JP2014231700A - 建物の耐震面補強構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】建物に窓等の開口部が設けられている場合であっても、開放感を阻害すること無く、使用上あるいは美観上支障をきたさずに、耐震性能を十分に高めることができる建物の補強構造を提供する。
【解決手段】本発明の耐震面補強構造は、建物1の外面1aに位置する既存柱2および既存梁3の双方に固定される補強板材10で構成される。補強板材10は、外面1aのほぼ全体に亘って形成されており、既存柱2および既存梁3に沿って所定距離隔てて形成された平面部13を有する鋼板である。略十字型の補強板材ユニット20が、建物1の外面1aに沿って、縦方向及び横方向に複数並べてマトリックス状に配置され、これら複数の補強板材ユニット20,20,20…が連結されることによって、補強板材10が形成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、RC造やSRC造建物に板材を外付けして耐震性能を高めることができる面補強構造に関する。
従来の耐震補強構造として、例えば、図8に示すように、建物111の鉄筋コンクリート柱112と鉄筋コンクリート梁113にそれぞれ鉄骨柱114および鉄骨梁115を外付けして鉄骨架構116を設け、該鉄骨架構にブレース117を組み込む補強構造がある(特許文献1)。また、図9に示すように、建物架構の柱121,梁122に一体的に装着される補強縦材123および補強横材124と、これらを連結する補強斜材125とで構成される補強骨組126を設ける補強構造がある(特許文献2)。
特開平10−61204号公報 特開2000−303701号公報
しかしながら、上記のような従来の補強構造では、建物に窓等の開口部が設けられている場合、ブレースあるいは補強斜材が開口部を遮ることになり、開放感が阻害され、使用上あるいは美観上支障をきたすという問題がある。
本発明の目的は、建物に窓等の開口部が設けられている場合であっても開放感を阻害することが無く、使用上あるいは美観上支障をきたさずに耐震性能を十分に高めることができる建物の補強構造を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る建物の耐震面補強構造は、RC造またはSRC造建物の外側に取り付けられる建物の耐震面補強構造であって、前記建物の外面に位置する既存柱および既存梁の双方に固定される補強板材で構成されることを特徴とする。
この補強板材は、前記既存柱の柱幅に相当する幅を有する部分であって該既存柱に接合される柱幅接合部と、前記柱幅接合部から前記既存柱の柱幅方向に延出して前記補強板材の補強力を増大する第1補強延出部とを有している。
また、前記補強板材は、前記既存梁の梁成に相当する幅を有する部分であって該既存梁に接合される梁成接合部と、前記梁成接合部から前記既存梁の梁成方向に延出して前記補強板材の補強力を増大する第2補強延出部とを有している。
具体的には、前記補強板材は、前記既存柱および前記既存梁に沿って所定距離隔てて形成された平面部を有する鋼板である。
また、前記補強板材は、前記平面部から突出する少なくとも1つの補剛リブを有している。
また、前記補強板材は少なくとも1つの開口を有し、前記開口が、前記建物の開口部に相当する位置に配設される。
より具体的には、前記補強板材は、前記柱幅接合部および前記第1補強延出部で構成される縦板部と、前記梁成接合部および前記第2補強延出部で構成される横板部とを有する略十字型の補強板材ユニットであり、前記補強板材ユニットを前記建物の外面に沿ってマトリックス状に連結して、前記補強板材に開口を配設する。
本発明によれば、建物の外面に位置する既存柱および既存梁の双方に補強板材を固定することで、建物架構と一体化した耐震壁を設けるので、耐震壁の開口形状や部材断面を適切に選定することにより、建物に窓などの開口部が存在する場合であっても開放感を阻害することがなく、使用上または美観上支障をきたすことは無い。また、RC造またはSRC造建物の架構と耐震壁との水平剛性のバランスを自由に設計することができるので、設計の自由度が向上し、多種多様な既存建物のいずれに対しても適切な補強構造を提供することが可能となる。
本発明の実施形態に係る建物の耐震面補強構造の構成を概略的に示す部分側面図である。 図1の耐震面補強構造を構成する補強板材ユニット単体の一例を示す側面図である。 図2の線A−Aに沿う水平方向断面図である。 図2の線B−Bに沿う鉛直方向断面図である。 図1の補強板材ユニットの締結部の構成を示す斜視図である。 図1の耐震面補強構造が適用された建物の全体を示す側面図である。 図5の補強板材ユニットの変形例を示す斜視図である。 従来の補強構造の一例を示す側面図である。 従来の補強構造の他の一例を示す側面図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る耐震面補強構造の構成を概略的に示す側面図であり、図2は、図1の耐震面補強構造を構成する補強板材ユニット単体を示す側面図、図3は、図2の線A−Aに沿う水平方向断面図、図4は、図2の線B−Bに沿う鉛直方向断面図である。本発明の耐震面補強構造は、主に既存RC造またはSRC造建物の外側に一体的に取り付けられる外部補強構造をなすものである。
図1〜図4に示す如く、この耐震面補強構造は、建物1の外面1aに位置する既存柱2および既存梁3の双方に固定される補強板材10で構成されている。この補強板材10は、外面1aのほぼ全体に亘って形成されており、既存柱2および既存梁3に沿って所定距離隔てて形成された平面部13を有する鋼板である。すなわち、本発明における補強形態は、建物1と所定距離隔てて配設された板材を用いた面補強構造であり、他の補強構造、例えば枠材のみ或いはブレース付き枠材を用いた枠補強構造とは大きく異なる。
詳細には、略十字型の補強板材ユニット20が、建物1の外面1aに沿って、縦方向及び横方向に複数並べてマトリックス状に配置されており(図1,図2)、これら複数の補強板材ユニット20,20,20…が連結されることによって、補強板材10が形成されている。また、これらの補強板材ユニットが連結されることで、複数の開口11,11,11…がマトリックス状に配設される。
補強板材ユニット20は、板中央部21と、該板中央部から既存柱2に沿って縦方向に延びる上下の縦板部22,22と、板中央部21から既存梁に沿って横方向に延びる左右の横板部23,23とを有している(図2)。
縦板部22は、図3に示す如く、既存柱2の柱幅Aに相当する幅を有する部分であって既存柱2に接合される柱幅接合部31と、該柱幅接合部から既存柱2の柱幅方向に延出して補強板材10の補強力を増大する第1補強延出部32,32とを有する。
また、縦板部22は、第1補強延出部32,32の柱幅方向両端部32a,32aにそれぞれ補剛リブ33,33を有している。補剛リブ33は、第1補強延出部32に溶接されており、補強板材ユニット20の座屈を拘束する。補剛リブ33の厚みは、特に制限はないが、好ましくは第1補強延出部32の厚みよりも大きい。
また、柱幅接合部31の柱幅方向両端部には補剛リブ34,34が溶接されている。補剛リブ34,34は、柱幅接合部31から外側に向かって突出している。補剛リブ35,35も、それぞれ柱幅接合部31の両端部に溶接されており、柱幅接合部31から既存柱側に向かって突出している。補剛リブ34,35は、補剛リブ33と協働して補強板材ユニット20の座屈を拘束する。
横板部23は、図4に示す如く、既存梁3の梁成Bに相当する幅を有する部分であって既存梁3に接合される梁成接合部41と、該梁成接合部から既存梁3の梁成方向に延出して補強板材10の補強力を増大する第2補強延出部42とを有する。第2補強延出部42は、既存梁3の下方に延出することがないように配置されており、既存梁3の直下に窓が設けられている場合であっても、開放感が阻害されることはない。
また、横板部23は、その梁成方向両端部42a,42aに補剛リブ43,43を有している。補剛リブ43,43は、それぞれ梁成接合部41,第2補強延出部42に溶接されており、補強板材ユニット20の座屈を拘束する。この補剛リブ43の厚みは、特に制限はないが、好ましくは第2補強延出部42の厚みよりも大きい。
また、梁成接合部41の梁成方向における略中央と、梁成接合部41および第2補強延出部42の境界部に、それぞれ補剛リブ44,44が溶接されている。補剛リブ44,44は、梁成接合部41から外側に向かって突出している。補剛リブ45は、補剛リブ43から梁成Bに相当する距離だけ隔てた位置に溶接されており、梁成接合部41から既存梁側に向かって突出している。補剛リブ44,45は、補剛リブ43と協働して補強板材ユニット20の座屈を拘束する。
上記のように構成される補強板材ユニット20は、スタッジドベル51、接着系アンカー52、主筋53、腹筋54、フープ筋55および無収縮モルタル56を用いて、既存柱2に取り付けられる(図3)。
具体的には、スタッジドベル51は、柱幅接合部31から既存柱3に向かって突出しており、柱幅接合部31に溶接にて所定ピッチで植設される。また、建物1の架構側では、スタッジドベル51と接着系アンカー52が交互に並ぶように、接着系アンカー52が既存柱2に所定ピッチで植設される。これにより、既存柱2と柱幅接合部31との間に、複数のスタッジドベル51と接着系アンカー52が配置される。
また、既存柱2と補強板材10との間には、既存柱方向に延びる主筋53,腹筋54と、これらを取り囲むフープ筋55からなるひび割れ防止の鉄筋が配置され、さらに、この鉄筋配置位置に無収縮モルタル56が充填される。これにより、既存柱2と補強板材10が間接接合にて一体化される。
補強板材ユニット20は、上記と同様にして既存梁3にも取り付けられる。すなわち、補強板材ユニット20は、スタッジドベル61、接着系アンカー62、主筋63、腹筋64、フープ筋65および無収縮モルタル66を用いて、既存梁3に取り付けられる(図4)。
スタッジドベル61は、梁成接合部41から既存梁3に向かって突出しており、梁成接合部41に溶接にて所定ピッチで植設される。また、建物1の架構側では、スタッジドベル61と接着系アンカー62が交互に並ぶように、接着系アンカー62が既存梁3に所定ピッチで植設される。これにより、既存梁3と梁成接合部41との間に、複数のスタッジドベル61と接着系アンカー62が配置される。
また、既存梁3と補強板材10との間には、主筋63、腹筋64およびフープ筋65からなる鉄筋が配置され、この鉄筋配置位置に無収縮モルタル66が充填される。これにより、既存梁3と補強板材10が間接接合にて緊結される。
補強板材ユニット20は、上下左右端で他の補強板材ユニット20と連結される。具体的には、図5に示す如く、補強板材ユニット20は、縦板部22,22の上下端に締結部71,71を、横板部23,23の左右端に締結部72,72を有する。締結部71,72は、補剛リブと同様、縦板部22,横板部23にそれぞれ溶接される板材であり、建物1の外側、すなわち略水平方向に突出している。
締結部71には貫通孔73が形成されており、隣接配置された貫通孔73,73に締結ボルト74を挿通した状態で、該ボルトにナット75が締着されている。また、締結部72には貫通孔76が形成されており、隣接配置された貫通孔76,76に締結ボルト77を挿通した状態で、該ボルトにナット78が締着されている。
なお、締結部71,71を設けず、縦板部22,22の小口同士を当接して、後述する図7の様に、合わせ板(スプライスプレート)を添接して、ボルトで縦板部22,22同士を締結してもよい。また、締結部72,72を設けず、横板部23,23の小口同士を当接して、後述する図7の様に、合わせ板を添接して、ボルトで横板部23,23同士を締結してもよい。
上記形態にて複数の補強板材ユニット20,20,20,…が上下左右方向に連結されることで、図6に示す如く、建物1の外面1aのほぼ全体に亘って補強板材10が形成され、建物1が強固に補強される。また、補強板材10には、開口11がマトリックス状に形成されるため、建物1の窓4に対応する位置に開口11を配置することで、補強後も必要な開口を十分に確保することができる。
建物1の上端や左右端では、略十字型の補強板材ユニット20の寸法に合わせて、略トの字型や略L字型の補強板材ユニットが使用されるが、形状以外の構成や、既存架構との緊結形態、他の補強板材ユニットとの連結形態などは同様であるので、その説明を省略する。
上述したように、本実施形態によれば、建物1の外面1aに位置する既存柱2および既存梁3の双方に補強板材10を固定することで、建物架構と一体化した耐震壁を設けるので、耐震壁としての補強板材10の開口形状や部材断面を適切に選定することにより、建物1に窓4やその他の開口部が存在する場合であっても開放感を阻害することがなく、使用上の支障や美観を損ねることがない。また、建物1の架構と補強板材10との水平剛性のバランスを自由に設計することができるので、設計の自由度を向上することが可能となる。
水平剛性のバランス設計の観点では、例えば、従来の枠補強構造として、RC建物の既存RC柱及び既存RC梁に沿ってH型鋼柱およびH型鋼梁を枠状に外付けするものがある。このような枠補強構造では、H型鋼フレーム内にブレースを設ける必要はないものの、地震などで建物が水平荷重を受けたときに既存RC柱とH型鋼柱を同程度に変形させる必要があるなどの制約が生じることがある。この場合、既存RC柱の曲げ剛性と略同等となるH型鋼柱を選定しなければならず、耐震補強効果に限界がある。
一方、本発明の面補強構造であれば、既存柱の曲げ剛性に依存せずに補強板材を選定できるので、設計の自由度が格段に広がり、多種多様な既存建物のいずれに対しても、適切な補強構造を設計することが可能となる。
以上、上記実施形態に係る耐震面補強構造について述べたが、本発明は記述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、図7に示す如く、補強板材ユニット80は略十字型の板材であり、板中央部81と、該板中央部から既存柱2に沿って縦方向に延びる上下の縦板部82,82と、板中央部81から既存梁に沿って横方向に延びる左右の横板部83,83とを有している。この補強板材ユニット80では、各板部は、座屈の拘束に必要な厚さ(断面形状)を具備している。すなわち、補強板材ユニット80には補剛リブが設けられていない点で補強板材ユニット20と異なる。
補強板材ユニット80は、縦板部82,82の上下端に締結部91,91を、横板部83,83の左右端に締結部92,92を有する。締結部91,92は、縦板部82,横板部83にそれぞれ一体的に形成されており、建物1の外側、すなわち略鉛直方向に突出している。そして、締結部91に対応する位置には表裏の合わせ板93,93が、締結部92に対応する位置には表裏の合わせ板94,94が配されている。合わせ板93には、後述する締結ボルト用の貫通孔95が形成され、合わせ板94には、後述する締結ボルト用の貫通孔96が形成されている。
締結部91には貫通孔97が形成されており、隣接配置された貫通孔97,97に合わせ板93,93を介して締結ボルト98,98を挿通した状態で、該ボルトにナット99,99が締着されている。また、締結部92には貫通孔100が形成されており、隣接配置された貫通孔100,100に合わせ板94,94を介して締結ボルト101,101を挿通した状態で、該ボルトにナット102,102が締着されている。
なお、縦板部82の左右両端に別のリブを設け、縦板部82の主面部をウェブ、縦板部82に設けられる2つのリブをフランジとして、略I型鋼のように構成されてもよい。また、横板部83の上下両端にリブを設け、横板部83の主面部をウェブ、横板部83に設けられる2つのリブをフランジとして、略I型鋼のように構成されてもよい。この場合、接合方法としては、縦板部82,82の小口同士を当接して、図7のように、各主面部(ウェブ)と各リブ(フランジ)に合わせ板を添接して、ボルトで縦板部82,82同士を締結してもよい。また、横板部83,83の小口同士を当接して、図7のように、各主面部と各リブに合わせ板を添接して、ボルトで横板部83,83同士を締結してもよい。
上記形態にて複数の補強板材ユニット70,70,70,…が上下左右方向に連結されることで、補強板材10が形成されて建物1が強固に補強されると共に、補強後においても必要な開口が確保される。
また、上記実施形態において、補強板材ユニットは、略十字型形状、略トの字型形状および略L字型形状であるが、略コの字型形状などの他の形状を有していてもよい。また、補強板材ユニットの全てが同一形状であってもよいし、形状の異なる複数種類の補強板材ユニットが使用されてもよいことは言うまでもない。
また、補強板材ユニット20において、既存柱2に沿って補剛リブ33〜35が,既存梁3に沿って補剛リブ43〜45がそれぞれ設けられるが、補強板材10の座屈を十分に拘束できれば、他の形状の補剛部材が設けられてもよく、また、任意の個数の補剛部材が設けられてもよい。
1 建物
1a 外面
2 既存柱
3 既存梁
10 補強板材
11 開口
20 補強板材ユニット
21 板中央部
22 縦板部
23 横板部
31 柱幅接合部
32 第1補強延出部
33,34,35 補剛リブ
41 梁成接合部
42 第2補強延出部
43,44,45 補剛リブ
51,61 スタッジドベル
52,62 接着系アンカー
53,63 主筋
54,64 腹筋
55,65 フープ筋
56,66 無収縮モルタル
71,72 締結部
73,76 貫通孔
74,77 締結ボルト
75,78 ナット
80 補強板材ユニット
81 板中央部
82 縦板部
83 横板部
91,92 締結部
93,94 合わせ板
95,96,97,100 貫通孔
98,101 締結ボルト
99,102 ナット

Claims (7)

  1. RC造またはSRC造建物の外側に取り付けられる建物の耐震面補強構造であって、
    前記建物の外面に位置する既存柱および既存梁の双方に固定される補強板材で構成されることを特徴とする、耐震面補強構造。
  2. 前記補強板材は、前記既存柱の柱幅に相当する幅を有する部分であって該既存柱に接合される柱幅接合部と、前記柱幅接合部から前記既存柱の柱幅方向に延出して前記補強板材の補強力を増大する第1補強延出部と、を有することを特徴とする、請求項1記載の耐震面補強構造。
  3. 前記補強板材は、前記既存梁の梁成に相当する幅を有する部分であって該既存梁に接合される梁成接合部と、前記梁成接合部から前記既存梁の梁成方向に延出して前記補強板材の補強力を増大する第2補強延出部とを有する、請求項1記載の耐震面補強構造。
  4. 前記補強板材は、前記既存柱および前記既存梁に沿って所定距離隔てて形成された平面部を有する鋼板であることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の耐震面補強構造。
  5. 前記補強板材は、前記平面部から突出する少なくとも1つの補剛リブを有することを特徴とする、請求項4記載の耐震面補強構造。
  6. 前記補強板材は少なくとも1つの開口を有し、
    前記開口が、前記建物の開口部に相当する位置に配設されることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の耐震面補強構造。
  7. 前記補強板材は、前記柱幅接合部および前記第1補強延出部で構成される縦板部と、前記梁成接合部および前記第2補強延出部で構成される横板部とを有する略十字型の補強ユニットであり、
    前記略十字型の補強板材ユニットを前記建物の外面に沿ってマトリックス状に連結して、前記補強板材に開口を配設することを特徴とする、請求項6記載の耐震面補強構造。
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