特許 6004558 構造物の耐震補強構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6004558

(24)【登録日】2016年9月16日

(45)【発行日】2016年10月12日

(54)【発明の名称】構造物の耐震補強構造

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/02 20060101AFI20160929BHJP

【ＦＩ】

   E04G23/02 F

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-75563(P2016-75563)

(22)【出願日】2016年4月5日

【審査請求日】2016年4月7日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】505086152

【氏名又は名称】槇谷 栄次

(73)【特許権者】

【識別番号】504079601

【氏名又は名称】新日本建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119220

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 武彦

(74)【代理人】

【識別番号】100139103

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 卓志

(74)【代理人】

【識別番号】100139114

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 貞嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100094787

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 健二

(72)【発明者】

【氏名】槇谷 栄次

【審査官】 油原 博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０１９１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０２３４７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｇ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄筋コンクリート構造物、鉄骨コンクリート構造物及び鉄骨構造のいずれかの構造物の耐震補強構造であって、
補強対象の構造物に対して硬化性充填材を充填する空隙を設けて配置され外側本体部の上下に水平補強リブを形成した外側薄肉鋼板と内側本体部に垂直補強リブを形成した内側薄肉鋼板との間の水平補強リブ及び垂直補強リブ以外の外側本体部と内側本体部の間に配置される連続繊維シートとからなる繊維シートサンドイッチ補強部材と、
コンクリート構造物と繊維シートサンドイッチ補強部材との空隙に充填される硬化性充填材と、
からなることを特徴とする構造物の耐震補強構造。

【請求項2】

前記水平補強リブと前記垂直補強リブに前記繊維シートサンドイッチ補強部材の連設、構造物への固定のための複数の固定ボルト挿通孔を形成することを特徴とする請求項１に記載の構造物の耐震補強構造。

【請求項3】

上面視が一文字形、コ字形、Ｌ字形及び半円形の繊維シートサンドイッチ補強部材を用意し、使用個所に応じて選択して使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の構造物の耐震補強構造。

【請求項4】

異なる繊維方向の連続繊維シートを複数枚積層して用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の構造物の耐震補強構造。

【請求項5】

繊維シートサンドイッチ補強部材の硬化性充填材の充填側の薄肉鋼板の表面を粗面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項に記載の構造物の耐震補強構造。

【請求項6】

連続繊維シートの材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維及びポリア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５のいずれか１項に記載の構造物の耐震補強構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄筋コンクリート構造物、鉄骨コンクリート構造物及び鉄骨構造のいずれかの構造物の耐震補強構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鉄筋コンクリート構造物、鉄骨コンクリート構造物及び鉄骨構造の耐震補強構造として、構造物の外周部に鋼製の永久型枠を配置し、構造物と永久型枠間の空間に、未硬化のコンクリートを打設して、コンクリートを硬化させ、永久型枠と構造物を一体化する構造物耐震補強構造が提案されている。

【0003】

また、鋼製の永久型枠の外周に繊維シートを巻き付け固定し、耐震性をより向上させた構造物耐震補強構造が提案されている。

【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】特開２０１１−２６７８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の構造物耐震補強構造においては、鋼製の永久型枠に囲まれた空間に打設固化されるコンクリートと永久型枠との一体化が不十分であるという問題と、鋼製の永久型枠の地震時の変位に対する耐久性が十分でないという問題があり、その結果、鋼製の永久型枠に囲まれた空間に配筋される軸方向筋やフープ筋の量を増やさなければならないという問題を有していた。

【0006】

また、鋼製の永久型枠の外周に繊維シートを巻き付け固定する構造物耐震補強構造においては、繊維シートと鋼製永久型枠外周面との接着面が一面であるため、繊維シートと鋼板との付着力が不十分で繊維シートの引張強度が十分に発揮することができず、さらに複数層の繊維シートを巻き付け固定することが困難であるという問題を有していた。

【0007】

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、製造が容易で耐震性能を向上することが可能な繊維シートサンドイッチ補強部材を永久型枠として用いた鉄筋コンクリート構造物、鉄骨コンクリート構造物及び鉄骨構造のいずれかの構造物の耐震補強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】

【0008】

本発明の構造物用耐震補強構造は、前記課題を解決するために、鉄筋コンクリート構造物、鉄骨コンクリート構造物及び鉄骨構造のいずれかの構造物の耐震補強構造であって、補強対象の構造物に対して硬化性充填材を充填する空隙を設けて配置され外側本体部の上下に水平補強リブを形成した外側薄肉鋼板と内側本体部に垂直補強リブを形成した内側薄肉鋼板との間の水平補強リブ及び垂直補強リブ以外の外側本体部と内側本体部の間に配置される連続繊維シートとからなる繊維シートサンドイッチ補強部材と、コンクリート構造物と繊維シートサンドイッチ補強部材との空隙に充填される硬化性充填材と、からなることを特徴とする。

【0009】

また、本発明の構造物耐震補強構造は、前記水平補強リブと前記垂直補強リブに前記繊維シートサンドイッチ補強部材の連設や、構造物への固定のための複数の固定ボルト挿通孔を形成することを特徴とする。

【0010】

また、本発明の構造物耐震補強構造は、上面視が一文字形、コ字形、Ｌ字形及び半円形の繊維シートサンドイッチ補強部材を用意し、使用個所に応じて選択して使用することを特徴とする。

【0011】

また、本発明の構造物耐震補強構造は、異なる繊維方向の連続繊維シートを複数枚積層して用いることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の構造物耐震補強構造は、繊維シートサンドイッチ補強部材の硬化性充填材の充填側の薄肉鋼板の表面を粗面とすることを特徴とする。

【0013】

また、本発明の構造物耐震補強構造は、連続繊維シートの材料をカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維及びポリアレート繊維のいずれかとすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

鉄筋コンクリート構造物、鉄骨コンクリート構造物及び鉄骨構造のいずれかの構造物の耐震補強構造であって、補強対象の構造物に対して硬化性充填材を充填する空隙を設けて配置され外側本体部の上下に水平補強リブを形成した外側薄肉鋼板と内側本体部に垂直補強リブを形成した内側薄肉鋼板との間の水平補強リブ及び垂直補強リブ以外の外側本体部と内側本体部の間に配置される連続繊維シートとからなる繊維シートサンドイッチ補強部材と、コンクリート構造物と繊維シートサンドイッチ補強部材との空隙に充填される硬化性充填材と、からなることで、２枚の薄肉鋼板と一体化された繊維シートが引張強度、減衰性能を発揮し、耐震性にすぐれた構造物耐震補強構造とすることが可能となる。
水平補強リブと垂直補強リブに繊維シートサンドイッチ補強部材の連設や、構造物への固定のための複数の固定ボルト挿通孔を形成することで、繊維シートサンドイッチ補強部材の横方向、縦方向も連結が容易となり、さらに構造物への固定を容易にすることが可能となる。
上面視が一文字形、コ字形、Ｌ字形及び半円形の繊維シートサンドイッチ補強部材を用意し、使用個所に応じて選択して使用することで、多様なコンクリート構造物の形状に対応することが可能となる。
異なる繊維方向の繊維シートを複数枚積層して用いることで、より引張強度、減衰性能を向上させることが可能となる。
繊維シートサンドイッチ補強部材の硬化性充填材の充填側の薄肉鋼板の表面を粗面とすることで、硬化性充填材との付着力を向上させ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、ポリエチレン繊維及びポリア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。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態を示す図である。

【図2】本発明の実施形態を示す図である。

【図3】本発明の実施形態を示す図である。

【図4】本発明の実施形態を示す図である。

【図5】（ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。

【図6】（ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。

【図7】本発明の実施形態を示す図である。

【図8】本発明の実施形態を示す図である。

【図9】本発明の実施形態を示す図である。

【図10】本発明の実施形態を示す図である。

【図11】本発明の実施形態を示す図である。

【図12】本発明の実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の構造物の耐震構造に用いる繊維シートサンドイッチ補強部材１の一実施形態を示す図である。

【0017】

図１は、上面視コ字形の繊維シートサンドイッチ補強部材１の構成部材を示す図である。繊維シートサンドイッチ補強部材１は、断面コ字形の外側薄肉鋼板２、連続繊維シート３、断面コ字形の内側薄肉鋼板４により構成される。外側薄肉鋼板２は、断面コ字形の外側本体部２ａの上下端部から内側に水平に伸びる上水平補強リブ２ｂと下水平補強リブ２ｃが形成される。

【0018】

内側薄肉鋼板４は、断面コ字形の内側本体部４ａに垂直補強リブ４ｂが形成される。この実施形態では、垂直補強リブ４ｂが内側本体部４ａの内側に９０度折曲して形成されているが、９０度外側に折曲して形成しても良い。外側薄肉鋼板２と内側薄肉鋼板４との間に連続繊維シート３を外側薄肉鋼板２の外側本体部２ａと内側薄肉鋼板４の内側本体部４ａにのみに接するように配置し、上下水平補強リブ２ｂ、２ｃ及び垂直補強リブ４ｂの部分には配置されないように接着剤を介して一体化する。上下水平補強リブ２ｂ、２ｃ及び垂直補強リブ４ｂの部分に接着剤を介して配置された連続繊維使途３が配置されていないため、繊維シートサンドイッチ補強部材１を連設する際、上下水平補強リブ２ｂ、２ｃ及び垂直補強リブ４ｂの部分をスポット溶接するような場合でも安全である。

【0019】

外側薄肉鋼板２と内側薄肉鋼板４を連続繊維シート３を介して一体化する際、連続繊維シート３の厚み分だけ外側薄肉鋼板２の寸法を内側薄肉鋼板４の寸法より大きく形成する。

【0020】

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、ポリエチレン繊維及びポリアレート繊維などの有機系繊維を用いる。これらの繊維で形成される１方向及び２方向の繊維シート４の引張強度は５〜１８０ｔｏｎ／ｍと大きい。外側薄肉鋼板２と内側薄肉鋼板４の間に複数層の連続繊維シート３を積層する場合、繊維方向が異なるように積層配置する。繊維方向が異なるように積層配置することにより、繊維シート４の引張強度と減衰性能が向上する。

【0021】

繊維シートサンドイッチ補強部材１は、厚さ１．０〜２．３ｍｍの外内薄肉鋼板２、４の表面に接着樹脂材を付着させる。接着樹脂材の付着した外内薄肉鋼板２、４の間に連続繊維シート３を置き、外内薄肉鋼板２、４に荷重を加え、連続繊維シート３を圧着固定する。外内薄肉鋼板２、４の表面の接着樹脂材が付着しているので複数層の繊維シート３を積層配置しても確実に外内薄肉鋼板２、４に接着固定される。

【0022】

外内薄肉鋼板２、４の間に連続繊維シート３を圧着固定するので連続繊維シート３の付着強度が向上し、連続繊維シート３の引張強度が著しく増大する。従来の鋼板の外表面に連続繊維シートを固定するものは、連続繊維シートの鋼板への付着性能が低いため、付着強度が繊維シートの設計引張強度より著しく小さくなる。

【0023】

外側薄肉鋼板２の上下水平補強リブ２ｂ、２ｃと内側薄肉鋼板４の垂直補強リブ４ｂには、複数の繊維シートサンドイッチ補強部材１を縦方向、横方向に連設したり、構造物に固定するための固定ボルト挿通孔５を複数形成する。図２は、図１に示す外側薄肉鋼板２と内側薄肉鋼板４を連続繊維シート３を一体化し上面視コ字形の繊維シートサンドイッチ補強部材１とした状態を示す。前述のように垂直補強リブ４ｂを９０度外側に折曲して形成しても良い。

【0024】

繊維シートサンドイッチ補強部材１は、接着樹脂材の強度管理や圧着装置が整った工場で形成し、強度のばらつきがない製品とする。減衰性に優れた連続繊維シート３と伸び率の大きな軟鋼材の外側薄肉鋼板２と内側薄肉鋼板４を用いて繊維シートサンドイッチ補強部材１が形成されているので、繊維シートサンドイッチ補強部材１自体が履歴減衰特性を有するので、これを補強部材として用いると構造物の制震性能が向上する。繊維シートサンドイッチ補強部材１の硬化剤充填側に位置する一方の表面をサンドブラスト等の手段により粗面とし、硬化剤との定着性を向上させる。

【0025】

図３は、上面視Ｌ字形の繊維シートサンドイッチ補強部材１、図４は、上面視一文字形の繊維シートサンドイッチ補強部材１、図５（ａ）（ｂ）は、上面視半円形の繊維シートサンドイッチ補強部材１を示す。外側薄肉鋼板２、内側薄肉鋼板４、連続繊維シート３の配置構成は上面視コ字形の繊維シートサンドイッチ補強部材１と同様であるので説明を省略する。

【0026】

図６（ａ）（ｂ）は、繊維サンドイッチ補強部材１を断面矩形の鉄筋コンクリート柱６の耐震補強に適用した例を示す図である。床構造７から立設する断面矩形の鉄筋コンクリート柱６耐震補強のため、断面矩形の鉄筋コンクリート柱６の周囲にコンクリート等の硬化性充填材の充填空隙を開けて図２に示される上面視コ字形の繊維サンドイッチ補強部材１を向かい合わせに配置する。垂直補強リブ４ａの固定ボルト挿通孔５に固定ボルト８を挿入しナットを螺着して向かい合わせた上面視コ字形の繊維サンドイッチ補強部材１を連結する。床構造７に接する下水平補強リブ２ｂの固定ボルト挿通孔５からアンカーボルト９を床構造７に打ち込み固定する。

【0027】

１段目の上面視コ字形の繊維サンドイイチ補強部材１の連結固定が終了すると、２段目の繊維サンドイッチ補強部材１を連結固定する。２段目の繊維サンドイッチ補強部材１の向きを１段目の繊維サンドイッチ補強部材１の向きを９０度変えて垂直補強リブ４ｂの接合部が直線状になるのを防止する。１段目の繊維サンドイッチ補強部材１の上水平補強リブ２ｂの固定ボルト挿通孔５と２段目の繊維サンドイッチ補強部材１の下水平補強リブ２ｃの固定ボルト挿通孔５に固定ボルト８を挿入し、ナットを螺着して固定する。この作業を順次実施し、断面矩形の鉄筋コンクリート柱６の上部まで繊維サンドイッチ補強部材１を連結固定する。鉄筋コンクリート柱６と繊維サンドイッチ補強部材１の空隙に軸方向筋１０、必要に応じてフープ筋を配筋し、コンクリートモルタル等の硬化性充填材を充填し、硬化させ、鉄筋コンクリート柱６と繊維サンドイッチ補強部材１を一体化する。繊維サンドイッチ補強部材１は、連続繊維シート３が外内薄肉鋼板２、４と一体化されており、繊維サンドイッチ補強部材１自体が引張強度が大きく、減衰性に優れているため、配筋量を少なくすることが可能となる。

【0028】

図７は、断面Ｈ型の鉄骨柱１１の耐震補強に繊維サンドイッチ補強部材１を適用した例を示す図である。断面Ｈ型の鉄骨柱１１の周囲に硬化性充填材の充填空隙をあけて、上面視コ字形の繊維サンドイッチ補強部材１を向かい合わせに配置する。垂直補強リブ４ａの固定ボルト挿通孔５に固定ボルト８を挿入しナットを螺着して向かい合わせた上面視コ字形の繊維サンドイッチ補強部材１を連結する。床構造７への固定や、上部に積み上げていく構成は、断面矩形の鉄筋コンクリート柱６の耐震補強と同様であるので説明を省略する。

【0029】

図８は、断面Ｈ型の鉄骨柱１１の耐震補強に繊維サンドイッチ補強部材１を適用した例を示す図である。断面Ｈ型の鉄骨柱１１の周囲に硬化性充填材の充填空隙をあけて、上面視半円形の繊維サンドイッチ補強部材１を向かい合わせに配置する。垂直補強リブ４ａの固定ボルト挿通孔５に固定ボルト８を挿入しナットを螺着して向かい合わせた上面視半円形の繊維サンドイッチ補強部材１を連結する。床構造７への固定や、上部に積み上げていく構成、硬化性充填材の充填工程は、断面矩形の鉄筋コンクリート柱６の耐震補強と同様であるので説明を省略する。

【0030】

図９は、断面矩形の鉄骨コンクリート柱１２の一面のみの耐震補強に繊維サンドイッチ補強部材１を適用した例を示す図である。断面矩形の鉄骨コンクリート柱１２の一面側に上面視コ字形の繊維サンドイッチ補強部材１の垂直補強リブ４ｂが断面矩形の鉄骨コンクリート柱１２の一面と接するように配置し、垂直補強リブ４ｂに形成した固定ボルト挿通孔５を通してアンカーボルト９を打ち込み固定する。鉄骨コンクリート柱１２にあと施工アンカー１４を埋め込み、あと施工アンカー１４の突出部を鉄骨コンクリート柱１２と繊維サンドイッチ補強部材１との空隙に配筋した軸方向筋１０とフープ筋１３の近傍に位置させる。あと施工アンカー１４の突出部を軸方向筋１０とフープ筋１３の近傍に位置させることにより、鉄骨コンクリート柱１２と固化した硬化性充填材との一体化が促進され耐震性能が向上する。床構造７への固定や、上部に積み上げていく構成、硬化性充填材の充填工程は、断面矩形の鉄筋コンクリート柱６の耐震補強と同様であるので説明を省略する。

【0031】

図１０は、鉄筋コンクリート柱６と鉄筋コンクリート梁１５の交差部の耐震補強に繊維サンドイッチ補強部材１を適用した例を示す図である。鉄筋コンクリート柱５と鉄筋コンクリート梁１４の交差部に一対の上面視Ｌ字形の繊維サンドイッチ補強部材１の両端の垂直補強リブ４ｂが梁１５の表面に接するように配置し、垂直補強リブ４ｂに形成した固定ボルト挿通孔５を通してアンカーボルト９を打ち込み固定する。鉄筋コンクリート梁１４にあと施工アンカー１３を埋め込み、あと施工アンカー１３の突出部を鉄筋コンクリート柱６と鉄筋コンクリート梁１４の交差部と繊維サンドイッチ補強部材１との空隙に配筋した軸方向筋１０とフープ筋１３の近傍に位置させる。あと施工アンカー１３の突出部を軸方向筋１０とフープ筋１３の近傍に位置させることにより、鉄筋コンクリート柱６と鉄筋コンクリート梁１４と固化した硬化性充填材との一体化が促進され耐震性能が向上する。図１０では、鉄筋コンクリート柱６と鉄筋コンクリート梁１５の交差部の一面側の耐震補強を図示しているが、鉄筋コンクリート柱６と鉄筋コンクリート梁１５の交差部の反対側の面側も同様に耐震補強する。

【0032】

図１１は、鉄筋コンクリート柱６、６間に形成された鉄筋コンクリート壁１６の耐震補強に繊維サンドイッチ補強部材１を適用した例を示す図である。鉄筋コンクリート柱６、６間に形成された鉄筋コンクリート壁１６の両側に上面視一文字形の繊維サンドイッチ補強部材１を横方向と縦方向に連設して配置する。両端に位置する繊維サンドイッチ補強部材１の垂直補強リブ４ｂを鉄筋コンクリート柱６の一面と接するようにし、垂直補強リブ４ｂに形成した固定ボルト挿通孔５を通してアンカーボルト９を打ち込み固定する。床構造７への固定や、上部に積み上げていく構成、硬化性充填材の充填工程は、断面矩形の鉄筋コンクリート柱６の耐震補強と同様であるので説明を省略する。

【0033】

図１２は、断面Ｈ型の鉄骨柱１１の一面側にのみの耐震補強に繊維サンドイッチ補強部材１を適用した例を示す図である。断面Ｈ型の鉄骨柱１１の一面側の両端にそれぞれ上面視Ｌ字形の繊維サンドイッチ補強部材１の垂直補強リブ４ｂが接するように配置し、垂直補強リブ４ｂと鉄骨柱１１を溶接等の手段により固定する。一対の上面視Ｌ字形の繊維サンドイッチ補強部材１に上面視一文字形の繊維サンドイッチ補強部材を連結して断面Ｈ型の鉄骨柱１１の一面側に繊維サンドイッチ補強部材１に囲まれた硬化性充填材の充填空隙を形成する。断面Ｈ型の鉄骨柱１１の一面側に硬化性充填材との一体化を促進する複数の定着棒１７を一端を鉄骨柱１１に溶接して配置する。

【0034】

以上のように、本発明の構造物の耐震補強構造は、２枚の薄肉鋼板の間に大きな付着力で連続繊維シートが付着させた繊維サンドイッチ補強部材で形成しているため、大きな引張強度と減衰性能を有する永久型枠とすることが可能となり、耐震性に優れた構造物耐震構造とすることが可能となる。

【符号の説明】

【0035】

１：繊維シートサンドイッチ補強部材、２：外側薄肉鋼板、２ａ：外側本体部、２ｂ：上水平補強リブ、２ｃ：下水平補強リブ、３：連続繊維シート、４：内側薄肉鋼板、４ａ：内側本体部、４ｂ：垂直補強リブ、５：固定ボルト挿通孔、６：鉄筋コンクリート柱、７：床構造、８：固定ボルト、９：アンカーボルト、１０：軸方向筋、１１：鉄骨柱、１２：鉄骨コンクリート柱、１３：フープ筋、１４：あと施工アンカー、１５：鉄筋コンクリート梁、１６：鉄筋コンクリート壁、１７：定着棒

【要約】

【課題】構造が簡単で、製造が容易で耐震性能を向上することが可能な繊維シートサンドイッチ補強部材を永久型枠として用いた鉄筋コンクリート構造物、鉄骨コンクリート構造物及び鉄骨構造のいずれかの構造物の耐震補強構造を提供することを目的とする。
【解決手段】鉄筋コンクリート構造物、鉄骨コンクリート構造物及び鉄骨構造のいずれかの構造物の耐震補強構造であって、補強対象の構造物に対して硬化性充填材を充填する空隙を設けて配置され本体部の上下に水平補強リブを形成した外側薄肉鋼板と本体部に垂直補強リブを形成した内側薄肉鋼板との間の水平補強リブ及び垂直補強リブ以外の本体部に配置される連続繊維シートとからなる繊維シートサンドイッチ補強部材と、コンクリート構造物と繊維シートサンドイッチ補強部材との空隙に充填される硬化性充填材と、からなることを特徴とする。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】