JP6120438B2

JP6120438B2 - 接合構造

Info

Publication number: JP6120438B2
Application number: JP2013051275A
Authority: JP
Inventors: 弘幸都祭
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: JP2014177780A

Description

本発明は、鉄筋コンクリート造や鉄骨鉄筋コンクリート造の既存躯体に新たな部材を接合するための接合構造に関する。

耐震壁やそで壁の増設、鉄骨ブレースの増設により耐震補強をする場合、それら補強部材と既存骨組とを接合する必要がある。すなわち、地震時の抵抗力を補強部材から既存骨組へ、または既存骨組から補強部材へ、力の伝達ができるようにあと施工アンカー等により接合しなければならない。この接合方法には、次のようなものが知られている。

(1)補強部材と既存骨組とを接した状態にしてPC鋼棒等で緊結する方法（直接接合）
(2)既存骨組にあと施工アンカーを固定する方法（一般的な接合方法）
(3)補強部材と接合する仕組みを有する材料を介して接着剤等により補強部材を既存骨組に接着させる方法（接着工法）
(4)前述の(2)と(3)を組合せた方法
(5)鋼管を利用したコッター（特許文献１）やせん断面の抵抗を大きくできるディスク状のプレート用いるアンカーなど特殊な材料を用いる方法（特殊工法）

図５に、従来のあと施工アンカーによる接合構造の例を示す。柱Ｃと梁Ｂとからなる架構内にたとえば制震用ブレースや制震用ダンパーや鉄骨ブレースなどの補強部材を設置する場合、柱Ｃと梁Ｂの既存骨組に多数のあと施工アンカーＡＣを固定し、枠部材等を介して補強部材を取り付ける。

特開2003-49546号公報

上述の従来の接合方法には次のような問題がある。
(1)直接接合
部材を横断した工事が必須となるため、外付け補強部材を取り付ける場合には、外部から内部へ向けて貫通孔を設けることとなり構造物を使用しながら工事を実施することは難しい。また、屋内にはPC鋼棒の定着ナットが飛び出した状態となるため、居室の圧迫感は避けられない。

(2)一般的な接合方法
多数のあと施工アンカーを既存躯体に固定する工事において、アンカー用の孔を穿孔する際の騒音・振動が大きな問題となる。また、既存躯体に多数の孔を穿孔することから躯体を痛めつけることにもなっている。

(3)接着工法
上記(2)の課題を解決しているが、接着剤等の劣化（紫外線、高温・高熱、薬品など）が懸念される。

(4)混合工法
この工法は、(2)と(3)の弱点を補う方法であるが強度の推定が難しい。

(5)特殊工法
特許文献１のように、鋼管を利用したコッターは、せん断伝達には有効であるが引張応力に対しては抵抗できないため、あと施工アンカーを利用することになる。せん断面の抵抗を大きくできるディスク状のプレート用いるアンカーは、応力伝達に関しては有効な方法であるがコストが高いという問題がある。

また、接合部には、一般的に作用応力方向の両側では引張応力、中央部ではせん断応力が作用応力としては大きくなるので、作用応力に適した接合部材の配置が望ましいが、既往の方法は図５のように作用応力方向に均一に配置するような設計・施工法となっている。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、接合構造にあと施工アンカーと鋼板とを利用し、必要なあと施工アンカーを必要な箇所へ、必要な鋼板を必要な箇所へ合理的に配置が可能な接合構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態による接合構造は、鉄筋コンクリート造や鉄骨鉄筋コンクリート造の既存躯体に新たな部材を接合するための接合構造であって、前記既存躯体に固定されたあと施工アンカーによって前記既存躯体と前記新たな部材とを接合し、前記あと施工アンカーで引張力に対して抵抗させ、前記既存躯体と前記新たな部材とに跨がって第１および第２の鋼板を配置し、前記第１の鋼板を前記新たな部材または前記既存躯体に配置し、前記第２の鋼板を前記既存躯体または前記新たな部材に配置し、前記第１の鋼板の移動が前記第２の鋼板により妨げられることでせん断力に対して抵抗させることを特徴とする。

この接合構造によれば、あと施工アンカーと鋼板とを利用し、あと施工アンカーが引張力に対して抵抗し、鋼板がせん断力に対して抵抗するので、必要なあと施工アンカーを必要な箇所へ、必要な鋼板を必要な箇所へ合理的に配置することが可能となる。

上記接合構造において、前記新たな部材は、柱と梁とに囲まれた前記既存躯体の面内に設置され、前記あと施工アンカーは前記梁の左右両側および前記柱の上下両側に配置され、前記第１，第２の鋼板は前記梁の中央部および前記柱の中央部に配置されることで、作用応力に適したあと施工アンカーと鋼板の配置を実現できる。

本発明によれば、接合構造にあと施工アンカーと鋼板とを利用し、必要なあと施工アンカーを必要な箇所へ、必要な鋼板を必要な箇所へ合理的に配置が可能な接合構造を提供することができる。

本実施形態による接合構造の全体を概略的に示す正面図である。図１の接合構造の要部を示す正面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。図１の接合構造の鋼板端部を示す正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。図１の接合構造の腰部の斜視図である。従来のあと施工アンカーによる接合構造の例を概略的に示す正面図である。本実施形態における既存躯体と耐震補強のための補強部材（耐震壁）との応力伝達の概念を説明するための概念図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態による接合構造の全体を概略的に示す正面図である。図２は図１の接合構造の要部を示す正面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。図３は図１の接合構造の鋼板端部を示す正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。図４は図１の接合構造の腰部の斜視図である。

図１に示すように、鉄筋コンクリートからなる柱Ｃと、鉄筋コンクリートからなる梁Ｂとにより構成される既存躯体の骨組に接合構造１０により耐震補強のために新たな補強部材Ｒを接合する。図１の破線で示す新たな補強部材Ｒは、たとえば、枠部材と、枠部材の内側に配置された制震用ブレースや制震用ダンパーや鉄骨ブレースなどの耐震・制震部材とから耐震壁に構成される。既存躯体は、鉄筋コンクリート造や鉄骨鉄筋コンクリート造からなる。

図１のように、接合構造１０は、梁Ｂと柱Ｃのほぼ中央に配置した第１，第２の鋼板１１，１２と、梁Ｂと柱Ｃの両端部近傍に配置したあと施工アンカー１３と、を備える。

あと施工アンカー１３は、梁Ｂの左右端に複数本、柱Ｃの上下端に複数本配置し、既存躯体の梁Ｂ、柱Ｃと新たな補強部材とを接合することで、引張力に対して抵抗するようになっている。

あと施工アンカー１３は、梁Ｂ、柱Ｃ側に設置されて固定されるが、金属拡張アンカーや接着系アンカーや打込式アンカーやねじ込式アンカーなどの一般に市販されている各種のあと施工アンカーを使用可能であり、従来の穿孔機等を用いて施工可能である。

図２（ａ）（ｂ）、図３（ａ）（ｂ）のように、第１の鋼板１１は、梁Ｂの接合面ＢＳの長手方向に細長く形成された第１の溝Ｂ１に差し込まれる。溝Ｂ１の端部近傍の接合面ＢＳには溝Ｂ１に対し略直交する短手方向に第２の溝Ｂ２が形成され、溝Ｂ２には第２の鋼板１２が端部プレートとして差し込まれる。第２の溝Ｂ２は第１の溝Ｂ１の両端近傍に形成され、２枚の第２の鋼板１２が差し込まれる。第１，第２の溝Ｂ１，Ｂ２は、コンクリートカッタ等を用いて施工可能である。柱Ｃの接合面にも同様の第１，第２の溝Ｂ１，Ｂ２が形成される。

図４のように、第１の鋼板１１は、溝Ｂ１に差し込まれた側と反対側に折れ曲げられた平面部１１ａを有し、この平面部１１ａで新たな補強部材Ｒと接合される。平面部１１ａには切欠部１１ｂが形成され、この切欠部１１ｂを通して、あと施工アンカー１４が配置されて第１の鋼板１１を保持するようになっている。

第１の鋼板１１は、新たな補強部材（耐震壁）Ｒ側に固定され、第２の鋼板１２は既存躯体の梁Ｂ、柱Ｃに配置されることで、鋼板１１，１２は新たな補強部材Ｒと既存躯体とに跨って配置されている。すなわち、第１の鋼板１１は、新たな補強部材Ｒ側に固定され、梁Ｂの第１の溝１１内で溝長手方向に移動しようとしても、その両端部の第２の溝Ｂ２に配置された第２の鋼板１２によりその移動が妨げられて、せん断力に対して抵抗するようになっている。

以上のように、本実施形態の接合構造によれば、一般に市販されているあと施工アンカーと鋼板を利用して既存躯体と新たな補強部材とを接合し、引張力に対してはあと施工アンカー１３により抵抗させ、せん断力に対しては既存躯体と新たな補強部材とに跨って配置された鋼板１１，１２によって抵抗させることができる。

以上のことから、引張力およびせん断力に対して、それぞれ必要なあと施工アンカーを必要な箇所へ、必要な鋼板を必要な箇所へ配置するように設計することができる。

図６に本実施形態における既存躯体と耐震補強のための補強部材（耐震壁）との応力伝達の概念図を示す。図１〜図４，図６のように、既存梁Ｂと耐震壁Ｒのせん断応力Q_Wは鋼板１１，１２によって伝達され、既存梁Ｂの端部に設置したあと施工アンカー１３で耐震壁Ｒの回転変形が抑制される。

既存躯体に新たに取り付ける耐震壁についての梁側および柱側の設計概念は次のとおりである。
(1)梁側
_BQ_sp＞Q_W
_BT_a＞ho/lo×Q_W×α
(2)柱側（必要に応じて配置する）
_CQ_sp＞ho/lo×_BQ_sp
柱のあと施工アンカーは梁と同等量とする（_CT_a= _BT_a）。
ここで、
_BQ_sp：梁側に設置した鋼板のせん断強度
_BT_a：梁端部に設置したあと施工アンカーの引張強度
_CQ_sp：柱側に設置した鋼板のせん断強度
_CT_a：柱の上下端部に設置したあと施工アンカーの引張強度
ho，lo：増設耐震壁の高さおよび水平長さ
α：連層耐震壁として挙動させたい場合1.0、単層耐震壁の場合1.0未満

2001年改訂版既存鉄筋コンクリート造建築物の耐震改修設計指針同解説によると、増設耐震壁と既存躯体のせん断応力は梁によって伝達されるものであり、柱には期待していない。しかし、同指針の設計例では柱のあと施工アンカーの配置は梁と同じピッチとしているので、本実施形態においても柱に関しては必要に応じた配置とした。

本実施形態による接合構造において、図６のように、一般的に作用応力方向の両側では引張応力が、中央部ではせん断応力が作用応力としては大きくなることから、引張力に抵抗するあと施工アンカー１３を作用応力方向の両側近傍に配置し、せん断力に抵抗する鋼板１１，１２を作用応力方向の中央部に配置している。このように、作用応力に適した接合部材（あと施工アンカー、鋼板）の配置を実現することができる。

本実施形態のように、あと施工アンカーを使用しても、せん断力に対する抵抗は鋼板が担うので、あと施工アンカーは、必要な引張力に対する抵抗力が得られる分だけ配置すればよいことから、従来の図５のように作用応力方向に均一に配置する必要はなく、あと施工アンカー設置のための穿孔数量は大幅に削減され、このため、施工時の騒音・振動の問題を大きく低減することができる。

また、本実施形態の接合構造は、使用する接合部材があと施工アンカーと鋼板であり、一般に市販されており入手容易で安価であるので、コスト的にも有利である。

以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、本実施形態では、既存躯体に耐震・制震のための補強部材を接合することを例にしたが、本発明は、これに限定されず、既存躯体に他の新たな部材を接合する場合にも適用できることはもちろんである。

また、本実施形態では、鋼板１１，１２からなる一組を梁、柱の中央部に設けたが、本発明は、これに限定されず、たとえば、二組（またはこれ以上）に分割して設けてもよい。

また、図１では本実施形態による接合構造を、柱と梁に囲まれた既存躯体の面内に設置する補強部材の接合部に適用したが、本発明はこれに限定されず、柱・梁躯体の側面に設置するように面外に設置する補強部材の接合部に適用してもよい。

１０接合構造
１１第１の鋼板
１２第２の鋼板
１３あと施工アンカー
１４あと施工アンカー
Ｂ梁（既存躯体）
Ｃ柱（既存躯体）
Ｂ１第１の溝
Ｂ２第２の溝
ＢＳ接合面
Ｒ補強部材、耐震壁

Claims

鉄筋コンクリート造や鉄骨鉄筋コンクリート造の既存躯体に新たな部材を接合するための接合構造であって、
前記既存躯体に固定されたあと施工アンカーによって前記既存躯体と前記新たな部材とを接合し、前記あと施工アンカーで引張力に対して抵抗させ、
前記既存躯体と前記新たな部材とに跨がって第１および第２の鋼板を配置し、前記第１の鋼板を前記新たな部材または前記既存躯体に配置し、前記第２の鋼板を前記既存躯体または前記新たな部材に配置し、前記第１の鋼板の移動が前記第２の鋼板により妨げられることでせん断力に対して抵抗させることを特徴とする接合構造。
前記新たな部材は、柱と梁とに囲まれた前記既存躯体の面内に設置され、
前記あと施工アンカーは前記梁の左右両側および前記柱の上下両側に配置され、前記第１，第２の鋼板は前記梁の中央部および前記柱の中央部に配置される請求項１に記載の接合構造。