JP2004238801A

JP2004238801A - 耐震補強構造

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Publication number: JP2004238801A
Application number: JP2003025880A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tajima; 隆田島; Naoki Fujinaga; 直樹藤永; Hiromi Suzuki; 裕美鈴木
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-03
Also published as: JP3991876B2

Abstract

【課題】既存柱に対する補強を行いつつも、容易に耐震補強要素を増設することができる耐震補強構造を提供する。
【解決手段】既存建物の柱梁架構に耐震補強要素１０、２０、３０、４０を付加する耐震補強構造である。柱１の外周に鋼板５を巻き付けるとともに、柱１と梁２によって囲まれる位置に上記耐震補強要素を配置して、当該耐震補強要素と鋼板５とを互いに剛接合する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存建物の柱梁架構に耐震補強要素を付加する耐震補強構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、鉄筋コンクリート（ＲＣ）構造または鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）構造からなる既存建物の柱梁架構に対して、枠付の鉄骨ブレースやＲＣ耐震壁等の耐震補強要素を増設することにより、既存建物の耐震性能を向上させるようにした各種の耐震補強構造が知られている。
【０００３】
図６は、ブレースを用いた従来の耐震補強構造の一例を示すもので、図中符号１は既存のＲＣ造の柱、２はＲＣ造の梁である。この耐震補強構造においては、Ｈ形鋼からなる矩形状の外枠５１と、この外枠５１内に架設された一対のブレース５２とにより耐震補強要素（枠付のブレース）が構成され、当該耐震補強要素の外枠５１が後施工アンカーによって躯体に固定されている。すなわち、柱１と梁２の内周に、所定間隔で複数の後施工アンカーを打設するとともに、外枠５１の外周に複数のスタッドを取り付け、躯体と外枠５１との間隙Ｓ３にモルタル等を充填して固化させることにより、これらが一体化されている。また、柱１の外周にはその全長に亘って炭素繊維７が巻き付けられ、これによって、当該柱１に対する補強が施されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、図７は、耐震壁を用いた従来の耐震補強構造の一例を示しており、この耐震補強構造においては、柱１と梁２の内周に、所定間隔で複数の後施工アンカー８を打設するとともに、耐震壁５３の形成位置に割裂防止筋９を配筋して、その周囲に型枠を設置した後に、当該型枠内にコンクリートを充填して硬化させることにより、耐震壁５３が躯体と一体化された状態で形成されている。また、柱１の外周に炭素繊維７を巻き付けた後に、後施工アンカー８を打設し、柱１に対する補強が施されている。
【０００５】
また、図８は、間柱を用いた従来の耐震補強構造の一例を示しており、この耐震補強構造においては、Ｈ形鋼からなる矩形状の外枠５４と、この外枠５４内に鉛直方向に架設された間柱５５とにより耐震補強要素（枠付の間柱）が構成され、当該耐震補強要素が、図６の枠付きのブレースと同様の方法で躯体と一体化されている。また、柱１の外周に炭素繊維７を巻き付けることによって、柱１に対する補強が施されている。
【０００６】
図９は、耐震構面に開口部を設けた従来の耐震補強構造の一例を示している。この耐震補強構造においては、Ｈ形鋼からなる外枠５６内に縦枠５７を架設し、当該縦枠５７により外枠５６内を左右に二分して、一方にブレース５８を架設し、他方に矩形状の開口部５９を形成するようにしている。この開口部５９の両側部に配置される縦枠５６ａ、５７は、下端部が鋼板６０を介して互いに連結されており、この鋼板６０はアンカーボルト６１によって梁２に固定されている。また、開口部５９周囲の柱１や梁２の外周には、炭素繊維７が巻き付けられ、これによって、開口部５９周囲の補強が施されている。
【０００７】
【特許文献１】
特公平７−７４５４８号公報（第二頁、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の耐震補強構造の場合、耐震補強要素を単に増設するのみでは既存柱１の耐力を補強することができず、補強が必要な場合には、既存柱１に対して炭素繊維７を巻き付ける等の対処が別途必要になるという問題点があった。
さらに、図９に示す従来の耐震補強構造においては、縦枠５６ａ、５７の下端部を互いに連結する鋼板６０によって段差が生じてしまうといった問題点や、開口部５９周囲の既存梁２に対して炭素繊維７を巻き付ける等の対処が別途必要になるといった問題点、開口部５９周囲の鋼板６０や縦枠５６ａによって開口部５９の有効寸法が小さくなるといった問題点もあった。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、既存柱に対する補強を行いつつも、容易に耐震補強要素を増設することができる耐震補強構造を提供することを目的とする。さらに、本発明は、耐震構面に開口部を設ける場合においても、開口部の位置に段差が生じることがなく、また、開口部の有効寸法を拡大することができる耐震補強構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、既存建物の柱梁架構に耐震補強要素を付加する耐震補強構造であって、補強する階の柱の外周に、鋼板を巻き付けるとともに、上記柱と梁によって囲まれる位置に上記耐震補強要素を配置して、当該耐震補強要素と上記鋼板とを互いに剛接合したことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の耐震補強要素が、ブレースと、当該ブレースの上下に位置する梁に沿ってそれぞれ水平方向に延びる上下の水平枠とにより構成され、当該水平枠の両端部が上記鋼板にそれぞれ剛接合されていることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の耐震補強要素が耐震壁であり、その両側部が上記鋼板に剛接合されていることを特徴とするものである。
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の耐震補強要素が、間柱と上下の水平枠とにより構成され、当該水平枠の両端部が上記鋼板にそれぞれ剛接合されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の耐震補強要素が、上側の梁に沿って水平方向に延び両端が上記鋼板に剛接合された上枠と、下側の梁に沿って水平方向に延び一端が上記鋼板に剛接合された下枠と、この下枠の他端と上記上枠の中途部との間に架設された縦枠と、ブレースとを備えてなることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１〜５の何れかに記載の本発明に係る耐震補強構造によれば、既存柱の外周に鋼板を巻き付けるようにしたので、既存柱の剪断耐力およびパンチング耐力を増加させることができる。また、水平枠を上記鋼板に剛接合することで、既存梁の曲げ耐力および剪断耐力を補強することができる。しかも、上記鋼板を利用して、耐震補強要素を既存の柱梁架構に取り付けるようにしたので、容易に当該耐震補強要素の増設を行うことができる。したがって、耐震補強要素の増設に伴うコストの低減、並びに工期の短縮化を図ることができる。
【００１４】
また、請求項２および４に記載の発明においては、上下の水平枠の両端部を鋼板にそれぞれ剛接合するようしたので、上下の水平枠の端部どうしを互いに結合するための縦枠を省略することが可能となり、その分のコスト低減を図ることができる。
【００１５】
さらに、請求項５に記載の発明においては、下枠を避けるようにして耐震構面に矩形状の開口部が形成されることから、当該開口部の位置に段差が生じることがなくなる。また、上記開口部の周縁に沿って配置される枠材が上枠と縦枠のみとなるので、上記開口部の有効寸法を拡大することもできる。また、水平枠を上記鋼板に剛接合することで、既存梁の曲げ耐力および剪断耐力を補強することができ、その結果、上記開口部まわりの既存梁に対して別途補強を施す必要がなくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［第一の実施形態］
図１および図２は、本発明に係る耐震補強構造の第一の実施形態を示すものである。図１および図２において、符号１、２は各々既存建物におけるＲＣ造の柱および梁であり、これら柱１および梁２が互いに剛接合されることにより、ラーメン構造の柱梁架構が構成されている。
また、上記柱梁架構を構成する柱１の外周には、その全長に亘って鋼板５が巻き付けられ、当該鋼板５と柱１の隙間Ｓ１には、図２（ｂ）に示すように、モルタルグラウトが充填されている。そして、この実施形態では、枠付のブレース１０が耐震補強要素として上記柱梁架構に取り付けられている。
【００１７】
枠付のブレース１０は、図１に示すように、上下の水平枠１１、１２の間に、ブレース（耐震ブレースまたは制震ブレース）１３がハ字状に設けられたもので、全体としては矩形パネル状の面材として機能するように構成されている。
上下の水平枠１１、１２はそれぞれＨ形鋼からなり、そのフランジ面１１ａ、１２ａが、それぞれ梁２の上下面と対向するように、すなわち当該水平枠１１、１２が上記柱梁架構の面内方向に強軸となるように配置されている。これら水平枠１１、１２の両端部には、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、それぞれブラケット１４の一端が添え板１５を介してボルト等で結合されており、これらブラケット１４の他端は、上記鋼板５にそれぞれ溶接等で接合されている。すなわち、水平枠１１、１２の両端部が上記鋼板５にそれぞれ剛接合された状態となっている。
【００１８】
ブラケット１４は、図２（ｂ）に示すように、一端が水平枠１１、１２（Ｈ形鋼）の端面とほぼ同じ形状および寸法に形成されるとともに、他端のフランジ面１４ａの幅寸法が、対向する上記鋼板５の一側面（ブラケット１４との接合面）の水平方向の長さとほぼ一致するように形成されている。このブラケット１４のフランジ面１４ａには、上記鋼板５のはらみを防止するためのスリット１７が上記鋼板５側の端部に形成されている。また、フランジ面１４ａの両側部には、当該ブラケット１４と上記鋼板５とを互いに連結するための複数の補強プレート１６が、上記鋼板５に跨る状態で取り付けられている。この補強プレート１６は、短手方向の長さがフランジ面１４ａの厚み以上となるように構成されている。また、上下の水平枠１１、１２と梁２との隙間Ｓ２には、モルタルグラウトが充填されている。
【００１９】
次に、上記耐震補強構造の施工手順について説明する。先ず、仕上げおよび下地の撤去、目荒しなど、既存躯体に対する準備工事を行った後、後施工アンカーを打設する。なお、モルタルグラウトのみによっても所要の接合強度が得られる場合には、上記後施工アンカーを省略することも可能である。
次いで、複数に分割された鋼板（例えば、コの字型或いはＬ字型に半割にされた鋼板）を組み立てることにより、上下の梁２に接する位置まで、すなわち既存柱１の全長に亘って鋼板５を巻き付ける。なお、上記ブラケット１４は、予め工場にて鋼板５の所定位置に取り付けておくようにする。
【００２０】
次いで、水平枠１１、１２の両端部を、鋼板５に突設されたブラケット１４にそれぞれ結合し、これら水平枠１１、１２の間にブレース１３を架設する。
その後、鋼板５と柱１の隙間Ｓ１、水平枠１１、１２と梁２の隙間Ｓ２に、それぞれモルタルグラウトを充填して硬化させる。以上により、既存柱１に対する補強が施された状態で、耐震補強要素である枠付のブレース１０が既存の柱梁架構に取り付けられる。
【００２１】
このように、本実施形態の耐震補強構造によれば、既存柱１の外周にその全長に亘って鋼板５を巻き付けるようにしたので、既存柱１の剪断耐力およびパンチング耐力を増加させることができ、また水平枠１１、１２を鋼板５と剛接合するようにしたので、既存梁２の曲げ耐力および剪断耐力を補強することができる。しかも上記鋼板５を利用して、耐震補強要素である枠付のブレース１０を柱梁架構に取り付けるようにしたので、容易に当該耐震補強要素の増設を行うことができる。したがって、当該耐震補強要素の増設に伴うコストの低減、並びに工期の短縮化を図ることができる。
また、水平枠１１、１２の両端部をそれぞれ鋼板５に剛接合するようにしたので、水平枠１１、１２の端部どうしを互いに結合するための縦枠を省略することが可能となり、その分のコスト低減を図ることもできる。
【００２２】
なお、この実施形態では、上下の水平枠１１、１２内に設けるブレース１３の数を二本として、これらブレース１３をハの字状に配置するようにしたが、これに限られるものではなく、例えば、ブレース１３を逆ハの字状やＸ字状に配置したり、或いはブレース１３の数を一本または三本以上としたりすることも可能である。
また、この実施形態では、ブラケット１４のフランジ面１４ａにスリット１７を設けるようにしたが、上記鋼板５のはらみが僅かである場合には、スリット１７を省略することも可能である。
【００２３】
［第二の実施形態］
図３は、本発明に係る耐震補強構造の第二の実施形態を示すものである。この実施形態では、前述した枠付のブレース１０の代わりにＲＣ造の耐震壁２０が耐震補強要素として、既存建物の柱梁架構に取り付けられている。
すなわち、図３に示すように、上記柱梁架構を構成する柱１の外周には、第一の実施形態と同様に、その全長に亘って鋼板５が巻き付けられ、当該鋼板５と柱１の隙間Ｓ１には、モルタルグラウトが充填されている。そして、鋼板５には、複数のスタッドジベル２１が突出状態で設けられ、これらスタッドジベル２１を利用して耐震壁２０が鋼板５と一体化された状態で形成されている。
【００２４】
この第二の実施形態の耐震補強構造によれば、前述した第一の実施形態と同様、既存柱１の外周にその全長に亘って鋼板５を巻き付けるようにしたので、既存柱１の剪断耐力およびパンチング耐力を増加させることができる。しかも、上記鋼板５を利用して、耐震補強要素である耐震壁２０を柱梁架構に取り付けるようにしたので、容易に当該耐震補強要素の増設を行うことができる。したがって、当該耐震補強要素の増設に伴うコストの低減、並びに工期の短縮化を図ることができる。
【００２５】
［第三の実施形態］
図４は、本発明に係る耐震補強構造の第三の実施形態を示すものである。この実施形態では、枠付の間柱３０が耐震補強要素として既存建物の柱梁架構に取り付けられている。
すなわち、図４に示すように、上記柱梁架構を構成する柱１の外周には、第一の実施形態と同様に、その全長に亘って鋼板５が巻き付けられ、当該鋼板５と柱１の隙間Ｓ１には、モルタルグラウトが充填されている。
【００２６】
一方、枠付の間柱３０は、上下の水平枠３１、３２の間に間柱（耐震間柱または制震間柱）３３が鉛直方向に架設されたもので、全体としては矩形パネル状の面材として機能するように構成されている。なお、図示例では、間柱３３を一本としているが、複数本としてもよい。
そして、水平枠３１、３２は、各々の両端部が上記鋼板５にそれぞれ剛接合されており、これら水平枠３１、３２と梁２との隙間Ｓ２には、モルタルグラウトが充填されている。
【００２７】
この第三の実施形態の耐震補強構造によれば、前述した第一の実施形態と同様、既存柱１および既存梁２に対する補強を行いつつも容易に耐震補強要素である間柱３０の増設を行うことができる。
また、水平枠３１、３２の両端部を鋼板５にそれぞれ剛接合するようにしたので、水平枠３１、３２の端部どうしを互いに結合するための縦枠を省略することが可能となり、その分のコスト低減を図ることができる。
【００２８】
［第四の実施形態］
図５は、本発明に係る耐震補強構造の第四の実施形態を示すものである。この実施形態では、補強枠組４０が耐震補強要素として既存建物の柱梁架構に取り付けられている。
【００２９】
この補強枠組４０は、図５に示すように、上側の梁２に沿って水平方向に延び両端が上記鋼板５に剛接合された上枠４１と、下側の梁２に沿って水平方向に延び一端が上記鋼板５に剛接合され上枠４１よりも寸法の短い下枠４２と、この下枠４２の他端と上枠４１の中途部との間に架設された縦枠４４とを備えている。そして、上枠４１の下方には、下枠４２との間にブレース４３が配設されるとともに、下枠４２を避けるようにして、下側の梁２との間に矩形状の開口部４０ａが形成されている。すなわち、ブレース４３が、上枠４１、下枠４２および縦枠４４によって囲まれる領域に配置される一方、開口部４０ａが、上枠４１、下側の梁２、縦枠４４によって囲まれる領域に形成されている。また、梁２と上枠４１、下枠４２との隙間Ｓ２には、それぞれモルタルグラウトが充填されている。
【００３０】
この第四の実施形態の耐震補強構造によれば、前述した第一の実施形態と同様、既存柱１および上側の既存梁２に対する補強を行いつつも容易に耐震補強要素である補強枠組４０の増設を行うことができる。
また、下枠４２を避けるようにして矩形状の開口部４０ａを形成するようにしたので、開口部４０ａの位置に段差が生じることがなくなる。また、開口部４０ａの周縁に沿って配置される枠材が上枠４１と縦枠４４のみとなるので、開口部４０ａの有効寸法を拡大することもできる。
【００３１】
なお、本実施形態では、補強枠組４０の一端側に開口部４０ａを設けるようにしたが、例えば、補強枠組の中間位置に開口部を設けることも可能である。その場合には、開口部を設ける位置の両側に縦枠をそれぞれ配置し、当該開口部を避けるように各縦枠の下端部と鋼板５との間にそれぞれ下枠を架設して、これら下枠と上枠とで囲まれる領域にブレースを配設すればよい。そうすることで、梁２と段差の無い状態で、補強枠組の中間位置に開口部を設けることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜５の何れかに記載の本発明に係る耐震補強構造によれば、既存柱および既存梁に対する補強を行いつつも容易に耐震補強要素の増設を行うことができる。したがって、耐震補強要素の増設に伴うコストの低減、並びに工期の短縮化を図ることができる。
【００３３】
また、請求項２、４および５に記載の発明においては、上下の水平枠の両端部を鋼板にそれぞれ剛接合するようしたので、上下の水平枠の端部どうしを互いに結合するための縦枠を省略することが可能となり、その分のコスト低減を図ることができる。
【００３４】
さらに、請求項５に記載の発明においては、下枠を避けるようにして耐震構面内に矩形状の開口部が形成されることから、開口部の位置に段差が生じることがなくなる。また、開口部の周縁に沿って配置される枠材が上枠と縦枠のみとなるので、開口部の有効寸法を拡大することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る耐震補強構造の第一の実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の鋼板と水平枠との接合部周辺を拡大したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明に係る耐震補強構造の第二の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る耐震補強構造の第三の実施形態を示す正面図である。
【図５】本発明に係る耐震補強構造の第四の実施形態を示す正面図である。
【図６】ブレースを用いた従来の耐震補強構造の一例を示す正面図である。
【図７】耐震壁を用いた従来の耐震補強構造の一例を示す断面図である。
【図８】間柱を用いた従来の耐震補強構造の一例を示す正面図である。
【図９】耐震構面に開口部を設けた従来の耐震補強構造の一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１柱
２梁
５鋼板
１０枠付のブレース（耐震補強要素）
１１、１２、３１、３２水平枠
１３、４３ブレース
２０耐震壁（耐震補強要素）
３０枠付の間柱（耐震補強要素）
３３間柱
４０補強枠組（耐震補強要素）
４０ａ開口部
４１上枠
４２下枠
４４縦枠

Claims

既存建物の柱梁架構に耐震補強要素を付加する耐震補強構造であって、補強する階の柱の外周に、鋼板を巻き付けるとともに、上記柱と梁によって囲まれる位置に上記耐震補強要素を配置して、当該耐震補強要素と上記鋼板とを互いに剛接合したことを特徴とする耐震補強構造。
上記耐震補強要素は、ブレースと、当該ブレースの上下に位置する梁に沿ってそれぞれ水平方向に延びる上下の水平枠とにより構成され、当該水平枠の両端部が上記鋼板にそれぞれ剛接合されていることを特徴とする請求項１に記載の耐震補強構造。
上記耐震補強要素は、耐震壁であり、その両側部が上記鋼板に剛接合されていることを特徴とする請求項１に記載の耐震補強構造。
上記耐震補強要素は、間柱と上下の水平枠とにより構成され、当該水平枠の両端部が上記鋼板にそれぞれ剛接合されていることを特徴とする請求項１に記載の耐震補強構造。
上記耐震補強要素は、上側の梁に沿って水平方向に延び両端が上記鋼板に剛接合された上枠と、下側の梁に沿って水平方向に延び一端が上記鋼板に剛接合された下枠と、この下枠の他端と上記上枠の中途部との間に架設された縦枠と、ブレースとを備えてなることを特徴とする請求項１に記載の耐震補強構造。