JP2019039234A - 免震梁の非免震化工法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、既存柱に発生する偏心曲げを低減することを目的とする。
【解決手段】免震梁の非免震化工法は、第一既存柱２２から跳ね出す第一跳出し梁３０に、第二既存柱４２から跳ね出す第二跳出し梁５０が免震装置６０を介して支持される免震梁の非免震化工法であって、第一既存柱２２と第二跳出し梁５０との間に配置された連結梁７０を介して第一既存柱２２と第二跳出し梁５０とを連結する。
【選択図】図３

Description

本発明は、免震梁の非免震化工法に関する。

鉄骨柱と鉄骨梁との接合構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−２２４４２７号公報

ところで、例えば、振動特性が異なる２つの構造体を、エキスパンジョイント部を介して接合する場合がある。このようなエキスパンジョイント部では、例えば、一方の構造体の既存柱から跳ね出す跳出し梁に、他方の構造体から跳ね出す跳出し梁が滑り支承等の免震装置を介して乗せ掛けられる。

ここで、上記のような２つの構造体を一体化する場合は、例えば、免震装置を撤去し、一方の跳出し梁と他方の跳出し梁とを相対変位不能に剛接合することが考えられる。

しかしながら、一方の跳出し梁と他方の跳出し梁とを剛接合すると、他方の跳出し梁の軸力が、当該跳出し梁の下側に配置された一方の跳出し梁を介して柱に伝達される。これにより、一方の構造体の既存柱に偏心曲げ（偏心曲げモーメント）が発生する可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、既存柱に発生する偏心曲げを低減することを目的とする。

請求項１に記載の免震梁の非免震化工法は、第一既存柱から跳ね出す第一跳出し梁に、第二既存柱から跳ね出す第二跳出し梁が免震装置を介して支持される免震梁の非免震化工法であって、前記第一既存柱と前記第二跳出し梁との間に配置された連結梁を介して前記第一既存柱と前記第二跳出し梁とを連結する。

請求項１に係る免震梁の非免震化工法によれば、第一既存柱と第二跳出し梁との間には、連結梁が配置される。この連結梁を介して、第一既存柱と第二跳出し梁とを連結する。これにより、第二跳出し梁の軸力が、第一既存柱と前記第二跳出し梁との間に配置された連結梁を介して既存柱に伝達される。

したがって、第一跳出し梁と第二跳出し梁とを剛接合する場合と比較して、既存柱に発生する偏心曲げを低減することができる。

請求項２に記載の免震梁の非免震化工法は、請求項１に記載の免震梁の非免震化工法において、前記第一既存柱と前記第二跳出し梁とを前記連結梁を介して連結した後に、前記第一跳出し梁及び前記免震装置を撤去する。

請求項２に係る免震梁の非免震化工法によれば、前記第一跳出し梁及び前記免震装置を撤去することにより、構造物の軽量化を図ることができるとともに、連結梁の下のスペースを広げることができる。

請求項３に記載の免震梁の非免震化工法は、請求項１又は請求項２に記載の免震梁の非免震化工法において、前記第一既存柱から跳ね出す第一既存スラブと、前記第二跳出し梁上に設けられ、前記第一既存スラブと向かい合う第二既存スラブとの間には、既存エキスパンジョイント部が設けられ、前記既存エキスパンジョイント部にコンクリートを打設し、前記第一既存スラブと前記第二既存スラブとを接合する。

請求項３に係る免震梁の非免震化工法によれば、第一既存柱から跳ね出す第一既存スラブと、第二跳出し梁上に設けられ、第一既存スラブと向かい合う第二既存スラブとの間には、既存エキスパンジョイント部が設けられている。この既存エキスパンジョイント部にコンクリートを打設し、第一既存スラブと第二既存スラブとを接合することにより、第二跳出し梁の軸力が、第二既存スラブを介して第一既存スラブに分散して伝達される。したがって、第一既存柱に発生する偏心曲げがさらに低減される。

請求項４に記載の免震梁の非免震化工法は、請求項２に記載の免震梁の非免震化工法において、前記第一既存スラブ、前記第二既存スラブ、及び前記既存エキスパンジョイント部に打設されたコンクリートの少なくとも一つと、前記連結梁とをせん断力伝達部材を介して接合する。

請求項４に係る免震梁の非免震化工法によれば、第一既存スラブ、第二既存スラブ、及び既存エキスパンジョイント部に打設されたコンクリートの少なくとも１つと、連結梁とをせん断力伝達部材を介して接合する。これにより、第二跳出し梁の軸力が、連結梁からせん断力伝達部材を介して第一既存スラブ等に分散して伝達される。したがって、第一既存柱に発生する偏心曲げがさらに低減される。

また、第一既存スラブ等と連結梁とをせん断力伝達部材を介して接合することにより、連結梁の幅方向（面外方向）の変形が抑制される。したがって、地震時における連結梁の座屈等を抑制することができる。

以上説明したように、本発明に係る免震梁の非免震化工法によれば、既存柱に発生する偏心曲げを低減することができる。

一実施形態に係る免震梁の非免震化工法が適用される前の構造物を示す立面図である。 一実施形態に係る免震梁の非免震化工法の施工過程を示す構造物の立面図である。 一実施形態に係る免震梁の非免震化工法の施工過程を示す構造物の立面図である。 一実施形態に係る免震梁の非免震化工法が適用された構造物を示す立面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る免震梁の非免震化工法について説明する。

（既存構造物）
先ず、本実施形態に係る免震梁の非免震化工法が適用される既存構造物について説明する。

（第一構造体）
図１に示されるように、既存構造物１０は、第一構造体２０及び第二構造体４０を備えている。第一構造体２０及び第二構造体４０は、振動特性が異なっている。そのため、第一構造体２０及び第二構造体４０は、後述する既存エキスパンジョイント部５４及び免震装置６０において、構造的に分離されている（構造的に縁が切られている）。

第一構造体２０は、第一既存柱２２と、第一跳出し梁３０とを有している。第一既存柱２２は、角形鋼管によって形成されている。この第一既存柱２２の柱梁仕口部２２Ｓには、ガセットプレート２４及び上下一対のダイアフラム２６を介して、第一既存梁２８の端部が接合されている。

第一既存梁２８は、Ｈ形鋼によって形成されている。また、第一既存梁２８は、第一既存柱２２と、第一構造体２０の他の既存柱（図示省略）とに架設されている。なお、第一既存柱２２は、角形鋼管に限らず、Ｈ形鋼や円形鋼管等であっても良い。

第一既存柱２２の柱頭部２２Ｈには、第一跳出し梁３０の端部が接合されている。第一跳出し梁３０は、Ｈ形鋼で形成されており、上下一対のダイアフラム２７を介して第一既存柱２２の柱頭部２２Ｈに接合されている。

第一跳出し梁３０は、第一既存柱２２の柱頭部２２Ｈから第二構造体４０側へ跳ね出しており、第一既存柱２２に片持ち状態で支持されている。また、第一跳出し梁３０は、第一既存柱２２の柱頭部２２Ｈから、後述する第二跳出し梁５０の下側へ跳ね出している。この第一跳出し梁３０の上方には、第一構造体２０の所定階の床を形成する第一既存スラブ３２が設けられている。

なお、第一既存柱２２の柱頭部２２Ｈは、柱梁仕口部２２Ｓの下側の部位とされる。また、第一跳出し梁３０は、Ｈ形鋼に限らず、Ｔ形鋼やＣ形鋼等であっても良い。

第一既存スラブ３２は、第一既存柱２２の柱梁仕口部２２Ｓの上側から第二構造体４０側へ跳ね出している。この第一既存スラブ３２は、第一跳出し梁３０の上方に配置されるとともに、第一跳出し梁３０と上下方向に対向している。また、第一既存スラブ３２の先端部３２Ｔは、第一跳出し梁３０の先端部３０Ｔよりも第一既存柱２２側に配置されている。この第一既存スラブ３２の先端部３２Ｔは、後述する第二既存スラブ５２の先端部５２Ｔと対向される。

なお、第一既存スラブ３２は、第一既存梁２８上に設けられた既存スラブ３４と一体化されている。

（第二構造体）
第二構造体４０は、第二既存柱４２と、第二跳出し梁５０とを有している。第二既存柱４２は、角形鋼管によって形成されている。この第二既存柱４２の柱梁仕口部４２Ｓには、ガセットプレート４４及び上下一対のダイアフラム４６を介して、第二既存梁４８の端部が接合されている。第二既存梁４８は、Ｈ形鋼によって形成されている。この第二既存梁４８は、第二既存柱４２と、第二構造体４０の他の既存柱（図示省略）とに架設されている。

なお、第二既存柱４２は、角形鋼管に限らず、Ｈ形鋼や円形鋼管等であっても良い。また、第二跳出し梁５０は、Ｈ形鋼に限らず、Ｔ形鋼やＣ形鋼等であっても良い。

第二既存柱４２の柱梁仕口部４２Ｓには、第二跳出し梁５０が設けられている。第二跳出し梁５０は、Ｈ形鋼によって形成されている。この第二跳出し梁５０は、第二既存柱４２の柱梁仕口部４２Ｓから第一構造体２０側へ跳ね出しており、第二既存柱４２に片持ち状態で支持されている。また、第二跳出し梁５０は、第二既存柱４２の柱梁仕口部４２Ｓから、前述した第一跳出し梁３０の上側へ跳ね出している。

なお、第二跳出し梁５０は、Ｈ形鋼に限らず、Ｔ形鋼やＣ形鋼等であっても良い。

第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔには、ブラケット５１が設けられている。このブラケット５１は、免震装置６０を介して第一跳出し梁３０の先端部３０Ｔに乗せ掛けられている（載置されている）。

なお、第一跳出し梁３０の先端部３０Ｔは、リブ３１によって補強されている。また、ブラケット５１は、省略可能である。

免震装置６０は、滑り支承とされている。この免震装置６０は、滑り材６２と、滑り板６４とを有している。滑り材６２は、第一跳出し梁３０の先端部３０Ｔの上面に設けている。一方、滑り板６４は、第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔの下面に設けられており、滑り材６２の上に載置されている。これにより、第一跳出し梁３０の先端部３０Ｔと第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔとが、水平方向に相対変位可能とされている。この第二跳出し梁５０の上方には、第二構造体４０の所定階の床を形成する第二既存スラブ５２が設けられている。

なお、滑り材６２と滑り板６４とは、上下逆にしても良い。また、免震装置６０は、滑り支承に限らず、免震ゴム支承や転がり支承等であっても良い。

第二既存スラブ５２は、第二跳出し梁５０の略全長に亘って設けられている。この第二既存スラブ５２は、前述した第一既存スラブ３２と向かい合うように配置されている。これらの第一既存スラブ３２及び第二既存スラブ５２は、第一構造体２０及び第二構造体４０の同一階の床を形成している。

また、第二既存スラブ５２の先端部５２Ｔと第一既存スラブ３２の先端部３２Ｔとの間には、既存エキスパンジョイント部５４が設けられている。この既存エキスパンジョイント部５４は、例えば、第一既存スラブ３２と第二既存スラブ５２とを構造的に分離する隙間とされている。なお、既存エキスパンジョイント部５４には、例えば、第一既存スラブ３２と第二既存スラブ５２の相対変位を許容する目地材等が設けられていても良い。

ここで、地震時に、第一構造体２０及び第二構造体４０が振動すると、免震装置６０が作動し、第一跳出し梁３０と第二跳出し梁５０とが水平方向に相対変位するとともに、第一既存スラブ３２と第二既存スラブ５２とが水平方向に相対変位する。これにより、第一跳出し梁３０及び第二跳出し梁５０の破損等が抑制されるとともに、第一既存スラブ３２及び第二既存スラブ５２の破損等が抑制される。

（免震梁の非免震化工法）
次に、本実施形態に係る免震梁の非免震化工法について説明する。

本実施形態では、第一構造体２０と第二構造体４０とを構造的に一体化するとともに、第一構造体２０を減築する。この際、免震梁としての第二跳出し梁５０を非免震化する。

具体的には、図２に示されるように、先ず、第一既存スラブ３２及び第二既存スラブ５２の先端部３２Ｔ，５２Ｔを斫り、後述する連結梁７０のスタッド７２を配置する配置スペース７１を形成する。なお、スタッド７２は、せん断力伝達部材の一例である。

次に、第一既存柱２２の柱梁仕口部２２Ｓと第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔとの間に、連結梁７０を配置する。連結梁７０は、Ｔ形鋼とされている。この連結梁７０と第二跳出し梁５０は、各々の材軸方向に並んで配置されている。この連結梁７０は、上側フランジ部７０Ａと、ウェブ部７０Ｂを有している。

上側フランジ部７０Ａには、複数のスタッド７２が設けられている。複数のスタッド７２は、上側フランジ部７０Ａから上方へ突出されている。これらのスタッド７２は、第一既存スラブ３２及び第二既存スラブ５２に形成された配置スペース７１（既存エキスパンジョイント部５４を含む）に配置される。

次に、連結梁７０の一端部を、第一既存柱２２の柱梁仕口部２２Ｓに溶接等によって接合（剛接合）するとともに、連結梁７０の他端部を、第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔにボルト７４等によって接合（ピン接合）する。これにより、第一既存柱２２の柱梁仕口部２２Ｓと第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔとが、連結梁７０を介して連結される。この結果、第一構造体２０と第二構造体４０とが、構造的に一体化される。

次に、図３に示されるように、配置スペース７１（既存エキスパンジョイント部５４を含む）に後打ちコンクリート５６を打設し、第一既存スラブ３２と第二既存スラブ５２とを構造的に一体化する。この際、後打ちコンクリート５６内には、連結梁７０に設けられた複数のスタッド７２が埋設される。これにより、連結梁７０が、複数のスタッド７２を介して、後打ちコンクリート５６、第一既存スラブ３２、及び第二既存スラブ５２とせん断力を伝達可能に接合される。

なお、既存エキスパンジョイント部５４等には、補強筋等を適宜配筋しても良い。また、後打ちコンクリート５６は、コンクリートの一例である。

次に、図４に示されるように、第一跳出し梁３０及び免震装置６０を撤去する。また、第一構造体２０の第一既存梁２８を撤去する。なお、本実施形態では、図１において、第一構造体２０における第一既存柱２２よりも左側部分を減築（撤去）するが、第一構造体２０の上記左側部分は、減築しなくても良い。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

先ず、比較例について説明する。第一構造体２０と第二構造体４０とを一体化する場合、例えば、第一跳出し梁３０の先端部３０Ｔと第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔとを相対変位不能に剛接合することが考えられる。

しかしながら、第一跳出し梁３０の先端部３０Ｔと第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔとを剛接合すると、図１に矢印Ｐで示されるように、地震時における第二跳出し梁５０の軸力が、第二跳出し梁５０を介して第一既存柱２２の柱頭部２２Ｈに伝達される。これにより、第一既存柱２２に偏心曲げ（偏心曲げモーメント）が発生する可能性がある。

これに対して本実施形態では、第一既存柱２２の柱梁仕口部２２Ｓと第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔとの間に、連結梁７０が配置される。この連結梁７０を介して、第一既存柱２２の柱梁仕口部２２Ｓと第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔとが連結される。これにより、図４に矢印Ｐで示されるように、第二跳出し梁５０の軸力が、連結梁７０を介して第一既存柱２２の柱梁仕口部２２Ｓに伝達される。

したがって、上記比較例のように、第一跳出し梁３０の先端部３０Ｔと第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔとを剛接合する場合と比較して、第一既存柱２２に発生する偏心曲げを低減することができる。

また、第一跳出し梁３０及び免震装置６０を撤去することにより、既存構造物１０の軽量化を図ることができるとともに、連結梁７０の下のスペースを広げることができる。

また、本実施形態では、第一既存スラブ３２と第二既存スラブ５２との間に設けられた配置スペース７１（既存エキスパンジョイント部５４を含む）に後打ちコンクリート５６を打設し、第一既存スラブ３２と第二既存スラブ５２とを接合する。これにより、第二跳出し梁５０の軸力が、第二既存スラブ５２及び後打ちコンクリート５６を介して第一既存スラブ３２に分散して伝達される。したがって、第一既存柱２２に発生する偏心曲げがさらに低減される。

さらに、後打ちコンクリート５６には、連結梁７０に設けられた複数のスタッド７２が埋設される。これにより、連結梁７０が、複数のスタッド７２を介して後打ちコンクリート５６、第一既存スラブ３２、及び第二既存スラブ５２と接合される。そのため、第二跳出し梁５０の軸力は、連結梁７０から複数のスタッド７２を介して、後打ちコンクリート５６、第二既存スラブ５２、及び第一既存スラブ３２に分散して伝達される。したがって、第一既存柱２２に発生する偏心曲げがさらに低減される。

また、複数のスタッド７２を介して連結梁７０と後打ちコンクリート５６とを連結することにより、連結梁７０の幅方向（面外方向）の変形が抑制される。したがって、地震時における連結梁７０の座屈等が抑制される。

さらに、本実施形態では、連結梁７０と第二跳出し梁５０とをピン接合する。そのため、連結梁７０と第二跳出し梁５０とを剛接合する場合と比較して、連結梁７０と第二跳出し梁５０との接合作業の手間を軽減することができる。

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、第一既存スラブ３２及び第二既存スラブ５２の先端部３２Ｔ，５２Ｔを斫って配置スペース７１を形成し、当該配置スペース７１に後打ちコンクリート５６を打設したが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、第一既存スラブ３２及び第二既存スラブ５２の先端部３２Ｔ，５２Ｔを斫らずに、既存エキスパンジョイント部５４に後打ちコンクリートを打設することにより、第一既存スラブ３２と第二既存スラブ５２とを接合しても良い。また、第一既存スラブ３２と第二既存スラブ５２とは、接合しなくても良い。

また、上記実施形態では、連結梁７０が、複数のスタッド７２を介して後打ちコンクリート５６と接合されるが、上記実施形態はこれに限らない。連結梁７０は、スタッド７２を介して第一既存スラブ３２、第二既存スラブ５２、及び後打ちコンクリート５６の少なくとも一つと接合することができる。さらに、連結梁７０は、第一既存スラブ３２、第二既存スラブ５２、及び後打ちコンクリート５６と接合しなくても良い。

また、上記実施形態では、せん断力伝達部材としてスタッド７２が用いられるが、せん断力伝達部材としては、例えば、異形鉄筋やボルト等が用いられても良い。また、せん断力伝達部材は、適宜省略可能である。

また、第一既存スラブ３２及び第二既存スラブ５２は、省略可能である。

また、上記実施形態では、連結梁７０が第一既存柱２２に溶接によって接合されるが、連結梁７０は、第一既存柱２２にボルト等によって接合されても良い。これと同様に、上記実施形態では、連結梁７０が第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔにボルト７４等によって接合されるが、連結梁７０が第二跳出し梁５０の先端部５０Ｔに溶接によって接合されても良い。また、連結梁７０と第二跳出し梁５０とは、ピン接合に限らず、剛接合することも可能である。

また、上記実施形態では、連結梁７０がＴ形鋼によって形成されるが、連結梁は、例えば、Ｈ形鋼やＣ形鋼、ガセットプレート（平鋼板）等によって形成されても良い。

また、上記実施形態では、第一跳出し梁３０及び免震装置６０を撤去したが、これらの第一跳出し梁３０及び免震装置６０は、必ずしも撤去する必要はない。

また、上記実施形態では、第一既存柱２２、第一跳出し梁３０、第二既存柱４２、及び第二跳出し梁５０が鉄骨造とされるが、上記実施形態はこれに限らない。第一既存柱、第一跳出し梁、第二既存柱、及び第二跳出し梁は、鉄筋コンクリート造であっても良いし、鉄骨鉄筋コンクリート造であっても良い。また、第一既存柱及び第二既存柱は、ＣＦＴ造であっても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

２２ 第一既存柱
２８ 第一既存梁
３０ 第一跳出し梁
３２ 第一既存スラブ
４２ 第二既存柱
４８ 第二既存梁
５０ 第二跳出し梁
５２ 第二既存スラブ
５４ 既存エキスパンジョイント部
５６ コンクリート
６０ 免震装置
７０ 連結梁
７２ スタッド（せん断力伝達部材）

Claims (4)

1. 第一既存柱から跳ね出す第一跳出し梁に、第二既存柱から跳ね出す第二跳出し梁が免震装置を介して支持される免震梁の非免震化工法であって、
   前記第一既存柱と前記第二跳出し梁との間に配置された連結梁を介して前記第一既存柱と前記第二跳出し梁とを連結する、
   免震梁の非免震化工法。
2. 前記第一既存柱と前記第二跳出し梁とを前記連結梁を介して連結した後に、前記第一跳出し梁及び前記免震装置を撤去する、
   請求項１に記載の免震梁の非免震化工法。
3. 前記第一既存柱から跳ね出す第一既存スラブと、前記第二跳出し梁上に設けられ、前記第一既存スラブと向かい合う第二既存スラブとの間には、既存エキスパンジョイント部が設けられ、
   前記既存エキスパンジョイント部にコンクリートを打設し、前記第一既存スラブと前記第二既存スラブとを接合する、
   請求項１又は請求項２に記載の免震梁の非免震化工法。
4. 前記第一既存スラブ、前記第二既存スラブ、及び前記既存エキスパンジョイント部に打設されたコンクリートの少なくとも一つと、前記連結梁とをせん断力伝達部材を介して接合する、
   請求項３に記載の免震梁の非免震化工法。