JP2007126830A - 既存建物への間柱の設置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のスラブ・デッキを取り除く必要が無く、施工が容易であるとともに、溶接作業やそれに起因する付帯作業を無くすことが可能になる鉄骨造の既存建物への間柱の設置構造を提供する。
【解決手段】間柱１４の上下端部にベースプレート１６ａ、１６ｂを一体的に設け、上下の梁１２の上下部フランジ１２ａ、１２ｂ間に複数本の補強部材１８を介装するとともに、上端側のベースプレート１６ｂの孔部１７と、上階の間柱１４の下端側ベースプレート１６ａの孔部１７とにスラブ１３に穿設した孔部を通して緊張材２０を挿通して定着具２１、２２により固定し、かつ下端側のベースプレート１６ａの孔部１７と下階の間柱１４の上端側ベースプレート１６ｂの孔部１７とにスラブ１３に穿設した孔部を通して緊張材２０を挿通して定着具２１、２２により固定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、梁が鉄骨造である既存建物の柱梁架構に、耐震補強として間柱ダンパ等を増設する際に用いて好適な既存建物への間柱の設置構造に関するものである。

先に発生した複数の大地震の経験を踏まえ、旧耐震設計に基づいて設計された既存の建物を含めた各種の耐震あるいは制振対策が施されていない建物に対して、地震発生時に発生する大きな架構の変形を抑制するため、新たに当該架構面内に耐震手段や制振手段を増設する各種の工法が採用されている。

このうち、架構の変形を抑えるための制振手段を増設する従来の工法としては、例えば油圧ダンパ等を介装した鉄骨ブレースを組み込む方法や、上記柱梁架構を構成する上下階の梁間に間柱ダンパを設置する工法などが採用されている。

ここで、上記間柱ダンパを設置する工法によれば、大地震時に上記架構が水平方向に変形した際に、上記ダンパが変形エネルギーを吸収することにより当該架構に伝わる揺れを抑制することができるとともに、上記鉄骨ブレースを設置する場合のように、架構面内の通行を妨げて既存建物の使用勝手に新たな制約が生じることが無いという利点がある。

図７および図８は、この種の間柱ダンパを、鉄骨造の柱梁架構を有する既存建物に増設した場合の従来の設置構造を示すものである。
すなわち、この既存建物は、鋼管柱１間にＨ形鋼からなる梁２が架け渡されることにより柱梁架構が構成されるとともに、梁２の上部フランジ２ａ上に、床スラブ３が打設されたものであり、上記柱梁架構における柱１間の中間部に、間柱ダンパ４が介装されている。

ここで、増設された間柱ダンパ４は、Ｈ形鋼からなる上部間柱４ａと下部間柱４ｂとの間に、水平方向の変位を減衰させる油圧ダンパ５が介装され、当該油圧ダンパ５の一端側５ａが上部間柱４ａと一体化されるとともに他端部５ｂが下部間柱４ｂと一体化されたものである。

そして、この間柱ダンパ４は、上部間柱４ａの上端部が上側の梁２の下部フランジ２ｂに溶接により一体化されるとともに、下部間柱４ｂの下端部が、当該部分の床スラブ３を取り除いたうえで、下側の梁２の上部フランジ２ｂに溶接により一体化されている。
なお、図中符号６は、間柱ダンパ４のフランジと連続するように梁２の上下部フランジ２ａ、２ｂ間に増設された補強プレートであり、これら補強プレート４により、間柱ダンパ４の接合部分における梁２の強度が確保されている。

なお、既存建物に対する増設に用いられるものではなく、また鉄骨造の既存建物に対するものではないものの、一般的な鉄筋コンクリート造または鉄骨鉄筋コンクリート造の建物における間柱ダンパの設置構造としては、例えば下記特許文献１に見られる間柱の取り付け構造が知られている。
特開２００４−２２５３５１号公報

ところで、図７および図８に示した、鉄骨造の既存建物に間柱ダンパ４を増設する際の従来の設置構造においては、下部間柱４ｂを梁２の上部フランジ２ａに溶接するために、当該部分の床スラブ３を除去する必要がある。このため、上記床スラブ３を構成するコンクリートの除去や、そのデッキの除去、さらにはこれら除去作業によって周囲のスラブ３に生じた割れ補修等に多くの手間を要するという欠点があった。

また、下部間柱４ｂと梁２の上部フランジ２ａおよび上部間柱４ａと上側の梁２の下部フランジ２ｂとの溶接に加えて、それぞれの梁２の上下部フランジ２ａ、２ｂ間に多数本の補強プレート６を溶接する必要があるために、全体としての溶接作業に多大の手間と施工工期とを要するという問題点があった。

しかも、このような現場溶接箇所が各所にわたるために、既に使用されている室内に、上記溶接の火花に起因する火災が発生しないように、広範囲にわたる防火対策や養生が必要になるという問題点もあった。
また特に、上側の梁２の下部フランジ２ｂに対する上部間柱４ａの接合が、上向き溶接になるために、施工が難しくなるとともに、溶接品質にも問題を生じ易いという欠点があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、鉄骨造の既存建物に間柱を増設するに際して、既存のスラブ・デッキを取り除く必要が無く、施工が容易であるとともに、溶接作業やそれに起因する付帯作業を無くするか、あるいは極力少なくすることが可能になる既存建物への間柱の設置構造を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、柱間に、上部フランジと下部フランジとがウエブによって一体化された鉄骨造の梁が架設された柱梁架構を有し、上記梁上にスラブが形成された既存建物の上下の上記梁間に間柱を設置するための構造であって、上記間柱の上下端部に第１のベースプレートを一体的に設け、これら第１のベースプレートが位置する上下の上記梁の上下部フランジ間に複数本の補強部材を介装するとともに、上記間柱の上端部側の第１のベースプレートの上方に位置する上記スラブ上に第２のベースプレートを設置し、かつ上記間柱の下端部側の第１のベースプレートの下方に位置する上記梁の下部フランジの下面に第３のベースプレートを設置し、少なくとも上記第１〜第３のベースプレートおよび上記スラブに、それぞれ上下方向に連通する孔部を穿設し、上記間柱の上端部において、緊張材を上記スラブの孔部を通して上記第１および第２のベースプレートの孔部に挿入し、その上下端部をそれぞれ定着具によって上記第１および第２のベースプレートに固定することにより当該間柱を上側の上記梁に固定し、上記間柱の下端部において、緊張材を上記スラブの孔部を通して上記第１および第３のベースプレートの孔部に挿入し、その上下端部をそれぞれ定着具によって上記第１および第３のベースプレートに固定することにより当該間柱を下側の上記梁に固定したことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の第２のベースプレートが、上記間柱と上方に連続するようにして上階における上下の梁間に介装された間柱の下端部に一体化されたベースプレートであることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の第３のベースプレートが、上記間柱と下方に連続するようにして下階における上下の梁間に介装された間柱の上端部に一体化されたベースプレートであることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、間柱の上端部においては、当該間柱の第１のベースプレートと上階のスラブ上に設置した第２のベースプレートとによって、上側の梁およびスラブを挟み、これら第１および第２のベースプレート並びにスラブに穿設した孔部に緊張材を挿入して定着具により上記第１および第２のベースプレートに固定することにより、当該間柱の上端部を上側の梁に固定することができる。

他方、上記間柱の下端部においては、当該間柱の第１のベースプレートと下側の梁の下部フランジの下面に設置した第３のベースプレートとによって、スラブおよび下側の梁を挟み、これら第１および第３のベースプレート並びにスラブに穿設した孔部に緊張材を挿入して定着具により上記第１および第３のベースプレートに固定することにより、当該間柱の下端部を下側の梁に固定することができる。

ここで、最上階や最下階に設置される間柱のように、当該間柱の上方（上階）あるいは下方（下階）に、同様の間柱が連続しない場合には、上記第２のベースプレートまたは第３のベースプレートとして、第１のベースプレートとほぼ同寸法を有するとともに上記孔部が穿設された平板状の部材を使用すればよい。

これに対して、上記間柱の上方に、上階における上下の梁間に介装された間柱が連続して設置される場合には、請求項２に記載の発明のように、上記第２のベースプレートとして、上階の梁間に介装された間柱の下端部に一体化されたベースプレートを適用すれば、下方の間柱の上端部と上方の間柱の下端部とを、これらの間に位置する梁に同時に固定することができる。

他方、上記間柱の下方に、下階における上下の梁間に介装された間柱が連続して設置される場合には、請求項３に記載の発明のように、上記第３のベースプレートとして、下階の梁間に介装された間柱の上端部に一体化されたベースプレートを適用することにより、同様にして、上方の間柱の下端部と下方の間柱の上端部とを、これらの間に位置する梁に同時に固定することができる。

このように、請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、鉄骨造の既存建物に間柱を増設するに際して、既存のスラブ・デッキを取り除く必要が無い。また、緊張材に張力を与えることにより、梁の上下部フランジと補強部材とを一体化することができるため、上記補強部材を単に梁の上下部フランジ間に挟むのみで良く、当該補強部材を上下部フランジと補強部材とを溶接する必要がない。
さらに、従来の設置構造のように、間柱と梁との溶接や梁の補強プレート等の溶接を無くすことが可能になるために、上記溶接の火花に対する防火対策や養生といった作業も無くすことが可能になる。

したがって、施工がきわめて容易であり、よって上記間柱の設置に要する手間を、大幅に低減することができるとともに、所要工期も大幅に短縮することができる。
加えて、溶接作業を完全に無くすか、あるいは必要とされる極僅かな箇所に限ることができるために、狭隘な場所や無理な作業姿勢等に起因する溶接品質の問題も回避することができる。

図１〜図４は、本発明に係る既存建物への間柱の設置構造の一実施形態を示すもので、鋼管柱１１とＨ形鋼からなる梁１２とによって鉄骨造の柱梁架構が構成されるとともに、梁１２上に床スラブ１３が打設された既存建物に、間柱ダンパ（間柱）１４を増設した状態を示すものである。ここで、間柱ダンパ１４は、柱１１間の中間位置において上下の梁１１間に配置されており、さらに上下階方向に向けて連続するように設置されている。

これら上下方向に連続するように設置された間柱ダンパ１４は、いずれも高さ方向の中間部が切り欠かれることにより上部間柱１４ａと下部間柱１４ｂとに分離されるとともに、これら上下部間柱１４ａ、１４ｂ間に、水平方向の変位を減衰させる油圧ダンパ１５が介装されたものである。そして、油圧ダンパ１５は、図７に示したものと同様に、その一端側１５ａが上部間柱１４ａと一体化されるとともに他端部１５ｂが下部間柱１４ｂと一体的に連結されている。

さらに、上側の梁１２の下部フランジ１２ｂおよび下側の梁１２上のスラブ１３に対向する間柱ダンパ１４の上下端部には、それぞれ長方形板状のベースプレート１６ａ、１６ｂが一体的に接合されている。ここで、これらベースプレート１６ａ、１６ｂには、外周部の複数箇所（図では、長辺側外周部の角隅部に各２箇所、合計８箇所）に孔部１７が穿設されている（図３参照）。また、下端側のベースプレート１６ｂが載置される床スラブ１３にも、上記孔部１７と連通する孔部が穿設されている。

他方、梁１２の上下部フランジ１２ａ、１２ｂ間には、ベースプレート１６ａ、１６ｂの面内に位置するように複数本（図では、ウエブを境にした両側のそれぞれ２本ずつ）の角鋼管からなる補強部材１８が介装されている。なお、各々の補強部材１８は、図４に示すように、平面視において、その長手方向の両端部外方に後述するＰＣ鋼材２０が位置するように配置されている。

そして、間柱ダンパ１４は、その上端側のベースプレート（第１のベースプレート）１６ａの孔部１７と、上階の間柱ダンパ１４の下端部のベースプレート（第２のベースプレート）１６ｂの孔部１７とに、床スラブ１３に穿設した孔部を通してＰＣ鋼材（緊張材）２０が挿通され、さらに緊張された後にその上下端部が定着具２１、２２によって各ベースプレート１６ａ、１６ｂに固定されることにより、上側の梁１２に固定されている。

他方、下端部においては、間柱ダンパ１４の下端部側のベースプレート（第１のベースプレート）１６ｂの孔部１７と、下階の間柱ダンパ１４の上端部のベースプレート（第３のベースプレート）１６ａの孔部１７とに、同様にＰＣ鋼材（緊張材）２０が挿通されて緊張された後に、その上下端部が定着具２１、２２によって各ベースプレート１６ａ、１６ｂに固定されることにより下側の梁１２に固定されている。なお、図中符号１９は、ベースプレート１６ｂと床スラブ１３との間に充填されたグラウトである。

また、図５は、本実施形態を最下階に設置される間柱ダンパ１４の設置構造に適用した他の実施形態を示すものである。
この設置構造においては、上記間柱ダンパ１４の下方（下階）に間柱ダンパが設けられていない。そこで、下側の梁１２の下部フランジ１２ｂの下面には、ベースプレート１６ｂの下方に位置するようにして平板状のベースプレート（第３のベースプレート）２４が配設されている。このベースプレート２４は、ベールプレート１６ｂとほぼ同寸法に形成され、かつベースプレート１６ｂと同位置に、孔部が穿設されたものである。

そして、上記間柱ダンパ１４は、その下端部において、ベースプレート１６ｂ、２４およびスラブに形成された孔部１７等に、ＰＣ鋼材２０が挿入されて緊張されるとともに、上下端部が定着具２１、２２によってベースプレート１６ｂ、２４に固定されることにより、下側の梁１２に固定されている。

さらに、図６は、構造上、上記間柱ダンパ１４の上方（上階）に間柱ダンパが設けられていない場合の他の実施形態を示すもので、この設置構造においては、上階の床スラブ１３上にベールプレート１６ａと同位置に孔部１７が穿設された平板状のベースプレート（第２のベースプレート）２３が設置されている。

そして、間柱ダンパ１４は、その上端部において、ベースプレート１６ａ、２３の孔部１７およびスラブ１３の孔部にＰＣ鋼材（緊張材）２０が挿通され、緊張された後に上下端部が定着具２１、２２によって各ベースプレート１６ａ、２３に固定されることにより、上側の梁１２に固定されている。

以上の構成からなる既存建物への間柱ダンパ１４の設置構造によれば、鉄骨造の柱１１および梁１２によって構成される架構内に、間柱ダンパ１４を増設するに際して、既存の床スラブ１３を形成するコンクリートやデッキを取り除く必要が無く、しかも、従来の設置構造のように間柱と梁との溶接や、梁の補強プレート等の溶接が不要となり、よって上記溶接の火花に対する防火対策や養生といった作業も無くすことができる。

この結果、施工がきわめて容易になるために、間柱ダンパ１４の設置に要する手間を大幅に低減することができるとともに、所要工期も大幅に短縮することができる。
加えて、溶接作業を完全に無くすか、あるいは必要とされる極僅かな箇所に限ることができるために、狭隘な場所や無理な作業姿勢等に起因する溶接品質の問題も回避することができる。

なお、上記実施形態においては、鉄骨造の既存建物の柱梁架構内に、上下部間柱１４ａ、１４ｂ間に油圧ダンパ１５が設けられた間柱ダンパ１４を設置する場合についてのみ示したが、これに限定されるものではなく、上記上下部間柱１４ａ、１４ｂ間に粘弾性ダンパを介装した制振間柱や、Ｈ形鋼のウエブ部分に低降伏点鋼が接合・一体化された履歴減衰ダンパを有する制振間柱等の各種間柱を設置する場合にも、同様に適用することが可能である。

また、間柱ダンパ１４を上下の梁１２に固定するに際して、床スラブ１３に穿設した孔部を通して当該梁１２を上下に挟むベースプレート１６ａ、１６ｂの孔部１７にＰＣ鋼材２０を挿入した場合について説明したが、上下部フランジ１２ａ、１２ｂの幅寸法が大きく、強度上余裕がある場合等には、梁１２の上下部フランジ１２ａ、１２ｂにも孔部を穿設するとともに、当該孔部と連通する位置にベースプレート１６ａ、１６ｂの孔部１７を穿設し、これらの孔部１７にＰＣ鋼材２０を挿入することにより、当該ＰＣ鋼材２０を補強部材１８の内部に挿通させるようにしてもよい。

本発明に係る間柱の設置構造の一実施形態を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線視した側断面図である。 図１のＢ−Ｂ線視断面図である。 図１のＣ−Ｃ線視断面図である。 本発明の他の実施形態を示す正面図である。 本発明のその他の実施形態を示す正面図である。 従来の間柱の設置構造を示す正面図である。 図７のＤ−Ｄ線視した側断面図である。

符号の説明

１１ 柱
１２ 梁
１３ 床スラブ
１４ 間柱ダンパ
１４ａ 上部間柱
１４ｂ 下部間柱
１５ 油圧ダンパ
１６ａ、１６ｂ ベースプレート
１７ 孔部
１８ 補強部材
２０ ＰＣ鋼材（緊張材）
２１、２２ 定着具
２３ ベースプレート（第２のベースプレート）
２４ ベースプレート（第３のベースプレート）

Claims (3)

1. 柱間に、上部フランジと下部フランジとがウエブによって一体化された鉄骨造の梁が架設された柱梁架構を有し、上記梁上にスラブが形成された既存建物の上下の上記梁間に間柱を設置するための構造であって、
   上記間柱の上下端部に第１のベースプレートを一体的に設け、これら第１のベースプレートが位置する上下の上記梁の上下部フランジ間に複数本の補強部材を介装するとともに、上記間柱の上端部側の第１のベースプレートの上方に位置する上記スラブ上に第２のベースプレートを設置し、かつ上記間柱の下端部側の第１のベースプレートの下方に位置する上記梁の下部フランジの下面に第３のベースプレートを設置し、少なくとも上記第１〜第３のベースプレートおよび上記スラブに、それぞれ上下方向に連通する孔部を穿設し、
   上記間柱の上端部において、緊張材を上記スラブの孔部を通して上記第１および第２のベースプレートの孔部に挿入し、その上下端部をそれぞれ定着具によって上記第１および第２のベースプレートに固定することにより当該間柱を上側の上記梁に固定し、
   上記間柱の下端部において、緊張材を上記スラブの孔部を通して上記第１および第３のベースプレートの孔部に挿入し、その上下端部をそれぞれ定着具によって上記第１および第３のベースプレートに固定することにより当該間柱を下側の上記梁に固定したことを特徴とする既存建物への間柱の設置構造。
2. 上記第２のベースプレートは、上記間柱と上方に連続するようにして上階における上下の梁間に介装された間柱の下端部に一体化されたベースプレートであることを特徴とする請求項１に記載の既存建物への間柱の設置構造。
3. 上記第３のベースプレートは、上記間柱と下方に連続するようにして下階における上下の梁間に介装された間柱の上端部に一体化されたベースプレートであることを特徴とする請求項１または２に記載の既存建物への間柱の設置構造。

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