JP3991876B2 - 耐震補強構造 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存建物の柱梁架構に耐震補強要素を付加する耐震補強構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、鉄筋コンクリート(RC)構造または鉄骨鉄筋コンクリート(SRC)構造からなる既存建物の柱梁架構に対して、枠付の鉄骨ブレースやRC耐震壁等の耐震補強要素を増設することにより、既存建物の耐震性能を向上させるようにした各種の耐震補強構造が知られている。
【0003】
図6は、ブレースを用いた従来の耐震補強構造の一例を示すもので、図中符号1は既存のRC造の柱、2はRC造の梁である。この耐震補強構造においては、H形鋼からなる矩形状の外枠51と、この外枠51内に架設された一対のブレース52とにより耐震補強要素(枠付のブレース)が構成され、当該耐震補強要素の外枠51が後施工アンカーによって躯体に固定されている。すなわち、柱1と梁2の内周に、所定間隔で複数の後施工アンカーを打設するとともに、外枠51の外周に複数のスタッドを取り付け、躯体と外枠51との間隙S3にモルタル等を充填して固化させることにより、これらが一体化されている。また、柱1の外周にはその全長に亘って炭素繊維7が巻き付けられ、これによって、当該柱1に対する補強が施されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、図7は、耐震壁を用いた従来の耐震補強構造の一例を示しており、この耐震補強構造においては、柱1と梁2の内周に、所定間隔で複数の後施工アンカー8を打設するとともに、耐震壁53の形成位置に割裂防止筋9を配筋して、その周囲に型枠を設置した後に、当該型枠内にコンクリートを充填して硬化させることにより、耐震壁53が躯体と一体化された状態で形成されている。また、柱1の外周に炭素繊維7を巻き付けた後に、後施工アンカー8を打設し、柱1に対する補強が施されている。
【0005】
また、図8は、間柱を用いた従来の耐震補強構造の一例を示しており、この耐震補強構造においては、H形鋼からなる矩形状の外枠54と、この外枠54内に鉛直方向に架設された間柱55とにより耐震補強要素(枠付の間柱)が構成され、当該耐震補強要素が、図6の枠付きのブレースと同様の方法で躯体と一体化されている。また、柱1の外周に炭素繊維7を巻き付けることによって、柱1に対する補強が施されている。
【0006】
図9は、耐震構面に開口部を設けた従来の耐震補強構造の一例を示している。この耐震補強構造においては、H形鋼からなる外枠56内に縦枠57を架設し、当該縦枠57により外枠56内を左右に二分して、一方にブレース58を架設し、他方に矩形状の開口部59を形成するようにしている。この開口部59の両側部に配置される縦枠56a、57は、下端部が鋼板60を介して互いに連結されており、この鋼板60はアンカーボルト61によって梁2に固定されている。また、開口部59周囲の柱1や梁2の外周には、炭素繊維7が巻き付けられ、これによって、開口部59周囲の補強が施されている。
【0007】
【特許文献1】
特公平7−74548号公報(第二頁、図2)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の耐震補強構造の場合、耐震補強要素を単に増設するのみでは既存柱1の耐力を補強することができず、補強が必要な場合には、既存柱1に対して炭素繊維7を巻き付ける等の対処が別途必要になるという問題点があった。
さらに、図9に示す従来の耐震補強構造においては、縦枠56a、57の下端部を互いに連結する鋼板60によって段差が生じてしまうといった問題点や、開口部59周囲の既存梁2に対して炭素繊維7を巻き付ける等の対処が別途必要になるといった問題点、開口部59周囲の鋼板60や縦枠56aによって開口部59の有効寸法が小さくなるといった問題点もあった。
【0009】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、既存柱に対する補強を行いつつも、容易に耐震補強要素を増設することができる耐震補強構造を提供することを目的とする。さらに、本発明は、耐震構面に開口部を設ける場合においても、開口部の位置に段差が生じることがなく、また、開口部の有効寸法を拡大することができる耐震補強構造を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、既存建物の柱梁架構に耐震補強要素を付加する耐震補強構造であって、補強する階の柱の外周に、鋼板を巻き付けるとともに、上記柱と梁によって囲まれる位置に上記耐震補強要素を配置して、当該耐震補強要素と上記鋼板とを溶接により互いに剛接合したことを特徴とするものである。
【0011】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の耐震補強要素が、ブレースと、当該ブレースの上下に位置する梁に沿ってそれぞれ水平方向に延びる上下の水平枠とにより構成され、当該水平枠の両端部が上記鋼板にそれぞれ剛接合されていることを特徴とするものである
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の耐震補強要素が、間柱と上下の水平枠とにより構成され、当該水平枠の両端部が上記鋼板にそれぞれ剛接合されていることを特徴とするものである。
【0012】
また、請求項4に記載の発明は、既存建物の柱梁架構に耐震補強要素を付加する耐震補強構造であって、補強する階の柱の外周に、鋼板を巻き付け、上記柱と梁によって囲まれる位置に上記耐震補強要素を配置して、当該耐震補強要素と上記鋼板とを互いに剛接合するとともに、上記耐震補強要素が、上側の梁に沿って水平方向に延び両端が上記鋼板に剛接合された上枠と、下側の梁に沿って水平方向に延び一端が上記鋼板に剛接合された下枠と、この下枠の他端と上記上枠の中途部との間に架設された縦枠と、ブレースとを備えてなることを特徴とするものである。
【0013】
請求項1〜4の何れかに記載の本発明に係る耐震補強構造によれば、既存柱の外周に鋼板を巻き付けるようにしたので、既存柱の剪断耐力およびパンチング耐力を増加させることができる。また、水平枠を上記鋼板に剛接合することで、既存梁の曲げ耐力および剪断耐力を補強することができる。しかも、上記鋼板を利用して、耐震補強要素を既存の柱梁架構に取り付けるようにしたので、容易に当該耐震補強要素の増設を行うことができる。したがって、耐震補強要素の増設に伴うコストの低減、並びに工期の短縮化を図ることができる。
【0014】
また、請求項2および3に記載の発明においては、上下の水平枠の両端部を鋼板にそれぞれ剛接合するようしたので、上下の水平枠の端部どうしを互いに結合するための縦枠を省略することが可能となり、その分のコスト低減を図ることができる。
【0015】
さらに、請求項4に記載の発明においては、下枠を避けるようにして耐震構面に矩形状の開口部が形成されることから、当該開口部の位置に段差が生じることがなくなる。また、上記開口部の周縁に沿って配置される枠材が上枠と縦枠のみとなるので、上記開口部の有効寸法を拡大することもできる。また、水平枠を上記鋼板に剛接合することで、既存梁の曲げ耐力および剪断耐力を補強することができ、その結果、上記開口部まわりの既存梁に対して別途補強を施す必要がなくなる。
【0016】
【発明の実施の形態】
[第一の実施形態]
図1および図2は、本発明に係る耐震補強構造の第一の実施形態を示すものである。図1および図2において、符号1、2は各々既存建物におけるRC造の柱および梁であり、これら柱1および梁2が互いに剛接合されることにより、ラーメン構造の柱梁架構が構成されている。
また、上記柱梁架構を構成する柱1の外周には、その全長に亘って鋼板5が巻き付けられ、当該鋼板5と柱1の隙間S1には、図2(b)に示すように、モルタルグラウトが充填されている。そして、この実施形態では、枠付のブレース10が耐震補強要素として上記柱梁架構に取り付けられている。
【0017】
枠付のブレース10は、図1に示すように、上下の水平枠11、12の間に、ブレース(耐震ブレースまたは制震ブレース)13がハ字状に設けられたもので、全体としては矩形パネル状の面材として機能するように構成されている。
上下の水平枠11、12はそれぞれH形鋼からなり、そのフランジ面11a、12aが、それぞれ梁2の上下面と対向するように、すなわち当該水平枠11、12が上記柱梁架構の面内方向に強軸となるように配置されている。これら水平枠11、12の両端部には、図2(a)および図2(b)に示すように、それぞれブラケット14の一端が添え板15を介してボルト等で結合されており、これらブラケット14の他端は、上記鋼板5にそれぞれ溶接等で接合されている。すなわち、水平枠11、12の両端部が上記鋼板5にそれぞれ剛接合された状態となっている。
【0018】
ブラケット14は、図2(b)に示すように、一端が水平枠11、12(H形鋼)の端面とほぼ同じ形状および寸法に形成されるとともに、他端のフランジ面14aの幅寸法が、対向する上記鋼板5の一側面(ブラケット14との接合面)の水平方向の長さとほぼ一致するように形成されている。このブラケット14のフランジ面14aには、上記鋼板5のはらみを防止するためのスリット17が上記鋼板5側の端部に形成されている。また、フランジ面14aの両側部には、当該ブラケット14と上記鋼板5とを互いに連結するための複数の補強プレート16が、上記鋼板5に跨る状態で取り付けられている。この補強プレート16は、短手方向の長さがフランジ面14aの厚み以上となるように構成されている。また、上下の水平枠11、12と梁2との隙間S2には、モルタルグラウトが充填されている。
【0019】
次に、上記耐震補強構造の施工手順について説明する。先ず、仕上げおよび下地の撤去、目荒しなど、既存躯体に対する準備工事を行った後、後施工アンカーを打設する。なお、モルタルグラウトのみによっても所要の接合強度が得られる場合には、上記後施工アンカーを省略することも可能である。
次いで、複数に分割された鋼板(例えば、コの字型或いはL字型に半割にされた鋼板)を組み立てることにより、上下の梁2に接する位置まで、すなわち既存柱1の全長に亘って鋼板5を巻き付ける。なお、上記ブラケット14は、予め工場にて鋼板5の所定位置に取り付けておくようにする。
【0020】
次いで、水平枠11、12の両端部を、鋼板5に突設されたブラケット14にそれぞれ結合し、これら水平枠11、12の間にブレース13を架設する。
その後、鋼板5と柱1の隙間S1、水平枠11、12と梁2の隙間S2に、それぞれモルタルグラウトを充填して硬化させる。以上により、既存柱1に対する補強が施された状態で、耐震補強要素である枠付のブレース10が既存の柱梁架構に取り付けられる。
【0021】
このように、本実施形態の耐震補強構造によれば、既存柱1の外周にその全長に亘って鋼板5を巻き付けるようにしたので、既存柱1の剪断耐力およびパンチング耐力を増加させることができ、また水平枠11、12を鋼板5と剛接合するようにしたので、既存梁2の曲げ耐力および剪断耐力を補強することができる。しかも上記鋼板5を利用して、耐震補強要素である枠付のブレース10を柱梁架構に取り付けるようにしたので、容易に当該耐震補強要素の増設を行うことができる。したがって、当該耐震補強要素の増設に伴うコストの低減、並びに工期の短縮化を図ることができる。
また、水平枠11、12の両端部をそれぞれ鋼板5に剛接合するようにしたので、水平枠11、12の端部どうしを互いに結合するための縦枠を省略することが可能となり、その分のコスト低減を図ることもできる。
【0022】
なお、この実施形態では、上下の水平枠11、12内に設けるブレース13の数を二本として、これらブレース13をハの字状に配置するようにしたが、これに限られるものではなく、例えば、ブレース13を逆ハの字状やX字状に配置したり、或いはブレース13の数を一本または三本以上としたりすることも可能である。
また、この実施形態では、ブラケット14のフランジ面14aにスリット17を設けるようにしたが、上記鋼板5のはらみが僅かである場合には、スリット17を省略することも可能である。
【0023】
[第二の実施形態]
図3は、本発明に係る耐震補強構造の第二の実施形態を示すものである。この実施形態では、前述した枠付のブレース10の代わりにRC造の耐震壁20が耐震補強要素として、既存建物の柱梁架構に取り付けられている。
すなわち、図3に示すように、上記柱梁架構を構成する柱1の外周には、第一の実施形態と同様に、その全長に亘って鋼板5が巻き付けられ、当該鋼板5と柱1の隙間S1には、モルタルグラウトが充填されている。そして、鋼板5には、複数のスタッドジベル21が突出状態で設けられ、これらスタッドジベル21を利用して耐震壁20が鋼板5と一体化された状態で形成されている。
【0024】
この第二の実施形態の耐震補強構造によれば、前述した第一の実施形態と同様、既存柱1の外周にその全長に亘って鋼板5を巻き付けるようにしたので、既存柱1の剪断耐力およびパンチング耐力を増加させることができる。しかも、上記鋼板5を利用して、耐震補強要素である耐震壁20を柱梁架構に取り付けるようにしたので、容易に当該耐震補強要素の増設を行うことができる。したがって、当該耐震補強要素の増設に伴うコストの低減、並びに工期の短縮化を図ることができる。
【0025】
[第三の実施形態]
図4は、本発明に係る耐震補強構造の第三の実施形態を示すものである。この実施形態では、枠付の間柱30が耐震補強要素として既存建物の柱梁架構に取り付けられている。
すなわち、図4に示すように、上記柱梁架構を構成する柱1の外周には、第一の実施形態と同様に、その全長に亘って鋼板5が巻き付けられ、当該鋼板5と柱1の隙間S1には、モルタルグラウトが充填されている。
【0026】
一方、枠付の間柱30は、上下の水平枠31、32の間に間柱(耐震間柱または制震間柱)33が鉛直方向に架設されたもので、全体としては矩形パネル状の面材として機能するように構成されている。なお、図示例では、間柱33を一本としているが、複数本としてもよい。
そして、水平枠31、32は、各々の両端部が上記鋼板5にそれぞれ剛接合されており、これら水平枠31、32と梁2との隙間S2には、モルタルグラウトが充填されている。
【0027】
この第三の実施形態の耐震補強構造によれば、前述した第一の実施形態と同様、既存柱1および既存梁2に対する補強を行いつつも容易に耐震補強要素である間柱30の増設を行うことができる。
また、水平枠31、32の両端部を鋼板5にそれぞれ剛接合するようにしたので、水平枠31、32の端部どうしを互いに結合するための縦枠を省略することが可能となり、その分のコスト低減を図ることができる。
【0028】
[第四の実施形態]
図5は、本発明に係る耐震補強構造の第四の実施形態を示すものである。この実施形態では、補強枠組40が耐震補強要素として既存建物の柱梁架構に取り付けられている。
【0029】
この補強枠組40は、図5に示すように、上側の梁2に沿って水平方向に延び両端が上記鋼板5に剛接合された上枠41と、下側の梁2に沿って水平方向に延び一端が上記鋼板5に剛接合され上枠41よりも寸法の短い下枠42と、この下枠42の他端と上枠41の中途部との間に架設された縦枠44とを備えている。そして、上枠41の下方には、下枠42との間にブレース43が配設されるとともに、下枠42を避けるようにして、下側の梁2との間に矩形状の開口部40aが形成されている。すなわち、ブレース43が、上枠41、下枠42および縦枠44によって囲まれる領域に配置される一方、開口部40aが、上枠41、下側の梁2、縦枠44によって囲まれる領域に形成されている。また、梁2と上枠41、下枠42との隙間S2には、それぞれモルタルグラウトが充填されている。
【0030】
この第四の実施形態の耐震補強構造によれば、前述した第一の実施形態と同様、既存柱1および上側の既存梁2に対する補強を行いつつも容易に耐震補強要素である補強枠組40の増設を行うことができる。
また、下枠42を避けるようにして矩形状の開口部40aを形成するようにしたので、開口部40aの位置に段差が生じることがなくなる。また、開口部40aの周縁に沿って配置される枠材が上枠41と縦枠44のみとなるので、開口部40aの有効寸法を拡大することもできる。
【0031】
なお、本実施形態では、補強枠組40の一端側に開口部40aを設けるようにしたが、例えば、補強枠組の中間位置に開口部を設けることも可能である。その場合には、開口部を設ける位置の両側に縦枠をそれぞれ配置し、当該開口部を避けるように各縦枠の下端部と鋼板5との間にそれぞれ下枠を架設して、これら下枠と上枠とで囲まれる領域にブレースを配設すればよい。そうすることで、梁2と段差の無い状態で、補強枠組の中間位置に開口部を設けることができる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1〜4の何れかに記載の本発明に係る耐震補強構造によれば、既存柱および既存梁に対する補強を行いつつも容易に耐震補強要素の増設を行うことができる。したがって、耐震補強要素の増設に伴うコストの低減、並びに工期の短縮化を図ることができる。
【0033】
また、請求項2、3および4に記載の発明においては、上下の水平枠の両端部を鋼板にそれぞれ剛接合するようしたので、上下の水平枠の端部どうしを互いに結合するための縦枠を省略することが可能となり、その分のコスト低減を図ることができる。
【0034】
さらに、請求項4に記載の発明においては、下枠を避けるようにして耐震構面内に矩形状の開口部が形成されることから、開口部の位置に段差が生じることがなくなる。また、開口部の周縁に沿って配置される枠材が上枠と縦枠のみとなるので、開口部の有効寸法を拡大することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る耐震補強構造の第一の実施形態を示す正面図である。
【図2】図1の鋼板と水平枠との接合部周辺を拡大したもので、(a)は正面図、(b)は断面図である。
【図3】本発明に係る耐震補強構造の第二の実施形態を示す断面図である。
【図4】本発明に係る耐震補強構造の第三の実施形態を示す正面図である。
【図5】本発明に係る耐震補強構造の第四の実施形態を示す正面図である。
【図6】ブレースを用いた従来の耐震補強構造の一例を示す正面図である。
【図7】耐震壁を用いた従来の耐震補強構造の一例を示す断面図である。
【図8】間柱を用いた従来の耐震補強構造の一例を示す正面図である。
【図9】耐震構面に開口部を設けた従来の耐震補強構造の一例を示す正面図である。
【符号の説明】
1 柱
2 梁
5 鋼板
10 枠付のブレース(耐震補強要素)
11、12、31、32 水平枠
13、43 ブレース
20 耐震壁(耐震補強要素)
30 枠付の間柱(耐震補強要素)
33 間柱
40 補強枠組(耐震補強要素)
40a 開口部
41 上枠
42 下枠
44 縦枠

Claims (4)

  1. 既存建物の柱梁架構に耐震補強要素を付加する耐震補強構造であって、補強する階の柱の外周に、鋼板を巻き付けるとともに、上記柱と梁によって囲まれる位置に上記耐震補強要素を配置して、当該耐震補強要素と上記鋼板とを溶接により互いに剛接合したことを特徴とする耐震補強構造。
  2. 上記耐震補強要素は、ブレースと、当該ブレースの上下に位置する梁に沿ってそれぞれ水平方向に延びる上下の水平枠とにより構成され、当該水平枠の両端部が上記鋼板にそれぞれ剛接合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. 上記耐震補強要素は、間柱と上下の水平枠とにより構成され、当該水平枠の両端部が上記鋼板にそれぞれ剛接合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。
  4. 既存建物の柱梁架構に耐震補強要素を付加する耐震補強構造であって、補強する階の柱の外周に、鋼板を巻き付け、上記柱と梁によって囲まれる位置に上記耐震補強要素を配置して、当該耐震補強要素と上記鋼板とを互いに剛接合するとともに、
    上記耐震補強要素が、上側の梁に沿って水平方向に延び両端が上記鋼板に剛接合された上枠と、下側の梁に沿って水平方向に延び一端が上記鋼板に剛接合された下枠と、この下枠の他端と上記上枠の中途部との間に架設された縦枠と、ブレースとを備えてなることを特徴とする耐震補強構造。
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