CN104508219B - 抗震加强结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗震加强结构，通过已有柱和已有梁的加强柱，不会在已有柱上造成裂纹就能够提高已有柱的抗震性。在位于已有建筑的建筑外壁侧的已有柱(2)的外方部位，在与已有柱之间隔开空间(7)地相对竖立设置加强柱(8)。该加强柱(8)的下部与固定在与楼板(5L)一体化的已有梁(1)上的加强梁(9)连接。并且，加强柱(8)的上部与固定在与上层楼板(5U)一体化的已有梁(1U)上的加强梁(9U)连接。而且，与同一已有梁固定的加强梁(9)，与左右相邻的加强梁相互不连续。当外力作用时，即使加强柱的变形和已有柱的变形之间产生差异，已有柱也几乎不会受到加强柱的变形的影响，从而尽可能地抑制在已有柱上的裂纹的发生。

Description

抗震加强结构

技术领域

本发明涉及抗震加强结构，具体来说，涉及RC结构、SRC结构的多层已有建筑的外表面上的抗震加强结构。

背景技术

钢筋混凝土结构物(以下称作RC结构)、钢骨钢筋混凝土结构物(以下称作SRC结构)应用于例如图11所示的多层建筑。其中柱和梁是不可或缺的是不言而喻，在由位于外壁侧的柱31和梁32形成的框架33中，设置窗肚墙/垂壁、门、窗(图中省略)等。柱支承上层的载荷，梁实现与各层的楼板34的一体化。

这样的建筑在遭遇地震等而受到大的横向力时，框架中的上梁相对于下梁在左右方向上产生偏移，左右的柱向相同方向倾斜。因此，框架变成平行四边形，也会由于余震而形成梁反向偏移、柱向反方向倾斜的平行四边形，并且这会反复一定时间。

另外，在RC结构等已有建筑的外表面实施抗震加强时要求“居住的同时施工”及“回避视野的狭窄化”的情况下，应用日本特开2004-169504记载的无加固(ブレースレス)施工方法。即，使加强柱与已有柱(也称作RC柱)一体化，也使加强梁与已有梁(也称作RC梁)一体化，由加强柱和加强梁形成新框架。

与此相比，在日本特开2007-138472中提出使加强柱与RC柱一体化、但不使加强梁与RC梁一体化的抗震加强施工方法。虽然不使加强梁与已有梁一体化的理由没有明确说明，但只要使加强柱与已有柱一体化，通过复合化而增强了的柱就会使建筑的抗震性提高。可认为出于以下观点，即：由于在该加强柱形成框架并保持稳定，所以即使导入加强梁、即使并不使其与已有梁一体化，框架的保持也不成问题。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-169504

专利文献2：日本特开2007-138472

发明内容

发明要解决的课题

当如专利文献2所述为了使加强柱与已有柱一体化而使其相互以由锚固螺栓等面接合的方式连续时，在加强柱为钢骨制的情况下，一般来说相比已有的RC柱更能够承受大的变形，但另一方面，会出现RC柱被钢骨柱的变形拖拽而受力过度、从锚固螺栓等起在混凝土诱发裂纹的问题。详细情况省略，但这种问题可根据实现弯曲刚度的近似化的专利文献1的技法来解决。

另外，即便是急需抗震加强的沿用旧抗震标准的建筑，因为已有梁是与楼板一体化的，所以即使梁自身抗震性低，通过与楼板的一体化也比柱的抗震性高。这意味着，除已有梁的加强之外，已有柱的抗震性增强是不可或缺的。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种如下的抗震加强结构，即在RC等结构物外表面上的框架的加强时，着眼于已有柱和已有梁的抗震性上原本差距的产生，通过加强柱，不会在已有柱上造成裂纹地提高已有柱的抗震性。

用于解决课题的手段

本发明适用于RC结构、SRC结构多层已有建筑的外表面上的抗震加强结构，其特征在于，参考图1，在位于已有建筑的建筑外壁侧的已有柱2的外方部位，不与现有柱固定而与之相面对地竖立设置加强柱8。该加强柱8的下部与固定在和楼板5L一体化的已有梁1L上的加强梁9L连接，并且，加强柱8的上部与固定在和上层楼板5U一体化的已有梁1U上的加强梁9U连接。而且，与同一已有梁固定的加强梁9，与左右相邻的加强梁相互不连续。

加强柱和加强梁为例如图1、图5所示的型钢制。在此情况下，如图6所示，能够使通过极低屈服点钢制减震钢板的变形来吸收能量的减震机构23介于加强柱8中。此外，可以将混凝土13填充到加强柱8和加强梁9的围绕空间。

加强柱和加强梁也能够用如图8所示的RC结构加强柱28、RC结构加强梁29代替型钢。

发明的效果

根据本发明，加强柱架设在与上下的已有梁固定的加强梁上，却没有与已有柱一体化，所以即使外力作用时加强柱的变形和已有柱的变形之间产生差异，已有柱也几乎不会受到加强柱的变形的影响。即，只要在已有柱和加强柱的相对部位留有即便略微的空间，那么已有柱就会从追随加强柱的变形的状态中释放，因此可以尽可能地抑制在已有柱上的裂纹的发生。该加强柱经由加强梁被抗震性高的已有梁支承，所以加强柱脱落等问题不会发生，由加强柱和加强梁构成的I型加强框架结构也可以被保持。

固定在同一已有梁上的加强梁与左右相邻的加强梁相互不连续，从而加强梁的水平方向长度能够控制为足以支承加强柱的长度。使加强梁与已有梁固定所必需的作业量和投入材料的量也可以被抑制，便于缩短工期。

若使加强柱和加强梁为型钢，则与完全由混凝土结构增强相比，可以通过工厂加工品的导入而实现现场组装工程的省力化。若在已有柱和加强柱的相对部位确保所期望大小的空间，则该空间也能够用作采用了极低屈服点钢制减震钢板的减震机构等向加强柱的安装作业空间，从而能够导入大大提高大地震时的能量吸收效果的减震机构等。

若在加强柱和/或加强梁的围绕空间分别填充混凝土，则易于增强加强柱和/或加强梁的弯曲刚度，也能够扩大根据该焊接型钢的规格和填充混凝土量所应达到的弯曲刚度的选定范围。

若使加强梁和加强柱为RC结构，则对于实施了已有柱的外表面比已有梁的外表面更向外等外表面凹凸的设计的建筑，也能够增大加强梁的形成时的形状自由度。

附图说明

图1表示本发明的抗震加强结构的一个例子，是采用了焊接平槽型钢制加强柱和加强梁的情况下的主要部分的剖视图以及A-A线向视的主视图。

图2是在多层已有RC结构的外表面实施了根据图1的结构的I型加强框架结构的抗震加强的外观图。

图3是使加强柱、加强梁为形状或尺寸与已有柱、已有梁的形状或尺寸不同的焊接平槽型钢制的情况下的主要部分的剖视图以及主视图。

图4是采用了焊接H型钢制的加强柱和加强梁的情况下的主要部分的剖视图以及主视图。

图5是在多层已有RC结构上应用了根据图4的结构的抗震加强结构的外观图以及在该加强柱中导入了减震机构的情况的外观图。

图6是用于说明通过施用于加强柱的极低屈服点钢制减震钢板的变形来吸收能量的减震机构的结构例的立体图。

图7是应用于已有柱的一部分比已有梁更向外突出的建筑的焊接型钢制的加强柱及加强梁的例子的主要部分的剖视图、主视图以及俯视图。

图8是使加强柱、加强梁为RC结构的情况下的主要部分的剖视图以及主视图。

图9是将RC结构的加强柱和加强梁应用于已有柱的一部分比已有梁更向外突出的建筑的外观图。

图10是在已有柱和已有梁在外表面上齐平的建筑上应用了RC结构加强柱及加强梁的情况的外观图。

图11是说明位于建筑外壁侧的已有柱和已有梁、其框架以及楼板的RC结构或SRC结构多层已有建筑的立体图。

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的抗震加强结构。适用的建筑是如图11所示的RC结构或SRC结构多层已有建筑，分别说明位于其外壁侧的已有柱、已有梁各自的外表面位置的前后关系不同的例子。图2与图11一样，是已有梁1比已有柱2更向外(向前)突出的建筑3(朝向外观图的外表面，参考左上部)。不言而喻的是，由两个上下相对的该已有梁1和两个左右相对的已有柱2形成框架4，从而形成住户的一户或一个房间的外表面。

已有梁1和楼板5是一体化的，虽然看不到其连接部，但楼板5在住户内扩展。已有柱2支承与楼板5一体的已有梁1，其载荷传递到楼下的已有柱2，并直至地基。作为这样的建筑的抗震加强，采取以下的结构。其第一个例子如图1所示，图1是在已有建筑的框架4的右侧、左侧或两侧装配焊接平槽型钢制的I型加强框架6的情况下的主要部分的剖视图以及主视图。

具体来说，在位于已有建筑的建筑外壁侧的已有柱2的外方部位，在与该已有柱之间间隔空间7地相面对配置加强柱8。如图1(a)所示，加强梁9L固定在与楼板5L一体化的已有梁1L上，加强梁9U固定在与上层的楼板5U一体化的已有梁1U上。上述的加强柱8以竖立设置成被夹在加强梁9L和加强梁9U之间的状态一体化地连接，从而形成加强框架6。如图1(b)所示，加强梁9比已有梁1短得多，与已有梁1L固定的加强梁9L与左右相邻的加强梁相互不连续，与已有梁1U固定的加强梁9U也与左右相邻的加强梁相互不连续。

加强柱8、加强梁9中的任何一个都是型钢制，如图1(a)所示，截面形状是例如コ字形状。其可以是现成的槽型钢，在现成品中没有适合加强的尺寸或为高价品等情况下，也可以是对裁断成所期望尺寸的钢板进行焊接而制出的焊接型钢品。在图3中绘制了截面面积小的型钢10，这样可根据需要来随意选择槽型的尺寸、形状。总之，由于是在工厂内的切割操作、制槽，所以制造精度高。当然，根据需要，也可以为如图4所示的焊接H型钢11、或后述的如图7所示的混有焊接平槽型钢和焊接H型钢的式样的加强框架12。

若使加强柱和加强梁为焊接平槽型钢、焊接H型钢等焊接型钢或市面出售的型钢，则与完全的混凝土结构的增强相比，通过采用工厂加工品可实现现场组装工程的大幅省力化。这样，型钢无论是焊接品(非标准品)还是市面出售的标准品，对于加强柱来说，根据需要，可在被梁腹、梁翼缘围绕的空间或在由装配的型框(未图示)等包围的空间中填充混凝土13(例如参考图1(b))。由此，易于增强加强柱的弯曲刚度，也能够扩大根据该型钢的规格和填充混凝土量所应达到的弯曲刚度的选定范围。

另外，在由加强梁9和已有梁1包围的空间，如图1(a)所示，通过填充混凝土14、植入锚固件(未图示)等而实现加强梁对已有梁的牢固的一体化。总之，型钢制的加强梁相对于已有梁能够通过使用锚固件、PC钢棒等公知手段容易地一体化。另外，加强柱预先在工厂中组装在加强梁上而形成上述的I字型或T字型的加强框架，从而在现场工程中通过对下层用框架和上层用框架进行焊接或螺栓紧固等，能够形成所期望高度的加强体。通过缩短加强梁来提高操作性，进而加快工程的进展。

另外，参考图1(a)，如上所述，在已有柱2的外方部位，在与该已有柱之间间隔空间7地相面对配置加强柱8。该“间隔空间配置”的目的在于不会相互固定，而要截断在已有柱和加强柱之间的载荷传递。因此，假如已有柱和加强柱尽可能地接近，即使是外观上无法看到间隙的空间，只要没有连接就可以发挥本发明的效果。

进一步来说，在已有柱和加强柱之间存在空间的情况下，无论在该空间实施何种架桥作业，只要是作用于已有柱的载荷和作用于加强柱的载荷的实质性传递保持断绝状态的附加工程，可以说就不违背本发明的宗旨。另外，外观上没有间隙或仅有一点的情况下，在本发明中，当横向力从相对于作为对象的框架垂直的方向作用时，即力从已有柱的前面(外面)或背后作用时，也可以允许已有柱和加强柱的相互倚靠。并且期待抑制大地震时在该方向上的急剧倒塌的发生。

图4是应用于已有梁1的外表面和已有柱2的外表面齐平的建筑的例子，加强柱8的宽度比加强梁9的宽度窄，从而能够确保空间7。在图7的例子中，为了确保空间7，尽可能地将加强柱8向外偏移配置。在前者的情况下会呈现如图5(a)所示的外观，但也能够如图(b)所示使减震机构介于加强柱8的梁腹中。减震机构是通过极低屈服点钢制减震钢板的变形来吸收能量的机构。不言而喻，与已有柱的相对空间的存在无非是为了提供减震机构等的向加强柱的安装操作空间、塑性变形允许空间。通过这种措施，大地震时的能量吸收效果得以大大提高。

图6表示该减震机构23的一个例子的详细情况(经夸张绘制)，如剖切面前侧的梁翼缘21而表示的(a)所示，梁腹22的中间部位被切开，在该位置嵌装极低屈服点钢制的减震钢板23a。如(b)所示的梁腹的前后的几张抵板24、如(c)所示的上下方向用加强板25等支承减震钢板23a，并且不会阻碍大幅变形。

图7是应用于已有柱2的外表面比已有梁1更向外突出的建筑的焊接型钢制的加强柱以及加强梁的例子的主要部分的剖视图以及主视图，在此情况下，在焊接H型钢制的加强梁9，如(c)所示，设置平面形的中央容纳已有柱2的前面部位的缺口26。此外，也可以是如图8所示的RC结构加强柱28、RC结构加强梁29。虽然韧性比焊接型钢制的要差，但对于实施了已有柱2的外表面比已有梁1的外表面更向外等外表面凹凸的设计的建筑(参考图7和图9)，加强梁形成时的形状自由度提高。

经以上详细叙述，根据其结构，加强柱架设在与上下的已有梁固定的加强梁上时不与已有柱一体化。因此，即使加强柱的变形和已有柱的变形之间产生差异，已有柱也极少会受到加强柱的变形的影响，即相对空间使已有柱从追随加强柱的变形的状态中释放，因此可以尽可能地抑制在已有柱上的裂纹的发生。因为该加强柱经由加强梁被抗震性高的已有梁支承，所以加强柱脱落等问题不会发生，也可以保持由加强柱和加强梁构成的框架结构。

与同一已有梁固定的加强梁与左右相邻的加强梁相互不连续，从而加强梁的水平方向长度能够控制为足以支承加强柱的长度。与使加强梁与已有梁连续固定的情况相比，可以显著抑制使加强梁与已有梁固定所必需的作业量和投入材料的量，便于缩短工期。不仅如此，若使加强梁连续则梁增强，这反而会导致本应得到加强的柱相对于梁的相对强度的下降，而本发明能够回避该问题。

虽然在任何例子中记载的都是以整个建筑为对象进行加强，但也能够在如到中间楼层或仅中间楼层等、或仅仅外表面的左半部等任意的部位实施。若此情况的工程可视为各层单元的反复来处理，则部分加强的概念成为可能，也能够实现工程的分散化。加强梁与已有梁不连续排列是指实质上不会相互影响到载荷，但在必要时可以使左右间隔开地排列的加强梁的长度不同、或以加强柱为界加强梁的侧面长度左右不同等。在该加强梁之间施用轻便的架构、例如装饰性的架构，用于其他目的也没有问题。

附图标记说明

1、1L、1U 已有梁，2、2L、2U 已有柱，3 RC结构或SRC结构多层已有建筑(建筑)，5、5L、5U 楼板，6 I型加强框架，7 空间，8 加强柱，9 加强梁，13 混凝土，21 梁翼缘，22 梁腹，23 减震机构，28 RC结构加强柱，29 RC结构加强梁。

Claims (2)

1.一种抗震加强结构，所述抗震加强结构是RC结构、SRC结构多层已有建筑的外表面上的抗震加强结构，其特征在于，

在位于已有建筑的建筑外壁侧的已有柱的外方部位，加强柱不固定于已有柱而是与之相面对地竖立设置；

所述加强柱的下部与固定在与楼板一体化的已有梁上的加强梁的上部连接，并且，所述加强柱的上部与固定在与上层楼板一体化的已有梁上且在上部连接有上层用加强柱的下部的加强梁的下部连接；

所述加强柱和加强梁是型钢制的且被一体化，通过极低屈服点钢制减震钢板的变形来吸收能量的减震机构介于所述加强柱中，

固定于同一已有梁的加强梁，与左右相邻的加强梁相互不连续。

2.根据权利要求1所述的抗震加强结构，其特征在于，在所述加强柱或加强梁的围绕空间填充混凝土。