JP2019031859A - 柱および梁からなる構造体の補強構造および補強部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業性に優れ、効率よく柱および梁からなる構造体を補強することが可能な構造体の補強構造および補強部材を提供する。【解決手段】 応力伝達部材１１の両端部には端部材１３が接合される。端部材１３には、押さえプレート１５がボルト１９で固定される。この際、端部材１３と押さえプレート１５とで、柱３および梁５をそれぞれ挟み込むようにして固定される。また、端部材１３と押さえプレート１５の間には、座屈防止材１７が配置される。座屈防止材１７は、例えばアングル部材であって、端部材１３と押さえプレート１５の一方に端部が固定される。また、端部材１３と押さえプレート１５との距離に対して、座屈防止材１７の長さはわずかに短く設定される。【選択図】図１

Description

本発明は、柱および梁からなる構造体に対して補強部材が固定された構造体の補強構造等に関するものである。

従来、例えば方杖やブレースのように、柱と梁からなる構造体に対して補強部材を斜めに固定して、構造体を補強する方法がある。例えば、既設の柱や梁に、補強部材を固定することで、既存の構造体を補強することができる。このような補強部材は、例えば溶接によって柱や梁に接合される。

また、補強部材を溶接ではなく、Ｈ形鋼からなる柱や梁のフランジ部にプレートによって固定する方法がある（特許文献１）。

特開２０１３−１７７７９７号公報

しかし、柱や梁に対して、例えば高所で補強部材を溶接する場合には、高所において、ビードなどが飛び散る場合があり、溶接作業時に、下方で他の作業を並行して行うことができず、作業効率が悪い。また、火気厳禁の工場などでは溶接作業を行うことができない。

一方、特許文献１のように、溶接を行わずに補強部材を柱や梁に固定する方法によれば、上述した問題は回避することができる。しかし、特許文献１では、力がかかった際に、フランジ部が変形して、十分に柱と梁との間で力を伝達できないおそれがある。また、多数のボルトを用いるため、固定のために多くの作業時間を要する。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、作業性に優れ、効率よく柱および梁からなる構造体を補強することが可能な構造体の補強構造および補強部材を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、柱および梁からなる構造体の補強構造であって、応力伝達部材と、前記応力伝達部材の少なくとも一方の端部に設けられる端部材と、前記端部材とボルトで接合可能な押さえプレートと、前記端部材と前記押さえプレートとの間に配置される座屈防止材と、を具備し、前記押さえプレートと前記端部材が前記柱または前記梁を挟み込むように配置され、前記押さえプレートと前記端部材が前記柱または前記梁の外側においてボルトで固定されることを特徴とする構造体の補強構造である。

前記端部材および前記押さえプレートと、前記柱または前記梁との間には接着剤が配置されてもよい。

前記端部材が前記応力伝達部材の両端に固定され、前記応力伝達部材の一方の端部が、前記押さえプレートによって前記柱に固定され、前記応力伝達部材の他方の端部が、前記押さえプレートによって前記梁に固定されてもよい。

第１の発明によれば、端部材と押さえプレートとで柱または梁を挟み込むようにボルトで固定されるため、溶接作業が不要である。

また、押さえプレートと端部材の間に、座屈防止材が配置されるため、応力伝達部材から偏心した圧縮力が加わった際に、端部材からフランジへの偏った力が抑制され、フランジの変形等を抑制することができる。

また、端部材と押さえプレートが、柱または梁の外方でボルトによって接合されることで、柱または梁にボルト孔を設ける必要がない。

また、応力伝達部材の両端に端部材を固定して、応力伝達部材の一方の端部を押さえプレートによって柱に固定し、応力伝達部材の他方の端部を押さえプレートによって梁に固定することで、補強部材を方杖として機能させることができる。

第２の発明は、応力伝達部材と、前記応力伝達部材の少なくとも一方の端部に設けられる端部材と、前記端部材とボルトで接合可能な押さえプレートと、前記端部材と前記押さえプレートとの間に配置される座屈防止材と、を具備することを特徴とする補強部材である。

第２の発明によれば、作業性に優れ、効率よく既設の構造体を補強することが可能な補強部材を得ることができる。

本発明によれば、作業性に優れ、効率よく柱および梁からなる構造体を補強することが可能な構造体の補強構造および補強部材を提供することができる。

構造体の補強構造１の一部を示す斜視図。 補強部材１０の取付状態を示す正面図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 構造体の補強構造１の正面図。 構造体の補強構造１ａの正面図。 構造体の補強構造１ｂの正面図。

以下、本発明の実施の形態にかかる構造体の補強構造１について説明する。図１は、構造体の補強構造１の一部を示す斜視図である。構造体の補強構造１は、柱３と梁５とからなる構造体に対する補強構造である。

柱３および梁５は、例えばＨ形鋼であり、それぞれウェブ９と、ウェブ９の両端に設けられるフランジ７ａ、７ｂからなる。なお、柱３および梁５は、Ｈ形鋼でなくてもよく、角形鋼管やラチスであってもよい。以下の説明では、柱３および梁５がＨ形鋼である例について説明する。柱３と梁５との接合部近傍には、柱３および梁５に対して斜めに補強部材１０が固定される。

補強部材１０は、応力伝達部材１１、端部材１３、押さえプレート１５、座屈防止材１７等からなる。棒状の応力伝達部材１１の両端部には、例えば板状の端部材１３が接合される。応力伝達部材１１の両端部のそれぞれの端部材１３は、互いに略直交する向きで接合される。なお、端部材１３は、板状でなくてもよく、例えば、所定の形状の鋳鋼などでもよい。また、応力伝達部材１１と端部材１３とは、一体で成形されてもよく、または応力伝達部材１１と端部材１３とを別体で成形して接合してもよい。また、応力伝達部材１１は、複数に分割された部材から構成されてもよく、同様に、端部材１３は、複数に分割された部材から構成されてもよい。

端部材１３には、押さえプレート１５がボルト１９で接合される。補強部材１０は、端部材１３と押さえプレート１５とで、柱３および梁５をそれぞれ挟み込むようにして柱３および梁５に固定される。すなわち、柱３と梁５とが、補強部材１０によって連結される。

図２は、補強部材１０の柱３への取り付け構造を示す正面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。なお、梁５に対する補強部材１０の固定構造も同様であるため、柱３への固定構造についてのみ説明し、梁５への固定状態については説明を省略する。

端部材１３と押さえプレート１５とは、ほぼ同じサイズである。本実施形態では、端部材１３および押さえプレート１５の四隅近傍に孔が形成され、ボルト１９が挿通される。なお、ボルト１９の本数および配置は、図示した例には限られない。

図３に示すように、端部材１３と押さえプレート１５の孔は、フランジ７ａ（７ｂ）の両側にはみ出す。また、柱３を挟み込むようにして、端部材１３と対向する部位には、押さえプレート１５が配置される。前述したように、端部材１３と押さえプレート１５の孔には、ボルト１９が挿通される。すなわち、押さえプレート１５と端部材１３とが柱３の外側においてボルト１９で固定される。

また、端部材１３と押さえプレート１５の間には、座屈防止材１７が配置される。座屈防止材１７は、例えばアングル部材であって、座屈防止材１７の一方の端部が、端部材１３または押さえプレート１５に接合される。また、端部材１３と押さえプレート１５との距離に対して、座屈防止材１７の長さはわずかに短く設定される。すなわち、座屈防止材１７は、端部材１３と押さえプレート１５の少なくとも一方との間に、わずかに隙間が形成される。

なお、座屈防止材１７は他の構成であってもよい。例えば、中空形状の丸形または角型部材等であれば、ボルト１９の外周に座屈防止材１７を配置してもよい。このようにすることで、座屈防止材１７を端部材１３と押さえプレート１５の一方に接合する必要がない。なお、座屈防止材１７は、端部材１３と押さえプレート１５の四隅近傍に配置されることが望ましいが、座屈防止材１７の配置や本数は特に限定されない。例えば、ボルト１９よりも多くの座屈防止材１７を配置してもよい。座屈防止材１７の機能については後述する。

また、図２に示すように、応力伝達部材１１の軸方向の中心線（図中Ｂ）と、端部材１３との交点（図中Ｄ）は、端部材１３と押さえプレート１５の中心線（図中Ｃであって、柱３にあっっては水平方向の中心線、梁５にあっては鉛直方向の中心線）に対して、同一位置または連結対象の柱３または梁５の方向にずれた位置となる。例えば、図示した例では、柱３に対して、応力伝達部材１１の軸方向の中心線Ｂと端部材１３との交点Ｄが、端部材１３の中心線Ｃよりも、応力伝達部材１１の延伸方向である連結対象の梁５側（図中上方）にずれる。このようにすることで、応力伝達部材１１からの力を、効率よく柱３または梁５に伝達することができる。

次に、補強部材１０による力の伝達について説明する。応力伝達部材１１が梁５方向（図中右上）に引っ張られた際に、応力伝達部材１１からの引張力は、端部材１３を介して押さえプレート１５に伝達される。また、押さえプレート１５に伝達された力は、柱３の背面（フランジ７ａ）で受け止められる。この際、応力伝達部材１１からの力が、軸方向に対してわずかに斜め方向にずれている場合でも、押さえプレート１５は、柱３のフランジ７ａの全体に力を伝達することができるため、柱３のウェブ９で力を受けることができる。

また、応力伝達部材１１が梁５方向（図中右上方向）から圧縮された場合には、応力伝達部材１１からの圧縮力は、端部材１３から柱３のフランジ７ｂで受け止められる。ここで、応力伝達部材１１の軸方向にまっすぐに圧縮される場合には、応力伝達部材１１からの力は、柱３の中心のウェブ９で受けることができる。一方、応力伝達部材１１からの力が、軸方向に対してわずかに偏心している場合には、ボルト１９が座屈して圧縮力を受けることができない場合がある。この場合には、フランジ７ｂが変形して、柱３へ力が伝達されないおそれがある。

これに対し、本実施形態では、端部材１３と押さえプレート１５との間に座屈防止材１７が配置される。したがって、端部材１３に対して偏心した力が加わった場合でも、確実に端部材１３から押さえプレート１５へ力が伝達される。このため、端部材１３と押さえプレート１５との平行状態が維持され、フランジ７ｂの変形を抑制することができる。

なお、より確実に端部材１３および押さえプレート１５に加わった力を柱３へ効率よく伝達するためには、端部材１３とフランジ７ｂとの間と、押さえプレート１５とフランジ７ａとの間に、それぞれ接着剤を塗布して接着してもよい。すなわち、応力伝達部材１１からの引張力は、ボルト１９および接着剤によって、端部材１３および押さえプレート１５から柱３へ伝達され、応力伝達部材１１からの圧縮力は、座屈防止材１７および接着剤によって、端部材１３および押さえプレート１５から柱３へ伝達される。以上のように、応力伝達部材１１からの引張と圧縮とで、別々の部材で力を伝達することで、効率よく力を柱３および梁５で受けることができる。

図４は、構造体の補強構造１の全体図である。補強部材１０は、柱３、梁５から構成される略矩形の構造のそれぞれの角部に配置される。この場合、応力伝達部材１１は、柱３および梁５に対して斜めに配置され、応力伝達部材１１の両端に端部材１３が固定される。また、応力伝達部材１１の一方の端部の端部材１３が、押さえプレート１５によって柱３に固定され、応力伝達部材１１の他方の端部の端部材１３が、押さえプレート１５によって梁５に固定される。

このような構造体の補強構造１によれば、補強部材１０を柱３と梁５とに接合される方杖として機能させることができる。なお、補強部材１０は、柱３と梁５で囲まれる全ての角部に配置されなくてもよく、その一部であってもよい。

なお、図５に示す構造体の補強構造１ａのように、応力伝達部材１１は、棒状でなくてもよい。構造体の補強構造１ａでは、応力伝達部材１１は、一方の側面が柱３と接触し、これと直交する他方の側面が梁５と接触するように、略三角形の部材からなる。このように、応力伝達部材１１は、連結対象となる柱３と梁５との間に配置され、両者の一方からの応力を他方に伝達できれば、その形状は限定されない。なお、この場合でも、応力伝達部材１１と端部材１３とが一体で成形されてもよく、または応力伝達部材１１と端部材１３とを別体で成形して接合してもよい。

また、図６に示す構造体の補強構造１ｂのように、補強部材１０をブレースとして機能させてもよい。この場合、補強部材１０は、柱３、梁５から構成される略矩形の内部に逆Ｖ字状に配置される。この場合、応力伝達部材１１は、柱３および梁５に対して斜めに配置され、応力伝達部材１１の一方の端部に端部材１３が固定され、押さえプレート１５によって梁５に固定される。また、応力伝達部材１１の他方の端部は、他の固定部材によって床部２７に固定される。

このように、本発明では、応力伝達部材１１の少なくとも一方の端部に端部材１３が固定され、押さえプレート１５を介して、柱３または梁５の少なくとも一方に固定されれば、他端は、床部２７などの部位に固定されてもよい。また、床部２７など低い箇所で応力伝達部材１１を対象物に固定する際には、溶接を用いることもできる。

以上、本実施の形態によれば、溶接を用いることなく、補強部材１０を柱３または梁５に固定することができる。また、応力伝達部材１１からの引張力は、ボルト１９によって押さえプレート１５へ伝達することができ、応力伝達部材１１からの圧縮力は、座屈防止材１７によって押さえプレート１５へ伝達することができる。このため、応力伝達部材１１からの力を、柱３または梁５で効率よく受けることができ、フランジ７ｂの変形を抑制することができる。なお、座屈防止材１７は、端部材１３および押さえプレート１５の隙間よりもわずかに短いため、ボルト１９によって両者を締めこむ際に、座屈防止材１７が固定の妨げとなることがない。

また、端部材１３と押さえプレート１５とで柱３または梁５を挟み込んで、力を伝達するため、ボルト１９の本数を減らすことができる。

また、ボルト１９を柱３および梁５の外側に配置することで、フランジ７ａ、７ｂへの穴あけ加工が不要である。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ………構造体の補強構造
３………柱
５………梁
７ａ、７ｂ………フランジ
９………ウェブ
１０………補強部材
１１………応力伝達部材
１３………端部材
１５………押さえプレート
１７………座屈防止材
１９………ボルト
２７………床部

Claims (4)

1. 柱および梁からなる構造体の補強構造であって、
   応力伝達部材と、
   前記応力伝達部材の少なくとも一方の端部に設けられる端部材と、
   前記端部材とボルトで接合可能な押さえプレートと、
   前記端部材と前記押さえプレートとの間に配置される座屈防止材と、
   を具備し、
   前記押さえプレートと前記端部材が前記柱または前記梁を挟み込むように配置され、前記押さえプレートと前記端部材が前記柱または前記梁の外側においてボルトで固定されることを特徴とする構造体の補強構造。
2. 前記端部材および前記押さえプレートと、前記柱または前記梁との間には接着剤が配置されることを特徴とする請求項１記載の構造体の補強構造。
3. 前記端部材が前記応力伝達部材の両端に固定され、
   前記応力伝達部材の一方の端部が、前記押さえプレートによって前記柱に固定され、
   前記応力伝達部材の他方の端部が、前記押さえプレートによって前記梁に固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造体の補強構造。
4. 応力伝達部材と、
   前記応力伝達部材の少なくとも一方の端部に設けられる端部材と、
   前記端部材とボルトで接合可能な押さえプレートと、
   前記端部材と前記押さえプレートとの間に配置される座屈防止材と、
   を具備することを特徴とする補強部材。

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