JP6157992B2 - 柱脚補強構造 - Google Patents
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Description
本発明は、柱脚補強構造に関する。
従来、既存の構造物の耐震補強を図るため、構造物の柱の柱脚部に鉄筋コンクリートの根巻きを施す補強（例えば、特許文献１参照）や、柱脚部に設けられたフランジ状の補強金具を用いてアンカーを打ち増す補強（例えば、特許文献２参照）が行われている。
しかしながら、上記従来技術の場合、根巻きやアンカーによる補強によって柱脚部の移動を規制し、コンクリート躯体や梁（桁）に固定されている柱脚部が水平方向にずれることを防ぐことはできるが、比較的大きな地震の揺れで柱が大きく撓むと、根巻きやアンカー部分がその変形に追従できずに損傷してしまうことがある。
根巻きやアンカー部分が損傷し、その補強構造の機能が損なわれて柱脚部までが損傷してしまうと、柱を修復したり付け替えたりしなければならなくなり、地震後の早期復旧が困難になることがあり問題となる。
根巻きやアンカー部分が損傷し、その補強構造の機能が損なわれて柱脚部までが損傷してしまうと、柱を修復したり付け替えたりしなければならなくなり、地震後の早期復旧が困難になることがあり問題となる。
本発明の目的は、地震後の早期復旧が可能な柱脚補強構造を提供することである。
上記目的を達成するため、この発明は、
所定の躯体上に立設されている柱の柱脚部を補強する柱脚補強構造であって、
前記柱の側面から外方へ張り出しているフランジ部と、
前記フランジ部の下方の前記躯体に固定されているとともに、前記柱脚部に当接して前記柱脚部の移動を規制する移動規制部材と、
前記フランジ部に一端が固定され、前記移動規制部材に他端が固定されている棒状部材と、を備え、
前記棒状部材は、曲げ延性を有する材料からなるようにした。
所定の躯体上に立設されている柱の柱脚部を補強する柱脚補強構造であって、
前記柱の側面から外方へ張り出しているフランジ部と、
前記フランジ部の下方の前記躯体に固定されているとともに、前記柱脚部に当接して前記柱脚部の移動を規制する移動規制部材と、
前記フランジ部に一端が固定され、前記移動規制部材に他端が固定されている棒状部材と、を備え、
前記棒状部材は、曲げ延性を有する材料からなるようにした。
かかる構成によれば、所定の躯体上に立設されている柱の柱脚部には、躯体に固定されている移動規制部材が当接しており、地震の揺れによって柱の柱脚部が移動することが規制されているので、例えば、柱脚部が水平方向にずれることを防止し、柱脚部が損傷することを防ぐことができる。
そして、比較的大きな地震の揺れによって柱が大きく撓む力が作用した場合には、一端がフランジ部に固定され、他端が移動規制部材に固定されている棒状部材が曲がったり延びたりするように変形することで地震のエネルギーを吸収し、移動規制部材にその力（地震に伴う柱の揺動エネルギー）を伝達させないようにすることができ、移動規制部材が躯体に固定された状態を維持することができる。
つまり、移動規制部材が躯体に固定されていれば、柱脚部が移動することが規制され、柱脚部が損傷することを防ぐことができるので、地震後に柱を修復したり付け替えたりする必要がなく、棒状部材のみの交換で復旧させることができるので、地震後の早期復旧が可能になる。
また、棒状部材は、柱に沿って露出した状態で取り付けられており、変形した棒状部材を取り替える作業が容易であるので、地震後の早期復旧が可能になる。
そして、比較的大きな地震の揺れによって柱が大きく撓む力が作用した場合には、一端がフランジ部に固定され、他端が移動規制部材に固定されている棒状部材が曲がったり延びたりするように変形することで地震のエネルギーを吸収し、移動規制部材にその力（地震に伴う柱の揺動エネルギー）を伝達させないようにすることができ、移動規制部材が躯体に固定された状態を維持することができる。
つまり、移動規制部材が躯体に固定されていれば、柱脚部が移動することが規制され、柱脚部が損傷することを防ぐことができるので、地震後に柱を修復したり付け替えたりする必要がなく、棒状部材のみの交換で復旧させることができるので、地震後の早期復旧が可能になる。
また、棒状部材は、柱に沿って露出した状態で取り付けられており、変形した棒状部材を取り替える作業が容易であるので、地震後の早期復旧が可能になる。
また、望ましくは、
前記移動規制部材は、前記柱脚部を挟む配置に少なくとも一対設けられているようにする。
移動規制部材が柱脚部を挟む配置に対を成して設けられていれば、柱脚部が水平方向にずれることをより確実に防止し、柱（柱脚部）が損傷することを防ぐことができる。
前記移動規制部材は、前記柱脚部を挟む配置に少なくとも一対設けられているようにする。
移動規制部材が柱脚部を挟む配置に対を成して設けられていれば、柱脚部が水平方向にずれることをより確実に防止し、柱（柱脚部）が損傷することを防ぐことができる。
また、望ましくは
前記移動規制部材は、アンカーを用いて前記躯体に固定されており、
前記移動規制部材に取り付けられている前記アンカーは、前記移動規制部材に固定されている前記棒状部材よりも数を多くする。
移動規制部材に取り付けられているアンカーの数を、移動規制部材に固定されている棒状部材の数よりも多くすることによって、棒状部材が地震のエネルギーを好適に吸収するとともに、アンカーが降伏しない補強構造を実現することができる。
つまり、移動規制部材を躯体に固定するアンカーが降伏するなど損傷しなければ、移動規制部材が躯体に固定された状態を維持することができるので、柱脚部が水平方向にずれることを防止し、柱脚部が損傷することを防ぐことができる。
前記移動規制部材は、アンカーを用いて前記躯体に固定されており、
前記移動規制部材に取り付けられている前記アンカーは、前記移動規制部材に固定されている前記棒状部材よりも数を多くする。
移動規制部材に取り付けられているアンカーの数を、移動規制部材に固定されている棒状部材の数よりも多くすることによって、棒状部材が地震のエネルギーを好適に吸収するとともに、アンカーが降伏しない補強構造を実現することができる。
つまり、移動規制部材を躯体に固定するアンカーが降伏するなど損傷しなければ、移動規制部材が躯体に固定された状態を維持することができるので、柱脚部が水平方向にずれることを防止し、柱脚部が損傷することを防ぐことができる。
また、望ましくは、
前記アンカーは、前記棒状部材よりも径が太いものを用いるようにする。
移動規制部材に取り付けられているアンカーの径を棒状部材の径よりも太くすることによって、棒状部材が地震のエネルギーを好適に吸収するとともに、アンカーが降伏しない補強構造を実現することができる。
つまり、移動規制部材を躯体に固定するアンカーが降伏するなど損傷しなければ、移動規制部材が躯体に固定された状態を維持することができるので、柱脚部が水平方向にずれることを防止し、柱脚部が損傷することを防ぐことができる。
前記アンカーは、前記棒状部材よりも径が太いものを用いるようにする。
移動規制部材に取り付けられているアンカーの径を棒状部材の径よりも太くすることによって、棒状部材が地震のエネルギーを好適に吸収するとともに、アンカーが降伏しない補強構造を実現することができる。
つまり、移動規制部材を躯体に固定するアンカーが降伏するなど損傷しなければ、移動規制部材が躯体に固定された状態を維持することができるので、柱脚部が水平方向にずれることを防止し、柱脚部が損傷することを防ぐことができる。
本発明によれば、地震後の早期復旧が可能な柱脚補強構造を得ることができる。
以下、図面を参照して、本発明に係る柱脚補強構造の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
図１は柱脚補強構造１００の側面図、図２は断面図である。本実施形態では、図４に示すような、高架駅のプラットホームＰの上家Ｒの柱１を補強対象としている。
図１、図２に示すように、上家Ｒの柱である鉄骨柱１は、プラットホームＰを構成するホーム桁１０上に立設されている。
ホーム桁１０は、鉄筋コンクリート造の躯体である。ホーム桁１０にはコンクリート製のホームスラブ（図示省略）が設けられており、プラットホームＰ上を歩行可能にしている。
鉄骨柱１は、角形鋼管２の下端部に矩形板状のベースプレート３が溶接されてなり、鉄骨柱１のベースプレート３部分が柱固定用のアンカーボルト４でホーム桁１０に固定されている。
なお、鉄骨柱１は、プラットホームの長手方向に沿うホーム桁１０ａと、プラットホームの幅方向に沿うホーム桁１０ｂとが略十字状に交わっている箇所に固定されている。
図１、図２に示すように、上家Ｒの柱である鉄骨柱１は、プラットホームＰを構成するホーム桁１０上に立設されている。
ホーム桁１０は、鉄筋コンクリート造の躯体である。ホーム桁１０にはコンクリート製のホームスラブ（図示省略）が設けられており、プラットホームＰ上を歩行可能にしている。
鉄骨柱１は、角形鋼管２の下端部に矩形板状のベースプレート３が溶接されてなり、鉄骨柱１のベースプレート３部分が柱固定用のアンカーボルト４でホーム桁１０に固定されている。
なお、鉄骨柱１は、プラットホームの長手方向に沿うホーム桁１０ａと、プラットホームの幅方向に沿うホーム桁１０ｂとが略十字状に交わっている箇所に固定されている。
次に、既存のアンカーボルト４でホーム桁１０に固定されている鉄骨柱１の柱脚部を補強するための柱脚補強構造１００について説明する。
柱脚補強構造１００は、図１、図２に示すように、鉄骨柱１（角形鋼管２）の側面から外方へ張り出しているフランジ部２０と、フランジ部２０の下方のホーム桁１０に固定されている移動規制部材３０と、一端がフランジ部２０に固定されて他端が移動規制部材３０に固定されている棒状部材４０等を備えている。
柱脚補強構造１００は、図１、図２に示すように、鉄骨柱１（角形鋼管２）の側面から外方へ張り出しているフランジ部２０と、フランジ部２０の下方のホーム桁１０に固定されている移動規制部材３０と、一端がフランジ部２０に固定されて他端が移動規制部材３０に固定されている棒状部材４０等を備えている。
フランジ部２０は角形鋼管２の４つの側面にそれぞれ設けられており、各側面に溶接されて固定されている。
フランジ部２０は、水平方向に延在する水平板２１と、水平板２１と垂直な向きの３つのリブ板２２が溶接によって組み付けられてなる。
水平板２１には棒状部材４０の取付穴が２つ形成されている。
フランジ部２０は、水平方向に延在する水平板２１と、水平板２１と垂直な向きの３つのリブ板２２が溶接によって組み付けられてなる。
水平板２１には棒状部材４０の取付穴が２つ形成されている。
移動規制部材３０は、フランジ部２０に対応するようにホーム桁１０に４つ設けられている。具体的に、移動規制部材３０は、プラットホームの長手方向に沿って柱脚部を前後に挟む配置で対を成すものと、プラットホームの幅方向に沿って柱脚部を左右に挟む配置で対を成すものが、一対ずつ設けられている。
この移動規制部材３０は、断面Ｌ字形状を呈する金属製のプレート部材であり、水平面部３１と垂直面部３２を有している。
水平面部３１には、アンカー固定用の取付穴が３つ形成されており、移動規制部材３０は３本のあと施工アンカー５０（以下、単にアンカー５０）を用いてホーム桁１０に固定されている。水平面部３１の上面側に突き出たアンカー５０の端部にはナット５１が締結されている。
また、水平面部３１には棒状部材４０の取付穴が２つ形成されている。なお、アンカー固定用の取付穴と棒状部材４０の取付穴は、交互に並ぶように形成されている。
各移動規制部材３０は、垂直面部３２を鉄骨柱１に向けて固定されており、垂直面部３２が鉄骨柱１の柱脚部のベースプレート３に当接して、鉄骨柱１の柱脚部が前後左右に移動することを規制している。
この移動規制部材３０は、断面Ｌ字形状を呈する金属製のプレート部材であり、水平面部３１と垂直面部３２を有している。
水平面部３１には、アンカー固定用の取付穴が３つ形成されており、移動規制部材３０は３本のあと施工アンカー５０（以下、単にアンカー５０）を用いてホーム桁１０に固定されている。水平面部３１の上面側に突き出たアンカー５０の端部にはナット５１が締結されている。
また、水平面部３１には棒状部材４０の取付穴が２つ形成されている。なお、アンカー固定用の取付穴と棒状部材４０の取付穴は、交互に並ぶように形成されている。
各移動規制部材３０は、垂直面部３２を鉄骨柱１に向けて固定されており、垂直面部３２が鉄骨柱１の柱脚部のベースプレート３に当接して、鉄骨柱１の柱脚部が前後左右に移動することを規制している。
棒状部材４０は、曲げ延性を有する材料からなり、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼からなる構造用アンカーボルトを用いることができる。なお、棒状部材４０には、アンカー５０よりも径が細い構造用アンカーボルトを用いている。
棒状部材４０は、フランジ部２０の水平板２１の取付穴と、移動規制部材３０の水平面部３１の取付穴を貫通した状態で取り付けられており、水平板２１の上面側に突き出た棒状部材４０の一端にナット４１が締結され、水平面部３１の下面側に突き出た棒状部材４０の他端にナット４２が締結されている。
棒状部材４０は、鉄骨柱１（角形鋼管２）の４つの側面に２本ずつ設けられている。
棒状部材４０は、フランジ部２０の水平板２１の取付穴と、移動規制部材３０の水平面部３１の取付穴を貫通した状態で取り付けられており、水平板２１の上面側に突き出た棒状部材４０の一端にナット４１が締結され、水平面部３１の下面側に突き出た棒状部材４０の他端にナット４２が締結されている。
棒状部材４０は、鉄骨柱１（角形鋼管２）の４つの側面に２本ずつ設けられている。
このように本実施形態の柱脚補強構造１００では、アンカー５０を用いて移動規制部材３０がホーム桁１０に固定されており、４つの移動規制部材３０が鉄骨柱１の各側面に当接するように設けられている。
そして、各移動規制部材３０には３本のアンカー５０と２本の棒状部材４０が取り付けられており、移動規制部材３０に取り付けられている棒状部材４０の一端は、鉄骨柱１のフランジ部２０に締結されている。
なお、この柱脚補強構造１００におけるフランジ部２０や棒状部材４０を覆い隠すように、柱脚部の周囲を囲う化粧板を配設してもよい。
そして、各移動規制部材３０には３本のアンカー５０と２本の棒状部材４０が取り付けられており、移動規制部材３０に取り付けられている棒状部材４０の一端は、鉄骨柱１のフランジ部２０に締結されている。
なお、この柱脚補強構造１００におけるフランジ部２０や棒状部材４０を覆い隠すように、柱脚部の周囲を囲う化粧板を配設してもよい。
本実施形態の柱脚補強構造１００によれば以下のような効果が得られる。
（１） ホーム桁１０に立設されている鉄骨柱１の柱脚部の四面には、ホーム桁１０にアンカー５０で固定されている移動規制部材３０が当接しているので、地震の揺れによって鉄骨柱１の柱脚部が前後左右に移動することが規制され、柱脚部が水平方向にずれることを防止し、柱脚部が損傷することを防ぐことができる。
（１） ホーム桁１０に立設されている鉄骨柱１の柱脚部の四面には、ホーム桁１０にアンカー５０で固定されている移動規制部材３０が当接しているので、地震の揺れによって鉄骨柱１の柱脚部が前後左右に移動することが規制され、柱脚部が水平方向にずれることを防止し、柱脚部が損傷することを防ぐことができる。
（２） 比較的大きな地震の揺れで鉄骨柱１が大きく撓む力が作用した場合には、棒状部材４０が曲がったり延びたりするように変形することで地震のエネルギーを吸収し、移動規制部材３０にその力（地震に伴う柱の揺動エネルギー）を伝達させないようにすることができ、移動規制部材３０を固定しているアンカー５０を降伏させないようにすることができる。
つまり、アンカー５０が降伏せず、移動規制部材３０がホーム桁１０に固定された状態を維持していれば、鉄骨柱１の柱脚部が損傷することを防ぐことができるので、地震後の早期復旧が可能になる。また、棒状部材４０のみの交換で復旧させることができるので、より迅速な復旧が可能になる。
つまり、アンカー５０が降伏せず、移動規制部材３０がホーム桁１０に固定された状態を維持していれば、鉄骨柱１の柱脚部が損傷することを防ぐことができるので、地震後の早期復旧が可能になる。また、棒状部材４０のみの交換で復旧させることができるので、より迅速な復旧が可能になる。
特に、移動規制部材３０に取り付けられているアンカー５０の数を、移動規制部材３０に取り付けられている棒状部材４０の数よりも多くすることや、そのアンカー５０の径を棒状部材４０の径よりも太くすることによって、棒状部材４０が地震のエネルギーを好適に吸収するとともに、アンカー５０が降伏しない補強構造を実現することができる。
（３） 棒状部材４０は、鉄骨柱１の側面に沿って露出した状態で取り付けられており、変形した棒状部材４０を取り替える作業が容易であるので、地震後の早期復旧が可能になる。
（４） 従来技術のように根巻きやアンカーによる補強を行った柱脚部の曲げモーメントは大きくなるため、既存のプラットホームを補強する必要があります。
これに対し、本実施形態の柱脚補強構造１００の場合、鉄骨柱１に当接した移動規制部材３０をホーム桁１０に固定しているアンカー５０がせん断力を負担し、一端が鉄骨柱１に固定され他端が移動規制部材３０に固定されている棒状部材４０が曲げモーメントを負担する構造になっており、棒状部材４０によって柱脚部の曲げモーメントの増加に対応できるので、プラットホームを補強しないで柱脚補強が可能となる。
これに対し、本実施形態の柱脚補強構造１００の場合、鉄骨柱１に当接した移動規制部材３０をホーム桁１０に固定しているアンカー５０がせん断力を負担し、一端が鉄骨柱１に固定され他端が移動規制部材３０に固定されている棒状部材４０が曲げモーメントを負担する構造になっており、棒状部材４０によって柱脚部の曲げモーメントの増加に対応できるので、プラットホームを補強しないで柱脚補強が可能となる。
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図３に示すように、鉄骨柱１がプラットホームの縁１１に近い箇所のホーム桁１０に立設されている場合、鉄骨柱１の４つの側面のうちプラットホームの縁１１寄りの側面にはフランジ部２０、移動規制部材３０、棒状部材４０を設けず、その面以外の３つの側面にフランジ部２０、移動規制部材３０、棒状部材４０を設けて、鉄骨柱１の柱脚部を補強するようにしてもよい。
ここで鉄骨柱１は、プラットホームの長手方向に沿うホーム桁１０ａと、プラットホームの幅方向に沿うホーム桁１０ｂとが略Ｔ字状に交わっている箇所に固定されている。
例えば、図３に示すように、鉄骨柱１がプラットホームの縁１１に近い箇所のホーム桁１０に立設されている場合、鉄骨柱１の４つの側面のうちプラットホームの縁１１寄りの側面にはフランジ部２０、移動規制部材３０、棒状部材４０を設けず、その面以外の３つの側面にフランジ部２０、移動規制部材３０、棒状部材４０を設けて、鉄骨柱１の柱脚部を補強するようにしてもよい。
ここで鉄骨柱１は、プラットホームの長手方向に沿うホーム桁１０ａと、プラットホームの幅方向に沿うホーム桁１０ｂとが略Ｔ字状に交わっている箇所に固定されている。
鉄骨柱１の４つの側面のうち３つの側面に補強部材（フランジ部２０、移動規制部材３０、棒状部材４０）を設けた柱脚補強構造１００であっても、棒状部材４０が変形することで地震のエネルギーを吸収し、移動規制部材３０に地震に伴う柱の揺動エネルギーを伝達させないようにすることができ、移動規制部材３０を固定しているアンカー５０を降伏させないようにすることができる。
なお、鉄骨柱１の一側面に補強部材を設けないことで、その補強強度の低下が懸念される場合、例えば、補強部材を設けない側面の背面側の側面に当接させる移動規制部材３０をホーム桁１０に固定するアンカー５０の数を増やしたり、アンカー５０の径を太くしたりするなどすればよい。
なお、鉄骨柱１の一側面に補強部材を設けないことで、その補強強度の低下が懸念される場合、例えば、補強部材を設けない側面の背面側の側面に当接させる移動規制部材３０をホーム桁１０に固定するアンカー５０の数を増やしたり、アンカー５０の径を太くしたりするなどすればよい。
このように、鉄骨柱１におけるプラットホームの縁１１側の側面に補強部材（フランジ部２０、移動規制部材３０、棒状部材４０）を設けない柱脚補強構造１００であれば、プラットホームの縁１１側に通行に必要な幅員を確保することができる。
また、プラットホームの上家の構造においては、一般にプラットホームの延在方向の鉄骨柱１の間隔よりも、ホーム幅方向の鉄骨柱１の間隔の方が小さいので、プラットホームの縁１１側に補強部材を設けない構造であっても上家の強度が低下することもない。
また、プラットホームの上家の構造においては、一般にプラットホームの延在方向の鉄骨柱１の間隔よりも、ホーム幅方向の鉄骨柱１の間隔の方が小さいので、プラットホームの縁１１側に補強部材を設けない構造であっても上家の強度が低下することもない。
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
１ 鉄骨柱（柱）
２ 角形鋼管
３ ベースプレート
４ アンカーボルト
１０（１０ａ、１０ｂ） ホーム桁（躯体）
１１ プラットホームの縁
２０ フランジ部
３０ 移動規制部材
４０ 棒状部材
５０ あと施工アンカー（アンカー）
１００ 柱脚補強構造
２ 角形鋼管
３ ベースプレート
４ アンカーボルト
１０（１０ａ、１０ｂ） ホーム桁（躯体）
１１ プラットホームの縁
２０ フランジ部
３０ 移動規制部材
４０ 棒状部材
５０ あと施工アンカー（アンカー）
１００ 柱脚補強構造
Claims (4)
- 所定の躯体上に立設されている柱の柱脚部を補強する柱脚補強構造であって、
前記柱の側面から外方へ張り出しているフランジ部と、
前記フランジ部の下方の前記躯体に固定されているとともに、前記柱脚部に当接して前記柱脚部の移動を規制する移動規制部材と、
前記フランジ部に一端が固定され、前記移動規制部材に他端が固定されている棒状部材と、
を備え、
前記棒状部材は、曲げ延性を有する材料からなることを特徴とする柱脚補強構造。 - 前記移動規制部材は、前記柱脚部を挟む配置に少なくとも一対設けられていることを特徴とする請求項１に記載の柱脚補強構造。
- 前記移動規制部材は、アンカーを用いて前記躯体に固定されており、
前記移動規制部材に取り付けられている前記アンカーは、前記移動規制部材に固定されている前記棒状部材よりも数が多いことを特徴とする請求項１又は２に記載の柱脚補強構造。 - 前記アンカーは、前記棒状部材よりも径が太いことを特徴とする請求項３に記載の柱脚補強構造。
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