JP2015025288A - 柱脚補強方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 既存の建築物の柱脚の耐震性を向上させる。
【解決手段】 鋼製の柱脚１の下端部に設けて基礎４に既設アンカーボルト５を介して固定された既設ベースプレート２の周りに、矩形板状として一方の長辺の中間部に既設ベースプレート２の平面形状に対応した形状の切欠部８を備えた第一増設ベースプレート７と、矩形板状の第二増設ベースプレート９を溶接する。各増設ベースプレート７，９は基礎４に後打ちアンカーボルト１０により固定する。柱脚１の下端部と各増設ベースプレート７，９の間にリブ部材１５を取り付ける。地震時に建築物の柱脚１と基礎４との間に生じる剪断力及び引抜力は、既設ベースプレート２及び既設アンカーボルト５に加えて、柱脚１の下端部より、リブ部材１１と各増設ベースプレート７，９と後打ちアンカーボルト１０を介して基礎４に伝えて支持させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、既存の建築物における柱脚の基礎接合部分を補強するために用いる柱脚補強方法及び装置に関するものである。

一般に、各種プラントでは、機器や配管等を支持するための架台として、鋼製の柱材と梁材とブレース等からなる鉄骨構造（鋼構造）の架構が多く使用されている。

この種の架構を基礎に設置する場合は、各柱脚の下端に、平板状のベースプレートを、各柱脚ごとに溶接等の固定手段によりそれぞれ個別に取り付ける。更に、地面には、予め前記各柱脚の下方となる位置に、個別のベースプレートに対応する基礎を埋設しておき、該各基礎に、それぞれ対応する柱脚のベースプレートが、アンカーボルトを介して固定された構成としてある。

前記架構は、地震時に水平力が作用すると、前記各柱脚における基礎設置部分では、ベースプレートと基礎との間に、水平方向の剪断力が作用するようになる。

更に、前記各柱脚のうち、特に、ブレースが接続されている柱脚において、該ブレースが地震による水平力の作用方向に沿って斜め下向きの配置となっているときには、前記地震による水平力がブレースを介して斜め下向きの力として柱脚に伝えられることから、該柱脚には基礎に対して押し付ける方向（下向き）の圧縮力が作用するようになる。

一方、前記ブレースが接続されている柱脚において、該ブレースが地震による水平力の作用方向に沿って斜め上向きの配置となっているときには、前記地震による水平力がブレースを介して斜め上向きの力として柱脚に伝えられることから、該柱脚には基礎より離反させるような方向（上向き）の引抜力が作用するようになる。

そのために、前記ブレースが接続されている柱脚では、地震時の揺れに伴って前記引抜力と圧縮力が交互に作用するようになることから、前記柱脚における基礎設置部分では、特に、前記引抜力の荷重に耐える構成とすることが必要とされる。

ところで、既存の建築物は、建設当時の耐震基準に則って、或る設計荷重に耐えるように建設されているものであるが、近年では、大地震への備えとして、既存の建築物について、前記耐震基準で規定されているものよりも大きな震度の地震（水平震動）にも耐えられるようにするための耐震対策が望まれることがある。

なお、既存の建築物の補強手法の一つとして、たとえば、地中に埋設される鉄筋コンクリート製のフーチングにコンクリート製の柱が一体的に形成された形式の橋脚の補強を行う手法は、従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１０−８４２２号公報

ところが、前記特許文献１に示されたものは、鉄筋コンクリート製のフーチングと一体に形成されたコンクリート製の橋脚の補強構造であるため、前述した架構のような鋼製の柱脚を基礎上に設置した構成に対し、剪断力や引抜力に対する耐性の向上化を図る耐震補強としてそのまま適用することができるものではない。

したがって、前記架構のような既存の建築物における柱脚の基礎設置部分の耐震補強、特に前記した剪断力や引抜力に関する耐震補強を行う手法は従来特に提案されていない。

更に、前記架構は、柱脚の下端付近に、前記ブレースが接続されていることが多く、又、柱脚付近に配管の支持を行う構成とされていることも多いため、柱脚付近での作業性が悪いというのが実状である。

そこで、本発明は、前記架構の如き既設の建築物における柱脚の基礎設置部分について、地震時に作用する剪断力や引抜力に対する耐性を向上させ、しかも作業性よく耐震補強できるようにするための柱脚補強方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、前記課題を解決するために、請求項１に対応して、既存の建築物の鋼製の柱脚の下端部に設けて基礎に既設のアンカーボルトを介して固定してある既設のベースプレートの周りに、板状としてあって一つの辺の中間部に前記既設ベースプレートの平面形状に対応した形状の切欠部を備えた第一増設ベースプレートと、該第一増設ベースプレートの前記一つの辺側に位置する板状の第二増設ベースプレートを取り付け、且つ前記各増設ベースプレートを基礎に固定するための後打ちアンカーボルトと、前記柱脚の下端部と前記各増設ベースプレートの間に取り付けるリブ部材とを備えた構成を有する柱脚補強装置とする。

更に、請求項２に対応して、前記請求項１の構成において、第二増設ベースプレートにおける既設ベースプレートに接する辺に、該既設ベースプレートの一つの端縁部を嵌合させるための嵌合用凹部を備えるようにした構成とする。

又、請求項３に対応して、既存の建築物の鋼製の柱脚の下端部に設けて基礎に既設のアンカーボルトを介して固定してある既設のベースプレートの周りに、板状としてあって一つの辺の中間部に前記既設ベースプレートの平面形状に対応した形状の切欠部を備えた第一増設ベースプレートと、該第一増設ベースプレートの前記一つの辺側に位置する板状の第二増設ベースプレートとを配置し、前記各増設ベースプレートを、後打ちアンカーボルトを介して基礎に固定すると共に、該各増設ベースプレートと前記既設のベースプレート、及び、該各増設ベースプレート同士を接合し、次いで、前記柱脚の下端部と前記各増設ベースプレートの間にリブ部材を取り付けるようにする柱脚補強方法とする。

本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）請求項１に示した構成を有する柱脚補強装置では、地震時等に建築物の柱脚と基礎との間に生じる剪断力及び引抜力を、既設のベースプレートより既設のアンカーボルトを介して基礎に伝えることに加えて、柱脚の下端部より、新設したリブ部材と、各増設ベースプレートと、後打ちアンカーボルトを介して基礎に伝えて支持させることができる。よって、前記既設の建築物の柱脚における基礎設置部分について、前記した剪断力や引抜力に対する耐性を向上させる耐震補強を行うことができる。
（２）請求項３に示した構成を有する柱脚補強方法によっても、前記（１）と同様の効果を得ることができる。

本発明の柱脚補強方法及び装置の実施の一形態を示すもので、（ａ）は柱脚の下端部の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図である。 本発明を適用する既存の建築物の既設の柱脚の構成を示すもので、（ａ）は柱脚の下端部の概略平面図、（ｂ）は概略側面図である。 本発明の実施の他の形態を示す柱脚の下端部の概略平面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

図１（ａ）（ｂ）及び図２（ａ）（ｂ）は本発明の柱脚補強方法及び装置の実施の一形態を示すものである。

ここで、先ず、図２（ａ）（ｂ）を参照して、本発明を適用する既存の建築物における既設の鋼製の柱脚１の構成について説明する。

前記既設の柱脚１は、下端に平板状のベースプレート２が取り付けてあり、該ベースプレート２が、地面３に埋設されたコンクリート製の基礎４に対し、アンカーボルト５を介して固定された構成としてある。なお、説明の便宜上、以下では、前記既設のベースプレート２及びアンカーボルト５は、それぞれ既設ベースプレート２、及び、既設アンカーボルト５と云うものとする。なお、図では、前記柱脚１を、Ｈ形鋼によるものとして示してある。

前記既設の柱脚１の補強に用いる本発明の柱脚補強装置６は、構成部材として、図１（ａ）（ｂ）と図２（ａ）に示すように、矩形板状とし、且つ一方の長辺の中間部に、前記既設ベースプレート２の平面形状に対応した形状の切欠部８を備えた平面コの字型の第一増設ベースプレート７と、該第一増設ベースプレート７の長辺の全長に沿って伸びる矩形板状の第二増設ベースプレート９を備える。これにより、前記第一増設ベースプレート７の一方の長辺に沿わせて前記第二増設ベースプレート９を配置すると、第一増設ベースプレート７の切欠部８と、第二増設ベースプレート９の一側縁とによって囲まれた内側に、前記既設ベースプレート２の平面形状に対応した形状の開口を形成できるようにしてある。

更に、本発明の柱脚補強装置６は、構成部材として、図１（ａ）（ｂ）に示すように、前記基礎４の上面における前記既設ベースプレート２の周囲に、前記第一及び第二の各増設ベースプレート７及び９を固定するための複数の後打ちアンカーボルト（後施工アンカーボルト）１０と、複数のリブ部材１１とを備える。

以上の構成部材からなる本発明の柱脚補強装置６を用いて既設建築物の柱脚１の補強を行う場合は、先ず、補強対象となる柱脚１が設置された基礎４の上面における前記既設ベースプレート２の周囲に、周方向に或る間隔で複数の後打ちアンカーボルト１０を植設する。この際、該後打ちアンカーボルト１０は、後述するように既設ベースプレート２の周りに配置させる第一増設ベースプレート７と第二増設ベースプレート９の双方にそれぞれ対応する配置で設けるものとする。なお、各後打ちアンカーボルト１０の配置は、前記柱脚１を中心として、できるだけ周方向に均等な配置とすることが望ましいが、基礎４の配筋との干渉の回避や、前記既設建築物の地震時に揺れが生じ易い方向（方位）を考慮して、適宜位置を調整してよいことは勿論である。

一方、前記第一と第二の各増設ベースプレート７と９には、前記基礎４に設ける後打ちアンカーボルト１０の配置に対応させて、それぞれ図示しないボルト挿通孔を予め穿設するようにしてある。

次に、前記柱脚１には、図２（ａ）に示すように、第一増設ベースプレート７を、側方より接近させて、切欠部８を既設ベースプレート２の三辺の外側に嵌めるようにした状態で基礎４上に配置させる。この際、同時に、前記基礎４の上面の対応する後打ちアンカーボルト１０（図１（ａ）（ｂ）参照）には、第一増設ベースプレート７の前記図示しないボルト挿通孔を外嵌させるようにする。

なお、前記柱脚１の一側に図示しないブレースが接続されていたり、該柱脚１の下端部の一側付近に図示しない配管等の干渉物が配置されている場合には、前記第一増設ベースプレート７は、前記切欠部８を、前記ブレースや干渉物が配置されていない側から柱脚１に接近させて嵌合させるようにすれば、前記ブレースや干渉物との干渉を回避した状態で基礎４上に容易に配置することができる。

前記のようにして基礎４上に第一増設ベースプレート７を配置した後は、前記第二増設ベースプレート９を、前記柱脚１に対して接近させて、前記既設ベースプレート２の残る一辺と、第一増設ベースプレート７の一方の長辺に沿わせるようにして基礎４上に配置する。この際、同時に、前記基礎４の上面の対応する後打ちアンカーボルト１０（図１（ａ）（ｂ）参照）には、該第二増設ベースプレート９の図示しないボルト挿通孔を外嵌させるようにする。該第二増設ベースプレート９は、矩形状としてあるため、前記柱脚１の一側に図示しないブレースが接続されていたり、該柱脚１の下端部の一側付近に図示しない配管等の干渉物が配置されている場合であっても、前記のようにして基礎４上に配置する際に、困難性は特に生じることはない。

次いで、前記各増設ベースプレート７と９は、その上面側に突出している各後打ちアンカーボルト１０の突出端部に、ナット１２を螺着させて締めることで、基礎４上に固定する。

更に、前記第一増設ベースプレート７の切欠部８の内側端部は、既設ベースプレート２の対応する三辺に全長に亘り溶接し、且つ、該第一増設ベースプレート７の一方の長辺における切欠部８の両側の部分と、既設ベースプレート２の残りの一辺に、前記第二増設ベースプレート９の対応する端辺を、全長に亘り溶接する。

その後、前記柱脚１の下端部の側面と、前記既設ベースプレート２の周囲に接合された第一及び第二の各増設ベースプレート７，９の上面との間に、前記既設ベースプレート２と第一及び第二の各増設ベースプレート７，９との溶接部１３を跨ぐように、周方向に複数のリブ部材１１を配置して、該各リブ部材１１を、前記柱脚１の下端部の側面と、前記第一及び第二の各増設ベースプレート７，９の上面に、それぞれ溶接により接合する。これにより、前記柱脚１と、各増設ベースプレート７，９との間で、各リブ部材１１を介して力（荷重）を相互に伝えることができるようにする。

更には、図１（ａ）（ｂ）に二点鎖線で示すように、前記第一と第二の各増設ベースプレート７と９の上面に、該各増設ベースプレート７と９同士の溶接部１４を跨ぐように配置したリブ部材１５を設けるようにしてもよい。この際、該リブ部材１５は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、前記柱脚１の下端部の側面と、第一増設ベースプレート７との間に設置したリブ部材１１に接合してもよく、この場合には、荷重を分散して支持させるために、該リブ部材１１における前記リブ部材１５の接合部の反対側の面に、補強用のリブ部材１５ａを更に設けるようにすることが望ましい。

このように、本発明の柱脚補強方法及び装置によれば、地震時等に既設の建築物の柱脚１と基礎４との間に生じる剪断力及び引抜力は、既設ベースプレート２より既設アンカーボルト５を介して基礎４に伝えることに加えて、柱脚１の下端部より、新設した各リブ部材１１と、各増設ベースプレート７，９と、各後打ちアンカーボルト１０を介して基礎４に伝えて支持させることができる。よって、前記既設の建築物の柱脚１における基礎設置部分について、前記した剪断力や引抜力に対する耐性を向上させる耐震補強を行うことができる。

更に、本発明の柱脚補強方法及び装置では、既設ベースプレート２の周りに取り付ける増設用のベースプレートとして、前記切欠部８を備えたコの字型の第一増設ベースプレート７と、矩形状の第二増設ベースプレート９とからなる２分割構造のものを用いるようにしてあるため、たとえば、既設ベースプレート２の四方に別々の増設用のベースプレートを設ける場合に比して、現場での各増設ベースプレート７，９の移送作業の回数を削減できる。又、柱脚１の下端部付近に図示しないブレースや配管が配置されているような場合であっても、各増設ベースプレート７，９の基礎４への設置作業は、作業性を向上させることができる。

しかも、補強対象となる柱脚１の基礎４の上面のレベルに不整が生じているような場合であっても、前記各増設ベースプレート７，９と既設ベースプレート２、及び、各増設ベースプレート７，９同士の位置合わせ作業は、回数を削減できるため、位置合わせをより容易に実施することができ、このことによっても前記作業性を向上させることができる。

又、前記２分割構造の増設ベースプレート７，９は、現場での突合せ溶接を行う作業量を低減させることができ、このことによっても前記作業性を向上させることができる。

次に、図３は本発明の実施の他の形態として、前記実施の形態の応用例を示すものである。

本実施の形態の柱脚補強装置６は、図１（ａ）（ｂ）に示したと同様な構成において、第二増設ベースプレート９を、単純な矩形状とする構成に代えて、一方の側辺の中間部に、既設ベースプレート２の一つの端縁部を嵌合させるための嵌合用凹部１６を備えた第二増設ベースプレート９ａを用いる構成としたものである。

なお、前記のように第二増設ベースプレート９ａに設けた嵌合用凹部１６に、既設ベースプレート２の一つの端縁部を嵌合させることに伴い、第一増設ベースプレート７は、一方の長辺に設ける切欠部８の該一方の長辺から切り欠く深さ（奥行）を、前記第二増設ベースプレート９ａの嵌合用凹部１６の一方の側辺からの深さ（奥行）に対応する分、減少させるようにしてある。

その他の構成は図１（ａ）（ｂ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態の柱脚補強装置６によれば、前記実施の形態と同様の効果を得ることができることに加えて、第二増設ベースプレート９ａを基礎４上に設置する際の位置決め作業を容易なものとすることができる。よって、本実施の形態では、柱脚１の耐震補強を行う際の作業性を更に向上させることができる。

なお、本発明は、前記実施の形態にのみ限定されるものではなく、既設の建築物における柱脚１の耐震補強に所望される強度に応じて、後打ちアンカーボルト１０の本数は適宜増減してもよい。又、所望される後打ちアンカーボルト１０の本数に応じて、各増設ベースプレート７，９，９ａのサイズや形状は適宜変更してもよい。

リブ部材１１は、柱脚１と各増設ベースプレート７，９，９ａとの間で伝達される荷重の大小や、各増設ベースプレート７，９，９ａのサイズに応じて、斜辺の傾斜角度やサイズ、柱脚１の周方向に関する設置数を適宜変更してもよい。

柱脚１は、角管状等、図示したＨ形鋼以外のいかなる断面形状のものであってもよい。

更に、本発明の柱脚補強方法及び装置は、前記のように既設の鋼製の柱脚１を既設ベースプレート２を介して基礎４に接合した構成を備えた既存の建築物であれば、たとえば、各種プラントとして、排熱回収ボイラ、ＬＮＧプラント、発電プラント等の生産設備における柱脚１の基礎設置部分の耐震補強のために適用してもよい。更には、本発明の柱脚補強方法及び装置は、プラントに限られずに、空調設備や、食品や化学の設備、大型機器を支える支持装置の柱脚１に対して、耐震補強のために適用してもよいことは勿論である。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 柱脚、２ 既設ベースプレート、４ 基礎、５ 既設アンカーボルト、７ 第一増設ベースプレート、８ 切欠部、９，９ａ 第二増設ベースプレート、１０ 後打ちアンカーボルト、１１ リブ部材、１６ 嵌合用凹部

Claims (3)

1. 既存の建築物の鋼製の柱脚の下端部に設けて基礎に既設のアンカーボルトを介して固定してある既設のベースプレートの周りに、板状としてあって一つの辺の中間部に前記既設ベースプレートの平面形状に対応した形状の切欠部を備えた第一増設ベースプレートと、該第一増設ベースプレートの前記一つの辺側に位置する板状の第二増設ベースプレートを取り付け、
   且つ前記各増設ベースプレートを基礎に固定するための後打ちアンカーボルトと、
   前記柱脚の下端部と前記各増設ベースプレートの間に取り付けるリブ部材とを備えた構成を有すること
   を特徴とする柱脚補強装置。
2. 第二増設ベースプレートにおける既設ベースプレートに接する辺に、該既設ベースプレートの一つの端縁部を嵌合させるための嵌合用凹部を備えるようにした
   請求項１記載の柱脚補強装置。
3. 既存の建築物の鋼製の柱脚の下端部に設けて基礎に既設のアンカーボルトを介して固定してある既設のベースプレートの周りに、板状としてあって一つの辺の中間部に前記既設ベースプレートの平面形状に対応した形状の切欠部を備えた第一増設ベースプレートと、該第一増設ベースプレートの前記一つの辺側に位置する板状の第二増設ベースプレートとを配置し、
   前記各増設ベースプレートを、後打ちアンカーボルトを介して基礎に固定すると共に、該各増設ベースプレートと前記既設のベースプレート、及び、該各増設ベースプレート同士を接合し、
   次いで、前記柱脚の下端部と前記各増設ベースプレートの間にリブ部材を取り付けること
   を特徴とする柱脚補強方法。

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