JP2008013957A - Seismic strengthening structure of steel structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は鋼構造物の耐震補強工法に関する。 The present invention relates to a seismic reinforcement method for steel structures.
従来、鋼構造物の耐震補強工法は種々の方法が提案されている。
しかしながら、従来の耐震補強工法は何れも、鋼構造物を構成する鋼構造部材の強度を高めることに主眼を置いたものである。(特許文献1、特許文献2)。
一方、本出願人は低降伏点鋼を用いた制振骨組構造を既に提案している(特許文献3)。
However, all of the conventional seismic strengthening methods focus on increasing the strength of the steel structural members constituting the steel structure. (Patent Document 1, Patent Document 2).
On the other hand, the present applicant has already proposed a damping frame structure using a low yield point steel (Patent Document 3).
本発明は、前記低降伏点鋼に着目して案出されたものであって、本発明の目的は、建物の振動エネルギを積極的に吸収するといった制振効果が発揮される耐震補強工法を提供することにある。 The present invention has been devised by paying attention to the low yield point steel, and the object of the present invention is to provide a seismic reinforcement method that exhibits a damping effect such as actively absorbing vibration energy of buildings. It is to provide.
前記目的を達成するため本発明は、既存鋼構造物を構成している既存鋼構造部材に補強鋼材を取り付けて前記既存鋼構造物を補強するに際し、前記補強鋼材は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有し、その長さ方向を前記既存鋼構造部材の長手方向に沿わせて配置され厚さ方向の一方の面が前記既存鋼構造部材に合わせて取着される平板部と、前記平板部が前記既存鋼構造部材に取り付けられる面と反対の面から突設され前記平板部の長さ方向に延在するリブ部とで構成され、前記平板部は低降伏点鋼から形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a reinforcing steel material having a thickness and a thickness greater than the thickness of the existing steel structure member. A width of a larger dimension and a length of a dimension larger than the width, the length direction of which is arranged along the longitudinal direction of the existing steel structural member, and one surface in the thickness direction is the existing steel A flat plate portion attached to the structural member, and a rib portion projecting from the surface opposite to the surface where the flat plate portion is attached to the existing steel structural member and extending in the length direction of the flat plate portion The flat plate portion is made of low yield point steel.
本発明によれば、既存鋼構造部材よりも補強鋼材の平板部が早く降伏を生じ、塑性変形を生じる。そして、塑性変形は鋼製の骨組構造の耐力が上がらず変形が進むことになり、地震による建物の振動エネルギを吸収し建物の振動エネルギが低減され、耐震安全性が向上する。
また、リブ部は平板部の座屈を防止するように機能し、平板部によるエネルギ吸収効果を十分に発揮させ、制振効果を十分に発揮させる上で有利となる。
また、既存鋼構造部材に補強鋼材が取り付けられることにより大型化するが、リブ部が部分的に突出する構成であるため、外観上、平板部の厚さ分だけ大型になり、補強される既存鋼構造部材が不必要に大型化して見栄えを損ねる不具合が抑制される。
また、電動式やエア式のドライバなどを用いて簡単に補強作業を行なえるので、溶接を必要とする従来の補強工法に比べ、飛散する火気の量を抑制でき、また、有資格者による作業を減少できるため人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、コストの低減化を図る上で有利となる。
According to the present invention, the flat plate portion of the reinforcing steel material yields faster than the existing steel structural member, and plastic deformation occurs. Then, the plastic deformation does not increase the proof strength of the steel frame structure, and the deformation progresses. The vibration energy of the building due to the earthquake is absorbed, the vibration energy of the building is reduced, and the seismic safety is improved.
Further, the rib portion functions to prevent buckling of the flat plate portion, which is advantageous in sufficiently exhibiting the energy absorption effect by the flat plate portion and sufficiently exhibiting the vibration damping effect.
In addition, the size of the existing steel structural member is increased by attaching a reinforcing steel material, but since the rib part is partially protruded, the existing part is increased in size by the thickness of the flat plate part and is reinforced. The problem that the steel structural member becomes unnecessarily large and impairs appearance is suppressed.
In addition, since it can be easily reinforced using electric or pneumatic drivers, it can control the amount of fire that is scattered compared to conventional reinforcement methods that require welding. This makes it possible to quickly allocate personnel, which is advantageous for shortening the construction period and reducing costs.
以下、本発明の補強工法で鋼構造部材である柱を補強する実施の形態について図面にしたがって説明する。
図1は第1の実施の形態の補強鋼材で補強された柱箇所の正面図、図2は図1のAA断面図を示している。
既存鋼構造物10は、鋼材製の柱12および鋼材製の梁14を有している。
柱12はH型鋼からなり、対向するフランジプレート16、それらフランジプレート16を接続するウェブプレート18を有し、本実施の形態では、補強鋼材20を用いてこの柱12を補強するようにしている。
第1の実施の形態では、補強鋼材20は、フランジプレート16に取り付けられる補強鋼材20Aと、ウェブプレート18に取り付けられる補強鋼材20Bとの2種類が用いられている。
補強鋼材20は、柱12の補強すべき箇所に設けられ、本実施の形態では、それぞれ柱梁接合部から例えば1メートルの範囲の柱12の箇所で延在している。無論、必要に応じ柱や梁の全長に設ける場合もある。
Hereinafter, an embodiment in which a pillar which is a steel structural member is reinforced by the reinforcing method of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of a column portion reinforced with the reinforcing steel material of the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
The existing
The
In the first embodiment, the reinforcing
The reinforcing
フランジプレート16に取り付けられる補強鋼材20Aは、平板部22とリブ部24とで構成されている。
平板部22は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有する平板鋼からなり、厚さ方向の一方の面がフランジプレート16に合わせて取着される。本実施の形態では、平板部22の幅は、補強すべき既存鋼構造部材の一部をなすフランジプレート16の幅と同一の寸法で形成されている。
リブ部24は、平板部22がフランジプレート16に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部22の長さ方向の全長にわたって延在し、平板部22の幅方向の中央に位置している。
平板部22は低降伏点鋼から形成されている。
リブ部24は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成されている。
なお、上記の低降伏点鋼、一般鋼材、高降伏点鋼として、従来公知の様々な鋼材が使用可能である。
リブ部24は、溶接などにより平板部22に予め取着され、一体化されている。
The reinforcing
The
The
The
The
In addition, conventionally well-known various steel materials can be used as said low yield point steel, general steel materials, and high yield point steel.
The
補強鋼材20A(平板部22)のフランジプレート16への取り付けは、ドリルねじ26を用いてなされる。
ドリルねじ26は、頭部と、頭部から突出するねじ部と、ねじ部の先端から突出するドリル刃とを備え、施工時にその先端のドリル刃が鋼板にタッピング用の下孔をあけ、続いてねじ部がその下孔にタッピングして締め付けを完了するものであり、電動式やエア式のドライバを用いることで平板部22の厚さ方向の一方の面がフランジプレート16にがたつくことなく密接した接合状態で簡単に確実に取り付けられる。
本実施の形態では、平板部22に、ドリルねじ26の下孔2602が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
なお、平板部22は、柱梁接合部のところでは溶接により柱12に固定されている。
The reinforcing
The
In the present embodiment, the drill hole 262 of the
The
ウェブプレート18に取り付けられる補強鋼材20Bは、平板部32とリブ部34とで構成されている。
平板部32は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有する平板鋼からなり、厚さ方向の一方の面がウェブプレート18に合わせて取着される。本実施の形態では、平板部32の幅は、フランジプレート16の間に収容されるように、補強すべき既存鋼構造部材の一部をなすウェブプレート18の幅よりも僅かに小さい寸法で形成されている。
リブ部34は、平板部32がフランジプレート16に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部32の長さ方向の全長にわたって延在し、平板部32の幅方向の中央に位置している。さらに、本実施の形態では、平板部32の一定長さ毎に平板部32の幅方向に延在するリブ部36も設けられている。
平板部32は低降伏点鋼から形成されている。
リブ部34、36は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成され、低降伏点鋼、一般鋼材、高降伏点鋼として、従来公知の様々な鋼材が使用可能である。
リブ部34、36は、溶接などにより平板部32に予め取着され、一体化されている。
The reinforcing
The
The
The
The
The
補強鋼材20B(平板部32)のウェブプレート18への取り付けは、ドリルねじ26を用いてなされ、電動式やエア式のドライバを用いることで平板部32の厚さ方向の一方の面がウェブプレート18にがたつくことなく密接した接合状態で簡単に確実に取り付けられる。
本実施の形態では、平板部32に、ドリルねじ26の下孔2602が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
なお、平板部22は、柱梁接合部のところでは溶接により柱12に固定されている。
また、補強鋼材20A、20Bにより柱12を補強したため、柱梁接合部(パネルゾーン)に加わる力も大きくなるため、柱梁接合部に一般の鋼材を溶接により取り付け、補強している。
The reinforcing
In the present embodiment, a
The
In addition, since the
第1の実施の形態の補強工法によれば、H型鋼からなる既存の柱12よりも補強鋼材20A、20Bの平板部22、32が早く降伏を生じ、塑性変形を生じる。そして、塑性変形は鋼製の骨組構造の耐力が上がらず変形が進むことになり、地震による建物の振動エネルギを吸収し建物の振動エネルギが低減される。すなわち、制振効果が発揮され、結果的に建物の変形は小さくなり、耐震安全性が向上する。
また、リブ部24、34、36は平板部22、32の座屈を防止するように機能するため、平板部22、32によるエネルギ吸収効果を十分に期待でき、制振効果を十分に発揮させる上で有利となる。
また、フランジプレート16およびウェブプレート18は、補強鋼材20A、20Bが取り付けられることにより大型化するが、リブ部24、34、36が部分的に突出する構成であるため、外観上、平板部22、32の厚さ分だけ大型になり、補強されるフランジプレート16およびウェブプレート18が不必要に大型化して見栄えを損ねる不具合が抑制される。
また、電動式やエア式のドライバを用いて簡単に補強作業を行なえるので、溶接を必要とする従来の補強工法に比べ、建物内に飛散する火気の量を抑制でき、また、有資格者による作業を減少できるため人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、コストの低減化を図る上で有利となり、既存の部材を傷める不具合もなく、品質管理も簡単になされる。
According to the reinforcing method of the first embodiment, the
Further, since the
In addition, the
In addition, since it can be easily reinforced using an electric or pneumatic driver, the amount of fire scattered in the building can be reduced compared to conventional reinforcement methods that require welding. Therefore, it is advantageous to shorten the work period and reduce costs, and there is no problem of damaging existing members, and quality control is also simplified.
なお、リブ部24、34、36を低降伏点鋼で形成してもよいが、本実施の形態のように、リブ部24、34、36を一般鋼材や高降伏点鋼で形成しておくと、平板部22、32の座屈を防止し、制振効果を十分に発揮させる上で有利となる。
In addition, although
つぎに、第2の実施の形態について説明する。
図3は、第2の実施の形態は補強鋼材20の説明図で図1のAA断面に相当する柱の断面図を示している。
第2の実施の形態は補強鋼材20の構成が第1の実施の形態と異なっている。
なお、以下の実施の形態では、第1の実施の形態と同様な箇所、部材について同一の符号を付し、その説明を省略する。
柱12はH型鋼からなり、補強鋼材20Cにより対向するフランジプレート16を補強するようにしている。
補強鋼材20Cは平板部22と、3つのリブ部24、38、38とで構成されている。
1つのリブ部24は、平板部22の幅方向の中央に設けられ、2つのリブ部38は平板部22の幅方向の両側にそれぞれ設けられている。
リブ部24、38、38は、平板部22がフランジプレート16に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部22の長さ方向の全長にわたって延在している。
そして、平板部22は低降伏点鋼から形成され、リブ部24、38は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成され、リブ部24、38、38は、溶接などにより平板部22に予め取着され、一体化されている。
平板部22には、ドリルねじ26の下孔2602が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
補強鋼材20C(平板部22)のフランジプレート16への取り付けは、ドリルねじ26を用いてなされる。
このような第2の実施の形態の補強工法によれば、第1の実施の形態と同様な効果が奏される。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 3 is an explanatory view of the reinforcing
In the second embodiment, the configuration of the reinforcing
In the following embodiments, the same reference numerals are assigned to the same parts and members as in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
The
The reinforcing
One
The
The
In the
The reinforcing steel material 20C (flat plate portion 22) is attached to the
According to the reinforcing method of the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment is achieved.
つぎに、第3の実施の形態について説明する。
図4は、第3の実施の形態は補強鋼材20の説明図で図1のAA断面に相当する柱の断面図を示している。
第3の実施の形態は補強鋼材20の構成が第1の実施の形態と異なっている。
柱12はH型鋼からなり、補強鋼材20Dにより対向するフランジプレート16を補強するようにしている。
補強鋼材20Dは平板部22と、3つのリブ部24、40、40とで構成されている。
1つのリブ部24は、平板部22の幅方向の中央に設けられ、2つのリブ部40は平板部22の幅方向の両側にそれぞれ設けられている。
リブ部24、40、40は、平板部22がフランジプレート16に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部22の長さ方向の全長にわたって延在している。
そして、平板部22は低降伏点鋼から形成され、リブ部24は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成され、リブ部24は、溶接などにより平板部22に予め取着され、一体化されている。
また両側のリブ部40、40は、平板部22が曲げ加工されて一体に形成されており、あるいは平板部22とリブ部40、40が溝型鋼で構成されていて当初から一体成形され、したがって、リブ部40、40は平板部22と同一の低降伏点鋼で形成されている。
平板部22には、ドリルねじ26の下孔2602が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
補強鋼材20D(平板部22)のフランジプレート16への取り付けは、ドリルねじ26を用いてなされる。
このような第3の実施の形態の補強工法によれば、第1の実施の形態と同様な効果が奏される。
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 4 is an explanatory view of the reinforcing
The third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the reinforcing
The
The reinforcing
One
The
The
Further, the
In the
The reinforcing
According to the reinforcing method of the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment are achieved.
つぎに、第4の実施の形態について説明する。
図5は、第4の実施の形態は補強鋼材20の説明図で図1のAA断面に相当する柱の断面図を示している。
第4の実施の形態は補強鋼材20の構成と、ドリルねじ26に代えて打ち込み鋲46を用いた点が第1の実施の形態と異なっている。
柱12はH型鋼からなり、補強鋼材20Eにより対向するフランジプレート16を補強するようにしている。
補強鋼材20Eは平板部22と、2つのリブ部42、42とで構成されている。
2つのリブ部42、42は平板部22の幅方向の両側にそれぞれ設けられている。
リブ部42、42は、平板部22がフランジプレート16に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部22の長さ方向の全長にわたって延在している。
リブ部42、42は、平板部22が曲げ加工されることで一体に形成されており、あるいは平板部22とリブ部42、42が溝型鋼で構成されていて当初から一体成形され、平板部22と両側のリブ部42、42は同一の低降伏点鋼で形成されている。
補強鋼材20E(平板部22)のフランジプレート16への取り付けは、打ち込み鋲46を用いてなされる。
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 5 is an explanatory view of the reinforcing
The fourth embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the reinforcing
The
The reinforcing
The two
The
The
The reinforcing
打ち込み鋲46は、頭部と軸部とを有し、軸部の先端が鋭く尖った鋲であり、エア式やガス式などの打鋲機を用いて打ち込むことにより、下孔をあけていない鋼材にも、あたかも木材に釘を打ち込むように打ち込むことができる鋲である。本実施の形態では、下孔44を平板部22のみに形成しておき、フランジプレート16には下孔を形成せずに打ち込み鋲46を打ち込むようにしている。
より詳細は、平板部22がフランジプレート16に合わせられる面で下孔44の周囲の箇所に座ぐり44Aが形成されている。打ち込み鋲46は、フランジプレート16の母材を押し除けてフランジプレート16を貫入していく。そのため、打ち込み鋲46が打ち込まれた箇所には、貫入していく側と突き抜けて出る側との双方に、膨出部1602がそれぞれ形成される。もし仮に、平板部22がフランジプレート16に合わせられる面で下孔44の周囲の箇所に座ぐり44Aが形成されていなかったならば、膨出部1602により平板部22がフランジプレート16から浮き上がり、その結果、平板部22とフランジプレート16とが密接しないことにより補強効果が損なわれる。本実施の形態では、座ぐり44Aを設け、膨出部1602をこの座ぐり44Aの内側に収容し、平板部22とフランジプレート16とを密接させて意図した補強効果が得られるようにしている。
このような第4の実施の形態の補強工法によれば、第1の実施の形態と同様な効果が奏される。
The driving
More specifically,
According to the reinforcing method of the fourth embodiment, the same effects as those of the first embodiment are achieved.
なお、上述の実施の形態では、本発明の補強工法で鋼構造部材である柱を補強する場合について説明したが、本発明は、トラス構造、ブレース構造、ラーメン構造などの各種の鋼構造物の柱や梁、ブレースなどの鋼構造部材に広く適用可能である。 In the above-described embodiment, the case of reinforcing a pillar which is a steel structure member by the reinforcing method of the present invention has been described. However, the present invention is applicable to various steel structures such as a truss structure, a brace structure, and a ramen structure. It can be widely applied to steel structural members such as columns, beams and braces.
12……柱、16……フランジプレート、18……ウェブプレート、20、20A、20B、20C、20D、20E……補強鋼材、22、32……平板部、24、34、36、38、40……リブ部、26……ドリルねじ、46……打ち込み鋲。
12 …… Column, 16 …… Flange plate, 18 …… Web plate, 20, 20A, 20B, 20C, 20D, 20E …… Reinforced steel material, 22, 32 …… Flat plate portion, 24, 34, 36, 38, 40 …… Rib part, 26 …… Drill screw, 46 …… Drive hammer.
Claims (7)
前記補強鋼材は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有し、その長さ方向を前記既存鋼構造部材の長手方向に沿わせて配置され厚さ方向の一方の面が前記既存鋼構造部材に合わせて取着される平板部と、前記平板部が前記既存鋼構造部材に取り付けられる面と反対の面から突設され前記平板部の長さ方向に延在するリブ部とで構成され、
前記平板部は低降伏点鋼から形成されている、
ことを特徴とする鋼構造物の耐震補強工法。 When attaching the reinforcing steel material to the existing steel structure member constituting the existing steel structure and seismically reinforcing the existing steel structure,
The reinforcing steel material has a thickness, a width of a dimension larger than the thickness, and a length of a dimension larger than the width, and the length direction thereof is arranged along the longitudinal direction of the existing steel structural member. One surface in the thickness direction is attached in accordance with the existing steel structural member, and the length of the flat plate portion is projected from a surface opposite to the surface where the flat plate portion is attached to the existing steel structural member. It is composed of a rib part extending in the vertical direction,
The flat plate portion is formed from a low yield point steel,
Seismic reinforcement method for steel structures.
The reinforcement steel material is attached to the existing steel structural member by using a driving rod, and the flat plate portion is previously formed with a through hole through which the shaft portion of the driving rod can be inserted, and 6. A seismic reinforcement for a steel structure according to any one of claims 1 to 5, wherein a counterbore is formed in advance around the pilot hole in a plane where the flat plate portion is fitted to the existing steel structural member. Construction method.
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