JP2008069605A - 断面ｈ形鋼材の補強構造および補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接することなく、断面Ｈ形鋼材と補強部材とを確実に、強固に一体化可能な断面Ｈ形鋼材の補強構造および補強方法を提供すること。
【解決手段】断面Ｈ形鋼材１における少なくともフランジ内側面５に接着剤層７が設けられ、かつフランジ内側面５とウェブ側面６とに囲まれた各凹溝４にコンクリート系材料８が打設されて硬化され、接着剤層７を介して硬化したコンクリート系材料８と断面Ｈ形鋼材１とが一体化されている。また、各フランジ内側面５とこれに接続する各ウェブ側面６とに、接着剤層７が設けられている、また、対向するフランジ内側面５に接するように、網状繊維シート９または網状繊維筒状体１２の巾方向の端部が接着剤により固定され、かつ網状繊維シート９または網状繊維筒状体１２がコンクリート系材料８に埋め込まれている。断面Ｈ形鋼材１に網状繊維シート９を接着後、コンクリート系材料８を打設。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｈ形鋼（圧延ロール成形Ｈ形鋼、プレート組立Ｈ形鋼）あるいは既存の鉄骨構造物における柱・梁・筋交い等に使用されるＨ形鋼等の断面Ｈ形鋼材の補強構造および補強方法に関する。

従来、（Ａ）．図９（ａ）に示すように部材または構造材として使用されているＨ形鋼等の断面Ｈ形鋼材１の補強構造として、断面Ｈ形鋼材１における対向するフランジ２の巾方向端部に渡って補強鋼板２０を配置し、フランジ２と補強鋼板２０とを溶接Ｗにより固定し補強する形態、同図（ｂ）に示すように、フランジ２の外側に補強鋼板２０を重合配置すると共に溶接Ｗにより一体に固定し補強する形態、同図（ｃ）に示すように、断面Ｈ形鋼材１における片側フランジ２の外側であって、ウェブ３の延長面上に、カットＴ形鋼等の補強形鋼２１におけるウェブ３先端部分を溶接Ｗにより固定する補強形態も知られている。
このような断面Ｈ形鋼材１の補強構造では、断面Ｈ形鋼材１と、補強鋼板２０または補強形鋼２１を溶接で一体化することで、強度を確実に向上できる利点がある。

また従来、（Ｂ）．図１０に示すように、Ｈ形鋼等の断面Ｈ形鋼材１の補強構造として、Ｈ形鋼柱２２の周囲に、部材軸方向に延長するように、主筋２３および環状横鉄筋（フープ筋）２４を配置し、これらをコンクリート８ａにより埋め込むように打設して一体化した構造形態も知られている。このような構造では、断面Ｈ形鋼材１の周囲を、主筋２３および環状横鉄筋２４ならびにコンクリート８ａによる鉄筋コンクリートで囲うため、断面Ｈ形鋼材１とコンクリート８ａは一体化され、強度を確実に向上できる利点がある。

また従来、（Ｃ）Ｈ形鋼における対向するフランジに渡って鉄筋を溶接により固定し、フランジとウェブに囲まれた凹溝にコンクリートを打設し、鉄筋によってＨ形鋼とコンクリートを一体化する補強形態も知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。このような補強形態では、断面外形寸法が大きくならないため、周囲にスペースが必要とならない利点がある。

また従来、（Ｄ）Ｈ形鋼にスタッドを溶着し、スタッドを利用して鉄筋を取り付け、フランジとウェブに囲まれた部分にコンクリートを打設するＨ形断面部材の補強形態も知られている（例えば、特許文献５参照）。このような補強形態では、スタッドおよび鉄筋によってＨ形鋼とコンクリートが一体化され、強度を確実に向上できる利点がある。
特開２００２−２６６５０３号公報 特開２００２−２６６３１７号公報 特開２００４−１８３２３２号公報 特開平０８−４９３５０号公報 特開２００２−２６６３１９号公報

前記（Ａ）の従来の場合は、Ｈ形鋼に補強鋼板または補強形鋼を、火気使用となる溶接により固定するため、例えば引火性の物品や可燃物を貯蔵もしくは使用する工場・倉庫等、火気の使用ができない既存建物等の使用条件によっては、補強工事が困難となり、工場における操業や倉庫の保管を一時停止した後、補強構造の施工をする等、補強施工に長期間を要するばかりでなく、火気使用となる溶接を必要とするため周囲に引火する恐れを必然的に生じ、補強工事の安全性が低下する等の問題がある。また、断面Ｈ形鋼材の断面外形が大きくなるため、周囲にスペースがない場合には、適用できないという問題もある。
前記（Ｂ）の従来の場合は、断面Ｈ形鋼材の断面外形が大幅に大きくなるため、周囲にスペースがない場合には、適用できないという問題もある。
前記（Ｃ）（Ｄ）の従来の場合は、Ｈ形鋼に鉄筋またはスタッドを、火気使用となる溶接により固定するため、前記（Ａ）と同様に、火気の使用ができない既存建物等の使用条件によっては、補強工事が困難となり、工場における操業を一時停止した後、補強構造の施工をする等、補強施工に長期間を要するばかりでなく、火気使用となる溶接を必要とするため、周囲に引火する恐れを必然的に生じ、補強工事の安全性が低下する等の問題がある。
本発明は、断面Ｈ形鋼材を補強する場合に、周囲にスペースを確保できない場合でも施工可能であり、また、火気の使用となる溶接することなく、断面Ｈ形鋼材とこれを補強する補強部材とを確実に、強固に一体化可能な断面Ｈ形鋼材の補強構造および補強方法を提供することを目的とする。

前記の目的を有利に解決するために、第１発明の断面Ｈ形鋼材の補強構造では、断面Ｈ形鋼材における少なくともフランジ内側面に接着剤層が設けられ、かつフランジ内側面とウェブ側面とに囲まれた各凹溝にコンクリート系材料が打設されて硬化され、前記接着剤層を介して硬化したコンクリート系材料と断面Ｈ形鋼材とが一体化されていることを特徴とする。
また、第２発明では、第１発明の断面Ｈ形鋼材の補強構造において、断面Ｈ形鋼材における各フランジ内側面とこれに接続する各ウェブ側面とに、接着剤層が設けられていることを特徴とする。
また、第３発明では、第１または第２発明の断面Ｈ形鋼材の補強構造において、対向するフランジ内側面に接するように、網状繊維シートの巾方向の各端部が接着剤層により固定され、かつ網状繊維シートがコンクリート系材料に埋め込まれていることを特徴とする。
また、第４発明では、第３発明の断面Ｈ形鋼材の補強構造において、ウェブ側面に最も近い位置の網状繊維シートの巾方向中間部が、ウェブ側面に接着剤層により固着されていることを特徴とする。
第５発明では、第３発明の断面Ｈ形鋼材の補強構造において、網状繊維シートは、フランジ片側において、フランジ巾方向に間隔をおくと共に、フランジ長手方向に複数列設けられていることを特徴とする。
第６発明では、第３発明〜第５発明のいずれかに記載の断面Ｈ形鋼材の補強構造において、網状繊維シートに代えて、網状繊維筒状体とされていることを特徴とする。
第７発明では、第１発明〜第６発明のいずれかに記載の断面Ｈ形鋼材の補強構造において、コンクリート系材料が、補強繊維混入コンクリート系材料であることを特徴とする。
第８発明の断面Ｈ形鋼材の補強方法においては、断面Ｈ形鋼材における各フランジ内側面とこれに接続する各ウェブ側面とに、接着剤を塗布して接着剤層を形成した後、フランジ内側面とウェブ側面とに囲まれた各凹溝にコンクリート系材料を打設し硬化させ、前記接着剤層を介して硬化したコンクリート系材料と断面Ｈ形鋼材とを一体化することを特徴とする。
第９発明では、第８発明の断面Ｈ形鋼材の補強方法において、対向するフランジ内側面に接し、かつコンクリート系材料の中に埋まる位置に、予め１枚または複数枚の網状繊維シートまたは網状繊維筒状体の端部を接着剤により固定し、次いで網状繊維シートまたは網状繊維筒状体を埋め込むようにコンクリート系材料を打設し硬化させることを特徴とする。
第１０発明では、第８または第９発明の断面Ｈ形鋼材の補強方法において、断面Ｈ形鋼材は、既存の鉄骨構造物における柱または梁あるいは筋交いであることを特徴とする。

第１発明によると、断面Ｈ形鋼材における少なくともフランジ内側面に設けた接着剤層を介して、断面Ｈ形鋼材とコンクリート系材料とを一体化する補強形態であるので、従来のように、溶接により固定する補強形態と異なり、断面Ｈ形鋼材に設ける補強材料と断面Ｈ形鋼材の一体化に火気を使用することなく一体化して補強することができ、しかも周囲にスペースを確保できない場合でも断面Ｈ形鋼材を補強することができる効果が得られる。
第２発明によると、断面Ｈ形鋼材における各フランジ内側面とウェブ側面とに設けた接着剤層を介して、断面Ｈ形鋼材とコンクリート系材料とを一体化する補強形態であるので、従来のように、溶接による補強形態と異なり、断面Ｈ形鋼材に設ける補強材料と断面Ｈ形鋼材の一体化に火気を使用することなく、各フランジ内側面とウェブ側面の広い面積を接合面として有効に利用し一体化して補強することができ、しかも周囲にスペースを確保できない場合でも断面Ｈ形鋼材を補強することができる効果が得られる。
第３発明によると、網状繊維シートを断面Ｈ形鋼材における各フランジ内側面に固定することができ、網状繊維シートとコンクリート系材料とが接着剤により断面Ｈ形鋼材と一体化された高強度の補強構造とすることができる。
第４発明によると、ウェブ部分が網状繊維シートにより補強されると共に、ウェブ部分に固定された網状繊維シートを介してコンクリートに圧縮力および引張力を伝達させることができ、フランジ部分のみに網状繊維シートの巾方向端部を固定する場合に比べて、より強固に補強することができる。
第５発明によると、網状繊維シートが一枚の場合に比べて、より高強度の補強構造とすることができる。
第６発明によると、網状繊維筒状体とされているので、一つの網状繊維筒状体により、網状繊維シート２枚分と同様な高強度の補強構造とすることができ、網状繊維シート２枚の取り付けに比べて、取り付け回数を少なくすることができる。
第７発明によると、コンクリート系材料が、補強繊維混入コンクリート系材料であるので、補強繊維が混入していない場合の補強構造に比べて、さらに強度の高い補強構造とすることができる。
第８発明によると、断面Ｈ形鋼材における各フランジ内側面とこれに接続する各ウェブ側面とに、接着剤を塗布して接着剤層を形成した後、コンクリート系材料を打設し硬化させる簡単な施工で、断面Ｈ形鋼材を容易に補強することができる。
第９発明によると、対向するフランジ内側面に接し、かつコンクリート系材料の中に埋まる位置に、予め１枚または複数枚の網状繊維シートまたは網状繊維筒状体の端部を接着剤により固定し、次いで網状繊維シートまたは網状繊維筒状体を埋め込むようにコンクリート系材料を打設し硬化させるだけで、容易に断面Ｈ形鋼材を補強することができ、また、網状繊維シートまたは網状繊維筒状体とコンクリートと断面Ｈ形鋼材とを一体化した高強度の補強構造とすることができ、さらに断面Ｈ型鋼材またはその接着剤層から網状繊維シートまたは網状繊維筒状体を介してコンクリートに、あるいはコンクリートから網状繊維シートまたは網状繊維筒状体を介して断面Ｈ型鋼材に応力の伝達可能な高強度の補強構造とすることができる。
第１０発明によると、既存の鉄骨構造物における柱または梁あるいは筋交いに使用されている断面Ｈ形鋼材を容易に高強度に補強することができる。

次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１（ａ）および図５（ａ）は本発明の第１実施形態の断面Ｈ形鋼材の補強構造を示すものであって、圧延ロール成形Ｈ形鋼またはプレート組立Ｈ形鋼からなるＨ形鋼等の間隔をおいて対向する２つのフランジ２とウェブ３を備えた断面Ｈ形鋼材１、あるいは既存の鉄骨構造物における柱・梁・筋交い等に使用されるＨ形鋼等の断面Ｈ形鋼材１におけるフランジ２とウェブ３とにより形成される凹溝４側のフランジ内側面５およびウェブ側面６に、部材長手方向全体に渡って、接着剤層７が設けられ、かつフランジ内側面５とウェブ側面６とに囲まれた各凹溝４に、補強を必要とする部分（図示の形態では部材長手方向全長）に渡ってコンクリート系材料８が打設されて硬化され、前記接着剤層７を介して硬化したコンクリート系材料８と断面Ｈ形鋼材１とが一体化されている。

前記の接着剤層７を形成する接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤、その他の樹脂系等の接着剤を使用することができるが、エポキシ樹脂系接着材あるいはウレタン樹脂系接着材などの耐熱性の高い接着剤を使用すると耐火性が向上するので望ましい。

前記の接着剤層７を設ける場合、コンクリート系材料８との一体化を図る上では、図１（ｂ）に示すように、少なくともフランジ内側面５の巾方向の一部に設け、より一体化を高める上では、フランジ２およびウェブ３の全巾に渡って設ける。また、接着剤層７は、断面Ｈ形鋼材１の長手方向に断続的に設ける場合よりは一体化を高める上で、断面Ｈ形鋼材１の長手方向に連続して設けるとよく、さらにウェブ３の巾方向の一部に設けてもよいが、より好ましくは、図１（ａ）のように全巾に設けるとよい。

前記のコンクリート系材料８としては、コンクリート、補強繊維混入コンクリート、モルタル、セメントペースト等のいずれか一つまたは複数を使用することができる。補強強度を向上させる点では、補強繊維混入コンクリートを用いるのが好ましい。コンクリート内に混入する補強繊維としては公知のポリプロピレン繊維等の樹脂系の短繊維（あるいは長繊維）あるいは金属系の短繊維を適宜混入させる。コンクリート系材料８はフランジ２の巾方向端縁（端面）まで充填または打設し、断面Ｈ形鋼材１の外形寸法が大きくならないようにし、現場において補強施工するにあたって、周囲にスペースがほとんどないような場合にも補強可能であり、工場において補強された断面Ｈ形鋼材を製作する場合にも、外形寸法が大きくならないコンパクトな補強構造としている。

前記の補強形態の特徴を下記に列記する。
（１）コンクリート系材料８と接着剤のみで補強される構成とされるため、施工に溶接による火気は使用しない。
（２）コンクリート系材料８は、フランジ２とウェブ３で囲まれた凹溝４のみに打設するため、補強により部材の外形寸法は全く変わらない。
（３）断面Ｈ形鋼材１に圧縮（引張）応力が作用すると（図７参照）、接着面１１を介してコンクリート系材料８にも圧縮（引張）応力が伝達され、Ｈ形鋼等の断面Ｈ形鋼材１とコンクリート等のコンクリート系材料８の双方にて、圧縮（又は引張）応力に抵抗する。
（３）Ｈ形鋼等の断面Ｈ形鋼材１に曲げ応力Ｍが作用すると（図８参照）、圧縮側フランジ２、引張側フランジ２ともに接着面を介してコンクリート等のコンクリート系材料にも片側に圧縮応力、もう片側に引張応力が伝達される。

次に、後記の実施形態においても共通する本発明の特徴について説明すると、断面Ｈ形鋼材１における少なくともフランジ内側面５に設けた接着剤層７を介して、断面Ｈ形鋼材１とコンクリート系材料８とを一体化する補強形態であるので、火気の使用となる溶接することなく、断面Ｈ形鋼材に設けるコンクリート系材料８の補強材料と断面Ｈ形鋼材１の一体化に、溶接によらないコンクリート系材料８および接着剤層７等とによる湿式方式で一体化して補強することができ、しかも断面Ｈ形鋼材１の外形寸法よりも大きくならないので、断面Ｈ形鋼材１の外形周囲にスペースを確保できない場合でも断面Ｈ形鋼材を補強することができる効果が得られる。

次に、網状繊維シートあるいは網状繊維筒状体をコンクリート系材料８内に埋め込み配置する形態について説明する。

図１（ｂ）および図４並びに図５（ｂ）は、本発明の第２実施形態の断面Ｈ形鋼材１の補強構造を示すものであって、前記第１実施形態と相違する部分は、繊維強化複合材料製等の網状繊維シート９を設けた点および接着剤層７を部分的に設けた点が、前記実施形態と相違しているが、その他の形態は前記実施形態と同様であるので、相違する部分について主に説明する。

この第２実施形態では、網状繊維シート９における巾両端部が長手方向に渡って折り曲げられて取付け部１０とされ、断面Ｈ形鋼材１における対向するフランジ２の内側面における巾方向中間部に接着剤層７が設けられ、網状繊維シート９の両端部の取り付け部１０は、それぞれ、間隔をおいて対向するフランジ内側面５に接するように配置されて接着剤層７により固定されている。また、前記の接着剤層７の硬化が完了する前に、コンクリート系材料８が打設されて硬化され、コンクリート系材料８は接着剤層７を介して断面Ｈ形鋼材１と一体化されていると共に、網状繊維シート９を介して断面Ｈ形鋼材１と一体化されている。

前記の網状繊維シート９は、断面Ｈ形鋼材１の部材長手方向に連続して設けると、部材長手方向全長に渡って、コンクリート系材料８と共同して、断面Ｈ形鋼材１を補強することができる。
図４（ａ）に示すように、前記の網状繊維シート９（または、後記の網状繊維筒状体１２）における網目１５の配置形態（繊維の方向）としては、断面Ｈ形鋼材の部材長手方向に対して繊維が傾斜するように菱形網目１５の網状繊維シート９を配置するようにしてもよく、図４（ｂ）に示すように、断面Ｈ形鋼材の部材長手方向に対して一方の横繊維が平行に他方の縦繊維が直角に交差する矩形網目１５の網状繊維シート９を配置するようにしてもよい。
前記のように、網状繊維シート９をコンクリート系材料８に埋め込み配置すると、網状繊維シート９の巾方向中間部は、硬化したコンクリート系材料８により、面外方向の変形が拘束される。また、網目１５はその内側に充填硬化されるコンクリート系材料８により、網目１５の形状は変形が拘束されて保持された状態で、コンクリート系材料８と網状繊維シート９間で応力が伝達される。

網状繊維シート９としては、例えば、アラミド繊維あるいは超高強力ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）繊維等の有機系繊維または無機系繊維を使用した繊維強化複合材料からなる網状繊維シート、好ましくは耐火性がある、ガラス繊維あるいは炭素繊維等の無機系の高強度繊維、例えば、ＰＡＮ系あるいはピッチ系炭素繊維と合成樹脂とからなる炭素繊維強化複合材料を網状に製作した網状繊維シート、あるいは、糸状の繊維強化複合材料を網状に編み組みされた繊維強化複合材料製の網状繊維シートを使用するとよい。網状繊維シート９は、可撓性あるいは屈曲性に富んだものでも、断面溝形あるいは筒型にした場合にその形を保つ程度の保形性のある網状繊維シート９（あるいは網状繊維筒状体１２）であると、その取り付部１０を容易に接着剤により固定することができるため、作業性が向上する。
網状繊維シート９の網目１５の大きさは、隣り合う横繊維部間または縦繊維部間の間隔（中心間隔または内側間隔）で、５ｍｍ〜２０ｍｍ程度にすると、コンクリート系材料８を網目内に充填させ、確実に一体化させることができる。繊維を混入したコンクリート系材料８を打設する場合には、概して網目１５の大きい形態の網状繊維シート９を使用するようにするとよい。なお、網状繊維シート９の網目１５の形態としては、矩形、菱形、六角形等、適宜の網目形状となる形態でもよいが、矩形あるいは菱形の網目形態の方が、網目形状が単純であるので、網状繊維シート９の製作が容易に安価に製作することができる。なお、網状繊維シート９は、布状であっても可能である。

前記の網状繊維シート９を配置する場合に、図１（ｂ）に示すように、片側１列埋め込み配置してもよいが、より高強度とする場合には、図２（ａ）に示す第３実施形態のように、フランジ２巾方向に間隔をおくと共に部材長手方向に延長するように複数列の網状繊維シート９を埋め込み配置してもよく、また、図示を省略するが、多数列の網状繊維シート９を埋め込み配置してもよい。このように網状繊維シート９を複数列または多数列配置すると、片側１列配置の形態に比べて、より高強度の補強構造とすることができる。一列の網状繊維シート９を配置する場合、フランジ２の片側の巾中央の縦中心軸線に位置するように配置するとよく、後記の実施形態のように、複数列の網状繊維シート９あるいは後記する網状繊維筒状体１２をフランジ２に配置する形態では、フランジ２の片側の巾中央の縦中心軸線に対して、網状繊維シート９の巾方向中間部が対称配置となるようにすると、釣り合いがとれて均等に補強することになるので好ましい。

前記のように網状繊維シート９以外にも、図２（ｂ）に示す第４実施形態のように、前記の網状繊維シート９と同様な材質からなり、同様な網目の大きさで、断面長方形リング状の網状繊維筒状体１２の巾方向両端部の取り付けブラケット１０をフランジ２の巾方向中間部内面に接するように接着剤層７により固定し、網状繊維筒状体１２をコンクリート系材料８に埋め込み配置するようにしてもよい。このような網状繊維筒状体１２を使用すると、網状繊維シート９を向かい合わせに２枚埋め込み配置した形態と同様な補強となり高強度の補強構造とすることができ、取り付け回数を低減できる。

前記の網状繊維シート９あるいは網状繊維筒状体１２の配置形態としては、図３（ａ）に示す第５実施形態のように、網状繊維シート９あるいは網状繊維筒状体１２の巾方向中間部で、ウェブ３に最も近い位置にある部分を、ウェブ３に接するように接着剤層７によりウェブ３とフランジ２の基端側に固定し、コンクリート系材料８に埋め込み配置するようにしてもよい。前記のように、ウェブ３に接するように固定すると、ウェブ３を含めて補強することができる。

また、網状繊維シート９の配置形態としては、図３（ｂ）に示す第６実施形態に示すように、網状繊維シート９における巾方向端部の取り付け部１０がウェブ３側に位置するようにフランジ２に接着剤層７を介して固定するようにしてもよい。

前記の網状繊維シート９または網状繊維筒状体１２の断面Ｈ形鋼材１の長手方向の配置形態としては、図５（ｂ）に網状繊維シート９の配置形態を代表形態として示すように、部材長手方向に連続して埋め込み配置する形態でもよく、図５（ｃ）に示すように、断面Ｈ形鋼材１の両端部にのみ埋め込み配置し端部のみを補強する形態あるいは、断面Ｈ形鋼材１の全長に渡って埋め込み配置する網状繊維シート９と、端部（図示の場合）または中間部（図示を省略）に断続して埋め込み配置する網状繊維シート９との組み合わせ形態でもよい。

また、図示を省略するが、断面Ｈ形鋼材１の長手方向の両端部を除く中間部にのみ連続して網状繊維シート９または網状繊維筒状体１２をコンクリート系材料８に埋め込み配置する形態でもよい。このように断面Ｈ形鋼材１の長手方向の中間部に埋め込み配置する形態では、断面Ｈ形鋼材１の中間部の曲げ抵抗を高める補強構造として利用することができ、柱１３、梁１４（図６参照）あるいは筋交い等を補強する場合に有利である。最も、梁あるいは筋交いを補強する場合でも、部材軸方向の全長に渡って補強する形態でもよい。

前記のように、網状繊維シート９あるいは網状繊維筒状体１２を断面Ｈ形鋼材１に接着剤層７により固定し、コンクリート系材料８により埋め込み固定する形態では、下記のような特徴がある。
（１）コンクリート系材料８、接着剤、網状繊維シート９または網状繊維筒状体１２のみで補強されるため、断面Ｈ形鋼材１の補強施工に、溶接などによる火気は使用しない。
（２）コンクリートなどのコンクリート系材料は、断面Ｈ形鋼材１におけるフランジ２とウェブ３とで囲まれた面のみに打設するため、補強により部材の外形は全く変わらない。
（３）Ｈ形鋼等の断面Ｈ形鋼材１に圧縮（引張）応力が作用すると（図７参照）、接着部を介して網状繊維シート９にも圧縮（引張）応力が伝達され、コンクリート系材料８による埋込部の網目１５の中に充填されたコンクリートなどのコンクリート系材料８を介して硬化したコンクリート系材料にも圧縮（引張）応力が伝達され、Ｈ形鋼等の断面Ｈ形鋼材１とコンクリートなどのコンクリート系材料８の双方にて応力に抵抗する。
（４）Ｈ形鋼等の断面Ｈ形鋼材１に曲げ応力Ｍ（図８参照）が作用すると、圧縮側フランジ２、引張側フランジ２ともに接着部を介して網状繊維シート９にも片側に圧縮応力、他方の片側に引張応力が伝達され、前記と反対の曲げ応力が作用した場合は、反対に、同様に伝達される。

前記ように補強された断面Ｈ形鋼材１では、座屈による圧縮耐力について、硬化したコンクリート系材料８による座屈補剛効果があると共に、コンクリート系材料８の引張耐力および圧縮耐力の両方の耐力の付加が見込め、断面Ｈ形鋼材１のみの場合に比べて、例えば、１．５倍〜２倍程度の耐力を向上させることも可能である。

次に、前記各実施形態における断面Ｈ形鋼材の補強構造とする場合に、現場施工により断面Ｈ形鋼材の補強構造とする場合と、工場において補強された断面Ｈ形鋼材を製作する場合があるので、これらの形態について説明する。

前記のような断面Ｈ形鋼材の補強構造にする場合、例えば、図６（ａ）に示すように、プラント設備における鋼構造物１６における柱１３を対象とする場合には、同図（ｂ）に示すように、鋼製柱１３における補強対象とする部分のフランジ内側面５およびウェブ側面６並びにフランジ２とウェブ３に予め固定されている水平ダイアフラム１７等の表面の塵埃等を除去し、接着剤層を形成する部分にプライマーを塗布し、接着剤を塗布し、接着剤層７を形成する界面処理を行う。次いで、型枠１８を配置して、フランジ２とウェブ３とで形成される凹溝４内に、コンクリート系材料８を打設（充填）し、養生硬化させて一体化させる。

網状繊維シート９あるいは網状繊維筒状体１２を設ける場合には、プライマーを塗布した後、網状繊維シート９または網状繊維筒状体１２の巾方向の端部等を接着剤によりフランジ２に固定し、あるいは巾方向の中間部をウェブ３に固定し、接着剤層７の硬化が完了する前に、型枠を適宜配置してコンクリート系材料８を下から順に所定の位置まで打設し、養生硬化させ、一体化させる。

前記のようなプラント設備における鋼構造物１６における柱１３、梁１４、筋交いなどの部分は、その部分の周囲に配管設備等が近接配置されている場合が多く、補強対象となる部材の周囲にスペースがほとんどないような場合が多いが、本発明の補強構造を採用すると、周囲にスペースがほとんどないよう場合でも、断面Ｈ形鋼材１の補強を確実安全に補強施工でき、しいては、鋼構造物建家を確実に強固に補強することができる。

次に、断面Ｈ形鋼材１の補強構造とするにあたって、図示を省略するが、工場における補強された断面Ｈ形鋼材１を製作する場合には、断面Ｈ形鋼材１を横倒し状態とし、断面Ｈ形鋼材１のフランジ２とウェブ３とにより形成される一方の凹溝４を上にして、接着剤を塗布して、フランジ内側面５およびウェブ側面６に部材長手方向全長に渡って接着剤層７を形成した後、断面Ｈ形鋼材１の長手方向端部に側部型枠を配置し、コンクリート系材料８をフランジ２上端レベルまで打設し、養生硬化させた後、脱型する。その後、反転し、他方の凹溝４を上にして、接着剤を塗布して、フランジ内側面５およびウェブ側面６に部材長手方向全長に渡って接着剤層７を形成した後、断面Ｈ形鋼材１の長手方向端部に側部型枠を配置し、コンクリート系材料８をフランジ２上端レベルまで打設し、養生硬化させた後、脱型する。また、断面Ｈ形鋼材１を縦向き配置とする場合には、接着剤層７の形成および型枠の設置およびコンクリート系材料８の充填作業を、順次、工程順に施工することができる。

前記のように、本発明の断面Ｈ形鋼材１の補強方法にあっては、断面Ｈ形鋼材１における各フランジ内側面５とこれに接続する各ウェブ側面６のうち、少なくともフランジ内側面５とに、接着剤を塗布して接着剤層を形成した後、フランジ内側面５とウェブ側面６とに囲まれた各凹溝４にコンクリート系材料８を打設し硬化させ、前記接着剤層７を介して硬化したコンクリート系材料８と断面Ｈ形鋼材１とを一体化する。
また、対向するフランジ内側面５に接し、かつコンクリート系材料８の中に埋まる位置に、予め１枚または複数枚の網状繊維シート９または網状繊維筒状体１２の端部が接着剤により固定し、次いで網状繊維シート９または網状繊維筒状体１２を埋め込むようにコンクリート等のコンクリート系材料８を打設（充填）し、硬化させる。
そして、既存の鉄骨構造物における柱または梁あるいは筋交いが断面Ｈ形鋼材である場合には、前記のような補強方法により容易に断面Ｈ形鋼材を補強することができ、既存の鉄骨構造物を補強強化することができる。

本発明を実施する場合、断面Ｈ形鋼材１の形態として、前記以外に、溝形鋼などの断面溝形鋼材を背中合わせにより溶接またはボルトにより一体化した断面Ｈ形状とした、断面Ｈ形鋼材であってもよい。

また、本発明を実施する場合、断面Ｈ形鋼材１を鋼板により組み立てる場合、フランジ内側面５およびウェブ側面６を粗面としてコンクリート系材料との付着を高めるようにしてもよく、例えば突起付き鋼板を使用してもよい。

（ａ）は本発明の第１実施形態の断面Ｈ形鋼材の補強構造を示す断面図、（ｂ）は本発明の第２実施形態の断面Ｈ形鋼材の補強構造を示す断面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態の断面Ｈ形鋼材の補強構造を示す断面図、（ｂ）は本発明の第４実施形態の断面Ｈ形鋼材の補強構造を示す断面図である。 （ａ）は本発明の第５実施形態の断面Ｈ形鋼材の補強構造を示す断面図、（ｂ）は本発明の第６実施形態の断面Ｈ形鋼材の補強構造を示す断面図である。 （ａ）は網状繊維シートの配置形態の一例を示す正面図、（ｂ）は網状繊維シートの配置形態の他の例を示す正面図である。 （ａ）は図１（ａ）の横断平面図、（ｂ）は図１（ｂ）の横断平面図、（ｃ）は網状繊維シートの配置形態の他の例を示す横断平面図である。 本発明の補強構造を施工する場合の一形態を示すものであって、プラント設備等における断面Ｈ形鋼材を現場打ちコンクリートにより補強する形態の工程を示す斜視図である。 補強された断面Ｈ形鋼材に圧縮力が作用した場合の応力伝達を説明するための説明図である。 補強された断面Ｈ形鋼材に曲げ力が作用した場合の応力伝達を説明するための説明図である。 従来の補強形態を示すものであって、（ａ）（ｂ）（ｃ）は断面Ｈ形鋼材を鋼板または形鋼などの鋼材により補強する形態を示す断面図である。 従来の補強形態を示すものであって、断面Ｈ形鋼材の周囲に鉄筋コンクリートにより補強する形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 断面Ｈ形鋼材
２ フランジ
３ ウェブ
４ 凹溝
５ フランジ内側面
６ ウェブ側面
７ 接着剤層
８ コンクリート系材料
９ 網状繊維シート
１０ 取り付け部
１１ 接着面
１２ 網状繊維筒状体
１３ 柱
１４ 梁
１５ 網目
１６ 鋼構造物
１７ 水平ダイアフラム
１８ 型枠
２０ 補強鋼板
２１ 補強形鋼
２２ Ｈ形鋼柱
２３ 主筋
２４ 環状横鉄筋
Ｍ 曲げ応力
Ｗ 溶接

Claims (10)

1. 断面Ｈ形鋼材における少なくともフランジ内側面に接着剤層が設けられ、かつフランジ内側面とウェブ側面とに囲まれた各凹溝にコンクリート系材料が打設されて硬化され、前記接着剤層を介して硬化したコンクリート系材料と断面Ｈ形鋼材とが一体化されていることを特徴とする断面Ｈ形鋼材の補強構造。
2. 断面Ｈ形鋼材における各フランジ内側面とこれに接続する各ウェブ側面とに、接着剤層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の断面Ｈ形鋼材の補強構造。
3. 対向するフランジ内側面に接するように、網状繊維シートの巾方向の各端部が接着剤層により固定され、かつ網状繊維シートがコンクリート系材料に埋め込まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の断面Ｈ形鋼材の補強構造。
4. ウェブ側面に最も近い位置の網状繊維シートの巾方向中間部が、ウェブ側面に接着剤層により固着されていることを特徴とする請求項３に記載の断面Ｈ形鋼材の補強構造。
5. 網状繊維シートは、フランジ片側において、フランジ巾方向に間隔をおくと共に、フランジ長手方向に複数列設けられていることを特徴とする請求項３に記載の断面Ｈ形鋼材の補強構造。
6. 網状繊維シートに代えて、網状繊維筒状体とされていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の断面Ｈ形鋼材の補強構造。
7. コンクリート系材料が、補強繊維混入コンクリート系材料であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の断面Ｈ形鋼材の補強構造。
8. 断面Ｈ形鋼材における各フランジ内側面とこれに接続する各ウェブ側面とに、接着剤を塗布して接着剤層を形成した後、フランジ内側面とウェブ側面とに囲まれた各凹溝にコンクリート系材料を打設し硬化させ、前記接着剤層を介して硬化したコンクリート系材料と断面Ｈ形鋼材とを一体化することを特徴とする断面Ｈ形鋼材の補強方法。
9. 対向するフランジ内側面に接し、かつコンクリート系材料の中に埋まる位置に、予め１枚または複数枚の網状繊維シートまたは網状繊維筒状体の端部を接着剤により固定し、次いで網状繊維シートまたは網状繊維筒状体を埋め込むようにコンクリート系材料を打設し硬化させることを特徴とする請求項８に記載の断面Ｈ形鋼材の補強方法。
10. 断面Ｈ形鋼材は、既存の鉄骨構造物における柱または梁あるいは筋交いであることを特徴とする請求項８または９に記載の断面Ｈ形鋼材の補強方法。

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