本发明提供一种能够减小柱的截面面积，提高建筑物的抗震性能的混合结构及其构筑方法。PC钢棒(22)从混凝土柱(10)的上端部(10A)的4个角部向上方突出。柱梁连接部(14)具有钢梁部分(12A)、上下的带板(30)、围板(32)、混凝土(30)分别安装在钢梁部分(12A)的上侧和下侧；所述围板(32)安装在上下的带板(30)的周围且位于上下的带板(30)之间，使上下的带板(30)之间形成内侧空间；混凝土(34)被浇筑到内侧空间内。柱梁连接部(14)的下侧的带板(30)被放置在混凝土柱(10)的上端部(10A)上，PC钢棒(22)穿过插孔(36A、36B)，从上侧的带板(30)向上方突出。在上侧的带板(30)上对PC钢棒(22)施加拉力，以对混凝土柱(10)和柱梁连接部(14)施加预应力。(34)以及多个插孔(36A、36B)，其中，上下的带板
1.一种混合结构，其由混凝土柱和多个钢梁连接而成，其特征在于，在沿所述混凝土柱的上端部的外周部的圆周方向隔开间隔的多个位置，从所述混凝土柱的下部向上方延伸的多个PC钢材分别向上方突出，所述多个钢梁与所述混凝土柱的上端部连接的部分为柱梁连接部，所述柱梁连接部具有钢梁部分、上下的带板、围板、混凝土以及多个插孔，其中，所述钢梁部分由多个所述钢梁连接而成；所述上下的带板分别安装在所述钢梁部分的上下两侧；
所述围板安装在所述上下的带板的周围且位于所述上下的带板之间，所述围板使所述上下的带板之间形成内侧空间，所述多个钢梁穿过所述围板；所述混凝土被浇筑到所述内侧空间内；所述多个PC钢材插入所述多个插孔，从而从下侧的所述带板穿过所述混凝土、上侧的所述带板，所述柱梁连接部的下侧的所述带板被放置在所述混凝土柱的上端部上，从所述混凝土柱的上端部突出出来的所述多个PC钢材插入并穿过所述插孔，并从上侧的所述带板向上方突出，通过对所述多个PC钢材施加拉力，以对所述混凝土柱和所述柱梁连接部施加预应力。
混凝土柱的截面形状和所述柱梁连接部的俯视时的轮廓形状均呈矩形，所述钢梁部分由多个所述钢梁连接成十字形而构成，
所述多个PC钢材位于所述柱梁连接部的4个角部，且分别设置在相互垂直相交的所述钢梁之间。
所述柱梁连接部还具有钢筋，在配置所述钢筋时，使所述钢筋分别与连接成十字形的所述钢梁部分一起包围位于所述柱梁连接部的4个角部的所述PC钢材。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的混合结构，其特征在于，混凝土柱的截面形状与所述柱梁连接部的俯视时的轮廓形状相同。
5.一种混合结构的构筑方法，其是由混凝土柱和多个钢梁连接而成的混合结构的构筑方法，其特征在于，使从所述混凝土柱的下部向上方延伸的多个PC钢材分别从沿所述混凝土柱的上端部的外周部的圆周方向隔开间隔的多个位置向上方突出；
由钢梁部分、上下的带板、围板、混凝土以及多个插孔构成所述多个钢梁与所述混凝土柱的上端部连接而成的柱梁连接部，其中，所述钢梁部分由所述多个钢梁连接而成；所述上下的带板分别安装在所述钢梁部分的上侧和下侧；所述围板安装在所述上下的带板周围且位于所述上下的带板之间，所述多个钢梁穿过所述围板，所述围板使所述上下的带板之间形成内侧空间；所述混凝土被浇筑到所述内侧空间内；所述多个PC钢材插入所述多个插孔，从而从下侧的所述带板穿过所述混凝土以及上侧的带板；
将所述柱梁连接部的所述下侧的带板放置在所述混凝土柱的上端部上；
将从所述混凝土柱的上端部突出出来的所述多个PC钢材插入并穿过所述插孔，使其从上侧的所述带板向上方突出；
在所述上侧的带板上对所述多个PC钢材施加拉力，以对所述混凝土柱和所述柱梁连接部施加预应力。
6.根据权利要求5所述的混合结构的构筑方法，其特征在于，混凝土柱的截面形状和所述柱梁连接部的俯视时的轮廓形状均呈矩形，所述钢梁部分由多个所述钢梁连接成十字形而构成，
所述多个PC钢材位于所述柱梁连接部的4个角部，且分别设置在相互垂直相交的所述钢梁之间。
7.根据权利要求5或6所述的混合结构的构筑方法，其特征在于，所述柱梁连接部为在被放置在所述混凝土柱的上端部上之前将混凝土浇筑到所述内侧空间内而形成的预制件。
8.根据权利要求5或6所述的混合结构的构筑方法，其特征在于，将所述柱梁连接部放置在所述混凝土柱的上端部上，使所述多个PC钢材插入并穿过所述插孔，并使其从上侧的所述带板向上方突出，之后，将混凝土浇筑到所述内侧空间内。
混合结构及其构筑方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种由预应力混凝土柱和钢梁连接而成的混合结构及其构筑方法。
背景技术
[0002] 现有技术中，在具有混合结构的建筑物中，柱是由混凝土建造的，梁是由钢材建造的。
[0003] 【专利文献1】日本发明专利公开公报特开平5-331912
[0004] 因此，在柱是由钢筋混凝土建造的现有技术中的混合结构中，为了承受建筑物的重量以及地震时的负荷，而不得不增大柱的截面面积。
[0005] 由此导致建筑物的重量增加，不利于提高建筑物的抗震性能。
发明内容
[0006] 鉴于上述情况，提出了本发明，本发明的目的在于，提供一种由预应力混凝土柱和钢梁连接而成的混合结构及其构筑方法，在具有该混合结构的建筑物中，能够减小柱的截面面积，有利于提高建筑物的抗震性能。
[0007] 为了达到上述目的，在本技术方案的由混凝土柱和多个钢梁连接而成的混合结构中，在沿所述混凝土柱的上端部的外周部的圆周方向隔开间隔的多个位置，从所述混凝土柱的下部向上方延伸的多个PC钢材(又称为预应力混凝土用钢材,Steel for Prestressed Concrete)分别向上方突出，所述多个钢梁与所述混凝土柱的上端部连接的部分为柱梁连接部，所述柱梁连接部具有钢梁部分、上下的带板(band plate)、围板、混凝土以及多个插孔，其中，所述钢梁部分由多个所述钢梁连接而成；所述上下的带板分别安装在所述钢梁部分的上下两侧；所述围板安装在所述上下的带板的周围且位于所述上下的带板之间，所述围板使所述上下的带板之间形成内侧空间，所述多个钢梁穿过所述围板；所述混凝土被浇筑到所述内侧空间内；所述多个PC钢材插入并穿过所述多个插孔，从而从下侧的所述带板穿过所述混凝土、上侧的所述带板，所述柱梁连接部的下侧的所述带板被放置在所述混凝土柱的上端部上，从所述混凝土柱的上端部突出出来的所述多个PC钢材插入并穿过所述插孔，并从上侧的所述带板向上方突出，通过对所述多个PC钢材施加拉力，以对所述混凝土柱和所述柱梁连接部施加预应力。
[0008] 另外，在本技术方案的由混凝土柱和多个钢梁连接而成的混合结构的构筑方法中，
[0009] 使从所述混凝土柱的下部向上方延伸的多个PC钢材分别从沿所述混凝土柱的上端部的外周部的圆周方向隔开间隔的多个位置向上方突出；
[0010] 由钢梁部分、上下的带板、围板、混凝土以及多个插孔构成所述多个钢梁与所述混凝土柱的上端部连接而成的柱梁连接部，其中，所述钢梁部分由所述多个钢梁连接而成；所述上下的带板分别安装在所述钢梁部分的上侧和下侧；所述围板安装在所述上下的带板周围且位于所述上下的带板之间，所述多个钢梁穿过所述围板，所述围板使所述上下的带板之间形成内侧空间；所述混凝土被浇筑到所述内侧空间内；所述多个PC钢材插入并穿过所述多个插孔，从而从下侧的所述带板穿过所述混凝土以及上侧的带板；
[0011] 将所述柱梁连接部的所述下侧的带板放置在所述混凝土柱的上端部上；
[0012] 将从所述混凝土柱的上端部突出出来的所述多个PC钢材插入并穿过所述插孔，使其从上侧的所述带板向上方突出；
[0013] 在所述上侧的带板上对所述多个PC钢材施加拉力，以对所述混凝土柱和所述柱梁连接部施加预应力。
[0014] 采用本技术方案，能够简单可靠地将预应力由各柱梁连接部施加给位于其正下方的混凝土柱，从而能够简单可靠地提高混凝土柱的轴向(柱的上下方向)承压能力和抗弯能力。
[0015] 因此，能够减小柱的截面面积，有利于减轻建筑物的重量，提高建筑物的抗震性能。
[0016] 另外，将PC钢材插入到柱梁连接部内并从其中穿过，使混凝土柱和柱梁连接部形成为一个整体，因而，不需要混凝土模板等，有利于简化建筑框架施工，缩短建筑框架施工的工期，降低成本。
[0017] 另外，柱梁连接部具有上下的带板和围板，其中，该上下的带板和围板配置在柱梁连接部的外表面上，因而，有利于提高柱梁连接部的切应力，使该柱梁连接部发挥较高的抗震性能。
附图说明
[0018] 图1是混合结构的主视图。
[0019] 图2(A)是柱梁连接部的俯视图，图2(B)是除去上侧的带板后的柱梁连接部的俯视图，图2(C)是沿图2(A)的线CC剖切而成的剖视图。
[0020] 图3是对柱梁连接部放置在混凝土柱的上端部上的情况进行说明的说明图。
[0021] 图4(A)和图4(B)分别是柱梁连接部的变形例的立体图。
[0022] 图5(A)和图4(B)分别是柱梁连接部的变形例的说明图，图5(C)是混凝土柱和柱梁连接部的变形例的说明图。
具体实施方式
[0023] 下面，参照附图对本发明的混合结构及其构筑方法进行说明。
[0024] 如图1～图3所示，混凝土柱10与钢梁12的柱梁连接部14连接，构成混合结构16。
[0025] 混凝土柱10例如竖立设置在地面18上。
[0026] 作为PC钢的多个PC钢棒22由混凝土柱10的下部向上方延伸，从沿混凝土柱10的上端部10A的外周部的圆周方向隔开间隔的多个位置分别向上方突出。
[0027] 在本实施方式中，混凝土柱10的截面呈矩形，混凝土柱10的上端部10A的4个角部各有三根PC钢棒22分别向上方突出。另外，该PC钢棒22的数量可以根据建筑物的结构来适当地确定。
[0028] 各PC钢棒22的下端例如通过机械式接头24与地基连接，或者与下一楼层的混凝土柱10的PC钢棒22连接。
[0029] 另外，PC钢棒22的除下端外的部分通过穿过套筒等方法而不与混凝土柱10的混凝土完全紧密地连接在一起，以如后所述那样能够在事后对混凝土柱10和柱梁连接部14施加预应力。
[0030] 柱梁连接部14是钢梁12与混凝土柱10的上端部10A连接的部分。
[0031] 柱梁连接部14包括钢梁部分12A、上下的带板30、围板32、混凝土34以及插孔36A、36B。
[0032] 在本实施方式中，混凝土柱10的截面形状与柱梁连接部14俯视时的轮廓相同，均呈矩形，通过使两者的形状相同，并且使混凝土柱10和柱梁连接部14在上下方向上连续配置，从而有利于配置包括上一楼层的地面的钢筋和模板等在内的其他各种部件。
[0033] 钢梁12例如为由沿铅直方向延伸的梁腹和位于梁腹上下侧的沿水平方向延伸的上下凸缘构成的H型钢。
[0034] 在柱梁连接部14，多个钢梁12以在俯视时呈十字形的形状相连接，构成钢梁部分12A。
[0035] 上下的带板30为钢制部件，其能够将应力由钢梁12传递给混凝土柱10。
[0036] 上下的带板30分别通过焊接或者螺栓螺母等被牢固地安装在构成钢梁部件12A的钢梁12的上下凸缘上。
[0037] 各带板30的轮廓形状与混凝土柱10的截面形状相同，均呈矩形，各带板30以俯视时其各边与混凝土柱10的截面的4个边一致的方式配置，钢梁12分别位于矩形的4个边的中央部。另外，有时4个钢梁12相交的部分配置于偏离混凝土柱10的截面中央的位置。
[0038] 在各带板30的4个角部，为了能够插入从混凝土柱10的上端部10A突出出来的PC钢棒22，而分别形成有3个插孔36A。
[0039] 围板32为钢制部件，其用于提高柱梁连接部14的切应力并省略混凝土模板。
[0040] 围板32安装在上下的带板30周围且配置在上下的带板30之间，多个钢梁12穿过该围板32，另外，该围板32使上下的带板30之间形成内侧空间。
[0041] 更详细来说，如图3所示，构成柱梁连接部14的4个侧表面的各围板32由隔着H型的切口32A配置的2个分割体32B构成，钢梁12被插入到这些切口32A内，在该插入位置，切口32A的周围部和各分割体32B通过焊接安装在一起，另外，相邻的围板32通过焊接安装在一起。
[0042] 混凝土34被浇筑到上下的带板30之间的内侧空间内。
[0043] 并且，在混凝土34上，多个与上下的带板30的插孔36A相对应的插孔36B位于上下的带板30的4个角部，且分别设置在相互垂直相交的钢梁12之间。
[0044] 具有上述结构的柱梁连接部14被放置在上端部10A上，且该柱梁连接部14的位于下侧的带板30的矩形轮廓与混凝土柱10的上端部10A的矩形轮廓对齐，从混凝土柱10的上端部10A突出出来的多个PC钢棒22插入到(穿过)下侧的带板30的插孔36A、混凝土34的插孔36B以及上侧的所述带板30的插孔36A内，从上侧的带板30向上方突出。
[0045] 而且，在PC钢棒22例如为螺纹钢筋时，在上侧的带板30上拧入螺母N，并转动该螺母N，以对各PC钢棒22施加拉力，从而对混凝土柱10和柱梁连接部14施加预应力，在该状态下，柱梁连接部14和混凝土柱10的上端部10A连接在一起。
[0046] 采用本实施方式的混合结构16，能够简单可靠地将预应力由各柱梁连接部14施加给位于该各柱梁连接部14正下方的混凝土柱10，因此，能够简单可靠地提高混凝土柱10的轴向(柱的上下方向)承压能力和抗弯能力。
[0047] 因此，能够减小混凝土柱10的截面面积，有利于减轻建筑物的重量，提高建筑物的抗震性能。
[0048] 另外，将从混凝土柱10的上端部10A突出出来的PC钢棒22插入并穿过柱梁连接部14，使混凝土柱10和柱梁连接部14形成为一个整体，因而，不需要混凝土模板等，有利于简化建筑框架施工，缩短建筑框架施工的工期，降低成本。
[0049] 另外，柱梁连接部14具有钢制的上下的带板30和围板32，其中，该上下的带板30和围板32配置在柱梁连接部14的外表面上，因而，有利于提高柱梁连接部14的切应力，使该柱梁连接部14发挥较高的抗震性能。
[0050] 下面，参照图4(A)、(B)对柱梁连接部14的变形例进行说明。
[0051] 在该变形例中，在配置钢筋40时，使钢筋40分别与钢梁部分12A一起包围位于柱梁连接部14的4个角部的PC钢棒22。
[0052] 另外，在附图中，仅在由钢梁部分12A分隔出的4个空间中的位于近身侧的空间示出了钢筋40，位于其他空间的钢筋40则被省略图示，其实钢筋40配置在由钢梁部分12A分隔出的所有空间内。
[0053] 图4(A)表示横向加强筋型的柱梁连接部，在该横向加强筋型的混合结构中，在上下方向上隔开间隔设置多个弯曲成字母L形的钢筋40A，使这些钢筋40A的两端与钢梁部分12A相连接。
[0054] 图4(B)表示插筋型的柱梁连接部，在该插筋型的柱梁连接部中，在上下方向上隔开间隔设置多个弯曲成字母U形的钢筋40B，使这些钢筋40B的两端与钢梁部分12A相连接。
[0055] 采用像这样的变形例，在柱梁连接部14，钢梁部分12A和混凝土34通过钢筋40能够更牢固地连接，有利于将应力由钢梁12传递给混凝土柱10，并且有利于提高柱梁连接部14的切应力。
[0056] 另外，柱梁连接部14可以为在被放置在混凝土柱10的上端部10A上之前通过浇筑混凝土34并对其养护而形成的预制件，或者，柱梁连接部14也可以如下形成(现场浇筑混凝土)，即，将未浇筑混凝土34的柱梁连接部14放置在混凝土柱10的上端部10A上，使多个PC钢棒22插入插孔36A内并从上侧的带板30向上方突出，之后，在上侧的带板30的下方，从内侧空间的上方浇筑混凝土34，从而形成柱梁连接部14。
[0057] 另外，柱梁连接部14的俯视时的轮廓形状可以大于或者小于混凝土柱的截面形状，总之，使从混凝土柱的上端部突出出来的多个PC钢棒从柱梁连接部14向上方突出即可。
[0058] 另外，钢梁部分12A并不局限于由钢梁12相交呈十字形而形成的结构，例如，如图5(A)所示，钢梁部分12A可以由钢梁12相交呈T字形而形成，如图5(B)所示，钢梁部分12A也可以由钢梁12相交呈L字形而形成。
[0059] 另外，混凝土柱10的截面形状和柱梁连接部14的俯视时的轮廓形状并不局限于矩形，如图5(C)所示，可以为圆形或者多边形等。
[0060] 【附图标记说明】
[0061] 10：混凝土柱；10A：混凝土柱的上端部；12：钢梁；12A：由多个钢梁连接而成的钢梁部分；14：柱梁连接部；16：混合结构；22：PC钢棒；30：带板；32：围板；34：浇筑到内侧空间内的混凝土；40：钢筋。
