JP6585528B2

JP6585528B2 - 補強構造及び補強方法

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Publication number: JP6585528B2
Application number: JP2016050860A
Authority: JP
Inventors: 高橋　新一; 新一高橋
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2016-03-15
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2036-03-15
Also published as: JP2017166170A

Description

本発明は、既存の柱及び梁を補強する補強構造及び補強方法に関する。

耐震等の目的で既存の柱及び梁を補強する技術としては種々のものが知られている。特開２０１３−２４１８１５号公報には、既存の建物をブレースを用いて補強する補強構造が記載されている。この補強構造は、２本の柱のうちの一方の柱の下側部分と、他方の柱の上側部分と、のそれぞれに接合される２つの接合部材を備える。ブレースは、上記２つの接合部材の間で延びるように斜めに取り付けられる。

上記の接合部材は、ブレースの両端を柱及び梁に接合する。また、この接合部材は、柱を囲んだ状態で接合される一対の半割り鋼管と、各半割り鋼管の上端に溶接されると共に梁に固定される水平プレートとを備えている。半割り鋼管と水平プレートは側面視Ｌ字状となっており、このＬ字部分の内側にガセットプレート（垂直プレート）が溶接される。このガセットプレートに上記ブレースの両端が接合される。

特開２０１３−２４１８１５号公報

前述した補強構造では、ブレースの両端に位置するガセットプレート等が溶接によって接合される。ここで、溶接によって柱及び梁を補強する作業は、安全面で問題となりやすく、特に建物の屋内で補強作業を行う現場では溶接作業を避けたいという要望がある。また、柱又は梁に対する溶接作業、特にプレートをその上側の梁に溶接固定する作業は、溶けた金属が流れる、及び火花が飛び散る等の問題があるため、作業が面倒で煩雑になりやすいという問題も抱えている。

本発明は、補強の作業を容易に行うことができる補強構造及び補強方法を提供することを目的とする。

本発明に係る補強構造は、既存の柱及び梁を補強する補強構造であって、柱及び梁のそれぞれには、柱及び梁の長手方向に交差する方向に貫通する貫通孔が形成されており、柱に形成された貫通孔、及び梁に形成された貫通孔のそれぞれに挿通される挿通部材と、挿通部材に固定された状態で柱に沿って延在する柱補強部と、挿通部材に固定された状態で梁に沿って延在する梁補強部と、を備え、柱補強部及び梁補強部のそれぞれは、挿通部材の挿通方向に平行な平面に沿って延びるウェブ部と、ウェブ部に交差する方向に延在するフランジ部と、を有する。

この補強構造では、柱及び梁の貫通孔に挿通部材が挿通され、この挿通部材に柱接合部及び梁接合部のそれぞれが固定される。従って、貫通孔に挿通部材を挿通させて、挿通部材に柱補強部及び梁補強部を固定させて補強作業を行うことができるので、補強作業を容易に行うことができる。また、柱補強部及び梁補強部は、柱及び梁に沿って設けられると共に、ウェブ部とフランジ部とを備えている。従って、剪断及び曲げの両方に対する耐力を高めた補強構造とすることができる。更に、既存の柱及び梁に形成された貫通孔に挿通部材を挿通させているので、当該貫通孔を補強のために有効利用することができる。

また、柱補強部及び梁補強部のそれぞれは、ウェブ部及びフランジ部を備えたＴ形鋼であってもよい。この場合、柱の両側に柱補強部を配置した状態において、２つの柱補強部と柱とを長手方向に直交する面で切断したときの断面はＨ形に形成される。梁の両側に梁補強部を配置した場合も同様である。このように断面がＨ形に形成された補強構造は、Ｈ形鋼と同様に、ねじれ及び座屈への耐性が高められた構造となっており、耐力上の性状が優れている。従って、既存の柱及び梁の補強をより強固に行うことができる。

また、柱補強部と梁補強部とは予め一体となっており、柱補強部と梁補強部との交差部に、ブレース材を接合させるためのガセット部が予め固定されていてもよい。この場合、柱補強部及び梁補強部が予め一体であると共に予めガセット部が固定された補強構造を現場に持ち込むことができる。従って、現場におけるガセット部の溶接固定が不要な補強構造とすることができる。また、現場では、柱補強部と梁補強部が予め一体となった補強構造を組み立てることによって補強作業を行えるので、補強作業を一層容易に行うことができる。

本発明に係る補強方法は、既存の柱及び梁を補強する補強方法であって、柱及び梁のそれぞれに形成された貫通孔のそれぞれに挿通部材を挿通させる工程と、挿通部材における挿通方向の端部に柱補強部を固定して柱補強部を柱に沿って延在するように配置すると共に、挿通部材における挿通方向の端部に梁補強部を固定して梁補強部を梁に沿って延在するように配置する工程と、柱補強部と梁補強部との交差部に予め固定されたガセット部にブレース材を接合させる工程と、を備える。

この補強方法では、柱及び梁の貫通孔のそれぞれに挿通部材を挿通し、この挿通部材の端部に柱補強部及び梁補強部のそれぞれを固定する。従って、貫通孔に挿通部材を挿通させると共に、柱補強部及び梁補強部のそれぞれを挿通部材に固定させて補強作業を行うので、補強作業を容易に行うことができる。また、既存の柱及び梁に形成された貫通孔に挿通部材を挿通させているので、既存の柱及び梁の貫通孔を補強のために有効利用することができる。

本発明によれば、補強の作業を容易に行うことができる。

実施形態に係る補強構造を示す側面図である。図１の補強構造及び既存柱を矢印IIの方向から見たときの側面図である。図２のIII−III線断面図である。（ａ）は柱補強部と梁補強部が一体となった第１補強構造を示す側面図である。（ｂ）は（ａ）のIVB−IVB線断面図である。（ｃ）は第２補強構造を示す側面図である。（ｄ）は（ｃ）のIVD−IVD線断面図である。（ａ）は第１補強構造と第２補強構造を接合させた状態を示す側面図である。（ｂ）は（ａ）のVB−VB線断面図である。（ｃ）は（ａ）のVC−VC線断面図である。（ａ）は補強構造同士を連結させた状態を示す側面図である。（ｂ）は（ａ）のVIB−VIB線断面図である。ブレースが接合された状態の補強構造を示す側面図である。

以下、図面を参照しながら補強構造及び補強方法の実施形態について説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、本実施形態に係る補強構造１は、既存の建物Ｓの耐風性を高める補強を行う。建物Ｓは、既存の間柱である複数のラチス柱２、及び既存の梁である複数のラチス梁３を備えており、複数のラチス柱２及び複数のラチス梁３は、例えば建物Ｓの内部に設けられている。また、複数のラチス柱２は躯体４の上部に立設されている。補強構造１は、複数のラチス柱２及び複数のラチス梁３によって構成された面における面外方向（図１の紙面の面外方向）の撓みを抑えるために設けられる。

補強構造１は、ラチス柱２とラチス梁３の一部とを補強するコの字状の第１補強構造１０と、２つの第１補強構造１０の間でラチス梁３を補強する第２補強構造２０と、矩形状に形成された補強構造１で対角線上に延びるブレース材３０と、躯体４の上部に固定された固定部４０とを備えている。

第１補強構造１０は、ラチス柱２を補強する柱補強部１１と、ラチス梁３を補強する梁補強部１２と、躯体４の上部に固定される固定部１６とを有する。図２及び図３に示されるように、ラチス柱２は、互いに平行に延在する２本の弦材２ａと、２本の弦材２ａの間で斜めに延在する腹材２ｂとを備えている。ラチス梁３も、ラチス柱２と同様、弦材と腹材とを備えている。

柱補強部１１は、複数の腹材２ｂの間に形成された隙間Ａに挿通される２枚のスプライスプレート１１Ａ（挿通部材）と、スプライスプレート１１Ａにおける挿通方向Ｄの両側に固定された状態でラチス柱２を挟み込む補強部材１１Ｂとを備える。隙間Ａは、ラチス柱２及びラチス梁３のそれぞれに形成された貫通孔であり、ラチス柱２及びラチス梁３の長手方向に交差する方向に貫通している。

スプライスプレート１１Ａは、ラチス柱２の長手方向に沿った複数の位置に固定されている。補強部材１１Ｂは、挿通方向Ｄに延びると共にスプライスプレート１１Ａが固定されるウェブ部１１ａと、ウェブ部１１ａに交差する方向に延びるフランジ部１１ｂとを有する。ウェブ部１１ａは、ラチス柱２から離れる方向（挿通方向Ｄ）に平行な平面に沿って延びており、フランジ部１１ｂは、ウェブ部１１ａの外側の端部でウェブ部１１ａの直交方向に延在している。補強部材１１Ｂは、ウェブ部１１ａ及びフランジ部１１ｂを備えたＴ形鋼（カットティー）である。２つの補強部材１１Ｂは、各ウェブ部１１ａが２枚のスプライスプレート１１Ａに挟まれた状態でスプライスプレート１１Ａにボルト１３及びナット１４で接合されることにより、スプライスプレート１１Ａに固定される。

梁補強部１２は、柱補強部１１と同様、ラチス梁３に形成された隙間Ａに挿通されるスプライスプレート１１Ａと、ラチス梁３を挟み込む補強部材１１Ｂとを備える。第２補強構造２０は、梁補強部１２と同様の構成を備えている。

図４に示されるように、固定部１６は、躯体４にアンカーボルトによって固定されるフランジ部１６ａと、フランジ部１６ａから上方に延びるウェブ部１６ｂとを備える。固定部１６は、フランジ部１６ａ及びウェブ部１６ｂを備えたＴ形鋼である。図１に示される固定部４０は、固定部１６の構造と同様の構成を備えている。

図１に示されるように、柱補強部１１と梁補強部１２の交差部には、ガセット部１５が固定されている。ブレース材３０は、４本の棒状部材３１と、４本の棒状部材３１を連結する継手部材３２とを備える。各棒状部材３１の一端は各ガセット部１５に固定されており、各棒状部材３１の他端は継手部材３２に固定されている。

以下では、補強構造１を用いて、既存のラチス柱２及びラチス梁３を補強する補強方法について図４〜図７を参照しながら説明する。図４及び図５に示す作業は、現場である建物Ｓに持ち込まれる前に予め行われる。まず、図４に示されるように、柱補強部１１、梁補強部１２及び固定部１６が一体となった第１補強構造１０と、第２補強構造２０とを用意する。コの字状に形成される第１補強構造１０において、柱補強部１１及び梁補強部１２ではフランジ部１１ｂが内側を向いており、固定部１６ではフランジ部１６ａが外側を向いている。また、第２補強構造２０では、フランジ部１１ｂは下側を向いている。

次に、図５に示されるように、第１補強構造１０、第２補強構造２０及び固定部４０をスプライスプレート５０で接合し、一対の第１補強構造１０、第２補強構造２０及び固定部４０を備えた枠状ユニットＦを形成する。また、枠状ユニットＦの四隅の内側にガセット部１５を固定させる。なお、このガセット部１５の固定は、図４（ａ）に示されるコの字状の第１補強構造１０に対して予め行ってもよい。以上の作業は、補強構造１を建物Ｓに持ち込む前に予め行われる。

補強構造１を建物Ｓに持ち込んだ後に行われる作業を図６及び図７に示している。図６及び図７では、既存のラチス柱２及びラチス梁３の図示を省略すると共に、一部の図示を簡略化している。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるように、枠状ユニットＦをラチス柱２及びラチス梁３のそれぞれに沿うように配置する。そして、ラチス柱２に形成された隙間Ａにスプライスプレート１１Ａを挿通し（挿通部材を挿通させる工程）、一対のウェブ部１１ａをスプライスプレート１１Ａにそれぞれ固定させることにより、複数の枠状ユニットＦを水平方向に連結させる。また、ラチス梁３に形成された隙間Ａにスプライスプレート１１Ａを挿通し、一対のウェブ部１１ａをスプライスプレート１１Ａに固定させることにより、複数の枠状ユニットＦを鉛直方向に連結させる（柱補強部及び梁補強部を配置する工程）。

続いて、図７に示されるように、予め固定したガセット部１５にブレース材３０を固定させる。このとき、各ガセット部１５に棒状部材３１の一端を接合し、棒状部材３１の他端を継手部材３２に接合する（ブレース材を接合させる工程）。以上のように、枠状ユニットＦのそれぞれのガセット部１５にブレース材３０を固定させることにより、図１に示される補強構造１が完成する。

次に、本実施形態に係る補強構造１及び補強方法の作用効果について説明する。

本実施形態の補強構造１及び補強方法では、図３に示されるように、ラチス柱２及びラチス梁３の隙間Ａにスプライスプレート１１Ａが挿通され、このスプライスプレート１１Ａの両側にラチス柱２及びラチス梁３を挟み込んで補強する補強部材１１Ｂがボルト１３及びナット１４によって固定される。従って、隙間Ａにスプライスプレート１１Ａを挿通させ、スプライスプレート１１Ａの両側に補強部材１１Ｂをボルト１３及びナット１４で固定させて補強作業が行われるので、溶接作業を不要とすることができる。

よって、溶接作業を無くすことができるので、作業の安全性を向上させることができると共に補強作業を容易に行うことができる。また、補強部材１１Ｂは、ラチス柱２及びラチス梁３の両側に位置すると共に、ウェブ部１１ａとフランジ部１１ｂとを備えている。従って、剪断及び曲げの両方に対する耐力を高めた補強部材１１Ｂとすることができる。更に、既存のラチス柱２及びラチス梁３に形成された隙間Ａにスプライスプレート１１Ａを挿通させているので、当該隙間Ａを補強のために有効利用することができる。

また、補強部材１１Ｂは、ウェブ部１１ａ及びフランジ部１１ｂを備えたＴ形鋼である。従って、ラチス柱２及びラチス梁３を、それらの長手方向に直交する面で切断したときの断面はＨ形に形成される。このように断面がＨ形に形成された補強部材１１Ｂは、Ｈ形鋼と同様に、ねじれ及び座屈への耐性が高められた構造となっており、耐力上の性状が優れている。従って、既存のラチス柱２及びラチス梁３の補強をより強固に行うことができる。

また、補強構造１は、補強部材１１Ｂによってラチス柱２を補強する柱補強部１１と、補強部材１１Ｂによってラチス梁３を補強する梁補強部１２と、を備え、柱補強部１１と梁補強部１２とは予め一体となっており、柱補強部１１と梁補強部１２との間にガセット部１５が予め固定されている。よって、柱補強部１１及び梁補強部１２が予め一体であると共に予めガセット部１５が固定された補強部材１１Ｂ（枠状ユニットＦ）を現場に持ち込むことができる。従って、現場におけるガセット部の溶接固定が不要な補強構造１とすることができる。また、現場では、柱補強部１１と梁補強部１２が予め一体となった第１補強構造１０（枠状ユニットＦ）を組み立てることによって補強作業を行えるので、補強作業を一層容易に行うことができる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、本発明は、各請求項の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、前述の実施形態では、既存の柱及び梁のそれぞれがラチス柱２及びラチス梁３である例について説明したが、既存の柱及び梁は、ラチス構造とは異なる構造を有していてもよい。

また、前述の実施形態では、ウェブ部１１ａ及びフランジ部１１ｂを備えたＴ形鋼である補強部材１１Ｂについて説明したが、この補強部材１１Ｂとは異なる形状の補強部材であってもよい。例えば、補強部材１１Ｂに代えて、Ｌ字形の補強部材を用いてもよい。

また、前述の実施形態では、既存の建物Ｓの耐風性を高める補強を行う補強構造１について説明したが、耐風性を高める補強以外の補強を行う補強構造であってもよい。更に、既存の建物Ｓの種類については特に限定されず、本発明に係る補強構造及び補強方法は、種々の柱及び梁に適用させることができる。

１…補強構造、２…ラチス柱、２ａ…弦材、２ｂ…腹材、３…ラチス梁、４…躯体、１０…第１補強構造、１１…柱補強部、１１Ａ…スプライスプレート（挿通部材）、１１Ｂ…補強部材、１１ａ…ウェブ部、１１ｂ…フランジ部、１２…梁補強部、１３…ボルト、１４…ナット、１５…ガセット部、１６…固定部、１６ａ…フランジ部、１６ｂ…ウェブ部、２０…第２補強構造、３０…ブレース材、３１…棒状部材、３２…継手部材、４０…固定部、５０…スプライスプレート、Ｄ…挿通方向、Ｆ…枠状ユニット、Ｓ…建物。

Claims

既存の柱及び梁を補強する補強構造であって、
前記柱及び梁のそれぞれには、前記柱及び梁の長手方向に交差する方向に貫通する貫通孔が形成されており、
前記柱に形成された前記貫通孔、及び前記梁に形成された前記貫通孔のそれぞれに挿通される挿通部材と、
前記挿通部材に固定された状態で前記柱に沿って延在する柱補強部と、
前記挿通部材に固定された状態で前記梁に沿って延在する梁補強部と、を備え、
前記柱補強部及び前記梁補強部のそれぞれは、前記挿通部材の挿通方向に平行な平面に沿って延びるウェブ部と、前記ウェブ部に交差する方向に延在するフランジ部と、
を有する補強構造。
前記柱補強部及び前記梁補強部のそれぞれは、前記ウェブ部及び前記フランジ部を備えたＴ形鋼である、
請求項１に記載の補強構造。
前記柱補強部と前記梁補強部とは予め一体となっており、
前記柱補強部と前記梁補強部との交差部に、ブレース材を接合させるためのガセット部が予め固定されている、
請求項１又は２に記載の補強構造。
既存の柱及び梁を補強する補強方法であって、
前記柱及び梁のそれぞれに形成された貫通孔のそれぞれに挿通部材を挿通させる工程と、
前記挿通部材における挿通方向の端部に柱補強部を固定して前記柱補強部を前記柱に沿って延在するように配置すると共に、前記挿通部材における挿通方向の端部に梁補強部を固定して前記梁補強部を前記梁に沿って延在するように配置する工程と、
前記柱補強部と前記梁補強部との交差部に予め固定されたガセット部にブレース材を接合させる工程と、
を備えた補強方法。