JP7603428B2 - 耐震補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、建物に用いられる耐震補強構造に関する。

例えば、鉄骨製柱梁架構の建物において、耐震性を高めるために、柱梁架構内にブレースを取り付ける場合がある（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１７－１７２１３９号公報 特開２０１９－１３８０８９号公報

しかし、耐震改修のために、既存の建物の柱梁架構内にブレースを後付けする場合、以下の問題が生じることがある。
例えば、ブレースを後付けしようとするトラス柱の外側の弦材に腰壁が隣接していると、腰壁が邪魔になって外側の弦材の柱脚部分にブレースを取り付けることが難しい。
このため、従来は腰壁等のブレース取り付けの邪魔になる障害物を撤去して取付け作業を行う場合があり、非常に手間の掛かる耐震改修作業となっていた。

本発明は上記事実を考慮し、ブレース取付け作業の邪魔になる障害物を撤去せずに、ブレースの取付けを可能とする耐震補強構造の提供を目的とする。

第１態様に記載の耐震補強構造は、トラス柱の屋内側弦材の柱脚部と前記トラス柱の屋外側弦材の柱脚部とに接合された接合部材と、前記接合部材に下端が取り付けられ、上端が前記トラス柱の隣に配置された他の前記トラス柱の屋外側弦材の上部に取り付けられた鉛直ブレースと、を備える。

第１態様に記載の耐震補強構造では、鉛直ブレースの下端は、トラス柱の屋外側弦材ではなく、トラス柱の屋内側弦材の柱脚部と屋外側弦材の柱脚部とに接合された接合部材に鉛直ブレースの下端を取付ける。このため、腰壁等の障害物に邪魔されることなく、既存の建物のトラス柱に鉛直ブレースを後付けできる。

第２態様に記載の発明は、第１態様に記載の耐震補強構造において、前記接合部材は、前記屋外側弦材と前記屋内側弦材の両側面に架け渡され接合された一対のウイングプレートと、一対の前記ウイングプレートの間に充填されている充填材と、を備え、前記接合部材には、鉛直ブレースの下端を取付けるブラケットが接合されている。

第２態様に記載の耐震補強構造において、接合部材は、屋外側弦材と屋内側弦材の両側面にウイングプレートを架け渡して接合し、一対のウイングプレートの間に充填材が充填されることで、構成されている。これにより、接合部材に作用する荷重を屋外側弦材と屋内側弦材とに振り分けることができる。

さらに、接合部材には、ブラケットが接合されており、鉛直ブレースの下端の取付け作業がスムーズに行われる。

第３態様に記載の発明は、第１または第２態様に記載の耐震補強構造において、前記トラス柱のベースプレートをコンクリート基礎部に固定する後施工アンカーを備える。

第３態様に記載の耐震補強構造では、トラス柱のベースプレートをコンクリート基礎部に固定する後施工アンカーを備えているため、後施工アンカーを備えていない場合に比較して、トラス柱の引き抜き抵抗力が大きくなる。これにより、地震時に、ベースプレートに鉛直ブレースから大きな力が伝達されても、ベースプレートがコンクリート基礎部から浮き上がることを抑制できる。

以上説明したように本発明の耐震補強構造によれば、ブレース取付け作業の邪魔になる障害物を撤去せずに、ブレースの取付けが可能となる。

本発明の一実施形態に係る耐震補強構造を示す屋内側から見た正面図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造を示す外壁面に直角な断面図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造のトラス柱の柱脚部付近を示す屋内側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造のトラス柱における鉛直ブレースの取付部分を示す外壁面に直角な方向から見た側面図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造のトラス柱における鉛直ブレースの上端側取付部分を示す屋内側から見た正面図である。

図１～図５を用いて、本発明の一実施形態に係る耐震補強構造１０について説明する。
図１、及び図２に示すように、本実施形態の耐震補強構造１０が適用された建物１２は、後述する外壁３８に沿って複数本のトラス柱１４が間隔を開けて設けられている。トラス柱１４は、コンクリート基礎部としての床１６に立設されている。

トラス柱１４は、屋外側（図２の矢印Ｙ方向とは反対方向側）に配置される屋外側弦材１４Ａと、屋内側（図２の矢印Ｙ方向側）に配置される屋内側弦材１４Ｂと、屋外側弦材１４Ａと屋内側弦材１４Ｂとを連結する複数本の斜材１４Ｃとを含んで構成された鋼材からなる一般的な構成のものである。

図２、及び図３に示すように、トラス柱１４の屋外側弦材１４Ａの屋外側には、コンクリートブロックなどで形成された腰壁１８が配置されている。トラス柱１４の屋外側弦材１４Ａは、下側部分が腰壁１８に臨んで配置されている。本実施形態では、屋外側弦材１４Ａが腰壁１８に密着しているが、屋外側弦材１４Ａと腰壁１８との間に若干の隙間が設けられている場合もある。

トラス柱１４の下側部分である柱脚部２０には、接合部材１９が設けられている。接合部材１９は。以下に説明する一対のウイングプレート２２と、充填材の一例としてのコンクリート２４とを含んで構成されている。

屋内側弦材１４Ｂの下側部分と屋外側弦材１４Ａの下側部分とは、一対のウイングプレート２２で挟まれ、かつ連結されている。ウイングプレート２２は鋼板で構成されており、屋内側弦材１４Ｂの側面、及び屋外側弦材１４Ａの側面に溶接などで接合されている。

トラス柱１４の下側部分において、床１６の上部であって、かつ一対のウイングプレート２２と、屋内側弦材１４Ｂと、屋外側弦材１４Ａとで囲まれた空間に、充填材の一例としてのコンクリート２４が充填されて補強がなされている。なお、トラス柱１４の下側部分を補強できれば、コンクリート２４は、グラウト材などの他の種類の充填材に替えてもよい。

ウイングプレート２２の下端は、床１６の上に配置された鋼板製の矩形のベースプレート２３に溶接などで接合されている。

床１６には、一枚のベースプレート２３に対して３本のアンカーボルト２６が設けられている。各々のアンカーボルト２６の上端部分は、ベースプレート２３に形成された孔（図示せず）を貫通してベースプレート２３の上方に突出している。

ベースプレート２３の上方に突出しているアンカーボルト２６の雄螺子部には、床１６にベースプレート２３を固定するナット２８が螺合している。

なお、ベースプレート２３の長手方向両側に配置された２本のアンカーボルト２６は、この建物１２を建設した際に設けられた既存のものであり、中央のアンカーボルト２６は、本発明の後施工アンカーの一例であり、既存の建物１２に耐震補強をするために後で設けられたものである。

一対のウイングプレート２２には、ブラケット３０が取り付けられている。ブラケット３０は、下方が開口したＵ字状であって、一対のウイングプレート２２を水平方向から挟んで配置され、ウイングプレート２２の側面、及びベースプレート２３の上面に溶接などで接合されている。

ブラケット３０には、鉛直ブレースとしてのブレース３２の下端が連結されている。ブラケット３０の下端部分には、鋼板製の羽子板３４が溶接などで接合されている。ブラケット３０に沿って羽子板３４が配置されており、ブラケット３０と羽子板３４とがボルト３６、及びナット４４（図１図示せず）を用いて固定されることで、ブレース３２の下端がブラケット３０に連結されている。

なお、羽子板３４はブラケット３０に溶接で接合されていてもよい。また、ブレース３２の下端はブラケット３０に溶接で接合されていてもよい。

図２、及び図３に示すように、腰壁１８の屋外側には、外壁３８が設けられている。外壁３８は、屋外側弦材１４Ａの側面に支持金具４０を介して取り付けられている。腰壁１８の上端よりも上側では、外壁３８と屋外側弦材１４Ａとの間に隙間Ｓ１が設けられている。因みに、本実施形態において、腰壁１８の上側における隙間Ｓ１の厚みは、腰壁１８の厚みと同等となっている。

図１、図４、及び図５に示すように、ブレース３２の上端は、隣接する他のトラス柱１４の屋外側弦材１４Ａの上部側面（矢印Ｘ方向、及び矢印Ｘ方向とは反対方向側の側面）に連結されている。ブレース３２の上端部分にも、下端部分と同様の羽子板３４が溶接などで接合されており、この羽子板３４が、屋外側弦材１４Ａの上部側面（一例として、柱頭部など）に溶接などで接合された固定板４２にボルト３６、及びナット４４を用いて固定されている。

なお、トラス柱１４の上部には、屋根梁４８が支持されている。

（耐震補強）
次に、ブレースの設けられていない既存の建物を耐震補強する際の工程を以下に説明する。
なお、ブレースの設けられていない既存の建物とは、図１などに示すブラケット３０、ブレース３２、固定板４２、及びベースプレート２３の中央のアンカーボルト２６が設けられていない建物のことである。なお、既存の建物の図示は省略する。

既存の建物の耐震補強を行うには、先ず、追加するアンカーボルト２６を挿通させるための穴を、ベースプレート２３のウイングプレート２２の中央部、及び下方の床１６に形成する。この穴にアンカーボルト２６を挿入し、グラウト材などを用いてアンカーボルト２６を床１６に固定する。アンカーボルト２６を固定した後、ベースプレート２３から突出させたアンカーボルト２６の雄螺子に、ナット２８を螺合させて締め付ける（図３参照）。本実施形態の建物１２では、アンカーボルト２６を追加したので、既存の建物に比較してトラス柱１４のベースプレート２３と床１６との接合強度を高めることができる。

次に、各トラス柱１４のウイングプレート２２、及びベースプレート２３に、ブラケット３０を溶接などにより接合する（図３参照）。また、各トラス柱１４の屋外側弦材１４Ａの上部側面に固定板４２を溶接などにより接合する（図４、５参照）。

次に、図１に示すように、互いに隣り合う一方のトラス柱１４のブラケット３０に、ブレース３２の一端側に設けられた羽子板３４をボルト３６、及びナット４４を用いて固定する。また、互いに隣り合う他方のトラス柱１４の固定板４２に、該ブレース３２の他端側に設けられた羽子板３４をボルト３６、及びナット４４を用いて固定する。

なお、建物１２の屋根の重量、及び屋根からの力はトラス柱１４に作用するが、屋根からの力は、屋内側弦材１４Ｂよりも屋外側弦材１４Ａに伝達される傾向にあるため、耐震補強を行うブレース３２は屋外側弦材１４Ａに取り付けることが好ましい。

したがって、本実施形態では、ブレース３２の上端側を屋外側弦材１４Ａに接続している。屋外側弦材１４Ａの上部においては、室内側に十分な空間があり、室外側には外壁３８との間に隙間Ｓ１が設けられている。このため、既存の建物の屋外側弦材１４Ａの上部側面に、固定板４２を溶接したり、固定板４２にブレース３２を取り付ける作業を支障なく行うことができる。

図２に示すように、ブレース３２は、上端側を屋外側弦材１４Ａに接続し、下端側を屋外側弦材１４Ａから室内側へ離れた位置にあるブラケット３０に接続するので、外壁３８に対して直角方向から見たときに（矢印Ｘ方向に沿って見たときに）、ブレース３２は鉛直方向に対して若干傾斜している。

ところで、屋外側弦材１４Ａの上部分と同様にして、屋外側弦材１４Ａの下部側面にブレース３２を取り付けようとすると、屋外側弦材１４Ａに密着している腰壁１８が邪魔になり、ブラケット３０の溶接や、ブレース３２の取り付け作業が困難になる。言い換えると、腰壁１８は、耐震補強の作業の邪魔になる障害物となっている。

一方、本実施形態の耐震補強構造１０によれば、図２、及び図３に示すように、ブレース３２を取り付けるブラケット３０を屋外側弦材１４Ａから屋内側へ離れた位置に設けているため、ブラケット３０と腰壁１８との間に作業スペースＳ２が確保される。したがって、屋外側弦材１４Ａに隣接する腰壁１８が邪魔にならずにブラケット３０をウイングプレート２２、及びベースプレート２３に溶接できる。また、腰壁１８が邪魔にならずにブラケット３０にブレース３２を接続することができる。

このように、本実施形態の耐震補強構造１０によれば、耐震補強を行う際にブレース取付け作業の邪魔になる障害物である腰壁１８を撤去する必要がなく、既存の建物１２においても、ブレース３２は後付けし易く、耐震補強を容易に行うことができる。

また、本実施形態の耐震補強構造１０によれば、屋外側弦材１４Ａと屋内側弦材１４Ｂの両側面にウイングプレート２２が架け渡されて接合され、一対のウイングプレート２２の間にコンクリート２４が充填されているので、ブラケット３０に作用する荷重を屋外側弦材１４Ａと屋内側弦材１４Ｂとに振り分けることができる。

また、ウイングプレート２２に、羽子板３４をボルト３６、及びナット４４で取り付けるブラケット３０が接合されているため、ブレース３２の下端の取付け作業をスムーズに行うことができる。

また、本実施形態の耐震補強構造１０によれば、トラス柱１４のベースプレート２３をコンクリート基礎部としての床１６に固定するアンカーボルト２６を後施工で追加しているので、後施工でアンカーボルト２６を追加していない場合に比較して、トラス柱１４の引き抜き抵抗力が大きくなる。これにより、地震時に、ベースプレート２３にブレース３２から大きな力が伝達されても、ベースプレート２３が床１６から浮き上がることを抑制できる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

ブラケット３０をウイングプレート２２へ接合する位置は、図３に示す位置に限らない。ブラケット３０の接合位置は、ブラケット３０の取付作業、ブレース３２の取付作業を考慮して適宜変更可能であり、図３に示す位置よりも室内側（矢印Ｙ方向側）であってもよい。

上記実施形態のブラケット３０は下方が開口したＵ字状であったが、ブラケット３０の形状は図３に示す形状に限定されない。

上記実施形態の建物１２では、屋外側弦材１４Ａに隣接して耐震補強の作業の邪魔になる腰壁１８が設けられていたが、屋外側弦材１４Ａに隣接して耐震補強の作業の邪魔になるものは腰壁１８以外のものであってもよい。

１０ 耐震補強構造
１２ 建物
１４ トラス柱
１４Ａ 屋外側弦材
１４Ｂ 屋内側弦材
１６ 床（コンクリート基礎部）
１９ 接合部材
２０ 柱脚部
２２ ウイングプレート（接合部材）
２３ ベースプレート
２４ コンクリート（接合部材、充填材）
２６ アンカーボルト（後施工アンカー）
３０ ブラケット
３２ ブレース（鉛直ブレース）

Claims (3)

1. トラス柱の屋内側弦材の柱脚部と前記トラス柱の屋外側弦材の柱脚部とに接合された接合部材と、
   前記接合部材に設けられたブラケットに下端が取り付けられ、上端が前記トラス柱の隣に配置された他の前記トラス柱の屋外側弦材の上部に取り付けられた鉛直ブレースと、を備え、
   前記ブラケットは、一体的に形成されており、前記ブラケットには、一方の隣に配置された他の前記トラス柱の屋外側弦材の上部に取り付けられた前記鉛直ブレースの下端と、他方の隣に配置された他の前記トラス柱の屋外側弦材の上部に取り付けられた前記鉛直ブレースの下端とが夫々取り付けられている、
   耐震補強構造。
2. 前記接合部材は、前記屋外側弦材と前記屋内側弦材の両側面に架け渡され接合された一対のウイングプレートと、一対の前記ウイングプレートの間に充填されている充填材と、を備え、
   前記接合部材には、鉛直ブレースの下端を取付けるブラケットが接合されている、
   請求項１に記載の耐震補強構造。
3. 前記トラス柱のベースプレートをコンクリート基礎部に固定する後施工アンカーを備える、
   請求項１または請求項２に記載の耐震補強構造。