JP2014092005A - 有孔梁の補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、地震時における貫通孔の周辺部に対するせん断力の集中を低減することを目的とする。
【解決手段】有孔梁の補強構造１０は、せん断補強筋２０によって囲まれたコンクリートコア部１２Ｃをコンクリート側面１２Ｓから貫通する貫通孔２２が形成された鉄筋コンクリート製の梁１２と、貫通孔２２と通じる開孔３２が形成されると共に、両側のコンクリート側面１２Ｓに梁１２の梁材軸方向に沿って重ねられた一対の補強板３０と、梁１２を梁成方向に貫通すると共に、一対の補強板３０を互いに連結する複数のＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂと、を備えている。複数のＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂには緊張力が付与されており、これらのＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂによって、一対の補強板３０がコンクリート側面１２Ｓに摩擦接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有孔梁の補強構造に関する。

鉄筋コンクリート部材の両側に配置された一対のリング状の補強鋼板によって、当該鉄筋コンクリート部材の側面に形成された円形の貫通孔（開口部）の周辺部を補強するせん断補強方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された技術では、鉄筋コンクリート部材を貫通すると共に緊張力が付与されたＰＣ鋼棒によって一対の補強鋼板を連結することにより、各補強鋼板が貫通孔の周辺部に固定されている。これにより、地震時にせん断力が集中する貫通孔の周辺部の耐力が高められている。

特開昭５５−０４２９６５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、前述したように貫通孔の周辺部の耐力が高められるものの、当該周辺部に対するせん断力の集中を低減する点が考慮されておらず、この点について改善の余地がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、地震時における貫通孔の周辺部に対するせん断力の集中を低減することを目的とする。

請求項１に記載の有孔梁の補強構造は、せん断補強筋によって囲まれたコンクリートコア部をコンクリート側面から貫通する貫通孔が形成された鉄筋コンクリート製の梁と、前記貫通孔と通じる開孔が形成され、前記コンクリート側面に前記梁の梁材軸方向に沿って重ねられた補強板と、前記補強板における前記貫通孔の前記梁材軸方向両側から前記コンクリートコア部へそれぞれ延出し、該補強板を前記コンクリート側面に固定する複数のせん断力伝達部材と、を備えている。

請求項１に係る有孔梁の補強構造によれば、梁のコンクリート側面には、当該梁の梁材軸方向に沿って補強板が重ねられている。この補強板には、梁のコンクリート側面に形成された貫通孔に通じる開孔が形成されている。また、補強板は、貫通孔の梁材軸方向両側からコンクリートコア部へ延出する複数のせん断力伝達部材によってコンクリート側面に固定されている。

ここで、地震時には、梁の梁材軸方向の一端側から他端側へせん断力が伝達される。このせん断力は、主としてコンクリートコア部を介して梁材軸方向の一端側から他端側へ伝達される。このとき、コンクリートコア部を貫通する貫通孔の周辺部にせん断力が集中するため、ひび割れや剥落等によってコンクリート側面が損傷し易くなる。

これに対して本発明では、コンクリートコア部の梁材軸方向の一端側から他端側へせん断力が伝達されるときに、貫通孔に対して梁材軸方向一方側に配置されたせん断力伝達部材を介してコンクリートコア部から補強板へせん断力が伝達される。そして、補強板に伝達されたせん断力は、補強板における開孔の上側及び下側を通り、貫通孔の梁材軸方向他方側に配置されたせん断力伝達部材を介してコンクリートコア部へ再び伝達される。

このように貫通孔の梁材軸方向両側に配置された複数のせん断力伝達部材を介してコンクリートコア部と補強板との間でせん断力を伝達することにより、コンクリートコア部を流れるせん断力が貫通孔の周辺部を迂回してコンクリートコア部の梁材軸方向の一端側から他端側へ伝達される。これにより、貫通孔の周辺部に対するせん断力の集中が低減される。したがって、貫通孔の周辺部のひび割れや剥落等によるコンクリート側面の損傷が抑制される。

また、本発明では、補強板が梁材軸方向に沿ってコンクリート側面に重ねられている。つまり、補強板は、コンクリートコア部のせん断力の伝達方向に沿ってコンクリート側面に重ねられている。これにより、例えば、貫通孔の周辺部に沿ってリング状の補強板を配置した構成と比較して、コンクリートコア部を流れるせん断力が補強板に伝達され易くなる。つまり、コンクリートコア部を流れるせん断力が、貫通孔の周辺部を迂回し易くなる。したがって、貫通孔の周辺部に対するせん断力の集中がさらに低減される。

請求項２に記載の有孔梁の補強構造は、請求項１に記載の有孔梁の補強構造において、前記梁の両側には、該梁を挟んで互いに対向する一対の前記補強板が配置され、複数の前記せん断力伝達部材が、前記梁を貫通すると共に、緊張力が付与された状態で一対の前記補強板を連結する緊張線材である。

請求項２に係る有孔梁の補強構造によれば、梁を挟んで互いに対向する一対の補強板が、当該梁を貫通する複数の緊張線材によって連結されている。これらの緊張線材に緊張力を付与することにより、一対の補強板が梁の両側のコンクリート側面にそれぞれ圧着されている。つまり、一対の補強板が、梁の両側のコンクリート側面にそれぞれ摩擦接合されている。

これにより、コンクリート側面と補強板との間に発生する摩擦力によって梁と補強板との間でせん断力が伝達されるため、当該せん断力の伝達効率が向上する。したがって、貫通孔の周辺部に対するせん断力の集中がさらに低減される。

また、一対の補強板を梁の両側のコンクリート側面にそれぞれ圧着することにより、当該コンクリート側面に圧縮力が導入される。これにより、地震時にコンクリート側面が面外方向の外側へ膨出することが抑制される。また、コンクリート側面からコンクリートコア部に圧縮応力が作用するため、コンクリートコア部の見かけ上の圧縮強度が増加する。したがって、貫通孔の周辺部のひび割れや剥落、及びコンクリートコア部の損傷がさらに抑制される。

請求項３に記載の有孔梁の補強構造は、請求項１又は請求項２に記載の有孔梁の補強構造において、前記補強板における前記貫通孔の前記梁材軸方向両側には、一対の前記せん断力伝達部材が上下方向に並んで配置されている。

請求項３に係る有孔梁の補強構造によれば、補強板における貫通孔の梁材軸方向両側には、一対のせん断力伝達部材が上下方向に並んで配置されている。これにより、補強板を介して一対のせん断力伝達部材の間で上下方向にせん断力が伝達される。つまり、一対のせん断力伝達部材及び補強板がせん断補強筋と同様の機能を発揮する。したがって、貫通孔の周辺部に対するせん断力の集中がさらに抑制される。

また、貫通孔の周辺部に新たなせん断補強筋を配筋する必要がないため、施工性が向上する。

請求項４に記載の有孔梁の補強構造は、請求項１に記載の有孔梁の補強構造において、前記せん断力伝達部材が、一端部が前記補強板に形成された取付孔を貫通すると共に、該一端部にナットが取り付けられるネジ部が設けられたボルト部材とされ、前記取付孔と前記ボルト部材との隙間には、該隙間を埋める隙間埋め部が設けられている。

請求項４に係る有孔梁の補強構造によれば、ボルト部材の一端部が補強板に形成された取付孔を貫通している。このボルト部材の一端部に設けられたネジ部にナットを締め込むことにより、補強板がコンクリート側面に固定されている。

また、ボルト部材と取付孔との隙間には、隙間埋め部が設けられている。この隙間埋め部によってボルト部材と取付孔との隙間を埋めることにより、ボルト部材に対する補強板の相対変位（ガタツキ）が抑制されるため、ボルト部材と補強板との間のせん断力の伝達効率が向上する。したがって、ボルト部材と取付孔との隙間に隙間埋め部を設けない構成と比較して、貫通孔の周辺部に対するせん断力の集中が低減される。

請求項５に記載の有孔梁の補強構造は、請求項４に記載の有孔梁の補強構造において、前記隙間埋め部が、前記隙間に充填された取付孔用充填材である。

請求項５に係る有孔梁の補強構造によれば、ボルト部材と取付孔との隙間に取付孔用充填材を充填することにより、ボルト部材と取付孔との隙間が埋められる。これにより、ボルト部材と補強板とが一体化されるため、ボルト部材と補強板との間のせん断力の伝達効率がさらに向上する。

請求項６に記載の有孔梁の補強構造は、請求項４に記載の有孔梁の補強構造において、前記隙間埋め部が、前記ナットの外周縁部に形成され、前記取付孔に挿入される挿入部である。

請求項６に係る有孔梁の補強構造によれば、ボルト部材のネジ部に取り付けられたナットを締め込むことにより、補強板がコンクリート側面に固定されると共に、ナットの外周縁部に形成された挿入部がボルト部材と取付孔との隙間に挿入され、当該隙間が埋められる。これにより、ボルト部材と補強板とが一体化されるため、ボルト部材と補強板との間のせん断力の伝達効率がさらに向上する。また、ボルト部材のネジ部にナットを締め込むことにより、ボルト部材と取付孔との隙間を埋めることができるため、施工性が向上する。

以上説明したように、本発明に係る有孔梁の補強構造によれば、地震時における貫通孔の周辺部に対するせん断力の集中を低減することができる。

（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る有孔梁の補強構造が適用された梁を示す側面図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線断面図である。 （Ａ）は図１（Ａ）に示される補強板の取付方法を説明する図１（Ｂ）に相当する断面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）の一部拡大断面図である。 比較例に係る梁の地震時におけるせん断力の伝達状態を示す図１（Ａ）に相当する側面図である。 図１に示される梁の地震時におけるせん断力の伝達状態を説明する図１（Ａ）の４−４線断面図である。 （Ａ）は比較例に係る補強板が適用された梁を示す側面図であり、（Ｂ）は図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線断面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係る有孔梁の補強構造が適用された梁を示す図１（Ａ）に相当する側面図であり、（Ｂ）は図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線断面図である。 図６（Ｂ）の一部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係る有孔梁の補強構造が適用された梁を示す図１（Ｂ）に相当する断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３実施形態におけるナットの変形例を示す図８の一部拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る有孔梁の補強構造について説明する。なお、各図において示される矢印Ｘは梁の材軸方向（梁材軸方向）を示し、矢印Ｙは梁の幅方向（梁幅方向）を示し、矢印Ｚは梁の梁成方向（上下方向）を示している。

先ず、第１実施形態に係る有孔梁の補強構造について説明する。

（梁の構成）
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）には、第１実施形態に係る有孔梁の補強構造１０が適用された鉄筋コンクリート製の梁１２が示されている。梁１２は、上下方向（矢印Ｚ方向）を長辺とした断面矩形（断面長方形）に形成されており、その上部が鉄筋コンクリート製のスラブ１４と一体化されている。このスラブ１４は、梁１２の上部における両側のコンクリート側面１２Ｓから水平方向両側へそれぞれ張り出している。

梁１２には、複数の梁主筋としての複数の上端梁主筋１６及び複数の下端梁主筋１８が梁材軸方向（矢印Ｘ方向）に沿って埋設されている。複数の上端梁主筋１６は、梁１２の上部に梁幅方向（矢印Ｙ方向）に間隔を空けて埋設されている。一方、複数の下端梁主筋１８は、梁１２の下部に梁幅方向に間隔を空けて埋設されている。

なお、本実施形態では、上端梁主筋１６は上段に４本、下段に２本の二段配筋とされており、下端梁主筋１８は上段に２本、下段に４本の二段配筋とされているが、上端梁主筋１６及び下端梁主筋１８の数や配置は適宜変更可能である。

また、複数の上端梁主筋１６及び下端梁主筋１８は、複数のせん断補強筋２０によって結束されている。複数のせん断補強筋２０は、複数の上端梁主筋１６及び下端梁主筋１８を囲む矩形の枠状に形成されており、梁材軸方向に間隔を空けて梁１２に埋設されている。これらのせん断補強筋２０によって、複数の上端梁主筋１６と複数の下端梁主筋１８との間でせん断力が伝達されるように構成されている。

また、複数のせん断補強筋２０によって梁１２の内部コンクリートを囲むことにより、梁１２の内部にコンクリートコア部１２Ｃが形成されている。コンクリートコア部１２Ｃは梁１２の梁材軸方向に沿って形成されると共に、その外周部に前述した複数の上端梁主筋１６及び下端梁主筋１８が配筋（埋設）されている。そして、地震時に梁１２に発生するせん断力は、主としてコンクリートコア部１２Ｃを介して梁１２の梁材軸方向の一端側から他端側へ伝達される。

ここで、梁１２のコンクリート側面１２Ｓには、梁１２のコンクリートコア部１２Ｃを梁幅方向に貫通する円形の貫通孔２２が形成されている。この貫通孔２２は、例えば、配管、配線等の設備材に用いられるものであり、本実施形態では、梁１２の梁成方向の略中央部に形成されている。

（補強板の構成）
梁１２の梁幅方向の両側には、貫通孔２２の周辺部を挟んで互いに対向する一対の補強板３０が配置されている。一対の補強板３０は略矩形（略長方形）の鋼板で形成されており、梁材軸方向に沿ってすなわち長手方向（長辺）を梁材軸方向として梁１２のコンクリート側面１２Ｓに後述するモルタル２６を介して重ねられている。この補強板３０の中央部には、当該補強板３０を板厚方向に貫通する開孔３２が形成されている。開孔３２は、梁１２の貫通孔２２よりも直径が僅かに大きい円形の孔とされている。この開孔３２が貫通孔２２と略同軸上に位置するように、一対の補強板３０がコンクリート側面１２Ｓと対向して配置されている。

また、各補強板３０とコンクリート側面１２Ｓの隙間Ｄには無収縮モルタル等のモルタル２６が充填されている。このセメント系充填材としてのモルタル２６によって、各補強板３０とコンクリート側面１２Ｓとの隙間Ｄが埋められており、各補強板３０がコンクリート側面１２Ｓに密着している。

一対の補強板３０は、梁１２を貫通する複数の緊張線材（せん断力伝達部材）としての複数（本実施形態では、４本）のＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂを介して互いに連結されている。具体的には、一対の補強板３０は、開孔３２（貫通孔２２）を挟んで梁材軸方向両側にそれぞれ配置された上下一対のＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂを介して互いに連結されている。

上下一対のＰＣ鋼棒４０Ａは、貫通孔２２及び開孔３２の梁材軸方向一方側（図１（Ａ）において右側）に配置されており、上下方向（梁成方向）に間隔を空けて並んで配置されている。一方、上下一対のＰＣ鋼棒４０Ｂは、貫通孔２２及び開孔３２の梁材軸方向他方側（図１（Ａ）において左側）に配置されており、上下方向（梁成方向）に間隔を空けて並んで配置されている。各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０ＢはＰＣ鋼材で形成され、コンクリート側面１２Ｓに形成された取付孔２４にそれぞれ貫通されている。つまり、各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂは、コンクリートコア部１２Ｃを梁成方向に貫通している。これにより、各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂとコンクリートコア部１２Ｃとの間でせん断力が相互に伝達可能になっている。

各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂの両端部は、一対の補強板３０に形成された取付孔３４に貫通されている。また、各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂの両端部には、ネジ部４２が設けられている。このネジ部４２に略矩形の座金４６を介してナット４４を取り付けて締め込むことにより、一対の補強板３０が複数のＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂを介して互いに連結されると共に、コンクリート側面１２Ｓに固定されている。この状態では、ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂが、一方の補強板３０における貫通孔２２の梁材軸方向両側からコンクリートコア部１２Ｃへそれぞれ延出し、当該コンクリートコア部１２Ｃを梁成方向に貫通して他方の補強板３０に達している。

また、各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂには、その両端部のネジ部４２にナット４４を締め込むことにより緊張力が付与されている。これにより、一対の補強板３０がモルタル２６を介して両側のコンクリート側面１２Ｓにそれぞれ圧着されている。つまり、一対の補強板３０が、両側のコンクリート側面１２Ｓに摩擦接合されている。これにより、各補強板３０とコンクリート側面１２Ｓとの圧着面に発生する摩擦力によって、各補強板３０と梁１２との間でせん断力が相互に伝達可能になっている。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、一対の補強板３０の裏面（コンクリート側面１２Ｓとの対向面）には、取付孔２４，３４へのモルタル２６の浸入を抑制する複数のスペーサ３６（図２（Ｂ）参照）が溶接や接着剤等により取り付けられている。各スペーサ３６は筒状に形成されると共に、取付孔３４と略同軸上に配置されており、その内部にＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂが貫通されている。

なお、緊張線材としては、ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂ以外に、例えば、高強度鉄筋やＰＣより線の両端部に転造や切削によりネジ部を形成したものを用いても良い。

次に、梁１２に対する貫通孔２２の形成方法の一例について説明すると共に、補強板３０の取付方法の一例について説明する。

先ず、施工済みの梁１２に対して貫通孔２２を形成する場合は、例えば、貫通孔２２を形成する部位の上端梁主筋１６、下端梁主筋１８、及びせん断補強筋２０の位置を検査し、これらの位置を梁１２の外面にマーキングする。そして、上端梁主筋１６、下端梁主筋１８、及びせん断補強筋２０を避けるようにコンクリート側面１２Ｓから梁１２をコア抜きし、貫通孔２２を形成する。なお、本実施形態では、貫通孔２２の両側に位置する２本のせん断補強筋２０がコア抜き時に切断されている。

次に、図２（Ａ）に示されるように、コンクリート側面１２Ｓにおける貫通孔２２の梁材軸方向両側に上下一対の取付孔２４をそれぞれ形成し、各取付孔２４にＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂを挿入する。次に、梁１２の梁幅方向両側に一対の補強板３０を配置し、各々のスペーサ３６及び取付孔３４に各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂのネジ部４２を挿入する。次に、各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂのネジ部４２に座金４６を介してナット４４を取り付け、仮締めする。これにより、スペーサ３６によって各補強板３０とコンクリート側面１２Ｓとの間に、モルタル２６を充填するための隙間Ｄが確保される。

次に、各補強板３０の外周縁部に沿って図示しないシール部材を配置し、補強板３０とコンクリート側面１２Ｓとの隙間Ｄを密封する。この状態で、シール部材に形成された図示しない充填孔から隙間Ｄにモルタル２６を充填する。このとき、スペーサ３６によって、取付孔２４，３４へのモルタル２６の浸入が抑制される。これにより、各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂにモルタル２６が付着しないため、各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂに後述する緊張力を付与し易くなる。そして、モルタル２６が養生（硬化）した後、シール部材を撤去する。これにより、各補強板３０がコンクリート側面１２Ｓに密着した状態で当該コンクリート側面１２Ｓに固定される。

次に、各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂの両端部のネジ部４２にナット４４を締め込み、各ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂに緊張力を付与する。これにより、ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂを介して一対の補強板３０が互いに連結されると共に、各補強板３０がモルタル２６を介してコンクリート側面１２Ｓに圧着され、当該コンクリート側面１２Ｓに摩擦接合される。また、コンクリート側面１２Ｓに圧縮力が導入され、コンクリートコア部１２Ｃの見かけ上の圧縮強度が増加する。

次に、第１実施形態に係る有孔梁の補強構造の作用について説明する。

先ず、本実形態に係る有孔梁の補強構造１０の作用を明確にするために、比較例に係る梁１００について説明する。図３には、比較例に係る梁１００が示されている。この梁１００は、本実施形態における梁１２と同様に貫通孔２２が形成されているが、一対の補強板３０が取り付けられていない点で本実施形態における梁１２と相違する。

図３に示されるように、地震時に、図示しない柱から梁１２の梁材軸方向の一端側（図３において右端側）にせん断力Ｑが伝達されると、コンクリートに対する上端梁主筋１６、下端梁主筋１８の付着力、及び各せん断補強筋２０が負担する引張力によって、コンクリートコア部１２Ｃに斜め方向に延びる複数の圧縮束Ｃ_０が梁材軸方向に隣接して形成される。これらの圧縮束Ｃ_０によって、せん断力Ｑがコンクリートコア部１２Ｃの梁材軸方向の一端側（右端側）から他端側（左端側）へ連続的に伝達される。

一方、梁１００における貫通孔２２の周辺部では、せん断補強筋２０を配筋することができず、他の部位と比較して相対的にせん断補強筋２０の配筋量が少なくなる。そのため、梁１００における貫通孔２２の周辺部では、せん断補強筋２０の引張力を充分に得ることができず、当該周辺部にコンクリートの圧縮力Ｃ_１が集中し易くなる。この結果、梁１００における貫通孔２２の周辺部のせん断強度が低下し、コンクリート側面１２Ｓにひび割れや剥落等が発生し易くなる。

これに対して本実施形態では、梁１２の梁幅方向両側に一対の補強板３０が配置されている。一対の補強板３０は、梁１２を挟んで互いに対向すると共に、コンクリート側面１２Ｓにおける貫通孔２２の周辺部に重ねられている。また、一対の補強板３０は、梁１２を梁幅方向に貫通すると共に緊張力が付与された複数のＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂを介して互いに連結されると共に、両側のコンクリート側面１２Ｓにそれぞれ摩擦接合されている。

これにより、例えば、図４に示されるように、コンクリートコア部１２Ｃに梁材軸方向の一端側から他端側へ向けてせん断力Ｑが伝達されると、貫通孔２２の梁材軸方向一方側に配置された上下一対のＰＣ鋼棒４０Ａを介してコンクリートコア部１２Ｃから一対の補強板３０へせん断力Ｑが伝達される（矢印ａ）。この際、コンクリート側面１２Ｓと補強板３０との圧着面に発生する摩擦力によっても、コンクリートコア部１２Ｃから補強板３０へせん断力Ｑが伝達される。

補強板３０に伝達されたせん断力Ｑは、当該補強板３０における開孔３２の上側及び下側を通り（矢印ｂ）、貫通孔２２の梁材軸方向他方側に配置された上下一対のＰＣ鋼棒４０Ｂを介してコンクリートコア部１２Ｃへ再び伝達される（矢印ｃ）。この際、コンクリート側面１２Ｓと補強板３０との圧着面に発生する摩擦力によっても、補強板３０からコンクリートコア部１２Ｃへせん断力Ｑが伝達される。なお、破線の矢印ｄは、コンクリートコア部１２Ｃにおける貫通孔２２の上側及び下側を流れるせん断力Ｑを示している。

このように貫通孔２２の梁材軸方向両側に配置された複数のＰＣ鋼棒４０Ａを介してコンクリートコア部１２Ｃと一対の補強板３０との間でせん断力を伝達することにより、コンクリートコア部１２Ｃを流れるせん断力が貫通孔２２の周辺部を迂回してコンクリートコア部１２Ｃの梁材軸方向の一端側から他端側へ伝達される。これにより、貫通孔２２の周辺部に対するせん断力の集中が低減される。したがって、貫通孔２２の周辺部のひび割れや剥落等によるコンクリート側面の損傷が抑制される。

ここで、一対の補強板３０の比較例について説明する。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）には、比較例に係る一対の補強板１１０が示されている。一対の補強板１１０は、リング状に形成され、その中央部に開孔１１２が形成されている。これら一対の補強板１１０は、せん断力が集中する貫通孔２２の周辺部に沿って配置されており、４本のＰＣ鋼棒１１４によって互いに連結されている。

しかしながら、一対の補強板１１０は、せん断力が集中する貫通孔２２の周辺部のみをその応力度に応じて補強するものである。したがって、貫通孔２２の周辺部に対するせん断力の集中を十分に低減することができず、地震の規模（せん断力の大きさ）によっては貫通孔２２の周辺部にひび割れや剥落等が発生する可能性がある。

これに対して本実施形態では、一対の補強板３０が長方形に形成されると共に、コンクリート側面１２Ｓに梁材軸方向に沿って重ねられている。つまり、一対の補強板３０は、コンクリートコア部１２Ｃのせん断力Ｑの伝達方向に沿ってコンクリート側面１２Ｓに重ねられている。これにより、前述した比較例に係る補強板１１０よりも貫通孔２２から梁材軸方向一方側へ離れた位置において、コンクリートコア部１２Ｃから一対の補強板３０にせん断力Ｑが伝達可能になる。したがって、コンクリートコア部１２Ｃを流れるせん断力Ｑが貫通孔２２の周辺部を迂回し易くなるため、貫通孔２２の周辺部に対するせん断力の集中がさらに低減される。

このように本実施形態に係る有孔梁の補強構造１０によれば、地震時における貫通孔２２の周辺部に対するせん断力の集中を低減することができる。この結果、貫通孔２２の周辺部のせん断耐力を無開口の梁１２と同等以上に補強することができる。

また、本実施形態では、緊張力が付与された複数のＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂによって、各補強板３０がコンクリート側面１２Ｓに摩擦接合されている。これにより、各補強板３０とコンクリート側面１２Ｓとの圧着面に発生する摩擦力によって、補強板３０とコンクリートコア部１２Ｃとの間でせん断力Ｑが伝達されるため、当該せん断力Ｑの伝達効率が向上する。したがって、貫通孔２２の周辺部に対するせん断力Ｑの集中がさらに低減される。

さらに、各補強板３０をコンクリート側面１２Ｓに圧着することにより、当該コンクリート側面１２Ｓに圧縮力が導入される。これにより、地震時にコンクリート側面１２Ｓが面外方向の外側へ膨出することが抑制される。また、コンクリート側面１２Ｓからコンクリートコア部１２Ｃに圧縮応力が作用するため、コンクリートコア部１２Ｃの見かけ上の圧縮強度が増加する。したがって、貫通孔２２の周辺部のひび割れや剥落、及びコンクリートコア部の損傷がさらに抑制される。

しかも、補強板３０とコンクリート側面１２Ｓとの隙間Ｄにモルタル２６を充填し、当該隙間Ｄを塞いだことにより、補強板３０とコンクリート側面１２Ｓとの圧着面積が増加する。したがって、隙間Ｄにモルタル２６を充填しない構成と比較して、補強板３０とコンクリート側面１２Ｓとの間のせん断力Ｑの伝達効率が向上する。

さらに、モルタル２６は、指定建築材料であるため、新築構造物に対しても適用可能である。したがって、本実施形態に係る有孔梁の補強構造１０は、既存構造物における梁１２に限らず、新築構造物における梁１２に対しても適用することができる。特に、本実施形態に係る有孔梁の補強構造１０は、躯体工事完了後の設計変更等によって設備用等の貫通孔２２が形成された梁１２の補強構造として有効である。

また、補強板における貫通孔２２の梁材軸方向一方側には、上下一対のＰＣ鋼棒４０Ａが上下方向に並んで配置されており、補強板における貫通孔２２の梁材軸方向他方側には、上下一対のＰＣ鋼棒４０Ｂが上下方向に並んで配置されている。これにより、補強板３０を介して上下一対のＰＣ鋼棒４０Ａの間でせん断力Ｑが伝達されると共に、補強板３０を介して上下一対のＰＣ鋼棒４０Ｂの間でせん断力Ｑが伝達される。つまり、上下一対のＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂ及び補強板３０がせん断補強筋と同様に機能する。したがって、コンクリートコア部１２Ｃと補強板３０との間のせん断力Ｑの伝達効率が向上するため、貫通孔２２の周辺部に対するせん断力Ｑの集中がさらに抑制される。

さらに、一対の補強板３０は、梁１２のコンクリート側面１２Ｓに取り付けられている。したがって、梁１２における貫通孔２２の周辺部に新たなせん断補強筋等を埋設する補強方法と比較して、梁１２を傷めずに貫通孔２２の周辺部を補強することができる。また、梁１２のコンクリート側面１２Ｓに補強板３０を取り付けることにより、施工性の向上、施工コストの削減、工期の短縮化を図ることができる。

次に、第２実施形態に係る有孔梁の補強構造について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されるように、第２実施形態に係る有孔梁の補強構造６０では、一対の補強板６２が梁１２を貫通する複数のボルト部材（せん断力伝達部材）としての複数のスタッドボルト６４Ａ，６４Ｂを介して互いに連結されている。

具体的には、補強板６２における貫通孔２２及び開孔３２の梁材軸方向一方側に複数のスタッドボルト６４Ａが配置されると共に、補強板６２における貫通孔２２及び開孔３２の梁材軸方向他方側に複数のスタッドボルト６４Ｂが配置されている。複数のスタッドボルト６４Ａは、上下方向（梁成方向）及び梁材軸方向に間隔を空けて配置されている。これと同様に、複数のスタッドボルト６４Ｂは、上下方向（梁成方向）及び梁材軸方向に間隔を空けて配置されている。

各スタッドボルト６４Ａ，６４Ｂは、梁１２及び一対の補強板６２に形成された取付孔２４，３４にそれぞれ貫通されている。また、各スタッドボルト６４Ａ，６４Ｂの両端部にはネジ部６６が設けられており、このネジ部６６にナット６８を取り付けて締め込むことにより、一対の補強板６２が互いに連結されると共に、各補強板６２がモルタル２６を介してコンクリート側面１２Ｓに固定されている。この状態では、複数のスタッドボルト６４Ａ，６４Ｂが、一方の補強板６２における貫通孔２２の梁材軸方向両側からコンクリートコア部１２Ｃへそれぞれ延出し、当該コンクリートコア部１２Ｃを梁成方向に貫通して他方の補強板６２に達している。

なお、第２実施形態は、スタッドボルト６４Ａ，６４Ｂに緊張力が付与られておらず、各補強板６２がコンクリート側面１２Ｓに摩擦接合されていない。そのため、上記第１実施形態のＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂよりもスタッドボルト６４Ａ，６４Ｂの本数が多くなっている。

ここで、図７に示されるように、補強板６２の取付孔３４とスタッドボルト６４Ａとの隙間Ｅには、隙間埋め部（取付孔用充填材）としてのモルタル２６Ａが充填されている。このモルタル２６Ａによって隙間Ｅが埋められると共に、その付着力によってスタッドボルト６４Ａと補強板６２とが一体化されている。スタッドボルト６４Ｂと取付孔３４との隙間についても同様である。なお、スタッドボルト６４Ａと梁１２の取付孔２４との隙間には、当該隙間にモルタル２６が浸入しないように図示しないシール材が設けられている。

次に、第２実施形態に係る有孔梁の補強構造の作用について説明する。なお、第１実施形態と同様の作用については適宜省略する。

梁１２のコンクリートコア部１２Ｃに梁材軸方向の一端側から他端側へ向けてせん断力が伝達されると、貫通孔２２の梁材軸方向一方側に配置されたスタッドボルト６４Ａを介してコンクリートコア部１２Ｃから一対の補強板６２へせん断力が伝達されると共に、貫通孔２２の梁材軸方向他方側に配置されたスタッドボルト６４Ｂを介して一対の補強板６２からコンクリートコア部１２Ｃへせん断力が伝達される。これにより、コンクリートコア部１２Ｃを流れるせん断力が貫通孔２２の周辺部を迂回してコンクリートコア部１２Ｃの梁材軸方向の一端側から他端側へ伝達される。したがって、貫通孔２２の周辺部に対するせん断力の集中が低減されるため、貫通孔２２の周辺部のひび割れや剥落等によるコンクリート側面の損傷が抑制される。

また、各スタッドボルト６４Ａ，６４Ｂと補強板６２の取付孔３４との隙間Ｅにはモルタル２６Ａが充填されている。このモルタル２６Ａによって隙間Ｅを埋めることにより、各スタッドボルト６４Ａ，６４Ｂに対する補強板６２の相対変位（ガタツキ）が抑制される。さらに、モルタル２６Ａの付着力によって各スタッドボルト６４Ａ，６４Ｂと補強板６２とが一体化される。これにより、各スタッドボルト６４Ａ，６４Ｂと補強板６２との間のせん断力の伝達効率が向上する。したがって、隙間Ｅにモルタル２６Ａを充填しない構成と比較して、貫通孔２２の周辺部に対するせん断力の集中が低減される。

さらに、本実施形態では、上記第１実施形態と異なり、スタッドボルト６４Ａに緊張力を付与しておらず、主としてスタッドボルト６４Ａ，６４Ｂのせん断抵抗によってコンクリートコア部１２Ｃと一対の補強板６２との間でせん断力を伝達する。したがって、設計が容易化すると共に、スタッドボルト６４Ａに緊張力を付与しない分、施工性が向上する。

次に、第３実施形態に係る有孔梁の補強構造について説明する。なお、上記第１，第２実施形態と同様の構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。

図８に示されるように、第３実施形態に係る有孔梁の補強構造７０では、一対の補強板６２が複数のボルト部材（せん断力伝達部材）としての複数のアンカーボルト７２を介してコンクリート側面１２Ｓに固定されている。なお、複数のアンカーボルト７２の配置は、図６（Ａ）に示されるスタッドボルト６４Ａ，６４Ｂと同様であり、補強板６２における貫通孔２２及び開孔３２の梁材軸方向両側に上下方向（梁成方向）及び梁材軸方向に間隔を空けて配置されている。

各アンカーボルト７２は埋め込み型アンカーとされており、その一端部がコンクリート側面１２Ｓからコンクリートコア部１２Ｃへ延びる底付きの取付孔７４に挿入されている。この取付孔７４には接着剤やモルタル、グラウト等の固定用充填材７６が充填されており、この固定用充填材７６によってアンカーボルト７２が梁１２に固定されている。

一方、アンカーボルト７２の他端部は補強板６２の取付孔３４に貫通されている。このアンカーボルト７２の他端部には、ネジ部７８が設けられている。このネジ部７８にナット８０を取り付けて締め込むことにより、補強板６２がコンクリート側面１２Ｓに固定されている。この状態では、複数のアンカーボルト７２が、補強板６２における貫通孔２２（図６（Ａ）参照）の梁材軸方向両側からコンクリートコア部１２Ｃへそれぞれ延出している。なお、本実施形態では、各補強板６２とコンクリート側面１２Ｓとの間にモルタル２６が充填されておらず、補強板６２がコンクリート側面１２Ｓに直接的に重ねられている。

次に、第３実施形態に係る有孔梁の補強構造の作用について説明する。なお、上記第１，第２実施形態と同様の作用については適宜省略する。

梁１２のコンクリートコア部１２Ｃに梁材軸方向の一端側から他端側へ向けてせん断力が伝達されると、貫通孔２２の梁材軸方向一方側に配置されたアンカーボルト７２を介してコンクリートコア部１２Ｃから補強板６２へせん断力が伝達されると共に、貫通孔２２の梁材軸方向他方側に配置されたアンカーボルト７２を介して一対の補強板６２からコンクリートコア部１２Ｃへせん断力が伝達される。これにより、コンクリートコア部１２Ｃを流れるせん断力が貫通孔２２の周辺部を迂回してコンクリートコア部１２Ｃの梁材軸方向の一端側から他端側へ伝達される。したがって、貫通孔２２の周辺部に対するせん断力の集中が低減されるため、貫通孔２２の周辺部のひび割れや剥落等によるコンクリート側面の損傷が抑制される。

また、アンカーボルト７２を用いたことにより、一対の補強板６２を両側のコンクリート側面１２Ｓに別々に固定することができる。したがって、施工性が向上する。

なお、本実施形態では、両側のコンクリート側面１２Ｓに補強板６２を固定した例を示したが、これに限らない。補強板６２は、両側のコンクリート側面１２Ｓの少なくも一方に固定することができる。

また、図９（Ａ）に示されるように、ナット８２の外周縁部に隙間埋め部（挿入部）としての段部８２Ａを設け、当該段部８２Ａを補強板６２の取付孔３４に挿入することにより、アンカーボルト７２と取付孔３４との隙間Ｅを埋めても良い。

具体的には、ナット８２における補強板６２側の外周縁部には、ナット８２の本体部８２Ｂよりも直径が小さい円柱形の段部８２Ａが設けられている。この段部８２Ａの直径は、取付孔３４の直径よりも僅かに小さくされている。なお、ナット８２の本体部８２Ｂの直径は、取付孔３４の直径よりも大きい。

したがって、アンカーボルト７２のネジ部７８にナット８２を締め込むと、補強板６２がコンクリート側面１２Ｓに固定されると共に、ナット８２の段部８２Ａがアンカーボルト７２と取付孔３４との隙間Ｅに挿入される。これにより、アンカーボルト７２と取付孔３４との隙間が埋められるため、アンカーボルト７２に対する補強板６２の相対変位（ガタツキ）が抑制される。したがって、アンカーボルト７２と補強板６２との間のせん断力の伝達効率が向上する。

しかも、アンカーボルト７２のネジ部７８にナット８２を締め込むことにより、アンカーボルト７２と取付孔３４との隙間Ｅを埋めることができるため、施工性が向上する。

また、図９（Ｂ）に示されるように、ナット８４の外周縁部には、挿入部として、補強板６２へ向うに従って直径が小さくなる円錐台状のテーパ部８４Ａを設けても良い。このテーパ部８４Ａを補強板６２の取付孔３４に挿入すると共に、当該テーパ部８４Ａを取付孔３４の周縁部に当接させることにより、アンカーボルト７２に対する補強板６２の相対変位（ガタツキ）をより確実に抑制することができる。したがって、アンカーボルト７２と補強板６２との間のせん断力の伝達効率がさらに向上する。なお、ナット８２，８４は、上記第２実施形態にも適用可能である。

さらに、アンカーボルト７２と取付孔３４との隙間Ｅには、上記第２実施形態で説明した隙間埋め部（取付孔用充填材）としてのモルタル２６Ａ（図７参照）を充填し、当該隙間Ｅを埋めても良い。

次に、上記第１〜第３実施形態に係る有孔梁の補強構造の変形例について説明する。なお、以下では、上記第１実施形態を例に各種の変形例について説明するが、これらの変形例は上記第２，第３実施形態にも適宜適用可能である。

上記実施形態では、一対の補強板３０を長方形に形成した例を示したが、これに限らない。一対の補強板３０は、梁材軸方向に長手（長尺）の部材であれば良く、例えば、長軸を梁材軸方向とした楕円形に形成しても良い。

また、上記実施形態では、上下一対のＰＣ鋼棒４０Ａを上下方向に並べて配置したが、これに限らない。複数のＰＣ鋼棒４０Ａの配置や本数は適宜変更可能であり、例えば、複数のＰＣ鋼棒４０Ａを千鳥状やマトリクス状に配置しても良い。ＰＣ鋼棒４０Ｂの配置や本数についても同様である。

また、上記実施形態では、ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂの両端部にネジ部４２を設けた例を示したが、ＰＣ鋼棒４０Ａ，４０Ｂの一端部に補強板３０に係止される係止部（頭部）を設け、他端部にのみネジ部４２を設けても良い。

また、上記実施形態では、補強板３０と梁１２との隙間に密着用充填材としてのモルタル２６を充填した例を示したが、これに限らない。密着用充填材としては、例えば、モルタル、グラウト等を含むセメント系充填材を充填しても良いし、樹脂系の樹脂系充填材を充填しても良い。また、密着用充填材には、接着剤を用いることも可能である。取付孔用充填材の種類（材質）についても同様である。なお、これらの密着用充填材及び取付孔用充填材は、必要に応じて設ければ良く、適宜省略可能である。

さらに、上記実施形態では、梁１２のコンクリート側面１２Ｓに円形の貫通孔２２を形成した例を示したが、これに限らない。コンクリート側面１２Ｓに形成する貫通孔２２の大きさ、形状はその用途に応じて適宜変更可能であり、例えば、コンクリート側面１２Ｓに楕円形や矩形の貫通孔を形成しても良い。この場合、補強板３０に形成する開孔の大きさ、形状は、貫通孔に応じて適宜変更すれば良い。また、上記実施形態では、梁１２の梁成方向の略中央部に貫通孔２２を形成した例を示したが、貫通孔２２の配置は適宜変更可能である。

さらにまた、上記実施形態では、スラブ１４が一体された梁１２に対して一対の補強板３０を取り付けた例を示したが、スラブ１４が一体されていない梁１２に対して一対の補強板３０を取り付けても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ 有孔梁の補強構造
１２ 梁
１２Ｃ コンクリートコア部
１２Ｓ コンクリート側面
２０ せん断補強筋
２２ 貫通孔
２６Ａ モルタル（隙間埋め部、取付孔用充填材）
３０ 補強板
３２ 開孔
３４ 取付孔
４０Ａ ＰＣ鋼棒（せん断力伝達部材、緊張線材）
４０Ｂ ＰＣ鋼棒（せん断力伝達部材、緊張線材）
６０ 有孔梁の補強構造
６２ 補強板
６４Ａ スタッドボルト（せん断力伝達部材、ボルト部材）
６４Ｂ スタッドボルト（せん断力伝達部材、ボルト部材）
６６ ネジ部
６８ ナット
７０ 有孔梁の補強構造
７２ アンカーボルト（せん断力伝達部材、ボルト部材）
７８ ネジ部
８０ ナット
８２ ナット
８２Ａ 段部（隙間埋め部、挿入部）
８４ ナット
８４Ａ テーパ部（隙間埋め部、挿入部）

Claims (6)

1. せん断補強筋によって囲まれたコンクリートコア部をコンクリート側面から貫通する貫通孔が形成された鉄筋コンクリート製の梁と、
   前記貫通孔と通じる開孔が形成され、前記コンクリート側面に前記梁の梁材軸方向に沿って重ねられた補強板と、
   前記補強板における前記貫通孔の前記梁材軸方向両側から前記コンクリートコア部へそれぞれ延出し、該補強板を前記コンクリート側面に固定する複数のせん断力伝達部材と、
   を備えた有孔梁の補強構造。
2. 前記梁の両側には、該梁を挟んで互いに対向する一対の前記補強板が配置され、
   複数の前記せん断力伝達部材が、前記梁を貫通すると共に、緊張力が付与された状態で一対の前記補強板を連結する緊張線材である、
   請求項１に記載の有孔梁の補強構造。
3. 前記補強板における前記貫通孔の前記梁材軸方向両側には、一対の前記せん断力伝達部材が上下方向に並んで配置されている、
   請求項１又は請求項２に記載の有孔梁の補強構造。
4. 前記せん断力伝達部材が、一端部が前記補強板に形成された取付孔を貫通すると共に、該一端部にナットが取り付けられるネジ部が設けられたボルト部材とされ、
   前記取付孔と前記ボルト部材との隙間には、該隙間を埋める隙間埋め部が設けられている、
   請求項１に記載の有孔梁の補強構造。
5. 前記隙間埋め部が、前記隙間に充填された取付孔用充填材である、
   請求項４に記載の有孔梁の補強構造。
6. 前記隙間埋め部が、前記ナットの外周縁部に形成され、前記取付孔に挿入される挿入部である、
   請求項４に記載の有孔梁の補強構造。

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