JP4245442B2 - 増築部の躯体構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨造の躯体を持った建物に於ける屋根やベランダの上部に上階を増築する際に有利な増築部の躯体構造に関し、特に、増築を進める際に屋根やベランダに於ける壊すべき部位の面積を可及的に小さくし得るようにした増築部の躯体構造に関するものである。

住宅では屋根やベランダの上部を居室にする所謂増築を行うことがある。一般的な住宅に於ける梁は、増築を見込んで設計されることはなく、当初の設計で、上部構造が屋根であるか或いはベランダであるかに応じて設定される荷重に対し最適な強度を発揮し得るように構成されている。このため、上部に単位面積当たりの設計荷重が増加する例えば居室を増築する場合、現在の梁（既存梁）を補強することが必須となる。

既存梁を補強する場合、内装の一部（主として天井）を撤去して既存梁そのものを交換する方法或いは既存梁の下側に補強用の梁（補強梁）を沿わせて補強する方法、既存梁の上部にある屋根やベランダを撤去して露出させた既存梁の上部に補強梁を沿わせて補強する方法（例えば特許文献１参照）、既存柱の上部に溶接等の手段で固定した継ぎ柱に単独で目的の増築に耐え得る強度を持った新たな梁を接続する方法、等の方法があり、これらの方法が選択的に採用されている。前記各方法は何れも、増築部の下階の居室部分の天井や屋根或いはベランダを略全面にわたって撤去するような作業を必要としている。

特許文献１に記載された技術は、平屋の軽量鉄骨造建物に２階を増築する際に利用する接合金具に関するものであり、１階柱の上端側面に１階梁の端面をボルト接合しておき、１階柱の上端面に２階柱受け金具をボルトで固定すると共に下端部に２階梁をボルト接合した２階柱を固定し、更に、１階梁と２階梁のフランジどうしをボルトを用いて接合したものである。即ち、この技術では、平屋の屋根部分を撤去して１階梁を露出させ、この梁の上部に２階梁を沿わせて両端を２階柱の側面に、下フランジを１階梁の上フランジに夫々結合させたものである。

特開昭５６−１２２４５０号公報

増築工事を行う場合、建物の住人が居住し続けることが可能であるか否かという点は重要なことである。即ち、増築前の建物に居住している住人は増築工事中であっても居住し続けることが可能であれば、引っ越しに伴う費用の発生をなくして有利である。このため、増築工事を建物の外部（上部構造の更に上部）から行うこと、既存梁の補強や増築部の柱を設置する際に外壁や屋根或いはベランダの破壊を可及的に小さくすることが好ましい。

しかし、前述した従来の方法では、下階の内装（主として天井）を撤去することから工事期間中、この下階に居住し続けるのが困難となるという問題や、既存梁に補強梁を添わせることから下階の天井高さが低くなって居住性を損なうという問題が生じる。また既存梁の上部に補強梁を添わせた構造としても、屋根やベランダを撤去することが必要であり、工事期間中下階に居住し続けるのが困難となる。

また既存柱の上端に継ぎ柱を溶接してこの継ぎ柱に単独で増築部の荷重を負担することが出来る梁を接続した構造であっても、継ぎ柱を既存柱に溶接するための作業スペースを確保するには既存柱の上端部分の周辺にある外壁や屋根，ベランダを大きく撤去することが必要であり、工事期間中下階で居住し続けることが困難となる。特に、継ぎ柱に接続する梁は単独で増築部の荷重を負担することから、既存梁は構造上何ら寄与しないこととなり、無駄が生じることとなる。また溶接による接合の場合、強度は作業員の技量によって大幅な変動があることが多く、現場溶接の品質を管理することは困難な部類に属する。このため、現場での溶接作業を排除した工事とすることが好ましい。

本発明の目的は、増築に際して既存の建物の解体部位を可及的に少なくし、且つ既存梁の強度も増築部の荷重の負担に寄与し得るようにした合成梁と、増築部の躯体構造を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る合成梁は、既存梁を利用して上階を増築する際の増築部の躯体構造であって、既存梁に取り付けられ所定の高さを持った束と、前記既存梁に沿って配置されると共に前記束に取り付けられた新設床梁と、からなるものである。

また本発明に係る増築部の躯体構造は、既存梁を利用して上階を増築する際の増築部の躯体構造であって、既存梁の直上の水平面構成部材に該既存梁に沿って形成された複数の孔に配置されると共に該既存梁に取り付けられ上部取付片が前記水平面構成部材よりも高い位置にある束と、前記既存梁に沿って配置されると共に前記束に取り付けられた新設梁と、既存柱の直上の水平面構成部材に形成された孔に配置され該既存柱に対し水平移動が拘束されて接合された新設柱と、を有し、前記新設柱の側面に前記新設梁の端部をボルト接合したものである。

ここで、水平面構成部材とは、屋根やベランダの水平面（略水平な面を含む）を構成する部材をいう。しかし、既存の屋根の場合、屋根面が必ずしも平坦である必要はなく、水平な面を構成する部材を有するものであれば含むものである。例えば水平なパネルの上部に木造等で勾配屋根の架構が形成されている場合であっても、該水平なパネルを含む部分を水平面構造部材として認識することが出来る。

上記増築部の躯体構造に於いて、新設柱の下端部が、既存柱に載置される載置片と、既存柱に載置されたとき該既存柱の側面に接続された縦材（ガセットプレート）を嵌合する嵌合片とを有して構成されることが好ましい。

上記合成梁では、既存梁と、該既存梁に束を介して取り付けた新設床梁（以下「補強用の梁」という）とによって構成されるため、補強用の梁の上部に構成される増築部の荷重を該補強用の梁から束及び既存梁を介して既存柱に伝達することが出来る。このため、束によって既存梁と新設梁が構造的に一体となり、各々の梁が荷重を負担するので、増築部の荷重を単独で負担し得るような性能を持った梁を用いる場合と比較して補強用の梁のせいを低くすることが出来る。従って、増築部の居室の床の厚さを可及的に薄くして室内空間の高さを確保することが出来る。

また上記増築部の躯体構造では、既存梁に取り付けた束の上部取付片が水平面構成部材よりも高い位置にあるため、該上部取付片に取り付けた新設梁（以下「補強用の梁」という）は水平面構成部材に干渉することがない。即ち、既存梁毎に該既存梁の直上の水平面構成部材に束を挿入し得る程度の孔を少なくとも２個形成することで、該既存梁に沿って補強用の梁を取り付けることが出来る。従って、増築に際し水平面構成部材を最小限度破壊することで、増築部の補強用の梁を設置することが出来る。

補強用の梁の端部が既存柱の直上に配置されると共に水平方向の移動が拘束された新設柱の側面にボルト接合されることによって、増築部に水平力が作用した場合、この力に関わらず、新設柱及び補強用の梁が水平移動することがなく、強度を保持することが出来る。また水平力により新設柱に上方への力（引き抜き力）が作用したとき、この力は新設柱から補強梁，束を介して既存梁，既存柱に伝達され、該既存柱によって支持される。従って、増築部に水平力及び上方への力が作用しても、これらの力に対抗することが出来る。

特に、新設柱の下端部に設けた嵌合片を、既存柱の上端部分の側面に接続される二方向或いは三方向の既存梁に対応する縦部材に嵌合させることで、新設柱の水平方向への移動を拘束することが出来る。即ち、既存柱に新設柱を載置すると共に嵌合片を縦部材に嵌合するという簡単な作業で新設柱を設置することが出来、且つこの新設柱に新設梁をボルト接合することで、溶接手段を排除して増築部の躯体を構成することが出来る。

また既存柱に新設柱を接続する場合、或いは新設柱に補強用の梁を接合する場合、溶接作業を排除しているため、作業員の技能に左右されることなく接合部の品質を安定して保持することが出来る。

本発明に係る合成梁は、既存の建物の屋根部分或いはベランダ部分を支持する鉄骨造の躯体を構成する既存梁に鋼製の束を介して鋼製の補強床梁，補強梁からなる補強用の梁を添わせて一体化したものである。

既存梁は当初の建物に設定された負荷荷重を支持し得るのに充分な強度と剛性を有する鋼製の梁として構成されている。従って、既存梁の両端は通し柱を含む既存柱の側面に所定の構造（例えばボルトを利用して）で固定されている。既存梁の形状については特に限定するものではないが、上部にフランジを含む平坦面を有することが必要である。即ち、既存梁としては、Ｈ形鋼や、一対のＣ形鋼或いは溝形鋼を背合わせにして一体化した鋼材、更には山形鋼と平板とを組み合わせて上部フランジを形成した鋼材等の鋼材であって良い。

束は既存梁に補強用の梁を取り付ける機能を有するものであり、単に合成梁を構成する場合には形状や高さを限定するものではない。しかし、増築部の既存梁に合理的に補強用の梁を取り付けることを目的とした場合、束の高さは、該束を既存梁に取り付けたとき上部に設けた補強用の梁を取り付けるための部材（上部取付片）が既存梁の直上に構成されている屋根やベランダの略水平な面を構成する部材（水平面構成部材）の上面と略等しいか或いは上面よりも高い位置にあることが好ましい。

既存梁に取り付ける束の数は２個或いは２個以上であれば良く、数量を限定するものではない。特に、既存梁が短く或いは既存梁に添わせた補強用の梁に分布荷重が作用するような場合には２個の束を利用することが好ましく、補強用の梁に集中荷重が作用するような場合には該荷重の作用点、或いは補強用の梁の略中央の位置にも束を配置することが好ましい。

既存梁に取り付ける２個の束の位置は、該既存梁の端部に可及的に接近した位置であることが好ましい。このように、束を既存柱に接近させた既存梁に取り付けることで、補強用の梁の端部付近で引き抜き力がかかった場合に合成梁として機能することが可能となる。

補強用の梁は、増築部の荷重を支持すると共に束を介して既存梁に伝えるものである。従って、補強用の梁は前記機能を有するものであれば良く、断面形状や寸法を限定するものではない。特に、増築部では既存梁に束を介して取り付けられるため、この束の高さ分増築部の床面レベルが高くなり、天井高さを既存の居室の天井と同じ高さとすると増築部の居室に於ける床面から天井面までの高さが小さくなる。従って、補強用の梁のせいは低い程好ましい。

上記の如く、既存梁に取り付けた束に補強用の梁を取り付けて構成した合成梁では、補強用の梁に作用する荷重を補強用の梁単独で負担することがないため、補強用の梁を構成する鋼材を必要以上に大きくすることなく、合理的な構造とすることが可能である。

また本発明に係る増築部の躯体構造は、増築部に対応する既存梁の直上の水平面構成部材に既存梁に沿って複数の孔を形成しておき、この孔に束を配置して既存梁に取り付けると共に束に補強用の梁を取り付け、更に、既存柱の直上の水平面構成部材に孔を形成して増築部の柱となる新設柱を水平方向への移動を拘束して載置することで取り付け、この新設柱の側面に補強用の梁の端部をボルト接合したものである。

一般的な鉄骨造の建物、特に住宅を対象とする中低層建物では、梁は負担すべき荷重や力に対抗し得るように合理的な断面性能を持って設計される。また柱も同様に合理的な断面性能を持って設計されるものの、加工性を含む生産上の観点から設定されることが多く、例えば２階部分が載置されていない部位の柱であっても２階部分が載置された部位の柱と同一断面（同一強度）を有することが多い。即ち、既存柱に接合された既存梁の上部に増築する場合、既存梁は補強する必要が生じるが、既存柱は特別な補強を必要としないことが多い。

従って、本発明に係る増築部の躯体構造も既存梁を補強する構造に関するものであり、既存柱の補強は含まないものとする。

本発明は、増築すべき部位が略水平な陸屋根やベランダのように、該増築すべき部位に配置されている既存梁の直上に配置されている水平面構成部材によって平坦な面が形成されている場合に有利である。しかし、屋根は必ずしも略水平な面が形成された陸屋根にもに適用されるものではなく、例えば水平に配置された軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）パネルを有し、該ＡＬＣパネルの上部に木造等によって勾配屋根の架構が形成されている場合には、前記ＡＬＣパネルを水平面構成部材として機能させることが可能である。このような水平面構成部材を有する場合、この水平面構成部材が増築工事を進行させてゆく際に居室と外部とを隔離する隔離部材として機能し、増築工事の際の降雨や騒音の居室内への侵入を最小限に抑えることが可能となる。特に、ＡＬＣパネルの上部に設けた勾配屋根の部位を増築する際には、勾配屋根の架構のみを撤去し、ＡＬＣパネルを隔離部材として残したまま、増築工事を進めることが可能である。

上記躯体構造に於いて、既存梁の直上に配置されている水平面構成部材は何ら限定するものではなく、目的の建物に於ける当初の水平面構成部材であって良い。この水平面構成部材としては、軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）パネルを利用して構成されたものであると好ましいが必ずしもＡＬＣパネルである必要はない。

既存梁の直上にある水平面構成部材に該既存梁に沿って形成される孔は、２個或いは２個以上形成され、束を挿入して該束を既存梁に取り付ける作業を実施し得る程度の径があれば良い。束の既存梁に対する取付構造は特に限定するものではなく、ボルト，ナットを利用する構造であって良い。しかし、ワンサイドファスナーと呼ばれる一方向からの作業でボルトを締結し得る締結具を利用することが好ましい。このようなワンサイドファスナーを利用する場合、水平面構成部材に形成される孔は、束の下端に設けた既存梁に対する下部取付片の寸法よりも僅かに大きい径を有することが好ましい。このように、束の下部取付片の寸法よりも僅かに大きい径を持った孔を利用することで、増築部の下に存在する居室に対する迷惑度を可及的に軽減することが可能である。

水平面構成部材に孔を形成するには、該水平面構成部材を構成する材料を加工するのに最適な工具を用いることが好ましい。例えば、水平面構成部材がＡＬＣパネルを利用して構成されたものの場合、予め設定された径を持ったホールソーを用いることで、容易に孔を形成することが可能である。

束は既存梁に取り付けられると共に上部に補強用の梁を取り付ける機能と、補強用の梁に作用する荷重を既存梁に伝える機能を有し、特に、既存梁に取り付けられたとき、上部に設けた上部取付片が既存梁の直上にある水平面構成部材の上面よりも高い位置となるような高さを有している。

束を既存梁に取り付ける構造は特に限定するものではなく、例えば鉄骨造のプレハブ住宅のように、予め既存梁のフランジに建物に設定されたモジュールに従って孔が形成されている場合、この孔を利用することが好ましい。また既存梁に孔が形成されていない場合には、現場加工を施すことが必要となる。

このため、束は、既存梁に取り付けられる下部取付片と、補強用の梁を取り付ける上部取付片と、両取付片を接続すると共に予め設定された高さに保持する起立片とによって構成されることが好ましい。特に、束を既存梁に取り付ける際にワンサイドファスナーを利用して水平面構成部材の上面側からの作業を行うような場合、下部取付片にワンサイドファスナーを締結する孔を形成すると共に上部取付片の前記孔と対向する位置にワンサイドファスナーを貫通させる孔を形成しておくことが好ましい。このような束は、フラットバーを組み合わせ、或いはフラットバーと形鋼を組み合わせて構成することが可能である。

上記の如く、束を既存梁に取り付けたとき、該束の上部取付片が既存梁の直上にある水平面構成部材の上面よりも高い位置にあることによって、この上部取付片に補強用の梁を載置したとき、補強用の梁の下面が水平面構成部材に干渉することがない。従って、水平面構成部材に孔以外の追加工を施すことなく、増築部の補強用の梁を設置することが可能となる。

上記の如く、束の高さは、上部取付片が水平面構成部材の上面よりも高くなれば良いため、特に数値として限定するものではない。しかし、束の高さが高くなるのに従って該束に取り付けた補強用の梁の上面の高さも高くなることとなり、これに伴って増築部の居室の高さが制限される虞が生じる。このため、束は既存梁に取り付けたとき、上部取付片が該上部取付片に補強用の梁を取り付ける作業を円滑に進行し得る程度、水平面構成部材の上面よりも高くなる位置にあるように設定されることが好ましい。

補強用の梁は、増築部の荷重を支持すると共に該荷重を束，既存梁を介して既存柱に伝える機能を有する。補強用の梁は既存梁と共に合成梁としての性能を発揮するものであり、増築部の配置位置に於ける負担荷重に対する断面性能を持った合成梁として設計され、その後、この合成梁の断面性能から既存梁の断面性能を除いた断面性能を有する梁として設定される。従って、補強用の梁は、増築部の配置に於ける負担荷重を単独で支持する梁と比較すると小さい断面積とせいを有する。

上記の如く、補強用の梁は既存梁と共に増築部に作用する荷重や力を支持し得る合成梁としての機能を発揮し得るものであれば良く、断面形状や寸法を限定するものではない。このため、既存梁がＨ形鋼によって構成されている場合であっても、補強用の梁が必ずしもＨ形鋼である必要はなく、Ｃ形鋼とフラットバーとを組み合わせて角パイプ状に形成したものであっても良く、リップ溝形鋼を対向させて組み合わせて形成したもの等を選択的に採用することが可能である。

補強用の梁は、端部が既存柱に水平方向の移動を拘束された新設柱の側面にボルト接合される。即ち、補強用の梁の端部が新設柱にボルト接合されることによって、新設柱に作用する引き抜き力を補強用の梁に伝え得るように構成されている。そして、補強用の梁は、端部が新設柱にボルト接合されて新設柱に掛かる力を、束，既存梁を介して既存柱に伝えている。

補強用の梁は少なくとも一方の端部が新設柱に接合されるものの、必ずしも両端が新設柱に接合されるものではなく、他方の端部が既設の建物を構成する通し柱に接合ざれることもある。即ち、増築部がベランダやペントハウスに繋がる屋上であるような場合、ベランダに面した居室を構成する通し柱やペントハウスを構成する通し柱が存在する。このような場合、増築部の補強用の梁をこの通し柱に接合することが好ましい。

増築部の外周部に配置される補強用の梁ではブレースが設けられることがある。この場合、耐震要素を構成する柱の取付部で、或いは柱の取付部の位置に関わらず略中央で、束を介して補強用の梁と既存梁とを接続しておくことが好ましい。このように、補強用の梁に荷重の作用点が存在する場合、該作用点毎に、或いは補強用の梁の略中央に束を配置しておき、この束を介して既存梁と補強用の梁を接続することで、補強用の梁と既存梁とからなる合成梁としての機能をより好ましく発揮させることが可能となる。

新設柱は、既存柱の上部に水平方向への移動を拘束された状態で載置される。この新設柱の断面性能は増築部の荷重や作用する力に対抗し得るものであれば良く、既存柱と同じであるか否かを問うものではない。しかし、既存柱の上端に載置して用いるものであることから、該既存柱と同じ断面形状を持った材料によって構成されていることが好ましい。

既存柱の上端部に載置した新設柱の水平方向への移動を拘束する手段としては、例えば既存柱の上端付近の余剰のボルト孔にボルト接合する方法や、既存柱の上端部の側面に接続されるガセットプレートに嵌め込む方法があり、夫々選択的に採用することが可能である。

上記の如く、新設柱を既設柱の上端部に水平方向への移動を拘束して載置して増築部を構成することによって、増築部に水平方向の力が作用しても、この力によって新設柱が移動することはなく、この水平方向の力は補強用の梁から束，既存梁を介して既設柱に伝えられて支持される。また増築部に上方への力が作用したとき、この力は補強用の梁から束，既存梁を介して既設柱に伝えられて支持される。

次に本発明に係る増築部の躯体構造を図を用いて説明し、合わせて合成梁の構成を説明する。図１は増築部を説明するためのキープランを示す図である。図２は増築部の躯体構造を説明する展開斜視図であり、図１のII−II矢視図である。図３は補強梁と既存梁及び既存柱と新設柱との接合関係を説明する図である。図４は束の構成を説明する図である。図５は新設柱の柱脚部の構成を説明する拡大図と斜視図である。図６は補強床梁の構成を説明する図である。

図１は、既存の建物に於けるベランダに既存上階２と連続した増築部１を構成する際の一部のキープランの例を示している。このプランでは、Ｘ２〜Ｘ４の通りとＹ２，Ｙ３の通りの交点３には既存上階２を構成する通し柱３が設けられており、Ｘ１の通りとＹ１〜Ｙ３の通りの交点４、及びＸ２〜Ｘ４の通りとＹ１の通りの交点４はベランダ１の外周に相当し、管柱（既存柱４）が設けられている。

増築部１の外周を囲む位置には外通り梁としての合成梁Ａが構成され、増築部１の内部には中通り梁としての合成梁Ｂが構成されている。また選択された合成梁Ａに耐震要素Ｃが構成されている。

外通り梁を構成する合成梁Ａは、増築部１の外壁に含まれた状態で構成される。このため、せいが高くとも増築部１の居室高さに影響を与えることがなく、高い断面性能を持った合成梁Ａを構成することが可能である。また中通り梁を構成する合成梁Ｂは、増築部１の居室部分に配置される。このため、合成梁Ｂのせいの高さは居室高さに影響を与えることとなり、低いせいで可及的に断面性能を高めて構成されている。（以下、合成梁Ａを構成する補強用の梁を補強梁といい、合成梁Ｂを構成する補強用の梁を補強床梁という）

次に、増築部１の外周部の立面の構成について、図２のＸ４通りのＹ１，Ｙ２の架構により説明する。増築部１のＹ２通りには既存上階２を構成する通し柱３が存在しており、Ｙ１の通りには既存柱４が存在している。Ｘ４通りに沿って合成梁Ａを構成する既存梁１１が配置されており、この既存梁１１の一方の端部は通し柱３の側面に接合され、他方の端部は既存梁４に接合されている。既存梁１１の上部フランジ１１ａには、ベランダの床を構成する水平面構成部材３１が載置されている。この水平面構成部材３１は、ＡＬＣパネル３１ａと、ＡＬＣパネル３１ａの上面に施工された防水モルタル３１ｂと、防水モルタル３１ｂの上部に施工された防水シート３１ｃとによって構成されている。

既存梁１１の上面であって長手方向の両端部の近傍及び略中央に夫々束２１が配置されると共に既存梁１１に取り付けられている。既存梁１１に取り付けられた束２１に補強梁１２が取り付けられており、該補強梁１２の一方の端部が既存柱４の上端に載置した新設柱１３にボルト１４によって接合され、他方の端部が通し柱３にボルト１４によって接合されている。そして束２１を介して取り付けた既存梁１１と補強梁１２とによって合成梁Ａが構成されている。

増築部１の天井に相当する位置には上部梁３２が配置されており、該上部梁３２の一方の端部が新設柱１３に、他方の端部が通し柱３に夫々接合されている。更に、補強梁１２と上部梁３２の間であって予め設定された位置に耐震要素Ｃが構成されている。この耐震要素Ｃは、一対の柱３３と、該柱３３を斜めに連結したブレース３４とによって構成されている。尚、本発明では耐震要素Ｃの構成については何ら限定するものではない。

次に、既存梁１１に束２１を介して補強梁１２を取り付けると共に該補強梁１２の端部を新設柱１３、通し柱３に接合する構成について図３〜図５により説明する。尚、図３に於いて、同図（ａ）は耐震要素Ｃが通し柱３に接近して配置されており、これに伴って柱３３が通し柱３の近傍に位置する際の構成を説明する図であり、同図（ｂ）は耐震要素Ｃが新設柱１３に接近して配置されており、これに伴って柱３３が新設柱１３の近傍に位置する際の構成を説明する図である。この構成では、補強梁１２の一方側の端部は通し柱３にボルト１４によって接合され、他方の端部は既存柱４の上端に載置された新設柱１３にボルト１４によって接合される。

既存梁１１はＨ形鋼として構成されており、ウエブ１１ｂの両端に夫々ブラケット１１ｃが固着されている。また通し柱３の所定位置、既存柱４の上端部に於ける所定位置には、ブラケット１１ｃと接合される縦材２２ａを有する取付金物２２がボルト１４によって接合されており、既存梁１１のブラケット１１ｃを取付金物２２の縦材２２ａにボルト１４によって締結することで、各柱３，４に既存梁１１が取り付けられている。この既存梁１１の上フランジ１１ａには、予め設定されたピッチ（建物に設定されたモジュール寸法）で複数の穴１１ｄが形成されている。

既存梁１１の上フランジ１１ａに載置された水平面構成部材３１であって、上フランジ１１ａに形成された穴１１ｄと対応し且つ選択された位置に、ＡＬＣパネル３１ａ，防水モルタル３１ｂ，防水シート３１ｃを貫通する孔３１ｄが形成されている。この孔３１ｄには束２１が配置されると共に既存梁１１の上フランジ１１ａに取り付けられている。束２１は上フランジ１１ａに対しワンサイドファスナー２３によって取り付けられている。

束２１は、図４に示すように、正面視が略Ｔ字型で側面視が略ロ字状の金物として構成されている。束２１の下端部には既存梁１１の上フランジ１１ａに取り付けられる下部取付片２１ａが形成されており、該下部取付片２１ａから起立片２１ｂが起立し、上端部に補強梁１２を取り付ける上部取付片２１ｃが形成されている。特に、下部取付片２１ａにはワンサイドファスナー２３を挿通するための複数のボルト穴２１ｄが形成されており、上部取付片２１ｃのボルト穴２１ｄと対向する位置には夫々ワンサイドファスナー２３の頭部を貫通させると共に該ワンサイドファスナー２３を締結する工具を挿通するための穴２１ｅが形成されている。また上部取付片２１ｃの所定位置には、補強梁１２を取り付ける際にボルトを締結するためのタップ穴２１ｆが形成され、該タップ穴２１ｆは補強片２１ｇによって補強されている。

束２１の高さは、下部取付片２１ａを既存梁１１の上フランジ１１ａに載置して取り付けたとき、上部取付片２１ｃが水平面構成部材３１を構成する防水シート３１ｃの上面よりも高くなるような値を有している。また束２１が略パイプ状に形成されるため高い剛性と耐座屈性能を有し、上部取付片２１ｃに補強梁１２との間に荷重や力を伝える場合であっても、充分に対抗することが可能である。

束２１は、既存梁１１に於ける両端部の近傍に夫々配置され、必要に応じて該既存梁１１の略中央部、或いは補強梁１２に取り付ける柱３３に対応する位置に配置される。例えば本実施例では、既存梁１１の端部に配置された束２１は、通し柱３，既存柱４の中心からモジュール寸法と等しい位置に配置されると共に、上フランジ１１ａの前記位置に形成されている穴１１ｄを利用してワンサイドファスナー２３を挿通することで、既存梁１１に取り付けられている。

束２１の上部取付片２１ｃに補強梁１２が載置され、ボルト１４をタップ穴２１ｆに締結することで取り付けられている。補強梁１２の両端部には夫々縦方向に配置した接合プレート１２ａが設けられており、該接合プレート１２ａを介して通し柱３，新設柱１３に接合し得るように構成されている。

通し柱３の所定位置には、補強梁１２に設けた接合プレート１２ａと接合される接合片２３ａを設けた接合金物２３がボルト１４によって固定されている。また既存柱４の上端に水平方向への移動を拘束されて載置された新設柱１３の下端側の所定位置にも、補強梁１２に設けた接合プレート１２ａと接合される接合片２４ａを設けた接合金物２４がボルト１４によって固定されている。そして通し柱３，新設柱１３に固定した接合金物２３，２４の接合片２３ａ，２４ａに補強梁１２の接合プレート１２ａを対向させてボルト１４によって締結することで、補強梁１２は通し柱３，新設柱１３に接合されている。

上記の如く、通し柱３と既存柱４に両端が接合された既存梁１１と、該既存梁１１に束２１を介して取り付けられると共に一方の端部が通し柱３に他方の端部が新設柱１３に接合された補強梁１２とによって合成梁Ａが構成される。この合成梁Ａでは、既存梁１１と補強梁１２の両端が夫々通し柱３，既存柱４、通し柱３，新設柱１３に接合され、且つ束２１を介して互いに一体化して構成されることから、既存梁１１，補強梁１２夫々単独での断面性能が飛躍的に改善され、高い剛性を持った梁としての機能を発揮することが可能となる。

新設柱１３は既存柱４の上端に水平方向への移動が拘束された状態で載置されている。即ち、新設柱１３は、柱脚部分が既存柱４の上端部分に於ける二方向に設けられた取付金物２２の縦材２２ａに同時に係合することで、水平方向への移動を拘束し得るように構成されている。

新設柱１３の柱脚部は、図５に示すように、下端部に既存柱４の上端に載置される載置片１３ａが設けられており、該載置片１３ａの直交する２辺に沿って嵌合片１３ｂが設けられている。載置片１３ａは、既存柱４の外形寸法よりも大きく、且つ嵌合片１３ｂを設ける側は既存柱４に取り付けた取付金物２２の縦材２２ａに到達し得る寸法を有している。

また嵌合片１３ｂは、取付金物２２の縦材２２ａと嵌合した状態で水平方向の力が作用したとき、この力を支持するのに充分な板厚と縦材２２ａに対する嵌合深さを実現し得る寸法を有する板材として形成され、新設柱１３の二面と並行するように配置されて載置片１３ａの端面に溶接等の手段で固定されている。そして嵌合片１３ｂの新設柱１３の中心軸と一致する位置に取付金物２２の縦材２２ａの厚さと略等しい溝１３ｃが形成されている。

従って、溝１３ｃは直交する二方向に形成されることとなり、新設柱１３を既存柱４に載置すると共に溝１３ｃを縦材２２ａに嵌合させることで、新設柱１３の水平方向への移動を拘束し得るように構成されている。

次に、中通り梁としての合成梁Ｂの構成について図６により説明する。合成梁Ｂは、増築部１の床面を構成する部位に配置される梁であり、可及的にせいを低く抑えて構成されている。

即ち、合成梁Ｂは、既存梁１１の上フランジ１１ａに取り付けた束２１の上部取付片２１ｃに補強床梁１５を取り付けて構成されている。補強床梁１５は、同図（ｂ）に示すように、鋼板をＣ型に折り曲げてフランジ１５ａ，ウエブ１５ｂを成形したＣ形鋼材を用いており、両端に通し柱３，新設柱１３に接合される接合プレート１５ｃが溶接等の手段で固定されている。

そして、補強床梁１５のフランジ１５ａの自由端が下向きになるように配置した状態でウエブ１５ｂを束２１の上部取付片２１ｃに取り付け、更に、補強床梁１５の一方の端部に設けた接合プレート１５ｃを通し柱３に接合すると共に他方の端部に設けた接合プレート１５ｃを新設柱１３に接合することで、既存梁１１と共に合成梁Ｂを構成している。

上記の如く構成された合成梁Ｂでは、既存梁１１と補強床梁１５の両端が夫々通し柱３，既存柱４、通し柱３，新設柱１３に接合され、且つ束２１を介して互いに一体化して構成されることから、既存梁１１，補強床梁１５夫々単独での断面性能が飛躍的に改善され、高い剛性を持った梁としての機能を発揮することが可能となる。

尚、本実施例では、合成梁Ａに用いた束２１を用いたが、合成梁Ｂでは負担すべき荷重が合成梁Ａよりも小さく設定されるため、必ずしも束２１を用いる必要はなく、より簡単な構造、例えば補強片２１ｇを不要とした構造の束を用いることが可能である。そして補強床梁１５を取り付ける際にボルトを用いることなく、ワンサイドファスナー２３を用いても良い。

次に、増築部１に合成梁Ａ，Ｂを有する躯体構造を構成する手順について簡単に説明する。先ず、増築部１の荷重や作用する力等の設計条件に基づいて合成梁Ａを構成する補強梁１２の仕様、合成梁Ｂを構成する補強床梁１５の仕様を設定し、これらの仕様に基づいて補強梁１２，補強床梁１５を製造しておく。

水平面構成部材３１に於ける増築部１に既に配置されている既存梁１１の直上で且つ該既存梁１１に沿って設定された部位に、ホールソー等の工具を用いて２個所或いは３個所の孔３１ｄを形成すると共に、既存柱４の直上の部位に孔３１ｄを形成する。

本実施例の既存梁１１の上フランジ１１ａにはモジュール寸法に対応する位置に複数の穴１１ｄが形成されているため、孔３１ｄはモジュール寸法に対応する部位に形成される。また上フランジ１１ａに穴１１ｃが形成されていない場合には、水平面構成部材３１に孔３１ｄを形成した後、所定位置に穴を形成しておく。

水平面構成部材３１に形成された孔３１ｄ毎に束２１を配置し、下部取付片２１ａに形成したボルト孔２１ｄ，既存梁１１の穴１１ｄにワンサイドファスナー２３を挿通して締結することで、既存梁１１に束２１を取り付ける。また既存柱４の直上に新設柱１３を載置する。このとき、新設柱１３の嵌合片１３ｂを既存柱４に既存梁１１を取り付けるための縦材２２ａに嵌合させることで、該新設柱１３の水平方向への移動を拘束する。

次いで、増築部１の外通り梁に対応して配置された束２１に補強梁１２を配置し、中通り梁に対応して配置された束２１に補強床梁１５を配置し、夫々ボルト１４或いはワンサイドファスナー２３によって取り付け、一方の端部を通し柱３に、他方の端部を新設柱１３にボルト１４によって接合する。

これにより、増築部１の外周部に既存梁１１と補強梁１２とからなるせいの高い合成梁Ａが構成され、増築部の内部既存梁１１と補強床梁１５とからなるせいの低い合成梁Ｂが構成される。従って、増築部１に於ける居室部分に配置される合成梁Ｂは、外壁内に配置される合成梁Ａと比較して高さが低くなり、該増築部１に構成される居室の内部高さを可及的に高くすることが可能となる。

その後、通し柱３，新設柱１３の間に上部梁３１を接合し、補強梁１２と上部梁３２との間に耐震要素Ｃを構成する柱３３を接続することで増築部１の躯体を構成することが可能である。

図７は既設柱の上端に載置した新設柱の水平移動を拘束する他の例を示す図である。新設柱１３の下端部には既存柱４に載置される機能と、既存柱４の上端部分に設けた拘束部材２２ｂと接続される機能を持った載置部材１３ｅが溶接等の手段で取り付けられている。この載置部材１３ｅの所定位置にはワンサイドファスナー２３を挿通するための穴１３ｆが形成されている。

また既存柱４の上端部分の側面に取り付けられた取付金物２２の縦材２２ａに於ける新設柱１３の載置部材１３ｅと対向する位置には板状の部材からなる拘束部材２２ｂが溶接等の手段で固定され、載置部材１３ｅに設けた穴１３ｆと対向する位置に、同様にワンサイドファスナー２３を挿通するための穴２２ｃが形成されている。

本実施例では、既存柱４の上端に新設柱１３を載置するに際し、該既存柱４の上端部分に設けた取付金物２２の縦材２２ａに拘束部材２２ｂを溶接等の手段で取り付ける作業が必要となるため、作業性を損なう虞があるものの、拘束部材２２ｂには大きな力が作用する虞はないため、強度的な問題が発生することはない。

本発明は、建築後の長期間を経た鉄骨造の躯体を有する中低層建物、特に住宅を増築する際の躯体構造として採用することが可能である。

増築部を説明するためのキープランを示す図である。 増築部の躯体構造を説明する展開斜視図であり、図１のII−II矢視図である。 補強梁と既存梁及び既存柱と新設柱との接合関係を説明する図である。 束の構成を説明する図である。 新設柱の柱脚部の構成を説明する拡大図と斜視図である。 補強床梁の構成を説明する図である。 既設柱の上端に載置した新設柱の水平移動を拘束する他の例を示す図である。

符号の説明

Ａ，Ｂ 合成梁
Ｃ 耐震要素
１ 増築部
２ 既存上階
３ 交点，通し柱
４ 交点，既存柱
１１ 既存梁
１１ａ 上部フランジ
１１ｂ ウエブ
１１ｃ ブラケット
１１ｄ 穴
１２ 補強梁
１２ａ 接合プレート
１３ 新設柱
１３ａ 載置片
１３ｂ 嵌合片
１３ｃ 溝
１３ｅ 載置部材
１３ｆ 穴
１４ ボルト
１５ 補強床梁
１５ａ フランジ
１５ｂ ウエブ
１５ｃ 接合プレート
２１ 束
２１ａ 下部取付片
２１ｂ 起立片
２１ｃ 上部取付片
２１ｄ ボルト穴
２１ｅ 穴
２１ｆ タップ穴
２１ｇ 補強片
２２ 取付金物
２２ａ 縦材
２３ ワンサイドファスナー
２３，２４ 接合金物
２３ａ，２４ａ 接合片
２２ｂ 拘束部材
２２ｃ 穴
３１ 水平面構成部材
３１ａ ＡＬＣパネル
３１ｂ 防水モルタル
３１ｃ 防水シート
３１ｄ 孔
３２ 上部梁
３３ 柱
３４ ブレース

Claims (3)

1. 既存梁を利用して上階を増築する際の増築部の躯体構造であって、既存梁に取り付けられ所定の高さを持った束と、前記既存梁に沿って配置されると共に前記束に取り付けられた新設床梁と、からなる合成梁。
2. 既存梁を利用して上階を増築する際の増築部の躯体構造であって、既存梁の直上の水平面構成部材に該既存梁に沿って形成された複数の孔に配置されると共に該既存梁に取り付けられ上部取付片が前記水平面構成部材よりも高い位置にある束と、前記既存梁に沿って配置されると共に前記束に取り付けられた新設梁と、既存柱の直上の水平面構成部材に形成された孔に配置され該既存柱に対し水平移動が拘束されて接合された新設柱と、を有し、前記新設柱の側面に前記新設梁の端部をボルト接合したことを特徴とする増築部の躯体構造。
3. 前記新設柱の下端部が、既存柱に載置される載置片と、既存柱に載置されたとき該既存柱の側面に接続された縦材を嵌合する嵌合片とを有して構成されることを特徴とする請求項２に記載した増築部の躯体構造。
   

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