JP4182881B2

JP4182881B2 - 既存建物における梁・スラブの補強構造

Info

Publication number: JP4182881B2
Application number: JP2003433982A
Authority: JP
Inventors: 喜久夫石田; 陽子寺坂
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005188243A

Description

本発明は、既存建物における梁・スラブの補強構造に関する。

既存建物の用途変更や、建物の階上に大形の重量物を設置するなどにより、梁、スラブなどの既存水平部材の一部あるいは全体に当初設計の許容耐力以上の載加荷重が加わる場合がある。

このような場合に備えた既存建物の補強構造として、従来では図１０に示す各種補強構造が採用されている。図１０（ａ）から図１０（ｃ）まではＲＣ造の柱−梁構造における補強例を示し、図１０（ｄ）および図１０（ｅ）はＳ造の柱−梁構造における補強例を示す。図１０（ａ）では梁１の中央と床２間に鉄骨製の束柱３を設置し、図１０（ｂ）および図１０（ｄ）では梁１とその両側の柱４間に鉄骨製の方丈５を設置し、図１０（ｃ）および図１０（ｅ）では梁１の直下に両端を柱４で支持された鉄骨製の補強梁６を平行に配置して断面性能を増し、梁１と補強梁６間に無収縮モルタル７を充填したり、溶接８によって梁１と補強梁６を連結している。

しかしながら、上述した図１０（ａ）、図１０（ｂ）および図１０（ｄ）の各場合には、下部空間に障害物が生ずることになり、空間の自由度が低下するという課題がある。

これに対し図１０（ｃ）および図１０（ｅ）の構造では下部空間の自由度が確保されるものの、図１０（ｃ）では梁に密着するか否かの点で信頼性に乏しく、図１０（ｅ）では溶接作業が上向きとなるため作業性が悪い。さらに、いずれの構造とも梁・スラブが既に応力および変形を受けている場合にはその修正が困難であった。

本発明は、以上の課題を解決するものであり、下部空間の自由度を確保した上で、確実かつ簡単に部材補強を行い、許容耐力以下に保持できるようにした既存建物における梁・スラブの補強構造を提供するものである。

前記の目的を達成する本発明の既存建物における梁・スラブの補強構造は、梁、床スラブなどの既設水平部材の下部にこれと平行して補強梁を添設し、その両端を既設垂直部材間に固定するとともに、前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間に反力部材を介在し、該反力部材にて前記隙間を拡幅させることにより前記既設水平部材に押し上げ力を作用させた既存建物における梁・スラブの補強構造であって、
前記反力部材にて前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間を拡幅し、拡幅によって発生する前記補強梁のたわみ量にて押し上げ力を管理することを特徴とする（第１の発明）。

第２の発明の既存建物における梁・スラブの補強構造は、梁、床スラブなどの既設水平部材の下部にこれと平行して補強梁を添設し、その両端を既設垂直部材間に固定するとともに、前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間に反力部材を介在し、該反力部材にて前記隙間を拡幅し、かつ拡幅を保持することにより前記既設水平部材に押し上げ力を作用させた既存建物における梁・スラブの補強構造であって、
前記反力部材にて前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間を拡幅し、拡幅によって発生する前記補強梁のたわみ量にて押し上げ力を管理することを特徴とする。

第３の発明の既存建物における梁・スラブの補強構造は、梁、床スラブなどの既設水平部材の下部にこれと平行して補強梁を添設し、その両端を既設垂直部材間に固定するとともに、前記補強梁と前記既設水平部材の間の隙間に隙間拡幅部材を介在し、該隙間拡幅部材にて前記隙間を拡幅し、反力部材にて拡幅を保持することにより前記既設水平部材に押し上げ力を作用させた既存建物における梁・スラブの補強構造であって、
前記隙間拡幅部材にて前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間を拡幅し、拡幅によって発生する前記補強梁のたわみ量にて押し上げ力を管理することを特徴とする。

第４の発明の既存建物における梁・スラブの補強構造は、第１〜３のいずれかの発明において、前記既設垂直部材が、既設柱、前記補強梁と直交する既設梁の垂直面、既設耐震壁の中から選ばれたものないしはこれらの組合せからなるものであることを特徴とする。

第５の発明の既存建物における梁・スラブの補強構造は、第１〜４のいずれかの発明において、前記既設垂直部材と補強梁とが鉄骨などによる補強材を介して接合されていることを特徴とする。

第６の発明の既存建物における梁・スラブの補強構造は、第１〜５のいずれかの発明において、前記反力部材または前記拡幅部材にて前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間を拡幅し、該隙間に無収縮モルタル等の充填材を充填することを特徴とする。

以上の構成により本発明では、反力部材により既設水平部材に押し上げ力を作用させることで、既設水平部材の負担する応力を低減できる。また、既設水平部材に既に応力および変形を受けている場合においても容易に修正できる。

以下に本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の基本的な原理を示す既設水平部材に作用する応力（曲げモーメント）図であり、（ａ）既設水平部材の一点に押し上げ力を作用させた状態図、（ｂ）既設水平部材の複数点に押し上げ力を作用させた状態図である。

図１（ａ）に示すとおり、梁・床スラブなどの既設水平部材に過大な載加荷重が加わっている状態では既設水平部材は、両側支持点（柱、壁などの垂直部材）を基点として中央を下方に向けて大きくたわむような応力が生ずる。これに対し、既設水平部材の下部に補強梁を配置し、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すとおり、それぞれ補強梁の上部中央一箇所、上部二箇所で上向きの押し上げ力Ｐを作用させることにより、既設水平部材の応力は減少し、耐力が向上するものとなる。なお、通常は図１（ａ）に示すとおり、中央の一箇所で押し上げ力Ｐを作用させるが、既設水平部材および補強梁のスパンが大きい場合や既設部材に作用する荷重位置に配慮する等の理由で図１（ｂ）に示すとおり、二箇所ないしはそれ以上の箇所で押し上げ力Ｐを作用させることも可能である。

図２は本発明の第１実施形態におけるＲＣ造建物の大梁の補強構造を示す正面図である。

図２に示すとおり、一対の柱１０間に大梁１４が横設され、その上部に床スラブ１２が一体化され、さらに各柱１０の紙面直交方向に大梁１６が設けられている。
また、大梁１４の下面には所定の隙間ｄを設けて、例えば、Ｈ型鋼からなる鉄骨製の補強梁１８が平行に配置され、その両端を柱１０間に連結部２０を介して連結している。
そして、連結部２０は図２の一部に拡大して示すとおり、柱１０の側面に穿孔されたアンカー孔１０ａに挿通され、樹脂などで固定されたアンカーボルト２０ａと、アンカーボルト２０ａにより柱１０の側面に固定されたベースプレート２０ｂと、一端をベースプレート２０ｂに、他端を補強梁１８のウエッブにボルト結合した板材２０ｃとからなっている。

図３は図２の断面を示し、（ａ）Ａ−Ａ断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図である。
図３（ａ）に示すとおり、補強梁１８の上端部に押し上げ用のネジ式反力部材２２が設けらている。
また、図３（ｂ）に示すとおり、大梁１４の下端部の両角部には、例えば、Ｌ字形をなすアングル材からなる座屈止め部材２４がそれぞれ設けられ、さらに隙間ｄには無収縮モルタル２６が充填されて大梁１４の下部に補強梁１８を一体的に連結している。なお、本実施形態においては座屈止め部材にＬ字形のアングル材を用いたが、座屈止め機能を有する物であれば、どのような形状および材質でも良い。

図４は本発明の第１実施形態における反力部材により押し上げ力を作用させる状態を示し、（ａ）反力部材を所定位置に設置した状態図、（ｂ）反力部材にて押し上げ力を作用させた状態図である。

図４（ａ）に示すとおり、ネジ式反力部材２２は、例えば、補強梁１８の上部フランジ面を貫通し、その中心がウエッブを挟み、それぞれ一対で合計４つの押し上げ用ボルト２２ａと、ボルト２２ａに対向してフランジ面に固定された４つの溶接ナット２２ｂと、大梁１４の底部中心位置に接着剤により固定された各ボルト２２ａに共通するボルト受け用の金属プレート２２ｃとから構成される。なお、本実施形態においては押し上げ用ボルトを４本用いたが、必要に応じて本数は変えることが可能である。さらに、本実施形態においては反力部材に押し上げ用ボルトを用いたが、反力を作用させる機能を有する物であれば、どのような形状および材料でも良い。

図４（ｂ）に示すとおり、押し上げ力の非加力状態から各ボルト２２ａをねじ込むことにより、この反力により前述の押し上げ力Ｐが生じ、かつ押し上げ力Ｐを保持することが可能である。そして、無収縮モルタル２６を隙間ｄに充填することで押し上げ力Ｐを保持し、かつ押し上げ力を作用させ続けるためのより効果的な補強が可能となる。なお、モルタル等の充填は、本発明において必須ではなく補助的に行われるものである。

図５は本発明の第１実施形態における補強梁のたわみ量を示す概略図である。
図５に示すとおり、押し上げ力Ｐは、各ボルト２２ａをねじ込むことによって補強梁１８の中央位置が押し上げの反力により所定のたわみ量λとなることにより管理される。

図６は本発明の第２実施形態におけるＲＣ造建物の梁の補強構造を示す正面図である。なお、前記第１実施形態と同一ないし相当する箇所には同一符号を付して説明する。

図６に示すとおり、紙面と直交する方向の一方に大梁１４が、他方に小梁１７が平行し、各梁１４、１７の対面する側面に補強梁１８の両端を連結部２０を介して支持させ、ネジ式反力部材２２により床スラブ１２を押し上げ、保持した状態で無収縮モルタル２６を補強梁１８と床スラブ１２の隙間に充填し、無収縮モルタル２６を介して床スラブ１２の下面に補強梁１８を一体的に連結した場合を示している。

本実施形態においては、図６に示すとおり、大重量機器Ｗの脚部などが床スラブ１２上に位置している場合において脚部の直下を補強するための構造として好適である。

図７は本発明の第３実施形態におけるＲＣ造建物の梁の補強構造を示す正面図である。
図７に示すとおり、紙面と直交する方向の一方に大梁１４が、他方に壁２８が平行し、これら大梁１４および壁２８と直交する方向に小梁１９が配置されており、この小梁１９の下部に補強梁１８を配置した場合を示している。

本実施形態においては、小梁１９に対する補強梁１８の隙間ｄ’が大きい。そこで大梁１４の下部に平行して第２の補強梁１８’を設け、この第２の補強梁１８’の側面に補強梁１８の一端を連結プレート３０等を介して固定し、補強梁１８の他端側を壁２８に貫通ボルト３２を介して連結している。

さらに、補強梁１８の中央位置には板材により構成されるかさ上げ部３４を突設し、このかさ上げ部３４の上部に設けたネジ式反力部材２２により小梁１９を押し上げ支持した状態で、かさ上げ部３４と小梁１９の間に無収縮モルタル２６を充填し、小梁１９の下面にかさ上げ部３４を介して補強梁１８を一体的に連結している。

また、前記大梁１４の下部に平行配置された第２の補強梁１８’は前記第１実施形態と同様な構造により、大梁１４を押し上げ支持することができる。

なお、本実施形態においては、小梁１９とその下部に配置される補強梁１８との隙間ｄ’が大きいことから、例えば、油圧ジャッキ３６等の隙間拡幅部材を用いて押し上げ力を導入することも可能である。この場合においては、油圧ジャッキ３６により加圧した状態でネジ式反力部材２２を調整し、ネジ式反力部材２２で押し上げ力Ｐを保持した状態で油圧ジャッキ３６を撤去する。本実施形態においては隙間拡幅部材に油圧ジャッキを用いたが、隙間を拡幅する機能を有する物であれば、どのような形状および材質でも良い。

図８は本発明の第４実施形態におけるＲＣ造建物の梁の補強構造を示す正面図である。
本実施形態は、第１実施形態の柱１０の支持強度が不足する場合において、補強梁１８の端部接合位置において柱１０の側面には、例えば、床面側に到達する断面凹形、Ｈ形等の鉄骨製の補強部材３８が多数のアンカーボルト４０を介して固定され、柱１０の補強を行った上で、連結梁１８の一端を連結プレート３０を介して接合している。なお、本実施形態においては補強部材に断面凹形、Ｈ形等の鉄骨材を用いたが、柱の支持強度を補う機能を有する物であれば、どのような形状および材質でも良い。
したがって、本実施形態は、柱１０の支持強度が不足している場合に対応することが可能である。

図９は本発明の第５実施形態におけるＲＣ造建物の梁の補強構造を示す図である。
図９に示すとおり、紙面と直交する方向の一方に大梁１４が、他方に小梁１７が平行し、大梁１４および小梁１７の間において床スラブ１２を補強梁１８で押し上げ支持する点は前記第２実施形態と同様であるが、補強梁１８の両端を各梁１４、１７で受けるのではなく、鉄骨製の一対の束材４２を介して補強部材３８で受ける点が異なっている。
また、補強梁１８の両端をアングル材４４を介して各梁１４、１６の側面に接合している。このアングル材４４は補強梁１８の座屈防止のために接合する。
なお、補強梁１８の中央部にネジ式反力部材２２を配置し、床スラブ１２に押し上げ力を付与するとともに、無収縮モルタル２６を充填し、床スラブに一体的に連結している点は第２実施形態と同様である。
また、各実施形態では、本発明をＲＣ造の既存建物の押し上げ補強に用いたが、Ｓ造の既存建物にも同様に適用可能である。

本発明の基本的な原理を示す既設水平部材に作用する応力（曲げモーメント）図であり、（ａ）既設水平部材の一点に押し上げ力を作用させた状態図、（ｂ）既設水平部材の複数点に押し上げ力を作用させた状態図である。本発明の第１実施形態におけるＲＣ造建物の大梁の補強構造を示す正面図である。図２の断面を示し、（ａ）Ａ−Ａ断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図である。本発明の第１実施形態における反力部材により押し上げ力を作用させる状態を示し、（ａ）反力部材を所定位置に設置した状態図、（ｂ）反力部材にて押し上げ力を作用させた状態図である。本発明の第１実施形態における補強梁のたわみ量を示す概略図である。本発明の第２実施形態におけるＲＣ造建物の梁の補強構造を示す正面図である。本発明の第３実施形態におけるＲＣ造建物の梁の補強構造を示す正面図である。本発明の第４実施形態におけるＲＣ造建物の梁の補強構造を示す正面図である。本発明の第５実施形態におけるＲＣ造建物の梁の補強構造を示す図である。（ａ）〜（ｅ）は従来の補強構造の各例を示す説明図である。

符号の説明

１０柱
１２床スラブ
１４、１６大梁
１７小梁
１８補強梁
２０連結部
２２ネジ式反力部材
２６無収縮モルタル
２８壁
３０連結プレート
３８補強部材
４０アンカーボルト
Ｐ押し上げ力

Claims

梁、床スラブなどの既設水平部材の下部にこれと平行して補強梁を添設し、その両端を既設垂直部材間に固定するとともに、前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間に反力部材を介在し、該反力部材にて前記隙間を拡幅させることにより前記既設水平部材に押し上げ力を作用させた既存建物における梁・スラブの補強構造であって、
前記反力部材にて前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間を拡幅し、拡幅によって発生する前記補強梁のたわみ量にて押し上げ力を管理することを特徴とする既存建物における梁・スラブの補強構造。
梁、床スラブなどの既設水平部材の下部にこれと平行して補強梁を添設し、その両端を既設垂直部材間に固定するとともに、前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間に反力部材を介在し、該反力部材にて前記隙間を拡幅し、かつ拡幅を保持することにより前記既設水平部材に押し上げ力を作用させた既存建物における梁・スラブの補強構造であって、
前記反力部材にて前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間を拡幅し、拡幅によって発生する前記補強梁のたわみ量にて押し上げ力を管理することを特徴とする既存建物における梁・スラブの補強構造。
梁、床スラブなどの既設水平部材の下部にこれと平行して補強梁を添設し、その両端を既設垂直部材間に固定するとともに、前記補強梁と前記既設水平部材の間の隙間に隙間拡幅部材を介在し、該隙間拡幅部材にて前記隙間を拡幅し、反力部材にて拡幅を保持することにより前記既設水平部材に押し上げ力を作用させた既存建物における梁・スラブの補強構造であって、
前記隙間拡幅部材にて前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間を拡幅し、拡幅によって発生する前記補強梁のたわみ量にて押し上げ力を管理することを特徴とする既存建物における梁・スラブの補強構造。
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記既設垂直部材が、既設柱、前記補強梁と直交する既設梁の垂直面、既設耐震壁の中から選ばれたものないしはこれらの組合せからなるものであることを特徴とする既存建物における梁・スラブの補強構造。
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記既設垂直部材と補強梁とが鉄骨などによる補強材を介して接合されていることを特徴とする既存建物における梁・スラブの補強構造。
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記反力部材または前記隙間拡幅部材にて前記補強梁と前記既設水平部材との間の隙間を拡幅し、該隙間に無収縮モルタル等の充填材を充填することを特徴とする既存建物における梁・スラブの補強構造。