梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造
【課題】梁主筋の座屈防止と貫通孔上下のコンクリートの圧壊防止を同時に達成することが可能で施工性が良好な梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造を提供する。
【解決手段】梁上端主筋４と梁下端主筋５との間に設置され、梁幅方向に形成される貫通孔１４を補強する貫通孔補強部材１０と、貫通孔補強部材の下部周面を取り囲む第１湾曲部分１１ｃから第１湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される上向き並行部分１１ｄに亘る第１Ｕ字筋部１１ａ及びこれら第１Ｕ字筋部を繋いで梁上端主筋に上方から係合させる第１座屈拘束筋部１１ｂを有する第１補強鉄筋１１と、貫通孔補強部材の上部周面を取り囲む第２湾曲部分１２ｃから第２湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される下向き並行部分１２ｄに亘る第２Ｕ字筋部１２ａ及びこれら第２Ｕ字筋部を繋いで梁下端主筋に下方から係合させる第２座屈拘束筋部１２ｂを有する第２補強鉄筋１２とを備えた。
【解決手段】梁上端主筋４と梁下端主筋５との間に設置され、梁幅方向に形成される貫通孔１４を補強する貫通孔補強部材１０と、貫通孔補強部材の下部周面を取り囲む第１湾曲部分１１ｃから第１湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される上向き並行部分１１ｄに亘る第１Ｕ字筋部１１ａ及びこれら第１Ｕ字筋部を繋いで梁上端主筋に上方から係合させる第１座屈拘束筋部１１ｂを有する第１補強鉄筋１１と、貫通孔補強部材の上部周面を取り囲む第２湾曲部分１２ｃから第２湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される下向き並行部分１２ｄに亘る第２Ｕ字筋部１２ａ及びこれら第２Ｕ字筋部を繋いで梁下端主筋に下方から係合させる第２座屈拘束筋部１２ｂを有する第２補強鉄筋１２とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、梁主筋の座屈防止と貫通孔の上下に位置するコンクリートの圧壊防止を達成することが可能で、施工性が良好な梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄筋コンクリート梁に、設備配管用などの貫通孔を梁幅方向に設ける場合、当該貫通孔周囲に補強を施すようにしている。また、貫通孔周囲だけでなく、梁主筋が座屈しないように補強することも行われている。
【０００３】
特に、曲げモーメントが支配的となる梁端部（ヒンジ領域）に貫通孔を形成する場合には、地震などにより繰り返し大きな荷重が作用することで梁主筋が座屈し、耐力・剛性が大きく低下して倒壊の原因にもなるため、梁主筋の座屈対策が重要となる。
【０００４】
この種の補強方法としては、特許文献１〜３に示されているように、鉄筋で補強するものや、貫通孔を補強する鋼管に鉄筋を組み合わせたものなどが知られている。
【０００５】
特許文献１の「梁端部に設けた開孔の梁補強構造とその施工法」は、梁端部のヒンジ領域に貫通する開孔の周辺に開孔補強筋を配置し、開孔の上下位置に主筋を跨いだ座屈補強筋を配備して成る梁端部に設けた開孔の梁補強構造において、複数の脚部が櫛状に形成されて成る座屈補強筋を開孔の周辺に斜め方向に交差させて配備することを特徴としており、開孔上下位置での梁主筋の座屈を防止し、開孔部周辺のひび割れを抑制して開孔上下部におけるコンクリートの圧壊を緩和させている。
【０００６】
特許文献２の「開口補強構造を備えた建築土木構造物の構成材及び横架材」では、開口補強構造が、第１，第２の開口補強筋を備え、これら第１，第２の開口補強筋は、略Ｕ字状をなす補強部と、この補強部の両端に連なる引掛部とを有し、第１開口補強筋の引掛部は、第１，第２方向と直交する第３方向の一方側に配置された主筋に掛けられ、第２の開口補強筋の引掛部は第３方向の他方側の主筋に掛けられ、これら第１，第２の開口補強筋の補強部が、開口を少なくとも略半周分ずつ囲んでいる；開口補強構造が開口補強筋を備え、この開口補強筋は、第１，第２方向と直交する第３方向の一方側の主筋から他方側の主筋まで延びる補強部と、この補強部の両端に連なる引掛部とを有し、これら引掛部が一方側の主筋と他方側の主筋にそれぞれ掛けられ、補強部の略中央部には、開口を囲むように巻回された環状部が形成されている；開口補強構造が、第１，第２の開口補強筋を備え、第１開口補強筋は、略Ｕ字状をなして垂れ下がる補強部と、この補強部の一対の上端に連なり上側主筋に掛けられる引掛部とを有し、第２開口補強筋は、略Ｕ字状をなして起き上がる補強部と、この補強部の一対の下端に連なり下側主筋に掛けられる引掛部とを有し、第１の開口補強筋の補強部が開口の少なくとも下側の略半周分を囲み、第２の開口補強筋の補強部が開口の少なくとも下側の略半周分を囲んでいる；又は開口補強構造が開口補強筋を備え、この開口補強筋は、上側主筋から下側主筋まで延びる補強部と、この補強部の上端に連なり上側主筋に掛けられる第１引掛部と、この補強部の下端に連なり下側主筋に掛けられる第２引掛部とを有し、補強部の略中央部には、開口を囲むように巻回された環状部が形成されている。
【０００７】
特許文献３の「開口を有する鉄筋コンクリート梁の補強構造、補強方法、梁構造」は、開口を有する鉄筋コンクリート梁の補強構造を、開口の内側に鋼管が嵌挿され、鉄筋コンクリート梁のせん断補強筋が鋼管の外周面に接合されている構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２６８９２５号公報
【特許文献２】特許第４００６４９７号公報
【特許文献３】特開２００７−０５１５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、開孔周辺の開孔補強筋に加えて、開孔の上下位置に座屈補強筋を設けているが、開孔補強筋と座屈補強筋を接続していないため、これら補強筋間で応力伝達はなされず、このため開孔上下部のコンクリートが崩壊しやすく、性能低下が懸念される。
【００１０】
特許文献２では、鋼管、開口補強筋及び主筋のみで開口周辺部のコンクリートを拘束するようにしていて、開口補強筋間の開口（鋼管）直上及び直下には何らの補強構造も備えてはいないため、当該部分で梁主筋の座屈を生じる可能性が高い。
【００１１】
特許文献３では、鋼管にせん断補強筋を直接接合するだけであるため、梁に作用する外力や梁主筋の座屈を拘束する力の反力が鋼管に作用し、当該鋼管を局部的に変形させるおそれがある。鋼管が変形すると、鋼管直上及び直下のコンクリート拘束力が低下し、ひいては梁主筋の拘束力を弱める可能性がある。また、鋼管が変形すると、せん断補強筋との接合部分が破断するなどの悪影響も生じ得る。
【００１２】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、梁主筋の座屈防止と貫通孔の上下に位置するコンクリートの圧壊防止を達成することが可能で、さらに施工性が良好な梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明にかかる梁貫通孔周囲の補強装置は、梁上端主筋と梁下端主筋との間に設置され、梁幅方向に形成される貫通孔を補強するための貫通孔補強部材と、梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の下部周面を取り囲むための第１湾曲部分から該第１湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される上向き並行部分に亘る第１Ｕ字筋部及びこれら第１Ｕ字筋部を繋いで上記梁上端主筋に上方から係合させるための第１座屈拘束筋部を有する第１補強鉄筋と、梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の上部周面を取り囲むための第２湾曲部分から該第２湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される下向き並行部分に亘る第２Ｕ字筋部及びこれら第２Ｕ字筋部を繋いで上記梁下端主筋に下方から係合させるための第２座屈拘束筋部を有する第２補強鉄筋とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記第１補強鉄筋の前記第１Ｕ字筋部と前記第１座屈拘束筋部及び前記第２補強鉄筋の前記第２Ｕ字筋部と前記第２座屈拘束筋部それぞれを一体的に接続するための継手手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
梁幅方向に並行に配置され前記貫通孔補強部材の下部周面を取り囲むための第３Ｕ字筋部及びこれら第３Ｕ字筋部を繋いで前記梁上端主筋に上方から係合させるための第３座屈拘束筋部を有する第３補強鉄筋と、梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の上部周面を取り囲むための第４Ｕ字筋部及びこれら第４Ｕ字筋部を繋いで前記梁下端主筋に下方から係合させるための第４座屈拘束筋部を有する第４補強鉄筋とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
前記第３補強鉄筋の前記第３Ｕ字筋部と前記第３座屈拘束筋部及び前記第４補強鉄筋の前記第４Ｕ字筋部と前記第４座屈拘束筋部それぞれを一体的に接続するための継手手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
前記第１及び第２補強鉄筋は、前記上向き並行部分及び前記下向き並行部分に代えて、前記貫通孔補強部材の周面に沿って窄めた上部窄み部分及び下部窄み部分を備えることを特徴とする。
【００１８】
前記貫通孔補強部材は、梁幅方向に配列される複数の筒状ピースで構成され、各筒状ピースには、少なくともいずれかの前記第１補強鉄筋及び前記第２補強鉄筋が配筋されることを特徴とする。
【００１９】
本発明にかかる梁構造は、上記梁貫通孔周囲の補強装置を、鉄筋コンクリート梁の梁鉄筋組に組み込んで構築したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にかかる梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造にあっては、梁主筋の座屈防止と貫通孔の上下に位置するコンクリートの圧壊防止を達成することができ、さらに継手手段を備えることによって施工性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造の第１実施形態を示す平面断面図である。
【図２】図１に示した第１実施形態の側断面図である。
【図３】図２中、Ａ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】第１実施形態の変形例を示す正面断面図である。
【図５】第１実施形態の他の変形例を示す平面断面図である。
【図６】図５中、Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。
【図７】本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造の第２実施形態を示す側断面図である。
【図８】図７中、Ｃ−Ｃ線矢視断面図である。
【図９】本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造の第３実施形態を示す側断面図である。
【図１０】図９中、Ｄ−Ｄ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図３には、本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置の第１実施形態が示されている。
【００２３】
鉄筋コンクリート梁１は、梁端部１ａが、例えば柱鉄筋組２を埋設した鉄筋コンクリート柱３に一体的に接合される。鉄筋コンクリート梁１には従来周知のように、梁幅方向に複数配列され、端部が鉄筋コンクリート柱３内に定着される梁上端主筋４及び梁下端主筋５と、梁長さ方向に所定のピッチＰで複数配列され、これら梁上端主筋４及び梁下端主筋５を取り囲むスターラップ筋６とからなる梁鉄筋組７が梁のコンクリート８中に埋設される。図示例にあっては、梁上端主筋４及び梁下端主筋５はそれぞれ、梁幅方向に５本ずつ配筋されている。
【００２４】
第１実施形態に係る梁貫通孔周囲の補強装置９は主に、貫通孔補強部材１０と、第１及び第２補強鉄筋１１，１２と、継手手段１３とを備える。鉄筋コンクリート梁１には必要に応じて、梁幅方向へ貫通させて、設備配管用などの貫通孔１４が形成され、貫通孔補強部材１０は、当該貫通孔１４を補強するために設けられる。貫通孔１４は、梁長さ方向の適宜位置に形成され、図示にあっては、ヒンジ領域となる梁端部１ａに形成される場合が例示されている。
【００２５】
貫通孔補強部材１０は、梁幅方向に形成される中空の貫通孔１４を取り囲んで補強するために中空筒体状に形成され、梁上端主筋４と梁下端主筋５との間に梁幅方向に沿って設置される。貫通孔補強部材１０の横断面は、円形状であっても、多角形状であってもよい。第１実施形態にあっては、貫通孔補強部材１０は、梁幅方向に梁を貫通する長さ寸法を有し、貫通孔１４を成形する際の型枠を兼ねる単一の鋼管で構成される。
【００２６】
第１補強鉄筋１１は、少なくとも第１Ｕ字筋部１１ａと第１座屈拘束筋部１１ｂの２つの部分を備える。第１Ｕ字筋部１１ａは、梁幅方向に間隔を隔てて並行に複数配置される。図示例にあっては、第１Ｕ字筋部１１ａは、一対２本で配置されている。各第１Ｕ字筋部１１ａは、貫通孔補強部材１０の下部周面を取り囲むために、当該下部周面と接するかもしくは僅かな隙間を隔てるように湾曲形成される第１湾曲部分１１ｃと、この第１湾曲部分１１ｃの外形寸法、すなわち貫通孔補強部材１０の外径寸法よりも狭めた間隔で梁上端主筋４へ向かって延出される上向き並行部分１１ｄとを有し、第１湾曲部分１１ｃから、両端部となる上向き並行部分１１ｄに亘って一連に形成される（図２参照）。従って、第１湾曲部分１１ｃは、貫通孔補強部材１０を半周以上に亘って取り囲み、また上向き並行部分１１ｄは、貫通孔補強部材１０の外形寸法よりも狭い間隔に設定される。
【００２７】
第１補強鉄筋１１の第１座屈拘束筋部１１ｂは、梁幅方向に沿って梁上端主筋４に上方から係合するほぼコ字状に形成される。図示例にあっては、第１座屈拘束筋部１１ｂは、梁幅方向に５本すべての梁上端主筋４上に跨って係合されているが、すべての梁上端主筋４に係合させなくてもよい。第１座屈拘束筋部１１ｂは、各第１Ｕ字筋部１１ａの両端部（上向き並行部分１１ｄ）と対応させて、梁長さ方向に間隔を隔てて２本配置される。各第１座屈拘束筋部１１ｂの梁幅方向両端部は、梁上端主筋４から下方に向けて曲げられる。
【００２８】
これら２本の第１座屈拘束筋部１１ｂの両端部のうち、それらの一端部はそれぞれ、梁幅方向の一方に配置される第１Ｕ字筋部１１ａの両端部と接続される。同様に、それらの他端部はそれぞれ、梁幅方向の他方に配置される第１Ｕ字筋部１１ａの両端部と接続される。従って、第１座屈拘束筋部１１ｂは、梁上端主筋４に係合しつつ、梁幅方向に並行に配置される第１Ｕ字筋部１１ａを繋ぐようになっている。
【００２９】
これら第１Ｕ字筋部１１ａと第１座屈拘束筋部１１ｂの端部同士は、鉄筋同士を連結するための継手手段１３によって一体的に接続される。継手手段１３としては各種のものが周知であり、例えば端部同士を向かい合わせて、繋ぎ代を備えるネジ式の機械式継手で接続するようにしてもよい。あるいは、端部同士を隣り合わせに重ね合わせて、重ね継手を構成するようにしてもよい。
【００３０】
また、他の継手手段１３として、反対方向からそれぞれ差し入れられる一対の鉄筋を並列状態で包囲するとともに、これら鉄筋同士の隙間と連通する孔部を備えるスリーブと、鉄筋同士の隙間へ嵌入される楔部材とからなり、当該孔部からスリーブ内へ楔部材を嵌入させることで、鉄筋間に楔部材が係合してこれら鉄筋同士を接続するようにした機械式継手なども採用することができる。
【００３１】
なお、一例として挙げた上記継手手段１３によれば、繋ぎ代や重ね代で鉄筋同士の接続位置を融通することができるとともに、溶接のように火気を使用することなく、また熟練工でなくても、簡便かつ適切に接続作業を行うことができる。
【００３２】
図示例にあっては、一対２本の第１Ｕ字筋部１１ａと２本の第１座屈拘束筋部１１ｂとからなる第１補強鉄筋１１を、継手手段１３で接続する場合が示されているが、継手手段１３を使用することなく、第１補強鉄筋１１全体を、第１座屈拘束筋部１１ｂの両側から第１Ｕ字筋部１１ａが垂れ下がる鞍状に一体形成しても良いことはもちろんである。
【００３３】
また、第１補強鉄筋１１は、梁幅方向に複数設けても良いことはもちろんである。複数設ける場合には、各第１補強鉄筋１１同士で、第１Ｕ字筋部１１ａ及び第１座屈拘束筋部１１ｂの位置をずらすことができるように、第１Ｕ字筋部１１ａの梁幅方向配置間隔や第１座屈拘束筋部１１ｂの梁長さ方向配置間隔を調整すればよい。
【００３４】
第２補強鉄筋１２は、第１補強鉄筋１１と上下逆関係の鉄筋構造であり、少なくとも第２Ｕ字筋部１２ａと第２座屈拘束筋部１２ｂの２つの部分を備える。第２Ｕ字筋部１２ａは、第１Ｕ字筋部１１ａ位置を避けて、言い換えれば第１Ｕ字筋部１１ａに隣接させて、梁幅方向に間隔を隔てて並行に複数配置される。図示例にあっては、第２Ｕ字筋部１２ａも、一対２本で配置されている。
【００３５】
各第２Ｕ字筋部１２ａは、貫通孔補強部材１０の上部周面を取り囲むために、当該上部周面と接するかもしくは僅かな隙間を隔てるように湾曲形成される第２湾曲部分１２ｃと、この第２湾曲部分１２ｃの外形寸法、すなわち貫通孔補強部材１０の外径寸法よりも狭めた間隔で梁下端主筋５へ向かって延出される下向き並行部分１２ｄとを有し、第２湾曲部分１２ｃから、両端部となる下向き並行部分１２ｄに亘って一連に形成される（図２参照）。従って、第２湾曲部分１２ｃも、第１湾曲部分１１ｃと同様に、貫通孔補強部材１０を半周以上に亘って取り囲み、また下向き並行部分１２ｄは、上向き並行部分１１ｄと同様に、貫通孔補強部材１０の外形寸法よりも狭い間隔に設定される。
【００３６】
第２補強鉄筋１２の第２座屈拘束筋部１２ｂは、梁幅方向に沿って梁下端主筋５に下方から係合するほぼコ字状に形成される。図示例にあっては、第２座屈拘束筋部１２ｂは、梁幅方向に５本すべての梁下端主筋５下に跨って係合されているが、すべての梁下端主筋５に係合させなくてもよい。第２座屈拘束筋部１２ｂは、各第２Ｕ字筋部１２ａの両端部（下向き並行部分１２ｄ）と対応させて、梁長さ方向に間隔を隔てて２本配置される。各第２座屈拘束筋部１２ｂの梁幅方向両端部は、梁下端主筋５から上方に向けて曲げられる。
【００３７】
これら２本の第２座屈拘束筋部１２ｂの両端部のうち、それらの一端部はそれぞれ、梁幅方向の一方に配置される第２Ｕ字筋部１２ａの両端部と接続される。同様に、それらの他端部はそれぞれ、梁幅方向の他方に配置される第２Ｕ字筋部１２ａの両端部と接続される。従って、第２座屈拘束筋部１２ｂは、梁下端主筋５に係合しつつ、梁幅方向に並行に配置される第２Ｕ字筋部１２ａを繋ぐようになっている。
【００３８】
これら第２Ｕ字筋部１２ａと第２座屈拘束筋部１２ｂの端部同士は、第１補強鉄筋１１と同様に、鉄筋同士を連結するための継手手段１３によって一体的に接続される。第２補強鉄筋１２も、継手手段１３を使用することなく、その全体を、第２座屈拘束筋部１２ｂの両側から第２Ｕ字筋部１２ａが垂れ下がる鞍状に一体形成しても良いことはもちろんである。
【００３９】
また、第２補強鉄筋１２も、梁幅方向に複数設けても良いことはもちろんである。複数設ける場合には、各第２補強鉄筋１２同士で、第２Ｕ字筋部１２ａ及び第２座屈拘束筋部１２ｂの位置をずらすことができるように、第２Ｕ字筋部１２ａの梁幅方向配置間隔や第２座屈拘束筋部１２ｂの梁長さ方向配置間隔を調整すればよい。
【００４０】
第１及び第２補強鉄筋１１，１２の第１及び第２座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂは、スターラップ筋６の配筋ピッチＰよりも狭いピッチで配列することが好ましい。また、必要に応じ、第１及び第２補強鉄筋１１，１２に隣接させて、スターラップ筋６のように梁上端主筋４及び梁下端主筋５を取り囲む環状の補助鉄筋１５を配筋するようにしても良い。
【００４１】
第１実施形態に係る梁貫通孔周囲の補強装置９は主に、上述した貫通孔補強部材１０、第１及び第２補強鉄筋１１，１２、並びに機械式継手等の継手手段１３からなる部品で構成され、鉄筋コンクリート梁１を構築する際に梁鉄筋組７に組み込まれ、組み込んだ状態で梁のコンクリート８が打設されることにより、貫通孔１４付きの鉄筋コンクリート梁１が構築されるようになっている。
【００４２】
次に、第１実施形態に係る梁貫通孔周囲の補強装置９及び梁構造の作用について説明すると、貫通孔１４を補強する貫通孔補強部材１０及び当該貫通孔１４周辺において貫通孔補強部材１０と梁主筋４，５との間で応力伝達する第１及び第２補強鉄筋１１，１２を、梁のコンクリート８中に埋設した鉄筋コンクリート梁１の構造が得られる。
【００４３】
貫通孔補強部材１０と梁上端主筋４及び梁下端主筋５との間では、主として貫通孔補強部材１０の上下周面を取り囲む第１及び第２補強鉄筋１１，１２により、貫通孔補強部材１０全体で梁主筋４，５からの力を受け止めつつ、貫通孔補強部材１０の外形寸法よりも狭められた上向き並行部分１１ｄ及び下向き並行部分１２ｄによって効率的に、貫通孔補強部材１０と梁主筋４，５との間の梁のコンクリート８を拘束して、いわゆるコンファインド効果を奏する構造を得ることができるので、貫通孔補強部材１０の上下に位置する梁のコンクリート８に圧壊が生じることを防止でき、鉄筋コンクリート梁１の変形能力を向上することができる。
【００４４】
また、貫通孔補強部材１０の上下周面を取り囲む第１及び第２補強鉄筋１１，１２により、貫通孔補強部材１０に反力をとって、梁主筋４，５の座屈を効果的に防止することができる。また、梁主筋４，５から上向き並行部分１１ｄや下向き並行部分１２ｄを介して引張力が作用しても、第１及び第２補強鉄筋１１，１２は、Ｕ字筋部１１ａ，１２ａで貫通孔補強部材１０を取り囲んで配筋されるので、当該貫通孔補強部材１０に局部変形が生じることを防止でき、この面からも梁のコンクリート８の圧壊及び梁主筋４，５の座屈を確実に防止することができる。
【００４５】
また、貫通孔１４及びその近傍の梁主筋４，５周辺に第１及び第２補強鉄筋１１，１２を配筋して鉄筋量を増加させることにより、貫通孔１４周囲の強度を格段に増強することができる。
【００４６】
以上により、耐力・剛性がともに高く、かつ靭性にも富む、優れた構造性能を発揮する貫通孔１４付きの鉄筋コンクリート梁１を構築することができ、特にヒンジ領域となる梁端部１ａに適用して極めて有効な効果を確保することができる。
【００４７】
他方、上記補強装置９を梁鉄筋組７に取り付ける作業手順は基本的に、貫通孔補強部材１０及び第１，第２補強鉄筋１１，１２をどのような順序で設けるようにしても良い。
【００４８】
継手手段１３として機械式継手を用いる場合の一例を説明すると、貫通孔補強部材１０を仮受けした状態で、当該貫通孔補強部材１０に梁幅方向左右から、第１及び第２補強鉄筋１１，１２の第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａを挿入・装着する。
【００４９】
次いで、梁上端主筋４上方から、第１補強鉄筋１１の第１座屈拘束筋部１１ｂを被せ、第１座屈拘束筋部１１ｂと第１Ｕ字筋部１１ａを継手手段１３で接続して第１補強鉄筋１１を完成するとともに、梁鉄筋組７に固定する。また、梁下端主筋５下方から、第２補強鉄筋１２の第２座屈拘束筋部１２ｂを装着し、第２座屈拘束筋部１２ｂと第２Ｕ字筋部１２ａを継手手段１３で接続して第２補強鉄筋１２を完成するとともに、梁鉄筋組７に固定する。
【００５０】
継手手段１３による接続によれば、上述したように繋ぎ代や重ね代の範囲で接続位置を融通することができるので、貫通孔補強部材１０を取り囲む第１Ｕ字筋部１１ａ等と、梁上端主筋４等に係合する第１座屈拘束筋部１１ｂ等とを接続する際、貫通孔補強部材１０の設置位置を基準として、接続位置を調節して接続することができる。特許文献２の開口補強筋や特許文献３のせん断補強筋のような一体成形品の場合には、加工精度や取付精度に左右されて、貫通孔１４位置に適切に設置し得ないおそれがあるが、継手手段１３で接続することで、貫通孔補強部材１０に対し、第１及び第２補強鉄筋１１，１２を容易かつ的確に配筋することができる。
【００５１】
このように接続位置の融通が利く継手手段１３であれば、第１及び第２座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂの両端部長さや第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの両端部長さについて、繋ぎ代や重ね代に余裕を持たせておくことで、梁せいの高低や偏心のために貫通孔１４位置が異なっても、第１及び第２補強鉄筋１１，１２としてそれぞれ同一寸法のものを共用することができ、異なる貫通孔１４位置それぞれに対して長さ寸法等の異なる多種類の補強鉄筋を準備する必要はなく、部品の共通化を達成することができる。
【００５２】
図４には、第１実施形態の変形例が示されている。この変形例では、貫通孔補強部材１０は、梁幅方向に隙間を隔てて配列される複数の鋼管などの筒状ピース１０ａ，１０ｂで構成される。すなわち、筒状ピース１０ａ，１０ｂは、第１実施形態の貫通孔補強部材１０を長さ方向に分断した形態で構成される。この変形例の場合、一連の貫通孔１４を成形するために、これら筒状ピース１０ａ，１０ｂ内に一連に差し渡して、隙間に位置する型枠部材１６が挿入される。図示例にあっては、筒状ピースは、第１及び第２筒状ピース１０ａ，１０ｂとして、２つ設けられている。
【００５３】
第１筒状ピース１０ａは、第１及び第２補強鉄筋１１，１２の一方の第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａで取り囲まれ、第２筒状ピース１０ｂは、他方の第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａで取り囲まれ、さらにこれら第１及び第２筒状ピース１０ａ，１０ｂは、第１及び第２補強鉄筋１１，１２の第１及び第２座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂによって接続される。
【００５４】
このように、貫通孔補強部材１０を分割した変形例にあっても、第１実施形態と同様の作用効果が得られることはもちろんである。
【００５５】
図５及び図６には、他の変形例が示されてる。この変形例では、貫通孔補強部材１０は、第１及び第２筒状ピース１０ａ，１０ｂをスパイラル筋１０ｃで連結して構成する場合が示されていて、本変形例にあっても第１実施形態と同様の作用効果が得られ、これ以外に、貫通孔補強部材１０は、スパイラル筋１０ｃだけで構成しても、あるいは鉄筋籠で構成しても良い。
【００５６】
図７及び図８には、本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置９及び梁構造の第２実施形態が示されている。第２実施形態では、第１及び第２補強鉄筋１１，１２は、上向き並行部分１１ｄ及び下向き並行部分１２ｄに代えて、貫通孔補強部材１０の周面に沿って窄めた上部窄み部分１１ｅ及び下部窄み部分１２ｅを備えて構成される（図７参照）。
【００５７】
第１補強鉄筋１１の上部窄み部分１１ｅは、上記第１湾曲部分１１ｃから、横断面円形状の貫通孔補強部材１０上部周面の接線方向に沿って互いに交差する方向へ向けて、従って当該貫通孔補強部材１０の外径寸法よりも狭めて、梁上端主筋４に向かって斜めに延出される。貫通孔補強部材１０が多角形状の場合にも、同様な形態で延出される。
【００５８】
梁長さ方向に間隔を隔てる２本の第１座屈拘束筋部１１ｂはともに、第１実施形態と同様に、梁幅方向に沿って梁上端主筋４に上方から係合するほぼコ字状に形成され、その両端部はそれぞれ、梁上端主筋４から下方に向けて曲げられるが、斜めに延出される上部窄み部分１１ｅとの接続のために斜めに向けられる。従って、各第１座屈拘束筋部１１ｂの一端部と一方の第１Ｕ字筋部１１ａの両端部を接続すると、梁上端主筋４と貫通孔補強部材１０との間に交差部が形成される。図示例にあっては、第１座屈拘束筋部１１ｂ同士が交差しているが、上部窄み部分１１ｅを交差させても良い。
【００５９】
第２補強鉄筋１２も、下向き窄み部分１２ｅを備えて（図７参照）、第１補強鉄筋１１と同様に構成される。
【００６０】
第２実施形態は、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんのこと、貫通孔補強部材１０と梁主筋４，５との間に上下の交差部を備えるので、梁のコンクリート８のコンファインド効果をさらに高めることができる。
【００６１】
図９及び図１０には、本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置９及び梁構造の第３実施形態が示されている。第３実施形態は、上記第２実施形態を基本として、さらに第３及び第４補強鉄筋１７，１８を追加して構成される。
【００６２】
第３補強鉄筋１７は、少なくとも第３Ｕ字筋部１７ａと第３座屈拘束筋部１７ｂの２つの部分を備える。第３Ｕ字筋部１７ａは、第１補強鉄筋１１及び第２補強鉄筋１２の第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａを避けて、梁幅方向に間隔を隔てて並行に複数配置される。図示例にあっては、第３Ｕ字筋部１７ａは、第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの間の空間に、一対２本で配置されている。各第３Ｕ字筋部１７ａは、貫通孔補強部材１０の下部周面を取り囲むために、その中央部が当該下部周面と接するかもしくは僅かな隙間を隔てるように湾曲又は屈曲形成される。各第３Ｕ字筋部１７ａの直線状の両端部はそれぞれ、梁長さ方向に間隔を隔てて、梁上端主筋４へ向かって立ち上げられる。
【００６３】
第３補強鉄筋１７の第３座屈拘束筋部１７ｂは、梁幅方向に沿って梁上端主筋４に上方から係合するほぼコ字状に形成される。第３座屈拘束筋部１７ｂは、各第３Ｕ字筋部１７ａの両端部と対応させて、梁長さ方向に間隔を隔てて２本配置される。図示例にあっては、第３座屈拘束筋部１７ｂは梁幅方向について、第３Ｕ字筋部１７ａを第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの内側に設置したことから、梁幅方向中央の３本の梁上端主筋４上に跨って係合されている。しかしながら、３本に限らず、適宜な本数の梁上端主筋４に係合させればよい。他方、第３座屈拘束筋部１７ｂは梁長さ方向については、第１補強鉄筋１１を外側から挟むように、第１座屈拘束筋部１１ｂの外側に配置される。各第３座屈拘束筋部１７ｂの梁幅方向両端部は、梁上端主筋４から下方に向けて曲げられる。
【００６４】
これら２本の第３座屈拘束筋部１７ｂの両端部のうち、それらの一端部はそれぞれ、梁幅方向の一方に配置される第３Ｕ字筋部１７ａの両端部と接続される。同様に、それらの他端部はそれぞれ、梁幅方向の他方に配置される第３Ｕ字筋部１７ａの両端部と接続される。従って、第３座屈拘束筋部１７ｂは、梁上端主筋４に係合しつつ、梁幅方向に並行に配置される第３Ｕ字筋部１７ａを繋ぐようになっている。
【００６５】
これら第３Ｕ字筋部１７ａと第３座屈拘束筋部１７ｂの端部同士は、第１及び第２補強鉄筋１１，１２と同様に、鉄筋同士を連結するための継手手段１３によって一体的に接続される。第３補強鉄筋１７も、継手手段１３を使用することなく、その全体を、第３座屈拘束筋部１７ｂの両側から第３Ｕ字筋部１７ａが垂れ下がる鞍状に一体形成しても良いことはもちろんである。
【００６６】
また、第３補強鉄筋１７も、梁幅方向に複数設けても良いことはもちろんである。複数設ける場合には、各第３補強鉄筋１７同士で、第３Ｕ字筋部１７ａ及び第３座屈拘束筋部１７ｂの位置をずらすことができるように、第３Ｕ字筋部１７ａの梁幅方向の配置間隔や第３座屈拘束筋部１７ｂの梁長さ方向配置間隔を調整すればよい。
【００６７】
第４補強鉄筋１８は、第３補強鉄筋１７と上下逆関係の鉄筋構造であり、少なくとも第４Ｕ字筋部１８ａと第４座屈拘束筋部１８ｂの２つの部分を備える。第４Ｕ字筋部１８ａは、第１補強鉄筋１１及び第２補強鉄筋１２の第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａを避けて、かつ第３補強鉄筋１７の第３Ｕ字筋部１７ａと干渉しない位置、例えば隣接させて、梁幅方向に間隔を隔てて並行に複数配置される。図示例にあっては、第４Ｕ字筋部１８ａは、第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの間の空間に、第３Ｕ字筋部１７ａに対応させて、一対２本で配置されている。各第４Ｕ字筋部１８ａは、貫通孔補強部材１０の上部周面を取り囲むために、その中央部が当該上部周面と接するかもしくは僅かな隙間を隔てるように湾曲又は屈曲形成される。各第４Ｕ字筋部１８ａの直線状の両端部はそれぞれ、梁長さ方向に間隔を隔てて、梁下端主筋５へ向かって垂下される。
【００６８】
第４補強鉄筋１８の第４座屈拘束筋部１８ｂは、梁幅方向に沿って梁下端主筋５に下方から係合するほぼコ字状に形成される。第４座屈拘束筋部１８ｂは、各第４Ｕ字筋部１８ａの両端部と対応させて、梁長さ方向に間隔を隔てて２本配置される。図示例にあっては、第４座屈拘束筋部１８ｂは梁幅方向について、第４Ｕ字筋部１８ａを第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの内側に設置したことから、梁幅方向中央の３本の梁下端主筋下に跨って係合されている。しかしながら、３本に限らず、適宜な本数の梁下端主筋５に係合させればよい。他方、第４座屈拘束筋部１８ｂは梁長さ方向については、第２補強鉄筋１２を外側から挟むように、第２座屈拘束筋部１２ｂの外側に配置される。各第４座屈拘束筋部１８ｂの梁幅方向両端部は、梁下端主筋５から上方に向けて曲げられる。
【００６９】
これら２本の第４座屈拘束筋部１８ｂの両端部のうち、それらの一端部はそれぞれ、梁幅方向の一方に配置される第４Ｕ字筋部１８ａの両端部と接続される。同様に、それらの他端部はそれぞれ、梁幅方向の他方に配置される第４Ｕ字筋部１８ａの両端部と接続される。従って、第４座屈拘束筋部１８ｂは、梁下端主筋５に係合しつつ、梁幅方向に並行に配置される第４Ｕ字筋部１８ａを繋ぐようになっている。
【００７０】
これら第４Ｕ字筋部１８ａと第４座屈拘束筋部１８ｂの端部同士は、第１〜第３補強鉄筋１１，１２，１７と同様に、鉄筋同士を連結するための継手手段１３によって一体的に接続される。第４補強鉄筋１８も、継手手段１３を使用することなく、その全体を、第４座屈拘束筋部１８ｂの両側から第４Ｕ字筋部１８ａが垂れ下がる鞍状に一体形成しても良いことはもちろんである。
【００７１】
また、第４補強鉄筋１８も、梁幅方向に複数設けても良いことはもちろんである。複数設ける場合には、各第４補強鉄筋１８同士で、第４Ｕ字筋部１８ａ及び第４座屈拘束筋部１８ｂの位置をずらすことができるように、第４Ｕ字筋部１８ａの梁幅方向の配置間隔や第４座屈拘束筋部１８ｂの梁長さ方向配置間隔を調整すればよい。
【００７２】
第３実施形態にあっても、第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８の第１〜第４座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂ，１７ｂ，１８ｂは、スターラップ筋６の配筋ピッチＰよりも狭いピッチで配列することが好ましい。
【００７３】
第３実施形態に係る梁貫通孔周囲の補強装置９は主に、貫通孔補強部材１０、第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８、並びに機械式継手等の継手手段１３からなる部品で構成され、鉄筋コンクリート梁１を構築する際に梁鉄筋組７に組み込まれ、組み込んだ状態で梁のコンクリート８が打設されることにより、貫通孔１４付きの鉄筋コンクリート梁１が構築されるようになっている。
【００７４】
貫通孔補強部材１０と梁上端主筋４及び梁下端主筋５との間では、貫通孔補強部材１０の上下周面を取り囲む第１及び第２補強鉄筋１１，１２と、追加した第３及び第４補強鉄筋１７，１８とによって、貫通孔補強部材１０全体で梁主筋４，５からの力を受け止めつつ、貫通孔補強部材１０と梁主筋４，５との間でのコンファインド効果をさらに高めることができる。
【００７５】
また、第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８により、貫通孔補強部材１０に反力をとって、梁主筋４，５の座屈と梁のコンクリート８の圧壊を効果的に防止することができる。
【００７６】
さらに、第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８により、梁主筋４，５から貫通孔補強部材１０に入力される力を分散させることができ、貫通孔補強部材１０に部分的に過大な応力が発生して局部変形が生じることを適切に防止でき、この面からも梁のコンクリート８の圧壊及び梁主筋４，５の座屈を確実に防止することができる。
【００７７】
また、貫通孔１４及びその近傍の梁主筋４，５周辺に第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８を配筋して鉄筋量を増加させることにより、貫通孔１４周囲の強度を格段に増強することができる。
【００７８】
以上により、第１実施形態よりもさらに、耐力・剛性がともに高く、かつ靭性にも富む、優れた構造性能を発揮する貫通孔１４付きの鉄筋コンクリート梁１を構築することができ、特にヒンジ領域となる梁端部１ａに適用して極めて有効な効果を発揮する。
【００７９】
他方、上記補強装置９を梁鉄筋組７に取り付ける作業手順は基本的に、貫通孔補強部材１０及び第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８をどのような順序で設けるようにしても良い。
【００８０】
継手手段１３として機械式継手を用いる場合の一例を説明すると、貫通孔補強部材１０を仮受けした状態で、当該貫通孔補強部材１０に梁幅方向左右から、第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８の第１〜第４Ｕ字筋部１１ａ，１２ａ，１７ａ，１８ａを順次挿入する。
【００８１】
次いで、梁上端主筋４上方から、第１及び第３補強鉄筋１１，１７の第１及び第３座屈拘束筋部１１ｂ，１７ｂを被せ、第１及び第３座屈拘束筋部１１ｂ，１７ｂと第１及び第３Ｕ字筋部１１ａ，１７ａとをそれぞれ継手手段１３で接続して第１及び第３補強鉄筋１１，１７を完成するとともに、梁鉄筋組７に固定する。また、梁下端主筋５下方から、第２及び第４補強鉄筋１２，１８の第２及び第４座屈拘束筋部１２ｂ，１８ｂを装着し、第２及び第４座屈拘束筋部１２ｂ，１８ｂと第２及び第４Ｕ字筋部１２ａ，１８ａとをそれぞれ継手手段１３で接続して第２及び第４補強鉄筋１２，１８を完成するとともに、梁鉄筋組７に固定すればよい。
【００８２】
第３実施形態にあっては、梁幅方向に関し、第３及び第４Ｕ字筋部１７ａ，１８ａを第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの間の空間に配置し、第３及び第４座屈拘束筋部１７ｂ，１８ｂを第１及び第２座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂよりも短く形成することで、第３及び第４補強鉄筋１７，１８を第１及び第２補強鉄筋１１，１２の内側に設置する場合を説明したが、第１〜第４Ｕ字筋部１１ａ，１２ａ，１７ａ，１８ａ及び第１〜第４座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂ，１７ｂ，１８ｂの関係を反対にして、第３及び第４補強鉄筋１７，１８を第１及び第２補強鉄筋１１，１２の外側に設置するようにしてもよい。また、第１〜第４座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂ，１７ｂ，１８ｂのピッチは、等間隔であっても、等間隔でなくても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１ 鉄筋コンクリート梁
４ 梁上端主筋
５ 梁下端主筋
７ 梁鉄筋組
９ 梁貫通孔周囲の補強装置
１０ 貫通孔補強部材
１０ａ，１０ｂ 筒状ピース
１１ 第１補強鉄筋
１１ａ 第１Ｕ字筋部
１１ｂ 第１座屈拘束筋部
１１ｃ 第１湾曲部分
１１ｄ 上向き並行部分
１１ｅ 上部窄み部分
１２ 第２補強鉄筋
１２ａ 第２Ｕ字筋部
１２ｂ 第２座屈拘束筋部
１２ｃ 第２湾曲部分
１２ｄ 下向き並行部分
１２ｅ 下部窄み部分
１３ 継手手段
１４ 貫通孔
１７ 第３補強鉄筋
１７ａ 第３Ｕ字筋部
１７ｂ 第３座屈拘束筋部
１８ 第４補強鉄筋
１８ａ 第４Ｕ字筋部
１８ｂ 第４座屈拘束筋部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、梁主筋の座屈防止と貫通孔の上下に位置するコンクリートの圧壊防止を達成することが可能で、施工性が良好な梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄筋コンクリート梁に、設備配管用などの貫通孔を梁幅方向に設ける場合、当該貫通孔周囲に補強を施すようにしている。また、貫通孔周囲だけでなく、梁主筋が座屈しないように補強することも行われている。
【０００３】
特に、曲げモーメントが支配的となる梁端部（ヒンジ領域）に貫通孔を形成する場合には、地震などにより繰り返し大きな荷重が作用することで梁主筋が座屈し、耐力・剛性が大きく低下して倒壊の原因にもなるため、梁主筋の座屈対策が重要となる。
【０００４】
この種の補強方法としては、特許文献１〜３に示されているように、鉄筋で補強するものや、貫通孔を補強する鋼管に鉄筋を組み合わせたものなどが知られている。
【０００５】
特許文献１の「梁端部に設けた開孔の梁補強構造とその施工法」は、梁端部のヒンジ領域に貫通する開孔の周辺に開孔補強筋を配置し、開孔の上下位置に主筋を跨いだ座屈補強筋を配備して成る梁端部に設けた開孔の梁補強構造において、複数の脚部が櫛状に形成されて成る座屈補強筋を開孔の周辺に斜め方向に交差させて配備することを特徴としており、開孔上下位置での梁主筋の座屈を防止し、開孔部周辺のひび割れを抑制して開孔上下部におけるコンクリートの圧壊を緩和させている。
【０００６】
特許文献２の「開口補強構造を備えた建築土木構造物の構成材及び横架材」では、開口補強構造が、第１，第２の開口補強筋を備え、これら第１，第２の開口補強筋は、略Ｕ字状をなす補強部と、この補強部の両端に連なる引掛部とを有し、第１開口補強筋の引掛部は、第１，第２方向と直交する第３方向の一方側に配置された主筋に掛けられ、第２の開口補強筋の引掛部は第３方向の他方側の主筋に掛けられ、これら第１，第２の開口補強筋の補強部が、開口を少なくとも略半周分ずつ囲んでいる；開口補強構造が開口補強筋を備え、この開口補強筋は、第１，第２方向と直交する第３方向の一方側の主筋から他方側の主筋まで延びる補強部と、この補強部の両端に連なる引掛部とを有し、これら引掛部が一方側の主筋と他方側の主筋にそれぞれ掛けられ、補強部の略中央部には、開口を囲むように巻回された環状部が形成されている；開口補強構造が、第１，第２の開口補強筋を備え、第１開口補強筋は、略Ｕ字状をなして垂れ下がる補強部と、この補強部の一対の上端に連なり上側主筋に掛けられる引掛部とを有し、第２開口補強筋は、略Ｕ字状をなして起き上がる補強部と、この補強部の一対の下端に連なり下側主筋に掛けられる引掛部とを有し、第１の開口補強筋の補強部が開口の少なくとも下側の略半周分を囲み、第２の開口補強筋の補強部が開口の少なくとも下側の略半周分を囲んでいる；又は開口補強構造が開口補強筋を備え、この開口補強筋は、上側主筋から下側主筋まで延びる補強部と、この補強部の上端に連なり上側主筋に掛けられる第１引掛部と、この補強部の下端に連なり下側主筋に掛けられる第２引掛部とを有し、補強部の略中央部には、開口を囲むように巻回された環状部が形成されている。
【０００７】
特許文献３の「開口を有する鉄筋コンクリート梁の補強構造、補強方法、梁構造」は、開口を有する鉄筋コンクリート梁の補強構造を、開口の内側に鋼管が嵌挿され、鉄筋コンクリート梁のせん断補強筋が鋼管の外周面に接合されている構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２６８９２５号公報
【特許文献２】特許第４００６４９７号公報
【特許文献３】特開２００７−０５１５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、開孔周辺の開孔補強筋に加えて、開孔の上下位置に座屈補強筋を設けているが、開孔補強筋と座屈補強筋を接続していないため、これら補強筋間で応力伝達はなされず、このため開孔上下部のコンクリートが崩壊しやすく、性能低下が懸念される。
【００１０】
特許文献２では、鋼管、開口補強筋及び主筋のみで開口周辺部のコンクリートを拘束するようにしていて、開口補強筋間の開口（鋼管）直上及び直下には何らの補強構造も備えてはいないため、当該部分で梁主筋の座屈を生じる可能性が高い。
【００１１】
特許文献３では、鋼管にせん断補強筋を直接接合するだけであるため、梁に作用する外力や梁主筋の座屈を拘束する力の反力が鋼管に作用し、当該鋼管を局部的に変形させるおそれがある。鋼管が変形すると、鋼管直上及び直下のコンクリート拘束力が低下し、ひいては梁主筋の拘束力を弱める可能性がある。また、鋼管が変形すると、せん断補強筋との接合部分が破断するなどの悪影響も生じ得る。
【００１２】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、梁主筋の座屈防止と貫通孔の上下に位置するコンクリートの圧壊防止を達成することが可能で、さらに施工性が良好な梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明にかかる梁貫通孔周囲の補強装置は、梁上端主筋と梁下端主筋との間に設置され、梁幅方向に形成される貫通孔を補強するための貫通孔補強部材と、梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の下部周面を取り囲むための第１湾曲部分から該第１湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される上向き並行部分に亘る第１Ｕ字筋部及びこれら第１Ｕ字筋部を繋いで上記梁上端主筋に上方から係合させるための第１座屈拘束筋部を有する第１補強鉄筋と、梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の上部周面を取り囲むための第２湾曲部分から該第２湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される下向き並行部分に亘る第２Ｕ字筋部及びこれら第２Ｕ字筋部を繋いで上記梁下端主筋に下方から係合させるための第２座屈拘束筋部を有する第２補強鉄筋とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記第１補強鉄筋の前記第１Ｕ字筋部と前記第１座屈拘束筋部及び前記第２補強鉄筋の前記第２Ｕ字筋部と前記第２座屈拘束筋部それぞれを一体的に接続するための継手手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
梁幅方向に並行に配置され前記貫通孔補強部材の下部周面を取り囲むための第３Ｕ字筋部及びこれら第３Ｕ字筋部を繋いで前記梁上端主筋に上方から係合させるための第３座屈拘束筋部を有する第３補強鉄筋と、梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の上部周面を取り囲むための第４Ｕ字筋部及びこれら第４Ｕ字筋部を繋いで前記梁下端主筋に下方から係合させるための第４座屈拘束筋部を有する第４補強鉄筋とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
前記第３補強鉄筋の前記第３Ｕ字筋部と前記第３座屈拘束筋部及び前記第４補強鉄筋の前記第４Ｕ字筋部と前記第４座屈拘束筋部それぞれを一体的に接続するための継手手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
前記第１及び第２補強鉄筋は、前記上向き並行部分及び前記下向き並行部分に代えて、前記貫通孔補強部材の周面に沿って窄めた上部窄み部分及び下部窄み部分を備えることを特徴とする。
【００１８】
前記貫通孔補強部材は、梁幅方向に配列される複数の筒状ピースで構成され、各筒状ピースには、少なくともいずれかの前記第１補強鉄筋及び前記第２補強鉄筋が配筋されることを特徴とする。
【００１９】
本発明にかかる梁構造は、上記梁貫通孔周囲の補強装置を、鉄筋コンクリート梁の梁鉄筋組に組み込んで構築したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にかかる梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造にあっては、梁主筋の座屈防止と貫通孔の上下に位置するコンクリートの圧壊防止を達成することができ、さらに継手手段を備えることによって施工性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造の第１実施形態を示す平面断面図である。
【図２】図１に示した第１実施形態の側断面図である。
【図３】図２中、Ａ−Ａ線矢視断面図である。
【図４】第１実施形態の変形例を示す正面断面図である。
【図５】第１実施形態の他の変形例を示す平面断面図である。
【図６】図５中、Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。
【図７】本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造の第２実施形態を示す側断面図である。
【図８】図７中、Ｃ−Ｃ線矢視断面図である。
【図９】本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造の第３実施形態を示す側断面図である。
【図１０】図９中、Ｄ−Ｄ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置及び梁構造の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図３には、本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置の第１実施形態が示されている。
【００２３】
鉄筋コンクリート梁１は、梁端部１ａが、例えば柱鉄筋組２を埋設した鉄筋コンクリート柱３に一体的に接合される。鉄筋コンクリート梁１には従来周知のように、梁幅方向に複数配列され、端部が鉄筋コンクリート柱３内に定着される梁上端主筋４及び梁下端主筋５と、梁長さ方向に所定のピッチＰで複数配列され、これら梁上端主筋４及び梁下端主筋５を取り囲むスターラップ筋６とからなる梁鉄筋組７が梁のコンクリート８中に埋設される。図示例にあっては、梁上端主筋４及び梁下端主筋５はそれぞれ、梁幅方向に５本ずつ配筋されている。
【００２４】
第１実施形態に係る梁貫通孔周囲の補強装置９は主に、貫通孔補強部材１０と、第１及び第２補強鉄筋１１，１２と、継手手段１３とを備える。鉄筋コンクリート梁１には必要に応じて、梁幅方向へ貫通させて、設備配管用などの貫通孔１４が形成され、貫通孔補強部材１０は、当該貫通孔１４を補強するために設けられる。貫通孔１４は、梁長さ方向の適宜位置に形成され、図示にあっては、ヒンジ領域となる梁端部１ａに形成される場合が例示されている。
【００２５】
貫通孔補強部材１０は、梁幅方向に形成される中空の貫通孔１４を取り囲んで補強するために中空筒体状に形成され、梁上端主筋４と梁下端主筋５との間に梁幅方向に沿って設置される。貫通孔補強部材１０の横断面は、円形状であっても、多角形状であってもよい。第１実施形態にあっては、貫通孔補強部材１０は、梁幅方向に梁を貫通する長さ寸法を有し、貫通孔１４を成形する際の型枠を兼ねる単一の鋼管で構成される。
【００２６】
第１補強鉄筋１１は、少なくとも第１Ｕ字筋部１１ａと第１座屈拘束筋部１１ｂの２つの部分を備える。第１Ｕ字筋部１１ａは、梁幅方向に間隔を隔てて並行に複数配置される。図示例にあっては、第１Ｕ字筋部１１ａは、一対２本で配置されている。各第１Ｕ字筋部１１ａは、貫通孔補強部材１０の下部周面を取り囲むために、当該下部周面と接するかもしくは僅かな隙間を隔てるように湾曲形成される第１湾曲部分１１ｃと、この第１湾曲部分１１ｃの外形寸法、すなわち貫通孔補強部材１０の外径寸法よりも狭めた間隔で梁上端主筋４へ向かって延出される上向き並行部分１１ｄとを有し、第１湾曲部分１１ｃから、両端部となる上向き並行部分１１ｄに亘って一連に形成される（図２参照）。従って、第１湾曲部分１１ｃは、貫通孔補強部材１０を半周以上に亘って取り囲み、また上向き並行部分１１ｄは、貫通孔補強部材１０の外形寸法よりも狭い間隔に設定される。
【００２７】
第１補強鉄筋１１の第１座屈拘束筋部１１ｂは、梁幅方向に沿って梁上端主筋４に上方から係合するほぼコ字状に形成される。図示例にあっては、第１座屈拘束筋部１１ｂは、梁幅方向に５本すべての梁上端主筋４上に跨って係合されているが、すべての梁上端主筋４に係合させなくてもよい。第１座屈拘束筋部１１ｂは、各第１Ｕ字筋部１１ａの両端部（上向き並行部分１１ｄ）と対応させて、梁長さ方向に間隔を隔てて２本配置される。各第１座屈拘束筋部１１ｂの梁幅方向両端部は、梁上端主筋４から下方に向けて曲げられる。
【００２８】
これら２本の第１座屈拘束筋部１１ｂの両端部のうち、それらの一端部はそれぞれ、梁幅方向の一方に配置される第１Ｕ字筋部１１ａの両端部と接続される。同様に、それらの他端部はそれぞれ、梁幅方向の他方に配置される第１Ｕ字筋部１１ａの両端部と接続される。従って、第１座屈拘束筋部１１ｂは、梁上端主筋４に係合しつつ、梁幅方向に並行に配置される第１Ｕ字筋部１１ａを繋ぐようになっている。
【００２９】
これら第１Ｕ字筋部１１ａと第１座屈拘束筋部１１ｂの端部同士は、鉄筋同士を連結するための継手手段１３によって一体的に接続される。継手手段１３としては各種のものが周知であり、例えば端部同士を向かい合わせて、繋ぎ代を備えるネジ式の機械式継手で接続するようにしてもよい。あるいは、端部同士を隣り合わせに重ね合わせて、重ね継手を構成するようにしてもよい。
【００３０】
また、他の継手手段１３として、反対方向からそれぞれ差し入れられる一対の鉄筋を並列状態で包囲するとともに、これら鉄筋同士の隙間と連通する孔部を備えるスリーブと、鉄筋同士の隙間へ嵌入される楔部材とからなり、当該孔部からスリーブ内へ楔部材を嵌入させることで、鉄筋間に楔部材が係合してこれら鉄筋同士を接続するようにした機械式継手なども採用することができる。
【００３１】
なお、一例として挙げた上記継手手段１３によれば、繋ぎ代や重ね代で鉄筋同士の接続位置を融通することができるとともに、溶接のように火気を使用することなく、また熟練工でなくても、簡便かつ適切に接続作業を行うことができる。
【００３２】
図示例にあっては、一対２本の第１Ｕ字筋部１１ａと２本の第１座屈拘束筋部１１ｂとからなる第１補強鉄筋１１を、継手手段１３で接続する場合が示されているが、継手手段１３を使用することなく、第１補強鉄筋１１全体を、第１座屈拘束筋部１１ｂの両側から第１Ｕ字筋部１１ａが垂れ下がる鞍状に一体形成しても良いことはもちろんである。
【００３３】
また、第１補強鉄筋１１は、梁幅方向に複数設けても良いことはもちろんである。複数設ける場合には、各第１補強鉄筋１１同士で、第１Ｕ字筋部１１ａ及び第１座屈拘束筋部１１ｂの位置をずらすことができるように、第１Ｕ字筋部１１ａの梁幅方向配置間隔や第１座屈拘束筋部１１ｂの梁長さ方向配置間隔を調整すればよい。
【００３４】
第２補強鉄筋１２は、第１補強鉄筋１１と上下逆関係の鉄筋構造であり、少なくとも第２Ｕ字筋部１２ａと第２座屈拘束筋部１２ｂの２つの部分を備える。第２Ｕ字筋部１２ａは、第１Ｕ字筋部１１ａ位置を避けて、言い換えれば第１Ｕ字筋部１１ａに隣接させて、梁幅方向に間隔を隔てて並行に複数配置される。図示例にあっては、第２Ｕ字筋部１２ａも、一対２本で配置されている。
【００３５】
各第２Ｕ字筋部１２ａは、貫通孔補強部材１０の上部周面を取り囲むために、当該上部周面と接するかもしくは僅かな隙間を隔てるように湾曲形成される第２湾曲部分１２ｃと、この第２湾曲部分１２ｃの外形寸法、すなわち貫通孔補強部材１０の外径寸法よりも狭めた間隔で梁下端主筋５へ向かって延出される下向き並行部分１２ｄとを有し、第２湾曲部分１２ｃから、両端部となる下向き並行部分１２ｄに亘って一連に形成される（図２参照）。従って、第２湾曲部分１２ｃも、第１湾曲部分１１ｃと同様に、貫通孔補強部材１０を半周以上に亘って取り囲み、また下向き並行部分１２ｄは、上向き並行部分１１ｄと同様に、貫通孔補強部材１０の外形寸法よりも狭い間隔に設定される。
【００３６】
第２補強鉄筋１２の第２座屈拘束筋部１２ｂは、梁幅方向に沿って梁下端主筋５に下方から係合するほぼコ字状に形成される。図示例にあっては、第２座屈拘束筋部１２ｂは、梁幅方向に５本すべての梁下端主筋５下に跨って係合されているが、すべての梁下端主筋５に係合させなくてもよい。第２座屈拘束筋部１２ｂは、各第２Ｕ字筋部１２ａの両端部（下向き並行部分１２ｄ）と対応させて、梁長さ方向に間隔を隔てて２本配置される。各第２座屈拘束筋部１２ｂの梁幅方向両端部は、梁下端主筋５から上方に向けて曲げられる。
【００３７】
これら２本の第２座屈拘束筋部１２ｂの両端部のうち、それらの一端部はそれぞれ、梁幅方向の一方に配置される第２Ｕ字筋部１２ａの両端部と接続される。同様に、それらの他端部はそれぞれ、梁幅方向の他方に配置される第２Ｕ字筋部１２ａの両端部と接続される。従って、第２座屈拘束筋部１２ｂは、梁下端主筋５に係合しつつ、梁幅方向に並行に配置される第２Ｕ字筋部１２ａを繋ぐようになっている。
【００３８】
これら第２Ｕ字筋部１２ａと第２座屈拘束筋部１２ｂの端部同士は、第１補強鉄筋１１と同様に、鉄筋同士を連結するための継手手段１３によって一体的に接続される。第２補強鉄筋１２も、継手手段１３を使用することなく、その全体を、第２座屈拘束筋部１２ｂの両側から第２Ｕ字筋部１２ａが垂れ下がる鞍状に一体形成しても良いことはもちろんである。
【００３９】
また、第２補強鉄筋１２も、梁幅方向に複数設けても良いことはもちろんである。複数設ける場合には、各第２補強鉄筋１２同士で、第２Ｕ字筋部１２ａ及び第２座屈拘束筋部１２ｂの位置をずらすことができるように、第２Ｕ字筋部１２ａの梁幅方向配置間隔や第２座屈拘束筋部１２ｂの梁長さ方向配置間隔を調整すればよい。
【００４０】
第１及び第２補強鉄筋１１，１２の第１及び第２座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂは、スターラップ筋６の配筋ピッチＰよりも狭いピッチで配列することが好ましい。また、必要に応じ、第１及び第２補強鉄筋１１，１２に隣接させて、スターラップ筋６のように梁上端主筋４及び梁下端主筋５を取り囲む環状の補助鉄筋１５を配筋するようにしても良い。
【００４１】
第１実施形態に係る梁貫通孔周囲の補強装置９は主に、上述した貫通孔補強部材１０、第１及び第２補強鉄筋１１，１２、並びに機械式継手等の継手手段１３からなる部品で構成され、鉄筋コンクリート梁１を構築する際に梁鉄筋組７に組み込まれ、組み込んだ状態で梁のコンクリート８が打設されることにより、貫通孔１４付きの鉄筋コンクリート梁１が構築されるようになっている。
【００４２】
次に、第１実施形態に係る梁貫通孔周囲の補強装置９及び梁構造の作用について説明すると、貫通孔１４を補強する貫通孔補強部材１０及び当該貫通孔１４周辺において貫通孔補強部材１０と梁主筋４，５との間で応力伝達する第１及び第２補強鉄筋１１，１２を、梁のコンクリート８中に埋設した鉄筋コンクリート梁１の構造が得られる。
【００４３】
貫通孔補強部材１０と梁上端主筋４及び梁下端主筋５との間では、主として貫通孔補強部材１０の上下周面を取り囲む第１及び第２補強鉄筋１１，１２により、貫通孔補強部材１０全体で梁主筋４，５からの力を受け止めつつ、貫通孔補強部材１０の外形寸法よりも狭められた上向き並行部分１１ｄ及び下向き並行部分１２ｄによって効率的に、貫通孔補強部材１０と梁主筋４，５との間の梁のコンクリート８を拘束して、いわゆるコンファインド効果を奏する構造を得ることができるので、貫通孔補強部材１０の上下に位置する梁のコンクリート８に圧壊が生じることを防止でき、鉄筋コンクリート梁１の変形能力を向上することができる。
【００４４】
また、貫通孔補強部材１０の上下周面を取り囲む第１及び第２補強鉄筋１１，１２により、貫通孔補強部材１０に反力をとって、梁主筋４，５の座屈を効果的に防止することができる。また、梁主筋４，５から上向き並行部分１１ｄや下向き並行部分１２ｄを介して引張力が作用しても、第１及び第２補強鉄筋１１，１２は、Ｕ字筋部１１ａ，１２ａで貫通孔補強部材１０を取り囲んで配筋されるので、当該貫通孔補強部材１０に局部変形が生じることを防止でき、この面からも梁のコンクリート８の圧壊及び梁主筋４，５の座屈を確実に防止することができる。
【００４５】
また、貫通孔１４及びその近傍の梁主筋４，５周辺に第１及び第２補強鉄筋１１，１２を配筋して鉄筋量を増加させることにより、貫通孔１４周囲の強度を格段に増強することができる。
【００４６】
以上により、耐力・剛性がともに高く、かつ靭性にも富む、優れた構造性能を発揮する貫通孔１４付きの鉄筋コンクリート梁１を構築することができ、特にヒンジ領域となる梁端部１ａに適用して極めて有効な効果を確保することができる。
【００４７】
他方、上記補強装置９を梁鉄筋組７に取り付ける作業手順は基本的に、貫通孔補強部材１０及び第１，第２補強鉄筋１１，１２をどのような順序で設けるようにしても良い。
【００４８】
継手手段１３として機械式継手を用いる場合の一例を説明すると、貫通孔補強部材１０を仮受けした状態で、当該貫通孔補強部材１０に梁幅方向左右から、第１及び第２補強鉄筋１１，１２の第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａを挿入・装着する。
【００４９】
次いで、梁上端主筋４上方から、第１補強鉄筋１１の第１座屈拘束筋部１１ｂを被せ、第１座屈拘束筋部１１ｂと第１Ｕ字筋部１１ａを継手手段１３で接続して第１補強鉄筋１１を完成するとともに、梁鉄筋組７に固定する。また、梁下端主筋５下方から、第２補強鉄筋１２の第２座屈拘束筋部１２ｂを装着し、第２座屈拘束筋部１２ｂと第２Ｕ字筋部１２ａを継手手段１３で接続して第２補強鉄筋１２を完成するとともに、梁鉄筋組７に固定する。
【００５０】
継手手段１３による接続によれば、上述したように繋ぎ代や重ね代の範囲で接続位置を融通することができるので、貫通孔補強部材１０を取り囲む第１Ｕ字筋部１１ａ等と、梁上端主筋４等に係合する第１座屈拘束筋部１１ｂ等とを接続する際、貫通孔補強部材１０の設置位置を基準として、接続位置を調節して接続することができる。特許文献２の開口補強筋や特許文献３のせん断補強筋のような一体成形品の場合には、加工精度や取付精度に左右されて、貫通孔１４位置に適切に設置し得ないおそれがあるが、継手手段１３で接続することで、貫通孔補強部材１０に対し、第１及び第２補強鉄筋１１，１２を容易かつ的確に配筋することができる。
【００５１】
このように接続位置の融通が利く継手手段１３であれば、第１及び第２座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂの両端部長さや第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの両端部長さについて、繋ぎ代や重ね代に余裕を持たせておくことで、梁せいの高低や偏心のために貫通孔１４位置が異なっても、第１及び第２補強鉄筋１１，１２としてそれぞれ同一寸法のものを共用することができ、異なる貫通孔１４位置それぞれに対して長さ寸法等の異なる多種類の補強鉄筋を準備する必要はなく、部品の共通化を達成することができる。
【００５２】
図４には、第１実施形態の変形例が示されている。この変形例では、貫通孔補強部材１０は、梁幅方向に隙間を隔てて配列される複数の鋼管などの筒状ピース１０ａ，１０ｂで構成される。すなわち、筒状ピース１０ａ，１０ｂは、第１実施形態の貫通孔補強部材１０を長さ方向に分断した形態で構成される。この変形例の場合、一連の貫通孔１４を成形するために、これら筒状ピース１０ａ，１０ｂ内に一連に差し渡して、隙間に位置する型枠部材１６が挿入される。図示例にあっては、筒状ピースは、第１及び第２筒状ピース１０ａ，１０ｂとして、２つ設けられている。
【００５３】
第１筒状ピース１０ａは、第１及び第２補強鉄筋１１，１２の一方の第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａで取り囲まれ、第２筒状ピース１０ｂは、他方の第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａで取り囲まれ、さらにこれら第１及び第２筒状ピース１０ａ，１０ｂは、第１及び第２補強鉄筋１１，１２の第１及び第２座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂによって接続される。
【００５４】
このように、貫通孔補強部材１０を分割した変形例にあっても、第１実施形態と同様の作用効果が得られることはもちろんである。
【００５５】
図５及び図６には、他の変形例が示されてる。この変形例では、貫通孔補強部材１０は、第１及び第２筒状ピース１０ａ，１０ｂをスパイラル筋１０ｃで連結して構成する場合が示されていて、本変形例にあっても第１実施形態と同様の作用効果が得られ、これ以外に、貫通孔補強部材１０は、スパイラル筋１０ｃだけで構成しても、あるいは鉄筋籠で構成しても良い。
【００５６】
図７及び図８には、本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置９及び梁構造の第２実施形態が示されている。第２実施形態では、第１及び第２補強鉄筋１１，１２は、上向き並行部分１１ｄ及び下向き並行部分１２ｄに代えて、貫通孔補強部材１０の周面に沿って窄めた上部窄み部分１１ｅ及び下部窄み部分１２ｅを備えて構成される（図７参照）。
【００５７】
第１補強鉄筋１１の上部窄み部分１１ｅは、上記第１湾曲部分１１ｃから、横断面円形状の貫通孔補強部材１０上部周面の接線方向に沿って互いに交差する方向へ向けて、従って当該貫通孔補強部材１０の外径寸法よりも狭めて、梁上端主筋４に向かって斜めに延出される。貫通孔補強部材１０が多角形状の場合にも、同様な形態で延出される。
【００５８】
梁長さ方向に間隔を隔てる２本の第１座屈拘束筋部１１ｂはともに、第１実施形態と同様に、梁幅方向に沿って梁上端主筋４に上方から係合するほぼコ字状に形成され、その両端部はそれぞれ、梁上端主筋４から下方に向けて曲げられるが、斜めに延出される上部窄み部分１１ｅとの接続のために斜めに向けられる。従って、各第１座屈拘束筋部１１ｂの一端部と一方の第１Ｕ字筋部１１ａの両端部を接続すると、梁上端主筋４と貫通孔補強部材１０との間に交差部が形成される。図示例にあっては、第１座屈拘束筋部１１ｂ同士が交差しているが、上部窄み部分１１ｅを交差させても良い。
【００５９】
第２補強鉄筋１２も、下向き窄み部分１２ｅを備えて（図７参照）、第１補強鉄筋１１と同様に構成される。
【００６０】
第２実施形態は、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんのこと、貫通孔補強部材１０と梁主筋４，５との間に上下の交差部を備えるので、梁のコンクリート８のコンファインド効果をさらに高めることができる。
【００６１】
図９及び図１０には、本発明に係る梁貫通孔周囲の補強装置９及び梁構造の第３実施形態が示されている。第３実施形態は、上記第２実施形態を基本として、さらに第３及び第４補強鉄筋１７，１８を追加して構成される。
【００６２】
第３補強鉄筋１７は、少なくとも第３Ｕ字筋部１７ａと第３座屈拘束筋部１７ｂの２つの部分を備える。第３Ｕ字筋部１７ａは、第１補強鉄筋１１及び第２補強鉄筋１２の第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａを避けて、梁幅方向に間隔を隔てて並行に複数配置される。図示例にあっては、第３Ｕ字筋部１７ａは、第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの間の空間に、一対２本で配置されている。各第３Ｕ字筋部１７ａは、貫通孔補強部材１０の下部周面を取り囲むために、その中央部が当該下部周面と接するかもしくは僅かな隙間を隔てるように湾曲又は屈曲形成される。各第３Ｕ字筋部１７ａの直線状の両端部はそれぞれ、梁長さ方向に間隔を隔てて、梁上端主筋４へ向かって立ち上げられる。
【００６３】
第３補強鉄筋１７の第３座屈拘束筋部１７ｂは、梁幅方向に沿って梁上端主筋４に上方から係合するほぼコ字状に形成される。第３座屈拘束筋部１７ｂは、各第３Ｕ字筋部１７ａの両端部と対応させて、梁長さ方向に間隔を隔てて２本配置される。図示例にあっては、第３座屈拘束筋部１７ｂは梁幅方向について、第３Ｕ字筋部１７ａを第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの内側に設置したことから、梁幅方向中央の３本の梁上端主筋４上に跨って係合されている。しかしながら、３本に限らず、適宜な本数の梁上端主筋４に係合させればよい。他方、第３座屈拘束筋部１７ｂは梁長さ方向については、第１補強鉄筋１１を外側から挟むように、第１座屈拘束筋部１１ｂの外側に配置される。各第３座屈拘束筋部１７ｂの梁幅方向両端部は、梁上端主筋４から下方に向けて曲げられる。
【００６４】
これら２本の第３座屈拘束筋部１７ｂの両端部のうち、それらの一端部はそれぞれ、梁幅方向の一方に配置される第３Ｕ字筋部１７ａの両端部と接続される。同様に、それらの他端部はそれぞれ、梁幅方向の他方に配置される第３Ｕ字筋部１７ａの両端部と接続される。従って、第３座屈拘束筋部１７ｂは、梁上端主筋４に係合しつつ、梁幅方向に並行に配置される第３Ｕ字筋部１７ａを繋ぐようになっている。
【００６５】
これら第３Ｕ字筋部１７ａと第３座屈拘束筋部１７ｂの端部同士は、第１及び第２補強鉄筋１１，１２と同様に、鉄筋同士を連結するための継手手段１３によって一体的に接続される。第３補強鉄筋１７も、継手手段１３を使用することなく、その全体を、第３座屈拘束筋部１７ｂの両側から第３Ｕ字筋部１７ａが垂れ下がる鞍状に一体形成しても良いことはもちろんである。
【００６６】
また、第３補強鉄筋１７も、梁幅方向に複数設けても良いことはもちろんである。複数設ける場合には、各第３補強鉄筋１７同士で、第３Ｕ字筋部１７ａ及び第３座屈拘束筋部１７ｂの位置をずらすことができるように、第３Ｕ字筋部１７ａの梁幅方向の配置間隔や第３座屈拘束筋部１７ｂの梁長さ方向配置間隔を調整すればよい。
【００６７】
第４補強鉄筋１８は、第３補強鉄筋１７と上下逆関係の鉄筋構造であり、少なくとも第４Ｕ字筋部１８ａと第４座屈拘束筋部１８ｂの２つの部分を備える。第４Ｕ字筋部１８ａは、第１補強鉄筋１１及び第２補強鉄筋１２の第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａを避けて、かつ第３補強鉄筋１７の第３Ｕ字筋部１７ａと干渉しない位置、例えば隣接させて、梁幅方向に間隔を隔てて並行に複数配置される。図示例にあっては、第４Ｕ字筋部１８ａは、第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの間の空間に、第３Ｕ字筋部１７ａに対応させて、一対２本で配置されている。各第４Ｕ字筋部１８ａは、貫通孔補強部材１０の上部周面を取り囲むために、その中央部が当該上部周面と接するかもしくは僅かな隙間を隔てるように湾曲又は屈曲形成される。各第４Ｕ字筋部１８ａの直線状の両端部はそれぞれ、梁長さ方向に間隔を隔てて、梁下端主筋５へ向かって垂下される。
【００６８】
第４補強鉄筋１８の第４座屈拘束筋部１８ｂは、梁幅方向に沿って梁下端主筋５に下方から係合するほぼコ字状に形成される。第４座屈拘束筋部１８ｂは、各第４Ｕ字筋部１８ａの両端部と対応させて、梁長さ方向に間隔を隔てて２本配置される。図示例にあっては、第４座屈拘束筋部１８ｂは梁幅方向について、第４Ｕ字筋部１８ａを第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの内側に設置したことから、梁幅方向中央の３本の梁下端主筋下に跨って係合されている。しかしながら、３本に限らず、適宜な本数の梁下端主筋５に係合させればよい。他方、第４座屈拘束筋部１８ｂは梁長さ方向については、第２補強鉄筋１２を外側から挟むように、第２座屈拘束筋部１２ｂの外側に配置される。各第４座屈拘束筋部１８ｂの梁幅方向両端部は、梁下端主筋５から上方に向けて曲げられる。
【００６９】
これら２本の第４座屈拘束筋部１８ｂの両端部のうち、それらの一端部はそれぞれ、梁幅方向の一方に配置される第４Ｕ字筋部１８ａの両端部と接続される。同様に、それらの他端部はそれぞれ、梁幅方向の他方に配置される第４Ｕ字筋部１８ａの両端部と接続される。従って、第４座屈拘束筋部１８ｂは、梁下端主筋５に係合しつつ、梁幅方向に並行に配置される第４Ｕ字筋部１８ａを繋ぐようになっている。
【００７０】
これら第４Ｕ字筋部１８ａと第４座屈拘束筋部１８ｂの端部同士は、第１〜第３補強鉄筋１１，１２，１７と同様に、鉄筋同士を連結するための継手手段１３によって一体的に接続される。第４補強鉄筋１８も、継手手段１３を使用することなく、その全体を、第４座屈拘束筋部１８ｂの両側から第４Ｕ字筋部１８ａが垂れ下がる鞍状に一体形成しても良いことはもちろんである。
【００７１】
また、第４補強鉄筋１８も、梁幅方向に複数設けても良いことはもちろんである。複数設ける場合には、各第４補強鉄筋１８同士で、第４Ｕ字筋部１８ａ及び第４座屈拘束筋部１８ｂの位置をずらすことができるように、第４Ｕ字筋部１８ａの梁幅方向の配置間隔や第４座屈拘束筋部１８ｂの梁長さ方向配置間隔を調整すればよい。
【００７２】
第３実施形態にあっても、第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８の第１〜第４座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂ，１７ｂ，１８ｂは、スターラップ筋６の配筋ピッチＰよりも狭いピッチで配列することが好ましい。
【００７３】
第３実施形態に係る梁貫通孔周囲の補強装置９は主に、貫通孔補強部材１０、第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８、並びに機械式継手等の継手手段１３からなる部品で構成され、鉄筋コンクリート梁１を構築する際に梁鉄筋組７に組み込まれ、組み込んだ状態で梁のコンクリート８が打設されることにより、貫通孔１４付きの鉄筋コンクリート梁１が構築されるようになっている。
【００７４】
貫通孔補強部材１０と梁上端主筋４及び梁下端主筋５との間では、貫通孔補強部材１０の上下周面を取り囲む第１及び第２補強鉄筋１１，１２と、追加した第３及び第４補強鉄筋１７，１８とによって、貫通孔補強部材１０全体で梁主筋４，５からの力を受け止めつつ、貫通孔補強部材１０と梁主筋４，５との間でのコンファインド効果をさらに高めることができる。
【００７５】
また、第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８により、貫通孔補強部材１０に反力をとって、梁主筋４，５の座屈と梁のコンクリート８の圧壊を効果的に防止することができる。
【００７６】
さらに、第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８により、梁主筋４，５から貫通孔補強部材１０に入力される力を分散させることができ、貫通孔補強部材１０に部分的に過大な応力が発生して局部変形が生じることを適切に防止でき、この面からも梁のコンクリート８の圧壊及び梁主筋４，５の座屈を確実に防止することができる。
【００７７】
また、貫通孔１４及びその近傍の梁主筋４，５周辺に第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８を配筋して鉄筋量を増加させることにより、貫通孔１４周囲の強度を格段に増強することができる。
【００７８】
以上により、第１実施形態よりもさらに、耐力・剛性がともに高く、かつ靭性にも富む、優れた構造性能を発揮する貫通孔１４付きの鉄筋コンクリート梁１を構築することができ、特にヒンジ領域となる梁端部１ａに適用して極めて有効な効果を発揮する。
【００７９】
他方、上記補強装置９を梁鉄筋組７に取り付ける作業手順は基本的に、貫通孔補強部材１０及び第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８をどのような順序で設けるようにしても良い。
【００８０】
継手手段１３として機械式継手を用いる場合の一例を説明すると、貫通孔補強部材１０を仮受けした状態で、当該貫通孔補強部材１０に梁幅方向左右から、第１〜第４補強鉄筋１１，１２，１７，１８の第１〜第４Ｕ字筋部１１ａ，１２ａ，１７ａ，１８ａを順次挿入する。
【００８１】
次いで、梁上端主筋４上方から、第１及び第３補強鉄筋１１，１７の第１及び第３座屈拘束筋部１１ｂ，１７ｂを被せ、第１及び第３座屈拘束筋部１１ｂ，１７ｂと第１及び第３Ｕ字筋部１１ａ，１７ａとをそれぞれ継手手段１３で接続して第１及び第３補強鉄筋１１，１７を完成するとともに、梁鉄筋組７に固定する。また、梁下端主筋５下方から、第２及び第４補強鉄筋１２，１８の第２及び第４座屈拘束筋部１２ｂ，１８ｂを装着し、第２及び第４座屈拘束筋部１２ｂ，１８ｂと第２及び第４Ｕ字筋部１２ａ，１８ａとをそれぞれ継手手段１３で接続して第２及び第４補強鉄筋１２，１８を完成するとともに、梁鉄筋組７に固定すればよい。
【００８２】
第３実施形態にあっては、梁幅方向に関し、第３及び第４Ｕ字筋部１７ａ，１８ａを第１及び第２Ｕ字筋部１１ａ，１２ａの間の空間に配置し、第３及び第４座屈拘束筋部１７ｂ，１８ｂを第１及び第２座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂよりも短く形成することで、第３及び第４補強鉄筋１７，１８を第１及び第２補強鉄筋１１，１２の内側に設置する場合を説明したが、第１〜第４Ｕ字筋部１１ａ，１２ａ，１７ａ，１８ａ及び第１〜第４座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂ，１７ｂ，１８ｂの関係を反対にして、第３及び第４補強鉄筋１７，１８を第１及び第２補強鉄筋１１，１２の外側に設置するようにしてもよい。また、第１〜第４座屈拘束筋部１１ｂ，１２ｂ，１７ｂ，１８ｂのピッチは、等間隔であっても、等間隔でなくても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１ 鉄筋コンクリート梁
４ 梁上端主筋
５ 梁下端主筋
７ 梁鉄筋組
９ 梁貫通孔周囲の補強装置
１０ 貫通孔補強部材
１０ａ，１０ｂ 筒状ピース
１１ 第１補強鉄筋
１１ａ 第１Ｕ字筋部
１１ｂ 第１座屈拘束筋部
１１ｃ 第１湾曲部分
１１ｄ 上向き並行部分
１１ｅ 上部窄み部分
１２ 第２補強鉄筋
１２ａ 第２Ｕ字筋部
１２ｂ 第２座屈拘束筋部
１２ｃ 第２湾曲部分
１２ｄ 下向き並行部分
１２ｅ 下部窄み部分
１３ 継手手段
１４ 貫通孔
１７ 第３補強鉄筋
１７ａ 第３Ｕ字筋部
１７ｂ 第３座屈拘束筋部
１８ 第４補強鉄筋
１８ａ 第４Ｕ字筋部
１８ｂ 第４座屈拘束筋部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
梁上端主筋と梁下端主筋との間に設置され、梁幅方向に形成される貫通孔を補強するための貫通孔補強部材と、
梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の下部周面を取り囲むための第１湾曲部分から該第１湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される上向き並行部分に亘る第１Ｕ字筋部及びこれら第１Ｕ字筋部を繋いで上記梁上端主筋に上方から係合させるための第１座屈拘束筋部を有する第１補強鉄筋と、
梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の上部周面を取り囲むための第２湾曲部分から該第２湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される下向き並行部分に亘る第２Ｕ字筋部及びこれら第２Ｕ字筋部を繋いで上記梁下端主筋に下方から係合させるための第２座屈拘束筋部を有する第２補強鉄筋とを備えたことを特徴とする梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項２】
前記第１補強鉄筋の前記第１Ｕ字筋部と前記第１座屈拘束筋部及び前記第２補強鉄筋の前記第２Ｕ字筋部と前記第２座屈拘束筋部それぞれを一体的に接続するための継手手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項３】
梁幅方向に並行に配置され前記貫通孔補強部材の下部周面を取り囲むための第３Ｕ字筋部及びこれら第３Ｕ字筋部を繋いで前記梁上端主筋に上方から係合させるための第３座屈拘束筋部を有する第３補強鉄筋と、
梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の上部周面を取り囲むための第４Ｕ字筋部及びこれら第４Ｕ字筋部を繋いで前記梁下端主筋に下方から係合させるための第４座屈拘束筋部を有する第４補強鉄筋とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項４】
前記第３補強鉄筋の前記第３Ｕ字筋部と前記第３座屈拘束筋部及び前記第４補強鉄筋の前記第４Ｕ字筋部と前記第４座屈拘束筋部それぞれを一体的に接続するための継手手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項５】
前記第１及び第２補強鉄筋は、前記上向き並行部分及び前記下向き並行部分に代えて、前記貫通孔補強部材の周面に沿って窄めた上部窄み部分及び下部窄み部分を備えることを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載の梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項６】
前記貫通孔補強部材は、梁幅方向に配列される複数の筒状ピースで構成され、各筒状ピースには、少なくともいずれかの前記第１補強鉄筋及び前記第２補強鉄筋が配筋されることを特徴とする請求項１〜５いずれかの項に記載の梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかの項に記載の梁貫通孔周囲の補強装置を、鉄筋コンクリート梁の梁鉄筋組に組み込んで構築したことを特徴とする梁構造。
【請求項１】
梁上端主筋と梁下端主筋との間に設置され、梁幅方向に形成される貫通孔を補強するための貫通孔補強部材と、
梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の下部周面を取り囲むための第１湾曲部分から該第１湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される上向き並行部分に亘る第１Ｕ字筋部及びこれら第１Ｕ字筋部を繋いで上記梁上端主筋に上方から係合させるための第１座屈拘束筋部を有する第１補強鉄筋と、
梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の上部周面を取り囲むための第２湾曲部分から該第２湾曲部分の外形寸法よりも狭めた間隔で延出される下向き並行部分に亘る第２Ｕ字筋部及びこれら第２Ｕ字筋部を繋いで上記梁下端主筋に下方から係合させるための第２座屈拘束筋部を有する第２補強鉄筋とを備えたことを特徴とする梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項２】
前記第１補強鉄筋の前記第１Ｕ字筋部と前記第１座屈拘束筋部及び前記第２補強鉄筋の前記第２Ｕ字筋部と前記第２座屈拘束筋部それぞれを一体的に接続するための継手手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項３】
梁幅方向に並行に配置され前記貫通孔補強部材の下部周面を取り囲むための第３Ｕ字筋部及びこれら第３Ｕ字筋部を繋いで前記梁上端主筋に上方から係合させるための第３座屈拘束筋部を有する第３補強鉄筋と、
梁幅方向に並行に配置され上記貫通孔補強部材の上部周面を取り囲むための第４Ｕ字筋部及びこれら第４Ｕ字筋部を繋いで前記梁下端主筋に下方から係合させるための第４座屈拘束筋部を有する第４補強鉄筋とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項４】
前記第３補強鉄筋の前記第３Ｕ字筋部と前記第３座屈拘束筋部及び前記第４補強鉄筋の前記第４Ｕ字筋部と前記第４座屈拘束筋部それぞれを一体的に接続するための継手手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項５】
前記第１及び第２補強鉄筋は、前記上向き並行部分及び前記下向き並行部分に代えて、前記貫通孔補強部材の周面に沿って窄めた上部窄み部分及び下部窄み部分を備えることを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載の梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項６】
前記貫通孔補強部材は、梁幅方向に配列される複数の筒状ピースで構成され、各筒状ピースには、少なくともいずれかの前記第１補強鉄筋及び前記第２補強鉄筋が配筋されることを特徴とする請求項１〜５いずれかの項に記載の梁貫通孔周囲の補強装置。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかの項に記載の梁貫通孔周囲の補強装置を、鉄筋コンクリート梁の梁鉄筋組に組み込んで構築したことを特徴とする梁構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２７５７２０（Ｐ２０１０−２７５７２０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２７０７４（Ｐ２００９−１２７０７４）
【出願日】平成２１年５月２６日（２００９．５．２６）
【出願人】（００００００４４６）岡部株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２６日（２００９．５．２６）
【出願人】（００００００４４６）岡部株式会社 (277)
【Ｆターム（参考）】
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