JPH10331437A - 既存柱梁の耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、既存構築物内に新たにブレ−ス材
や耐震壁を設けたり、柱を全面補強することなく、ＲＣ
造及びＳ造の既存構築物の柱梁の接合部のみを補強する
だけで、柱梁の耐力の向上を図る、既存柱梁の耐震補強
構造を提供することにある。 【解決手段】 上記の課題を解決するため、本発明は、
既存の柱と梁が接合する位置に補強金具を介装し、同金
具を前記柱及び梁とアンカ−材により接合し、また、相
隣る前記補強金具同士を柱脚及び柱頭部において接合し
た既存柱梁の耐震補強構造を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリ−ト系や
鉄骨系の既存構築物に対する耐震補強構造に関するもの
であって、建築物や、工作物等の架台、道路及び鉄道等
の高架式構築物等に適用する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鉄筋コンクリ−ト（以下、Ｒ
Ｃと略す。）造や鉄骨鉄筋コンクリ−ト造の既存構築物
に対して耐震補強を行う場合は、通常柱に鉄筋を巻き付
けてコンクリ−トを打ち増ししたり、柱の外周全面に繊
維シ−トや鋼板を巻付けて補強を行っている。また、鉄
骨（以下、Ｓと略す。）造の既存構築物に対して耐震補
強を行う場合は、通常Ｓ柱に直接鋼板を溶接して補強を
行っていた。しかしいずれの場合も、柱と梁を一体とし
た補強は特に行われていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年における構築物の
耐震に関する意識の高まりから、ＲＣ造及びＳ造の既存
構築物に対して、従来よりも大きな地震が発生した場合
を想定した耐震補強を行う要請が強くなっている。この
ような大地震に対する耐震補強に、前記従来の補強を既
存のＲＣ柱やＳ柱に適用すると、その柱自体は耐震性を
発揮するが、同柱と接続する梁は、通常柱と一体の耐震
補強は行われていないため、柱と対比して耐力不足にな
ることがある。そのため、大梁は大地震時に亀裂が発生
したり、変形する恐れがある。また、従来の柱の補強に
は、補強作業に多大な手間を要し工事が長期化してい
た。

【０００４】

【本発明の目的】上記のような課題を解決するためにな
された本発明は、既存構築物内に新たにブレ−ス材や耐
震壁を設けたり、柱を全面補強することなく、ＲＣ造及
びＳ造の既存構築物の柱梁の接合部のみを補強するだけ
で、柱梁の耐力の向上を図ることができる、既存柱梁の
耐震補強構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、既存の柱と梁が接合する位置
に補強金具を介装し、同金具を前記柱及び梁とアンカ−
材により接合したことを特徴とする、既存柱梁の耐震補
強構造にあり、請求項２の発明は、相隣る補強金具同士
を柱脚及び柱頭部において接合したことを特徴とする、
既存柱梁の耐震補強構造にあり、前記補強金具は、直角
に組んだ鋼板にリブ板を固着して構成したことを特徴と
する、既存柱梁の耐震補強構造にある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。 ＜イ＞前提条件 従来よりも大きな地震が発生した場合を想定した既存構
築物に対する耐震補強を行う場合に、本発明は、新たに
ブレ−ス材や耐震壁を設置したり、柱を全面補強するこ
となく、短期間に、必要且つ十分な耐震補強構造に改善
するための要請に応えるものである。本発明は、既存柱
梁の接合部に補強金具を介装して一体且つ強固に補強す
る。本発明の実施例は、既存の柱を中心にして、直交す
る両方向に既存梁が接続したときの柱梁端部の補強状況
が図１に示してあるが、構築物の骨組の性状に応じて、
一方向の梁、或いは特定の梁を対象として補強を行うこ
とができるのは勿論であり、要は、柱及び梁の端部を一
体且つ同時に耐震補強することが主旨である。

【０００７】＜ロ＞補強金具の実施形態 以下の各補強金具は、既存柱梁の接する位置に介装し
て、同柱梁の接合部近傍を補強し、一体且つ強固にする
金具である。 （ａ）補強金具Ａを図２に、設置状態を図１に示す。補
強金具Ａは、側面から見て直角三角形状であって、三角
を形成する水平板６、垂直板７、斜板５とそれらにより
囲まれたリブ板４とから溶接により構成してある。補強
金具Ａの水平板６及び垂直板７には、アンカ−材８，９
が貫通する孔（符号省略）が夫々に複数個（図示では各
２箇所）明けてある。尚、１８，１９は夫々アンカ−材
８，９のナットである。

【０００８】（ｂ）補強金具Ｂを図３に示す。補強金具
Ｂは、水平板１６と垂直板１７とで直角に組み、その直
角内に三角形の２枚のリブ板４，４が間隔をおいて溶接
により取付けてある。リブ板４は必要に応じて枚数を増
やしてもよい。補強金具Ｂの水平板１６及び垂直板１７
には、アンカ−材８，９が貫通する孔（符号省略）が夫
々に複数個（図示では各４箇所）明けてある。尚、その
他の符号は補強金具Ａの場合と同一にしてある。

【０００９】（ｃ）補強金具Ｃを図４に示す。補強金具
Ｃは、補強金具Ａと同型で、垂直板３の幅を拡大し既存
柱１１と略同一にしてある。補強金具Ｃは、既存柱１１
を中心にして４方向に設置し、相隣る垂直板３，３同士
を溶接Ｗ接合して柱１１脚部を囲んである。それによ
り、柱梁の曲げ耐力が更に増大すると共に、柱の対角方
向の作用力に対して柱１１の抵抗力が増大する。尚、そ
の他は補強金具Ａの場合と同一にしてある。

【００１０】（ｄ）補強金具Ｄを図５に示す。補強金具
Ｄは、補強金具Ｂと同型で、垂直板１３の幅を拡大し既
存柱１１と略同一にしてある。尚、その他の機能及び作
用は前記補強金具Ｃと同様である。

【００１１】（ｅ）補強金具Ｅを図６に示す。補強金具
Ｅは、既存柱１１がＲＣ造、梁１０がＳ造の場合の接合
部に用いる。補強金具Ｅは、補強金具Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと
殆ど同型で、異なる点は、補強金具Ｅを側面から見た形
状が不等辺三角形である。即ち同金具Ｅの垂直板（長
辺）２７は、既存柱１１の側面にアンカ−材１９により
接合してあり、水平板２６は、Ｓ梁１０の上フランジ１
５に溶接接合してある。２５は既存のＲＣスラブであ
る。

【００１２】（ｆ）補強金具Ｆを図７に示す。補強金具
Ｆは、既存柱２１梁１０がＳ造の場合の接合部に用い
る。補強金具Ｆは、補強金具Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと殆ど同型
で、異なる点は、補強金具Ｆを側面から見た形状が不等
辺三角形である。即ち同金具Ｆの垂直板（三角形の長
辺）３７は既存柱２１の側面に，水平板３６はＳ梁１０
の上フランジ１５に夫々溶接接合してある。

【００１３】前記の各補強金具は、水平板と垂直板が直
角の場合の例であるが、それに限定しない。例えば、梁
端部が垂直ハンチを有する場合、補強金具は鈍角を有す
る水平板と垂直板とリブ板とで台形状に形成され、直角
の場合と同様の作用効果が得られる。また、リブ板は三
角形に限らずそれ以上の多角形でもよい。

【００１４】＜ハ＞補強金具による既存柱梁の補強構造
の形態 （ａ）ＲＣ柱梁の補強構造（図１〜図５） 図１及び図２に示すように、補強金具Ａが既存柱１１の
上下梁１，２の接合する位置に夫々４個据付けてある。
据付け構法は、柱梁の接合部近傍において、アンカ−材
８を上部梁２の下面及び下部梁１の上面に、アンカ−材
９を柱頭及び柱脚の側面に、夫々彫込み又は打込みなど
の手段によりセットする。次いで、前記位置に補強金具
Ａ据付ける。即ち補強金具Ａの水平板６のアンカ−孔が
梁１，２のアンカ−材８に、垂直板７のアンカ−孔が柱
１１のアンカ−材９に夫々挿入されナット１８，１９に
より接合してある。また、図３は補強金具Ｂを用いて柱
１１梁１，２を上記と同様に補強した場合である。更
に、図４及び図５は補強金具Ｃ，Ｄを用いて柱１１梁
１，２を前記と同様に補強した場合である。この場合は
柱脚及び柱頭の垂直板３，３（１３，１３）同士を溶接
Ｗ接合することにより、柱１１梁１，２の曲げ耐力が著
しく増大し、柱１１の対角方向の作用力に対しても抵抗
力が増す。

【００１５】（ｂ）ＲＣ柱Ｓ梁の補強構造 図６に示すように、補強金具Ｅが既存ＲＣ柱１１とＳ梁
１０の接合する位置に据付けてある。据付け構法は、先
ず、柱１１及び梁１０接合部近傍の既存床スラブ２５を
除去し、柱脚の側面にアンカ−材９をセットする。次い
で、補強金具Ｅの垂直板２７（三角形の長辺）のアンカ
−孔が柱１１のアンカ−材９に挿入されナット１９によ
り接合し，水平板２６はＳ梁１０の上フランジ１５に溶
接接合してある。また、補強金具Ｅの代りに補強金具
Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、上記と同様の構法で柱１１梁１，
２を補強することができる（図３、図４及び図５参
照）。この場合水平板２６，６，１６のアンカ−材１８
は不要となる。

【００１６】（ｃ）Ｓ造柱梁の補強構造 図７に示すように、補強金具Ｆが既存Ｓ柱２１のＳ梁１
０と接する位置に据付けてある。据付け構法は、先ず、
Ｓ柱２１及びＳ梁１０接合部近傍の既存床スラブ２５を
除去し、補強金具Ｆの垂直板３７（三角形の長辺）はＳ
柱２１に、水平板３６はＳ梁１０の上フランジ１５に夫
々溶接接合してある。また、補強金具Ｆの代りに補強金
具Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて、上記と同様の構法で柱１１梁
１，２を補強することができる（図３、図４及び図５参
照）。この場合水平板３６，６，１６及び垂直板３７，
１７，３，１３のアンカ−材８，９は不要となる。

【００１７】前記各補強金具の水平板、垂直板のアンカ
−孔を長孔とすることにより、同金具の据付け精度の調
節が可能となる。

【００１８】前記各補強金具の据付けに際し、同金具の
水平板及び垂直板とＲＣ柱梁との接合面に隙間が生じる
ときは、予めモルタルや樹脂等により平滑にするか、同
金具を据付けた後に上記材料を隙間に注入することによ
り密着性がよくなる。

【００１９】

【作用】構築物の骨組に地震時の水平力が作用した時の
柱梁の応力及び耐力の比較を図８に示す。補強前の骨組
の設計用水平力がＰのとき、柱１１梁２の曲げモ−メン
トは破線で示してある。補強後の骨組、即ち、柱１１梁
２の曲げモ−メントは実線で示してある。 ＜イ＞補強後の梁耐力 設計用水平力Ｐにより、補強前の梁２のｊ−ｊ面に最大
モ−メントＭ₁ が、ｋ−ｋ面にＭ₂ が夫々生じる。補強
後の梁２の最大モ−メントはｊ−ｊ面にＭ₁ ´が、ｋ−
ｋ面（非補強面）にＭ₂ ´が夫々生じる。従って、この
Ｍ₁ ´（＞Ｍ₁ ）により補強金具Ａを設定し、梁２の曲
げ耐力は非補強面のＭ₂ ´（＞Ｍ₂ ）により決まる。即
ち、Ｍ₂ ´＝Ｍ₁ ， Ｍ₂ ´＞Ｍ₂ から補強後の骨組
に作用する水平力をＰ´（＞Ｐ）とすれば

【００２０】Ｐ´＝Ｐ×Ｍ₂ ´／Ｍ₂ ＝Ｐ×Ｍ₁ ／Ｍ₂

【００２１】故に、補強後の梁２の曲げ耐力は、補強前
のそれのＭ₁ ／Ｍ₂ 倍に改善される。 尚、補強金具Ａ
の設置範囲は、柱１１と接する位置から梁２の内法スパ
ンＬ₀ の１／４以内とすることが好ましい。

【００２２】＜ロ＞補強後の柱耐力 設計用水平力Ｐにより、補強前の柱１１のｍ−ｍ面に最
大モ−メントＭ₃ が、ｎ−ｎ面にＭ₄ が夫々生じる。補
強後の柱１１の最大モ−メントはｍ−ｍ面にＭ₃ ´が、
ｎ−ｎ面（非補強面）にＭ₄ ´が夫々生じる。従って、
このＭ₃ ´（＞Ｍ₃ ）により補強金具Ａを設定し、柱１
１の曲げ耐力は非補強面のＭ₄ ´（＞Ｍ₄ ）により決ま
る。即ち、Ｍ₄ ´＝Ｍ₃ ， Ｍ₄ ´＞Ｍ₄ ，補強後の骨
組に作用する水平力をＰ〃 （＞Ｐ）とすれば

【００２３】 Ｐ〃 ＝Ｐ×Ｍ₄ ´／Ｍ₄ ＝Ｐ×Ｍ₃ ／Ｍ₄

【００２４】故に、補強後の柱１１の耐力は、補強前の
それのＭ₃ ／Ｍ₄ 倍に改善される。

【００２５】＜ハ＞補強後の骨組の耐力 補強後の柱梁からなる骨組の耐力は、前記＜イ＞又は＜
ロ＞の小さい方の値で決まる。即ち、骨組の耐力はＭ₁
／Ｍ₂ 倍又はＭ₃ ／Ｍ₄ 倍に改善される。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上説明したようになるから次
のような効果を得ることができる。 ＜イ＞既存柱の柱脚及び柱頭の既存梁と接する位置に補
強金具を介装して、同柱及び梁と接合したことによっ
て、 （ａ）柱梁は補強金具の方杖効果により曲げ耐力が向上
する。 （ｂ）構築物内に、新たにブレ−ス材や耐震壁を設ける
必要がなく、構築物の使用形態を変えずに耐震性能の向
上が図れる。 （ｃ）柱梁の端部だけを補強するので、作業手間が少な
く施工期間の短縮、及びコストの低減が図れる。 ＜ロ＞相隣る補強金具同士を柱脚及び柱頭部において接
合したことによって、 （ａ）柱梁の前記曲げ耐力が更に向上する。 （ｂ）柱梁接合部の剪断耐力が著しく増大する。 （ｃ）任意の方向の作用力に対する柱の抵抗力が増大す
る。 ＜ハ＞補強金具は、略直角に組んだ鋼板に三角形のリブ
板を固着して構成したことによって、 （ａ）構造が簡明であり、製作・運搬が容易である。 （ｂ）台車やチェンブロックにより容易に据付けられる
ので、大規模な据付装置を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る、ＲＣ柱梁に第１実施例の補強
金具を設置した状態の正面図

【図２】 第１実施例の補強金具の斜視図

【図３】 第２実施例の補強金具の斜視図

【図４】 第１実施例の補強金具を連結した状態の斜視
図

【図５】 第２実施例の補強金具を連結した状態の斜視
図

【図６】 第３実施例の補強金具をＲＣ柱Ｓ梁接合部に
設置した状態の正面図

【図７】 第４実施例の補強金具をＳ柱梁接合部に設置
した状態の正面図

【図８】 耐震補強前と後の柱梁の作用力及び曲げ耐力
の比較説明図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】既存の柱と梁が接合する位置に補強金具を
   介装し、同金具を前記柱及び梁とアンカ−材により接合
   したことを特徴とする、 既存柱梁の耐震補強構造。
2. 【請求項２】請求項１に記載の既存柱梁の耐震補強構造
   において、 相隣る補強金具同士を柱脚及び柱頭部において接合した
   ことを特徴とする、 既存柱梁の耐震補強構造。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の既存柱梁の耐震補
   強構造において、 補強金具は、直角に組んだ鋼板にリブ板を固着して構成
   したことを特徴とする、 既存柱梁の耐震補強構造。