JP6399623B1 - コンクリート構造物の制振及び耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、製造が容易で設置作業が短時間で済み、軽量で制振性能の高いコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造を提供することを目的とする。【解決手段】コンクリート柱とコンクリート梁の外側面に一定間隙を開けて連設される補強部材と、コンクリート柱とコンクリート梁と補強部材との間隙に充填される固化材により耐震補強されたコンクリート柱とコンクリート梁からなるコンクリート構造物と、Ｈ形鋼の両フランジ表面に連続繊維シートとその上に鋼製カバープレートを一体化した制振補強部材と、を備え、上下のコンクリート梁の耐震補強された部分間又はコンクリート梁の耐震補強された部分とコンクリート柱の耐震補強された部分間に斜め方向に配置した複数の制振補強部材の両端を固定部材を介してコンクリート柱又はコンクリート梁の耐震補強された部分に固定することを特徴とする。【選択図】 図７

Description

本発明は、コンクリート柱、コンクリート梁からなるコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造に関する。

従来、コンクリート柱とコンクリート梁からなるコンクリート構造物の制振補強構造として、コンクリート梁、コンクリート柱間に斜め方向に制振ブレースを配置することが実施されている。

特開２００５−４２５３７号公報 特開２０１７−９６０１８号公報

しかしながら、従来のコンクリート構造物の制振補強構造は、制振ブレース部材の構成が複雑で、耐震性能を高めるため断面が大きくなり、取り付けた状態での建築物の美観を損ね、さらに設置費用が高価になるという問題と、制振ブレースに負荷される軸方向力が伝達されるコンクリート柱とコンクリート梁の耐震強度が十分で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もので、構造が簡単で、製造が容易で設置作業が短時間で済み、軽量で制振性能の高いコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造を提供することを目的とする。

本発明のコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造は、前記課題を解決するために、コンクリート柱とコンクリート梁からなるコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造において、コンクリート柱とコンクリート梁の外側面に水平部と垂直部を有し水平部がアンカーボルトで固定される連結部材と、断面コ字形の本体部の上下に水平補強リブを形成した形状で連結部材の垂直部に連結ボルトで連設して固定される複数の補強部材と、コンクリート柱及びコンクリート梁と補強部材との間隙に充填される固化材と、Ｈ形鋼の両フランジ表面に連続繊維シートとその上にフランジ表面全体を覆う鋼製カバープレートを一体化した制振補強部材と、を備え、上下のコンクリート梁に固定された補強部材間又はコンクリート梁に固定された補強部材とコンクリート柱に固定された補強部材間に斜め方向に配置した複数の制振補強部材の両端を固定部材を介してコンクリート柱又はコンクリート梁に固定された補強部材に固定することを特徴とする。

また、本発明のコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造は、コンクリート柱とコンクリート梁の外側面と補強部材との間隙に補強筋を配筋することを特徴とする。

また、本発明のコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造は、コンクリート柱とコンクリート梁の外側面から突出する複数のあと施工アンカーを配置することを特徴とする。

また、本発明のコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造は、連続繊維シートの材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維のいずれかとすることを特徴とする。

コンクリート柱とコンクリート梁からなるコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造において、コンクリート柱とコンクリート梁の外側面に水平部と垂直部を有し水平部がアンカーボルトで固定される連結部材と、断面コ字形の本体部の上下に水平補強リブを形成した形状で連結部材の垂直部に連結ボルトで連設して固定される複数の補強部材と、コンクリート柱及びコンクリート梁と補強部材との間隙に充填される固化材と、Ｈ形鋼の両フランジ表面に連続繊維シートとその上にフランジ表面全体を覆う鋼製カバープレートを一体化した制振補強部材と、を備え、上下のコンクリート梁に固定された補強部材間又はコンクリート梁に固定された補強部材とコンクリート柱に固定された補強部材間に斜め方向に配置した複数の制振補強部材の両端を固定部材を介してコンクリート柱又はコンクリート梁に固定された補強部材に固定することで、制振補強部材が連続繊維シートをサンドイッチ状に一体化することで制振性、耐震性を向上させつつ小型軽量化を図ることが可能となり、制振補強部材とコンクリート柱、コンクリート梁の耐震補強部を一体化することでコンクリート構造物の制振制及び耐震性を相乗効果で著しく向上することが可能となる。
コンクリート柱とコンクリート梁の外側面と補強部材との間隙に補強筋を配筋することで、より耐震性を向上させることが可能となる。
コンクリート柱とコンクリート梁の外側面から突出する複数のあと施工アンカーを配置することで、コンクリート柱とコンクリート梁と高強度コンクリートとの一体化を促進させて耐震性を向上させることが可能となる。
連続繊維シートの材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維のいずれかとすることで、引張強度を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

本発明の実施の形態を図により説明する．図１、図２は、本発明のコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造に用いる制振補強部材１の斜視図と正面図である。

制振補強部材１は、上下フランジ２ａ，２ｂがウェブ２ｃで連結されたＨ形鋼２の上下フランジ２ａ，２ｂに連続繊維シート３とその上に鋼製カバープレート４を接着剤で接着し、連続繊維シート３を上下フランジ２ａ，２ｂと鋼製カバープレート４でサンドイッチ状に一体化する。連続繊維シート３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、ポリエチレン繊維及びポリアレート繊維などの有機系繊維を用いる。これらの繊維で形成される連続繊維シート３は、１方向及び２方向の繊維シートの引張強度は５〜１８０ｔｏｎ／ｍと大きい。

図３は、コンクリート柱５、コンクリート梁６を耐震補強する補強部材７の斜視図であり、図４（ａ）（ｂ）は、補強部材７の上面図及び正面図である。補強部材７は、コ字形の本体部７ａの上下に水平に伸びる上下水平補強リブ７ｂ、７ｃが形成される。上下水平補強リブ７ｂ、７ｃには、補強部材７を連設する際、隣合う補強部材７同士を連結するための連結ボルト用孔７ｄが形成される。本体部７ａの側面には後述するコンクリート柱５、コンクリート梁６にアンカーボルト８で固定される水平部と垂直部を有する連結部材９に連結ボルト１０で固定するための連結ボルト用孔７ｅが形成される。

図５（ａ）コンクリート柱５を補強部材７を用いて耐震補強する実施形態の水平切断面図であり、図５（ｂ）は、垂直切断面図である。コンクリート柱５の外側面に水平部と垂直部を有する連結部材９をコンクリート柱５の補強対象部に渡ってアンカーボルト８で固定する。連結部材９は、図に示す実施形態では、水平部と垂直部を有する１対の断面Ｌ字形としているが、水平部と垂直部を有する１個の断面コ字形としても良い。連結部材９の水平部をアンカーボルト８によりコンクリート柱５に固定する。連結部材９の垂直部には連結ボルト用孔９ａを形成する。連結ボルト１０を連結部材９の連結ボルト用孔９ａと補強部材７の本体部７ａに形成された連結ボルト用孔７ｅに挿入し、連結ボルト１０の雄ネジ部にナットを螺着して連結部材９と補強部材７を連結する。

コンクリート柱５には、あと施工アンカー１１が設置され、あと施工アンカー１１の突出部が補強部材７とコンクリート柱５間の空隙に位置させる。あと施工アンカー１１は、コンクリート柱５と高強度コンクリートとの一体化を促進して耐震性能を向上させる。補強部材７とコンクリート柱５間の空隙に補強筋１２を配筋する。補強部材７をコンクリート柱５の耐震補強域まで連設する。その後、コンクリート柱５と連設された補強部材７間の空隙に高強度コンクリートモルタルを充填し固化させコンクリート柱５と補強部材７を一体化して耐震補強する。補強部材７の外周に連続繊維シートを貼布し、エネルギー減衰性、引張強度を向上させても良い。

図６は、コンクリート梁６を補強部材７を用いて耐震補強する実施形態の垂直切断面図である。コンクリート梁６の外側面に水平部と垂直部を有する連結部材９をコンクリート梁６の補強対象部に渡ってアンカーボルト８で固定する。連結部材９の垂直部には連結ボルト用孔９ａを形成する。連結ボルト１０を連結部材９の連結ボルト用孔９ａと補強部材７の本体部７ａに形成された連結ボルト用孔７ｅに挿入し、連結ボルト１０の雄ネジ部にナットを螺着して連結部材９と補強部材７を連結する。

コンクリート梁６には、あと施工アンカー１１が設置され、あと施工アンカー１１の突出部が補強部材７とコンクリート梁６間の空隙に位置させる。あと施工アンカー１１は、コンクリート柱５と高強度コンクリートとの一体化を促進して耐震性能を向上させる。補強部材７を連結ボルト１０で連結部材９に連結する。補強部材７とコンクリート梁６間の空隙に補強筋１２を配筋する。補強部材７をコンクリート梁６の耐震補強域まで連設する。その後、コンクリート梁６と連設された補強部材７間の空隙に高強度コンクリートモルタルを充填し固化させ、コンクリート梁６と補強部材７を一体化して耐震補強する。補強部材７の外周に連続繊維シートを貼布し、エネルギー減衰性、引張強度を向上させても良い。

図７は、耐震補強されたコンクリート柱５の耐震補強部とコンクリート梁６の耐震補強部に図１、図２に示す制振補強部材１を配置した実施形態を示す図であり、図８、図９はその一部拡大図である。

制振補強部材１の両端を接合するコンクリート梁６の耐震補強部、コンクリート柱５の耐震補強部と面接触する形状に切断する。図７に示す実施形態では、２本の制振補強部材１の一端をコンクリート梁６の耐震補強部に面接触させ、他端をコンクリート柱５の耐震補強部とコンクリート梁の耐震補強部との交差部に面接触させている。但し、制振補強部材１の配置は、図に示す実施形態に限定されるものではない。

制振補強部材１をコンクリート柱５の耐震補強部とコンクリート梁６の耐震補強部に配置固定する手順を説明する。先ず、固定部材１３をコンクリート柱５を耐震補強する補強部材７とコンクリート梁６を耐震補強する補強部材７に固定する。固定部材１３は、補強部材７と面接触する部分と制振補強部材１と面接触する部分を有し、補強部材７とコンクリート柱５、コンクリート梁６の間隙に高強度コンクリートが充填される前に、固定部材１３と面接触する補強部材７に固定部材１３に形成した固定ボルト用孔に対応する位置に固定部材固定ボルト用孔を形成し、固定ボルト１４のヘッドが補強部材７の内側に位置するように挿入し固定ボルト１４の雄ネジ部にナットを螺着して固定部材１３を補強部材７に固定する。高強度コンクリートモルタルの充填前であるのでシール部材を介してナットを螺着するのが望ましい。

固定部材１３を補強部材に固定した後、制振補強部材１を固定部材１３と面接触するように配置する。制振補強部材１の固定部材と面接触する部分に固定部材１３に形成した固定ボルト用孔に対応する位置に固定部材固定ボルト用孔を形成し、固定ボルト１４のヘッドが制振補強部材１のフランジの内側に位置するように挿入し固定ボルト１４の雄ネジ部にナットを螺着して制振補強部材１を固定部材１３に固定する。図７、図８に示す実施形態では、制振補強部材１にのみ面接触する固定部材１３が存在するが、この固定部材１３と制振補強部材１を前述のように固定する。

高強度コンクリートモルタルの充填の時期は、補強部材７への固定部材１３が固定された後で、制振補強部材１の設置の前が望ましい。高強度コンクリートモルタルの充填、固化の前に制振補強部材１を設置すると、制振補強部材１の荷重がコンクリート柱５、コンクリート梁６が連結ボルト１０でのみ連結された補強部材７に負荷され連結ボルト１０が破損する恐れがあるからである。

高強度コンクリートモルタルが補強部材７とコンクリート柱５、コンクリート梁６との間隙に充填、固化されコンクリート柱５、コンクリート梁６と補強部材７が一体化されコンクリート柱５、コンクリート梁６が耐震補強される。コンクリート柱５とコンクリート梁６の耐震補強された部分に制振補強部材１が固定部材１３を介して一体化され、コンクリート構造物の制振及び耐震補強構造となる。

以上のように、本発明のコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造によれば、制振補強部材が連続繊維シートをサンドイッチ状に一体化することで制振性、耐震性を向上させつつ小型軽量化を図ることが可能となり、制振補強部材とコンクリート柱、コンクリート梁の耐震補強部を一体化することでコンクリート構造物の制振制及び耐震性を相乗効果で著しく向上することが可能となる。

１：制振補強部材、２：形鋼、２ａ：上フランジ、２ｂ：下フランジ、２ｃ：ウェブ、３：連続繊維シート、４：鋼製カバープレート、５：コンクリート柱、６：コンクリート梁、７：補強部材、７ａ：本体部、７ｂ：上水平補強リブ、７ｃ：下水平補強リブ、７ｄ：連結ボルト用孔、７ｅ：連結ボルト用孔、８：アンカーボルト、９：連結部材、９ａ：連結ボルト用孔、１０：連結ボルト、１１：あと施工アンカー、１２：補強筋、１３：固定部材、１４：固定ボルト

Claims (4)

1. コンクリート柱とコンクリート梁からなるコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造において、
   コンクリート柱とコンクリート梁の外側面に水平部と垂直部を有し水平部がアンカーボルトで固定される連結部材と、
   断面コ字形の本体部の上下に水平補強リブを形成した形状で連結部材の垂直部に連結ボルトで連設して固定される複数の補強部材と、
   コンクリート柱及びコンクリート梁と補強部材との間隙に充填される固化材と、
   Ｈ形鋼の両フランジ表面に連続繊維シートとその上にフランジ表面全体を覆う鋼製カバープレートを一体化した制振補強部材と、
   を備え、
   上下のコンクリート梁に固定された補強部材間又はコンクリート梁に固定された補強部材とコンクリート柱に固定された補強部材間に斜め方向に配置した複数の制振補強部材の両端を固定部材を介してコンクリート柱又はコンクリート梁に固定された補強部材に固定することを特徴とするコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造。
2. コンクリート柱とコンクリート梁の外側面と補強部材との間隙に補強筋を配筋することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造。
3. コンクリート柱とコンクリート梁の外側面から突出する複数のあと施工アンカーを配置することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造。
4. 連続繊維シートの材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維のいずれかとすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のコンクリート構造物の制振及び耐震補強構造。

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