JP4915572B2 - 耐震補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、柱梁架構を備える構造物の耐震補強構造に関する。

従来、構造物の耐震性能を向上させるために、柱梁架構の構面内に鉄骨ブレースを設置する技術がある。鉄骨ブレースとしては、通常、真直ぐな鉄骨材が用いられ、構面内にＫ形或いはＸ形に設置される場合が多い。また、従来、マンサード形の鉄骨ブレースが用いられる場合がある。このマンサード形の鉄骨ブレースは、中間部が屈折された形状になっている。このため、左右の鉄骨ブレース間の空間が広くなり、鉄骨ブレース間に形成する開口の面積を広く取ることができる（例えば、特許文献１参照。）。

また、近年、湾曲した鉄骨ブレースを柱梁架構の構面内に設置する技術が提案されている。この湾曲した鉄骨ブレースによれば、鉄骨ブレースが粘りのある曲げ性状を発揮するため、構造物の耐力及び靭性をそれぞれ向上させることができる（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−３２４３４２号公報 特開平１０−３０２７４号公報

しかしながら、上記したＫ形、Ｘ形或いはマンサード形の鉄骨ブレースを用いた従来の技術では、構面の立面デザインに大きな制約及び影響を与える。このため、構造的観点からは耐震性能が向上してプラスになるが、意匠的な観点からはマイナスになることが多いという問題が存在する。

また、上記した湾曲した鉄骨ブレースを用いた従来の技術では、鉄骨ブレースが座屈するおそれがあり、鉄骨ブレースが座屈した場合、鉄骨ブレースによる耐震性が期待できなくなるという問題が生じる。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、構造物の耐震性能を向上させるとともに、意匠性に優れた構面を形成して魅力的な空間を演出することができる耐震補強構造を提供することを目的としている。

本発明に係る耐震補強構造は、柱梁架構を備える構造物の耐震性能を向上させる耐震補強構造において、前記柱梁架構の構面内に設けられた半円弧形状のブレース材と、前記柱梁架構の構面の隅部に配設され、前記ブレース材の中間部に接合されて該ブレース材の座屈を防止する円環形状の座屈防止材と、が備えられていることを特徴としている。

このような特徴により、柱梁架構はブレース材により補強されるとともに、座屈防止材によりブレース材の座屈が防止される。また、半円弧形状のブレース材により、柱梁架構の構面内に半円形の開口が形成されるとともに、円環状の座屈防止材により、構面の両隅に円形の開口が形成される。

また、本発明に係る耐震補強構造は、前記構面内に設けられ、グラウトを介して前記柱梁架構に接合された矩形状の枠材が備えられ、該枠材に前記ブレース材が内接され、前記枠材の縦架材と横架材と前記ブレース材とからなる略三角形の枠隅部に前記座屈防止材が内接されていることが好ましい。

これにより、コンクリート造の柱梁架構の構面内にブレース材や座屈防止材が設置される。

また、本発明に係る耐震補強構造は、前記座屈防止材の内側と、前記隅部内における前記座屈防止材の外側と、のうちの少なくとも一方が中空になっていることが好ましい。

これにより、構面の隅部が装飾されるだけでなく、構面の隅部から採光したり構面の隅部で換気したりすることが可能となる。

本発明に係る耐震補強構造によれば、半円弧形状のブレース材及び円環形状の座屈防止材により、構造物の耐震性能を向上させることができるとともに、意匠性に優れた構面を形成して魅力的な空間を演出することができる。

以下、本発明に係る耐震補強構造の実施の形態について、図面に基いて説明する。
図１は本実施の形態における耐震補強構造を表した立面図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ間の断面図であり、図３はＢ−Ｂ間の断面図であり、図４はＣ−Ｃ間の断面図である。
なお、本実施の形態では、図２における左側が室内側であり、右側が室外側である。

図１〜図４に示すように、本実施の形態における耐震補強構造は、既存構造物の耐震性能を向上させるために構築される補強構造であり、構造物の柱梁架構１の構面２内に構築される。具体的に説明すると、この耐震補強構造は、柱梁架構１の構面２内に、枠材３とブレース材４と座屈防止材５とからなる耐震補強枠９が組み込まれた構成となっている。なお、柱梁架構１は、コンクリート造の架構であり、上下の梁１０，１０と、左右の柱１１，１１とから構成されている。なお、上下の梁１０，１０の下部には、既存の梁１０，１０に一体化された鉄筋コンクリート造の増打部１０ａ，１０ｂがそれぞれ形成されている。

枠材３は、柱梁架構１の構面２内に設けられた矩形の鉄骨フレームであり、梁１０，１０に沿って水平に延在する横架材３１，３１と、柱１１，１１に沿って鉛直に延在する縦架材３２，３２と、から構成されている。枠材３を構成する鉄骨材は、柱梁架構１の構面２に沿ってフランジ３ａが延在するＨ形鋼からなる。詳しく説明すると、この鉄骨材は、Ｈ形鋼の一方（室内側）のフランジ３ａのうち、ウェブ３ｂよりも外周側の部分が切除された構成からなる。上側の横架材３１の中央部には、ブレース材４のウェブ４ｂの延長線上に配置された取付プレート３ｃ，３ｃが溶接されている。また、両側の縦架材３２の下部には、ブレース材４のウェブ４ｂの延長線上に配置された取付プレート３ｄ，３ｄが溶接されている。また、枠材３のウェブ３ｂには、その外周側のウェブ面に突設された複数のスタッドジベル３０…が所定の間隔をおいて配設されている。このスタッドジベル３０…は、枠材３の全周に亘って複数並設されている。

また、枠材３のウェブ３ｂとそれに対向する柱梁架構１の内周面１ａとの間には、無収縮モルタル等のグラウト６が充填されており、このグラウト６を介して枠材３は柱梁架構１に接合されている。このグラウト６内には、上記した複数のスタッドジベル３０…がそれぞれ埋設されている。また、柱梁架構１には、その内周面１ａに突設された複数のアンカー７…が所定の間隔をおいて配設されており、これらのアンカー７…はグラウト６内にそれぞれ埋設されている。下側の梁１０Ａ及び両側の柱１１に設けられるアンカー７は、例えばケミカルアンカー等の後施工アンカーである。一方、上側の梁１０Ａに突設されるアンカー７は、増打部１０ａのコンクリート打設前に予め配置しておいて梁１０Ａ内に定着させる先施工アンカーである。なお、上側の梁１０Ａに設けるアンカー７として、後施工アンカーを用いることも可能である。

また、グラウト６内には、グラウト６の割裂を防止するための割裂補強筋８Ａ，８Ｂが埋設されている。具体的に説明すると、梁１０と横架材３１との間には、はしご筋８Ａが配筋されており、柱１１と縦架材３２との間には、スパイラル筋８Ｂが配筋されている。

ブレース材４は、枠材３の内側（柱梁架構１の構面２内）に設けられた鉄骨ブレースであり、下側の横架材３１の長さ方向中央を中心した半円弧形状に湾曲されたものである。このブレース材４は、枠材３に内接された構成となっており、ブレース材４の軸方向の中央部は、枠材３及びグラウト６を介して上側の梁１０Ａの中央に連結されており、ブレース材４の両端部は、枠材３及びグラウト６を介して両側の柱１１，１１に連結されている。

詳しく説明すると、ブレース材４は、柱梁架構１の構面２に沿ってフランジ４ａが延在するＨ形鋼からなる。ブレース材４の中央部は、そのフランジ４ａが上側の横架材３１のフランジ３ａに突き合わせ溶接されるとともに、そのウェブ４ｂが上記した取付プレート３ｃに突き合わせ溶接されることで、上側の横架材３１の中央に接合されている。また、ブレース材４の両端部は、そのフランジ４ａが両側の縦架材３２，３２のフランジ３ａに突き合わせ溶接されるとともに、そのウェブ４ｂが上記した取付プレート３ｄに突き合わせ溶接されることで、両側の縦架材３２，３２の下部にそれぞれ接合されている。

座屈防止材５は、ブレース材４の中間部に接合されてそのブレース材４の座屈を防止する部材であり、柱梁架構１の構面２内の上側の両隅にそれぞれ設けられた円環形状の鉄骨材である。この座屈防止材５は、上側の横架材３１と縦架材３２とブレース材４とからなる略三角形の枠隅部３３に内接された構成となっており、枠材３及びグラウト６を介して上側の梁１０Ａ及び柱１１にそれぞれ連結されているとともにブレース材４に連結されている。つまり、座屈防止材５は、柱梁架構１（上側の梁１０Ａ及び柱１１）とブレース材４との間に介装されている。

詳しく説明すると、座屈防止材５は、柱梁架構１の構面２に沿ってフランジ５ａが延在するＨ形鋼からなる。座屈防止材５のフランジ５ａは、上側の横架材３１のフランジ３ａ、縦架材３２のフランジ３ａ及びブレース材４のフランジ４ａにそれぞれ突き合わせ溶接されることで、上側の横架材３１、縦架材３２及びブレース材４にそれぞれ接合されている。

また、円環状の座屈防止材５の内側、及び、座屈防止材５が配置された枠材３の上側の両隅（両側の枠隅部３３）内における座屈防止材５の外側は、それぞれ中空になっている。そして、枠隅部３３の奥行き方向（構面２に対して垂直な方向）の両端は、室内側及び室外側にそれぞれ開放されている。

次に、上記した構成からなる耐震補強構造の施工方法について説明する。

まず、予め工場等で、枠材３とブレース材４と座屈防止材５とを一体製作し、耐震補強枠９を製作する工程を行う。
一方、柱梁架構１では、耐震補強構造を形成する準備工程を行う。具体的に説明すると、上下の梁１０，１０の下部に増打部１０ａ，１０ｂを形成したり、柱梁架構１の内周面１ａにアンカー７…を施工したりする。

次に、耐震補強枠９を現場に搬入し、柱梁架構１の構面２内に配置する工程を行う。このとき、耐震補強枠９は、柱梁架構１の構面２内の所定位置に位置合わせし、図示せぬ仮受け材で仮支持する。

次に、枠材３のウェブ３ｂにスタッドジベル３０…を溶接するとともに、枠材３のウェブ３ｂと柱梁架構１の内周面１ａとの間に割裂補強筋８Ａ，８Ｂを配筋する工程を行う。このとき、枠材３の室内側のフランジ３ａの外周側半分が切除されることで枠材３のウェブ３ｂと柱梁架構１の内周面１ａとの間の空間の室内側の側面が開放されているため、この開放された室内側の側面からスタッドジベル３０…の溶接や割裂補強筋８Ａ，８Ｂの配筋を行う。

次に、枠材３のウェブ３ｂと柱梁架構１の内周面１ａとの間の空間にグラウト６を充填する工程を行う。具体的に説明すると、上記空間の開放された室内側の側面に図示せぬ止め形枠を建て込んだ後、公知の方法によりその止め形枠の内側にグラウト６を注入する。グラウト６の固化後、前記止め形枠は解体して撤去する。

上記した構成からなる耐震補強構造によれば、ブレース材４により柱梁架構１が補強されるため、構造物の耐震性能を向上させることができる。しかも、座屈防止材５によりブレース材４の座屈が防止されるため、構造物の耐震性能を大幅に向上させることができる。

また、半円弧形状のブレース材４により、柱梁架構１の構面２内に半円形の開口が形成されるとともに、円環状の座屈防止材５により、構面２の上側の両隅に円形の開口が形成されるため、意匠性に優れた構面２を形成して魅力的な空間を演出することができる。

例えば、図５に示すように、柱梁架構１の室外側にガラススクリーン２０を設置する。これにより、柱梁架構１の構面２には、茶室等に多く見られる円窓を想起させる大面積の半円形窓が形成され、和風の空間を演出することができる。なお、半円弧形状のブレース材４の内側に半円形のガラスを嵌合させることも可能である。
また、枠材３の下側の横架材３１を、例えば花崗岩等からなる天板２１及び腰板２２で覆う。これにより、柱梁架構１の構面２の意匠性がさらに向上する。
さらに、枠隅部３３の奥行き方向の両端を化粧板２３でそれぞれ塞ぐ。この化粧板２３には、意匠的な形状の開口２３ａが形成されている。これにより、前記した開口２３ａから採光され、このとき、円環形状の座屈防止材５により、円窓を想起させる円形の形状が浮び上がり、構面２の意匠性が向上する。

また、上記した構成からなる耐震補強構造によれば、グラウト６を介して柱梁架構１に接合された矩形状の枠材３が備えられ、枠材３にブレース材４が内接され、枠材３の枠隅部３３に座屈防止材５が内接されているため、コンクリート造の柱梁架構１の構面２内にブレース材４や座屈防止材５を簡単且つ確実に設置することができる。

また、上記した構成からなる耐震補強構造によれば、円環状の座屈防止材５の内側、及び、柱梁架構１の構面２の両隅（枠材３の枠隅部３３）内における座屈防止材５の外側が、それぞれ中空になっているため、構面２の隅部が装飾されて意匠性が向上するだけでなく、図５に示すように構面２の隅部から採光したり、或いは構面２の隅部で換気したりすることができる。

以上、本発明に係る耐震補強構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の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、上記した実施の形態では、ブレース材４が上側に膨らんだ半円弧形状を成し、ブレース材４の中央部が上側の梁１０Ａの中央に連結され、ブレース材４の両端部が両側の柱１１，１１の下部に連結されているが、本発明は、上記したブレース材４を上下に反転させたブレース材が備えられていてもよい。すなわち、ブレース材が下側に膨らんだ半円弧形状を成し、ブレース材の中央部が下側の梁１０Ｂの中央に連結され、ブレース材の両端部が両側の柱１１，１１の上部に連結された構成であってもよい。

また、上記した実施の形態では、ブレース材４の両端部が両側の柱１１，１１の下部に連結されているが、本発明は、ブレース材４の両端が、下側の梁１０Ｂの両端に連結された構成、或いは、下側の梁１０Ｂと柱１１との接合部に連結された構成であってもよい。なお、勿論、上述したように上下反転させたブレース材の場合も同様であり、下側に膨らんだ半円弧形状のブレース材の両端が、上側の梁１０Ａの両端に連結された構成、或いは、上側の梁１０Ａと柱１１との接合部に連結された構成であってもよい。

また、上記した実施の形態では、座屈防止材５が、上側の横架材３１と縦架材３２とブレース材４とにそれぞれ接合されており、上側の梁１０Ａ及び柱１１とブレース材４との間に介装されているが、本発明は、梁１０及び柱１１のうちの何れか一方とブレース材４との間に座屈防止材５が介装された構成であってもよい。例えば、座屈防止材５が、縦架材３２に接合されてなく、上側の横架材３１とブレース材４とにそれぞれ接合された構成であってもよく、或いは、上側の横架材３１に接合されてなく、縦架材３２とブレース材４とにそれぞれ接合された構成であってもよい。

また、上記した実施の形態では、既存の柱梁架構１に対して耐震補強構造が構築されているが、本発明に係る耐震補強構造は、構造物を新築する際に柱梁架構に構築することも可能である。

また、上記した実施の形態では、枠材３が四角に囲った形状になっているが、本発明は、下側（他方）の梁１０Ｂに沿う横架材３１が無い門形の枠材であってもよい。すなわち、ブレース材４の中央部が接合される一方側の横架材３１と、両側の縦架材３２，３２とからなる枠材を用いることも可能である。また、他方側の横架材３１の一部を切除した構成の枠材を用いることも可能である。

また、上記した実施の形態では、コンクリート造の柱梁架構１を対象にした耐震補強構造について説明しているが、本発明に係る耐震補強構造は、他の構造の柱梁架構にも適用可能である。例えば、鋼構造の柱梁架構にも適用可能である。

また、上記した実施の形態では、ブレース材４や座屈防止材５が枠材３内に設けられており、この枠材３がグラウト６を介して柱梁架構１に接合されているが、本発明は、枠材３やグラウト６を省略し、ブレース材４及び座屈防止材５を柱梁架構１の構面２内に設置することも可能である。例えば、鉄骨梁と鉄骨柱からなる柱梁架構１の場合、ブレース材４及び座屈防止材５を鉄骨梁や鉄骨柱に溶接或いはボルト接合させる構成であってもよい。

また、上記した実施の形態では、円環状の座屈防止材５の内側、及び、柱梁架構１の構面２の隅部内における座屈防止材５の外側がそれぞれ中空になっているが、本発明は、円環状の座屈防止材５の内側、及び、柱梁架構１の構面２の隅部内における座屈防止材５の外側、のうちの何れか一方だけが中空になっていてもよい。さらに、本発明は、上記した座屈防止材の内外が双方とも中空でなくてもよい。例えば、座屈防止材５の内側にコンクリートやモルタル等を充填した構成であってもよく、座屈防止材５の外側の枠隅部３３内にコンクリートやモルタル等を充填した構成であってもよい。

また、上記した実施の形態では、柱梁架構１の両隅に座屈防止材５，５がそれぞれ配設されているが、本発明は、柱梁架構１の両隅のうちの何れか一方にのみ座屈防止材５が配設されていてもよい。

その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施の形態を説明するための立面図である。 図１に示すＡ−Ａ間の断面図である。 図１に示すＢ−Ｂ間の断面図である。 図１に示すＣ−Ｃ間の断面図である。 本発明の実施の形態を説明するための斜視図である。

符号の説明

１ 柱梁架構
２ 構面
３ 枠材
４ ブレース材
５ 座屈防止材
１０ 梁
１０Ａ 上側の梁（一方の梁）
１０Ｂ 下側の梁（他方の梁）
１１ 柱
３１ 横架材
３２ 縦架材
３３ 枠隅部

Claims (3)

1. 柱梁架構を備える構造物の耐震性能を向上させる耐震補強構造において、
   前記柱梁架構の構面内に設けられた半円弧形状のブレース材と、
   前記柱梁架構の構面の隅部に配設され、前記ブレース材の中間部に接合されて該ブレース材の座屈を防止する円環形状の座屈防止材と、
   が備えられていることを特徴とする耐震補強構造。
2. 請求項１記載の耐震補強構造において、
   前記構面内に設けられ、グラウトを介して前記柱梁架構に接合された矩形状の枠材が備えられ、
   該枠材に前記ブレース材が内接され、
   前記枠材の縦架材と横架材と前記ブレース材とからなる略三角形の枠隅部に前記座屈防止材が内接されていることを特徴とする耐震補強構造。
3. 請求項１または２記載の耐震補強構造において、
   前記座屈防止材の内側と、前記隅部内における前記座屈防止材の外側と、のうちの少なくとも一方が中空になっていることを特徴とする耐震補強構造。

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