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【発明の名称】 鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造及びその施工方法
【発明者】 【氏名】高橋 一朗
【要約】 【課題】施工コストの大幅な低減を図ることができると共に、工場から現場迄の鉄骨梁部材の搬送作業を効率的に行なうことができ、薄肉筒部材をコンクリート硬化後に取り外し不要とした、鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造及びその施工方法を提供する。

【解決手段】鉄骨２４及び鉄筋２５をコンクリート２２中に内包した鉄骨鉄筋コンクリートにより構成し、貫通孔１４が形成された鉄骨鉄筋コンクリート構造材３０において、鉄骨に設けられた孔２４ｂに嵌合した嵌合部３２ａが鉄骨に溶接され、貫通孔の径と略同等または小径の軸孔３２ｂを有する鉄骨補強部材３２と、鉄骨補強部材の軸孔に直接又は間接的に設けられ、貫通孔のコンクリート型枠として機能する、金属製又は不燃性及び耐水性を有する材料により形成された薄肉筒部材３３，３７と、貫通孔の薄肉筒部材の周囲を囲むようにコンクリート中に内包された開口補強鉄筋２９,２９ａ，２９ｂとを備えた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨及び鉄筋をコンクリート中に内包した鉄骨鉄筋コンクリートにより建築構造材を構成し、当該構造材の幅方向に貫通孔が形成された鉄骨鉄筋コンクリート構造材において、
前記鉄骨に設けられた孔に嵌合した嵌合部が当該鉄骨に溶接され、前記貫通孔の径と略同等または小径の軸孔を有する鉄骨補強部材と、
前記鉄骨補強部材の軸孔に直接又は間接的に設けられ、前記構造材に形成された貫通孔のコンクリートの型枠として機能する、金属製又は不燃性及び耐水性を有する材料により形成された薄肉筒部材と、
前記貫通孔の薄肉筒部材の周囲を囲むようにコンクリート中に内包された開口補強鉄筋と
を備えたことを特徴とする鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造。
【請求項２】
前記鉄骨補強部材が、リング状の形状を有し、前記貫通孔の軸線に直交する面において、円形、楕円形、多角形、又はこれらに近い形状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造。
【請求項３】
前記鉄骨補強部材が、その外周に薄肉のフランジ部を有し、また、その軸方向の断面において、嵌合部に傾斜部が形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造。
【請求項４】
前記鉄骨補強部材の軸孔に嵌合して設けられた第１薄肉鋼管部材と、
前記第１薄肉筒部材の軸線に沿ってスライド可能に嵌合して連結された第２薄肉筒部材と
を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造。
【請求項５】
鉄骨及び鉄筋をコンクリート中に内包した鉄骨鉄筋コンクリートにより建築構造材を構成し、当該構造材の幅方向に貫通孔が形成された鉄骨鉄筋コンクリート構造材において、
前記鉄骨に設けられた孔に嵌合した嵌合部が当該鉄骨に溶接され、前記貫通孔の径と略同等または小径の軸孔を有する鉄骨補強部材と、
前記鉄骨補強部材の軸孔に直接又は間接的に設けられ、前記構造材に形成された貫通孔のコンクリートの型枠として機能する、金属製又は不燃性及び耐水性を有する材料により形成された薄肉筒部材と、
前記貫通孔の薄肉筒部材の周囲を囲むようにコンクリート中に内包された開口補強鉄筋とを備えた鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造の施工方法であって、
前記貫通孔のコンクリートの型枠として機能する前記薄肉筒部材は、コンクリート打設前に予め前記鉄骨補強金具に取付けられ、コンクリート硬化後に取り外す必要のないことを特徴とする鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨及び鉄筋をコンクリート中に内包して構成した鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）造の梁貫通孔の補強構造及びその施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６に示すように、隣り合う一対の柱１０と１０の間に掛け渡されて設けられた梁２０には、その長さ方向に間隔を置いて、梁２０を図中前後方向（幅方向）にわたって貫く複数の貫通孔１４が形成され、このような貫通孔１４は、建物の空調設備や給排水設備の配管やダクト（図示せず）等を通すのに用いることができるようになっている。
【０００３】
このように梁２０に貫通孔１４が形成されると、そのことにより梁２０の強度が低下するので、その低下した強度を補強する必要があるが、このように梁２０の低下した強度を補強するための従来の鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造について、図面に基づいて以下に説明する（非特許文献１参照）。
【０００４】
図７ないし図９には、鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）造の梁２０の断面が示されており、この梁２０のコンクリート２２中には、鉄骨２４の他に梁主筋や肋筋等の鉄筋が内包されるが、図が煩雑になるのを防止するために、これらの図にはそれらの梁主筋や肋筋等の鉄筋は省略して、鉄骨２４のみが表示されている。
【０００５】
梁２０は、コンクリート２２中にＨ型鋼を用いた鉄骨２４が内包されて設けられている。図７において鉄骨２４の、図中左右方向中央部において上下方向に伸びるように表示された、板状のウェブ２４ａの表裏両面には、図８に示すような、四辺形の鋼板２６が取付けられ、この鋼板２６はその全周の溶接部Ｍを溶接することにより上記ウェブ２４ａに一体的に固定されている。
【０００６】
図７に示すように、鉄骨２４のウェブ２４ａ及び鋼板２６のそれぞれの中央部には、互いに連通する同じ径の孔が設けられており、この孔には、コンクリート２２中をその幅全長にわたって貫く鋼管２８が挿通されている。この鋼管２８は、同図に示すように、その長さ方向中央部外周面の溶接部Ｍを溶接することにより、２枚の鋼板２６の孔の周りに固定されている。
【０００７】
図７に示す、ウェブ２４ａの表裏両面に取り付けられた２枚の鋼板２６の各面から、鋼管２８の軸方向（図中左右方向）に少し離れた位置のコンクリート２２中には、図９に示すような、鋼管２８からこの半径外方に少し離れてこの鋼管２８を囲むように、複数の開口補強鉄筋２７が配置されている。この開口補強鉄筋２７は、井桁状に４本配置されると共に、その井桁状の四隅部にもそれぞれ斜めに１本ずつ開口補強鉄筋２７が配置されるようになっている。
【非特許文献１】「建築鉄骨設計基準及び同解説」（平成１０年版） 建設大臣官房庁営繕部監修 社団法人公共建築協会出版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造においては、梁２０の、貫通孔１４をあけたことによる強度低下を補強するために、鉄骨２４のウェブ２４ａの表裏両面にそれぞれ鋼板２６を溶接により接合し、さらに梁２０の、コンクリート２２の幅全長にわたる鋼管２８をウェブ２４ａ及び鋼板２６の孔に挿通させて、その鋼管２８を鋼板２６に溶接により接合していたため、鉄骨２４のウェブ２４ａと、鋼板２６、及び鋼管２８間の、溶接施工箇所が多くなっていた。
【０００９】
このため、鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造の施工に大幅な施工工数と施工時間がかかり、それに伴って大幅な施工コスト増を招くという問題があった。
【００１０】
また、上記従来の鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造にあっては、鉄骨２４のウェブ２４ａと鋼板２６及び鋼管２８間の溶接は工場内において行なわれていたため、図７に示すように、鋼管２８の両端部が、鉄骨２４のフランジ２４ｃの幅よりも外側に突出した、嵩張った状態となり、そのような嵩張った状態の鉄骨梁部材を現場に搬送しなければならないので、その鉄骨梁部材の搬送作業を効率的に行なうことができないという問題があった。
【００１１】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、溶接の施工箇所を少なくして施工コストの大幅な低減を図ることができると共に、工場から現場迄の鉄骨梁部材の搬送作業を効率的に行なうことができるようにした鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造及びその施工方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明による鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造は、
鉄骨及び鉄筋をコンクリート中に内包した鉄骨鉄筋コンクリートにより建築構造材を構成し、当該構造材の幅方向に貫通孔が形成された鉄骨鉄筋コンクリート構造材において、
前記鉄骨に設けられた孔に嵌合した嵌合部が当該鉄骨に溶接され、前記貫通孔の径と略同等または小径の軸孔を有する鉄骨補強部材と、
前記鉄骨補強部材の軸孔に直接又は間接的に設けられ、前記構造材に形成された貫通孔のコンクリートの型枠として機能する、金属製又は不燃性及び耐水性を有する材料により形成された薄肉筒部材と、
前記貫通孔の薄肉筒部材の周囲を囲むようにコンクリート中に内包された開口補強鉄筋とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明による鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造は、前記鉄骨補強部材がリング状の形状を有し、前記貫通孔の軸線に直交する面において、円形、楕円形、多角形、またこれらに近い形状に形成されたことを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明による鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造は、前記鉄骨補強部材が、その外周に薄肉のフランジ部を有し、また、その軸方向の断面において、嵌合部に傾斜部が形成されたことを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明による鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造は、
前記鉄骨補強部材の軸孔に嵌合して設けられた第１薄肉鋼管部材と、
前記第１薄肉筒部材の軸線に沿ってスライド可能に嵌合して連結された第２薄肉筒部材とを有することを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明による鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造の施工方法は、
鉄骨及び鉄筋をコンクリート中に内包した鉄骨鉄筋コンクリートにより建築構造材を構成し、当該構造材の幅方向に貫通孔が形成された鉄骨鉄筋コンクリート構造材において、
前記鉄骨に設けられた孔に嵌合した嵌合部が当該鉄骨に溶接され、前記貫通孔の径と略同等または小径の軸孔を有する鉄骨補強部材と、
前記鉄骨補強部材の軸孔に直接又は間接的に設けられ、前記構造材に形成された貫通孔のコンクリートの型枠として機能する、金属製又は不燃性及び耐水性を有する材料により形成された薄肉筒部材と、
前記貫通孔の薄肉筒部材の周囲を囲むようにコンクリート中に内包された開口補強鉄筋とを備えた鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造の施工方法であって、
前記貫通孔のコンクリートの型枠として機能する前記薄肉筒部材は、コンクリート打設前に予め前記鉄骨補強金具に取付けられ、コンクリート硬化後に取り外す必要のないことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
このような本発明の鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造及びその施工方法によれば、溶接の施工箇所を少なくして施工工数や施工時間の低減を図ることにより、その施工コストの大幅な低減を図ることができると共に、工場から現場迄の、鉄骨鉄筋コンクリート構造材の梁に用いられる鉄骨梁部材の搬送作業を効率的に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１ないし図５は、本発明の一実施の形態に係る鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造及びその施工方法について説明するために参照する図である。従来と同様の部分には同一の符号を用いて説明するものとする。
【００１９】
図１は、コンクリート型枠３５内にコンクリート２２を打設することにより形成された、鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）造の建築構造材としての梁３０の断面を示す図である。この鉄骨鉄筋コンクリート造の梁３０は、コンクリート２２中に鉄骨２４と、その周りに配置された梁主筋２５ａ及び肋筋２５ｂ等の鉄筋２５が内包されて設けられている。
【００２０】
梁３０のコンクリート２２中に内包された、鉄骨２４のウェブ２４ａを貫通する孔２４ｂ（図２参照）には鉄骨補強部材３２の嵌合部が嵌合して、この鉄骨補強部材３２の嵌合部は図２に示すように、溶接部Ｍを溶接することにより鉄骨２４のウェブ２４ａに一体的に固定されている。
【００２１】
上記鉄骨補強部材３２は、鋼材を用いて鍛造により製造される鍛鋼、または鋳造により製造される鋳鋼により形成されている。また、図２に示すように、その外周に薄肉のフランジ部３２ｃを有し、鉄骨２４のウェブ２４ａの孔２４ｂに嵌合する嵌合部を有する鉄骨補強部材３２の、その嵌合部の軸方向の断面には傾斜部３２ａが形成されている。
【００２２】
このため、図２に示すように、鉄骨２４のウェブ２４ａの孔２４ｂの周面と、鉄骨補強部材３２の嵌合部である傾斜部３２ａとの間には、開先角度θの隙間が形成されているため、鉄骨補強部材３２は、図１に示すように、軸方向の断面が台形状に形成されている。そして、その開先角度θの隙間内の溶接部Ｍには溶接が施工されている。また鉄骨補強部材３２は、鉄骨２４のウェブ２４ａの厚さより大きな厚さに成形されている。
【００２３】
また鉄骨補強部材３２は、図４に示すように、その軸線と直交する面において円形状に形成されている。そして鉄骨補強部材３２には、図２に示すように、ウェブ２４ａの孔２４ｂより径が小さい軸孔３２ｂが形成されている。この軸孔３２ｂには、図１、図３に示すように、薄肉円筒部材３３（薄肉筒部材、第１薄肉筒部材）が嵌合して設けられている。薄肉円筒部材３３は、金属製、又は少なくとも不燃性及び耐水性を有する材料により形成されている。
【００２４】
薄肉円筒部材３３の両端部には、図３に示すようなスパイラル鋼管３７（薄肉筒部材、第２薄肉筒部材）が、薄肉円筒部材３３に対して軸方向にスライド可能に嵌合して連結している。このため、スパイラル鋼管３７を薄肉円筒部材３３に対して軸方向にスライドさせることにより、スパイラル鋼管３７の鉄骨補強部材３２と反対側の端部を、コンクリート型枠３５の内側面に隙間無く当接させることができる。
【００２５】
スパイラル鋼管３７は、帯状の薄板鋼板を螺旋状に巻いて、隣り合うその側部同士が接合して形成されたものであり、その接合部はカシメや半田付け等により接合されることにより、鋼管として高い強度を有するものとなっている。
【００２６】
スパイラル鋼管３７の、鉄骨補強部材３２と反対側の端部は、図３に示すような蓋部材３９により閉止され、スパイラル鋼管３７のその蓋部材３９により閉止された端部より僅かに鉄骨補強部材３２寄りの位置の、その周りには、図１に示すように、コンクリート２２を補強するための開口補強鉄筋２９ａ，２９ｂ（コンクリート補強鉄筋）が配置されている。
【００２７】
そして、開口補強鉄筋は、図９に示す従来例の開口補強鉄筋２７の他にも、図５に示す開口補強鉄筋２９のように一体に成形されたものがあり、例えばウェプレン（商品名）などが知られている。
このような開口補強鉄筋２９は、肋筋２５ｂ等の鉄筋に針金などにより結束して取付けられるが、薄肉筒部材のスパイラル鋼管３７に直接取付けて固定することもできる。
【００２８】
このような鉄骨鉄筋コンクリート構造材としての梁３０を施工する際には、梁３０を形成するためのコンクリート型枠３５内にコンクリートを打設するが、この本発明の一実施の形態においてはそのコンクリートの打設を行う前に予め、鉄骨補強部材３２の軸孔３２ｂ内に薄肉円筒部材３３が設けられている。
【００２９】
またこの薄肉円筒部材３３と共に、この薄肉円筒部材３３に対して軸方向にスライド可能なスパイラル鋼管３７が薄肉円筒部材３３の両端部に嵌合して設けられ、これらの薄肉円筒部材３３及びスパイラル鋼管３７はコンクリート型枠３５と共に、梁３０の貫通孔１４を形成するためのコンクリートの型枠としての機能を有している。
【００３０】
このように薄肉円筒部材３３及びスパイラル鋼管３７を、貫通孔１４を形成したい位置に予め配置してから、コンクリート型枠３５内に流動状のコンクリートの打設を行うと、コンクリート硬化後に、薄肉円筒部材３３及びスパイラル鋼管３７の内周面が貫通孔１４を形成することになる。
【００３１】
また、これらの薄肉円筒部材３３及びスパイラル鋼管３７は、コンクリートの型枠としての機能を有するものではあっても、コンクリート硬化後に除去されることはなく、そのまま梁３０の一部として残される。
【００３２】
このような、本発明の一実施の形態に係る鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造及びその施工方法によれば、従来のように溶接の施工箇所が多くなることはないので、その補強構造の施工工数や施工時間の低減を図ることができるため、その施工コストの大幅な低減を図ることができる。
【００３３】
すなわち、鉄骨２４のウェブ２４ａに設けられた鉄骨補強部材３２は、前記鍛鋼または鋳鋼により形成され、その厚さはウェブ２４ａの厚さより大きな厚さに成形することができるので、非常に高い剛性を有している。このため、従来用いていたような、鉄骨２４のウェブ２４ａの裏表に設けられる２枚の鋼板２６や鋼管２８を用いなくとも、そのウェブ２４ａの強度、ひいては鉄骨２４や梁３０の強度を充分補強することができる。
【００３４】
また、溶接を施工する場所は、図２に示すように、主に鉄骨２４のウェブ２４ａと鉄骨補強部材３２の間の溶接部Ｍの位置だけでよく、他には溶接を施工するとしても部分的な場所で、仮止め溶接の程度で足りるので、溶接の施工箇所を従来より少なくすることができる。このことにより、鉄骨鉄筋コンクリート構造材の施工工数や施工時間の低減を図ることができるので、その施工コストの大幅な低減を図ることができる。
【００３５】
また、貫通孔１４を囲むようにしてコンクリート２２中に開口補強鉄筋２９を内包させたため、コンクリート２２中に貫通孔１４があいていても、貫通孔１４の周りのコンクリート２２を補強することができる。
【００３６】
また、工場において一体に組み立てられた鉄骨２４、鉄骨補強部材３２及び薄肉円筒部材３３から成る鉄骨梁部材の、その薄肉円筒部材３３は、その長さが鉄骨２４のフランジ２４ｃの幅より短い長さのものを用いているため、薄肉円筒部材３３が鉄骨２４のフランジ２４ｃの幅よりも外側に突出して嵩張った状態となることはない。このため、そのような嵩張った状態の鉄骨梁部材を工場から現場に搬送することはないので、上記鉄骨梁部材の搬送作業を効率的に行なうことが可能となる。
【００３７】
また、貫通孔１４のコンクリート型枠として紙管を用いる場合もあるが、紙製なので燃えるおそれがある為コンクリート硬化後に取り外さなければならずそれだけ手間やコストがかかる他、紙管は水を含むと膨張して変形するという問題がある。これに対して上記本発明の実施の形態における薄肉円筒部材３３やスパイラル鋼管３７は金属製、又は少なくとも不燃性及び耐水性を有する材料により形成されているのでそのような問題はない。
【００３８】
なお、前記実施の形態においては、薄肉円筒部材３３やスパイラル鋼管３７としては断面が円形の円筒部材を用いたが、断面が円形以外の楕円形や角形等の形状の筒部材を用いることもできる。
【００３９】
また、前記実施の形態においては、鉄骨補強部材３２の軸孔３２ｂ内に取付けられた第１筒部材３３に第２筒部材３７がスライド可能に嵌合して取付けられるので、鉄骨鉄筋コンクリート構造材の施工において、鉄筋の施工及びコンクリート型枠の施工に先立って、予め一体に形成された開口補強鉄筋２９を第２筒部材３７に取付けたものを、スライドさせて鉄骨２４側に押し込んだ状態で鉄骨２４に仮付けして置くこともできるため、鉄筋２５の施工及びコンクリート型枠の施工に開口補強部材２９が干渉しないため、建築現場における作業を効率的に行うことが可能となる。
【００４０】
また、前記実施の形態においては、その軸線と直交する面において円形状の鉄骨補強部材３２を用いたが、円形に近い形状、楕円形又はそれに近い形状、或は、３〜８角形等の多角形等の、他の形状の鉄骨補強用部材を用いることもできる。
【００４１】
また、前記実施の形態においては鉄骨２４にＨ型鋼を用いていたが、鉄骨２４はＨ型に限定する必要はなく、他のどのような断面形状の鉄骨を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鉄骨鉄筋コンクリート構造材の補強構造を示す梁３０の断面図である。
【図２】図１における梁３０の鉄骨２４のウェブ２４ａと鉄骨補強部材３２との間の開先角度θの隙間の溶接部Ｍを示す部分拡大断面図である。
【図３】図１における梁３０の鉄骨補強部材３２、薄肉円筒部材３３、スパイラル鋼管３７、蓋部材３９及び開口補強鉄筋２９を示すその分解側面断面図である。
【図４】図３における鉄骨補強部材３２のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。
【図５】図３における開口補強鉄筋２９のＶ−Ｖ線矢視図である。
【図６】従来の鉄骨鉄筋コンクリート構造材としての柱１０，１０間に設けられた梁２０を示す一部破断正面図である。
【図７】図６における梁２０のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図７における梁２０のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】図７における梁２０のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 柱
１４ 貫通孔
２０ 梁
２２ コンクリート
２４ 鉄骨
２４ａ ウェブ
２４ｂ 孔
２５ 鉄筋
２５ａ 梁主筋
２５ｂ 肋筋
２６ 鋼板
２７ 開口補強鉄筋
２８ 鋼管
２９，２９ａ，２９ｂ 開口補強鉄筋
３０ 梁
３２ 鉄骨補強部材
３２ａ 傾斜部
３２ｂ 軸孔
３３ 薄肉円筒部材
３７ スパイラル鋼管
３９ 蓋部材
Ｍ 溶接部
θ 開先角度
【出願人】 【識別番号】０００２３３２３９
【氏名又は名称】日立機材株式会社
【出願日】 平成１７年６月２４日（２００５．６．２４）
【代理人】 【識別番号】１０００８７７１２
【弁理士】
【氏名又は名称】山木 義明
【公開番号】 特開２００７−２５７８（Ｐ２００７−２５７８Ａ）
【公開日】 平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【出願番号】 特願２００５−１８５７７８（Ｐ２００５−１８５７７８）