JP7410774B2

JP7410774B2 - 耐震補強構造

Info

Publication number: JP7410774B2
Application number: JP2020055439A
Authority: JP
Inventors: 春之小林; 博志畝
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2024-01-10
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: JP2021155961A

Description

本発明は、柱梁架構の内側に、ブレースで補強した鉄骨フレームが固定された耐震補強構造に関する。

柱梁架構を備えた建築物において、耐震補強を行うために、柱梁架構の内側に鉄骨フレームを設置する改修を行う場合がある。特許文献１では、このように改修する場合に、鉄骨フレームが既存のドアや通路等の邪魔にならないように、鉄骨フレームの下辺部が、互いに分離された左右一対の下側枠部で構成されていた。そして、下辺部の下側枠部と柱梁架構の下側梁との間にそれらに設けられたスタッドやスパイラス筋を埋設するモルタル等の充填材を充填することで、下辺部を下側梁に接合していた。また、このような下辺部と下側梁との接合では十分な強度を確保できない可能性があるため、一対の下側枠部に亘ってベースプレートを架設すると共に、ベースプレートを、下側梁のコンクリート部に打ち込まれるアンカーボルトによって下側梁に接合している。

特開２０１７－１５５４３８号公報

しかし、一対の下側枠部に亘って架設されたベースプレートが存在することで、既存のドアや通路等が存在する箇所に段差が発生していた。また、上述のように下辺部と下側梁との接合した場合、充填材によって下側枠部を下側梁に接合することに加えて、一対の下側枠部に亘って架設したベースプレートをアンカーボルトによって下側梁に接合するため、下辺部を下側梁に接合する際の手数が増え、改修における鉄骨フレームの設置に手間が掛かっていた。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、段差が発生することを回避しながら改修における鉄骨フレームの設置の施工性を高めることができる耐震補強構造を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、柱梁架構の内側に、ブレースで補強した鉄骨フレームが固定された耐震補強構造において、前記鉄骨フレームの下辺部が、互いに分離された左右一対の下側枠部で構成され、前記下辺部における左右一対の前記下側枠部の夫々が、前記柱梁架構のスラブの下方の下側梁を構成する鉄骨部分に接合され、前記下側梁が、ＳＲＣ造であり、前記下側枠部が、前記下側梁のコンクリート部を斫ることで露出した当該下側梁の鉄骨部分に接合されている点にある。

本構成によれば、下側梁を構成する鉄骨部分に鉄骨フレームの下側枠部を接合することで、下側梁の鉄骨部分と鉄骨フレームの下辺部とを十分な強度を有した状態で接合することが可能となる。そして、左右一対の下側枠部は、互いに分離されていると共にベースプレート等によって連結されていないため、既存のドアや通路等が存在する箇所に段差が発生しない。また、下側枠部と下側梁との間に充填材を充填すると共に切欠き部を挟む左右一対の下側枠部に亘って架設したベースプレートをアンカーボルトによって下側梁に接合する場合に比べて、改修における鉄骨フレームの設置の施工性を高めることができる。

また、下側梁がＳＲＣであるために下側梁の鉄骨部分がコンクリート部で覆われていたとしても、その下側梁のコンクリート部を斫って鉄骨部分を露出させることで、その露出した鉄骨部分に鉄骨フレームの下側枠部を接合することができる。従って、段差が発生することを回避しながら改修における鉄骨フレームの設置の施工性を高めることができる。

第１実施形態における柱梁架構の耐震補強構造の正面図第１実施形態における鉄骨フレームの下側枠部と下側梁の鉄骨部分との接合部を示す正面図第１実施形態における鉄骨フレームの下側枠部と下側梁の鉄骨部分との接合途中の状態を示す側面図第１実施形態における図２のＡ－Ａ断面図第２実施形態における柱梁架構の耐震補強構造の正面図第２実施形態における鉄骨フレームの下側枠部と下側梁の鉄骨部分との接合部を示す正面図第２実施形態における図６のＢ－Ｂ断面図

〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る耐震補強構造の第１実施形態について図面に基づいて説明する。
図１に示す耐震補強構造１は、柱梁架構２の内側に、ブレース３で補強した鉄骨フレーム４を固定した構造である。説明を加えると、耐震補強構造１は、柱梁架構２を備えた建築物に対し、耐震補強のための改修工事を実施して、柱梁架構２の内側に、ブレース３で補強した鉄骨フレーム４を固定した構造である。

図１に示すように、柱梁架構２は、左側柱７と右側柱８と上側梁９と下側梁１０とでこれらの内側に矩形状の空間が形成されており、この矩形状の空間に鉄骨フレーム４が設置されている。なお、左側柱７と右側柱８とが並ぶ方向を左右方向Ｘ、平面視で左右方向Ｘに対して直交する方向を前後方向Ｙ（図４参照）、左右方向Ｘ及び前後方向Ｙに対して直交する方向を上下方向Ｚとしている。

左側柱７と右側柱８と上側梁９とは、ＳＲＣ造（鉄骨鉄筋コンクリート造）であり、下側梁１０は、Ｓ造（鉄骨造）である。下側梁１０は、スラブ１１を下側から支持しており、スラブ１１は、上下方向Ｚにおいて鉄骨フレーム４と下側梁１０との間に介在している。

鉄骨フレーム４は、左辺部１２と右辺部１３と上辺部１４と下辺部１５とを有しており、これら左辺部１２と右辺部１３と上辺部１４と下辺部１５とによって矩形状に形成されている。左辺部１２と右辺部１３と上辺部１４と下辺部１５との夫々は、Ｈ形鋼によって構成されている。ブレース３は、マンサード型のブレース構造であり、鉄骨フレーム４の内側に固定されている。

左辺部１２は、上端が上辺部１４の左端に連結され、下端が下辺部１５の左端に連結されており、上辺部１４から下辺部１５に亘って連続したＨ形鋼によって構成されている。右辺部１３は、上端が上辺部１４の右端に連結され、下端が下辺部１５の右端に連結されており、上辺部１４から下辺部１５に亘って連続したＨ形鋼によって構成されている。上辺部１４は、左端が左辺部１２の上端に連結され、右端が右辺部１３の上端に連結されており、左辺部１２から右辺部１３に亘って連続したＨ形鋼によって構成されている。なお、連続したＨ形鋼とは、一対の辺部の一方から他方に亘ってＨ形鋼が連続して存在していることを示しており、連続したＨ形鋼は、単一のＨ形鋼で構成されていてもよく、複数のＨ形鋼を繋ぎ合わせて構成されたものでもよい。

下辺部１５は、間に隙間１７を形成するように互いに分離された左右一対の下側枠部１６で構成されている。左右一対の下側枠部１６の夫々は、Ｈ形鋼によって構成されている。説明を加えると、下辺部１５は、左端が左辺部１２の下端に連結された下側枠部１６である左側下枠部１６ａと、右端が右辺部１３の下端に連結された下側枠部１６である右側下枠部１６ｂと、で構成されている。左側下枠部１６ａと右側下枠部１６ｂとは、左右方向Ｘに一列に並ぶ状態で配置されており、左側下枠部１６ａと右側下枠部１６ｂとは左右方向Ｘに離れており、左側下枠部１６ａと右側下枠部１６ｂとの間には隙間１７が形成されている。このように、下辺部１５は、右辺部１３や左辺部１２や上辺部１４とは異なり、連続したＨ形鋼によっては構成されていない。

左側下枠部１６ａ及び右側下枠部１６ｂの左右方向Ｘの長さは、耐力上必要な長さ以上に形成されている。なお、図１に示す例では、左側下枠部１６ａと右側下枠部１６ｂとは、左右方向Ｘにおいて同じ長さに形成されているが、左側下枠部１６ａと右側下枠部１６ｂとを異なる長さに形成してもよい。また、左側下枠部１６ａ及び右側下枠部１６ｂの左右方向Ｘの長さの合計は、左右方向Ｘにおける鉄骨フレーム４の外寸や左側柱７から右側柱８までの長さの半分以下となっている。そのため、左側下枠部１６ａと右側下枠部１６ｂとの間に形成されている隙間１７の左右方向Ｘの長さは、左右方向Ｘにおける鉄骨フレーム４の外寸や左側柱７から右側柱８までの長さの半分以上となっている。図１に示す例では、左側下枠部１６ａと右側下枠部１６ｂとの間に形成されている隙間１７の左右方向Ｘの長さは、左右方向Ｘにおける鉄骨フレーム４の外寸の２／３より長くなっている。

左辺部１２は、この左辺部１２と左側柱７との間にモルタル等の充填材２３を充填することで、左側柱７に接合されている。説明を加えると、左側柱７のコンクリートには、右側に向けて突出する状態で複数のアンカーボルト２１が固定され、左辺部１２のウェブには、左側に向けて突出する状態で複数の頭付きスタッド２２が固定されている。本実施形態では、アンカーボルト２１として、あと施工アンカーを用いており、左側柱７のコンクリートに穴を空け、その穴に埋め込むようにしてアンカーボルト２１が固定されている。そして、これらアンカーボルト２１や頭付きスタッド２２を埋設するように、左側柱７と左辺部１２との間に充填材２３を充填することで、左辺部１２が左側柱７に接合されている。また、右辺部１３は、左辺部１２と同様に、右辺部１３と右側柱８との間に充填材２３を充填することで、右側柱８に接合されている。また、上辺部１４は、左辺部１２や右辺部１３と同様に、上辺部１４と上側梁９との間に充填材２３を充填することで、上側梁９に接合されている。

下辺部１５は、中間部材２６を用いて下側梁１０の鉄骨部分２７に直接に接合されている。説明を加えると、中間部材２６として、スラブ１１を上下方向Ｚに貫通する状態で設置されて左側下枠部１６ａ及び鉄骨部分２７に接合された第１中間部材２６ａと、スラブ１１を上下方向Ｚに貫通する状態で設置されて右側下枠部１６ｂ及び鉄骨部分２７に接合された第２中間部材２６ｂと、の左右一対の中間部材２６がある。そして、下辺部１５における左側下枠部１６ａは、第１中間部材２６ａを用いて鉄骨部分２７に接合され、下辺部１５における右側下枠部１６ｂは、第２中間部材２６ｂを用いて鉄骨部分２７に接合されている。このように、下辺部１５における左右一対の下側枠部１６の夫々は、充填材２３を用いずに、柱梁架構２のスラブ１１の下方の下側梁１０を構成する鉄骨部分２７に接合されている。

次に、左右一対の下側枠部１６を鉄骨部分２７に接合する構成について説明を加えるが、左側下枠部１６ａを鉄骨部分２７に接合する構成と、右側下枠部１６ｂを鉄骨部分２７に接合する構成とは、同様に構成されているため、左側下枠部１６ａを鉄骨部分２７に接合する構成についてのみを説明し、右側下枠部１６ｂを鉄骨部分２７に接合する構成については説明を省略する。

図２及び図４に示すように、左側下枠部１６ａ（以下、単に下側枠部１６と称する）を鉄骨部分２７に接合する場合に用いる第１中間部材２６ａ（以下、単に中間部材２６と称する）は、下側枠部１６に溶接によって接合される第１プレート３１、第２プレート３２、及び第３プレート３３と、鉄骨部分２７に溶接によって接合される第４プレート３４、第５プレート３５、及び第６プレート３６と、を備えている。これら第１プレート３１、第２プレート３２、第３プレート３３、第４プレート３４、第５プレート３５、及び第６プレート３６の夫々は鋼板によって構成されている。そして、第１プレート３１と第２プレート３２と第３プレート３３とで、上側ブラケット３７が形成されている。また、第４プレート３４と第５プレート３５と第６プレート３６とで、下側ブラケット３８が形成されている。つまり、中間部材２６は、上側ブラケット３７と下側ブラケット３８とを備えている。そして、上側ブラケット３７と下側ブラケット３８とは、第３プレート３３と第６プレート３６とがボルト・ナット（例えば高力ボルト）等の締結部材２８によって互いに締結接合されることで一体化されている。

第１プレート３１は、上下方向Ｚ及び前後方向Ｙに沿う姿勢（左右方向Ｘに対して垂直な姿勢）で、下側枠部１６における右端に溶接接合されている。また、第１プレート３１は、下側枠部１６におけるウェブの右端面及び一対のフランジの右端面に接する状態で、これら下側枠部１６のウェブ及び一対のフランジに溶接接合されている。

第２プレート３２は、上下方向Ｚ及び前後方向Ｙに沿う姿勢（左右方向Ｘに対して垂直な姿勢）で、下側枠部１６における第１プレート３１に対して左側に間隔を空けた部分に溶接接合されている。また、第２プレート３２は、下側枠部１６におけるウェブの下面及び一対のフランジの内面に接する状態で、これら下側枠部１６のウェブ及び一対のフランジの夫々に溶接接合されている。

第３プレート３３は、上下方向Ｚ及び左右方向Ｘに沿う姿勢（前後方向Ｙに対して垂直な姿勢）で、下側枠部１６における第１プレート３１と第２プレート３２との間の部分に溶接接合されている。また、第３プレート３３は、下側枠部１６のウェブの下面、第１プレート３１の左面、及び第２プレート３２の右面に接する状態で、これら下側枠部１６のウェブ、第１プレート３１、及び第２プレート３２の夫々に溶接接合されている。

第４プレート３４は、上下方向Ｚ及び前後方向Ｙに沿う姿勢（左右方向Ｘに対して垂直な姿勢）で、鉄骨部分２７に溶接接合されている。また、第４プレート３４は、鉄骨部分２７における上側のフランジの上面に接する状態で、鉄骨部分２７における上側のフランジに溶接接合されている。

第５プレート３５は、上下方向Ｚ及び前後方向Ｙに沿う姿勢（左右方向Ｘに対して垂直な姿勢）で、鉄骨部分２７における第４プレート３４に対して左側に間隔を空けた部分に溶接接合されている。また、第５プレート３５は、鉄骨部分２７における上側のフランジの上面に接する状態で、鉄骨部分２７における上側のフランジに溶接接合されている。

第６プレート３６は、上下方向Ｚ及び左右方向Ｘに沿う姿勢（前後方向Ｙに対して垂直な姿勢）で、鉄骨部分２７における第４プレート３４と第５プレート３５との間の部分に溶接接合されている。また、第６プレート３６は、鉄骨部分２７における上側のフランジの上面、第４プレート３４の左面、及び第５プレート３５の右面に接する状態で、これら鉄骨部分２７のフランジ、第４プレート３４、及び第５プレート３５の夫々に溶接接合されている。

そして、第１プレート３１と第２プレート３２と第３プレート３３とが、互いに溶接接合されることで上側ブラケット３７が形成されている。また、第４プレート３４と第５プレート３５と第６プレート３６とが、互いに溶接接合されることで下側ブラケット３８が形成されている。そして、上側ブラケット３７の第３プレート３３と下側ブラケット３８の第６プレート３６とが締結部材２８により締結接合されることで、上側ブラケット３７と下側ブラケット３８とが一体化されて中間部材２６が形成されている。そして、上側ブラケット３７が下側枠部１６に溶接接合され、下側ブラケット３８が鉄骨部分２７に溶接接合されていることで、下側枠部１６が、中間部材２６を介して鉄骨部分２７に溶接接合されている。尚、締結部材２８は、上下方向Ｚにおいて下側枠部１６と鉄骨部分２７との間であって、スラブ１１の上面や床仕上げ面よりも上方に位置している。そのため、後述する復旧作業の後でも、締結部材２８によって上側ブラケット３７と下側ブラケット３８とを締結接合できるようになっている。

次に、下側枠部１６を鉄骨部分２７に接合する作業について説明する。下側枠部１６を鉄骨部分２７に接合する場合は、上側ブラケット３７を下側枠部１６に溶接接合する第１溶接作業と、下側ブラケット３８を鉄骨部分２７に溶接接合する第２溶接作業と、スラブ１１における鉄骨部分２７の真上に位置する部分及びその周囲の部分であるスラブ部分１１ａを斫って鉄骨部分２７を露出させる斫り作業と、上側ブラケット３７と下側ブラケット３８とを締結接合する締結作業と、斫り作業によって斫ったスラブ部分１１ａにモルタル等の修復材を充填してスラブ１１を復旧させる復旧作業と、を実行する。これらの作業のうち、斫り作業より後に第２溶接作業を実行し、第２溶接作業の後に復旧作業を実行する他は、作業の順序は適宜変更してもよい。また、第１プレート３１と第２プレート３２と第３プレート３３とを互いに溶接接合して上側ブラケット３７を形成する作業や、第４プレート３４と第５プレート３５と第６プレート３６とを互いに溶接接合して下側ブラケット３８を形成する作業、及び、第１溶接作業は、改修工事を行う現場で行ってもよく、現場に運び込む前に予め行っていてもよい。

本実施形態では、まず、第１溶接作業を実行して上側ブラケット３７を下側枠部１６に溶接接合する。また、図３に示すように、斫り作業を実行してスラブ部分１１ａを斫った後、第２溶接作業を実行して下側ブラケット３８を鉄骨部分２７に溶接接合する。次に、図４に示すように、締結作業を実行して上側ブラケット３７と下側ブラケット３８とを締結接合した後、図４に点線で示すように、復旧作業を実行してスラブ１１を復旧させる。

〔第２実施形態〕
本発明に係る耐震補強構造１の第２実施形態について図面に基づいて説明する。この第２実施形態では、下側梁１０がＳＲＣ造である点以外は、第１実施形態と同様に構成されている。次に、第２実施形態の耐震補強構造１について説明するが、主に第１実施形態と異なる構成を中心に説明し、第１実施形態と同様に構成されている部分については説明を省略する。

図５に示すように、下側梁１０がＳＲＣ造である。そのため、下側梁１０の鉄骨部分２７の上側には下側梁１０のコンクリート部３９が存在している。そのため、斫り作業では、スラブ１１を斫る作業に加えて、コンクリート部３９における鉄骨部分２７の真上に位置する部分及びその周囲の部分であるコンクリート部分３９ａを斫る作業を行っている。このような斫り作業を行うことで、下側梁１０がＳＲＣ造であったとしても、鉄骨部分２７を露出することができる。そして、下側枠部１６は、このように下側梁１０のコンクリート部３９を斫ることで露出した当該下側梁１０の鉄骨部分２７に接合されている。また、復旧作業では、斫り作業において斫ったスラブ部分１１ａとコンクリート部分３９ａとの双方に修復材を充填してスラブ１１及びコンクリート部３９を復旧させる。

下側梁１０をＳＲＣ造とすることで、下側枠部１６と下側梁１０の鉄骨部分２７との上下方向Ｚの間隔は、下側梁１０をＳ造とする場合に比べて鉄骨部分２７の上側にコンクリート部３９が存在する分だけ大きくなる。そして、本実施形態では、中間部材２６の第６プレート３６を上下方向Ｚに大きくしている。そのため、下側梁１０がＳＲＣ造とした場合でも、締結部材２８は、上下方向Ｚにおいて下辺部１５と下側梁１０との間の位置であって、スラブ１１の上面や床仕上げ面よりも上方に位置しており、復旧作業の後でも、締結部材２８によって上側ブラケット３７と下側ブラケット３８とを締結接合できるようになっている。

本実施形態では、まず、第１溶接作業を実行して上側ブラケット３７を下側枠部１６に溶接接合する。また、図６に示すように、斫り作業を実行してスラブ部分１１ａ及びコンクリート部分３９ａを斫った後、第２溶接作業を実行して下側ブラケット３８を鉄骨部分２７に溶接接合する。次に、図７に示すように、締結作業を実行して上側ブラケット３７と下側ブラケット３８とを締結接合した後、図７に点線で示すように、復旧作業を実行してスラブ１１及びコンクリート部３９とを復旧させる。

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記実施形態では、柱梁架構２の左側柱７、右側柱８、及び上側梁９を、ＳＲＣ造とする構成を例として説明した。しかし、これら左側柱７、右側柱８、及び上側梁９の構成は適宜変更してもよい。例えば、左側柱７、右側柱８、及び上側梁９の一部又は全部を、ＲＣ造（鉄筋コンクリート造）とする構成としてもよい。

（２）上記した実施形態では、下側枠部１６の鉄骨部分２７への接合を溶接接合によって行う構成を説明した。しかし、このような構成に限定されない。例えば、下側枠部１６の鉄骨部分２７への接合を高力ボルト等の締結用の部材を用いた機械的接合によって行う等、下側枠部１６を鉄骨部分２７に接合する構成は適宜変更してもよい。

（３）上記した実施形態では、中間部材２６を、締結接合される上側ブラケット３７と下側ブラケット３８とに分けて構成したが、１つのブラケットとして一体に構成してもよい。また、上側ブラケット３７の第１プレート３１及び第２プレート３２や下側ブラケット３８の第５プレート３５及び第６プレート３６は、省略することも可能である。

（４）上記した実施形態では、中間部材２６が、第１プレート３１と第２プレート３２と第３プレート３３と第４プレート３４と第５プレート３５と第６プレート３６とを備える構成を例として説明した。しかし、このような構成に限定されない。例えば、中間部材２６が、第１プレート３１と第２プレート３２と第４プレート３４と第５プレート３５とのうちの一部又は全部のプレートを備えない構成としてもよく、中間部材２６が備えるプレートは必要に応じて適宜変更してもよい。

１耐震補強構造
２柱梁架構
３ブレース
４鉄骨フレーム
１１スラブ
１５下辺部
１６下側枠部
２７鉄骨部分
３９コンクリート部

Claims

柱梁架構の内側に、ブレースで補強した鉄骨フレームが固定された耐震補強構造であって、
前記鉄骨フレームの下辺部が、互いに分離された左右一対の下側枠部で構成され、
前記下辺部における左右一対の前記下側枠部の夫々が、前記柱梁架構のスラブの下方の下側梁を構成する鉄骨部分に接合され、
前記下側梁が、ＳＲＣ造であり、
前記下側枠部が、前記下側梁のコンクリート部を斫ることで露出した当該下側梁の鉄骨部分に接合されている耐震補強構造。