、これをボックスカルバートの軸方向に間隔を空けて配置しても良い。この場合、継手鋼材４は、応力伝達箇所ｂにおいてせん断補強鋼材としても機能するため、応力伝達箇所ｂにおける配筋を一部省略することが可能となる。

【0043】

また、図４の接合構造１ａに示すように、継手鋼材４ａを、ボックスカルバートの軸方向に沿って板面を配置した鋼板としてもよい。当該鋼板は、側壁２の主筋２２を挟み込むように内外に配置されるか、主筋２２の外側（被り側）に配置され、その上端が、ボックスカルバートの軸方向に並んだ下段の主鋼材３２のそれぞれに溶接等で固定される。前記の継手鋼材４と同様、継手鋼材４ａの表面にも凹凸が形成される。

【0044】

この場合、継手鋼材４ａがボックスカルバートの軸方向と平行に設置されるので、図３のようにユニットの吊り降ろし作業を行う代わりに、継手鋼材４ａを主鋼材３２等と一体化したユニットをボックスカルバートの軸方向（図４（ａ）の紙面法線方向に対応する）にスライドさせ、継手鋼材４ａ等の配置を行うことが可能となり、施工の自由度が高くなる。特に、上部スペースが制限されるボックスカルバートの施工時を考えると、上記のように継手鋼材４ａ等のユニットをボックスカルバートの軸方向にスライドさせて配置できることは好ましい。

【0045】

また、図５の接合構造１ｂに示すように、継手材として、継手鋼材４の代わりに異形鉄筋４ｂを用いてもよい。異形鉄筋４ｂは、例えば下段の主鋼材３２に溶接等で固定し、その先端をＵ字状に折り曲げてコンクリートＣへの定着部とする。

【0046】

さらに、前記の継手鋼材４は主鋼材３２に固定されるが、継手鋼材４を主鋼材３２に固定せず、継手鋼材４の上部が、ボックスカルバートの軸方向に並んだ主鋼材３２の間に配置されるようにしてもよい。図６の接合構造１ｃはその例であり、継手鋼材４ｃは、側壁２の主筋２２と頂版３の主鋼材３２のそれぞれから独立して配置され、その上部がボックスカルバートの軸方向に並んだ主鋼材３２の間に位置する。

【0047】

図６では、ボックスカルバートの軸方向に並んだ複数の継手鋼材４ｃを上部板４１により櫛状に予め一体化（プレハブ化）し、さらに側壁２の内外２列の継手鋼材４ｃを連結板４２により連結することで、複数の継手鋼材４ｃを一括架設することができ、施工が容易になる。ただし、継手鋼材４ｃを一体化することなく個々に配置し、現場で場所組みすることも可能である。また継手鋼材４ｃの代わりの継手材として前記の異形鉄筋を用いてもよい。

【0048】

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0049】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ：接合構造
２：側壁
３：頂版
４、４ａ、４ｃ：継手鋼材
４ｂ：異形鉄筋
２１、Ｃ：コンクリート
２２：主筋
３２：主鋼材
ａ：交差部
ｂ：応力伝達箇所
ｃ：塑性ヒンジ発生箇所

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】