JP2021161663A - 間柱の設置構造及び間柱の設置工法 - Google Patents

Abstract

【課題】大梁の片側からの作業により設置が可能とする。【解決手段】大梁１０の片側において、大梁１０のウェブに対面するダブラープレート３１と、間柱２０のほぼフランジのそれぞれの位置において、大梁１０のフランジ縁より突出するそれぞれの竪スチフナ３２，３２と、底板３３と、天板３４とが一体化された補強部３０と；間柱２０のフランジ位置から大梁１０のウェブに沿って延在するリブ板４１と、大梁１０のフランジ部から間柱２０のそれぞれのフランジ部位に沿って、大梁１０のフランジ縁より突出するそれぞれの突出部を有するベースプレート４２と、が一体化された、梁下間柱及び梁上間柱と；を有し、ダブラープレート３１は大梁１０のウェブに対向して接合され、大梁１０に補強部３０が接合されている。【選択図】図２

Description

本発明は、間柱の設置構造及び間柱の設置工法に関する。

近年、既存の鉄骨構造物に対する制振補強の要求が高まっている。この手段の一つに間柱の設置がある。
鉄骨造建物の用途は事務所や商業施設が多く、したがって、制振補強のための間柱の設置に当たっては可能な限りスペースを増やさない、眺望を阻害しないことなどの要請がある。

一般的な間柱の設置例として、例えば図１２（ａ）に示すように、既存の鉄骨大梁１１０に対して間柱１２０を設置した場合、図１２（ｂ）に示すように、ゾーンＺに剪断変形生じる。そこで、大梁１１０のウェブ１１０Ｗの損傷を防止するために、ダブラーブラ−プレート１１１を当てて、大梁１１０のウェブ１１０Ｗの増厚補強を図ることがある。

他方、例えば図１３に示すように、間柱１２０の設置に伴って、そのフランジ１２０Ｆから大梁１１０に鉛直力（圧縮力）が作用し、大梁１１０の損傷を防止するために、図１３（ｂ）に示すように、スチフナ１１２を大梁１００に設置することがある。

一方で、鉄骨間柱１２０を壁際に設置する場合には、（１）一旦、既存壁を撤去して、既存の鉄骨大梁１００の両側に、ダブラーブラ−プレート１１１を当て、スチフナ１１２を設置する場合と、（２）図１３（ｂ）に示すように、既存壁Ｗを撤去せず残存しておき、鉄骨大梁１００の片側（壁の反対側）のみに、スチフナ１１２を設置する場合とが考えられる。図１３にはダブラーブラ−プレート１１１を設置していないが、次に説明する図１４の例のようにダブラーブラ−プレート１１１を設置するようにしてもよい。

しかし、前者の（１）の場合には、既存壁の撤去及び修復に長い工期と工事費用の増大を招く。
後者の（２）の場合には、図１４（ａ）に示すように、鉄骨間柱１２０から伝達される軸力をＴ型断面で支持することになるので、スチフナ１１２の厚さを間柱１２０のフランジ１２０Ｆの厚みの約２倍程度のものが必要になる。
また、地震などにより鉄骨間柱１２０が水平力を受けた際に、偏心距離ｅ０をもった偏心支持形態となるので、偏心支持による曲げモーメントＭが生じ、スチフナ１１２を設置していない側（壁側）に鉄骨大梁１１０が大きく変形し、鉄骨大梁１１０及び鉄骨間柱１２０に捩れが生じるおそれがある。
なお、図１４の形態は公知の例ではなく、本発明者が主に力学的な観点から、本発明における技術的意義を説明するための例を示したものである。

なお、従来技術の一つに下記の先行技術がある。

特開２０１４−１１１８６４号公報

そこで本発明の主たる課題は、大梁の片側からの作業により設置が可能とすることにある。
他の課題は、地震などにより間柱が水平力を受けた際に、大梁及び間柱に捩れが生じない又は捩れを抑制でき、もって大梁の損傷を防止することにある。

この課題を解決するための本発明の形態は次のとおりである。

＜第１の形態＞
大梁と間柱とが、それらのウェブの位置をほぼ一致させて設置される間柱の設置構造において、
前記大梁の片側において、前記大梁のウェブに対面するダブラープレートと、間柱のほぼフランジのそれぞれの位置において、前記大梁のフランジ縁より突出するそれぞれの竪スチフナと、底板と、天板とが一体化された補強部と；
間柱のウェブと、間柱のフランジと、間柱の端部において、間柱のフランジ位置から大梁のウェブに沿って延在するリブ板と、大梁のフランジ部から間柱のそれぞれのフランジ部位に沿って、前記大梁のフランジ縁より突出するそれぞれの突出部を有するベースプレートと、が一体化された、梁下間柱及び梁上間柱と；を有し、
前記ダブラープレートは前記大梁のウェブに対向して接合され、前記大梁に前記補強部が接合され、
前記梁下間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記補強部の前記底板と連結され、
前記梁上間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記補強部の前記天板と連結され、
前記梁下間柱と前記梁上間柱とが連結されている、
ことを特徴とする間柱の設置構造。

＜第２の形態＞
大梁と間柱とが、それらのウェブの位置をほぼ一致させて設置される間柱の設置構造において、
前記大梁の片側において、大梁のウェブに対面する大梁の長手方向に分離されたそれぞれの分離ダブラープレートと、間柱のほぼ各フランジの位置において、それぞれ竪向き状態で前記大梁のフランジ縁より突出するそれぞれの分離スチフナと、前記分離スチフナの底位置における分離底板と、前記分離スチフナの天位置における分離天板とが一体化されたそれぞれの分離補強部と；
間柱のウェブと、間柱のフランジと、間柱の端部において、間柱のフランジ位置から大梁のウェブに沿って延在するリブ板と、大梁のフランジ部から間柱のそれぞれのフランジ部位に沿って、前記大梁のフランジ縁より突出するそれぞれの突出部を有するベースプレートと、が一体化された、梁下間柱及び梁上間柱と；を有し、
前記分離ダブラープレートは前記大梁のウェブに対向して接合され、前記大梁に前記分離補強部のそれぞれが接合され、
前記梁下間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記分離補強部におけるそれぞれの前記底板と連結され、
前記梁上間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記分離補強部におけるそれぞれの前記天板と連結され、
前記梁下間柱と前記梁上間柱とが連結されている、
ことを特徴とする間柱の設置構造。

＜第３の形態＞
大梁と間柱とを、それらのウェブの位置をほぼ一致させて間柱を設置する工法であって、
ダブラープレートと、間柱のほぼフランジのそれぞれの位置において前記大梁の片側に突出するそれぞれの竪スチフナと、底板と、天板とが一体化された補強部と；
ウェブと、フランジと、間柱の端部において、間柱のフランジ位置から大梁のウェブに沿って延在するリブ板と、大梁のフランジ部から間柱のそれぞれのフランジ部位に沿って、前記大梁のフランジ縁より突出するそれぞれの突出部を有するベースプレートと、が一体化された、梁下間柱及び梁上間柱と；を準備する準備工程と、
前記ダブラープレートは前記大梁のウェブに対向して接合し、前記大梁に前記補強部を接合し、前記梁下間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記補強部の前記底板と連結し、前記梁上間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記補強部の前記天板と連結し、前記梁下間柱と前記梁上間柱とを連結する連結工程と、
を含むことを特徴とする間柱の設置工法。

本発明によれば、大梁の片側からの作業により設置が可能となる。
また、後述する実施の形態によれば、地震などにより間柱が水平力を受けた際に、大梁及び間柱に捩れが生じない又は捩れを抑制でき、もって大梁の損傷を防止できる。

上下の大梁間に間柱（梁下間柱及び梁上間柱）を設置した正面図である。 大梁に対して梁下間柱及び梁上間柱を設置した例の斜視図である。 大梁に対して梁下間柱及び梁上間柱を設置した例の分解斜視図である。 補強部の斜視図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組み合わせ状態斜視図である。 梁下間柱及び梁上間柱の斜視図である。 梁下間柱端部の分解斜視図である。 大梁に対して梁下間柱及び梁上間柱を設置した例の正面図である。 大梁に対して梁下間柱及び梁上間柱を設置した例の断面図である。 大梁に対して梁下間柱及び梁上間柱を設置した他の例の正面図である。 大梁に対して梁下間柱及び梁上間柱を設置した他の例の断面図である。 大梁に対して梁下間柱及び梁上間柱を設置した他の例の分解斜視図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は仮想例での態様を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は仮想例での態様を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は仮想例での態様を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明例での態様を示す説明図である。 他の補強部の斜視図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組み合わせ状態斜視図である。 図５の例とは別例の梁下間柱及び梁上間柱の斜視図である。 図６の例とは別例の梁下間柱端部の分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１に示すように、本発明は、大梁１０と間柱２０とが、それらのウェブの位置をほぼ一致させて設置される間柱の設置構造に関するものである。

図１に示す例では、梁下間柱２０Ｂ及び梁上間柱２０Ｕが連結材２１により連結されて間柱２０が設置されている。
詳説はしないが、梁下間柱２０Ｂと梁上間柱２０Ｕとの連結材２１として、ダンパーなどの震動吸収材を使用することもできる。

実施の形態においては、先に図１２、図１３をもって説明した課題に対応するために、図２〜図４に示す補強部３０が設けられる。
この補強部３０に対応して、梁下間柱２０Ｂ及び梁上間柱Ｕのそれぞれの端部に連結部４０，４０が設けられている。図１〜図１１に示す実施の形態における連結部４０，４０は大梁１０を境にしてほぼ対称構造（梁上間柱Ｕは床スラブＳを介在させて大梁１０に連結しているあるので、その連結部４０は詳細では相違する。この相違点については後に説明する。）を示しているので、以下の説明においてはその一方についての説明を進めることにする。

補強部３０は、大梁１０の片側（壁Ｗと反対側）において、大梁１０のウェブ１０Ｗに対面するダブラープレート３１と、間柱２０のほぼフランジ２０Ｆのそれぞれの位置において、大梁１０のフランジ縁よりも突出するそれぞれの竪スチフナ３２と、底板３３と、天板３４と、を一体化された構造として有している。一体化のための手段としては例えば溶接である。
さらに、好適には、竪スチフナ３２の突出端に前板３５を一体化してある。

典型的に図５に示すように、ウェブ２０Ｗ及びフランジ２０Ｆを有する間柱２０の端部において、連結部４０が設けられている。梁下間柱２０Ｂの連結部４０の詳細は、図３、図５及び図６に示されている。

すなわち、連結部４０は、間柱２０（２０Ｂ，２０Ｕ）のフランジ２０Ｆ位置から大梁１０のウェブ１０Ｗに沿って延在するリブ板４１と、大梁１０のほぼフランジ１０Ｆ幅にわたり、かつ、間柱２０（２０Ｂ，２０Ｕ）のそれぞれのフランジ部位に沿って、片側（図面上手前側）に突出するそれぞれの突出部４２ａ，４２ａを有するベースプレート４２とを一体化された状態で有する。

実施の形態では、連結部４０は、好適にはさらに、ベースプレート４２の突出部４２ａと平行に、大梁１０のフランジ縁よりも突出する強化板４３が設けられ、間柱２０（２０Ｂ，２０Ｕ）のフランジ２０Ｆ及びリブ板４１と一体化されている。

また、図６に注視すると、実施の形態における間柱２０（２０Ｂ，２０Ｕ）の端部においては、そのフランジ２０Ｆが、大梁１０のフランジ縁よりも突出する形態で一体化された突出部２０ａを有する。

実施の形態の強化板４３は、間柱２０（２０Ｂ，２０Ｕ）のフランジ２０Ｆの外側においては、間柱２０端部における突出部２０ａを含めたほぼフランジ幅にわたる外部４３ａと、間柱２０のフランジ２０Ｆの内側においては間柱２０のほぼウェブ位置から、前記大梁のフランジ縁より突出する内部４３ｂとを有している。さらに、設置作業の簡易化のために、外部４３ａと内部４３ｂとの境部分に切れ込み４３ｃを有し、間柱２０のフランジ２０Ｆを挟むように差し込むことができるようになっている。

また、突出部２０ａに突出端に小前板４４を一体化させるようにしてある。

上記の構成の下で、大略、必要な位置において溶接接合され一体化された部材が現場に搬入され、次のように、例えば図示する位置において連結ボルトにより連結され、また、溶接接合により一体化される。

すなわち、補強部３０が大梁１０の間柱構築位置に搬入され、補強部３０のダブラープレート３１が大梁１０のウェブ１０Ｗに対向して接合され、結果として大梁１０に補強部３０が接合される。

一方、梁下間柱２０Ｂのベースプレート４２は、大梁１０の下フランジ１０Ｆを介して補強部３０の底板３３と連結される。
他方で、梁上間柱２０Ｕのベースプレート４２は、大梁１０の上フランジ１０Ｆを介して補強部３０の天板３４と連結される。
また、梁下間柱２０Ｂと梁上間柱２０Ｕとは、連結材２１により連結される。
ここにおいて、ベースプレート４２と底板３３又は天板３４との間にはフィラープレート５０を介在させるのが望ましい。
その他、大梁１０に対してのボルト接合位置は、図面（正面図及び斜視図において）上、円をもった図示したある。

他方で、梁上間柱２０Ｕの設置には次の態様を採ることができる。
すなわち、梁上間柱２０Ｕを大梁１０と連結するに先立ち、床スラブＳを貫通して形成された貫通孔内に鋼管６０を挿入し、その鋼管６０内に緊張ボルトとしての高力ボルト６１を挿入し、ベースプレート４２と補強部３０の天板３４との間を緊張状態で連結することができる。
ここにおいて、ベースプレート４２と床スラブＳとの間にはモルタル５１を介在させることができる。

図７〜図１１に示すように、実施の形態における梁上間柱Ｕは床スラブＳを介在させて大梁１０に対して固定するものであり、梁上間柱２０Ｕのベースプレート４２は、補強部３０の天板３４と高力ボルト６１により連結され、結果として、大梁１０の上フランジ１０Ｆに対して固定される。
間柱の連結により、床スラブＳを介して剪断力が伝達されるものの、図３及び図５に示すように、梁上間柱２０Ｕのベースプレート４２における突出部４２ａ，４２ａ間の部分に、ボルト孔は形成されておらず、ボルトにより連結されないものとなっている。しかし、補強部３０のダブラープレート３１が剪断力を支持しているので、大梁１０の損傷が防止されるものである。

他方、梁上間柱２０Ｕは、床スラブＳを介在させることなく、大梁１０に対して固定することができる。この場合には、図１７に示すように、梁下間柱２０Ｂのベースプレート４２と同様に、梁上間柱２０Ｕのベースプレート４２における突出部４２ａ，４２ａ間の部分にも、ボルト孔を形成し、補強部３０の天板３４と高力ボルト（図１７には図示されていない）により連結することができる。

また、先に説明した強化板４３に関して、さらに強度を保証する必要がある場合には次の形態とすることができる。
すなわち、図１８に示すように、強化板４３の内部４３ｂに対して、間柱２０のウェブ２０Ｗを挟む反対側に追加内部４３ｄを設けることができる。この場合における追加内部４３ｄは、ウェブ２０Ｗ及びフランジ２０Ｆに溶接により固定する。
追加内部４３ｄを設けるのは、梁下間柱２０Ｂのほか、梁上間柱２０Ｕを対象とすることもできる。

図示例の斜視図における、大梁１０のウェブ１０Ｗより裏面側に位置して、図示されたボルト孔については、図示しないワンサイドボルトに連結するボルト孔を示している。

上記の実施の形態によれば、図１３、特徴的には図１４と対比的に図示するように、少なくとも次の利点がもたらされる。
（１）補強部３０のダブラーブプレート３１によって大梁１０のウェブ１０Ｗの増厚補強を図ることができ、その損傷を防止できる。

他方、（２）間柱２０の設置に伴って、そのフランジ２０Ｆから大梁１０に鉛直力（圧縮力）が作用し、大梁１０の損傷を防止することを、補強部の竪スチフナ３２によって解消できる。

（３）既述の図１４（ａ）に示すように、鉄骨間柱１２０から伝達される軸力をＴ型断面で支持するものではなく、そして図１４（ｃ）で示す偏心距離ｅ０をもった偏心支持形態とするのではなく、実施の形態においては、図１５（ａ）に示すように、間柱２０から伝達される軸力をＨ型断面で支持するもので、図１５（ｃ）に示すように、偏心距離ｅ１である偏心支持形態とするものがあるために、竪スチフナ３２の厚みは間柱２０のフランジ厚と同程度でよく、しかも、曲げ剛性の増加により、間柱２０及び大梁１０の捩れを防止できる。

（４）実施の形態では、大梁１０の片側から設置し、連結作業を含めた一連の施工が可能となるので、一旦、既存壁を撤去して、既存の鉄骨大梁の両側に、ダブラーブラ−プレートを当て、スチフナを設置することが不要となり、既存壁の撤去及び修復に長い工期と工事費用の増大を招くことがない。

実施の形態に関するこれらの利点の説明から理解できるように、間柱２０の端部においてはフランジ２０Ｆ本体からの突出部２０ａ（大梁１０のフランジ１０Ｆ側縁よりも片側に突出した部分）を形成すること、ベースプレート４２に突出部２０ａに対応した突出部４２ａ，４２ａを形成すること、竪スチフナ３２の突出長さを突出部２０ａ（大梁１０のフランジ１０Ｆ側縁よりも片側に突出した部分）に対応させること、底板３３及び天板３４の突出部の突出長さを突出部２０ａ（大梁１０のフランジ１０Ｆ側縁よりも片側に突出した部分）に対応させること、がそれぞれ望ましい具体的態様である。

他方、補強部３０は図１６に示すように左右に分離したものでもよい。すなわち、ダブラープレート３１、竪スチフナ３２、底板３３、天板３４を左右に分離したものでもよい。

本発明は、既存壁を撤去の有無にかかわらず、また、設置位置が壁際に限定されることなく、間柱を設置可能である。

１０…大梁、１０Ｆ…フランジ、１０Ｗ…ウェブ、２０，２０Ｂ，２０Ｕ…間柱、２０ａ…突出部、２０Ｆ…フランジ、２０Ｗ…ウェブ、３０…補強部、３１…ダブラープレート、３２…竪スチフナ、３３…底板、３４…天板、４０…連結部、４１…リブ板、４２…ベースプレート、４３…強化板、Ｓ…床スラブ、Ｗ…壁。

Claims (6)

1. 大梁と間柱とが、それらのウェブの位置をほぼ一致させて設置される間柱の設置構造において、
   前記大梁の片側において、大梁のウェブに対面するダブラープレートと、間柱のほぼフランジのそれぞれの位置において前記大梁のフランジ縁より突出するそれぞれの竪スチフナと、底板と、天板とが一体化された補強部と；
   間柱のウェブと、間柱のフランジと、間柱の端部において、間柱のフランジ位置から大梁のウェブに沿って延在するリブ板と、前記大梁のフランジ部から前記間柱のそれぞれのフランジ部位に沿って、前記大梁のフランジ縁より突出するそれぞれの突出部を有するベースプレートと、が一体化された、梁下間柱及び梁上間柱と；を有し、
   前記ダブラープレートは前記大梁のウェブに対向して接合され、前記大梁に前記補強部が接合され、
   前記梁下間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記補強部の前記底板と連結され、
   前記梁上間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記補強部の前記天板と連結され、
   前記梁下間柱と前記梁上間柱とが連結されている、
   ことを特徴とする間柱の設置構造。
2. 大梁と間柱とが、それらのウェブの位置をほぼ一致させて設置される間柱の設置構造において、
   前記大梁の片側において、大梁のウェブに対面する大梁の長手方向に分離されたそれぞれの分離ダブラープレートと、間柱のほぼ各フランジの位置において、それぞれ竪向き状態で前記大梁のフランジ縁より突出する突出するそれぞれの分離スチフナと、前記分離スチフナの底位置における分離底板と、前記分離スチフナの天位置における分離天板とが一体化されたそれぞれの分離補強部と；
   間柱のウェブと、間柱のフランジと、間柱の端部において、間柱のフランジ位置から大梁のウェブに沿って延在するリブ板と、大梁のフランジ部から間柱のそれぞれのフランジ部位に沿って、前記大梁のフランジ縁より突出するそれぞれの突出部を有するベースプレートと、が一体化された、梁下間柱及び梁上間柱と；を有し、
   前記分離ダブラープレートは前記大梁のウェブに対向して接合され、前記大梁に前記分離補強部のそれぞれが接合され、
   前記梁下間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記分離補強部におけるそれぞれの前記底板と連結され、
   前記梁上間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記分離補強部におけるそれぞれの前記天板と連結され、
   前記梁下間柱と前記梁上間柱とが連結されている、
   ことを特徴とする間柱の設置構造。
3. 前記竪スチフナの突出端に前板を一体化してある請求項１又は２記載の間柱の設置構造。
4. 前記ベースプレートの突出部と平行に、前記大梁のフランジ縁より突出する強化板が設けられ、間柱のフランジ及び前記リブ板と一体化されている請求項１又は２記載の間柱の設置構造。
5. 前記強化板は、前記間柱のフランジの外側においては間柱端部におけるほぼフランジ幅にわたる外部と、前記間柱のフランジの内側においては前記間柱のほぼウェブ位置から、前記大梁のフランジ縁より突出する内部とを有する、請求項３記載の間柱の設置構造。
6. 大梁と間柱とを、それらのウェブの位置をほぼ一致させて間柱を設置する工法であって、
   ダブラープレートと、間柱のほぼフランジのそれぞれの位置において前記大梁の片側に突出するそれぞれの竪スチフナと、底板と、天板とが一体化された補強部と；
   ウェブと、フランジと、間柱の端部において、間柱のフランジ位置から大梁のウェブに沿って延在するリブ板と、大梁のフランジ部から間柱のそれぞれのフランジ部位に沿って、前記大梁のフランジ縁より突出するそれぞれの突出部を有するベースプレートと、が一体化された、梁下間柱及び梁上間柱と；を準備する準備工程と、
   前記ダブラープレートは前記大梁のウェブに対向して接合し、前記大梁に前記補強部を接合し、前記梁下間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記補強部の前記底板と連結し、前記梁上間柱のベースプレートは、大梁のフランジを介して前記補強部の前記天板と連結し、前記梁下間柱と前記梁上間柱とを連結する連結工程と、
   を含むことを特徴とする間柱の設置工法。

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