JP3211098U - 既設鉄骨建築物における耐震補強構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】現存の見た目を犠牲にすることなく、比較的容易に耐震性を向上可能な既存建物における耐震補強構造体を提供する。【解決手段】既設鉄骨建築物の上下の梁４に補強体１０を固定して取り付ける既設鉄骨建築物における耐震補強構造体であって、補強体１０は、各梁４に固定され鉛直方向に直列に配置される一対の補強部材１１、１２、と、補強部材１０間を直列的に繋ぐ連結体２６と、を備え、一方の補強部材１２と連結体２６との間には弾性体２１が介在している。また、一方の補強部材１２に対して他方の補強部材１１を鉛直方向に移動させるためのガイド手段を備えている。【選択図】図２

Description

本願は、既設鉄骨建築物における耐震補強構造体に関する。

既設の鉄骨建築物に対して、その躯体を補強することにより耐震性を向上させる様々な耐震補強構造体が考えられている。

このような耐震補強構造体の一種として、建物内の柱梁構面内に鉄骨性のブレースや鉄筋コンクリート造の壁を増設し、剛性と耐力を共に向上させるものが知られている。

壁の増設には、既存の窓を埋めるなどの必要性があり、通風、採光、及びデザイン等を犠牲にする必要性が生じる。

また、ブレースの設置は、出入口を犠牲にする必要性が生じる場合があるとともに、窓への設置によって視界を遮り、さらには、外観上の見栄えが非常に悪くなってしまうなどの不都合が生じる。

そこで、このような課題の一例を解消するために、本願は、現存の見た目を犠牲にすることなく、比較的容易に耐震性を向上可能な既設鉄骨建築物における耐震補強構造体を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本願請求項１に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体は、鉛直方向に延びる複数の柱（２）と、前記柱間に架設された水平方向に延びる梁（４）とにより各階が構成された多層の階層を有する既設鉄骨建築物の上下の各梁に補強体（１０）を固定して取り付ける既設鉄骨建築物における耐震補強構造体であって、前記補強体は、所定の隙間（ｔ）を有して、前記梁に固定され鉛直方向に直列に配置される一対の補強部材（１１、１２）と、各前記補強部材の表面に一部が重ねて配置され、前記補強部材間を直列的に繋ぐ連結体（２６）と、を備え、一方の前記補強部材と連結体との間には弾性体（２１）が介在していることを特徴とする。

また、請求項２に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体は、請求項１に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体において、一方の補強部材に対して他方の補強部材を鉛直方向に移動させるためのガイド手段（２７）を備えていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体は、請求項２に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体において、前記ガイド手段は、前記連結体及び前記弾性体に形成され鉛直方向に延びる長孔（２６ａ）と、一方の前記補強部材に形成され前記長孔に挿入される突起体（２８）と、を備えていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体において、前記連結体は、前記補強部材の両面に設けられていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体において、前記補強部材は、鉛直方向に延びるプレート（４０）を各前記補強部材の表面に重ねて固定するとともに前記梁に固定して前記梁に連結され、前記梁は、一対のフランジ面（１０ｂ）を有するＨ型鋼が用いられ、前記梁には、一対のフランジ面の内側を繋ぐようにして前記プレートの略鉛直線状に延びる補強用プレート（４５）が固定されていることを特徴とする。

多層建物の間取りの一例を示し、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は２階部分の側面図である。 補強体の取付状態を示す図である。 図２のＡ−Ａ断面の下柱部を示す図である。 第１の連結部の正面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 図２のＢ部分拡大図である。

以下、本願の実施形態について添付図面に基づいて説明する。本実施形態の多層建物１は、鉄骨建築物であって、多層の階層を有する建築物である。また、以下の説明において、多層建物１は、３階構造の建物であって、特に２階部分に本考案の耐震補強構造体を設けた構造を一例として説明する。

図１及び図２に示すように、この多層建物１は、Ｈ型鋼を用いて形成されたラーメン構造体をなしており、鉛直方向に延びる柱２と、これら柱２間に架設された水平方向に延びる梁４とにより各階（層）が構成されている。

この多層建物１における各階は、図１（ｂ）に示すように、桁行方向（多層建物のＹ方向）とその桁行方向と直交する梁間方向（多層建物のＸ方向）に沿って配置される仕切体６によって複数の領域に区分けされる。

本考案の耐震補強構造体は、図１に示すように、上述した既設鉄骨建築物である多層建物１の柱２間の任意の位置において、上下の梁４間に補強体１０を鉛直方向に配設することで、既設鉄骨建築物の柱梁接合部の応力を減少させながら、剛性を上げて、振動に対する変位を大幅に小さくするものである。

補強体１０は、図２に示すように、連結部１５を介して、鉛直方向に直列に配置される一対の補強部材１１、１２が所定の隙間ｔを有して連結して構成される。補強部材１１、１２は好適には、図３に示すように、基体１０ａとこの基体１０ａの両側にフランジ面１０ｂを有する側体１０ｃとにより構成されるＨ型鋼が好適に用いられる。このＨ型鋼は、強軸方向に作用するように配置され、具体的には、図１（ｂ）に示すように、多層建物１の柱２方向にフランジ面１０ｂが対向するようにして配置される。

また、連結部１５は、補強部材１１、１２の左右両側（フランジ面１０ｂ）に設けられる第１の連結部１６と、補強部材１１、１２の基体１０ａの前後どちらか一方（若しくは両側）に設けられる第２の連結部１７と、を備えている。

第１の連結部１６は、補強部材１１、１２のフランジ面１０ｂに配置されて両方の補強部材１１、１２を連結するものであって、図５に示すように、（耐力を低減させる主要因である）軸力を受けないように、一方の補強部材側（図２中では補強部材１２）に重ね合わせるようにして配置される図中斜線部で示す緩衝材２１（例えば、板状に形成されたゴム等で構成される弾性部材等）と、他方の補強部材側（図２中では補強部材１１）に重ね合わせるようにして配置される前記緩衝材２１と厚みがほぼ同じ補助プレート２２と、当該緩衝材２１と補助プレート２２を連結するメインプレート２３（本願の連結体）と、を備えている。メインプレート２３は、各補強部材１１、１２に対してボルトナット等の固定具２４によって固定され、緩衝材２１と補助プレート２２は、メインプレート１２と各補強部材１１、１２との間で挟持される。

また、第１の連結部１６には、地震等における柱２や梁４の変形時に、例えば、他方の補強部材１１に対して一方の補強部材１２を鉛直方向に移動させるためのガイド手段２７が設けられている。このガイド手段２７は、メインプレート２３及び緩衝材２１に形成された鉛直方向に延びる長孔２６ａと、この長孔２６ａに挿入される突起体２８と、を備えて構成される。突起体２８は、一方の補強部材１２のフランジ面１０ｂに溶接等によって突出して設けられている。

また、この突起体２８は、図４に示すように、メインプレート２３の取付時に長孔２６ａの略中央部に挿入されて配置される。

地震時には、突起体２８が長孔２６ａ内を移動することで補強部材１２が補強部材１１に対して鉛直方向へとガイドされ、補強部材１１、１２が水平方向へと移動することによる座屈を防止する。

また、図２に示すように、第２の連結部１７は、補強部材１１、１２の基体１０ａの表面（若しくは基体１０ａの表面及び裏面の両方）に配置されて両方の補強部材１１、１２を連結するものであって、略板状の連結体２６を備えている。また、一方の補強部材側（図２中では補強部材１２）において、当該連結体２６と補強部材１２との間には、図２及び図３に示すように、軸力を受けないように図中斜線部で示す緩衝材２１（例えば、板状に形成されたゴム等で構成される弾性部材等）が設けられる。この連結体２６は、図２に示すように、各補強部材１１、１２に対してボルトナット等の固定具によって固定される。

また、図２及び図６に示すように、補強体１０は、上下に配置される梁４、４にそれぞれの補強部材１１、１２の端部がプレート４０を介して取り付けられる。プレート４０は、一般的に突き合わせ溶接と称される溶接方法によって梁４に取り付けられ、プレート４０が補強体１０に対してボルトナット等の固定具４２によって固定されることで、補強体１０と梁４とが連結される。

また、補強体１０を設けたことによって、梁４の強度が不足するため、当該梁４の内側のフランジ面１０ｂ同士を繋ぐように板状の補強用プレート４５が取り付けられて梁４が補強される。補強用プレート４５は、プレート４０の略鉛直線状に配置され、溶接によって梁４に固定される。さらに、必要に応じて当該平行に設けられた一対の補強用プレート４５の間の梁４の基体にすみ肉溶接によって補強用プレート４５を重ね合わせるようにして固定しても構わない。

次に、上述した補強体１０を用いた耐震補強工法について説明する。

まず、施工者によって、既設鉄骨建築物である多層建物１に関し、開口部等を考慮して、補強体１０の設置位置が決定される。また、補強体１０は、Ｈ型鋼を用い、強軸方向に作用するようにして配置される。

次に、決定した設置位置に従って、壁面を切り出し、階層の上下に水平方向に延びる梁４、４を露出させるとともに、補強体１０を設置すべき壁面を露出させる。

次に、図２に示すように、補強体１０を梁４に固定するためのプレート４０を溶接によって梁４の外側上部に固定するとともに、梁４を補強する補強用プレート４５を梁４の内側に取り付ける。

次に、連結体１５により連結された第１及び第２の補強部材１１、１２で構成される補強体１０が、当該梁４、４の上下にプレート４０を介して固定具４２を用いて固定される。

最後に、モルタル等を用いて柱脚を元に戻し、壁面処理を施した上で、補強体１０の設置処理を終了する。

以上に説明したように、本実施形態の多層建物１における耐震補強構造体は、既存の多層建物１の上下の梁４に補強体１０を鉛直方向に取り付けるものであって、この補強体１０は、多層建物１を構成する鉛直方向に延びる柱２と平行に配置されて前記梁４に取り付けられる一対の補強部材１１、１２と、各前記補強部材１１、１２を直列的に繋ぐ連結体２３と、を備え、一方の補強部材１２側には、連結体２３との間に弾性体２１を介在させている。

このように構成された耐震補強構造体によれば、既設鉄骨建築物の柱梁接合部の応力を減少させながら、剛性を高めることができるので、振動に対する変位を大幅に小さくすることができ、簡易な構成ながら、地震に対する多層建物の安全性を容易に高めることが可能となる。

また、本実施形態の耐震補強構造体に用いる補強体１０は、多数階を有する耐震補強を行うにあたり、変形に弱い階の剛性を上げる際に、柱間に大きくブレースを掛ける余地が無い場合に特に効果的である。なお、ブレースによる補強の場合、この補強部分のフレーム剛性が極端に高くなり、関連する柱直下から基礎までを含め応力の増大が生じ、局部的に大きな負荷を生じさせることが考えられるが、本実施形態の補強体は、その構造上、軸力を負担しないため、基本構造モデルに変更がなく上述したような問題は生じない。

そして、本実施形態の補強体１０は、各階を構成する大梁間に上下を固定して挿入し、変形量の大きい階の上下に配置される大梁の支点間距離（大梁と補強体の間の距離、各補強体間の距離）が短くなることでこれら大梁の剛性を容易に上げることが可能であって、補強体１０を入れた層及びその層の上下の層も変形量を小さくできる。同時に補強体１０の両側接合部に応力が分配され、この間柱を挿入したことで影響する各部材の応力を全て減少させながら、耐震強度を上げることができる。

また、このような補強体１０を用いることで、最も一般的な構造計算方法で特別に高度な調査等を必要とせずに耐震補強設計に取り組むことが可能である。

また、一般的なブレースと異なり、ほぼ自由に設置することができ、設置個所の数と配置のバランスにより耐震目標に応じた補強が可能である。

なお、本実施形態は一形態であって、この形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態の多層建物１で用いられる鉄骨部材は一般的にＨ鋼と称される鉄骨を用いているが、他の形態を代用しても構わない。また、本実施形態では、ガイド手段として、鉛直方向に形成された長孔２６ａを突起体２８が移動する形態としたが、特にこの形態に限定されるものではなく一般的に周知なガイド手段を適用することができる。また、本実施形態では、突起体２８を一方の補強部材１２に設けるようにしたが、他方の補強部材１１に設けても構わない。

また、本実施形態では、多層建物１を一例として説明したが、必ずしも多層である必要はなく、１階建ての建物であっても構わない。

また、１階部分に本実施形態の補強体１０を取り付ける場合には、梁として機能するコンクリート材にケミカルアンカー等を埋め込み、補強体１０を取り付けたことによりその下方での強度不足を補えば良い。

１ 多層建物
２ 柱
４ 梁
１０ 補強体
１１、１２ 補強部材
２１ 弾性体
２３ メインプレート
４０ プレート
４５ 補強用プレート

Claims (5)

1. 鉛直方向に延びる複数の柱と、前記柱間に架設された水平方向に延びる梁とにより各階が構成された多層の階層を有する既設鉄骨建築物の上下の各梁に補強体を固定して取り付ける既設鉄骨建築物における耐震補強構造体であって、
   前記補強体は、
   所定の隙間を有して、前記梁に固定され鉛直方向に直列に配置される一対の補強部材と、
   各前記補強部材の表面に一部が重ねて配置され、前記補強部材間を直列的に繋ぐ連結体と、を備え、
   一方の前記補強部材と連結体との間には弾性体が介在していることを特徴とする既設鉄骨建築物における耐震補強構造体。
2. 一方の補強部材に対して他方の補強部材を鉛直方向に移動させるためのガイド手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体。
3. 前記ガイド手段は、
   前記連結体及び前記弾性体に形成され鉛直方向に延びる長孔と、
   一方の前記補強部材に形成され前記長孔に挿入される突起体と、を備えていることを特徴とする請求項２に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体。
4. 前記連結体は、前記補強部材の両面に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体。
5. 前記補強部材は、プレートを各前記補強部材の表面に重ねて固定するとともに前記梁に固定して前記梁に連結され、
   前記梁は、一対のフランジ面を有するＨ型鋼が用いられ、
   前記梁には、一対のフランジ面の内側を繋ぐようにして前記プレートの略鉛直線状に延びる補強用プレートが固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の既設鉄骨建築物における耐震補強構造体。

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