JP6292919B2 - Frame structure and method for reinforcing frame structure - Google Patents
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Description
本願発明は、柱や梁などからなる骨組構造に関するものであり、より具体的には、補強材を設けることで補強された骨組構造、及び骨組構造を補強材で補強する方法に関するものである。 The present invention relates to a frame structure composed of columns, beams, and the like. More specifically, the present invention relates to a frame structure reinforced by providing a reinforcing material and a method of reinforcing the frame structure with a reinforcing material.
我が国は地震が頻発する国として知られ、近年では、東北地方太平洋沖地震や、兵庫県南部地震、新潟県中越地震など大きな地震が発生し、そのたびに様々な施設で甚大な被害を被ってきた。例えば工場などの生産施設は、地震による被害を受けると生産機能が停止し、機能を回復するまで関連する企業も含め大きな影響を受けることとなる。 Japan is known as an earthquake-prone country. In recent years, major earthquakes such as the Tohoku-Pacific Ocean Earthquake, the Hyogoken-Nanbu Earthquake, and the Niigata-ken Chuetsu Earthquake have occurred, and each time they have suffered enormous damage. It was. For example, if production facilities such as factories are damaged by an earthquake, the production function will be stopped, and the related companies will be greatly affected until the function is restored.
このような生産施設の建物では、一般的に、H形鋼や鋼管など鉄骨を主体とするいわゆる鉄骨構造で構築されている。図9(a)は、代表的な鉄骨構造の一部を示す側面図であり、この図に示すように鉄骨構造は、柱材Pと梁材Bからなるのが基本構造である。 Such a production facility building is generally constructed of a so-called steel structure mainly composed of a steel frame such as an H-shaped steel or a steel pipe. FIG. 9A is a side view showing a part of a typical steel structure. As shown in this figure, the basic structure of the steel structure is composed of a column material P and a beam material B. FIG.
この基本構造には、耐震などの目的から補強材が設置されることがある。補強材の代表例として図9(a)に示すような斜材Cを挙げることができる。斜材Cは、山形鋼や溝形鋼、H形鋼、鋼管あるいは鋼棒などが用いられることが多く、これを配置することによって柱材Pと梁材Bで構成される骨組構造が補強され、その結果、外力に対してより強く抵抗できる。補強材の他例としては、方杖材を挙げることができる。柱材PがH形鋼のように方向性を持つ部材である場合、斜材Cが柱材Pの弱軸方向を補強するのに対して、方杖材は柱材Pの強軸方向を補強する部材である。方杖材には、斜材Cと同様、山形鋼や溝形鋼などが用いられる。 This basic structure may be provided with a reinforcing material for the purpose of earthquake resistance. As a representative example of the reinforcing material, an oblique material C as shown in FIG. As the diagonal member C, angle steel, channel steel, H-shaped steel, steel pipe or steel rod is often used, and by arranging this, the frame structure composed of the column material P and the beam material B is reinforced. As a result, it can more strongly resist external force. As another example of the reinforcing material, a cane material can be given. When the pillar material P is a member having directionality such as H-shaped steel, the diagonal member C reinforces the weak axis direction of the pillar material P, whereas the cane material exhibits the strong axis direction of the pillar material P. It is a member to reinforce. Like the diagonal material C, angle iron, groove steel, etc. are used for a cane material.
従来の斜材Cは、図9(a)に一例を示すように対角状に配置(斜方向に配置する場合もある)されるとともに、その端部が柱材Pと梁材Bからなる隅角部に固定されていた。図9(b)は、斜材C端部を固定した詳細を示す図である。この図に示すように、隅角部にはガセットプレートGpが溶接固定され、このガセットプレートGpに斜材Cの端部がボルト固定される。一方、方杖材の場合は、柱材Pや梁材Bの表面に溶接固定されたガセットプレートGpに、方杖材の端部がボルト固定される。このように、従来の方法によれば斜材Cや方杖材を設置するため溶接作業を必要としていた。 As shown in FIG. 9A, the conventional diagonal material C is disposed diagonally (in some cases, it may be disposed in an oblique direction), and its end portion is made of a column material P and a beam material B. It was fixed at the corner. FIG. 9B is a diagram showing details of fixing the end of the diagonal C. As shown in this figure, a gusset plate Gp is welded and fixed to the corner portion, and the end portion of the diagonal material C is bolted to the gusset plate Gp. On the other hand, in the case of a cane member, the end of the cane member is bolted to a gusset plate Gp that is welded and fixed to the surface of the column member P or the beam member B. Thus, according to the conventional method, welding work is required to install the diagonal member C and the cane member.
斜材Cや方杖材は、あらかじめ柱材Pや梁材Bと同時に設置される場合もあるが、供用中の鉄骨造建物を補強する目的で事後的に設置されることもある。事後的に斜材Cや方杖材を設置する場合、その設置作業に欠かせない溶接作業が問題になることがある。すなわち、溶接作業は火気を伴うため、供用中の鉄骨造建物内(以下、単に「室内」という。)に引火しやすい物を保管しているなど、火気を敬遠している場合にはこの溶接作業を行うことができない。また、稼働中の生産施設である場合、生産工程に影響を及ぼすためやはり溶接作業は避ける方が良い。さらに、既存の鉄骨構造が溶接に不向きな部材で構成されている場合、溶接できないため斜材Cや方杖材を設置することは困難となる。なお溶接に不向きな部材とは、例えば、溶接時の熱に耐えられない薄肉部材などである。 The diagonal member C and the cane member may be installed in advance at the same time as the column member P and the beam member B, but may be installed later for the purpose of reinforcing the steel structure in service. When the diagonal material C or the cane material is installed afterwards, the welding work that is indispensable for the installation work may become a problem. In other words, since the welding work involves fire, if welding is kept away from fire, such as storing easily flammable items in a steel-frame building in service (hereinafter simply referred to as “indoor”), this welding is performed. I can't do the work. Also, if the production facility is in operation, it is better to avoid welding work because it affects the production process. Furthermore, when the existing steel structure is comprised with the member unsuitable for welding, since it cannot weld, it becomes difficult to install the diagonal material C and a cane material. The member unsuitable for welding is, for example, a thin member that cannot withstand heat during welding.
そこで特許文献1では溶接作業に伴う難点を解消すべく、溶接を必要としない鉄骨構造の補強技術を提案している。 Therefore, Patent Document 1 proposes a steel structure reinforcement technique that does not require welding in order to eliminate the difficulty associated with welding work.
特許文献1は、ガセットプレートGpを柱材Pや梁材Bの表面に接着することで溶接作業を不要とし、また、剥離防止手段を具備することで接着の弱点である剥離を防止している。図10(a)は、特許文献1に示す発明の一例を示す部分詳細図である。特許文献1の発明を採用すれば、稼働中の生産施設の鉄骨構造や、溶接に不向きな部材で構成されている鉄骨構造であっても、事後的に斜材Cや方杖材で補強することができる。 Patent document 1 makes the welding operation unnecessary by bonding the gusset plate Gp to the surface of the pillar material P or the beam material B, and prevents peeling which is a weak point of bonding by providing a peeling prevention means. . FIG. 10A is a partial detail view showing an example of the invention disclosed in Patent Document 1. FIG. If the invention of patent document 1 is adopted, even if it is a steel structure of an operating production facility or a steel structure composed of members unsuitable for welding, it will be reinforced with diagonal material C or a cane material afterwards. be able to.
ところで特許文献1のように、柱材Pや梁材Bに2本の斜材C等を取り付けた場合、左右の斜材Cから引張力や圧縮力が作用することで、柱材Pや梁材Bが偏心(捩り)モーメントを受けることがある。柱材Pや梁材BがH形鋼であれば、腹板(ウェブ)を備えているため偏心モーメントに対してある程度は抵抗することができるが、相当の偏心モーメントを受けたときはやはり破壊してしまう。さらに、ウェブを備えた充腹部材であるH形鋼に代えて、ウェブのない非充腹部材を柱材Pや梁材Bに用いた場合、この捩り問題はより顕著に表れる。 Incidentally, as in Patent Document 1, when two diagonal members C or the like are attached to the column member P or the beam member B, the column member P or the beam is obtained by applying a tensile force or a compressive force from the left and right diagonal members C. The material B may receive an eccentric (torsion) moment. If the pillar material P and beam material B are H-shaped steel, they can resist the eccentric moment to some extent because they have the abdomen (web). Resulting in. Furthermore, when the non-full member without a web is used for the column material P and the beam material B instead of the H-shaped steel which is a full member provided with a web, this twist problem appears more remarkably.
図10(b)は、非充腹部材を用いた柱材Pに偏心モーメントMが作用した状態を示す断面図である。この図に示す柱材Pは、鋼板(プレートPL)や山形鋼といった鋼材を中央に配置し、2本一組の山形鋼Anで挟む構成となっている。具体的には、プレートPLを中央に配置した場合、プレートPLの両端それぞれを2本一組の山形鋼Anで挟み、山形鋼AnとプレートPLを固定する。一方、山形鋼を中央に配置した場合、この山形鋼に、2本一組の山形鋼Anを重ね合わせて固定する。このような柱材Pは古い鉄骨造建物に多く見られ、総じて薄肉のプレートPLが用いられている。このプレートPLはH形鋼フランジに相当するが、プレートPLなどは柱軸方向のうち部分的に配置されており、したがってプレートPLなどが無い区間もあることから、図10(b)に示す偏心モーメントMが柱材Pに作用したときは、主に薄肉のプレートPLが偏心モーメントMを負担することになる。つまり、非充腹部材を用いた柱材Pは、多くの場合、偏心モーメントMに抵抗することができない。 FIG. 10B is a cross-sectional view showing a state in which the eccentric moment M is applied to the columnar material P using the non-full member. The columnar material P shown in this figure has a structure in which a steel material such as a steel plate (plate PL) or an angle steel is arranged in the center and is sandwiched between a pair of angle steel An. Specifically, when the plate PL is arranged at the center, both ends of the plate PL are sandwiched between two sets of angle steel An and the angle steel An and the plate PL are fixed. On the other hand, when the angle steel is arranged in the center, a set of two angle steels An is overlapped and fixed to the angle steel. Such column materials P are often found in old steel buildings, and generally thin plates PL are used. Although this plate PL corresponds to an H-shaped steel flange, the plate PL and the like are partially arranged in the column axis direction, and therefore there is a section where there is no plate PL or the like. Therefore, the eccentricity shown in FIG. When the moment M acts on the pillar material P, the thin plate PL mainly bears the eccentric moment M. In other words, the columnar material P using the non-full member cannot resist the eccentric moment M in many cases.
本願発明の課題は、従来の問題を解決することであり、すなわち、斜材の設置の際に溶接作業を必要とせず、しかも斜材C等によって生じる偏心モーメントに対しても抵抗し得る、骨組構造、及び骨組構造の補強方法を提供することである。 An object of the present invention is to solve the conventional problem, that is, a frame that does not require welding work during installation of the diagonal member and can resist the eccentric moment generated by the diagonal member C or the like. It is to provide a structure and a method for reinforcing a frame structure.
本願発明は、接着によってガセットプレートに相当する側方プレートを、複数の部材で構成された柱材等に取り付けるとともに、側方プレートの剥離防止も図り、さらに柱材等の断面内に補強プレートを設置することで偏心モーメントに抵抗する、という発想に基づいて行われたものである。 The present invention attaches a side plate corresponding to a gusset plate by adhesion to a pillar material composed of a plurality of members, and also prevents the side plate from peeling off, and further provides a reinforcing plate in the cross section of the pillar material etc. This was done based on the idea of resisting the eccentric moment when installed.
本願発明の骨組構造は、少なくとも柱材と梁材と補強材を含む構造である。柱材又は梁材(以下、「柱材等」という。)には接合部が設けられており、補強材の一端(又は両端)はこの接合部に連結される。接合部は、2つの側方プレートと、それぞれの側方プレートに取り付ける剥離防止体、取付プレート、補強プレートを備えており、このうち2つの側方プレートは、柱材等を挟んで対向するように配置され、その状態で柱材等に接着固定される。また、剥離防止体は、対向プレートと締付ボルトを含み、側方プレートと対向プレートが柱材等の一部を挟持した状態でこれらが締付ボルトによって固定される。取付プレートは、側方プレートあるいは対向プレートに対して垂直又は略垂直となる配置で、側方プレートあるいは対向プレートに固定される。補強プレートは、2つの側方プレートの間に配置され、その両端が取付プレートに固定される。 The framework structure of the present invention is a structure including at least a column material, a beam material, and a reinforcing material. A column member or a beam member (hereinafter referred to as “column member or the like”) is provided with a joint portion, and one end (or both ends) of the reinforcing member is connected to the joint portion. The joint portion includes two side plates and a peeling prevention body, a mounting plate, and a reinforcing plate that are attached to each side plate. Of these, the two side plates are opposed to each other with a pillar material or the like interposed therebetween. In this state, it is bonded and fixed to a pillar material or the like. The peeling prevention body includes an opposing plate and a fastening bolt, and these are fixed by the fastening bolt in a state where the side plate and the opposing plate sandwich a part of a pillar material or the like. The mounting plate is fixed to the side plate or the opposing plate in an arrangement that is perpendicular or substantially perpendicular to the side plate or the opposing plate. The reinforcing plate is disposed between the two side plates, and both ends thereof are fixed to the mounting plate.
本願発明の骨組構造は、接合部が設けられる柱材等を、山形鋼又は溝形鋼を用いたものとすることもできる。この場合の柱材等は、複数の山形鋼又は溝形鋼からなる構成部材と、中央プレート又はラチス材を含み、中央プレート又はラチス材の端部を少なくとも2つの構成部材で挟持して(あるいは中央プレートやラチス材の端部を一つの山形鋼に重ね合わせて)固定した構成である。 In the frame structure of the present invention, a pillar material or the like on which a joint portion is provided may be made of angle steel or groove steel. The column member or the like in this case includes a component member made of a plurality of angle steels or channel steels and a central plate or lattice material, and sandwiches an end of the central plate or lattice material with at least two component members (or The center plate and the end of the lattice material are fixed on one angle steel.
本願発明の骨組構造は、補強材の端部が接合部のうち側方プレートに連結された構成とすることもできる。 The frame structure of the present invention may be configured such that the end of the reinforcing member is connected to the side plate of the joint.
本願発明の骨組構造は、補強材の端部が接合部のうち補強プレートに連結された構成とすることもできる。この場合、補強材の軸方向と略平行(平行含む)となるように補強プレートを配置することもできる。 The frame structure of the present invention may be configured such that the end portion of the reinforcing member is connected to the reinforcing plate in the joint portion. In this case, the reinforcing plate can be arranged so as to be substantially parallel (including parallel) to the axial direction of the reinforcing material.
本願発明の骨組構造の補強方法は、少なくとも柱材と梁材を含む骨組構造を補強する方法であり、接合部を柱材等に設置する工程(接合部設置工程)と、接合部に補強材の一端(又は両端)を連結する工程(補強材連結工程)を備えている。また、接合部設置工程は、2つの側方プレートを柱材等に接着する接着工程と、剥離防止工程、補強プレート設置工程を有しており、このうち接着工程では、柱材等を挟んで対向するように2つの側方プレートを配置し、その状態でこれら側方プレートを柱材等に接着固定する。剥離防止工程では、対向プレートと側方プレートによって柱材等の一部を挟むように配置し、その状態で対向プレートと側方プレートを締付ボルトで固定する。補強プレート設置工程では、2つの側方プレートの間に補強プレートを配置し、側方プレートあるいは対向プレートに垂直又は略垂直に固定された取付プレートに補強プレートの両端を取り付ける。 The method for reinforcing a frame structure according to the present invention is a method for reinforcing a frame structure including at least a column member and a beam member, a step of installing a joint portion on a column member or the like (joint portion installation step), and a reinforcement member at the joint portion. A step (reinforcing material connecting step) of connecting one end (or both ends) of the. In addition, the joint installation process includes an adhesion process for bonding two side plates to a pillar material, etc., a peeling prevention process, and a reinforcement plate installation process. Two side plates are arranged so as to face each other, and in this state, these side plates are bonded and fixed to a pillar material or the like. In the peeling prevention step, the counter plate and the side plate are arranged so as to sandwich a part of the pillar material or the like, and in this state, the counter plate and the side plate are fixed with a fastening bolt. In the reinforcing plate installation step, a reinforcing plate is disposed between the two side plates, and both ends of the reinforcing plate are attached to a mounting plate fixed vertically or substantially perpendicular to the side plate or the opposing plate.
本願発明の骨組構造の補強方法は、補強材連結工程において、補強材を接合部のうちの側方プレートに連結することもできる。 In the reinforcing method of the frame structure of the present invention, the reinforcing material can be connected to the side plate of the joint in the reinforcing material connecting step.
本願発明の骨組構造の補強方法は、補強材連結工程において、補強材を接合部のうちの補強プレートに連結することもできる。この場合、補強材の軸方向と略平行(平行含む)となるように補強プレートを配置することもできる。 In the reinforcing method of the frame structure of the present invention, the reinforcing material can be connected to the reinforcing plate in the joint in the reinforcing material connecting step. In this case, the reinforcing plate can be arranged so as to be substantially parallel (including parallel) to the axial direction of the reinforcing material.
本願発明の「骨組構造、及び骨組構造の補強方法」には、次のような効果がある。
(1)補強材を設置するので、柱材と梁材のみの骨組構造に比して、高い強度の構造が得られる。その結果、地震等の外力に対する抵抗力が向上し、より安心して鉄骨造建物等を利用することができる。
(2)溶接作業を必要としないので火災の心配がなく、あらゆる鉄骨造建物等に採用することができる。例えば、引火しやすい物を保管している倉庫や、薬品を取り扱う施設などにも採用することができる。
(3)また、溶接作業を必要としないので室内へ与える影響が小さく、対象が生産施設などの場合、継続して生産活動を行うことができる。
(4)剥離防止手段を備えているので、面外方向の外力によって側方プレートが剥離するのを防止することができる。
(5)柱材や梁材の断面内に補強プレートを配置するため、従来に比べ偏心(捩り)モーメントに対する抵抗力が飛躍的に向上する。特に、非充腹部材を用いた柱材や梁材の場合、従来との効果の差が顕著に表れる。
(6)補強プレートに補強材を連結した場合、補強材が骨組構造内に収まることから骨組構造の外側に所定の空間を必要としない。したがって、空間的な制限がある狭隘な場所に設けられた骨組構造でも、比較的容易に補強材を設置することができる。
The “frame structure and the reinforcing method of the frame structure” of the present invention have the following effects.
(1) Since a reinforcing material is installed, a structure having a high strength can be obtained as compared with a frame structure composed only of a pillar material and a beam material. As a result, resistance to external forces such as earthquakes can be improved, and steel buildings can be used with more peace of mind.
(2) Since no welding work is required, there is no fear of fire and it can be used in any steel structure. For example, it can be employed in warehouses that store flammable items, facilities that handle chemicals, and the like.
(3) Further, since no welding work is required, the influence on the room is small, and when the target is a production facility, production activities can be continued.
(4) Since the peeling prevention means is provided, it is possible to prevent the side plate from being peeled off by an external force in the out-of-plane direction.
(5) Since the reinforcing plate is arranged in the cross section of the column member or the beam member, the resistance force against the eccentric (torsion) moment is dramatically improved as compared with the conventional case. In particular, in the case of a column member or a beam member using a non-full member, a difference in effect from the conventional case appears significantly.
(6) When the reinforcing material is connected to the reinforcing plate, the reinforcing material is accommodated in the frame structure, so that a predetermined space is not required outside the frame structure. Therefore, the reinforcing material can be installed relatively easily even in a frame structure provided in a narrow place with spatial limitations.
本願発明の骨組構造、及び骨組構造の補強方法の例を図に基づいて説明する。 An example of the framework structure and the reinforcing method of the framework structure of the present invention will be described with reference to the drawings.
1.全体概要
図1は、本願発明の骨組構造の一例を示す側面図である。この骨組構造は、オフィスビルや工場施設といった建造物を構成する主要構造の一部であり、柱材10、梁材20、そして斜材31や方杖材などの補強材30によって形成される。図1に示すように、2本の柱材10は床部FLから略鉛直に立ち上げられ、梁材20は床面から離れた位置で略水平に配置され、補強材30は柱材10と梁材20からなるフレーム内に対角状あるいは斜方向に設置される。
1. Overall Overview FIG. 1 is a side view showing an example of a framework structure of the present invention. This frame structure is a part of a main structure constituting a building such as an office building or a factory facility, and is formed by a
2本の柱材10の間隔や床面から梁材20までの高さは、対象となる建造物に応じて適宜設計することができるが、通常の生産施設の場合、柱材10の間隔として5〜6m、梁材20の設置高さとして3〜4mを例示することができる。図1は、あくまで本願発明を示す一例であって、本願発明の技術的特徴を備えていれば、この図に限らずあらゆる配置が本願発明に含まれる。
The interval between the two
補強材30は、建造物の建設時から柱材10や梁材20とともに設置することもできるが、既に供用している建造物を補強する目的で事後的に設置することもできる。この補強材30の端部は、図1に示すように、柱材10や梁材20に設けられた接合部40に連結される。接合部40は、おもに側方プレートと、剥離防止体、取付プレート、補強プレートからなり、側方プレートは2枚一組で用いられ柱材10や梁材20の表面に接着固定される。剥離防止体は、側方プレートに対向する位置に配置され、柱材10や梁材20の一部を側方プレートとともに挟持した状態で、側方プレートに固定される。また補強プレートは、2枚の側方プレート間に設置され、柱材10や梁材20の断面に生ずる偏心モーメントに対して抵抗する。なお補強材30は、接合部のうちの側方プレート又は補強プレートに固定された取付プレートに連結される。
The reinforcing
以下、本願発明を構成する主要な要素ごとに詳述する。 Hereafter, it explains in full detail for every main element which comprises this invention.
2.柱材
柱材10は、鉛直及び水平荷重による曲げモーメント、せん断力や軸力に対して抵抗する部材であり、梁材20を支持する支点としての働きもある。そのため柱材10として使用する部材は、このような性能を発揮するものであり、H形鋼や溝形鋼などを例示することができる。あるいは柱材10が、複数部材からなることもある。
2. Column Material The
複数の構成部材11の組み合わせからなる柱材10(以下、「合成柱10C」という。)は古い鉄骨造建物に多く見られ、一般的には図2の斜視図に示す構成となる。この図に示すように合成柱10Cは、H形鋼の腹板(ウェブ)に相当する中央プレート12を鉛直方向に配置し、その両端をそれぞれ2本1組の山形鋼11a(構成部材11)で挟み込み(あるいは中央プレート12を一つの山形鋼11aに重ね合わせて)、さらに2本の山形鋼11aと中央プレート12にボルト13を挿通して締め付けたものであり、床面に敷かれた台座プレート上に設置される。なお、2組の山形鋼11aの間に、中央プレート12に沿うように補強用の山形鋼14が一般的に設置されている。
A column member 10 (hereinafter referred to as “
図2に示す合成柱10Cは、2本を1組とする山形鋼11aの平坦面がそれぞれ略平行(平行含む)に組み合わされ、これら2つの平坦面によって合成面が形成される。この合成面はH形鋼のフランジに相当することから、ここでは便宜上この合成面を合成柱10Cの「フランジ」ということとする。この合成柱10Cのフランジは、一様な平面となることもあるが、双方の平坦面の間に段差が生じることもある。合成柱10Cは、山形鋼11aのほか溝形鋼11cを利用して形成することもできる。図3(a)は、合成柱10Cの構成部材11が山形鋼11aである場合の断面図で、(b)は、合成柱10Cの構成部材11が溝形鋼11cである場合の断面図である。
In the
3.梁材
梁材20は、おもに鉛直荷重による曲げモーメントやせん断力に対して抵抗する部材である。図1に示す梁材20は天井の梁となっているが、これが多層階の建造物であれば上階の床面を支える梁となる。つまり梁材20は、床上の人や物の重量を直接負担する部材といえる。そのため梁材20として使用する部材は、このような性能を発揮するものであり、H形鋼などを例示することができる。また、柱材10と同様、山形鋼など複数の構成部材11の組み合わせからなる梁材20(以下、「合成梁20C」という。)を利用することもできる。
3. Beam Material The
4.補強材
補強材30は、柱材10と梁材20で構成される骨組架構を補強するもので、具体的には斜材31や方杖材といった部材である。図1に示す補強材30は、主軸(柱材10の軸と梁材20の軸からなる)に対して角度をもって配置されることから斜材あるいはブレース材とも呼ばれる。補強材30は、おもに軸引張力や軸圧縮力が作用することから、部材軸方向に相当の強度を有する部材が用いられ、溝形鋼や山形鋼あるいは鋼棒などが例示できるが、そのほかH形鋼や鋼管など種々の部材を使用することができる。なお、補強材30として鋼棒を使用する場合、部材途中にターンバックルを設け、長さ調整を可能にすることもできる。
4). Reinforcing
通常、斜材31は支柱10又は梁材20(以下、「柱材10等」という。)の弱軸方向を補強するよう配置される。すなわち斜材31は、柱材10及び梁材20で構成される「架構面」に設置されるが、この「架構面」の面内方向は支柱10等の弱軸方向と一致する。なお、既述のとおり合成柱10C又は合成梁20C(以下、「合成柱10C等」という。)のうち合成面がH形鋼のフランジに相当し、中央プレート12がウェブに相当する。したがって合成柱10C等においては、中央プレート12の面方向が強軸方向となり、これと直交するのが弱軸方向となる。
In general, the
5.接合部
図4〜図7は補強材30を柱材10等に取り付けるための接合部40を示す詳細図である。この接合部40は、図4に示すように、少なくとも側方プレート41と、剥離防止体42、取付プレート43、補強プレート44で構成される。なお、図4〜図7は接合部40が合成柱10Cに設けられた場合を示しているが、これに限らずH形鋼を用いた柱材10に接合部40を設置することもできるし、梁材20に接合部40を設けることもできる。例えば、水平方向に配置した斜材31(いわゆる水平ブレース)を梁材20間に取り付ける場合は、斜材31の一端を梁材20に設けた接合部40に取り付け、斜材31の他端を他の梁材20の接合部40に取り付ける。以下、接合部40を構成する部材ごとに詳しく説明する。
5. Joint Part FIGS. 4 to 7 are detailed views showing a
(側方プレート)
側方プレート41は2枚1組として用い、図4に示すように合成柱10Cを間において対向するように配置され、それぞれフランジに固定される。詳しくは、側方プレート41の片面に接着剤が塗布されて、あるいは合成柱10Cのフランジに接着剤が塗布されて、側方プレート41は合成柱10Cの表面に貼り付けられる。このとき、側方プレート41の片面全体に接着剤を塗布することもできるが、設計上必要な面積に塗布することができれば当該片面のうち一部にのみ接着剤を塗布してもよい。また、接着剤の塗布厚も適宜設計により定めることができるが、鉛直面に塗布することからできる限り薄く塗布することが望ましく、3mm以内の塗布厚とするのがより好ましい。
(Side plate)
The
合成柱10Cのフランジ表面に側方プレート41を貼り付ける際、ショットブラストやワイヤーブラシ等によりフランジ表面と側方プレート41の貼付面を凹凸に仕上げると、より堅固に接着できるため好適となる。このときの表面粗さの目安としては、Rz(十点平均粗さ)30以上とするのが好ましい。
When affixing the
ここで使用する接着剤は、従来から用いられているものの中から任意に選択できるが、垂直面に塗布してもその状態を維持しやすい(いわゆる「ダレない」)ものが望ましく、例えば二液混合形のエポキシ系接着剤を示すことができる。また、24時間以内に硬化する接着剤を選択すると、後続の工程に与える影響を抑えることができるので、さらに好適である。 The adhesive used here can be arbitrarily selected from those conventionally used, but it is desirable to maintain the state even if it is applied to a vertical surface (so-called “no sag”). A mixed epoxy adhesive can be shown. Further, if an adhesive that cures within 24 hours is selected, the influence on the subsequent process can be suppressed, which is more preferable.
(剥離防止体)
設計上求められた接着面積を確保して接着固定すれば、接着した面がずれようとするせん断方向の荷重によって、側方プレート41が合成柱10Cから剥離することはない。例えば斜材31の場合、主にこの斜材31の方向をせん断方向とするずれが生じることがあるが、適切な接着がなされていればこのずれを防止することができる。しかしながら、接着面を引き剥がそうとする方向、つまり側方プレート41に垂直な方向(以下、「接着面外方向」という。)に作用する外力に対して剥離しないだけの接着量(接着面積)を算定することは難しく、換言すれば、接着固定だけで接着面外方向の外力に抵抗することは極めて困難である。図1のような骨組構造は、様々な方向からの荷重を受け、当然ながら接着面外方向の外力が作用することも想定される。そうすると合成柱10Cは接着面外方向に曲げ変形を生じ、平面状の側方プレート41とは接触できない部分が現れ、その結果、側方プレート41の剥離が始まる。そこで、接着面外方向から力を受けた場合でも、柱材10等から側方プレート41が剥がれないよう剥離防止体42を設置するわけである。一つの側方プレート41に対して2つの剥離防止体42を設置するのが望ましく、したがってこの場合、剥離防止体42は側方プレート41の2倍の数が設置されることになる。
(Peeling prevention body)
If the bonding area required by design is secured and bonded and fixed, the
剥離防止体42は、図4に示すように、少なくとも対向プレート42a及び締付ボルト42bで構成される。剥離防止体42のうち対向プレート42aは、合成柱10Cのフランジの裏側(側方プレート41が接着される反対側)に配置される。つまり、対向プレート42aと側方プレート41によって合成柱10Cのフランジを挟持する配置となり、その状態で、対向プレート42aと側方プレート41を挿通する締付ボルト42bによって締め付ける。このように、対向プレート42aと締付ボルト42bが、側方プレート41を背面側から固定しているので、接着面外方向の剥離を防止することができるわけである。なお、ここで用いる締付ボルト42bは、状況に応じて高力ボルト又は普通ボルトを適宜用いることができる。
As shown in FIG. 4, the peeling
剥離防止体42の構造について、さらに詳しく説明する。締付ボルト42bは、構成部材11から外れたところで挿通される(構成部材11は貫通しない)。つまり、対向プレート42aには、構成部材11を挟み込むための接触部分と、締付ボルト42b挿通のため構成部材11とは重ならない張り出し部分があり、この張り出し部分にボルト孔が設けられる。一方の側方プレート41にも締付ボルト42bを挿通するためのボルト孔が設けられ、対向プレート42aのボルト孔と位置を合わせて締付ボルト42bが挿通される。
The structure of the
側方プレート41と、対向プレート42aの張り出し部分との間には、当然ながら構成部材11がない。すなわち、側方プレート41と対向プレート42aの間には、部分的に隙間ができる。この隙間には、スペーサを介在させることができる。このスペーサにもボルト孔を設け、スペーサを挟んだうえで側方プレート41と対向プレート42aを締付ボルト42bで締め付けると、より強固に締め付けることができる。
Of course, there is no
(取付プレート)
取付プレート43は、後に説明する補強プレート44を取り付けるために利用されるものである。この取付プレート43は、骨組構造を補強する現地で設置するのではなく、あらかじめ対向プレート42a又は側方プレート41に工場溶接されたうえで搬入される。図4及び図6は取付プレート43を対向プレート42aに工場溶接した例であり、図7は側方プレート41に工場溶接した例である。取付プレート43を固定する際、対向プレート42a又は側方プレート41に略垂直(垂直含む)に突き当て、その状態で溶接して固定する。なお、取付プレート43が固定された対向プレート42a又は側方プレート41を合成柱10Cに取り付けるにあたっては、いずれも取付プレート43が合成柱10Cの内部(断面中心側)に向くように配置される。
(Mounting plate)
The
取付プレート43は2つ1組で用いられ、例えば図4では、向かい合う対向プレート42aに2つずつ(つまり2組)の取付プレート43を固定している。当然ながら設置する補強プレート44の数(組)だけ取付プレート43は必要であり、一つの対向プレート42a(あるいは側方プレート41)に対して一つあるいは二つ以上の取付プレート43を固定することもできる。また、後述するように補強プレート44は、鉛直方向に配置したり、水平方向に配置したり、補強材の軸方向と略平行(平行含む)に配置することができ、この場合、取付プレート43も鉛直方向、水平方向、あるいは補強材の軸方向にそれぞれ固定される。
For example, in FIG. 4, two mounting plates 43 (that is, two sets) are fixed to the opposing
(補強プレート)
既述のとおり、合成柱10Cに2本の補強材30を取り付けた場合、左右の補強材30から引張力や圧縮力を受けることで、合成柱10Cの断面に偏心(捩り)モーメントが生じることがある。この偏心モーメントに抵抗するのが補強プレート44である。
(Reinforcement plate)
As described above, when two reinforcing
図5は、偏心モーメントに対する補強プレート44の抵抗を模式化した断面図である。この図では、2本の補強材30が引張りを受けて右方向の引張力が発生している。これに伴い合成柱10Cの断面内では、中央プレート12より補強材30側(図では右側)において断面中心に押し寄せる方向の力(図の右側矢印)が生じ、その反対側(図では左側)において断面中心から引き離す方向の力(図の左側矢印)が生じる。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the resistance of the reinforcing
仮に補強プレート44がないとすると、合成柱10Cの断面内に生じるこれらの力は偏心モーメントとなって構成部材11及び中央プレート12に作用することとなり、その結果、薄肉部材である構成部材11及び中央プレート12はこの偏心モーメントに抵抗することができない。一方、鋼板等を利用した補強プレート44を設置すれば、断面右側の押し寄せる力に対しては補強プレート44が有する圧縮強度で抵抗し、断面左側の引き離す力に対しては補強プレート44が有する引張強度で抵抗することができる。この結果、合成柱10Cの断面内における偏心モーメントの発生を避けることができる。つまり補強プレート44を設置することによって、合成柱10Cが偏心モーメントを受けることなく骨組構造を補強できるという効果を奏するわけである。なお図5では、中央プレート12より右側の圧縮領域、中央プレート12より左側の引張領域ともに補強プレート44を設置しているが、状況に応じて圧縮領域にのみ補強プレート44を設置することもできる。
If there is no reinforcing
既述のとおり、補強プレート44は取付プレート43に取り付けられる。詳しくは、図4に示すように、向かい合う対向プレート42a(あるいは側方プレート41)に固定された1組の取付プレート43の間に補強プレート44が配置され、取付プレート43に設けられたボルト孔と、補強プレート44設けられたボルト孔にボルトを挿通して締め付ける。なお、ここで用いるボルトは、状況に応じて高力ボルト又は普通ボルトを適宜用いることができる。あるいはボルト固定に代えて、取付プレート43に補強プレート44を接着して取り付けることもできる。
As described above, the reinforcing
また、補強プレート44は、図に示す水平(略水平含む)方向の配置とする場合に限らず、図6に示すように鉛直(略鉛直含む)方向の配置とすることもできる。さらに、図7に示すように、補強プレート44を補強材30の軸方向と平行(略平行含む)に配置し、この補強プレート44に補強材30を連結することもできる。
Further, the reinforcing
(不陸調整板)
柱材10の説明で記載したように、合成柱10Cのフランジには段差が生じることがある。これは、フランジが2つの構成部材11の平坦面からなる合成面であるため、双方の平坦面にずれが生じるのが原因である。側方プレート41は合成柱10Cのフランジに接着するが、このフランジに段差があると他方よりも奥まった構成部材11の表面にはその段差分だけ厚く接着剤が塗布されることとなる。厚く塗布された接着剤はその状態を維持し難く(いわゆる「ダレやすく」)接着作業の施工性に劣るうえ、接着強度も低下する傾向にある。そこでこの段差を解消するため、あらかじめ一方の構成部材11の平坦面に不陸調整板50を取り付けることができる。
(Non-landing adjustment plate)
As described in the description of the
図8は、不陸調整板50を取り付けた状態を示す図であり、(a)はその斜視図、(b)はその断面図である。この図に示すように不陸調整板50は、構成部材11を組み合わせた合成柱10C等のうち合成面に生じた段差を埋めるもので、他方よりも奥まった構成部材11の平坦面に設置される。この不陸調整板50を設置することで、他方の構成部材11の平坦面、及びこの不陸調整板50によって、略一様な平坦面である「接着面」が形成される。なお、不陸調整板50の接着に関しては、側方プレート41と合成柱10Cの接着で説明した接着方法や、接着剤、設計手法と同様である。なお、不陸調整板50が段差を解消するためのものであることから、図8(b)に示すように、不陸調整板50の板厚と接着剤の塗布厚との総厚が、当該段差と略等しい(等しい場合を含む)寸法となるよう設計することが望ましい。つまり、1組の構成部材11の平坦面からなる合成面に生じた段差と、不陸調整板50の板厚との差が3mm以内となるよう設計し、この差の分だけ接着剤を塗布すると好適である。
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a state in which the
6.補強材の取り付け
補強材30は、図4や図6に示すように側方プレート41に連結することもできるし、図7に示すように補強プレート44に連結することもできる。なお、補強材30を補強プレート44に連結する場合、この補強プレート44、及び向かい合う1組の取付プレート43は、それぞれ補強材30の軸方向と平行に配置することが望ましい。補強材30を連結する側方プレート41や補強プレート44にはボルト孔が設けられ、同じく補強材30端部にもボルト孔が設けられており、双方のボルト孔を合わせて高力ボルト60によって締め付けられる。ここで使用されるボルトは、状況によって普通ボルトを使用することもできるが、原則は高力ボルトによる摩擦接合とされる。なお高力ボルトであれば、摩擦接合用高力六角ボルト、構造用トルシア形高力ボルト、溶融亜鉛メッキ高力ボルト、など従来のものの中から適宜選択できる。
6). Attaching the Reinforcing Material The reinforcing
7.骨組構造の補強方法
山形鋼11aを組み合わせた合成柱10Cに斜材31を取り付けることで、合成柱10Cと梁材20からなる骨組構造を補強する場合を例に、本願発明の骨組構造の補強方法を説明する。
はじめに、補強対象となる既設の合成柱10Cについて説明する。この合成柱10Cは、鉛直方向に配置された中央プレート12の両端を、それぞれ2本1組の山形鋼11a(構成部材11)で挟み込み、これら2本の山形鋼11aと中央プレート12にボルト13を挿通して締め付けられた構造であり、床面FL上に敷設した台座プレートの上に設置されている。なお合成柱10Cは、山形鋼等によるラチス材でフランジを形成し、両フランジに山形鋼11aを取り付けた構造としてもよい。
以下、各工程について説明する。
まず、2本の山形鋼11aの平坦面で構成されるフランジに生じた段差を埋めるため、他方よりも奥まった山形鋼11aの平坦面に不陸調整板50を接着する。このとき、不陸調整板50の板厚と接着剤の塗布厚との総厚が、当該段差と略等しくなるよう接着剤を塗布すると良い。この結果、他方の(不陸調整板50を設置しない方の)山形鋼11aの平坦面、及び不陸調整板50によって、略一様な平坦面である「接着面」が形成される。(不陸調整板取付工程)
「接着面」に接着剤を塗布し、合成柱10Cに側方プレート41を接着固定する。また、合成柱10Cを挟んで反対側のフランジにも、接着剤を塗布して側方プレート41を接着固定する。(接着工程)
それぞれ柱材の内側に対向プレート42aを配置し、さらに側方プレート41と対向プレート42aの間(フランジがない隙間)にスペーサを配置して、締付ボルト42bで締め付ける。(剥離防止工程)
あらかじめ側方プレート41(あるいは対向プレート42a)に固定された取付プレート43の間に補強プレート44を配置し、補強プレート44の両端それぞれを取付プレート43にボルト固定する。(補強プレート設置工程)
合成柱10Cに固定した補強プレート44(あるいは側方プレート41)に、斜材31の一端を連結する。同様に、斜材31の他端を、他の合成柱10Cに固定した補強プレート44(あるいは側方プレート41)に連結する。このとき、斜材31及び補強プレート44(あるいは側方プレート41)双方に設けられたボルト孔を利用し、一次締め、マーキング、本締めの手順で高力ボルト60による締付けを行う。(補強材連結工程)
以上の工程を行うことで、骨組構造が補強される。
7). Reinforcing method for frame structure The method for reinforcing a frame structure according to the present invention is described by taking as an example a case where a frame structure composed of the
First, the existing
Hereinafter, each step will be described.
First, in order to fill the step formed on the flange formed by the flat surfaces of the two
An adhesive is applied to the “bonding surface”, and the
A
The reinforcing
One end of the
By performing the above steps, the frame structure is reinforced.
本願発明の「骨組構造、及び骨組構造の補強方法」は、工場などの生産施設で利用できるほか、倉庫、体育館などあらゆる建造物で利用することができる。 The “framework structure and method for reinforcing the frame structure” of the present invention can be used not only in production facilities such as factories, but also in all structures such as warehouses and gymnasiums.
10 柱材
10C 合成柱
11 構成部材
11a (構成部材としての)山形鋼
11c (構成部材としての)溝形鋼
12 中央プレート
13 ボルト
14 補強用の山形鋼
20 梁材
30 補強材
31 斜材
40 接合部
41 側方プレート
42 剥離防止手段
42a (剥離防止手段の)対向プレート
42b (剥離防止手段の)締付ボルト
43 取付プレート
44 補強プレート
50 不陸調整板
60 高力ボルト
B 梁材
C 斜材
FL 床部
Gp ガセットプレート
P 柱材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
2つの側方プレートと、それぞれの側方プレートに取り付ける剥離防止体と、取付プレートと、補強プレートと、を有する接合部が、前記柱材又は前記梁材に設けられ、
前記2つの側方プレートは、前記柱材又は前記梁材を挟んで対向するように配置されるとともに、前記柱材又は前記梁材に接着固定され、
前記剥離防止体は、対向プレートと締付ボルトを含み、
前記取付プレートは、前記側方プレート又は前記対向プレートに対して、垂直又は略垂直配置で固定され、
前記側方プレート及び前記対向プレートは、前記柱材又は前記梁材の一部を挟持した状態でボルト固定され、
前記補強材の一端又は両端は、前記接合部のうちそれぞれの前記側方プレートに連結され、
前記補強プレートは、2つの側方プレート間に配置されるとともに、両端が前記取付プレートに固定された、ことを特徴とする骨組構造。 In the frame structure with column material, beam material and reinforcing material,
A joint portion having two side plates, an anti-peeling body attached to each side plate, a mounting plate, and a reinforcing plate is provided in the column member or the beam member,
The two side plates are arranged so as to face each other with the pillar material or the beam material interposed therebetween, and are adhesively fixed to the pillar material or the beam material,
The peeling prevention body includes a counter plate and a fastening bolt,
The mounting plate is fixed in a vertical or substantially vertical arrangement with respect to the side plate or the opposed plate,
The side plate and the counter plate are bolted in a state of sandwiching a part of the pillar material or the beam material,
One end or both ends of the reinforcing member are connected to the side plates of the joint,
The reinforcing plate is disposed between two side plates, and both ends thereof are fixed to the mounting plate.
前記中央プレート又はラチス材の端部を、前記構成部材で固定した構成である、ことを特徴とする請求項1記載の骨組構造。 The column member or the beam member provided with the joint portion includes a component member made of angle steel or channel steel, and a central plate or a lattice material,
The frame structure according to claim 1, wherein an end portion of the central plate or lattice material is fixed by the component member.
不陸調整板が2つの前記構成部材のうち一方の構成部材の平坦面に取り付けられ、該不陸調整板及び他方の構成部材の平坦面によって接着面を形成し、
前記側方プレートは、前記柱材又は前記梁材のうちの前記接着面に塗布された接着剤によって接着固定された、ことを特徴とする請求項2記載の骨組構造。 The column member or the beam member provided with the joint portion is a combination of two flat surfaces of the constituent members that are parallel or substantially parallel with a step formed,
A non-land adjustment plate is attached to the flat surface of one of the two component members, and an adhesion surface is formed by the non-land adjustment plate and the flat surface of the other component member,
The frame structure according to claim 2 , wherein the side plate is bonded and fixed by an adhesive applied to the bonding surface of the column member or the beam member .
前記柱材又は前記梁材に、接合部を設置する接合部設置工程と、
前記補強材の一端又は両端を、前記接合部に連結する補強材連結工程と、を備え、
さらに前記接合部設置工程は、2つの側方プレートを前記柱材又は前記梁材に接着する接着工程と、剥離防止工程と、補強プレート設置工程と、を有し、
前記接着工程では、前記2つの側方プレートを、前記柱材又は前記梁材を挟んで対向するように配置するとともに、前記柱材又は前記梁材に接着固定し、
前記剥離防止工程では、対向プレートと前記側方プレートによって前記柱材又は前記梁材の一部を挟むように配置するとともに、該対向プレートと側方プレートを締付ボルトで固定し、
前記補強プレート設置工程では、前記2つの側方プレートの間に補強プレートを配置するとともに、前記側方プレート又は前記対向プレートに垂直又は略垂直に固定された取付プレートに該補強プレートの両端を取り付け、
前記補強材連結工程では、前記補強材の一端又は両端を、前記接合部のうちそれぞれの前記側方プレートに連結する、
ことを特徴とする骨組構造の補強方法。 In the reinforcing method of the frame structure in which the reinforcing material is installed in the frame structure having the column material and the beam material,
A joint installation step of installing a joint on the column member or the beam member;
A reinforcing material connecting step of connecting one end or both ends of the reinforcing material to the joint portion, and
Further, the joint installation step includes an adhesion step of bonding two side plates to the pillar material or the beam member, a peeling prevention step, and a reinforcing plate installation step,
In the bonding step, the two side plates are arranged so as to face each other with the column material or the beam material interposed therebetween, and are bonded and fixed to the column material or the beam material,
In the peeling prevention step, the counter plate and the side plate are arranged so as to sandwich a part of the column member or the beam member, and the counter plate and the side plate are fixed with a fastening bolt,
In the reinforcing plate installation step, a reinforcing plate is disposed between the two side plates, and both ends of the reinforcing plate are attached to a mounting plate fixed vertically or substantially perpendicular to the side plate or the opposing plate. ,
In the reinforcing material connecting step, one end or both ends of the reinforcing material are connected to each side plate of the joint portion ,
A method for reinforcing a frame structure, characterized by that.
前記接着工程では、2つの前記構成部材のうち一方の構成部材の前記平坦面に不陸調整板を取り付けて該不陸調整板及び他方の構成部材の平坦面によって接着面を形成し、前記柱材又は前記梁材のうちの該接着面に接着剤を塗布するとともに、前記側方プレートを該接着面に接着固定する、ことを特徴とする請求項5記載の骨組構造の補強方法。 The column member or the beam member provided with the joint portion is a combination of two flat surfaces of the constituent members that are parallel or substantially parallel with a step formed,
In the bonding step, a non-land adjustment plate is attached to the flat surface of one of the two component members, and an adhesion surface is formed by the non-land adjustment plate and the flat surface of the other component member, and the column 6. The method for reinforcing a frame structure according to claim 5 , wherein an adhesive is applied to the adhesion surface of the material or the beam material, and the side plate is adhered and fixed to the adhesion surface .
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