JP2011043009A - 開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強部材、並びにこれを用いた補強構造及び方法 - Google Patents

開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強部材、並びにこれを用いた補強構造及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】開口を有する鉄筋コンクリート梁において、当該開口回りを応力伝達機構を考慮して効率よく補強し、かつ施工を簡易にする。
【解決手段】開口回り補強部材1を、略円形の閉鎖形状に形成して開口の回りに同芯的に開口の延びる方向に並列に配置する複数の補強筋11と、各補強筋11間に掛け渡すとともに上下の主筋21、22に交差状に係合させる複数のせん断補強筋12とにより構成し、この補強部材1を開口を形成する所定の位置の回りに配置して、上下のせん断補強筋12を上下の各主筋21、22に係合させ、コンクリート母材24に一体化する。
【選択図】図2

Description

本発明は、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強部材、並びにこれを用いた補強構造及び方法に関する。
一般に、鉄筋コンクリート造の梁は、コンクリートのアーチ機構と、主筋及びせん断補強筋による配筋と、コンクリート母材とにより形成されるトラス機構によって、せん断力に対抗する耐力が付与されている。ところで、この梁に開口(孔)が設けられると、この開口でトラス機構は途切れ、開口の周辺に局所的な応力が作用して、梁の強度は低下する。そこで、従来は、鉄筋コンクリート造の梁に設備配管などを設置するため開口を形成する場合、図9に示すように、略Z形をなす複数の斜め筋3を開口30を囲むように斜め45°の方向に配置したり、図10に示すように、開口40に鋼管41を嵌挿し、この開口40に対応するせん断補強筋42を開口40の上下で長方形の枠状に形成して、上側のせん断補強筋42の下辺及び下側のせん断補強筋42の上辺をそれぞれ鋼管41の外周面に溶接したりして、開口回りを補強している。この種の開口回りの補強構造は、前者の形式が特許文献1に記載され、後者の形式が特許文献2に記載されている。
特開2006−183311公報(段落0002及び図18) 特開2007− 51533公報(段落0010及び図1)
しかしながら、上記従来の図9に示す、斜め筋を用いた開口回りの補強構造では、斜め筋3を開口30の回りに配置したにすぎず、応力伝達機構が考慮されていないため、構造上明確でなく、効率が悪い、という問題がある。この場合、図11に示すように、主筋31、32と斜め筋3との間で十分な引張力の伝達が行われることはなく、開口回りの位置でせん断補強筋の力は途切れ、空白の部分が生じることになる。また、上記従来の図10に示す、鋼管とせん断補強筋とを用いた開口回りの補強構造では、開口40に嵌挿する鋼管41の上下にせん断補強筋42が溶接により接合されるため、せん断補強筋42の力を鋼管41を介して伝達することができるものの、この場合、せん断補強筋42と鋼管41との溶接作業が必要になり、また、せん断補強筋42が鋼管41に溶接により強固に固定されることで施工時にせん断補強筋42の位置調整を行うことができないことから、施工性が悪く、その上、鋼管41にせん断補強筋42の力を伝達する機能の他に、無開口梁の場合の(開口に相当する部分の)コンクリートの圧縮力を負担する機能を持たせるために、鋼管41の肉厚を大きくせざるを得ず、施工性、経済性は低下する、という問題がある。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、開口を有する鉄筋コンクリート梁において、当該開口回りを、応力伝達機構を考慮して効率よく補強することができ、しかも施工を簡易に行い得る、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強部材、並びにこれを用いた補強構造及び方法を提供すること、を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、コンクリート母材に主筋とせん断補強筋とを配筋された鉄筋コンクリート梁において幅方向に貫通して形成された開口の回りを補強する、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強部材であって、略円形又は略多角形の閉鎖形状に形成され、前記開口の回りに同芯的に前記開口の延びる方向に並列に配置される複数の開口回り補強筋と、前記各開口回り補強筋間に掛け渡されて、前記せん断補強筋と並列に配置されるとともに前記主筋に交差状に係合される複数の開口回りせん断補強筋とを備える、ことを要旨とする(第1の発明の1)。
この場合、必要に応じて、剛性を有する材料により開口と略同径の略筒状又は略リング状に形成されて、当該開口を補強する開口補強体を備えてもよい(第1の発明の2)。 また、複数の開口回り補強筋はそれぞれ、直径の異なる複数の略円形又は略多角形の閉鎖形補強筋が同芯上に多重配置されるとともに前記各閉鎖形補強筋が複数の拘束筋により固定されて構成されるものであってもよい(第1の発明の3)。
さらに、複数の開口回りせん断補強筋はそれぞれ、略矩形の閉鎖形状に形成されることが好ましい。
そして、開口回りせん断補強筋が掛け渡されている開口回り補強筋の断面積と降伏強度の積の総和はすべての開口回りせん断補強筋の断面積と降伏強度の積の総和より大きいことが好ましい。
また、上記目的を達成するために、本発明は、コンクリート母材に主筋とせん断補強筋とを配筋された鉄筋コンクリート梁において幅方向に貫通して形成された開口の回りを補強する、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強構造であって、上記第1の発明の1又は上記第1の発明の3の開口回り補強部材を備え、前記各開口回り補強筋が前記開口の位置の回りに配置され、前記各開口回りせん断補強筋が前記主筋に係合されて、前記コンクリート母材に一体化される、ことを要旨とする。
本発明はまた、コンクリート母材に主筋とせん断補強筋とを配筋された鉄筋コンクリート梁において幅方向に貫通して形成された開口の回りを補強する、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強構造であって、上記第1の発明の2の開口回り補強部材を備え、前記開口回り補強体が前記開口の位置に配置され、前記各開口回り補強筋が前記開口の位置の回りに配置され、前記各開口回りせん断補強筋が前記主筋に係合されて、前記コンクリート母材に一体化される、ことを要旨とする。
さらに、上記目的を達成するために、本発明は、コンクリート母材に主筋とせん断補強筋とを配筋された鉄筋コンクリート梁において幅方向に貫通して形成された開口の回りを補強する、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強方法であって、上記第1の発明の1又は上記第1の発明の3の開口回り補強部材を用い、前記各開口回り補強筋を前記開口の位置の回りに配置し、前記各開口回りせん断補強筋を前記主筋に係合して、前記コンクリート母材に一体化する、ことを要旨とする。
本発明はまた、コンクリート母材に主筋とせん断補強筋とを配筋された鉄筋コンクリート梁において幅方向に貫通して形成された開口の回りを補強する、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強方法であって、上記第1の発明の2の開口回り補強部材を用い、前記開口回り補強体を前記開口の位置に配置し、前記各開口回り補強筋を前記開口の位置の回りに配置し、前記各開口回りせん断補強筋を前記主筋に係合して、前記コンクリート母材に一体化する、ことを要旨とする。
本発明の開口回り補強部材、並びにこれを用いた補強構造及び方法によれば、開口回り補強部材を、略円形又は略多角形の閉鎖形状に形成して開口の回りに同芯的に開口の延びる方向に並列に配置する複数の開口回り補強筋と、各開口回り補強筋間に掛け渡すとともにせん断補強筋と並列に配置して主筋に交差状に係合させる複数の開口回りせん断補強筋とにより構成し、各開口回り補強筋を梁の開口を形成する所定の位置の回りに配置して、(上下の)各開口回りせん断補強筋を上下の各主筋に係合させ、コンクリート母材に一体化するので、(上下の)各開口回りせん断補強筋に作用する応力を閉鎖形状の各開口回り補強筋を介して相互に伝達することができ、そして、必要に応じて、剛性を有する材料により開口と略同径の略筒状又は略リング状に形成した開口補強体を開口に配置してこれを補強し、これら開口回り補強部材、(上下の)主筋、せん断補強筋、及びコンクリートによりトラス機構を構成するので、開口回り補強部材とコンクリートとの間で応力の伝達を確実に行え、開口を有する鉄筋コンクリート梁のせん断耐力を向上させることができるなど、開口を有する鉄筋コンクリート梁において、当該開口回りを応力伝達機構を考慮して効率よく補強することができる、という格別な効果を奏する。
また、本発明の開口回り補強部材、並びにこれを用いた補強構造及び方法によれば、開口回り補強部材を、略円形又は略多角形の閉鎖形状に形成して開口の回りに同芯的に開口の延びる方向に並列に配置する複数の開口回り補強筋と、各開口回り補強筋間に掛け渡すとともにせん断補強筋と並列に配置して主筋に交差状に係合させる複数の開口回りせん断補強筋とにより構成し、特に、各開口回り補強筋を、直径の異なる複数の略円形又は略多角形の閉鎖形状の補強筋を同芯上に多重配置するとともにこれらの補強筋を複数の拘束筋により固定することにより形成し、各開口回り補強筋を梁の開口を形成する所定の位置の回りに配置して、(上下の)各開口回りせん断補強筋を上下の各主筋に係合させ、コンクリート母材に一体化するので、これら開口回り補強筋と開口回りせん断補強筋で囲まれた部分のコンクリートの圧縮靭性が向上し、この部分に圧縮力が作用しても脆性的に壊れないため、開口回りせん断補強筋の力を伝達することができ、また、開口の周辺に引張力が作用してもこれら開口回り補強筋と開口回りせん断補強筋で補強しているので、コンクリートの圧縮力を伝達することができ、そして、これら開口回り補強部材、(上下の)主筋、せん断補強筋、及びコンクリートによりトラス機構を構成するので、開口回り補強部材とコンクリートとの間で応力の伝達を確実に行え、開口を有する鉄筋コンクリート梁のせん断耐力を向上させることができるなど、開口を有する鉄筋コンクリート梁において、当該開口回りを応力伝達機構を考慮して効率よく補強することができる、という格別な効果を奏する。
さらに、この補強構造及び方法では、開口回り補強部材を、複数の開口回り補強筋と複数の開口回りせん断補強筋とにより構成するので、すべて鉄筋で簡単に組み立てることができ、溶接作業もないなど、施工が簡易で、経済性にも優れる、という利点を有する。
なお、開口に開口補強体を配置する場合、この開口補強体はコンクリートの圧縮力を負担する機能しか求められないので、肉厚は薄くてよく、開口補強体を用いる場合でも、この補強構造及び方法の優れた施工性、経済性に何ら障害となるものではない。
本発明の第1の実施の形態における開口回り補強部材の構成を示す斜視図 (a)同開口回り補強部材を用いた開口回りの補強構造を示す正面断面図(b)同側面断面図 同開口回り補強部材を用いた開口回りの補強方法を示す斜視図 同開口回り補強部材を用いた開口回りの補強方法の具体的施工手順を示す図 同開口回り補強部材を用いた開口回りの補強性能を示す図 本発明の第2の実施の形態における開口回り補強部材の構成を示す斜視図 (a)同開口回り補強部材を用いた開口回りの補強構造を示す正面図(b)同側面断面図 同開口回り補強部材を用いた開口回りの補強方法を示す斜視図 従来の開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回りの補強構造の一例を示す正面断面図 従来の開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回りの補強構造の別の例を示す斜視図 図9に示す従来の開口回りの補強構造における補強性能を示す図
次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。図1乃至図5に第1の実施の形態を示している。図1は鉄筋コンクリート梁に幅方向に貫通して形成される開口の回りを補強するのに使用する開口回り補強部材を示している。図1に示すように、開口回り補強部材1は、複数の開口回り補強筋11と、複数の開口回りせん断補強筋12と、選択的に採用される1つの開口補強体13とを備える。
複数の開口回り補強筋11は、この場合、2つの開口回り補強筋で構成される。なお、この開口回り補強筋11の数は特に2つに限定されるものではなく、施工現場ごとに適宜決定される。2つの開口回り補強筋11はそれぞれ、(1本の)鉄筋により、開口径よりも大きい、ここでは、開口補強体13の外径よりも少し大きい略円形の閉鎖形状に形成される。このようにしてこれらの開口回り補強筋11は開口の回りに同芯的に開口の延びる方向に所定の間隔で並列に配置される。
複数の開口回りせん断補強筋12は、この場合、各開口回り補強筋11の上下にそれぞれ5本ずつ、合計10本の開口回り補強筋で構成される。なお、この開口回りせん断補強筋12の数は特に10本に限定されるものではなく、施工現場ごとに適宜決定される。これらの開口回りせん断補強筋12はそれぞれ、(1本又は2本の)鉄筋により、縦方向に長い略矩形の閉鎖形状に形成される。この場合、各開口回りせん断補強筋12は1本の鉄筋で縦方向に長い略矩形の閉鎖形状に形成されてもよいが、ここで各開口回りせん断補強筋12は1本の鉄筋からなる略U字形のせん断補強筋(以下、U字形補強筋という。)121と1本の鉄筋からなる略コ字形の幅止め筋122との組み合わせにより縦方向に長い略矩形の閉鎖形状に形成される。すなわち、これらのU字形補強筋121はそれぞれ、1本の鉄筋により、2つの開口回り補強筋11間に掛け渡しされ、かつ両端が上下の各主筋まで延びる略U字形に形成され、さらにその両端が各主筋に係止可能に内側に向けて略J字形に折り曲げられて両端にフック121hが形成される。なお、これらのU字形補強筋121はそれぞれ、2つの開口回り補強筋11の上部間及び下部間に所定の間隔で掛け渡しされ、梁の上下に配筋される各主筋に係合可能な位置まで延ばされるため、各U字形補強筋121の長さは各開口回り補強筋11における固定位置によって異なり、各開口回り補強筋11の上下の頂部に掛け渡しされるU字形補強筋121は最も短く、当該頂部から離れた位置に掛け渡しされるU字形補強筋121は長くなっていく。また、これらのU字形補強筋121はそれぞれ、既述のとおりの形状により、2つの開口回り補強筋11の上部間及び下部間に掛け渡しされて、両端のフック121hが上下の各主筋に係止されてもよく、また、上下の各主筋間に掛け渡されて、両端のフック121hが各開口回り補強筋11の上部及び下部に係止されてもよく、さらに、これらの組み合わせ、すなわち、上下いずれか一方の各U字形補強筋121が2つの開口回り補強筋11の上部間又は下部間に掛け渡しされて、両端のフック121hが上又は下の各主筋に係止され、また、他方の各U字形補強筋121が下又は上の各主筋に掛け渡しされて、両端のフック121hが各開口回り補強筋11の下部又は上部に係止されてもよい。幅止め筋122は、1本の鉄筋により、2つの開口回り補強筋11間又は上下の各主筋間に掛け渡しされる略コ字形に形成され、さらにその両端が各開口回り補強筋11又は各主筋に係止可能に内側に向けて略J字形に折り曲げられて両端にフック122hが形成される。なお、これらの幅止め筋122はそれぞれ、各U字形補強筋121のフック121hに隣接して2つの開口回り補強筋11間又は上下の各主筋間に掛け渡しされるため、すべて同じ長さでよい。このようにしてこれらの開口回りせん断補強筋12はそれぞれ、2つの開口回り補強筋11の上下にそれぞれ所定のピッチで上下対称に掛け渡しされて、鉄筋コンクリート梁に配筋される複数のせん断補強筋と並列に配置されるとともに、上下の各主筋に交差状に係合される。
なお、複数の開口回り補強筋11及び開口回りせん断補強筋12は共に複数の鉄筋により形成されるが、この場合、開口回りせん断補強筋12が掛け渡されている開口回り補強筋11の断面積と降伏強度の積の総和はすべての開口回りせん断補強筋12の断面積と降伏強度の積の総和より大きくなっている。
開口補強体13は、剛性を有する材料により開口と略同径の略筒状又は略リング状に形成される。この場合、剛性を有する材料に鋼材が採用され、開口補強体13は鉄筋コンクリート梁の開口と略同径の略円筒状(又は略円形のリング状)に形成されて、その開口部130が所定の内径を有する円形に形成される。なお、この開口補強体13はコンクリートの圧縮力を負担するのみなので、肉厚は当該圧縮力に抗する限度で薄くてよい。このようにして開口補強体13は開口に嵌挿可能に形成され、この開口補強体13を開口に配置して開口を補強する。なお、この開口補強体13は必要に応じて使用すればよい。以下、この開口補強体13を鋼管という。
図2にこの開口回り補強部材1を備えた(開口を有する鉄筋コンクリート梁における)開口回りの補強構造1Sを示している。図2に示すように、この開口回りの補強構造1Sは、鉄筋コンクリート梁2の開口20が開口回り補強部材1の鋼管13により補強され、この開口20の周辺が開口回り補強部材1の複数の開口回り補強筋11と複数の開口回りせん断補強筋12とにより補強される。
この種の鉄筋コンクリート梁2は、梁が延設される水平方向に複数本の上部主筋21及び下部主筋22が配筋され、これら主筋21、22の長手方向に沿って所定のピッチでこれらの主筋21、22を交差状に取り囲むようにして複数のせん断補強筋23が配筋され、これら主筋21、22及びせん断補強筋23がコンクリート母材24に埋設される構造になっており、開口20は梁の長手方向所定の位置に幅方向に向けて貫通して形成される。この開口回りの補強構造1Sでは、梁の開口20を形成する所定の位置に鋼管13が配置され、開口20の回り、この場合、鋼管13の回りに各開口回り補強筋11が配置され、上下の各開口回りせん断補強筋12が上下の各主筋21、22に係合されて、これらの主筋21、22及びこの開口20の両側に配筋されるせん断補強筋23とともにコンクリート母材24に一体化される。
図3にこの開口回り補強部材1を用いた(開口を有する鉄筋コンクリート梁における)開口回りの補強方法1Hを示している。図3に示すように、この補強方法1Hは、開口回り補強部材1を予め作製しておき、施工現場で鋼管13を鉄筋コンクリート梁の開口20を形成する所定の位置に配置し、各開口回り補強筋11を開口20の回り、この場合、鋼管13の回りに配置し、上下の各開口回りせん断補強筋12を上下の各主筋21、22に係合して、これらの主筋21、22及びこの開口20の両側に配筋するせん断補強筋23とともにコンクリート母材に一体化する。
この施工手順の具体例を図4に示している。まず、図4(1)に示すように、梁が延設される水平方向に複数本の下部主筋22を配筋し、これらの下部主筋22の長さ方向所定の位置、すなわち開口を形成する所定の位置の直下に複数本のU字形補強筋121を所定のピッチで配置する。この場合、各U字形補強筋121を各下部主筋22間に下部側から掛け渡して所定のピッチで配列し、それぞれ両端のフック121hを開口を形成する所定の位置に向けて延ばす。次に、図4(2)に示すように、梁が延設される水平方向に複数本の上部主筋21を配筋し、これらの上部主筋21の長さ方向所定の位置、すなわち開口を形成する所定の位置の直上に複数本のU字形補強筋121を配置し、開口を形成する所定の位置の回りに2つの開口回り補強筋11を配置する。この場合、各U字形補強筋121を2つの開口回り補強筋11の上部間に下部側から掛け渡して所定のピッチで配列し、それぞれ両端のフック121hを上部主筋21に向けて延ばし係止する。そして、この2つの開口回り補強筋11の下部に下部主筋22側の各U字形補強筋121の各フック121hを係止する。このようにして2つの開口回り補強筋11を上下の各U字形補強筋121間に保持して、開口を形成する所定の位置の回りに配置する。次いで、図4(3)に示すように、上部主筋21間及び2つの開口回り補強筋11の下部間にそれぞれ幅止め筋122を配置する。この場合、上下の各U字形補強筋121の配置位置ごとに各U字形補強筋121両端のフック121hに隣接して各幅止め筋122を上部の主筋21間及び2つの開口回り補強筋11の下部間に掛け渡し、それぞれ両端のフック122hを主筋21間及び各開口回り補強筋11間に係止する。次に、図4(4)に示すように、鋼管13を2つの開口回り補強筋11の内側を通して、開口20を形成する所定の位置に設置する。そして、図4(5)に示すように、この開口20の両側に複数本のせん断補強筋を配筋した後、これら開口回り補強部材1及び各種の鉄筋の周囲に型枠を組み立て形成し、この型枠内にコンクリートを打設する。
図5にかかる開口回りの補強性能を示している。図5に示すように、この開口回りの補強構造では、鋼管13が梁の開口20を形成する所定の位置に嵌挿され、この鋼管13の回りに各開口回り補強筋11が配置され、上下の各開口回りせん断補強筋12が上下の各主筋21、22に係合されて、コンクリート母材24に一体化されたことで、一定の強度を有する鋼管13と各開口回り補強筋11の2重構造により、引張力が作用しても脆性的に壊れることがなく、開口20部分の圧縮荷重を負担し、上下の各開口回りせん断補強筋12は鋼管13の回りの各開口回り補強筋11を介して一体化され、上側の各開口回りせん断補強筋12が上部主筋21に係合され、下側の各開口回りせん断補強筋12が下部主筋22に係合されたことにより、開口回り補強部材1全体と上部主筋21との間、及び開口回り補強部材1全体と下部主筋22との間での引張力の伝達が図られ、鉄筋コンクリート梁2に作用するせん断力に対して、この開口回り補強部材1が梁2の全成に亘って引張力を負担し、これら開口回り補強部材1、上部主筋21又は下部主筋22、せん断補強筋23、及びコンクリート母材24によりトラス機構を構成する。せん断力に対しては、開口20の部分では、鉄筋コンクリート梁2のコンクリート母材24、鋼管13及び各開口回り補強筋11に形成される圧縮ストラットと、開口回りせん断補強筋12が負担する引張力と、上部主筋21又は下部主筋22の付着力によって構成されるトラス機構により抵抗する。これにより、開口20を有する鉄筋コンクリート梁2のせん断耐力は開口20による耐力の低下が小さい。
以上説明したように、この開口回り補強部材1を採用する開口回りの補強構造及び方法では、開口回り補強部材1を、略円形の閉鎖形状に形成して開口20の回りに同芯的に開口20の延びる方向に並列に配置する複数の開口回り補強筋11と、各開口回り補強筋11間に掛け渡すとともにせん断補強筋23と並列に配置して上下の主筋21、22に交差状に係合させる複数の開口回りせん断補強筋12と、さらに開口20に配置してこれを補強する鋼管13とにより構成し、この補強部材1を開口20を形成する所定の位置の回りに配置して、上下の開口回りせん断補強筋12を上下の各主筋21、22に係合させ、コンクリート母材24に一体化するので、この上下の開口回りせん断補強筋12に作用する応力を閉鎖形状の各開口回り補強筋11を介して相互に伝達することができ、そして、これら開口回り補強部材1、上下の主筋21、22、せん断補強筋23、及びコンクリート24によりトラス機構を構成するので、開口回り補強部材1とコンクリート24との間で応力の伝達を確実に行え、開口20を有する鉄筋コンクリート梁2のせん断耐力を向上させることができるなど、開口20を有する鉄筋コンクリート梁2において、当該開口20回りを応力伝達機構を考慮して効率よく補強することができる。
また、この補強構造及び方法では、開口回り補強部材1を、複数の開口回り補強筋11と複数の開口回りせん断補強筋12とにより構成し、すべて鉄筋で組み立てるようにしているので、従来のような溶接作業はなく、さらに、各開口回りせん断補強筋12の突出端に上下の各主筋21、22や各開口回り補強筋11に係止可能な略J字形のフック121hを設けているので、各主筋21、22や各開口回り補強筋11に簡易かつ確実に係合させることができるなど、施工が容易で、経済性にも優れる、という利点を有する。なお、この場合において、鋼管13はコンクリートの圧縮力を負担する機能しか求められないので、肉厚は薄くてよく、この鋼管13を用いる場合でも、この補強構造及び方法の優れた施工性、経済性に何ら障害となることはない。
図6乃至図8に第2の実施の形態を示している。図6に示すように、開口回り補強部材1は、複数の開口回り補強筋11と、複数の開口回りせん断補強筋12とを備える。なお、この場合、第1の実施の形態で説明した開口補強体(鋼管)13は不要であるが、第1の実施の形態と同様に用いてもよく、鋼管13を用いることで、開口のより確実な補強効果を得ることができることは言うまでもない。
複数の開口回り補強筋11は、この場合、2つの開口回り補強筋で構成される。なお、この開口回り補強筋11の数は特に2つに限定されるものではなく、施工現場ごとに適宜決定される。また、2つの開口回り補強筋11はそれぞれ、直径の異なる複数の略円形の閉鎖形状の補強筋111、112が同芯上に多重配置されるとともにこれらの補強筋111、112が複数の拘束筋14により固定されて形成される。この場合、2つの略円形の閉鎖形状の補強筋11はそれぞれ、小径と大径の2つの略円形の補強筋111、112により形成される。以下、小径の略円形の補強筋111を内環、大径の略円形の補強筋112を外環という。内環111は1本の鉄筋により、開口径と略同径の略円形の閉鎖形状に形成され、外環112は1本の鉄筋により、開口径より少し大きい略円形の閉鎖形状に形成され、これら内環111、外環112が同芯上に2重に配置されて複数の拘束筋14により組み立てられる。複数の拘束筋14は内環111と外環112を拘束固定するのに必要な適宜の数を備える。これらの拘束筋14はそれぞれ、1本の鉄筋により各内環111と各外環112との間に掛け渡しされる略矩形の閉鎖形状に形成され、両端が例えば一方の外環112に巻き掛けられて固定される。複数の拘束筋14はそれぞれ、内環111及び外環112の周方向に所定のピッチで各内環111と各外環112との間に掛け渡し固定され、2重構造の各内環111と各外環112が両者の間に所定の間隔が保持されて連結される。このようにしてこれらの開口回り補強筋11が開口の回りに同芯的に開口の延びる方向に所定の間隔で並列に配置される。
複数の開口回りせん断補強筋12は、この場合、各開口回り補強筋11の上下にそれぞれ5本ずつ、合計10本の開口回り補強筋で構成される。なお、この開口回りせん断補強筋12の数は特に10本に限定されるものではなく、施工現場ごとに適宜決定される。これらの開口回りせん断補強筋12は、第1の実施の形態で説明した開口回りせん断補強筋12と同様であり、ここではこれらの開口回りせん断補強筋12について、第1の実施の形態と同じ符号を付して、その重複した説明を省略する。但し、この場合、これらの開口回りせん断補強筋12はそれぞれ、2つの内環111の上部にその下側から、下部にその上側から掛け渡し又は係止され、2つの内環111及び外環112の両側に沿って、梁の上下に配筋される各主筋に係合可能な位置まで延ばされる。このようにしてこれらの開口回りせん断補強筋12はそれぞれ、2つの開口回り補強筋11の上下にそれぞれ所定のピッチで上下対称に掛け渡しされて、鉄筋コンクリート梁に配筋される複数のせん断補強筋と並列に配置されるとともに、上下の各主筋に交差状に係合される。
図7にこの開口回り補強部材1を備えた(開口を有する鉄筋コンクリート梁における)開口回りの補強構造を示している。なお、鉄筋コンクリート梁の構造については第1の実施の形態で説明したとおりである。図7に示すように、この開口回りの補強構造1Sでは、鉄筋コンクリート梁の開口20の周辺が開口回り補強部材1の複数の開口回り補強筋11と複数の開口回りせん断補強筋12とにより補強される。この場合、開口20の回りに2つの2重構造の開口回り補強筋11が配置され、上下の各開口回りせん断補強筋12が上下の各主筋に係合(掛け渡し又は係止)されて、これらの主筋及びこの開口20の両側に配筋されるせん断補強筋とともにコンクリート母材に一体化される。
図8にこの開口回り補強部材1を用いた(開口を有する鉄筋コンクリート梁における)開口回りの補強方法1Hについて説明する。この補強方法1Hでは、開口回り補強部材1を予め工場生産しておき、施工現場で各開口回り補強筋11を開口20の回りに配置し、上下の各開口回りせん断補強筋12を上下の各主筋21、22に係合(掛け渡し又は係止)して、これらの主筋21、22及びこの開口20の両側に配筋するせん断補強筋23とともにコンクリート母材に一体化する。この施工手順を具体的に説明すると、まず、梁が延設される水平方向に複数本の下部主筋22を配筋し、これらの下部主筋22の長さ方向所定の位置、すなわち開口20を形成する所定の位置の直下に複数本のU字形補強筋121を所定のピッチで配置する。この場合、各U字形補強筋121を各下部主筋22間に下部側から掛け渡して所定のピッチで配列し、それぞれ両端のフック121hを開口20を形成する所定の位置に向けて延ばす。次に、梁が延設される水平方向に複数本の上部主筋21を配筋し、これらの上部主筋21の長さ方向所定の位置、すなわち開口20を形成する所定の位置の直上に複数本のU字形補強筋121を所定のピッチで配置し、開口20を形成する所定の位置の回りに2つの開口回り補強筋11を配置する。この場合、各U字形補強筋121を2つの開口回り補強筋11の各内環111の上部間に下部側から掛け渡して所定のピッチで配列し、それぞれ両端のフック121hを上部主筋21に向けて延ばし係止する。そして、この2つの開口回り補強筋11の各内環111の下部に下部主筋22側の各U字形補強筋121の各フック121hを係止する。このようにして2つの開口回り補強筋11を上下の各U字形補強筋121間に保持して、開口20を形成する所定の位置の回りに配置する。次いで、上部主筋21間及び2つの開口回り補強筋11の下部間にそれぞれ幅止め筋122を配置する。この場合、上下の各U字形補強筋121の配置位置ごとに各U字形補強筋121両端のフック121hに隣接して各幅止め筋122を上部の主筋21間及び2つの開口回り補強筋11の各内環111の下部間に掛け渡し、それぞれ両端のフック122hを主筋21間及び各開口回り補強筋11間に係止する。そして、この開口20の両側に複数本のせん断補強筋23を配筋した後、これら開口回り補強部材1及び各種の鉄筋の周囲に型枠を組み立て形成し、この型枠内にコンクリートを打設する。
以上説明したように、この開口回り補強部材1を採用する開口回りの補強構造及び方法では、開口回り補強部材1を、略円形の閉鎖形状に形成して開口20の回りに同芯的に開口20の延びる方向に並列に配置する複数の開口回り補強筋11と、各開口回り補強筋11間に掛け渡すとともにせん断補強筋23と並列に配置して主筋21、22に交差状に係合させる複数の開口回りせん断補強筋12とにより構成し、特に、各開口回り補強筋11を、直径の異なる複数の円形の閉鎖形状の補強筋111、112を同芯上に多重配置するとともにこれらの補強筋111、112を複数の拘束筋14により固定することにより形成し、この補強部材1を開口20を形成する所定の位置の回りに配置して、上下の開口回りせん断補強筋12を上下の各主筋21、22に係合させ、コンクリート母材に一体化するので、これらの開口回り補強筋11と開口回りせん断補強筋12で囲まれた部分のコンクリートの圧縮靭性が向上し、この部分に圧縮力が作用しても脆性的に壊れないため、開口回りせん断補強筋12の力を伝達することができ、また、開口20の周辺に引張力が作用してもこれらの開口回り補強筋11と開口回りせん断補強筋12で補強しているので、コンクリートの圧縮力を伝達することができ、そして、これら開口回り補強部材1、上下の主筋21、22、せん断補強筋23、及びコンクリート24によりトラス機構を構成するので、開口回り補強部材1とコンクリート24との間で応力の伝達を確実に行え、開口20を有する鉄筋コンクリート梁2のせん断耐力を向上させることができるなど、開口20を有する鉄筋コンクリート梁2において、当該開口回りを応力伝達機構を考慮して効率よく補強することができる。
また、この補強構造及び方法では、第1の実施の形態と同様に、開口回り補強部材1を、複数の開口回り補強筋11と複数の開口回りせん断補強筋12とにより構成し、すべて鉄筋で組み立てるようにしているので、従来のような溶接作業はなく、さらに、開口回りせん断補強筋12の突出端に上下の各主筋21、22や各開口回り補強筋11に係止可能な略J字形のフック121hを設けているので、各主筋21、22や各開口回り補強筋11に簡易かつ確実に係合させることができるなど、施工が容易で、経済性にも優れる、という利点を有する。
なお、上記第1の実施の形態では、開口回り補強筋11(の外形)を略円形の閉鎖形状としたが、例えば正方形、五角形、六角形など略多角形の閉鎖形状にしてもよい。また、開口補強体13を鋼材により形成したが、この開口補強体13を超高強度繊維補強モルタル又は超高強度繊維補強コンクリートなどの繊維入り補強モルタル又はコンクリートにより梁の開口をなす開口部を有する略筒状又は略リング状に形成してもよい。このようにしても上記第1の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。また、上記第2の実施の形態では、開口回り補強筋11を直径の異なる2つの円形の閉鎖形補強筋(内環と外環)111、112を同芯上に2重配置する構造としたが、直径の異なる3つ以上の円形又は多角形の閉鎖形補強筋を同芯上に3重以上に多重配置する構造としてもよく、このようにすることで、その分だけ開口回りの強度を高めることができ、上記の作用効果をさらに向上させることができる。さらに、上記第1、第2の各実施の形態では、開口補強部材1に2つの開口回り補強筋11を備えるものとしたが、3つ以上の多数の開口回り補強筋を備えてもよく、3つ以上の多数の開口回り補強筋を開口の延びる方向に並列に配置することで、その分だけ開口回りの強度を高めることができ、上記の作用効果をさらに向上させることができる。
1 開口回り補強部材
11 開口回り補強筋
111 小径の略円形の補強筋(内環)
112 大径の略円形の補強筋(外環)
12 開口回りせん断補強筋
121 略U字形のせん断補強筋(U字形補強筋)
121h フック
122 略コ字形の幅止め筋
122h フック
13 開口補強体
130 開口部
14 拘束筋
1S 開口回りの補強構造
1H 開口回りの補強方法
2 鉄筋コンクリート梁
20 開口
21 上部主筋
22 下部主筋
23 せん断補強筋
24 コンクリート母材

Claims (9)

  1. コンクリート母材に主筋とせん断補強筋とを配筋された鉄筋コンクリート梁において幅方向に貫通して形成された開口の回りを補強する、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強部材であって、
    略円形又は略多角形の閉鎖形状に形成され、前記開口の回りに同芯的に前記開口の延びる方向に並列に配置される複数の開口回り補強筋と、
    前記各開口回り補強筋間に掛け渡されて、前記せん断補強筋と並列に配置されるとともに前記主筋に交差状に係合される複数の開口回りせん断補強筋と、
    を備える、
    ことを特徴とする開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強部材。
  2. 剛性を有する材料により開口と略同径の略筒状又は略リング状に形成されて、当該開口を補強する開口補強体を備える請求項1に記載の開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強部材。
  3. 複数の開口回り補強筋はそれぞれ、直径の異なる複数の略円形又は略多角形の閉鎖形補強筋が同芯上に多重配置されるとともに前記各閉鎖形補強筋が複数の拘束筋により固定されて構成される請求項1に記載の開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強部材。
  4. 複数の開口回りせん断補強筋はそれぞれ、略矩形の閉鎖形状に形成される請求項1乃至3のいずれかに記載の開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強部材。
  5. 開口回りせん断補強筋が掛け渡されている開口回り補強筋の断面積と降伏強度の積の総和はすべての開口回りせん断補強筋の断面積と降伏強度の積の総和より大きい請求項1乃至4のいずれかに記載の開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強部材。
  6. コンクリート母材に主筋とせん断補強筋とを配筋された鉄筋コンクリート梁において幅方向に貫通して形成された開口の回りを補強する、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強構造であって、
    請求項1又は請求項3に記載の開口回り補強部材を備え、
    前記各開口回り補強筋が前記開口の位置の回りに配置され、前記各開口回りせん断補強筋が前記主筋に係合されて、前記コンクリート母材に一体化される、
    ことを特徴とする開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強構造。
  7. コンクリート母材に主筋とせん断補強筋とを配筋された鉄筋コンクリート梁において幅方向に貫通して形成された開口の回りを補強する、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強構造であって、
    請求項2に記載の開口回り補強部材を備え、
    前記開口回り補強体が前記開口の位置に配置され、前記各開口回り補強筋が前記開口の位置の回りに配置され、前記各開口回りせん断補強筋が前記主筋に係合されて、前記コンクリート母材に一体化される、
    ことを特徴とする開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強構造。
  8. コンクリート母材に主筋とせん断補強筋とを配筋された鉄筋コンクリート梁において幅方向に貫通して形成された開口の回りを補強する、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強方法であって、
    請求項1又は請求項3に記載の開口回り補強部材を用い、
    前記各開口回り補強筋を前記開口の位置の回りに配置し、前記各開口回りせん断補強筋を前記主筋に係合して、前記コンクリート母材に一体化する、
    ことを特徴とする開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強方法。
  9. コンクリート母材に主筋とせん断補強筋とを配筋された鉄筋コンクリート梁において幅方向に貫通して形成された開口の回りを補強する、開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強方法であって、
    請求項2に記載の開口回り補強部材を用い、
    前記開口回り補強体を前記開口の位置に配置し、前記各開口回り補強筋を前記開口の位置の回りに配置し、前記各開口回りせん断補強筋を前記主筋に係合して、前記コンクリート母材に一体化する、
    ことを特徴とする開口を有する鉄筋コンクリート梁における開口回り補強方法。
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