JP2011214357A - 建物ユニットの補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 リフォームが施される既設の建物ユニットにおいて、相並ぶ柱を床梁と天井梁の間に立設してなる鉛直フレームに簡易に中柱を設置し、その剛性を確実に向上すること。
【解決手段】 建物ユニット１０の補強構造において、補強プレート３０のウエブ３１とフランジ３２を床梁１２のウエブ１２Ａとフランジ１２Ｂの内側面に添わせ、中柱２０の下端部に設けたエンドプレート２１を床梁１２のフランジ１２Ｂの外側面に添わせ、補強プレート３０のフランジ３２の下面に座金５０を添わせ、エンドプレート２１と座金５０をボルト６０で締結することにより、エンドプレート２１と座金５０で床梁１２のフランジ１２Ｂと補強プレート３０のフランジ３２を挟み、補強プレート３０のウエブ３１を床梁１２の中柱２０が接合される部分を挟んで互いに離隔する両側で該床梁１２のウエブ１２Ａにねじ止めしてなるもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は建物ユニットの補強構造に係り、特にリフォームが施される建物ユニットの補強構造に関する。

相並ぶ柱を床梁と天井梁の間に立設してなる鉛直フレームを有する建物ユニットでは、特許文献１に記載の如く、相並ぶ柱に挟まれる中柱を床梁と天井梁に接合することにより、鉛直フレームの剛性が上がり、水平力に対する補強ができることが分かっている。

特開平11-172773

既存のユニット建物において、タイルサイディングや太陽光発電パネルを設置してリフォームを施すときには、建物ユニットの鉛直フレームに作用する荷重が増えることにより、地震力や風圧力等の水平力に対する補強として、前述の中柱を設置することが考えられる。しかしながら、既設の建物ユニットに中柱を設置する場合には、以下の問題点がある。

(1)中柱が接合される床梁又は天井梁の板厚が例えば4.5mm未満の薄肉の建物ユニットでは、それらの梁の中柱が接合される部分が荷重を受けたときに局部変形してしまい、剛性を上げることができない。

(2)中柱を既設の建物ユニットの床梁又は天井梁に溶接により接合するときには、建物ユニットに施工済の断熱材等に引火するリスクがある。

(3)既設の建物ユニットでは、床梁又は天井梁が歪んでいることがあり、それらの梁の中柱が接合される部分を持ち上げる等、矯正する必要がある。

本発明の課題は、リフォームが施される既設の建物ユニットにおいて、相並ぶ柱を床梁と天井梁の間に立設してなる鉛直フレームに簡易に中柱を設置し、その剛性を確実に向上することにある。

請求項１に係る発明は、相並ぶ柱を床梁と天井梁の間に立設してなる鉛直フレームを有し、相並ぶ柱に挟まれる中柱を床梁と天井梁に接合する建物ユニットの補強構造において、ウエブとフランジからなるＬ字金物にそれらのウエブとフランジの内側面に交差するスチフナを設けた補強プレートを用い、補強プレートのウエブとフランジを床梁のウエブとフランジの内側面に添わせ、中柱の下端部に設けたエンドプレートを床梁のフランジの外側面に添わせ、補強プレートのフランジの下面に座金を添わせ、エンドプレートと座金をボルトで締結することにより、エンドプレートと座金で床梁のフランジと補強プレートのフランジを挟み、補強プレートのウエブを床梁の中柱が接合される部分を挟んで互いに離隔する両側で該床梁のウエブにねじ止めし、補強プレートのウエブとフランジを天井梁のウエブとフランジの内側面に添わせ、中柱の上端部に設けたエンドプレートを天井梁のフランジの外側面に添わせ、補強プレートのフランジの上面に座金を添わせ、エンドプレートと座金をボルトで締結することにより、エンドプレートと座金で天井梁のフランジと補強プレートのフランジを挟み、補強プレートのウエブを天井梁の中柱が接合される部分を挟んで互いに離隔する両側で該天井梁のウエブにねじ止めしてなるようにしたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記補強プレートが、中柱の両側部に対応する中央２位置に第１と第２の中央スチフナを設けるとともに、それらの中央スチフナを挟む外側２位置に第１と第２の外側スチフナを設けてなり、第１の中央スチフナと第１の外側スチフナの間に第１の座金を設け、第２の中央スチフナと第２の外側スチフナの間に第２の座金を設けてなるようにしたものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において更に、前記補強プレートのウエブを床梁又は天井梁のウエブにねじ止めするねじが、ドリルねじであるようにしたものである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに係る発明において更に、前記中柱のエンドプレートと、床梁又は天井梁のフランジの外側面との間にスペーサを介装してなるようにしたものである。

（請求項１）
(a)(i)中柱のエンドプレートと座金で、床梁又は天井梁のフランジと、補強プレートのフランジを挟んでボルトで締結することにより、床梁又は天井梁のフランジを補強する。

(ii)補強プレートのウエブを、床梁又は天井梁の中柱が接合される部分を挟む両側でそれらの床梁又は天井梁のウエブにねじ止めすることにより、中柱の水平力Ｆhによる補強プレートの床梁又は天井梁のウエブ上での回転を抑える。

(iii)補強プレートのウエブが中柱の軸力Ｆvによる該補強プレートの変形を抑える。

上述(i)〜(iii)により、床梁又は天井梁のフランジの局部変形を、それらの板厚に関係なく抑えることができ、建物ユニットの鉛直フレームの剛性を確実に向上できる。

(b)中柱のエンドプレートと座金をボルトで締結し、補強プレートのウエブを床梁又は天井梁のウエブにねじ止めしたことにより乾式での施工を可能とし、施工現場での溶接等による火気の使用をなくし、引火のリスクをなくすことができる。

（請求項２）
(c)補強プレートが、中柱の両側部に対応する中央２位置に第１と第２の中央スチフナを設けるとともに、それらの中央スチフナを挟む外側２位置に第１と第２の外側スチフナを設けてなり、第１の中央スチフナと第１の外側スチフナの間に第１の座金を設け、第２の中央スチフナと第２の外側スチフナの間に第２の座金を設けた。このような補強プレートと、第１と第２の座金を用いることにより、床梁又は天井梁のフランジの上述(i)による補強を一層向上できる。

（請求項３）
(d)補強プレートのウエブを床梁又は天井梁のウエブにねじ止めするねじが、ドリルねじである。このドリルねじを用いることにより、補強プレートの床梁又は天井梁のウエブ上での上述(ii)の回転を一層確実に抑えることができる。

（請求項４）
(e)中柱のエンドプレートと、床梁又は天井梁のフランジの外側面との間にスペーサを介装した。既設の建物ユニットにおける床梁又は天井梁の歪をこのスペーサによって吸収し、それらの梁の中柱が接合される部分を持ち上げる等の矯正を必要とすることなく、施工できる。

図１は実施例１の補強構造を示す正面図である。 図２は図１のII−II線に沿う断面図である。 図３は中柱を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。 図４は補強プレートを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 図５は中柱の変形例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。 図６は補強プレートの変形例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 図７は本発明の作用を示す模式図である。 図８は建物ユニットを示す模式図である。

本発明が適用される建物ユニット１０は、図８に示す如く、４本の柱１１と、４本の床梁１２と、４本の天井梁１３を直方体状の箱形に接合した骨組構造体である。建物ユニット１０は、相並ぶ柱１１を床梁１２と天井梁１３の間に立設してなる鉛直フレーム１０Ａを有する。

工場生産された複数の建物ユニット１０が左右上下に隣接設置されてユニット建物を構築する。そして、このようにして構築されたユニット建物に、その構築後、タイルサイディングや太陽光発電パネルを設置してリフォームを施すとき、建物ユニット１０の鉛直フレーム１０Ａに作用する荷重が増えることにより、地震力や風圧力等の水平力に対する補強として、相並ぶ柱１１に挟まれる中柱２０を床梁１２と天井梁１３に接合する。

以下、リフォームが施される建物ユニット１０のための、中柱２０による図１、図２に示す如くの補強構造について説明する。尚、中柱２０は角鋼管からなり、図３に示す如く、下端部にエンドプレート２１を溶接により設け、上端部にエンドプレート２２を溶接により設けている。図３において、中柱２０は正方形断面をなし、エンドプレート２１、２２は中柱２０の断面サイズと同一幅の短辺をもつ長尺状平板からなり、エンドプレート２１（２２）の長辺の中央に中柱２０が溶接される。

建物ユニット１０のための補強構造にあっては、補強プレート３０が用いられる。補強プレート３０は、図４に示す如く、ウエブ３１とフランジ３２のＬ字金物に、それらのウエブ３１とフランジ３２の内側面に交差する三角板状のスチフナ３３を設けた溶接構造体である。本実施例の補強プレート３０は、中柱２０の両側部に対応する中央２位置に第１と第２の中央スチフナ３３Ａ、３３Ｂを設けるとともに、それらの中央スチフナ３３Ａ、３３Ｂを挟む外側２位置に第１と第２の外側スチフナ３３Ｃ、３３Ｄを設けて構成される。

建物ユニット１０のための補強構造は、上述の補強プレート３０を用いて以下の如くに構築される。

(A)中柱２０の下端部のエンドプレート２１の接合部
(1)補強プレート３０のウエブ３１とフランジ３２を床梁１２のウエブ１２Ａとフランジ１２Ｂの内側面に沿わせる。

(2)中柱２０の下端部に設けたエンドプレート２１を床梁１２のフランジ１２Ｂの外側面に沿わせる。このとき、中柱２０のエンドプレート２１と、床梁１２のフランジ１２Ｂの外側面との間に、所定の板厚のスペーサ４１を介装する。

(3)補強プレート３０のフランジ３２の下面に座金５０を沿わせる。本実施例では、第１の中央スチフナ３３Ａと第１の外側スチフナ３３Ｃの間に第１の座金５１を設け、第２の中央スチフナ３３Ｂと第２の外側スチフナ３３Ｄの間に第２の座金５２を設ける。

(4)中柱２０のエンドプレート２１と、座金５０（５１、５２）を高強度中ボルト（又は高力ボルト）のボルト６０で締結することにより、エンドプレート２１と座金５０（５１、５２）で床梁１２のフランジ１２Ｂと補強プレート３０のフランジ３２を挟む。

(5)補強プレート３０のウエブ３１を、床梁１２における中柱２０のエンドプレート２１が接合される部分を挟んで互いに離隔する両側のそれぞれにおいて、各１列（１列あたり２個）のねじ７０で該床梁１２のウエブ１２Ａにねじ止めされる。このとき、補強プレート３０のウエブ３１を床梁１２のウエブ１２Ａにねじ止めするねじは、ドリルねじ７０とされる。

(B)中柱２０の上端部のエンドプレート２２の接合部
(1)補強プレート３０のウエブ３１とフランジ３２を天井梁１３のウエブ１３Ａとフランジ１３Ｂの内側面に沿わせる。

(2)中柱２０の上端部に設けたエンドプレート２２を天井梁１３のフランジ１３Ｂの外側面に沿わせる。このとき、中柱２０のエンドプレート２２と、天井梁１３のフランジ１３Ｂの外側面との間に、所定の板厚のスペーサ４２（不図示）を介装する。

(3)補強プレート３０のフランジ３２の上面に座金５０を沿わせる。本実施例では、第１の中央スチフナ３３Ａと第１の外側スチフナ３３Ｃの間に第１の座金５１を設け、第２の中央スチフナ３３Ｂと第２の外側スチフナ３３Ｄの間に第２の座金５２を設ける。

(4)中柱２０のエンドプレート２２と、座金５０（５１、５２）を高強度中ボルト（又は高力ボルト）のボルト６０で締結することにより、エンドプレート２２と座金５０（５１、５２）で天井梁１３のフランジ１３Ｂと補強プレート３０のフランジ３２を挟む。

(5)補強プレート３０のウエブ３１を、天井梁１３における中柱２０のエンドプレート２２が接合される部分を挟んで互いに離隔する両側のそれぞれにおいて、各１列（１列あたり２個）のねじ７０で該天井梁１３のウエブ１３Ａにねじ止めされる。このとき、補強プレート３０のウエブ３１を天井梁１３のウエブ１３Ａにねじ止めするねじは、ドリルねじ７０とされる。

図５は広幅の中柱２０Ａを示し、図６は中柱２０Ａに対応する補強プレート３０Ａを示す。

中柱２０Ａは、図５に示す如く、角鋼管からなり、下端部にエンドプレート２１を溶接により設け、上端部にエンドプレート２２を溶接により設けている。中柱２０Ａは矩形断面をなし、エンドプレート２１、２２は中柱２０Ａの断面サイズより広幅の短辺をもつ長尺平板からなり、エンドプレート２１（２２）の一方の長辺に沿い、かつ該長辺の中央に中柱２０Ａが溶接される。

補強プレート３０Ａは、図６に示す如く、ウエブ３１とフランジ３２のＬ字金物に、それらのウエブ３１とフランジ３２の内側面に交差する三角板状のスチフナ３３を設けた溶接構造体である。本実施例の補強プレート３０Ａは、中柱２０Ａの両側部に対応する中央２位置に第１と第２の中央スチフナ３３Ａ、３３Ｂを設けるとともに、それらの中央スチフナ３３Ａ、３３Ｂを挟む外側２位置に第１と第２の外側スチフナ３３Ｃ、３３Ｄを設けて構成される。そして、補強プレート３０Ａのウエブ３１は、床梁１２における中柱２０Ａのエンドプレート２１（又は天井梁１３における中柱２０Ａのエンドプレート２２）が接合される部分を挟む両側のそれぞれにおいて、各２列（１列あたり３個）のドリルねじ７０で該床梁１２のウエブ１２Ａ（又は天井梁１３のウエブ１３Ａ）にねじ止めされる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)(i)中柱２０のエンドプレート２１、２２と座金５０で、床梁１２又は天井梁１３のフランジ１２Ｂ、１３Ｂと、補強プレート３０のフランジ３２を挟んでボルト６０で締結することにより、床梁１２又は天井梁１３のフランジ１２Ｂ、１３Ｂを補強する。

(ii)補強プレート３０のウエブ３１を、床梁１２又は天井梁１３の中柱２０が接合される部分を挟む両側でそれらの床梁１２又は天井梁１３のウエブ１２Ａ、１３Ａにねじ止めすることにより、中柱２０の水平力Ｆhによる補強プレート３０の床梁１２又は天井梁１３のウエブ１２Ａ、１３Ａ上での回転を抑える。

(iii)補強プレート３０のウエブ３１が中柱２０の軸力Ｆvによる該補強プレート３０の変形を抑える。

上述(i)〜(iii)により、床梁１２又は天井梁１３のフランジ１２Ｂ、１３Ｂの局部変形を、それらの板厚に関係なく抑えることができ、建物ユニット１０の鉛直フレーム１０Ａの剛性を確実に向上できる。

(b)中柱２０のエンドプレート２１、２２と座金５０をボルト６０で締結し、補強プレート３０のウエブ３１を床梁１２又は天井梁１３のウエブ１２Ａ、１３Ａにねじ止めしたことにより乾式での施工を可能とし、施工現場での溶接等による火気の使用をなくし、引火のリスクをなくすことができる。

(c)補強プレート３０が、中柱２０の両側部に対応する中央２位置に第１と第２の中央スチフナ３３Ａ、３３Ｂを設けるとともに、それらの中央スチフナ３３Ａ、３３Ｂを挟む外側２位置に第１と第２の外側スチフナ３３Ｃ、３３Ｄを設けてなり、第１の中央スチフナ３３Ａと第１の外側スチフナ３３Ｃの間に第１の座金５１を設け、第２の中央スチフナ３３Ｂと第２の外側スチフナ３３Ｄの間に第２の座金５２を設けた。このような補強プレート３０と、第１と第２の座金５１、５２を用いることにより、床梁１２又は天井梁１３のフランジ１２Ｂ、１３Ｂの上述(i)による補強を一層向上できる。

(d)補強プレート３０のウエブ３１を床梁１２又は天井梁１３のウエブ１２Ａ、１３Ａにねじ止めするねじが、ドリルねじ７０である。このドリルねじ７０を用いることにより、補強プレート３０の床梁１２又は天井梁１３のウエブ１２Ａ、１３Ａ上での上述(ii)の回転を一層確実に抑えることができる。

(e)中柱２０のエンドプレート２１、２２と、床梁１２又は天井梁１３のフランジ１２Ｂ、１３Ｂの外側面との間にスペーサ４１、４２を介装した。既設の建物ユニット１０における床梁１２又は天井梁１３の歪をこのスペーサ４１、４２によって吸収し、それらの梁１２、１３の中柱２０が接合される部分を持ち上げる等の矯正を必要とすることなく、施工できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

本発明は、相並ぶ柱を床梁と天井梁の間に立設してなる鉛直フレームを有し、相並ぶ柱に挟まれる中柱を床梁と天井梁に接合する建物ユニットの補強構造において、ウエブとフランジからなるＬ字金物にそれらのウエブとフランジの内側面に交差するスチフナを設けた補強プレートを用い、補強プレートのウエブとフランジを床梁のウエブとフランジの内側面に添わせ、中柱の下端部に設けたエンドプレートを床梁のフランジの外側面に添わせ、補強プレートのフランジの下面に座金を添わせ、エンドプレートと座金をボルトで締結することにより、エンドプレートと座金で床梁のフランジと補強プレートのフランジを挟み、補強プレートのウエブを床梁の中柱が接合される部分を挟んで互いに離隔する両側で該床梁のウエブにねじ止めし、補強プレートのウエブとフランジを天井梁のウエブとフランジの内側面に添わせ、中柱の上端部に設けたエンドプレートを天井梁のフランジの外側面に添わせ、補強プレートのフランジの上面に座金を添わせ、エンドプレートと座金をボルトで締結することにより、エンドプレートと座金で天井梁のフランジと補強プレートのフランジを挟み、補強プレートのウエブを天井梁の中柱が接合される部分を挟んで互いに離隔する両側で該天井梁のウエブにねじ止めしてなるものである。これにより、リフォームが施される既設の建物ユニットにおいて、相並ぶ柱を床梁と天井梁の間に立設してなる鉛直フレームに簡易に中柱を設置し、その剛性を確実に向上することができる。

１０ 建物ユニット
１０Ａ 鉛直フレーム
１１ 柱
１２ 床梁
１２Ａ ウエブ
１２Ｂ フランジ
１３ 天井梁
１３Ａ ウエブ
１３Ｂ フランジ
２０ 中柱
２１、２２ エンドプレート
３０ 補強プレート
３１ ウエブ
３２ フランジ
３３ スチフナ
３３Ａ、３３Ｂ 中央スチフナ
３３Ｃ、３３Ｄ 外側スチフナ
４１、４２ スペーサ
５０ 座金
５１ 第１の座金
５２ 第２の座金
６０ ボルト
７０ ドリルねじ

Claims (4)

1. 相並ぶ柱を床梁と天井梁の間に立設してなる鉛直フレームを有し、相並ぶ柱に挟まれる中柱を床梁と天井梁に接合する建物ユニットの補強構造において、
   ウエブとフランジからなるＬ字金物にそれらのウエブとフランジの内側面に交差するスチフナを設けた補強プレートを用い、
   補強プレートのウエブとフランジを床梁のウエブとフランジの内側面に添わせ、中柱の下端部に設けたエンドプレートを床梁のフランジの外側面に添わせ、補強プレートのフランジの下面に座金を添わせ、エンドプレートと座金をボルトで締結することにより、エンドプレートと座金で床梁のフランジと補強プレートのフランジを挟み、補強プレートのウエブを床梁の中柱が接合される部分を挟んで互いに離隔する両側で該床梁のウエブにねじ止めし、
   補強プレートのウエブとフランジを天井梁のウエブとフランジの内側面に添わせ、中柱の上端部に設けたエンドプレートを天井梁のフランジの外側面に添わせ、補強プレートのフランジの上面に座金を添わせ、エンドプレートと座金をボルトで締結することにより、エンドプレートと座金で天井梁のフランジと補強プレートのフランジを挟み、補強プレートのウエブを天井梁の中柱が接合される部分を挟んで互いに離隔する両側で該天井梁のウエブにねじ止めしてなることを特徴とする建物ユニットの補強構造。
2. 前記補強プレートが、中柱の両側部に対応する中央２位置に第１と第２の中央スチフナを設けるとともに、それらの中央スチフナを挟む外側２位置に第１と第２の外側スチフナを設けてなり、第１の中央スチフナと第１の外側スチフナの間に第１の座金を設け、第２の中央スチフナと第２の外側スチフナの間に第２の座金を設けてなる請求項１に記載の建物ユニットの補強構造。
3. 前記補強プレートのウエブを床梁又は天井梁のウエブにねじ止めするねじが、ドリルねじである請求項１又は２に記載の建物ユニットの補強構造。
4. 前記中柱のエンドプレートと、床梁又は天井梁のフランジの外側面との間にスペーサを介装してなる請求項１〜３のいずれかに記載の建物ユニットの補強構造。

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