JP6304914B1

JP6304914B1 - 既設又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造

Info

Publication number: JP6304914B1
Application number: JP2017207912A
Authority: JP
Inventors: 栄次槇谷; 一男金綱
Original assignee: 槇谷榮次; 新日本建設株式会社
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: JP2019078134A

Abstract

【課題】Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造を提供する。【解決手段】Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２のフランジの表面に配置される連続繊維シートと連続繊維シートの上に配置される補強プレートと、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジ間に両端がフランジ端部と当接し先端にヘッドを形成したスタッドを設置した内側補強プレートと、内側補強プレートの上に配置される連続繊維シートと、連続繊維シートの上に配置される外側補強プレートと、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部に配置され、Ｈ形鋼梁のウェブに当接する部分と、Ｈ形鋼柱のフランジ表面に当接する部分と、Ｈ形鋼柱のフランジ端部からＨ形鋼梁のウェブに向けて直角に折り曲げた部分を有する連結補強部材８と、Ｈ形鋼梁のウェブの両側に当接する連結補強部材を連結する連結ボルト１０と、Ｈ形鋼柱及びＨ形鋼梁と内側補強プレート間の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７

Description

本発明は、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造に関する。

従来、Ｈ形鋼柱からなる鉄骨構造物を耐震補強するために、Ｈ形鋼柱の周囲を囲い鋼板で囲み、Ｈ形鋼柱と囲い鋼板間の空間に補強筋を配筋し、Ｈ形鋼柱と囲い鋼板間の空間にグラウト等の固化材を充填して固化させるＨ形鋼柱の耐震補強構造が提案されている。

特開２０１５−２０３１９９号公報

従来のＨ型鋼柱の耐震補強構造は、Ｈ形鋼柱の全周を囲い鋼板で囲う必要があるため、十分補強スペースが必要である。しかし、Ｈ形鋼柱の周囲に壁等の構造物が隣接しているか、又は、壁等の構造物が連設されているケースが多く、Ｈ形鋼柱の全周を囲い鋼板で囲うスペースが確保できないという問題と、H形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部の補強構造についても検討されていないという問題を有していた。

本発明は、従来技術の持つ課題を解決するもので、構造が簡単で、スペースを必要とせず、設置作業が短時間で済み、制振性、耐震性に優れ、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部の耐震補強にすぐれたＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の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形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の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、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジの表面に配置される連続繊維シートと連続繊維シートの上に配置される補強プレートと、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジ間に両端がフランジ端部と当接し先端にヘッドを形成したスタッドを設置した内側補強プレートと、内側補強プレートの上に配置される連続繊維シートと、連続繊維シートの上に配置される外側補強プレートと、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部に配置され、Ｈ形鋼梁のウェブに当接する部分と、Ｈ形鋼柱のフランジ表面に当接する部分と、Ｈ形鋼柱のフランジ端部からＨ形鋼梁のウェブに向けて直角に折り曲げた部分を有する連結補強部材と、Ｈ形鋼梁のウェブの両側に当接する連結補強部材を連結する連結ボルトと、Ｈ形鋼柱及びＨ形鋼梁と内側補強プレート間の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形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造は、Ｈ形鋼柱及びＨ形鋼梁の補強プレート、外側補強プレートの外周に内側に配置した連続繊維シートと繊維方向の異なる外側連続繊維シートを配置することを特徴とする。

また、本発明のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造は、連結補強部材のＨ形鋼柱のフランジ端部からＨ形鋼梁のウェブに向けて直角に折り曲げた部分に先端にヘッドを形成したスタッドを設置することを特徴とする。

また、本発明のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造は、連結補強部材の外周に連続繊維シートを配置し連続繊維シートの上に補強プレートを配置し補強プレートの上に内側に配置した連続繊維シートと繊維方向の異なる外側連続繊維シートを配置することを特徴とする。

また、本発明のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造は、連続繊維シートの材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維のいずれかとすることを特徴とする。

また、本発明のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造は、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部が４方向、３方向、２方向のいずれかであることを特徴とする。

Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジの表面に配置される連続繊維シートと連続繊維シートの上に配置される補強プレートと、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジ間に両端がフランジ端部と当接し先端にヘッドを形成したスタッドを設置した内側補強プレートと、内側補強プレートの上に配置される連続繊維シートと、連続繊維シートの上に配置される外側補強プレートと、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部に配置され、Ｈ形鋼梁のウェブに当接する部分と、Ｈ形鋼柱のフランジ表面に当接する部分と、Ｈ形鋼柱のフランジ端部からＨ形鋼梁のウェブに向けて直角に折り曲げた部分を有する連結補強部材と、Ｈ形鋼梁のウェブの両側に当接する連結補強部材を連結する連結ボルトと、Ｈ形鋼柱及びＨ形鋼梁と内側補強プレート間の空間に充填される固化材と、を備えることで、Ｈ形鋼柱、Ｈ形鋼梁の外周に連続繊維シートがサンドイッチ状に配置されるので引張強度、振動減衰性に優れ、型枠を兼用する内側補強プレートにヘッドを形成したスタッドが設置されているので固化材との一体化が促進されて耐震性能を向上させることが可能となる。さらに、Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部が連結補強部材が配置され連結ボルトで連結されるので交差部の耐震性能を向上させることが可能となる。
Ｈ形鋼柱及びＨ形鋼梁の補強プレート、外側補強プレートの外周に内側に配置した連続繊維シートと繊維方向の異なる外側連続繊維シートを配置することで、より、引張強度と制振性能を向上させることが可能となる。
連結補強部材のＨ形鋼柱のフランジ端部からＨ形鋼梁のウェブに向けて直角に折り曲げた部分に先端にヘッドを形成したスタッドを設置することで、交差部のＨ形鋼柱と固化材の一体化を促進することが可能となる。
連結補強部材の外周に連続繊維シートを配置し連続繊維シートの上に補強プレートを配置し補強プレートの上に内側に配置した連続繊維シートと繊維方向の異なる外側連続繊維シートを配置することで、より、引張強度及び制振性能を向上することが可能となる。
連続繊維シートの材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリ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連続繊維シートを形成することが可能となる。
Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部が４方向、３方向、２方向のいずれかであることで、各種交差部の耐震補強が可能となる。

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。本発明の実施形態を示す図である。（ａ）（ｂ）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。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２からなる鉄骨構造物の上面図であり、図２は正面図である。

Ｈ形鋼柱１は、上下フランジ１ａ、１ａがウェブ１ｂで連結されている。Ｈ形鋼梁２は、上下フランジ２ａ、２ａがウェブ１ｂで連結されている。Ｈ形鋼柱１にＨ形鋼梁２が交差して配置される。図１、図２に示される実施形態では、Ｈ形鋼梁２がＨ形鋼柱１から４方向に伸びるように連結されているが、Ｈ形鋼梁２が３方向に伸びるように連結しても、Ｈ形鋼梁２が２方向に伸びるように連結しても良い。

図３、図４は、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２の耐震補強構造を示す。Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２はほぼ相似形状で、Ｈ形鋼柱１の耐震補強構造とＨ形鋼梁２の耐震補強構造は同様であるのでＨ形鋼柱１の耐震補強構造で説明する。

Ｈ形鋼柱１のフランジ１ａ表面に連続繊維シート３を接着剤を介して配置する。連続繊維シート３の上に補強プレート４を配置する。連続繊維シート３は、Ｈ形鋼柱１のフランジ１ａと補強プレート４間にサンドイッチ状に配置されるので接着面が二面となり地震時の応力により剥がれたりすることが防止される。

連続繊維シート３の材料としては、カーボン繊維などの無機系繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアレート繊維などの有機系繊維である。これらの繊維で形成される１方向及び２方向の引張強度は５〜１８０ｔｏｎ／ｍと大きい。連続繊維シート３を備えることで、引張強度と振動減衰性を向上させることが可能となる。

Ｈ形鋼柱１のフランジ１ａ、１ａ間に内側補強プレート５をその両端をフランジ１ａ、１ａの端部に当接させて配置する。内側補強プレート５に先端にヘッド６ａを形成したスタッド６を前方に伸びるように固定する。内側補強プレート５は、高流動性高強度コンクリートモルタル等の固化材の充填の際の型枠として機能し、ヘッド６ａを形成したスタッド６は、固化材との一体化を促進し耐震性能を向上させる機能を有する。

内側補強プレート５の上に連続繊維シート３を接着剤を介して設置し、連続繊維シート３の上に外側補強プレート７を設置する。連続繊維シート３は、内側補強プレート５と外側補強プレート７間にサンドイッチ状に配置されるので接着面が二面となり地震時の応力により剥がれたりすることが防止される。

Ｈ形鋼梁２にもＨ形鋼柱と同様な耐震補強を実施する。Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２の所定の耐震補強区間の耐震補強が終了した段階で、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２の外周に内側に配置した連続繊維シート３の繊維方向と異なる繊維方向の外側連続繊維シート３ａを接着剤を介して巻き付け配置する。内側の連続繊維シート３と異なる繊維方向の外側連続繊維シート３ａを巻き付け配置することにより引張強度及び制振性能をより向上させることが可能となる。

図５は、Ｈ形鋼柱１の耐震補強区域を耐震補強した実施形態を示す。Ｈ形鋼柱１のフランジ１ａ、１ａ間に複数の内側補強プレート５を設置し、その上に連続繊維シート３を配置し、その上に外側補強プレート７を配置する。外側補強プレート７の長さを内側補強プレート５の長さより長くし、内側補強プレート５の連接継目部と外側補強プレート７の連接継目部の位置が一致しないようにして地震時の応力に耐える構造にしている。

図６は、Ｈ形鋼梁２の耐震補強区域を耐震補強した実施形態を示す。他の構成はＨ形鋼柱１の耐震補強と同様であるので説明を省略する。

図７は、図１、図２に示されるＨ形鋼柱１にＨ形鋼梁２が４方向から交差する部分の耐震補強構造を示す。Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２の交差部を耐震補強するため、直交するＨ形鋼梁２、２間に連結補強部材８を配置する。

図８（ａ）に示すように連結補強部材８は、直交する一方のＨ形鋼梁２のウェブ２ｂの一方の面に当接する部分８ａ、Ｈ形鋼柱１のフランジ１ａに当接する部分８ｂ、Ｈ形鋼柱１のフランジ１ａの端部から直角に折り曲げられた部分８ｃ、直交する他方のＨ形鋼梁２のウェブ２ｂの一方の面に当接する部分８ｄからなる。Ｈ形鋼柱１のフランジ１ａの端部から直角に折り曲げられた部分８ｃには先端にヘッド６ａを形成したスタッド６を設置する。Ｈ形鋼梁２のウェブ２ｂ当接部８ａ、８ｄには、連結ボルト用孔８ｅを形成する。

連結補強部材８の外周には連続繊維シート３、補強プレート４、内側の連続繊維シート３と繊維方向の異なる外側連続繊維シート３ａを積層配置する。４つの連結補強部材８を図７のように配置し、連結ボルト１０で連結する。連結補強部材８による連結と、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２の図５、図６に示すような耐震補強がなされた後、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２と内側補強プレート５間に高流動性高強度コンクリートモルタル等の固化材を充填して固化させ、Ｈ形鋼柱１、Ｈ形鋼梁２及びその交差部の耐震補強が完成する。

図９は、Ｈ形鋼柱１にＨ形鋼梁２が３方向から交差する部分の耐震補強構造を示す。Ｈ形鋼梁２，２が直交する交差部には、図８（ａ）に示す連結補強部材８を配置する。Ｈ形鋼梁２，２が平行に対向する交差部には、図８（ｂ）に示す連結補強部材９を配置する。連結補強部材９は、Ｈ形鋼柱１のフランジ１ａに当接する部分９ｃと、フランジ１ａの両端部から直角に折り曲げた部分９ｂ、９ｄと、平行に対向する一方のＨ形鋼梁２のウェブ２ｂに当接する部分９ａと、平行に対向する他方のＨ形鋼梁２のウェブ２ｂに当接する部分９ｅからなる。Ｈ形鋼柱１のフランジ１ａの端部から直角に折り曲げられた部分９ｂ、９ｄには先端にヘッド６ａを形成したスタッド６を設置する。Ｈ形鋼梁２、２のウェブ２ｂ当接部９ａ、９ｅには、連結ボルト用孔９ｆを形成する。

連結補強部材９の外周には、図８（ａ）に示す連結補強部材８と同様に連続繊維シート３、補強プレート４、内側の連続繊維シート３と繊維方向の異なる外側連続繊維シート３ａを積層配置する。２つの連結補強部材８と１つの連結補強部材９を図９に示すように配置し、連結ボルト１０で連結する。連結補強部材８による連結と、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２の図５、図６に示すような耐震補強がなされた後、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２と内側補強プレート５間に高流動性高強度コンクリートモルタル等の固化材を充填して固化させ、Ｈ形鋼柱１、Ｈ形鋼梁２及びその交差部の耐震補強が完成する。

図１０は、図９は、Ｈ形鋼柱１にＨ形鋼梁２が２方向から交差する部分の耐震補強構造を示す。Ｈ形鋼梁２が平行に対向する交差部であるので、図８（ｂ）に示す連結補強部材９を用いて耐震補強する。

以上のように、本発明の既設又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造によれば、Ｈ形鋼柱１、Ｈ形鋼梁２の外周に連続繊維シートがサンドイッチ状に配置され引張強度、振動減衰性に優れ、型枠を兼用する内側補強プレートにヘッドを形成したスタッドが設置されているので固化材と一体化が促進されて耐震性能を向上させることが可能となる。さらに、Ｈ形鋼柱１とＨ形鋼梁２の交差部が連結補強部材８，９が配置され連結ボルト１０で連結されるので交差部の耐震性能を向上させることが可能となる。

１：Ｈ形鋼柱、１ａ：フランジ、１ｂ：ウェブ、２：Ｈ形鋼梁、２ａ：フランジ、２ｂ：ウェブ、３：連続繊維シート、３ａ：外側連続繊維シート、４：補強プレート、５：内側補強プレート、６：スタッド、６ａ：ヘッド、７：外側補強プレート、８：連結補強部材、８ａ：一方のＨ形鋼梁のウェブ当接部、８ｂ：Ｈ形鋼柱のフランジ当接部、８ｃ：Ｈ形鋼柱のフランジ端部から直角に折り曲げられた部分、８ｄ：他方のＨ形鋼梁のウェブ当接部、８ｅ：連結ボルト用孔、９：連結補強部材、９ａ：平行に対向する一方のＨ形鋼梁のウェブ当接部、９ｂ：Ｈ形鋼柱のフランジ端部から直角に折り曲げた部分、９ｃ：Ｈ形鋼柱フランジ当接部、９ｄ：Ｈ形鋼柱のフランジ端部から直角に折り曲げた部分、９ｅ：平行に対向する他方のＨ形鋼梁のウェブ当接部、９ｆ：連結ボルト用孔、１０：連結ボルト

Claims

Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジの表面に配置される連続繊維シートと連続繊維シートの上に配置される補強プレートと、
Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁のフランジ間に両端がフランジ端部と当接し先端にヘッドを形成したスタッドを設置した内側補強プレートと、内側補強プレートの上に配置される連続繊維シートと、連続繊維シートの上に配置される外側補強プレートと、
Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部に配置され、Ｈ形鋼梁のウェブに当接する部分と、Ｈ形鋼柱のフランジ表面に当接する部分と、Ｈ形鋼柱のフランジ端部からＨ形鋼梁のウェブに向けて直角に折り曲げた部分を有する連結補強部材と、
Ｈ形鋼梁のウェブの両側に当接する連結補強部材を連結する連結ボルトと、
Ｈ形鋼柱及びＨ形鋼梁と内側補強プレート間の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形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造。
Ｈ形鋼柱及びＨ形鋼梁の補強プレート、外側補強プレートの外周に内側に配置した連続繊維シートと繊維方向の異なる外側連続繊維シートを配置することを特徴とする請求項１に記載のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造。
連結補強部材のＨ形鋼柱のフランジ端部からＨ形鋼梁のウェブに向けて直角に折り曲げた部分に先端にヘッドを形成したスタッドを設置することを特徴とする請求項１又は２に記載のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造。
連結補強部材の外周に連続繊維シートを配置し連続繊維シートの上に補強プレートを配置し補強プレートの上に内側に配置した連続繊維シートと繊維方向の異なる外側連続繊維シ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形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造。
連続繊維シートの材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維のいずれかとすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造。
Ｈ形鋼柱とＨ形鋼梁の交差部が４方向、３方向、２方向のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＨ形鋼柱とＨ形鋼梁からなる既存又は新設の鉄骨構造物の耐震補強構造。