JP2013177797A - 骨組構造、及び骨組構造の補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明の課題は、従来の問題を解決することであり、すなわち、斜材や方杖材の設置の際に溶接作業を必要とせず、しかも柱材や梁材がフランジのない部材の場合でも採用可能であって、面外方向の剥離及びせん断方向のずれを防止し得る、骨組構造、及び骨組構造の補強方法を提供することである。
【解決手段】本願発明の骨組構造は、少なくとも柱材と梁材と補強材を含む構造である。柱材又は梁材には接合部が設けられており、補強材の端部はこの接合部に取り付けられる。接合部は、ガセットプレートと剥離防止手段を備えており、ガセットプレートの一部が柱材に接着される。剥離防止手段は、柱材を挟むように配置したガセットプレートと対向プレートをボルトで締め付ける構成となっている。この剥離防止手段によって、面外方向の力が作用した場合であっても、ガセットプレートの剥離を防止することができる。
【選択図】図２

Description

本願発明は、柱や梁などからなる骨組構造に関するものであり、より具体的には、補強材を設けることで補強された骨組構造、及び骨組構造を補強材で補強する方法に関するものである。

我が国は地震が頻発する国として知られ、近年では、東北地方太平洋沖地震や、兵庫県南部地震、新潟県中越地震など大きな地震が発生し、そのたびに甚大な被害を被っている。工場などの生産施設は、大地震による被害を受けて生産機能が停止した場合、機能回復までに時間がかかり、関連する企業も含め大きな影響を受けることとなる。

このような生産施設の建物では、一般的に、Ｈ形鋼や鋼管など鉄骨を主体とするいわゆる鉄骨構造で構築されている。図１３（ａ）は、代表的な鉄骨構造の一部を示す側面図である。この図に示すように鉄骨構造は、柱材Ｐと梁材Ｂからなるのが基本構造である。

この基本構造には、耐震などの目的から補強材が設置されることがある。この補強材の代表例として図１３（ａ）に示すような斜材Ｃを挙げることができる。この斜材Ｃは、山形鋼や溝形鋼あるいは鋼棒などが用いられることが多く、これを配置することによって柱材Ｐと梁材Ｂで構成される面内構造が補強され、その結果、外力に対してより抵抗できるようになるわけである。斜材Ｃの他には、補強材として方杖材を挙げることができる。柱材ＰがＨ形鋼のように方向性を持つ部材である場合、斜材Ｃが柱材Ｐの弱軸方向を補強するのに対して、方杖材は柱材Ｐの強軸方向を補強する部材である。方杖材としては、斜材Ｃと同様、山形鋼や溝形鋼などが用いられる。

従来の斜材Ｃは、図１３（ａ）に示すように、対角状に配置されるとともに、その端部が柱材Ｐと梁材Ｂからなる隅角部に固定されていた。図１３（ｂ）に、斜材Ｃ端部を固定した詳細を示す。この図に示すように、隅角部にはガセットプレートＧｐが溶接固定され、このガセットプレートＧｐに斜材Ｃの端部がボルト固定され、斜材Ｃは設置される。一方、方杖材の場合は、柱材Ｐに溶接固定されたガセットプレートと、梁材Ｂに溶接固定されたガセットプレートに、方杖材の両端部がボルト固定されて設置される。このように、従来の方法によれば斜材Ｃや方杖材を設置するためには溶接作業が必要となる。

斜材Ｃや方杖材は、あらかじめ柱材Ｐや梁材Ｂと同時に設置される場合もあるが、供用中の鉄骨造建物を補強する目的で事後的に設置されることもある。事後的に斜材Ｃや方杖材を設置する場合、その設置作業に欠かせない溶接作業が問題になることがある。溶接作業は火気を伴うため、供用中の鉄骨造建物内（以下、単に「室内」という。）に引火しやすい物を保管しているなど、火気を敬遠している場合にはこの作業を行うことができない。また、稼働中の生産施設である場合、生産工程に影響を及ぼすためやはり溶接作業は採用し難い。さらに、既存の鉄骨構造が溶接に不向きな部材で構成されている場合も、斜材Ｃや方杖材を設置するのは困難である。なお溶接に不向きな部材とは、例えば、溶接時の熱に耐えられない薄肉部材などである。

そこで特許文献１では、溶接作業を必要としない耐震補強工法を提案している。

特許第４０４２９９６号公報

前記したように従来の斜材や方杖材による補強技術は、溶接に起因する種々の問題を抱えていた。また、溶接を必要としない特許文献１にも、次のような問題が挙げられる。

特許文献１の技術は、摩擦接合を利用したものであり、梁材のフランジ部分を上下の添板で挟み、高力ボルトでこれらを締め付けるものである。下添板にはあらかじめ工場溶接されたガセットプレートが固定されているので、これに補強材をボルト固定することができる。なお、高力ボルトで上下添板を締め付ける際、フランジがない隙間部分にはスペーサが配置される。このように、高力ボルトによる摩擦接合を用いることで、溶接作業のない補強が可能となる。しかしながら特許文献１の技術を用いるのは、梁材や柱材がフランジ（あるいはフランジに相当する薄板部分）を有する部材である場合に限られ、鋼管等フランジのない部材によって梁材や柱材が形成されている場合には本技術を採用することができない。また、ガセットプレート（つまり下添板）の取り付けには高力ボルトが必要であり、作業空間が狭隘であるときには、極めて施工性が悪いという問題も挙げられる。

本願発明では、従来の溶接による手法に代えて、ガセットプレートを柱材Ｐ等に接着固定する手法に着目したが、この場合も次のような問題が掲げられる。一つ目は、接着強度の方向性の問題である。例えば、ガセットプレートをＨ形鋼のフランジに接着した場合、せん断方向（プレートとフランジの接着面にずれる方向）には相当の抵抗力を発揮することが期待できるが、柱材のブレース方向に直交する方向（つまり、プレートとフランジを引き剥がす方向で、以下これを、「面外方向」という。）に関してはあらゆる外力に抵抗するには十分とはいえない。したがって、面外方向の剥離対策を講じる必要があるという問題が指摘できる。

二つ目は、高温状態における接着力低下の問題である。通常、接着剤は高温になると接着強度が低下する。これを解決するためには、高温状態を予定してある程度大きな接着面積を確保し、あらかじめ高強度の接着力を与えておくことが考えられる。しかしながら現実には、接着面積はＨ形鋼のフランジ幅等によって制限されるので、設計できる接着力には限度がある。したがって高温状態を想定した、せん断方向に生ずる剥離（以下、「せん断方向のずれ」という。）対策を講じる必要があるという問題が指摘できる。

本願発明の課題は、従来の問題を解決することであり、すなわち、斜材や方杖材の設置の際に溶接作業を必要とせず、しかも柱材や梁材がフランジのない部材の場合にも採用可能であって、面外方向の剥離及びせん断方向のずれを防止し得る、骨組構造、及び骨組構造の補強方法を提供することである。

本願発明は、接着によってガセットプレートを柱材等に取り付け、さらにガセットプレートの剥離防止も図るという発想に基づいて行われたものである。

本願発明の骨組構造は、少なくとも柱材と梁材と補強材を含む構造である。柱材又は梁材には接合部が設けられており、補強材の一端（又は両端）はこの接合部に取り付けられる。接合部は、補強材を連結するためのガセットプレートと剥離防止手段を備えており、ガセットプレートの一部が柱材（又は梁材）に接着される。剥離防止手段は、柱材（又は梁材）を挟むように配置したガセットプレートと対向プレートを、ボルトで締め付ける構成となっている。この剥離防止手段によって、例えば柱材に面外方向の力が作用した場合であっても、ガセットプレートの剥離を防止することができる。

本願発明の骨組構造は、柱材（又は梁材）の一部（例えばフランジなど）を挟む剥離防止手段を用いることもできる。この場合の剥離防止手段は、柱材（又は梁材）の一部分を挟むようにガセットプレートと対向プレートを配置し、さらにガセットプレートと対向プレートの間のうち柱材（又は梁材）の一部が存在しない隙間にはスペーサを介在させ、これらを高力ボルト以外のボルトで締め付けた構成となる。このとき、スペーサの一部と柱材（又は梁材）の一部が当接するようにスペーサを配置したうえで、ガセットプレートにスペーサを接着固定した構成とすることもできる。この場合、ガセットプレートのせん断方向のずれ防止が補強できるので好適となる。

本願発明の骨組構造は、ガセットプレートと対向プレートの組み合わせによる剥離防止手段に代えて、２枚のガセットプレートによる剥離防止手段を用いることもできる。この場合の剥離防止手段は、柱材（又は梁材）を挟むように２枚のガセットプレートを配置し、これらガセットプレートをボルトで締め付けた構成となる。

本願発明の骨組構造は、柱材の外周を取り巻くような形状のボルト（以下、「Ｕ形ボルト等」という。）による剥離防止手段を用いることもできる。この場合の剥離防止手段は、柱材（又は梁材）を巻きつけるようにＵ形ボルト等を配置し、このＵ形ボルト等によってガセットプレートを固定した構成となる。

本願発明の骨組構造は、補強材を斜材とした構成とすることもできる。この場合の柱材（又は梁材）は、斜材が設置される面内方向と略平行な面を有するものを選択し、ガセットプレートは、柱材（又は梁材）のうち、この面内方向と略平行な面に接着される。

本願発明の骨組構造は、補強材を方杖材とした構成とすることもできる。この場合の柱材（又は梁材）は、方杖材が設置される面内方向と略垂直な面を有するものを選択し、ガセットプレートは、柱材（又は梁材）のうち、この面内方向と略垂直な面に接着される。

本願発明の骨組構造の補強方法は、少なくとも柱材と梁材を含む骨組構造に対して補強を行う方法である。柱材（又は梁材）に接合部を設置し（接合部設置工程）、この接合部のうちのガセットプレートに補強材の一端（又は両端）を連結する（補強材連結工程）。接合部設置工程は、ガセットプレートの一部を柱材（又は梁材）に接着する工程（接着工程）と、柱材（又は梁材）を挟むようにガセットプレートと対向プレートを配置するとともに、これらをボルトで締め付ける工程（剥離防止工程）を備えている。

本願発明の骨組構造の補強方法は、柱材（又は梁材）の一部（例えばフランジなど）を挟むようにガセットプレートと対向プレートを配置するとともに、ガセットプレートと対向プレートの間のうち柱材（又は梁材）の一部が存在しない隙間にスペーサを配置し、これらをボルトで締め付ける工程（剥離防止工程）を備えることもできる。

本願発明の骨組構造の補強方法は、ガセットプレートと対向プレートの間であって、スペーサの一部と柱材（又は梁材）の一部が当接するようにスペーサを配置し、ガセットプレートにスペーサを接着固定する工程（剥離防止工程）を備えることもできる。

本願発明の骨組構造の補強方法は、柱材（又は梁材）を挟むように２枚のガセットプレートを配置し、これらをボルトで締め付ける工程（剥離防止工程）を備えることもできる。

本願発明の骨組構造の補強方法は、柱材（又は梁材）を巻きつけるようにＵ形ボルト等を配置し、このＵ形ボルト等によってガセットプレートを固定する工程（剥離防止工程）を備えることもできる。

本願発明の骨組構造の補強方法は、補強材として斜材を選択し、柱材（又は梁材）のうち、斜材が設置される面内方向と略平行な面に、ガセットプレートの一部を接着する工程（接着工程）を備えることもできる。

本願発明の骨組構造の補強方法は、補強材として方杖材を選択し、柱材（又は梁材）のうち、方杖材が設置される面内方向と略垂直な面に、ガセットプレートの一部を接着する工程（接着工程）を備えることもできる。

本願発明の「骨組構造、及び骨組構造の補強方法」には、次のような効果がある。
（１）補強材を設置するので、柱材と梁材のみの骨組構造に比して、強度の高い構造が得られる。その結果、地震等の外力に対する抵抗力が向上し、より安心して鉄骨造建物等を利用することができる。
（２）溶接作業を必要としないので火災の心配がなく、あらゆる鉄骨造建物等に採用することができる。例えば、引火しやすい物を保管している倉庫や、薬品を取り扱う施設などにも採用することができる。
（３）また、溶接作業を必要としないので室内へ与える影響が小さく、対象が生産施設などの場合、継続して生産活動を行うことができる。
（４）柱材や梁材の種類によらず採用することができる。フランジあるいはこれに相当する薄板部分がない部材、例えば角形鋼管などで柱材や梁材が形成されていても、本願発明の「骨組構造、及び骨組構造の補強方法」を利用することができる。
（５）少なくともガセットプレートの取り付けには高力ボルトを使用しないので、作業空間が狭隘な場合であっても施工性が劣悪になることはない。
（６）剥離防止手段を備えているので、面外方向の外力によってガセットプレートが剥離するのを防止することができる。
（７）スペーサをガセットプレートに接着固定することで、スペーサもせん断抵抗を負担するため、高温状態でもせん断方向の力に抵抗することができる。
（８）補強材を設置する面内において、柱材等のうち面内方向と略平行する表面にガセットプレートを接着固定することで、補強材として斜材を設置することができるうえ、柱材等のうち面内方向と略垂直な表面にガセットプレートを接着固定することで、補強材として方杖材を設置することもできる。

（ａ）は斜材を設置した場合の骨組構造の一例を示す側面図、（ｂ）は方杖材を設置した場合の骨組構造の一例を示す側面図。 補強材が斜材であって柱材がＨ形鋼の場合の接合部を、面外方向から見た斜視図。 補強材が斜材であって柱材がＨ形鋼の場合の接合部を、面内方向から見た斜視図。 補強材が斜材であって柱材が角形鋼管の場合の接合部を、面外方向から見た斜視図。 補強材が斜材であって柱材が角形鋼管の場合の接合部を、面内方向から見た斜視図。 補強材が方杖材であって柱材がＨ形鋼の場合の接合部を、面外方向から見た斜視図。 補強材が方杖材であって柱材がＨ形鋼の場合の接合部を示す詳細図。 補強材が方杖材であって柱材が角形鋼管の場合の接合部を、面外方向から見た斜視図。 補強材が方杖材であって柱材が角形鋼管の場合の接合部を示す詳細図。 補強材を水平方向に配置して梁材の接合部に取り付けた場合の斜視図。 スペーサをガセットプレートに接着してせん断方向のずれ防止機能を持たせた剥離防止手段を示す説明図。 ガセットプレートに接着されたスペーサが、せん断方向のずれ防止機能を発揮することを説明する詳細図。 （ａ）は従来の代表的な鉄骨構造の一部を示す側面図、（ｂ）は斜材端部を溶接によって固定した状態を示す部分詳細図。

本願発明の骨組構造、及び骨組構造の補強方法の例を図に基づいて説明する。

１．全体概要
図１は、本願発明の骨組構造の一例を示す側面図であり、（ａ）は斜材３１を設置した場合、（ｂ）は方杖材３２を設置した場合の側面図である。この骨組構造は、オフィスビルや工場施設といった建造物を構成する主要構造の一部であり、柱材１０、梁材２０、そして斜材３１や方杖材３２などの補強材３０によって形成される。図１に示すように、２本の柱材１０は床部ＦＬから略鉛直に立ち上げられ、梁材２０は床面から離れた位置で略水平に配置され、補強材３０は柱材１０と梁材２０からなるフレーム内に対角状あるいは斜方向に設置される。

２本の柱材１０の間隔や床面から梁材２０までの高さは、対象となる建造物に応じて適宜設計することができるが、例えば通常の生産施設の場合、柱材１０の間隔として５〜６ｍ、梁材２０の設置高さとして３〜４ｍを例示することができる。図１は、あくまで本願発明を示す一例であって、本願発明の技術的特徴を備えていれば、この図に限らずあらゆる配置が本願発明の範囲内にある。

図１に示すように、２本の補強材３０（斜材３１や方杖材３２）は、柱材１０と梁材２０からなる直交軸（以下、「主軸」という。）に対して角度をもって配置され、その端部は柱材１０等に取り付けられている。より具体的には、柱材１０に接着固定されたガセットプレート４１に、補強材３０の端部がボルト固定されることで、補強材３０は柱材１０に取り付けられる。なお、後に説明するように梁材２０にガセットプレート４１を接着固定し、このガセットプレート４１に補強材３０をボルト固定することもできる。

補強材３０は、建造物の建設時から柱材１０や梁材２０とともに設置することもできるが、既に供用している建造物を補強する目的で事後的に設置することもできる。

以下、本願発明を構成する要素ごとに詳述する。

２．柱材
柱材１０は、おもに水平荷重による曲げモーメント、せん断力や軸力に対して抵抗する部材であり、梁材２０を支持する支点としての働きもある。そのため柱材１０として使用する部材は、このような性能を発揮するものであり、Ｈ形鋼や角形鋼管などを例示することができる。もちろんＨ形鋼や角形鋼管にかぎらず、建造物の規模や形状に応じて、山形鋼や溝形鋼といった他の形鋼や、円形鋼管などの部材を柱材１０とすることもできる。なお、後に説明するようにガセットプレートを接着する場合は、少なくともその接着面が平坦面（極端な曲面でない程度の面）である柱材１０を用いることが望ましい。

３．梁材
梁材２０は、おもに鉛直荷重による曲げモーメントやせん断力に対して抵抗する部材である。図１に示す梁材２０は天井の梁となっているが、これが多層階の建造物であれば上階の床面を支える梁となる。従って梁材２０は、床上の人や物の重量を直接負担する部材といえる。そのため梁材２０として使用する部材は、このような性能を発揮するものであり、Ｈ形鋼などを例示することができる。もちろんこの場合もＨ形鋼にかぎらず、建造物の規模や形状に応じて、山形鋼や溝形鋼といった他の形鋼や、角形鋼管や円形鋼管などの部材を梁材２０とすることもできる。なお、後に説明するようにガセットプレートを接着する場合は、少なくともその接着面が平坦面（極端な曲面でない程度の面）である梁材２０を用いることが望ましい。

４．補強材
補強材３０は、柱材１０と梁材２０で構成される面内構造を補強するもので、具体的には斜材３１や方杖材３２といった部材である。図１（ａ）に示す補強材３０は、主軸に対して角度をもって配置されることから斜材あるいはブレース材とも呼ばれる。一方、図１（ｂ）に示す補強材３０は、梁材２０を下方から支持して補強するもので、方杖材と呼ばれる。補強材３０は、おもに軸引張力や軸圧縮力が作用することから、部材軸方向に相当の強度を有する部材を使用する。例えば、溝形鋼や山形鋼あるいは鋼棒などが例示できるが、そのほかＨ形鋼や鋼管など種々の部材を使用することができる。なお、補強材３０として鋼棒を使用する場合、部材途中にターンバックルを設け、長さ調整を可能にすることもできる。

５．接合部
図２〜図９は補強材３０を柱材１０に取り付けるための接合部４０を示す詳細図である。以下、補強材３０が斜材３１の場合、補強材３０が方杖材３２の場合に分けて説明する。なお説明の便宜上ここでは、補強材３０を設置する柱材１０と梁材２０で構成される平面を単に「面」といい、この面上に描ける方向を「面内方向」、既述のとおりこの面に対する垂直方向を「面外方向」ということとする。従って、図２及び図４は接合部４０を面外方向から見た斜視図、図３及び図５は接合部４０を面内方向から見た斜視図となる。

（斜材の場合の接合部）
図２〜図５は斜材３１を柱材１０に取り付けるための接合部４０（以下、「斜材用の接合部４０」という。）を示す詳細図であり、このうち図２と図３は柱材１０がＨ形鋼の場合であり、図４と図５は柱材１０が角形鋼管の場合である。通常、図２や図３に示す柱材１０がＨ形鋼の場合は、斜材３１がＨ形鋼の弱軸方向を補強する補強材となるよう配置される。すなわち斜材３１は、柱材１０及び梁材２０から構成される「面」に設置されるが、この「面」の面内方向はＨ形鋼の弱軸方向と一致する。

図２〜図５に示すように斜材用の接合部４０は、ガセットプレート４１と剥離防止手段４２によって構成される。なお、図２〜図５ではすべて斜材用の接合部４０が柱材１０に設けられているが、これに限らず斜材用の接合部４０を梁材２０に設けることもできる。例えば図１０に示すように、水平方向に配置した斜材３１（いわゆる水平ブレース）を梁材２０間に取り付けることができる。具体的には、斜材３１の一端を梁材２０に設けられた斜材用の接合部４０に取り付け、斜材３１の他端を他の梁材２０の斜材用の接合部４０に取り付ける。

斜材３１の両端ともに斜材用の接合部４０に取り付ける場合に限らず、一端のみを斜材用の接合部４０に取り付けることもできる（図示しない）。既存のガセットプレートが柱材１０等に溶接固定されている場合、斜材３１の一端はこれを利用して取り付け、他端のみ斜材用の接合部４０に取り付けるわけである。

（方杖材の場合の接合部）
図６〜図９は方杖材３２を柱材１０に取り付けるための接合部４０（以下、「方杖材用の接合部４０」という。）を示す詳細図であり、このうち図６と図７は柱材１０がＨ形鋼の場合であり、図８と図９は柱材１０が角形鋼管の場合である。通常、図６や図７に示す柱材１０がＨ形鋼の場合は、方杖材３２がＨ形鋼の強軸方向を補強する補強材となるよう配置される。すなわち方杖材３２は、柱材１０及び梁材２０から構成される「面」に設置されるが、この「面」の面内方向はＨ形鋼の強軸方向と一致する。

図６〜図９に示すように方杖材用の接合部４０も、ガセットプレート４１と剥離防止手段４２によって構成される。通常、図６や図８に示すように方杖材３２は、一端が柱材１０に設けられた方杖材用の接合部４０に取り付けられ、他端が梁材２０に設けられた方杖材用の接合部４０に取り付けられる。その他、方杖材３２の両端が方杖材用の接合部４０に取り付けられる場合に限らず、一端のみを方杖材用の接合部４０に取り付けることもできる。既存のガセットプレートが柱材１０等に溶接固定されている場合、方杖材３２の一端はこれを利用して取り付け、他端のみ方杖材用の接合部４０に取り付けるわけである。

５−１．接合部を構成する各要素
以下、接合部４０を構成する要素ごとに詳しく説明する。ここでは、接合部４０を柱材１０に設ける場合で説明しているが、接合部４０を梁材２０に設ける場合も同様である。また、柱材１０（又は梁材２０）がＨ形鋼の場合と角形鋼管の場合を例示して説明しているが、フランジあるいはこれに相当する薄肉部分（以下、「フランジ等」という。）を有する部材の代表例としてＨ形鋼で説明し、フランジ等を有さない部材の代表例として角形鋼管で説明しているだけであって、本願発明がこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。

５−２．ガセットプレート
ガセットプレート４１は、図２や図４に示すように、大きく接着部４１ａと連結部４１ｂに分けられる。接着部４１ａは柱材１０表面に接触する部分で、連結部４１ｂは補強材３０の端部を実際に取り付ける部分である。

ガセットプレート４１は、その接着部４１ａに接着剤が塗布されて柱材１０の表面に貼り付けられる。この場合、接着部４１ａ全体に接着剤を塗布することもできるが、設計上必要な面積に塗布することができれば接着部４１ａのうち一部にのみ接着剤を塗布してもよい。また、接着剤の塗布厚も適宜設計により定めることができるが、鉛直面に塗布することからできる限り薄く塗布することが望ましく、２ｍｍ以内の塗布厚とするのがより好ましい。接着強度の設計をする場合、接着部４１ａ全体に接着剤を塗布したとしても、図２の破線で示す有効円（接着部４１ａに内接する円形）を接着面積として強度計算することも安全設計という面から考えると好ましい。柱材１０の表面にガセットプレート４１を貼り付ける際、ショットブラストやワイヤーブラシ等により柱材１０の表面を凹凸に仕上げると、より堅固に接着できるため好適となる。このときの表面粗さの目安としては、Ｒｚ（最大高さ）２０程度が例示できる。なお、柱材１０の表面に代えて（あるいは加えて）ガセットプレート４１の接着面を凹凸仕上げとすることもできる。

ここで使用する接着剤は、従来から用いられているものの中から任意に選択できるが、垂直面に塗布してもその状態を維持しやすい（いわゆる「ダレない」）ものが望ましく、例えば二液混合形のエポキシ系接着剤を示すことができる。また、２４時間以内に硬化する接着剤を選択すると、後続の工程に与える影響を抑えることができるので、より好適である。

（斜材の場合のガセットプレート）
斜材３１を設置する場合のガセットプレート４１（以下、「斜材用のガセットプレート４１」という。）について、さらに詳しく説明する。斜材用のガセットプレート４１は、図２や図４に示すように、一つの材料（例えば、１枚の平鋼など）で接着部４１ａと連結部４１ｂを形成する。柱材１０表面に接触する部分が接着部４１ａであり、柱材１０から張り出した部分が連結部４１ｂである。

図２や図３に示す柱材１０がＨ形鋼の場合、既述のとおり斜材３１を設置する面内方向はＨ形鋼の弱軸方向と一致し、このＨ形鋼のフランジ表面に斜材用のガセットプレート４１は接着される。つまり、斜材用のガセットプレート４１は、柱材１０のうち面内方向と略平行（平行含む）な表面（この場合はフランジ）に接着される。なお、図２や図３では両フランジ部分にガセットプレート４１を接着固定し、それぞれ斜材用のガセットプレート４１に補強材３０（つまり２本の補強材３０）を取り付けているが、フランジ片面にのみ斜材用のガセットプレート４１を接着固定し、補強材３０を１本だけ取り付けることもできる。また、図に示すようにフランジ表面（外側面）に斜材用のガセットプレート４１を接着固定する場合に限らず、フランジの内側に斜材用のガセットプレート４１を接着固定することもできる。ただしこの場合、接着面積が確保し難いので、接着部４１ａを鉛直方向に長くするなど、設計上必要な接着面積を確保できる寸法・形状を選択する。

図４や図５に示す柱材１０が角形鋼管の場合も、斜材用のガセットプレート４１は、柱材１０のうち面内方向（斜材３１を設置する柱材１０及び梁材２０から構成される面内方向）と略平行（平行含む）な表面に接着される。具体的には、斜材用のガセットプレート４１のうちの接着部４１ａを角形鋼管の側面（面内方向に平行する面）に当てて接着する。なお、図４や図５では両側面に斜材用のガセットプレート４１を接着固定し、それぞれ斜材用のガセットプレート４１に補強材３０（つまり２本の補強材３０）を取り付けているが、Ｈ形鋼の場合と同様、一方の側面にのみ斜材用のガセットプレート４１を接着固定し、補強材３０を１本だけ取り付けることもできる。例えば、建造物が既に供用中で、角形鋼管のうち一方の側面に他の施設等が設置されている場合など、片側のみ斜材用のガセットプレート４１を接着固定する。

（方杖材の場合のガセットプレート）
次に、方杖材３２を設置する場合のガセットプレート４１（以下、「方杖材用のガセットプレート４１」という。）について、さらに詳しく説明する。方杖材用のガセットプレート４１は、図７や図９に示すように、接着プレートと連結プレートの二つの材料（例えば、２枚の平鋼など）からなり、接着プレートには接着部４１ａが形成され、連結プレートには連結部４１ｂが形成される。接着プレートは柱材１０表面に接着され、連結プレートは接着プレートに略垂直（垂直含む）に突き当てて固定される。なお、接着プレートと連結プレートは工場等で溶接固定したうえで利用するのが望ましい。

図６や図７に示す柱材１０がＨ形鋼の場合、既述のとおり方杖材３２を設置する面内方向はＨ形鋼の強軸方向と一致し、このＨ形鋼のフランジ表面に方杖材用のガセットプレート４１は接着される。つまり、方杖材用のガセットプレート４１は、柱材１０のうち面内方向と略垂直（垂直含む）な表面（この場合はフランジ）に接着される。

図８や図９に示す柱材１０が角形鋼管の場合も、斜材用のガセットプレート４１は、柱材１０のうち面内方向（方杖材３２を設置する柱材１０及び梁材２０から構成される面内方向）と略垂直（垂直含む）な表面に接着される。具体的には、ガセットプレート４１のうちの接着部４１ａを角形鋼管の正面（面内方向に対して垂直な面）に当てて接着する。

５−３．剥離防止手段
設計上求められた接着面積を確保して接着固定すれば、接着面がずれようとするせん断方向（つまり、面内方向）の荷重に対してガセットプレート４１が柱材１０から剥離することはない。例えば、斜材３１の場合は主に水平方向をせん断方向とするずれ、方杖材３２の場合は主に鉛直方向をせん断方向とするずれに対しては、それぞれ防止することができる。しかしながら、接着面を引き剥がそうとする方向（つまり、面外方向）に作用する外力に対して剥離しないだけの接着量（接着面積）を算定することは難しく、接着固定だけで面外荷重に対しても剥がれないようにすることは極めて困難である。例えば、補強材３０の軸方向を面外方向とする剥離に対して、接着固定のみで防止することは難しい。当然ながら図１のような骨組構造は、面内方向だけでなく面外方向からの荷重も受ける。そうすると柱材１０は面外方向に曲げ変形を生じ、平面状のガセットプレート４１とは接触できない部分が現れ、その結果、ガセットプレート４１の剥離が始まる。そこで、面外方向から力を受けた場合でも、柱材１０からガセットプレート４１が剥がれないよう剥離防止手段４２が設けられる。

剥離防止手段４２の基本構造は、ガセットプレート４１と他のプレート（以下、「対向プレート」という。）で柱材１０を挟み込み、ボルトによって締め付けるものである。図２や図６で説明すると、フランジの内側に対向プレートを配置し、フランジ表面（外側面）に接着固定されたガセットプレート４１とこの対向プレートでフランジを挟持し、ボルト締めを行う。この場合のボルトは、普通ボルトを用いる。

（柱材がＨ形鋼の場合の剥離防止手段）
柱材１０がＨ形鋼の場合の剥離防止手段４２について、さらに詳しく説明する。図２や図３、あるいは図６や図７に示すように柱材１０がＨ形鋼の場合、剥離防止手段４２は対向プレート４２ａ、締付けボルト４２ｂとスペーサ４２ｃで構成されている。ガセットプレート４１と対向プレート４２ａによってＨ形鋼のフランジを挟み、締付けボルト４２ｂで締め付けるわけである。締付けボルト４２ｂは、フランジから外れたところで挿通される（フランジは貫通しない）。すなわち、対向プレート４２ａは、フランジを挟み込むためのフランジ接触部分と、締付けボルト４２ｂ挿通のためフランジとは重ならない張り出し部分があり、この張り出し部分にボルト孔が設けられる。一方のガセットプレート４１にも締付けボルト４２ｂ挿通のためのボルト孔が設けられる。斜材用のガセットプレート４１の場合は連結部４１ｂにボルト孔が設けられ、方杖材用のガセットプレート４１の場合は接着プレートのうちフランジとは重ならない張り出し部分にボルト孔が設けられる。このようにガセットプレート４１に設けられたボルト孔と、対向プレート４２ａの張り出し部分にあるボルト孔と、それぞれ位置を合わせて締付けボルト４２ｂが挿通される。

斜材用のガセットプレート４１の連結部４１ｂ（方杖材用のガセットプレート４１の場合は接着プレートの張り出し部分）と、対向プレート４２ａの張り出し部分との間には、当然ながらフランジがない。すなわち、ガセットプレート４１と対向プレート４２ａの間には、部分的に略フランジ厚分の隙間ができる。図３や図７に示すように、この隙間にはスペーサ４２ｃを介在させることができる。このスペーサ４２ｃにもボルト孔を設け、スペーサ４２ｃを挟んでガセットプレート４１と対向プレート４２ａを締付けボルト４２ｂで締め付けると、より強固に締め付けることができる。

先に、設計量の接着面積を確保すればせん断方向のずれを防止することができると説明した。しかしながら、柱材１０であるＨ形鋼のフランジ幅が小さいなど、設計量に対して十分な接着面積を確保できないこともある。あるいは、既述のとおり高温になると接着力が低下することを考えれば、たとえ設計量の接着面積を確保したとしても高温状態で確実な接着力が維持できるとは限らない。すなわち、接着部４１ａによる接着力だけではせん断方向のずれ防止対策が不十分である場合も考えられる。

このような場合、剥離防止手段４２にせん断方向のずれ防止機能を持たせることができる。図１１は、スペーサ４２ｃをガセットプレート４１に接着してせん断方向のずれ防止機能を持たせた剥離防止手段４２を示す説明図であり、図１２は、ガセットプレート４１に接着固定されたスペーサ４２ｃがせん断方向のずれ防止機能を発揮することを説明する詳細図である。図１１に示すように、ガセットプレート４１に接着剤が塗布され、スペーサ４２ｃが固定される。このときスペーサ４２ｃは、フランジに隣接する位置であって、しかもスペーサ４２ｃの側面とフランジの側面が当接する程度に接近した配置とするのが望ましい。

図１２に示すように、ガセットプレート４１に接着固定されたスペーサ４２ｃは、ガセットプレート４１のせん断方向（図中の矢印方向）の移動を規制する。この結果スペーサ４２ｃは、せん断方向の外力によって生ずる、柱材１０のフランジとガセットプレート４１の剥離、すなわちせん断方向のずれを防止することができる。例えば、斜材３１の場合、主に水平方向をせん断方向とするずれに対して、接着固定されたスペーサ４２ｃがせん断方向のずれ防止機能を発揮する。

剥離防止手段４２にせん断方向のずれ防止機能を持たせる場合、図１１や図１２に示すように、柱材１０のフランジの両側２箇所でスペーサ４２ｃを接着固定することが望ましいが、明らかにせん断力が一方向だけ作用する場合など、現場状況によっては片側のみスペーサ４２ｃを接着固定することもできる。なお、スペーサ４２ｃの接着に関しては、ガセットプレート４１と柱材１０表面の接着で説明した接着方法や、接着剤、設計手法と同様である。

剥離防止手段４２は、設置されたガセットプレート４１ごとに設けられる。つまり、ガセットプレート４１を両フランジに接着固定した場合はそれぞれのガセットプレート４１に剥離防止手段４２を設け（計２箇所）、フランジ片面にのみガセットプレート４１を接着固定した場合はそのガセットプレート４１に対してのみ剥離防止手段４２を設ける。また斜材用のガセットプレート４１は、フランジ表面に限らずフランジの内側にも接着固定することができると説明したが、この場合は対向プレート４２ａがフランジ表面（外側面）に配置されることとなる。方杖材用のガセットプレート４１は、図６や図７に示すように、ひとつのガセットプレート４１につき締付けボルト４２ｂを両側２箇所に配置してフランジを両側で挟み込む。

図２に示すように、斜材用のガセットプレート４１に突出部４１ｃを設けて剥離防止手段４２とすることもできる。突出部４１ｃは、連結部４１ｂと同様に柱材１０から張り出した部分であるが、連結部４１ｂとは反対側に張り出した部分である。両フランジに接着固定されたガセットプレート４１の突出部４１ｃを、締付けボルト４２ｂで締め付けることによってガセットプレート４１の面外方向の剥離を防止するものである。従って、突出部４１ｃにはボルト孔が設けられる。この場合、突出部４１ｃと対向プレート４２ａによってＨ形鋼のフランジを挟むように配置し、これらを締付けボルト４２ｂで締め付けることもできるし、Ｈ形鋼の両フランジに取り付けた２枚のガセットプレート４１の突出部４１ｃどうしを、締付けボルト４２ｂで締め付けることもできる。このとき、突出部４１ｃと対向プレート４２ａとの間、２枚のガセットプレート４１の突出部４１ｃの間には、スペーサ４２ｃを配置することができる。

上記したとおり柱材１０がＨ形鋼の場合の剥離防止手段４２としては、対向プレート４２ａと締付けボルト４２ｂによる方法が例示できるが、斜材用のガセットプレート４１の場合は、この方法に突出部４１ｃと締付けボルト４２ｂによる方法を加えることもできる。

（柱材が角形鋼管の場合の剥離防止手段）
次に、柱材１０が角形鋼管の場合の剥離防止手段４２について、さらに詳しく説明する。図４や図５、あるいは図８や図９に示すように柱材１０が角形鋼管の場合、剥離防止手段４２はガセットプレート４１と締付けボルト４２ｂで構成されている。２枚のガセットプレート４１で角形鋼管を挟み、締付けボルト４２ｂで締め付ける。すなわちガセットプレート４１が、対向プレート４２ａを兼用するわけである。締付けボルト４２ｂは、角形鋼管から外れたところで挿通される（角形鋼管は貫通しない）。なおこの場合、角形鋼管の表面のうち対向する２面にガセットプレート４１を接着固定する必要がある。ただし、双方のガセットプレート４１にそれぞれ補強材３０を取り付ける必要はなく、どちらか一方にだけ補強材３０を取り付けてもよい。もちろん図５に示すように、両方のガセットプレート４１に補強材３０を取り付けることもできる。

柱材１０がＨ形鋼の場合と同様、図４に示すように斜材用のガセットプレート４１に突出部４１ｃを設けて剥離防止手段４２とすることもできる。２枚のガセットプレート４１の突出部４１ｃを、締付けボルト４２ｂで締め付けることによってガセットプレート４１の面外方向の剥離を防止するものである。この場合も２枚のガセットプレート４１の突出部４１の間には、スペーサ４２ｃを配置することができる。また、柱材１０がＨ形鋼の場合と同様、スペーサ４２ｃをガセットプレート４１に接着してせん断方向のずれ防止機能を持たせることもできる。方杖材用のガセットプレート４１は、図８や図９に示すように、締付けボルト４２ｂを両側２箇所に配置して角形鋼管を両側で挟み込む。

上記したとおり柱材１０が角形鋼管の場合の剥離防止手段４２としては、対向プレート４２ａと締付けボルト４２ｂによる方法が例示できるが、斜材用のガセットプレート４１の場合は、この方法に突出部４１ｃと締付けボルト４２ｂによる方法を加えることもできる。

ガセットプレート４１と対向プレートで柱材１０を挟むという基本構造に代えて、Ｕ形ボルト等を利用した剥離防止手段４２を採用することもできる。この場合、斜材用のガセットプレート４１は、連結部４１ｂと突出部４１ｃを設ける必要があり、柱材１０に巻き付けて配置したＵ形ボルト等の一端を連結部４１ｂのボルト孔に挿通して締め付け、他端を突出部４１ｃのボルト孔に挿通して締め付ける。一方の方杖材用のガセットプレート４１は、両側に張り出し部分を設ける必要があり、柱材１０に巻き付けて配置したＵ形ボルト等の一端を一方の張り出し部分のボルト孔に挿通して締め付け、他端を他方の張り出し部分のボルト孔に挿通して締め付ける。これによって、ガセットプレート４１の面外方向の剥離の防止を図る。なお、Ｕ形ボルト等を利用した剥離防止手段４２は、柱材１０がＨ形鋼の場合であっても角形鋼管の場合であっても採用することができる。

３．補強材とガセットプレートの取り付け
斜材用のガセットプレート４１のうちの連結部４１ｂには、斜材３１の端部が連結される。この連結部４１ｂにはボルト孔が設けられ、同じく斜材３１端部にもボルト孔が設けられており、双方のボルト孔を合わせて高力ボルト５０によって締め付けられる。一方、方杖材用のガセットプレート４１は、既述のとおり接着プレートと連結プレートで構成されており、接着プレートに略垂直に突き当てられた連結プレートが溶接（工場溶接）固定されている。このうち接着プレートは、ガセットプレート４１と柱材１０等との接着面である接着部４１ａを含み、連結プレートには方杖材３２の端部が連結される。連結プレートにはボルト孔が設けられ、同じく方杖材３２端部にもボルト孔が設けられており、双方のボルト孔を合わせて高力ボルト５０によって締め付けられる。ここで使用されるボルトは、状況によって普通ボルトを使用することもできるが、原則は高力ボルトによる摩擦接合とされる。なお高力ボルトであれば、摩擦接合用高力六角ボルト、構造用トルシア形高力ボルト、溶融亜鉛メッキ高力ボルト、など従来のものから適宜選択できる。

以上説明したように、ガセットプレート４１は柱材１０に接着固定されたうえで、補強材３０と摩擦接合されるものである。そのため従来のように現場における溶接工程が不要となり、建造物の利用状況にかかわらず採用できるうえ、作業も容易であるという効果がある。

６．骨組構造の補強方法
柱材１０、梁材２０がともにＨ形鋼である骨組構造を、事後的に斜材３１（補強材３０）で補強する場合を例に、本願発明の骨組構造の補強方法を説明する。
２枚のガセットプレート４１の接着部４１ａに接着剤を塗布し、一方の柱材１０の所定位置の両フランジにそれぞれガセットプレート４１を接着固定する。また、他方の柱材１０の所定位置の両側面にもガセットプレート４１を接着固定する。このとき斜材３１を設置する場合は、柱材１０のうち斜材３１が設置される面内方向と略平行な面に、ガセットプレート４１を接着する。なお、方杖材３２を設置する場合は、柱材１０のうち方杖材３２が設置される面内方向と略垂直な面に、ガセットプレート４１を接着する。（接着工程）
それぞれ柱材１０のフランジ内側に対向プレート４２ａを配置し、さらにガセットプレート４１と対向プレート４２ａの間（フランジがない隙間）にスペーサ４２ｃを配置して、締付けボルト４２ｂで締め付ける。このとき、せん断方向のずれ防止を図るために、スペーサ４２ｃの一部と柱材１０の一部が当接するように配置して、ガセットプレート４１にスペーサ４２ｃを接着固定することもできる。（剥離防止工程）
一方の柱材１０に固定したガセットプレート４１のうち連結部４１ｂに、斜材３１の一端を取り付ける。このとき、双方に設けられたボルト孔を利用して、高力ボルトによる締付けを行う。高力ボルトの締め付けは、一次締め、マーキング、本締めの順で行う。斜材３１の他端は、他方の柱材１０に固定したガセットプレート４１のうち連結部４１ｂに取り付ける。このときも双方に設けられたボルト孔を利用し、一次締め、マーキング、本締めの手順で高力ボルトによる締付けを行う。（補強材連結工程）
以上の工程を行うことで、骨組構造が補強される。

本願発明の「骨組構造、及び骨組構造の補強方法」は、工場などの生産施設で利用できるほか、倉庫、体育館などあらゆる建造物で利用することができる。

１０ 柱材
２０ 梁材
３０ 補強材
３１ 斜材
３２ 方杖材
４０ 接合部
４１ ガセットプレート
４１ａ （ガセットプレートの）接着部
４１ｂ （ガセットプレートの）連結部
４１ｃ （ガセットプレートの）突出部
４２ 剥離防止手段
４２ａ （剥離防止手段の）対向プレート
４２ｂ （剥離防止手段の）締付けボルト
４２ｃ （剥離防止手段の）スペーサ
５０ 高力ボルト
Ｂ 梁材
Ｃ 斜材
ＦＬ 床部
Ｇｐ ガセットプレート
Ｐ 柱材

Claims (14)

1. 柱材と梁材と補強材を有する骨組構造において、
   前記補強材の一端又は両端は、前記柱材又は前記梁材に設けられた接合部に取り付けられ、
   前記接合部は、前記補強材を連結するガセットプレートと、剥離防止手段と、を備え、
   前記ガセットプレートは、その一部が前記柱材又は前記梁材に接着され、
   前記剥離防止手段は、前記ガセットプレートと対向プレートによって前記柱材又は前記梁材を挟持するとともに、該ガセットプレートと該対向プレートをボルトで締め付けることで、該ガセットプレートの剥離を防止し得ることを特徴とする骨組構造。
2. 前記剥離防止手段は、前記ガセットプレートと前記対向プレートによって前記柱材の一部又は前記梁材の一部を挟持するとともに、該ガセットプレートと該対向プレートの間にスペーサを介在させて、該ガセットプレートと該対向プレートをボルトで締め付けたことを特徴とする請求項１記載の骨組構造。
3. 前記剥離防止手段は、前記ガセットプレートに接着固定された前記スペーサの一部と、前記柱材の一部又は前記梁材の一部が当接することで、該ガセットプレートのせん断方向のずれを防止し得ることを特徴とする請求項２記載の骨組構造。
4. 前記剥離防止手段は、２つの前記ガセットプレートによって前記柱材又は前記梁材を挟持するとともに、該２つのガセットプレートをボルトで締め付けたことを特徴とする請求項１記載の骨組構造。
5. 柱材と梁材と補強材を有する骨組構造において、
   前記補強材の一端又は両端は、前記柱材又は前記梁材に設けられた接合部に取り付けられ、
   前記接合部は、前記補強材を連結するガセットプレートと、剥離防止手段と、を備え、
   前記ガセットプレートは、その一部が前記柱材又は前記梁材に接着され、
   前記剥離防止手段は、前記柱材又は前記梁材に巻きつけたＵ形ボルトで前記ガセットプレートを固定することで、該ガセットプレートの剥離を防止し得ることを特徴とする骨組構造。
6. 前記補強材は斜材であり、
   前記柱材又は前記梁材は、前記斜材が設置される面内方向と略平行な面を有し、
   前記ガセットプレートは、前記柱材又は前記梁材のうち、前記面内方向と略平行な面に接着されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の骨組構造。
7. 前記補強材は方杖材であり、
   前記柱材又は前記梁材は、前記方杖材が設置される面内方向と略垂直な面を有し、
   前記ガセットプレートは、前記柱材又は前記梁材のうち、前記面内方向と略垂直な面に接着されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の骨組構造。
8. 柱材と梁材を有する骨組構造に補強材を設置する骨組構造の補強方法において、
   前記柱材又は前記梁材に、接合部を設置する接合部設置工程と、
   前記補強材の一端又は両端を、前記接合部を構成するガセットプレートに連結する補強材連結工程と、を備え、
   さらに前記接合部設置工程は、前記ガセットプレートの一部を前記柱材又は前記梁材に接着する接着工程と、剥離防止工程と、を有し、
   前記剥離防止工程では、前記ガセットプレートと対向プレートによって前記柱材又は前記梁材を挟むように該対向プレートを配置するとともに、該ガセットプレートと該対向プレートをボルトで締め付けることを特徴とする骨組構造の補強方法。
9. 前記剥離防止工程では、前記ガセットプレートと前記対向プレートによって前記柱材の一部又は前記梁材の一部を挟むように該対向プレートを配置するとともに、該ガセットプレートと該対向プレートの間にスペーサを配置し、該ガセットプレートと該対向プレートをボルトで締め付けることを特徴とする請求項８記載の骨組構造の補強方法。
10. 前記剥離防止工程では、前記ガセットプレートと前記対向プレートの間であって、前記スペーサの一部と、前記柱材の一部又は前記梁材の一部が当接するように該スペーサを配置し、該スペーサを前記ガセットプレートに接着固定することを特徴とする請求項９記載の骨組構造の補強方法。
11. 前記接着工程では、前記柱材又は前記梁材を挟むように２つの前記ガセットプレートを配置するとともに、これらガセットプレートそれぞれの一部を前記柱材又は前記梁材に接着し、
    前記剥離防止工程では、前記２つのガセットプレートをボルトで締め付けることを特徴とする請求項８記載の骨組構造の補強方法。
12. 柱材と梁材を有する骨組構造に補強材を設置する骨組構造の補強方法において、
    前記柱材又は前記梁材に、接合部を設置する接合部設置工程と、
    前記補強材の一端又は両端を、前記接合部を構成するガセットプレートに連結する補強材連結工程と、を備え、
    さらに前記接合部設置工程は、前記ガセットプレートの一部を前記柱材又は前記梁材に接着する接着工程と、剥離防止工程と、を有し、
    前記剥離防止工程は、Ｕ形ボルトを前記柱材又は前記梁材に巻きつけるように配置し、該Ｕ形ボルトで前記ガセットプレートを締め付けることを特徴とする骨組構造の補強方法。
13. 前記補強材連結工程では、斜材の一端又は両端を、前記接合部を構成するガセットプレートに連結し、
    前記接着工程では、前記柱材又は前記梁材のうち、前記斜材が設置される面内方向と略平行な面に、前記ガセットプレートの一部を接着することを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれかに記載の骨組構造の補強方法。
14. 前記補強材連結工程では、方杖材の一端又は両端を、前記接合部を構成するガセットプレートに連結し、
    前記接着工程では、前記柱材又は前記梁材のうち、前記方杖材が設置される面内方向と略垂直な面に、前記ガセットプレートの一部を接着することを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれかに記載の骨組構造の補強方法。
    

Images