JPH02248577A - 既存ｒｃ造の鉄骨による耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）骨組の開口部の
耐震性能を向上させる鉄骨系耐震要素に係り、この耐震
要素を開口部に具備する既存ＲＣ造の鉄骨による耐震補
強構造に関する。

（従来の技術） 従来は一般的に、鉄筋コンクリートで建物の骨組を構成
する場合、耐震性能の向上を図る目的で、柱や梁の断面
積を大きくしていた。この他の手段としては、柱に袖壁
を付加したり、耐震壁を後打ちによって増設し、あるい
は耐震壁の壁厚増加や開口部を増膜したり、または強度
抵抗型の鉄骨プレースを増設するなどであった。

（発明が解決しようとする課題） 柱や梁の断面積を大きくすれば居住空間が狭くなり、重
量も増える。また、耐震壁は靭性能が高くないので、強
度を高める必要性から重量が増え開口がなくなる分だけ
建物の使用性もよくない。

しかも、従来の補強手段は建物全体に施工しなければ、
補強効果が充分ではなく、施工箇所が多いしその分だけ
全体の重量も大幅に増えることから基礎の補強が必要な
場合もあった。

強度抵抗型の鉄骨プレースは部材応力が大きくなり、部
材断面増しや接合部強度を高めるための施工性の面での
手間も多かった。

そこで、鉄筋コンクリート造構造物の四角形開口部内に
鉄骨枠を添設し、この枠内に“Ｙ”字状のプレースを配
した靭性抵抗型の鉄骨プレースも考えているが“Ｙ”字
状プレースの垂直辺と枠との接合部分に引張り応力が集
中し、この局部応力は結果的に梁または柱に所要強度を
要求するので、施工性や品質管理の面での苦労はもちろ
ん既存梁の補強が必要になる場合もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その
目的は既設鉄筋コンクリート構造物を耐震補強するに際
し、建物の開口部に優れた靭性抵抗型の鉄骨プレースを
配して、建物を耐震補強すると同時に、開口部に使用勝
手の良好な通路等を残し得る既存ＲＣ造の鉄骨による耐
震補強構造を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明に係る既存ＲＣ造の
鉄骨による耐震補強構造は、既存ＲＣ造の四角形開口部
内に剛に構成した“Ｙ°字状の鉄材を配し、その各端部
を該開口部内に応力伝達材で接続し、該応力伝達材は互
いに分断してあって、既存ＲＣ造躯体によって力学的に
応力を伝達するとともに、該“Ｙ°字状の鉄材の垂直部
分は該開口部を菱形に変形させる応力に抵抗する弾塑性
を具え、該菱形に変形させる応力が一定水準以上で変形
降伏する剪断パネルで、あることを特徴とする。

さらに具体的には前記応力伝達部、材が前記既存ＲＣ造
の四角形開口部に接合アンカー　接合スタッド等で固定
したカセットプレートである。また、前記“Ｙ”字状の
鉄材は垂直材と斜材との結合部分において、該垂直材の
端部に水平材を接続固定し、該水平材の端部に各斜材を
接続固定した。

（作　用） 以上の構造によれば、“Ｙ°字状の鉄材の垂直部分が既
存ＲＣ造の四角形開口部を変形させる力に抵抗しながら
その素材自体が具備している弾性で、変形応力に対し弾
力的に抵抗する。この“Ｙ”字状の鉄材の垂直部分が予
め保持する剪断耐力を越える変形応力が入力したときに
は降伏座屈することによって既存ＲＣＣ開開口部崩壊に
先立って塑性変形する。

従って、この“Ｙ”字状の鉄材に流れる応力を応力伝達
部材が分散し、コンクリートが壊れない程度まで応力レ
ベルを下げており、強度抵抗型のプレースに比べれば“
Ｙ”字状の鉄材に生じている荷重は靭性抵抗型プレース
であるため、ある程度強度抵抗型プレースよりも低くな
っており、それぞれの端部を連結固定するような鉄枠と
ともに既存ＲＣ造の開口部内に添設する鉄骨枠などを必
要としない。

この“Ｙ”字状の鉄材を開口部に接続して、鉄材の応力
を既存ＲＣ造の躯体へ伝達するための応力伝達材はカセ
ットプレートでビン接合し、開口部のＲＣ造躯体にモー
メントを加えないようにしている。“Ｙ°字状の鉄材に
水平材を設けた場合には、“Ｙ′字状の鉄材の垂直材の
数を複数にしてその剪断応力を調節したり、斜材の離隔
間隔を調節して“Ｙ°字状の鉄材を配した四角形開口部
内に使用勝手の良好な開口を残し得る。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例について図面を参照にして
詳細に説明する。

第１図は鉄筋コンクリート造（以下、ＲＣ造）の柱１．
上梁２．下梁３で囲まれた四角形開口部４内に“Ｙ“字
状の鉄材５を配したものである。

この“Ｙ”字状の鉄材５は短尺な垂直材６と斜材７との
結合部分に水平材８を設け、この水平材８のそれぞれの
端部に斜材７を固定し、水平材８の中心位置、すなわち
中央に垂直材６を垂直に固定している。そして、この“
Ｙ”字状の鉄材５を逆“Ｙ”字状にしてそれぞれ垂直材
６および斜材７，７の端部を四角形開口部４内に取着し
ている。

垂直材６はその上端部に水平応力が作用したとき、ある
程度弾力をもって湾曲する靭性を備えており、その自由
な上端部を上梁２に固定したＨ形ｔｆ４９にボルトなど
で止めるかあるいは溶接するなどして固定している。ま
た、斜材７の端部はそれぞれ柱１と下梁３とのコーナ一
部分に接合アンカーで固定したＬ字形の鋼材１０の内側
に構成したカセットプレート１１．１１にそれぞれボル
ト止めしている。

ちょうど上梁２の中央に垂直材６を垂下し、その垂下端
部で水平材８を吊持し、さらにこの水平材８の両端部か
ら斜めに柱１と下梁３のコーナー部に渡した斜材７とで
垂直材６の部分を剪断パネルとして作用させる′Ｙ”字
状のプレースを構成したようになっている。

従って、柱１や下梁３に曲げモーメントを直接的に伝達
させないためには斜材７とこれをカセットプレート１１
に止めるボルト系やガセットブレート１１自体の厚さ乃
至鋼材１０の形状等による各部材の相対的なサイズによ
って近似的なピン接合にするとよい。

なお、水平材８は斜材７の引張りに対しである程度撓む
ように部材寸法を選んでもよいし、垂直材６を第１図の
如く１本とせずこれよりも幾分サイズの小さい部材を並
列に設置してもよい。これにより、垂直材６、斜材７，
７必要によっては水平材８で開口部４に作用する水平力
に靭性抵抗する。特に、その際には垂直材６、必要によ
って水平材８の弾力的な作用が開口部４に断続的に作用
する水平力に対してダンパーのように作用する。

（考案の効果） 以上詳細に説明したように本発明による既存ＲＣ造の鉄
骨による耐震補強構造は、コンクリートよりも単位壁面
当りの強度が高い金属等で構成するので、鉄筋コンクリ
ート耐震壁に比べて軽く、建物重量を増やさない点で有
利である。すなわち、基礎の補強は一般に施工が困難で
あるが、基礎補強工事の必要がなく、また建物の重量に
比例して地震入力は増加するが、補強後も地震入力がほ
とんど変わらず、建物重量が増える他の従来補強構造に
比べ耐震的に補強効率がよい。

同様に補強効率の点でいえば、鉄筋コンクリート耐震壁
を増設する補強工法では、この耐震壁に窓や扉などを設
けると耐震性能が低下したが本発明では“Ｙ”字状の鉄
材の斜材の部分で挾まれる領域中に扉などの通路を設け
ても耐震性能を落とさずにすむし、またこの“Ｙ°字状
の鉄材を開口部の中に鉄骨枠などで受は止めて固定する
ことなくそれぞれの端部は応力伝達材によってそれぞれ
の端部を格別に分断し独立的に開口部内に固定している
ので、開口部の内端面と開口部に接続される床や壁の部
分との間に段差のない通路や開口部を構成できるととも
に、これらの開口位置を梁下のぎりぎりの所まで拡げ得
ることができるから開口高を充分に取るなど開口部分を
広く構成することができる。

この応力伝達部材と“Ｙ°字状鉄材との接合を等価的な
ピン接合となるようカセットプレートなどを構成したと
きには梁や柱にかかるモーメントを小さくすることがで
きる。

また、“Ｙ°字状の鉄材の垂直部分が一定の地震力以上
でＲＣ造躯体よりも先に降伏するように設定し、斜めに
なったプレース部分、すなわち斜材に座屈や降伏を生じ
させずせにすませ、強度抵抗型のプレースに比べると靭
性能がよいために同一の耐震性能を得るには、“Ｙ°字
状の鉄材の強度を低下させてもよい。そのために“Ｙ”
字状の鉄材の各端部を独立的に開口内に固定するだけで
足りる。従って、開口部内に鉄骨枠材を固定することに
比べれば“Ｙ゛字状鉄材の端部を固定するだけでよいの
で既存コンクリート躯体との接合のために必要なアンカ
ーやスタッドなどの接合補強材の量を低減することが可
能で、施工が容易となり、工期や工費の縮減を図ること
ができる。

“Ｙ”字状の鉄材の垂直材部分をダンパー兼用の剪断パ
ネルとして作用させるだけでも充分であるが、その斜材
と垂直材との接合部分に水平材を介設し、水平材と垂直
材の接合部分を剪断パネルとして働かせてもよく、この
垂直材と水平材とで構成する靭性により地震時に大きな
エネルギー吸収がなされ、建物全体に加わる地震エネル
ギーの大部分をこれらで吸収し、その結果、建物の応答
変形を小さくして被害を低減するダンパーとして機能さ
せる制振効果も発揮する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正面図である。 １・・・柱 ３・・・下　梁 ５・・・“Ｙ°字状の鉄材 ７・・・斜　材 ９・・・Ｈ形鋼 １１・・・カセットプレート ２・・・上　梁 ４・・・四角形開口部 ６・・・垂直材（剪断パネル） ８・・・水平材 １０・・・鋼　材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）既存ＲＣ造の四角形開口部内に剛に構成した“Ｙ
   ”字状の鉄材を配し、その各端部を該開口部内に応力伝
   達材で接続し、該応力伝達材は互いに分断してあって、
   既存ＲＣ造躯体によって力学的に応力を伝達するととも
   に、該“Ｙ”字状の鉄材の垂直部分は該開口部を菱形に
   変形させる応力に抵抗する弾塑性を具え、該菱形に変形
   させる応力が一定水準以上で変形降伏する剪断パネルで
   あることを特徴とする既存ＲＣ造の鉄骨による耐震補強
   構造。
2. （２）前記応力伝達部材が前記既存ＲＣ造の四角形開口
   部に接合アンカー、接合スタッド等で固定したカセット
   プレートであることを特徴とする請求項１記載の既存Ｒ
   Ｃ造の鉄骨による耐震補強構造。
3. （３）前記“Ｙ”字状の鉄材は垂直材と斜材との結合部
   分において、該垂直材の端部に水平材を接続固定し、該
   水平材の端部に各斜材を接続固定したことを特徴とする
   請求項１、２記載の既存ＲＣ造の鉄骨による耐震補強構
   造。