JP2019131979A - 耐震補強構造、及び屋根上耐震補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水平ブレースを設ける作業を屋根上で行うことが可能となるので、施工性を向上でき、耐震補強にかかる工期やコストの低減を図ることができる。【解決手段】建物１の既設柱１１の上端に接続され、屋根１２を貫通させた状態で上方に向けて設置される束材２０と、屋根上に突出する複数の束材２０間を水平方向に繋ぐ水平ブレース２１と、を備え、束材２０は、既設柱１１の上端に接続された状態で、屋根１２の上方位置で上下に分割され、屋根１２の開口部１２ｃから束材２０のうち分割された下側束材２０Ａが既設柱１１の上端に対して内側から溶接により接続され、下側束材２０Ａの上端に対して上側束材２０Ｂが外周側から溶接により接続された構成の耐震補強構造を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、耐震補強構造、及び屋根上耐震補強方法に関する。

従来、既設の工場等の建物における耐震補強構造として、例えば特許文献１、２に示すような水平ブレースを屋根の下面近傍の屋内側に設置する構造が知られている。

特開２００８−２６７０２２号公報 特開２０１２−１１２１５１号公報

しかしながら、従来のような屋根下面に水平ブレースを追加する耐震補強方法では、例えば建物が工場等の場合には天井部分に配管材等の建築設備が密集しているケースが多く、屋根下面に新たに水平ブレースを設置することが困難となっていた。そのため、水平ブレースを設置する際には、上記の建築設備の切り替え作業が発生する等、手間と時間がかかるという問題があった。しかも、水平ブレースの鉄骨材を溶接するなどの作業が高所作業となることから、このような水平ブレースの取付け作業に伴う足場を操業エリアの広域に設置する必要性があった。
このように、従来では、屋根下面に水平ブレースを追加する作業にかかる手間と時間がかかることから、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、水平ブレースを設ける作業を屋根上で行うことが可能となるので、施工性を向上でき、耐震補強にかかる工期やコストの低減を図ることができる耐震補強構造、及び屋根上耐震補強方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る耐震補強構造は、建物の屋根上に設置される耐震補強構造であって、前記建物の既設柱の上端に接続され、前記屋根を貫通させた状態で上方に向けて延伸される束材と、前記屋根上に突出する複数の前記束材間を水平方向に繋ぐ水平ブレースと、を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る屋根上耐震補強方法は、建物の屋根上に耐震補強構造を設置する屋根上耐震補強方法であって、前記建物に設けられる複数の既設柱のそれぞれの上方に位置する前記屋根の部分に開口部を設ける工程と、前記開口部からそれぞれの前記既設柱の上端に接続させて、前記屋根を貫通させた状態で上方に向けて束材を設置する工程と、前記屋根上に突出する複数の前記束材間を水平ブレースにより水平方向に繋ぐ工程と、を有していることを特徴としている。

本発明では、既設柱の上端に接続される束材を建物の屋根を貫通させた状態で設け、その屋根から突出する束材に水平ブレースを繋ぐことで、地震時に水平ブレースが受ける水平力を既設柱に伝達するための耐震補強構造を屋根上に構築することができる。
このように、本発明では、水平ブレースを屋根下面側の天井部分に配置する構成ではないので、天井部分に配管等の建築設備が密集していて水平ブレースを配置することが困難な建物にも容易に適用することができる。また、この場合には、既設柱に束材を溶接等により接続する作業と、束材に水平ブレースを取り付ける作業とを建物内ではなく屋根上から行うことができるので、建物内に足場を設ける必要がなく、施工の効率化を図ることができ、施工にかかる工期の短縮やコストを低減できる。

また、本発明では、屋根に形成する開口部を束材が貫通可能な大きさとすることが可能となる。そのため、開口部は屋根における既設柱の直上に位置する部分のみと小さな開口とすることが可能となるため、屋根の開口部からの漏水を抑制することができる。
さらに、建物内における作業にかかる各種作業に伴う埃や粉じん等の発生を抑えることができる利点がある。

また、本発明に係る耐震補強構造は、前記束材は、前記既設柱の上端に接続された状態で、前記屋根の上方位置で上下に分割されていることが好ましい。

また、本発明に係る屋根上耐震補強方法は、前記束材は、前記既設柱の上端に接続された状態で、前記屋根の上方位置で上下に分割され、前記屋根に前記開口部を設ける工程の後、前記開口部から前記束材のうち分割された下側束材を前記既設柱の上端に対して内側から溶接により接続し、その後、前記下側束材の上端に対して上側束材を外周側から溶接により接続する方法としてもよい。

この場合には、束材が上下に分割されているので、分割されている下側束材の高さを既設柱に接続した状態で、少なくとも上端部分が屋根よりも突出するように小さく抑えることで、既設柱と下側束材との接続を下側束材の内側から行うことができる。つまり、既設柱と下側束材の接続部を束材の外側から接続する作業が不要となるので、下側束材を貫通させる屋根の開口部をさらに小さくすることが可能となり、開口部を設けるための屋根の切断範囲を小さくすることができる。また、下側束材と上側束材との接続部は屋根上に位置するので、束材の外側から外溶接により全周溶接することができ、施工が容易になる利点がある。

また、本発明に係る耐震補強構造は、前記束材は、筒状に形成され、上端の開口を塞ぐ閉塞板が設けられていることが好ましい。

この場合には、束材が蓋付き筒状に形成されているので、水平ブレースに作用する水平力を既設柱に確実に伝達され、しかも筒状の上端が閉塞板により閉塞されているので、束材の内側を伝わって雨水が建物内に浸入することを抑えることができる。

また、本発明に係る耐震補強構造は、前記束材の前記屋根から突出する立上り部分は、断熱材によって被覆されていることを特徴としてもよい。

この場合には、屋根上に突出する束材に結露が発生することを抑えることができる。そのため、束材の結露による水が既設柱に伝わって建物内に流入することを防止できる。
また、本発明では、束材における室内側に位置する鉄骨面での結露も抑制できる。

本発明の耐震補強構造、及び屋根上耐震補強方法によれば、水平ブレースを設ける作業を屋根上で行うことが可能となるので、施工性を向上することができ、耐震補強にかかる工期やコストの低減を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態による屋根上の耐震補強体の構成を示す斜視図である。 既設柱に耐震補強体を設けた構成の一部破断した側面図である。 図２に示す耐震補強体を縦断面視した側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、耐震補強体を構築する施工手順を示した図である。 第２の実施の形態による既設柱に耐震補強体を設けた構成の一部破断した側面図であって、図２に対応する図である。

以下、本発明の実施の形態による耐震補強構造、及び屋根上耐震補強方法について、図面に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態による耐震補強構造（以下、耐震補強体２という）は、建物１の屋根１２の上方に設置することによって、建物１を耐震補強するためもの構造である。
建物１は、図２及び図３に示すように、例えば工場等の建物であって、床基礎（示省略）の所定位置から複数の既設柱１１が立設され、既設柱１１の上部において既設梁１３が接続され、既設柱１１の上端には屋根１２が設置されている。

屋根１２の下面（屋根下面１２ｂ）側の天井部分には、図２に示すような例えば空調等に使用されるダクト１４や各種の配管１５等の設備が配設されている。既設柱１１は、Ｈ形鋼からなり、柱上端には端板１１Ａが面方向を水平方向に向けた状態で溶接により固着されている。既設梁１３は、Ｈ形鋼からなり、長手方向の端部１３ａが既設柱１１に接続されている。ここで、既設柱１１の上端に設けられる端板１１Ａは、上面視で四角形状をなし、図２で紙面に直交する方向から見て屋根１２に形成される開口部１２ｃ（後述する）の開口幅よりも大きく張り出している。屋根１２には、例えば切断が容易な軽量気泡コンクリートパネル（いわゆるＡＬＣパネル）が採用されている。

耐震補強体２は、既設柱１１の上端（本実施の形態では端板１１Ａ）に接続され、屋根１２を貫通させた状態で上方に向けて設置される蓋付き筒状の束材２０と、束材２０における屋根１２から突出する部分間を水平方向に繋ぐ水平ブレース２１と、を備えている。

束材２０は、断面視で正方形状をなす筒体であり、上下方向に二分割されており、溶接により一体的に設けられている。二分割された下側の下側束材２０Ａは、下端２０ａが既設柱１１の上端の端板１１Ａに溶接により固着されている。下側束材２０Ａの長さ寸法は、既設柱１１の上端に接続された状態で、少なくとも上端２０ｂが屋根上面１２ａよりも上方に位置する寸法に設定されている。

一方、二分割された上側の上側束材２０Ｂは、下端２０ｃが下側束材２０Ａの上端２０ｂに溶接により固着され、下側束材２０Ａに対して同軸に配置されている。
束材２０（上側束材２０Ｂ）の上端２０ｄの開口は、板状の閉塞板２２によって閉塞されている。閉塞板２２は、全周溶接により束材２０の上端２０ｄに固着されている。束材２０の縦横寸法を接続する既設柱１１のフランジの幅寸法と同じ寸法とすることで、束材２０から既設柱１１に効率よく水平力を伝達することができる。
例えば、束材２０の屋根上面１２ａからの高さが６５０ｍｍのとき、下側束材２０Ａと上側束材２０Ｂとの接続部２０ｅまでの屋根上面１２ａからの高さを１５０ｍｍに設定することができる。

上側束材２０Ｂの４つの角部には、それぞれの角部の対角線方向に突出する水平リブ２３が設けられている。各水平リブ２３の上部には、ボルト孔が形成され、水平ブレース２１の端部がボルト（図示省略）により接続されている。

水平ブレース２１は、図１に示すように、一対のＬ形鋼を断面Ｔ字状に組み合わせた状態とされ、長手方向の一端２１ａにおいて、一対のＬ形鋼で水平ブレース２１を左右両側から挟持した状態でボルト締めにより取り付けられている。水平ブレース２１の他端２１ｂは、他の束材２０の水平リブ２３に固定されている。

束材２０は、屋根１２から突出する立ち上り部分であって、束材２０の下方部分において、接続部２０ｅを挟んだ下側束材２０Ａと上側束材２０Ｂとにわたる領域が断熱材２４（図１では二点鎖線の箇所）によって被覆されている。さらに、屋根上面１２ａから屋根上に位置する耐震補強体２の周面にわたって、不図示の断熱塗装が施されている。このように束材２０は、上端２０ｄが閉塞板２２によって閉塞され、かつ断熱材２４や断熱塗装によって被覆されているので、屋根上に雨水や結露が束材２０を伝って建物内に浸入することが抑制されている。また、束材２０における室内側に位置する鉄骨面での結露も抑制できる。

また、水平ブレース２１においても、断熱塗装等を施すことにより、外気温の変動による熱伸びを抑えることができ、引張ブレースとしての耐震性の効果への影響を小さく抑制できる。

次に、上述した耐震補強体２を建物１に設置する屋根上耐震補強方法について、図面に基づいて具体的に説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように、建物１の屋根１２において、複数の既設柱１１の上方に位置する領域を切断することにより矩形状の開口部１２ｃを設ける。開口部１２ｃは、束材２０の外形よりも僅かに大きな寸法で、屋根１２の上方から開口部１２ｃを通じて既設柱１１の上端の端板１１Ａ上に下側束材２０Ａが載置できる大きさとされる。なお、屋根１２を切断して形成する開口部１２ｃは、下側束材２０Ａが貫通できる大きさであればよい。

続いて、図４（ｂ）に示すように、下側束材２０Ａの内側において、下側束材２０Ａの下端２０ａと既設柱１１の端板１１Ａとを溶接により固着する。このときの内溶接部Ｗ１を図２及び図４（ｂ）において点線で示している。このときの溶接作業は、作業員が屋根１２上において下側束材２０Ａの上方から内側に溶接トーチを入れて溶接する。これにより、下側束材２０Ａが屋根１２を貫通させた状態で上方に向けて突出された状態で配置される。そして、開口部１２ｃと下側束材２０Ａとの間の隙間Ｓ（図２及び図３参照）は、既設柱１１と下側束材２０Ａとの接続が完了した適宜なタイミングで穴埋めされる。

次に、図４（ｃ）に示すように、下側束材２０Ａを既設柱１１に接続した後、下側束材２０Ａの上端２０ｂに対して予め閉塞板２２及び水平リブ２３が固定された状態の上側束材２０Ｂを上方から同軸上に当接させて配置し、双方の接続部２０ｅを外周側から溶接する。このときの外溶接部を図２、図３及び図４（ｃ）において符号Ｗ２で示している。閉塞板２２及び水平リブ２３は、予め工場等で上側束材２０Ｂに固着させた状態で加工しておくことが好ましい。

次に、図１乃至図３に示すように、束材２０における屋根１２から突出する部分間を水平ブレース２１で水平方向に繋ぐ。具体的には、上側束材２０Ｂに設けられる複数（４箇所）の水平リブ２３のそれぞれに水平ブレース２１の一端２１ａをボルトにより接続する。

次に、耐震補強構造、及び屋根上耐震補強方法の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、図２及び図３に示すように、本実施の形態では、既設柱１１の上端に接続される束材２０を建物の屋根１２を貫通させた状態で設け、その屋根１２から突出する束材２０に水平ブレース２１を繋ぐことで、地震時に水平ブレース２１が受ける水平力を既設柱１１に伝達するための耐震補強体２を屋根１２上に構築することができる。
このように、本実施の形態では、水平ブレース２１を屋根下面１２ｂ側の天井部分に配置する構成ではないので、天井部分に配管等の建築設備が密集していて水平ブレースを配置することが困難な建物１にも容易に適用することができる。

また、この場合には、既設柱１１に束材２０を溶接等により接続する作業と、束材２０に水平ブレース２１を取り付ける作業とを建物１内ではなく屋根１２上から行うことができるので、建物１内に足場を設ける必要がなく、施工の効率化を図ることができ、施工にかかる工期の短縮やコストを低減できる。

また、本実施の形態では、屋根１２に形成する開口部１２ｃを束材２０が貫通可能な大きさとすることが可能となる。そのため、開口部１２ｃは屋根１２における既設柱１１の直上に位置する部分のみと小さな開口とすることが可能となるため、屋根１２の開口部１２ｃからの漏水を抑制することができる。
さらに、建物１内における作業にかかる各種作業に伴う埃や粉じん等の発生を抑えることができる利点がある。

また、本実施の形態では、束材２０は、既設柱１１の上端の端板１１Ａに接続された状態で、屋根１２の上方位置で上下に分割されている。そして、分割されている下側束材２０Ａの高さを既設柱１１に接続した状態で、少なくとも上端部分が屋根１２よりも突出するように小さく抑えることで、既設柱１１と下側束材２０Ａとの接続を下側束材２０Ａの内側から行うことができる。つまり、既設柱１１と下側束材２０Ａの接続部２０ｅを束材２０の外側から接続する作業が不要となるので、下側束材２０Ａを貫通させる屋根１２の開口部１２ｃをさらに小さくすることが可能となり、開口部１２ｃを設けるための屋根１２の切断範囲を小さくすることができる。また、下側束材２０Ａと上側束材２０Ｂとの接続部２０ｅは屋根１２上に位置するので、束材２０の外側から外溶接により全周溶接することができ、施工が容易になる利点がある。

さらに本実施の形態では、束材２０が蓋付き筒状に形成されているので、水平ブレース２１に作用する水平力を既設柱１１に確実に伝達され、しかも筒状の上端が閉塞板２２により閉塞されているので、束材２０の内側を伝わって雨水が建物１内に浸入することを抑えることができる。

また、本実施の形態では、束材２０の屋根１２から突出する立上り部分は、断熱材２４によって被覆されているので、屋根１２上に突出する束材２０に結露が発生することを抑えることができる。そのため、束材２０の結露による水が既設柱１１に伝わって建物１内に流入することを防止できる。
また、本実施の形態では、束材２０がヒットブリッジになることから、上述したように束材２０の立上り部分に断熱材２４を設けることで、束材２０における室内側の鉄骨面での結露も抑制できる。

上述のように本実施の形態による耐震補強構造、及び屋根上耐震補強方法では、水平ブレース２１を設ける作業を屋根１２上で行うことが可能となるので、施工性を向上でき、耐震補強にかかる工期やコストの低減を図ることができる。

次に、他の実施の形態による耐震補強構造、及び屋根上耐震補強方法について説明する。なお、上述した第１の実施の形態の構成要素と同一機能を有する構成要素には同一符号を付し、これらについては、説明が重複するので詳しい説明は省略する。

（第２の実施の形態）
図５に示すように、第２の実施の形態による耐震補強構造（耐震補強体２Ａ）は、上下に分割されていない束材２０Ｃを採用したものである。すなわち筒状部の上部開口を塞ぐ閉塞板２２を備えた束材２０Ｃを既設柱１１の上端の端板１１Ａに外周溶接により固着することで、屋根上に束材２０Ｃが突出した状態で配置される。束材２０Ｃには、予め複数の水平リブ２３が設けられており、上述した第１の実施の形態と同様に、各水平リブ２３には水平ブレース２１の一端がボルトによって接続される。

第２の実施の形態による耐震補強体２Ａの場合には、束材２０Ｃの上端の位置が上述した第１の実施の形態の下側束材２０Ａの高さよりも高い位置となることから、既設柱１１と束材２０Ｃとの溶接が束材２０Ｃの内側から困難な場合には外側から行うようにする。図５では、既設柱１１と束材２０Ｃとの接続部２０ｅ（外溶接部Ｗ３）が束材２０Ｃの外側となっている。また、本実施の形態の場合には、既設柱１１と束材２０Ｃとが外溶接となることから、施工が容易になる利点がある。

以上、本発明による耐震補強構造、及び屋根上耐震補強方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態のように、束材２０は第１の実施の形態のように上下に分割されていてもよいし、上記第２の実施の形態のように分割されずに一体に設けられたものでもよい。また、束材２０の上下方向の分割数は２つであることに限定されることはなく、３つ以上に分割されていてもよい。

また、本実施の形態では断面形状が四角形の筒状の束材２０を採用しているが、このような形状に限定されることはなく、他の形状の束材であってもかまわない。例えば、断面形状が円形であってもよい。また、筒状ではなく、Ｈ形鋼や、溝形鋼を組み合わせたもの等であってもよい。
さらに、分割された束材同士の接続手段として溶接であることに限定されることはなく、ボルトによる接続であってもよい。なお、ボルトの場合には、束材の接続端にフランジを設けて、フランジ同士をボルト接合する構成とすることも可能である。

また、水平ブレースの形状は実施の形態に限定されることはなく、Ｈ形鋼、溝形鋼などの鋼材を用いるようにしてもよい。

さらに、建物の全ての既設柱に対して束材を接続する必要はなく、建物の耐震設計に応じた任意な位置の既設柱に対して束材を接続して水平ブレースを設ければよい。つまり、既設柱の水平方向のスパンとは関係なく水平ブレースを設けることが可能である。

さらにまた、本実施の形態では、束材２０の屋根１２から突出する立上り部分が断熱材２４によって被覆されているが、このような断熱材２４を省略することも可能であるし、断熱材２４の位置も適宜設定することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ 建物
２ 耐震補強体（耐震補強構造）
１１ 既設柱
１１Ａ 端板
１２ 屋根
１２ａ 屋根上面
１３ 既設梁
２０、２０Ｃ 束材
２０Ａ 下側束材
２０Ｂ 上側束材
２１ 水平ブレース
２２ 閉塞板
２３ 水平リブ
２４ 断熱材

Claims (6)

1. 建物の屋根上に設置される耐震補強構造であって、
   前記建物の既設柱の上端に接続され、前記屋根を貫通させた状態で上方に向けて設置される束材と、
   前記屋根上に突出する複数の前記束材間を水平方向に繋ぐ水平ブレースと、
   を備えていることを特徴とする耐震補強構造。
2. 前記束材は、前記既設柱の上端に接続された状態で、前記屋根の上方位置で上下に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の耐震補強構造。
3. 前記束材は、筒状に形成され、上端の開口を塞ぐ閉塞板が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐震補強構造。
4. 前記束材の前記屋根から突出する立上り部分は、断熱材によって被覆されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の耐震補強構造。
5. 建物の屋根上に耐震補強構造を設置する屋根上耐震補強方法であって、
   前記建物に設けられる複数の既設柱のそれぞれの上方に位置する前記屋根の部分に開口部を設ける工程と、
   前記開口部からそれぞれの前記既設柱の上端に接続させて、前記屋根を貫通させた状態で上方に向けて束材を設置する工程と、
   前記屋根上に突出する複数の前記束材間を水平ブレースにより水平方向に繋ぐ工程と、
   を有していることを特徴とする屋根上耐震補強方法。
6. 前記束材は、前記既設柱の上端に接続された状態で、前記屋根の上方位置で上下に分割され、
   前記屋根に前記開口部を設ける工程の後、前記開口部から前記束材のうち分割された下側束材を前記束材の上端に対して内側から溶接により接続し、
   その後、前記下側束材の上端に対して上側束材を外周側から溶接により接続することを特徴とする請求項５に記載の屋根上耐震補強方法。

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