JP4379732B2 - 建物の耐震補強工法 - Google Patents
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Description
本発明は、建物の耐震補強工法に関し、特に、柱と梁で囲まれた構面内に補強架構体を構築する工法に関する。
従来より、既存建物の耐震補強工法として、柱と梁に囲まれた構面内に耐震壁を構築し、既存建物の保有水平耐力の増大を図ることが行われている。例えば、特許文献１では、柱と梁で囲まれた構面内に、菱形状の軽量プレキャストコンクリート板を配設した、構造物の耐震補強工法の技術が開示されている。
特開平１１−８１６９４号公報 （第２頁、第２−３図）
しかしながら、特許文献１に記載された耐震壁の場合、構面のサイズに合わせて軽量プレキャストコンクリート板を製造する必要があるため、製造コストが割高となるうえ、菱形状の軽量プレキャストコンクリート板を配設して構築された耐震壁に大きな開口部を設けることは、耐力低下を来たすため難しいという問題もある。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、採光と通風を確保するための大きな開口部を構面に設けることができ、しかも製造コストが安価で施工も容易な、建物の耐震補強工法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る建物の耐震補強工法は、建物を構成する柱と梁で囲まれた構面内に、枠体を前記柱と前記梁に固定して配設し、縦材と横材が交差してなる十字型架構体を前記枠体にボルトで締結して配設するとともに、隣り合う十字型架構体の端部同士をボルト接合して、前記構面内に格子状の補強架構体を構築することを特徴とする。
本発明では、縦材と横材が交差してなる十字型架構体を構面内に配設し、十字型架構体の端部同士をボルト接合して補強架構体を構築するので、施工が合理化されるうえ、十字型架構体の加工も容易なので製造コストを低く抑えることができる。しかも、格子状の補強架構体が構築されるので、採光と通風を確保するための大きな開口部を構面に設けることができる。また、構造的には、十字型架構体の端部同士をボルト接合によるピンジョイントとして、十字型架構体交差部における縦材および横材の曲げ降伏を先行させる破壊形式とすることにより、良好な変形性能を確保することができる。
本発明では、縦材と横材が交差してなる十字型架構体を構面内に配設し、十字型架構体の端部同士をボルト接合して補強架構体を構築するので、施工が合理化されるうえ、十字型架構体の加工も容易なので製造コストを低く抑えることができる。しかも、格子状の補強架構体が構築されるので、採光と通風を確保するための大きな開口部を構面に設けることができる。また、構造的には、十字型架構体の端部同士をボルト接合によるピンジョイントとして、十字型架構体交差部における縦材および横材の曲げ降伏を先行させる破壊形式とすることにより、良好な変形性能を確保することができる。
また、本発明に係る建物の耐震補強工法では、前記十字型架構体の交差部を低降伏点鋼からなるパネルで形成してもよい。
本発明では、曲げモーメントが最も大きくなる十字型架構体の交差部に低降伏点鋼からなるパネルを使用し、その部分を先行して降伏させて地震エネルギーを吸収させることにより、補強架構体による制震効果を得ることができる。
本発明では、曲げモーメントが最も大きくなる十字型架構体の交差部に低降伏点鋼からなるパネルを使用し、その部分を先行して降伏させて地震エネルギーを吸収させることにより、補強架構体による制震効果を得ることができる。
また、本発明に係る建物の耐震補強工法では、複数の前記十字型架構体を一体化したユニット架構体を形成し、当該ユニット架構体を前記構面内に配設し、前記ユニット架構体の端部同士をボルト接合して、前記構面内に格子状の補強架構体を構築してもよい。
本発明では、複数の十字型架構体を一体化したユニット架構体を補強架構体の構築に用いることにより、より一層の施工の合理化を図ることができる。
さらに、本発明に係る建物の耐震補強工法では、前記柱と前記梁の構面側にスタッドボルトを打設し、該スタッドボルトに沿ってスパイラル筋を配設し、外周面にスタッドボルトが植設された枠体を前記構面内に設置するとともに、前記両スタッドボルトと前記スパイラル筋を埋設するように前記柱及び前記梁と前記枠体との間に充填材を充填して、前記枠体を前記柱と前記梁に固定することが望ましい。
本発明では、複数の十字型架構体を一体化したユニット架構体を補強架構体の構築に用いることにより、より一層の施工の合理化を図ることができる。
さらに、本発明に係る建物の耐震補強工法では、前記柱と前記梁の構面側にスタッドボルトを打設し、該スタッドボルトに沿ってスパイラル筋を配設し、外周面にスタッドボルトが植設された枠体を前記構面内に設置するとともに、前記両スタッドボルトと前記スパイラル筋を埋設するように前記柱及び前記梁と前記枠体との間に充填材を充填して、前記枠体を前記柱と前記梁に固定することが望ましい。
本発明は、縦材と横材が交差してなる十字型架構体を構面内に配設し、十字型架構体の端部同士をボルト接合して補強架構体を構築する工法であるため、施工が合理化されるうえ、十字型架構体の加工も容易なので製造コストを低く抑えることができる。しかも、格子状の補強架構体が構築されるので、採光と通風を確保するための大きな開口部を構面に設けることができる。
以下、本発明に係る建物の耐震補強工法の実施形態について図面に基づいて説明する。
本発明に係る建物の耐震補強工法は、柱と梁で囲まれた構面内に格子状の補強架構体を構築するものであり、図１にその第一の実施形態を示す。
格子状の補強架構体Ｓは、鋼製の縦材２と横材３が交差してなる十字型架構体１を構面Ａ内に配設し、十字型架構体１、１の先端部同士をスプライスプレート４で挟んで高力ボルト５で締結したものである。補強架構体Ｓが接合される梁７、７および柱８、８には、それぞれ構面Ａ側に鋼製の枠体６が取り付けられており、補強架構体Ｓは、枠体６にスプライスプレート４を介して高力ボルト５で締結されている。
本発明に係る建物の耐震補強工法は、柱と梁で囲まれた構面内に格子状の補強架構体を構築するものであり、図１にその第一の実施形態を示す。
格子状の補強架構体Ｓは、鋼製の縦材２と横材３が交差してなる十字型架構体１を構面Ａ内に配設し、十字型架構体１、１の先端部同士をスプライスプレート４で挟んで高力ボルト５で締結したものである。補強架構体Ｓが接合される梁７、７および柱８、８には、それぞれ構面Ａ側に鋼製の枠体６が取り付けられており、補強架構体Ｓは、枠体６にスプライスプレート４を介して高力ボルト５で締結されている。
図２は、第一の実施形態において使用する十字型架構体を示したものである。
十字型架構体１は、Ｈ形鋼からなる横材３のフランジ３ｆ、３ｆにそれぞれＨ形鋼からなる縦材２、２を当接して溶接、もしくは縦材２のフランジ２ｆ、２ｆにそれぞれ横材３、３を当接して溶接したものであり、十字型架構体１の交差部（パネルゾーン）１４には低降伏点鋼からなるパネルが溶接されている。
また、縦材２および横材３のウェブ２ｗ、３ｗ先端部には、ボルト孔１３が設けられており、十字型架構体１、１相互のウェブ２ｗ、３ｗのみをスプライスプレート４で挟んで高力ボルト５で締結（フランジ２ｆ、３ｆ同士は非接合）することにより、曲げモーメントが作用しないピンジョイントを実現している。
十字型架構体１は、Ｈ形鋼からなる横材３のフランジ３ｆ、３ｆにそれぞれＨ形鋼からなる縦材２、２を当接して溶接、もしくは縦材２のフランジ２ｆ、２ｆにそれぞれ横材３、３を当接して溶接したものであり、十字型架構体１の交差部（パネルゾーン）１４には低降伏点鋼からなるパネルが溶接されている。
また、縦材２および横材３のウェブ２ｗ、３ｗ先端部には、ボルト孔１３が設けられており、十字型架構体１、１相互のウェブ２ｗ、３ｗのみをスプライスプレート４で挟んで高力ボルト５で締結（フランジ２ｆ、３ｆ同士は非接合）することにより、曲げモーメントが作用しないピンジョイントを実現している。
次に、上記補強架構体Ｓの施工方法について説明する。
先ず、補強架構体Ｓが接合される梁７、７および柱８、８の構面Ａ側に、所定の離間間隔をおいてスタッドボルト１０を打設し、スタッドボルト１０に沿ってスパイラル筋１１を配設する。そして、外周面にスタッドボルト９が植設されたＨ形鋼からなる枠体６を構面Ａ内にセットし、枠体６と梁７、７および柱８、８との間に無収縮モルタルなどの充填材１２を充填し、枠体６を梁７、７および柱８、８に固定する。
次いで、予め工場等で製作した十字型架構体１を構面Ａ内に配設し、十字型架構体１、１の先端部同士をスプライスプレート４で挟んで高力ボルト５で締結するとともに、十字型架構体１を枠体６にスプライスプレート４を介して高力ボルト５で締結する。
先ず、補強架構体Ｓが接合される梁７、７および柱８、８の構面Ａ側に、所定の離間間隔をおいてスタッドボルト１０を打設し、スタッドボルト１０に沿ってスパイラル筋１１を配設する。そして、外周面にスタッドボルト９が植設されたＨ形鋼からなる枠体６を構面Ａ内にセットし、枠体６と梁７、７および柱８、８との間に無収縮モルタルなどの充填材１２を充填し、枠体６を梁７、７および柱８、８に固定する。
次いで、予め工場等で製作した十字型架構体１を構面Ａ内に配設し、十字型架構体１、１の先端部同士をスプライスプレート４で挟んで高力ボルト５で締結するとともに、十字型架構体１を枠体６にスプライスプレート４を介して高力ボルト５で締結する。
本実施形態による建物の耐震補強工法では、鋼製の縦材２と横材３が交差してなる十字型架構体１を構面Ａ内に配設し、十字型架構体１、１の先端部同士をスプライスプレート４を介して高力ボルト５で締結して補強架構体Ｓを構築するので、施工が合理化されるうえ、十字型架構体１の加工も容易なので製造コストを低く抑えることができる。しかも、格子状の補強架構体Ｓが構築されるので、 採光と通風を確保するための大きな開口部を構面Ａに設けることができる。
また、本実施形態による建物の耐震補強工法では、曲げモーメントが最も大きくなる十字型架構体１の交差部１４に低降伏点鋼からなるパネルを使用しているので、交差部１４が先行降伏して地震エネルギーを吸収する。即ち、補強架構体Ｓによる制震効果を期待することができる。
また、本実施形態による建物の耐震補強工法では、曲げモーメントが最も大きくなる十字型架構体１の交差部１４に低降伏点鋼からなるパネルを使用しているので、交差部１４が先行降伏して地震エネルギーを吸収する。即ち、補強架構体Ｓによる制震効果を期待することができる。
図３は、本発明に係る建物の耐震補強工法の第二の実施形態を示したものであり、第一の実施形態と十字型架構体の構造が異なっている。図４に、本実施形態において使用する十字型架構体を示す。
本十字型架構体２１は、十字の形をした十字型鋼板２６をコンクリート２７で被覆した鉄骨鉄筋コンクリート造（以下、ＳＲＣ造と呼ぶ。）のユニット架構体である。十字型鋼板２６の周囲には、縦方向および横方向にそれぞれ主筋２８が配設され、さらに主筋群２８…をせん断補強筋２９が巻装している。
また、十字型架構体２１を構成する縦材２２および横材２３の先端部は、コンクリート２７を切り欠いた切欠部３０とされ、ボルト孔３１が形成された十字型鋼板２６が露出している。
本十字型架構体２１は、十字の形をした十字型鋼板２６をコンクリート２７で被覆した鉄骨鉄筋コンクリート造（以下、ＳＲＣ造と呼ぶ。）のユニット架構体である。十字型鋼板２６の周囲には、縦方向および横方向にそれぞれ主筋２８が配設され、さらに主筋群２８…をせん断補強筋２９が巻装している。
また、十字型架構体２１を構成する縦材２２および横材２３の先端部は、コンクリート２７を切り欠いた切欠部３０とされ、ボルト孔３１が形成された十字型鋼板２６が露出している。
次に、上記補強架構体Ｃの施工方法について説明する。
先ず、第一の実施形態と同様に、補強架構体Ｃが接合される梁７、７および柱８、８の構面Ａ側に枠体６をセットし、スタッドボルト９、１０、および充填材１２を介して枠体６を梁７、７および柱８、８に固定する。
次いで、予め工場等で製作した十字型架構体２１を構面Ａ内に配設し、十字型架構体２１、２１相互の切欠部３０をスプライスプレート２４で挟んで高力ボルト２５で締結するとともに、十字型架構体２１を枠体６にスプライスプレート２４を介して高力ボルト２５で締結する。なお、ボルト接合後は、切欠部３０にはモルタル等を充填しておく。
先ず、第一の実施形態と同様に、補強架構体Ｃが接合される梁７、７および柱８、８の構面Ａ側に枠体６をセットし、スタッドボルト９、１０、および充填材１２を介して枠体６を梁７、７および柱８、８に固定する。
次いで、予め工場等で製作した十字型架構体２１を構面Ａ内に配設し、十字型架構体２１、２１相互の切欠部３０をスプライスプレート２４で挟んで高力ボルト２５で締結するとともに、十字型架構体２１を枠体６にスプライスプレート２４を介して高力ボルト２５で締結する。なお、ボルト接合後は、切欠部３０にはモルタル等を充填しておく。
本実施形態による建物の耐震補強工法では、施工の合理化や製造コストの低減などの第一の実施形態と同様の効果に加えて、十字型架構体２１をＳＲＣ造としているので、高い剛性を有する補強架構体Ｃを構築することができる。また、補強架構体Ｃがコンクリートで被覆されているため、耐火および美観上の効果も期待することができる。
以上、本発明に係る建物の耐震補強工法の実施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、上記の実施形態では、十字型架構体を構面内に配設して格子状補強体を構築しているが、２つの十字型架構体を一体化したキ形のユニット架構体や３つ以上の十字型架構体を一体化した新たなユニット架構体を構面内に配設して格子状補強体を構築してもよい。また、ＳＲＣ造の十字型架構体は、十字型鋼板に代えてＨ形鋼を埋設して主筋を省略してもよい。
１、２１ 十字型架構体
２、２２ 縦材
３、２３ 横材
４、２４ スプライスプレート
５、２５ 高力ボルト
６ 枠体
７ 梁
８ 柱
９、１０ スタッドボルト
１１ スパイラル筋
１２ 充填材
１３、３１ ボルト孔
１４ 交差部
２６ 十字型鋼板
２７ コンクリート
２８ 主筋
２９ せん断補強筋
３０ 切欠部
Ａ 構面
Ｓ、Ｃ 補強架構体
２、２２ 縦材
３、２３ 横材
４、２４ スプライスプレート
５、２５ 高力ボルト
６ 枠体
７ 梁
８ 柱
９、１０ スタッドボルト
１１ スパイラル筋
１２ 充填材
１３、３１ ボルト孔
１４ 交差部
２６ 十字型鋼板
２７ コンクリート
２８ 主筋
２９ せん断補強筋
３０ 切欠部
Ａ 構面
Ｓ、Ｃ 補強架構体
Claims (4)
- 建物を構成する柱と梁で囲まれた構面内に、枠体を前記柱と前記梁に固定して配設し、縦材と横材が交差してなる十字型架構体を前記枠体にボルトで締結して配設するとともに、隣り合う十字型架構体の端部同士をボルト接合して、前記構面内に格子状の補強架構体を構築することを特徴とする建物の耐震補強工法。
- 前記十字型架構体の交差部を低降伏点鋼からなるパネルで形成することを特徴とする請求項１に記載の建物の耐震補強工法。
- 複数の前記十字型架構体を一体化したユニット架構体を形成し、当該ユニット架構体を前記構面内に配設し、前記ユニット架構体の端部同士をボルト接合して、前記構面内に格子状の補強架構体を構築することを特徴とする請求項１または２に記載の建物の耐震補強工法。
- 前記柱と前記梁の構面側にスタッドボルトを打設し、該スタッドボルトに沿ってスパイラル筋を配設し、外周面にスタッドボルトが植設された枠体を前記構面内に設置するとともに、前記両スタッドボルトと前記スパイラル筋を埋設するように前記柱及び前記梁と前記枠体との間に充填材を充填して、前記枠体を前記柱と前記梁に固定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の建物の耐震補強工法。
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