JP5428899B2

JP5428899B2 - 塔状構造物の補強方法

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Publication number: JP5428899B2
Application number: JP2010015259A
Authority: JP
Inventors: 洋一中島
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-01-27
Also published as: JP2011153452A

Description

本発明は、搭状構造物の耐震性をその付帯設備を利用した簡便な設置工事で向上させる補強方法に関する。

１９５０年に制定された建築基準法は大震災を契機にその内容が幾度か見直され、現在に至っている。１９６８年の十勝沖地震により７１年に改正後、７８年の宮城沖地震により８１年に再改正され、１９９５年の兵庫県南部地震では、８１年改正法に適合する建築物の耐震性が確認された。

更に、１９９５年には建物の耐震改修に関する法律制定（耐震改修促進法）が行われ、１９８１年以前の建物（新耐震基準以前の建物）には耐震診断が義務付けられた。その結果、既存の建築物において補強工事が必要となる場合が生じている。

例えば、塔状構造物の場合は、昭和５６年建設省告示第１１０４号（平成１２年建設省告示第１４４９号に移行）で規定される必要曲げモーメントに対し、各高さ位置での許容曲げモーメント(日本建築学会鉄筋コンクリート煙突の構造設計指針１９７６年６月、日本建築学会煙突構造設計指針２００７年１１月を参照して算出した軸力、曲げモーメントを同時に受ける(煙突)断面の短期許容曲げモーメント)を比較、又は日本建築防災協会既存ＲＣ造煙突の耐久・耐震診断指針１９８１年９月を参照して算定した必要曲げ耐力と保有曲げ耐力を比較して補強の是非を判定することが行われている。

補強工事の工法は、対象となる構造物に応じて種々のものが提案されている。例えば、特許文献１は既設柱の耐震補強工法および既設柱の耐震補強方法に関し、螺旋フープ筋の巻き付けによる優れた経済性、施工性を活かしつつ、高い軸力の加わる既設柱を補強できる耐震補強構造が記載されている。

特許文献２はコンクリ−ト構造物の補強方法に関し、コンクリ−ト構造物の表面に未硬化状態の長繊維プリブレグを常温硬化型接着剤を介して複数層貼り付けることにより，短時間で補強硬化を発揮させるようにすることが記載されている。

特許文献３は火力発電所などの既存鋼製煙突の補強方法に関し、経年変化、腐食等により座屈のおそれがある既存の鋼製煙突の筒身を強固に補修するため、筒身の内周面に所要長さの縦方向リブと横方向リブを溶接して取り付け、リング状の鉄筋を所要間隔で配置して縦方向リブに溶接する。その後、縦方向リブと横方向リブとで区画された空隙部分に筒身の内周面へ向かつてモルタルを吹き付け、更に、巻付け機械によって炭素繊維線材を巻き付けて、補強構造を構築することが記載されている。

特許文献４はコンクリ−ト電信柱の補修方法に関し、コンクリ−トの表面が劣化した電信柱の劣化箇所を補修し、電信柱の寿命延長を図るため、柱の劣化層３５に削取り面を形成して含浸接着樹脂液を塗布し、アラミド繊維製第１シ−トを貼り付けることが記載されている。

特許文献５はコンクリ−ト柱の補修方法に関し、強度が劣化した電柱など鉄筋コンクリ−ト柱の補修箇所の表面に強化繊維シ−トを巻き付け、その後マトリツクス樹脂を含浸させて硬化させて、繊維強化プラスチツクに為し、柱の強度を回復させることが記載されている。シ−ト及びマトリツクス樹脂を人手により補修現場に搬入して補修できるので、補修作業が容易となる。

特開２０００−６４６３１号公報特開平０３−２２４９６６号公報特開平０５−３２１４８２号公報特開２００３−３１４０８５号公報特開平０５−３３２０３１号公報

しかしながら、特許文献２，３，４，５記載の補修方法のように炭素繊維など軽くて引張り強度に優れた新素材を用いる方法は、素材自体が高価で且つ特殊な専門業者による施工が必要なため施工費も高額となる。

特許文献１のように螺旋フープ筋を既設柱の外周に巻き付ける方法は、巻き付けた後、螺旋フープ筋と既設柱の外周との空隙をモルタルで充填することが必要で、やはり、手間のかかる工法となっている。

また、一般的な補強方法として塔状構造物の周囲に鋼板を巻き付ける方法も採用されているが、鋼板が重たいため施工が難しくなり、補強する範囲が広い場合は基礎への荷重負担が増えて基礎工事の再検討・補強が必要となる。

さらに、上述した補修方法のいずれもが、施工する際は補修される構造物の日常の使用のためにその外壁に取り付けられている付帯設備、例えば、塔状構造物の場合は、本体外周のデッキやタラップなどを取りはずし、施工後は再び取り付けことが必要で施工費が上昇する。

そこで、本発明は、搭状構造物の耐震性を、入手が容易で安価な鉄鋼材料を用い、且つ付帯設備の脱着を必要としない簡便な方法で向上させる補強方法を提案することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段で達成可能である。
１．塔状構造物本体の曲げ耐力を向上させる塔状構造物の補強方法であって、塔状構造物の本体に、本体固定用バンドを上下に適宜の間隔を設けて固定し、上下となる前記本体固定用バンド間を棒状部材で連結することを特徴とする塔状構造物の補強方法。
２．前記本体固定用バンドの上下間隔と棒状部材の本数と材質寸法を、前記本体固定用バンド間を前記棒状部材で連結後の前記塔状構造物の曲げ耐力が、所定の耐震基準を満足するように選定することを特徴とする１記載の塔状構造物の補強方法。
３．前記塔状構造物は塔状構造物本体に複数のデッキを上下方向に備え、前記本体固定用バンド間は前記デッキに設けた貫通孔、前記本体と前記デッキとの隙間または前記デッキの床面の空隙を挿通する棒状部材で連結することを特徴とする１または２に記載の塔状構造物の補強方法。
４．前記本体固定用バンド間を、上下方向に複数本の棒状部材を接続して連結することを特徴とする１乃至３のいずれか一つに記載の塔状構造物の補強方法。
５．棒状部材の接続を、接続カプラーを用いておこなうことを特徴とする４記載の塔状構造物の補強方法。
６．前記棒状部材は、前記塔状構造物本体に棒状部材固定金物を介して固定されることを特徴とする１乃至５のいずれか一つに記載の塔状構造物の補強方法。
７．棒状部材が棒鋼であることを特徴とする１乃至６のいずれか一つに記載の塔状構造物の補強方法。
８．前記棒鋼が、高強度ねじ節鉄筋であることを特徴とする７記載の塔状構造物の補強方法。
９．１乃至８のいずれか一つの補強方法により耐震性を向上させた塔状構造物。

本発明によれば、安価な素材を用いた簡便な補強工事で塔状構造物の耐震性を向上させることが可能で、塔状構造物にデッキが付帯されている場合は、当該デッキを作業床として使用し、より簡便に補強可能で作業上極めて有用である。

本発明法による補強方法を施した塔状構造物の構成を説明する模式的側面図。図１のA-A断面図。本発明の一実施例に係る補強方法を説明する図で（ａ）は対象となる塔状構造物の構成を示す図、（ｂ）（ｃ）、（ｄ）は一工程を説明する図。本発明法が施された塔状構造物の他の構成を示す図。

本発明は、上述した鉄筋コンクリート造の塔状構造物の耐震診断の結果、主筋（鉄筋）量不足により曲げ耐力が不足した場合、搭状構造物の周囲に棒状構造物を取り付けて曲げ耐力を向上させることを特徴とする。以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。

図１に本発明法によって耐震性を補強した塔状構造物の構成を説明する概略の模式的側面図を、図２に図１のA-A´断面図を示す。これらの図において１は塔状構造物の主構成体である筒状の本体、２は本体１の外周に取り付けられたデッキ、３は本体固定用バンド、４は棒状部材固定金物、５は接続カプラー、６は本体１の曲げ耐力を増加させるための補強材となる棒状部材、８は棒状部材固定金物４を本体固定用バンド３に固定する支持部材を示す。

塔状構造物の主構成体となる本体１の外周には、適宜の上下間隔を設けて本体固定用バンド３が固定されている。本体固定用バンド３は本体１の外周に沿って取り付け可能な構造とし、本体１の外周に均等な間隔で、棒状部材固定金物４を介して棒状部材６を固定する。棒状部材固定金物４は支持部材８で本体固定用バンド３に固定される。

本体固定用バンド３は塔状構造物の本体１が円形断面の場合、円周方向において適宜分割された環状部材とし、本体１に取り付ける際、溶接やボルト締めなどで合体する構造とすると取り付け作業が容易となって好ましい。塔状構造物の本体１に上方から嵌め込むことが可能な場合、一体構造の環状部材であってもよい。

上下に複数取り付けられた本体固定用バンド３は棒状部材６で連結されて一体となるので、本体１の主筋（鉄筋）を増量した効果が得られ、本体１の曲げ耐力が増して塔状構造物の耐震性が向上する。

図は接続カプラー５で連結した上下２本の棒状部材６が棒状部材固定金物４に固定されて上下の本体固定用バンド３を連結している場合を示すが、一本の棒状部材６で連結しても良い。棒状部材６は棒状部材固定金物４を介さずに直接本体固定用バンド３に溶接などで固定しても良い。また、棒状部材固定金物４も支持部材８を介さずに直接本体固定用バンド３に溶接などで固定しても良い。

また、棒状部材６はデッキ２に設けた貫通孔を通って上下の本体固定用バンド３を連結しているが、本体１とデッキ２の間の隙間や、デッキ２の床面がメッシュ構造の場合、その空隙を通しても良い。

図３は、付帯設備として上下にデッキ２を備えた塔状構造物の本体１（図３（ａ））を本発明法により補強する場合の一例を示し、まず、上下のデッキ２のそれぞれの略直上において本体固定用バンド３を本体１に固定する。

本体固定用バンド３は本体１に環状に巻き付けて固定する。固定方法は、ボルト締めなど取り付け位置の調整が可能な方法が好ましい。

次に、上方の本体固定用バンド３に支持部材８を介して棒状部材固定金物４を取り付ける。取り付けは、本体１に本体固定用バンド３を取り付ける前後のいずれでも良い。必要に応じて上下のデッキ２に棒状部材６が挿通する貫通孔７を加工する（図３（ｂ））。

次に、上方の棒状部材固定金物４に棒状部材６を固定し、その下端に接続カプラー５を取り付け（図３（ｃ））、接続カプラー５の下方に更に棒状部材６を取り付け、その下端に棒状部材固定金物４を取り付けた後、前記棒状部材固定金物４を下方の本体固定用バンド３に固定する（図３（ｄ））。

図は棒状部材６と棒状部材固定金物４、接続カプラ-５がネジによりカップリングされる場合を示すが、溶接などその他の方法によっても良い。高所作業の容易性からネジによるカップリングが望ましい。

図４に下方のデッキ２の貫通孔７を挿通して、棒状部材６の下方に更に棒状部材６を連結した場合を示す。この場合、棒状部材固定金物４は接続カプラー５と同じように、その上下で棒状部材６が取り付けられる構造とする。

本体１の曲げ耐力として本発明法によって補強される分は、１．本体固定用バンド３の、本体１の軸方向における上下取り付け間隔、２．棒状部材６の本数と材質寸法で主に決定されるので、耐震診断で必要とされる曲げ耐力を満たすように、これらの値を適宜選定する。
これらを選定する場合、まず、図示したように、本体固定用バンド３の本体１への取り付け位置を、デッキ２上の作業員による固定作業が容易となるようにデッキ２の略直上とし、次に、棒状部材６の本数と材質寸法を決定することが望ましい。棒状部材６として市販の棒鋼、高強度ねじ節鉄筋を利用すると材料費が安価となって好ましい。
本発明が対象とする塔状構造物は、鉄筋コンクリート造煙突のような略円錐形状や、軸方向の直径が一定な円筒型のいずれであっても良い。

また、デッキ２が付帯していないためクレーンを使って作業する場合でも、素材が高価で、特殊な施工を必要とする炭素繊維を用いた補強方法や、基礎工事の見直しが必要となる鋼板巻き付け方法と比較すると総合的に安価な工事費で耐震性を向上させることが可能である。

尚、耐震診断法の例として、既設の鉄筋コンクリート造の搭状構造物について、各高さ位置での許容曲げモーメント(日本建築学会鉄筋コンクリート煙突の構造設計指針１９７６年６月、日本建築学会煙突構造設計指針２００７年１１月を参照して算出した軸力、曲げモーメントを同時に受ける(煙突)断面の短期許容曲げモーメント)を求め、昭和５６年建設省告示第１１０４号(平成１２年建設省告示第１４４９号に移行)で規程される必要曲げモーメントとの比較や、日本建築防災協会既存ＲＣ造煙突の耐久・耐震診断指針１９８１年９月を参照して算定した必要曲げ耐力と保有曲げ耐力を比較することが挙げられる。

１本体
２デッキ
３本体固定用バンド
４棒状部材固定金物
５接続カプラー
６棒状部材
７貫通孔
８支持部材

Claims

塔状構造物本体の曲げ耐力を向上させる塔状構造物の補強方法であって、塔状構造物の本体に、本体固定用バンドを上下に適宜の間隔を設けて固定し、上下となる前記本体固定用バンド間を棒状部材で連結するにあたり、
前記塔状構造物は塔状構造物本体に複数のデッキを上下方向に備え、前記本体固定用バンド間は前記デッキに設けた貫通孔、前記本体と前記デッキとの隙間または前記デッキの床面の空隙を挿通する棒状部材で連結することを特徴とする塔状構造物の補強方法。
前記本体固定用バンドの上下間隔と棒状部材の本数と材質寸法を、前記本体固定用バンド間を前記棒状部材で連結後の前記塔状構造物の曲げ耐力が、所定の耐震基準を満足するように選定することを特徴とする請求項１記載の塔状構造物の補強方法。
前記本体固定用バンド間を、上下方向に複数本の棒状部材を接続して連結することを特徴とする請求項１または２に記載の塔状構造物の補強方法。
棒状部材の接続を、接続カプラーを用いておこなうことを特徴とする請求項３記載の塔状構造物の補強方法。
前記棒状部材は、前記塔状構造物本体に棒状部材固定金物を介して固定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の塔状構造物の補強方法。
棒状部材が棒鋼であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の塔状構造物の補強方法。
前記棒鋼が、高強度ねじ節鉄筋であることを特徴とする請求項６記載の塔状構造物の補強方法。
請求項１乃至７のいずれか一つの補強方法により耐震性を向上させた塔状構造物。