JP5999862B1 - Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造 - Google Patents

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【課題】構造が簡単で組み立て作業が容易で、狭い作業空間での作業も容易にでき、充填するグラウト材の量も大幅に減らすことができ、地震エネルギーの減衰、引張強度の向上に寄与する高強度繊維シートの劣化を防止することが可能なＨ型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造を提供することを目的とする。【解決手段】固定用孔を形成したフランジと両フランジ間を連結するウェブを有するＨ型鋼からなる鉄骨構造物と、内面に高強度繊維シートを配置し、両端に固定用孔を形成しフランジ、ウェブとの間に閉じた空間を形成する補強部材と、補強部材の両端の固定用孔とフランジに形成した固定用孔に挿入して補強部材をＨ型鋼からなる鉄骨構造物に固定する固定部材と、補強部材とフランジ、ウェブとの間の閉じた空間に充填される固化材と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造に関する。
従来、Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物の補強構造として、対向する一対のフランジと、その対向間隔内に設けたウェブとによって断面形状をＨ型としたＨ型鋼柱の外周を囲い鋼板で囲み、この囲い鋼板で囲んだ内側にグラウト材を充填するとともにグラウト材に軸方向筋を埋設して補強柱を構成するＨ型鋼柱の補強構造において、ウェブに平行な面側に配置する軸方向の総合曲げ耐力を、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強くして、補強柱の全方向における曲げ耐力を均等にするＨ型鋼柱からなる鉄骨構造の補強構造が提案されている。また、囲い鋼板の外周に繊維シートを配置し、引張強度とエネルギー減衰性能を向上させる先行技術が存在する。
特許第５７２５４８６号公報
しかしながら、従来のＨ型鋼からなる鉄骨構造物の補強構造は、Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物の周囲を囲い鋼板で囲み、囲い鋼板で囲んだ内側にグラウト材を充填するため、グラウト材を充填する空間が大きく充填するグラウト材の量を大きくなるという問題を有する。また、Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物を補強する場合、場合によってはＨ型鋼からなる鉄骨構造物の一方の側だけしか空き空間が無いこともあり、Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物の全周を囲い鋼板で囲むことができないという問題を有していた。また、囲い鋼板の外周に繊維シートを配置する従来技術においては、繊維シートが環境下に曝されるため、紫外線等により劣化しその性能が著しく低下す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、狭い作業空間での作業も容易にでき、充填するグラウト材の量も大幅に減らすことができ、地震エネルギーの減衰、引張強度の向上に寄与する高強度繊維シートの劣化を防止することが可能なＨ型鋼からなる鉄骨構造物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型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造は、前記課題を解決するために、固定用孔を形成したフランジと両フランジ間を連結するウェブを有するＨ型鋼からなる鉄骨構造物と、内面に高強度繊維シートを配置し、両端に固定用孔を形成しフランジ、ウェブとの間に閉じた空間を形成する補強部材と、補強部材の両端の固定用孔とフランジに形成した固定用孔に挿入して補強部材をＨ型鋼からなる鉄骨構造物に固定する固定部材と、補強部材とフランジ、ウェブとの間の閉じた空間に充填される固化材と、を備えることを特徴とする。
また、本発明のＨ型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造は、一端をウェブに溶着される定着部材を備えることを特徴とする。
また、本発明のＨ型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造は、補強部材をウェブの一方の側のフランジ又はウェブの両方の側のフランジに固定することを特徴とする。
また、本発明のＨ型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造は、フランジと補強部材の固定部に補強プレートを配置することを特徴とする。
固定用孔を形成したフランジと両フランジ間を連結するウェブを有するＨ型鋼からなる鉄骨構造物と、内面に高強度繊維シートを配置し、両端に固定用孔を形成しフランジ、ウェブとの間に閉じた空間を形成する補強部材と、補強部材の両端の固定用孔とフランジに形成した固定用孔に挿入して補強部材をＨ型鋼からなる鉄骨構造物に固定する固定部材と、補強部材とフランジ、ウェブとの間の閉じた空間に充填される固化材と、を備えることで、構造が簡単で組み立て作業が容易で、狭い作業空間での作業も容易にでき、充填するグラウト材の量も大幅に減らすことができ、地震エネルギーの減衰、引張強度の向上に寄与する高強度繊維シートの劣化を防止することが可能となる。
一端をウェブに溶着される定着部材を備えることで、固化材との一体化を促進し耐震性能を向上することが可能となる。
補強部材をウェブの一方の側のフランジ又はウェブの両方の側のフランジに固定することで、耐震補強するＨ型鋼からなる鉄骨構造物の状態に応じた耐震補強をすることが可能となる。
フランジと補強部材の固定部に補強プレートを配置することで、大地震による大きな変位に対しても耐える固定部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Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造の実施の形態を図により説明する。
フランジ２とウェブ３を有するＨ型鋼からなる鉄骨構造物１は、構造物の柱や梁として用いられる。図１は、ウェブ３の一方の側を補強する実施形態を示す。フランジ２には、所定高さ毎に固定用孔を形成する。また、ウェブ３には、所定高さ毎に前方に伸びる定着部材４の一端を溶接により固定する。定着部材４の固定位置は、フランジ２に形成した固定用孔の位置と異なるようにし、タイロッド等の固定部材と定着部材４が干渉しないようにする。
補強部材５は、鋼板等の強度の大きな材料で形成される。補強部材５の両端には、フランジ２に形成した固定用孔と合致するように所定高さ毎に固定用孔を形成する。図では補強部材５の断面形状をコ字形にしているが、半円形等どのような形状であっても良い。
補強部材５の内面には高強度繊維シート６が接着剤を介して配置する高強度繊維シート６の材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維及びポリアレート繊維のいずれかとすることで、引張強度の大きな材料で高強度繊維シート６を形成することが可能となる。高強度繊維シート６を補強部材５の内面に配置する作用、効果については後述する。
鉄骨構造物１の補強長さに応じた長さの補強部材5を用意し、内面に高強度繊維シート６を接着剤を介して配置する作業は工場で実施する。現場では、Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物１のウェブ３に所定間隔毎に定着部材４を溶接により固定する作業と、フランジ２に所定間隔毎に固定孔を削孔する作業を実施する。
Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物１の一方のフランジ２上に補強部材５の両端の固定用孔がフランジ２に形成した固定用孔の位置と合致するように配置する。補強部材５の固定用孔とフランジ２の固定用孔に両端に雄ネジ部を形成したタイロッド等の固定部材７を挿入する。固定部材７に補強プレート８を配置し、固定部材７の雄ネジ部にナット９を螺着して補強部材５をＨ型鋼からなる鉄骨構造物１に固定する。補強プレート８は、地震時の変位により固定部が損傷を受けるのを防止する。
Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物１のウェブ３、フランジ２と補強部材５で囲まれた空間に軸方向筋１０を配筋する。必要に応じて軸方向筋１０に副筋を配筋しても良い。
Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物１のウェブ３、フランジ２と補強部材５で囲まれた空間にグラウト等の固化材を充填し、養生して固化させ、Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物１と補強部材５を一体化し、Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物１の耐震補強構造とする。
補強部材５の内側に配置した高強度繊維シート６は、環境下に曝されることが無いので劣化が防止され、地震エネルギーの減衰性能、引張強度の向上性能を維持することが可能となる。
Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物１のウェブ３、フランジ２と補強部材５で囲まれた空間に配置される定着部材４、軸方向筋１０は、固化材と一体化しＨ型鋼からなる鉄骨構造物１の耐震性能を向上させる。
図２は、ウェブ３の両方の側を補強する実施形態を示し、図３は、図２のＡ−Ａ線切断面図である。ウェブ３を挟んだ両側のフランジ２には、所定高さ毎に固定用孔を形成する。また、ウェブ３の両側に所定高さ毎に前方に伸びる定着部材４の一端を溶接により固定する。定着部材４の固定位置は、フランジ２に形成した固定用孔の位置と異なるようにし、タイロッド等の固定部材と定着部材４が干渉しないようにする。
補強部材５は、鋼板等の強度の大きな材料で形成される。補強部材５の両端には、フランジ２に形成した固定用孔と合致するように所定高さ毎に固定用孔を形成する。図では補強部材５の断面形状をコ字形にしているが、半円形等どのような形状であっても良い。
補強部材５の内面には高強度繊維シート６が接着剤を介して配置する高強度繊維シート６の材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維及びポリアレート繊維のいずれかとすることで、引張強度の大きな材料で高強度繊維シート６を形成することが可能となる。
ウェブ３を挟んだ両側のフランジ２に図１に示される実施形態と同様な手順で補強部材５を固定し、軸方向筋１０を配筋し、Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物１のウェブ３、フランジ２と補強部材５で囲まれた空間にグラウト等の固化材を充填し、養生して固化させ、Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物１と補強部材５を一体化し、Ｈ型鋼からなる鉄骨構造物１の耐震補強構造とする。
以上のように、本発明のＨ型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造によれば、構造が簡単で組み立て作業が容易で、狭い作業空間での作業も容易にでき、充填するグラウト材の量も大幅に減らすことができ、地震エネルギーの減衰、引張強度の向上に寄与する高強度繊維シートの劣化を防止することが可能となる。
１：鉄骨構造物、２：フランジ、３：ウェブ、４：定着部材、５：補強部材、６：高強度繊維シート、７：固定部材、８：補強プレート、９：ナット、１０：軸方向筋

Claims (4)

  1. 固定用孔を形成したフランジと両フランジ間を連結するウェブを有するＨ型鋼からなる鉄骨構造物と、
    内面に高強度繊維シートを配置し、両端に固定用孔を形成しフランジ、ウェブとの間に閉じた空間を形成する補強部材と、
    補強部材の両端の固定用孔とフランジに形成した固定用孔に挿入して補強部材をＨ型鋼からなる鉄骨構造物に固定する固定部材と、
    補強部材とフランジ、ウェブとの間の閉じた空間に充填される固化材と、
    を備えることを特徴とするＨ型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造。
  2. 一端をウェブに溶着される定着部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のＨ型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造。
  3. 補強部材をウェブの一方の側のフランジ又はウェブの両方の側のフランジに固定することを特徴とする請求項１又は２に記載のＨ型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造。
  4. フランジと補強部材の固定部に補強プレートを配置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型鋼からなる鉄骨構造物の耐震補強構造。
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