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

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。