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技術 プレキャスト合成梁の構造

出願人 大日本土木株式会社
発明者 熊田誠謙田中義成梅村昇司
出願日 1999年12月16日 (19年11ヶ月経過) 出願番号 1999-357075
公開日 2001年6月26日 (18年4ヶ月経過) 公開番号 2001-173097
状態 特許登録済
技術分野 床構造 建築構造一般 建築用棒状部材
主要キーワード フランジ内側 フープ内 上下フランジ間 継手ボルト 基礎部材 中心軸近傍 スタラップ フランジ端
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この項目の情報は公開日時点(2001年6月26日)のものです。
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図面 (19)

課題

コンクリート梁スラブコンクリート一体性を確保しつつ、安価なプレキャスト合成梁の構造を提供する。

解決手段

鋼管コンクリート造の柱2の間を結合するプレキャスト合成梁の構造において、前記鉄筋コンクリート鉄筋は、H形鋼8のフランジ端部近傍に配置され、プレキャスト合成梁1の軸方向に伸びる第一梁主筋一段筋3とH形鋼のフランジ中央部近傍に配置され、プレキャスト合成梁の軸方向に伸びる第二梁主筋一段筋4とを備え、前記第一梁主筋一段筋3は、H形鋼8の上下のフランジ端部近傍に配置された第一梁主筋一段筋の端部を結合しフープ状に形成され、前記第二梁主筋一段筋4は、その端部がH形鋼8の他方のフランジ部8aに向けて折れ曲がって形成され、鉄筋コンクリート造から鉄骨コンクリート造に切替わる部分のピッチが他の部分のピッチより細かく配置された複数のスタラップ7を備える。

概要

背景

概要

コンクリート梁スラブコンクリート一体性を確保しつつ、安価なプレキャスト合成梁の構造を提供する。

鋼管コンクリート造の柱2の間を結合するプレキャスト合成梁の構造において、前記鉄筋コンクリート鉄筋は、H形鋼8のフランジ端部近傍に配置され、プレキャスト合成梁1の軸方向に伸びる第一梁主筋一段筋3とH形鋼のフランジ中央部近傍に配置され、プレキャスト合成梁の軸方向に伸びる第二梁主筋一段筋4とを備え、前記第一梁主筋一段筋3は、H形鋼8の上下のフランジ端部近傍に配置された第一梁主筋一段筋の端部を結合しフープ状に形成され、前記第二梁主筋一段筋4は、その端部がH形鋼8の他方のフランジ部8aに向けて折れ曲がって形成され、鉄筋コンクリート造から鉄骨コンクリート造に切替わる部分のピッチが他の部分のピッチより細かく配置された複数のスタラップ7を備える。

目的

効果

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請求項1

鋼管の内部にコンクリート充填された鋼管コンクリート造の柱の間を結合し、前記柱との結合部端部がH形鋼を配設した鉄骨コンクリート造、中央部は鉄筋コンクリート造プレキャストコンクリートで形成されたプレキャスト合成梁の構造において、前記鉄筋コンクリート鉄筋は、H形鋼のフランジ端部近傍に配置され、プレキャスト合成梁の軸方向に伸びる第一梁主筋一段筋と、H形鋼のフランジ中央部近傍に配置され、プレキャスト合成梁の軸方向に伸びる第二梁主筋一段筋とを備え、前記第一梁主筋一段筋は、H形鋼の上下のフランジ端部近傍に配置された第一梁主筋一段筋の端部を結合しフープ状に形成され、前記第二梁主筋一段筋は、その端部がH形鋼の他方のフランジ部に向けて折れ曲がって形成され、プレキャスト合成梁の鉄筋コンクリート造から鉄骨コンクリート造に切替わる部分のピッチが他の部分のピッチより細かく配置された複数のスタラップを備えたことを特徴とするプレキャスト合成梁の構造。

請求項2

前記プレキャスト合成梁のスタラップの上部は、プレキャストコンクリートより突出し、スラブコンクリート打設時にスラブと共に一体化することを特徴とする請求項1に記載のプレキャスト合成梁の構造。

技術分野

0001

本発明は、構造物プレキャスト合成梁の構造の改良に関するものである。

0002

従来、コンクリート建築物構築にあたっては、柱梁接合部の簡素化と設計自由度の拡大を目的として、柱は鉄骨鉄筋コンクリート造(SRC造)を用い、梁は端部と中央部とで構造の異なる合成梁を用いて、これらを結合して建築物を構築する複合構造が採用されている。

0003

例えば図16、17に示された特許番号第2629503号に記載のものはコンクリート梁51内部にPC鋼材53及び主筋56が配置され、プレストレスが導入されてプレキャスト化されたコンクリート梁51と鋼管コンクリート造柱52は、ガセットプレート62とブラケット54のウェブダイアフラム55とブラケット54が結合されることによって組み立てられる構造である。

0004

この構造ではコンクリート梁51の端部に配設するブラケット54(H形鋼)の天端がコンクリート梁51の天端面に連続して配設されるため、ブラケット54のフランジスラブコンクリートとの付着強度を確保することが難しく、フランジ天端にスタッドを溶植して一体性を確保している。

0005

また図18に示す特開平10−96294号に記載のものは、プレキャストコンクリートの梁74の端部に鉄骨のH形鋼71を埋め込むと共に主筋72をH形鋼71のフランジの内側に配筋し、フランジの外側にフープ筋73が巻かれている。梁の端部のH形鋼71をコンクリート充填鋼管柱76に接合した後、梁のプレキャストコンクリート74とコンクリート充填鋼管柱76との間の隙間は、スラブ打設と同時に現場コンクリートを打設して一体の柱梁結合構造としたものである。この工法では梁の主筋72とH形鋼71のフランジは溶接されておらず、フランジ内側のコンクリートの付着のみで応力を伝達するためにH形鋼71の必要長さを長くする必要があり、コストの面で高価なものとなる。

0006

本発明は、これらの問題を解決するプレキャスト合成梁の構造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

第1の発明は、鋼管の内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート造の柱の間を結合し、前記柱との結合部端部がH形鋼を配設した鉄骨コンクリート造、中央部は鉄筋コンクリート造のプレキャストコンクリートで形成されたプレキャスト合成梁の構造において、前記鉄筋コンクリート鉄筋は、H形鋼のフランジ端部近傍に配置され、プレキャスト合成梁の軸方向に伸びる第一梁主筋一段筋と、H形鋼のフランジ中央部近傍に配置され、プレキャスト合成梁の軸方向に伸びる第二梁主筋一段筋とを備え、前記第一梁主筋一段筋は、H形鋼の上下のフランジ端部近傍に配置された第一梁主筋一段筋の端部を結合しフープ状に形成され、前記第二梁主筋一段筋は、その端部がH形鋼の他方のフランジ部に向けて折れ曲がって形成され、プレキャスト合成梁の鉄筋コンクリート造から鉄骨コンクリート造に切替わる部分のピッチが他の部分のピッチより細かく配置された複数のスタラップを備える。

0008

第2の発明は、第1の発明において、前記プレキャスト合成梁のスタラップの上部は、プレキャストコンクリートより突出し、スラブコンクリート打設時にスラブと共に一体化する。

0009

第1の発明では、鋼管の内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート造の柱の間を結合するプレキャストコンクリートで形成されたプレキャスト合成梁の構造であって、柱との結合部にはH形鋼を配設した鉄骨コンクリート造を採用し、中央部は、鉄筋コンクリート造とした構造である。

0010

中央部を構成する鉄筋は、第一及び第二梁主筋一段筋と梁主筋二段筋とスタラップより構成されている。第一梁主筋一段筋はプレキャスト合成梁の両端に備えられたH形鋼のフランジ端部近傍に配置され、かつプレキャスト合成梁の軸方向に配置されており、上下に位置した第一梁主筋一段筋の端部を結合しフープ状に構成される。

0011

また第二梁主筋一段筋は、H形鋼の上側のフランジ中央部近傍に位置する鉄筋が下側のフランジに向けて、下側のフランジ中央部近傍に位置する鉄筋が上側のフランジに向けて折り曲げられるので、第二梁主筋一段筋は上側と下側の第二梁主筋一段筋によってH形鋼の上下フランジ間でX字を形成することになる。よってH形鋼との定着長さを長くすることができ、外力による曲げに抵抗するのみでなく、せん断に対しても抵抗することが可能となる。

0012

さらにこのような構成とすることによって、その製作は鉄筋を折り曲げることによってのみで対応することができ、現場にて溶接等のための火気を用いることがないので安全で、施工が容易になる。

0013

さらに第一梁主筋一段筋はH形鋼のフランジ端部近傍に配置され、フランジ部に固定されないので、フランジ幅を狭くすることができ、コンクリート打設時のH形鋼フランジ裏側へのコンクリートの充填性が改良される。

0014

第2の発明では、前記プレキャスト合成梁のスタラップの上部は、プレキャストコンクリートより突出し、スラブコンクリート打設時にスラブと共に一体化するようにしたので、スラブと合成梁との一体性を確保することができる。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

0016

図1から図5は本実施形態の構成図を示している。

0017

図1に示すように建築物の主要部は鉛直方向に立設された柱2と、柱2の間に掛け渡されて床を形成するための基礎部材となるプレキャスト合成梁1が結合されることによって構築される。

0018

柱2は鋼管2bの内部に充填コンクリート2aを充填して形成されるコンクリート充填鋼管造を用いて造られる。また柱2のプレキャスト合成梁1との結合位置には、2つのダイアフラム13が、プレキャスト合成梁1を上下方向から挟みこむように柱2の軸に対して略垂直に取付けられる。

0019

鋼管2bはダイアフラム13を介してそれぞれ突き合わされて結合され、充填コンクリート2aが注入される型枠として機能する。

0020

さらに2つのダイアフラム13の間のプレキャスト合成梁の中心軸近傍に渡ってガセットプレート9が配置され、このガセットプレート9は柱2に軸方向に沿って柱2の面と突き当てられ、結合している。

0021

なおダイアフラム13の中央部には、図2に示すように柱2内に充填コンクリート2aを隙間なく行き渡らせるための打設孔13aおよび空気抜き孔13bが設けられている。

0022

ガセットプレート9にはプレキャスト合成梁1との結合に使用されるボルト用の穴が上下方向に2列穿孔されている。

0023

柱2に結合されるプレキャスト合成梁1は予め工場または工事現場で製作される。

0024

プレキャスト合成梁1の構成について詳しく説明すると、図1図3に示すように、柱2に突き当てられるH形鋼8がプレキャスト合成梁1の両端に備えられる。H形鋼8は2つのダイアフラム13にそれぞれ突き当てられ固定される2枚のフランジ8aと、ガセットプレート9とボルト止めされるウェブ8bとから構成される。ウェブ8bには柱2のガセットプレート9とボルト止めされるための穴が上下方向に2列穿孔されている。また上下のフランジ8a端を結合するバンドプレート12がフランジ8aの外力による変形を抑止するために設けられる。

0025

また、図4に示すようにフープ状の第一梁主筋一段筋3が2本配置され、第一梁主筋一段筋3はH形鋼8の上下2枚のフランジ8a間の長さとほぼ同等の幅を有する。第一梁主筋一段筋3の軸方向寸法は、相対する2本の柱2のガセットプレート9の近傍に位置する程の長さである。

0026

また第一梁主筋一段筋3の内側には、図5に示すように第二梁主筋一段筋4が上下計4本配置される。第二梁主筋一段筋4は、図1に示すようにその両端部を上部に配置された第二梁主筋一段筋4は下に曲げられ、下部に配置された第二梁主筋一段筋4は上に曲げられて上下の第二梁主筋一段筋が重なるようにX字を形成し、H形鋼8の2枚のフランジ8aの間に位置する(図1および4に示す)。

0027

第一梁主筋一段筋3が形成するフープ内には同じくフープ状の梁主筋二段筋5が配置される。梁主筋二段筋5はH形鋼8の上下フランジ8aの内側に溶植されるスタッド11の外側に近接して備えられることになる。

0028

上下の第一梁主筋一段筋3と第二梁主筋一段筋4の外周を取り囲むように四角状のスタラップ7が合成梁1の軸方向に複数配設されている。スタラップ7はガセットプレート9とウェブ8bの結合部まで覆うように配置される。スタラップ7の配置のピッチは第二梁主筋一段筋が形成するX字の付近に位置するスタラップ7のピッチがその他の位置のピッチよりも細かく配設されている。

0029

なお合成梁1の端部にはスタラップ7をガセットプレート9の周囲まで覆うように配置するためのスタラップ7を支持する添え筋6が第一梁主筋一段筋3の内側から柱2側に伸びている。

0030

このようにプレキャスト合成梁1の配筋が行われ、次に型枠を設置し、コンクリートを型枠内に打設してプレキャスト合成梁1が完成する。このときコンクリートの打設がスタラップ7及び第一梁主筋一段筋3の上部を残して、また軸方向には第一梁主筋一段筋3全体に打設される程度(ウェブ8bとガセットプレート9のボルト締結に支障がないように合成梁1の端部付近のスタラップ7がコンクリートに触れずに残る程度)に行われるように、型枠は形成される。

0031

次にプレキャスト合成梁1と柱2の結合方法について図6から図15を用いて説明する。

0032

図6では柱2として既設された鋼管2b’の上端部に別の鋼管2bを設置して継手ボルト等によって固定する。このとき既に新設の鋼管2bにはガセットプレート9とダイアフラム13が組み付けられている。

0033

図7、8では、工場等で事前に製作されたプレキャスト合成梁1を新設の鋼管2bに連結する。このとき、プレキャスト合成梁1のウェブ8bと柱2のガセットプレート9とに設けられた穴を貫通するボルト10によってウェブ8bとガセットプレート9とは締結される。さらにフランジ8aはダイアフラム13に突き当てられ、結合される。

0034

図9から図11では、プレキャスト合成梁1の両端部と柱2に型枠を組み立て、プレキャスト合成梁1全体に渡ってプレキャスト床版16を据え付ける。なおプレキャスト床版16の代わりに床スラブ型枠を組み立ててもよい。

0035

図12から図14でプレキャスト合成梁1の端部及び床スラブに後打ちコンクリート13を打設する。このとき床スラブとプレキャスト合成梁製作時にコンクリート打設されずにプレキャスト合成梁1から露出されていたスタラップ7の上部が同時にコンクリート打設される。

0036

図15で、鋼管2bの内部に充填コンクリート2aを充填して柱2を形成し、一連の作業を終了する。

0037

以上の作業を繰り返し行うことによって、建築物に所望の階数の床面を形成することができる。

0038

これまで説明してきたように本発明のプレキャスト合成梁1は、フープ状の第一梁主筋一段筋3をH形鋼8の外側に配置し、第二梁主筋一段筋をH形鋼8の上下のフランジ8b間でX字を形成するように折り曲げ、コンクリート打設することで、柱2と結合される。

0039

このような構成により、プレキャスト合成梁1と柱2との結合部に作用するせん断力は主としてガセットプレート9とウェブ8bの接合部によって支持され、一方、結合部に作用する曲げ荷重は主として第一梁主筋一段筋3、第二梁主筋一段筋4と梁主筋二段筋5およびH形鋼8のフランジ8aによって支持されるが、第二梁主筋一段筋4がX字形状となっており、H形鋼8との定着長さを長くとることができるので、曲げ荷重に対する性能を向上できる。さらにはX字形状の第二梁主筋一段筋4によるせん断力に対する性能向上も期待できる。

0040

またそのプレキャスト合成梁1の施工現場においては、その構造上曲げ加工を施すのみで製造可能であり、溶接等の火気を用いる必要がなく、安全で施工が容易となる。

0041

コンクリート打設時には、第一梁主筋一段筋3をH形鋼8のフランジ8aに固定しないため、フランジ幅を狭くすることができ、フランジ8a裏などのコンクリートの充填が難しい箇所にも充填ができるので、コンクリートの充填性を向上することができる。

0042

また第一及び第二梁主筋一段筋3、4の外周に設けられたスタラップ7は鉄筋コンクリート造の中央部と、鉄筋コンクリート造から鉄骨コンクリート造に変化する領域ではそのピッチが異なっており、構造の変化する領域のピッチは中央部のピッチよりも細かい構成としたので、合成梁1に大きなせん断力が作用した場合でも、構造変化領域において円滑に力を伝達することができる。

0043

さらに梁主筋二段筋5はH形鋼8のフランジ部8aに設けられたスタッド11に近接して設けたので、合成梁1に外力が作用した場合にフープ状の梁主筋二段筋5に作用する応力をコンクリートを介してH形鋼8のフランジ部8aに伝達することができる。

0044

以上の構成により、プレキャスト合成梁1から柱2に円滑に力を伝達し、構造変化領域における耐力及び剛性を効果的に高めることができ、また梁せいは小さくなることにより、合成梁が軽くなり、広い室内空間を確保できる。

0045

またプレキャスト合成梁の上部スタラップを床スラブのコンクリート打設時に床スラブと同時にコンクリート打設することによって、床スラブとプレキャスト合成梁との一体性を確保することが可能となる。

図面の簡単な説明

0046

図1本発明の実施の形態を示し、図2のA−A線に沿う断面図である。
図2同じく図1のB−B線に沿う断面図である。
図3同じく図1のC−C線に沿う断面図である。
図4同じく図1のD−D線に沿う断面図である。
図5同じく図1のE−E線に沿う断面図である。
図6同じく建築工程を示す断面図である(プレキャスト合成梁設置前)。
図7同じく建築工程を示す断面図である(プレキャスト合成梁設置状態)。
図8同じく建築工程を示す断面図である(プレキャスト合成梁接合完了状態)。
図9同じく建築工程を示す断面図である(プレキャスト合成梁端部型枠設置状態)。
図10同じく図9のF−F線に沿う断面図である。
図11同じく図9のG−G線に沿う断面図である。
図12同じく建築工程を示す断面図である(プレキャスト合成梁後打ちコンクリート打設状態)。
図13同じく図12のH−H線に沿う断面図である。
図14同じく図12のI−I線に沿う断面図である。
図15同じく建築工程を示す断面図である(柱内充填コンクリート充填状態)。
図16従来例のコンクリート梁と柱の接合部を示す図である。
図17同じくコンクリート梁の製作例を示す図である。
図18同じく従来例を示す図である。

--

0047

1プレキャスト合成梁
2 柱
2a充填コンクリート
2b鋼管
3 第一梁主筋一段筋
4 第二梁主筋一段筋
5 梁主筋二段筋
6 添え筋
7スタラップ
8H形鋼
8aフランジ
8bウェブ
9ガセットプレート
10ボルト
11スタッド
12バンドプレート
13ダイアフラム
13a打設孔
13b空気抜き孔
14 後打ちコンクリート
15プレキャストコンクリート
16 プレキャスト床版

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