JP4041466B2

JP4041466B2 - 枠付補強架構およびこれを利用した既設梁柱架構の補強構造

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Publication number: JP4041466B2
Application number: JP2004008995A
Authority: JP
Inventors: 裕美鈴木; 太史郎藤村; 泰弘西川; 和浩金田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2024-01-16
Also published as: JP2005200951A

Description

本発明は、構造物の耐震性を増加するために既設梁柱架構の内面に増設する枠付補強架構およびこれを利用した既設梁柱架構の補強構造に関する。

耐震性が不十分であると判断された既設建物に対する一般的な補強構造としては、例えば柱と梁から形成される既設梁柱架構の架構内面に、鉄骨により構成された長方形の枠の内部に鉄骨ブレース（補強部材）が設けられている、枠付補強架構（架構補強用面材）を増設することにより、既設建物の剛性と耐力とを増加させる補強構造がある（例えば特許文献１）。
特開平１１−７１９０６号公報（［００１６］−［００１９］、図１）

これらの枠付補強架構の形状は、既設建物の内面形状に合せて適宜変更されており、例えば、図５に示すように、左右の柱部材１２１と上下の梁部材１２２とから形成され、柱部材１２１と梁部材１２２との接合部に垂直ハンチ１２３を有する既設梁柱架構１２０の内面においては、既設梁柱架構１２０の形状に合せて枠付補強架構１１０にもハンチ部１１３を設けた六角形形状に形成する場合がある。

しかしながら、通常、建物の天井裏には電気配線等１３１やダクト１３２が配設されており、美感上、天井１３０を設けて目隠しを行う。そのため、枠付補強架構１１０を既設梁柱架構１２０に設置すると、枠付補強架構１１０の上側水平枠材１１２が梁部材１２２に沿って配設されるため、ダクト１３２や電気配線等１３１の配設に必要な断面積を確保するためには、天井１３０を低くするなどの処置が必要となり、既設建物利用者に補強前より圧迫感を与えるという問題点を有していた。一方、天井１３０が低くならないように、梁部材１２２に孔を開けて各種必要設備を配置する場合もあるが、供用中の建物の場合、削孔時の騒音・振動や粉塵による環境問題や、梁部材１２２に孔をあけることにより梁部材１２２の耐力が低下するため、梁部材１２２に設けた各孔の補強工や枠付補強架構１１０の耐力を増加することによる工事費の増加などの問題点を有していた。

さらに、図５に示す枠付補強架構１１０のように、既設梁柱架構１２０の形状に合せてハンチ部１１３を形成するような場合、鉄骨材の加工や溶接作業等に手間がかかり、枠付補強架構１１０の製造に費用と時間がかさむという問題点を有していた。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、製造が容易で、施工時の環境にも配慮し、且つ、天井を低くすることなく所望の空間を確保することが可能な、構造物の耐震補強のための枠付補強架構およびこれを利用した既設梁柱架構の補強構造を提案することを課題とする。

前記の課題を解決するために請求項１に記載の発明は、両側に立設した柱部材と当該両側の柱部材に横設されている上下の梁部材とから形成されている既設梁柱架構の内面に設置される枠付補強架構であって、長方形形状の枠部材と、前記枠部材を補強するための補強部材と、前記枠部材の上面の両端部にそれぞれ前記既設梁柱架構の垂直ハンチに当接するように形成された三角形状部材と、を備え、前記両三角形状部材の間に凹部が形成されていることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、両側に立設した柱部材と当該両側の柱部材に横設されている上下の梁部材とから形成されている既設梁柱架構の内面に設置される枠付補強架構であって、長方形形状の枠部材と、前記枠部材を補強するための補強部材と、前記枠部材の少なくとも上面又は下面のいずれか一方の両端部にそれぞれ前記柱部材と前記梁部材との隅角部に当接するように形成された四角形状部材と、を備え、前記両四角形状部材の間に凹部が形成されていることを特徴としている。
さらに、請求項３に記載の発明は、両側に立設した柱部材と当該両側の柱部材に横設されている上下の梁部材と、前記両側の柱部材と前記上下の梁部材の内面に設置された請求項１または請求項２に記載の枠付補強架構と、から形成された既設梁柱架構の補強構造であって、前記凹部又は前記スペースにダクトや電線等の配管設備が配置されることを特徴としている。

かかる既設梁柱架構の補強構造は、既設建物の梁部材と枠付補強架構（以下単に「面材」という場合がある）の上面との間に、凹部等の空間を有しているため、この空間を利用して、ダクトの配設や電気配線等の所定の設備を配置することで、従来の既設梁柱架構の補強構造に比べ、天井を高くすることができ、利用者への圧迫感を軽減することが可能となる。また、当該面材は、予め既設梁柱架構に合せた形状に構成されているため、梁部材に増しコンクリートを打設するなどの手間を要することなく、容易に既設建物へ設置することが可能となる。さらに、面材の構成を、鉄骨を長方形状に組み合わせて枠部材を形成し、枠部材の内面に補強部材を配設し、枠部材の上面に既設梁柱架構の柱部材と梁部材との隅角部に合せた角形形状部材を設置するのみの簡易な構成とすれば、その製造が容易で、製造に要する費用の削減が可能となり好適である。ここで、補強部材とは、筋違や鋼板等の部材をいう。

本発明によれば、製造及び既設建物への設置が容易なため、これらの作業に要する時間と費用を削減することができ、また、施工時の騒音・振動や粉塵の発生も少なく供用中の建物の補強工事にも適しており、且つ、従来に比べ天井を高くすることが可能なため、建物内の空間を有効に活用することができる、経済的で利用者の利便性に配慮した、枠付補強架構およびこれを利用した既設梁柱架構の補強構造の構築が可能となる。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。

＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態では、既設建物の耐震強度を増加することを目的として、既設建物の各梁柱架構（以下、単に「既設梁柱架構」という）２０の内面に、架構補強用面材である枠付補強架構１０を設置する、既設梁柱架構の補強構造について述べる。
図１は、本実施の形態にかかる既設梁柱架構の補強構造を示す正面図であり、図２は、同三角形状部材（角形形状部材）１５の詳細を示す拡大斜視図である。なお、説明における前後左右は、図１に示した方向で統一するものとする。

［構成］
図1に示すように、既設梁柱架構２０は、左右に立設した柱部材２１，２１と、当該柱部材２１，２１に横設されている上下の梁部材２２，２３とから形成されており、上梁部材２２と左右の柱部材２１，２１との接合部にはそれぞれ三角形形状の垂直ハンチ２４が形成されている。

また、枠付補強架構１０は、鉄骨材により構成される四周の枠部材１１と、枠部材１１を補強するための鉄骨材であるブレース部材（補強部材）１４と、枠部材１１の上面左右に設置された鋼板を組み合わせてなる三角形状部材１５とから構成されている。

枠部材１１は、Ｈ型鋼からなり、当該Ｈ型鋼のフランジ面が既設梁柱架構の内面に当接するように、左右に立設された垂直部材１３と、垂直部材１３の上下端に横設された水平部材１２により長方形形状に形成されている。なお、枠部材１１の構成において、Ｈ型鋼の向きは限定されるものではなく、９０度回転して、Ｈ型鋼のフランジが前後方向に配置される向きで構成しても良い。また、枠部材１１の材料としては、枠付補強架構１０に必要とされる耐力を発現することが可能であれば、Ｈ型鋼に限定されるものではない。

そして、ブレース部材１４は、枠部材１１の一方の角から対角に向かって斜め方向に配設される部材であり、ブレース部材１４と枠部材１１との接合は、溶接により行う。ここで、図面の符号１６は、ブレース部材１４と枠部材１１との接合部の補強部材である。
なお、本実施の形態では、ブレース部材１４を１本のＨ型鋼により構成するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、ダンパー付ブレースを使用しても良い。また、ブレース部材１４を枠部材１１の対角線状に１本配設するものとしたが、これに限定されるものではなく、ブレース部材１４に必要とされる強度や枠付補強架構１０の設置箇所の使用目的により、いわゆるＫ型ブレース工法、Ｖ型ブレース工法、Ｘ型ブレース工法等の構成としても良い。

三角形状部材１５は、枠部材１１の上面の左右両端２箇所に、所定の間隔を有して中央部に凹部が形成されるように設置されている。図２に示すように、三角形状部材１５は、所定の厚みを有する鋼板を組み合わせてなる部材であり、本実施の形態では、１枚の長方形形状の斜鋼板１５ａと１枚の三角形形状の三角鋼板１５ｂと計４枚の長方形形状の補強板１５ｃ，１５ｄとから構成されている。三角鋼板１５ｂは、枠部材１１の上側の水平部材１２の端部に立設するように溶接されており、三角鋼板１５ｂの上端は、既設梁柱架構２０の垂直ハンチ２４の角度と同じ角度を有している。そして、この三角鋼板１５ｂの上端に、垂直ハンチ２４の幅よりやや広い幅を有した斜鋼板１５ａが、垂直ハンチ２４と当接し、且つ断面形状がＴ字を示すように三角鋼板１５ｂと直角を成して溶接接合されている。また、斜鋼板１５ａと水平部材１２との間の、所望の位置の４箇所には、補強板１５ｃ，１５ｄが溶接接合されており、当該三角形状部材１５の枠部材１１への固定が強固になされている。さらに、斜鋼板１５ａの上面には、左右長手方向の略中央の前後２箇所に、長方形形状の鋼板である倒れ止めプレート１５ｅが垂直ハンチ２４を挟持できる幅を有して設置されている。

ここで、三角形状部材１５の枠付補強架構１０への接合を溶接によるものとしたが、三角形状部材１５の下端に鋼板を設けた構成としてボルトによる螺合する等、三角形状部材１５の接合方法は限定されるものではない。また、本実施の形態では、斜鋼板１５ａと三角鋼板１５ｂとを、断面形状がＴ字となるように構成したが、これに限定するものではなく、断面形状が門型や箱型に形成するなど、その形状は限定されるものではない。さらに、三角形状部材１５を鋼板により構成するものではなく、例えば、Ｈ型鋼を加工して構成するものとしても良い。

枠付補強架構１０の既設梁柱架構２０への取り付けは、枠付補強架構１０の下側の水平部材１２、垂直部材１３及び三角形状部材１５と既設梁柱架構２０との隙間にモルタル等の充填材を充填することにより行う。ここで、取り付けに使用する充填材は、枠付補強架構１０と既設梁柱架構２０の一体化が可能であれば限定されるものではない。また、枠付補強架構１０の既設梁柱架構２０への取り付け方法は限定されるものではなく、場合により、摩擦工法やアンカー工法等から適宜選定して行うことができる。

［作用及び効果］
本発明による既設梁柱架構の補強構造は、枠付補強架構１０の上方に設けられた左右の三角形状部材１５が所定の間隔を有して配置されていることにより、既設梁柱架構２０へ取り付けた場合に、上梁部材２２と上側の水平部材１２との間に、凹部Ｓに対応した空間が形成される。そして、この凹部Ｓを、天井裏に配設されるダクト３２や電線等の配管設備３１の配設スペースとして利用すれば、従来の枠付補強架構を利用した補強構造（図５参照）に比べ、天井３０を高く配置することが可能となる。
つまり、本発明の既設梁柱架構の補強構造によれば、従来は上梁部材２２の直下に枠部材１１の上側の水平部材１２が配置されていたため、ダクト３２や電線等の配管設備３１等は水平部材１２の下に配設する必要があったが、枠付補強架構１０の上方に予めダクト３２や電線等の配管設備３１を配設するための空間（凹部Ｓ）が確保されているため、上梁部材２２の直下にダクト３２や電線等の配管設備３１等の配設が可能となり、少なくとも水平部材１２分の高さは、天井を高くすることが可能となる。そのため、天井が高くなることで、建物利用者に開放感を与えることが可能となるとともに、建物の利便性が増す。

また、本発明による枠付補強架構１０の枠部材１１は、直材である鉄骨を組み合わせて長方形を形成する簡易な構造なため、容易に製造ができる。また、枠部材１１の上面両端に配置する三角形状部材１５も、鋼板を組み合わせてなる簡易な構成である。したがって、従来の、既設梁柱架構２０の垂直ハンチ２４に合せて、鉄骨を曲げるなどして構成する枠付補強架構（図５参照）に比べて、製造が容易であるため、材料製作費用を削減することが可能となり、経済的にも有利である。

また、三角形状部材１５に倒れ止めプレート１５ｅが、前後に２箇所配置されていることにより、施工時において、前後の倒れ止めプレート１５ｅ，１５ｅにより、垂直ハンチ２４を挟持すれば、枠付補強架構１０が倒れることを防止し、安全性が確保される。

また、地震時において既設梁柱架構２０に加わる応力は、主に柱部材２１と垂直ハンチ２４と下の左右角部分にのみ加わり、上下梁部材２２，２３の中央部には加わらないため、枠付補強架構１０の取り付けについて、下側の水平部材１２、垂直部材１３及び三角形状部材１５と既設梁柱架構２０との隙間について固定を行えば、補強構造としての効果を十分に発現することが可能となる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態は、図３に示すように、垂直ハンチを有していない、内面が長方形形状を示す既設梁柱架構２０’の内面に、架構補強用面材である枠付補強架構１０’を設置し、既設梁柱架構の補強構造を構築する場合の実施の形態である。

図３に示すように、本実施の形態にかかる枠付補強架構１０’には、枠部材１１の上面左右に、四角形状部材１５’，１５’が設置されており、各四角形状部材１５’，１５’の間には、電線等の配管設備３１やダクト３２等を配設する凹部Ｓが形成されている。

ここで、四角形状部材１５’は、第１の実施の形態における三角形状部材１５と同様に、所定の厚みを有する鋼板を溶接にて組み合わせることにより形成されている。なお、柱部材２１の強度が高い場合は四角形状部材１５’を設置しない構成としても良い。また、その他の、枠部材１１、ブレース部材１４等の構成は、第１の実施の形態と同様なため、詳細な説明は省略する。
さらに、枠付補強架構１０’の既設梁柱架構２０’への取り付けも、第１の実施の形態に示した取り付け方法と同様に、モルタルを充填することにより行うものとし、詳細な説明は省略する。

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態は、図４に示すように、既設梁柱架構２０’の内面に、架構補強用面材である枠付補強架構１０”を設置し、既設梁柱架構の補強構造を構築する場合において、電線等の配管設備３１やダクト３２等が、天井裏ではなく、床下に配設される場合の実施の形態である。

図４に示すように、本実施の形態にかかる枠付補強架構１０”には、枠部材１１の下面左右に、四角形状部材１５”，１５”が設置されており、各四角形状部材１５”，１５”の間には、ダクト３２や電線等の配管設備３１等を配設する凹部Ｓが形成されている。

ここで、四角形状部材１５”の構成は、第２の実施の形態の四角形状部材１５”の構成と同様なため詳細な説明は省略する。また、その他の、枠部材１１、ブレース部材１４等の構成についても、第２の実施の形態の構成と同様なため、詳細な説明は省略する。
さらに、枠付補強架構１０”の既設梁柱架構２０’への取り付けも、第２の実施の形態に示した取り付け方法と同様に、モルタルを充填することにより行うものとし、詳細な説明は省略する。

＜第４の実施の形態＞
［構成］
第４の実施の形態は、図５に示すように、既設梁柱架構２０’の左右の柱部材２１に、鋼管（柱巻部材）１７を巻き付け、柱部材２１の補強を行うとともに、左右の鋼管１７を利用して、架構補強用面材１０'''を形成することで、既設梁柱架構２０’の補強構造を構築する場合の参考実施形態である。

図５に示すように、左右の柱部材２１の間には、その上下に、水平部材１２ａ，１２ｂが横設されており、上水平部材１２ａと上梁部材２２との間には、所定のスペースＳ'が形成されている。また、上下の水平部材１２ａ，１２ｂと左右の鋼管１７，１７の内面に形成された空間には、ブレース部材１４'がＫ型ブレース工法により配設されている。なお、第２の実施の形態と同様に、上水平部材１２ａと上梁部材２２との間に四角形状部材１５’により凹部Ｓを形成する場合もある（図３参照）。

ここで、本実施の形態では、柱巻部材として鋼管を使用するものとしたが、柱部材の補強鋼材は、鋼管に限定されるものでは、鋼板を巻きつけることにより構成してもよい。また、ブレース部材は、Ｋ型ブレース工法に限定されるものではないことは言うまでもない。さらに、スペースＳ’は、下梁部材２３と下水平部材１２ｂとの間に形成しても良い。

［作用］
本実施の形態による既設梁柱架構の補強構造は、破損の生じた柱部材や、所定の強度を有していない柱部材に対して、補強を行うとともに、これを利用して架構補強用面材１０'''を構築して、耐震性を強化する効果を奏する。また、架構補強用面材１０'''の構築の際に、所定のスペースＳ’を形成するため、これを利用して、電線等の配管設備やダクト等の所定の設備を配設することで、第１の実施の形態の凹部Ｓと同様の効果を奏することが可能となる。

以上、本発明について、好適な実施形態の例を説明した。しかし、本発明は、前記の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能である。
例えば前記各実施の形態では、枠付補強架構を架構補強用面材として使用するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、コンクリート版又は鉄板パネル等により架構補強用面材を形成する等、架構補強用面材の構成は、建物の状況に応じて適宜決定されることはいうまでもない。
また、前記実施の形態では、倒れ止めプレートとして、三角形状部材の前後に２枚設置し、既設梁柱架構の垂直ハンチを挟持する構成としたが、これに限定されるものではなく、１枚の倒れ止めプレートを設置して、垂直ハンチに埋め込むことで架構補強用面材の倒壊を抑止するなど、架構補強用面材の倒れ止め方式は、適宜決定するものとする。また、倒れ止め用の部材を要しなくても、架構補強用面材が倒れることのない安定した構成であれば、特に倒れ止め用の部材を設ける必要がないことはいうまでもない。
また、前記各実施の形態では、枠部材の上面又は下面に凹部Ｓを形成するものとしたが、上下にそれぞれ凹部Ｓを形成しても良いことは、いうまでもない。
さらに、前記実施の形態では、柱部材と梁部材との隅角部に当接するように形成された三角形状部材又は四角形状部材を枠部材の両端に設置して凹部を形成する構成としたが、例えば当接する柱部材と梁部材との隅角部の形状に合せて扇状に形成された部材を使用するなど、角形形状部材の形状は限定されるものではない。

第１の実施の形態にかかる既設梁柱架構の補強構造を示す正面図である。三角形状部材の詳細を示す拡大斜視図である。第２の実施の形態にかかる既設梁柱架構の補強構造を示す正面図である。第３の実施の形態にかかる既設梁柱架構の補強構造を示す正面図である。第４の実施の形態にかかる既設梁柱架構の補強構造を示す正面図である。従来の既設梁柱架構の補強構造を示す正面図である。

符号の説明

１０枠付補強架構（架構補強用面材）
１１枠部材
１２，１２ａ，１２ｂ水平部材
１４ブレース部材（補強部材）
１５三角形状部材（角形形状部材）
１７鋼管（柱巻部材）
２０，２０’ 既設梁柱架構
２１柱部材
２２上梁部材
２３下梁部材
２４垂直ハンチ
Ｓ凹部
Ｓ’ スペース

Claims

両側に立設した柱部材と当該両側の柱部材に横設されている上下の梁部材とから形成されている既設梁柱架構の内面に設置される枠付補強架構であって、
長方形形状の枠部材と、前記枠部材を補強するための補強部材と、前記枠部材の上面の両端部にそれぞれ前記既設梁柱架構の垂直ハンチに当接するように形成された三角形状部材と、を備え、
前記両三角形状部材の間に凹部が形成されていることを特徴とする、枠付補強架構。
両側に立設した柱部材と当該両側の柱部材に横設されている上下の梁部材とから形成されている既設梁柱架構の内面に設置される枠付補強架構であって、
長方形形状の枠部材と、前記枠部材を補強するための補強部材と、前記枠部材の少なくとも上面又は下面のいずれか一方の両端部にそれぞれ前記柱部材と前記梁部材との隅角部に当接するように形成された四角形状部材と、を備え、
前記両四角形状部材の間に凹部が形成されていることを特徴とする、枠付補強架構。
両側に立設した柱部材と当該両側の柱部材に横設されている上下の梁部材と、前記両側の柱部材と前記上下の梁部材の内面に設置された請求項１または請求項２に記載の枠付補強架構と、から形成された既設梁柱架構の補強構造であって、
前記凹部にダクトや電線等の配管設備が配置されることを特徴とする、既設梁柱架構の補強構造。