(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強対象柱を囲むように該補強対象柱の外面に複数枚の鋼板を配置する工程、
接着剤の含浸された補強シートを該鋼板の外面に貼り付ける工程、および
隣接する該鋼板の端部同士を連結する工程、
を包含する柱の補強工法。
【請求項２】
前記補強シートの接着剤含浸量が、２５０ｇ/ｍ２〜３５０ｇ/ｍ２であるように、接着剤含浸シートを予め作成しその上で現場に搬入する請求項１に記載の柱の補強工法。
【請求項３】
補強対象柱を囲むように該補強対象柱の外面に配置された複数枚の鋼板と、
該鋼板の外面に接着剤を介して貼付された補強シートとを備え、
隣接する該鋼板の端部同士を締結具によって直接もしくは該補強シートの端部同士を介して連結した柱の補強構造。
【請求項４】
前記補強シートの接着剤含浸量が、２５０ｇ/ｍ２〜３５０ｇ/ｍ２である請求項３に記載の柱の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下鉄の中柱、高架橋、駐車場での柱、建物の災害発生直後の柱の補強など、作業空間と作業時間の極めて限定的な状況下での補強対象柱の補強工法と補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下鉄のトンネル内の中柱、高架橋、駐車場での柱、建物の災害発生直後の柱などの補強工事は、作業空間と作業時間が極めて制約された状況で行われる。
【０００３】
例えば、地下鉄のトンネル内の中柱を補強する場合、運転営業時間外の夜間の短時間に施工しなければならない。具体的には、地下鉄のレールに供給する電流を止めてから３０分間はレールに電流が流れていることも考慮すると、一日の作業時間は、電車を止めている夜間の数時間、午前１時から４時までの約３時間、の工事時間しかない。
【０００４】
しかも、中柱と電車との間隙が狭く、作業空間が極めて限られている。このように地下鉄のトンネル内に確保できる作業空間は狭いため、重機および大型の装置は使用できない。高架橋、駐車場柱、災害発生建物現場のいずれも時間的、空間的制限において全く同様である。
【０００５】
ところで、従来より、建造物の柱の耐震性を高めるために、柱の周囲を補強材で囲って補強する方法が提案されている。
【０００６】
例えば、特開平９−１７７３３４号公報（特許文献１）には、コンクリート柱の補強工法が開示されている。この特許文献１に開示の補強方法は、図７に示すように、複数の鋼板４０をコンクリート柱１を囲むように配置し、隣接する鋼板４０の端部同士を重ね合わせてボルト・ナット４１で連結し、コンクリート柱１と鋼板４０との隙間部４２内にグラウト材を充填するという方法である。
【０００７】
また、特開２００５−２３７４５号公報（特許文献２）にも、コンクリート柱の補強工法が開示されている。この特許文献２に開示の補強方法は、図８に示すように、断面がＬ字形に形成された鋼板４５をコンクリート柱１を囲むようにコンクリート柱１の４隅に配置し、これらの鋼板４５の外周に帯状繊維シート４６を巻きつけることによってこれらの鋼板４５を結束し、４枚の鋼板４５とコンクリート柱１との隙間部４２内にグラウト材を充填するという方法である。
【０００８】
しかし、これらの補強工法では、コンクリート柱と鋼板との隙間部に充填されたグラウト材が固化するのに要する養生期間が長い。そのため、これらの特許文献に開示の補強方法は、上記のように地下鉄のトンネルの中柱を補強する場合のように短時間で補強作業を行わなければならない状況下での補強方法として採用することはできない。しかも、これらの補強方法では、柱と鋼板との間の隙間部内にグラウト材を注入するための注入装置が狭い作業空間で使用する必要があるため、現場での作業が非常に難しいものとなる。
【０００９】
本願発明者は、グラウト材を使用することなく補強対象柱（例えば、コンクリート柱）を補強する方法として、補強対象柱の周囲を囲むように複数枚の鋼板を配置し、その鋼板の外周面に接着剤を塗布しながら帯状繊維シートを巻き付ける方法を検討したが、グラウト材を使わないので作業が早く、しかも耐震の強度もグラウト材を使用する場合と比べて変わらないものの（例えば、非特許文献１参照：なおこの文献はクラウド材でもあるモル
タルを用いて補強鋼板の耐震強度性能を調べている。）、塗布接着剤が接着剤として十分に機能するには、それなりの硬化時間が必要で、そのために限られた作業時間内に手早く補強作業を効率よく完結させることが難しい。より接着力を高めるべく、塗布量を増やしても適度に硬化するまでに接着剤が下方に垂れ落ち、地面や床に垂れ落ちた接着剤の除去にも手間と時間を要した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１７７３３４号公報
【特許文献２】特開２００５−２３７４５号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】土木学会第５１回年次学術講演会（平成８年９月）Ｖ−５２９「鋼板巻き補強におけるディテールの影響に関する実験的研究」  ｐ１０５６〜ｐ１０５７  ＪＲ東海  正員○田畑  裕  鉄道総合技術研究所  正員  佐藤  勉  鉄道総合技術研究所  正員  渡邉忠朋  鉄道総合技術研究所  正員  安原真人
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この補強対象柱を囲む鋼板の周りに帯状繊維シートを巻き付ける補強工法では、帯状繊維シートによる強度を上げるためには、鋼板の周りに接着剤を塗布しながら帯状繊維シートを二重、三重に巻き付けるということが必要となるが、その際、接着剤がシートから垂れ落ちることを防ぐことができないため、帯状繊維シートに保持されるはずの接着剤の量が不十分となり、強度不足を生じることがわかった。
【００１３】
例えば、充分な強度を持たせるためには、帯状繊維シートにつき３００ｇ/ｍ２の接着
剤を保持させる必要があるが、現場で鋼板の周りに接着剤を塗布しながらシートを巻き付けると、接着剤が垂れ落ちるため、接着剤が帯状繊維シートにつき２００ｇ/ｍ２程度し
か保持されないことがわかった。
【００１４】
しかも、接着剤を帯状繊維シートに塗布する際、上記したように、帯状繊維シートから垂れ落ちた接着剤が地下鉄のトンネル内の床面を汚す欠点がある。この接着剤で汚れた床面は清掃する必要があるが、上記のとおり工事時間が限られているため、床面を清掃することができない。
【００１５】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、作業空間と作業時間の極めて限定的な状況下で補強対象柱の補強作業を簡便かつ効率的になし得る柱の補強工法および柱の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】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明は以下を特徴とする。
（項目１）
複数枚の鋼板を、補強対象柱の周囲に配置する工程、接着剤の含浸された補強シートを該鋼板の外面に貼り付ける工程、および隣接する該鋼板の端部同士を連結する工程、を包含する柱の補強工法。
（項目２）
前記補強シートの接着剤含浸量が、２５０ｇ/ｍ２〜３５０ｇ/ｍ２であるように、接着剤含浸シートを予め作成しその上で現場に搬入する項目１に記載の柱の補強工法。
（項目３）
補強対象柱の周囲に配置された複数枚の鋼板と、該鋼板の外面に接着剤を介して貼付さ
れた補強シートとを備え、隣接する該鋼板の端部同士を締結具によって直接もしくは該補強シートの端部同士を介して連結した柱の補強構造。
（項目４）
前記補強シートの接着剤含浸量が、２５０ｇ/ｍ２〜３５０ｇ/ｍ２である項目３に記載の柱の補強構造。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の補強工法によれば、接着剤の含浸された補強シートを鋼板の外面に貼り付けるので、工場などで接着剤含浸シートを予め作成しておき、この接着剤含浸シートを現場に搬入し現場の鋼板に貼り付けるだけで、接着剤含浸シートの貼り付け作業が行える。従って、現場で補強シートを接着剤によって鋼板の外面に貼り付ける作業が不要となり、現場で接着剤塗布のための時間を省略することができる。
【００１８】
しかも、従来のように、接着剤を鋼板あるいはシートの外面に塗布することはしないので、接着剤は適度に硬化し適切な接着力を生じているため、現場で接着剤が垂れて現場の床面を汚すことがない。
【００１９】
さらに、補強シートに接着剤を含浸させ適切な量を付着させることができるので、接着剤不足による強度低下もない。現場で垂れ落ちることもない。よって、補強シートの貼り付け枚数を、現場で接着剤を塗布しながらシートを貼り付ける場合に比べて少なくすることができる。むしろ、例えば、従来の補強工法ではシートを３重巻きとする必要がある場合には、本発明では２重巻きとしても強度不足を生じない。
【００２０】
本発明の補強構造によれば、隣接する鋼板の端部同士を締結具によって直接もしくは補強シートの端部同士を介して連結したので、この連結作業によって鋼板および補強シートを柱の周囲に固定でき、短時間で柱を補強することができる。しかも、鋼板と補強シートとの組み合わせによって、鋼板の剛性と補強シートの特性とを合わせて柱を補強できるので、柱の耐震性を向上することができる。補強強度が十分であるから比較的薄肉の鋼板（1.2〜2.0ｍｍ）を使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】地下鉄の構内を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す地下鉄の構内の概略平面図である。
【図３】本発明の一実施例の地下鉄の中柱の要部の斜視図である。
【図４】図３に示す中柱の断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ鋼板の端部の連結部分の断面図である。
【図６】本発明の他の実施例の中柱の断面図である。
【図７】従来のコンクリート柱の補強構造の断面図である。
【図８】他の従来のコンクリート柱の補強構造の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
本発明は、地下鉄のトンネルの中柱、高架橋、駐車場での柱、建物の災害発生直後の柱などの補強対象柱を、作業空間と作業時間が極めて制限された状況下で行う補強対象柱の補強工法に適用することができる。
【００２４】
本発明でいう補強対象柱は、鉄筋コンクリート柱、鉄骨鉄筋コンクリート柱、鋼管コンクリート柱、鉄骨柱などを含む。
【００２５】
以下に、本発明の実施形態の一例として、地下鉄のトンネル内のコンクリート製中柱を補強する柱の補強方法と柱の補強構造とを説明する。
（実施形態１）
図１は地下鉄構内（地下鉄のトンネル内）の概略縦断面図、図２はその地下鉄構内の中柱部分の概略横断面図、図３はその中柱部分の斜視図である。
【００２６】
これらの図１〜図３に示されるように、地下鉄構内において、上り列車用軌道（レール）と下り列車用軌道（レール）１４とを仕切る下床板１２の上に複数本の中柱１０がレールに沿って所定の間隔をおいて立設されている。
【００２７】
中柱１０は横断面が例えば四角形状になるように形成されている。その中柱１０の周囲には２枚の鋼板３、３が該中柱１０を囲むよう配置されている。
【００２８】
鋼板３には、例えば、厚み1.6ｍｍ程度の比較的薄い鋼板を横断面コ字形に折り曲げて
形成されたものを使用することができる。このような薄い鋼板３は軽量であるので、重機を使用することなく人手によって地下鉄構内の工事現場まで鋼板３を搬入することができる。
【００２９】
鋼板３の両端部には、一対の鋼板３を相互に連結するための連結部４が形成されている。この実施形態では、図４および図５（ａ）に示すように、鋼板３の両端部を外方へ折曲して連結部４が形成されている。該連結部４にビス、ボルトなどの締結具１６を通すための通孔が１つまたは２つ以上形成されていてもよい。図３に示すように、鋼板３の端部に設けた連結部４は中柱１０の高さ方向に長く形成されている。
【００３０】
次に、接着剤の含浸された所定長さの補強シート８を該鋼板３の外面に押し付けることによって該補強シート８を鋼板３の外面に貼り付ける。
【００３１】
補強シート８は、一方向に延びる長い多数の繊維からなる帯状繊維シートに接着剤を含浸させたものである。
【００３２】
帯状繊維シートに使用可能な繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維などがあげられる。これらの繊維は単独で、または複数種の繊維を組み合わせて使用することができる。
【００３３】
この帯状繊維シートに接着剤を含浸させるには、工場で帯状繊維シートに接着剤を刷毛やローラで塗り、あるいは接着剤が入れられた容器に帯状繊維シートを浸漬することによって該シートに接着剤を含浸させることができる。これらの接着剤含浸方法によれば、所望量の接着剤をシートに含浸させることができる。しかも、工場内でシートに接着剤を含浸させると、ほぼ一定量の接着剤をシートに含浸させることができる。すなわち、工場内の温度はほぼ一定であるので、接着剤の粘度が季節を問わず一定となり、そのため、シートに含浸させた接着剤の量が季節に依存して大きく変動するということがない。
【００３４】
帯状繊維シートに含浸される接着剤の種類は限定されないが、エポキシ系接着剤、メタクリル系接着剤、アクリル系接着剤などの接着剤を使用することが好ましい。
【００３５】
特に好ましい接着剤は、常温で硬化するタイプの接着剤である。共に合成化学成分でできている主剤と硬化剤とを混合することにより硬化が始まる２液タイプの接着剤と、１液タイプの接着剤を共に使用することができるが、一般に２液タイプの方が接着強度の高いものが多く、言い換えると、２液タイプの接着剤の方が所定の接着強度確保に対する信頼性が高いことから、２液タイプの接着剤を使用することが好ましい。
【００３６】
帯状繊維シートへの接着剤の含浸量は、２５０ｇ/ｍ２〜３５０ｇ/ｍ２が好ましく、さらに好ましくは、２８０ｇ/ｍ２〜３３０ｇ/ｍ２、特に好ましくは、２９０ｇ/ｍ２〜３
１０ｇ/ｍ２である。
【００３７】
接着剤の含浸量が２５０ｇ/ｍ２より少なすぎると、補強シート８の鋼板３への接着強
度が低下する傾向にある。接着剤の含浸量が３５０ｇ/ｍ２を超えても接着強度がそれほ
ど上がらず重量が増え、材料コストが高くなる。
【００３８】
このようにして工場で予め帯状繊維シートに所定量の接着剤を含浸させて補強シート８を作成する。接着剤は適度に硬化して強固な接着能を有するに至る。その適度に硬化するのに要する時間は、外気温度２０℃の時を標準にして２時間から３時間である。なお、接着剤の粘度は、接着剤のメーカーによっても、接着剤の種類によっても異なるものである。このようなことから、夏用と冬用の２種類の粘度の接着剤がメーカーによって用意されており、適切な粘度のものを用いることができる。
【００３９】
この接着剤含浸シート（補強シート）８を施工現場に搬入する。そして、中柱１０の周囲に配置された鋼板３の外面に補強シート８を貼り付ける。
【００４０】
次いで、隣接する鋼板３、３の端部同士を連結する。この連結は、隣接する鋼板３、３の端部に形成されたそれぞれの連結部４、４を突き合わせ、両連結部４、４をビス、ボルト・ナットなどの締結具１６で連結すればよい。
【００４１】
鋼板３の端部同士を連結するには、図４および図５（ａ）に示すように、補強シート８の端部同士を介して隣接する鋼板３、３の端部同士を締結具１６によって連結してもよい。この場合は、補強シート８の端部を鋼板３の端部にまで延出し、締結具１６にて一対の鋼板３、３を連結すると同時に補強シート８の端部を鋼板３の端部に固定する。
【００４２】
さらに、図５（ｂ）に示すように、隣接する鋼板３、３の端部同士を締結具１６によって直接に連結してもよい。この場合は、シート８の端部が鋼板３の端部にまで延出しておらず、締結具１６にて一対の鋼板３、３を連結する作業とは別工程で補強シート８の端部を鋼板３の端部に締結具１８にて固定する。
【００４３】
図５（ｃ）に示すように、補強シート８の外側に上下方向に長い座金プレート１７を配設し、この座金プレート１７で補強シート８を押さ付けるようにして締結具１６にて鋼板３の端部およびシート８の端部を連結するようにしてもよい。
【００４４】
さらに、図５（ｄ）および図５（ｅ）に示すように、隣接する鋼板３、３の端部をそれぞれ対向する方向へ延ばし、鋼板３、３およびシート８、８の端部同士を重ねた上で、締結具１６によって該鋼板３，３およびシート８，８を連結するようにしてもよい。図５（ｅ）に示した実施形態では、一方の鋼板３の端部を折り曲げて段部２０を形成し、この段部２０内に他方の鋼板３の端部が挿入されるようにしている。また、この例では、内側に配置した鋼板３にボルト頭部が挿通可能な大きい孔とその大きい孔に連通する小形の長孔とを形成し、ボルト頭部を大きい孔に通したのち長孔にボルトをずらし外側の鋼板３の通孔にボルト基部を通している。
【００４５】
また、図５（ｄ）および図５（ｅ）に示す実施形態において、ボルトなどの締結具１６を通す孔を長孔で形成し、締結具１６にて固定された鋼板３，３がその長孔内でスライド移動できるようにすることで振動による柱のより広範な揺れに対応可能となる。
【００４６】
鋼板３に貼り付ける補強シート８の形態は、例えば、以下の形態が可能である。
【００４７】
補強シート８は所定幅を有し、かつ水平方向に長い所定長さのシート８を複数枚用意し（繊維の方向はシートの長手方向に沿っている。）、鋼板３の外面に上下に複数段となるように貼り付けてもよい。あるいは縦方向に長い所定長さのシート８を鋼板３の外側の全面に貼り付けてもよい。
【００４８】
補強シート８を外側から押さえ付ける押付け治具などを用い、補強シート８を鋼板３の外面に押し付けた状態で仮固定してもよい。
【００４９】
なお、鋼板３に貼り付けられたシート８の外面に、必要に応じて塗装、仕上げモルタル、あるいはタイル張りなどの外装仕上げを行うこともできる。
【００５０】
この補強シート８においては、帯状繊維シートに予め接着剤が所定量含浸されており、現場にて接着剤を含浸させることはないので、作業性に優れていると共に、補強シート８を搬入したときは、接着剤は帯状繊維シートから垂れ落ちない程度の半硬化状態となっているので、接着剤の塗布時に接着剤が鋼板３あるいはシート８から垂れて現場の床面を汚すことがない。
【００５１】
このような中柱１０の補強工法では、中柱１０の全周が複数の鋼板３、３によって囲まれ、かつ鋼板３、３の端部同士が相互に連結されている。さらに、その中柱１０を囲む鋼板３が補強シート８、８で囲まれ、かつ補強シート８の端部同士が鋼板３の端部を介して連結されている。よって、中柱１０が鋼板３と補強シート８によって補強されるため、鋼板３の剛性と補強シート８の特性とが付与される。その結果、中柱１０の耐震性を高めることができる。
（実施形態２）
図６に示すように、４枚の断面Ｌ型の鋼板３を中柱１０の角部にそれぞれ配置し、各鋼板３の両端部に設けた連結部４を隣接する鋼板３の連結部４に突合せ、締結具１６にて連結部４、４同士を連結するようにしてもよい。この実施形態２では、鋼板３の重量をさらに軽量として現場への搬入がさらに容易になる。
【００５２】
なお、上記の実施形態では、工場で接着剤含浸シートを作成し、このシートを現場にて鋼板の外面に貼り付ける例を示したが、工場にて鋼板の外面に接着剤含浸シートを貼り付けて鋼板と接着剤含浸シートとが積層された複合材を作成し、この複合材を現場に搬入し柱の周囲に連結することもよい。
【００５３】
上記実施形態では、補強対象柱として、地下鉄の中柱について説明したが、本発明は中柱に限られるものではない。地下鉄の中柱の補強以外に、例えば、高架橋、駐車場、建物、災害発生直後の柱の補強にも好適に実施できる。
【００５４】
上記実施形態では、中柱の断面形状は四角形であるが、中柱は４角形以外の多角柱（例えば、５角柱、６角柱など）、円柱などであっても本発明は適用できる。その場合、鋼板は柱の外形に沿った形状とされる。鋼板を上下複数に分割し、各分割された鋼板を上下に連結して柱の周りに取り付けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、地下鉄のトンネル中柱、高架橋、駐車場での支柱、建物の災害発生直後の柱などの補強対象柱を、短時間で補強を行わなければならない状況下での補強対象柱の補強工法と補強構造を提供する。
【符号の説明】
【００５６】
１    柱
３    鋼板
４    連結部
８    補強シート
【図１】
0005976626.tif 000002
【図２】
0005976626.tif 000003
【図３】
0005976626.tif 000004
【図４】
0005976626.tif 000005
【図５】
0005976626.tif 000006
【図６】
0005976626.tif 000007
【図７】
0005976626.tif 000008
【図８】
0005976626.tif 000009