JP6368569B2

JP6368569B2 - 既設鉄骨構造物の補強装置

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Publication number: JP6368569B2
Application number: JP2014144836A
Authority: JP
Inventors: 博小松; 桂吾石井
Original assignee: ITC Consulting Inc
Current assignee: ITC Consulting Inc
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2034-07-15
Also published as: JP2016020593A

Description

本発明は、工場建屋のノコギリ屋根や鉄塔などを構成する既設鉄骨構造物の補強装置に関し、更に詳しくは、Ｌ字状に曲げ加工することで形成された一対の辺をそれぞれ有する第１山形鋼材と第２山形鋼材とを、当該第１山形鋼材の曲げ角部と第２山形鋼材の曲げ角部とが互いに近接して平行に配列される背中合わせ状態に組合わせてなるクロス型山形鋼集成体を用いてトラス構造のような鉄骨構造物を構成し、当該鉄骨構造物を構成するクロス型山形鋼集成体を補強するための補強装置に関する。

送電用鉄塔や通信用鉄塔、建屋などを構成する鉄骨構造体には、山形鋼やその他の形鋼で構成されるトラス構造物が用いられる。かかるトラス構造物を用いた既設の送電用鉄塔や通信用鉄塔、建屋などにおいては、これらの立地箇所に地盤崩壊や変動が生じると、鉄塔や建屋の基礎に変位が生じ、トラス構造物を構成する山形鋼等が変形することがある。また、台風の襲来による強風や異常な着雪現象により設計荷重を上回る外力がトラス構造物を構成する山形鋼等に作用した場合には、これら山形鋼等が変形されたり、座屈されたりすることになる。このため、既設のトラス構造物に対しては、その設計条件の見直しに伴い座屈や変形に対する耐力を増強する必要が生じる。従来、このような既設のトラス構造物（鉄骨構造物）を補強する補強装置として、特許文献１に示すものが知られている。

上記特許文献１に示すトラス構造物の補強装置は、Ｌ形の両辺が等しい等辺山形鋼材からなるアングル主柱材（単材）の長さ方向に延在するＴ型鋼を設け、アングル主柱材の内側折曲部に、Ｔ型鋼を構成する突板部の先端を当接し、さらにＴ型鋼の長さ方向に一定の間隔を離して設けられたステッフナーの先端部をアングル主柱材の内側面に当接するとともに、アングル主柱材とＴ型鋼とを主柱材用当接板とＴ型鋼用当接板を介してボルトナットで緊締することによりアングル主柱材を補強するものである。

しかしながら、上述のような従来の補強装置においては、アングル主柱材の内側折曲げ形状に合わせて加工された基板部及び突板部を有する特別なＴ型鋼材を用意する必要があるとともにアングル主柱材の内側面に当接するステッフナーをＴ型鋼の長さ方向に一定の間隔を離して設けなければならない。そのため、Ｔ型鋼の作成コストが上昇し、かつＴ型鋼自体が重量化するほか、高所など厳しい作業環境下での組付け作業を困難にし、多くの作業時間を要するとともに補強工事のコストが上昇するという問題がある。

また、近年にあっては、地球的規模の気候変動に伴い、従前には見られなかった地域にも大量の雪が積もるようになってきている。その結果、工場の建屋やハウス栽培建屋などにおいて、これらの屋根に設計荷重を上回る量の雪が積もった場合には、これらの屋根を構成するトラス構造体のトラス部材が折れ曲がったり座屈されたりして、屋根そのものが倒壊し、建屋内の各種設備や栽培品に多大な損害を与えることが発生している。

例えば、上述した工場建屋のノコギリ屋根を構成するトラス構造物は、等辺山形鋼からなる水平材と、この水平材に対して所定の角度斜め上方に向け傾斜して対向配置された等辺山形鋼からなる傾斜材と、水平材と傾斜材との間を水平材及び傾斜材の長さ方向に間隔をおいて複数箇所で結合する等辺山形鋼からなる垂直材と、垂直材で区切られた水平材と傾斜材との間に対角線状に配置して両者を結合する等辺山形鋼からなる筋がい材とから構成されている。

ところで、このようなノコギリ屋根を構成するトラス構造物において、これを構成する
等辺山形鋼の補強には、例えば、上述した特許文献１に示す補強方式が利用されることが考えられる。しかしながら、水平材、傾斜材、つか材等に等辺山形鋼からなる単材を用いているとは限らず、多くの場合、水平材、傾斜材及びつか材などには、上述したクロス型山形鋼材が使用されている。したがって、クロス型山形鋼材からなる水平材、傾斜材及びつか材などの補強には、特許文献１に示す補強方式を利用できないのが現状である。

特開昭５８−０３７２６８号公報

本発明は、上述したような従来の問題を解決するためになされたもので、既存の鉄骨構造物を構成するクロス型山形鋼集成体に何らの加工を施すことなく、かつ最小限の材料を利用して既存のクロス型山形鋼集成体を容易かつ確実に補強することができ、併せて、作業時間の短縮及び補強工事の低コスト化を可能にした既設鉄骨構造物の補強装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、Ｌ字状に曲げ加工することで形成された一対の辺をそれぞれ有する第１山形鋼材と第２山形鋼材とを、当該第１山形鋼材の曲げ角部と第２山形鋼材の曲げ角部とが互いに近接して平行に配列される背中合わせ状態に組合わせ、かつ前記第１山形鋼材と前記第２山形鋼材を当該第１山形鋼材の曲げ角部と第２山形鋼材の曲げ角部との間に介在された複数の結合部材により一体に結合してなるクロス型山形鋼集成体を用いて構成される既設鉄骨構造物の補強装置であって、前記第１山形鋼材の辺の幅より大きい幅を有し、当該幅方向の一端縁が前記第１山形鋼材の内側隅部に当接しかつ前記第１山形鋼材の両辺が形成する開口部の角度が二分される中間に位置するようにして前記第１山形鋼材の長さ方向の全長に亘り延在して配置された第１補強板材と、前記第２山形鋼材の辺の幅より大きい幅を有し、当該幅方向の一端縁が前記第２山形鋼材の内側隅部に当接しかつ前記第２山形鋼材の両辺が形成する開口部の角度が二分される中間に位置するようにして前記第２山形鋼材の長さ方向の全長に亘り延在して配置された第２補強板材と、前記第１または第２山形鋼材の幅の２倍以上の幅を有し、かつ前記第１山形鋼材の曲げ角部と前記第２山形鋼材の曲げ角部との間に前記第１山形鋼材と前記第２山形鋼材が面対称になるようにして前記第１及び第２山形鋼材の長さ方向の全長に亘り延在して配置された第３補強板材と、前記第１、第２及び第３補強板材の長さ方向の複数箇所で前記第３補強板材に支持され、かつ前記第１補強板材を前記第１山形鋼材に一体に固定するとともに前記第２補強板材を前記第２山形鋼材に一体に固定する複数の固定機構とを備え、前記固定機構は、前記第１山形鋼材の外側へ突出する前記第１補強板材の先端部に第１の固定用ボルト・ナットにより一端がそれぞれ固定された第１及び第２の固定金具と、前記第２山形鋼材の外側へ突出する前記第２補強板材の先端部に第２の固定用ボルト・ナットにより一端がそれぞれ固定された第３及び第４の固定金具と、前記第３補強板材の一方の先端部に第３の固定用ボルト・ナットにより一端がそれぞれ固定された第５及び第６の固定金具と、前記第３補強板材の他方の先端部に第４の固定用ボルト・ナットにより一端がそれぞれ固定された第７及び第８の固定金具と、前記第２の固定金具の他端と該他端に対向する前記第５の固定金具の他端とを互いに接近する方向に締め付けることで前記第１補強板材を前記第１山形鋼材の内側隅部に圧接させる第１の締め付け用ボルト・ナットと、前記第３の固定金具の他端と該他端に対向する前記第６の固定金具の他端とを互いに接近する方向に締め付けることで前記第２補強板材を前記第２山形鋼材の内側隅部に圧接させる第２の締め付け用ボルト・ナットと、前記第１の固定金具の他端と該他端に対向する前記第７の固定金具の他端とを互いに接近する方向に締め付けることで前記第１補強板材を前記第１山形鋼材の内側隅部に圧接させる第３の締め付け用ボルト・ナットと、前記第４の固定金具の他端と該他端に対向する前記第８の固定金具の他端とを互いに接近する方向に締め付けることで前記第２補強板材を前記第２山形鋼材の内側隅部に圧接させる第４の締め付け用ボルト・ナットとを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の既設鉄骨構造物の補強装置において、前記第３補強板材の前記第１山形鋼材と前記第２山形鋼材とを結合する前記各結合部材と対応する前記第３補強板材の箇所に前記結合部材との干渉をなくす切欠き部がそれぞれ設けられ、前記各切欠き部は、前記第３補強板材が前記第１山形鋼材の曲げ角部と前記第２山形鋼材の曲げ角部との間に配置された後に補強板により補強されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２記載の既設鉄骨構造物の補強装置前記第１〜第４の固定用ボルト・ナットは、締め付け用のナットのほかに該締め付け用のナットの緩みを防止するロックナットを備えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の既設鉄骨構造物の補強装置において、前記第１〜第４の締め付け用ボルト・ナットは、締め付け用のナットのほかに該締め付け用のナットの緩みを防止するロックナットを備えることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の既設鉄骨構造物の補強装置において、前記第１〜第８の固定金具は、これら固定金具の剛性を増大するための補強用リブを有することを特徴とする。

本発明に係る既設鉄骨構造物の補強装置によれば、既存の鉄骨構造物を構成するクロス型山形鋼集成体に何らの加工を施すことなく、かつ最小限の材料を利用して既存のクロス型山形鋼集成体を容易かつ確実に補強することができ、併せて、補強に要する作業時間を短縮できるとともに補強工事の低コスト化が可能になる。

本発明に係る補強装置を工場建屋のノコギリ屋根を構成する既設の鉄骨構造物であるトラス構造物に適用した場合の一例を示す一部の概略側面図である。図１のＡ部分を拡大して示す平面図である。図２のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。図２のＣ−Ｃ線に沿う拡大断面図である。図４のＤ−Ｄ線に沿う第３補強板材の一部の側面図である。本発明に係る補強装置により既存のクロス型山形鋼集成体を補強した状態を示す要部の拡大斜視図である。本発明に係る補強装置を構成する第１及び第２の固定金具と第１補強板材との配置関係を示す一部の拡大斜視図である。本発明に係る補強装置を構成する第３及び第４の固定金具と第２補強板材との配置関係を示す一部の拡大斜視図である。本発明に係る補強装置を構成する第５〜第８の固定金具と第３補強板材と固定金具との配置関係を示す一部の拡大斜視図である。

以下、本発明に係る既設鉄骨構造物の補強装置の実施の形態について、図１〜図９を参照して詳細に説明する。
例えば、工場建屋のノコギリ屋根を構成する鉄骨構造物（トラス構造物）１０は、図１に示すように、水平材１１と、この水平材１１に対して所定の角度斜め上方に向け傾斜し
て対向配置された傾斜材１２と、水平材１１と傾斜材１２との間を水平材１１及び傾斜材１２の長さ方向に間隔をおいて複数箇所で結合する垂直材１３と、垂直材１３で区切られた水平材１１と傾斜材１２との間に対角線状に配置して両者を結合する筋がい材１４とから構成されている。また、各垂直材１３の両端及び各筋がい材１４の両端は、水平材１１及び傾斜材１２に設けられたガセットプレート１５、１６を介して水平材１１と傾斜材１２に結合されている。

上記ノコギリ屋根用の鉄骨構造物１０のうち、少なくとも垂直材１３がクロス型山形鋼集成体２０から構成されている。かかるクロス型山形鋼集成体２０からなる垂直材１３は、図２〜図６に示すように、横断面形状がＬ字状を呈するように曲げ加工されてなる等辺山形鋼からなる所定長さの第１山形鋼材２１と、同様に横断面形状がＬ字状を呈するように曲げ加工されてなる等辺山形鋼からなる所定長さの第２山形鋼材２２とを、第１山形鋼材２１の曲げ角部２１ｃと第２山形鋼材２２の曲げ角部２２ｃとが互いに近接して平行に配列される背中合わせ状態に組合わせることで構成される。

かかる第１山形鋼材２１は、Ｌ字状に曲げ加工することで形成された一対の辺２１ａ及び２１ｂを有し、また、第２山形鋼材２２は、Ｌ字状に曲げ加工することで形成された一対の辺２２ａ及び２２ｂを有している。また、このように第１山形鋼材２１と第２山形鋼材２２とを互いに背中合わせ状態に組合わせることにより、クロス型山形鋼集成体２０の長さ方向と直交する全体の横断面形状は、第１山形鋼材２２の辺２１ａ、２１ｂ及び第２山形鋼材２２の辺２２ａ、２２ｂが十字状に配置される横断面形状を呈している。

また、第１山形鋼材２１と第２山形鋼材２２とは、第１山形鋼材２１の折り曲げ角部２１ｃと第２山形鋼材２２の曲げ角部２２ｃとの間に形成された隙間に、短冊状の鋼材からなる一対の結合部材２３、２４が挿入され、この結合部材２３、２４を十字状に配置することにより、結合部材２３の両端部を第１山形鋼材２１の一方の辺２１ａと第２山形鋼材２２の一方の辺２２ａに外側からそれぞれ当接して、結合部材２３の両端部と第１山形鋼材２１の一方の辺２１ａ及び第２山形鋼材２２の一方の辺２２ａとをそれぞれボルトナット２５に一体に固定する。さらに、結合部材２４の両端部を第１山形鋼材２１の他方の辺２１ｂと第２山形鋼材２２の他方の辺２２ｂに外側からそれぞれ当接して、結合部材２４の両端部と第１山形鋼材２１の他方の辺２１ｂ及び第２山形鋼材２２の一方の辺２２ｂとをそれぞれボルトナット２６に一体に固定する。このような結合部材２３、２４は、第１山形鋼材２１及び第２山形鋼材２２の長さ方向に沿い一定の間隔で設けられている。

なお、本実施の形態では、垂直材１３のみがクロス型山形鋼集成体から構成されている場合について説明したが、これに限らず、水平材１１、傾斜材１２及び筋がい材１４をクロス型山形鋼集成体から構成してもよい。また、ノコギリ屋根用の鉄骨構造物を構成する鋼材は、クロス型山形鋼集成体と平鋼、ＣＴ鋼、チャネル鋼等の型鋼を併用することも可能である。

クロス型山形鋼集成体２０を補強する補強装置は、図２〜図８に示すように、第１山形鋼材２１の補強に用いられる第１補強板材３１と、第２山形鋼材２２の補強に用いられる第２補強板材３２と、第１及び第２山形鋼材２１、２２の補強と第１及び第２補強板材３１、３２の支持を兼ねた第３補強板材３３と、第３補強板材３３を支点にして、第１乃至第４の締め付け用ボルト・ナット５３〜５６で締め付けることにより第１〜第８の固定金具４１〜４８に対しクロス型山形鋼集成体２０の軸心に向け移動する締め付け力を作用させて第１補強板材３１と第１山形鋼材２１、及び第２補強板材３２と第２山形鋼材２２とをそれぞれ一体化する複数の固定機構４０を備えて構成される。

第１補強板材３１は、図２及び図３と図６及び図７に示すように、第１山形鋼材２１の
辺２１ａ及び辺２１ｂの幅より大きい幅で、かつ第１山形鋼材２１と略同一の長さを有する平鋼からなり、この平鋼からなる第１補強板材３１の幅方向の一端縁が第１山形鋼材２１の内側隅部に当接しかつ両方の辺２１ａと辺２１ｂが形成する開口部の角度が二分される中間に位置するようにして第１山形鋼材２１の長さ方向の全長に亘り延在して配置されている。また、第１補強板材３１の幅方向の他端縁寄りには、固定機構４０を装着するためのボルト挿通穴が第１補強板材３１の長さ方向に沿い一定の間隔（例えば５００ｍｍ）で形成されている。

第２補強板材３２は、図２及び図３と図６及び図７に示すように、第２山形鋼材２２の辺２２ａ及び辺２１ｂの幅より大きい幅で、かつ第２山形鋼材２２と略同一の長さを有する平鋼からなり、この平鋼からなる第２補強板材３２の幅方向の一端縁が第２山形鋼材２２の内側隅部に当接しかつ両方の辺２２ａと辺２１ｂ辺２２ａが形成する開口部の角度が二分される中間に位置するようにして第２山形鋼材２２の長さ方向の全長に亘り延在して配置されている。また、第２補強板材３２の幅方向の他端縁寄りには、固定機構４０を装着するためのボルト挿通穴が第１補強板材３１の長さ方向に沿い一定の間隔（例えば５００ｍｍ）で形成されている。

第３補強板材３３は、図２〜図６及び図９に示すように、第１または第２山形鋼材２１または２２の辺の幅の２倍以上の幅で、かつ第１または第２山形鋼材２１または２２と略同一の長さを有する平鋼からなり、この第３補強板材３３の長さ方向は、第１及び第２山形鋼材２１、２２の長さ方向の全長に亘り延在して配置される。そして、該第３補強板材３３の幅方向は、第１山形鋼材２１の曲げ角部２１ｃの稜線と第２山形鋼材２２の曲げ角部２２ｃの稜線とで形成される仮想平面と直交する方向に延在するようにして、第１山形鋼材２１の曲げ角部２１ｃと第２山形鋼材２２の曲げ角部２２ｃとの間に形成される隙間に挿通されるように配置されている。この場合、第３補強板材３３を幅方向に２等分する位置が仮想平面と一致し、仮想平面を中心とする第３補強板材３３の幅方向の外方への突出長さは等しくなっている。また、第３補強板材３３の幅方向の両端縁には、固定機構４０を装着するためのボルト挿通穴３３１が第３補強板材３３の長さ方向に沿い一定の間隔（例えば５００ｍｍ）で形成されている。

第３補強板材３３の幅方向の一端縁には、図４、図５及び図９に示すように、結合部材２３、２４との干渉をなくす切欠き部３３２が第３補強板材３３の長さ方向に沿い一定の間隔（例えば５００ｍｍ）で形成され、この切欠き部３３２は、隣り合うボルト挿通穴３３１の中間に位置して設けられている。また、各切欠き部３３２は、一対の補強板３４により補強されるように構成されている。すなわち、第３補強板材３３が第１山形鋼材２１の曲げ角部２１ｃと第２山形鋼材２２の曲げ角部２２ｃとの間に配置された後に、切欠き部３３２が塞がれるように、一対の補強板３４を第３補強板材３３の両面に押し当て、両補強板３４をボルトナット３５により一体に固定される構成になっている。

固定機構４０は、図２〜図４及び図６〜図９に示すように、第１〜第８の固定金具４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８と、第１〜第４の固定用ボルト・ナット４９、５０、５１、５２と、第１〜第４の締め付け用ボルト・ナット５３、５４、５５、５６とを備える。
なお、第１〜第８の固定金具４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８は鋼板により同一形状に加工されている。

第１の固定金具４１は、第１山形鋼材２１の開口部から外側へ突出する第１補強板材３１の幅方向の一方の先端部と、後述する第７の固定金具４７の他端部と間に差し渡し状態に配置されるものであり、この第１の固定金具４１は、それ自体の剛性を増大するための補強用リブ４１１を有している。また、第２の固定金具４２は、第１山形鋼材２１の開口
部から外側へ突出する第１補強板材３１の幅方向の一方の先端部と、後述する第５の固定金具４５の他端部と間に差し渡し状態に配置されるものであり、この第２の固定金具４２は、それ自体の剛性を増大するための補強用リブ４２１を有している。

上述のように配置された第１の固定金具４１の一端と第２の固定金具４２の一端は、それぞれ第１山形鋼材２１から外側へ突出する第１補強板材３１の幅方向の一方の先端部に該先端部を両面から挟持するように対向配置されており、そして、これら第１及び第２の固定金具４１及び第２の固定金具４２の一端は、これを貫通する複数の第１の固定用ボルト・ナット５７により第１補強板材３１の幅方向の一方の先端部に一体に固定されている。なお、図示省略したが、第１の固定用ボルト・ナット４９は、締め付けナット４９ａのほかに該締め付けナットの緩みを防止するロックナットを備えている。

第３の固定金具４３は、第２山形鋼材２２の開口部から外側に突出する第２補強板材３２の幅方向の一方の先端部と、後述する第６の固定金具４６の他端部と間に差し渡し状態に配置されるものであり、この第３の固定金具４３は、それ自体の剛性を増大するための補強用リブ４３１を有している。また、第４の固定金具４４は、第２山形鋼材２２の開口部から外側に突出する第２補強板材３２の先端部と、後述する第８の固定金具４８の他端部と間に差し渡し状態に配置されるものであり、この第４の固定金具４４は、それ自体の剛性を増大するための補強用リブ４４１を有している。

上述のように配置された第３の固定金具４３の一端と第４の固定金具４４の一端は、それぞれ第２山形鋼材２２から外側へ突出する第２補強板材３２の幅方向の一方の先端部を両面から挟持するように対向配置され、これら第３及び第４の固定金具４３及び４４の一端は、これを貫通する複数の第２の固定用ボルト・ナット５０により第２補強板材３２の先端部に一体に固定されている。なお、図示省略したが、第２の固定用ボルト・ナット５０は、締め付けナット５０ａのほかに該締め付けナットの緩みを防止するロックナットを備えている。

第５の固定金具４５は、第３補強板材３３の幅方向の一方の先端部と第２の固定金具４２の他端部との間に差し渡し状態に配置されるものであり、この第５の固定金具４５は、それ自体の剛性を増大するための補強用リブ４５１を有している。また、第６の固定金具４６は、第３補強板材３３の幅方向の一方の先端部と第３の固定金具４３の他端部との間に差し渡し状態に配置されるものであり、この第６の固定金具４６は、それ自体の剛性を増大するための補強用リブ４６１を有している。

上述のように配置された第５の固定金具４５の一端と第６の固定金具４６の一端は、それぞれ第３補強板材３３の一方の先端部を両面から挟持するように対向配置され、これら第５及び第６の固定金具４５及び４６の一端は、これを貫通する複数の第３の固定用ボルト・ナット５１により第３補強板材３３の一方の先端部に一体に固定されている。なお、図示省略したが、第３の固定用ボルト・ナット５１は、締め付けナット５１ａのほかに該締め付けナットの緩みを防止するロックナットを備えている。

第７の固定金具４７は、第３補強板材３３の幅方向の他方の先端部と第１の固定金具４１の他端部との間に差し渡し状態に配置されるものであり、この第７の固定金具４７は、それ自体の剛性を増大するための補強用リブ４７１を有している。また、第８の固定金具４８は、第３補強板材３３の幅方向の他方の先端部と第４の固定金具４４の他端部との間に差し渡し状態に配置されるものであり、この第８の固定金具４８は、それ自体の剛性を増大するための補強用リブ４６１を有している。

上述のように配置された第７の固定金具４７の他端と第８の固定金具４６の他端は、そ
れぞれ第３補強板材３３の幅方向の他方の先端部を両面から挟持するように対向配置され、これら第７及び第８の固定金具４７及び４８の他端は、これを貫通する複数の第４の固定用ボルト・ナット５２により第３補強板材３３の他方の先端部に一体に固定されている。なお、図示省略したが、第４の固定用ボルト・ナット５２は、締め付けナット５２ａのほかに該締め付けナットの緩みを防止するロックナットを備えている。

第１〜第４の締め付け用ボルト・ナット５３、５４、５５、５６は、第１〜第８の固定金具４１〜４８を介して第１補強板材３１に第１山形鋼材２１の内側隅部への押圧力を付与し、かつ第２補強板材３２に第２山形鋼材２２の内側隅部への押圧力を付与して第１補強板材３１と第１山形鋼材２１及び第２補強板材３２と第２山形鋼材２２とを一体化し、第１山形鋼材２１と第２山形鋼材２２とを組み合わせてなるクロス型山形鋼集成体２０を補強し、その曲げ及び座屈強度を高めるためのものである。

これを実現するために本実施の形態においては、図２及び図３に示すように、第２の固定金具４２の他端と第５の固定金具４５の他端が隙間を介して相対向配置されており、これら相対向する第２の固定金具４２の他端及び第５の固定金具４５の他端に軸線を一致して形成された複数のボルト穴に第１の締め付け用ボルト・ナット５３を挿通し、この第１の締め付け用ボルト・ナット５３により、第２及び第５の固定金具４２と４５の両方の他端を互いに接近する方向に締め付け締め付けることで、第１補強板材３１の幅方向の一端縁が第１山形鋼材２１の内側隅部に圧接されるように構成されている。なお、図示省略したが、第１の締め付け用ボルト・ナット５３は、締め付けナット５３ａのほかに該締め付けナットの緩みを防止するロックナットを備えている。

また、図２及び図３に示すように、第１の固定金具４１の他端と第７の固定金具４７の他端は隙間を介して相対向配置されており、これら相対向する第１の固定金具４１の他端及び第７の固定金具４７の端部に軸線を一致して形成された複数のボルト穴に第３の締め付け用ボルト・ナット５５を挿通し、この第３の締め付け用ボルト・ナット５５により、第１及び第７の固定金具４１と４７の両方の他端を互いに接近する方向に締め付けることで、第１補強板材３１の幅方向の一端縁が第１山形鋼材２１の内側隅部に圧接されるように構成されている。なお、図示省略したが、第３の締め付け用ボルト・ナット５５は、締め付けナット５５ａのほかに該締め付けナットの緩みを防止するロックナットを備えている。

また、図３に示すように、第３の固定金具４３の他端と第６の固定金具４６の他端は隙間を介して相対向配置されており、これら相対向する第３の固定金具４３の他端及び第６の固定金具４６の他端に軸線を一致して形成された複数のボルト穴に第２の締め付け用ボルト・ナット５４を挿通し、この第２の締め付け用ボルト・ナット５４により、第３及び第６の固定金具４３と４６の両方の他端を互いに接近する方向に締め付けることで、第２補強板材３２の幅方向の一端縁が第２山形鋼材２２の内側隅部に圧接されるように構成されている。なお、図示省略したが、第２の締め付け用ボルト・ナット５４は、締め付けナット５４ａのほかに該締め付けナットの緩みを防止するロックナットを備えている。

また、図３に示すように、第４の固定金具４４の他端と第８の固定金具４８の他端は隙間を介して相対向配置されており、これら相対向する第４の固定金具４４の他端及び第８の固定金具４８の他端に軸線を一致して形成された複数のボルト穴に第４の締め付け用ボルト・ナット５６を挿通し、この第４の締め付け用ボルト・ナット５６により、第４及び第８の固定金具４４と４８の両方の他端を互いに接近する方向に締め付けることで、第２補強板材３２の幅方向の一端縁が第２山形鋼材２２の内側隅部に圧接されるように構成されている。なお、図示省略したが、第４の締め付け用ボルト・ナット５６は、締め付けナット５６ａのほかに該締め付けナットの緩みを防止するロックナットを備えている。

次に、上記のように構成された補強装置を用いて、鉄骨構造物（トラス構造物）を構成する既存のクロス型山形鋼集成体２０を補強する場合の施行手順の一例について説明する。
まず、工場等において、第１補強板材３１の幅方向の一端に、第１補強板材３１の長さ方向に沿い一定の間隔（例えば５００ｍｍ）で形成された各ボルト挿通穴の箇所に、固定機構４０を構成する第１及び第２の固定金具４１、４２の一端を第１の固定用ボルト・ナット４９により、図３及び図７に示すような状態に仮組付けしておく。同様にして、第２補強板材３２の幅方向の一端に、第２補強板材３２の長さ方向に沿いに一定の間隔（例えば５００ｍｍ）で形成された各ボルト挿通穴の箇所に、固定機構４０を構成する第３及び第４の固定金具４３、４４の一端を第２の固定用ボルト・ナット５０により、図３及び図８に示すような状態に仮組付けしておく。さらに、第３補強板材３３の幅方向の一端に、第３補強板材３３の長さ方向に沿い一定の間隔（例えば５００ｍｍ）で形成された各ボルト挿通穴３３１の箇所に、固定機構４０を構成する第５及び第６の固定金具４５、４６の一端を第３の固定用ボルト・ナット５１により、図３及び図８に示すような状態に仮組付けしておく。

上述のように第１及び第２の固定金具４１、４２が仮組付けされた第１補強板材３１、第３及び第４の固定金具４３、４４が仮組付けされた第２補強板材３２及び、第５及び第６の固定金具４５、４６が仮組付けされた第３補強板材３３を、補強を要する鉄骨構造物の設置現場に運び込む。

次いで、第５及び第６の固定金具４５、４６を仮組付けた第３補強板材３３の幅方向の他端側を第１山形鋼材２１の曲げ角部２１ｃと第２山形鋼材２２の曲げ角部２２ｃとの間の隙間に挿通した後、その挿通端である第３補強板材３３の幅方向の他端に、第３補強板材３３の長さ方向に沿い一定の間隔（例えば５００ｍｍ）で形成された各ボルト挿通穴の箇所に、固定機構４０を構成する第７及び第８の固定金具４７、４８の一端を第４の固定用ボルト・ナット５２により、図３及び図８に示すような状態に仮組付けする。さらに、第３補強板材３３の各切欠き部３３２に、切欠き部３３２が塞がれるように一対の補強板３４を第３補強板材３３の両面に押し当て、この両補強板３４をボルトナット３５により固定する。

次に、第２の固定金具４２の他端と第５の固定金具４５の他端を相対向させ、その両他端に軸線を一致して形成されたボルト穴に第１の締め付け用ボルト・ナット５３を挿通し、この第１の締め付け用ボルト・ナット５３の締め付けナット５３ａを締め付け方向に操作して第２の固定金具４２の他端と第５の固定金具４５の他端とを仮締め付けする。さらに、第１の固定金具４１の他端と第７の固定金具４７の他端を相対向させ、その両他端に軸線を一致して形成されたボルト穴に第３の締め付け用ボルト・ナット５５を挿通し、この第３の締め付け用ボルト・ナット５５の締め付けナット５５ａを締め付け方向に操作して第１の固定金具４１の他端と第７の固定金具４７の他端とを仮締め付けする。

次いで、第３の固定金具４３の他端と第６の固定金具４６の他端を相対向させ、その両他端に軸線を一致して形成されたボルト穴に第２の締め付け用ボルト・ナット５４を挿通し、この第２の締め付け用ボルト・ナット５４の締め付けナット５４ａを締め付け方向に操作して第３の固定金具４３の他端と第６の固定金具４６の他端とを仮締め付けする。さらに、第４の固定金具４４の他端と第８の固定金具４８の他端を相対向させ、その両他端に軸線を一致して形成されたボルト穴に第４の締め付け用ボルト・ナット５６を挿通し、この第４の締め付け用ボルト・ナット５６の締め付けナット５６ａを締め付け方向に操作して第３の固定金具４３の他端と第８の固定金具４８の他端とを仮締め付けする。

しかる後、第１山形鋼材２１に対する第１補強板材２１の配置位置及び姿勢が第１山形鋼材３１の開口部の角度を二分する中間位置に保持されているかを確認し、さらに、第２山形鋼材２２に対する第２補強板材３２の配置位置及び姿勢が第２山形鋼材２１の開口部の角度を二分する中間位置に保持されているかを確認する。かかる状態が確認されたならば、第１〜第４の固定用ボルト・ナット４９、５０、５１、５２を本締めする。

すなわち、第１の固定用ボルト・ナット４９を本締めすることにより、第１及び第２の固定金具４１と４２の一端を第１補強板材３１の幅方向の一方の先端部に一体に固定する。さらに、第２の固定用ボルト・ナット５０を本締めすることにより、第３及び第４の固定金具４３と４４の一端を第２補強板材３２の幅方向の一方の先端部に一体に固定する。同様にして、第３の固定用ボルト・ナット５１を本締めすることにより、第５及び第６の固定金具４５と４６の一端を第３補強板材３３の一方の先端部に一体に固定する。さらに、第４の固定用ボルト・ナット５２を本締めすることにより、第７及び第８の固定金具４７と４８の一端を第３補強板材３３の他方の先端部に一体に固定する。その後、第１乃至第３の締め付け用ボルト・ナット５３〜５６をそれぞれ本締めする。

第１の締め付け用ボルト・ナット５３の締め付け用ナット５３ａが本締めされることにより、第２の固定金具４２の他端と第５の固定金具４５の他端が互いに接近する方向に締め付けられ、さらに第３の締め付け用ボルト・ナット５５の締め付け用ナット５５ａが本締めされることにより、第１の固定金具４１の他端と第７の固定金具４７の他端が互いに接近する方向に締め付けられる。これにより、第１補強板材３１の幅方向の一端縁が第１山形鋼材２１の内側隅部に強力に圧接され、第１補強板材３１と第１山形鋼材２１が一体化されることになる。なお、第１及び第３の締め付け用ボルト・ナット５３及び５５が本締めされた後は、図示省略のロックナットを締め付けることにより、それぞれの締め付け用ボルト・ナットの緩みを防止できる。

また、第２の締め付け用ボルト・ナット５４の締め付け用ナット５４ａが本締めされることにより、第３の固定金具４３の他端と第６の固定金具４６の他端が互いに接近する方向に締め付けられ、さらに第４の締め付け用ボルト・ナット５６の締め付け用ナット５６ａが本締めされることにより、第４の固定金具４４の他端と第８の固定金具４８の他端が互いに接近する方向に締め付けられる。これにより、第２補強板材３２の幅方向の一端縁が第２山形鋼材２２の内側隅部に強力に圧接され、第２補強板材３２と第２山形鋼材２２が一体化されることになる。なお、第２及び第４の締め付け用ボルト・ナット５４及び５６が本締めされた後は、図示省略のロックナットを締め付けることにより、それぞれの締め付け用ボルト・ナットの緩みを防止できる。

このように構成された本実施の形態に示す既設鉄骨構造物の補強装置によれば、第１及び第２山形鋼材２１、２２を、その一方の辺同士が互いに近接して平行に配列されるように組合わせてなるクロス型山形鋼集成体２０を用いて鉄骨構造物１０を構成したので、クロス型山形鋼集成体２０を構成する第１山形鋼材２１の第１補強板材３１及び第２山形鋼材２２の第２補強板材３２に市販の平鋼を使用することができるとともに、クロス型山形鋼集成体２０の外周囲を取り巻くように互いに連結して配置された第１乃至第８の固定金具４１〜４８の周方向の四箇所に設けられた第１乃至第４の締め付け用ボルト・ナット５３〜５６で締め付けると、第３補強板材３３を面対称にして配置された第１乃至第８の固定金具４１〜４８に対し、第３補強板材３３を支点にしてクロス型山形鋼集成体２０の軸心に向け移動する締め付け力を作用させる構成にしたので、第１補強板材３１の幅方向の一端縁を第１山形鋼材２１の内側隅部に強力に圧接させて第１山形鋼材２１と第１補強板材３１を一体化できるとともに、第２補強板材３２の幅方向の一端縁を第２山形鋼材２２の内側隅部に強力に圧接させて第２山形鋼材２２と第２補強板材３２を一体化できる。これに伴い、鉄骨構造物を構成する既存のクロス型山形鋼集成体２０に何らの加工を施すこ
となく、かつ最小限の材料を利用して既存のクロス型山形鋼集成体を容易かつ確実に補強することができるほか、補強施行時の固定用部品の取り扱いや管理が容易で、かつ簡素化でき、併せて、補強に要する作業時間を短縮できるとともに補強工事の低コスト化が可能になる。
因みに、本実施の形態に示す既設鉄骨構造物の補強装置によれば、クロス型山形鋼集成体２０の曲げ強度及び座屈強度を、従来のクロス型山形鋼集成体に比較して、１．５倍から２倍程度まで向上することが確認されている。

また、本発明によれば、第１〜第４の固定用ボルト・ナット４９〜５２及び第１〜第４の締め付け用ボルト・ナット５３〜５６は、それぞれロックナットを備える構成にすることにより、本締めされた第１〜第４の固定用ボルト・ナット及び第１〜第４の締め付け用ボルト・ナットの緩みを防止でき、既存山形鋼材の補強状態を安定して維持できる。

また、本発明によれば、固定機構４０を構成する第１〜第８の固定金具４１〜４８は補強用リブを有しているため、各固定金具の剛性が向上し、固定機構による補強板材と山形鋼材との一体化を、より強固にできる。

なお、本発明に係る鉄骨構造物の補強装置は、上記実施の形態に示す工場建屋のノコギリ屋根を構成するトラス構造物に限らず、プラットトラス、トラス柱、トラス梁などを構成するクロス型山形鋼集成体にも適用でいることは勿論であり、特許請求の範囲に記載した要件を逸脱しない範囲において種々変更することは勿論である。また、本発明におけるクロス型山形鋼集成体は、上記実施の形態に示すような等辺山形鋼から構成されたものに限らず、不等辺山形鋼から構成されたものであってもよい。また、クロス型山形鋼集成体２０を補強する場合の施行手順は、上記実施の形態で述べた方法に限定されず、作業現場の環境及び状況に応じて種々変更される。

１０…鉄骨構造物（トラス構造物）
２０…クロス型山形鋼集成体
２１…第１山形鋼材
２２…第２山形鋼材
３１…第１補強板材
３２…第２補強板材
３３…第３補強板材
４０…固定機構
４１…第１の固定金具
４２…第２の固定金具
４３…第３の固定金具
４４…第４の固定金具
４５…第５の固定金具
４６…第６の固定金具
４７…第７の固定金具
４８…第８の固定金具
４９…第１の固定用ボルト・ナット
５０…第２の固定用ボルト・ナット
５１…第３の固定用ボルト・ナット
５２…第４の固定用ボルト・ナット
５３…第１の締め付け用ボルト・ナット
５４…第２の締め付け用ボルト・ナット
５５…第３の締め付け用ボルト・ナット
５６…第４の締め付け用ボルト・ナット

Claims

Ｌ字状に曲げ加工することで形成された一対の辺をそれぞれ有する第１山形鋼材と第２山形鋼材とを、当該第１山形鋼材の曲げ角部と第２山形鋼材の曲げ角部とが互いに近接して平行に配列される背中合わせ状態に組合わせ、かつ前記第１山形鋼材と前記第２山形鋼材を当該第１山形鋼材の曲げ角部と第２山形鋼材の曲げ角部との間に介在された複数の結合部材により一体に結合してなるクロス型山形鋼集成体を用いて構成される既設鉄骨構造物の補強装置であって、
前記第１山形鋼材の辺の幅より大きい幅を有し、当該幅方向の一端縁が前記第１山形鋼材の内側隅部に当接しかつ前記前記第１山形鋼材の両辺が形成する開口部の角度が二分される中間に位置するようにして前記第１山形鋼材の長さ方向の全長に亘り延在して配置された第１補強板材と、
前記第２山形鋼材の辺の幅より大きい幅を有し、当該幅方向の一端縁が前記第２山形鋼材の内側隅部に当接しかつ前記前記第２山形鋼材の両辺が形成する開口部の角度が二分される中間に位置するようにして前記第２山形鋼材の長さ方向の全長に亘り延在して配置された第２補強板材と、
前記第１または第２山形鋼材の辺の幅の２倍以上の幅を有し、かつ前記第１山形鋼材の曲げ角部と前記第２山形鋼材の曲げ角部との間に前記第１山形鋼材と前記第２山形鋼材が面対称になるようにして前記第１及び第２山形鋼材の長さ方向の全長に亘り延在して配置された第３補強板材と、
前記第１、第２及び第３補強板材の長さ方向の複数箇所で前記第３補強板材に支持され、かつ前記第１補強板材を前記第１山形鋼材に一体に固定するとともに前記第２補強板材を前記第２山形鋼材に一体に固定する複数の固定機構とを備え、
前記固定機構は、
前記第１山形鋼材の外側へ突出する前記第１補強板材の先端部に第１の固定用ボルト・ナットにより一端がそれぞれ固定された第１及び第２の固定金具と、
前記第２山形鋼材の外側へ突出する前記第２補強板材の先端部に第２の固定用ボルト・ナットにより一端がそれぞれ固定された第３及び第４の固定金具と、
前記第３補強板材の一方の先端部に第３の固定用ボルト・ナットにより一端がそれぞれ固定された第５及び第６の固定金具と、
前記第３補強板材の他方の先端部に第４の固定用ボルト・ナットにより一端がそれぞれ固定された第７及び第８の固定金具と、
前記第２の固定金具の他端と該他端に対向する前記第５の固定金具の他端とを互いに接近する方向に締め付けることで前記第１補強板材を前記第１山形鋼材の内側隅部に圧接させる第１の締め付け用ボルト・ナットと、
前記第３の固定金具の他端と該他端に対向する前記第６の固定金具の他端とを互いに接近する方向に締め付けることで前記第２補強板材を前記第２山形鋼材の内側隅部に圧接させる第２の締め付け用ボルト・ナットと、
前記第１の固定金具の他端と該他端に対向する前記第７の固定金具の他端とを互いに接近する方向に締め付けることで前記第１補強板材を前記第１山形鋼材の内側隅部に圧接させる第３の締め付け用ボルト・ナットと、
前記第４の固定金具の他端と該他端に対向する前記第８の固定金具の他端とを互いに接近する方向に締め付けることで前記第２補強板材を前記第２山形鋼材の内側隅部に圧接させる第４の締め付け用ボルト・ナットとを有する、
ことを特徴とする既設鉄骨構造物の補強装置。
前記第３補強板材の前記第１山形鋼材と前記第２山形鋼材とを結合する前記各結合部材と対応する前記第３補強板材の箇所に前記結合部材との干渉をなくす切欠き部がそれぞれ設けられ、前記各切欠き部は、前記第３補強板材が前記第１山形鋼材の曲げ角部と前記第２山形鋼材の曲げ角部との間に配置された後に補強板により補強されていることを特徴とする請求項１記載の既設鉄骨構造物の補強装置
前記第１〜第４の固定用ボルト・ナットは、締め付け用のナットのほかに該締め付け用のナットの緩みを防止するロックナットを備えることを特徴とする請求項１または２記載の既設鉄骨構造物の補強装置。
前記第１〜第４の締め付け用ボルト・ナットは、締め付け用のナットのほかに該締め付け用のナットの緩みを防止するロックナットを備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の既設鉄骨構造物の補強装置。
前記第１〜第８の固定金具は、これら固定金具の剛性を増大するための補強用リブを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の既設鉄骨構造物の補強装置。