JP2005232678A

JP2005232678A - 梁の補強構造

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Publication number: JP2005232678A
Application number: JP2004039298A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kanai; 正博金井; Masashi Takahashi; 雅司高橋
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2005-09-02
Anticipated expiration: 2024-02-17
Also published as: JP4401808B2

Abstract

【課題】作業性が良好でかつ十分に既存梁の曲げ剛性を高める。
【解決手段】本発明に係る梁の補強構造１は、対向する一対の柱２，２に架け渡された木質系の既存梁３に適用してあり、該既存梁の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように、既存梁３の下方に木質系の添梁４を配置するとともに、既存梁３及び添梁４を両側方から挟み込むようにして一対の添板５，５を該既存梁及び該添梁の各側面にそれぞれ接着してなる。ここで、クリアランスδは、既存梁３のアバレを吸収できるよう、１０〜５０ｍｍとし、１５〜３０ｍｍ程度としておくのがさらに望ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、木造建築物における梁の補強構造に関する。

住宅においては、家族構成の変動や生活指向の変化等に伴い、新築当時の間取りを変更して下階に広い空間を確保したいというニーズが生じる。

かかるニーズに応えるためには、居室の中央付近や隣接居室の境界に立設されている柱を撤去するリフォーム工事を行うことになるが、この場合、柱を撤去しただけでは該柱で支持されていた梁が下方に撓んでしまう。そのため、梁の剛性を高めるための補強工事を同時に行うことが不可欠となる。

特開平６−９９４１２

ここで、梁の剛性を高める方法として例えば、上階の床がきしむという不具合を生じている場合、既存の梁に添梁をした上、ボルト等で締結する方法がある。

しかしながら、かかる方法では、リフォーム工事の費用がコスト高になるのみならず、上階床の振動を抑制することはできないという問題を生じていた。

特に、添梁を軽量鉄骨とした場合には、重量が大きいために作業性が悪いという問題も生じていた。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、作業性が良好でかつ十分に既存梁の曲げ剛性を高めることが可能な梁の補強構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る梁の補強構造は請求項１に記載したように、既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置するとともに、前記既存梁及び前記添梁を両側方から挟み込むようにして一対の添板を該既存梁及び該添梁の各側面にそれぞれ接着したものである。

また、本発明に係る梁の補強構造は請求項２に記載したように、既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置するとともに、前記既存梁の下面に形成された既存梁側嵌合溝と前記添梁の上面に形成された添梁側嵌合溝に所定の接合板を嵌入して接着したものである。

本出願人は、下階の居室空間を拡げるべく、該居室空間に立設されている柱を撤去するリフォーム工事を行うにあたり、柱撤去に伴う梁補強をいかにすれば、梁の剛性向上のみならず、床の振動を抑制することができるかという点に着眼し、かかる着眼の下、さまざまな研究・実験を行った結果、ボルト、ラグスクリュー、ダボといったメカニカルな締結では、既存の梁と添梁との一体化の程度に限界があることを突き止めるとともに、それに代わる方法として、既存の梁と添梁とを特定された方法で相互に接着すれば、剛性向上及び一体化の両方を実現することができるという新たな知見を見出した。

すなわち、請求項１に係る梁の補強構造においては、既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置してなる上下二段構造の合成梁としてあるため、該合成梁の梁成が大きくなり、断面二次モーメントＩが大幅に増加する。そして、それに伴い、合成梁の曲げ剛性ＥＩも大幅に増加する。

また、上述したようにボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用することにより、既存梁及び添梁は、一対の添板を介して強固に相互接合された合成梁となり、かくして、ガタツキのない一体化が可能となって床振動を抑制することもできる。

加えて、既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置したことにより、既存梁のアバレ、例えば温度変化による膨張収縮を該クリアランスで吸収することも可能となる。

また、請求項２に係る梁の補強構造においては、請求項１と同様、既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置してなる上下二段構造の合成梁としてあるため、該合成梁の梁成が大きくなり、断面二次モーメントＩが大幅に増加する。そして、それに伴い、合成梁の曲げ剛性ＥＩも大幅に増加する。

また、上述したようにボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用することにより、既存梁及び添梁は、接合板を介して強固に相互接合された合成梁となり、かくして、ガタツキのない一体化が可能となって床振動を抑制することもできる。

以下、本発明に係る梁の補強構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る梁の補強構造を示した図であり、同図(a)は側面図、同図(b)は分解斜視図、同図(c)はＡ−Ａ線に沿う詳細断面図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る梁の補強構造１は、対向する一対の柱２，２に架け渡された木質系の既存梁３に適用してあり、該既存梁の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように、既存梁３の下方に木質系の添梁４を配置するとともに、既存梁３及び添梁４を両側方から挟み込むようにして一対の添板５，５を該既存梁及び該添梁の各側面にそれぞれ接着してなる。

ここで、クリアランスδは、既存梁３のアバレを吸収できるよう、１０〜５０ｍｍとし、１５〜３０ｍｍ程度としておくのがさらに望ましい。かかる範囲としたのは、５０ｍｍ以上だと横座屈の懸念があるからである。

ちなみに、クリアランスδを設けずに既存梁３と添梁４を上下に接着した合成梁は、単一梁とみなし得る曲げ剛性を確保できる。すなわち、理論値に対する測定値を一体化率を定義した場合、クリアランスを設けない上述した合成梁の一体化率は８８．８％、さらにその両側方に添板（厚み１２ｍｍ、大きさ３００×８００ｍｍの構造用合板）を接着した場合、９３．２％に達する。

しかしながら、クリアランスを設けないと、湿度等に起因して既存梁３に反りやねじれの原因となる応力が発生したとき、その膨張収縮の応力が拘束されてしまい、変形として逃げることができない分、内部応力が発生して既存梁３に亀裂やひび割れを発生させる懸念が大きい。

一方、同様な添板を使った場合の本実施形態にかかる合成梁では一体化率は７４．５％となり、上述した値には及ばないものの、既存梁と添梁を上下に配置してボルトで締結した場合の２７．４％、ダボで連結した場合の３１．６％、ラグスクリューで連結した場合の３３％、一対の合板を添板としこれらを既存梁と添梁の両側方に当接させて釘止めした場合の３５〜４２％というように、メカニカルな補強に比べれば、はるかに高い数値を示す。何より、上述した一体化率の若干の低下は、クリアランスδの分だけ梁成が大きくなり曲げ剛性ＥＩが増加することで補うことができる。

添板５は、構造用合板、ＯＳＢ合板（オリエンテッド・ストランド・ボ−ド、木材チップを合成樹脂と共に板材に成形したもの）など木質系板材をはじめとするさまざまな板材から適宜選択すればよい。

添梁４は例えば集成材を用いることができる。

本実施形態に係る梁の補強構造１においては、既存梁３の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁４を配置してなる上下二段構造の合成梁としてあるため、該合成梁の梁成Ｄが大きくなり、断面二次モーメントＩが大幅に増加する。そして、それに伴い、合成梁の曲げ剛性ＥＩも大幅に増加する。

また、上述したようにボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用することにより、既存梁３及び添梁４は、一対の添板５，５を介して強固に相互接合された合成梁となる。

本実施形態に係る梁の補強構造１をリフォーム工事として行うには、まず、下階に広い空間を形成するのに支障となる柱を撤去する。ここでは、かかる撤去対象となる柱が一対の柱２，２間に立設され柱頭が既存梁３に接合されているものとして説明する。

邪魔になる柱を撤去する際の上階荷重の仮受けが必要な場合には、添梁４及び添板５の取付けの支障とならぬよう、公知の技術を用いて適宜行えばよい。

次に、既存梁３の側面の凹凸が大きくて接着剤がなじみくいと判断される場合については、必要に応じてプレーナー掛け（カンナがけ）を行い、該側面を平滑にするとともに、添梁４を設置する。

添梁４を設置する際は、クリアランスδに相当する厚みのスペーサー（図示せず）を既存梁３の下面との間にかませ、かかる状態で添梁４の下からスクリューネジ等で既存梁３に仮固定しておく。

次に、既存梁３及び添梁４を両側方から挟み込むようにして一対の添板５，５を該既存梁及び該添梁の各側面にそれぞれ接着する。添板５を接着する際には、既存梁３に直交するように該既存梁に掛かっている小梁６を避けながら行うようにすればよい。

使用する接着剤としては、市販されている任意の接着剤から適宜選択することが可能であり、例えば日本シーカ株式会社から「シーカデュア３０」の商品名で市販されている二液混合型エポキシ樹脂接着剤を使用することができる。かかる接着剤は、粘性が高く液だれしないので作業性がよい、冬期以外であれば３日で最終強度の９０％程度まで強度が発現する、混練ラティチュードが広いので多少の混練不足でも不具合は生じない等の長所がある。

以上説明したように、本実施形態に係る梁の補強構造１によれば、既存梁３の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁４を配置してなる上下二段構造の合成梁としたので、該合成梁の梁成Ｄが大きくなり、断面二次モーメントＩを大幅に増加させることが可能となるとともに、それに伴って、柱２，２間に架け渡された既存梁３の曲げ剛性を大幅に向上させることが可能となる。

したがって、柱２，２間に立設された柱を抜いたとしても、かかる既存梁３の補強により、下方への撓み量を所望の大きさに抑制することが可能となり、柱のない広い空間を下階に形成することが可能となる。

また、本実施形態に係る梁の補強構造１によれば、ボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用したので、既存梁３及び添梁４を、一対の添板５，５を介して強固に相互接合された合成梁とすることが可能となる。そのため、ガタツキのない一体化が可能となり、床振動を抑制することもできる。

また、本実施形態に係る梁の補強構造１によれば、既存梁３の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁４を配置したので、既存梁３のアバレ、例えば温度変化による膨張収縮を該クリアランスで吸収することも可能となる。

本実施形態では特に言及しなかったが、柱２，２間の既存梁３が一本物ではなく、図２に示すように梁成の大きい既存梁３ａと梁成の小さい既存梁３ｂからなる場合には、梁成の小さい既存梁３ｂの下に上述した実施形態と同様、添梁４を配置するとともに、添梁４を配置した箇所に一対の添板５，５をあてがって接着するようにすればよい。

ちなみに、この場合、合成梁のヤング係数は９．７６ｋＮ／ｍｍ²となり、ベイマツ梁の一本物に比べても遜色はなく、したがって、柱２，２間に架け渡された既存梁が既存梁３ａと既存梁３ｂを継いだものであっても、従来のように鉄骨梁で補強する必要はなく、木質系の添梁と添板で十分補強が可能であることがわかった。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

図３は、本実施形態に係る梁の補強構造を示した図であり、同図(a)は側面図、同図(b)は分解斜視図、同図(c)はＢ−Ｂ線に沿う詳細断面図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る梁の補強構造２１は第１実施形態と同様、対向する一対の柱２，２に架け渡された木質系の既存梁３に適用してあり、既存梁３の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように、該既存梁の下方に木質系の添梁４を配置してあるが、本実施形態では、既存梁３の下面に形成された既存梁側嵌合溝２２と添梁４の上面に形成された添梁側嵌合溝２３に接合板２４を嵌入して接着してある。

ちなみに、クリアランスδを設けない場合の長所と短所は第１実施形態で述べた通りであり、本実施形態にかかる合成梁では一体化率は７５．８％となり（厚み１２ｍｍ、大きさ３００×８００ｍｍの構造用合板を接合板とした）、上述した値には及ばないものの、第１実施形態と同様、メカニカルな補強に比べれば、はるかに高い数値を示す。何より、上述した一体化率の若干の低下は、クリアランスδの分だけ梁成が大きくなり曲げ剛性ＥＩが増加することで補うことができる。

接合板２４は、構造用合板、ＯＳＢ合板（オリエンテッド・ストランド・ボ−ド、木材チップを合成樹脂と共に板材に成形したもの）など木質系板材をはじめとするさまざまな板材から適宜選択すればよい。

本実施形態に係る梁の補強構造２１においては、既存梁３の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁４を配置してなる上下二段構造の合成梁としてあるため、該合成梁の梁成Ｄが大きくなり、断面二次モーメントＩが大幅に増加する。そして、それに伴い、合成梁の曲げ剛性ＥＩも大幅に増加する。

また、上述したようにボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用することにより、既存梁３及び添梁４は、接合板２４を介して強固に相互接合された合成梁となる。

本実施形態に係る梁の補強構造２１をリフォーム工事として行うには、まず、下階に広い空間を形成するのに支障となる柱を撤去する。ここでは、かかる撤去対象となる柱が一対の柱２，２間に立設され柱頭が既存梁３に接合されているものとして説明する。

邪魔になる柱を撤去する際の上階荷重の仮受けが必要な場合には、添梁４及び接合板２４の取付けの支障とならぬよう、公知の技術を用いて適宜行えばよい。

次に、丸鋸等を使って既存梁３の下面に既存梁側嵌合溝２２を形成加工するとともに、同様にして添梁４の上面に添梁側嵌合溝２３を形成加工する。

次に、接合板２４の一方の縁部を既存梁３の下面に形成された既存梁側嵌合溝２２に嵌め込んで接着するとともに、該接合板の他方の縁部を添梁４の上面に形成された添梁側嵌合溝２３内に嵌め込み、同様に接着する。

使用する接着剤としては第１実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。

以上説明したように、本実施形態に係る梁の補強構造２１によれば、既存梁３の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁４を配置してなる上下二段構造の合成梁としたので、該合成梁の梁成Ｄが大きくなり、断面二次モーメントＩを大幅に増加させることが可能となるとともに、それに伴って、柱２，２間に架け渡された既存梁３の曲げ剛性を大幅に向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係る梁の補強構造２１によれば、ボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用したので、既存梁３及び添梁４を、接合板２４を介して強固に相互接合された合成梁とすることが可能となる。そのため、ガタツキのない一体化が可能となり、床振動を抑制することもできる。

また、本実施形態に係る梁の補強構造２１によれば、既存梁３の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁４を配置したので、既存梁３のアバレ、例えば温度変化による膨張収縮を該クリアランスで吸収することも可能となる。

第１実施形態に係る梁の補強構造の図であり、(a)は側面図、(b)は分解斜視図、(c)はＡ−Ａ線に沿う断面図。変形例に係る梁の補強構造の側面図。第１実施形態に係る梁の補強構造の図であり、(a)は側面図、(b)は分解斜視図、(c)はＢ−Ｂ線に沿う断面図。

符号の説明

１，２１梁の補強構造
２柱
３既存梁
４添梁
５添板
２２既存梁側嵌合溝
２３添梁側嵌合溝
２４接合板

Claims

既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置するとともに、前記既存梁及び前記添梁を両側方から挟み込むようにして一対の添板を該既存梁及び該添梁の各側面にそれぞれ接着したことを特徴とする梁の補強構造。
既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置するとともに、前記既存梁の下面に形成された既存梁側嵌合溝と前記添梁の上面に形成された添梁側嵌合溝に所定の接合板を嵌入して接着したことを特徴とする梁の補強構造。