JP5501106B2 - 外付けブレース使用耐震補強構造および耐震補強方法 - Google Patents

Description

この発明は、ＲＣ造、ＳＲＣ造であって、柱が外壁面より突出している既存建物に対して、耐震補強を行う外付けブレース使用耐震補強構造および補強方法に関する。

鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）または鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）の既存建物に対し、水平耐力を増大させる耐震改修工法として、鉄骨ブレースによる補強が多く用いられている。これは、耐震壁増設による補強と比較すると、閉塞感や重量の点において優れている。

鉄骨ブレースによる耐震補強法には、既存フレーム内に増設する工法（内付け）と、既存フレーム外部に増設する工法（外付け）がある。外付けブレースの場合、工事中の室内の利用が可能であり、サッシュの取り替えが不要になるなどの利点がある。
従来、外付けブレースを用いた耐震改修法においては、後施工アンカー、またはＰＣ鋼棒による既存躯体との一体化が図れている。

特開２００２−７０３２９号公報 特開平１１−７１９０６号公報

従来用いられている後施工アンカーまたはＰＣ鋼棒による接合法では、次のような問題点がある。すなわち、アンカー打設時に騒音、振動、粉塵の発生がある。また、型枠組立、無収縮モルタルの充填・養生、型枠解体作業による施工期間の長期化が生じる。
内付け補強では、後施工アンカーの代わりにエポキシ樹脂を用いた接合方法が提案されている。しかし、内付け補強であるため、室内を利用しながらの施工が困難であり、工事中の退去等が必要となる。また、内外装の仕上げ材に対する取り壊し工事を要し、工事費が高くなる。

この発明の目的は、外付け補強として既存建物の室内を使用しながらの施工が可能で、かつ施工時の騒音、振動、粉塵の問題がなく、取り壊しに要する工事も削減され、また既存建物の躯体に対する応力伝達が圧縮力のみで行えて、既存躯体のコンクリート強度が低い場合にも適用できる外付けブレース使用耐震補強構造および耐震補強方法を提供することである。

この発明の外付けブレース使用耐震補強構造は、柱が外壁面より突出している既存建物へ、前記外壁面の屋外側に位置する補強用の鉄骨ブレースを設置する外付けブレース使用耐震補強構造であって、
前記柱の外壁面から突出した部分に、充填用隙間を介して嵌合する断面溝形の柱嵌合部を有する溝形鋼板、およびこの溝形鋼板の外底面に重ねて設けられて前記溝形鋼板から張り出すブレース接合板を有する接合金物を、隣合う２本の柱の互いに異なる高さの柱梁接合部にそれぞれ配置し、これら各接合金物の溝形鋼板における前記柱嵌合部と前記柱との間に、流動性を持つ硬化性の充填剤を充填し、前記両接合金物のブレース接合板に、前記補強用の鉄骨ブレースの両端を接合したことを特徴とする。

この構成によると、外付け補強であるため、既存建物の室内を居住等に使用しながら、施工することができる。また、既存柱に嵌合する溝形鋼板およびブレース接合板を有する接合金物を用いるため、鉄骨ブレースに作用する引っ張り応力は、鉄骨ブレースと反対側の柱面で、前記溝形鋼板を介し、既存柱に伝達される。そのため、既存柱への応力伝達は圧縮力のみで行われることになる。したがって、既存柱を部分的に剥がすように引っ張る応力が作用しない。そのため、既存柱のコンクリート強度が低い場合でも、柱強度が不足することなく適用することができる。また、前記溝形鋼板と柱との間に、流動性を持つ硬化性の充填剤を充填して溝形鋼板を固定するため、アンカー打設時のような騒音、振動、粉塵の問題が発生しない。流動性を持つ硬化性の充填剤は、硬化養生が必要であるが、充填の範囲が溝形鋼板と柱間の薄い隙間だけであるため、養生時間が短くて済み、また型枠解体作業も不要で、施工期間を短期間にできる。

この発明の耐震補強構造において、前記既存建物が、前記柱梁接合部において梁が前記外壁面から突出している場合、前記接合金物の前記溝形鋼板は、前記梁の外壁面から突出した部分に充填用隙間を介して嵌合する断面溝形の梁嵌合部を、前記柱嵌合部と一体に有し、この梁嵌合部と前記梁との間に、前記充填剤として、流動性を持つ硬化性の接着用充填剤を充填するのが良い。
鉄骨ブレースに作用する引っ張り力は斜め方向となるが、溝形鋼板に梁嵌合部が設けられていると、鉄骨ブレースと反対側の柱面および梁面で、鉄骨ブレースの引っ張り力を圧縮応力として柱と梁との両方で受けることができる。そのため、より一層堅固に、鉄骨ブレースの支持が行える。

この発明の外付けブレース使用耐震補強方法は、柱が外壁面より突出している既存建物へ、前記外壁面の屋外側に位置する補強用の鉄骨ブレースを設置する外付けブレース使用耐震補強方法であって、前記柱の外壁面から突出した部分に、充填用隙間を介して嵌合する断面溝形の柱嵌合部を有する溝形鋼板、およびこの溝形鋼板の外底面に重ねて設けられて前記溝形鋼板から張り出すブレース接合板を有する接合金物を、隣合う２本の柱の互いに異なる高さの柱梁接合部にそれぞれ配置し、これら各接合金物の溝形鋼板における前記柱嵌合部と前記柱との間に、流動性を持つ硬化性の接着用充填剤を充填し、両接合金物のブレース接合板に、前記補強用の鉄骨ブレースの両端を接合することを特徴とする。
この耐震補強方法によると、この発明の耐震補強構造につき述べたと同様に、外付け補強として既存建物の室内を使用しながらの施工が可能で、かつ施工時の騒音、振動、粉塵の問題がなく、取り壊しに要する工事も削減され、また既存建物の躯体に対する応力伝達が圧縮力のみで行えて、既存躯体のコンクリート強度が低い場合にも適用できる。

この発明の外付けブレース使用耐震補強構造は、柱が外壁面より突出している既存建物へ、前記外壁面の屋外側に位置する補強用の鉄骨ブレースを設置する外付けブレース使用耐震補強構造であって、前記柱の前記外壁面から突出した部分に、充填用隙間を介して嵌合する断面溝形の柱嵌合部を有する溝形鋼板、およびこの溝形鋼板の外底面に重ねて設けられて前記溝形鋼板から張り出すブレース接合板を有する接合金物を、隣合う２本の柱の互いに異なる高さの柱梁接合部にそれぞれ配置し、これら各接合金物の溝形鋼板における前記柱嵌合部と前記柱との間に、流動性を持つ硬化性の充填剤を充填し、前記両接合金物のブレース接合板に、前記補強用の鉄骨ブレースの両端を接合したため、外付け補強として既存建物の室内を使用しながら施工が可能で、かつ施工時の騒音、振動、粉塵の問題がなく、取り壊しに要する工事も削減され、また既存建物の躯体に対する応力伝達が圧縮力のみで行えて、既存躯体のコンクリート強度が低い場合にも適用することができる。

この発明の外付けブレース使用耐震補強方法は、柱が外壁面より突出している既存建物へ、前記外壁面の屋外側に位置する補強用の鉄骨ブレースを設置する外付けブレース使用耐震補強方法であって、前記柱の前記外壁面から突出した部分に、充填用隙間を介して嵌合する断面溝形の柱嵌合部を有する溝形鋼板、およびこの溝形鋼板の外底面に重ねて設けられて前記溝形鋼板から張り出すブレース接合板を有する接合金物を、隣合う２本の柱の互いに異なる高さの柱梁接合部にそれぞれ配置し、これら各接合金物の溝形鋼板における前記柱嵌合部と前記柱との間に、流動性を持つ硬化性の接着用充填剤を充填し、前記両接合金物のブレース接合板に、前記補強用の鉄骨ブレースの両端を接合するため、外付け補強として既存建物の室内を使用しながら施工が可能で、かつ施工時の騒音、振動、粉塵の問題がなく、取り壊しに要する工事も削減され、また既存建物の躯体に対する応力伝達が圧縮力のみで行えて、既存躯体のコンクリート強度が低い場合にも適用することができる。

この発明の第１の実施形態に係る外付けブレース使用耐震補強構造の正面図である。 図１のII-II 線断面図である。 同耐震補強構造における既存建物の柱梁接合部と接合金物の関係を示す分解斜視図である。 図２のＩＶ部の拡大図である。 同耐震補強構造における接合金物の変形例の正面図および平面図である。 同耐震補強構造の作用説明図である。 この発明の他の他の実施形態に係る外付けブレース使用耐震補強構造の部分正面図である。 この発明の他のさらに他の実施形態に係る外付けブレース使用耐震補強構造の部分正面図である。 この発明の他のさらに他の実施形態に係る外付けブレース使用耐震補強構造の部分正面図である。 この発明の他のさらに他の実施形態における接合金物と柱との関係を示す破断平面図である。 この発明の他のさらに他の実施形態における接合金物と柱との関係を示す破断平面図である。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図６と共に説明する。この外付けブレース使用耐震補強構造は、既存建物１へ補強用の鉄骨ブレース２を設置する耐震補強構造である。補強対象となる既存建物１は、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）または鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）の建物であって、図３のように柱３が外壁面５ａより突出している建物である。この実施形態では、梁４も外壁面５ａより突出している。柱３と梁４の外壁面５ａからの突出高さについては、図示の例では柱３の方が僅かに大きく突出する例を示したが、互いに同じ突出高さであっても、また突出高さが大きく異なっていても良い。また、梁４は必ずしも外壁面５ａから突出していなくても良い。既存建物１は、集合住宅であっても、事務所ビル、商業施設等であっても良い。外壁面５ａは、鉄筋コンクリート造の外壁５の屋外面である。

図１に示すように、この耐震補強構造は、一対の接合金物６を、隣合う２本の柱３，３の互いに異なる高さの柱梁接合部３ａ，３ｂにそれぞれ配置して固定し、両接合金物６，６に鉄骨ブレース２の両端をそれぞれ接合する。

図４に図２の一部を拡大して示すように、各接合金物６は、柱３の外壁面５ａから突出した部分に、充填用隙間ｄを介して嵌合する断面溝形の柱嵌合部７ａを有する溝形鋼板７、およびこの溝形鋼板７の外底面に重ねて設けられて前記溝形鋼板７から側方へ張り出すブレース接合板８を有する。溝形鋼板７とブレース接合板８とは溶接等で互いに固定される。
溝形鋼板７は、柱嵌合部７ａの他に、梁４の外壁面５ａから突出した部分に充填用隙間（図示せず）を介して嵌合する断面溝形の梁嵌合部７ｂを有し、柱嵌合部７ａと梁嵌合部７ｂとで正面形状が十字状に形成されている。接合金物６は、例えば平板状の鋼板をプレス加工して前記正面形状が十字状で、各部が溝形断面とされた一体物に成形される。
ブレース接合板８は、溝形鋼板７に重なる十字状の重なり部８ａ、および溝形鋼板７から張り出す張出部８ｂを有し、張出部８ｂは、十字状の重なり部８ａの直交する２辺間のうち、鉄骨ブレース２を接合する部位に設けられる。張出部８ｂには、鉄骨ブレース２の接合用のボルト挿通穴９が設けられる。

ブレース接合板８には、図５のように外面に鋼板等からなるリブ１０を、溶接等で接合して設けても良い。このリブ１０は、補強と鉄骨ブレース２の接合相手部を兼ねたものであり、十字状の溝形鋼板７に対して斜め方向に、つまり接合する鉄骨ブレース２の延びる方向に沿って設けられる。

接合金物６は、既存建物１の柱梁接合部３ａ，３ｂにおいて、溝形鋼板７の柱嵌合部７ａを柱３に、梁嵌合部７ｂを梁４に、それぞれ充填用隙間ｄを介して嵌合させ、これら柱３と柱嵌合部７ａとの間の充填用隙間ｄ、および梁嵌合部７ｂと梁４との間の充填用隙間に、流動性を持つ硬化性の接着用充填剤１１（図４）を充填し、この接着用充填剤１１によって接合金物６と柱３および梁４とを固着させる。接着用充填剤１１は、エポキシ樹脂等の接着用樹脂、または無機系グラウト、または他の接着剤等を用いる。

このように既存建物１に固定した接合金物６に、鉄骨ブレース２を接合する。鉄骨ブレース２には、例えば座屈拘束ブレースを用いる。鉄骨ブレース２の接合金物６への接合は、鉄骨ブレース２の端部に設けられた継手板部２ａを接合金物６のブレース接合板８に重ね、これら継手板部２ａに設けられたボルト挿通穴とブレース接合板８に設けられたボルト挿通穴９とに渡ってボルト１２を挿通し、ナット締めする摩擦ボルト接合とされる。鉄骨ブレース２の継手板部２ａは、２枚を平行に設け、ブレース接合板８の表裏に重ねて前記ボルト１２で接合しても良い。また、ブレース接合板８に図５のようにリブ１０を設けた場合は、継手板部２ａを断面Ｌ字状とすることなどによって、継手板部２ａにリブ１０と重なる部分を設け、その重なり部分をリブ１０と共にボルト１２で接合する。その場合、継手板部２ａは、リブ１０の両側に別れた二叉状に、または２枚に形成される。

この構成によると、鉄骨ブレース２および接合金物６等を全て屋外に設置する外付け補強であるため、既存建物１の室内を居住等に使用しながら、施工することができる。また、既存の柱３および梁４に嵌合する溝形鋼板７およびブレース接合板８を有する接合金物６を用いるため、図６のように鉄骨ブレース２に作用する引っ張り力Ｆは、鉄骨ブレース２と反対側の柱面および梁面で、溝形鋼板７の前記柱面および梁面に接するフランジ部分７ａａ，７ｂａを介し、柱３や梁４に圧縮応力Ｃとして伝達される。そのため、柱３や梁４への応力伝達は圧縮力のみで行われることになる。したがって、柱３や梁４を部分的に剥がすように引っ張る応力が作用しない。そのため、柱３や梁４等の既存躯体のコンクリート強度が低い場合でも、柱強度が不足することなく適用することができる。

また、接合金物６は、溝形鋼板７と柱３との間および梁４との間に、流動性を持つ硬化性の接着用充填剤１１を充填して固定するため、アンカー打設時のような騒音、振動、粉塵の問題が発生しない。しかも、従来のような既存建物１の仕上げ材等の取り壊しも不要であるため、仕上げ材等の取り壊しに要する工事費が削減され、コスト削減が図れる。流動性を持つ硬化性の接着用充填剤１１は、硬化養生が必要であるが、充填の範囲が溝形鋼板と柱間の薄い隙間だけであり、また型枠解体等の作業が不要であるため、養生時間が短くて済み、施工期間を短縮できる。

上記実施形態は、接合金物６に対して１方向にのみ鉄骨ブレース２が取付く構成の場合につき説明したが、図７〜図９に示すように、２〜４方向に鉄骨ブレース２を取付けるようにしても良い。
図７は、２方向に鉄骨ブレース２が取り付く例であり、接合金物６のブレース接合板８は、溝形鋼板７から張り出す張出部８ｂを、十字状の溝形鋼板７に形成される４箇所の柱嵌合部・梁嵌合部間部分うち、２箇所に設けている。
図８は、３方向に鉄骨ブレース２が取り付く例であり、接合金物６のブレース接合板８は、溝形鋼板７から張り出す張出部８ｂを、十字状の溝形鋼板７に形成される４箇所の柱嵌合部・梁嵌合部間部分うち、３箇所に設けている。
図９は、４方向に鉄骨ブレース２が取り付く例であり、接合金物６のブレース接合板８は、溝形鋼板７から張り出す張出部８ｂを、十字状の溝形鋼板７に形成される４箇所の柱嵌合部・梁嵌合部間部分うち、４箇所の全てに設けている。
なお、図７〜図９の接合金物６は、張出部８ｂの個数が異なる他は、第１の実施形態につき説明した接合金物６、特に図５と共に説明したリブ１０を有する接合金物６と同じである。

なお、上記各実施形態は、接合金物６の溝形鋼板７が梁嵌合部７ｂを有する例につき説明したが、溝形鋼板７は必ずしも梁嵌合部７ｂを有していなくても良い。梁嵌合部７ｂを有しない場合は、鉄骨ブレース２に作用する引っ張り力は、鉄骨ブレース２と反対側の柱３の側面で、溝形鋼板７の柱嵌合部７ａを介して圧縮応力して柱３により受けられる。鉄骨ブレース２に作用する引っ張り力の上下方向の分力は、接着用充填剤１１を介して柱３により受けられる。

また、図１０に示すように、接合金物６には、ブレース接合板８の裏面と溝形鋼板７の側面との間に裏面側補強リブ１４を設け、かつブレース接合板８の表側の面に表面側補強リブ１５を設けても良い。これら裏面側補強リブ１４および表面側補強リブ１５は、鋼板の切断片をブレース接合板８に対して立ち姿勢で溶接等により接合したものである。表面側補強リブ１５は、図５の例のリブ１０のように鉄骨ブレース２の接合用の相手部材を兼ねるものであっても、また補強専用のものであっても良い。補強専用である場合、接合相手部材兼用のリブ１０と併用して設けても良い。なお、図１０の例は、図３の例における梁嵌合部７ｂがなく、溝形鋼板７を柱嵌合部７ａのみからなる直線状としたものであるが、図３または図５に示す梁嵌合部７ｂを有する溝形鋼板７の場合も、図１０の例の裏面側補強リブ１４のような、溝形鋼板７とブレース接合板８間に接合される補強リブを設けても良い。

図１１のように、ブレース接合板８を厚くして剛性が確保されるようにした場合は、図１０の裏面側補強リブ１４および表面側補強リブ１５は不要となる。図１１の例では、ブレース接合板８を溝形鋼板７の板厚の２倍以上の板厚としている。

１…既存建物
２…鉄骨ブレース
３…柱
３ａ，３ｂ…柱梁接合部
４…梁
５…外壁
５ａ…外壁面
６…接合金物
７ａ…柱嵌合部
７ｂ…梁嵌合部
８…ブレース接合板
１０…リブ
１１…接着用充填剤
ｄ…充填用隙間

Claims (3)

1. 柱が外壁面より突出している既存建物へ、前記外壁面の屋外側に位置する補強用の鉄骨ブレースを設置する外付けブレース使用耐震補強構造であって、
   前記柱の外壁面から突出した部分に、充填用隙間を介して嵌合する断面溝形の柱嵌合部を有する溝形鋼板、およびこの溝形鋼板の外底面に重ねて設けられて前記溝形鋼板から張り出すブレース接合板を有する接合金物を、隣合う２本の柱の互いに異なる高さの柱梁接合部にそれぞれ配置し、これら各接合金物の前記溝形鋼板における前記柱嵌合部と前記柱との間に、流動性を持つ硬化性の充填剤を充填し、前記両接合金物のブレース接合板に、前記補強用の鉄骨ブレースの両端を接合したことを特徴とする外付けブレース使用耐震補強構造。
2. 請求項１において、前記既存建物は、前記柱梁接合部において梁が前記外壁面から突出していて、前記接合金物の前記溝形鋼板は、前記梁の外壁面から突出した部分に充填用隙間を介して嵌合する断面溝形の梁嵌合部を、前記柱嵌合部と一体に有し、この梁嵌合部と前記梁との間に、前記充填剤として、流動性を持つ硬化性の接着用充填剤を充填した外付けブレース使用耐震補強構造。
3. 柱が外壁面より突出している既存建物へ、前記外壁面の屋外側に位置する補強用の鉄骨ブレースを設置する外付けブレース使用耐震補強方法であって、
   前記柱の外壁面から突出した部分に、充填用隙間を介して嵌合する断面溝形の柱嵌合部を有する溝形鋼板、およびこの溝形鋼板の外底面に重ねて設けられて前記溝形鋼板から張り出すブレース接合板を有する接合金物を、隣合う２本の柱の互いに異なる高さの柱梁接合部にそれぞれ配置し、これら各接合金物の前記溝形鋼板における前記柱嵌合部と前記柱との間に、流動性を持つ硬化性の接着用充填剤を充填し、前記両接合金物のブレース接合板に、前記補強用の鉄骨ブレースの両端を接合することを特徴とする外付けブレース使用耐震補強方法。

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