JP6284287B1 - Ｈ形鋼柱とｈ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構成で耐震補強スペースを最小限として耐震性能を向上させることが可能なＨ型鋼柱、Ｈ形鋼梁及びその交差部の耐震補強構造を提供することを目的とする。【解決手段】Ｈ型鋼柱とＨ形鋼梁のフランジ間に嵌入する中央部の両端にフランジ端部と係合する係合部を形成し、ウェブに形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔を形成し、縦方向、横方向に連設される型枠部材と、型枠部材の外側に積層されウェブに形成したタイロッド挿通孔及び型枠部材に形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔を形成した補強プレートと、補強プレート、型枠部材、ウェブに形成したタイロッド挿通孔に挿入される両端に雄ネジを形成したタイロッドと、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼柱の交差部の直交する複数のコーナー部に配され連結ボルトを介してＨ形鋼柱とH形鋼梁を連結するＬ字形連結補強部材と、Ｈ型鋼柱、Ｈ形鋼梁と型枠部材に囲まれた空間に充填される固化材と、を備えることを特徴とする。【選択図】図８
Description
本発明は、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造に関する。
従来、既存のＨ形鋼柱を耐震補強するために、Ｈ形鋼柱の周囲を囲い鋼板で囲み、Ｈ形鋼柱と囲い鋼板間の空間に補強筋を配筋し、Ｈ形鋼柱と囲い鋼板間の空間にグラウト等の固化材を充填して固化させるＨ形鋼柱の耐震補強構造が提案されている。
従来のＨ形鋼柱の耐震補強構造は、Ｈ形鋼柱の全周を囲い鋼板で囲う必要があるため、十分補強スペースが必要である。しかし、既存のＨ形鋼柱の周囲に壁等の構造物が隣接しているか、又は、壁等の構造物が連設されているケースが多く、Ｈ形鋼柱の全周を囲い鋼板で囲うスペースが確保できないという問題と、H形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部の補強構造についても検討されていないという問題を有していた。
本発明は、従来技術の持つ課題を解決する簡単な構成で耐震補強スペースを最小限として耐震性能を向上させることが可能なＨ形鋼柱、Ｈ形鋼梁及びその交差部の耐震補強構造を提供することを目的とする。
本発明のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造は、前記課題を解決するために、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジ間に嵌入する中央部の両端にフランジ端部と係合する係合部を形成し、ウェブに形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔を形成し、縦方向、横方向に連設される型枠部材と、型枠部材の外表面及びＨ形鋼柱、Ｈ形鋼梁のフランジ外表面に配置される連続繊維シートと、連続繊維シートが配置された型枠部材の外側に積層されウェブに形成したタイロッド挿通孔及び型枠部材に形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔を形成した補強プレートと、補強プレート、型枠部材、ウェブに形成したタイロッド挿通孔に挿入される両端に雄ネジを形成したタイロッドと、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジに連続繊維シートが配置され、補強プレートが配置され補強された交差部の直交する複数のコーナー部の連続繊維シート及び補強プレートの上に配され連結ボルトを介してＨ形鋼柱とH形鋼梁に連結されるＬ字形連結補強部材と、Ｈ形鋼柱、Ｈ形鋼梁と型枠部材に囲まれた空間に充填される固化材と、を備えることを特徴とする。
また、本発明のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造は、平行に対向する一対のＬ字形連結補強部材を連結長ボルトで両者を連結することを特徴とする。
また、本発明のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造は、Ｈ形鋼柱、Ｈ形鋼梁のウェブを挟んだ両側又はウェブの一方の側のみを耐震補強することを特徴とする。
また、本発明のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造は、型枠部材とＨ形鋼柱、Ｈ形鋼梁との空間に補強筋を配筋することを特徴とする。
また、本発明のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造は、補強プレートの長さを型枠部材の長さより長くし、型枠部材の連設部と補強プレートの連設部が合致しないようにすることを特徴とする。
また、本発明のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造は、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のウェブとフランジの交差部に連続繊維シートを挟み込んだ断面Ｌ字形補強部材を接着剤で配置することを特徴とする。
Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジ間に嵌入する中央部の両端にフランジ端部と係合する係合部を形成し、ウェブに形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔を形成し、縦方向、横方向に連設される型枠部材と、型枠部材の外表面及びＨ形鋼柱、Ｈ形鋼梁のフランジ外表面に配置される連続繊維シートと、連続繊維シートが配置された型枠部材の外側に積層されウェブに形成したタイロッド挿通孔及び型枠部材に形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔を形成した補強プレートと、補強プレート、型枠部材、ウェブに形成したタイロッド挿通孔に挿入される両端に雄ネジを形成したタイロッドと、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジに連続繊維シートが配置され、補強プレートが配置され補強された交差部の直交する複数のコーナー部の連続繊維シート及び補強プレートの上に配され連結ボルトを介してＨ形鋼柱とH形鋼梁に連結されるＬ字形連結補強部材と、Ｈ形鋼柱、Ｈ形鋼梁と型枠部材に囲まれた空間に充填される固化材と、を備えることで、耐震補強スペースを最小に抑えることができ、部品点数が少なくＨ形鋼柱及びＨ形鋼梁への補強材の配置作業を容易に素早く実施でき、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部が強固に耐震補強され極めて耐震性能の大きなＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造を提供することが可能となる。
平行に対向する一対のL字形連結補強部材を連結長ボルトで両者を連結することで、連結作業を容易にすることが可能となり、固化材の固化により連結長ボルトが固化材と一体化して補強効果を発揮することが可能となる。
Ｈ形鋼柱、Ｈ形鋼梁のウェブを挟んだ両側又はウェブの一方の側のみを耐震補強することで、障害物の存在で片側だけの耐震補強でも十分な耐震性を得ることが可能となる。
型枠部材とＨ形鋼柱、Ｈ形鋼梁との空間に補強筋を配筋することで、耐震性能を増強することが可能となる。
補強プレートの長さを型枠部材の長さより長くし、型枠部材の連設部と補強プレートの連設部が合致しないようにすることで、地震時の変位に対しての強度を向上させることが可能となる。
Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のウェブとフランジの交差部に連続繊維シートを挟み込んだ断面Ｌ字形補強部材を接着剤で配置することで、より耐震性能を増強することが可能となる。
平行に対向する一対のL字形連結補強部材を連結長ボルトで両者を連結することで、連結作業を容易にすることが可能となり、固化材の固化により連結長ボルトが固化材と一体化して補強効果を発揮することが可能となる。
Ｈ形鋼柱、Ｈ形鋼梁のウェブを挟んだ両側又はウェブの一方の側のみを耐震補強することで、障害物の存在で片側だけの耐震補強でも十分な耐震性を得ることが可能となる。
型枠部材とＨ形鋼柱、Ｈ形鋼梁との空間に補強筋を配筋することで、耐震性能を増強することが可能となる。
補強プレートの長さを型枠部材の長さより長くし、型枠部材の連設部と補強プレートの連設部が合致しないようにすることで、地震時の変位に対しての強度を向上させることが可能となる。
Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のウェブとフランジの交差部に連続繊維シートを挟み込んだ断面Ｌ字形補強部材を接着剤で配置することで、より耐震性能を増強することが可能となる。
本発明の実施形態を図により説明する。図１は、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２からなる構造物を示す斜視図である。
図１に示される実施形態では、H形鋼柱１とＨ形鋼梁２が十字形に交差しているが、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁が３方向で交差するＴ字形のものでも、２方向で交差する一文字形のものであっても良い。Ｈ形鋼柱１は、上下フランジ１ａ、１ａがウェブ１ｂで連結された形状をしている。Ｈ形鋼梁２は、上下フランジ２ａ、２ａがウェブ２ｂで連結された形状をしている。
図２、図３、図４は、Ｈ形鋼柱１の耐震補強を示す図である。ウェブ１ｂには所定間隔毎にタイロッド挿通孔が形成される。
型枠部材３は、鋼等の金属や、強化樹脂等の樹脂で形成される。型枠部材３は、Ｈ形鋼柱１のフランジ１ａ、１ａ間に嵌入する中央部３ａと中央部３ａの両端にフランジ１ａ、１ａの端面に係合する係合部３ｂを備えている。型枠部材３の中央部３ａには、Ｈ形鋼柱１のウェブ１ｂに形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔が形成される。
型枠部材３の表面に連続繊維シート４を接着剤により配置する。連続繊維シート４を上下フランジ１ａ、１ａ表面にも配置する。連続繊維シート４の材料としては、カーボン繊維などの無機系繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアレート繊維などの有機系繊維である。これらの繊維で形成される１方向及び２方向の引張強度は５〜１８０ｔｏｎ／ｍと大きい。連続繊維シート４を備えることで、引張強度と地震の減衰性を向上させることが可能となる。
連続繊維シート４が配置された型枠部材３に補強プレート５が積層配置される。補強プレート５は、鋼等の金属や、強化樹脂等の樹脂で形成される。補強プレート５には、ウェブ１ｂに形成したタイロッド挿入通孔、型枠部材３に形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔を形成する。補強プレート５の長さを型枠部材３の長さより長くする。型枠部材３を連設して形成される連設部の位置と、補強プレート５の連設部の位置が合致しないようにし、地震時の変位に対しての強度を向上させる。
図３は、ウェブ１ｂに挟んだ両側を耐震補強する実施形態を示す。ウェブ１ｂに形成したタイロッド挿入通孔、型枠部材３に形成したタイロッド挿通孔、補強プレート５に形成したタイロッド挿通孔に挿入されるタイロッド６の両端雄ネジにるナットを螺着して固定する。
図４は、障害物等の存在によりウェブ１ｂの一方側のみ耐震補強する実施形態を示す図である。片側のみの耐震補強であっても十分な耐震性能を得ることが可能となる。
型枠部材３とＨ形鋼柱１間の空間への固化材充填前に必要に応じて補強筋７を配筋する。
図５、図６、図７は、Ｈ形鋼梁２の耐震補強を示す図である。ウェブ２ｂには、所定間隔毎にタイロッド挿通孔が形成される。
型枠部材３は、鋼等の金属や、強化樹脂等の樹脂で形成される。型枠部材３は、Ｈ形鋼梁２の上下フランジ２ａ、２ａ間に嵌入する中央部３ａと中央部３ａの両端にフランジ２ａ、２ａの端面に係合する係合部３ｂを備えている。型枠部材３の中央部３ａには、Ｈ形鋼梁２のウェブ２ｂに形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔が形成される。
型枠部材３の表面に連続繊維シート４を接着剤により配置する。連続繊維シート４を上下フランジ２ａ、２ａ表面にも配置する。連続繊維シート４の材料としては、カーボン繊維などの無機系繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアレート繊維などの有機系繊維である。これらの繊維で形成される１方向及び２方向の引張強度は５〜１８０ｔｏｎ／ｍと大きい。連続繊維シート４を備えることで、引張強度と地震の減衰性を向上させることが可能となる。
連続繊維シート４が配置された型枠部材３に補強プレート５が積層配置される。補強プレート５は、鋼等の金属や、強化樹脂等の樹脂で形成される。補強プレート５には、ウェブ２ｂに形成したタイロッド挿入通孔、型枠部材３に形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔を形成する。補強プレート５の長さを型枠部材３の長さより長くする。型枠部材３を連設して形成される連設部の位置と、補強プレート５の連設部の位置が合致しないようにする。型枠部材３の連設部と補強プレート５の連設部の位置が合致しないようにすることで、地震時の変位に対しての強度を向上させることが可能となる。
図６は、ウェブ２ｂに挟んだ両側を耐震補強する実施形態を示す。ウェブ２ｂに形成したタイロッド挿入通孔、型枠部材３に形成したタイロッド挿通孔、補強プレート５に形成したタイロッド挿通孔に挿入されるタイロッド６両端雄ネジにナットを螺着して固定する。
図７は、障害物等の存在によりウェブ２ｂの一方側のみ耐震補強する実施形態を示す図である。片側のみの耐震補強であっても十分な耐震性能を得ることが可能となる。
型枠部材３とＨ形鋼梁２との空間に固化材を充填する前に必要に応じて補強筋７を配筋する。
図８は、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２への型枠部材３、補強プレート５の配置後で固化材充填前の段階で実施されるＨ形鋼柱１とＨ形鋼梁２の交差部の耐震補強の実施形態を示す正面図であり、図９は上面図である。
図８、図９に示される実施形態は、Ｈ形鋼柱１にＨ形鋼梁２が十字形に交差するケースを示す。Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２が十字形に交差する場合、直交する交差部は８ヶ所存在する。直交する８ヶ所の交差部にＬ字形の連結補強部材８を配置する。
Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２に型枠部材３、連続繊維シート４、補強プレート５が配置された状態で、Ｌ字形の連結補強部材８は、連続繊維シート４が配置されたＨ形鋼柱１のフランジ１ａと連続繊維シート４が配置されたＨ形鋼梁２のフランジ２ａに接し、平行に対向するケースと、Ｈ形鋼柱１に配置された補強プレート５とＨ形鋼梁２に配置された補強プレート５に接し、平行に対向するケースが存在する。
Ｌ字形の連結補強部材８が、連続繊維シート４が配置されたＨ形鋼柱１のフランジ１ａと連続繊維シート４が配置されたＨ形鋼梁２のフランジ２ａに接し、平行に対向するケースの連結は、フランジ１ａ、１ａ及びフランジ２ａ、２ａに連結長ボルト挿通孔を形成し、対応するＬ字形の連結補強部材８にも連結長ボルト挿通孔を形成し、連結長ボルト９で平行に対向するＬ字形の連結補強部材両者を同時に連結する。
Ｌ字形の連結補強部材８が、Ｈ形鋼柱１に配置された補強プレート５、Ｈ形鋼梁２に配置された補強プレート５に接し、平行に対向するケースの連結は、タイロッド６と同様に、ウェブ１ｂ、２ｂ、型枠部材３、補強プレート５に連結長ボルト挿通孔を形成し、対応するＬ字形の連結補強部材８にも連結長ボルト挿通孔を形成し、連結長ボルト９で平行に対向するＬ字形の連結補強部材両者を同時に連結する。また、Ｌ字形の連結補強部材８にタイロッド挿通孔を形成し、タイロッド６でＬ字形の連結補強プレート９を連結し、連結長ボルト９と兼用する。
Ｌ字形の連結補強部材８を連結長ボルト９で両者を同時に連結することにより連結作業を容易に実施することが可能になる。さらに、連結長ボルト９は固化材が充填固化すると固化材と一体化し補強筋の機能を発揮する。
Ｌ字形の連結補強部材８のＨ形鋼柱１にＨ形鋼梁２の交差部への配置連結が終了すると、Ｈ形鋼柱１と型枠部材３との空間、Ｈ形鋼梁２と型枠部材３の空間に高強度コンクリートモルタル等の固化材を充填し固化させる。Ｈ形鋼柱１、Ｈ形鋼梁２と型枠部材３、補強プレート５が一体化し、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２が耐震補強される。さらに、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２の交差部に配置連結されたＬ字形連結補強部材８により、地震時の応力が集中するＨ形鋼柱１とＨ形鋼梁２の交差部が耐震補強され強固なＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造となる。
図１０は、連続繊維を挟みこんだ断面Ｌ字形補強部材１０を形成する基本形状である断面Ｔ字形部材１１を示す図である。断面Ｔ字形部材１１は、一対のＬ型鋼１２の直立部１２a間に連続繊維シート４がサンドイッチ状に接着剤を介して配置される。また、一対のＬ型鋼１２の水平部１２ｂと押えプレート１３間に連続繊維シート４がサンドイッチ状に接着剤を介して配置される。
図１１は、図１０に示される連続繊維シート４を挟み込んだ断面Ｔ字形部材１１から形成される連続繊維シート４を挟み込んだ断面Ｌ字形補強部材１０を示す図である。一対の断面Ｔ字部材１１の端部を４５度の角度で切除し、一対の断面Ｔ字形部材１の切除部が接するように配置する。一対の断面Ｔ字形部材１１の繊維シート３をサンドイッチ状に配置した水平部１２ｂと押えプレート１３がL字形の外側直角角部に位置する。内側直角コーナー部にＬ字形連結プレート１４を配置し、L字形連結プレート１４と一対の断面Ｔ字形部材１１の繊維シート３をサンドイッチ状に配置した水平部１２ｂと押えプレート１３を連結ボルト１５で連結して連続繊維シート４を挟み込んだ断面Ｌ字形補強部材１０を形成する。
このようにして形成される連続繊維シート４を挟み込んだ断面Ｌ字形補強部材１０は、引張強度と振動エネルギー減衰性を向上させる連続繊維シート４が周囲環境に露出することがなく、紫外線等による劣化が防止され長期間その性能を維持することが可能となり、耐震性、耐久性に優れた補強部材とすることが可能となる。
連続繊維シートを挟み込んだ断面Ｌ字形補強部材１０をＨ形鋼柱１のウェブ１ｂとフランジ１ａの交差部とＨ形鋼梁２のウェブ２ｂとフランジ２ａの交差部に接着剤を介して配置する。より耐震性能を増強することが可能となる。
以上のように、本発明のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造によれば、耐震補強スペースを最小に抑えることができ、部品点数が少なくＨ形鋼柱及びＨ形鋼梁への補強材の配置作業を容易に素早く実施でき、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部が強固に耐震補強され極めて耐震性能の大きなＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造を提供することが可能となる。
１：Ｈ形鋼柱、１ａ：フランジ、２ｂ：ウェブ、２：Ｈ形鋼梁、２ａ：フランジ、２ｂ：ウェブ、３：型枠部材、３ａ：中央部、３ｂ：係合部、４：連続繊維シート、５：補強プレート、６：タイロッド、７：補強筋、８：Ｌ字形の連結補強部材、９：連結長ボルト、１０：連続繊維シートを挟み込んだ断面Ｌ字形補強部材，１１：断面Ｔ字形部材、１２：Ｌ形鋼、１２ａ：直立部、１２ｂ：水平部、１３：押えプレート、１４：Ｌ字形連結プレート、１５：連結ボルト
Claims (6)
- Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジ間に嵌入する中央部の両端にフランジ端部と係合する係合部を形成し、ウェブに形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔を形成し、縦方向、横方向に連設される型枠部材と、
型枠部材の外表面及びＨ形鋼柱、Ｈ形鋼梁のフランジ外表面に配置される連続繊維シートと、
連続繊維シートが配置された型枠部材の外側に積層されウェブに形成したタイロッド挿通孔及び型枠部材に形成したタイロッド挿通孔と対応する位置にタイロッド挿通孔を形成した補強プレートと、
補強プレート、型枠部材、ウェブに形成したタイロッド挿通孔に挿入される両端に雄ネジを形成したタイロッドと、
Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジに連続繊維シートが配置され、補強プレートが配置され補強された交差部の直交する複数のコーナー部の連続繊維シート及び補強プレートの上に配され連結ボルトを介してＨ形鋼柱とH形鋼梁に連結されるＬ字形連結補強部材と、
Ｈ形鋼柱、Ｈ形鋼梁と型枠部材に囲まれた空間に充填される固化材と、
を備えることを特徴とするＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造。 - 平行に対向する一対のＬ字形連結補強部材を連結長ボルトで両者を連結することを特徴とする請求項１に記載のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造。
- Ｈ形鋼柱、Ｈ形鋼梁のウェブを挟んだ両側又はウェブの一方の側のみを耐震補強することを特徴とする請求項１又は２に記載のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造。
- 型枠部材とＨ形鋼柱、Ｈ形鋼梁との空間に補強筋を配筋することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造。
- 補強プレートの長さを型枠部材の長さより長くし、型枠部材の連設部と補強プレートの連設部が合致しないようにすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造。
- Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のウェブとフランジの交差部に連続繊維シートを挟み込んだ断面Ｌ字形補強部材を接着剤で配置することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる構造物の耐震補強構造。
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