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柱梁接合部とは?1分でわかる意味、せん断力、耐力、帯筋間隔、鉄骨造

柱梁接合部は、柱と梁が交わる部分(接合部)をいいます。柱梁接合部は、柱・梁以上に耐力が必要です。今回は柱梁接合部の意味、設計用せん断力、耐力、帯筋間隔、鉄骨造の柱梁接合部について説明します。※柱、梁については下記の記事が三個になります。

柱、梁とは?1分でわかる役割、違い、剛比の計算

柱梁接合部とは?

柱梁接合部は、柱と梁が交わる部分です。下図をみてください。

柱梁接合部

※鉄筋コンクリート造は鉄骨造と比べて、見た目で「接合部」と判別しにくいですが、「柱と梁が交わる部分」と覚えておけば大丈夫です。

鉄筋コンクリート造の柱梁接合部

鉄筋コンクリート造は、柱梁接合部の設計により梁幅や梁せいが決定することがあります。柱梁接合部は下記を確認します。


Qdは柱梁接合部の設計用せん断力、Qaは柱梁接合部のせん断耐力です。Qdは、鉄筋の本数や強度が高いほど「大きくなる」ため、引張鉄筋を沢山入れた梁は注意が必要です。

設計用せん断力の算定

柱梁接合部の設計用せん断力は、下式より算定します(両端の梁が降伏する場合)。※柱の両端が降伏する場合は別式による。


αは割増係数で1.1、Tは梁主筋とスラブ筋の材料強度に基づく引張力、T'は圧縮側の梁主筋の圧縮力とコンクリートに作用する圧縮力の合計、Qcは上下柱のメカニズム時のせん断力です。


※式の詳細は、建築物の構造関係技術基準解説書または鉄筋コンクリート構造計算基準・同解説がおすすめです。

さて、上式より設計用せん断力は下記のポイントに注意してください。


例えば、経済設計をするため梁せいを小さくすると、柱梁接合部の検討で厳しく、「梁幅を広げる」「柱せいを大きくする」「ハンチをとる」などの対応が必要です。

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せん断耐力の算定

柱梁接合部のせん断耐力は、詳細な式は明記しませんが下記のポイントを覚えてください。


接合部のせん断耐力は、梁又は柱の幅、せい、Fc(設計基準強度)を大きくするほど、大きな値になります。


よって、接合部の検討でNGになる場合は、意匠設計に影響のない範囲で上記の対処をします。


また接合部の形状により、せん断耐力は大きく変わります。下図をみてください。これは十字形状の接合部です。最も柱梁接合部の耐力が大きい形状です。

十字形状の柱梁接合部

下図がト形形状の接合部です。側柱の中間階の梁はこの形状ですね。十字形状より耐力が落ちます。

ト形形状の柱梁接合部

下図が最下階や最上階の側柱にできる接合部形状です。この形状が最も耐力が小さくなります。ですから、屋上の梁で端部に鉄筋がたくさん入る場合、柱梁接合部に注意します。

最上階の側柱にできる接合部形状

帯筋間隔

柱梁接合部の帯筋間隔は下記です。


一般部の帯筋比は100ピッチとしますが、上記の規定より柱梁接合部の帯筋間隔は150mmとします。

鉄骨造の柱梁接合部

鉄骨造の柱梁接合部は、保有耐力接合とします。また、ダイアフラムという部材と柱、梁を突き合わせ溶接することで一体化します。


ダイアフラムについては下記の記事が参考になります。

ダイアフラムはなぜ必要か?覚えるべきたったの3つの種類と特徴

まとめ

今回は柱梁接合部について説明しました。柱梁接合部の意味が理解頂けたと思います。柱梁接合部は母材以上に重要な部分です。鉄骨造なら保有耐力接合が必要です。鉄筋コンクリート造の場合、接合部の設計を行いましょう。計算式を暗記する必要はないのですが、設計用せん断力と耐力のポイントは理解したいですね。

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