JP4820975B2 - 補強部材及び柱・梁の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリートによって構築される柱と梁との柱・梁の接合部を有するコンクリート構造体を補強する補強部材、及びその補強部材を配置して補強される柱・梁の接合構造に関するものである。

従来、柱と梁を鉄筋コンクリートによって構築する鉄筋コンクリート構造物では、柱と梁とが交差する接合部において鉄筋の配置が過密になることが知られている（特許文献１、２など参照）。

すなわち、図８の立断面図及び図９の平面図に示すように、梁１２の主鉄筋である梁主筋１２ａ，・・・と、柱１１の主鉄筋である柱主筋１１ａ，・・・が柱・梁接合部に集中することになる。

そして、梁主筋１２ａ，・・・の先端は略直角に折り曲げられて接合部に定着させるための定着部１２ｂ，・・・が形成されるが、柱主筋１１ａの外側には定着部１２ｂ，・・・を収容するスペースが確保できないので柱主筋１１ａの内側に配置することになり、過密度を増す原因となっていた。

さらに、柱主筋１１ａ，・・・の先端はＵ字状に折り曲げられてフック部１１ｂ，・・・が形成されることになるので、さらに過密度を増すことになる。
特開平１０−３０２７３号公報 特開２００１−２１４５１２号公報

一方、図８に示すように柱１１と梁１２とが略直角に接合された門型のコンクリート構造物に、地震などによって横方向から大きな外力が作用すると、図８，９の二点鎖線で示した剥離部１４のコンクリートが剥がれて、一番外側に配置された柱主筋１１ａの定着力が低下することが発明者らの実験によって明らかになった。

この現象は、過密配筋によって鉄筋の周りに充分にコンクリートが充填されていない場合に更に発生し易くなる。

このように剥離部１４が発生して、梁反対側の柱主筋１１ａや梁主筋１２ａの定着力が低下すると、接合部が破壊してコンクリート構造物の耐力が急激に低下して崩壊するおそれがある。

すなわち、鉄道のラーメン構造物を例にとると、過大な横方向の力が作用した場合に、まず柱が降伏し、それに続いて接合部から伝わった力によって梁が降伏するように設計されているが、接合部が先に破壊してしまうと、その前提が崩れ、想定外の破壊に至るおそれがある。

このため、大規模な地震に備えて柱や梁を補強しても、柱・梁の接合部が補強されていなければ、補強の効果を得ることができない。

そこで、本発明は、大地震などによって設計力以上の外力が作用しても接合部の主鉄筋の定着力が低下し難くなるようにするための補強部材、及びその補強部材を配置して補強される柱・梁の接合構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の補強部材は、鉄筋とコンクリートとによって主に形成される柱と梁とを接合した柱・梁の接合部を有するコンクリート構造体を補強する補強部材であって、前記接合部の梁反対側側面に当接させる設置面が形成された本体部と、前記接合部を跨いだ前記本体部の両縁部から突出させる連結材とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記本体部の両縁部から突出させる前記連結材は、連続体にすることができる。

また、前記連結材には、突出長さを調節する調節手段を設けることができる。

また、本発明の柱・梁の接合構造は、上記補強部材を、鉄筋とコンクリートとによって主に形成される柱と梁とを接合した柱・梁の接合部の梁反対側側面に前記設置面が当接するように配置し、前記連結材の突出部を前記コンクリート構造体に設けた孔に挿入にして定着させたことを特徴とする。

ここで、前記補強部材の設置面を、前記接合部の梁反対側側面に接着剤によって固着することができる。

また、前記連結材の突出部の周面と前記コンクリート構造体に設けた孔の内周面との間に固化材を充填してもよい。

さらに、前記連結材を緊張して定着させることもできる。

このように構成された本発明の補強部材は、コンクリート構造体の柱・梁の接合部の梁反対側側面に当接させる本体部と、その本体部の両縁部から突出させる連結材とを備えている。

このため、既設のコンクリート構造体の柱・梁の接合部に対しても、この補強部材の設置面を当接させて連結材を定着させることで容易に補強をおこなうことができる。

また、連結材を連続体とすることによって連結材で柱主筋の外側を囲むことになるので、柱主筋の拘束力が増し、その結果として柱主筋の定着力の低下を防ぐことができる。

さらに、連結材の突出長さを調節する調節手段を設けることで、設置前は突出長さを長くしておき、補強するコンクリート構造体の接合部の形状に合わせて突出長さを調節することができるようになるので、設置作業を容易にすることができる。

また、本発明の柱・梁の接合構造では、既設のコンクリート構造体の柱・梁の接合部の梁反対側側面に補強部材が配置される。

このため、柱主筋は補強部材によって充分にコンクリートのかぶりに相当する保護部が確保できるので、拘束効果が向上し、鉄筋の定着力が低下し難い。

また、既設のコンクリート構造体に対する加工を最小限に抑えることができるので、加工作業中にひび割れを発生させたり鉄筋を切断したりするなどして既設のコンクリート構造体の耐力を低下させてしまうおそれが少ない。

さらに、補強部材の設置面と接合部の梁反対側側面とを接着剤で固着することによって、接合部が変形しても補強部材が梁反対側側面から剥離し難くすることができる。

さらに、コンクリート構造体に設けた孔と連結材の周面とを固化材で接合することで、連結材の定着力を増加させることができる。

また、連結材を緊張して定着させることによって、補強部材を接合部に押し付けることができ、接合部の締め付け効果による強度の増加を期待することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

図２は、本実施の形態の柱・梁の接合構造を設けるコンクリート構造体としてのラーメン高架橋１の概略構成を示した図である。

まず、構成から説明すると、このラーメン高架橋１は、地中に埋設される基礎部６の上に、幅方向に間隔を置いて柱２，２が立設され、その柱２，２の上端間が梁３によって連結されている。

この基礎部６は、例えば場所打ちコンクリートによって構築された杭部６１，６１と、その杭頭間を連結する直方体状のフーチング部６２とによって主に構成される。

また、柱２，２は、図２の紙面直交方向にも間隔を置いて複数配置されており、その柱２，２間は縦梁４，４によって連結され、梁３，・・・と縦梁４，・・・の上面にはスラブ部５が構築される。

このスラブ部５には、軌道が敷設されたり、自動車用の道路が構築されたりし、幅方向の両縁には防音壁などの壁部５１，５１が構築される。

本実施の形態の柱・梁の接合構造は、この柱２と梁３とが略直交する柱・梁の接合部３１に構築されるものであり、その拡大断面図を図３に示す。

この柱２と梁３は、主に鉄筋コンクリートによって形成されるものであって、柱２には主鉄筋としての柱主筋２１，・・・が配置されるとともに、帯筋（図示せず）などの鉄筋が配置されている。また、柱主筋２１は、柱２の内周を囲むように複数配置されている。

ここで、主鉄筋とは、鉄筋コンクリート部材において、設計荷重によって部材に生じる曲げモーメント、せん断力、軸方向力などに抵抗させるために断面積が算定される鉄筋をいう。

また、梁３の上部及び下部には、主鉄筋としての梁主筋３２が複数配置されるとともに、その他必要に応じて鉄筋（図示せず）が配置されている。

この梁主筋３２は、図３に示すように、接合部３１の内部まで延伸され、端部が略直角に折り曲げられて梁延伸方向と略直交する方向に向いた定着部３２ａが形成される。すなわち、上部の梁主筋３２には先端が垂下された定着部３２ａが形成され、下部の梁主筋３２には先端が立設された定着部３２ａが形成される。

このようにして構築された既設の鉄筋コンクリート構造物であるラーメン高架橋１の接合部３１を、図１に示す補強部材７によって補強する。

この補強部材７は、コンクリートによって成形される本体部７１と、その本体部７１の左右の両縁部から突出させる複数の連結材７２，・・・とから主に構成される。

この本体部７１には、接合部３１の梁反対側側面３１ａに当接させる設置面７１ａが平面状に形成されており、その設置面７１ａの柱２の幅より外側の両縁部には、設置面７１ａよりも突起した壁部７１ｂ，７１ｂがそれぞれ上下方向に延設されている。また、設置面７１ａと反対側の側面は平面視円弧状の曲面に成形されており、本体部７１の全体は平面視略三日月状になっている。

さらに、この壁部７１ｂ，７１ｂからは、連結材７２の突出部７２ａ，７２ａが突出されている。この連結材７２は、平面視略Ｕ字形に成形された連続体であり、Ｕ字の折り返しの部分が埋設部７２ｂとして本体部７１に埋設され、直線部が突出部７２ａ，７２ａとして本体部７１から突出している。

また、この連結材７２は、図１に示すように上下方向に間隔を置いて複数、配置されている。

このような連結材７２は、鉄筋、ＰＣ鋼棒、総ネジＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼より線、炭素繊維やアラミド繊維等の連続繊維材などによって形成することができる。

そして、この補強部材７を柱・梁の接合部３１の梁反対側側面３１ａに配置した状態をしたのが図３の側面図である。なお、この図３では、図面を見やすくするために、縦梁４と連結材７２，・・・を省略している。

この図３に示すように、補強部材７の設置面７１ａが接合部３１の梁反対側側面３１ａに当接されており、補強部材７の下面と梁３の下面とが略同じ高さになるように設定されている。

一方、この柱・梁の接合構造を平面的に見た図が図４である。

この図４に示すように、補強部材７の設置面７１ａは、接合部３１の梁反対側側面３１ａに当接されており、両縁部の壁部７１ｂ，７１ｂが接合部３１と縦梁４，４との隙間を埋めている。

また、この縦梁４，４には、軸直交方向に貫通する孔４１，４１がそれぞれ設けられており、補強部材７から突出した連結材７２の突出部７２ａ，７２ａが孔４１，４１にそれぞれ挿通される。

そして、梁３側に突出した連結材７２の両端部には、定着具７２ｃ，７２ｃがそれぞれ設置され、定着具７２ｃ，７２ｃに連結材７２を固定することによってコンクリート構造体の一部である縦梁４，４に連結材７２を定着させる。

この定着具７２ｃは、例えば連結材７２が鉄筋やＰＣ鋼棒の場合は、先端をネジ加工してナット型の定着具７２ｃを使用することができる。

また、連結材７２が総ネジＰＣ鋼棒の場合でも、ナット型の定着具７２ｃを使用することができる。この際、孔４１から梁３側に突出した連結材７２の端部をセンターホールジャッキなどで緊張して定着させることができる。

さらに、連結材７２がＰＣ鋼より線や連続繊維材の場合は、金具の穴に通した連結材７２を楔で固定する方式の定着具７２ｃを使用することができる。この際、孔４１から梁３側に突出した連結材７２の端部をセンターホールジャッキなどで緊張して定着させることができる。

このように締め付け緊張やジャッキによる緊張によって補強部材７を接合部３１に押し付けることができ、接合部３１の締め付け効果による強度の増加を期待することができる。

次に、本実施の形態の補強部材及び柱・梁の接合構造の作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の補強部材７は、コンクリート構造体の柱・梁の接合部３１の梁反対側側面３１ａに当接させる本体部７１と、その本体部７１の壁部７１ｂ，７１ｂから突出させる連結材７２とを備えている。

このため、既設のコンクリート構造体の柱・梁の接合部３１に対しても、この補強部材７の設置面７１ａを当接させて連結材７２を定着させることで容易に補強をおこなうことができる。

また、連結材７２を連続体とすることによって連結材で柱主筋２１の外側を囲むことになるので、柱主筋２１の拘束力が増し、その結果として地震などの大きな水平外力が作用した際の柱主筋２１の定着力の低下を防ぐことができる。

また、本発明の柱・梁の接合構造では、既設のコンクリート構造体の柱・梁の接合部３１の梁反対側側面３１ａに補強部材７が配置される。

このため、柱主筋２１は補強部材７によって充分にコンクリートのかぶりに相当する保護部が確保できるので、鉄筋の定着力が低下し難い。

さらに、接合部３１の変形が補強部材７によって抑制されると、拘束効果が向上することからコンクリートの破壊の進行が抑えられ、その結果として柱主筋２１の定着力の低下を防ぐことができる。

また、縦梁４に連結材７２の突出部７２ａを挿通させるための孔４１を穿孔するだけでよいので、既設のコンクリート構造体に対する加工を最小限に抑えることができ、加工作業中にひび割れを発生させたり鉄筋を切断したりするなどして既設のコンクリート構造体の耐力を低下させてしまうおそれが少ない。

さらに、本実施の形態では詳述しなかったが、補強部材７の設置面７１ａに接着剤を塗布してから梁反対側側面３１ａに当接させることで、補強部材７を接合部３１に貼り付けることができる。

そして、このように接着剤による固着を加えることで、接合部３１が変形しても補強部材７が梁反対側側面３１ａから剥離し難くすることができる。

また、本実施の形態では詳述しなかったが、縦梁４に設けた孔４１にモルタルなどの固化材を充填して孔４１と連結材７２の周面とを固化材で接合することで、連結材７の定着力を増加させることができる。

以下、前記した実施の形態の実施例について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例では、様々な形態の補強部材について、図５〜図７を参照しながら説明する。

まず、図５（ａ）は、補強部材８の両縁部にそれぞれ別体の連結材８２，８２を配置する構成を示した平面図である。

この補強部材８の平面視略三日月状の本体部８１には、厚み方向に連結材８２を挿通させる孔（図示省略）と連結材８２の端部を定着させる平面部８１ａが形成されている。

すなわち、連結材８２の一端は縦梁４に定着具８２ｃを介して定着され、他端は平面部８１ａに定着具８２ｂを介して定着される。

このように補強部材８の両縁部にそれぞれ配置される連結材８２，８２の両端を、それぞれ定着具８２ｂ，８２ｃで固定する構成にすることで、連結材８２，８２が劣化したり、損傷したりしても、容易に取り替えることができる。

また、図５（ｂ）は、補強部材８の本体部８１の形態は図５（ａ）と同じであるが、連結材８３の構成が異なる形態を示したものである。

この連結材８３は、一端が縦梁４の内部に定着されるもので、例えば縦梁４に穿孔した孔に金属系アンカーを先端に備えた連結材８３を挿入し、平面部８１ａ側に突出した連結材８３の端部を回転させたり押し込んだりすることで、縦梁４の内部で先端を広げて拡張部８３ｃを形成して定着させる。

なお、接着剤系のアンカーによって連結材８３の先端を定着させるものであってもよい。

そして、この連結材８３の他端は、定着具８３ｂによって平面部８１ａに定着させる。

このように連結材８３の突出部８３ａを縦梁４の内部に定着させれば、縦梁４に設ける孔の長さを短くできるので、作業性が向上するうえに、コンクリート構造体に対する加工を最小限に抑えて、耐力の低下を防ぐことができる。

また、定着部が縦梁４の内部に埋設されることによって、連結材８３を腐食し難い構造とすることができる。

一方、図６（ａ）に示した補強部材９は、本体部９１の全体形状は前記実施の形態の補強部材７と略同じであるが、略中央に上下方向に延伸する溝部９１ａが形成されている。

そして、補強部材９の縁部から一端を突出させた連結材９２，９２の他端が、溝部９１ａに露出している。また、この溝部９１ａに露出した連結材９２，９２は、調節手段としてのバックル９２ｂを介して連結されて連続体となっている。

このバックル９２ｂを回すと、接合部３１に設置する前であれば連結材９２，９２の突出部９２ａ，９２ａの突出長さを調節することができる。また、拡張部９２ｃ，９２ｃを定着させた後は、連結材９２，９２の張り具合を調節したり、補強部材９に緊張力を導入したりすることができる。

このように連結材９２，９２の突出長さを調節する調節手段を設けることで、設置前は突出長さを長くしておき、補強するコンクリート構造体の接合部３１の形状に合わせて突出長さを調節することができるようになるので、設置作業を容易にすることができる。

なお、この溝部９１ａに代えて、バックル９２ｂを配置する箇所にのみ凹部を設けてもよい。

また、図６（ｂ）は、連結材１２，１２が梁３側に向けて末広がりとなるように配置される補強部材１０の形態を示した平面図である。

この補強部材１０は、平面視略三日月状の本体部１１の両縁部から、それぞれ斜めに連結材１２，１２の突出部１２ａ，１２ａが突出している。

そして、連結材１２の一端の拡張部１２ｃは縦梁４の内部に埋設され、他端は本体部１１を切り欠いた切欠部１１ａに定着具１２ｂを介して定着される。

このように連結材１２を斜めに配置することで、引抜き抵抗を２方向成分に分散させることができるので、縦梁４の深部にまで穿孔しなくても連結材１２を定着することができる。

なお、図６（ａ）に示したバックル９２ｂを中央に備えた構成の連結材を適用した場合であっても、連結材を末広がりに配置することができる。

さらに、連結材７２や定着具７２ｃやバックル９２ｂ等の腐食を防ぐために、それ自体に防錆処理をした材料を用いたり、それらをモルタルなどで覆って保護したりすることができる。

また、図７に示す補強部材７０は、平面視略直方体状の本体部７０１を備えた補強部材７０である。

すなわち、この補強部材７０の設置面７０１ａと反対側の側面とは、略平行になるように成形され、設置面７０１ａの両縁部には壁部７０１ｂ，７０１ｂが形成される。

また、連結材７０２は、平面視略コ字形に成形され、コ字形の胴体部が本体部７０１への埋設部７０２ｂとなり、その両側の脚部が突出部７０２ａ，７０２ａとなる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態及び実施例では、補強部材７の左右の両縁部から連結材７２を突出させて縦梁４，４に定着したが、これに限定されるものではなく、補強部材の上下から連結材を突出させてスラブ部５や柱２などのコンクリート構造体に連結材の端部を定着させてもよい。

また、前記実施の形態及び実施例では、コンクリート製の本体部７１について説明したが、これに限定されるものではなく、鋼板などによって本体部を製作してもよい。

さらに、前記実施の形態及び実施例では、ラーメン構造物を例に説明したが、これに限定されるものではなく、鉄筋とコンクリートを使用した柱と梁とを接合して構築されたコンクリート構造体であれば、いずれの形態のものにも本発明を適用できる。また、鉄骨鉄筋コンクリート構造物など鉄筋とコンクリートに加えて他の構造材料を使用するものにも本発明を適用することができる。

また、前記実施例の図５で説明した本体部８１側の定着具８２ｂ，８３ｂがナット型の場合は、突出部８２ａ，８３ａの突出長さを調節する調節手段とすることができる。

本発明の最良の実施の形態の補強部材の構成を示した斜視図である。 ラーメン高架橋の概略構成を説明する横断面図である。 本発明の最良の実施の形態の柱・梁の接合構造の構成を示した側面図である。 本発明の最良の実施の形態の柱・梁の接合構造の構成を示した平面図である。 実施例の柱・梁の接合構造の構成を示した平面図であって、（ａ）は両縁部から突出させる連結材を別体にした構成を示した図、（ｂ）は連結材の端部を縦梁の内部に埋設した構成を示した図である。 実施例の柱・梁の接合構造の構成を示した平面図であって、（ａ）は調節手段を備えた連結材の構成を示した図、（ｂ）は連結材を斜めに突出させた構成を示した図である。 実施例の直方体状の本体部を備えた補強部材の構成を示した斜視図である。 従来の柱・梁の接合構造の構成を示した立断面図である。 従来の柱・梁の接合構造の構成を示した平面図である。

符号の説明

１ ラーメン高架橋（コンクリート構造体）
２ 柱
２１ 柱主筋（鉄筋）
３ 梁
３１ 接合部
３１ａ 梁反対側側面
３２ 梁主筋（鉄筋）
７ 補強部材
７１ 本体部
７１ａ 設置面
７２ 連結材
７２ａ 突出部
８，９，１０ 補強部材
８１，９１，１１ 本体部
８２，８３，９２，１２ 連結材
８２ａ，８３ａ，９２ａ，１２ａ 突出部
９２ｂ バックル（調節手段）

Claims (7)

1. 鉄筋とコンクリートとによって主に形成される柱と梁とを接合した柱・梁の接合部を有するコンクリート構造体を補強する補強部材であって、
   前記接合部の梁反対側側面に当接させる設置面が形成された本体部と、前記接合部を跨いだ前記本体部の両縁部から突出させる連結材とを備えたことを特徴とする補強部材。
2. 前記本体部の両縁部から突出させる前記連結材は、連続体であることを特徴とする請求項１に記載の補強部材。
3. 前記連結材は、突出長さを調節する調節手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の補強部材。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の補強部材を、鉄筋とコンクリートとによって主に形成される柱と梁とを接合した柱・梁の接合部の梁反対側側面に前記設置面が当接するように配置し、前記連結材の突出部を前記コンクリート構造体に設けた孔に挿入にして定着させたことを特徴とする柱・梁の接合構造。
5. 前記補強部材の設置面を、前記接合部の梁反対側側面に接着剤によって固着したことを特徴とする請求項４に記載の柱・梁の接合構造。
6. 前記連結材の突出部の周面と前記コンクリート構造体に設けた孔の内周面との間に固化材を充填したことを特徴とする請求項４又は５に記載の柱・梁の接合構造。
7. 前記連結材を緊張して定着させたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の柱・梁の接合構造。

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