JP4401808B2 - Beam reinforcement structure - Google Patents
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Description
本発明は、木造建築物における梁の補強構造に関する。 The present invention relates to a beam reinforcing structure in a wooden building.
住宅においては、家族構成の変動や生活指向の変化等に伴い、新築当時の間取りを変更して下階に広い空間を確保したいというニーズが生じる。 In homes, there is a need to secure a large space on the lower floor by changing the floor plan at the time of new construction due to changes in family structure and changes in lifestyle.
かかるニーズに応えるためには、居室の中央付近や隣接居室の境界に立設されている柱を撤去するリフォーム工事を行うことになるが、この場合、柱を撤去しただけでは該柱で支持されていた梁が下方に撓んでしまう。そのため、梁の剛性を高めるための補強工事を同時に行うことが不可欠となる。 In order to meet such needs, renovation work will be performed to remove the pillars standing near the center of the living room or at the boundary of the adjacent living room. In this case, the pillar is supported only by removing the pillar. The beam that had been bent bends downward. For this reason, it is indispensable to simultaneously perform reinforcement work for increasing the rigidity of the beam.
ここで、梁の剛性を高める方法として例えば、上階の床がきしむという不具合を生じている場合、既存の梁に添梁をした上、ボルト等で締結する方法がある。 Here, as a method of increasing the rigidity of the beam, for example, when there is a problem that the floor of the upper floor is squeezed, there is a method of attaching a beam to an existing beam and fastening it with a bolt or the like.
しかしながら、かかる方法では、リフォーム工事の費用がコスト高になるのみならず、上階床の振動を抑制することはできないという問題を生じていた。 However, this method not only increases the cost of the renovation work, but also raises the problem that vibration of the upper floor cannot be suppressed.
特に、添梁を軽量鉄骨とした場合には、重量が大きいために作業性が悪いという問題も生じていた。 In particular, when the accessory beam is a lightweight steel frame, there is a problem that workability is poor due to its large weight.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、作業性が良好でかつ十分に既存梁の曲げ剛性を高めることが可能な梁の補強構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a beam reinforcing structure that has good workability and can sufficiently increase the bending rigidity of an existing beam.
上記目的を達成するため、本発明に係る梁の補強構造は請求項1に記載したように、既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置するとともに、前記既存梁及び前記添梁を両側方から挟み込むようにして一対の添板を該既存梁及び該添梁の各側面にそれぞれ接着することで(前記既存梁が架け渡された一対の柱に前記添板が接合される場合を除く)、前記既存梁及び前記添梁を、前記一対の添板を介して相互に接合された合成梁としたものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the beam reinforcing structure according to the present invention includes a beam that is provided below the existing beam so that a predetermined clearance is formed between the beam and the lower surface of the existing beam. And by adhering a pair of auxiliary plates to each side of the existing beam and the auxiliary beam so that the existing beam and the auxiliary beam are sandwiched from both sides (the existing beam is bridged) Except for the case where the accessory plate is joined to a pair of columns), the existing beam and the accessory beam are composite beams joined to each other via the pair of accessory plates .
本出願人は、下階の居室空間を拡げるべく、該居室空間に立設されている柱を撤去するリフォーム工事を行うにあたり、柱撤去に伴う梁補強をいかにすれば、梁の剛性向上のみならず、床の振動を抑制することができるかという点に着眼し、かかる着眼の下、さまざまな研究・実験を行った結果、ボルト、ラグスクリュー、ダボといったメカニカルな締結では、既存の梁と添梁との一体化の程度に限界があることを突き止めるとともに、それに代わる方法として、既存の梁と添梁とを特定された方法で相互に接着すれば、剛性向上及び一体化の両方を実現することができるという新たな知見を見出した。 In order to expand the living room space on the lower floor, the present applicant, when performing the renovation work to remove the pillars standing in the living room space, how to reinforce the beams accompanying the removal of the pillars, First, we focused on whether or not floor vibrations can be suppressed, and as a result of various research and experiments under such attention, mechanical fastening such as bolts, lag screws, and dowels is not compatible with existing beams. Ascertain that there is a limit to the degree of integration with the beam, and as an alternative method, if the existing beam and the accessory beam are bonded together in a specified way, both rigidity improvement and integration are realized. I found new knowledge that I could do it.
すなわち、請求項1に係る梁の補強構造においては、既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置してなる上下二段構造の合成梁としてあるため、該合成梁の梁成が大きくなり、断面二次モーメントIが大幅に増加する。そして、それに伴い、合成梁の曲げ剛性EIも大幅に増加する。
That is, in the reinforcing structure of a beam according to
また、上述したようにボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用することにより、既存梁及び添梁は、一対の添板を介して強固に相互接合された合成梁となり、かくして、ガタツキのない一体化が可能となって床振動を抑制することもできる。 In addition, as described above, by using bonding using an adhesive instead of mechanical bonding such as bolts, the existing beam and the beam are composite beams that are firmly bonded via a pair of plates. Thus, integration without backlash is possible, and floor vibration can be suppressed.
加えて、既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置したことにより、既存梁のアバレ、例えば温度変化による膨張収縮を該クリアランスで吸収することも可能となる。 In addition, by arranging the accessory beam below the existing beam so that a predetermined clearance is formed between the lower surface of the existing beam, the clearance of the existing beam, for example, expansion and contraction due to temperature change, is absorbed by the clearance. It is also possible to do.
また、請求項2に係る梁の補強構造においては、請求項1と同様、既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置してなる上下二段構造の合成梁としてあるため、該合成梁の梁成が大きくなり、断面二次モーメントIが大幅に増加する。そして、それに伴い、合成梁の曲げ剛性EIも大幅に増加する。
Further, in the beam reinforcing structure according to
また、上述したようにボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用することにより、既存梁及び添梁は、接合板を介して強固に相互接合された合成梁となり、かくして、ガタツキのない一体化が可能となって床振動を抑制することもできる。 In addition, by adopting bonding using an adhesive instead of mechanical bonding such as bolts as described above, the existing beam and the accessory beam become a composite beam that is firmly bonded to each other via the bonding plate, thus. Further, integration without backlash is possible, and floor vibration can be suppressed.
加えて、既存梁の下面との間に所定のクリアランスが形成されるように該既存梁の下方に添梁を配置したことにより、既存梁のアバレ、例えば温度変化による膨張収縮を該クリアランスで吸収することも可能となる。 In addition, by arranging the accessory beam below the existing beam so that a predetermined clearance is formed between the lower surface of the existing beam, the clearance of the existing beam, for example, expansion and contraction due to temperature change, is absorbed by the clearance. It is also possible to do.
以下、本発明に係る梁の補強構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a beam reinforcing structure according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that components that are substantially the same as those of the prior art are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る梁の補強構造を示した図であり、同図(a)は側面図、同図(b)は分解斜視図、同図(c)はA−A線に沿う詳細断面図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る梁の補強構造1は、対向する一対の柱2,2に架け渡された木質系の既存梁3に適用してあり、該既存梁の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように、既存梁3の下方に木質系の添梁4を配置するとともに、既存梁3及び添梁4を両側方から挟み込むようにして一対の添板5,5を該既存梁及び該添梁の各側面にそれぞれ接着してなる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a view showing a beam reinforcing structure according to the present embodiment, where FIG. 1 (a) is a side view, FIG. 1 (b) is an exploded perspective view, and FIG. 1 (c) is an AA line. FIG. As can be seen from these drawings, the
ここで、クリアランスδは、既存梁3のアバレを吸収できるよう、10〜50mmとし、15〜30mm程度としておくのがさらに望ましい。かかる範囲としたのは、50mm以上だと横座屈の懸念があるからである。 Here, the clearance δ is preferably 10 to 50 mm and more preferably about 15 to 30 mm so as to absorb the flare of the existing beam 3. The reason for this range is that if it is 50 mm or more, there is a concern of lateral buckling.
ちなみに、クリアランスδを設けずに既存梁3と添梁4を上下に接着した合成梁は、単一梁とみなし得る曲げ剛性を確保できる。すなわち、理論値に対する測定値を一体化率を定義した場合、クリアランスを設けない上述した合成梁の一体化率は88.8%、さらにその両側方に添板(厚み12mm、大きさ300×800mmの構造用合板)を接着した場合、93.2%に達する。
Incidentally, the composite beam obtained by bonding the existing beam 3 and the
しかしながら、クリアランスを設けないと、湿度等に起因して既存梁3に反りやねじれの原因となる応力が発生したとき、その膨張収縮の応力が拘束されてしまい、変形として逃げることができない分、内部応力が発生して既存梁3に亀裂やひび割れを発生させる懸念が大きい。 However, if a clearance is not provided, when stress that causes warping or twisting occurs in the existing beam 3 due to humidity or the like, the stress of expansion and contraction is constrained and cannot escape as deformation, There is a great concern that an internal stress is generated and a crack or a crack is generated in the existing beam 3.
一方、同様な添板を使った場合の本実施形態にかかる合成梁では一体化率は74.5%となり、上述した値には及ばないものの、既存梁と添梁を上下に配置してボルトで締結した場合の27.4%、ダボで連結した場合の31.6%、ラグスクリューで連結した場合の33%、一対の合板を添板としこれらを既存梁と添梁の両側方に当接させて釘止めした場合の35〜42%というように、メカニカルな補強に比べれば、はるかに高い数値を示す。何より、上述した一体化率の若干の低下は、クリアランスδの分だけ梁成が大きくなり曲げ剛性EIが増加することで補うことができる。 On the other hand, in the case of the composite beam according to this embodiment when using the same accessory plate, the integration rate is 74.5%, which does not reach the above-mentioned value, but the existing beam and the accessory beam are arranged up and down, and the bolt 27.4% when fastened with a dowel, 31.6% when fastened with a dowel, 33% when fastened with a lag screw, and a pair of plywood as plywood. Compared to mechanical reinforcement, it shows a much higher value, such as 35-42% when nailed by contact. Above all, the slight decrease in the integration rate described above can be compensated for by increasing the beam rigidity and the bending rigidity EI by the clearance δ.
添板5は、構造用合板、OSB合板(オリエンテッド・ストランド・ボ−ド、木材チップを合成樹脂と共に板材に成形したもの)など木質系板材をはじめとするさまざまな板材から適宜選択すればよい。
The
添梁4は例えば集成材を用いることができる。
For the
本実施形態に係る梁の補強構造1においては、既存梁3の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁4を配置してなる上下二段構造の合成梁としてあるため、該合成梁の梁成Dが大きくなり、断面二次モーメントIが大幅に増加する。そして、それに伴い、合成梁の曲げ剛性EIも大幅に増加する。
In the
また、上述したようにボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用することにより、既存梁3及び添梁4は、一対の添板5,5を介して強固に相互接合された合成梁となる。
In addition, as described above, instead of mechanical bonding such as bolts, bonding using an adhesive is employed, so that the existing beam 3 and the
本実施形態に係る梁の補強構造1をリフォーム工事として行うには、まず、下階に広い空間を形成するのに支障となる柱を撤去する。ここでは、かかる撤去対象となる柱が一対の柱2,2間に立設され柱頭が既存梁3に接合されているものとして説明する。
In order to perform the
邪魔になる柱を撤去する際の上階荷重の仮受けが必要な場合には、添梁4及び添板5の取付けの支障とならぬよう、公知の技術を用いて適宜行えばよい。
If it is necessary to temporarily receive the upper floor load when removing the obstructing column, it may be appropriately performed using a known technique so as not to hinder the attachment of the
次に、既存梁3の側面の凹凸が大きくて接着剤がなじみくいと判断される場合については、必要に応じてプレーナー掛け(カンナがけ)を行い、該側面を平滑にするとともに、添梁4を設置する。
Next, when it is judged that the unevenness of the side surface of the existing beam 3 is large and the adhesive is not compatible, planarization (canna) is performed as necessary to smooth the side surface, and the
添梁4を設置する際は、クリアランスδに相当する厚みのスペーサー(図示せず)を既存梁3の下面との間にかませ、かかる状態で添梁4の下からスクリューネジ等で既存梁3に仮固定しておく。
When installing the
次に、既存梁3及び添梁4を両側方から挟み込むようにして一対の添板5,5を該既存梁及び該添梁の各側面にそれぞれ接着する。添板5を接着する際には、既存梁3に直交するように該既存梁に掛かっている小梁6を避けながら行うようにすればよい。
Next, the pair of
使用する接着剤としては、市販されている任意の接着剤から適宜選択することが可能であり、例えば日本シーカ株式会社から「シーカデュア30」の商品名で市販されている二液混合型エポキシ樹脂接着剤を使用することができる。かかる接着剤は、粘性が高く液だれしないので作業性がよい、冬期以外であれば3日で最終強度の90%程度まで強度が発現する、混練ラティチュードが広いので多少の混練不足でも不具合は生じない等の長所がある。 As an adhesive to be used, it is possible to appropriately select from any commercially available adhesive. For example, a two-component mixed epoxy resin adhesive marketed under the trade name “Sea Cadure 30” from Nippon Sika Co., Ltd. Agents can be used. Such an adhesive has high viscosity and does not spill, so it has good workability. If it is not in winter, it will develop strength up to about 90% of the final strength in 3 days. There are advantages such as not.
以上説明したように、本実施形態に係る梁の補強構造1によれば、既存梁3の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁4を配置してなる上下二段構造の合成梁としたので、該合成梁の梁成Dが大きくなり、断面二次モーメントIを大幅に増加させることが可能となるとともに、それに伴って、柱2,2間に架け渡された既存梁3の曲げ剛性を大幅に向上させることが可能となる。
As described above, according to the
したがって、柱2,2間に立設された柱を抜いたとしても、かかる既存梁3の補強により、下方への撓み量を所望の大きさに抑制することが可能となり、柱のない広い空間を下階に形成することが可能となる。
Therefore, even if the column erected between the
また、本実施形態に係る梁の補強構造1によれば、ボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用したので、既存梁3及び添梁4を、一対の添板5,5を介して強固に相互接合された合成梁とすることが可能となる。そのため、ガタツキのない一体化が可能となり、床振動を抑制することもできる。
In addition, according to the
また、本実施形態に係る梁の補強構造1によれば、既存梁3の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁4を配置したので、既存梁3のアバレ、例えば温度変化による膨張収縮を該クリアランスで吸収することも可能となる。
In addition, according to the
本実施形態では特に言及しなかったが、柱2,2間の既存梁3が一本物ではなく、図2に示すように梁成の大きい既存梁3aと梁成の小さい既存梁3bからなる場合には、梁成の小さい既存梁3bの下に上述した実施形態と同様、添梁4を配置するとともに、添梁4を配置した箇所に一対の添板5,5をあてがって接着するようにすればよい。
Although not specifically mentioned in the present embodiment, the existing beam 3 between the
ちなみに、この場合、合成梁のヤング係数は9.76kN/mm2となり、ベイマツ梁の一本物に比べても遜色はなく、したがって、柱2,2間に架け渡された既存梁が既存梁3aと既存梁3bを継いだものであっても、従来のように鉄骨梁で補強する必要はなく、木質系の添梁と添板で十分補強が可能であることがわかった。
Incidentally, in this case, the Young's modulus of the composite beam is 9.76 kN / mm 2 , which is not inferior to that of a single pine beam, and therefore the existing beam spanned between the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. Note that components that are substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図3は、本実施形態に係る梁の補強構造を示した図であり、同図(a)は側面図、同図(b)は分解斜視図、同図(c)はB−B線に沿う詳細断面図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る梁の補強構造21は第1実施形態と同様、対向する一対の柱2,2に架け渡された木質系の既存梁3に適用してあり、既存梁3の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように、該既存梁の下方に木質系の添梁4を配置してあるが、本実施形態では、既存梁3の下面に形成された既存梁側嵌合溝22と添梁4の上面に形成された添梁側嵌合溝23に接合板24を嵌入して接着してある。
FIG. 3 is a view showing a beam reinforcing structure according to the present embodiment. FIG. 3A is a side view, FIG. 3B is an exploded perspective view, and FIG. 3C is a BB line. FIG. As can be seen from these drawings, the
ここで、クリアランスδは、既存梁3のアバレを吸収できるよう、10〜50mmとし、15〜30mm程度としておくのがさらに望ましい。かかる範囲としたのは、50mm以上だと横座屈の懸念があるからである。 Here, the clearance δ is preferably 10 to 50 mm and more preferably about 15 to 30 mm so as to absorb the flare of the existing beam 3. The reason for this range is that if it is 50 mm or more, there is a concern of lateral buckling.
ちなみに、クリアランスδを設けない場合の長所と短所は第1実施形態で述べた通りであり、本実施形態にかかる合成梁では一体化率は75.8%となり(厚み12mm、大きさ300×800mmの構造用合板を接合板とした)、上述した値には及ばないものの、第1実施形態と同様、メカニカルな補強に比べれば、はるかに高い数値を示す。何より、上述した一体化率の若干の低下は、クリアランスδの分だけ梁成が大きくなり曲げ剛性EIが増加することで補うことができる。 Incidentally, the advantages and disadvantages when the clearance δ is not provided are as described in the first embodiment, and in the composite beam according to this embodiment, the integration rate is 75.8% (thickness 12 mm, size 300 × 800 mm). Although the structural plywood of the above was used as the joining plate), although not reaching the above-mentioned value, the numerical value is much higher than that of the mechanical reinforcement as in the first embodiment. Above all, the slight decrease in the integration rate described above can be compensated for by increasing the beam rigidity and the bending rigidity EI by the clearance δ.
接合板24は、構造用合板、OSB合板(オリエンテッド・ストランド・ボ−ド、木材チップを合成樹脂と共に板材に成形したもの)など木質系板材をはじめとするさまざまな板材から適宜選択すればよい。
The joining
本実施形態に係る梁の補強構造21においては、既存梁3の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁4を配置してなる上下二段構造の合成梁としてあるため、該合成梁の梁成Dが大きくなり、断面二次モーメントIが大幅に増加する。そして、それに伴い、合成梁の曲げ剛性EIも大幅に増加する。
In the
また、上述したようにボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用することにより、既存梁3及び添梁4は、接合板24を介して強固に相互接合された合成梁となる。
In addition, as described above, instead of mechanical bonding such as bolts, bonding using an adhesive is adopted, so that the existing beam 3 and the
本実施形態に係る梁の補強構造21をリフォーム工事として行うには、まず、下階に広い空間を形成するのに支障となる柱を撤去する。ここでは、かかる撤去対象となる柱が一対の柱2,2間に立設され柱頭が既存梁3に接合されているものとして説明する。
In order to perform the
邪魔になる柱を撤去する際の上階荷重の仮受けが必要な場合には、添梁4及び接合板24の取付けの支障とならぬよう、公知の技術を用いて適宜行えばよい。
If it is necessary to temporarily receive the upper floor load when removing the obstructing column, it may be appropriately performed using a known technique so as not to hinder the attachment of the
次に、丸鋸等を使って既存梁3の下面に既存梁側嵌合溝22を形成加工するとともに、同様にして添梁4の上面に添梁側嵌合溝23を形成加工する。
Next, the existing beam side
次に、接合板24の一方の縁部を既存梁3の下面に形成された既存梁側嵌合溝22に嵌め込んで接着するとともに、該接合板の他方の縁部を添梁4の上面に形成された添梁側嵌合溝23内に嵌め込み、同様に接着する。
Next, one edge of the joining
使用する接着剤としては第1実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。 The adhesive used is the same as in the first embodiment, and the description thereof is omitted here.
以上説明したように、本実施形態に係る梁の補強構造21によれば、既存梁3の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁4を配置してなる上下二段構造の合成梁としたので、該合成梁の梁成Dが大きくなり、断面二次モーメントIを大幅に増加させることが可能となるとともに、それに伴って、柱2,2間に架け渡された既存梁3の曲げ剛性を大幅に向上させることが可能となる。
As described above, according to the
したがって、柱2,2間に立設された柱を抜いたとしても、かかる既存梁3の補強により、下方への撓み量を所望の大きさに抑制することが可能となり、柱のない広い空間を下階に形成することが可能となる。
Therefore, even if the column erected between the
また、本実施形態に係る梁の補強構造21によれば、ボルトなどのメカニカルな接合ではなく、接着剤を用いた接合を採用したので、既存梁3及び添梁4を、接合板24を介して強固に相互接合された合成梁とすることが可能となる。そのため、ガタツキのない一体化が可能となり、床振動を抑制することもできる。
Further, according to the
また、本実施形態に係る梁の補強構造21によれば、既存梁3の下面との間に所定のクリアランスδが形成されるように該既存梁の下方に添梁4を配置したので、既存梁3のアバレ、例えば温度変化による膨張収縮を該クリアランスで吸収することも可能となる。
Further, according to the
1,21 梁の補強構造
2 柱
3 既存梁
4 添梁
5 添板
22 既存梁側嵌合溝
23 添梁側嵌合溝
24 接合板
1, 21
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