JP5189275B2 - 制震補強部材の取付方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、既存の鉄筋コンクリート（ＲＣ）造や鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）造において、地震や鉄道における電車通過時の振動若しくは道路の自動車による振動等に対する制震部材、または、構造物の構造的補強として補強するブレース材等の補強部材として使用される制震補強部材の取付方法に関するものである。

従来、既存のコンクリート柱等をブレース材の追加でもって耐震補強する場合には、例えば、従来例１として、図１０に示すように、コンクリート柱１１に埋込ボルト１３で取付鋼板１２を固定し、この斜め向かい側にある取付鋼板１２，１２間に制震補強部材としてのブレース材１５を架設しているものが知られている（特許文献１参照）。

また、従来例２として、図１１に示すように、前記コンクリート柱の上部や柱脚部に取り付ける取付用鋼板は、コンクリート柱１１に、対向配置にした２枚の鋼板１２，１２をコンクリート柱１１外側に配置するボルト１３ａで固定される。そして、前記鋼板１２，１２に溶接等で固着したブラケット１４，１４間に、ブレース材１５を架設するものが知られている。このほか、従来例３として、溶接鋼板によりコンクリート柱を囲い、コンクリート柱と鋼板との間に樹脂モルタルを挿入して、前記鋼板に取付金具をボルト等で取り付けて、この取付金具にブレース材を固定する方法が知られている。
特開２００５−１２６９８４号公報

しかし、前記従来例１では、コンクリート柱１１にボルト孔を穿孔したり、ボルト用貫通孔を穿孔する必要があるので、柱内の鉄筋を傷つけたり切断したりするおそれがある。 また、前記従来例２では、取付鋼板１２の取付面に対して直交する方向にブレース材１５の引張力が働くので、ボルト１３による押圧力が相殺されて、その引張力における分力に対して抵抗する摩擦力が減少する。そこで、摩擦力を増大させるために前記ボルト１３ａに大きなテンションを加えて取付鋼板１２に大きな押圧力を作用させると、前記取付面においては平滑面が得られがたく局部的な接触となっているので、コンクリート柱１１の表面が破損される恐れがある。よって、小さな取付金具で大きな固定力を得ることができないと言う課題がある。

更に、従来例３では、取付鋼板と樹脂モルタルとの間の接合は、樹脂モルタルの接着力のみが作用しているだけなので、取付金具にコンクリート柱の取付面に直交する引き剥がし力が作用した場合には、接着部分が容易に剥がれるおそれがあり、強固な固定力の確保が困難である。このように、従来の取付方法においては、取付金具の固定力を強固にするには大きな締付け力が必要となって、施工上で不利となる。一方、取付部材の板厚も厚くせざるを得ず、取付金具全体の重量が増大し施工上で不利となるとともに製作コストも嵩むことになる。本発明に係る制震補強部材の取付方法は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る制震補強部材の取付方法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、構造物の支持部材の間に架設する制震補強部材を、前記支持部材に固着される取付金具を介して固定する取付方法であって、前記制震補強部材の架設方向に直交する面を取付面として、前記取付金具が前記支持部材の両側に対向して配設されるとともに、当該支持部材にボルト用孔を穿孔すること無くこの支持部材の外側に配置したボルトで前記両側の取付金具が締結され挟装されており、少なくとも前記制震補強部材に連結される前記取付金具が、樹脂モルタル層を介在させて前記支持部材の取付面に固着され、前記ボルトの締結力は、制震補強部材によって取付面に作用する分力のうち直交方向の分力よりも大きな締結力であって、且つ、平行方向の分力に固着力で対抗できるように取付金具に常に圧縮力が作用する締結力とすること、さらに前記取付金具の剛性は、取付金具を前記支持部材に固着するのに必要な締結力により生ずる樹脂モルタルとの接合面の変形により、前記取付金具と前記支持部材間に介在させた樹脂モルタル層をその変形により破損を引き起こすことがない十分な剛性を持ち、且つ、軽量化された構造体とすることで、前記支持部材のコンクリート面に常に圧縮力が残留して作用するようにして前記取付金具の小型軽量化を図ることである。

本発明に係る制震補強部材の取付方法の要旨は、構造物の支持部材の間に架設する制震補強部材を、前記支持部材に固着される取付金具を介して固定する取付方法であって、前記制震補強部材の架設方向に平行する面を取付面として、前記取付金具が前記支持部材の両側に対向して配設されるとともに、当該支持部材外側に配置したボルトで前記両側の取付金具が締結され挟装されており、少なくとも前記制震補強部材に連結される前記取付金具が、樹脂モルタル層を介在させて前記支持部材の取付面に固着されていることである。

前記支持部材の取付面に対する制震補強部材における長手方向の軸心のオフセット量は、設計許容範囲内で最小となるように、取付金具と制震補強部材との連結位置が設定されること、；
前記制震補強部材が、支持部材の両側取付面に固着された両側の取付金具に連結手段を介して連結されていること、；
を含むものである。

更に、上記制震補強部材の取付方法において、取付金具の取付面に樹脂モルタル層形成用の枠材を固着し、この取付金具を支持部材の取付面にボルトによって仮締結力で締めて架設し、前記枠材内に樹脂モルタルを充填して養生し、前記樹脂モルタルの硬化後に、そのままの状態で前記ボルトを規定の締付力で締結すること、；
前記取付金具と支持部材とが固着される際の固着面積の図心と、制震補強部材の長手方向の軸心の延長線とが、回転モーメントが生じないようにほぼ交差して設定されていること、；
前記取付金具における支持部材に対する取付面には、固着力を強化する凹凸部が付与されていること、；
前記取付金具と支持部材との取付面には、樹脂モルタル層の形成前に、それぞれケレン仕上げが行われること、；
を含むものである。

本発明の制震補強部材の取付方法によれば、取付金具の取付面が樹脂モルタル層により平滑な面に貼着されて密着性が向上し、支持部材のコンクリート面との間で局部的な接触状態にならないので、ボルトを強く締め込んで取付金具に十分な圧縮力を付与することができる。よって、取付金具に制震補強部材による引き剥がし力が作用しても、それ以上のボルトテンションを取付金具に設定でき、摩擦力と付着力の相乗作用による抵抗力も十分に確保できる。

また、取付金具と樹脂モルタル層および支持部材のコンクリート面には、常に圧縮力が残留し、前記樹脂モルタル層の接着力が失われることが無く、この接着力を利用した強固な固定力が確保されるので、ボルトテンション力を小さくすることができるようになり、取付金具を小型軽量化が可能となり、その結果、取付金具の架設工事も容易となる。

前記制震補強部材の支持部材に対する取付面を、地震時における制震補強部材の引張方向と平行に配置することで、前記取付面の摩擦力が利用されるようになり、引き剥がし方向の作用が無くなって取付金具の保持力が向上する。よって、取付金具のボルトによる固定力を小さくし、取付金具の板厚を薄くすることができるようになる。その結果、当該取付金具の小型軽量化が可能となって、その取付作業も容易になると言う優れた効果を奏するものである。

また、前記支持部材の取付面に対する制震補強部材における長手方向の軸心のオフセット量は、設計許容範囲内で最小となるように、取付金具と制震補強部材との連結位置が設定されることで、取付金具に加わる力が平均化し、引き剥がし方向のモーメントを低減させて、取付金具の抵抗力を保持するものである。
更に、制震補強部材が、制震補強部材の架設方向と平行な支持部材の両側取付面に当接して固定された両側の取付金具に連結手段を介して連結されることで、制震補強部材の引張力を左右両側の取付金具で受けるので、一層の小型軽量化が可能となり、取付金具数を半減させることができる。

本発明の制震補強部材の取付方法において、取付金具の取付面に樹脂モルタル層形成用の枠材を固着し、この取付金具を支持部材の取付面にボルトによって仮締結力で締めて架設し、前記枠材内に樹脂モルタルを充填して養生し、前記樹脂モルタルの硬化後に、そのままの状態で前記ボルトを規定の締付力で締結するので、取付面の平滑性を確実に得ることができる。
前記取付金具と支持部材とが固着される際の固着面積の図心と、制震補強部材の長手方向の軸心の延長線とがほぼ交差するように設定することで、取付金具に回転モーメントが発生せず、取付金具に加わる力が平均化して、取付金具の抵抗力を効果的に発揮することができる。
平板状の取付金具における取付面に、凹凸部が設けられることで、モルタル層に前記凹凸部が食い込み摩擦力が一層向上して、摩擦保持力が高まり、長期に亘り耐久性と信頼性を向上させることができる。
取付金具と支持部材との取付面には、樹脂モルタル層の形成前に、それぞれケレン仕上げが行われるので、局部接触を無くして平滑な取付面が確保できて、安定した接着力を得ることができる。

本発明に係る制震補強部材の取付方法の第１実施例は、従来例と同じ部分は同一符号を付けて説明すると、図１に示すように、建物等の構造物で、例えば、コンクリート構造物の支持部材であるコンクリート柱１，１と、床と梁３で形成される空間において、隣接する柱１，１の間に、例えば、減衰装置１５ａを有する鋼材等の制震補強部材１５を、取付金具４を介して斜めに架設して固定するものである。

前記取付金具４は、前記支持部材１にこれを挟んで対向配置にされ、前記支持部材であるコンクリート柱１の外側に配置したボルト５及びナット５ａで締結して挟装されるものである。そして、前記制震補強部材１５が連結される前記取付金具４の前記支持部材に対する取付面と、反対側の取付金具４の取付面とが、前記制震補強部材１５の架設方向と直交する前記支持部材の取付面１ａに樹脂モルタル層６を介在させて固着されている。
この樹脂モルタル層６は、コンクリート面の破損防止のために、両側の取付面１ａに設けるのが好ましいく、少なくとも、制震補強部材１５が連結される側の取付面１ａに設ける。

前記取付金具４は、図２に示すように、前記コンクリート柱１の取付面１ａに当接させる取付面４ａを有する矩形状の鋼板である取付板４ｂと、該取付板４ｂに溶接して固着したＨ型鋼の本体４ｃと、図２に示すように、本体４ｃの側面から斜めに固着された連結用のブラケット１４とでなる。

前記本体４ｃには、図３に示すように、ネジ棒５挿通用の孔４ｄが複数箇所に貫通されて設けられている。この本体４ｃの長さは、前記ネジ棒５をコンクリート柱１の外側に配置するために、前記コンクリート柱１の取付面１ａの幅よりも若干長くしてある。また、本体４ｃの側面には矩形状鋼板の補強板４ｅが溶接して固着されており、当該本体４ｃはその断面をボックス型にして形成されている。

前記ブラケット１４は、図３に示すように、取付金具４をコンクリート柱１に取り付けた状態で側面視した場合に、取付金具４と支持部材１とが固着される際の固着面積の水平軸に対する図心ａと、制震補強部材１５の長手方向の軸心ｂの延長線とがほぼ交差して回転モーメントが生じないように設定されている。これにより、固着面積の固着力が十分に発揮されるようになる。

耐震補強のために、前記コンクリート柱１に前記取付金具４を固着する手順について説明する。図４に示すように、取付面１ａ，４ａの平滑さを確保し、塵埃等の清掃（ケレン処理）をする。次に、取付金具４の取付面４ａに、摩擦抵抗力の増強と取付面の平滑化のために設ける樹脂モルタル６を介在させるための、所要厚さの平板で形成されるシーリング用充填枠材（型枠部材、：図示せず）を接着材等で固着する。

前記取付金具４を、対向しているコンクリート柱１，１の上下の対角線上における取付面１ａ，１ａのそれぞれにおいて、図３に示すように、ネジ棒５をコンクリート柱１を挟んで対向する取付金具４，４間の孔４ｄに貫通して挿通させ、その両端部でナット５ａで仮止めして、仮設する。前記ネジ棒５がコンクリート柱１の内側ではなく、外側に配設されるのは、ボルト用貫通孔をコンクリート柱１に穿設すると、帯筋や主筋などを傷つけるおそれがあり、それを避けるためである。

次に、樹脂モルタル（例えば、樹脂エポキシ系）６を混練・撹拌した後に、前記取付金具４に設けた、例えば、上コ字状にして固着された所要板厚のシーリング用枠材と、コンクリート柱１の取付面１ａとの間にできた空間部に、当該樹脂モルタル６を注入して充填して養生する。

前記樹脂モルタル６が固化した後に、前記ネジ棒５及びナット５ａを上記仮設のままの状態から続けて規定締付力になるまで締め込む。その後、図１に示すように、コンクリート柱１，１間における対角線上の取付金具４，４の対向したブラケット１４に、減衰装置１５ａ付の制震補強部材１５をボルト等を介して斜めに取り付ける。こうして、コンクリート柱１の耐震補強工事が完了する。

前記樹脂モルタル層６が在ることで、取付金具４が平滑な面に固着されて密着性が向上し、ネジ棒５によるボルトテンションを十分に高めることができる。よって、常に、取付金具４に圧縮力を作用させることができて、摩擦力と付着力の相乗作用による抵抗力が十分に確保される。

本発明の第２実施例は、図５に示すように、例えば、コンクリート構造物の支持部材であるコンクリート柱１，１と、床２と梁３で形成される空間において、前記コンクリート柱１に前記制震補強部材１５の端部を固定するための取付金具４は、図５乃至図６に示すように、当該取付金具４の前記支持部材１５に対する取付面４ａが、前記制震補強部材１５の引張方向と平行な前記支持部材１の取付面１ａに当接して固着されている。

前記取付金具４の構造は、上記第１実施例のものと同様であり、重複した説明を省略する。制震補強部材１５を連結する連結腕４ｆは、図７（Ａ）に示すように、取付金具４をコンクリート柱１に取り付けた状態で正面視した場合に、取付金具４と支持部材１とが固着される際の固着面積の図心ａと、制震補強部材１５の長手方向の軸心ｂの延長線とがほぼ交差して回転モーメントが生じないように設定されている。これにより、固着面積の固着力が十分に発揮されるようになる。なお、図６に示すように、この連結腕４ｆは、コンクリート柱１を挟んで両側に本体４ｃが固着されているが、そのうちの制震補強部材１５を取り付ける方の本体４ｃに固着されるものである。よって、図６において、図の上側の本体４ｃには連結腕４ｆが固着されていない。

また、図６及び図７（Ｂ）に示すように、前記取付金具４を側面視した場合に、耐震補強材１５の減衰力作用線（軸力）の分力により、コンクリート柱１の取付面１ａ表面からの距離（オフセット）によって、回転モーメントが発生するので、前記距離（オフセット）を極力小さく設定するものである。

前記コンクリート柱１は、図５に示すように、コンクリート構造物のにおける矩形状で既存の柱であり、その外周４面のうち、取付面１ａ，１ａが制震補強部材１５の減衰力作用線（軸力）と平行な関係にあり、直交面１ｂ，１ｂが、前記制震補強部材１５の減衰力作用線（軸力）と直交する関係にある。

耐震補強のために、前記コンクリート柱１に前記取付金具４を固着する手順については、前述の第１実施例とほぼ同様である。異なる点は、図６に示すように、取付金具４を、対向しているコンクリート柱１，１の上下の対角線上における、引張力に平行な取付面１ａ，１ａに当該取付金具４の取付面４ａを当接させて固着する点である。

前記取付金具４，４の固着には、ネジ棒５をコンクリート柱１を挟んで対向する取付金具４，４間の孔４ｄに貫通して挿通させ、その両端部でワッシャ７、ナット８で仮止めして、仮設することである。それ以外は同様の手順であるので重複した説明を省略する。

この第２実施例により、地震時において、前記制震補強部材１５に引張や圧縮等の軸力が付加されると、その軸力に平行な方向に取付金具４の取付面４ａがあるので、強力な摩擦力で抵抗し、また、ネジ棒５には前記軸力が剪断力として作用するので、ネジ棒５の抵抗力が大きく働く。

このように、取付金具４に、引き剥がし力として前記制震補強部材１５の軸力が作用しないので、この取付金具４が大きな抵抗力を発揮するものである。これにより、従来と同様の抵抗力を発揮する場合に、前記取付方法を採用することで、取付金具４の板厚を薄くすることができるようになり、取付金具４の軽量化が可能となるとともに、その取付施工作業も容易になる。

制震補強部材の取付方法に係る第３実施例として、図８に示すように、取付金具４、４は、制震補強部材１５の引張方向と平行な、支持部材であるコンクリート柱１の両側取付面１ａ，１ａに、当該取付金具４の取付面４ａが当接して、固定されている。そして、前記両取付金具４，４に、連結腕４ｆ，４ｆ間に横架される連結バー４ｈが設けられ、この連結バー４ｈに前記制震補強部材１５の端部が連結される。

このような制震補強部材１５の軸力に平行な取付面でコンクリート柱１に取付金具を取り付ける方法により、各取付金具４の負荷が半分となるので、前記二つの取付金具を一層小型軽量にすることができる。

制震補強部材の取付方法に係る第４実施例は、図９に示すように、取付金具４における取付面４ａを有する平板状の取付板４ｂにおいて、支持部材であるコンクリート柱１に対する取付面４ａには、固着力を強化する凹凸部４ｉが付与されていることである。この図では凸部にしてあるが、凹部でも良く、又は、その混合でもよい。このような例としては、例えば、縞鋼板等である。

このような凹凸部４ｉが取付面４ａにあることで、コンクリート柱１に取付金具４を固着する際、樹脂モルタル６が充填されたときに、このモルタル６層に前記凹凸部４ｉが食い込んで、制震補強部材１５に対する摩擦抵抗力が増大するからである。これにより、取付板４ｂの板厚を更に薄くすることが可能となって、取付金具４の軽量化が図られる。
なお、前記制震補強部材１５は、上記実施例の他、ブレース材や梯子、若しくは階段等を含むものである。

本発明に係る制震補強部材の取付方法に係る第１実施例を示す実施例の正面図である。 同第１実施例における取付金具４のコンクリート柱１への固定状態を示す側面図である。 同取付金具の使用状態の一部拡大側面図である。 同制震補強部材の取付方法の作業手順を示す説明図である。 本発明に係る制震補強部材の取付方法の第２実施例を示す実施例の正面図である。 同第２実施例における平面図である。 同第２実施例の一部を拡大して示す正面図（Ａ）と、側面図（Ｂ）とである。 第３実施例に係る一部平面図（Ａ）と、正面図（Ｂ）とである。 第４実施例に係る取付板４ｂの正面図である。 従来例に係るブレース材の取付方法を示す斜視図である。 同従来例に係る取付方法において、取付金具１２に引き剥がし力が作用する様子を示す一部拡大正面図である。

符号の説明

１ 支持部材であるコンクリート柱、
１ａ 取付面、 １ｂ 直交面、
２ 床、
３ 梁、
４ 取付金具、 ４ａ 取付面、
４ｂ 取付板、 ４ｃ 本体、
４ｄ 孔、 ４ｅ 補強板、
４ｆ 連結腕、 ４ｇ 連結ピン、
４ｈ 連結バー、 ４ｉ 凹凸部、
５ ネジ棒、 ６ 樹脂モルタル、
７ ワッシャ、 ８ ナット、
１１ コンクリート柱、
１２ 鋼板、
１３ ボルト、 １３ａ ナット、
１４ ブラケット、
１５ 制震補強部材（ブレース材）、 １５ａ 減衰装置。

Claims (8)

1. 構造物の支持部材の間に架設する制震補強部材を、前記支持部材に固着される取付金具を介して固定する取付方法であって、前記制震補強部材の架設方向に直交する面を取付面として、前記取付金具が前記支持部材の両側に対向して配設されるとともに、当該支持部材にボルト用孔を穿孔すること無くこの支持部材の外側に配置したボルトで前記両側の取付金具が締結され挟装されており、
   少なくとも前記制震補強部材に連結される前記取付金具が、樹脂モルタル層を介在させて前記支持部材の取付面に固着され、
   前記ボルトの締結力は、制震補強部材によって取付面に作用する分力のうち直交方向の分力よりも大きな締結力であって、且つ、平行方向の分力に固着力で対抗できるように取付金具に常に圧縮力が作用する締結力とすること、
   さらに前記取付金具の剛性は、取付金具を前記支持部材に固着するのに必要な締結力により生ずる樹脂モルタルとの接合面の変形により、前記取付金具と前記支持部材間に介在させた樹脂モルタル層をその変形により破損を引き起こすことがない十分な剛性を持ち、且つ、軽量化された構造体とすることで、前記支持部材のコンクリート面に常に圧縮力が残留して作用するようにして前記取付金具の小型軽量化を図ること、を特徴とする制震補強部材の取付方法。
   を特徴とする制震補強部材の取付方法。
2. 構造物の支持部材の間に架設する制震補強部材を、前記支持部材に固着される取付金具を介して固定する取付方法であって、前記制震補強部材の架設方向に平行する面を取付面として、前記取付金具が前記支持部材の両側に対向して配設されるとともに、当該支持部材外側に配置したボルトで前記両側の取付金具が締結され挟装されており、
   少なくとも前記制震補強部材に連結される前記取付金具が、樹脂モルタル層を介在させて前記支持部材の取付面に固着されていること、
   を特徴とする制震補強部材の取付方法。
3. 支持部材の取付面に対する制震補強部材における長手方向の軸心のオフセット量は、設計許容範囲内で最小となるように、取付金具と制震補強部材との連結位置が設定されること、
   を特徴とする請求項２に記載の制震補強部材の取付方法。
4. 制震補強部材が、支持部材の両側取付面に固着された両側の取付金具に連結手段を介して連結されていること、
   を特徴とする請求項２または請求項３に記載の制震補強部材の取付方法。
5. 取付金具の取付面に樹脂モルタル層形成用の枠材を固着し、この取付金具を支持部材の取付面にボルトによって仮締結力で締めて架設し、前記枠材内に樹脂モルタルを充填して養生し、前記樹脂モルタルの硬化後に、そのままの状態で前記ボルトを規定の締付力で締結すること、
   を特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の制震補強部材の取付方法。
6. 取付金具と支持部材とが固着される際の固着面積の図心と、制震補強部材の長手方向の軸心の延長線とが、回転モーメントが生じないようにほぼ交差して設定されていること、
   を特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の制震補強部材の取付方法。
7. 取付金具における支持部材に対する取付面には、固着力を強化する凹凸部が付与されていること、
   を特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の制震補強部材の取付方法。
8. 取付金具と支持部材との取付面には、樹脂モルタル層の形成前に、それぞれケレン仕上げが行われること、
   を特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の制震補強部材の取付方法。

Images