JP4285427B2 - 建築物の耐震補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、斜め格子状に構成される建築物の耐震補強構造に関する。

従来、既存建築物における耐震補強として、柱梁に囲われた開口部の対角線に、軽量で施工性に優れる鉄骨ブレースを設ける方法が多く採用されている。これによると、建築物の水平方向に作用する力（水平力）を鉄骨ブレースに負担させる機能を有するため、建築物を地震に強い構造として補強できる効果がある。
しかし、鉄骨ブレースは、大きな水平力を受けると、軸方向に圧縮力がかかり、たわみが生じて鉄骨ブレースの耐力が低下するという問題があった。
このようなことから、軸方向に作用する圧縮力を減少させ、且つ鉄骨ブレースと同等以上の耐震性を得られる構造として、例えば特許文献１に提案されている耐震ブロックがある。
特許文献１は、鉄骨と鉄筋が入った菱形状のプレキャストコンクリートをなす耐震ブロックであり、その菱形を形成する４辺を互いに斜め方向に位置させて配置される。そして、この耐震ブロックを組み合わせることにより、開口部に斜め格子状の耐震補強を構成したものである。この構造によると、予め菱形状の耐震ブロックを製作しておくことができるため、施工が簡略化されて、施工期間を短縮できるという効果がある。
特開平９−２８７２９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の耐震補強構造では、耐震ブロックの単体重量が大きいため、施工の際にハンドリングしにくいなど取り扱いが困難であるという欠点がある。
また、この耐震ブロックは、現場外で予め製作された製品であるため、現場でその形状や寸法を変更することはできない。したがって、施工される既存躯体において、階高や柱梁間の寸法が場所によって異なる場合などに、これに合わせた寸法の微調整が難しいという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、軽量な部材により斜め格子状を構成することで施工性を向上させ、既存躯体寸法に対する適合性を向上させるようにした建築物の耐震補強構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係る建築物の耐震補強構造では、建築物の開口部に設けられて建築物の耐震性能を補強する耐震補強部材を設置する耐震補強構造において、１又は２以上の異なる長さを有する鋼材を長さ方向及び交差方向に組み合わせるユニット鋼材と、ユニット鋼材の鋼材同士の接合部を固着する連結プレートとを備え、複数の鋼材を同一面上をなすように組み合わせて、組合わせた面を連結プレートで固着することでユニット鋼材を斜め格子状に形成してなり、ユニット鋼材の両側を別のユニット鋼材で交差方向に挟み込み、連結プレートで相対する別のユニット鋼材の端部をボルトで連結する交差接合部を有することを特徴としている。
本発明では、例えば２種以上の長さの異なるユニット鋼材を任意に組み合わせることにより、水平方向に対して斜め２方向に一定間隔をもって各々平行となる斜め格子状をなす耐震補強構造を構成することができる。このように、長さの異なるユニット鋼材を準備しておくことで、補強する建築物の開口部の大きさに合わせて、ユニット鋼材の組み合わせを変更できるため、建築物の既存躯体における階高や柱梁間の寸法に対する適合性を向上させることができる。
そして、ユニット鋼材同士をボルト接合とすることにより、接合作業が簡略化され、施工時間を短縮することができる。
また、単体のユニット鋼材は、例えばＨ型鋼などの軽量な部材であることから、設置の際にハンドリングがよく、取り扱いが容易である。このため、組み立て時間を短縮でき、施工性を向上させることができる。

また、本発明に係る建築物の耐震補強構造では、交差して接合するユニット鋼材同士は、直交していることが好ましい。
本発明では、ユニット鋼材同士の接合端部に角度を付ける必要がないため、加工が容易となる。

また、本発明に係る建築物の耐震補強構造は、複数のユニット鋼材が、施工前に予め接合されていることが好ましい。
本発明では、現場における接合箇所を減少できるため、施工時間を短縮できる。

本発明の建築物の耐震補強構造によれば、長さの異なるユニット鋼材を任意に組み合わせることにより、補強する建築物の開口部の大きさに合わせて、ユニット鋼材の組み合わせを変更できるため、建築物の既存躯体における階高や柱梁間の寸法に対する適合性を向上させることができる。
そして、ユニット鋼材同士をボルト接合とすることにより、接合作業が簡略化され、施工時間を短縮することができる。
また、単体のユニット鋼材は、設置の際にハンドリングしやすい長さにユニット化されていることから、取り扱いが容易である。このため、組み立て時間を短縮でき、施工性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１は実施の形態による斜め格子状を構成する耐震補強構造を示す側面図、図２はユニット鋼材同士の接合箇所を示す拡大斜視図、図３はユニット鋼材の配置を示す図、図４は図１に示すユニット鋼材のＡ−Ａ線断面図である。

本実施の形態による建築物の耐震補強構造は、図１に示すように、建築物などにおいて、柱２０と梁２１とに囲まれた開口部Ｒに耐震補強部材１を設けたものである。
図１に示すように、耐震補強部材１は、１または２以上の異なる長さに形成され剛性の高いＨ型鋼などからなる棒状のユニット鋼材２と、開口部Ｒの同一面上でユニット鋼材２同士を接合する平板形状をなす連結プレート３とからなる。

ユニット鋼材２同士の接合箇所には、図２に示すように、一方向に配置されたユニット鋼材２の両側から、別のユニット鋼材２を直交方向に挟みこむようにして接合する直交接合部１０と、ユニット鋼材２同士の端部を対面させて直列に接合する直列接合部１１（図３参照）とがある。各接合部１０、１１は、互いに同一の高さとなり、段差は形成されない。
ここで、連結プレート３は、直交接合部１０と、直列接合部１１とに対応する２種からなり、図２に示す連結プレート３は、直交接合部１０に対応したものである。さらに、ユニット鋼材２のフランジ２ａと連結プレート３には、ボルトを相互に挿通できるように所定位置にボルト孔２ｂ、３ａが設けられている（図４参照）。
そして、図２および図４に示すように、ユニット鋼材２のフランジ２ａと連結プレート３とは、連結プレート３によって直交接合部１０または直列接合部１１（図１参照）が上下方向から挟み込まれ、ボルト４とナット５によって固定されている。

ユニット鋼材２は、図３に示すように、４種類の長さの異なるユニットからなり、ユニット鋼材２同士が互いに平行なユニット鋼材２、２の間隔Ｄを１スパンとすると、２スパンの長さを有する第１鋼材６と、１．５スパンの第２鋼材７と、１スパンの第３鋼材８と、０．５スパンの第４鋼材９とから構成されている。
なお、第１〜第４鋼材６〜９の各長さについては、０．５スパン毎の間隔で設定しているが、これに限定されることはない。また、ユニット鋼材２の最大長さについても限定されることはなく、その重量や取り扱い易さを考慮して決定することが好ましい。

図３に示すように、ユニット鋼材２は、開口部Ｒの同一面上で、第１〜第４鋼材６、７、８、９を、柱２０や梁２１に対して斜め４５°で２方向に夫々平行となるように所定間隔Ｄをもって組み合わされて、直交接合部１０および直列接合部１１を形成することによって斜め格子状をなす耐震補強部材１が構成されている。

このユニット鋼材２の配置については、図４に示す図１のＡ−Ａ線断面のように、第１鋼材６を開口部Ｒの略中央に互いに平行に配列させ、その両端（図中左右端部）に第２鋼材７が直交して当接させることで直交接合部１０を形成する。そして、この第２鋼材７を介して、この第１鋼材６と同方向に第３鋼材８が接合されている。また、第１鋼材６の中間部は、その両側を第２鋼材７によって直交方向に挟まれて接合されている。さらに、この第２鋼材７の延長線上には第４鋼材９が接合されている（図３参照）。
このように、長さの長いユニット鋼材２（例えば第１鋼材６）を効率よく斜め格子状となるように配置することで、ユニット鋼材２同士の接合箇所を減少することができ、組み立て時間を短縮することができる。

次に、上述した構成からなる耐震補強部材１を、建築物の柱２０と梁２１に接合する方法について説明する。
図１および図３に示すように、開口部Ｒの内側には、Ｈ型鋼からなる枠部材２２が設けられている。この枠部材２２と柱２０、梁２１とは、柱２０や梁２１から内方に突設させたアンカー筋２３と、枠部材２２の外方に突設されたスタッドボルト２４とが重ね合わされ、その周囲にモルタルなどの充填材２５が接着充填されて固定されている。そして、耐震補強部材１を構成するユニット鋼材２が、溶接などの固定手段によって枠部材２２に接続されている。

上述した本実施の形態による斜め格子状を構成する耐震補強構造では、従来と同等の耐震補強機能をもたせることができ、また開口部Ｒは完全に遮へいされずに斜め格子状をなすユニット鋼材２同士の間に開口があるため、採光、眺望、通風などを確保することもできる。
また、本実施の形態による建築物の耐震補強構造では、第１〜４鋼材６、７、８、９の組み合わせや配置を任意に変更することにより、補強する開口部Ｒの大きさに合わせて、容易に斜め格子状を構成する耐震補強部材１を配置できる。このため、建築物の既存躯体における階高や柱梁間の寸法に対する適合性を向上させることができる。
また、単体のユニット鋼材２は、Ｈ型鋼などからなる軽量な部材であるため、従来技術にあるプレキャストコンクリートでブロック化されたものと比較して、設置の際にハンドリングがよく、取り扱いが容易である。このことから、組み立て時間を短縮でき、施工性を向上させることができる。

以上、本発明による建築物の耐震補強構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では単体のユニット鋼材２を組み合わせて斜め格子状を構成しているが、ユニット鋼材２は必ずしも単体である必要はない。例えば、設置作業に支障にならない重量でユニット鋼材２を組み合わせて、部分的な斜め格子を予め作っておいてもよい。このようにすることで、現場における接合箇所を減らせることができ、施工にかかる工期を短縮することが可能となる。
また、本実施の形態では第１〜第４鋼材６〜９の４種類の長さのユニット鋼材２を使用しているが、ユニット鋼材２の長さの種類は４種類に限定されず、施工条件に合わせて適宜数設定すればよい。したがって、ユニット鋼材２の長さは１種類でも構わない。
さらに、本実施の形態ではユニット鋼材２同士を直交に接合させて水平方向に対して４５°をなす２方向の交差により斜め格子を形成しているが、必ずしも直交に接合することに限定されない。
なお、本実施の形態では柱梁と耐震補強部材１との接合で、開口部Ｒに枠部材２２を設けた例を示しているが、これに限定されず、例えば柱２０や梁２１にユニット鋼材２を直接接続させて固定しても構わない。

本発明の実施の形態による斜め格子状を構成する耐震補強構造を示す側面図である。 ユニット鋼材同士の接合箇所を示す拡大斜視図である。 ユニット鋼材の配置を示す図である。 図１に示すユニット鋼材のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１ 耐震補強部材
２ ユニット鋼材
３ 連結プレート（接合手段）
４ ボルト
１０ 直交接合部
１１ 直列接合部
２０ 柱
２１ 梁
Ｒ 開口部

Claims (3)

1. 建築物の開口部に設けられて建築物の耐震性能を補強する耐震補強部材を設置する耐震補強構造において、
   １又は２以上の異なる長さを有する鋼材を長さ方向及び交差方向に組み合わせるユニット鋼材と、
   前記ユニット鋼材の鋼材同士の接合部を固着する連結プレートと、
   を備え、
   前記複数の鋼材を同一面上をなすように組み合わせて、該組合わせた面を前記連結プレートで固着することで前記ユニット鋼材を斜め格子状に形成してなり、
   前記ユニット鋼材の両側を別のユニット鋼材で交差方向に挟み込み、前記連結プレートで相対する別のユニット鋼材の端部をボルトで連結する交差接合部を有することを特徴とする建築物の耐震補強構造。
2. 前記交差して接合する前記ユニット鋼材同士は、直交していることを特徴とする請求項１に記載の建築物の耐震補強構造。
3. 複数の前記ユニット鋼材が、施工前に予め接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の建築物の耐震補強構造。

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