JPH089898B2 - 鉄筋又は鉄骨・鉄筋コンクリート構造物の梁部貫通孔周辺補強材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鉄筋又は鉄骨・鉄筋コンクリート構造物の
梁部貫通孔周辺補強材の改良に関するものである。

［従来の技術と発明が解決すべき課題］ 鉄筋又は鉄骨・鉄筋コンクリート構造物の梁部におい
ては、空調、給排水、配電のために貫通孔（以下単に孔
という）が穿設されるが、この孔部分は構造的に弱くな
ることから、孔周辺を補強しなければならない。この補
強手段としては、鉄筋を組んだ金網にて貫通孔周辺を補
強することが行なわれる。

一般に、この梁の孔周辺を鉄筋の金網で補強する場
合、強度的な面からは、孔周辺にかかるせん断力に対し
ては孔を中心に斜方向の鉄筋の配置が必要で、特に、孔
中心部より45度方向の線上と直交する斜方向の鉄筋の配
置が最も望ましい。

また、施工面では、補強材の金網の外形が方形で角が
張出している場合、取付け時この角が邪魔になり作業が
行ない難く、角が無い方が望ましい。更に、金網を厚さ
方向で考えた場合、鉄筋相互が溶接で３層（３重）にな
っている場合、コンクリートを補強材の部分に打設する
時、コンクリートの流動性が阻害され、コンクリートの
充填性が不充分になるおそれがあるので、金網は出来る
だけ２層で構成する方が好ましいことも分かっている。

また更に、実験により従来の様に孔に対して水平方向
と斜方向に該当する部分に鉄筋を均一に配置したもので
は、一部の形態のものを除いて水平方向に該当する部分
の強度が不足する場合のあることが分かった。

一方、これらの点を考慮して、従来の補強材を考える
と、例えば、特公昭44−21260号公報の実施例におい
て、補強材は孔に対して斜方向の鉄筋を直交させた２層
の長方形のものより成り、強度的には非常に優れている
が、外形が長方形であるため角が出ており、取付作業が
行い難いことがある。

他方、特公昭59−10454号公報に示されているもの
は、施工性については余り問題はないが、孔に対して水
平方向に該当する部分の補強筋量が不足しているため、
この部分が強度面で劣る。

本発明は、これらの従来技術の問題点を改良するため
になされたもので、強度面において、孔に対して水平方
向に該当する部分の強度を高め、耐震性能を向上させた
ものである。また、施工面では補強材の方形の角にあた
る部分を無くし、又厚さを２層とすることにより良好な
施工性をもたせようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するための本発明の補強材は、以下の
通りである。

すなわち、第１発明は、 水平な鉄筋の両端で一定の傾斜角度を保って曲げ、左
右の傾斜させた部分の角度及び長さを同一とした主筋と
主筋同士を連結する補助筋から成る補強材において、 上部部分は、 複数の主筋が同一平面上で水平部分を平行に一定の間
隔を保って配置され、主筋の水平部分における補助筋が
主筋と斜交し、補助筋が、主筋の水平部分の中心線から
左右対称となるように、しかも主筋に対して同一面側に
配置されて主筋と連結された外形がほぼ 形の形状から成り、 下側部分は、 上部部分の補助筋と同一面側に、複数の主筋が同一平
面上で水平部分を平行に一定の間隔を保って配置され、
主筋の水平部分における補助筋が主筋と斜交し、補助筋
が、主筋の水平部分の中心線から左右対称となるよう
に、さらに上部部分の主筋と同一面側に配置されて主筋
と連結された外形がほぼ 形の形状から成り、 上部部分と下部部分の互いの主筋の傾斜させた部分、
又は主筋の傾斜させた部分と最も外側にある主筋の傾斜
させた部分からの垂直な延長部分が重ね合って連結され
ており、外形がほぼ８角形で２層から成ることを特徴と
する鉄筋又は鉄骨・鉄筋コンクリート構造物の梁部貫通
孔周辺補強材。

また、第２発明は、 水平な鉄筋の両端で一定の傾斜角度を保って曲げ、左
右の傾斜させた部分の角度及び長さを同一とした外主筋
10−１とＶ字型に曲げた内主筋10−２及びこれら主筋同
士を連結する、水平な鉄筋の両端で一定の傾斜角度を保
って曲げ左右の傾斜させた部分の角度及び長さを同一と
した補助筋20から成る補強材において、 上部部分は、 外主筋10−１の水平部分の中央に内主筋10−２の逆Ｖ
字型の頂点が固定され、外主筋10−１の一端の傾斜させ
た部分と内主筋10−２の一辺の傾斜した部分及び外主筋
10−１の他端の傾斜させた部分と内主筋10−２の他辺の
傾斜した部分が各々互いに同一平面上で平行に配置さ
れ、補助筋20は外主筋10−１及び内主筋10−２に同一面
側で交叉しており、しかも補助筋20の水平部分と外主筋
10−１の水平部分は互いに平行で、補助筋20の傾斜させ
た部分と外主筋10−１が連結された外形がほぼ 形の形状から成り、 下部部分は、 上部部分の補助筋20と同一面側に、外主筋10−１の水
平部分の中央に内主筋10−２のＶ字型の底点が固定さ
れ、外主筋10−１の一端の傾斜させた部分と内主筋10−
２の一辺の傾斜した部分及び外主筋10−１の他端の傾斜
させた部分と内主筋10−２の他辺の傾斜した部分が各々
互いに同一平面上で平行に配置され、上部部分の外主筋
10−１及び内主筋10−２と同一面側で、補助筋20は外主
筋10−１及び内主筋10−２に交叉しており、しかも補助
筋20の水平部分と外主筋10−１の水平部分は互いに平行
で、補助筋20の傾斜させた部分と外主筋10−１が連結さ
れた外形がほぼ 形の形状から成り、 上部部分と下部部分の互いの外主筋10−１及び内主筋
10−２の傾斜させた部分又は傾斜させた部分からの垂直
な延長部分が重ね合って連結されており、外形がほぼ８
角形で２層から成ることを特徴とする鉄筋又は鉄骨・鉄
筋コンクリート構造物の梁部貫通孔周辺補強材。

［作用］ このように本発明の補強材は、鉄筋からなる主筋と補
強筋とを合理的に配置し、強度面において、第１発明
は、 孔の斜方向に該当する部分に対しては、主筋の傾斜さ
せた部分を配し、孔の水平方向に該当する部分に対して
は、主筋の水平部分と、主筋の水平部分に斜交する補助
筋を配することにより、 また、第２発明は、 孔の斜方向に該当する部分に対しては、外主筋10−１
の傾斜させた部分と、内主筋10−２の辺の傾斜した部分
を配し、孔の水平方向に該当する部分に対しては、外主
筋10−１の水平部分、補助筋20の水平部分、及び内主筋
10−２の逆Ｖ字型の頂点（又はＶ字型の底点）近くの傾
斜した部分を配することにより、 一層強度を高め、耐震性能を向上させたものである。
施工面では補強材の方形の角にあたる部分を無くし、又
厚さを２層とすることにより良好な施工性を発揮するこ
とが出来る。

［発明の詳細］ 本発明の補強材は以下の考え方に基づくものである。

水平方向の主筋と斜方向の主筋を溶接で重ね２層とな
ることを避け、補強材の上部部分と下部部分において、
望ましい方向の角度に屈曲させた一体の鉄筋を主筋とし
て同一平面上に複数配置して用いることにより、１層と
し、主筋同士を連結する補助筋を主筋に対して同一面側
に配置して２層とし、全体が２層となる様にする。この
構成により孔の水平方向に該当する部分に斜筋が配置さ
れており、外形は角の取れたほぼ８角形で、内部に梁の
孔が内るほぼ６角形の空間部のある、厚さは２層の形状
の補強材が得られる。

この構成により、孔の水平方向に該当する部分の強度
が向上し、耐震性に優れ、施工性が良い。また、製造
時、製造工程が簡単で自動化し易い利点がある。

以下、説明の都合上、略図により本発明の構成を説明
する。

まず、第１発明は以下の通りである。

第１図において、水平な鉄筋をその両端で一定の傾斜
角度θ_１で曲げ、これら左右の傾斜させた部分の長さ及
び角度を同一としたものを主筋Ａとする。上部部分C₁は
主筋Ａが複数本（図では３本）同一平面上で、水平部分
を平行に一定の間隔を保って配置され、補助筋Ｂが、主
筋Ａの水平部分において主筋Ａと斜交し、更に、主筋Ａ
の傾斜させた部分において交叉し（第１発明においては
必ずしも主筋の傾斜させた部分において交叉する補助筋
を必要としない。）、複数（図では６本）適当な間隔を
置いて、主筋Ａの水平部分の中心線から左右対称となる
様に、しかも主筋Ａに対して同一面側に配置され、主筋
Ａと補助筋Ｂの交点を溶接で連結した形状のものから成
る（図において、実線は１層目を、点線は２層目を示
す）。上部部分C₁は外形がほぼ 形となっている。

次に第２図に上部部分C₁と上部部分を180度対称とし
た形の下部部分C₂から成る補強材を示す。

下部部分C₂は、 上部部分の補助筋と同一面側に、３本の主筋が同一平
面上で水平部分を平行に一定の間隔を保って配置され、
補助筋が、主筋の水平部分において２本主筋と斜交し、
主筋の傾斜させた部分において４本交叉し、主筋の水平
部分の中心線から左右対称になる様に、しかも、上部部
分の主筋と同一面側に配置された外形がほぼ 形の形状から成っている（図において、実線は１層目、
点線は２層目を示す）。

上部部分C₁と下部部分C₂の相互の主筋Ａの傾斜させた
部分の重ね合った各交点が溶接で連結されている（又
は、上部部分と下部部分のお互いの主筋の傾斜させた部
分と、最も外側にある主筋の傾斜させた部分からの垂直
な延長部分が重ね合って溶接で連結されている一図示せ
ず）。

補強材は、 外形がほぼ８角形で中央内部は梁の孔が入る６角形の
空間を持ち、鉄筋を２層に重ねた形状である。

第１図において、主筋Ａの傾斜させた部分の角度θ_１
は、補強材の耐せん断力の点からは45度が好ましいが、
35〜55度でも問題ない。また、配置された主筋の水平部
分から傾斜させた部分に変る曲点Ｄは、各主筋の同一位
置の各曲点Ｄを結ぶ線が直線上にあることが設計上望ま
しく、主筋Ａの水平部分に対して左右の曲点Ｄ間を結ん
で出来る角度θ_２は90度が好ましいが、60〜120度でも
問題はない。ただし、上記θ₁,θ_２の角度が上記の範囲
を大きくはずれて来ると、補強材の長さが横又は縦に長
くなり過ぎて不都合が生じる。

次に、補助筋Ｂは、主筋Ａ同士を連結する役目と、コ
ンクリートとの定着性を良くするためと、ひび割れ進展
を抑止する効果を持つが、特に、主筋の水平部分におい
て主筋と斜交する補助筋は、孔の水平方向に該当する部
分の補強筋量の不足を補って耐震性能を向上させる効果
がある。斜交の角度としてはほぼ45度とすることが最も
効果的である。

従来の鉄筋コンクリート計算規準における有孔梁のせ
ん断耐力の計算においては、第３図に示すように、開孔
部センター斜め45度方向に発生するせん断ひび割れを抑
止することを前提に孔の斜方向に該当する部分の鉄筋の
補強筋量を設定し、孔に対して水平方向と斜方向に該当
する部分に鉄筋を均一に配置していた。即ち、孔に対し
て斜方向に該当する部分の強度が満足されていれば、水
平方向に該当する部分の強度は当然に満足されているも
のとしていた。しかし、場合により水平方向に該当する
部分の補強筋量が少ない場合があり、水平方向に該当す
る部分の強度が足りず、開孔部センター斜め45度方向の
せん断ひび割れに先行して、水平方向に該当する部分に
発生する開孔部上下接線方向のせん断ひび割れが進展
し、梁が破壊する場合があることが分った。例えば、せ
ん断スパン比が比較的小さく、開孔比径（開孔径／梁せ
い）が大きいという非常に厳しい応力条件下において
は、補強筋量のより少ない箇所、特に開孔部上下の接線
方向（第３図参照）にせん断ひび割れが発生し、これが
更に、水平方向に該当する部分の鉄筋をまたぐように進
展し、梁が破壊する傾向がある。そのため水平方向に該
当する部分についても、斜方向に該当する部分と同等な
補強筋量を必要とすることが分った。

即ち、主筋Ａの水平部分と補助筋Ｂを直交させた第４
図及び主筋Ａの水平部分と補助筋Ｂを斜交させた第５図
のものを使用した有孔梁について行なったせん断力繰り
返し載荷実験において、斜交した補助筋Ｂが開孔部接線
方向のせん断ひび割れの進展を充分抑止し、ひび割れが
広範囲に分散されることにより耐力及び変形能が向上す
ることが、第６図、第７図により確認されている。本実
験の部材角:1/100でのひび割れ図を第６図に示す。図中
実線は正加力時のひび割れを、破線は負加力時のひび割
れを示す。また、本実験の荷重一変形曲線の包絡線図を
第７図に示す。

補助筋の形状は直線の棒状のもの、折曲げられたＶ
状、或は図示のようなＷ状等主筋と連結される形状のも
のであれば、いずれのものでも良い。又、主筋の水平部
分の強度をより向上させるためには、水平部分にメッシ
ュ金網、エキスバンド鋼板等を使用することも出来る。

第２発明は以下の通りである。

第８図において、水平な鉄筋をその両端で傾斜角度θ
₁₀で曲げ、これら左右の傾斜させた部分の長さを同一と
し、更にそれらの延長部分を垂直に曲げたものを外主筋
10−１（なお、第１発明で説明したように、主筋の垂直
に曲げた部分が無いもので良いが、別の例示として、こ
こでは垂直部分がある場合のもので説明する）、外主筋
10−１の水平部分に対する傾斜角度をθ₁₀としてＶ字型
に曲げ２辺の長さを同一としたものを内主筋10−２、ま
た、水平な鉄筋の両端で一定の傾斜角度を保って曲げ、
左右の傾斜させた部分の角度及び長さを同一としたもの
を補助筋20とする。

上部部分C₁₀は、外主筋10−１の水平部分の中央に内
主筋10−２の逆Ｖ字型の頂点が固定され、外主筋10−１
の傾斜させた部分と内主筋10−２の傾斜した部分が同一
平面上で平行に配置され、補助筋20は外主筋10−１と内
主筋10−２に同一面側で交叉し、補助筋20の水平部分と
外主筋10−１の水平部分は互いに平行で、補助筋20の傾
斜させた部分と外主筋10−１が連結された外形がほぼ 形の形状から成る（図において、実線は１層目を、点線
は２層目を示す）。

次に、第９図に、上部部分C₁₀と上部部分を180度対称
とした形の下部部分C₂₀から成る補強材を示す。

下部部分C₂₀は外形がほぼ 形の形状をしていて（図において、実線は１層目を、点
線は２層目を示す）、補強材は上部部分C₁₀と下部部分C
₂₀のお互いの主筋の傾斜させた部分と、主筋の傾斜させ
た部分からの垂直な延長部分が重ね合った各交点が溶接
で連結されている。又は、上部部分と下部部分のお互い
の主筋の傾斜させた部分の重ね合った各交点が溶接で連
結されいる（図示せず）。

第２発明においても第１発明と同様に、孔の水平方向
に該当する部分を斜筋により補強しているので、耐震性
能を向上させる効果がある。

本発明の補強材を製造する時、補強材の１層目に該当
する主筋と補助筋を１層目に配置し、次に２層目に該当
する主筋と補助筋を２層目に配置して連結する場合、又
は上部部分（下部部分）に当る部品を作っておき、それ
ら２個を組合せて連結する場合等が考えられる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の梁貫通孔補強材は、強
度面では耐震性能を向上させることができ、施工面では
厚さが２層から成っており、しかも外形は方形でなく角
が取れているので施工し易い。

［実施例］ 第10図〜第12図に本発明の第１発明の、第13図に第２
発明の実施例を示す。図において、斜線で示されていた
ものは１層目で、斜線の無いものが２層目であることを
示す。

第10図は、中央部に梁の孔が位置する空間部３を有
し、該空間部を挟んで上下それぞれ２本の平行に配置し
た主筋１と主筋に斜交して溶接される棒状の補助筋２と
から形成される補強材を示している。図示の例では上部
部分の主筋と下部部分の補助筋が１層目で、上部部分の
補助筋と下部部分の主筋が２層目となっている。

また、第11図及び第12図の例においては、Ｗ状の補助
筋２を使用し、最も外側にある主筋１は、主筋の水平部
分に続く左右の傾斜させた部分の延長線を更に、垂直方
向に一定の長さ延ばした補強材を示している。

第13図は、外主筋10−１は、外主筋の水平部分に続く
左右の傾斜させた部分の延長線を更に、垂直方向に一定
の長さ延ばした場合で、外主筋10−１の水平部分の中央
に内主筋10−２の逆Ｖ字型の頂点（Ｖ字型の底点）を配
置し、これらの主筋に補助筋20が交叉して形成される補
強材を示している。

第14図は、第13図の外主筋10−１の垂直に曲げた部分
がない場合の補強材を示している。

上記の主筋と補助筋の交点はすべて溶接で連結してい
る。また、これらの補強材は、使用する孔の径や、梁の
構造、サイズなどに応じて適宜選択して使用すればよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１発明の基本的な構成を
説明するための略図、第３図は補強材の開孔部センター
に対し発生するせん断ひび割れの状態を示す説明図、第
４図は主筋の水平部分における補助筋を直交させた補強
材の例を示す平面図、第５図は主筋の水平部分における
補助筋を斜交させた補強材の例を示す平面図、第６図は
有孔梁についてのせん断力繰り返し載荷実験の結果を示
す説明図で、（ａ）が第４図の補強材を使用した場合の
図、（ｂ）が第５図の補強材を使用した場合の図であ
る。第７図は第６図の実験に基づく荷重一変形曲線の包
絡線図である。第８図及び第９図は本発明の第２発明の
基本的な構成を説明するための略図、第10図〜第12図は
第１発明の実施例を、第13図及び第14図は第２発明の実
施例を各々示す平面図である。 Ａ……主筋、Ｂ……補助筋、C₁……第１発明の補強材の
上部部分、C₂……第１発明の補強材の下部部分、C₁₀…
…第２発明の補強材の上部部分、C₂₀……第２発明の補
強材の下部部分、Ｄ……曲点、１……主助、２……補助
筋、３……中央空間部、10−１……外主筋、10−２……
内主筋、20……補助筋

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平な鉄筋の両端で一定の傾斜角度を保っ
   て曲げ、左右の傾斜させた部分の角度及び長さを同一と
   した主筋と主筋同士を連結する補助筋から成る補強材に
   おいて、 上部部分は、 複数の主筋が同一平面上で水平部分を平行に一定の間隔
   を保って配置され、主筋の水平部分における補助筋が主
   筋と斜交し、補助筋が、主筋の水平部分の中心線から左
   右対称となるように、しかも主筋に対して同一面側に配
   置されて主筋と連結された外形がほぼ 形の形状から成り、 下側部分は、 上部部分の補助筋と同一面側に、複数の主筋が同一平面
   上で水平部分を平行に一定の間隔を保って配置され、主
   筋の水平部分における補助筋が主筋と斜交し、補助筋
   が、主筋の水平部分の中心線から左右対称となるよう
   に、さらに上部部分の主筋と同一面側に配置されて主筋
   と連結された外形がほぼ 形の形状から成り、 上部部分と下部部分の互いの主筋の傾斜させた部分、又
   は主筋の傾斜させた部分と最も外側にある主筋の傾斜さ
   せた部分からの垂直な延長部分が重ね合って連結されて
   おり、外形がほぼ８角形で２層から成ることを特徴とす
   る鉄筋又は鉄骨・鉄筋コンクリート構造物の梁部貫通孔
   周辺補強材。
2. 【請求項２】水平な鉄筋の両端で一定の傾斜角度を保っ
   て曲げ、左右の傾斜させた部分の角度及び長さを同一と
   した外主筋（10−１）とＶ字型に曲げた内主筋（10−
   ２）及びこれら主筋同士を連結する、水平な鉄筋の両端
   で一定の傾斜角度を保って曲げ左右の傾斜させた部分の
   角度及び長さを同一とした補助筋（20）から成る補強材
   において、 上部部分は、 外主筋（10−１）の水平部分の中央に内主筋（10−２）
   の逆Ｖ字型の頂点が固定され、外主筋（10−１）の一端
   の傾斜させた部分と内主筋（10−２）の一辺の傾斜した
   部分及び外主筋（10−１）の他端の傾斜させた部分と内
   主筋（10−２）の他辺の傾斜した部分が各々互いに同一
   平面上で平行に配置され、補助筋（20）は外主筋（10−
   １）及び内主筋（10−２）に同一面側で交叉しており、
   しかも補助筋（20）の水平部分と外主筋（10−１）の水
   平部分は互いに平行で、補助筋（20）の傾斜させた部分
   と外主筋（10−１）が連結された外形がほぼ 形の形状から成り、 下部部分は、 上部部分の補助筋（20）と同一面側に、外主筋（10−
   １）の水平部分の中央に内主筋（10−２）のＶ字型の底
   点が固定され、外主筋（10−１）の一端の傾斜させた部
   分と内主筋（10−２）の一辺の傾斜した部分及び外主筋
   （10−１）の他端の傾斜させた部分と内主筋（10−２）
   の他辺の傾斜した部分が各々互いに同一平面上で平行に
   配置され、上部部分の外主筋（10−１）及び内主筋（10
   −２）と同一面側で、補助筋（20）は外主筋（10−１）
   及び内主筋（10−２）に交叉しており、しかも補助筋
   （20）の水平部分と外主筋（10−１）の水平部分は互い
   に平行で、補助筋（20）の傾斜させた部分と外主筋（10
   −１）が連結された外形がほぼ 形の形状から成り、 上部部分と下部部分の互いの外主筋（10−１）及び内主
   筋（10−２）の傾斜させた部分又は傾斜させた部分から
   の垂直な延長部分が重ね合って連結されており、外形が
   ほぼ８角形で２層から成ることを特徴とする鉄筋又は鉄
   骨・鉄筋コンクリート構造物の梁部貫通孔周辺補強材。