JP2017141572A

JP2017141572A - Ｈ型鋼柱の耐震補強構造

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Publication number: JP2017141572A
Application number: JP2016022333A
Authority: JP
Inventors: 藤本　隆司; Takashi Fujimoto; 隆司藤本
Original assignee: FUJIMOTO KK
Current assignee: FUJIMOTO KK
Priority date: 2016-02-09
Filing date: 2016-02-09
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2036-02-09
Also published as: JP5974314B1

Abstract

【課題】構造が簡単で組み立て作業が容易で、固化剤との一体化を図り配筋量を減らすことが可能で、外周に配置する繊維シートの変形による損傷を無くすことが可能なＨ型鋼柱の耐震補強構造を提供することを目的とする。【解決手段】水平断面が半円形の本体の上下に内側に水平に伸びる上下水平横補強リブと、前記上下水平補強リブ部間に左右垂直補強リブ部を有し、その一対を左右垂直補強リブ同士が接するように向き合わせて下部構造から立設するＨ型鋼柱の周囲に所定空隙をおいて上下方向に複数連設して配置される補強部材と、補強部材の外周に配置される繊維シートと、Ｈ型鋼柱と補強部材との間の空隙に充填される固化剤と、からなることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、Ｈ型鋼柱の耐震補強構造に関する。

従来、Ｈ型鋼柱の耐震補強構造として、対向する一対のフランジと、その対向間隔内に設けたウエブとによって断面形状をＨ型としたＨ型鋼柱の外周を矩形の鋼板で囲み、この矩形鋼板で囲んだ内側にグラウト材を充填するとともに上記グラウト材に軸方向筋を埋設し、上記ウエブに平行な面側に配置する軸方向筋の総合曲げ耐力を、フランジに平行な面側に配置する軸方向筋の総合曲げ耐力よりも強くして、補強柱の全方向における曲げ耐力を均等にしたＨ型鋼柱の補強構造が提案されている。

特開２０１５−２０３１９９号公報

しかしながら、従来の耐震Ｈ型鋼柱の耐震補強構造は、矩形の囲い鋼板とグラウト剤との一体化が十分でないため、配筋量が増えるという問題と、囲い鋼板が矩形であるため囲い鋼板の外周に引張強度の増加と減衰性の向上のために配置する繊維シートが矩形の囲い鋼板の角部で変形により損傷を受けるという問題を有していた。

本発明は、従来技術のもつ課題を解決する、構造が簡単で組み立て作業が容易で、固化剤との一体化を図り配筋量を減らすことが可能で、外周に配置する繊維シートの変形による損傷を無くすことが可能なＨ型鋼柱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型鋼柱の耐震補強構造は、前記課題を解決するために、水平断面が半円形の本体の上下に内側に水平に伸びる上下水平横補強リブと、前記上下水平補強リブ部間に左右垂直補強リブ部を有し、その一対を左右垂直補強リブ同士が接するように向き合わせて下部構造から立設するＨ型鋼柱の周囲に所定空隙をおいて上下方向に複数連設して配置される補強部材と、補強部材の外周に配置される繊維シートと、Ｈ型鋼柱と補強部材との間の空隙に充填される固化剤と、からなることを特徴とする。

また、本発明のＨ型鋼柱の耐震補強構造は、上下補強リブに垂直に上方、下方に伸びる位置決め用爪を固定することを特徴とする。

また、本発明のＨ型鋼柱の耐震補強構造は、前記左右垂直補強リブに複数の連結ボルト用孔を形成することを特徴とする。

また、本発明のＨ型鋼柱の耐震補強構造は、前記上下水平補強リブに複数の軸方向筋挿通孔を形成することを特徴とする。

また、本発明のＨ型鋼柱の耐震補強構造は、上下方向に連設される一対の補強部材の垂直補強リブの接合部の位置が上下で９０度異なることを特徴とする。

また、本発明のＨ型鋼柱の耐震補強構造は、前記軸方向筋の下端が下部構造に固定されることを特徴とする。

また、本発明のＨ型鋼柱の耐震補強構造は、前記補強部材を金属製又は樹脂製とすることを特徴とする。

水平断面が半円形の本体の上下に内側に水平に伸びる上下水平横補強リブと、前記上下水平補強リブ部間に左右垂直補強リブ部を有し、その一対を左右垂直補強リブ同士が接するように向き合わせて下部構造から立設するＨ型鋼柱の周囲に所定空隙をおいて上下方向に複数連設して配置される補強部材と、補強部材の外周に配置される繊維シートと、Ｈ型鋼柱と補強部材との間の空隙に充填される固化剤と、からなることで、組み立て作業が容易で、円形に組み立てられた補強部材の外周に配置される繊維シートの変位による損傷を防止し、矩形の補強部材に比較して繊維シートの配置量を減少することが可能で、補強部材の上下水平補強リブと垂直補強リブが固化剤との一体化を促進し、補強筋の配筋量を減らすことが可能なＨ型鋼柱の耐震補強構造を提供することが可能となる。
上下補強リブに垂直に上方、下方に伸びる位置決め用爪を固定することで、補強部材を上方向に連設する際の位置決め精度を向上することが可能となる。
左右垂直補強リブに複数の連結ボルト用孔を形成することで、一対の補強部材の向かい合わせ連結が容易に実施することが可能になる。
上下水平補強リブに複数の軸方向筋挿通孔を形成することで、軸方向筋を正確に位置決めして配筋摺ることが可能になる。
上下方向に連設される一対の補強部材の垂直補強リブの接合部の位置が上下で９０度異なることで、上下方向に連設される補強部材の垂直補強リブ同士の接合部の位置が直線状に整列しないので曲げ耐力を向上することが可能となる。
軸方向筋の下端が下部構造に固定されることで、軸方向筋の補強効果を向上することが可能となる。
補強部材を金属製又は樹脂製とすることで、容易に入手可能な材料で形成できるのでコスト的に低価格の耐震補強構造とす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。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図により説明する。図１は、Ｈ型鋼柱の耐震補強構造に用いる補強部材１の上面図であり、図２は、補強部材１の正面図である。

補強部材１は、鋼等の金属や強化樹脂等の樹脂で形成される。補強部材１は、半円形の本体２の上下に水平に前方に伸びる上水平補強リブ３と下水平補強リブ４が形成される。上下水平補強リブ３、４と本体２の端部を連結する左右の垂直補強リブ５が形成される。

上下の水平補強リブ３、４には、位置決め用爪６が垂直に上方、下方に伸びるように固定される。上下の水平補強リブ３、４には、軸方向筋挿通孔７が複数形成される。左右の垂直補強リブ５、５には、連結ボルト用孔８が複数形成される。

図３は、下部構造１３から立設するＨ型鋼柱９の外周に所定間隙を開けて、１対の補強部材１、１を互いの左右の垂直補強リブ５、５が接するように配置し、垂直補強リブ５に形成した連結ボルト用孔８に連結ボルト１０を挿通して固定した状態を示す図である。１対の半円形の補強部材１、１を向かい合わせに連結することにより外周が円形の補強部が形成される。

図４は、床や基礎等の下部構造１３に下端部を固定されて立設するＨ型鋼柱９の外周に向かい合わせに連結した一対の補強部材１、１を上方向に順次連設する状態を示す図である。上下に位置する補強部材１、１の垂直補強リブ５、５の接合面の位置が９０度異なるように接合する。上下に位置する補強部材１、１の垂直補強リブ５、５の接合面が直線状に整列すると曲げモーメントに対して弱点になることを防ぐためである。

補強部材１の上下水平補強リブ３、４に形成される軸方向筋挿通孔７に挿入される軸方向筋１１の下端部は下部構造１３に固定される。軸方向筋１１の下端を下部構造１３に固定することにより、軸方向筋１１の補強効果が向上する。

図５は、Ｈ型鋼柱９の外周に順次上方向に連設される補強部材１の上下の連結構成の一実施形態を示す図である。この実施形態では、補強部材１の上下水平補強リブ３、４の軸方向筋挿通孔７に挿入される軸方向筋１１を螺旋筋とし、螺旋筋からなる軸方向筋１１にナット１２を嵌挿配置しておき、上下方向に連設された補強部材１の上下水平補強リブ３、４を挟んだ状態でナット１２を締め付けることにより上下の補強部材１を固定する。上下の水平補強リブ３、４に連結ボルト用孔を形成しておき、連結ボルトで固定しても良い。

図６は、下部構造１３から立設するＨ型鋼柱９の補強対象に補強部材１の連設配置が終了した後、補強部材１の外周に繊維シート１４を接着剤を介して配置する。補強部材１の外周に配置される繊維シート１４は、補強されたＨ型鋼柱１の引張強度を向上させると共に、地震エネルギーを減衰する機能を有する。

図７は、円形の補強部材と矩形の補強部材の外周部の長さを比較するための図である。矩形の補強部材を１辺の長さＬが０．７ｍの正方形とすると、内部の表面積は、０．４９ｍ²になる。円形の補強部材の内部面積が矩形の補強部材と同じにするための直径Ｒは、π（Ｒ／２）²＝０．４９となる。前記式から、矩形の補強部材の内部面積と円形の補強部材の内部面積を同じにする円形補強部材の直径Ｒは、０．７８ｍとなる。円形の補強部材の円周の長さはπＲであるから２４．６ｍになる。一方、矩形の補強部材の外周の長さは、０．７×４で２．８ｍになる。

前記円形補強部材と矩形の補強部材との対比から外周に繊維シート１４を配置する場合について対比する。矩形の補強部材の外周に繊維シート１４を配置した場合、小さい変位でも矩形の補強部材の角部に大きな引張力が作用し繊維シート１４が破損するケースが多い。一方、円形の補強部材の場合、変位に対して偏った引張力が作用することがないので繊維シート１４が損傷することが少ない。

同じ内部面積の場合の円形の補強部材の円周の長さと矩形の補強部材の外周の長さから、円形の補強部材の外周に繊維シートを配置する方が、矩形の補強部材の外周に比較して少なくて済むのでコスト的に有利である。

補強部材１の外周への繊維シート１４の配置が終了すると、Ｈ型鋼柱９と補強部材１との間の空隙にセメントモルタル等の固化剤を充填する。固化剤が固化し、Ｈ型鋼柱９と補強部材３は固化剤により一体化される。補強部材１の上下水平補強リブ３、４と垂直補強リブ５、５が固化剤が充填する側に位置しているので補強部材１と固化剤との一体化を促進し、補強効果を増強する。その結果、補強鉄筋の配筋量を減らすことが可能となりコスト的に有利な耐震補強構造となる。

以上のように、本発明のＨ型鋼柱の耐震補強構造によれば、組み立て作業が容易で、円形に組み立てられた補強部材１の外周に配置される繊維シート１４の変位による損傷を防止し、矩形の補強部材に比較して繊維シート１４の配置量を減少することが可能で、補強部材１の上下水平補強リブ３，４と垂直補強リブ５，５が固化剤との一体化を促進し、補強筋の配筋量を減らすことが可能なＨ型鋼柱９の耐震補強構造を提供することが可能となる。

１：補強部材、２：本体、３：上水平補強リブ、４：下水平補強リブ、５：垂直補強リブ、６：位置決め用爪、７：軸方向筋挿通孔、８：連結ボルト用孔、９：Ｈ型鋼柱、１０：連結ボルト、１１：軸方向筋、１２：ナット、１３：下部構造、１４：繊維シート

図７は、円形の補強部材と矩形の補強部材の外周部の長さを比較するための図である。矩形の補強部材を１辺の長さＬが０．７ｍの正方形とすると、内部の表面積は、０．４９ｍ²になる。円形の補強部材の内部面積が矩形の補強部材と同じにするための直径Ｒは、π（Ｒ／２）²＝０．４９となる。前記式から、矩形の補強部材の内部面積と円形の補強部材の内部面積を同じにする円形補強部材の直径Ｒは、０．７８ｍとなる。円形の補強部材の円周の長さはπＲであるから２．４４９ｍになる。一方、矩形の補強部材の外周の長さは、０．７×４で２．８ｍになる。

本発明のＨ型鋼柱の耐震補強構造は、前記課題を解決するために、水平断面が半円形の本体の上下に内側に水平に伸び軸方向筋挿通孔を複数形成した上下水平補強リブと、前記上下水平補強リブ部間に複数の連結ボルト用孔を形成した左右垂直補強リブ部を有し、その一対を左右垂直補強リブ同士が接するように向き合わせて下部構造から立設するＨ型鋼柱の周囲に所定空隙をおいて上下方向に複数連設して配置される補強部材と、下端を下部構造に固定され上下水平補強リブに形成した軸方向筋挿通孔に挿入される螺旋筋からなる軸方向筋と、前記軸方向筋の上下水平補強リブの接合部に螺着されるナットと、補強部材の外周に配置される繊維シートと、Ｈ型鋼柱と補強部材との間の空隙に充填される固化剤と、からなることを特徴とする。

Claims

水平断面が半円形の本体の上下に内側に水平に伸びる上下水平横補強リブと、前記上下水平補強リブ部間に左右垂直補強リブ部を有し、その一対を左右垂直補強リブ同士が接するように向き合わせて下部構造から立設するＨ型鋼柱の周囲に所定空隙をおいて上下方向に複数連設して配置される補強部材と、
補強部材の外周に配置される繊維シートと、
Ｈ型鋼柱と補強部材との間の空隙に充填される固化剤と、
からなることを特徴とするＨ型鋼柱の耐震補強構造。
上下補強リブに垂直に上方、下方に伸びる位置決め用爪を固定することを特徴とする請求項１に記載のＨ型鋼柱の耐震補強構造。
前記左右垂直補強リブに複数の連結ボルト用孔を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のＨ型鋼柱の耐震補強構造。
前記上下水平補強リブに複数の軸方向筋挿通孔を形成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型鋼柱の耐震補強構造。
上下方向に連設される一対の補強部材の垂直補強リブの接合部の位置が上下で９０度異な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型鋼柱の耐震補強構造。
前記軸方向筋の下端が下部構造に固定され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型鋼柱の耐震補強構造。
前記補強部材を金属製又は樹脂製とすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＨ型鋼柱の耐震補強構造。