JP3319351B2 - 構造物の耐震補強構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の耐震補強
構造に係り、特に、柱と梁とで囲まれ画成された架構開
口部に対し行われる耐震補強構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、構造物に対する耐震補強方法とし
ては、例えば、構造物の柱の周りに高強度炭素繊維材や
補強板等の補強材を設けたり、また架構開口部に耐震壁
を設けたりして構造物を耐震補強するものが種々提案さ
れている。

【０００３】図７は、構造物２の柱４と梁６とで囲まれ
画成された架構開口部８内に補強体１０を配設した耐震
補強構造の従来例を示したものである。この耐震補強構
造において架構開口部８内に配設される補強体１０は、
柱４や梁６にこれに沿って一体的に接合された鉄骨枠体
部１２と、この鉄骨枠体部１２の内側に掛け渡され介設
された鉄骨ブレース部１４とからなる。鉄骨枠体部１２
や鉄骨ブレース部１４は、例えばＨ型鋼や鋼管等の鉄骨
材から形成されている。鉄骨枠体部１２は、柱４又は梁
６に固設されたアンカー１６を介して一体的に接合され
る。鉄骨枠体部１２と柱４又は梁６との間に形成された
隙間には、モルタル等の充填材１８が介設される。この
ような補強体１０により耐震補強される構造物２は、既
設のものであったり、また新設のものであったりする。

【０００４】このように、構造物２の柱４と梁６とで囲
まれ画成された架構開口部８内に、前述したような補強
体１０が設けられることで、構造物２の柱４や梁６はせ
ん断耐力や曲げ耐力が増し耐震性能が高まる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような鉄骨材からなる補強体１０を設ける耐震補強構
造にあっては、柱４や梁６に対し補強体１０を一体的に
接合するに際し、構築された柱４や梁６に対しアンカー
１６を打ち込まなければならず、アンカー１６の打ち込
み時に騒音や振動が発生して周辺環境に悪影響を及ぼす
という問題があった。このため、耐震補強工事の対象構
造物が例えば病院や精密機器工場などであったり、また
これらの病院や精密機器工場が周辺地域に立設されてい
たりする場合には、これら病院や精密機器工場が稼働し
ている時間帯に工事を行う、いわゆる「居ながら施工」
を行うことができず、工期の長期化を招く等の問題が生
じていた。

【０００６】また、補強体１０の鉄骨枠体部１２や鉄骨
ブレース部１４を形成する鉄骨材は、通常、相当な重量
があるため、取付け等の施工作業に困難を招くととも
に、構造物に大きな荷重負担をかけるなどの問題があっ
た。

【０００７】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、高い耐震補強性能が得られる
上、施工時にはほとんど騒音や振動が発生せず、「居な
がら施工」を可能にすることができるとともに、構造構
成物が軽量で施工作業を容易にすることができ、また構
造物に大きな荷重負担をかけずに済むような構造物の耐
震補強構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明に係る第１の構造物の耐震補強構造にあって
は、構造物の柱と梁とで囲まれ画成された架構開口部内
に、当該架構開口部を上下方向にわたって覆う２枚のＦ
ＲＰ補強パネルをそれぞれ該柱及び該梁に一体的に接合
しつつ左右に並べて配設したことを特徴とする。

【０００９】このような構成の耐震補強構造では、構造
物の柱と梁とで囲まれ画成された架構開口部内に、該架
構開口部を上下方向にわたって覆って左右に並べられて
配設された２枚のＦＲＰ補強パネルが柱に設けた袖壁と
同様な補強効果を発揮する。特に、この耐震補強構造に
あっては、従来のように鉄骨材から形成されるのではな
く、軽量で高強度なＦＲＰから形成されるので、アンカ
ーを使わない樹脂接着等により柱や梁に施工することが
でき、施工により大きな騒音や振動を引き起こすといっ
た不具合を解消することができる。したがって、耐震補
強工事の対象構造物が例えば病院や精密機器工場などで
あったり、またこれらの病院や精密機器工場が周辺地域
に立設されていたりする場合であっても、これら病院や
精密機器工場が稼働している時間帯に工事を行う「居な
がら施工」を行うことができ、工期の長期化を防止する
ことができる。しかも、ＦＲＰ補強パネルは、軽量かつ
高強度であるため、優れた耐震補強性能を得ることがで
きるとともに、また取付等の施工作業が容易で工期の短
縮化が図れ、また構造物に対し大きな荷重負担をかけず
に済む。

【００１０】

【００１１】

【００１２】さらに、前記ＦＲＰ補強パネルの相互間
に、前記架構開口部に要求される耐力に応じた剛性を有
する応力伝達部材を介設する。応力伝達部材は、２枚の
ＦＲＰ補強パネル間を相互に応力伝達可能に連結するも
ので、２枚のＦＲＰ補強パネルの相互間に一体性を確保
し、架構開口部に対し、ブレースを配設した場合と同じ
様な耐震補強効果をもたらす。この応力伝達部材をより
高剛性に形成すれば、架構開口部に相当大きな耐震補強
効果をもたらすことができ、応力伝達部材の剛性を調節
することで、架構開口部に要求される耐力に応じた所望
の耐震補強を行うことができる。

【００１３】また、本発明に係る第２の構造物の耐震補
強構造にあっては、構造物の柱と梁とで囲まれ画成され
た架構開口部内に、当該架構開口部を左右方向にわたっ
て覆う２枚のＦＲＰ補強パネルをそれぞれ該柱及び該梁
に一体的に接合しつつ上下に並べて配設するとともに、
該ＦＲＰ補強パネルの相互間に、該架構開口部に要求さ
れる耐力に応じた剛性を有する応力伝達部材を介設した
ことを特徴とする。

【００１４】このような耐震補強構造では、構造物の柱
と梁とで囲まれ画成された架構開口部内に、架構開口部
を左右方向にわたって覆う上下に並べられて配設された
２枚のＦＲＰ補強パネルは、床側から腰壁を、また天井
側からたれ壁をそれぞれ配設した場合と同様な耐震補強
効果を発揮する。２枚のＦＲＰ補強パネルは、軽量かつ
高強度であるため、前記場合と同様、優れた耐震補強構
造を得ることができるとともに、また取付等の施工作業
が容易で工期の短縮化が図れ、また構造物に対し大きな
荷重負担をかけずに済む。また、２枚のＦＲＰ補強パネ
ル間の応力伝達部材は、前記場合と同様、架構開口部に
対しブレースを配設した場合と同じ様な耐震補強効果を
もたらし、応力伝達部材の剛性を調節することにより、
所望の耐震補強を行うことができる。さらに、この応力
伝達部材が上下に並べられて配設された２枚のＦＲＰ補
強パネル間に介設されたことで、架構開口部に対して
は、柱（間柱）を設けた場合と同様な補強効果が得ら
れ、長期積載荷重に対する耐力増強効果や耐震補強効果
を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る構造物の柱・
梁耐震補強工法の実施の形態について、添付図面に基づ
き説明する。尚、従来と同一の構成要素には同一の符号
を付すものとする。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】図１〜３は、本発明に係る構造物の耐震補
強構造の第１の実施の形態を示したものである。構造物
２は、上下２つの梁６ａ，６ｂと、左右２つの柱４ａ，
４ｂとにより囲まれた矩形状の平面的な架構開口部８を
有するものである。構造物２は、既存のものでも良く、
また新設のものであってもよい。本実施形態に係る耐震
補強構造では、図１に示すように、構造物２の架構開口
部８内に、２枚のＦＲＰ補強パネル３２を左右に並べて
配設したものである。２つのＦＲＰ補強パネル３２は、
軽量かつ高強度な繊維強化複合材（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉ
ｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ：ＦＲＰ）からなるも
ので、具体的には、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン
といったＦＲＰ素材から形成される。２つのＦＲＰ補強
パネル３２は、架構開口部８の右側部及び左側部をそれ
ぞれ上下方向にわたって覆っている。すなわち、２枚の
ＦＲＰ補強パネル３２は、その外形形状が架構開口部８
の右側部及び左側部の内側形状にそれぞれ対応して成形
されている。そして、各ＦＲＰ補強パネル３２の各上下
両端部は、上側及び下側の梁６ａ，６ｂに各々一体的に
接合されている。また、左側のＦＲＰ補強パネル３２
は、その左端縁部が架構開口部８の左側の柱４ａに、右
側のＦＲＰ補強パネル３２は、その右端縁部が右側の柱
４ｂにそれぞれ一体的に接合されている。これら各ＦＲ
Ｐ補強パネル３２と柱４ａ，４ｂ又は梁６ａ，６ｂとの
接合は、例えばエポキシ樹脂接着剤等の接着材を用いて
行う。なお、各ＦＲＰ補強パネル３２と柱４ａ，４ｂ又
は梁６ａ，６ｂとの接合箇所は、必ずしも各ＦＲＰ補強
パネル３２と柱４ａ，４ｂ又は梁６ａ，６ｂとの双方が
相互に近接した部分全体にわたっている必要がなく、部
分的に接合されていてもよい。

【００２５】各ＦＲＰ補強パネル３２は、図２に示すよ
うに、主に平板部３４とリブ部３６とからなる。平板部
３４は、所定の肉厚を有するＦＲＰからなる板材から形
成されている。一方、リブ部３６は、平板部３４の外縁
部にフランジ状に形成されたもので、ＦＲＰ補強パネル
３２と柱４ａ，４ｂ又は梁６ａ，６ｂとの接合部に沿っ
て形成されている。リブ部３６は、前記ＦＲＰ以外に、
金属等の他の材質から形成されていもよい。このように
リブ部３６が形成されていることで、ＦＲＰ補強パネル
３２と柱４ａ，４ｂ又は梁６ａ，６ｂとの間に大きな接
合面積を確保することができ、ＦＲＰ補強パネル３２と
柱４ａ，４ｂ又は梁６ａ，６ｂとの間の接合力を増大さ
せ、相互の一体性を高めることができる。

【００２６】また、ＦＲＰ補強パネル３２の右又は左端
縁部中央に形成された切欠部３８は、ＦＲＰ補強パネル
３２を上下に弯曲させて撓ませることができるようにす
るためのものである。切欠部３８は、ＦＲＰ補強パネル
３２のリブ部３６から平板部３４にかけて大きく食い込
んで形成されている。この他、切欠部３８は、このよう
に平板部３４に大きく食い込む必要はなく、リブ部３６
にのみ形成されていてもよい。また、切欠部３８は、必
ずしもＦＲＰ補強パネル３２の右又は左端縁部中央に形
成される必要はなく、ＦＲＰ補強パネル３２を撓ませる
ことができれば、他の箇所に形成されていもよい。この
ように、ＦＲＰ補強パネル３２を撓ませることができれ
ば、当該ＦＲＰ補強パネル３２を架構開口部８内に配設
するに、撓ませて架構開口部８にはめ込むことができ、
施工作業を容易にすることができる。

【００２７】また、各ＦＲＰ補強パネル３２には、相互
に対向した部分に、すなわち、左側のＦＲＰ補強パネル
３２では右端縁部、右側のＦＲＰ補強パネル３２では左
端縁部に各々沿ってそれぞれ、ＦＲＰ補強パネル３２の
相互間隔を上下両側から漸次狭めてゆくように傾斜して
形成されたテーパ部４０を設けるようにする。このよう
なテーパ部４０をＦＲＰ補強パネル３２に設ければ、図
３に示すように、ＦＲＰ補強パネル３２の相互間に上下
両側からテーパ部４０に沿ってくさび等の挿入物４２を
圧入することにより、２枚のＦＲＰ補強パネル３２に対
し相互に離隔する方向に相当な押圧力を加えることがで
きる。これにより、ＦＲＰ補強パネル３２を柱４ａ，４
ｂ又は梁６ａ，６ｂに相当な力で押し当てることがで
き、これを各ＦＲＰ補強パネル３２と柱４ａ，４ｂ又は
梁６ａ，６ｂとの接合の際に行えば、双方の間の接着性
を高めることができる。ここで、くさび等の挿入物４２
については、ＦＲＰ補強パネル３２の施工後、抜き外し
てもよいのはもちろん、介装された状態のままにしてお
いてもよい。

【００２８】前記ＦＲＰ補強パネル３２については、現
場で製作してもよい他、予め工場で製作してから現場に
持ち込むようにしてもよい。

【００２９】このように構造物２の柱４ａ，４ｂと梁６
ａ，６ｂとで囲まれ画成された架構開口部８内に、ＦＲ
Ｐ補強パネル３２が左右に並べられて配設されることに
より、柱４ａ，４ｂに袖壁を設けた場合と同様な補強効
果を得ることができる。また、ＦＲＰ補強パネル３２
は、軽量で高強度なため、従来のように鉄骨材で耐震補
強する場合と異なり、アンカーを使わない接着材等によ
り柱４ａ，４ｂや梁６ａ，６ｂに施工することができ、
「居ながら施工」を行うことができる。また、ＦＲＰ補
強パネル３２は、それ自体が軽量である上、高強度なた
め、従来と遜色のない耐震性能を断面サイズの小さい構
成材で実施することができ、相当な軽量化を図れ、取付
け等の施工作業が容易で、構造物２に対しあまり大きな
荷重負担をかけずに済む。また、従来の架構による補強
で必要となるサポート（支柱）が不要となり施工性も良
くなる。

【００３０】ところで、前記第１の実施の形態では、柱
４ａ，４ｂと梁６ａ，６ｂとで囲まれ画成された架構開
口部８が矩形状に形成されているが、本発明ではこれに
限らず、他の形状に形成されていてもよい。この場合、
前記２つのＦＲＰ補強パネル３２の外形形状は、それぞ
れ架構開口部８の右側部又は左側部の内側形状に各々対
応して形成するようにする。また、ＦＲＰ補強パネル３
２には、必ずしもリブ部３６や切欠部３８、テーパ部４
０を設ける必要はない。また、前記２枚のＦＲＰ補強パ
ネル３２は、左右に間隔をあけて配設されているが、前
後に間隔をあけて配設されていてもよく、その他、他の
形態で配設されていもよい。

【００３１】図４は、本発明に係る構造物２の耐震補強
構造の第２の実施の形態を示したものである。この耐震
補強構造は、前記第１の実施の形態の２枚のＦＲＰ補強
パネル３２の相互間に形成された隙間内に応力伝達部材
４４を介設したものである。応力伝達部材４４は、２枚
のＦＲＰ補強パネル３２間を相互に応力伝達可能に連結
するもので、例えばシアパネルなどの応力伝達可能な部
材から形成される。応力伝達部材４４は、架構開口部８
の対角線上に位置して配設されている。応力伝達部材４
４は、ＦＲＰから形成されても、他の材質から形成され
てもよい。

【００３２】このように２枚のＦＲＰ補強パネル３２の
相互間に応力伝達部材４４を介設することによって、２
枚のＦＲＰ補強パネル３２を相互に一体化することがで
きる。これによって、架構開口部８にこれを歪ませよう
とする変形外力が加わったときには、架構開口部８に対
し、対角線方向に沿ってブレースを配設した場合と同じ
様な耐震補強効果を得ることができる。そして、この応
力伝達部材４４をより高剛性に形成すれば、応力伝達部
材４４に入力されるせん断応力等の応力に対する耐力が
増加されて架構開口部８の耐震補強性能が増強されるの
で、応力伝達部材４４の剛性を調節することによって、
架構開口部８に要求される耐力に応じた所望の耐震補強
を行うことができる。

【００３３】ところで、前記第２の実施の形態では、前
記２枚のＦＲＰ補強パネル３２が左右に間隔をあけて配
設され、前記応力伝達部材４４は、その相互間に介設さ
れているが、前記２枚のＦＲＰ補強パネル３２が、前後
に間隔をあけて配設されている場合やその他、他の形態
で配設されている場合には、これに応じて２枚のＦＲＰ
補強パネル３２間に介設するようにする。また、応力伝
達部材４４は、必ずしも架構開口部８の対角線上に配設
されている必要はない。

【００３４】図５及び６は、本発明に係る構造物２の耐
震補強構造の第３の実施の形態を示したものである。こ
の耐震補強構造は、前記第１の実施の形態の場合と同様
なＦＲＰ補強パネル３２を２枚、構造物２の柱４ａ，４
ｂと梁６ａ，６ｂとで囲まれ画成された架構開口部８内
に上下に並べて、前記第１の実施の形態の場合と同様に
エポキシ樹脂接着材等を用いていて配設したものであ
る。各ＦＲＰ補強パネル３２は、架構開口部８を左右方
向にわたって覆うものである。各ＦＲＰ補強パネル３２
は、左右両側の柱４ａ，４ｂにそれぞれエポキシ樹脂接
着材等により一体的に接合され、上側のＦＲＰ補強パネ
ル３２は上側の梁６ａに、また下側のＦＲＰ補強パネル
３２は下側の梁６ｂにそれぞれエポキシ樹脂接着材等に
より一体的に接合されている。そして、２枚のＦＲＰ補
強パネル３２の相互間に形成された隙間内には、前記第
２の実施の形態の場合と同様に、シアパネル等からなる
応力伝達部材４４を介設している。この応力伝達部材４
４は、架構開口部８の対角線上に位置して配設されてい
る。

【００３５】このようにＦＲＰ補強パネル３２を上下に
並べて配設した場合には、２枚のＦＲＰ補強パネル３２
からは、床側から腰壁を、また天井側からたれ壁をそれ
ぞれ配設した場合と同様な耐震補強効果を得ることがで
きる。また、架構開口部８に対しては、前記第２の実施
の形態の場合と同様に、架構開口部８にこれを歪ませよ
うとする変形外力が加わったときに、架構開口部８の対
角線に沿ってブレースを配設した場合と同じ様な耐震補
強効果を得ることができる。その上、架構開口部８に対
しては、柱（間柱）を設けた場合と同様な補強効果が得
られ、長期積載荷重に対する耐力増強効果や耐震補強効
果を得ることができる。また、応力伝達部材４４の剛性
を調節すれば、前記第２の実施の形態の場合と同様に、
所望の耐震補強を行うことができる。

【００３６】ところで、これらの実施の形態では、柱４
ａ，４ｂと梁６ａ，６ｂとで囲まれる架構開口部８が矩
形状に画成されているが、本発明はこれに限らず、他の
形状に画成されていても同様に適用することができる。
また、これらの実施の形態では、構造物２が前記架構開
口部８を複数箇所有する場合には、ＦＲＰ補強体２０や
ＦＲＰ補強パネル３２は、１箇所の架構開口部８に限ら
ず、複数箇所にわたって各々配設されてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上発明の実施の形態で説明したように
本発明に係る第１の構造物の耐震補強構造によれば、構
造物の柱と梁とで囲まれ画成された架構開口部を上下方
向にわたって覆って左右に並べられて配設された２枚の
ＦＲＰ補強パネルは、柱に設けた袖壁と同様な補強効果
を発揮するとともに、軽量で高強度なＦＲＰから形成さ
れるので、従来のように鉄骨材から形成することなく、
優れた耐震補強性能を得ることができる。従って、アン
カーを使わない樹脂接着等により柱や梁に施工すること
ができ、施工により大きな騒音や振動を引き起こすとい
った不具合を解消することができる。このことから、耐
震補強工事の対象構造物が例えば病院や精密機器工場な
どであったり、またこれらの病院や精密機器工場が周辺
地域に立設されていたりする場合であっても、これら病
院や精密機器工場が稼働している時間帯に工事を行う
「居ながら施工」を行うことができ、工期の長期化を防
止することができる。また、取付等の施工作業が容易で
工期の短縮化が図れ、また構造物に対し大きな荷重負担
をかけずに済む。

【００３８】

【００３９】さらに、ＦＲＰ補強パネルの相互間に、架
構開口部に要求される耐力に応じた剛性を有する応力伝
達部材を介設すれば、架構開口部には、ブレースを配設
した場合と同様な耐震補強効果が得られるとともに、こ
の応力伝達部材の剛性を調節することにより、架構開口
部に要求される耐力に応じた所望の耐震補強を行うこと
ができる。

【００４０】また、本発明に係る第２の構造物の耐震補
強構造によれば、構造物の柱と梁とで囲まれ画成された
架構開口部内に、架構開口部を左右方向にわたって覆う
２枚のＦＲＰ補強パネルを上下に並べて配設すること
で、床側から腰壁を、また天井側からたれ壁をそれぞれ
配設した場合と同様な優れた耐震補強効果を得ることが
できるとともに、ＦＲＰ補強パネルが軽量なため、取付
等の施工作業が容易で工期の短縮化が図れ、また構造物
に対し大きな荷重負担をかけずに済む。また、ＦＲＰ補
強パネルの相互間に、架構開口部に要求される耐力に応
じた剛性を有する応力伝達部材を介設したことで、架構
開口部には、前記場合と同様、ブレースを配設した場合
と同じ様な耐震補強効果が得られ、応力伝達部材の剛性
を調節することにより、所望の耐震補強を行うことがで
きる上、柱（間柱）を設けた場合と同様な補強効果が得
られ、長期積載荷重に対する耐力増強効果や耐震補強効
果を得ることができる。また、このような耐震補強構造
では、アンカーを使わず接着材等により施工が可能であ
るため、「居ながら施工」を行うことができ、工期の長
期化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る構造物の耐震補強構造の第１の実
施の形態を示した正面図である。

【図２】 本発明に係るＦＲＰ補強パネルの一実施形態を
示した斜視図である。

【図３】 本発明に係る第１の実施の形態におけるＦＲＰ
補強パネルの施工方法の一例を示した説明図である。

【図４】 本発明に係る構造物の耐震補強構造の第２の実
施の形態を示した正面図である。

【図５】 本発明に係る構造物の耐震補強構造の第３の実
施の形態を示した正面図である。

【図６】 本発明に係る構造物の耐震補強構造の第３の実
施の形態の他の作用を説明した正面図である。

【図７】 従来の構造物の耐震補強構造の一例を示した正
面図である。

【符号の説明】

２ 構造物 ４ 柱 ６ 梁 ８ 架構開口部 ３２ ＦＲＰ補強パネル ３４ 平板部 ３６ リブ部 ４０ テーパ部 ４２ 挿入物 ４４ 応力伝達部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｅ０４Ｂ 2/56 ６０５ Ｅ０４Ｂ 2/56 ６０５Ｆ ６０５Ｍ ６１１ ６１１Ｄ ６２２ ６２２Ｂ ６２２Ｎ ６３２ ６３２Ｂ ６３２Ｃ ６３２Ｎ ６４３ ６４３Ａ ６５１ ６５１Ｄ ６５１Ｓ ６５２ ６５２Ｎ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04H 9/02 311 E04H 9/02 321

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物の柱と梁とで囲まれ画成された架
   構開口部内に、当該架構開口部を上下方向にわたって覆
   う２枚のＦＲＰ補強パネルをそれぞれ該柱及び該梁に一
   体的に接合しつつ左右に並べて配設したことを特徴とす
   る構造物の耐震補強構造。
2. 【請求項２】 前記ＦＲＰ補強パネルの相互間に、前記
   架構開口部に要求される耐力に応じた剛性を有する応力
   伝達部材を介設したことを特徴とする請求項１に記載の
   構造物の耐震補強構造。
3. 【請求項３】 構造物の柱と梁とで囲まれ画成された架
   構開口部内に、当該架構開口部を左右方向にわたって覆
   う２枚のＦＲＰ補強パネルをそれぞれ該柱及び該梁に一
   体的に接合しつつ上下に並べて配設するとともに、該Ｆ
   ＲＰ補強パネルの相互間に、該架構開口部に要求される
   耐力に応じた剛性を有する応力伝達部材を介設したこと
   を特徴とする構造物の耐震補強構造。