JP7211915B2 - Seismic reinforcement structure - Google Patents
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Description
本発明は、耐震補強構造に関する。 The present invention relates to a seismic reinforcing structure.
特許文献1には、柱と梁とにH形鋼材が用いられた鉄骨造建築物が開示されている。この鉄骨造建築物では、一部の柱間にX字状のブレースが設けられている。
特許文献1に記載されるような鉄骨造建築物において耐震性を向上させるには、ブレースを増やすことが考えられる。しかしながら、ブレースは、人や物の往来を妨げるように柱間に設けられることから、安易にブレースを追加してしまうと、鉄骨造建築物の使い勝手が悪化し、例えば、建築物が製造工場として用いられる場合には、製造ラインの使い勝手や再編成時のレイアウトの自由度を著しく制限してしまうおそれがある。
In order to improve the seismic resistance of a steel frame building as described in
本発明は、人や物の往来を妨げることなく、鉄骨造建築物の耐震性を向上させることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the earthquake resistance of a steel-framed building without interfering with the traffic of people and goods.
本発明は、鋼材により形成された既存柱及び既存梁を有する鉄骨造建築物の耐震補強構造であって、鋼材により形成された一対の柱部材と、鋼材により形成され両端部が一対の柱部材にそれぞれ剛接合される梁部材と、を有する門形に形成された耐震補強フレームを備え、耐震補強フレームは、既存梁に対しては梁部材が接合されておらず、対向して配置されている一対の既存柱の対向面に一対の柱部材がそれぞれ接合されて鉄骨造建築物と一体化される。 The present invention provides a seismic reinforcement structure for a steel-framed building having existing columns and beams made of steel, comprising a pair of steel column members and a pair of steel column members having both ends formed of steel. The seismic reinforcement frame is formed in a gate shape and has beam members rigidly joined to the existing beams. A pair of column members are joined to the opposing surfaces of the pair of existing columns, respectively, to be integrated with the steel frame building.
本発明によれば、人や物の往来を妨げることなく、鉄骨造建築物の耐震性を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the seismic resistance of a steel-frame building can be improved, without interrupting the traffic of a person or goods.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る耐震補強構造について説明する。 A seismic reinforcing structure according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1を参照し、本実施形態に係る耐震補強構造が施工される既存建築物1(鉄骨造建築物)について説明する。図1は、本実施形態に係る耐震補強構造が施工される一般的な既存建築物1の平面図であり、既存建築物1を水平方向に切って真上から見た状態を示した概略図である。
First, with reference to FIG. 1, an existing building 1 (steel-framed building) in which a seismic reinforcing structure according to the present embodiment will be constructed will be described. FIG. 1 is a plan view of a general existing
図1に示されるように、本実施形態に係る耐震補強構造が施工される既存建築物1は、地面GLに立設された複数の既存柱2と、一対の既存柱2間毎に架け渡される既存梁と、を有する鉄骨造建築物である。既存柱2及び既存梁は、それぞれH形鋼材により形成され、桁行方向に架け渡される既存梁は、既存柱2にピン接合され、梁間方向に架け渡される既存梁は、既存柱2に剛接合されている。このような鉄骨造の既存建築物1は、主に工場や倉庫、体育館、立体駐車場として利用されるが、用途は、これらに限定されるものではない。なお、既存梁は、図1中には示されていない。
As shown in FIG. 1, an existing
このように既存柱2がH形鋼材により形成される鉄骨造の既存建築物1では、一般的に、H形鋼材の弱軸方向、すなわち、H形鋼材のウェブ部に直交する方向が桁行方向となるように既存柱2が立設される。このため、既存建築物1では、桁行方向の水平抵抗力が低下することから、補強用の斜材であるブレース5を桁行方向における既存柱2間に適宜配置している。
In the steel-framed existing
しかしながら、建築時に配置されたブレース5のみでは、要求される耐震性を十分に満足することができないおそれがあることから、さらなる補強を行う必要がある。
However, there is a possibility that the required earthquake resistance cannot be sufficiently satisfied with only the
鉄骨造の既存建築物1において耐震性を向上させるには、例えば、図1において点線で図示するように、ブレース5が配置されていなかった第1既存柱2Aと第2既存柱2Bとの間の桁行方向や第1既存柱2Aと第3既存柱2Cとの間の梁間方向に沿ってブレース5を設けることが考えられる。
In order to improve the earthquake resistance of the existing steel-
しかしながら、ブレース5は、人や物の往来を妨げるように既存柱2間に設けられることから、第1既存柱2Aと第2既存柱2Bとの間や第1既存柱2Aと第3既存柱2Cとの間に安易にブレース5を設けてしまうと、これまで制限なく可能だった人や物の往来が阻害されるため、既存建築物1の使い勝手が悪化することになる。
However, since the
このため、例えば、既存建築物1が製造工場として用いられる場合、製造ラインの使い勝手や再編成時のレイアウトの自由度を著しく制限してしまったり、既存建築物1が倉庫として用いられる場合には、物品の搬入及び搬出の効率が著しく低下してしまったりするおそれがある。
For this reason, for example, when the existing
このため、本実施形態に係る耐震補強構造では、人や物の往来を妨げることがない耐震補強フレーム100を既存建築物1に組み付けることにより、既存建築物1の耐震性、すなわち、既存建築物1の水平抵抗力を向上させている。
For this reason, in the earthquake-resistant reinforcement structure according to the present embodiment, by assembling the earthquake-
次に、図2及び図3を参酌し、本実施形態に係る耐震補強構造について説明する。図2は、本実施形態に係る耐震補強構造が第1既存柱2Aと第2既存柱2Bとの間に施工された既存建築物1の立面図であり、既存建築物1を図1の矢印A方向から見た図である。図3は、図2のC-C線に沿う断面を示す平断面図である。
Next, with reference to FIGS. 2 and 3, the seismic reinforcing structure according to this embodiment will be described. FIG. 2 is an elevation view of the existing
まず、本実施形態に係る耐震補強構造において用いられる耐震補強フレーム100について説明する。
First, the earthquake-
耐震補強フレーム100は、一対の柱部材10と、両端部が一対の柱部材10にそれぞれ剛接合される梁部材20と、を有する門形に形成されたフレームである。
The earthquake-resistant reinforcing
柱部材10は、図2及び図3に示すように、一対の第1フランジ部10aと、一対の第1フランジ部10aに挟まれた第1ウェブ部10bと、を有するH形鋼材により形成される柱状部材である。一対の柱部材10は、それぞれの第1ウェブ部10bが同一の構面内に存在した状態で梁部材20を介して結合される。つまり、一対の柱部材10のそれぞれの第1ウェブ部10bは、同一平面上に配置されることになる。
The
梁部材20は、柱部材10に剛接合される接合梁21と、柱部材10に剛接合された接合梁21同士を接続する中間梁22と、を有する。接合梁21及び中間梁22は、それぞれH形鋼材により形成され、接合梁21と中間梁22とは、継手プレート24と継手プレート24に形成された挿通孔を挿通する図示しない高力ボルトとを介して、直線状に接続される。
The
接合梁21は、図3に示すように、接合梁21のウェブ部21bが柱部材10の第1ウェブ部10bと同一の構面内に配置され、その端面が柱部材10の第1フランジ部10aに突き当てられた状態において、突き合わせ溶接により柱部材10に対して剛接合される。
As shown in FIG. 3, the
また、接合梁21に力が作用した際に柱部材10の第1フランジ部10aが変形してしまうことを防止するために、柱部材10には、比較的厚い鋼板で形成されたダイアフラム12が複数設けられる。ダイアフラム12は、接合梁21のフランジ部21aと同一の構面内に位置するように、第1フランジ部10a間にそれぞれ配置され、柱部材10に溶接接合される。
Further, in order to prevent deformation of the
このように、耐震補強フレーム100は、一対の柱部材10と、柱部材10に剛接合された梁部材20と、により門形に形成されることによって、いわゆるラーメン構造を構成する。特に、一対の柱部材10は、それぞれの第1ウェブ部10bが同一の構面内に存在するように、すなわち、一対の柱部材10の強軸方向が一致するように、梁部材20を介して接合されることから、耐震補強フレーム100に対して、梁部材20に平行な方向に荷重が作用した場合であっても十分な抗力を生じさせることが可能である。
In this way, the earthquake-
さらに、梁部材20は、そのウェブ部が一対の柱部材10の第1ウェブ部10bと同一の構面内に存在するように柱部材10に剛接合されることから、耐震補強フレーム100に対して、梁部材20に平行な方向に荷重が作用した場合であっても、柱部材10と梁部材20との接合部において十分な抗力を生じさせることが可能である。
Furthermore, the
なお、柱部材10と接合梁21との溶接やダイアフラム12の溶接といった溶接作業は、これらの部材を加工する工場等において予め行われ、耐震補強フレーム100は、柱部材10と接合梁21とが剛接合されたL字状の部材と、中間梁22と、に分割された状態で既存建築物1へと搬入される。
Welding work such as welding of the
続いて、既存建築物1に対する上記構成の耐震補強フレーム100の組み付けについて説明する。特に、補強の必要性が高い既存建築物1の桁行方向に並ぶ第1既存柱2Aと第2既存柱2Bとの間に耐震補強フレーム100を組み付ける場合について説明する。
Next, the assembly of the
図3に示すように、既存建築物1の第1既存柱2Aは、一対の第2フランジ部3aと、一対の第2フランジ部3aに挟まれた第2ウェブ部3bと、を有し、第2フランジ部3aが桁行方向に対して平行に延び、第2ウェブ部3bが梁間方向に対して平行に延びるように立設されている。なお、第2既存柱2Bも第1既存柱2Aと同様の形状を有している。
As shown in FIG. 3, the first existing
耐震補強フレーム100は、このように立設された第1既存柱2A及び第2既存柱2Bの第2ウェブ部3bに対して、柱部材10の第1フランジ部10aが図示しない複数の高力ボルトを介してそれぞれボルト接合されることによって、既存建築物1と一体化される。
The earthquake-resistant reinforcing
なお、ボルト接合に加えて/代えて溶接接合を行ってもよいが、既存建築物1内での溶接作業は、既存柱2がH形鋼材である場合、一対の第2フランジ部3a間の狭い溝内部での溶接は不可能であることや、溶接作業が可能な状況下においてもスパッタや火花の影響が懸念されることから、ボルト接合とすることが好ましい。
Welding may be performed in addition to/instead of bolting. However, when the existing
具体的には、まず、第1既存柱2A及び第2既存柱2Bの第2ウェブ部3bに高力ボルトが挿通する図示しない挿通孔を複数加工し、剛接合された柱部材10と接合梁21とから成るL字状の部材を、複数の高力ボルトを介して第1既存柱2A及び第2既存柱2Bにそれぞれ組み付ける。そして、第1既存柱2A及び第2既存柱2Bから桁行方向に沿って互いに向き合うように突出した接合梁21を、中間梁22及び継手プレート24を介して複数の高力ボルトにより結合することによって耐震補強フレーム100は、図2に示すように、既存建築物1に組み付けられる。
Specifically, first, a plurality of insertion holes (not shown) through which high-strength bolts are inserted are processed in the
なお、梁部材20は、耐震補強フレーム100が既存建築物1に組み付けられた状態において、地面GLから比較的高い位置であって、第1既存柱2A及び第2既存柱2Bにピン接合された既存梁4に近い位置に設けられる。図2に示される例では、梁部材20は、既存梁4との間に所定の間隔をあけて設けられているが、既存梁4と接触するように設けられていてもよい。しかしながら、梁部材20は、如何なる部分も既存梁4に対して接合されてはいない。すなわち、梁部材20は、例えば、既存梁4に接合されることにより既存梁4の強度を補強する補強部材として機能するようなものではなく、単に柱部材10とともにラーメン構造を構成するものである。なお、本発明において、「接合されていない」とは、せん断力を伝達する構造として接合されていないことを意味する。
The
このように、耐震補強フレーム100は、対向して配置される一対の既存柱2A,2Bの対向面となる第2ウェブ部3bに、一対の柱部材10の第1フランジ部10aをそれぞれ接合するだけで既存建築物1と容易に一体化される。
In this way, the earthquake-
ここで、上記構成の耐震補強フレーム100が、上述のように一対の既存柱2A,2Bの対向する第2ウェブ部3b間ではなく、一対の既存柱2A,2Bの第2フランジ部3aの外側に組み付けられた場合、すなわち、梁間方向において一対の既存柱2A,2Bと並ぶように耐震補強フレーム100が設けられた場合を想定すると、耐震補強フレーム100を既存柱2A,2Bに剛接合することが困難であるため、耐震補強フレーム100を立設支持する基礎等を地面GLに新設する必要がある。
Here, the seismic reinforcing
しかしながら本実施形態では、上述のように、耐震補強フレーム100と既存柱2A,2Bとは、一対の既存柱2A,2Bの梁間方向における幅内、すなわち、一対の第2フランジ部3aの間に耐震補強フレーム100が収容配置され、既存柱2A,2Bの第2ウェブ部3bの平面と柱部材10の第1フランジ部10aの平面とが突き合わせられた状態で接合される。つまり、耐震補強フレーム100は、既存柱2A,2Bに対して面接触した状態において既存柱2A,2Bと確実に剛接合されることになる。これにより、耐震補強フレーム100を立設支持するための基礎等を地面GLに新設する必要がない。
However, in this embodiment, as described above, the
このため、耐震補強フレーム100を既存建築物1に取り付ける工期を短くすることができるとともに、工事費が嵩むことを抑制することができる。この結果、既存建築物1を利用する工場や倉庫の稼働を長期間にわたって停止させることなく、迅速かつ安価に既存建築物1の耐震補強を行うことが可能となる。
Therefore, it is possible to shorten the construction period for attaching the earthquake-resistant reinforcing
また、上述のように、耐震補強フレーム100は、門形に形成されたラーメン構造である。このため、一般的にブレース構造とされる鉄骨造の既存建築物1の桁行方向に耐震補強フレーム100を組み付けることによって、ブレース構造にラーメン構造が付加された状態となる。この結果、既存建築物1の桁行方向における耐震性、すなわち、水平抵抗力を向上させることができる。
Further, as described above, the earthquake-
また、耐震補強フレーム100は、門形に形成され、耐震補強フレーム100が既存建築物1に組み付けられた状態において、梁部材20は、地面GLから比較的高い、既存梁4に近い位置に設けられる。このため、例えばX字状のブレースが一対の既存柱2A,2B間に設けられた場合と比較し、人や物の往来が可能な空間を一対の既存柱2A,2B間に十分確保することが可能となる。
In addition, the earthquake-resistant reinforcing
また、耐震補強フレーム100は、H形鋼材で形成される第1既存柱2A及び第2既存柱2Bの第2ウェブ部3bに対して柱部材10の第1フランジ部10aがそれぞれ接合されることにより既存建築物1に組み付けられる。つまり、耐震補強フレーム100の柱部材10は、その一部が第1既存柱2Aの第2フランジ部3a間と第2既存柱2Bの第2フランジ部3a間とにそれぞれ嵌め込まれた状態となる。
In the earthquake-
このように、一対の既存柱2A,2Bの第2フランジ部3a間に形成された空間を、耐震補強フレーム100を組み付けるための空間として利用することにより、耐震補強フレーム100を一対の既存柱2A,2B間にコンパクトに組み付けることが可能になるとともに、耐震補強フレーム100が組み付けられた場合であっても、一対の既存柱2A,2B間に形成された桁行方向における空間が狭まることを抑制することが可能である。
In this way, by utilizing the space formed between the
このように上記構成の耐震補強フレーム100を鉄骨造の既存建築物1に組み付けることによって、人や物の往来を妨げることなく、既存建築物1の耐震性を向上させることが可能となり、例えば、既存建築物1が製造工場として用いられる場合には、製造ラインの使い勝手や再編成時のレイアウトの自由度が制限されることを抑制し、既存建築物1が倉庫として用いられる場合には、物品の搬入及び搬出の効率が低下することを抑制することができる。
By assembling the earthquake-
なお、耐震補強フレーム100が組み付けられる位置は、図1に示される第1既存柱2Aと第2既存柱2Bとの間に限定されない。
In addition, the position where the seismic reinforcing
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。 According to the above embodiment, the following effects are obtained.
本実施形態に係る耐震補強構造によれば、一対の柱部材10及び梁部材20により門形に形成された耐震補強フレーム100が、対向して配置される一対の既存柱2の対向面に一対の柱部材10がそれぞれ接合されることによって既存建築物1に組み付けられる。本実施形態に係る耐震補強構造において用いられる耐震補強フレーム100は、門形に形成されたラーメン構造フレームであることから、既存建築物1の一対の既存柱2間に設けられたとしても、一対の既存柱2間における人や物の往来を妨げることなく、既存建築物1の耐震性を向上させることができる。
According to the earthquake-resistant reinforcement structure according to the present embodiment, a pair of earthquake-resistant reinforcement frames 100 formed in a gate shape by a pair of
また、次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。 Further, the following modifications are also within the scope of the present invention, and the configurations shown in the modifications and the configurations described in the above embodiments may be combined, or the configurations described in different modifications below may be combined. is also possible.
上記実施形態では、耐震補強フレーム100は、桁行方向に沿って設けられた一対の既存柱2間に設けられている。これに代えて、耐震補強フレーム100は、図4に示すように、梁間方向に沿って設けられた一対の既存柱2間に設けられていてもよい。図4は、本実施形態に係る耐震補強構造が図1に点線で示される第1既存柱2Aと第3既存柱2Cとの間に施工された既存建築物1の立面図であり、既存建築物1を図1の矢印B方向から見た図である。
In the above embodiment, the
この場合、耐震補強フレーム100は、第1既存柱2A及び第3既存柱2Cの第2フランジ部3aに対して、柱部材10の第1フランジ部10aが図示しない複数の高力ボルトを介してそれぞれボルト接合されることによって、既存建築物1と一体化される。なお、この場合も梁部材20は、耐震補強フレーム100が既存建築物1に組み付けられた状態において、地面GLから比較的高い位置であって、第1既存柱2A及び第3既存柱2Cに剛接合された既存梁4に近い位置に設けられる。
In this case, the earthquake-resistant reinforcing
このように、一般的に既存柱2と既存梁4が剛接合されラーメン構造となっている鉄骨造の既存建築物1の梁間方向に沿って耐震補強フレーム100を組み付けることによって、ラーメン構造がさらに付加されることになる。この結果、既存建築物1の梁間方向における耐震性、すなわち、水平抵抗力をさらに向上させることができる。なお、耐震補強フレーム100が組み付けられる位置は、図1に示される第1既存柱2Aと第3既存柱2Cとの間に限定されない。
In this way, by assembling the earthquake-resistant reinforcing
また、柱部材10は、図2に示すように、地面GLに接する長さを有している。これに代えて、図4に示すように、第1既存柱2Aや第3既存柱2Cの付近に既設設備6等がある場合には、柱部材10の長さは、既設設備6を避けるように設定されてもよい。また、図4に示すように、一対の柱部材10の長さは、それぞれ異なる長さに設定されていてもよい。これは図2に示すように、既存建築物1の桁行方向に沿って耐震補強フレーム100を組み付ける場合も同様である。
In addition, as shown in FIG. 2, the
また、梁部材20は、図2に示すように、柱部材10の上端部に剛接合されている。これに代えて、図4に示すように、柱部材10と梁部材20とにより門形のラーメン構造が構成されていれば、梁部材20は、柱部材10の上端部よりも低い位置に剛接合されていてもよい。換言すれば、柱部材10は、梁部材20が剛接合される部分よりも上方に延びる部分を有していてもよい。なお、一対の既存柱2間に形成される上下方向における空間をできるだけ拡げるためには、梁部材20を柱部材10の上端部に剛接合し、梁部材20をできるだけ上方に位置させることが好ましい。これは図2に示すように、既存建築物1の桁行方向に沿って耐震補強フレーム100を組み付ける場合も同様である。
Moreover, the
また、梁部材20は、柱部材10に剛接合された接合梁21同士を接続する中間梁22を有している。これに代えて、図4に示すように、中間梁22を設けることなく、接合梁21同士を継手プレート24及び図示しない高力ボルトを介して接続してもよい。
The
また、上記実施形態では、既存建築物1の既存柱2は、H形鋼材で形成されている。これに代えて、既存柱2は、例えば、断面が矩形の鋼管やI形鋼材により形成されるものであってもよい。同様に、耐震補強フレーム100の梁部材20は、H形鋼材に代えて、断面が矩形の鋼管やI形鋼材により形成されてもよい。これは図2に示すように、既存建築物1の桁行方向に沿って耐震補強フレーム100を組み付ける場合も同様である。
Further, in the above embodiment, the existing
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the specific configurations of the above embodiments. Absent.
100・・・耐震補強フレーム
1・・・既存建築物(鉄骨造建築物)
2・・・既存柱
2A・・・第1既存柱(既存柱)
2B・・・第2既存柱(既存柱)
2C・・・第3既存柱(既存柱)
3a・・・第2フランジ部
3b・・・第2ウェブ部
4・・・既存梁
10・・・柱部材
10a・・・第1フランジ部
10b・・・第1ウェブ部
20・・・梁部材
100: Seismic reinforcement frame 1: Existing building (steel frame building)
2 ... existing
2B: Second existing pillar (existing pillar)
2C: 3rd existing pillar (existing pillar)
3a...
Claims (3)
鋼材により形成された一対の柱部材と、鋼材により形成され両端部が一対の前記柱部材にそれぞれ剛接合される梁部材と、を有する門形に形成された耐震補強フレームを備え、
前記耐震補強フレームは、前記既存梁に対しては前記梁部材が接合されておらず、対向して配置されている一対の前記既存柱の対向面に一対の前記柱部材がそれぞれ接合されて前記鉄骨造建築物と一体化される、
耐震補強構造。 An earthquake-resistant reinforcement structure for a steel-framed building having existing columns and existing beams made of steel,
A gate-shaped anti-seismic reinforcement frame having a pair of steel column members and a beam member formed of steel and having both ends rigidly joined to the pair of column members,
The earthquake-resistant reinforcement frame is configured such that the beam members are not joined to the existing beams, and the pair of column members are joined to the facing surfaces of the pair of existing columns arranged to face each other. integrated with the steel-framed building,
Seismic reinforcement structure.
一対の前記柱部材は、それぞれの前記第1ウェブ部が同一の構面内に存在するように前記梁部材に剛接合される、
請求項1に記載の耐震補強構造。 The pair of column members are each formed of a steel material having a pair of first flange portions and a first web portion sandwiched between the pair of first flange portions,
The pair of column members are rigidly joined to the beam members so that the respective first web portions exist within the same structural plane,
The seismic reinforcement structure according to claim 1.
請求項2に記載の耐震補強構造。 The first web portion of the column member is attached to the second web portion of the existing column formed of a steel material having a pair of second flange portions and a second web portion sandwiched between the pair of second flange portions. The seismic reinforcement frame is integrated with the steel frame building by joining the flanges,
The seismic reinforcement structure according to claim 2.
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