JP7634412B2 - 柱状構造物 - Google Patents

Description

本発明は、格子鉄筋を用いた柱状構造物に関する。

従来、橋脚などの土木構造物又は建築構造物には鉄筋コンクリートで構成された柱が用いられている。これらの柱には、柱の中心軸方向に働く軸力、柱の中心軸直角方向に働くせん断力、及び曲げモーメントが作用する。コンクリートは、圧縮応力には比較的強度が高いものの、引張応力に対しては比較的強度が低い。そのため、コンクリートの内部に鉄筋を埋め込み、柱が圧縮応力及び引張応力の双方に対して十分な強度を発揮できるように構成されている。

例えば、特許文献１に開示されている橋脚補強方法によれば、橋脚の表面から所定の位置に上下に延びる柱状鉄筋を配置し、その外側に水平方向に延びる帯鉄筋を配置し補強材とし、周囲にコンクリートなどの硬化材を充填して既存の柱を補強している。補強材及び硬化剤をく体の周囲及びフーチング上の一部に設置することにより、簡単に構造物の補強を行うことができる。

また、従来、構造物を構築、補修、補強するときには、工場において加工された格子形状を有する平板状の鉄筋部材を現場に搬入し、現場で構造物の所定の位置に設置する技術が利用されている。

このような従来の鉄筋部材の施工は、格子状の鉄筋部材を構造物の梁、床、又は柱等の構造物の表面に沿って所定の距離を持って配置し、その上からモルタル等の充填部材を充填する。充填部材は、鉄筋部材と構造物との間の空間に充填され、さらに鉄筋部材からの充填部材の厚さが所定の寸法になる様に鉄筋部材を覆う。このような構造により、棒鋼などの鉄筋を現場で技能者により組み立てる工程や、工場で鉄筋の溶接作業を行う工程が不要となり、鉄筋組み立て時の手間やコストを抑えるとともに技能者の確保が不要となる。また、格子状の鉄筋部材により鉄筋コンクリート構造の耐荷重性能を向上させている。

例えば、特許文献２に開示されている鉄筋コンクリート構造によれば、互いに平行に配置された複数の主筋と隣接する複数の主筋の間を連結する複数の配力筋とにより格子を有する板状に形成された鉄筋部材により補強されている。特許文献２の鉄筋コンクリート構造は、格子を有する板状の鉄筋部材が用いられていることにより、従来の異形棒鋼により構成された鉄筋構造と比較して、厚さ方向の寸法が抑えられ、かつ耐荷重性能が向上している。

特開２０１４－２０５９８９号公報 特開２０１８－９１１２６号公報

特許文献１に開示されている鉄筋コンクリート構造物によれば、柱中心軸方向に延びる柱状鉄筋及び帯鉄筋を重ねて補強材として配置している。補強材は、コンクリート等の硬化材を所定の被り厚さで覆う必要がある。従って、柱中心軸に垂直な断面において、補強材の占有面積が大きくなり、柱状構造物は、補強するための補強材及びそれを覆うために必要な硬化材の占める領域が大きくなるという課題があった。

また、特許文献２に開示されている鉄筋コンクリート構造物は、床版を格子状の鉄筋部材及び鉄筋部材を覆うコンクリートなどの充填部材により補強している。そのため、床版は、鉄筋部材の厚さ方向寸法を大きくすることなく、強度を確保することができる。しかし、床版と柱状構造物とでは作用する荷重が異なるため、特許文献２に開示されている鉄筋部材を柱状構造物の表面に沿って配置させた場合、適切に補強できず必要な強度が確保できないという課題があった。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、補強に必要な鉄筋部材及び充填材の占める領域を抑制しつつ、必要な強度を確保できる柱状構造物を提供することを目的とする。

本発明の柱状構造物は、下部構造体に接続された柱体と、前記柱体の表面に沿って配置された鉄筋部材と、前記柱体の表面を形成し、前記鉄筋部材を覆う充填部材と、下部構造又は上部構造に固定されたアンカー格子筋と、を備え、前記鉄筋部材は、第１方向に延びる複数の第１主筋と、前記第１方向に交差する方向に延び、前記複数の第１主筋の側面同士を接続する第１配力筋と、を備え、前記鉄筋部材は、鋼板を加工して形成されており、前記第１主筋と前記第１配力筋とは、同一面上に配置されており、前記アンカー格子筋は、前記第１方向に延びる複数の第２主筋と、前記第１方向に交差する方向に延び、前記複数の第２主筋の側面同士を接続する第２配力筋と、を備え、前記アンカー格子筋は、鋼板を加工して形成されており、前記第２主筋と前記第２配力筋とは、同一面上に配置されており、前記鉄筋部材は、前記柱体の表面に垂直方向において、前記アンカー格子筋の前記第２主筋及び前記第２配力筋と重ねて配置される。

本発明に係る柱状構造物によれば、柱体の表面に沿って配置された鉄筋部材の厚さが抑えられ、従来の棒鋼を交差させて組み合わせた鉄筋構造と比較して、補強に必要な鉄筋部材及び充填材の占める領域を抑制しつつ、必要な強度を確保することができる。

実施の形態１に係る柱状構造物１００の側面図である。 図１の柱状構造物１００の断面構造の一例を示す説明図である。 図１の柱状構造物１００の断面構造の一例を示す説明図である。 実施の形態１に係る鉄筋部材２０Ａの平面図である。 実施の形態１に係る鉄筋部材２０Ｂの平面図である。 図２の鉄筋部材２０の接手部２５の構造を説明する斜視図である。 実施の形態１に係る鉄筋部材２０の接手部２５の変形例である接手部２５Ａの平面図である。 実施の形態１に係る鉄筋部材２０の接手部２５の変形例である接手部２５Ｂの平面図である。 図２の鉄筋部材２０の接手部２５の変形例である継手部２５Ｃの構造を説明する斜視図である。 継手部２５Ｃを適用した柱状構造物１００の断面構造の一例を示す説明図である。 実施の形態１に係る柱体１０における鉄筋部材２０の配置の一例を示す側面図である。 実施の形態１に係る柱体１０における鉄筋部材２０の配置の一例を示す側面図である。 実施の形態１に係る柱状構造物１００の柱体１０の比較例である柱体１０１０の断面構造の説明図である。 実施の形態１に係る鉄筋部材２０と比較例に係る鉄筋構造１０２０との構造の比較図である。 実施の形態１に係る柱状構造物１００の変形例の斜視図である。 実施の形態１に係る柱状構造物１００の変形例の斜視図である。 実施の形態２に係る柱状構造物１００Ａの下部構造体５０周辺の斜視図である。 実施の形態２に係る柱状構造物１００Ｂの下部構造体５０周辺の斜視図である。 実施の形態２に係る柱状構造物１００Ｃの下部構造体５０周辺の斜視図である。 実施の形態３に係る柱状構造物１００の側面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。各図において、同一の符号を付した部位については、同一の又はこれに相当する部位を表すものであって、これは明細書の全文において共通している。また、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であって、本発明は明細書内の記載のみに限定されるものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。さらに、添字で区別等している複数の同種の部位について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る柱状構造物１００の側面図である。実施の形態１において柱状構造物１００は、下部構造体５０及び上部構造体５１の間に設置された柱体１０を備える。図１は、柱体１０を側面視した図であり、柱体１０の内部構造を便宜的に透視して示している。また、下部構造体５０及び上部構造体５１は、模式的に表されている。

柱状構造物１００は、例えば橋脚などの柱体１０を備える土木構造物やビルなどの柱体１０を含む建築構造物の少なくとも一部である。柱状構造物１００の下部構造体５０は、例えば橋脚のフーチング又は建築物の基礎梁などであり、独立して設置されたものあるいは連結されたものを問わない。上部構造体５１は、例えば橋梁又は建築構造物の架構の梁に相当する。

柱体１０は、上部構造体５１と下部構造体５０とを接続するものであり、構造物全体が受ける振動などにより力が作用する。つまり、柱体１０は、軸方向に軸力Ｆ、柱の軸方向直角方向にせん断力Ｓ、及び柱体１０の接続部１１又は１２の周りに曲げモーメントＭが作用する。軸力Ｆは、上部構造体５１を始めとする構造物の自重や、橋梁の上に設置された道路などを通行する車両の重量である。せん断力Ｓは、例えば地震や強風により掛かる水平方向の力である。曲げモーメントＭは、例えば地震や強風により上部構造体５１が傾くように変位したときに柱体１０の端部に作用する回転力である。

実施の形態１に係る柱体１０は、既存柱１１０を鉄筋部材２０及びコンクリートなどの充填部材６０を用いて補強したものである。実施の形態１においては、一例として既存柱１１０を補強して形成された柱状構造物１００について説明する。なお、鉄筋部材２０及び充填部材６０による補強構造は、既存柱１１０を補強する場合のみに限定されず、新設の柱体１０にも適用される。

図２及び図３は、図１の柱状構造物１００の断面構造の一例を示す説明図である。図２及び図３は、図１のＡ－Ａ部の断面を示している。柱体１０は、図２に示す断面形状が矩形のものであっても、図３に示す断面形状が円形のものであっても良い。柱体１０の断面形状は、矩形及び円形に限定されるものではなく、例えば多角形状や楕円形状であっても良い。

柱体１０の内部には、既存柱１１０があり、その周囲を鉄筋部材２０が包囲している。鉄筋部材２０は、既存柱１１０の周方向に沿って複数（図２及び図３においては２つ）配置されている。２つの鉄筋部材２０は、それぞれ周方向の端部に接手部２５が設けられている。図２及び図３においては、接手部２５は、重ね接手で構成されている。一方の鉄筋部材２０の端部２０ｂは、折り曲げられて面方向に段差が形成されている。他方の鉄筋部材２０の端部２０ａは、端部２０ｂに重ねられている。

既存柱１１０の周囲に配置される鉄筋部材２０は、周方向に２つ配置する形態に限定されるものではなく、例えば１つの鉄筋部材２０を折り曲げて、既存柱１１０の全周を包囲しても良い。また、２つよりも多い枚数の鉄筋部材２０が既存柱１１０の周囲を包囲するように構成しても良い。これは、既存柱１１０のサイズや、必要な強度に応じて適宜変更することができる。

図２及び図３において、既存柱１１０は、鉄筋コンクリート柱であり、充填部材１６０の内部に補強軸筋１０２１と補強帯筋１０２２とを直交して組み合わせて形成された鉄筋構造が設けられている。補強軸筋１０２１は、軸方向に延び、異形棒鋼で構成されている。補強帯筋１０２２は、既存柱１１０の周方向に延びる異形棒鋼である。ただし、既存柱１１０は、鉄筋コンクリート柱だけに限定されず、例えば、鋼管柱、鉄骨柱、鉄骨鉄筋コンクリート柱、プレストレスコンクリート柱、コンクリート充填鋼管柱であっても良い。

（鉄筋部材２０）
図４は、実施の形態１に係る鉄筋部材２０Ａの平面図である。図５は、実施の形態１に係る鉄筋部材２０Ｂの平面図である。鉄筋部材２０は、第１方向に延びる主筋２１と第１方向に交差する方向に延びる配力筋２２とを備え、格子状に形成されている。配力筋２２は、複数平行に並んでいる主筋２１の側面同士を接続するように配置され、主筋２１と一体に接続されている。つまり、配力筋２２は、主筋２１と同一面上に配置されている。

主筋２１は、側面に突起２１ａが形成されており、配力筋２２には突起２２ａが形成されている。突起２１ａ及び２２ａは、鉄筋部材２０の周囲にコンクリートなどの充填部材６０が充填された際に充填部材６０と噛み合い、鉄筋部材２０と充填部材６０との結合力を向上させる働きがある。なお、鉄筋部材２０が縞鋼板などの面に凹凸が形成された鋼板を加工して形成された場合は、図４及び５に示される平面にも凹凸が形成され、さらに充填部材６０との結合力が向上する。なお、鉄筋部材２０は、鋼材に限定されず、例えば炭素繊維ＦＲＰ、アラミド繊維ＦＲＰ又はガラス繊維ＦＲＰなどの金属以外の高強度材を用いても良い。

図４に示す鉄筋部材２０Ａは、鉄筋部材２０の一例であり、格子目が縦横同じ長さの矩形状に形成されている。鉄筋部材２０Ａは、鋼板を例えばレーザーで切断し、格子状に形成されたものである。鉄筋部材２０Ａは、主筋２１と配力筋２２とが平面視において同じ幅に形成されているため、図４の縦方向及び横方向に対し同じ補強効果がある。なお、鉄筋部材２０Ａは、主筋２１を配力筋２２よりも太く形成しても良い。

図５に示す鉄筋部材２０Ｂは、鉄筋部材２０の一例であり、鋼板にスリットを加工し、鋼板の面に平行方向に引っ張って展張する加工を行って形成したものである。つまり、鉄筋部材２０は、図５の横方向、即ち主筋２１が延びる第１方向に直交する方向に、スリットが形成された鋼板を展張させて形成されたものである。主筋２１に交差する方向に延びる配力筋２２は、主筋２１の中心軸に対し対称的に配置されており、主筋２１が延びる第１方向に直交する方向に対し傾斜している。配力筋２２の傾斜角度は、展張加工における引張量に応じて変化する。

図５において、鉄筋部材２０Ｂは、主筋２１が配力筋２２よりも太く形成されているが、スリット加工を調整することにより、主筋２１と配力筋２２とを同程度の太さにすることもできる。ただし、配力筋２２は、通常は主筋２１と斜めに接続されており、主筋２１に沿った第１方向と第１方向に直交する方向とでは、強度に差がある。つまり、鉄筋部材２０Ｂは、第１方向に引っ張り荷重を受けたときの強度が第１方向に直交する方向に引っ張り荷重を受けたときよりも強い。鉄筋部材２０Ｂのような展張型の鉄筋部材２０は、鋼板にスリットを形成するだけで、鉄筋部材２０Ａのように切断して除去する量が少ないため、材料の損失が少なく、安価に製造できる。

（接手部２５）
図６は、図２の鉄筋部材２０の接手部２５の構造を説明する斜視図である。図６において、鉄筋部材２０は、模式的に表されており、主筋２１及び配力筋２２の突起２１ａ及び２２ａは省略されている。図６の接手部２５は、重ね接手であり、段差２６が形成された一方の鉄筋部材２０の端部２０ｂと他方の鉄筋部材２０の端部２０ａとを柱体１０の側面に垂直方向に重ねて構成される。端部２０ａと端部２０ｂとを重ねる量は、格子２７の１列から３列分程度あればよい。接手部２５は、重ね接手で構成されることにより、充填部材６０を介して２つの鉄筋部材２０が結合するため、複数の鉄筋部材２０を一体の鉄筋部材２０と同程度の強度を発揮できる。

図７は、実施の形態１に係る鉄筋部材２０の接手部２５の変形例である接手部２５Ａの平面図である。図７は、一例として展張型の鉄筋部材２０Ｂで構成された接手部２５Ａを示している。鉄筋部材２０Ｂは、主筋２１のみを鉄筋部材２０Ｂの端部から延設させた接合部材１２１を備える。つまり、鉄筋部材２０Ｂは、端部から第１方向に突出した接合部材１２１を備えている。接合部材１２１は、図５に示された鉄筋部材２０Ｂの主筋２１が延びる第１方向の端部において、配力筋２２の一部を除去することにより形成される。これにより、接合部材１２１は、第１方向と交差する方向に延びる枝部材１２５を備える。

図７に示されている２つの鉄筋部材２０Ｂは、同じ接合部材１２１を備えており、互いの接合部材１２１を主筋２１が延びる第１方向に直交する方向に並列させて配置される。このとき接合部材１２１から側方に延びる枝部材１２５も互いに並列させて配置される。接手部２５Ａは、接合部材１２１及び枝部材１２５を同一面上に並列させて配置され、一方の鉄筋部材２０Ｂの枝部材１２５と他方の鉄筋部材２０Ｂの枝部材１２５とを第１方向において交互に配置して構成される。そのため、充填部材６０が充填された接手部２５に充填されると、充填部材６０を介して接合部材１２１の間で荷重が伝達されるため、２つの鉄筋部材２０Ｂが一体に連結される。このような接手部２５を平面重ね接手とも称する。なお、平面重ね接手は、図４に示す鉄筋部材２０Ａのようにレーザーで除去加工して形成された鉄筋部材２０であっても、加工により鉄筋部材２０Ａに接合部材１２１を形成することにより実現できる。

図８は、実施の形態１に係る鉄筋部材２０の接手部２５の変形例である接手部２５Ｂの平面図である。図８は、一例として図４に示された略正方形の格子目を備える鉄筋部材２０Ａの端部に接合部材１２１又は１２２を設けて、互いに嵌合させたものである。図８の鉄筋部材２０は、図８の横方向を主筋２１の延びる第１方向としている。接合部材１２１は、主筋２１が延びる第１方向に鉄筋部材２０を接続し、接合部材１２２は配力筋２２が延びる方向に鉄筋部材２０を接続する。

鉄筋部材２０は、鉄筋部材２０の端部から突出する接合部材１２１を備える。接合部材１２１は、側面に突出する突出部１２１ａが形成されている。一方の鉄筋部材２０の接合部材１２１と他方の鉄筋部材２０の接合部材１２１とは、互いに突出部１２１ａを対向させて嵌合させることができる。また、図８に示される鉄筋部材２０は、配力筋２２が延びる方向にも接合部材１２２が設けられている。接合部材１２２は、突出する方向が異なるだけで接合部材１２１と同様な構造を備える。接合部材１２２は、鉄筋部材２０を第１方向に直交する方向にも接続することができる。従って、図８に示されるように鉄筋部材２０は、主筋２１が延びる第１方向及び第１方向に直交する方向にも並べて連結されている。

図８Ａは、図２の鉄筋部材２０の接手部２５の変形例である継手部２５Ｃの構造を説明する斜視図である。図８Ｂは、継手部２５Ｃを適用した柱状構造物１００の断面構造の一例を示す説明図である。図８Ａにおいて、鉄筋部材２０は、模式的に表されており、主筋２１及び配力筋２２の突起２１ａ及び２２ａは省略されている。図８Ａの接手部２５は、重ね接手であるが、２つの鉄筋部材２０のそれぞれの端部２０ａに跨がって重なる添接鉄筋部材４２０を備える。添接鉄筋部材４２０は、２つの鉄筋部材２０に跨がって配置されることにより、充填部材６０を介して２つの鉄筋部材２０のそれぞれの端部２０ａと接続される。つまり、２つの鉄筋部材２０は、添接鉄筋部材４２０を介して接続される。図８Ａに示される様に、鉄筋部材２０と添接鉄筋部材４２０とは、格子２７を１列から３列程度重ねると良い。

図８Ａにおいては、鉄筋部材２０と添接鉄筋部材４２０とは、主筋２１及び配力筋２２が重なる様にして配置されている。ただし、２つの鉄筋部材２０の隙間４２５は、鉄筋部材２０の主筋２１が配置されておらず、添接鉄筋部材４２０の主筋２１のみが配置されている。図８Ａ及び図８Ｂに示す方式の重ね継手によれば、各鉄筋部材２０に段差形状を形成しなくとも重ね継手を構成することができる。なお、図８Ｂにおいては、断面において矩形の柱体１０の断面を表示しているが、柱体１０の形状は矩形のみに限定されない。例えば、柱体１０が円柱形状である場合は、隣合う鉄筋部材２０の端部２０ａは、同一面（柱体１０が円柱形状であれば円筒面）上に配置される。そして、添接鉄筋部材４２０は、隣合う鉄筋部材２０の端部２０ａが配置されている面に平行な面上に配置される。

図９は、実施の形態１に係る柱体１０における鉄筋部材２０の配置の一例を示す側面図である。実施の形態１の鉄筋部材２０のうち図５に示す鉄筋部材２０Ｂは、主筋２１と配力筋２２とが異なる太さで形成され、構造上、主筋２１が延びる第１方向に引っ張り荷重を受けるときに強度が高くなるように形成されている。従って、第１方向をどのように向けるかによって、柱体１０の補強の用途が異なる。

図９においては、鉄筋部材２０は、第１方向を柱体１０の軸方向に平行に配置している。この場合、鉄筋部材２０の主筋２１は、柱体１０を軸方向に引っ張る方向の荷重を分担することができる。鉄筋部材２０に引っ張り荷重が作用する場合とは、例えばラーメン構造を構成している柱状構造物１００において、柱体１０に引張荷重が作用する場合である。また、柱体１０の接続部１１及び１２に曲げモーメントＭが作用したときに、柱体１０の一方の面は圧縮荷重を受け、他方の面は引張荷重を受ける。従って、例えば上部構造体５１が倒れるように変位する場合に、既存柱１１０の強度が不足するときは、図９に示すように鉄筋部材２０の第１方向を柱体１０の軸方向に向けて主筋２１が柱体１０の軸方向に延びる補強軸筋として作用するように設置すると良い。

図１０は、実施の形態１に係る柱体１０における鉄筋部材２０の配置の一例を示す側面図である。図１０においては、鉄筋部材２０は、柱体１０の軸方向の中央部に第１方向を柱体１０の周方向に向けて配置されている。この場合、鉄筋部材２０の主筋２１は、柱体１０が外周方向に膨らんで破壊することに対して補強することができる。柱体１０は、軸方向に軸力Ｆが過大にかかると、外周側に膨らむようにして破壊される。よって、主筋２１が柱体１０の補強帯筋として作用することにより、柱体１０は、軸力Ｆによる破壊に対し補強される。また、図１０の柱体１０の鉄筋部材２０は、柱体１０に入力されるせん断力Ｓによる破壊に対しても対抗することができる。

図１１は、実施の形態１に係る柱状構造物１００の柱体１０の比較例である柱体１０１０の断面構造の説明図である。比較例に係る柱体１０１０は、既存柱１１０を補強する構造として異形棒鋼を組み合わせて構成された鉄筋構造１０２０により補強されている。鉄筋構造１０２０は、例えば異形棒鋼を柱体１０１０の軸方向に沿って配置した補強軸筋１０２１と、柱体１０１０の周方向に延びる異形棒鋼である補強帯筋１０２２とを組み合わせて構成されている。鉄筋構造１０２０の厚さ寸法Ｈ２は、柱体１０１０の側面の垂直方向に異形棒鋼を２つ重ねて配置して構成されるため、実施の形態１に係る鉄筋部材２０の厚さ寸法Ｈ１（図１２参照）よりも大きい。従って、この鉄筋構造１０２０を所定の被り厚さの充填部材６０で覆った場合、鉄筋構造１０２０の厚さ寸法Ｈ２が大きい分だけ補強構造の厚さ寸法Ｈも大きくなる。よって、比較例の柱体１０１０は、実施の形態１に係る柱状構造物１００の柱体１０よりも太くなる。

図１２は、実施の形態１に係る鉄筋部材２０と比較例に係る鉄筋構造１０２０との構造の比較図である。図１２（ａ）は実施の形態１に係る鉄筋部材２０の主筋２１に垂直な断面を示しており、図１２（ｂ）は比較例に係る鉄筋構造１０２０の補強軸筋１０２１に垂直な断面を示している。実施の形態１に係る鉄筋部材２０は、格子目が形成されたパネル状であり、主筋２１及び配力筋２２が同一面上に配置されている。従って、鉄筋部材２０は、柱体１０の全体にわたって厚さ寸法Ｈ１となっている。一方、鉄筋構造１０２０は、補強軸筋１０２１と補強帯筋１０２２とが上下に重なって配置されているため、厚さ寸法Ｈ２は補強軸筋１０２１の直径Ｄ１と補強帯筋１０２２の直径Ｄ２とを合わせた寸法となる。従って、主筋２１及び補強軸筋１０２１並びに配力筋２２及び補強帯筋１０２２が同等の強度を確保すべく断面積を合わせた場合、実施の形態１に係る鉄筋部材２０の厚さ寸法Ｈ１は、比較例の鉄筋構造１０２０の厚さ寸法Ｈ２よりも薄くなる。

実施の形態１に係る鉄筋部材２０は、比較例に係る鉄筋構造１０２０よりも薄く構成されるため、強度を確保しつつ柱体１０の内部において占める領域を小さくできる。また、鉄筋部材２０の厚さＨ１を抑えることにより、柱状構造物１００は、大きさを抑えることができ、充填部材６０の使用量も抑えることができる。なお、実施の形態１において、充填部材６０は、コンクリート、流動化コンクリート、高強度コンクリート、繊維補強コンクリート、モルタル、無収縮モルタル、繊維補強モルタル又はポリマーセメントモルタルなどにより構成される。

（変形例）
図１３及び図１４は、実施の形態１に係る柱状構造物１００の変形例の斜視図である。鉄筋部材２０は、図２及び図３に示す柱状構造物１００の柱体１０の全周に設置される構造に限定されるものではなく、柱体１０に部分的に設置されても効果がある。図１３及び図１４においては柱体１０の背面に壁８０が設置されている。このような場合には、柱体１０の全周に鉄筋部材２０が配置できないため、図１３に示す柱状構造物１００においては、柱体１０の前側の表面１５のみに鉄筋部材２０が設置されている。

図１３に示す柱体１０の鉄筋部材２０は、表面１５に生じる引張応力に対し対抗することができる。つまり、柱体１０が表面１５に対し垂直方向、即ち図１３において手前側からに奥に向かって曲げられた場合に、鉄筋部材２０は、補強軸筋となる主筋２１が表面１５に生じる引張応力に対抗できる。これにより、柱体１０は、曲げモーメントに対する強度が向上する。

また、柱体１０は、補強帯筋となる配力筋２２によりせん断応力に対し対抗するとともに、表面１５に充填されたコンクリートなどの充填部材６０により断面積が増加する。そのため、柱体１０は、せん断力に対する強度が向上する。

図１４に示す柱体１０は、壁８０が設置されている背面側以外の三面に鉄筋部材２０が配置されている。図１４に示す柱体１０は、壁８０が延びる方向を向いた側面である表面１６及び１７にも鉄筋部材２０が設置されているため、表面１６及び１７に生じる引張応力に強度が向上し、せん断力に対しても強度が向上する。

実施の形態２．
実施の形態２に係る柱状構造物１００Ａは、実施の形態１に係る柱状構造物１００に対し鉄筋部材２０の端部を下部構造体５０に定着させる構造を追加したものである。実施の形態２においては、実施の形態１に対する変更点を中心に説明する。

図１５は、実施の形態２に係る柱状構造物１００Ａの下部構造体５０周辺の斜視図である。図１５の柱体１０は、少なくとも表面の一部に鉄筋部材２０が配置されている。柱状構造物１００は、鉄筋部材２０と平行に延びるアンカー筋４０を備える。アンカー筋４０は、鉄筋部材２０が設置されている下方の下部構造体５０に端部４０ａが固定され、鉄筋部材２０と面方向に重なり、充填部材６０が充填されることにより、充填部材６０を介して鉄筋部材２０と接続される。なお、アンカー筋４０と鉄筋部材２０とは、接着剤又は溶接等により接続されても良い。

アンカー筋４０は、下部構造体５０に削孔された定着孔５３に端部４０ａが挿入され、定着孔５３に定着用充填部材６１を充填して固定される。定着用充填部材６１は、例えば、エポキシ系樹脂、モルタル、又は無収縮モルタル等によって固定される。

アンカー筋４０は、例えば異形棒鋼、ボルト、ねじ、又は加工鉄筋により構成することができる。アンカー筋４０は、下部構造体５０に一方の端部４０ａが定着し、他方の端部４０ｂが柱体１０に定着することにより、柱体１０の接続部１１に加わる曲げモーメントにより生じる応力に対抗し、柱体１０の強度を向上させることができる。

図１５において、アンカー筋４０は、既存柱１１０の表面１１５に沿った下方に位置する下部構造体５０に設けられた定着孔５３に固定される。アンカー筋４０は、既存柱１１０の一面のみに設置されているが、側面の全周にわたって設置されていても良い。

図１６は、実施の形態２に係る柱状構造物１００Ｂの下部構造体５０周辺の斜視図である。図１６に示される柱状構造物１００Ｂは、図１５の柱状構造物１００Ａに対しアンカー筋４０の形態を変更したものである。柱状構造物１００Ｂは、格子状に形成され、定着孔５３に挿入されるアンカー格子筋４０Ａを備える。アンカー格子筋４０Ａは、鉄筋部材２０と同様に柱体１０の軸方向に沿って延びる主筋４３と柱体１０の周方向に沿って延びる配力筋４２とにより格子状に形成されている。

アンカー格子筋４０Ａは、主筋４３の端部４１が定着孔５３に挿入され、下部構造体５０に固定される。主筋４３と配力筋４２とにより格子状に形成された格子状部４５は、鉄筋部材２０と面方向に重ねられており、鉄筋部材２０と充填部材６０を介して接続されている。アンカー格子筋４０Ａは、配力筋４２により格子状に形成されている格子状部４５を備えるため、複数の定着孔５３に固定された複数の主筋４３の端部４１に荷重を分散できるため、柱体１０の補強効果が高い。

図１７は、実施の形態２に係る柱状構造物１００Ｃの下部構造体５０周辺の斜視図である。図１７に示される柱状構造物１００Ｃは、鉄筋部材２２０の端部に突出する端部軸筋２２１を備える。端部軸筋２２１は、下部構造体５０に設置された定着孔５３に挿入され、定着用充填部材６１により固定される。

端部軸筋２２１は、例えば図４又は図５に示される鉄筋部材２０Ａ及び２０Ｂの端部の配力筋２２を一部除去して形成されても良い。

図１７に示される鉄筋部材２２０は、一体に形成された端部軸筋２２１が直接下部構造体５０に定着するため、下部構造体５０と鉄筋部材２２０とが強固に接続され、かつ厚さ方向の寸法も抑えることができる。

実施の形態２においては下部構造体５０と柱体１０との接続部１１における補強構造について説明したが、柱状構造物１００Ａ、１００Ｂ及び１００Ｃは、上部構造体５１と柱体１０との接続部１２においても同様な補強構造を備えていても良い。

実施の形態３．
実施の形態３に係る柱状構造物１００は、実施の形態１に係る柱状構造物１００に対し鉄筋部材２０を柱体１０の軸方向に複数並べて設置する場合の一例である。実施の形態３においては、実施の形態１に対する変更点を中心に説明する。

図１８は、実施の形態３に係る柱状構造物１００の側面図である。実施の形態３に係る柱状構造物１００は、柱体１０の軸方向に複数の鉄筋部材３２０Ａ、３２０Ｂ及び３２０Ｃが並べられている。複数の鉄筋部材３２０Ａ、３２０Ｂ及び３２０Ｃは、一例として図５に示す展張型の鉄筋部材２０Ｂを用いている。展張型の鉄筋部材２０Ｂは、主筋２１に沿った第１方向に荷重が掛かった場合と第１方向に直交する方向に荷重が掛かった場合とでは強度が異なり、第１方向に荷重が掛かった場合の強度が高い。従って、柱体１０の部位によって、複数の鉄筋部材３２０Ａ、３２０Ｂ及び３２０Ｃの第１方向を変更して設置することにより、効率よく柱体１０を補強できる。

図１８においては、下部構造体５０に接続されている柱体１０の下端部に配置されている鉄筋部材３２０Ａは、主筋２１が延びる第１方向を柱体１０の軸方向に向けられている。また、鉄筋部材３２０Ａに隣り合って配置されている鉄筋部材３２０Ｂは、主筋２１が延びる第１方向を柱体１０の周方向に向けている。つまり、鉄筋部材３２０Ａは、鉄筋部材３２０Ｂに対し第１方向を交差させて（図１８においては直交させて）設置されている。

また、図１８においては、鉄筋部材３２０Ｂに隣り合って配置されている鉄筋部材３２０Ｃは、第１方向を柱体１０の軸方向に向けて配置されている。つまり、鉄筋部材３２０Ｃは、鉄筋部材３２０Ｂに対し第１方向を交差させて（図１８においては直交させて）設置されている。なお、鉄筋部材３２０Ａを第１鉄筋部材、鉄筋部材３２０Ｂを第２鉄筋部材、鉄筋部材３２０Ｃを第３鉄筋部材と称する場合がある。

実施の形態３においては、柱状構造物１００は、曲げモーメントにより大きな引張応力が掛かりやすい柱体１０の下部構造体５０及び上部構造体５１との接続部１１及び１２の近傍に鉄筋部材３２０Ａ及び３２０Ｃが配置されている。鉄筋部材３２０Ａ及び３２０Ｃは、強度の高い主筋２１を柱体１０の軸方向に向けられており、実施の形態３に係る柱体１０は、端部において引張応力に対する補強効果が高い。

また、柱状構造物１００は、軸力Ｆを受けて膨らむように変形して破損する柱体１０の中央部において鉄筋部材３２０Ｂが配置されている。鉄筋部材３２０Ｂは、強度の高い主筋２１を柱体１０の周方向に向けて配置されているため、柱体１０の膨らむ変形を抑えることができる。

複数の鉄筋部材３２０Ａ、３２０Ｂ及び３２０Ｃは、互いに端部を重ねて配置して接手部２５を形成している。これにより、複数の鉄筋部材３２０Ａ、３２０Ｂ及び３２０Ｃが充填部材６０を介して接続されるため、柱体１０は、軸方向の全域にわたって補強される。

柱体１０の端部に配置される鉄筋部材３２０Ａ及び３２０Ｃは、実施の形態２において説明したように、下部構造体５０又は上部構造体５１に定着させても良い。例えば、鉄筋部材３２０Ａに下部構造体５０に向かって突出する端部軸筋２２１を設け、端部軸筋２２１を下部構造体５０に定着させてもよい。

実施の形態３においては、柱体１０の軸方向に３つの鉄筋部材３２０を並べているが、柱体１０は、さらに多くの鉄筋部材３２０により補強されていても良いし、例えば鉄筋部材３２０Ａ及び３２０Ｂの２枚により補強されていても良い。また、柱体１０は、鉄筋部材３２０Ａ及び３２０Ｃの２枚により端部だけ補強する形態をとることも可能である。

以上に本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態の構成のみに限定されるものではない。特に構成要素の組み合わせは、実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、適宜変更することができる。また、いわゆる当業者が必要に応じてなす種々なる変更、応用、利用の範囲をも本発明の要旨（技術的範囲）に含むことを念のため申し添える。

１０ 柱体、１１ 接続部、１２ 接続部、１５ 表面、１６ 表面、２０ 鉄筋部材、２０Ａ 鉄筋部材、２０Ｂ 鉄筋部材、２０ａ 端部、２０ｂ 端部、２１ 主筋、２１ａ 突起、２２ 配力筋、２２ａ 突起、２５ 接手部、２５Ａ 接手部、２５Ｂ 接手部、２６ 段差、２７ 格子、４０ アンカー筋、４０Ａ アンカー格子筋、４１ 端部、４２ 配力筋、４３ 主筋、４４ 他方の端部、４５ 格子状部、５０ 下部構造体、５１ 上部構造体、５３ 定着孔、６０ 充填部材、６１ 定着用充填部材、８０ 壁、１００ 柱状構造物、１００Ａ 柱状構造物、１００Ｂ 柱状構造物、１００Ｃ 柱状構造物、１１０ 既存柱、１１５ 表面、１２０ 軸筋、１２１ 接合部材、１２１ａ 突出部、１２２ 接合部材、１２５ 枝部材、１６０ 充填部材、２２０ 鉄筋部材、２２１ 端部軸筋、３２０ 鉄筋部材、３２０Ａ 鉄筋部材、３２０Ｂ 鉄筋部材、３２０Ｃ 鉄筋部材、４２０ 添接鉄筋部材、１０１０ 柱体、１０２０ 鉄筋構造、１０２１ 補強軸筋、１０２２ 補強帯筋。

Claims (11)

1. 下部構造体に接続された柱体と、
   前記柱体の表面に沿って配置された鉄筋部材と、
   前記柱体の表面を形成し、前記鉄筋部材を覆う充填部材と、
   下部構造又は上部構造に固定されたアンカー格子筋と、を備え、
   前記鉄筋部材は、
   第１方向に延びる複数の第１主筋と、
   前記第１方向に交差する方向に延び、前記複数の第１主筋の側面同士を接続する第１配力筋と、を備え、
   前記鉄筋部材は、鋼板を加工して形成されており、
   前記第１主筋と前記第１配力筋とは、同一面上に配置されており、
   前記アンカー格子筋は、
   前記第１方向に延びる複数の第２主筋と、
   前記第１方向に交差する方向に延び、前記複数の第２主筋の側面同士を接続する第２配力筋と、を備え、
   前記アンカー格子筋は、鋼板を加工して形成されており、
   前記第２主筋と前記第２配力筋とは、同一面上に配置されており、
   前記鉄筋部材は、前記柱体の表面に垂直方向において、前記アンカー格子筋の前記第２主筋及び前記第２配力筋と重ねて配置される、柱状構造物。
2. 前記鉄筋部材は、
   前記柱体の表面を構成する複数の側面のうち１つの側面に沿って配置される、請求項１に記載の柱状構造物。
3. 前記鉄筋部材は、
   前記柱体の表面を構成する複数の側面のうち２以上の側面に沿うように折り曲げて配置される、請求項１又は２に記載の柱状構造物。
4. 前記鉄筋部材は、
   複数の鉄筋部材を含み、
   前記複数の鉄筋部材は、
   前記柱体の軸方向又は周方向に並べて配置される、請求項１～３の何れか１項に記載の柱状構造物。
5. 前記複数の鉄筋部材は、
   端部から接合部材が突出し、前記接合部材を互いに前記柱体の表面に沿った同一面上に並列させて配置される、請求項４に記載の柱状構造物。
6. 前記複数の鉄筋部材は、
   前記柱体の表面に垂直方向において端部同士を重ねて配置される、請求項４に記載の柱状構造物。
7. 前記鉄筋部材は、
   隣合って配置される前記複数の鉄筋部材と、添接鉄筋部材と、を含み、
   前記添接鉄筋部材は、
   前記複数の鉄筋部材のそれぞれの端部に重なり、それぞれの端部に跨がって配置される、請求項４に記載の柱状構造物。
8. 前記鉄筋部材は、
   前記複数の鉄筋部材を含み、前記柱体の表面に沿った方向に突出する接合部材を有し、
   前記複数の鉄筋部材は、
   互いの前記接合部材を嵌合させて配置される、請求項４に記載の柱状構造物。
9. 前記鉄筋部材の前記第１方向は、
   前記柱体の側面視において前記柱体の軸方向に平行に配置される請求項１～８の何れか１項に記載の柱状構造物。
10. 前記鉄筋部材の前記第１方向は、
    前記柱体の側面視において、前記柱体の軸方向に直交して配置される、請求項１～８の何れか１項に記載の柱状構造物。
11. 下部構造又は上部構造に固定され、前記鉄筋部材と平行に延びる棒状のアンカー筋を更に備え、
    前記鉄筋部材は、
    前記アンカー筋と前記柱体の表面に垂直方向に重ねて配置される、請求項１～１０の何れか１項に記載の柱状構造物。

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