JP2013083039A - 柱梁架構の耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】現場での溶接を行うことなく補強部材を取り付けることによって耐震補強が可能であり、従来よりも簡便に補強できる柱梁架構の耐震補強構造を提供すること。
【解決手段】補強部材としてのブレース１６の端部あるいはブレース１６の端部が取り付けられたガセットプレート１８を柱梁架構の柱１２または梁１４に固定するための固定部材２０が付勢部材２２によって柱１２または梁１４のフランジ面に付勢され、この付勢力によって柱１２または梁１４のフランジ面に固定部材２０が固定されており、固定された固定部材２０にブレース１６の端部あるいはブレース１６の端部に取り付けられたガセットプレート１８が固定されることにより、ブレース１６の端部あるいはブレース１６の端部に取り付けられたガセットプレート１８が柱１２または梁１４に固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の柱梁架構に補強部材を設置して補強する柱梁架構の耐震補強構造に関し、さらに詳しくは、鉄骨造の建物の柱梁架構に補強部材を設置して補強するのに好適な柱梁架構の耐震補強構造に関するものである。

従来、鉄骨造などの建物の柱梁架構を補強する方法としては、これらの建物の柱梁架構に方杖やブレースなどの補強部材を設置する方法がある。このような補強部材を建物の柱梁架構に設置することで、水平力に対して建物の耐力を増加させることができる。この際、柱梁架構に生じる応力を補強部材に十分伝達させるためには、補強部材の端部を柱梁架構に接合して一体化させることが必要である。したがって、その接合方法が重要となる。

鉄骨造における接合方法としては、溶接が良く知られている。具体的には、ブレースなどの補強部材の端部をボルトなどで固定するガセットプレートを溶接によって柱梁架構の柱あるいは梁に取り付け、取り付けられたガセットプレートにブレースなどの補強部材の端部をボルトなどで固定する方法などがある。

また、この種の接合方法においては、溶接を用いない接合方法も知られている。例えば特許文献１には、ブレースなどの補強部材の端部をボルトなどで固定するガセットプレートが固定された板部材を建物の梁又は柱をなす鋼管に接着し、この板部材の各端部で鋼管に繊維シートを巻き付けることが開示されている。

特開２００８−１９６６２号公報

ここで、溶接による場合には、現場において柱梁架構の柱あるいは梁にガセットプレートの溶接を行う必要がある。この場合には、火事等の発生を予防する目的から、大規模な溶接養生が必要となり、コストの増加に繋がる。また、現場の環境が悪い場合（例えば、上向きに溶接を行う必要がある場合など）などでは溶接欠陥などが生じることがあり、耐震性能の低下が心配される。そこで、現場での溶接を必要としない接合方法が望まれる。

これに対し、特許文献１に記載の方法は、現場での溶接を必要としない接合方法ではあるが、現場にて鋼管に繊維シートを何重にも巻き付けることから、繊維シートを何重にも巻き付ける煩雑な工程が必要となり、施工中に多大な労力と時間を要する。また、特許文献１に記載の方法は、鋼管に繊維シートを巻き付ける工程が必要であることから、通常、スラブがある鉄骨造の梁などには適用できない。そこで、溶接を用いない方法であって、より簡便にガセットプレートを柱梁架構に接合でき、スラブのある梁などにも適用できる適用範囲の広い接合方法が望まれる。

本発明が解決しようとする課題は、現場での溶接を行うことなく補強部材を取り付けることによって耐震補強が可能であり、従来よりも簡便に補強でき、適用範囲が広い柱梁架構の耐震補強構造を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る柱梁架構の耐震補強構造は、建物の柱梁架構に補強部材が設置されて補強される柱梁架構の耐震補強構造において、前記補強部材の端部あるいは前記補強部材の端部に取り付けられたガセットプレートを前記柱梁架構の柱または梁に固定するための固定部材が用いられ、前記固定部材は、前記固定部材を付勢する付勢部材によって前記柱または梁のフランジ面に付勢され、この付勢力によって前記柱または梁のフランジ面に固定されており、前記固定された固定部材に前記補強部材の端部あるいは前記補強部材の端部に取り付けられたガセットプレートが固定されることにより、前記補強部材の端部あるいは前記補強部材の端部に取り付けられたガセットプレートが前記柱または梁に固定されていることを要旨とするものである。

ここで、付勢部材としては、ターンバックル機構を備えて伸縮可能な棒状部材で構成されたものを挙げることができる。この際、ターンバックル機構を回転させて棒状部材を伸ばすことにより棒状部材の先端が固定部材を押圧し、この押圧力によって固定部材が柱または梁のフランジ面に付勢されていることが好ましい。そしてこのとき、ターンバックル機構は、棒状部材の先端が固定部材を押圧した状態で、ロックナットを用いてロックされていることが好ましい。

また、付勢部材としては、棒状の端部に長さ調整機構を備えて伸縮可能な棒状部材と、この棒状部材の長さ調整機構を備えた端部に取り付けられたバネ部材とで構成されたものを挙げることができる。この際、長さ調整機構で棒状部材を伸ばすことによりバネ部材のバネを介して棒状部材の先端が固定部材を押圧し、この押圧力によって固定部材が柱または梁のフランジ面に付勢されていることが好ましい。

本発明に係る柱梁架構の耐震補強構造によれば、補強部材の端部あるいはガセットプレートを柱または梁に固定するための固定部材が付勢部材によって柱または梁のフランジ面に付勢され、この付勢力によって柱または梁のフランジ面に固定部材が固定されることから、現場での溶接を行うことなく柱梁架構の柱または梁に固定部材を固定することができる。そして、この固定部材に直接あるいはガセットプレートを介して補強部材を取り付けることで、現場での溶接を行うことなく耐震補強を行うことができる。

また、付勢部材を用いることで柱または梁のフランジ面に固定部材を付勢し、この付勢力で柱または梁に固定部材を固定し、ガセットプレートを介してこの固定部材に補強部材を取り付けることができるため、従来よりも簡便な方法で補強することができる。

さらに、従来のように柱または梁に繊維シートを巻き付けるものではなく、付勢部材を用いて固定部材を柱または梁のフランジ面に付勢するものであるから、スラブのある梁などにも適用できる。したがって、適用範囲が広いものといえる。

本発明の一実施形態に係る柱梁架構の耐震補強構造の正面図である。 本発明の一実施形態に係る柱梁架構の耐震補強構造の側面図である。 図１の柱梁架構の耐震補強構造において用いる固定部材と付勢部材とガセットプレートを拡大して示した図である。 ターンバックル機構の詳細を説明する断面図である。 ターンバックル機構の他の形態を説明する断面図である。 本発明の他の実施形態に係る柱梁架構の耐震補強構造において用いる固定部材と付勢部材とガセットプレートを拡大して示した図である。 他の実施形態に係る付勢部材の長さ調整機構を備えた端部を拡大して示した図である。 図２に示す柱梁架構の耐震補強構造の一部拡大図（ａ）と、これに類似する他の実施形態に係る柱梁架構の耐震補強構造の一部拡大図（ｂ）である。

以下に、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る柱梁架構の耐震補強構造の正面図であり、図２は、その側面図である。図３は、図１の柱梁架構の耐震補強構造において用いる固定部材と付勢部材とガセットプレートを具体的に説明するために拡大して示した図である。図４は、図３におけるターンバックル機構の詳細を説明する断面図である。

図１に示す本発明の一実施形態に係る柱梁架構の耐震補強構造１０において、耐震補強を施す建物は鉄骨造よりなるものである。柱梁架構の柱１２は鋼管よりなる鋼管柱（いわゆるＢＯＸ柱）であり、鋼管は径方向の断面形状が略四角形状であるものからなる。また、柱梁架構の梁１４はＨ形鋼で構成されている。このような構成の柱梁架構に対して、補強部材としてのブレース１６を設置することにより柱梁架構の耐震補強が行われている。ブレース１６には、例えばＨ形鋼や溝形鋼などの鋼材などが用いられる。

ブレース１６は、地震等の振動によって建物に作用する水平力（層間変形による力）に対して抵抗するものであり、例えば柱梁架構の対角を繋ぐように設置される。図１において、ブレース１６の端部は、柱１２と梁１４の接合部に隣接する位置の梁１４に取り付けられている。ブレース１６の端部を梁１４に取り付けるための取付金具として、ガセットプレート１８が用いられている。ガセットプレート１８は、図３に示すように、ブレース１６の端部を取り付けるための取付部２４と、後述する固定部材２０にガセットプレート１８を固定するための固定部２６とを備えている。

ガセットプレート１８の固定部２６は、Ｈ形鋼よりなる梁１４の下側のフランジ面１４ａの外側面に面を合わせて設置される水平面部２８と、水平面部２８の幅方向両端で折れ曲ってフランジ面１４ａの幅方向端部で上下のフランジ面１４ａ，１４ｂ間を橋渡しするように延びる固定面部３０ａ，３０ｂとを備えており、幅方向断面がコ字状になっている。ガセットプレート１８の水平面部２８は、Ｈ形鋼よりなる梁１４の下側のフランジ面１４ａの幅よりやや幅広になっており、コ字状の固定部２６は、梁１４の一部の周方向に沿って、下側のフランジ面１４ａおよびウェブ面１４ｃの両面を覆っている。ガセットプレート１８の固定面部３０ａ，３０ｂには、後述する固定部材２０にボルト接合するために設けられた貫通孔３２ａ，３２ｂが固定面部３０ａ，３０ｂの板面の厚み方向に沿って貫通形成されている。

ガセットプレート１８の取付部２４は、ガセットプレート１８の水平面部２８の幅方向中央位置で水平面部２８の外面に立設されて一体化されており、ガセットプレート１８の水平面部２８の幅方向中央位置において幅方向に直交する方向に延びている。ガセットプレート１８の取付部２４は板状に成形されたものであり、板面の厚み方向に沿って貫通された貫通孔２４ａを備えている。この貫通孔２４ａは、ガセットプレート１８の取付部２４にブレース１６の端部をボルト接合するためのものであり、ブレース１６の端部は、ボルトを用いてボルト接合により取付部２４に取り付けられている。

ガセットプレート１８を梁１４に固定するための固定部材２０は、四角板状に成形された鋼製ブロックで構成されている。梁１４のウェブ面１４ｃの外側に向けられる側面には、ガセットプレート１８の固定面部３０ａ，３０ｂをボルト接合するための雌ネジ孔２０ａが形成されている。固定部材２０は、一つのガセットプレート１８に対して合計４個用いられている。４個の固定部材２０は、梁１４のウェブ面１４ｃを挟んだ両側の上下フランジ面１４ａ，１４ｂの内側面にそれぞれ接触配置されている。梁１４のウェブ面１４ｃに対して同じ側にある２個の固定部材２０，２０は対となり、互いに向かい合うように上下フランジ面１４ａ，１４ｂの内側面にそれぞれ配置されている。

梁１４のウェブ面１４ｃに対して同じ側にある２個の固定部材２０，２０間には、梁１４のフランジ面１４ａ，１４ｂの内側面に固定部材２０を付勢する付勢部材２２が配置されている。付勢部材２２は、ターンバックル機構を備えて伸縮可能な棒状部材２２で構成されている。

図４に示すように、棒状部材２２は、少なくとも先端部分に雄ネジ３４ａ，３６ａが螺刻形成されている一対の棒体３４，３６と、この棒体３４，３６の雄ネジ３４ａ，３６ａに螺合する雌ネジ３８ａ，３８ｂが少なくとも両端部の内周面に螺刻形成されている筒状の継手体３８とで構成されている。筒状の継手体３８の両端部の雌ネジ３８ａ，３８ｂには、それぞれ棒体３４，３６の雄ネジ３４ａ，３６ａが螺合されている。

筒状の継手体３８の一方の端部の内周面に形成されている雌ネジ３８ａと他方のそれ３８ｂとは互いに左右逆ねじ構造となっており、筒状の継手体３８を一対の棒体３４，３６に対して一方向あるいは他方向に回転させると、一対の棒体３４，３６どうしは離隔あるいは接近するようになっている。棒状部材２２は、このようなターンバックル機構を備えているため、伸縮可能になっている。

棒状部材２２は、このターンバックル機構の回転によって伸ばされた状態にあり、梁１４の上側のフランジ面１４ｂに接触配置された上側の固定部材２０に接触している一方の端部が上側の固定部材２０を押圧し、この押圧力によって上側の固定部材２０が梁１４の上側のフランジ面１４ｂに付勢されているとともに、梁１４の下側のフランジ面１４ａに接触配置された下側の固定部材２０に接触している他方の端部が下側の固定部材２０を押圧し、この押圧力によって下側の固定部材２０が梁１４の下側のフランジ面１４ａに付勢されている。上側の固定部材２０および下側の固定部材２０は、この付勢力によって梁１４のフランジ面１４ａ，１４ｂにそれぞれ固定されている。

ガセットプレート１８の固定面部３０ａ，３０ｂのそれぞれの先端側は、固定された上側の固定部材２０にそれぞれボルト接合され、固定面部３０ａ，３０ｂのそれぞれの基端側は、固定された下側の固定部材２０にそれぞれのボルト接合されている。これにより、ガセットプレート１８は固定部材２０を介して梁１４に固定されている。

以上の構成よりなる柱梁架構の耐震補強構造１０によれば、ターンバックル機構の回転で伸ばされた状態にある棒状部材２２によって固定部材２０が押圧され、この押圧力によって固定部材２０が梁１４のフランジ面１４ａ，１４ｂに付勢され、この付勢力によって固定部材２０が梁１４のフランジ面１４ａ，１４ｂに固定されるため、固定部材２０の梁１４への固定に際し、現場での溶接を行わなくて良い。このようにして固定された固定部材２０には、ボルト接合によってガセットプレート１８が固定される。さらに、固定されたガセットプレート１８には、ボルト接合によってブレース１６の端部が取り付けられる。したがって、現場での溶接を行うことなく柱梁架構の梁１４に固定部材２０を固定でき、また、現場での溶接を行うことなく耐震補強を行うことができる。

また、上記構成の柱梁架構の耐震補強構造１０によれば、上述するように、ターンバックル機構の伸縮運動によって得られる棒状部材２２の付勢力を利用してガセットプレート１８を固定するための固定部材２０を梁１４のフランジ面１４ａ，１４ｂに固定し、この固定部材２０にガセットプレート１８を介してブレース１６を取り付けることから、従来よりも簡便な方法で補強することができる。

さらに、従来のように柱や梁に繊維シートを巻き付けるものではなく、棒状部材２２を用いて固定部材２０を梁１４のフランジ面１４ａ，１４ｂに付勢するものであるから、スラブのある梁１４などにも適用できる。したがって、適用範囲が広いものといえる。

また、棒状部材２２は、固定部材２０を介して上下のフランジ面１４ａ，１４ｂ間をつなぐように配置されており、フランジ面１４ａ，１４ｂ間の突っ張り棒としての機能も有することから、ブレース１６に作用する圧縮力に対して抵抗し、フランジ面１４ａ，１４ｂが凹む方向に変形するのを防止してこれによる耐力の低下を抑えることができる。

すなわち、上記構成の柱梁架構の耐震補強構造１０によれば、ブレース１６に作用する引張力に対しては、下側のフランジ面１４ａに載置された下側の固定部材２０と下側の固定部材２０に固定されたガセットプレート１８とによって抵抗することができ、ブレース１６に作用する圧縮力に対しては、固定部材２０を介して上下のフランジ面１４ａ，１４ｂ間をつなぐように配置された棒状部材２２によって抵抗することができるため、ブレース１６に作用する引張力および圧縮力の両方に対して抵抗することができる。

なお、図４に示すターンバックル機構においては、例えば図５に示すように、棒状部材２２の先端が固定部材２０を押圧した状態で、ロックナット４０を用いてターンバックル機構がロックされていても良い。このような構成によれば、棒状部材２２の先端が固定部材２０を押圧した状態から筒状の継手体３８が回転するのを確実に防止することができる。したがって、棒状部材２２の先端が固定部材２０を押圧した状態を確実に維持することができる。

次に、本発明において好適に用いることができる付勢部材の他の構成例を挙げて、本発明の他の実施形態について説明する。図６は、本発明の他の実施形態に係る柱梁架構の耐震補強構造において用いる固定部材と付勢部材とガセットプレートを拡大して示した図である。図７は、図６における付勢部材の詳細を説明する断面図であり、付勢部材の長さ調整機構を備えた端部を拡大して示した図である。

図６に示す構成においては、図３に示す構成と比べて、付勢部材の形態が異なっている。これ以外の構成については、図３に示す構成と同様であるため、これ以外の構成についての説明を省略する。

他の実施形態に係る付勢部材４２は、棒状の端部に長さ調整機構を備えて伸縮可能な棒状部材４４と、棒状部材４４の長さ調整機構を備えた端部に取り付けられたバネ部材４６とで構成されている。

図７に示すように、棒状部材４４は、少なくとも先端部分に雄ネジ４８ａが螺刻形成されている棒体４８と、この棒体４８の雄ネジ４８ａに螺合する雌ネジ５０ａが内周面に螺刻形成されている長ナット５０と、で構成されており、長ナット５０の一方の端部の内周面に形成された雌ネジ５０ａに棒体４８の雄ネジ４８ａが螺合されている。棒状部材４４は、棒体４８に対して長ナット５０を回転させることにより伸縮可能になっており、これによって長さ調整をすることができる。バネ部材４６は、皿バネよりなるものである。皿バネ４６は、ボルト５２を用いて長ナット５０の他方の端部（棒体４８の雄ネジ４８ａが螺合されていない端部）に固定されている（取り付けられている）。棒状部材４４は、この長さ調整機構の回転によって伸ばされた状態にある。

図６に示すように、梁１４の上側のフランジ面１４ｂに接触配置された上側の固定部材２０には、付勢部材４２の一方の端部（棒体４８における長ナット５０が螺合されていない側の端部）が接触しており、この付勢部材４２の一方の端部が上側の固定部材２０を押圧し、この押圧力によって上側の固定部材２０が梁１４の上側のフランジ面１４ｂに付勢されている。

また、梁１４の下側のフランジ面１４ａに接触配置された下側の固定部材２０には、付勢部材４２の他方の端部（長ナット５０および皿バネが取り付けられている側の端部）、すなわち、長ナット５０の他方の端部に取り付けられた皿バネ４６が接触しており、この付勢部材４２の他方の端部が下側の固定部材２０を押圧し、この押圧力によって下側の固定部材２０が梁１４の下側のフランジ面１４ａに付勢されている。つまり、皿バネ４６を介して棒状部材４４の先端が下側の固定部材２０を押圧しており、この押圧力によって下側の固定部材２０が下側の梁１４のフランジ面１４ａに付勢されている。この際、皿バネ４６は、長ナット５０の緩み止めとしても機能する。

長ナット５０は、付勢部材４２の両端部がそれぞれ固定部材２０を押圧した状態で、ロックナット５４を用いてロックされている。このロックナット５４により、長さ調整機構の回転が止められているため、付勢部材４２の両端部がそれぞれ固定部材２０を押圧した状態は維持される。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

また、上記実施形態においては、ガセットプレート１８が柱１２と梁１４の接合部に隣接する位置の梁１４に固定されているが、ガセットプレート１８を固定する場所としては、梁１４に限定されるものではない。例えばＨ形鋼などの、ガセットプレート１８を固定するための固定部材２０が付勢部材２２，４２を用いて固定できる構造であれば、柱１２にも本発明を適用することができる。あるいは、柱１２と梁１４の両方にも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態においては、図８（ａ）に示すように、ガセットプレート１８はＨ形鋼よりなる梁１４の上下のフランジ面１４ａ，１４ｂ間を橋渡しするように上下の固定部材２０の両方に取り付けられているが、ブレース１６に作用する引張力に抵抗するには、ガセットプレート１８は少なくとも下側の固定部材２０に固定されていれば良いため、図８（ｂ）に示すように、ガセットプレート１８は、下側の固定部材２０のみに固定されており、上下のフランジ面１４ａ，１４ｂ間を橋渡ししていなくても良い。

また、付勢部材の形態としては、上記実施形態２２，４２に限定されず、固定部材２０を付勢できるものであれば他の形態であっても良いのは勿論である。また、付勢部材の数なども特に限定されるものではないのは勿論である。上記実施形態においては、固定部材２０を付勢する（支持する）際のバランスなどを考慮して、一対の固定部材２０に対して２本の付勢部材を用いている。一対の固定部材２０に対して２本以上の付勢部材を用いれば、固定部材２０を付勢する（支持する）際のバランスに優れる。

また、上記実施形態においては、補強部材であるブレース１６とは別体のガセットプレート１８を介してブレース１６の端部が固定部材２０に固定されているが、例えば補強部材であるブレース１６とガセットプレート１８とが一体となっていても良い。すなわち、補強部材であるブレース１６の端部がガセットプレート１８様の形状をしており、ブレース１６の端部が固定部材２０に直接固定されていても良い。さらに、上記実施形態においては、補強部材としてブレース１６を例に挙げて本発明を説明しているが、方杖などの補強部材に対しても本発明の耐震補強構造は適用可能である。

１０ 柱梁架構の耐震補強構造
１２ 柱
１４ 梁
１６ 補強部材（ブレース）
１８ ガセットプレート
２０ 固定部材
２２ 付勢部材（棒状部材）

Claims (4)

1. 建物の柱梁架構に補強部材が設置されて補強される柱梁架構の耐震補強構造において、
   前記補強部材の端部あるいは前記補強部材の端部に取り付けられたガセットプレートを前記柱梁架構の柱または梁に固定するための固定部材が用いられ、
   前記固定部材は、前記固定部材を付勢する付勢部材によって前記柱または梁のフランジ面に付勢され、この付勢力によって前記柱または梁のフランジ面に固定されており、
   前記固定された固定部材に前記補強部材の端部あるいは前記補強部材の端部に取り付けられたガセットプレートが固定されることにより、前記補強部材の端部あるいは前記補強部材の端部に取り付けられたガセットプレートが前記柱または梁に固定されていることを特徴とする柱梁架構の耐震補強構造。
2. 前記付勢部材は、ターンバックル機構を備えて伸縮可能な棒状部材で構成されており、前記ターンバックル機構を回転させて前記棒状部材を伸ばすことにより前記棒状部材の先端が前記固定部材を押圧しており、この押圧力によって前記固定部材が前記柱または梁のフランジ面に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の柱梁架構の耐震補強構造。
3. 前記ターンバックル機構は、前記棒状部材の先端が前記固定部材を押圧した状態で、ロックナットを用いてロックされていることを特徴とする請求項２に記載の柱梁架構の耐震補強構造。
4. 前記付勢部材は、棒状の端部に長さ調整機構を備えて伸縮可能な棒状部材と、該棒状部材の長さ調整機構を備えた端部に取り付けられたバネ部材とで構成されており、前記長さ調整機構で前記棒状部材を伸ばすことにより、前記バネ部材のバネを介して前記棒状部材の先端が前記固定部材を押圧しており、この押圧力によって前記固定部材が前記柱または梁のフランジ面に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の柱梁架構の耐震補強構造。

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