JP5283404B2

JP5283404B2 - 鋼構造の補強構造

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Publication number: JP5283404B2
Application number: JP2008062568A
Authority: JP
Inventors: 康人佐々木; 孝浅野; 茂雄秋山; 聡佐々木; 大輔桂
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: JP2009215824A

Description

本発明は鋼構造の補強構造に関し、より詳細には、山形鋼を用いて構成された鋼部材を含む鋼構造の補強構造に関する。

鋼構造（鉄骨構造）として、トラス構造、ブレース構造、ラーメン構造などが知られており、それらの鋼構造は鋼部材を用いて構成されている。
そして、このような鋼構造を補強する構造として、従来、鋼構造を構成する鋼部材に、補強部材を溶着することが行なわれている。
また、補強部材として山形鋼を用い、山形鋼を金物により鋼部材に締め付ける方法も知られている（特許文献１）。
特開２００７−３１５０５６

しかしながら、鋼部材に、補強部材を溶着する方法では、下記の不具合が生じる。
（Ａ）既存建物内に飛散する火気の量が多くなる不具合がある。
（Ｂ）すべての補強を有資格者により行う必要があり、特に倉庫や展示場などの大規模な構造物である場合には、トラス梁の長さが大きく、また、本数も多くなることから、コストおよび人員配置の手間がかかる不具合がある。
（Ｃ）溶接量が多くなるため、必要以上に既存の部材を傷める恐れがある。
（Ｄ）既存部材と補強部材の溶接に断続溶接が行われるので、溶接欠陥が生じ易い不具合がある。
また、山形鋼を金物により鋼部材に締め付ける方法では、適用できる山形鋼のサイズが限定されてしまい、適用しづらい不具合がある。

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、既存建物内への火気の飛散を抑制し、また、有資格者による作業を削減し、既存の部材を傷めることなく、簡単な構成で鋼部材を補強できる鋼構造の補強構造を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、２つの山形鋼の角部から突出する一方のフランジを対向させ他方のフランジを互いに反対方向に突出するように配置されて構成された鋼部材を含む鋼構造の補強構造であって、幅方向の両端を各山形鋼のフランジに当接してそれら山形鋼に沿って延在する２つの補強鋼板と、前記各山形鋼の長手方向に間隔をおいた複数箇所においてそれぞれ２つの山形鋼の対向するフランジ間に挿入される複数の被挟持板と、前記被挟持板が配置された各箇所において前記２つの山形鋼の長手方向と直交する方向においてそれら２つの山形鋼の周囲を囲み前記２つの補強鋼板の幅方向の中央部を前記角部に向けて押圧することで幅方向の両端を対応する山形鋼の各フランジに押圧すると共に２つの山形鋼の対向するフランジで前記被挟持板を締め付ける方向に２つの山形鋼を押圧する複数の締め付け具とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、補強鋼板が鋼部材に一体化されることにより、断面増加によりそれらの圧縮、せん断強度を増大させることができる。また、開断面の鋼部材を閉断面にできるので、それらの座屈強度を増大させることができる。
そして、本発明によれば、締め付け具を用いるので、ボルト、ナットなどの締結作業により補強でき、溶接作業を大幅に削減して既存建物内に飛散する火気の量を抑制できる。
また、有資格者による作業を削減できるため、人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、コストの低減化を図る上で有利となる。
また、溶接作業を削減できるためそれに伴う作業足場、養生等を軽微にすることができ、また、既存の部材を傷めるという恐れも解消でき、溶接欠陥についての問題も解消できる。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
なお、以下の実施の形態では、トラス梁に本発明を適用した場合について説明するが、本発明は、トラス構造、ブレース構造、ラーメン構造などの各種の柱や梁、ブレースなどの鋼構造の鋼部材に広く適用可能である。
まず、本発明が適用される鋼構造トラス部材であるトラス梁から説明する。
図１はトラス梁の正面図、図２は鋼部材の断面図を示す。
図１に示すように、鋼構造（鉄骨構造）は、柱２と、柱２から突設されたトラス梁４などを含んで構成されている。
トラス梁４は、上弦材６と、下弦材８と、それらを連結する複数の束材９、斜材１０とを含んで構成されている。
上弦材６と下弦材８の長手方向に等間隔をおいた複数箇所で互いに対向する箇所に、高力ボルトやナットを介して、あるいはリベットを介してガセットプレー１１０２、１１０４が取着され、束材９および斜材１０は上弦材６のガセットプレート１１０２と下弦材８のガセットプレート１１０４を連結するように設けられている。
また、柱２、上弦材６、斜材１０とはガセットプレート１１０６を介して連結され、柱２、下弦材８とはガセットプレート１１０８を介して連結されている。

鋼部材である上弦材６と下弦材８と束材９と斜材１０は、図２に示すように、２つの山形鋼１２の各角部から突出する一方のフランジ１２０２を対向させ、他方のフランジ１２０４を互いに反対方向に突出するように配置されて構成されている。
本実施の形態の補強構造は、このように山形鋼１２を用いて構成された上弦材６や下弦材８、束材９、斜材１０などの鋼部材を補強しており、必要に応じて上弦材６のみが補強され、あるいは、下弦材８のみが補強され、あるいは束材９のみが補強され、あるいは斜材１０のみが補強され、あるいは、適宜それらの組み合わせが補強されるものであり、以下の実施の形態では、下弦材８と斜材１０とを補強する場合を例にとって説明する。

（第１の実施の形態）
図３は第１の実施の形態の鋼構造の補強構造の断面図、図４は第１の実施の形態の鋼構造の補強構造の平面図、図５は被挟持板および第１金物の説明図、図６は第２金物の説明図を示す。
補強構造２０Ａは、２つの補強鋼板２２と、複数の被挟持板２４と、複数の締め付け具２６などを含んで構成されている。

２つの補強鋼板２２は、厚さよりも大きな寸法の幅を有し、さらに、この幅よりも大きな寸法の長さを有する細長の板形状を呈している。
２つの補強鋼板２２は、断面が三角形枠状を呈するように、それらの幅方向の両端を各山形鋼１２のフランジ１２０２、１２０４の先端寄り部分に当接してそれら山形鋼１２に沿って延在するように配設されている。

複数の被挟持板２４は、各山形鋼１２の長手方向に間隔をおいた複数箇所において、それぞれ２つの山形鋼１２の対向するフランジ１２０２間に挿入されて配設されている。

複数の締め付け具２６は、被挟持板２４が配置された各箇所において２つの山形鋼１２の長手方向と直交する方向においてそれら２つの山形鋼１２の周囲を囲み２つの補強鋼板２２の幅方向の両端を対応する山形鋼１２の各フランジ１２０２、１２０４に押圧すると共に２つの山形鋼１２の対向するフランジ１２０２で被挟持板２４を締め付ける方向に２つの山形鋼１２を押圧している。

本実施の形態では、締め付け具２６は、１つの第１金物３０と２つの第２金物３２とを含んで構成されている。
第１金物３０は、図５に示すように、平鋼で形成され、２つの山形鋼１２の互いに反対方向に突出するフランジ１２０４に当接可能で互いに反対方向に突出するフランジ１２０４の各先端間を結ぶ長さよりも大きな寸法の長さを有する当接板部３００２を有している。
当接板３００２に長さ方向の両端に、ボルト挿通孔３０１０が形成されている。
被挟持板２４は、当接板部３００２の長さ方向の中央に該当接板部３００２の長さ方向と直交する方向に突出するように溶着され、被挟持板２４を互いに対向するフランジ１２０２の間に挿入し、当接板部３００２を互いに反対方向に突出するフランジ１２０４に当接した状態で、被挟持板２４の先端は、互いに対向するフランジ１２０２の先端よりも突出する高さで形成されている。

第２金物３２は、図６に示すように、平鋼が曲げ加工されることで形成されている。
第２金物３２は、補強鋼板２２に当接可能な対向板部３２０２と、対向板部３２０２の一方の端部に屈曲部を介して連結され被挟持板２４がフランジ１２０２の先端から突出する先端に重ね合わされる第１の合わせ部３２０４と、対向板部３２０２のうちの他方の端部に屈曲部を介して連結され第１金物３０の当接板部３００２の端部に重ね合わされる第２の合わせ部３２０６とを有している。
本実施の形態では、補強鋼板２２に臨む対向板部３２０２の面にスペーサ３２０８が溶接により取着されており、このスペーサ３２０８が補強鋼板２２の幅方向の中央部に当接して配置されることになる。
第１の合わせ部３２０４と第２の合わせ部３２０６には、それぞれボルト挿通孔３２１０が形成されている。

本実施の形態によれば、下弦材８と斜材１０を構成する各山形鋼１２のフランジ１２０２、１２０４に当接して２つの補強鋼板２２が、下弦材８と斜材１０の長手方向の全長にわたってそれぞれ設けられ、長さ方向に間隔をおいた複数箇所で、被挟持板２４、第１金物３０、第２金物３２により、山形鋼１２の長手方向と直交する方向においてそれら２つの山形鋼１２の周囲を囲み２つの補強鋼板２２の幅方向の両端を対応する山形鋼１２の各フランジ１２０２、１２０４に押圧すると共に２つの山形鋼１２の対向するフランジ１２０２で被挟持板２４を締め付ける方向に２つの山形鋼１２を押圧する。
より詳細には、被挟持板２４が２つの山形鋼１２の対向するフランジ１２０２の間に挿入され、第１金物３０の当接板部３００２が、２つの山形鋼１２の互いに反対方向に突出するフランジ１２０４に当接されると共に、２つの第２金物３２の対向板部３２０２がスペーサ３２０８を介して補強鋼板２２の幅方向の中央部に当接して配置される。
そして、２つの第２金物の第１の合わせ部３２０４と被挟持板２４の先端とがボルトＢ、ナットＮにより締結されると共に、第１金物３０の当接板部３００２の長さ方向の両端と２つの第２金物３２の第２の合わせ部３２０６とがボルト、ナットにより締結され、このようにボルトＢ、ナットＮで締結した状態で、補強鋼板２２の幅方向の中央部が山形鋼１２の角部に押圧され、補強鋼板２２の幅方向の両端が対応する山形鋼１２の各フランジ１２０２、１２０４に押圧されると共に、被挟持板２４が２つの山形鋼１２の対向するフランジ１２０２で締め付けられる。

なお、下弦材８や斜材１０のガセットプレート１１０２、１１０４、１１０６、１１０８寄りの箇所では、図７に示すように、補強鋼板２２は溶接により山形鋼１２のフランジ１２０２、１２０４に取着される。すなわち、２つの補強鋼材２２を配設するにあたり、ガセットプレート１１０２、１１０４、１１０６、１１０８寄りの箇所では、被挟持板２４と締め付け具２６とを用いていない。

本実施の形態によれば、補強鋼板２２の幅方向の両端が対応する山形鋼１２の両フランジ１２０２、１２０４に押圧されると共に、被挟持板２４が２つの山形鋼１２の対向するフランジ１２０２、１２０２で締め付けられ、２つの補強鋼板２２が下弦材８や斜材１０に一体化される。
このように２つの補強鋼板２２が下弦材８や斜材１０に一体化されることにより、断面増加により下弦材８や斜材１０の圧縮、せん断強度を増大させることができる。
また、開断面であった下弦材８や斜材１０を、フランジ１２０２、１２０４、補強鋼板２２により断面三角形枠状の閉断面にできるので、下弦材８や斜材１０の座屈強度を増大させることができる。

第１の実施の形態の補強構造２０Ａによれば、ボルトＢ、ナットＮの締結作業により２つの補強鋼板２２で下弦材８や斜材１０を補強でき、溶接作業を大幅に削減できるので、既存建物内に飛散する火気の量を抑制できる。
また、有資格者による作業を大幅に削減できるため、特に倉庫や展示場などの大規模な構造物でトラス梁の長さが大きく、また、本数も多い場合であっても、人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、コストの低減化を図る上で有利となる。
また、溶接作業を大幅に削減できるため、それに伴う作業足場、養生等を軽微にすることができ、また、既存の部材を傷めるという恐れも解消でき、溶接欠陥についての問題も解消できる。
なお、上述の効果は、上弦材６や束材９を補強した場合にも同様に奏される。

（第２の実施の形態）
図８は第２の実施の形態の鋼構造の補強構造の断面図を示す。
第２の実施の形態の補強構造２０Ｂは、帯板４０を用いて締め付け具２６が構成されている点において第１の実施の形態と異なっている。
すなわち締め付け具２６は、１枚の帯板４０と、２つのスペーサ４２を含んで構成されている。
各スペーサ４２は、それぞれ補強鋼板２２に当接するように配置されている。
帯板４０（ベルト）は、２つの山形鋼１２の長手方向と直交する方向において２つの山形鋼１２、２つの補強鋼板２２、２つのスペーサ４２、被挟持板２４の周囲を囲みそれらを締め付けた状態で締結されている。

このような帯板４０として薄肉の鋼板や、強化繊維を用いた合成樹脂製のベルトなど、従来公知の様々な材料が使用可能である。
また、帯板４０の締結は、帯板４０が鋼板の場合には、例えば圧着器が用いられ、帯板４０が合成樹脂製である場合には、溶着や接着などが採用される。
なお、帯板４０が鋼板の場合、鋼製のスペーサ４２を用い、スペーサ４２を帯板４０の内面に予め溶着などにより取り付けておいてもよく、また、帯板４０が合成樹脂製の場合、合成樹脂製のスペーサ４２を用い、スペーサ４２を帯板４０の内面に予め溶着や接着などにより取り付けておいてもよい。
そして、帯板４０が締結された状態で、補強鋼板２２の幅方向の両端が対応する山形鋼１２の両フランジ１２０２、１２０４に押圧されると共に、被挟持板２４が２つの山形鋼１２の対向するフランジ１２０２、１２０２で締め付けられ、２つの補強鋼板２２が下弦材８や斜材１０に一体化され、第１の実施の形態と同様な効果が奏される。

トラス梁の正面図である。鋼部材の断面図である。第１の実施の形態の鋼構造の補強構造の断面図である。第１の実施の形態の鋼構造の補強構造の平面図である。被挟持板および第１金物の説明図である。第２金物の説明図である。ガセットプレート寄りの箇所における補強鋼板の配設の説明図である。第２の実施の形態の鋼構造の補強構造の断面図である。

符号の説明

４……トラス梁、６……上弦材、８……下弦材、９……束材、１０……斜材、１２……山形鋼、２２……補強鋼材、２４……被挟持板、２６……締め付け具、３０……第１金物、３２……第２金物、４０……帯板、４２……スペーサ。

Claims

２つの山形鋼の角部から突出する一方のフランジを対向させ他方のフランジを互いに反対方向に突出するように配置されて構成された鋼部材を含む鋼構造の補強構造であって、
幅方向の両端を各山形鋼のフランジに当接してそれら山形鋼に沿って延在する２つの補強鋼板と、
前記各山形鋼の長手方向に間隔をおいた複数箇所においてそれぞれ２つの山形鋼の対向するフランジ間に挿入される複数の被挟持板と、
前記被挟持板が配置された各箇所において前記２つの山形鋼の長手方向と直交する方向においてそれら２つの山形鋼の周囲を囲み前記２つの補強鋼板の幅方向の中央部を前記角部に向けて押圧することで幅方向の両端を対応する山形鋼の各フランジに押圧すると共に２つの山形鋼の対向するフランジで前記被挟持板を締め付ける方向に２つの山形鋼を押圧する複数の締め付け具と、
を備えることを特徴とする鋼構造の補強構造。
前記締め付け具は、１つの第１金物と、２つの第２金物とを含んで構成され、
前記第１金物は、前記２つの山形鋼の互いに反対方向に突出するフランジに当接可能で互いに反対方向に突出するフランジの各先端間を結ぶ長さよりも大きな寸法の長さを有する当接板部を有し、
前記被挟持板は、前記当接板部の長さ方向の中央に該当接板部の長さ方向と直交する方向に突出するように溶着され、前記被挟持板を互いに対向するフランジの間に挿入し、前記当接板部を互いに反対方向に突出するフランジに当接した状態で、前記被挟持板の先端は、互いに対向するフランジの先端よりも突出する高さで形成され、
前記第２金物は、前記補強鋼板に対向する対向板部と、前記対向板部に設けられ前記補強鋼板の幅方向の中央部に当接するスペーサと、前記対向板部の一方の端部に屈曲部を介して連結され前記被挟持板が前記フランジの先端から突出する先端に重ね合わされる第１の合わせ部と、前記対向板部の他方の端部に屈曲部を介して連結され前記当接板の長手方向の端部に重ね合わされる第２の合わせ部とを有し、
前記被挟持板が前記２つの山形鋼の対向するフランジの間に挿入され、前記第１金物の前記当接板部が、前記２つの山形鋼の互いに反対方向に突出するフランジに当接されると共に、２つの第２金物の前記スペーサが前記補強鋼板の幅方向の中央部に当接して配置され、
前記２つの第２金物の第１の合わせ部と前記被挟持板の先端とがボルト、ナットにより締結されると共に前記第１金物の当接板部の長さ方向の両端と前記２つの第２金物の第２の合わせ部とがボルト、ナットにより締結され、
前記ボルト、ナットで締結した状態で、前記２つの補強鋼板の幅方向の両端が前記スペーサを介して対応する山形鋼の各フランジに押圧されると共に、前記被挟持板が２つの山形鋼の対向するフランジで締め付けられる、
ことを特徴とする請求項１記載の鋼構造の補強構造。
前記締め付け具は、帯板と、２つのスペーサを含んで構成され、
前記２つのスペーサは、１つずつ各補強鋼板の幅方向の中央部に当接するように配置され、
前記帯板は、前記２つの山形鋼の長手方向と直交する方向において前記２つの山形鋼、前記２つの補強鋼板、前記２つのスペーサの周囲を囲みそれらを締め付けた状態で締結され、
前記帯板が締結された状態で、前記２つの補強鋼板の幅方向の両端が前記スペーサを介して対応する山形鋼の両フランジに押圧されると共に前記被挟持板が２つの山形鋼の対向するフランジで締め付けられる、
ことを特徴とする請求項１記載の鋼構造の補強構造。
前記各補強鋼材の長手方向の両端は、対応する各山形鋼の長手方向の両端に取着されていることを特徴とする請求項１記載の鋼構造の補強構造。