JP4926509B2 - Reinforcement structure for steel structure pillar / beam joints - Google Patents
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Description
本発明は、鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造に関する。
さらに詳しくは、本発明は、既存鋼構造物の柱・梁の接合部の溶接欠陥部を、強化用繊維シートを各種接着方法の組み合わせで用いることによって補強し、地震による破壊を防止するかあるいは破壊の進行を遅らせ、全体として接合部の性能を高める鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造に関するものである。
The present invention relates to a reinforcing structure for a column / beam joint of a steel structure.
More specifically, the present invention reinforces the weld defect of the joint between the column and beam of the existing steel structure by using a reinforcing fiber sheet in combination with various bonding methods, and prevents damage due to earthquakes or The present invention relates to a reinforcement structure for a column / beam joint of a steel structure that delays the progress of fracture and improves the performance of the joint as a whole.
なお、本発明において、鋼構造物とは、鉄骨鉄筋コンクリートの構造物などではなく、主要の構造部材（柱と梁）としてコンクリートを用いていない鋼構造物をいうものであり、本発明はそうした構造物における柱・梁接合部の補強構造に関する。 In the present invention, the steel structure is not a steel reinforced concrete structure, but a steel structure that does not use concrete as the main structural members (columns and beams). The present invention relates to a reinforcing structure for a column / beam joint in an object.
また、本発明の補強構造は、既存の鋼構造物または新設の鋼構造物のいずれにも採用することができるものである。 In addition, the reinforcing structure of the present invention can be used for either an existing steel structure or a new steel structure.
兵庫県南部地震が鉄骨造建物にもたらした被害の特徴は、現行の耐震基準に基づいて設計されていても、柱・梁接合部に破断などのさまざまな損傷が生じたことである。 The damage caused by the Hyogoken-Nanbu Earthquake to steel-frame buildings is that various damages such as breakage occurred in the column-beam joints even though they were designed based on the current seismic standards.
これらは、仕口部の形状による応力集中や溶接によってもたらされる局所歪みにその一因があると考えられている。 These are considered to be caused by the stress concentration caused by the shape of the joint and the local strain caused by welding.
この損傷の箇所は、スカラップ底を起点としたものやフランジ溶接部を起点としたものなどさまざまであるが、基本的には溶接部が中心であった。 There are various places of damage such as those starting from the scallop bottom and those starting from the flange weld, but basically the weld was the center.
これらの被害に対して、既往の研究には、いくつかの柱・梁接合部の復旧技術あるいは耐震改修方法が提案されている。 In response to these damages, several previous restoration techniques or earthquake-resistant repair methods have been proposed in past studies.
例えば、亀裂をガウジングにより除去し溶接により補修する方法や、補強材（鋼板）を溶接によって取り付けて補強する方法や、あるいは、降伏領域を切断除去し健全な部材に置き換えるという方法などが検討されている（非特許文献１）。 For example, a method of removing cracks by gouging and repairing by welding, a method of attaching and reinforcing a reinforcing material (steel plate) by welding, or a method of cutting and removing the yield region and replacing it with a healthy member are being studied. (Non-Patent Document 1).
これらの方法は、いずれの方法も補強効果については、実験などにより確認され、有効な方法とされてはいるが、既存の鉄骨造建物に溶接工法を適用することは、火花の発生や高熱の発生を伴うことが不都合となり避けるべきとされる場合も多く、現実には、全ての場合に適用することは難しいものであった。 All of these methods have been confirmed to be effective by confirming the reinforcement effect through experiments, etc., but applying the welding method to an existing steel structure can cause sparks and high heat. In many cases, it is inconvenient and should be avoided, and in reality, it has been difficult to apply in all cases.
また、コンクリート構造物または鋼構造物の補強手法として、連続した強化繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した強化繊維シートを鋼構造物等に接着するという方法が提案されている（特許文献１）。 Further, as a method for reinforcing a concrete structure or steel structure, there has been proposed a method in which continuous reinforcing fibers are evenly aligned and reinforcing fiber sheets that are closely arranged in one direction are bonded to a steel structure or the like. (Patent Document 1).
しかし、この特許文献１では、具体的に既存鉄骨造建物に対しての補強方法が提案されているものではなかった。
However, in this
また、鉄骨柱梁接合部に対する耐震補強方法として、アラミド繊維シートを接合部に巻き付けて補強するという提案がされている（非特許文献２）。 In addition, as an earthquake-proof reinforcement method for steel beam-column joints, a proposal has been made to reinforce aramid fiber sheet around the joint (Non-Patent Document 2).
しかし、この提案のものは、本発明者らの各種検討によれば、より高い補強効果を得る上では、更に改善の余地があると判断せざるを得ないものであった。
上述したような点に鑑み、本発明の目的は、従来の方法に比べて、地震等による破壊の防止効果がより高く、また、破壊の進行を遅らせることができ、全体として接合部の耐震性能を高めるに優れた効果を有する鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造を提供することにある。 In view of the above-described points, the object of the present invention is higher in the effect of preventing destruction due to an earthquake or the like than the conventional method, and can delay the progress of the destruction, and the seismic performance of the joint as a whole. An object of the present invention is to provide a reinforcing structure for a column / beam joint of a steel structure having an excellent effect on increasing the strength.
上述した課題を達成する本発明の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造は、以下の（１）の構成からなるものである。 The reinforcing structure for a column / beam joint of a steel structure according to the present invention that achieves the above-described problems has the following configuration (1).
（１）鋼材からなる柱と梁の接合部であって、ダイヤフラム形式により前記梁材と柱とを接合するとともに、該接合部に、強化用繊維シート状物が、少なくとも、前記柱、前記梁および前記ダイヤフラムの三者にまたがって貼り付けられて補強されてなり、かつ、前記梁材が上フランジと下フランジと該上下フランジ間にスカラップ部を有するものであり、前記下フランジの上端部および／または下端部、または前記上フランジの上端部および／または下端部に貼り付けられた前記強化用繊維シートが、前記上フランジと前記下フランジの間にある前記スカラップ部の位置において、該スカラップを貫通して直角方向に閉鎖型に巻き付けられて固定されて補強されているものであることを特徴とする鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造。 (1) A column-to-beam joint made of a steel material, wherein the beam and the column are joined by a diaphragm type, and at the joint, a reinforcing fiber sheet is at least the pillar, the beam And reinforced by being affixed across the three diaphragms, and the beam member has a scallop portion between an upper flange, a lower flange, and the upper and lower flanges, and an upper end portion of the lower flange, At the position of the scalloped portion between the upper flange and the lower flange, the reinforcing fiber sheet attached to the lower end portion or the upper end portion and / or the lower end portion of the upper flange A reinforcing structure for a column / beam joint of a steel structure, wherein the reinforcing structure is reinforced by being wound in a closed shape in a perpendicular direction and being fixed .
また、かかる本発明の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造は、より具体的に好ましくは、以下の（２）〜（１０）のいずれかの構成を有するものである。 More specifically, the reinforcing structure of the column / beam joint of the steel structure of the present invention preferably has any of the following configurations (2) to (10) .
（２）前記鋼材からなる柱の前記接合部の外側面に上のダイヤフラムと下のダイヤフラムとを設けた鋼構造物の柱・梁接合部において、前記強化用繊維シート状物が、前記梁の上フランジ及び下フランジと前記柱にまたがって、または前記梁の上フランジ及び下フランジと前記上のダイヤフラムと下のダイヤフラムにまたがって、かつ、梁の延在する方向と平行な柱の面上に貼り付けられてなる補強構造を呈していることを特徴とする上記（１）記載の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造。 (2) In the column / beam joint of a steel structure in which an upper diaphragm and a lower diaphragm are provided on the outer surface of the joint of the steel column, the reinforcing fiber sheet is formed of the beam. The upper and lower flanges straddle the column, or the upper and lower flanges of the beam, the upper diaphragm and the lower diaphragm, and on the surface of the column parallel to the extending direction of the beam. pasted above, characterized in that it presents a reinforcing structure formed by (1) a reinforcing structure of columns and beams joints steel structures according.
（３）前記強化用繊維シート状物が、前記梁材から前記柱に到達し、さらに該柱の梁側の面上において折り曲がって該柱の梁側の面に立ち上げてまたは立ち下げて貼り付けられている補強構造を呈していることを特徴とする上記（１）または（２）記載の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造。 (3) The reinforcing fiber sheet-like material reaches the column from the beam material , and further bends on the beam side surface of the column and rises or falls on the beam side surface of the column. The reinforcing structure for a column / beam joint of a steel structure according to (1) or (2), wherein the reinforcing structure is affixed.
（４）前記梁材から前記柱に到達し、さらに該柱の梁側の面上において折り曲がって該柱の梁側の面に立ち上げてまたは立ち下げて貼り付けられている前記強化用繊維シート状物に対して直角の方向にさらに該柱の周方向に強化用繊維シート状物が巻き付けられるか、あるいは、梁の上フランジまたは下フランジにおいては梁の延在する方向に貼り付けられた強化用繊維シート状物に対して直角方向に梁のウェブまで強化用繊維シート状物が巻き付けられて補強されていることを特徴とする上記（３）記載の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造。 (4) The reinforcing fiber that reaches the column from the beam material, is bent on the beam side surface of the column, and is affixed by being raised or lowered on the beam side surface of the column The reinforcing fiber sheet is wound in the direction perpendicular to the sheet material in the circumferential direction of the column, or in the upper flange or lower flange of the beam, the beam is pasted in the extending direction. The column / beam joint of a steel structure according to (3) above, wherein the reinforcing fiber sheet is wound up to the beam web in a direction perpendicular to the reinforcing fiber sheet and is reinforced. Reinforcement structure.
（５）前記梁が、先端にスカラップ部を有するものであることを特徴とする上記（１）、（２）、（３）または（４）記載の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造。 (5) Reinforcing the column / beam joint of a steel structure according to (1), (2), (3) or (4) above, wherein the beam has a scalloped portion at the tip. Construction.
（６）前記強化用繊維シート状物が、該シート状物の長さ方向と実質的に平行に配列されている強化用繊維の多数本からなり、該強化用繊維の単位幅当たりの引張剛性（ヤング係数××厚み（ｍｍ）×積層数）が２５〜１８００ｋＮ／ｍｍの範囲内のものであることを特徴とする上記（１）、（２）、（３）、（４）または（５）記載の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造。 (6) The reinforcing fiber sheet is composed of a large number of reinforcing fibers arranged substantially parallel to the length direction of the sheet, and the tensile rigidity per unit width of the reinforcing fibers. The above (1), (2), (3), (4) or (5) is characterized in that (Young's modulus ×× thickness (mm) × number of layers) is in the range of 25-1800 kN / mm. ) Reinforcement structure of steel-structured columns and beam joints.
（７）前記強化用繊維シート状物が、樹脂含浸シート状物の場合はＪＩＳ Ｒ７６０１により測定されるあるいは樹脂含浸シート状物でない場合はＪＩＳ Ｌ１０１５により測定される破断強度が、５８０〜７０００Ｎ／ｍｍ2 の範囲にある繊維を含んで構成されてなることを特徴とする上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）または（６）記載の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造。 (7) When the reinforcing fiber sheet is a resin-impregnated sheet, the breaking strength is 580 to 7000 N / mm as measured by JIS R7601 or when not reinforced by JIS L1015. Columns of steel structures according to (1), (2), (3), (4), (5) or (6) above, characterized in that they comprise fibers in the range of 2. Reinforcement structure for beam joints.
（８）接合部に、強化用繊維シート状物を、少なくとも、前記柱、前記梁および前記ダイヤフラムの三者にまたがって貼り付けて補強するに際して、以下の（ａ）または（ｂ）の手段により補強を行うことを特徴とする上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）または（７）記載の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造。 (8) When reinforcing and reinforcing a reinforcing fiber sheet-like material over the three parts of the pillar, the beam, and the diaphragm at the joint, the following means (a) or (b) Reinforcement structure for a column / beam joint of a steel structure according to the above (1), (2), (3), (4), (5), (6) or (7) .
（ａ）前記強化用繊維シートを貼り付け箇所に巻き付けるとともに、該巻き付けられた強化用繊維シートに樹脂を含浸させて硬化させ、繊維強化プラスチックシート化させて補強を行う手段、
（ｂ）前記強化用繊維シート状物に樹脂を含浸させて、該樹脂含浸後の強化用繊維シート状物を貼り付け箇所に巻き付けて補強を行う手段。
(A) Means for winding the reinforcing fiber sheet around the application location and impregnating the cured reinforcing fiber sheet with a resin and curing it to form a fiber reinforced plastic sheet for reinforcement.
(B) Means for impregnating the reinforcing fiber sheet material with a resin and wrapping the reinforcing fiber sheet material after the resin impregnation around the place to be reinforced.
（９）前記鋼材からなる柱材と梁材の接合部が溶接により接合され、強化繊維シートの貼り付け位置が、少なくとも梁材の上下フランジとダイヤフラムの溶接された接合部を含むものであることを特徴とする上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）または（８）記載の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造。 (9) The joint portion between the steel column and the beam member is joined by welding, and the attachment position of the reinforcing fiber sheet includes at least the upper and lower flanges of the beam member and the welded portion of the diaphragm. (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) or (8) steel structure column / beam joint reinforcement structure.
（１０）前記鋼材からなる柱材が角型鋼管であり、梁材の横断面形状がＨ型であり、該接合部が通しダイヤフラム形式あるいは外ダイヤフラム形式であることを特徴とする上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）または（９）記載の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造。 (10) The above-mentioned (1), wherein the column member made of the steel material is a square steel pipe, the cross-sectional shape of the beam material is H-shaped, and the joint portion is a through diaphragm type or an outer diaphragm type. , (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8) or (9) , the reinforcing structure of a column / beam joint of a steel structure.
請求項１にかかる本発明の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造によれば、地震による破壊の防止効果がより高く、また、破壊の進行を遅らせることができ、全体として接合部の耐震性能を高めるに優れた効果を有する柱・梁接合部の補強構造を得ることができる。 According to the reinforcing structure of the column / beam joint of the steel structure according to the first aspect of the present invention, the effect of preventing the damage due to the earthquake is higher, the progress of the damage can be delayed, and the joint as a whole can be delayed. It is possible to obtain a column / beam joint reinforcement structure that has an excellent effect on enhancing seismic performance.
以下、更に詳しく本発明の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造について説明する。
本発明の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造は、鋼材からなる柱と梁の接合部であって、ダイヤフラム形式により該梁材と該柱とを接合するとともに、該接合部に、強化用繊維シート状物が、少なくとも、該柱、該梁および該ダイヤフラムの三者にまたがって貼り付けられて補強されてなり、かつ、前記梁材が上フランジと下フランジと該上下フランジ間にスカラップ部を有するものであり、前記下フランジの上端部および／または下端部、または前記上フランジの上端部および／または下端部に貼り付けられた前記強化用繊維シートが、前記上フランジと前記下フランジの間にある前記スカラップ部の位置において、該スカラップを貫通して直角方向に閉鎖型に巻き付けられて固定されて補強されているものであることを特徴とする。
Hereinafter, the reinforcing structure of the column / beam joint of the steel structure of the present invention will be described in more detail.
The reinforcing structure of the column / beam joint of the steel structure of the present invention is a joint between a column made of steel and a beam, and joins the beam and the column in a diaphragm form. A reinforcing fiber sheet is attached and reinforced at least over the pillar, the beam, and the diaphragm , and the beam material is interposed between the upper flange, the lower flange, and the upper and lower flanges. The reinforcing fiber sheet, which has a scalloped portion and is attached to the upper end and / or lower end of the lower flange, or the upper end and / or lower end of the upper flange, has the upper flange and the lower In the position of the scallop portion between the flanges, the scallop is penetrated through the scallop and is wound in a closed shape in a right angle direction and fixed and reinforced .
図１は、かかる本発明の鋼構造物の柱・梁接合部の補強構造の一実施態様例を示したものであり、鋼製の柱１と鋼製の梁２の接合部３は、上のダイヤフラム４、下のダイヤフラム４′を介して接合されていて、その接合部３は、強化用繊維シート状物５が、少なくとも、該柱１、該梁２および該ダイヤフラム４の三者にまたがって貼り付けられて補強されている。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the reinforcing structure of a column / beam joint of a steel structure according to the present invention. The joint 3 of the
このように、少なくとも、該柱１、該梁２および該ダイヤフラム４の三者にまたがって強化用繊維シート状物５が貼り付けられて補強がされることにより、地震による破壊の防止効果をより高くでき、また、破壊の進行を遅らせることができ、全体として接合部の耐震性能を高めることができる。上のダイヤフラム４、あるいは下のダイヤフラム４′に強化用繊維シート状物を貼り付けるにあたっては、それらダイヤフラムの表面と裏面のいずれか、または双方（表裏面）に貼り付ければよいものである。
In this way, the reinforcing fiber sheet-
本発明において、好ましくは、梁２がその先端（接合部）にスカラップ部６を有する場合には、このスカラップ部６があることにより、応力集中を防ぐことができるとともに、溶接による鋼製の柱１と鋼製の梁２との接合をうまく行うことができる。 In the present invention, preferably, when the beam 2 has a scalloped portion 6 at its tip (joined portion), the presence of this scalloped portion 6 can prevent stress concentration and can be a steel column by welding. 1 and the steel beam 2 can be joined well.
すなわち、本発明において、好ましくは梁２がその先端（接続部）にスカラップ部があることである。このスカラップが存在することにより、ノースリッジ、兵庫県南部地震時にスカラップ底を起点とする破断が多数生じ、その後のノンスカラップ工法の開発と採用に繋がった。従って、スカラップ部を有する接合部においては、スカラップ部を貫通して強化用繊維シート状物を閉鎖型に巻き付けることにより、その部分に生ずる応力を分散させ、溶接による鋼製の柱１と鋼製の梁２との接合を補強することができるのである。
That is, in the present invention, the beam 2 preferably has a scalloped portion at the tip (connecting portion). The existence of this scallop caused many fractures starting from the bottom of the scallop during the Northridge and Hyogoken-Nanbu Earthquake, which led to the subsequent development and adoption of the non-scallop method. Accordingly, in the joint portion having the scallop portion, the reinforcing fiber sheet-like material is wound around the scallop portion so as to be wound around the closed mold, thereby dispersing the stress generated in the portion and welding the
なお、本発明において、閉鎖型に巻き付けるとは、対象物に３６０°以上２０〜３０ｍｍラップして巻き付けることをいう。 In the present invention, wrapping in a closed mold means wrapping around an object by wrapping 360 ° or more and 20-30 mm.
また、強化用繊維シート状物は、該シート状物の長さ方向と実質的に平行に配列されている強化用繊維の多数本からなり、強化用繊維の単位幅当たりの引張剛性（ヤング係数×厚み（ｍｍ）×積層数）が２５〜１８００ｋＮ／ｍｍの範囲内のものであることが好ましい。引張剛性が高いものは柱梁接合部の複雑な形状にフィットしにくく、空隙の発生による接着不良を生じやすい。一方、亀裂の発生に抵抗する力が高いため、補強効果が高い。引張剛性の低いものは複雑な形状にフィットしやすく施工性が良く、施工による欠陥を生じにくいものの亀裂の発生に対する抵抗する力は劣る。 The reinforcing fiber sheet is composed of a large number of reinforcing fibers arranged substantially parallel to the length direction of the sheet, and the tensile stiffness per unit width of the reinforcing fiber (Young's modulus) X thickness (mm) x number of stacked layers) is preferably in the range of 25 to 1800 kN / mm. Those having high tensile rigidity are difficult to fit into the complicated shape of the beam-column joint and are liable to cause poor adhesion due to the generation of voids. On the other hand, since the force resisting the generation of cracks is high, the reinforcing effect is high. A material with low tensile rigidity is easy to fit into a complicated shape and has good workability, and although it is difficult to cause defects due to construction, its resistance to resistance to cracking is inferior.
また、前記強化用繊維シート状物が、破断強度５８０〜７０００Ｎ／ｍｍ2 の範囲にある繊維を少なくとも１種類含んでなるものが好ましい。このような繊維としては、合成繊維、無機繊維のいずれでもよく、合成繊維としてはアラミド繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維（ポリパラフェニレンベンゾオキサゾール繊維）、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリケトン繊維などを例示でき、無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などを例示することができる。なお、該繊維の破断強度の値は、樹脂含浸シート状物の場合はＪＩＳ Ｒ７６０１により測定される破断強度値であり、あるいは非樹脂含浸シート状物の場合はＪＩＳ Ｌ１０１５により測定される破断強度値である。 Moreover, it is preferable that the reinforcing fiber sheet material includes at least one type of fiber having a breaking strength of 580 to 7000 N / mm 2 . Such fibers may be either synthetic fibers or inorganic fibers. Examples of synthetic fibers include aramid fibers, polyarylate fibers, PBO fibers (polyparaphenylene benzoxazole fibers), ultrahigh molecular weight polyethylene fibers, polyketone fibers, and the like. Examples of the inorganic fiber include glass fiber, carbon fiber, and metal fiber. The value of the breaking strength of the fiber is a breaking strength value measured by JIS R7601 in the case of a resin-impregnated sheet-like material, or a breaking strength value measured by JIS L1015 in the case of a non-resin-impregnated sheet-like material. It is.
強化用繊維シート状物の形成は、例えば、すだれ織りによってシート状とすることや、粘着シート上に繊維を並列配置させることによってシート状とすることや、並列配置した繊維群に樹脂を含浸させてシート状にすること等によって形成することができる。 For example, the reinforcing fiber sheet can be formed into a sheet by weave weaving, or formed into a sheet by arranging fibers in parallel on an adhesive sheet, or impregnated with a group of fibers arranged in parallel. It can be formed by forming a sheet.
また、鋼材からなる柱の接合部の外側面に、上のダイヤフラム４と、下のダイヤフラム４′とを設けた鋼構造物の柱・梁接合部において、強化用繊維シート状物が、前記梁の上フランジ７と下フランジ８と前記柱にまたがって、または前記梁の上フランジ７と下フランジ８と前記上のダイヤフラム４と下のダイヤフラム４′にまたがって、かつ、梁の延在する方向と平行な柱の面上に貼り付けて補強されてなることが好ましい。上フランジ７と下フランジ８の間には、通常ウェブ８と呼ばれる部材があるが、該ウェブ８にも一部巻き付けるように貼り付けて補強してもよい。
Further, in the column / beam junction of the steel structure in which the upper diaphragm 4 and the lower diaphragm 4 ′ are provided on the outer side surface of the joint portion of the column made of steel, the reinforcing fiber sheet is formed of the beam. The beam extends across the upper flange 7, the
また、好ましくは、強化用繊維シート状物が、柱、梁材およびダイヤフラムの三者にまたがって、貼り付けられて補強された鋼材からなる柱と梁の接合部であり、強化用繊維シート状物が、前記梁材から前記柱に到達した後、柱の梁側の面上において、ほぼ９０°折り返して柱の前面に立ち上げまたは立ち下げて貼り付けられて補強されていることが好ましい。そのとき、立ち上げ部分または立ち下げ部分の貼り付け長さは、本発明者らの知見によれば、補強効果の点から１２０〜１８０ｍｍ程度とするのがよい。上述のほぼ９０°折り曲げるのは、強化用繊維シート状物による補強の目的が、柱と梁を接合している溶接部であり、この溶接部は柱と梁が９０°に交差した線上に存在しているからであり、この部分の補強を強化用繊維シート状物で行う場合、溶接部をまたぐ補強となる。具体的な方法としては、梁の上下フランジと柱の正面には、交差部で９０°に折り曲げた強化用繊維シート状物が連続して貼り付けられる補強構造となる。なお、繊維は、ほぼ９０°に折り曲げると引張剛性が高い繊維は曲がりにくく、また入隅部にフィットしにくいので、パテなどで丸み付けを行い、その面に貼り付けてもよい。 Preferably, the reinforcing fiber sheet-like material is a joint between a column and a beam made of a steel material that has been stuck and reinforced across the three components of the column, the beam material, and the diaphragm, and the reinforcing fiber sheet shape It is preferable that after the object reaches the pillar from the beam material, it is reinforced by being turned up and down on the front face of the pillar by folding back approximately 90 ° on the beam-side surface of the pillar. At that time, according to the knowledge of the present inventors, the sticking length of the rising portion or the falling portion is preferably about 120 to 180 mm from the viewpoint of the reinforcing effect. The above-mentioned bending at approximately 90 ° is for the purpose of reinforcement with the reinforcing fiber sheet material, which is the welded part joining the column and the beam, and this welded part exists on the line where the column and the beam intersect at 90 ° This is because, when this portion is reinforced with a reinforcing fiber sheet, it is reinforced across the weld. As a specific method, a reinforcing structure in which a reinforcing fiber sheet bent at 90 ° at the intersection is continuously attached to the upper and lower flanges of the beam and the front of the column. When the fiber is bent at approximately 90 °, the fiber having high tensile rigidity is difficult to bend and is difficult to fit in the corner, and may be rounded with a putty or the like and attached to the surface.
なお、梁材から柱に到達し、さらに該柱の梁側の面上において、ほぼ９０°折り曲がって該柱の梁側の面に立ち上げてまたは立ち下げて貼り付けられている強化用繊維シート状物に対して直角の方向にさらに該柱の周方向に強化用繊維シート状物が巻き付けられるか（図１で、柱の周囲の３′）、あるいは、梁の上フランジまたは下フランジにおいては梁の延在する方向に貼り付けられた強化用繊維シート状物に対して直角方向に梁のウェブまで強化用繊維シート状物が巻き付けられて補強されていること（図１で、上フランジに貼り付けられている３′）が、更に好ましい。すなわち、上記のほぼ９０°折り曲げられて貼り付けられた強化用繊維シート状物は、梁や柱に力が加わり接合部が変形したとき、引き剥がれに対して弱いので、該強化用繊維シート状物に直角方向に同じ強化繊維シート状物を少なくとも１枚貼り付けて定着に対するいっそうの強化を図ることが好ましい。 Reinforcing fiber that reaches the column from the beam material, and is bent by approximately 90 ° on the beam side surface of the column and is affixed to the beam side surface of the column. The reinforcing fiber sheet is wound in the direction perpendicular to the sheet and further in the circumferential direction of the column (in FIG. 1, 3 'around the column), or at the upper or lower flange of the beam Is reinforced by winding the reinforcing fiber sheet to the web of the beam in a direction perpendicular to the reinforcing fiber sheet attached in the extending direction of the beam (in FIG. 1, the upper flange 3 ') is more preferable. That is, the reinforcing fiber sheet-like material that is bent and pasted by approximately 90 ° is weak against peeling when a force is applied to the beam or column and the joint is deformed. It is preferable to further strengthen the fixing by attaching at least one same reinforcing fiber sheet in the direction perpendicular to the object.
この強化用繊維シート状物の内柱に上フランジの上部と下フランジの下部から柱にほぼ９０°折り曲げられ貼り付けられた強化用繊維シート状物に対しては、柱の周方向に閉鎖型に巻き付けるが、上フランジの下部と下フランジの上部から柱にほぼ９０°折り曲げられた強化用繊維シート状物に対しては、ウェブが障害となり、柱に閉鎖型に巻き付けることができないので、強化用繊維シート状物を貼り付けた柱の側面を起点にしてウェブまで、あるいはウェブのところでほぼ９０°に折り曲げ、６０ｍｍ程度余分に貼り付けてもよい。なお、溶接部に裏当て金や余盛りなどがあり段差がある場合にはパテなどにより段差をならしてから貼り付けるのがよい。 For the reinforcing fiber sheet material that is bent and bonded to the column from the upper flange upper part and the lower flange lower part by approximately 90 ° to the inner pillar of the reinforcing fiber sheet material, it is closed in the circumferential direction of the column. However, it is difficult to wrap around the reinforcing fiber sheet that is bent 90 degrees around the column from the lower part of the upper flange and the upper part of the lower flange. The side of the column to which the fiber sheet-like material is attached may be bent to approximately 90 ° from the side of the column to the web or at the web, and an extra 60 mm may be attached. In addition, when there is a backing metal or a surplus in the welded portion and there is a step, it is better to apply the step after leveling with a putty or the like.
また、本発明において、梁材が上フランジ７と下フランジ８とを有し、下フランジ７の上端部（上側面）および／または下端部（下側面）、または上フランジの下端部（下側面）および／または上端部（上側面）に貼り付けられた強化用繊維シートが、スカラップ６の位置で直角方向に閉鎖型に巻き付け固定されて補強された構造であることが重要である。そのとき、該閉鎖型の巻き付け固定部分での貼り付け長さは、１２０〜２００ｍｍ程度とするのがよい。
In the present invention, the beam member has an upper flange 7 and a
また、本発明において、接合部に、強化用繊維シート状物を、少なくとも、前記柱、前記梁および前記ダイヤフラムの三者にまたがって貼り付けて補強するに際しては、次の（ａ）または（ｂ）の手段により補強を行うことが好ましいものである。 In the present invention, when reinforcing and reinforcing a reinforcing fiber sheet-like material over at least the pillar, the beam, and the diaphragm at the joint, the following (a) or (b It is preferable to reinforce by means of).
（ａ）強化用繊維シートを貼り付け箇所に巻き付けるとともに、該巻き付けられた強化用繊維シートに樹脂を含浸させて硬化させ、繊維強化プラスチックシート化させて補強を行う手段。
（ｂ）強化用繊維シート状物に樹脂を含浸させて、該樹脂含浸後の強化用繊維シート状物を貼り付け箇所に巻き付けて補強を行う手段。
(A) A means for reinforcing a reinforcing fiber sheet by winding the reinforcing fiber sheet around the application site, impregnating the wound reinforcing fiber sheet with a resin, and curing it.
(B) Means for reinforcing a reinforcing fiber sheet by impregnating the resin with a resin and winding the reinforcing fiber sheet after the resin impregnation around the application site.
この（ｂ）の場合は、該樹脂含浸後の強化用繊維シート状物は、樹脂含浸繊維シート状物の生産工場で製作されたものでもよい。 In the case of (b), the reinforcing fiber sheet after impregnation with the resin may be produced at a production factory for the resin impregnated fiber sheet.
あるいは、（ａ）の場合のように、樹脂未含浸の強化用繊維シート状物を用いる場合は、施工の現場で該繊維シート状物に樹脂を含浸させてもよい。その場合には、樹脂含浸に用いられる樹脂と、補強のための貼り付け用の使用する樹脂とが兼用のものであってもよい。 Alternatively, as in the case of (a), in the case where a reinforcing fiber sheet not impregnated with resin is used, the fiber sheet may be impregnated with resin at the construction site. In that case, the resin used for resin impregnation and the resin used for pasting for reinforcement may be used together.
本発明において用いられる樹脂は、一般的に、硬化性液状樹脂が使用され得るものである。硬化性液状樹脂とは、湿気により硬化するタイプ、化学反応により硬化するタイプ、紫外線、熱などの外部エネルギーにより硬化するタイプが例示できる。これら硬化性液状樹脂は、強化用繊維シート状物に対する含浸性に優れ、かつ硬化後は鋼材も十分に一体化し、強固な補強効果を与えることが可能なように硬質タイプの樹脂が良い。 In general, a curable liquid resin can be used as the resin used in the present invention. Examples of the curable liquid resin include a type that is cured by moisture, a type that is cured by a chemical reaction, and a type that is cured by external energy such as ultraviolet rays and heat. These curable liquid resins are preferably hard-type resins that are excellent in impregnation with respect to the reinforcing fiber sheet, and that the steel material can be sufficiently integrated after curing to give a strong reinforcing effect.
そのような効果を与える本発明の樹脂として、エポキシ樹脂とポリアミン類などのエポキシ硬化剤の混合物が本発明の作用効果を好適に与えるために好ましい。このようなエポキシ樹脂とエポキシ硬化剤の混合物において、エポキシ硬化剤がケチミンである１液硬質エポキシ樹脂が混合の手間がなく簡便に使用できるため、最も好ましい。具体的に、２液性のエポキシ樹脂の場合は、“ボンドＥ２５００”（コニシ株式会社製）が例示できる。 As the resin of the present invention that provides such an effect, a mixture of an epoxy resin and an epoxy curing agent such as polyamines is preferable in order to suitably provide the effects of the present invention. In such a mixture of an epoxy resin and an epoxy curing agent, a one-component hard epoxy resin in which the epoxy curing agent is ketimine is most preferable because it can be used easily without the need for mixing. Specifically, in the case of a two-component epoxy resin, “Bond E2500” (manufactured by Konishi Co., Ltd.) can be exemplified.
さらに、好ましくは、鋼材からなる柱材と梁材の接合部が溶接により接合され、強化繊維シートの貼り付け位置が少なくとも梁材の上下フランジとダイヤフラムの溶接された接合部を含むようにして接合されていることである。 Further, preferably, the joint portion between the columnar member made of steel and the beam member is joined by welding, and the attachment position of the reinforcing fiber sheet is joined so as to include at least the joint portion where the upper and lower flanges of the beam member and the diaphragm are welded. It is that you are.
また、具体的に好ましいのは、鋼材からなる柱材が角型鋼管であり、梁材の横断面形状がＨ型であり、かつ、接合部が通しダイヤフラム形式、または外ダイヤフラム形式であることである。接合部が、通しダイヤフラム形式または外ダイヤフラム形式であることは、表面に貼り付けることが簡単にできるので好ましい。 Further, it is particularly preferable that the column made of steel is a square steel pipe, the cross-sectional shape of the beam is H-shaped, and the joint is a through diaphragm type or an outer diaphragm type. is there. It is preferable that the joining portion is a through diaphragm type or an outer diaphragm type because it can be easily attached to the surface.
実施例１
鋼製の柱として角型鋼管（横断面外径２５０ｍｍ×２５０ｍｍ、肉厚６ｍｍ）の全長１８８０ｍｍを用い、鋼製の梁としてＨ−３００ｍｍ×１５０ｍｍ×６．５ｍｍ×９ｍｍを用いて、通しダイヤフラム形式の鋼製ダイヤフラム（ＳＳ４００、ＰＬ−１６）形式で溶接による接合をして、図１に概略構造を示した鋼構造物を試作した。
Example 1
Through-diaphragm type using a square steel pipe (outside diameter 250 mm x 250 mm, wall thickness 6 mm) as a steel column with a total length of 1880 mm, and steel beam as H-300 mm x 150 mm x 6.5 mm x 9 mm A steel structure having a schematic structure shown in FIG. 1 was manufactured by joining the steel diaphragm (SS400, PL-16) by welding.
該鋼構造物に対して、単位幅当たりの引張剛性が４４０ｋＮ／ｍｍ である中弾性タイプのテープ状の炭素繊維シートＵＭ４６−３０（東レ株式会社製）を用いて図１に示したように、該強化用炭素繊維シート状物が、柱、梁およびダイヤフラムの三者にまたがって存在するように貼り付けて補強を行った。 For the steel structure, the tensile rigidity per unit width is 440 kN / mm As shown in FIG. 1 using a medium-elastic type tape-like carbon fiber sheet UM46-30 (manufactured by Toray Industries, Inc.), the reinforcing carbon fiber sheet-like material is composed of a pillar, a beam, and a diaphragm. Reinforced by pasting so as to exist across the.
貼り付けは、各貼り付け方向について目付量３００ｇ／ｍ2 のシートを２枚ずつ梁端部から、上下のフランジから柱面に対して貼り付け（上フランジでは下側面、下フランジでは上側面）、その貼り付け長さ（立ち上げ部長さおよび立ち下げ部長さ）は１５０ｍｍとした。次に、あらかじめ樹脂含浸を行ったテープ状のシート状物を２枚ずつ、上下のフランジから上下のダイヤフラムの上・下部にまたがって、柱側面の端部まで貼り付けた。その次は、スカラップ底の補強のために、スカラップを通しテープ状のシート状物を１枚閉鎖型に貼り付けた。最後は、１番目に貼り付けたシートに直角方向に１枚ずつ、柱の場合は閉鎖型となるように、梁の場合はウェブまで貼り付けた。なお、貼り付けは、それぞれの方向について、２枚の場合は連続し、１枚の場合は養生時間を１２時間以上とし、指触硬化したことを確認して、次の工程に進んだ。樹脂は、“ボンドＥ２５００”（コニシ株式会社製）を用い、塗布量はコンクリートの貼り付けに準じ、１枚のシート当たり８ｇ／１００ｃｍ2 を目安とした。図１ので斜線部分が該貼り付け補強範囲である。 For pasting, two sheets with a basis weight of 300 g / m 2 are pasted from the beam end to the column surface from the top and bottom flanges for each pasting direction (lower side for the upper flange, upper side for the lower flange) The affixing length (rising part length and falling part length) was 150 mm. Next, two pieces of tape-like sheet-like material that had been impregnated with resin in advance were pasted from the upper and lower flanges to the upper and lower portions of the upper and lower diaphragms to the end of the column side surface. Next, in order to reinforce the bottom of the scallop, one sheet of tape-like material was pasted on the closed mold through the scallop. Lastly, the sheets were pasted one by one in the direction perpendicular to the first sheet, and the web was pasted in the case of a beam so as to be a closed type. For each direction, the pasting was continued in the case of 2 sheets, and in the case of 1 sheet, the curing time was set to 12 hours or more, and it was confirmed that the touch had been cured, and proceeded to the next step. As the resin, “Bond E2500” (manufactured by Konishi Co., Ltd.) was used, and the coating amount was 8 g / 100 cm 2 per sheet in accordance with the adhesion of concrete. In FIG. 1, the hatched portion is the pasting reinforcement range.
この補強鋼構造物の耐力と、無補強の鋼構造物のそれぞれに対して、横方向から繰り返し荷重を加えて、それぞれの所期段階の耐力を調べたところ、無補強の鋼構造物で８１．０ｋＮ、補強鋼構造物で９２．０ｋＮであった。従って、本発明にかかる補強構造としたことにより、約１３％耐力が上昇したことがわかる。 When the proof strength of each reinforced steel structure and the unreinforced steel structure were repeatedly applied in the lateral direction and the proof stress at each desired stage was examined, the reinforced steel structure was found to be 81 0.0kN and 92.0 kN for the reinforced steel structure. Therefore, it can be seen that the proof strength is increased by about 13% by adopting the reinforcing structure according to the present invention.
また、載荷最終段階におけるそれぞれの載荷最終段階の耐力を調べた。最大耐力は、無補強品と補強品のいずれも１０３ｋＮであった。また、最終段階耐力を調べたところ、無補強品で５０ｋＮで、補強品が１００ｋＮであった。低下率（最終段階耐力／最大耐力）は、無補強品で０．４８、補強品で０．９７であった。特に、載荷最終段階において、無補強試験体がスカラップ破断によって耐力低下を起こしたのに対し、補強を施した本発明にかかる試験体は、スカラップ位置周辺の補強シートが引張力を負担し、破断を遅らせたことが確認できた。 Moreover, the proof stress of each loading last stage in the last loading stage was investigated. The maximum proof stress was 103 kN for both the unreinforced product and the reinforced product. Further, when the final stage yield strength was examined, it was 50 kN for the unreinforced product and 100 kN for the reinforced product. The rate of decrease (final stage yield strength / maximum yield strength) was 0.48 for the non-reinforced product and 0.97 for the reinforced product. In particular, in the final stage of loading, the unreinforced test specimen suffered a decrease in yield strength due to scallop breakage, whereas the test specimen according to the present invention in which the reinforcement was applied, the reinforcing sheet around the scallop position bears the tensile force and breaks. It was confirmed that it was delayed.
１：鋼製の柱
２：鋼製の梁
３：強化用繊維シート状物
４：上のダイヤフラム
４′：下のダイヤフラム
５：強化用繊維シート状物
６：スカラップ部
７：上フランジ
８：ウェブ
９：下フランジ
1: Steel column 2: Steel beam 3: Reinforcing fiber sheet 4: Upper diaphragm 4 ': Lower diaphragm 5: Reinforcing fiber sheet 6: Scallop portion 7: Upper flange 8: Web 9: Lower flange
Claims (10)
（ａ）前記強化用繊維シートを貼り付け箇所に巻き付けるとともに、該巻き付けられた強化用繊維シートに樹脂を含浸させて硬化させ、繊維強化プラスチックシート化させて補強を行う手段、
（ｂ）前記強化用繊維シート状物に樹脂を含浸させて、該樹脂含浸後の強化用繊維シート状物を貼り付け箇所に巻き付けて補強を行う手段、 When the reinforcing fiber sheet material is attached to the joint portion over at least the three pillars, the beam and the diaphragm, and is reinforced, the following means (a) or (b) is used for reinforcement. The reinforcing structure for a column / beam joint of a steel structure according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 .
(A) Means for winding the reinforcing fiber sheet around the application location and impregnating the cured reinforcing fiber sheet with a resin and curing it to form a fiber reinforced plastic sheet for reinforcement.
(B) means for impregnating the reinforcing fiber sheet with a resin and wrapping the reinforcing fiber sheet after the resin impregnation around the application location to reinforce,
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