説明

コンクリート柱の補強構造

【課題】 耐震補強によって十分な曲げ耐力と剪断耐力とを保持しながら、グラウト材の使用量を抑え、柱の太さをできるだけ太くならないようにする補強構造を提供することである。
【解決手段】 断面四角形もしくはほぼ四角形のコンクリート柱1の外周に所定の間隔を保って囲い鋼板7を設けるとともに、上記コンクリート柱1と囲い鋼板7との上記間隔内にグラウト材3を注入してなる補強構造において、上記コンクリート柱1の四隅に対応する位置に断面形状がL字状の補強用軸方向部材6を設けるとともに、この補強用軸方向部材6を上記囲い鋼板7の内周面に沿わせた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、既存のコンクリート柱を補強する補強構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、既存の建築構造物の耐震性を向上させるため、鉄筋コンクリートの柱の外周を新たに囲む、補強構造が知られている。
例えば、特許文献1に記載された補強構造は、図4に示すように、コンクリート柱1の周囲に、所定の間隔を保持して囲い鋼板2を設けている。この囲い鋼板2は、その長手方向に直交する面での断面形状をL字状にした部材で、角をコンクリート柱1の四隅に対応させ、隣り合う囲い鋼板2同士、その一部を重ねている。
そして、上記囲い鋼板2の外周を帯状のシート5を巻きつけることによって結束している。
【0003】
また、コンクリート柱1と囲い鋼板2との上記間隔内にはグラウト材3を注入し、このグラウト材3中に、上記コンクリート柱1の軸方向に平行もしくはほぼ平行にした複数の鉄筋4を設けている。
これによって、コンクリート柱の曲げ耐力と剪断耐力とを飛躍的に向上させることができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−240368号公報
【特許文献2】特許第3861079号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のようにした補強構造では、曲げ耐力及び剪断耐力を上げるため、コンクリート柱1と囲い鋼板2との間のグラウト材3中に鉄筋4を配置するようにしている。
しかし、このような構造では、コンクリート柱1と囲い鋼板2との間隔に配置した鉄筋4を上記コンクリート柱1の軸方向に起立させて保持するため、鉄筋4の外周をグラウト材3で囲む必要があり、グラウト材3の使用量が多くなっていた。そのため、グラウト材3の厚み、すなわちコンクリート柱1と囲い鋼板2との間隔S1(図4参照)が大きくなってしまうという問題があった。
【0006】
このように、グラウト材3の厚みが厚くなれば、その分、耐震補強後のコンクリート柱が太くなることになり、このような柱を備えた建造物の内部空間が狭くなってしまうことになる。また、グラウト材3の使用量が多くなれば、材料コストがかさむことにもなる。
この発明の目的は、耐震補強によって十分な曲げ耐力と剪断耐力とを保持しながら、グラウト材の使用量を抑え、柱の太さをできるだけ太くならないようにするコンクリート柱の補強構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第1の発明は、断面四角形もしくはほぼ四角形のコンクリート柱の外周に所定の間隔を保って囲い鋼板を設けるとともに、上記コンクリート柱と囲い鋼板との上記間隔内にグラウト材を注入してなる補強構造において、上記コンクリート柱の四隅に対応する位置に断面形状がL字状の補強用軸方向部材を設けるとともに、この補強用軸方向部材を上記囲い鋼板の内周面に沿わせたことを特徴とする。
【0008】
第2の発明は、上記囲い鋼板を上記コンクリート柱の各側面に平行にした平板状部材とし、これらの囲い鋼板の外周に、弾性を有する帯状シートを巻きつけて上記囲い鋼板を保持するとともに、上記補強用軸方向部材の外周面に対して上記囲い鋼板を摺動可能に接触させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
この発明によれば、断面がL字状の補強用軸方向部材が、従来の鉄筋と同様に機能し、コンクリート柱の曲げ耐力及び剪断耐力を大幅に向上させることができる。
しかも、従来の鉄筋に替えて、コンクリート柱の角に対応させたL字状の補強用軸方向部材を用いることによって、補強用軸方向部材をコンクリート柱の軸方向に沿って保持するためのグラウト材の厚みを小さくすることができる。
その理由は、同じ断面積の丸棒の鉄筋と比べて断面L字状の補強用軸方向部材の厚みは、丸棒の直径よりも小さいため、補強用軸方向部材を保持するグラウト材の量を、鉄筋を用いる場合よりも少なくすることができるからである。
従って、従来のように鉄筋をグラウト材内に配置する場合と比べてコンクリート柱の外周に設けたグラウト材の厚みを小さくすることができ、補強後の柱をそれほど太くすることがない。そのため、耐震補強によって建造物内の空間を狭くすることもない。
【0010】
第2の発明によれば、補強用軸方向部材の外周面と囲い鋼板が摺動自在に設けられているので、地震発生によってコンクリート柱が変形したときに、グラウト材に接着している補強用軸方向部材と囲い鋼板が摺動して相対移動する。このとき、その摺動面の摺動摩擦によって振動エネルギーが吸収され、振動を減衰させることができる。つまり、第2の発明によれば、グラウト材を少なくしながら、曲げ耐力、剪断耐力を保持できるだけでなく、制振効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第1実施形態の補強構造の断面図である。
【図2】第1実施形態の補強用軸方向部材の斜視図である。
【図3】第2実施形態の補強構造の部分拡大図である。
【図4】従来の補強構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1は、コンクリート柱1に対して、この発明の補強構造を適用した第1実施形態の断面図である。
この第1実施形態は、四角柱のコンクリート柱1の各側面から所定の間隔を保って平行にして長方形の囲い鋼板7,7,7,7を配置するとともに、これら囲い鋼板7のうち、隣り合う一対の囲い鋼板7,7間であって上記コンクリート柱1側に断面形状がL字状の補強用軸方向部材6を設けている。
【0013】
上記補強用軸方向部材6は、図2に示すように、一方の面6aに多数のリブ6cを形成した、いわゆる縞鋼板を、上記リブ6cを内側にして直角に曲げてL字状にした長尺部材である。
この補強用軸方向部材6をコンクリート柱1の各角に対応する位置に配置するとともに床スラブから天井スラブまで連続させ、その外側の面6bを上記囲い鋼板7の内周面に接触させて設けている。
【0014】
さらに、囲い鋼板7,7,7,7の外周には、例えば、プリプレグなどの弾性を有する帯状シート5を巻きつけて上記囲い鋼板7,7,7,7を保持し、これら囲い鋼板7とコンクリート柱1との間にはグラウト材3を注入して固化させる。
但し、上記囲い鋼板7,7と補強用軸方向部材6の接触面間には、グラウト材3が入り込んで両者を固着することがないようにし、所定の外力が作用した場合には、上記囲い鋼板7と補強用軸方向部材6とが摺動しながら相対移動可能に構成している。
【0015】
これにより、既存のコンクリート柱1は、外周に設けたグラウト材3、補強用軸方向部材6、鋼板7及び帯状シート5によって、補強され一回り太い柱となる。特に、上記補強用軸方向部材6は、コンクリート柱1に沿って上下方向に連続しているので、上記従来の補強構造における鉄筋4と同様に機能する。すなわち、この補強用軸方向部材6を設けることによって、十分な曲げ耐力及び剪断耐力を実現できる。
【0016】
しかも、この補強用軸方向部材6は断面形状をL字状にした鋼板で構成されているため、鋼板の厚みを丸棒の鉄筋の直径と比べて小さくすることができる。
例えば、厚みt=4.5(mm)、両側の片の長さL=100(mm)とした場合、同じ断面積を有する鉄筋の直径は約33.5(mm)となる。
必ずしも、断面積が同じなら、L字状の部材と丸棒とが全く同じ機能を発揮するとはいえないが、断面積を大きくすることによって曲げ耐力及び剪断耐力が高くなることは確かである。そして、従来は、曲げ耐力及び剪断耐力を高めるため、この第1実施形態の補強用軸方向部材6の厚みtと比べて直径の大きな鉄筋をグラウト材3内に設ける必要があり、結果としてグラウト材3の厚みS1を大きくしなければならなかった。
【0017】
言い換えれば、この実施形態では、鋼板をL字上にした補強用軸方向部材6を、囲い鋼板6の内側面に接触させて設けているため、グラウト材3の厚みS2(図1参照)を従来の厚みS1(図4参照)に比べて小さくすることができる。
従って、グラウト材3の使用量を少なくすることができるとともに、耐震補強によってコンクリート柱1が太くなってしまうことを最小限に抑えることができる。
【0018】
なお、十分な補強効果を獲るために必要な上記補強用軸方向部材6の厚さt及び片の長さLは、鋼板の材質や、補強対象となるコンクリート柱1の寸法にもよるが、通常、1辺が800(mm)のコンクリート柱1を補強する場合、厚さt=4.5(mm)の縞鋼板を曲げて形成した補強用軸方向部材6の、両片の長さをL=100〜300(mm)程度にしたものを用い、直径が約50(mm)の鉄筋4を用いた従来と同程度の補強効果が得られることを確認している。
【0019】
また、この第1実施形態では補強用軸方向部材6を複数のリブ6cを形成した縞鋼板で構成しているので、鋼板の全体の厚みを薄くしても剛性を保持することができる。さらに、上記リブ6cが形成された内側の面6aをコンクリート柱1側に向けているので、コンクリート柱1の周囲に充填したグラウト材3と上記面6aとの接触面積が大きくなる。そのため、補強用軸方向部材6の外側の面6b側にはグラウト材3を接触させなくても、内側の面6aだけでも補強用軸方向部材6とグラウト材3との十分な接着性が得られ、補強用軸方向部材6がグラウト材3を介してコンクリート柱1に確実に連結されることになる。
【0020】
さらにまた、第1実施形態の補強構造では、上記したように囲い鋼板7の内側面と補強用軸方向部材6の外側面6bとが摺動自在に設けられている。
そのため、地震が発生してコンクリート柱1が変形した時には、そのコンクリート柱1と一体的になっている補強用軸方向部材6が、囲い鋼板7に対して移動することになる。このように相対移動する両部材間には摺動摩擦が発生し、この摩擦によって振動を吸収することができる。
【0021】
つまり、この第1実施形態の補強構造は制震機能も備えていることになる。
上記のように、この第1実施形態では、補強用軸方向部材6と上記囲い鋼板7とを互いに摺動自在にしているが、上記補強用軸方向部材6と囲い鋼板7との接触面を固定してもよい。その場合には、制震機能は発揮されないが、曲げ耐力及び剪断耐力を補強しながら、グラウト材3の使用量を少なくしてその厚みを小さくするというこの発明の目的は達成できる。
【0022】
図3に示す第2実施形態は、隣り合う囲い鋼板7,7の隙間に、柔軟性のある線状部材8を設けた以外は、上記第1実施形態と同じの構成をしている。
上記線状部材8は、補強用軸方向部材6の角に沿って軸方向に設けた線状の部材で、地震発生時など、上記囲い鋼板7が上記補強用軸方向部材6に対して移動する際には、変形して囲い鋼板7の移動を許容する部材である。このような線状部材8を設けると、囲い鋼板7,7間の隙間がふさがれるので、囲い鋼板7の位置を保持し帯状シート5を巻き付け易いというメリットがある。
また、この第2実施形態の補強構造においても、曲げ耐力及び剪断耐力を保持しながらグラウト材3の使用量を少なくしてその厚みを小さくすることができるとともに、制震機能を備えている点は第1実施形態と同じである。
【符号の説明】
【0023】
1 コンクリート柱
3 グラウト材
5 帯状シート
6 補強用軸方向部材
6a (内側の)面
6b (外側の)面
6c リブ
7 囲い鋼板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
断面四角形もしくはほぼ四角形のコンクリート柱の外周に所定の間隔を保って囲い鋼板を設けるとともに、上記コンクリート柱と囲い鋼板との上記間隔内にグラウト材を注入してなる補強構造において、上記コンクリート柱の四隅に対応する位置に断面形状がL字状の補強用軸方向部材を設けるとともに、この補強用軸方向部材を上記囲い鋼板の内周面に沿わせたコンクリート柱の補強構造。
【請求項2】
上記囲い鋼板を上記コンクリート柱の各側面に平行にした平板状部材とし、これらの囲い鋼板の外周に、弾性を有する帯状シートを巻きつけて上記囲い鋼板を保持するとともに、上記補強用軸方向部材の外周面に対して上記囲い鋼板を摺動可能に接触させた請求項1に記載のコンクリート柱の補強構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2011−236618(P2011−236618A)
【公開日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−108305(P2010−108305)
【出願日】平成22年5月10日(2010.5.10)
【出願人】(505086152)
【Fターム(参考)】