JP4770300B2 - 補強方法 - Google Patents

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Description

本発明は、鉄筋コンクリート等よりなる梁、柱、壁あるいはそれらの連結体などの構造物を補強するための補強部材によって補強された構造物の補強方法に関するものである。詳しくは、炭素繊維、アラミド繊維等の連続繊維の含有物を用いて構造物を補強する方法に関する。
既存の建築物の柱、梁等を補強する工法として、連続繊維を用いる工法がある。
特公平7−111080号公報には、炭素繊維、ガラス繊維等の補強用繊維のシート状強化体に未硬化の樹脂を含浸させて補強用シート状強化体をつくり、該補強用シート状強化体を既存建築物の柱の外側に1重以上貼り付け、貼り付けた補強用シート状強化体の未硬化の樹脂を硬化させることにより柱を補強する方法が記載されている。
特開2000−320070号公報の0014段落には、梁の下面の表面部分にCFRP硬化板を梁長手方向に間隔をおいて埋設状に固設しておき、炭素繊維シート状強化体を梁底面に貼着すると共に、該炭素繊維シート状強化体を各CFRP硬化板に貼着することが記載されている。
特開平8−120948号公報の図2には、梁と柱との連結体よりなる構造物を炭素繊維、アラミド繊維などの長繊維とエポキシ樹脂との複合材料よりなるテープで補強する工法として、既設コンクリート梁に該テープを貼着すること;該テープの一端側を炭素繊維シート状強化体によるフープ巻きで梁に定着すること;該テープの他端側については、該柱に穴を設けておき、この穴に該テープの他端を挿入し、エポキシ樹脂で定着すること;が記載されている。
特公平7−111080号公報 特開2000−320070号公報 特開平8−120948号公報
上記特公平7−111080号公報の工法は、補強用シート状強化体を柱等に巻き付ける場合には有効であるが、梁等に沿って該補強用シート状強化体を帯状に貼着した場合には、該補強用シート状強化体の定着力が不足し、補強効果が乏しい。
特開2000−320070号公報では、定着力は改善されるが、梁の下面の表面にCFRP硬化板を埋設状に固設する必要があり、手間がかかる。
特開平8−120948号公報の工法では、補強用テープの一端側を炭素繊維シート状強化体のフープ巻きで定着するため、かかるフープ巻きをすることができる箇所にしか適用できない。
本発明は、上記従来の問題点を解決し、構造物の表面への定着力が高く、構造物の補強効果が高い補強方法を提供することを目的とする
求項の構造物の補強方法は、第1の面と、該第1の面に対し隅角部を形成するように交叉する第2の面とを有する構造物を補強する方法において、前記第2の面に穴を設ける工程と、前記第1の面に接着剤を塗着する工程と、連続繊維を配向させて集合させてなる連続繊維集合体を前記第1の面に付着させる工程と、前記連続繊維集合体に接着剤を塗着して含浸させ、硬化させてシート状強化体を形成する工程と、棒状体の基端側を前記シート状強化体上に重ね、基端側以外の少なくとも一部を前記第2の面の該穴に挿入する工程と、前記穴の内面と前記棒状体とを接着剤で固着する工程と、前記棒状体の基端側を覆うように、前記シート状強化体に添装体を接着する工程と、前記添装体及びシート状強化体に開口を穿設すると共にさらに該開口を通して前記第1の面にアンカー穴を穿設する工程と、前記開口を通して該アンカー穴にアンカーをその先端側から挿入すると共に、該アンカーの後端側を前記開口から外方へ突出させる工程と、前記アンカー穴の内面及び前記添装体と該アンカーとを接着剤で固着するアンカー固着工程とを有しており、前記シート状強化体と前記添装体、又は前記シート状強化体と前記添装体と前記棒状体とは、連続繊維と合成樹脂との複合材料よりなり、前記連続繊維は、炭素繊維又はアラミド繊維からなり、前記添装体においては、前記複合材料は、多軸方向に配向した前記連続繊維を含んでおり、前記アンカー固着工程において、前記添装体から突出したアンカーの後端側の外周を環状体で囲み、該環状体とアンカーとの間に接着剤を充填することを特徴とするものである。
請求項2の構造物の補強方法は、第1の面と、該第1の面に対し隅角部を形成するように交叉する第2の面とを有する構造物を補強する方法において、前記第2の面に穴を設ける工程と、前記第1の面に接着剤を塗着する工程と、連続繊維を配向させて集合させてなる連続繊維集合体を前記第1の面に付着させる工程と、前記連続繊維集合体に接着剤を塗着して含浸させ、硬化させてシート状強化体を形成する工程と、棒状体の基端側を前記シート状強化体上に重ね、基端側以外の少なくとも一部を前記第2の面の該穴に挿入する工程と、前記穴の内面と前記棒状体とを接着剤で固着する工程と、前記棒状体の基端側を覆うように、前記シート状強化体に添装体を接着する工程と、前記添装体及びシート状強化体に開口を穿設すると共にさらに該開口を通して前記第1の面にアンカー穴を穿設するアンカー穴穿設工程と、前記開口を通して該アンカー穴にアンカーをその先端側から挿入すると共に、該アンカーの後端側を前記開口から外方へ突出させる工程と、前記アンカー穴の内面及び前記添装体と該アンカーとを接着剤で固着するアンカー固着工程とを有しており、前記シート状強化体と前記添装体、又は前記シート状強化体と前記添装体と前記棒状体とは、連続繊維と合成樹脂との複合材料よりなり、前記連続繊維は、炭素繊維又はアラミド繊維からなり、前記添装体においては、前記複合材料は、多軸方向に配向した前記連続繊維を含んでおり、前記添装体には、前記シート状強化体と重なる面と反対方向に突出する筒部が突設されており、前記アンカー穴穿設工程において、該筒部を通して前記アンカー穴を穿設し、前記アンカー固着工程において、該筒部の内面と前記アンカーとの間に接着剤を充填することを特徴とするものである。
請求項の構造物の補強方法は、請求項1又は2において、前記添装体は、前記シート状強化体に重なる平部と、前記棒状体を受容する凹条とを有しており、前記平部を接着剤で前記シート状強化体に接着し、前記凹条の内面及びシート状強化体と前記棒状体とを接着剤で接着することを特徴とするものである
求項の構造物の補強方法は、請求項ないしのいずれか1項において、前記第2の面は壁の壁面であり、前記第2の面の穴は該壁を貫通しており、前記壁を挟んだ両側にそれぞれ構造物が存在しており、該両側の構造物にそれぞれシート状強化体を固着させ、前記第2の面の穴に挿通された棒状体の一端側を一方のシート状強化体の上に重ね、前記棒状体の一端側を覆うように、前記一方のシート状強化体に添装体を接着し、前記棒状体の他端側を他方のシート状強化体の上に重ね、前記棒状体の他端側を覆うように、前記他方のシート状強化体に添装体を接着することを特徴とするものである。
請求項の構造物の補強方法は、請求項ないしのいずれか1項において、前記第2の面は壁の壁面又はスラブの表面であり、前記第2の面の穴は該壁又はスラブを貫通して該壁又はスラブの前記第2の面と反対側の第3の面に連通しており、前記壁又はスラブの前記第2の面側には、前記第2の面に対し隅角部を形成するように交叉する前記第1の面を有する構造物が存在しており、前記壁又はスラブの前記第3の面側には構造物が存在しておらず、前記第1の面に第1のシート状強化体を固着させ、前記第3の面のうち前記壁又はスラブを挟んで該構造物と反対側となる部分に、第2のシート状強化体を固着させ、前記第1のシート状強化体に沿うように形成された上下方向部と前記第2のシート状強化体に沿うように形成された横方向部とを有する前記棒状体の前記上下方向部を前記第3の面側から前記第2の面の穴に挿通し、前記棒状体の前記横方向部を前記第2のシート状強化体の上に重ね、前記棒状体の前記横方向部の一端側を覆うように、前記第2のシート状強化体に添装体を接着し、前記第1の面側に延出した前記棒状体の前記上下方向部の他端側を、前記第1のシート状強化体の上に重ね、前記棒状体の前記上下方向部の他端側を覆うように、前記第1のシート状強化体に添装体を接着することを特徴とするものである
求項1,2の補強方法によると、構造物が連続繊維に接着剤を含浸させたシート状強化体によって補強される。このシート状強化体は、それと一体の棒状体が第2の面の穴内に挿入され、接着剤で固着されており、第2の面への定着強度が高い。
請求項の補強方法によると、添装体及びシート状強化体と棒状体との連結強度が極めて高いものとなる。
請求項1,2の補強方法によると、添装体及びシート状強化体がそれを貫くアンカーによって第1の面に定着されており、定着強度が高い。このため、構造物が十分に補強される。
請求項1,2の補強方法によると、アンカーと添装体及びシート状強化体との連結強度が高く、構造物の補強効果に優れる。
請求項の補強方法は、柱の補強に極めて好適である。
請求項の補強方法は、壁やスラブ、梁、柱等がT字形又はL字形に交叉した構造物の補強に極めて好適である。
以下に、図面を参照して参考例及び本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができることはいうまでもない。
本発明に用いる構造物の補強部材は、構造物表面に接着される、連続繊維を含有したシート状強化体と、延出体とを備える。そして、この延出体は、以下のようにしてシート強化体及び構造物に固着されている。すなわち、延出体は、シート状強化体の表面上の一部に沿うように設けられ、固着手段とシート状強化体とに挟まれるようにして基端側がシート状強化体に固着されている。一方、上記基端側以外は、シート状強化体から延出している。そして、この延出した部分の少なくとも一部が構造物に固着される。
なお、本発明においては、壁、スラブ、梁、及び柱等のいくつかの要素を一体として構造物と呼ぶ場合がある。例えば、壁と梁、スラブと梁、壁と柱、及びスラブと柱、等それぞれの要素が組み合わされたものを一体として構造物とよぶ場合がある。一方、壁、スラブ、梁、及び柱等の各要素を単独でそれぞれ構造物という場合もある。例えば、構造物がスラブのみを表す場合、構造物が柱のみを表す場合もあり得る。
以下、まず、上記補強部材を用いて補強工事が行われた構造物の具体例について説明する。
第1図(a)は参考例に係る構造物及びその補強部材10の斜視図であり、第1図(b),(c)はそれぞれ第1図(a)のB−B線及びC−C線に沿う断面図である。第2図(a),(b)はそれぞれこの補強部材10の斜視図及び分解斜視図である。また、第3図(a)〜(d)はこの補強部材10による構造物の補強方法の説明図である。
この参考例では、構造物は、第1図(a),(b)に示すように、水平に延設された梁1と、この梁1の上側に形成された、建物の床等を構成するスラブ2とを有している。該梁1は上部がスラブ2の底面2aに連なっている。第1の面としての梁1の側面1aと第2の面としてのスラブ2の底面2aとは、互いに隅角部を形成するように略直角に交叉している。この梁1を補強する方法について主として第2図(b)及び第3図を参照して説明する。
まず、第3図(a)に示すように、構造物の第2の面としてのスラブ2の底面2aにドリル等により延出体としての棒状体14の先端側を受容する穴2bを、所定間隔をおいて複数個設ける。
次に、第3図(b)のように、構造物の第1の面としての梁1の側面1a,1a及び底面1bにエポキシ系などの接着剤を塗着する。次いで、連続繊維を一方向に引き揃え、繊維状物などによってシート状に保形してなる連続繊維集合体を一側面1aから底面1bを経て他側面1aにまで貼り付ける。この参考例では、連続繊維集合体の連続繊維の配向方向は、後述の棒状体14の長手方向と平行方向とされる。連続繊維の配向方向を棒状体14の長手方向と平行にすることにより、構造物に応力が生じた場合に、シート状強化体12から棒状体14への応力の伝達をスムーズにしやすくなる。なお、接着剤及び連続繊維重合体は一方の側面1aにのみ付着されてもよい。
次に、この連続繊維集合体に接着剤を付着させて含浸させ、該接着剤を硬化させる。これにより、連続繊維と接着剤硬化物(合成樹脂)とが複合した連続繊維強化合成樹脂複合材料よりなるシート状強化体12が第3図(b)の通り梁1に固着した状態にて形成される。
その後、スラブ底面2aの穴2bに接着剤16を充填し、棒状体14の先端部をこの穴2bに挿入して固着させる。この際、棒状体14の基端側を、梁側面1aに貼り付けられたシート状強化体12の外面に重ね合わせる。なお、該接着剤16は、棒状体14の先端部を穴2bに挿入するのに先立ち該棒状体14の先端部に付着されてもよく、棒状体14の先端部を穴2bに挿入してから該穴2bに充填されてもよい。
次に、第3図(c)のように、添装体18を棒状体14に被せてシート状強化体12に接着剤によって接着する。
この参考例においては、添装体18は、第2図(b)の通り、1対の平部18aと、半割円筒状の凹条部18bとを有した略々Ω字形側面視形状のものである。平部18a,18aは、凹条部18bの長手方向の縁部から互いに離反する方向へ延出している。
添装体18を接着するに際しては、平部18aに接着剤を塗着しておくと共に、凹条部18b内に接着剤を填めるように塗着しておく。この凹条部18b内に棒状体14の基端側を嵌合させ、平部18a,18aをシート状強化体12に押し付け、この接着剤を硬化させる。この状態が第3図(d)及び第1図である。なお、棒状体14は凹条部18bの長手方向の略全体にわたって存在する。
ここで、凹条部18bは、棒状体14のうちシート状強化体12上に存在している部分のみを覆うようになっていればよい。つまり、添装体18は、棒状体14の基端側の末端からシート状強化体12のスラブ底面2a側の端部までの間、即ちシート状強化体12のうち棒状体14の基端側が存在している領域のみを覆う大きさであればよい。なぜなら、添装体18は、棒状体14とシート状強化体12とを固着する固着手段の一部として機能するからである。シート状強化体12のうち棒状体14の基端側が存在している領域のみを覆うように添装体18を設計すれば、上記機能を十分に発揮できる。
従って、添装体18を無駄に大きくする必要はない。例えば、添装体18の大きさを、棒状体14の基端側の末端を大きく越えるような大きさ(シート状強化体12の大部分又は全体を覆う大きさ)にする必要はない。むしろ、添装体の大きさを大きくしすぎることにより、材料(例えば、添装体や接着剤)のコストアップ、施工の困難性等の発生が懸念される。
但し、本発明においては、棒状体14をシート状強化体12に強固に固着できればよい。このため、本発明の要旨の範囲内において、棒状体14の基端側の末端が添装体18の下端からはみ出してもよい。同様に、本発明の要旨の範囲内において、添装体18を棒状体14の基端側の末端からはみ出すように設けてもよい。
第1図及び第3図(d)の状態にあっては、強化体12が梁1に固着され、該強化体12に固着された棒状体14が穴2bに挿入固着された状態となっており、梁1が補強されている。
補強部材10は、この補強工事の結果、梁1に固着した状態にて存在するものである。
この補強部材10は、第2図の通り、梁側面1aに固着されたシート状強化体12と、一端側(基端側)が該シート状強化体12に固着され、他端側(先端側)が該シート状強化体12からシート状強化体12の面方向且つ上方へ延出してスラブ2に固着された、延出体としての棒状体14と、該棒状体14をシート状強化体12に固着するための添装体18とを備えてなる。
換言すれば、以下の通りである。
つまり、この参考例においては、補強部材10は、梁側面1aに固着されたシート状強化体12を有する。さらに、補強部材10は、棒状の延出体となる棒状体14を有する。棒状体14は、シート状強化体12の表面上の一部に沿うように設けられている。そして、該棒状体14は、固着手段としての添装体18及び接着剤とシート状強化体12とに挟まれるようにして一端側(基端側)が該シート状強化体12に固着されている。一方、他端側(先端側)がシート状強化体12からシート状強化体12の面方向且つ上方へ延出してスラブ2に固着されている。
そして、この参考例においては、上記固着手段の一部として、該棒状体14をシート状強化体12に固着するための添装体18を備える。添装体18は、シート状強化体12に重なる平部18a及び棒状体14を受容する凹条部18bを有している。棒状体14は、上記凹条部18bに受容され、接着剤によって添装体18及びシート状強化体12に固着されている。加えて、添装体18は、接着剤によってシート状強化体12に固着されている。
第1図(a)に示すように、この参考例においては、該シート状強化体12は、梁側面1aに沿って梁1の長手方向に連続して延在した長尺帯状の連続繊維強化合成樹脂よりなり、それに含有される連続繊維は棒状体14の延在方向に配向している。つまり、この参考例においては、シート状強化体12中の連続繊維は、棒状体14の延在方向と平行方向に配向している。連続繊維を棒状体14の延在方向に配向させることにより、構造物に応力が生じた場合に、シート状強化体12から棒状体14への応力の伝達をスムーズにしやすくなる。
スラブ底面2aと梁側面1aとの交叉隅角付近には棒状体14の先端側を受容する穴2bが設けられており、棒状体14の先端側は、この穴2bに挿入され、接着剤16により固着されている。
なお、この参考例では、シート状強化体12の長手方向(棒状体の延在方向)に複数の棒状体14及び添装体18が設けられている。シート状強化体12の張力を発生させたい端部にこのように複数添装体18及び棒状体14を設けることが好ましい。中でも端部全体にわたって複数添装体18及び棒状体14を設けると、より確実に張力を構造物に対して働かせやすくなるので好適である。
また、延出体(棒状体14)に用いる材料としては、通常、金属(例えば、鉄)や、連続繊維と合成樹脂との複合材料を用いる。好ましくは、連続繊維と合成樹脂との複合材料を用いることである。この場合、シート状強化体12にも連続繊維と合成樹脂との複合材料を用いることが好ましい。このように、シート状強化体12及び延出体(棒状体14)を連続繊維と合成樹脂との複合材料とすることにより、耐久性を高くしやすい。また、連続繊維にすることにより、より大きな応力を伝達しやすくなる。
具体的には、シート状強化体12に連続繊維を用いるので、延出体(棒状体14)にも連続繊維を用いることにより、以下の利点が発揮されやすくなる。つまり、シート状強化体12が引っ張られて変形した場合においても、この変形に対して、延出体(棒状体14)が追従しやすくなる。以上の観点から、より好ましくは、シート状強化体12中の連続繊維と、延出体(棒状体14)中の連続繊維とを同素材とすることである。
添装体18に用いる材料として、連続繊維と合成樹脂との複合材料を用いる。シート状強化体12にも連続繊維と合成樹脂との複合材料を用いることが好ましい。このように、シート状強化体12及び添装体18を連続繊維と合成樹脂との複合材料とすることにより、耐久性を高くしやすい。また、連続繊維にすることにより、より大きな応力を伝達しやすくなる。
具体的には、シート状強化体12に連続繊維を用いるので、添装体18にも連続繊維を用いることにより、以下の利点が発揮されやすくなる。つまり、シート状強化体12が引っ張られて変形した場合においても、この変形に対して、添装体18が追従しやすくなる。この結果、添装体18とシート状強化体12との界面剥離が抑制される傾向となる。より好ましくは、シート状強化体12中の連続繊維と、添装体18中の連続繊維とを同素材とすることである。
なお、とりわけ、延出体(棒状体14)及び添装体18を、どちらとも連続繊維を含有した繊維強化合成樹脂製のものとすることが好ましい。つまり、シート状強化体12、添装体18及び延出体(棒状体14)を連続繊維と合成樹脂との複合材料とすることが好ましい。
上記連続繊維は、高弾性、高強度の炭素繊維又はアラミド繊維からなる。なお、シート状強化体12に含有される連続繊維と添装体18に含有される連続繊維とを同素材とすることにより、シート状強化体12と添装体18との動的特性(例えば引張弾性率)を揃え易くなる。これは、シート状強化体12と延出体(棒状体14)とにおいても同じである。
なお、同素材とは炭素繊維同士など、繊維の種類として同じであればよく、中でも同一繊維を使うことでより動的特性を揃えることができると共に、素材コストを低減できる。
この参考例では、添装体18は予め第2図(b)に示す形状に成形された成形体よりなる。ただし、シート状強化体12と同様に、現場にて接着剤を塗着して連続繊維集合体を付着させ、これに接着剤を含浸させることによって添装体18が形成されてもよい。
この添装体18を構成する連続繊維は、上下方向、水平左右方向及びこれらに斜交する方向にそれぞれ配向した4軸方向のものが好適であるが、それ以外の多軸方向に配向されてもよい。例えば、添装体18は、延出体(棒状体14)の延在方向と平行方向に延在した連続繊維と、これと交叉方向に延在した連続繊維とを含む態様が挙げられる。
かかる構成の補強部材10によって補強された梁1にあっては、シート状強化体12が梁1に固着されていると共に、このシート状強化体12から延出した棒状体14の先端部がスラブ2の穴2bに接着剤16によって固着されているので、シート状強化体12の梁側面1aへの定着強度が高く、梁1の補強効果が高い。また、該シート状強化体12は、フープ巻きできない構造物部分にもしっかりと固着可能である。
この参考例では、シート状強化体12と添装体18との間に棒状体14の基端側を挟み込むようにして固着しているため、シート状強化体12と棒状体14との連結強度が高い。特に、この参考例では、添装体18に凹条部18bを設け、この凹条部18b内に棒状体14の基端側を配置し、接着剤で該凹条部18bの内面及びシート状強化体12に固着しているため、棒状体14の基端側とシート状強化体12との連結が極めて強固なものとなっている。
この補強部材10にあっては、添装体18には、前述の通り、多軸方向に配向した連続繊維が含まれているため、添装体18は、極めて強度が高く、且つ強度異方性が低い。
なお、シート状強化体12中の連続繊維と添装体18中の連続繊維とを同素材とすれば、シート状強化体12と添装体18との動的特性(例えば引張弾性率)を揃え易い。また、素材コストを低減し、シート状強化体12及び添装体18の製造コストを低減することもできる。
上記の参考例においては、シート状強化体12の長手方向(スラブ底面2a(第2の面)の延在方向)に複数の棒状体14及び添装体18が並列に配設されている(第1図(a))が、以下に、第17図を参照して、添装体の好ましい他の参考例について説明する。
なお、第17図(a)は、参考例として上記参考例の添装体18を複数個並列に配設した状態を示す斜視図(第1図(a)のスラブ底面2a(第2の面)と梁側面1a(第1の面)との隅角部付近の拡大図)であり、第17図(b)は別の参考例に係る連続添装体180の斜視図である。
この参考例においては、添装体180は、平部18aと凹条部18bとが交互に複数個形成され、これらの凹条部18bに、複数の延出体としての棒状体14がそれぞれ受容されるようになっている。これらの凹条部18bは、各々の長手方向を平行方向として配列されている。この添装体180の長手方向の両端側はそれぞれ平部18aとなっている。
即ち、この添装体180は、上記の参考例の添装体18を複数個並列に配置し、隣り合う平部18a,18a同士を結合した如き構成となっている。以下、この添装体180を連続添装体と称する。
第17図(b)の補強構造10’は、第17図(a)の補強構造10において、複数個の添装体18を用いる代わりに、この連続添装体180を用いて複数本の棒状体14をシート状強化体12に固着してなるものである。
この補強構造10’を構築するに当っては、まず、スラブ底面2a(第2の面)に、梁側面1a(第1の面)の延在方向に所定の間隔(連続添装体180の隣り合う凹条部18b,18b同士の間隔と略等間隔)をおいて複数個の穴2b(第17図では図示略)をあけると共に、該梁側面1aにシート状強化体12を固着させる。次いで、複数本の棒状体14をそれぞれ対応する穴2bに差し込み、各々の下端側をシート状強化体12の上に重ねる。そして、接着剤で各棒状体14の上端側を穴2b内に固着する。なお、ここまでの手順は、前述の第3図(a)から(b)までの手順と同様である。
その後、各棒状体14の下端側をそれぞれ対応する凹条部18b内に受容させつつ、連続添装体180をシート状強化体12の上辺部に沿って配置し、接着剤で固着する。これにより、複数本の棒状体14が連続添装体180を介して一体的にシート状強化体12に固着され、補強構造10’の施工が完了する。
この補強構造10’のその他の構成は第17図(a)の補強構造10(即ち、第1〜3図の補強構造10)と同様となっており、同一の符号は同一の部分を示している。
第17図(a)と同(b)とを比較して、この連続添装体180を用いる利点を以下に説明する。シート状強化体12が固着された梁側面1aに局所的なひび割れが発生することにより、シート状強化体12を局所的に下方へ引っ張る引っ張り力Fが発生する場合がある。
この場合、第17図(a)のように、シート状強化体12の上辺に沿って添装体18を複数個並列に配設し、各添装体18によって複数の棒状体14を個別にシート状強化体12に固着してなる補強部材10にあっては、このひび割れによって発生する引っ張り力Fを、このひび割れが発生した箇所の上方に位置する個々の添装体18及び棒状体14で支えることとなる。
引っ張り力Fが大きくなると、個々の添装体18と棒状体14では支えきれなくなる場合が考えられる。無論、棒状体14を長く、添装体18を大きくすれば、より大きな引っ張り力に耐えることができるようになる。しかし、棒状体14を長く、添装体18を大きくすることにより、材料のコスト増、施工の困難性等が懸念される。
これに対し、複数個の添装体18を用いる代わりに、第17図(b)のように、この連続添装体180を用いて複数本の棒状体14を一体的にシート状強化体12に固着してなる補強部材10’にあっては、梁側面1aにひび割れが発生した場合に生じる引っ張り力Fを複数の棒状体14と連続添装体180全体で支えることになる。
つまり、連続添装体180を介して上記引っ張り力Fが複数の棒状体14に分散される。これにより、各棒状体14に作用する引っ張り力fは、第17図(a)の補強部材10において1本の棒状体14に作用する引っ張り力Fよりも小さなものとなる。また、この結果、棒状体14及び連続添装体180の要求耐久性が緩和されるため、これらの小型化も行いやすくなる。
次に、第2の参考例について説明する。この参考例においては、第2の面は壁の壁面となっており、第2の面の穴は壁を貫通している。そして、壁を挟んだ両側にそれぞれ構造物が存在しており、両側の構造物にそれぞれシート状強化体を固着させている。さらに、第2の面の穴に挿通された棒状体の一端側を一方のシート状強化体の上に重ね、この棒状体の一端側を覆うように、該一方のシート状強化体に添装体を接着する。また、この棒状体の他端側を他方のシート状強化体の上に重ね、この棒状体の他端側を覆うように、該他方のシート状強化体に添装体を接着する。
以下に、この参考例の具体例を説明する。
第4図は第2の参考例に係る構造物及びその補強部材40の斜視図である。第5図は第4図のV−V線に沿う断面図、第6〜8図はこの補強方法を示す水平断面図である。
この参考例では、構造物は、方形断面形状の柱30と、該柱30の左右の側面30L,30Rにそれぞれ連なる壁32,34とを有している。第5図に示すように、各壁32,34は、それぞれ、該柱30の左右の側面30L,30Rの幅方向中央付近に連なっている。
第1の面を構成する柱30の各側面30L,30Rと、第2の面を構成する各壁32,34の前面32F,34F及び後面32B,34Bとは、それぞれ、互いに隅角部を形成するように直角に交叉している。
この柱30の補強方法について次に第6〜8図を参照して説明する。
まず、第6図に示すように、左右の壁32,34(第2の面に対応)の柱側面30L,30Rとの隅角部付近に、それぞれ、各壁32,34を貫通する貫通穴32a,34a(第2の面の穴に対応)を設ける。
次に、柱30の外面にエポキシ系などの接着剤を塗着する。そして、柱左側面30Lと壁32の前面32Fとの隅角部から柱前面30Fを回り込んで柱右側面30Rと壁34の前面34Fとの隅角部までを取り囲むように、連続繊維集合体48’を付着させ、次いで接着剤を塗着して含浸させる。また、柱左側面30Lと壁32の後面32Bとの隅角部から柱後面30Bを回り込んで柱右側面30Rと壁34の後面34Bとの隅角部まで連続繊維集合体48’を付着させ、次いで接着剤を塗着して含浸させる。
これらの接着剤が硬化することにより、柱30の側面にシート状強化体48が固着した状態にて形成される。
その後、各貫通穴32a,34aに接着剤46を充填し、第7図の如く、各貫通穴32a,34aにそれぞれ棒状体44を挿通する。この際、各棒状体44の両端側をそれぞれ壁32,34の前面32F,34F側及び後面32B,34B側に延出させ、各シート状強化体48の外面に重ね合わせる。なお、該接着剤46は、各棒状体44を貫通穴32a,34aに挿入するのに先立ち各棒状体44に付着されてもよく、各棒状体44を各貫通穴32a,34aに挿通してから各貫通穴32a,34bに充填されてもよい。
次に、第8図のように、各棒状体44に被せるようにしてシート状強化体48の外面に添装体18を接着する。添装体18は前記参考例と同一構造のものであり、接着剤によってシート状強化体48に接着される。また、その凹状部18bに接着剤を填めておくことにより、棒状体44が該接着剤を介して添装体18及びシート状強化体48に接着される。
これらの接着剤が硬化することにより、柱30の外面をとり巻くようにシート状強化体48,48が固着され、これらシート状強化体48,48同士が棒状体44,44によって連結された補強構造が構築される。
この補強部材40は、このように柱30の外面に固着した状態で存在するものである。
この補強部材40は、上述の通り、シート状強化体48と、棒状体44と、添装体18とによって構成されている。シート状強化体48は連続繊維とこれに含浸された接着剤の硬化物とからなる。棒状体44も、連続繊維強化合成樹脂製とされている。
かかる構成の補強部材40にあっても、各シート状強化体48が柱30の表面に固着されていると共に、各シート状強化体48の両端側にそれぞれ固着された棒状体44がこれらシート状強化体48同士を連結すると共に、該棒状体44が各壁32,34に対し、接着剤46によって固着されている。従って、シート状強化体48の柱30の表面への定着強度が高く、柱30の補強効果が高い。
なお、第6〜8図では連続繊維集合体を柱に接着し、これに接着剤を含浸させてシート状強化体48を形成しているが、第9図のように、予めコ字形に成形された連続繊維強化合成樹脂製のシート状強化体49を用いてもよい。
また、この参考例でも、複数個の添装体18を用いて複数本の棒状体44を個別に各シート状強化体48に固着する代わりに、第17図(b)の連続添装体180を用いて複数本の棒状体44を一体的に各シート状強化体48に固着するようにしてもよい。
本発明では、添装体及びシート状強化体を構造物に固定するための棒状のアンカーをさらに用いてもよい。具体的には、添装体18を通してアンカーを設けることにより、添装体及びシート状強化体の固着強度を高めるようにしてもよい。
この場合、添装体及びシート状強化体に開口が設けられており、アンカーは、該開口に挿通され、接着剤によって添装体及びシート状強化体に固定されていることが好ましい。さらに、この開口に挿通されて構造物に打ち込まれたアンカーが添装体から突出しており、接着剤が、この突出した部分を取り巻いて環状に付着されていることが好ましい。
かかるアンカーの設置工法の一例について第10〜15図を参照して説明する。なお、この第10〜15図は、第1図〜第3図の参考例においてアンカーを設置している態様である。
第12図(a),(b)及び第13図(a),(b)のように、添装体18をシート状強化体12に固着した後、ドリル50によって添装体18及びシート状強化体12を貫いてアンカー穴52を梁1に穿設する。第13図(a)の符号54は添装体18及び強化体12にドリル穿孔された開口を示す。第12図(b)、第13図(b)はそれぞれ(a)図のB−B線断面を示す。
次に、この開口54を通してアンカー穴52に接着剤62を充填した後、ロッド状アンカー56を挿入する。
なお、接着剤の充填はアンカー56の挿入後でもよく、アンカー56に接着剤を付着させておいてもよい。
アンカー56は、その先端がアンカー穴52から若干突出する長さを有している。第14図及び第15図の如く、このアンカー56の先端を取り囲むように環状体58を配置し、該環状体58の内側に接着剤を充填し硬化させ、次いで環状体58を取り去ってもよい(なお、環状体58はそのまま残置されてもよい。)。これにより、アンカー56の先端側が接着剤硬化物60によって添装体18に固着された第10図(a),(b)及び第11図の補強構造が得られる。このようにアンカー56を設けることにより、梁1の補強効果がさらに向上する。
ここで、環状体58を取り去る場合の好ましい実施態様について説明する。環状体58の内径をアンカー56の外径よりも大きくすることによって、環状体58とアンカー56の突出部との間にドーナッツ状の空間を設ける。そして、このドーナッツ状の空間に接着剤を流し込む。その後、環状体58を取り除けば、接着剤が、アンカー56の突出部を取り巻いて環状に付着されることとなる。
一方、環状体58を残置する場合の好ましい実施態様について説明する。この実施態様においては、環状体58の内径をアンカー56の外径よりも若干大きくすればよい。この場合、環状体58とアンカー56の突出部との間にわずかな空間(ドーナッツ状)が形成される。この状態において、上記空間に接着剤を流しこんで、環状体58とアンカー56の突出部とを固着すればよい。
また、環状体58をアンカー56と一体に作製しておき、アンカー穴52に接着剤を充填し、アンカー56を挿入することでアンカー穴52からはみ出した接着剤で環状体58が添装体18に固着される形態としてもよい。
なお、アンカーの材質は所定の強度を有するような材質とすればよく、特に制限はない。アンカーの材質としては、通常、金属(例えば、鉄)や、連続繊維と合成樹脂との複合材料を用いる。好ましくは、連続繊維と合成樹脂との複合材料を用いることである。より好ましくは、シート状強化体12中の連続繊維と、アンカー中の連続繊維とを同素材とすることである。
なお、連続繊維の具体的な材料については、上述した通りである。
本発明では、第16図のように、添装体18に環状体64を予め一体に設けておき、この環状体64を通してドリル穿孔するようにしてもよい。アンカー56をアンカー穴52に挿入した後、この環状体64とアンカー56との間に接着剤を充填する。
次に、第3の参考例について説明する。この参考例においては、第2の面は壁の壁面又はスラブの表面であり、第2の面の穴は該壁又はスラブを貫通して該壁又はスラブの該第2の面と反対側の第3の面に連通している。この壁又はスラブの該第2の面側には、該第2の面に対し隅角部を形成するように交叉する第1の面を有する構造物が存在しており、該第3の面側には、構造物は存在していない。
この第1の面に第1のシート状強化体を固着させると共に、第3の面のうち該壁又はスラブを挟んで該構造物と反対側となる部分に第2のシート状強化体を固着させる。次いで、第1のシート状強化体に沿うように形成された上下方向部と第2のシート状強化体に沿うように形成された横方向部とを有する棒状体の該上下方向部を第3の面側から該第2の面の穴に挿通する。そして、棒状体の横方向部を第2のシート状強化体の上に重ね、該棒状体の横方向部の一端側を覆うように、該第2のシート状強化体に添装体を接着する。また、該第1の面側に延出した棒状体の上下方向部の他端側を第1のシート状強化体の上に重ね、該棒状体の上下方向部の他端側を覆うように、該第1のシート状強化体に添装体を接着する。
以下に、第18図〜第23図を参照してこの参考例の具体例を説明する。
第18図(a)〜(c)は、それぞれ、第3の参考例に係る構造物及び補強部材の斜視図、側面図及び上面図である。第19図は第18図(c)のXIX−XIX線に沿う断面図である。第20〜23図はこの補強方法を示す、第19図と同一部分の断面図である。
この参考例では、構造物は、水平に延設された梁1と、この梁1の上側に形成された、建物の床等を構成するスラブ2とを有している。該梁1は上部がスラブ2の底面2に連なっており、該梁1の両サイドの側面1a,1aとスラブ底面2aとがそれぞれ隅角部を形成するように略直角に交叉している。この参考例では、該梁側面1aが第1の面となり、スラブ底面2aが第2の面となる。また、スラブ2の該底面2aと反対側の上面2cが第3の面となる。該スラブ底面2aとスラブ上面2cとは略平行に延在している。
この構造物の補強方法について次に第20〜23図を参照して説明する。
まず、第20図に示すように、スラブ2の一方の梁側面1aとの隅角部付近及び他方の梁側面1aとの隅角部付近に、それぞれ、該梁1の延在方向に所定の間隔をおいて、該スラブ2を長下方向に貫通する複数の貫通穴(第2の面の穴に対応)2b’を設ける。
次に、第21図のように、梁1の両側面1a,1a及び底面1bにエポキシ系等の接着剤を塗着する。そして、連続繊維集合体を一側面1aから底面1bを経て他側面1aにまで貼り付け、次いでこの連続繊維集合体に接着剤を含浸させる。この接着剤が硬化することにより、梁1の外面に第1のシート状強化体12Aが固着した状態にて形成される。また、スラブ上面2cのうち該スラブ2を挟んで梁1の上側となる領域(スラブ上面2cのうちスラブ2を挟んで梁1と反対側となる部分、つまり、両サイドの貫通穴2b’,2b’同士の間の領域)にも、これと同様にして第2のシート状強化体12Bを形成する。
なお、梁1に連続繊維集合体を貼り付けるに際しては、この参考例においては以下のようにする。つまり、この連続繊維集合体の連続繊維の配向方向を上下方向とし、スラブ上面2cに連続繊維集合体を貼り付けるに際しては、この連続繊維集合体の連続繊維の配向方向を第20〜23図における左右方向とする。該第1及び第2のシート状強化体12A,12Bは、上記配向方向でそれぞれ固着される。この結果、第2のシート状強化体12Bの連続繊維の配向方向は、後述の棒状体14’(上下方向部14a及び横方向部14b)の延在方向と平行方向となる。
その後、各貫通穴2b’に接着剤16を充填し、棒状体14’を各貫通穴2b’に挿通する。
なお、この参考例では、棒状体14’は、上下方向に延在する上下方向部14aと、一端が該上下方向部14aの上端に連なり、該上下方向部14aと略直角に横方向に延在する横方向部14bとを有したL字形のものである。各棒状体14’は、該上下方向部14aがスラブ上面2c側から貫通穴2b’に差し込まれ、該上下方向部14aの下端側が第1のシート状強化体12Aに重ねられると共に、横方向部14bが第2のシート状強化体12Bに重ねられる。
ただし、一直線状の棒状体を貫通穴2b’に挿通し、その下端側を第1のシート状強化体12Aに重ねると共に、上端側をスラブ上面2cに沿って折り曲げて第2のシート状強化体12Bの上に重ねるようにしてもよい。
なお、この参考例でも、該接着剤16は、各棒状体14’を各貫通穴2b’に挿入するのに先立ち各棒状体14’又は各貫通穴2b’内に付着されてもよく、各貫通穴2b’に各棒状体14’を挿通してから各貫通穴2b’内に充填されてもよい。
次に、各棒状体14’の上下方向部14aに被せるようにして第1のシート状強化体12Aの外面に添装体18を接着すると共に、各棒状体14’の横方向部14bに被せるようにして第2のシート状強化体12Bの外面に接着剤で添装体18を接着する。この際、各添装体18は、各々の凹条部18b内に予め接着剤が充填され、この凹条部18b内に各棒状体14’を受容するようにしてその両サイドの平部18a,18aが第1又は第2のシート状強化体12A,12Bの外面に接着される。これにより、各添装体18と棒状体14’とが第1又は第2のシート状強化体12A,12Bに固着される。なお、この添装体18は、前述の参考例と同一構造のものである。
これらの接着剤が硬化することにより、梁1の外面及びスラブ上面2cに沿って、第1及び第2のシート状強化体12A,12Bが固着され、これらのシート状強化体12A,12B同士が、該梁1の延在方向に配設された複数の棒状体14’によって連結された補強部材100が構築される。
この補強部材100は、このように梁1の外面及びスラブ上面2cに固着した状態で存在するものである。
この補強部材100は、上述の通り、第1及び第2のシート状強化体12A,12Bと、棒状体14’と、添装体18とによって構成されている。各シート状強化体12A,12Bは連続繊維とこれに含浸された接着剤の硬化物とからなる。棒状体14’も、連続繊維強化合成樹脂製とされている。
かかる構成の補強部材100にあっても、シート状強化体12A,12Bがそれぞれ梁1の外面及びスラブ上面2cに固着され、さらに、棒状体14’によってこれらシート状強化体12A,12B同士が連結されていると共に、該棒状体14’がスラブ2に対し接着剤16によって固着されている。従って、各シート状強化体12A,12Bが梁1の外面及びスラブ上面2cに対し強固に定着されるため、梁1及びスラブ2の該梁1との結合部分の補強効果が高い。
なお、この参考例では連続繊維集合体を梁1及びスラブ上面2cに接着し、これに接着剤を含浸させて各シート状強化体12A,12Bを形成しているが、予め梁1の外面に沿う形状に成形された連続繊維強化合成樹脂製のシート状強化体を用いてもよい。
図示はしないが、この参考例でも、添装体18を通して梁1やスラブ2にアンカーを打ち込むことにより、添装体18及びシート状強化体12A,12Bの固着強度を高めてもよい。
また、この参考例でも、複数個の添装体18を用いて複数本の棒状体14’を個別に各シート状強化体12A,12Bに固着する代わりに、第17図(b)の連続添装体180を用いて複数本の棒状体14’を一体的に各シート状強化体12A,12Bに固着するようにしてもよい。
上記の各実施の形態はいずれも本発明の一例を示すものであり、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではない。本発明では、第6図〜第9図の参考例においても、アンカーを設置するようにしてもよい。本発明は、梁、柱以外の補強にも適用できる。
参考例に係る構造物とその補強部材の斜視図及び断面図である。 図1の補強部材の斜視図及び分解斜視図である。 図1の補強部材による構造物の補強方法の説明図である。 異なる参考例に係る構造物とその補強部材の斜視図である。 図4のV−V線に沿う断面図である。 図4の補強部材による構造物の補強方法の説明図である。 図4の補強部材による構造物の補強方法の説明図である。 図4の補強部材による構造物の補強方法の説明図である。 別の参考例に係る構造物の補強方法の説明図である。 施の形態に係る構造物の補強方法の説明図である。 図10のXI−XI線断面図である。 図11の施工方法を示す斜視図及び断面図である。 図11の施工方法を示す斜視図及び断面図である。 図11の施工方法を示す斜視図である。 図11の施工方法を示す断面図である。 の実施の形態を示す斜視図と断面図である。 参考例に係る連続添装体を示す斜視図である。 参考例に係る構造物及び補強部材の構成図である。 図18のXIX−XIX線に沿う断面図である。 図18の補強部材の施工方法を示す断面図である。 図18の補強部材の施工方法を示す断面図である。 図18の補強部材の施工方法を示す断面図である。 図18の補強部材の施工方法を示す断面図である。
1 梁
1a 梁の側面
2 スラブ
2a スラブの底面
2b 穴
2b’ 貫通穴
2c スラブの上面
10,100 補強部材
12,12A,12B シート状強化体
14,14’ 棒状体
16 接着剤
18 添装体
30 柱
32,34 壁
32a,34a 貫通穴
40 補強部材
44 棒状体
46 接着剤
48 シート状強化体
52 アンカー穴
56 アンカー
64 環状体
180 連続添装体

Claims (5)

  1. 第1の面と、該第1の面に対し隅角部を形成するように交叉する第2の面とを有する構造物を補強する方法において、
    前記第2の面に穴を設ける工程と、
    前記第1の面に接着剤を塗着する工程と、
    連続繊維を配向させて集合させてなる連続繊維集合体を前記第1の面に付着させる工程と、
    前記連続繊維集合体に接着剤を塗着して含浸させ、硬化させてシート状強化体を形成する工程と、
    棒状体の基端側を前記シート状強化体上に重ね、基端側以外の少なくとも一部を前記第2の面の該穴に挿入する工程と、
    前記穴の内面と前記棒状体とを接着剤で固着する工程と、
    前記棒状体の基端側を覆うように、前記シート状強化体に添装体を接着する工程と
    前記添装体及びシート状強化体に開口を穿設すると共にさらに該開口を通して前記第1の面にアンカー穴を穿設する工程と、
    前記開口を通して該アンカー穴にアンカーをその先端側から挿入すると共に、該アンカーの後端側を前記開口から外方へ突出させる工程と、
    前記アンカー穴の内面及び前記添装体と該アンカーとを接着剤で固着するアンカー固着工程と
    を有しており、
    前記シート状強化体と前記添装体、又は前記シート状強化体と前記添装体と前記棒状体とは、連続繊維と合成樹脂との複合材料よりなり、
    前記連続繊維は、炭素繊維又はアラミド繊維からなり、
    前記添装体においては、前記複合材料は、多軸方向に配向した前記連続繊維を含んでおり、
    前記アンカー固着工程において、前記添装体から突出したアンカーの後端側の外周を環状体で囲み、該環状体とアンカーとの間に接着剤を充填することを特徴とする構造物の補強方法。
  2. 第1の面と、該第1の面に対し隅角部を形成するように交叉する第2の面とを有する構造物を補強する方法において、
    前記第2の面に穴を設ける工程と、
    前記第1の面に接着剤を塗着する工程と、
    連続繊維を配向させて集合させてなる連続繊維集合体を前記第1の面に付着させる工程と、
    前記連続繊維集合体に接着剤を塗着して含浸させ、硬化させてシート状強化体を形成する工程と、
    棒状体の基端側を前記シート状強化体上に重ね、基端側以外の少なくとも一部を前記第2の面の該穴に挿入する工程と、
    前記穴の内面と前記棒状体とを接着剤で固着する工程と、
    前記棒状体の基端側を覆うように、前記シート状強化体に添装体を接着する工程と、
    前記添装体及びシート状強化体に開口を穿設すると共にさらに該開口を通して前記第1の面にアンカー穴を穿設するアンカー穴穿設工程と、
    前記開口を通して該アンカー穴にアンカーをその先端側から挿入すると共に、該アンカーの後端側を前記開口から外方へ突出させる工程と、
    前記アンカー穴の内面及び前記添装体と該アンカーとを接着剤で固着するアンカー固着工程と
    を有しており、
    前記シート状強化体と前記添装体、又は前記シート状強化体と前記添装体と前記棒状体とは、連続繊維と合成樹脂との複合材料よりなり、
    前記連続繊維は、炭素繊維又はアラミド繊維からなり、
    前記添装体においては、前記複合材料は、多軸方向に配向した前記連続繊維を含んでおり、
    前記添装体には、前記シート状強化体と重なる面と反対方向に突出する筒部が突設されており、
    前記アンカー穴穿設工程において、該筒部を通して前記アンカー穴を穿設し、
    前記アンカー固着工程において、該筒部の内面と前記アンカーとの間に接着剤を充填することを特徴とする構造物の補強方法。
  3. 請求項1又は2において、前記添装体は、前記シート状強化体に重なる平部と、前記棒状体を受容する凹条とを有しており、
    前記平部を接着剤で前記シート状強化体に接着し、前記凹条の内面及びシート状強化体と前記棒状体とを接着剤で接着することを特徴とする構造物の補強方法。
  4. 請求項ないしのいずれか1項において、前記第2の面は壁の壁面であり、前記第2の面の穴は該壁を貫通しており、
    前記壁を挟んだ両側にそれぞれ構造物が存在しており、
    該両側の構造物にそれぞれシート状強化体を固着させ、
    前記第2の面の穴に挿通された棒状体の一端側を一方のシート状強化体の上に重ね、前記棒状体の一端側を覆うように、前記一方のシート状強化体に添装体を接着し、
    前記棒状体の他端側を他方のシート状強化体の上に重ね、前記棒状体の他端側を覆うように、前記他方のシート状強化体に添装体を接着することを特徴とする構造物の補強方法。
  5. 請求項ないしのいずれか1項において、前記第2の面は壁の壁面又はスラブの表面であり、前記第2の面の穴は該壁又はスラブを貫通して該壁又はスラブの前記第2の面と反対側の第3の面に連通しており、
    前記壁又はスラブの前記第2の面側には、前記第2の面に対し隅角部を形成するように交叉する前記第1の面を有する構造物が存在しており、
    前記壁又はスラブの前記第3の面側には構造物が存在しておらず、
    前記第1の面に第1のシート状強化体を固着させ、
    前記第3の面のうち前記壁又はスラブを挟んで該構造物と反対側となる部分に、第2のシート状強化体を固着させ、
    前記第1のシート状強化体に沿うように形成された上下方向部と前記第2のシート状強化体に沿うように形成された横方向部とを有する前記棒状体の前記上下方向部を前記第3の面側から前記第2の面の穴に挿通し、前記棒状体の前記横方向部を前記第2のシート状強化体の上に重ね、前記棒状体の前記横方向部の一端側を覆うように、前記第2のシート状強化体に添装体を接着し、
    前記第1の面側に延出した前記棒状体の前記上下方向部の他端側を、前記第1のシート状強化体の上に重ね、前記棒状体の前記上下方向部の他端側を覆うように、前記第1のシート状強化体に添装体を接着することを特徴とする構造物の補強方法。
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