JP2012107445A - 耐震補強部材、耐震補強構造及び耐震補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボルト接合のみで、耐震補強部材で柱を補強すると共にブレースの取り付けを行う。
【解決手段】耐震補強部材１０は、断面がコ字状に形成され長手方向に合せ部を有する第１補剛部材１２と、第２補剛部材１４を有している。第１補剛部材１２と第２補剛部材１４は、断面がコ字状の部分で柱を側面から筒状に取り囲む。第１補剛部材１２と第２補剛部材１４の両側の合せ部には、フランジ１６が外に向けて突設され、フランジ１６にはボルト接合用の貫通孔１８が設けられている。第１補剛部材１２の上部の側壁には、フランジ１６と平行に、ボルト接合用の貫通孔２８が設けられた上側ブレース取付金具２４が突設されている。第２補剛部材１４の下部の側壁には、フランジ１６と平行に、ボルト接合用の貫通孔２８が設けられた下側ブレース取付金具２６が突設されている。第１補剛部材１２と第２補剛部材１４は、柱の全長を取り囲む長さとされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐震補強部材、耐震補強構造及び耐震補強方法に関する。

従来、既存建物の耐震補強には、既存建物の構造部材に耐震補強部材を直接に溶接接合する方法や、既存建物の構造部材にボルト接合用の貫通孔を設け、貫通孔を利用して構造部材に耐震補強部材をボルト接合する方法等が用いられていた。

しかし、構造部材に耐震補強部材を直接に溶接接合する方法は、溶接時に火花や煙が発生するため、火花や煙の発生が許容されない場所では使用できない。また、構造部材に耐震補強部材をボルト接合する方法は、ボルト接合用の貫通孔により断面欠損が生じ、構造部材の耐力が低下する欠点を有する。
そこで、構造部材に断面欠損を生じさせない耐震補強技術が提案されている（特許文献１）。

特許文献１によれば、図１１に示すように、既存の鉄筋コンクリート架構８０において、耐震補強すべきフレームを構成する柱８２の下部に下部補強部材８６が設けられている。

下部補強部材８６は、バンド状プレート９３を有し、バンド状プレート９３が柱８２の周囲を取り囲んでいる。バンド状プレート９３の上端部にはフランジ９４が設けられ、下端部にはダイヤフラム９５が設けられている。バンド状プレート９３の平板部の中央部には、ダイヤフラム９５からフランジ９４に至る高さのガセットプレート９２が突設されている。

また、柱８２の上部には、下部補強部材８６と同じ構成であり、上下を反対にした上部補強部材８８が設けられている。上部補強部材８８と上階の下部補強部材８６、及び下部補強部材８６と下階の上部補強部材８８は、それぞれ対になって、梁８４及び鉄骨部材８５を挟んでボルト接合されている。
この下部補強部材８６と上部補強部材８８は、耐震補強すべきフレームを構成する隣の柱８２にも設けられている。

そして、上部補強部材８８と、隣の柱８２の下部補強部材８６の間にブレース９０を架設し、ブレース９０の一方の端部を上部補強部材８８のガセットプレート９２と連結し、他方の端部を下部補強部材８６のガセットプレート９２と連結している。これにより、柱８２に対する損傷を回避して、耐震補強が必要なフレームをブレース９０で補強できる。

しかし、特許文献１では、柱８２の補強はされていない。また、下部補強部材８６及び上部補強部材８８の柱８２への取り付けに溶接接合を必要とする。

特開２００３−１３６１４号公報

本発明は、上記事実に鑑み、ボルト接合のみで、耐震補強部材で柱を補強すると共にブレースの取り付けを可能にする耐震補強技術を提案することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る耐震補強部材は、側面から柱を取り囲んだ後、合せ部をボルト接合して筒状とされる補剛部材と、前記補剛部材の側壁から突設されブレースがボルト接合されるブレース取付け部と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、補剛部材が側面から柱を取り囲み、合せ部でボルト接合されて筒状に柱を補剛している。また、補剛部材の側壁にはブレース取付け部が突設され、ブレースをブレース取付け部にボルト接合できる。
これにより、ボルト接合のみで柱の補強とブレースの取り付けが可能となり、補剛部材による柱の軸耐力の増加と、ブレースによる水平耐力の増加を同時に達成できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の耐震補強部材において、前記補剛部材は、断面がコ字状の鋼材を突き合わせて前記柱の全長を取り囲み、前記合せ部には、前記ボルト接合用のフランジが前記鋼材から突設されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、補剛部材は、断面がコ字状で側面から柱を取り囲むことができる。また、合せ部には、ボルト接合用のフランジが突設されている。
これにより、柱を取り囲んだ後、フランジを利用して補剛部材をボルト接合できる。また、補剛部材は、柱の全長を取り囲む構成とされている。これにより、柱を全長にわたり補剛できる。この結果、ボルト接合のみで既存の柱を耐震補強できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の耐震補強部材において、前記フランジは、前記ブレース取付け部と平行に突設されていることを特徴としている。
請求項３に記載の発明によれば、フランジがブレース取付け部と平行に突設されている。
これにより、フランジの接合面がブレースと同じ方向となり、フランジの接合面にブレースからの力が直接加わるのを防止できる。

請求項４に記載の発明に係る耐震補強構造は、架構を構成する両側の柱を、請求項２又は３に記載の補剛部材でそれぞれ取り囲み、前記フランジの突設方向を互いに他方の前記柱に向け、前記フランジをボルト接合して前記補剛部材を筒状とし、前記ブレース取付け部に、Ｘ状となるようにブレースを架け渡したことを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の補剛部材で、架構を構成する両側の柱をそれぞれ取り囲んでいる。このとき、フランジの突設方向を、互いに他方の柱に向けてフランジをボルト接合して補剛部材を筒状としている。

これにより、フランジでボルト接合された接合面に、地震時の引張荷重が直接加わるのが防止され、補剛部材の補剛強度が確保される。
このとき、ブレース取付け部も、互いに他方の柱に向けて突設されている。ブレース取付け部を利用して、両側の柱の間にブレースをＸ状となるように架け渡すことで、ボルト接合のみで両側の柱を耐震補強できる。

請求項５に記載の発明に係る耐震補強方法は、断面がコ字状で合せ部にフランジが突設された補剛部材で、架構を構成する両側の柱をそれぞれ取り囲む工程と、前記フランジの突設方向を互いに他方の前記柱に向け、前記フランジをボルト接合して前記補剛部材を筒状とする工程と、前記柱の外周と前記補剛部材の内周の間にグラウト材を充填する工程と、前記補剛部材から突設されたブレース取付け部に、Ｘ状となるようにブレースを架け渡す工程と、を有することを特徴としている。

これにより、ボルト接合のみで柱の補強とブレースの取り付けが可能となり、補剛部材による柱の軸耐力の増加と、ブレースによる水平耐力の増加を同時に達成できる。また、グラウト材で柱と補剛部材が接合される。

本発明は、上記構成としてあるので、ボルト接合のみで、耐震補強部材で柱を補強すると共にブレースの取り付けができる。

本発明の第１の実施の形態に係る耐震補強部材の基本構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る耐震補強部材を柱に取り付けた状態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る耐震補強構造の基本構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る耐震補強構造におけるブレース取付け部を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る耐震補強構造における柱取付け部を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る耐震補強構造を架構の柱に取り付けた状態を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る耐震補強部材の基本構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る耐震補強部材を柱に取付けた状態を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る耐震補強構造を架構の柱に取付けた状態を示す図である。 本発明の第５の実施の形態に係る耐震補強方法の施工手順を示す図である。 従来例の耐震補強方法の基本構成を示す図である。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、第１の実施の形態に係る耐震補強部材１０は、断面がコ字状に形成され、長手方向に合せ部を有する第１補剛部材１２と、同じく断面がコ字状に形成され、長手方向に合せ部を有する第２補剛部材１４を有している。

第１補剛部材１２と第２補剛部材１４は、いずれも鋼材で形成され、断面がコ字状の部分で後述する既存の柱４０を側面から筒状に取り囲む構成である。

第１補剛部材１２の両側の合せ部には、コ字状に囲まれた部分から外に向けてフランジ１６が突設されている。フランジ１６は鋼材で形成され、フランジ１６には、ボルト接合用の貫通孔１８が複数設けられている。

第１補剛部材１２の、既存の柱４０を側面から筒状に取り囲んだ状態で上部となる側壁には、フランジ１６と平行に上側ブレース取付金具２４が突設されている。上側ブレース取付金具２４は鋼材で形成され、上側ブレース取付金具２４には、ボルト接合用の貫通孔２８が複数設けられている。

第２補剛部材１４の合せ部にも、コ字状に囲まれた部分から外に向けてフランジ１６が突設されている。フランジ１６には、ボルト接合用の貫通孔１８が複数設けられている。
なお、第２補剛部材１４のコ字状の部分は、両側のフランジ１６を結んだ面を中心として第１補剛部材１２と対称な方向に形成されている。

第２補剛部材１４の、既存の柱４０を側面から筒状に取り囲んだ状態で下部となる側壁には、フランジ１６と平行に下側ブレース取付金具２６が突設されている。下側ブレース取付金具２６は鋼材で形成され、下側ブレース取付金具２６には、ボルト接合用の貫通孔２８が複数設けられている。

これにより、図２に示すように、第１補剛部材１２と第２補剛部材１４で既存の柱４０を側面から取り囲むことができる。そして、第１補剛部材１２と第２補剛部材１４のフランジ１６が、柱４０の対面する２つの側面で重ねられる。重ねられたフランジ１６の貫通孔１８を一致させてボルト２０とナット２２でボルト接合すれば、第１補剛部材１２と第２補剛部材１４が筒状に柱４０を囲む。ボルト接合後、柱４０と耐震補強部材１０の間にモルタル４２を充填する。

なお、第１補剛部材１２と第２補剛部材１４は、設置階のスラブから上階のスラブに至る長さとされ、柱４０の全長を取り囲み、柱４０の軸耐力を増加させる。
これにより、ボルト接合のみで、既存の柱４０を全長にわたり耐震補強部材１０で耐震補強できる。

（第２の実施の形態）
図３に示すように、第２の実施の形態に係る耐震補強構造４４は、第１の実施の形態で説明した耐震補剛部材１０で、架構を構成する両側の既存の柱４０をそれぞれ取り囲む構成である。

耐震補強部材１０は、第１補剛部材１２と第２補剛部材１４のフランジ１６の突設方向を互いに他方の柱４０に向け、２つのフランジ１６を重ね合せて貫通孔１８を一致させ、ボルト２０とナット２２でボルト接合している。このとき、上側ブレース取付金具２４と下側ブレース取付金具２６も、互いに他方の柱４０に向けて突設されている。

また、一方の柱４０の上側ブレース取付金具２４と、他方の柱４０の下側ブレース取付金具２６が一対とされ、耐震補剛部材１０の側壁の同じ側の端部に配置されている。この、上側ブレース取付け部２４と下側ブレース取付け部２６の間に、ブレース３０が架け渡されている。

詳細には、図４、図５に示すように、ブレース３０は、アングル材で形成され、両側の端部にはボルト接合用の貫通孔３６が設けられている。上側ブレース取付金具２４の貫通孔２８とブレース３０の貫通孔３６を一致させ、ボルト３２とナット３４で接合する。また、下側ブレース取付金具２６の貫通孔２８とブレース３０の貫通孔３６を一致させ、ボルト３２とナット３４で接合する。

これにより、２本のブレース３０がＸ状に両側の耐震補強部材１０と接合され、柱４０の水平耐力を高めることができる。

また、フランジ１６が、上側ブレース取付金具２４及び下側ブレース取付金具２６と平行に突設されている。これにより、フランジ１６の接合面とブレース３０の方向が同じ方向となり、フランジ１６でボルト接合された合せ部に、地震時の引張荷重がブレース３０を介して直接加わるのが防止され、耐震補強部材１０の強度が確保される。

図６に示すように、柱４０、梁５４の柱梁架構において両側の柱４０に適用すれば、ボルト接合のみで、柱４０を全長にわたり耐震補強部材１０で補強できる。また、ボルト接合のみで、上側ブレース取付金具２４及び下側ブレース取付金具２６にブレース３０を取付けることができる。

これにより、火花や煙の発生が許容されない場所でも、容易に耐震補強ができる。
なお、設置階の床スラブ５６と上階の梁５４の間に耐震補強部材１０を設置する例について説明したが、上階の柱梁架構、及び下階の柱梁架構も、それぞれ同じ構成で耐震補強できる。

（第３の実施の形態）
図７に示すように、第３の実施の形態に係る耐震補強部材５０は、断面がコ字状に形成され、長手方向に合せ部を有する第３補剛部材５２を有している。

第３補剛部材５２は鋼板で形成され、両側の合せ部には、コ字状に囲まれた部分の外に向けてフランジ１６が突設されている。第３補剛部材５２の、既存の柱４０を側面から取り囲んだ状態で上部となる側壁には、フランジ１６と平行に上部ブレース取付金具２４が突設されている。

また、上部ブレース取付金具２４が突設された側壁と対面する側壁の下部には、フランジ１６と平行に下部ブレース取付金具２６が突設されている。
上部ブレース取付金具２４と下部ブレース取付金具２６は、いずれも鋼材で形成され、上部ブレース取付金具２４と下部ブレース取付金具２６には、ボルト接合用の貫通孔２８が複数設けられている。

他は、第１の実施の形態で説明した第１補剛部材１２及び第２補剛部材１４と同じ構成であり、説明は省略する。

これにより、図８に示すように、２つの第３補剛部材５２で柱４０を側面から囲み、２つのフランジ１６を重ね合せ、貫通孔１８を一致させてボルト２０とナット２２で接合すれば、柱４０を筒状に囲むことができる。また、第１補剛部材１２及び第２補剛部材１４の側面から、フランジ１６と平行に、上部ブレース取付金具２４及び下部ブレース取付金具２６を突き出すことができる。

（第４の実施の形態）
図９に示すように、第４の実施の形態に係る耐震補強構造４４は、柱４０、梁５４の柱梁架構を構成する連続した柱４０を、端部の柱４０は、第１の実施の形態で説明した耐震補剛部材１０で取り囲み、他の中間にある柱４０は、第３の実施の形態で説明した耐震補剛部材５０で取り囲んでいる。

耐震補剛部材５０は、フランジ１６の突設方向を互いに両側方の柱４０に向け、２つの第３補剛部材５２で柱４０を囲み筒状とし、２つのフランジ１６を重ね合せてボルト接合している。

また、耐震補剛部材１０も、フランジ１６の突設方向を側方の柱４０に向け、第１補剛部材１２、第２補剛部材１４で柱４０を囲み筒状とし、２つのフランジ１６を重ね合せてボルト接合している。

このとき、上側ブレース取付金具２４と下側ブレース取付金具２６も、互いに両側方の柱４０に向けて突設されている。そして、上側ブレース取付金具２４と下側ブレース取付金具２６には、ブレース３０が、それぞれの柱４０の間でＸ状に接合されている。

これにより、柱４０、梁５４の柱はり架構において、ボルト接合のみで既存の連続した柱４０をそれぞれ耐震補強できる。また、ボルト接合のみで、上側ブレース取付金具２４及び下側ブレース取付金具２６に、ブレース３０の取付けができる。
これにより、火花や煙の発生が許容されない場所でも、容易に耐震補強ができる。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係る耐震補強方法の手順を図１０に示す。なお、各工程は第２の実施の形態で図３〜図６を用いて説明済みであり詳細は省略する。以下、図３〜図６を用いて概要を説明する。

先ず、補剛部材配置工程６０で、断面がコ字状とされ長手方向に合せ部を有し、合せ部にフランジ１６が突設された第１補剛部材１２と第２補剛部材１４で、柱梁架構を構成する両側の柱４０をそれぞれ取り囲む。

次いで、補剛部材固定工程６２で、フランジ１６の突設方向を互いに他方の柱４０に向け、２つのフランジ１６を重ね合せ、貫通孔１８を一致させてボルト２０とナット２２でボルト接合し、第１補剛部材１２と第２補剛部材１４で柱４０の周囲を筒状に固定する。

次いで、グラウト材充填工程柱６４で、柱４０の外周と第１補剛部材１２と第２補剛部材１４の内周の間に、モルタル４２を充填し、柱４０と第１補剛部材１２と第２補剛部材１４を一体化する。

最後に、ブレース取付け工程６６で、両側の柱４０の間にブレース３０がＸ状となるように架け渡す。即ち、両側の柱４０に設けられた第１補剛部材１２と第２補剛部材１４から突設された上部ブレース取付金具２４と下部ブレース取付金具２６を用いて、Ｘ状となるようにブレース３０を接合する。

これにより、ボルト接合のみで耐震補強部材１０により、柱４０の耐震補強ができる。また、ボルト接合のみで耐震補強部材１０へのブレース３０の取り付けが可能となる。
この結果、第１補剛部材１２と第２補剛部材１４による柱４０の軸耐力の増加と、ブレース３０による水平耐力の増加を同時に達成できる。

なお、本実施の形態は、第２の実施の形態を例にとり説明したが、柱梁架構の柱４０が連続している場合には、第４の実施の形態に従って耐震補強すればよい。

１０ 耐震補強部材
１２ 第１補剛部材（補剛部材）
１４ 第２補剛部材（補剛部材）
１６ フランジ
１８ ボルト用の貫通孔
２０ ボルト（ボルト接合）
２２ ナット（ボルト接合）
２４ 上側ブレース取付け金具（ブレース取付け部）
２６ 下側ブレース取付け金具（ブレース取付け部）
２８ ボルト用の貫通孔
３０ ブレース
３２ ボルト（ボルト接合）
３４ ナット（ボルト接合）
３６ ボルト用の貫通孔
４０ 柱
４２ モルタル（グラウト材）
４４ 耐震補強構造

Claims (5)

1. 側面から柱を取り囲んだ後、合せ部をボルト接合して筒状とされる補剛部材と、
   前記補剛部材の側壁から突設されブレースがボルト接合されるブレース取付け部と、
   を有する耐震補強部材。
2. 前記補剛部材は、断面がコ字状の鋼材を突き合わせて前記柱の全長を取り囲み、前記合せ部には、前記ボルト接合用のフランジが前記鋼材から突設されている請求項１に記載の耐震補強部材。
3. 前記フランジは、前記ブレース取付け部と平行に突設されている請求項１又は２に記載の耐震補強部材。
4. 架構を構成する両側の柱を、請求項２又は３に記載の補剛部材でそれぞれ取り囲み、前記フランジの突設方向を互いに他方の前記柱に向け、前記フランジをボルト接合して前記補剛部材を筒状とし、前記ブレース取付け部に、Ｘ状となるようにブレースを架け渡した耐震補強構造。
5. 断面がコ字状で合せ部にフランジが突設された補剛部材で、架構を構成する両側の柱を側面からそれぞれ取り囲む工程と、
   前記フランジの突設方向を互いに他方の前記柱に向け、前記フランジをボルト接合して前記補剛部材を筒状とする工程と、
   前記柱の外周と前記補剛部材の内周の間にグラウト材を充填する工程と、
   前記補剛部材から突設されたブレース取付け部に、Ｘ状となるようにブレースを架け渡す工程と、
   を有する耐震補強方法。

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