JP4759937B2 - 構造物の補強構造、補強方法、補強ブロックおよび耐震壁 - Google Patents

Description

本発明は、構造物の補強構造、補強方法、補強ブロックおよび耐震壁に関する。

新設構造物または既存構造物に対する補強方法として、柱と梁とで取り囲まれた架構開口部分に、その対角線の方向に沿って鉄骨材や鋼管などからなるブレースと呼ばれる補強部材を斜めに設置する方法がよく知られている（特許文献１等参照）。このブレースは、架構開口部に入力される地震等による外力に対して抵抗して、架構開口部の変形を抑制する役割を果たす。
特開平１１−２２２３８号公報 特開平１１−５０６９１号公報

しかしながら、このブレースは、架構開口部の対角線の方向に沿って斜めに設置されるため、いかにも補強されたという印象を与えることがある。また、ブレースは、鉄骨材や鋼管などからなるため、ごつごつしたイメージがあり、圧迫感を与えて、外観上あまり好ましくはなかった。また、デザイン的にも工夫を施すのが難しく、美観の向上を図るのはきわめて困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みたものであって、その目的は、補強した印象やごつごつしたイメージがなく、美観の向上が図れるような構造物の補強構造、補強方法および補強ブロックを提供することにある。

前記目的を達するために本発明に係る構造物の補強構造にあっては、構造物の躯体に一体的に取り付けられたフレームと、前記フレームの内側に格子状に連結されて取り付けられる複数のアルミニウム製のブロックとを備え、前記ブロックは、断面菱形状に成形された１または複数の開口部と、他のブロックと一体的に連結するための嵌合部とを有する構造であって、前記嵌合部は、前記ブロックの外角部に、その稜線に沿って設けられた断面凹状の嵌合凹部または断面凸状の嵌合凸部である構成とする。なお、本発明にあっては、菱形状には、正方形状も含まれる。
かかる構造物の補強構造にあっては、前記ブロックは、押出成形により形成されていてもよい。

かかる構造物の補強構造にあっては、前記ブロックには、前記嵌合部として嵌合凹部または嵌合凸部が形成され、嵌合凹部が、隣接するブロックの嵌合凸部と嵌合し、嵌合凸部が、隣接するブロックの嵌合凹部と嵌合していても良い。

また、かかる構造物の補強構造にあっては、前記フレームおよび前記ブロックが、前記構造物の架構開口部または壁開口部に設置されても良い。

また、かかる構造物の補強構造にあっては、前記ブロックの外側にガラス板が取り付けられても良い。

また、本発明の構造物の補強方法にあっては、構造物の躯体に一体的にフレームを取り付けるステップと、断面菱形状に成形された１または複数の開口部を有するアルミニウム製のブロックを、当該ブロックに設けられた嵌合部を介して格子状に連結するステップと、前記ブロックを前記フレームの内側に取り付けるステップとを有する方法であって、前記嵌合部を、前記ブロックの外角部に、その稜線に沿って設ける断面凹状の嵌合凹部または断面凸状の嵌合凸部とする方法である。

また、本発明の構造物の補強ブロックにあっては、構造物の躯体に一体的に取り付けられるフレームの内側に、格子状に連結されて取り付けられるアルミニウム製のブロックであって、断面菱形状に成形された１または複数の開口部と、他のアルミニウム製のブロックと連結するための嵌合部とを有し、前記嵌合部は、ブロックの外角部に、その稜線に沿って設けられた断面凹状の嵌合凹部または断面凸状の嵌合凸部である構成とする。

また、本発明の耐震壁にあっては、断面菱形状に成形された１または複数の開口部と、他のアルミニウム製のブロックと一体的に連結するための嵌合部とを有するアルミニウム製のブロックを、格子状に一体的に連結してなる耐震壁であって、前記嵌合部は、前記ブロックの外角部に、その稜線に沿って設けられた断面凹状の嵌合凹部または断面凸状の嵌合凸部である構成とする。

本発明によれば、補強した印象やごつごつしたイメージがなく、美観の向上が図れる。

以下に本発明に係る構造物の補強構造、補強方法、補強ブロックおよび耐震壁を実施するための最良の形態について説明する。

図１〜図５は、本発明に係る構造物の補強構造の一実施形態を説明するための図である。図１は、本実施形態に係る構造物の補強構造を示す正面図である。図２は、その補強構造を拡大して示した図である。図３は、その補強構造を構成するブロックの斜視図である。図４は、そのブロックの取付構造を説明する斜視図である。図５は、そのブロックの取付構造を説明する断面図である。ここでは、構造物の柱部と梁部とで囲まれた架構開口部に適用する場合を例にして説明する。

この補強構造２は、図１に示すように、構造物４の柱部６と梁部８とで囲まれた架構開口部１０の外側に設けられており、架構開口部１０に一体的に取り付けられたフレーム１２ａ、１２ｂと、これらフレーム１２ａ、１２ｂの内側に、相互に格子状に連結されて配設された複数のブロック１４とを備えている。ここで、フレーム１２ａ、１２ｂは、構造物４の柱部６に取り付けられた柱側フレーム１２ａと、構造物４の梁部８に取り付けられた梁側フレーム１２ｂとにより構成されている。柱側フレーム１２ａは、構造物４の柱部６に沿って直線状に配設され、柱部６にアンカー部材等を介して一体的に接合されている。また、梁側フレーム１２ｂは、構造物４の梁部８に沿って直線状に配設され、梁部８にアンカー部材等を介して一体的に接合されている。これら柱側フレーム１２ａおよび梁側フレーム１２ｂは、Ｈ形鋼やＩ形鋼等の各種鋼材や鋼管などにより形成される。

一方、ブロック１４は、これら柱側フレーム１２ａおよび梁側フレーム１２ｂにより取り囲まれた空間部に設置されている。ブロック１４は、同図に示すように、斜格子を形成するようにして相互に連結されて構成されている。連結されたブロック１４の様子を図２に示す。

ブロック１４は、同図に示すように、外形菱形状に成形されたアルミニウム製のブロックであり、その中心部には、断面菱形状に成形された開口部１６を有し、所定の肉厚に形成されている。本実施形態では、ブロック１４の一辺の長さＭが例えば１６ｃｍ程に、また、開口部１６の一辺の長さＮが例えば１４ｃｍ程に、またブロック１４の肉厚が例えば１ｃｍ程に各々設定されている。ブロック１４の外形形状および開口部１６の断面形状が共に正方形状に成形されている。

ブロック１４の外角部には、それぞれ本発明の嵌合部として、嵌合凹部１８と嵌合凸部２０が設けられている。これら嵌合凹部１８および嵌合凸部２０は、相隣接された他のブロック１４ａ、１４ｂ、１４ｃや他の部材２４と一体的に連結するために設けられたものである。ここでは、嵌合凹部１８が、ブロック１４の下側外角部と右側外角部とにそれぞれ設けられ、また、嵌合凸部２０が、ブロック１４の上側外角部と左側外角部とにそれぞれ設けられている。各嵌合凹部１８は、他のブロック１４ｂまたは他の部材２４に設けられた嵌合凸部２０ｂ、２６と各々相互に嵌合されて一体的に結合され、また、各嵌合凸部２０は、他のブロック１４ａ、１４ｃに各々設けられた嵌合凹部１８ａ、１８ｃと相互に嵌合されて一体的に結合されている。

ブロック１４の全体の様子を図３に示す。ブロック１４は、同図に示すように、中空筒状に成形されたブロックであり、ブロック１４の中心部には、開口部１６が上下方向に貫通して形成されている。ブロック１４の外角部には、その稜線に沿って上下方向にそれぞれ他のブロックや他の部材と一体的に連結するための嵌合凹部１８および嵌合凸部２０が設けられている。これら嵌合凹部１８および嵌合凸部２０は、ブロック１４の外角部に沿って、断面凸状または断面凹状に成形されている。本実施形態では、ブロック１４の高さ寸法Ｈが例えば１１ｃｍ程に設定されている。

このように形成されたブロック１４が、嵌合凹部１８または嵌合凸部２０を介して相互に連結されて、柱側フレーム１２ａおよび梁側フレーム１２ｂの内側に配設されて、図１に示すような斜格子を形成している。ここで配設されるブロック１４は、全て同一のサイズおよび同一の形状に成形されている。

また、ブロック１４がアルミニウムにより形成されるため、当該補強構造２を構造物４の外壁部等、屋外に設置する場合に、防火上の理由から好ましい。

さらに、ブロック１４がアルミニウムにより形成されるため、ブロック１４の軽量化が図れるとともに、高い剛性を得ることができる。なお、本実施形態のアルミニウム製のブロック１４の理論上の圧縮応力度ｆｃは、０．８５５ｔｆ／ｃｍ^２程となる。これは、当該補強構造２に対して外部から約２００ｔの力が加わった場合において十分に抵抗し得る強度を有していることを示している。

さらに、ブロック１４が押出成形により形成されれば、ブロック１４を簡単に製作することができる。つまり、アルミニウム等の押出成形により型材を成形して、この型材を所望の長さに切断してブロック１４を取得すれば、図３に示すような開口部１６並びに嵌合凹部１８および嵌合凸部２０を有する複雑な形状のブロック１４を簡単に製作することができる。もちろん、ブロック１４は、このような押出成形により形成されるのみならず、鋳造等の各種成形方法により製作されても良い。

図４および図５は、ブロック１４のフレーム１２ａ、１２ｂへの取付構造について説明したものである。フレーム１２ａ、１２ｂには、ブロック１４を一体的に取り付けるための取付部材２４が設けられる。この取付部材２４は、図４及び図５に示すように、板状に成形されたもので、その表面には、図４に示すように、ブロック１４と一体的に連結するための嵌合凸部２６が設けられている。嵌合凸部２６は、取付部材２４に１つ設けられても良く、また複数設けられても良い。この嵌合凸部２６は、ブロック１４に設けられた嵌合凹部１８と相互に嵌合するようになっている。

取付部材２４は、図４及び図５に示すように、フレーム１２ａ、１２ｂに一体的に取り付けられたガイドレール２８に保持されて設けられている。ここで、ガイドレール２８は、図５に示すように、フレーム１２ａ、１２ｂのフランジ部に沿ってボルト３０により一体的に取り付けられている。ガイドレール２８には、ガイド溝３２が設けられており、取付部材２４は、ガイド溝３２に差し込まれて保持されている。ブロック１４は、このようにして取り付けられた取付部材２４に設けられた嵌合凸部２６に、その嵌合凹部１８が嵌合して、取付部材２４に一体的に連結されてフレーム１２ａ、１２ｂに取り付けられる。

図６は、本実施形態の補強構造が設置された構造物の一例を示したものである。ここで、補強構造２は、同図に示すように、建物４０の外壁部に設置され、屋外に設けられている。建物４０の柱部および梁部には、それぞれ補強構造２の柱側フレーム１２ａおよび梁側フレーム１２ｂが配設されている。これら柱側フレーム１２ａおよび梁側フレーム１２ｂの内側には、それぞれ多数のブロック１４が相互に格子状に連結されて配設されている。これにより、建物４０の架構開口部が補強され、地震等により架構開口部に外力が入力されたときに、その外力に抵抗して、建物４０の架構開口部の変形を抑制することができる。

なお、ここでは、補強構造２は、建物４０の外壁部の一部に設置されていたが、建物４０の外壁部全体にわたって設置されていても良い。また、ここでは、補強構造２は、建物４０の２階部分から８階部分にわたり設置されていたが、建物４０の１階部に設置されても良い。

以上このような補強構造２が構造物４の架構開口部１０に設置されることによって、従来のブレースを設置した場合と同様に、構造物４の架構開口部１０を十分に補強することができる。さらに、この補強構造２にあっては、従来のブレースのように架構開口部１０に斜めに設置されるわけではないため、補強した印象やごつごつしたイメージがなく、外観的にも優れ、デザイン的な工夫も可能であり、美観の向上が図れる。

図７〜図９は、本実施形態の補強構造を利用して構造物４の外壁部にダブルスキン構造４６を構築した場合の一例を説明したものである。図７は、そのダブルスキン構造４６の正面図、図８は、そのダブルスキン構造４６の縦断面図、図９は、構造物４の内部から見たときの様子を説明する図である。

このダブルスキン構造４６は、図７および図８に示すように、構造物４の外壁部に設置された本実施形態の補強構造２の外側に、ガラス板４２を設置して構築されている。このガラス板４２は、補強構造２のブロック１４に支持部材４４を介して一体的に取り付けられたものであり、図７に示すように、縦方向および横方向に沿って相互に密接して並べられて配設されている。

このようにガラス板４２が設置されることで、図８に示すように、設置されたガラス板４２と、構造物４に設けられた窓部４８の窓ガラス５０とによりダブルスキン構造４６が構築され、ガラス板４２と窓ガラス５０との間に画成された空間部５２を熱的な緩衝帯として利用して、構造物４の室内空間への熱負荷の低減を図ることができる。

また、ブロック１４は、構造物４の室内空間において、図９に示すように、外部から入射する太陽光を遮断するため、日除けや庇などとして役割も果たし、サンシェード効果を奏することもできる。

図１０〜図１２は、本発明に係る構造物の補強構造の他の実施形態について説明したものである。図１０は、その補強構造６０を示した正面図、図１１は、その補強構造６０を構成するブロック６２の正面図、図１２は、そのブロック６２のフレーム１２ａ、１２ｂへの取付構造を示す説明図である。

この補強構造６０は、図１０に示すように、前述した実施形態と同様に、構造物４の柱部６と梁部８とで囲まれた架構開口部１０に設置され、柱部６および梁部８にそれぞれ一体的に取り付けられたフレーム１２ａ、１２ｂと、このフレーム１２ａ、１２ｂの内側に、相互に格子状に連結されて配設された複数のブロック６２とを備えている。

ただし、この実施形態では、フレーム１２ａ、１２ｂの内側に配設されているブロック６２の形状が前述した実施の形態と異なる。ここで使用されたブロック６２の形状を図１１に示す。このブロック６２は、同図に示すように、断面菱形状の開口部１６を複数有している。ここでは、断面菱形状の開口部１６がブロック６２に５箇所設けられている。このようなブロック６２が相互に連結されることによって、図１０に示すような目の細かい斜格子が形成される。

さらにこのブロック６２には、本発明の嵌合部として、相隣接された他のブロック等と一体的に連結するための嵌合凹部１８および嵌合凸部２０が設けられている。これら嵌合凹部１８および嵌合凸部２０は、ブロック６２の外角部にそれぞれ設けられている。これら嵌合凹部１８および嵌合凸部２０は、相隣接する他のブロックや取付部材６４に設けられた嵌合凹部１８や嵌合凸部２０、２６と相互に嵌合して一体的に結合される。

このようなブロック６２のフレーム１２ａ、１２ｂへの取付構造を図１２に示す。ブロック６２は、前述した実施形態の場合と同様に、取付部材６４を介してフレーム１２ａ、１２ｂに取り付けられる。取付部材６４は、フレーム１２ａ、１２ｂの側面部にボルト等を介して一体的に取り付けられたガイドレール２８のガイド溝３２内に差し込まれて保持される。ブロック６２は、その嵌合凹部１８が取付部材６４の嵌合凸部２６に嵌合されて、フレーム１２ａ、１２ｂに一体的に取り付けられる。

なお、前述した実施の形態では、フレーム１２ａ、１２ｂおよびブロック１４、６２が構造物４の架構開口部１０の外側に設けられていたが、これらフレーム１２ａ、１２ｂおよびブロック１４、６２は、構造物４の架構開口部１０の内側、即ち構造物４の柱部６と梁部８とにより囲まれた空間部に設置されても良いし、壁開口部に設置されても良い。また、フレーム１２ａ、１２ｂおよびブロック１４、６２からなる補強構造２、６０は、構造物４の架構開口部１０に設置されていたが、構造物４の躯体に取り付けられれば、どのような部分に取り付けられてもよい。

また、前述した実施の形態では、ブロック１４、６２に嵌合部として嵌合凹部１８および嵌合凸部２０が設けられていたが、このような嵌合凹部１８や嵌合凸部２０のみに限らず、他のブロックと一体的に連結するための嵌合部であれば、他の形態の嵌合部がブロック１４、６２に設けられても良い。

また、ブロック１４、６２は、建物内部の耐震壁に使用しても良い。この場合、ブロック同士が接着剤を使わずに嵌合部で接続されているため、コンバージョン等の耐震壁を移動することも容易である。

本発明に係る構造物の補強構造の一実施形態を示した正面図である。 本実施形態の補強構造を構成するブロックを示した正面図である。 本実施形態の補強構造を構成するブロックの外観を示した斜視図である。 ブロックの取付構造を説明するための斜視図である。 ブロックの取付構造を説明するための縦断面図である。 本実施形態に係る補強構造が適用された構造物の一例を示した説明図である。 本実施形態に係る補強構造を利用して構造物の外壁部にダブルスキン構造を構築したときの一例を示した正面図である。 ダブルスキン構造を示す断面図である。 構造物の内部から見たときの様子を示した図である。 本発明に係る構造物の補強構造の他の実施形態を示した正面図である。 他の実施形態に係る補強構造を構成するブロックを示した正面図である。 ブロックの取付構造を説明するための斜視図である。

符号の説明

２ 補強構造 ４ 構造物
６ 柱部 ８ 梁部
１０ 架構開口部
１２ａ 柱側フレーム １２ｂ 梁側フレーム
１４ ブロック １６ 開口部
１８ 嵌合凹部 ２０ 嵌合凸部
４０ 建物 ４２ ガラス板
４４ 支持部材 ４６ ダブルスキン構造
４８ 窓部 ５０ 窓ガラス
５２ 空間部 ６０ 補強構造
６２ ブロック ６４ 取付部材

Claims (7)

1. 構造物の躯体に一体的に取り付けられたフレームと、
   前記フレームの内側に格子状に連結されて取り付けられる複数のアルミニウム製のブロックとを備え、
   前記ブロックは、断面菱形状に成形された１または複数の開口部と、他のブロックと一体的に連結するための嵌合部とを有する構造物の補強構造であって、
   前記嵌合部は、前記ブロックの外角部に、その稜線に沿って設けられた断面凹状の嵌合凹部または断面凸状の嵌合凸部であることを特徴とする構造物の補強構造。
2. 前記ブロックは、押出成形により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の構造物の補強構造。
3. 前記フレームおよび前記ブロックが、前記構造物の架構開口部または壁開口部に設置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の構造物の補強構造。
4. 前記ブロックの外側にガラス板が取り付けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造物の補強構造。
5. 構造物の躯体に一体的にフレームを取り付けるステップと、
   断面菱形状に成形された１または複数の開口部を有するアルミニウム製のブロックを、当該ブロックに設けられた嵌合部を介して格子状に連結するステップと、
   前記ブロックを前記フレームの内側に取り付けるステップとを有する構造物の補強方法であって、
   前記嵌合部を、前記ブロックの外角部に、その稜線に沿って設ける断面凹状の嵌合凹部または断面凸状の嵌合凸部とすることを特徴とする構造物の補強方法。
6. 構造物の躯体に一体的に取り付けられるフレームの内側に、格子状に連結されて取り付けられるアルミニウム製のブロックであって、
   断面菱形状に成形された１または複数の開口部と、他のブロックと連結するための嵌合部とを有し、
   前記嵌合部は、ブロックの外角部に、その稜線に沿って設けられた断面凹状の嵌合凹部または断面凸状の嵌合凸部であることを特徴とする構造物の補強ブロック。
7. 断面菱形状に成形された１または複数の開口部と、他のアルミニウム製のブロックと一体的に連結するための嵌合部とを有するアルミニウム製のブロックを、格子状に一体的に連結してなる耐震壁であって、
   前記嵌合部は、前記ブロックの外角部に、その稜線に沿って設けられた断面凹状の嵌合凹部または断面凸状の嵌合凸部であることを特徴とする耐震壁。

Images