JP7210332B2 - 梁補強部材、梁補強方法及び梁補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、建築構造物を構成し、貫通孔を有する梁を補強するための梁補強部材、梁補強方法及び梁補強構造に関するものである。

従来、建築構造物の梁には配管や配線を通すために貫通孔が形成されることがある。この場合、貫通孔により、梁の曲げ耐力が低下する。この梁の曲げ耐力低下を防ぐため梁に梁補強金具を接合し、梁の補強を行っている。

このような梁補強金具としては、例えば、リング状の部材であって、梁に形成された貫通孔に接合する梁補強金具がある（例えば特許文献１）。

特開２００９－１６７６１５号公報

従来の梁補強金具は、リング状であるため、貫通孔の形状やサイズに合わせて異なるリングを使用する必要がある。また、従来の梁補強金具は、貫通孔より外径が大きい部分（フランジ部）と貫通孔より外径が小さく貫通孔に挿入される部分（本体部）とを有するため、貫通孔が形成された部材の一方の側からしか挿入できない。そのため、梁補強金具を梁に接合する際に、梁補強金具を貫通孔に挿入する作業と、梁補強金具を梁に溶接する作業とを、貫通孔が形成された部材の表裏の異なる面の側から行うことがある。この場合、接合作業の途中で梁を反転させる必要があり、作業性が悪い。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、複数のサイズの貫通孔に適用可能であり、梁に固定する際の作業性が良好な梁補強部材、梁補強方法及び梁補強構造を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、ウェブに貫通孔が形成された梁を補強するための梁補強部材であって、複数の補強金具片と、複数の前記補強金具片が併設された状態で一体化する可撓性部材と、を具備し、前記補強金具片を外周側にして、前記可撓性部材を筒状に変形させることで、略リング状に前記補強金具片を配置することが可能であることを特徴とする梁補強部材である。

前記補強金具片は、断面が略Ｌ字状であり、前記補強金具片の一部を前記ウェブに当接させた状態で、前記補強金具片の他の一部を前記貫通孔に挿入可能であってもよい。
あるいは、前記補強金具片は、断面が略コの字状であり、前記補強金具片で前記ウェブを挟み込むように配置することが可能であってもよい。

前記可撓性部材は不燃材であることが望ましい。

第１の発明によれば、可撓性部材を部位ごとに異なる曲率で曲げたり補強金具片同士の間の適切な位置で切断したりすることが可能なので、同一の梁補強部材をサイズや形状が異なる多様な貫通孔の補強に適用することができる。また、複数の補強金具片を外周側にして可撓性部材を任意の形状に曲げながら筒状に変形させることができるので、ウェブのいずれの面の側からでも貫通孔に梁補強部材を配置することができる。

補強金具片の断面を略Ｌ字状とし、補強金具片の一部をウェブに当接させた状態で補強金具片の他の一部を貫通孔に挿入したり、補強金具片の断面を略コの字状とし、補強金具片でウェブを挟み込むように配置したりすれば、貫通孔の縁にバリや角落ちがある場合に、梁補強金具でこれらを隠すことができる。

可撓性部材が不燃材であれば、略リング状に配置した補強金具片の内周側に一体化された可撓性部材を、耐火部材として用いることができる。

第２の発明は、第１の発明の梁補強部材を用いた梁補強方法であって、前記補強金具片を外周側にして、前記可撓性部材を筒状に変形させ、貫通孔の周囲または縁部に、略リング状に前記補強金具片を配置し、複数の前記補強金具片を、前記ウェブに接合するとともに、前記補強金具片同士を周方向に接合することを特徴とする梁補強方法である。

複数の前記補強金具片を、前記ウェブに接合した後に、前記可撓性部材を撤去してもよい。

第２の発明によれば、同一の梁補強部材を用いてサイズや形状が異なる多様な貫通孔を補強することができる。また、ウェブのいずれの面の側からでも貫通孔に梁補強部材を挿入することができるので、梁補強部材をウェブに接合する際の作業面が上になるように梁を仮置きした状態で梁補強部材を貫通孔に配置することができ、途中で梁を反転させる必要がない。さらに、補強金具片同士を周方向に接合することで、リング状の梁補強金具を用いた場合と同等の補強効果が得られる。

補強金具片をウェブに接合した後に可撓性部材を撤去する場合は、可撓性部材の材料として不燃材以外のものを選択できる。

第３の発明は、第１の発明の梁補強部材を用いた梁補強構造であって、ウェブに貫通孔が形成された梁と、前記貫通孔の周囲または縁部に複数の前記補強金具片が接合されるとともに、前記補強金具片同士が周方向に接合され、前記補強金具片の内周側に、不燃材として前記可撓性部材が配置されていることを特徴とする梁補強構造である。

第３の発明によれば、同一の梁補強部材をサイズや形状が異なる多様な貫通孔の補強に用いることができ、ウェブのいずれの面の側からでも貫通孔に梁補強部材を挿入することができる。また、補強金具片同士を周方向に接合することで、リング状の梁補強金具を用いた場合と同等の補強効果が得られる。さらに、梁補強部材の複数の補強金具片を一体化するための可撓性部材を、梁補強構造の耐火部材として用いることができる。

本発明によれば、複数のサイズの貫通孔に適用可能であり、梁に固定する際の作業性が良好な梁補強部材、梁補強方法及び梁補強構造を提供することができる。

梁補強部材１を示す斜視図。 梁補強部材１の側面図。 梁補強構造１０を示す斜視図であり、（ａ）は背面１５ｂ側を示す図、（ｂ）は正面１５ａ側を示す図。 （ａ）は梁補強構造１０を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線断面図。 梁補強部材１ａを用いた梁補強構造を示す断面図。 梁補強部材１ｂを用いた梁補強構造を示す断面図。 溝部が設けられない補強金具片４を用いた梁補強構造を示す断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、第１の実施形態にかかる梁補強部材１を示す斜視図である。図２は、梁補強部材１の側面図である。梁補強部材１は、ウェブに貫通孔が形成された梁を補強するための部材である。

図１に示すように、梁補強部材１は、補強金具片４と可撓性部材６とからなる。可撓性部材６は、複数の補強金具片４を併設された状態で一体化する。複数の補強金具片４は隙間なく１列に並べられる。可撓性部材６は薄い帯状の部材であり、例えば鋼材やステンレス鋼などの金属製の不燃材が用いられる。

補強金具片４は、例えば鋼材やステンレス鋼などの金属製の部材である。補強金具片４は、断面が略コの字状である。補強金具片４は、可撓性部材６への固定面と対向する面に溝部７が形成され、溝部７の断面は矩形である。補強金具片４の可撓性部材６への固定面には凹凸は形成されない。

図２に示すように、梁補強部材１は、補強金具片４を外周側にして可撓性部材６を変形させることにより、形状を調整することができる。また、梁補強部材１は、任意の補強金具片４同士の間の位置で可撓性部材６を切断することにより、長さを調整することができる。

次に、梁補強部材１を用いた梁補強構造１０について説明する。図３（ａ）は、梁補強構造１０の背面１５ｂ側から見た斜視図であり、図３（ｂ）は、梁補強構造１０の正面１５ａ側から見た斜視図である。また、図４（ａ）は、梁補強構造１０の正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

梁１１は、ウェブ１５の上下にフランジ１３を有するＨ鋼である。ウェブ１５には、配管等を通すための貫通孔１７が形成される。梁補強部材１は、複数の補強金具片４を外周側にして可撓性部材６を筒状に変形させて、貫通孔１７の周囲または縁部に配置される。複数の補強金具片４は、貫通孔１７の周囲または縁部に略リング状に配置される。補強金具片４は、溝部７にウェブ１５の縁部が挿入され、ウェブ１５の縁部を挟み込むように配置される。これにより、貫通孔１７の縁にバリや角落ちがある場合にも、補強金具片４でこれらを隠すことができる。

補強金具片４は、ウェブ１５に対して溶接によって接合される。また、補強金具片４同士は、溶接によって周方向に接合される。すなわち、溶接部１９は、リング状に配置された複数の補強金具片４の外周部とウェブ１５の正面１５ａとの間および補強金具片４同士の間に形成される。

リング状に接合された複数の補強金具片４の内周側には、不燃材である可撓性部材６が配置される。これにより可撓性部材６を耐火部材として用いることができる。筒状に変形された可撓性部材６の内側は、配管等が貫通する配管孔となる。

次に、梁補強部材１を用いた梁補強方法（梁補強構造１０の施工方法）について説明する。まず、梁１１をウェブ１５の正面１５ａ側が上になるように地面に仮置きする。次に、梁補強部材１を、梁１１のウェブ１５の正面１５ａ側から貫通孔１７に挿入し、補強金具片４を外周側にして可撓性部材６を筒状に変形させつつ複数の補強金具片４の溝部７にウェブ１５の縁部を順次挿入する。

この際、溝部７の幅は、ウェブ１５の厚みより大きい。また、前記したように可撓性部材６は補強金具片４を外周側にして筒状に変形可能である。このため、溝部７にウェブ１５の縁部を挿入すると、溝部７の側面をウェブ１５の正面１５ａや背面１５ｂに面接触させて、補強金具片４でウェブ１５の縁部を挟み込むことができる。また、併設された複数の補強金具片４の溝部７の底部を貫通孔１７の内周面に接触させることができる。すなわち、溝部７は複数の補強金具片４を貫通孔１７に配置する際、軸方向および径方向の位置決めに使われる。

複数の補強金具片４を貫通孔１７に配置する際には、適切な時期に可撓性部材６を切断し、貫通孔１７の周囲または縁部に略リング状に補強金具片４を配置できるように梁補強部材１の長さを調整する。そして、補強金具片４を略リング状に配置したら、ウェブ１５の正面１５ａ側から、略リング状に配置した補強金具片４の外周側の面とウェブ１５の正面１５ａとの間および補強金具片４同士の間に溶接部１９を形成して、補強金具片４をウェブ１５に固定するとともに補強金具片４同士を周方向に接合する。溶接は例えば被覆アーク溶接で行われる。

以上により、梁補強構造１０を得ることができる。梁補強部材１によって、梁１１の貫通孔１７の近傍における曲げ耐力を向上させることができる。

このように、本実施の形態によれば、可撓性部材６を変形させたり、任意の補強金具片４同士の間の位置で可撓性部材６を切断したりすることにより、貫通孔１７の施工誤差を吸収することができる。また、梁補強部材１を径が異なる貫通孔１７の補強に適用することも可能になる。

第１の実施形態では、梁補強部材１の補強金具片４を外周側にして可撓性部材６を筒状に変形させることにより補強金具片４を略リング状に配置するので、ウェブ１５のいずれの面の側からでも貫通孔１７に梁補強部材１を配置することができる。そのため、溶接時の作業面である正面１５ａが上になるように地面に梁１１を仮置きした状態で梁補強部材１を貫通孔に配置した後、梁１１を反転させずに梁補強部材１を溶接できるので作業性が良好である。また、補強金具片４同士が周方向に接合されるので、リング状の梁補強金具を用いた場合と同等の補強効果が得られる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図５は、梁補強部材１ａを用いた梁補強構造を示す断面図である。なお、以下の説明において、梁補強部材１及び梁補強構造１０と同様の機能を奏する構成には、図１～図４と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

梁補強部材１ａは、補強金具片４の溝部７の底部に段差が設けられる点で梁補強部材１と構成が異なる。梁補強部材１ａの補強金具片４は、軸方向（図５に示す左右方向）の部位によって溝部７の深さが異なる。

図５（ａ）に示す例では、溝部７の深い部分の幅がウェブ１５の厚みより大きい。また、前記したように可撓性部材６は補強金具片４を外周側にして筒状に変形可能である。このため、溝部７にウェブ１５の縁部を挿入すると、溝部７の側面をウェブ１５の正面１５ａに面接触させて、補強金具片４でウェブ１５を挟み込むことができる。また、併設された複数の補強金具片４の溝部７の深い部分の底部を貫通孔の内周面に接触させることができる。すなわち、溝部７は複数の補強金具片４を貫通孔に配置する際、軸方向および径方向の位置決めに使われる。

図５（ｂ）に示す例では、溝部７の深い部分の幅がウェブ１５の厚みより小さく、溝部７全体の幅がウェブ１５の厚みより大きい。また、前記したように可撓性部材６は補強金具片４を外周側にして筒状に変形可能である。このため、溝部７にウェブ１５の縁部を挿入すると、溝部７の側面をウェブ１５の正面１５ａや背面１５ｂに面接触させて、補強金具片４でウェブ１５を挟み込むことができる。また、併設された複数の補強金具片４の溝部７の浅い部分の底部を貫通孔の内周面に接触させることができる。すなわち、溝部７は複数の補強金具片４を貫通孔に配置する際、軸方向および径方向の位置決めに使われる。

なお、図５（ａ）に示す例では、溝部７を溶接の際の開先として用いて溝部７の浅い部分の底部とウェブ１５の背面１５ｂとの間に溶接部１９が設けられ、図５（ｂ）に示す例では、リング状に配置された複数の補強金具片４の外周面とウェブ１５の背面１５ｂとの間に溶接部１９が設けられる。そのため、いずれの例においても梁１１をウェブ１５の背面１５ｂ側が上になるように地面に仮置きした状態で梁補強部材１ａを貫通孔に配置することが望ましい。あるいは、梁１１をウェブ１５の正面１５ａ側が上になるように地面に仮置きして梁補強部材１ａを貫通孔に配置しウェブ１５の正面１５ａ側に溶接部１９を形成してもよい。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、梁補強部材１ａは溝部７の深さが部位によって異なるので、異なる厚さのウェブ１５を有する梁１１の補強構造に適用でき、汎用性が高い。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図６は、梁補強部材１ｂを用いた梁補強構造を示す断面図である。
梁補強部材１ｂは、補強金具片４の溝部７の断面が円弧状である点で梁補強部材１と構成が異なる。梁補強部材１ｂの補強金具片４は、軸方向（図６に示す左右方向）の部位によって溝部７の深さが異なる。

図６に示す例では、補強金具片４の可撓性部材６への固定面と対向する面における溝部７の幅がウェブ１５の厚みよりも大きく、可撓性部材６への固定面に近づくにつれて溝部７の幅が徐々に小さくなる。このため、ウェブ１５の縁部を溝部７に挿入すると、溝部７の内周面にウェブ１５を接触させて、補強金具片４でウェブ１５を挟み込むことができる。

ここで、図６（ａ）に示す例では、ウェブ１５が比較的薄いため、溶接の際に溝部７が開先として用いられ、溝部７の内周面とウェブ１５との間に溶接部１９が形成される。図６（ｂ）に示す例では、ウェブ１５が比較的厚いため、梁補強部材１ｂの外周面とウェブ１５との間に溶接部１９が形成される。

第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、梁補強部材１ｂは梁補強部材１ａと同様に溝部７の深さが部位によって異なるので、異なる厚さのウェブ１５を有する梁１１の補強構造に適用でき、汎用性が高い。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。図７は、溝部が設けられない補強金具片４を用いた梁補強構造を示す断面図である。
図７（ａ）に示す梁補強部材１ｃは、補強金具片４に溝部が設けられない点で梁補強部材１と構成が異なる。

梁補強部材１ｃの補強金具片４は、本体部３およびフランジ部５から構成される。補強金具片４は、断面が略Ｌ字状である。すなわちフランジ部５は本体部３の軸方向（図７に示す左右方向）の一方の側に配置され、補強金具片４の可撓性部材６への固定面には凹凸は形成されない。補強金具片４の可撓性部材６への固定面と対向する側では、フランジ部５が本体部３から突出する。

梁補強部材１ｃの補強金具片４は、本体部３が貫通孔に挿入され、フランジ部５が貫通孔の縁部近傍のウェブ１５の正面１５ａ側に当接する。これにより、貫通孔の縁にバリや角落ちがある場合にも、梁補強部材１ｃでこれらを隠すことができる。

梁補強部材１ｃを用いて梁１１を補強するには、まず、梁１１をウェブ１５の正面１５ａ側が上になるように地面に仮置きし、梁補強部材１ｃの本体部３を、梁１１のウェブ１５の正面１５ａ側から貫通孔に挿入する。この際、補強金具片４を外周側にして可撓性部材６を筒状に変形させ、本体部３の外周を貫通孔１７の内周面に、フランジ部５をウェブ１５の正面１５ａに当接させる。すなわち、梁補強部材１ｃを貫通孔１７に配置する際、本体部３は径方向の位置決めに、フランジ部５は軸方向の位置決めに使われる。

そして、補強金具片４を略リング状に配置したら、ウェブ１５の正面１５ａ側から略リング状に配置した補強金具片４のフランジ部５の外周側とウェブ１５の正面１５ａとの間に溶接部１９を形成して、梁補強部材１ｃをウェブ１５に固定する。また、補強金具片４同士の間に図示しない溶接部を形成して補強金具片４同士を周方向に接合する。

なお、第４の実施形態では、図７（ｂ）に示す梁補強部材１ｄのように補強金具片４の本体部３の外周面をテーパ形状としてもよい。このように、本体部３の外周部にフランジ部５側から先端側に向かって徐々に外径が小さくなるようにテーパ形状を形成することで、溶接の際の開先として使用することができる。この場合、梁１１をウェブ１５の背面１５ｂ側が上になるように地面に仮置きして梁補強部材１ｄを貫通孔に配置した後、ウェブ１５の背面１５ｂから本体部３と貫通孔１７の内面との間に溶接部１９を形成することが望ましい。

第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第４の実施形態では補強金具片を本体部とフランジ部とで構成したが、フランジ部を設けなくてもよい。すなわち補強金具片を本体部のみで構成してもよい。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、貫通孔は円形に限らない。補強金具片４の幅を小さくして可撓性部材６の延伸方向に細かく併設すれば、可撓性部材６を多様な断面の筒状に変形させることができるので、梁補強部材を円形以外の形状の貫通孔に適用することが可能になる。また、複数の補強金具片４の間に隙間を設けることで、補強金具片４を外周側にして可撓性部材６を変形させる時に形状やサイズの調整がしやすくなる。このような方法で梁補強部材の汎用性を高めれば、貫通孔が角形等である場合、可撓性部材を角筒状に変形させて補強金具片４を配置することもできる。

また、梁補強構造では、補強金具片４をウェブ１５に接合した後に可撓性部材６を撤去してもよい。この場合、可撓性部材６は不燃材に限らず、複数の補強金具片４を一体化した状態で曲げたり切断したりできる材質であればよい。

さらに、可撓性部材６を切断して梁補強部材１の長さを調整するタイミングは第１の実施形態で述べた時期に限らない。例えば、貫通孔１７の周囲または縁部に複数の補強金具片４を略リング状に配置するために必要な梁補強部材１の長さを予め把握しておき、貫通孔１７に補強金具片４を配置する前に可撓性部材６を切断して梁補強部材１を適切な長さに調整してもよい。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ………梁補強部材
３………本体部
４………補強金具片
５………フランジ部
６………可撓性部材
７………溝部
１０………梁補強構造
１１………梁
１３………フランジ
１５………ウェブ
１５ａ………正面
１５ｂ………背面
１７………貫通孔
１９………溶接部

Claims (7)

1. ウェブに貫通孔が形成された梁を補強するための梁補強部材であって、
   複数の補強金具片と、
   複数の前記補強金具片が併設された状態で一体化する可撓性部材と、
   を具備し、
   前記補強金具片を外周側にして、前記可撓性部材を筒状に変形させることで、略リング状に前記補強金具片を配置することが可能であることを特徴とする梁補強部材。
2. 前記補強金具片は、断面が略Ｌ字状であり、
   前記補強金具片の一部を前記ウェブに当接させた状態で、前記補強金具片の他の一部を前記貫通孔に挿入可能であることを特徴とする請求項１記載の梁補強部材。
3. 前記補強金具片は、断面が略コの字状であり、
   前記補強金具片で前記ウェブを挟み込むように配置することが可能であることを特徴とする請求項１記載の梁補強部材。
4. 前記可撓性部材は不燃材であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の梁補強部材。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の梁補強部材を用いた梁補強方法であって、
   前記補強金具片を外周側にして、前記可撓性部材を筒状に変形させ、貫通孔の周囲または縁部に、略リング状に前記補強金具片を配置し、
   複数の前記補強金具片を、前記ウェブに接合するとともに、前記補強金具片同士を周方向に接合することを特徴とする梁補強方法。
6. 複数の前記補強金具片を、前記ウェブに接合した後に、前記可撓性部材を撤去することを特徴とする請求項５記載の梁補強方法。
7. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の梁補強部材を用いた梁補強構造であって、
   ウェブに貫通孔が形成された梁と、
   前記貫通孔の周囲または縁部に複数の前記補強金具片が接合されるとともに、前記補強金具片同士が周方向に接合され、
   前記補強金具片の内周側に、不燃材として前記可撓性部材が配置されていることを特徴とする梁補強構造。

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