特許 7585898 補強構造、及び、補強方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】補強構造、及び、補強方法

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/02 20060101AFI20241112BHJP

   E04B 1/48 20060101ALI20241112BHJP

   B23K 9/20 20060101ALI20241112BHJP

【ＦＩ】

E04G23/02 F

E04B1/48 A

B23K9/20 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021040998

(22)【出願日】2021-03-15

(65)【公開番号】P2022140923

(43)【公開日】2022-09-29

【審査請求日】2024-02-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 和章

(72)【発明者】

【氏名】江村 勝

【審査官】兼丸 弘道

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－０２７９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６８０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９４０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６９８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２７１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０３７０６８７０（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭４９－０２２３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第４２０１９０４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｇ ２３／０２

Ｅ０１Ｄ ２２／００

Ｅ０４Ｂ １／４８

Ｂ２３Ｋ ９／２０

Ｅ０４Ｂ １／２４

Ｅ０４Ｃ ３／０４－３／１１，３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼材と、
前記鋼材に先端が溶接されている棒材と、
前記鋼材との間に溶接空間を有して添設される板材と、
前記板材に固定されて前記溶接空間に配置される金属フェルールと、
を備え、
前記板材は、前記棒材よりも広径の挿通孔を有し、
前記金属フェルールは、前記挿通孔に連通するとともに前記挿通孔の径以上の金属フェルール孔を有し、
前記棒材は、前記金属フェルール孔及び前記挿通孔に挿通されており、
前記棒材と前記金属フェルール孔との間隙、及び、前記棒材と前記挿通孔との間隙に、溶接金属が充填されている、
ことを特徴とする補強構造。

【請求項2】

請求項１に記載の補強構造であって、
前記挿通孔は、
前記金属フェルール孔の直下に設けられた第一径孔と、
前記第一径孔よりも狭径、且つ、前記棒材よりも広径の第二径孔と、
を有し、
前記溶接金属は、前記第一径孔と前記棒材との間隙に充填されている、
ことを特徴とする補強構造。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の補強構造であって、
前記鋼材と前記板材との間の前記溶接空間に充填材が充填されている、
ことを特徴とする補強構造。

【請求項4】

請求項３に記載の補強構造であって、
前記板材は、
前記充填材を受ける受け部と、
前記充填材の漏れを防止する堰部と、
を有することを特徴とする補強構造。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４の何れかに記載の補強構造であって、
前記棒材に螺合して、前記板材を前記鋼材の側に押し付ける締付材を有する、
ことを特徴とする補強構造。

【請求項6】

鋼材を、板材と棒材を用いて補強する補強方法であって、
前記板材に金属フェルール下地を溶接する金属フェルール下地設置工程と、
前記金属フェルール下地に、前記棒材よりも広径の金属フェルール孔を形成する金属フェルール孔形成工程と、
前記板材に、前記金属フェルール孔と連通するとともに、前記棒材よりも広径、且つ、前記金属フェルール孔の径以下の挿通孔を形成する挿通孔形成工程と、
前記鋼材と前記板材との間に溶接空間が形成され、且つ、前記溶接空間に前記金属フェルール孔の形成された金属フェルールが位置するように、前記板材を前記鋼材に添設する板材添設工程と、
前記挿通孔、及び前記金属フェルール孔に前記棒材を挿通させて、前記棒材の先端を前記鋼材に溶接し、前記棒材と前記金属フェルール孔との間隙、及び、前記棒材と前記挿通孔との間隙に溶接金属を充填させる溶接工程と、
を有することを特徴とする補強方法。

【請求項7】

請求項６に記載の補強方法であって、
前記板材添設工程の後、前記挿通孔に耐火耐熱絶縁材を設置する耐火耐熱絶縁材設置工程を有し、
前記溶接工程において、前記棒材を前記耐火耐熱絶縁材にも挿通させる、
ことを特徴とする補強方法。

【請求項8】

請求項７に記載の補強方法であって、
前記耐火耐熱絶縁材は、前記挿通孔と前記棒材との間隙に埋設可能な筒部と、前記筒部の外周面から外側に突出する鍔部と、を有し、
前記耐火耐熱絶縁材設置工程では、前記筒部を前記挿通孔に挿入し、前記鍔部を前記板材に当接させる、
ことを特徴とする補強方法。

【請求項9】

請求項７又は請求項８に記載の補強方法であって、
前記溶接工程の後、前記耐火耐熱絶縁材を除去し、前記棒材に締付材を螺合させて、前記板材を前記鋼材の側に押し付ける、
ことを特徴とする補強方法。

【請求項10】

請求項６乃至請求項９の何れかに記載の補強方法であって、
前記溶接工程の後、前記鋼材と前記板材との間の前記溶接空間に充填材を充填する、
ことを特徴とする補強方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、補強構造、及び、補強方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼構造物（鋼材）の補強を行う場合は、一般的に溶接作業が行われる。そして、かかる溶接作業は、例えば、特許文献１に開示されているような溶接装置により行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－６８０８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、このような溶接装置により溶接作業を行うと、火花、臭気、粉塵等が発生するので、火花による火事の発生、臭気による第三者等への異臭トラブル、粉塵による健康被害等を招くおそれがあった。また、養生を行う場合、かなり大がかりな養生が必要になり、補強を行うのに時間や手間がかかっていた。

【0005】

また、鋼構造物（鋼材）に棒材の先端を溶接し、補強板（板材）の挿通孔に棒材を挿通させることにより、補強板を取り付けて補強する場合、挿通孔は、製造誤差や取付誤差等を考慮して、棒材よりも広径に形成する必要がある。このため、挿通孔と棒材との間に間隙が生じるので、補強による部材性能（強度など）が低下するおそれがあった。

【0006】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、溶接による周囲への影響を簡易に抑制するとともに補強の強度の向上を図ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための主たる発明は、鋼材と、前記鋼材に先端が溶接されている棒材と、前記鋼材との間に溶接空間を有して添設される板材と、前記板材に固定されて前記溶接空間に配置される金属フェルールと、を備え、前記板材は、前記棒材よりも広径の挿通孔を有し、前記金属フェルールは、前記挿通孔に連通するとともに前記挿通孔の径以上の金属フェルール孔を有し、前記棒材は、前記金属フェルール孔及び前記挿通孔に挿通されており、前記棒材と前記金属フェルール孔との間隙、及び、前記棒材と前記挿通孔との間隙に、溶接金属が充填されていることを特徴とする補強構造である。

【0008】

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、溶接による周囲への影響を簡易に抑制するとともに補強の強度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態の補強構造の概略斜視図である。

【図2】図２Ａは、図１の概略断面図である。図２Ｂは、金属フェルール孔３０ａと挿通孔２０ａとスタッドボルト１０の径の比較図である。

【図3】図３Ａ～図３Ｅは、図１の補強構造を形成する補強方法を示す説明図である。

【図4】絶縁スリーブ３２の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本明細書及び添付図面により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

【0012】

鋼材と、前記鋼材に先端が溶接されている棒材と、前記鋼材との間に溶接空間を有して添設される板材と、前記板材に固定されて前記溶接空間に配置される金属フェルールと、を備え、前記板材は、前記棒材よりも広径の挿通孔を有し、前記金属フェルールは、前記挿通孔に連通するとともに前記挿通孔の径以上の金属フェルール孔を有し、前記棒材は、前記金属フェルール孔及び前記挿通孔に挿通されており、前記棒材と前記金属フェルール孔との間隙、及び、前記棒材と前記挿通孔との間隙に、溶接金属が充填されていることを特徴とする補強構造が明らかとなる。

【0013】

このような補強構造によれば、補強に用いる板材を鋼材に添設することにより、鋼材との間に溶接空間を形成しているので、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を簡易に抑制できる。また、鋼材と補強板と金属フェルールを溶接金属によって一体化させることができ、補強の強度の向上を図ることができる。よって、溶接による周囲への影響を簡易に抑制するとともに補強の強度の向上を図ることができる。

【0014】

かかる補強構造であって、前記挿通孔は、前記金属フェルール孔の直下に設けられた第一径孔と、前記第一径孔よりも狭径、且つ、前記棒材よりも広径の第二径孔と、を有し、前記溶接金属は、前記第一径孔と前記棒材との間隙に充填されていることが望ましい。

【0015】

このような補強構造によれば、強度を高めつつ、溶接金属が漏れることを抑制できる。

【0016】

かかる補強構造であって、前記鋼材と前記板材との間の前記溶接空間に充填材が充填されていることが望ましい。

【0017】

このような補強構造によれば、溶接空間を構成している各部材を充填材で一体化させることができるので、強度の向上を図ることができる。

【0018】

かかる補強構造であって、前記板材は、前記充填材を受ける受け部と、前記充填材の漏れを防止する堰部とを有することが望ましい。

【0019】

このような補強構造によれば、充填材の漏れを抑制することができ、充填材を効率的に充填させることができる。

【0020】

かかる補強構造であって、前記棒材に螺合して、前記板材を前記鋼材の側に押し付ける締付材を有することが望ましい。

【0021】

このような補強構造によれば、さらに一体化を図ることができる。また、棒材と挿通孔との間隙を塞ぐことができる。

【0022】

また、鋼材を、板材と棒材を用いて補強する補強方法であって、前記板材に金属フェルール下地を溶接する金属フェルール下地設置工程と、前記金属フェルール下地に、前記棒材よりも広径の金属フェルール孔を形成する金属フェルール孔形成工程と、前記板材に、前記金属フェルール孔と連通するとともに、前記棒材よりも広径、且つ、前記金属フェルール孔の径以下の挿通孔を形成する挿通孔形成工程と、前記鋼材と前記板材との間に溶接空間が形成され、且つ、前記溶接空間に前記金属フェルール孔の形成された金属フェルールが位置するように、前記板材を前記鋼材に添設する板材添設工程と、前記挿通孔、及び前記金属フェルール孔に前記棒材を挿通させて、前記棒材の先端を前記鋼材に溶接し、前記棒材と前記金属フェルール孔との間隙、及び、前記棒材と前記挿通孔との間隙に、前溶接金属を充填させる溶接工程と、を有することを特徴とする補強方法が明らかとなる。

【0023】

このような補強方法によれば、補強に用いる板材を用いて、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を簡易に抑制できる。また、鋼材、板材、金属フェルールを溶接金属によって一体化させることができ、補強の強度の向上を図ることができる。よって、溶接による周囲への影響を簡易に抑制するとともに補強の強度の向上を図ることができる。

【0024】

かかる補強方法であって、前記板材添設工程の後、前記挿通孔に耐火耐熱絶縁材を設置する耐火耐熱絶縁材設置工程を有し、前記溶接工程において、前記棒材を前記耐火耐熱絶縁材にも挿通させることが望ましい。

【0025】

このような補強方法によれば、挿通孔と棒材との間隙を養生でき、溶接金属の漏れを抑制できる。また、板材と棒材とを絶縁させることができる。

【0026】

かかる補強方法であって、前記耐火耐熱絶縁材は、前記挿通孔と前記棒材との間隙に埋設可能な筒部と、前記筒部の外周面から外側に突出する鍔部と、を有し、前記耐火耐熱絶縁材設置工程では、前記筒部を前記挿通孔に挿入し、前記鍔部を前記板材に当接させることが望ましい。

【0027】

このような補強方法によれば、溶接金属の漏れを抑制できる。

【0028】

かかる補強方法であって、前記溶接工程の後、前記耐火耐熱絶縁材を除去し、前記棒材に締付材を螺合させて、前記板材を前記鋼材の側に押し付けることが望ましい。

【0029】

このような補強方法によれば、さらに一体化を図ることができ、また、挿通孔と棒材との間隙を塞ぐことができる。

【0030】

かかる補強方法であって、前記溶接工程の後、前記鋼材と前記板材との間の前記溶接空間に充填材を充填することが望ましい。

【0031】

このような補強方法によれば、溶接空間を構成している各部材（鋼材、板材など）を充填材で一体化することができる。

【0032】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。

【0033】

＝＝＝本実施形態＝＝＝
＜補強構造について＞

【0034】

図１は、本実施形態の補強構造の概略斜視図である。また、図２Ａは、図１の概略断面図であり、図２Ｂは、金属フェルール孔３０ａと挿通孔２０ａとスタッドボルト１０の径の比較図である。なお、図２Ａ及び図２Ｂでは、充填材５０の図示を省略している。また、図２Ａでは、ワッシャー１３及びナット１４を側面図で示している。

【0035】

以下の説明では、図に示すように、互いに交差する上下方向、幅方向、長手方向を定めている。長手方向は、Ｈ形鋼１の長さ方向であり、上下方向は、Ｈ形鋼１の一対のフランジ２の厚さ方向（一対のフランジ２が並ぶ方向）に沿った方向である。幅方向は、上下方向及び長手方向に直交する方向である。

【0036】

図１及び図２に示すように、本実施形態の補強構造は、Ｈ形鋼１、スタッドボルト１０、ワッシャー１３、ナット１４、補強板２０、金属フェルール３０、充填材５０を有している。

【0037】

Ｈ形鋼１は、例えば、建築物における柱や梁など（ここでは梁）を構成する鋼構造物であり、断面が「Ｈ」形の鋼材である。Ｈ形鋼１は、上下に間隔を隔てて平行配置された板状の一対のフランジ２（上フランジ２Ａ及び下フランジ２Ｂ）と、上フランジ２Ａと下フランジ２Ｂとを、幅方向の中央にて上下に繋ぐ板状のウェブ４を有している。本実施形態では、Ｈ形鋼１の下フランジ２Ｂ（鋼材に相当）に補強板２０を設けることにより、下フランジ２Ｂを補強している。

【0038】

スタッドボルト１０（棒材に相当）は、先端がスタッド溶接可能に形成された棒状の部材（ボルト）であり、本実施形態では、Ｈ形鋼１の下フランジ２Ｂの下面に溶接されている。下フランジ２Ｂには、幅方向及び長手方向に間隔を空けて複数のスタッドボルト１０が溶接されている。なお、スタッド溶接を行う際には、火花、臭気、粉塵等が発生するので、火花による火事の発生、臭気による第三者等への異臭トラブル、粉塵による健康被害等を招くおそれがある。また、養生を行うにはかなり大がかりな養生が必要になり、時間や手間がかかる。

【0039】

そこで、本実施形態では、後述するように補強に用いる補強板２０を用いて、溶接用の空間Ｓ（溶接空間に相当）を形成し、スタッド溶接するようにしている。これにより、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を簡易に抑制できる（溶接による周囲への影響を抑制できる）。

【0040】

ワッシャー１３は、ナット１４と補強板２０の受け部２２との間に介在されており、受け部２２に形成された挿通孔２２ａ（より具体的には、第二挿通孔２０２）とスタッドボルト１０との間隙を塞いでいる

【0041】

ナット１４（締付材に相当）は、スタッドボルト１０に螺合されることにより、ワッシャー１３を介して、補強板２０を下フランジ２Ｂの側に押し付ける部材である。なお、ワッシャー１３を設けずに、ナット１４で挿通孔２２ａ（ここでは第二挿通孔２０２）とスタッドボルト１０との間隙を塞いでもよい。また、ワッシャー１３及びナット１４を共に設けていなくてもよい。この場合においても、本実施形態では、後述する溶接金属Ｍによって、下フランジ２Ｂと補強板２０と金属フェルール３０を一体化することができ、強度の向上を図ることができる。

【0042】

補強板２０（板材に相当）は、Ｈ形鋼１（より具体的には下フランジ２Ｂ）を補強するための部材である。本実施形態の補強板２０は、断面凹状の鋼製板材であり、受け部２２と堰部２４を有している。

【0043】

受け部２２は、下フランジ２Ｂの下面に対向する板状の部位であり、下フランジ２Ｂと補強板２０との間に充填される充填材５０を受ける部位である。また、受け部２２には、スタッドボルト１０に対応して、挿通孔２２ａが複数形成されている。挿通孔２２ａは、スタッドボルト１０を挿通させるための孔であり、受け部２２を厚さ方向（ここでは上下方向）に貫通して形成された貫通孔である。本実施形態での挿通孔２２ａには、第一挿通孔２０１（第一径孔に相当）と、第一挿通孔２０１とは径の異なる第二挿通孔２０２（第二径孔に相当）とが形成されている。第一挿通孔２０１は、金属フェルール孔３０ａの直下に設けられており、第二挿通孔２０２は、第一挿通孔２０１の直下に設けられている。なお、第一挿通孔２０１、第二挿通孔２０２のサイズ（径）等については後述する。

【0044】

堰部２４は、受け部２２の幅方向の両端において、上側（下フランジ２Ｂ側）に立ち上がった部位であり、空間Ｓに充填される充填材５０の漏れを防止する機能を有している（図３Ｅ参照）。堰部２４を設けていることにより、空間Ｓに充填材５０を効率的に充填できる。

【0045】

金属フェルール３０は、上下に貫通する金属フェルール孔３０ａを有する金属製の円筒形の部材であり、補強板２０の受け部２２とＨ形鋼１の下フランジ２Ｂとの間に挟設されている。換言すると、金属フェルール３０は、受け部２２と下フランジ２Ｂとの間の空間Ｓに配置されている。そして、金属フェルール３０は、スタッド溶接の火花（アーク）発生中に、空気を遮断して溶接金属と空気との反応を防ぎ、また、発生熱を集中して冷却速度を緩やかにする。これにより、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を抑制することが可能である。また、金属フェルール３０は、スタッド溶接によって発生する溶融金属（後述する溶接金属Ｍ）を内部に閉じ込めることにより、接合部分における鋳型の役目も有する。

【0046】

仮に、フェルールとして磁器（例えばセラミック）で形成されたものを用いると、溶接後に除去する必要がある。これに対し、本実施形態では、金属フェルール３０を用いているので、除去する必要がない。

【0047】

充填材５０は、流動性及び硬化性を有する材料であり、下フランジ２Ｂと補強板２０との間に充填される。そして、充填材５０が硬化することにより、補強板２０と下フランジ２Ｂなどが一体化され、複合材料として補強の強度を高めることができる。なお、充填材５０は、流動性及び硬化性を有する材料であればよく、特に限定されない。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの合成樹脂を用いることができる。あるいは、水硬性材料（セメント）と水などを混合させた材料（無収縮モルタル、セメントミルクなどのグラウト）を用いてもよい。

【0048】

＜スタッドボルト１０、挿通孔２２ａ、金属フェルール孔３０ａの径について＞
図２Ｂに示すように、金属フェルール３０には金属フェルール孔３０ａが形成されている。また、補強板２０の受け部２２には挿通孔２２ａが形成されており、挿通孔２２ａは、第一挿通孔２０１と第二挿通孔２０２との２段構成に形成されている。

【0049】

このうち、金属フェルール孔３０ａ側（上側）の第一挿通孔２０１の径ｄ３は、金属フェルール孔３０ａの径ｄ４とほぼ同じ（ｄ３＝ｄ４）である。なお、第一挿通孔２０１の径ｄ３が、金属フェルール孔３０ａの径ｄ４よりも小さくてもよい。

【0050】

また、第二挿通孔２０２の径ｄ２は、第一挿通孔２０１の径ｄ３よりも小さく（狭径であり）、且つ、スタッドボルト１０の径ｄ１よりも大きい（広径である）。

【0051】

また、金属フェルール孔３０ａの径ｄ４は、スタッドボルト１０の径ｄ１よりも大きく、挿通孔２２ａの径以上（本実施形態ではｄ４＝ｄ３＞ｄ２）である。

【0052】

このように、挿通孔２２ａ（第一挿通孔２０１、第二挿通孔２０２）及び金属フェルール孔３０ａの各孔は、製造誤差や、取付誤差などを考慮して、スタッドボルト１０よりも広径に形成されている。よって、挿通孔２２ａ及び金属フェルール孔３０ａにスタッドボルト１０を挿通した際に、スタッドボルト１０と各孔との間には間隙が生じることになるため、補強による部材の強度が低下するおそれがある。

【0053】

そこで、本実施形態では、スタッドボルト１０と下フランジ２Ｂとの溶接（スタッド溶接）による溶接金属Ｍで下フランジ２Ｂ、補強板２０、金属フェルール３０を一体化させている。これにより、強度の向上を図っている。

【0054】

＜補強方法について＞
図３Ａ～図３Ｅは、図１の補強構造を形成する補強方法の一例を示す説明図である。また、図４は、絶縁スリーブ３２の一例を示す斜視図である。

【0055】

まず、例えば工場において、図３Ａに示すように、補強板２０の受け部２２に円柱形状の金属フェルール下地３００を溶接（スタッド溶接）する（金属フェルール下地設置工程に相当）。

【0056】

次に、図３Ｂに示すように、ドリル等を用いて、金属フェルール下地３００に金属フェルール孔３０ａを形成する（金属フェルール孔形成工程に相当）。これにより、円柱形状の金属フェルール下地３００から、円筒形状の金属フェルール３０が形成される。また、補強板２０の受け部２２にも金属フェルール孔３０ａに連通する挿通孔２２ａを形成する（挿通孔形成工程に相当）。本実施形態では、挿通孔２２ａを形成する際、金属フェルール孔３０ａと同径の第一挿通孔２０１を形成した後、第一挿通孔２０１より狭径の第二挿通孔２０２を形成している。なお、各孔の径の設定は、例えば、加工に用いるドリルのドリル径を変えることで調整することができる。

【0057】

また、図では示していないが、金属フェルール３０（例えば下フランジ２Ｂとの当接部分）に、ガス抜き用の溝（切欠き）を形成しておくことが望ましい。これにより、溶接金属Ｍをより確実に充填させることができる。

【0058】

次に、例えば現場において、図３Ｃに示すように、Ｈ形鋼１の下フランジ２Ｂに対して補強板２０を添設する（板材添設工程に相当）。より具体的には、補強板２０に固定した金属フェルール３０が下フランジ２Ｂと補強板２０の間に位置するように、金属フェルール３０を下フランジ２Ｂの下面に当接させ、補強板２０と下フランジ２Ｂをシャコ万などの万力（不図示）でクランプして固定する。補強板２０と下フランジ２Ｂとの間に金属フェルール３０が配置されることにより、補強板２０と下フランジ２Ｂとの間には溶接用の空間Ｓ（溶接空間に相当）が形成される。

【0059】

その後、補強板２０（具体的には、堰部２４の上端）と下フランジ２Ｂとの隙間に、例えばアルミテープなどの養生部材３４を設けて養生を行う。また、挿通孔２２ａの第二挿通孔２０２に絶縁スリーブ３２（耐火耐熱絶縁材に相当）を設置する（耐火耐熱絶縁材設置工程に相当）。このような養生を行うことにより、空間Ｓを閉塞空間にすることができる。

【0060】

絶縁スリーブ３２は、耐火性及び耐熱性の絶縁材料で形成されており、図４に示すように、筒部３２ａと、鍔部３２ｂを有している。

【0061】

筒部３２ａは、スタッドボルト１０と、挿通孔２２ａの第二挿通孔２０２との間隙に配置（埋設）可能な円筒形状に形成されている。

【0062】

鍔部３２ｂは、筒部３２ａの外周面から外側に突出している。

【0063】

絶縁スリーブ３２の筒部３２ａを挿通孔２２ａの第二挿通孔２０２に挿入していくと、鍔部３２ｂが補強板２０（受け部２２）の下面に当接する。これにより、筒部３２ａの一部が、挿通孔２２ａの内部に配置（埋設）される。なお、本実施形態では、絶縁スリーブ３２の鍔部３２ｂが筒部３２ａの中央に設けられているが、これには限られない。例えば、筒部３２ａの端に鍔部３２ｂが設けられて、筒部３２ａ全体が埋設されてもよい。

【0064】

養生後、図３Ｄに示すように、スタッドガン（不図示）に取り付けたスタッドボルト１０を、絶縁スリーブ３２、挿通孔２２ａ（第一挿通孔２０１）、及び、金属フェルール孔３０ａに挿通させて、スタッドボルト１０の先端を下フランジ２Ｂの下面に当接させる。そして、スタッドガンを用いて、スタッドボルト１０の先端を下フランジ２Ｂに押し当てつつスタッド溶接する（溶接工程に相当）。

【0065】

この際、スタッドボルト１０と下フランジ２Ｂとの接触面の部分が溶解（溶融）して溶接金属Ｍが生成される。溶接金属Ｍは、図３Ｅに示すように、スタッドボルト１０と金属フェルール孔３０ａとの間隙、及び、スタッドボルト１０と第一挿通孔２０１との間隙に充填される。本実施形態では、第二挿通孔２０２とスタッドボルト１０との隙間には絶縁スリーブ３２（筒部３２ａ）が埋設されており、さらに、筒部３２ａの外周面から外側に突出した鍔部３２ｂが補強板２０の受け部２２の下面に当接しているので、溶融状態の溶接金属Ｍの漏れを抑制できる。なお、絶縁スリーブ３２は、スタッド溶接の際に、スタッドボルト１０と補強板２０とが接触することを防止し、スタッドボルト１０と補強板２０を絶縁させる部材としても機能している。

【0066】

また、本実施形態では、スタッドボルト１０の先端の周囲に金属フェルール３０が配置されているので、スタッド溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を抑制することが可能である。さらに、スタッドボルト１０と挿通孔２２ａ（第一挿通孔２０１）との間隙には絶縁スリーブ３２の筒部３２ａが埋設されており、さらに、補強板２０と下フランジ２Ｂとの隙間に養生部材３４が設けられている。これにより、空間Ｓが閉塞空間となっているので、スタッド溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散をさらに抑制することが可能である。

【0067】

また、本実施形態では、下フランジ２Ｂの補強に用いる補強板２０が、養生用の部材（養生パネル）として機能するので、大掛かりな養生を行わなくてよく、手間がかからない。また、実際に補強に用いる補強板２０に形成した挿通孔２２ａ（第一挿通孔２０１、第二挿通孔２０２）にスタッドボルト１０を挿通させて溶接を行っているので、スタッドボルト１０と挿通孔２２ａとの位置ずれを抑制することができる。

【0068】

なお、養生を行う前に、補強板２０の堰部２４と下フランジ２Ｂとの隙間から空間Ｓに、ガス（希ガス、ＣＯ_２ガス、アセチレン、不活性ガスなど）を封入するようにしてもよい。そして、ガス封入後、養生を行ないスタッド溶接してもよい。これにより、溶接の品質向上を図ることができる。

【0069】

スタッド溶接後、図３Ｅに示すように、溶融状態の溶接金属Ｍが固まることによって、下フランジ２Ｂと補強板２０と金属フェルール３０が溶接金属Ｍで一体化される。このように、スタッド溶接で生じた溶接金属Ｍによって各部材を一体化することができ、これにより、強度の向上を図ることができる。

【0070】

全てのスタッドボルト１０の溶接後、養生部材３４を取り外し、下フランジ２Ｂと補強板２０との間から、空間Ｓに充填材５０を充填し、硬化させる。この際、補強板２０に堰部２４が設けられていることより、充填材５０が漏れないようにでき、効率的に充填材５０を充填することができる。また、充填材５０が硬化することにより、空間Ｓを構成する各部材（下フランジ２Ｂ、補強板２０、金属フェルール３０など）が一体化するので、さらに強度の向上を図ることができる。

【0071】

次に、絶縁スリーブ３２を取り外し、スタッドボルト１０にワッシャー１３及びナット１４を取り付ける。ナット１４をスタッドボルト１０に螺合させることで、ワッシャー１３を介して、補強板２０を下フランジ２Ｂの側に押し付ける。これにより、さらに一体化を図ることができ、また、スタッドボルト１０と補強板２０の第二挿通孔２０２との間隙を塞ぐことができる。なお、前述したように、ワッシャー１３及びナット１４は設けていなくてもよい。

【0072】

以上、説明したように、本実施形態の補強構造は、Ｈ形鋼１の下フランジ２Ｂと、下フランジ２Ｂに上端が溶接されているスタッドボルト１０と、下フランジ２Ｂとの間に空間Ｓを有して添設され、スタッドボルト１０を挿通する挿通孔２２ａを有する補強板２０と、補強板２０の受け部２２に固定されて空間Ｓに配置される金属フェルール３０を備えている。補強板２０は、スタッドボルト１０よりも広径の挿通孔２２ａを有し、金属フェルール３０は、挿通孔２２ａと連通するとともに挿通孔２２ａの径以上の金属フェルール孔３０ａを有している。そして、スタッドボルト１０は、金属フェルール孔３０ａ及び挿通孔２２ａに挿通されており、スタッドボルト１０と金属フェルール孔３０ａとの間隙、及び、スタッドボルト１０と挿通孔２２ａ（第一挿通孔２０１）との間隙に、溶接金属Ｍが充填されている。

【0073】

これにより、補強に用いる補強板２０を下フランジ２Ｂに添設することにより、下フランジ２Ｂとの間に溶接用の空間Ｓが形成されるので、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を簡易に抑制できる。また、下フランジ２Ｂ、補強板２０、金属フェルール３０を溶接金属Ｍによって一体化させることができ、補強の強度の向上を図ることができる。よって、溶接による周囲への影響を簡易に抑制するとともに補強の強度の向上を図ることができる。

【0074】

また、挿通孔２２ａは、金属フェルール孔３０ａの直下に設けられた第一挿通孔２０１と、第一挿通孔２０１よりも狭径、且つ、スタッドボルト１０よりも広径の第二挿通孔２０２を有しており、溶接金属Ｍは、第一挿通孔２０１とスタッドボルト１０との間隙に充填されている。

【0075】

これにより、一体化による強度を高めつつ、溶接金属Ｍの漏れを抑制することができる。

【0076】

また、下フランジ２Ｂと補強板２０との間の空間Ｓには充填材５０が充填されている。

【0077】

これにより、空間Ｓを構成している下フランジ２Ｂと補強板２０を充填材５０で一体化させることができ、強度の向上を図ることができる。

【0078】

また、補強板２０は、充填材５０を受ける受け部２２と、充填材５０の漏れを防止する堰部２４とを有している。

【0079】

これにより、充填材５０の漏れを防止することができ、充填材５０を効率的に充填することができる。

【0080】

また、スタッドボルト１０に螺合して、補強板２０を下フランジ２Ｂの側に押し付けるナット１４を有している。

【0081】

これにより、より一体化を図ることができる。また、スタッドボルト１０と挿通孔２２ａ（第二挿通孔２０２）との間隙を塞ぐことができる。

【0082】

また、本実施形態の補強方法は、Ｈ形鋼１の下フランジ２Ｂを、補強板２０とスタッドボルト１０を用いて補強する補強方法であって、補強板２０に金属フェルール下地３００を溶接する金属フェルール下地設置工程と、金属フェルール下地３００に、スタッドボルト１０よりも広径の金属フェルール孔３０ａを形成する金属フェルール孔形成工程と、補強板２０の受け部２２に、金属フェルール孔３０ａと連通するとともに、スタッドボルト１０よりも広径、且つ、金属フェルール孔３０ａの径以下の挿通孔２２ａを形成する挿通孔形成工程を有している。

【0083】

さらに、下フランジ２Ｂと補強板２０との間に空間Ｓが形成され、且つ、空間Ｓに金属フェルール孔３０ａの形成された金属フェルール３０が位置するように、補強板２０を下フランジ２Ｂに添設する板材添設工程と、挿通孔２２ａ、及び、金属フェルール孔３０ａにスタッドボルト１０を挿通させて、スタッドボルト１０の上端（先端）を下フランジ２Ｂに溶接し、スタッドボルト１０と金属フェルール孔３０ａとの間隙、及び、スタッドボルト１０と挿通孔２２ａ（第一挿通孔２０１）との間隙に溶接金属Ｍを充填する溶接工程を有している。

【0084】

これにより、補強に用いる補強板２０を用いて、溶接用の空間Ｓが形成されるので、溶接の際に発生する火花、臭気、粉塵等の拡散を簡易に抑制できる。また、下フランジ２Ｂ、補強板２０、金属フェルール３０を溶接金属Ｍによって一体化させることができ、補強の強度の向上を図ることができる。よって、溶接による周囲への影響を簡易に抑制するとともに補強の強度の向上を図ることができる。

【0085】

また、板材添設工程の後、挿通孔２２ａ（第二挿通孔２０２）に絶縁スリーブ３２を設置する耐火耐熱絶縁材設置工程を有し、溶接工程において、スタッドボルト１０を絶縁スリーブ３２にも挿通させている。

【0086】

これにより、挿通孔２２ａとスタッドボルト１０との間隙を養生でき、溶接金属Ｍの漏れを抑制できる。また、補強板２０とスタッドボルト１０とを絶縁させることができる。

【0087】

また、絶縁スリーブ３２は、挿通孔２２ａ（第二挿通孔２０２）とスタッドボルト１０との間隙に埋設可能な筒部３２ａと、筒部３２ａの外周面から外側に突出する鍔部３２ｂを有している。そして絶縁スリーブ３２を設置する工程では、筒部３２ａを挿通孔２２ａ（第二挿通孔２０２）に挿入し、鍔部３２ｂを補強板２０に当接させている。

【0088】

これにより、溶接金属Ｍの漏れを抑制することができる。

【0089】

また、スタッド溶接の後、絶縁スリーブ３２を除去し、スタッドボルト１０にナット１４を螺合させて、補強板２０を下フランジ２Ｂの側に押し付けている。

【0090】

これにより、より一体化を図ることができ、また、挿通孔２２ａ（第二挿通孔２０２）とスタッドボルト１０との間隙を塞ぐことができる。

【0091】

また、スタッド溶接の後、下フランジ２Ｂと補強板２０との間の空間Ｓに充填材５０を充填している。

【0092】

これにより、空間Ｓを構成している各部材（下フランジ２Ｂ、補強板２０など）を充填材５０で一体化することができる。なお、充填材５０は必須ではなく、空間Ｓに充填材５０を充填していなくてもよい。

【0093】

＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

【0094】

前述の実施形態では、鋼材としてＨ形鋼１（下フランジ２Ｂ）を例示していたが、Ｈ形鋼には限られず、他の鋼構造物であってもよい。

【0095】

また、前述の実施形態では、補強対象のＨ形鋼１（下フランジ２Ｂ）を補強する際には、上向きに溶接（スタッド溶接）を行っていたが、これには限られない。また、例えば、補強対象の鋼材が鉛直方向に沿っていてもよく（例えば柱でもよく）、この場合、横向き（水平に）スタッド溶接を行なえばよい。

【0096】

また、前述の実施形態では、補強板２０の挿通孔２２ａが、第一挿通孔２０１と第二挿通孔２０２の２段に形成されていたが、これには限られず、１段でもよいし、３段以上でもよい。１段の場合、例えば、金属フェルール孔３０ａに近い大きさの孔（例えば第一挿通孔２０１）のみを形成し、絶縁スリーブ３２の大きさや形状を調整することで、溶接金属Ｍの漏れを抑制するようにすればよい。

【0097】

また、前述の実施形態では、金属フェルール下地３００を補強板２０に溶接した後、金属フェルール下地３００に金属フェルール孔３０ａを形成することで金属フェルール３０を形成していたが、これには限られない。例えば、金属フェルール孔３０ａの形成された金属フェルール３０を補強板２０に溶接してもよい。そして、金属フェルール孔３０ａに連通する挿通孔２２ａを補強板２０に形成してもよい。

【符号の説明】

【0098】

１ Ｈ形鋼
２ フランジ
２Ａ 上フランジ
２Ｂ 下フランジ（鋼材）
４ ウェブ
１０ スタッドボルト（棒材）
１３ ワッシャー
１４ ナット（締付材）
２０ 補強板（板材）
２２ 受け部
２２ａ 挿通孔
２４ 堰部
３０ 金属フェルール
３０ａ 金属フェルール孔
３２ 絶縁スリーブ（耐火耐熱絶縁材）
３２ａ 筒部
３２ｂ 鍔部
３４ 養生部材
２０１ 第一挿通孔（第一径孔）
２０２ 第二挿通孔（第二径孔）
３００ 金属フェルール下地
Ｓ 空間（溶接空間）
Ｍ 溶接金属

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】