特許 7658855 鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造

(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】2025-03-31

(45)【発行日】2025-04-08

(54)【発明の名称】鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/00 20060101AFI20250401BHJP

【ＦＩ】

E02D27/00 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021137205

(22)【出願日】2021-08-25

(65)【公開番号】P2023031609

(43)【公開日】2023-03-09

【審査請求日】2024-06-26

(73)【特許権者】

【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】村木 泰輔

(72)【発明者】

【氏名】太田 和也

(72)【発明者】

【氏名】田村 正

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１３８６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５０７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２６４２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１５０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２９１５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０４６８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１８１８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２７１１０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１２－００６７６９９（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向する鋼板からなる鋼板対の間にコンクリートが配される鋼板コンクリート構造の柱となる構造体と、鉄筋コンクリート造の基礎と、の接合構造であって、
前記対向する鋼板それぞれに形成された貫通孔に、前記基礎の主筋が挿通され、
前記主筋どうしを接合する機械式継手は、前記対向する鋼板の間の領域以外である前記柱の外側であって、前記柱の近傍に設けられている
鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造。

【請求項2】

前記鋼板は、他の部分に比べて厚みが厚い肉厚部を有し、
前記貫通孔は、前記肉厚部に形成されている
請求項１に記載の鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造。

【請求項3】

前記鋼板には、前記対向する鋼板で挟まれた領域に突出するリブが設けられている
請求項１または２に記載の鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造。

【請求項4】

前記鋼板対は、前記コンクリートの同一部分を交差する方向から挟む２対の鋼板対であり、
一方の前記鋼板対には、前記対向する鋼板で挟まれた領域に突出する前記リブが設けられ、
他方の前記鋼板対の前記対向する鋼板に挿通された前記主筋は、前記リブを貫通するように形成されている
請求項３に記載の鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、鋼板コンクリート構造（ＳＣ構造）の柱脚を鉄筋コンクリート造の基礎に定着させる際に、柱脚を基礎の内部に埋め込む埋込柱脚とすると、基礎の主筋を回避することが困難であり、実施されていなかった（非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】「大林組技術研究所報」、Ｎｏ．６２、２００１、Ｐ４３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

柱脚内に基礎の主筋を貫通させる構成を発明者が検討したところ、新たな施工手間が多くなるという問題点があることが判明した。

【0005】

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、施工手間を低減できる鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造は、対向する鋼板からなる鋼板対の間にコンクリートが配される鋼板コンクリート構造の壁もしくは柱となる構造体と、鉄筋コンクリート造の基礎と、の接合構造であって、前記対向する鋼板それぞれに形成された貫通孔に、前記基礎の主筋が挿通され、前記主筋どうしを接合する機械式継手を前記対向する鋼板の間の領域以外に備える。

【0007】

このように構成された鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造では、主筋の機械式継手が構造体の対向する鋼板の間の領域以外に配置されるため、構造体の鋼板に形成された貫通孔に挿通された基礎の主筋を構造体の近傍で機械式継手によって接続することができる。よって、基礎の主筋を構造体の鋼板に形成された貫通孔に挿通する構成であっても、施工手間を低減することができる。

【0008】

また、本発明に係る鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造は、前記鋼板は、他の部分に比べて厚みが厚い肉厚部を有し、前記鋼板貫通孔は、前記肉厚部に形成されていてもよい。

【0009】

このように構成された鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造では、鋼板には他の部分に比べて厚みが厚い肉厚部が設けられているため、貫通孔による鋼板の欠損断面積を肉厚部で補うことができる。

【0010】

また、本発明に係る鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造は、前記鋼板には、前記対向する鋼板で挟まれた領域に突出するリブが設けられていてもよい。

【0011】

このように構成された鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造では、鋼板には対向する鋼板で挟まれた領域に突出するリブが設けられているため、鋼板をリブによって補強することができる。

【0012】

また、前記鋼板対は、前記コンクリートの同一部分を交差する方向から挟む２対の鋼板対であり、一方の前記鋼板対には、前記対向する鋼板で挟まれた領域に突出する前記リブが設けられ、他方の前記鋼板対の前記対向する鋼板に挿通された前記主筋は、前記リブを貫通するように形成されていてもよい。

【0013】

このように構成された鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造では、主筋がリブを貫通するようにすることで、主筋とリブとの干渉を防止することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造によれば、施工手間を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第一実施形態に係る鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造を模式的に示した平面図である。

【図2】Ｘ方向に沿う縦断面図である。

【図3】鋼板に形成された貫通孔の部分を示す図であり、基礎の主筋の延在方向に沿う断面図である。

【図4】鋼板に形成された貫通孔の部分を示す図であり、基礎の主筋の延在方向と直交する方向の断面図である。

【図5】本発明の第二実施形態に係る鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造を模式的に示した平面図である。

【図6】検討対象の柱部材の柱脚の断面形状を示す図である。

【図7】検討対象の柱部材の柱頭の断面形状を示す図である。

【図8】コンクリートの応力度とひずみ度との関係を示す図である。

【図9】鉄筋の応力度とひずみ度との関係を示す図である。

【図10】解析モデルを示す図である。

【図11】コンクリートの面積分布を示す図である。

【図12】鋼板の面積分布を示す図である。

【図13】各ケースの曲げモーメントと曲率との関係を示す図（全体図）である。

【図14】各ケースの曲げモーメントと曲率との関係を示す図（拡大図）である。

【図15】Ｍ_ｙ無開口における軸ひずみ分布を示す図である。

【図16】Ｍ_ｙ無開口におけるコンクリートの軸応力度分布を示す図である。

【図17】Ｍ_ｙ無開口における鋼板の軸応力度分布を示す図である。

【図18】埋込柱脚の曲げモーメント分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係る鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造を模式的に示した平面図である。図１に示すように、本実施形態に係る鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造（以下、単に「接合構造」と称することがある）１００は、柱（構造物）１と基礎３とを接合するものである。

【0017】

以下の説明において、後述する水平方向に沿い第１主筋３１Ａが延在する方向をＸ方向とする。水平方向に沿い第２主筋３１Ｂが延在する方向をＹ方向とする。

【0018】

柱１は、鋼板コンクリート構造である。柱１は、断面視矩形状である。柱１は、柱外縁部１０と、柱コンクリート部１２と、を有する。

【0019】

柱外縁部１０は、断面視略矩形（正方形）の管状をしている。柱外縁部１０は、４枚の柱鋼板（鋼板）１１を有している。４枚の柱鋼板１１の端部は、接合されている。柱鋼板１１は、板状に形成されている。柱鋼板１１は、上下方向に延在している。柱鋼板１１は、例えば厚さ３２ｍｍ、幅４２００ｍｍの鋼板で形成されている。柱鋼板１１の厚さ及び幅は、適宜設定可能である。なお、柱外縁部１０は、４枚の柱鋼板１１が一体となっている角管であってもよい。

【0020】

４枚の柱鋼板１１のうち、Ｘ方向に沿う２枚の柱鋼板１１を柱鋼板１１Ａ，１１Ｂとし、Ｙ方向に沿う２枚の柱鋼板１１を柱鋼板１１Ｃ，１１Ｄとする。柱鋼板１１Ａと柱鋼板１１Ｂと（鋼板対）は、Ｙ方向に対向して配置されている。柱鋼板１１Ａの板厚方向及び柱鋼板１１Ｂの板厚方向は、Ｙ方向を向いている。柱鋼板１１Ｃと柱鋼板１１Ｄと（鋼板対）は、Ｘ方向に対向して配置されている。柱鋼板１１Ｃの板厚方向及び柱鋼板１１Ｄの板厚方向は、Ｘ方向を向いている。

【0021】

図２は、Ｘ方向に沿う縦断面図である。図２に示すように、柱１の下部１１ｄは、基礎３に埋め込まれている（埋込柱脚）。柱１のうち基礎３に埋め込まれた部分を、柱埋込部１５と称する。

【0022】

柱コンクリート部１２は、柱外縁部１０の内部に充填されたコンクリートで形成されている。

【0023】

柱埋込部１５において、柱鋼板１１の内面１１ａには、柱１の内部に向かって突出する肉厚部１６が設けられている。肉厚部１６は、柱鋼板１１の他の部分に比べて厚みが厚くなっている。肉厚部１６が設けられている箇所において、柱鋼板１１と肉厚部１６とを合わせて増厚部１６ａとする。増厚部１６ａの厚さは、例えば４８ｍｍ程度であるが、適宜設定可能である。肉厚部１６の上下方向の長さは、例えば６５０ｍｍ程度であるが、後述する主筋３１の上下方向の本数等に応じて適宜設定可能である。

【0024】

図３は、貫通孔１８の部分を示す図であり、後述する主筋３１の延在方向に沿う断面図である（後述するスタッドボルト２６，２７の図示を省略している）。図３に示すように、肉厚部１６の上下端部には、テーパー部１７が形成されている。上側のテーパー部１７は、上方に向かうにしたがって次第に厚みが薄くなるように形成されている。下側のテーパー部１７は、下方に向かうにしたがって次第に厚みが薄くなるように形成されている。テーパー部１７の傾斜は、例えば１／３以下であることが好ましい。テーパー部１７の上下方向の長さは、例えば７０ｍｍであるが、適宜設定可能である。

【0025】

柱鋼板１１には、肉厚部１６が設けられている部分の上下方向の中間に、柱鋼板１１及び肉厚部１６を貫通する貫通孔１８が形成されている。

【0026】

図４は、貫通孔１８の部分を示す図であり、後述する主筋３１の延在方向と直交する方向の断面図である。図４に示すように、貫通孔１８は、上下方向に長い長孔である。貫通孔１８の上下方向の長さは、例えば２９０ｍｍ程度であるが、適宜設定可能である。肉厚部１６が設けられていることで、貫通孔１８による欠損断面積を補うことができる。

【0027】

図１に示すように、柱鋼板１１の内面１１ａには、柱１の内部に向かって突出するリブ２１が設けられている。リブ２１は、柱鋼板１１の板面と直交する方向に突出している。リブ２１は、柱鋼板１１の幅方向に間隔をあけて複数設けられている。

【0028】

図２に示すように、リブ２１は、柱鋼板１１の柱埋込部１５及び柱埋込部１５の上側の範囲にわたって設けられている。肉厚部１６の上下端部には、テーパー部２２が形成されている。上側のテーパー部２２は、上方に向かうにしたがって次第に柱鋼板１１からの突出幅が短くなるように形成されている。下側のテーパー部２２は、下方に向かうにしたがって次第に柱鋼板１１からの突出幅が短くなるように形成されている。例えば、リブ２１の厚さは３２ｍｍ程度であるが、リブ２１の厚さは適宜設定可能である。リブ２１が設けられていることで、柱鋼板１１が補強される。

【0029】

柱鋼板１１の内面１１ａには、スタッドボルト２６が設けられている。スタッドボルト２６は、柱鋼板１１の上下方向の略全長に設けられている。図１に示すように、スタッドボルト２６は、柱鋼板１１の幅方向に間隔をあけて複数設けられている。

【0030】

図２に示すように、柱埋込部１５では、柱鋼板１１の外面１１ｂには、スタッドボルト２７が設けられている。スタッドボルト２７は、柱鋼板１１の柱埋込部１５の上下方向の略全長に設けられている。スタッドボルト２７は、柱鋼板１１の幅方向に間隔をあけて複数設けられている（図１では、スタッドボルト２７の図示を省略している）。

【0031】

基礎３は、鉄筋コンクリート構造である。基礎３は、複数の主筋３１と、基礎コンクリート部３６と、を有する。

【0032】

図１に示すように、主筋３１のうち、Ｘ方向に延びる主筋３１を第１主筋３１Ａとし、Ｙ方向の延びる主筋３１を第２主筋３１Ｂとする。

【0033】

第１主筋３１Ａは、Ｙ方向に間隔をあけて複数配置されている。第１主筋３１Ａは、上下方向に間隔をあけて複数配置されている。本実施形態では、第１主筋３１Ａは、上下方向に間隔をあけて３本配置されているが、本数は適宜設定可能である。

【0034】

第２主筋３１Ｂは、Ｘ方向に間隔をあけて複数配置されている。第２主筋３１Ｂは、上下方向に間隔をあけて複数配置されている。本実施形態では、第２主筋３１Ｂは、上下方向に間隔をあけて３本配置されているが、本数は適宜設定可能である。

【0035】

主筋３１のうち、主筋３１の軸線方向上にリブ２１がある主筋３１Ｃには、柱１の外側で屈曲部３４が設けられている。主筋３１Ｃは、屈曲部３４で折り曲げられて、隣接する主筋３１の上方及び下方のいずれか一方に配置されている。これによって、主筋３１Ｃは、リブ２１を回避している。

【0036】

主筋３１は、主筋３１の延在方向に延びる鉄筋３２と、鉄筋３２どうしを接合する機械式継手３３と、を有する。鉄筋３２には、Ｄ３８の鉄筋が採用されているが、鉄筋の種類は適宜採用可能である。

【0037】

機械式継手３３は、対向する柱鋼板１１の間の領域以外に配置されている。機械式継手３３は、柱１の外側であって、柱１の近傍、例えば柱１から３００ｍｍに配置されている。機械式継手３３は、カプラーを用いた継手等周知の構成である。

【0038】

図２に示すように、基礎コンクリート部３６は、平板状に形成されている。基礎コンクリート部３６は、コンクリートが基礎３の略全領域に充填されて形成されている。主筋３１は、基礎コンクリート部３６の上部に埋設されている。

【0039】

図３及び図４に示すように、３本の主筋３１は、柱鋼板１１の貫通孔１８の内部に挿通されている。３本の主筋３１は、貫通孔１８の上縁及び下縁と隙間をあけて配置されている。

【0040】

このように構成された接合構造１００によれば、主筋３１の機械式継手３３が柱１の外側であって柱１近傍にあるため、柱１の鋼板１１に形成された貫通孔１８に挿通された基礎３の主筋３１を柱１の近傍で機械式継手３３によって接続することができる。よって、基礎３の主筋３１を柱１の鋼板１１に形成された貫通孔１８に挿通する構成であっても、施工手間を低減することができる。

【0041】

また、鋼板１１には他の部分に比べて厚みが厚い肉厚部１６が設けられているため、貫通孔１８による鋼板１１の欠損断面積を肉厚部１６で補うことができる。

【0042】

また、一つの貫通孔１８に複数の主筋３１を挿通するため、一の貫通孔に一の主筋３１を挿通するよりも、施工性が良い。

【0043】

また、柱１の鋼板１１の内面１１ａには内方に突出するリブ２１が設けられているため、鋼板１１をリブ２１によって補強することができる。

【0044】

また、主筋３１が折り曲げられてリブ２１を回避させることによって、主筋３１とリブ２１との干渉を防止することができる。

【0045】

また、埋込柱脚は露出柱脚及び根巻柱脚に比べ、柱周囲にアンカーボルト及び根巻コンクリートが不要である。よって、大断面の柱１において、平面的な自由度を確保し、柱脚の回転剛性が高い構造を実現することができる。

【0046】

また、埋込柱脚は露出柱脚及び根巻柱脚に比べ、柱埋込部１５の鋼板量が増加するが、アンカーボルト及びベースプレートが削減されるため、工程及びコストを削減することができる。

【0047】

（第二実施形態）
次に、第二実施形態に係る鋼板コンクリート構造の構造体と鉄筋コンクリート造の基礎との接合構造について、主に図５図面を用いて説明する。なお、上述の第一実施形態と同一又は同様な部材及び部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施形態と異なる構成について説明する。

【0048】

本実施形態に係る接合構造１００Ａでは、リブ２１Ａには、リブ２１Ａの板厚方向に貫通するリブ貫通孔２８が形成されている。リブ貫通孔２８は、例えば貫通孔１８と同様に、上下方向に長い長孔である。リブ貫通孔２８には、リブ２１Ａの突出する方向と直交する方向に延在する主筋３１が挿通されている。

【0049】

このように構成された接合構造１００Ａによれば、主筋３１の機械式継手３３が柱１の外側であって柱１近傍にあるため、柱１の鋼板１１に形成された貫通孔１８に挿通された基礎３の主筋３１を柱１の近傍で機械式継手３３によって接続することができる。よって、基礎３の主筋３１を柱１の鋼板１１に形成された貫通孔１８に挿通する構成であっても、施工手間を低減することができる。

【0050】

また、リブ貫通孔２８に主筋３１が挿通されることによって、主筋３１とリブとの干渉を防止することができる。

【0051】

次に、補強厚さ（肉厚部１６の厚さ）の検証結果を説明する。
検討方法は、マットスラブの上端主筋が貫通する断面（以下、「主筋貫通断面」と呼称）を対象に、平面保持仮定に基づく断面解析を実施し、軸力を考慮した設計用曲げモーメントに対する主筋貫通部の鋼板の引張軸ひずみを評価して、必要な補強厚さを把握する。ここで、軸力およびせん断力については、検討を省く。

【0052】

＜検討条件＞
（検討方針と検討ケース）
地震時にタービン発電機架台頂部とタービン建屋が接触、または衝突することを回避するためには、地震荷重に対するタービン発電機架台の発生応力を概ね弾性範囲内（弱非線形）に収めることが、設計する上で重要である。この場合、柱脚の最大曲げモーメントは、柱部材（柱１）の降伏曲げモーメント以下が妥当といえる。そこで、主筋貫通孔（貫通孔１８）の無い断面及び補強鋼板（肉厚部１６）を考慮した主筋貫通断面の両ケースについて、降伏曲げモーメントを作用させたときの断面解析を実施し、鋼板（柱鋼板１１）の引張軸ひずみに着目して、主筋貫通部の健全性および裕度を確認する。

【0053】

下記の表１に、検討ケースを示す。

【0054】

【表1】

【0055】

主筋貫通孔のない断面（ケース１）について、柱部材の降伏曲げモーメント（以下、「Ｍ_ｙ無開口」と呼称）を算定する。次に、主筋貫通孔を考慮し、補強鋼板厚さの異なるケース２～４の３ケースについて、曲げモーメントと曲率との関係（Ｍ－φ関係）及びＭ_ｙ無開口を作用させたときの断面内のひずみ分布を算定し、Ｍ_ｙ無開口に対する適切な補強厚さを検討する。断面解析に用いるソフトは、任意の部材形状についてＭ－φ関係、断面内のひずみ及び応力度分布を算定できる「Ｍａｇｅｗｏｏｌ（自社開発プログラム）」とする。

【0056】

（検討対象断面）
検討対象の断面は、図６、図７及び下記の表２に示す柱断面とする。マットスラブの上端主筋は、既往のタービン建屋のマットスラブの配筋から３割程度割り増して、２－Ｄ３８＠２００とする。主筋貫通孔は、主筋径に対して施工性を考慮しφ６０ｍｍ＠２００とする。

【0057】

【表2】

【0058】

（材料物性値）
コンクリート及び鋼板の応力度－ひずみ度関係は、図８及び図９に示すバイリニア型の非線形特性を考慮し、下記の表３及び表４に示す材料物性値を与える。なお、本検討では、コンクリートの引張は考慮せず、鉄筋の引張強度の割り増し（１．１倍）は考慮しない。

【0059】

【表3】

【0060】

【表4】

【0061】

（解析モデル）
解析モデルを図１０に示す。柱の側面部は主筋貫通孔の断面欠損を考慮し、柱の内部は、現実には主筋が格子状に配置されるが、保守的にコンクリートのみとする。数値解析では、図１１及び図１２に示すように圧縮縁から引張縁までを２００分割したファイバーモデルとして柱断面をモデル化する。

【0062】

（解析方法）
１．解析方法
平面保持を仮定した断面解析は、曲率をゼロから終局点に至るまで漸増載荷し、Ｍ－φ関係を算出する手法である。断面に生じる曲げモーメントは、初期条件として中立軸を原点に仮定し、断面に生じる軸ひずみ、軸応力、断面力及び断面内の不釣合い力を順に求め、不釣合い力がほぼゼロとなるように中立軸をシフトする収束計算によって算定される。

【0063】

２．初期応力
初期軸力は、既往の_１Ｃ_１の終局強度検定時軸力を参考に、圧縮力として２４０００ｋＮを与える。

【0064】

３．降伏点と終局点の判定
降伏点の判定は、鋼板の引張側縁応力が降伏強度に達する時点とする。
終局点の判定は、鋼板の引張縁または圧縮縁応力が破断ひずみに達する時点、またはコンクリートの圧縮縁応力が終局ひずみに達する時点のうち、曲率が小さい時点とする。

【0065】

＜解析結果＞
ケース１からケース４のＭ－φ関係の算定結果を図１３及び図１４に示す。図中の破線は、Ｍ_ｙ無開口を示す。また、Ｍ_ｙ無開口における各ケースの鋼板引張縁の軸ひずみを下記の表５に示す。Ｍ_ｙ無開口における軸ひずみ分布および軸応力度分布を図１５～図１７に示す（Ｙ座標は、圧縮側を正とする）。

【0066】

【表5】

【0067】

図１３及び図１４から、ケース２(増厚なし)では、終局曲げモーメントがＭ_ｙ無開口より小さく、Ｍ_ｙ無開口を負担できないため、鋼板の増厚補強が必要である。ケース３及びケース４（鋼板を増厚）では、終局曲げモーメントがＭ_ｙ無開口より大きいため、Ｍ_ｙ無開口を負担できる。表４によれば、Ｍ_ｙ無開口における鋼板引張縁の軸ひずみ(ε)は、ケース３及びケース４共に破断ひずみ(εu)に比べて十分小さい。主筋貫通孔のないケース１の引張軸ひずみ（降伏ひずみに相当）に対する両ケースのそれとのひずみ比（塑性率に相当）は、ケース３で０．９５、ケース４で１．３９であり、共に１．４未満である。

【0068】

以上のことから、設計用曲げモーメントが柱部材の降伏曲げモーメント以内であれば、鋼板を増厚補強したケース３及びケース４共に、貫通孔周辺部は健全であり、十分な裕度が確保できるといえる。

【0069】

＜検討結果による所見＞
主筋貫通断面を対象に、平面保持仮定に基づく断面解析を実施し、軸力を考慮した設計用曲げモーメントに対する主筋貫通部の鋼板の引張軸ひずみに着目して、必要な補強厚さを検討した。以下に、検討結果から、得られた知見および所見を記す。

【0070】

（主筋貫通断面の終局曲げモーメント）
実際の埋込柱脚部の応力分布は複雑であるが、主筋貫通断面の健全性を確認する限りでは、下記の理由から本評価で求めた断面欠損した柱断面自体の終局曲げモーメントを、柱脚の終局曲げモーメントとして扱うことは安全側と考えられる。
・いずれのケースも、終局曲げモーメントは、コンクリートの圧縮縁における圧壊時で決まっているが、ＳＣ造柱の内部コンクリートにはＣＦＴ造柱と同様に鋼板による拘束圧が期待されるため、実際には内部コンクリートの圧縮強度増加が期待できること。
・柱脚の曲げモーメントは、埋め込まれた柱自体の耐力と、柱周囲のコンクリートによる支圧力が複合的に負担しているが、本検討では支圧力を無視していること。

【0071】

（鋼板の増厚補強）
埋込柱脚の曲げモーメント分布は、文献１（日本建築学会：鋼管構造設計施工指針 同解説、１９９０．１及び文献２（日本建築学会：鋼構造接合部設計指針、２０１２.３）によれば図１８に示されるようにマット天端からやや埋め込まれた位置で最大となる。本検討で対象としたマット上端主筋レベル付近では、設計で用いる応力よりやや増した応力が生じるため、裕度を担保しておく必要がある。

【0072】

本検討で、鋼板断面積を０．９倍相当（ケース４）に増厚することで、Ｍ_ｙ無開口に対して健全性を担保できることを確認したが、前述の裕度を担保するため、母材と同等以上の鋼板断面積を確保できるよう増厚することが工学的に適切な判断といえる。

【0073】

なお、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【0074】

例えば、上記に示す実施形態では、鋼板コンクリート構造の構造体として柱１を例に挙げて説明したが、これに限られない。鋼板コンクリート構造の構造体は耐震壁等の壁であってもよい。

【0075】

上記に示す実施形態では、貫通孔１８に３本の主筋３１を挿通する構成であるが、鋼板１１に複数の貫通孔を形成して、貫通孔に主筋を１本ずつ挿通する構成であってもよい。

【符号の説明】

【0076】

１…柱（構造体）
３…基礎
１１…柱鋼板（鋼板）
１１ａ…内面
１２…柱コンクリート部
１６…肉厚部
１８…貫通孔
２１，２１Ａ…リブ
２８…リブ貫通孔
３１…主筋
３１Ａ…第１主筋
３１Ｂ…第２主筋
３２…鉄筋
３３…機械式継手
１００，１００Ａ…接合構造

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】