3節 加工及び組立
5.3.1 一般事項
(a) コンクリートと鉄筋の組合せは、強度のバランス等を考慮して決められる。参考として、コンクリートと鉄筋の組合せの例を表5.3.1に示す。
なお、現在丸鋼は、ほとんど使用されていないので、異形鉄筋に限定して示されている。
表5.3.1 コンクリートと鉄筋鉄骨の組合せの例
鉄筋の加工及び組立に関する規定は、(-社)日本建築学会「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」2010年版(以下、この節では「RC規準(2010)」という。)、同「JASS 5 鉄筋コンクリート工事」2009年版(以下、この章では「JASS 5 (2009)」という。)並びに同「鉄筋コンクリート造配筋指針・同解説」2010年版(以下、この節では「配筋指針(2010)」という。)に基づいて平成22年版「標仕」の改定時に大幅に見直されており、平成25年版「標仕」の規定も平成22年版を基本的に踏製している。
(b) 熱間圧延鉄筋でも白熱化して空気中で冷却すると鉄筋の性質が変わるので、曲げ加工の場合でも、原則として常温で加工することとしている。
(c) 冷えている鉄筋に点付け溶接を行うと、急熱、急冷されるので焼入れ(7.2.1(b) (5)参照)を行ったことになることから、熱影響部(7.6.7 (k)(2)参照)が著しく硬化し、鉄筋がもろくなり、この部分を少し曲げただけでひび割れが発生する場合があるので、「標仕」ではこれを禁止している。また鉄筋にアークストライクを起こすと 断面欠損が生じたり、局部的な急熱急冷による悪影響があるので、「標仕」ではこれを起こしてはならないとしている。
なお、溶接金網等で鉄筋の交点を電気抵抗溶接としたものは、点付け溶接とは見なさない。
5.3.2 加 工
(a) 鉄筋の切断は、一般にはシャーカッターや電動カッターにより行われているが、ガス圧接や特殊な継手では、切断面の平滑さや直角度が要求されるため、電動カッターや鉄筋冷間直角切断機等を使用することが望ましい。施工済みの鉄筋の手直しや不要な鉄筋の除去のために現場でやむを得ず鉄筋をガス切断する場合は、周囲の鉄筋やコンクリートを傷めないように慎重に施工を行う。ガス切断した鉄筋を溶接継手や機械式継手により再接合する場合は、鉄筋の切断面をグラインダー等で平滑に成形する。
なお、圧接端面となる場合はガス切断を行ってはならない(5.4.5 (b)参照)。
(b) フック及び定着の処置は次による。
(1) 異形鉄筋の柱主筋の継手部で、法規上では不要な図5.3.1の◉印の場合にも「標仕」においてフックを付けることとしているのは、組立のときの間違いや設計変更改修工事等で壁がなくなった場合の混乱を防ぐためである。
※●の出隅部分の継手は建築基準法施行令でフック付き必須
(2) 異形鉄筋の梁主筋の継手部で、図5.3.2の◉印の場合も、(1)と同じ理由から「標仕」ではフックを付けることにしている。
※●の出隅部分の継手は建築基準法施行令でフック付き必須
図5.3.1 柱主筋
図5.3.2 梁主筋
(3) 「標仕」5.3.2(b)(2)の梁主筋の末端部にフックを付ける規定は、図5.3.3のように梁内に継手部がある場合に適用される。
図5.3.3 梁主筋
(4) 柱及び梁の出隅は、火災時に二方向から加熱され、角がはく落しやすく、フックがないと鉄筋の付着効果が期待できなくなるので、建築基準法施行令第73条には上記(1)、(2)及び(3)の内容の規定がある。
(5) 「標仕」5.3.2(b)(1)では、鉄筋の組立の作業性を考慮して、最上階の柱頭の柱主筋のうち、フックを付けるのは四隅だけとしている。ただし、丸柱の場合は四隅に相当する部分がないので、フックなしで定着長さが確保できるならばフックを付ける必要はないが、配筋に無理がなければ、フックを付ける方が望ましい。
(6) 帯筋やあばら筋等のせん断補強筋は、末端部にフックを設ける。ただし、鉄筋の末端部を相互に突合せ電気抵抗溶接した閉鎖型のせん断補強筋を用いる場合はこの限りでない。
なお、溶接閉鎖型せん断補強筋の適用箇所や仕様等は設計図書の特記による。
(c) 鉄筋の折曲げ形状及び寸法は「標仕」表5.3.1による。以前は鉄筋の末端部と中間部を区分して折曲げ形状及び寸法を規定していたが、平成22年版「標仕」の改定時に,JASS 5 (2009)に基づいて末端部と中間部の区分をやめて「標仕」表5.3.1のように一本化しており、平成25年版「標仕」もこれを踏襲している。
なお、鉄筋中間部の90゜未満の折曲げ内法直径は、「標仕」表5.3.1の対象外となるために設計図書の特記によることとなっている。
(d) 高強度せん断補強筋の加工は次による。
(1) 鉄筋の折曲げ形状・寸法は、指定性能評価機関の審査を受けて評定等の技術評価を取得した設計施工指針に従う。
(2) 鉄筋の切断や折曲げ、閉鎖形筋の溶接等の加工は、上記の設計施工指針が対象とする製造工場又は加工工場で行う。その他の作業場や現場では、高強度せん断補強筋の加工を行ってはならない。
5.3.3 組 立
(a) スペーサーは、鉄筋のかぶり厚さを保つために極めて重要なものであり使用部位や所要かぶり厚さに応じて、スペーサーの材種や形状・サイズを使い分けることが大切である。
(b) 市販のスペーサーは、鋼製、合成樹脂製等があるが、「標仕」で、スラブのスペーサーを原則として鋼製としているのは、コンクリート打込み時の鉄筋の脱落等を考慮したためである。
(c) 断熱材打込み部では、普通のスペーサーでは断熱材にくい込み、かぶり厚さの確保が難しいので、めり込み防止の付いた専用スペーサーを用いる。
(d) 下端が打放し仕上げとなる場合のスラブ用スペーサーは、露出面が大きくならないようなものを使用する。また、インサート類の見え掛りとなる部分には調合ペイント又は錆止め塗料を塗り付けるよう「標仕」6.8.6(c)で規定されている。
(e) 「標仕」5.3.3では、型枠に接する部分に防鋳処理を行ったスペーサーを使用することにしている。
なお、防錆処理されたスペーサーには、次のようなものがある。
(1) 「標仕」表14.2.2のC種(JIS H 8641(溶融亜鉛めっき)で2種HDZ35)以上の防錆処理したもの。ただし、海岸等腐食が激しいところで使用する場合には検討が必要である。
(2) 鋼製のものにプラスチックコーティング又はプラスチックパイプを挿入したもの。
(f) 一般に使用されているスペーサーを表5.3.2に示す。
このほかに、梁底、基礎底等に使用するコンクリート製のスペーサーがある。
なお、モルタル製のスペーサーは、強度及び耐久性が十分でないおそれがあるので使用しない。
表5.3.2 スペーサー
(g) 結束線の端部は、かぶり厚さを確保するために内側に折り曲げる。
(h) 柱筋、壁筋等の端部で、安全管理上必要な箇所には、プラスチック製のキャップ等で保護する。
(i) コンクリート打設後の鉄筋の位置が設計図書どおりであり所定のかぶり厚さが確保されるように施工を行う。コンクリート硬化後の鉄筋の位置ずれ修正(台直し)は、その反力によって鉄筋周囲の既設コンクリートを傷めやすいため、原則として行わない。そのため、平成25年版「標仕」では、平成22年版「標仕」5.3.3 (b)の「前に打ち込まれたコンクリートから出ている鉄筋の位置を修正する場合は、鉄筋を急に曲げることなく、できるだけ長い距離で修正する」の記述が削除されており、鉄筋の位置ずれを生じた場合は、極力、台直し以外の是正方法を検討する。やむを得ず現場で台直しを行う場合は、その折曲げ勾配を1/6以下としてできる限り緩やかに曲げて、既設コンクリートを傷めないように慎重に施工する。
5.3.4 継手及び定着
(a) 建築基準法施行令第73条では鉄筋の継手及び定着に関連して、第2項が「主筋又は耐力壁の鉄筋の継手の重ね長さは、……継手を引張り力の最も小さい部分以外の部分に設ける場合にあっては、主筋等の径の40倍以上」と規定しており、同第 3項が「柱に取り付けるはりの引張り鉄筋は、……柱に定着される部分の長さをその径の40倍以上」と規定している。平成19年の施行令改正により、これらに該当する部分の継手や定着の長さは,設計者が保有水平耐力計算等を行い、平成19年国土交通省告示第594号第4の四に基づく検討を行ったうえで特記する場合を除いて施行令第73条の仕様規定が適用されることとなった。
平成22年版「標仕」では、これらの仕様規定とJASS 5 (2009)に準拠して継手及び定着の長さが定められていた。一方、施行令第73条第3項の規定に対しては、「鉄筋コンクリート造の柱に取り付けるはりの構造耐力上の安全性を確かめるための構造計算の基準を定める件」(平成23年4月27日国土交通省告示第432号)によって、「柱に取り付けるはりの引張り鉄筋の付着力を考慮して当該鉄筋の抜け出し及びコンクリートの破壊が生じないことが確かめられた場合においては」適用しなくてよいこととされ、その構造計算の基準としてRC規準(2010)が挙げられている。そのため、平成25年版「標仕」5.3.4 (e)では、柱に取り付ける梁の引張り鉄筋の定着の長さに関する規定のうち、「40d(軽量コンクリートの場合は50d)」という仕様規定が削除されている。
(b) 鉄筋の継手工法としては、重ね継手、ガス圧接継手のほか、施行令第73条第2項のただし書き及び「鉄筋の継手の構造方法を定める件」(平成12年5月31日建設省告示第1463号)に規定される機械式継手と溶接継手があり、「標仕」では適用を特記することとしている。
ガス圧接継手については4節、機械式継手及び溶接継手については5節を参照されたい。
鉄筋工事に使用する材料は、一般にJIS G 3112(鉄筋コンクリート用棒鋼)に規定されているSD295AとSD345があるが、このうちSD295Aは、一般の壁筋、スラブ筋、帯筋、あばら筋等の細物に使用されており、一般の建築物の柱・梁の主筋については通常SD345が使用される。官庁営繕部においては従来よりこの考え方で鉄筋の使い分けがされている。また、最近ではSD390を主筋に用いる例も増えている。
鉄筋の継手工法については、工事の規模、施工場所の地理的条件等を勘案して特記によることとしている。
また、鉄筋の継手は、原則として部材応力の小さいところに設けるものとし、その位置は特記による。
(c) 鉄筋の重ね継手は次による。
(1) 柱及び梁の主筋並びに耐力壁の鉄筋の重ね継手の長さは、特記による。特記がない場合、耐力壁の鉄筋の重ね継手長さは、40d(軽量コンクリートの場合は 50d)と「標仕」表5.3.2の数値(軽量コンクリートの場合は 5d 加算した数値)のいずれか大きい方とする。
(2) (1)以外の鉄筋の重ね継手長さは、「標仕」表5.3.2による。同表は平成22年版「標仕」改定時にJASS 5 (2009)に準拠して改定されており、重ね継手の長さをフックの有無によってL1とL1hに区別して表記している。重ね継手の長さは、フックなしのL1が鉄筋の先端間距離、フックありのL1hが鉄筋の折曲げ開始点間の距離としており、いずれも異形鉄筋の呼び名 d の整数倍としている。L1とL1hの長さの規定は、鉄筋の種類とコンクリート設計基準強度の区分によって細分化されている。軽量コンクリート部材の場合は、従来どおりに普通コンクリートの数値に 5d 加算した継手長さとするが、JASS 5 (2009)では上端筋の重ね継手はフックありを原則としていることに注意する必要がある。
(d) 重ね継手や、ガス圧接継手等では、継手をある箇所に集中して設けるとその部分のコンクリートのまわりが悪くなり構造上の弱点となるおそれがある。そのため、「標仕」表5.3.3 では隣り合う継手は、細径の壁筋、スラブ筋を除き継手位置をずらすこととしている。しかし、最近施工例が増えている鉄筋先組み工法等の柱・梁主筋の場合は、特記により継手位置を同一箇所に設ける場合もある。先組み工法では、ガス圧接継手や機械式継手等が用いられるが、いずれの場合も施工上から、同一位置で全数継ぎとならざるを得ない場合がある。この場合は、鉄筋とコンクリートの断面積比の急変による応力集中やコンクリートの充填性等について、十分に検討されていることが重要である。
(e) 鉄筋の定着は次による。
(1) 柱に取り付ける梁の引張り鉄筋の定着の長さは、「標仕」表5.3.4によるが、定着長さL1とL1h又はL2とL2hの適用箇所は特記による。梁の引張り鉄筋は.常時に引張力が作用する上端筋だけでなく、地震時に引張力が作用する下端筋も適用対象となる。
(2) (1)以外の鉄筋の定着の長さは、「標仕」表5.3.4によるが、定着長さL1とL1h又はL2とL2hの適用箇所は特記による。同表では、定着長さをフックの有無によってL1とL1h、L2とL2h、L3とL3hに区別して表記しており、平成22年版の数値を踏襲している。また、軽量コンクリート部材の鉄筋の定着長さを普通コンクリートの数値 + 5dとしているのも平成22年版と同様である。このうち、割裂のおそれのない箇所への定着長さL2とL2h並びに小梁・スラブの下端筋の定着長さ L3とL3h(小梁の下端筋でフックありの定着長さ)は、JASS 5 (2009)の定着長さに基づいている。これら以外の定着長さL1とL1hは、それぞれ L2、L2hよりも長い定着が必要な箇所に用いることとし、適用箇所は特記による。
なお、適用箇所の例は、国土交通省大臣官房官庁営繕部監修「公共建築工事標準仕様書(建築工事編)」の巻末資料の各部配筋参考図に示されているので、参照されたい。
定着長さの測り方は、「標仕」図5.3.2による。直線定着の長さL1、L2、L3 は、定着起点(通常は仕口面)から鉄筋先端までの距離、フックあり定着の長さL1h、L2h、L3hは、定着起点から鉄筋の折曲げ開始点までの距離とする。フックありの場合の折曲開始点から鉄筋先端までの距離は、フックとして取り扱い、定着長さには含めない。90゜折曲げ定着の場合も同様であり、定着起点から鉄筋の折曲げ開始点までの距離を定着長さとし、それ以降の部分は90°フックとして扱う。
(3) 仕口内に90゜折曲げ定着する場合で、定着起点(仕口面)から折曲げ開始点までの距離Lが、「標仕」表5.3.4のフックあり定着の長さ未満となる場合の鉄筋の定着方法は「標仕」図5.3.3による。すなわち、梁主筋の柱内への折曲げ定着の場合は、仕口面から鉄筋先端までの全長が「標仕」表5.3.4の直線定着長さL2以上、余長が8d以上、仕口面から鉄筋外面までの投影定着長さが「標仕」表5.3.5のLa以上とする。
なお、梁主筋の投影定着長さLaは、原則として柱せいの3/4倍以上とする。
小梁・スラブの上端筋の梁内への折曲げ定着の場合は、仕口面から鉄筋外面までの投影定着長さが「標仕」表5.3.5のLb以上であるほかは、梁主筋の定着の場合と同様に、全長がL2以上、余長が8d以上とする。
なお、小梁・スラブの上端筋を壁内や幅の狭い梁内に定着する際に投影定着長さが「標仕」表5.3.5のLb未満となる場合は、RC規準(2010)に従って算定された投影定着長さの特記によるか、特記がない場合は、配筋指針(2010)に従って鉄筋の余長を直線定着長さL2以上とする。この場合は、鉄筋の投影定着長さを8d以上、かつ、150mm以上とすることが望ましい。
(4) 「標仕」では規定されていないが、機械式定着具を用いる場合の仕様や定着長さは特記による。機械式定着具は、指定性能評価機関による審査を受けて評定等の技術評価を取得した設計施工指針に従って施工する。
(f) その他の鉄筋の継手及び定着は「標仕」5.3.4 (f)による。
5.3.5 鉄筋のかぶり厚さ及び間隔
(a) 鉄筋のかぶり厚さ
(1) 「標仕」表5.3.6に規定される鉄筋の最小かぶり厚さは、建築基準法施行令第 79条に規定されるかぶり厚さを基本とし、仕上げなし(柱・梁・耐力壁では屋外で仕上げなし)の場合は10mm加算した数値としている。かぶり厚さが小さいと、火災時に部材の構造耐力が低下したり、過大なたわみや変形を生じたりするほか、地震時に鉄筋のコンクリートに対する付着性能が低下し、付着割裂破壊等の脆性破壊を生じたりする。また、コンクリートの中性化がかぶり厚さ以上に進行すると、酸素と水分の作用によって鉄筋が腐食されやすくなる。このように鉄筋のかぶり厚さは、部材の耐火性、耐震性、耐久性に重大な影響を与えるので、建物の全体において守られていないと重大な欠陥を生じることになる。
(2) 「標仕」5.3.5(b)では、鉄筋の加工及び組立においては最小かぶり原さを確保するために、施工誤差を考慮し、施工に当たっては柱・梁等の鉄筋かぶり厚さの最小値に 10mmを加えて(主筋を10mm内側に入れて)「加工」することとしている。ここでは、加工に用いるかぶり厚さの「最小の基準寸法」は定めているが、「最大の寸法」は規定していない。これは、梁と梁、梁と柱等の主筋が交差することによって生じる必然的な位置のずれが避けられないためである。
ただし、かぶり厚さが必要以上に大きいと、構造上の重大な欠陥となる場合があるので、施工図等で十分検討された鉄筋の位置について精度を確保することが重要である。特に、スラブ筋(端部上端筋,中央下端筋)、片持スラブの上端筋、地下外壁、断面の小さい部材等でかぶり厚さを規定以上に大きく取ることは、重大な欠陥の原因や鉄筋相互のあきが確保できないなどのおそれがある。鉄筋の納まりにより配筋位置が下がる場合は、設計担当者と打ち合わせて、構造安全性が確保されるようにしなければならない。
なお、JASS 5(2009)では、計画供用期間の級に応じて構造部材・非構造部材の設計かぶり厚さが規定されており、鉄筋工事においては、設計かぶり厚さを目標に鉄筋の加工・組立を行い、鉄筋組立完了時に最小かぶり厚さ以上を確実に確保することとしている。
(3) 柱、梁筋のかぶりは、図5.3.4のように主筋の外周りを包んでいる帯筋、あばら筋の外側から測定する。
なお、図中の最小かぶり厚さに加える10mmは、施工誤差の標準値である。
図 5.3.4 かぶり厚さ
(4) 異形鉄筋で D29以上の太物を使用する場合は、付着割裂破壊を考慮し、「標仕」5.3.5(a)では、主筋のかぶり厚さを径の1.5倍以上としている。
なお、RC規準(2010)では、コンクリートのかぶり厚さが鉄筋の径の1.5倍未満の場合には、許容付着応力度を(かぶり厚さ)/(鉄筋径の1.5倍)の数値を乗じて低減することとしているので、主筋に限らず部材の最外縁の鉄筋径が、「標仕」表5.3.6の最小かぶり厚さの 2/3倍以上の場合には、設計担当者と打ち合わせて、当該箇所のかぶり厚さを指示する必要がある。
(5) 海に近い場合で海塩粒子の浸透を考慮する場合や、コンクリートの劣化を促進させる物質のある場合等は、特記により「標仕」表5.3.6の最小かぶり厚さを割り増しする場合もあるので注意する。
なお、コンクリート中に鉄筋に有害な塩化物が含まれる場合のかぶり厚さの割増しは、6.3.2(2)⑦を参照する。
(6) 鉄筋のかぶり厚さは、仕上げの有無、屋内と屋外、また、土に接しているかどうかにより異なる。このため、同一部材であっても部分的に必要かぶり厚さの異なる場合があるので、あらかじめ、施工図等によりかぶりの取り方を十分検討しておく。
図5.3.5及び6に柱脚及び外周に面する場合を示す。
図5.3.5 土に対する柱筋の鉄筋のかぶり
図5.3.6 外周に面する梁筋のかぶり
(7) 図5.3.7に示す打継ぎ目地部分は、シーリングが長時間たつと劣化することや温度変化や乾燥収縮が起こりやすいことから仕上げなしと見なして、目地底よりかぶりを確保する。
図5.3.7 打継ぎ目地部分のかぶり厚さ
(8) 近年は主筋のみでなく、あばら筋、帯筋にも機械式継手を用いる例が見られる。機械式継手等を用いた場合、継手部にて最小かぶり厚さが決まることがあるので注意が必要である。
(b) 鉄筋相互のあき及び間隔
(1) 鉄筋相互のあきは、粗骨材の最大寸法の1.25倍、25mm及び隣り合う鉄筋の平均径(呼び名の数値)の1.5倍のうち最大のもの以上とする。
(2) 鉄筋の間隔は、(1)によるあきに鉄筋の最大外径を加えたものとする。(「標仕」図5.3.6参照)
なお、異形鉄筋の最大外径(D)は、表5.3.3及び図5.3.8による。
図5.3.8 異形鉄筋の公称直径と最大外径
表5.3.3 異形鉄筋の径(mm)
5.3.6 鉄筋の保護
(a) スラブの上端筋の下がり及び乱れが多く見られるが、これは構造耐力上危険である。
特に、コンクリートポンプによる打込みの際の乱れが多いので注意する。コンクリート打込みに際しては、直しの鉄筋工を配置する。道板等を用いて直接鉄筋の上を歩かないようにするとともに、配筋の下がりを防止するために一般のスラブにおいても、四周の上端に受け筋(D13)を配置することが推奨される。ただし、受け筋の位置にDl3の主筋がある場合には,それを兼用してよい。
一般に、スラブ筋の乱れの原因については、次のような場合が考えられる。
(1) スペーサー等の数が不足している場合
(2) スペーサーが確実に取り付けられていない場合
(3) スラブ配筋後、材料を鉄筋上に直接置く場合
(4) 設備配管等を行うことにより乱される場合
(5) コンクリートの打込み中に乱される場合(コンクリート輸送管の揺れ、ホースの移動、コンクリートの運搬、歩行等)
なお、他の部材に比べてかぶり厚さが少なく厳しい精度が要求されるスラブ配筋では、連続バーサポートを利用する方法もある。また、スラブ筋はコンクリート打込み等の作業時に乱されるおそれがあることからも連続バーサポートは有効と考えられる。
(b) 硬化し始めたばかりのコンクリート中の鉄筋に振動を与えると、付着力が低下するので振動を与えないように注意する。
(c) スペーサーの個数は、表5.3.4を標準とする。また、スラブ下端筋の梁際は、かぶり厚さが足りなくなることが多いので注意する。
表5.3.4 スペーサーの個数の標準
5.3.7 各部配筋
平成19年版「標仕」では、特記がない場合の各部配筋は別図によることとされていたが、平成22年版以降は各部配筋は特記によることされ、別図が削除されている。代わりに、国土交通省大臣官房官庁営繕部監修「公共建築工事標準仕様書(建築工事編)」の巻末資料に各部配筋の参考図が掲載されているので、必要に応じて参照されたい。