JP6651827B2 - Existing steel frame reinforcement structure - Google Patents
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Description
本発明は、既設鉄骨の補強構造に関する。 The present invention relates to an existing steel frame reinforcing structure.
従来、例えば製鉄工場の建屋に設けられる鉄骨の補強では、一般的には耐熱性の高い鉄板等の鋼材を、溶接によって補強部位に接合している。
ところが、前述のような製鉄工場の建屋においては、補強対象(既設鉄骨)の周囲にはガス配管や電気配線、あるいは引火物が設けられており、火気養生や安全対策を厳重に行う必要ある等、火気の使用が制限されている。
そのため、溶接を用いない既設鉄骨の補強構造として、例えば特許文献1に示されるように、補強対象の変形発生部のうち引張り力が作用する部位に剛性を有する樹脂製の炭素繊維シートを接着してなる構造が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in reinforcing a steel frame provided in a building of an ironworks, for example, a steel material such as an iron plate having high heat resistance is generally joined to a reinforcing portion by welding.
However, in the steel factory building as described above, gas pipes, electrical wiring, or flammable materials are provided around the reinforcement target (existing steel frame), and it is necessary to take strict fire curing and strict safety measures. Use of fire is restricted.
Therefore, as a reinforcing structure of an existing steel frame without using welding, for example, as shown in
既設鉄骨は、一般的に柱及び梁を有している。柱と梁とが固定された部分にはガセットプレート(接続部材)が設けられている。ガセットプレートには、ボルトやリベット等の締結部材によりブレースが接続されている。
長期間使用した既設鉄骨は、ガセットプレートとブレースとの接続部(締結部材、及び締結部材の近傍のガセットプレートを含む)の強度が、経年劣化、及び設計基準などの理由により低い。このため、接続部を補強することが検討されている。
Existing steel frames generally have columns and beams. A gusset plate (connection member) is provided at a portion where the column and the beam are fixed. The brace is connected to the gusset plate by fastening members such as bolts and rivets.
Existing steel frames that have been used for a long period of time have low strength at the connection between the gusset plate and the brace (including the fastening member and the gusset plate near the fastening member) due to aging, design standards, and the like. For this reason, reinforcement of the connection portion is being studied.
しかしながら、従来の既設鉄骨の補強構造では、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献1に記載されるように炭素繊維シートを補強材として接続部に接着する方法の場合には、樹脂製の炭素繊維シートが変形性能を有するので、造形性はあるが、耐熱性が低い。高熱に晒される前述した製鉄工場のような使用環境で使用される場合にあっては、特許文献1の補強構造では充分な機能が発揮できないうえ、耐久性も低くなることから、その点で改善の余地があった。
However, the conventional existing steel frame reinforcement structure has the following problems.
That is, in the case of a method of bonding a carbon fiber sheet to a connecting portion as a reinforcing material as described in
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、溶接等の火気を使用することなく、既設鉄骨における接続部材とブレースとの接続部を耐熱性を有した状態で補強する既設鉄骨の補強構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and does not require the use of fire such as welding, and the use of an existing steel frame that reinforces a connection portion between a connection member and a brace of the existing steel frame with heat resistance. It is intended to provide a reinforcing structure.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の既設鉄骨の補強構造は、既設鉄骨における柱と梁とが固定された部分に設けられた接続部材と、前記接続部材に端部が接続されたブレース材との接続部を補強する既設鉄骨の補強構造であって、鋼材で形成された第一補強部材と、前記柱及び前記梁の一方である第一軸状部材と前記第一補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第一接続部と、前記ブレース材と前記第一補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第二接続部と、を備え、前記第一補強部材は、平板状に形成された補強板本体と、前記補強板本体の第1端部に設けられた第1端板と、前記補強板本体の第2端部に設けられた第2端板と、を備え、前記第一接続部は、前記第一軸状部材と前記第1端板とを、摩擦接合又は係合接合により接続し、前記第二接続部は、前記ブレース材と前記第2端板とを、摩擦接合又は係合接合により接続することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The reinforcing structure for an existing steel frame according to the present invention is an existing steel frame for reinforcing a connecting member provided at a portion where a column and a beam are fixed in an existing steel frame and a brace member having an end connected to the connecting member. A reinforcing structure for a steel frame, wherein a first reinforcing member formed of a steel material, a first shaft-shaped member that is one of the columns and the beams, and the first reinforcing member are connected by friction joining or engagement joining. a first connecting portion that, the said first reinforcing member and the brace member, Bei example and the second connection portion are connected by friction bonding or engagement bonding, wherein the first reinforcing member is a flat plate A reinforcing plate main body, a first end plate provided at a first end of the reinforcing plate main body, and a second end plate provided at a second end of the reinforcing plate main body. The first connecting portion connects the first shaft-shaped member and the first end plate by friction joining or engagement joining. And the second connecting portion, and said second end plate and the brace member, and wherein the connecting by friction bonding or engagement joint.
この発明によれば、接続部を跨ぐように第一補強部材を配置し、第一軸状部材と第一補強部材、及びブレース材と第一補強部材を摩擦接合又は係合接合により接続している。摩擦接合及び係合接合は溶接を使用しない接合である。補強部材は鋼材で形成されているため、耐熱性を有する。第一軸状部材又はブレース材に作用する外力が第一補強部材、第一接続部、及び第二接続部にも伝達され、外力を分散させることができる。そのため、接続部が負担する外力を小さく抑えることができ、接続部を補強することができる。 According to the present invention, the first reinforcing member is disposed so as to straddle the connection portion, and the first shaft-shaped member and the first reinforcing member, and the brace material and the first reinforcing member are connected by friction joining or engagement joining. I have. Friction and engagement joints are joints that do not use welding. Since the reinforcing member is formed of a steel material, it has heat resistance. The external force acting on the first shaft-shaped member or the brace material is also transmitted to the first reinforcing member, the first connection portion, and the second connection portion, and the external force can be dispersed. Therefore, the external force borne by the connecting portion can be reduced, and the connecting portion can be reinforced.
また、上記の既設鉄骨の補強構造において、鋼材で形成され、前記ブレースに対して前記第一補強部材とは反対側に配置された第二補強部材と、前記柱及び前記梁の他方である第二軸状部材と前記第二補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第三接続部と、前記ブレースと前記第二補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第四接続部と、を備えてもよい。
この発明によれば、第一補強部材と第二補強部材とで接続部を挟むように配置し、第二軸状部材と第二補強部材、及びブレース材と第二補強部材を、摩擦接合又は係合接合により接続している。第一補強部材と第二補強部材とで接続部を両側から補強することで、接続部をより確実に補強することができる。
In the above-described reinforcing structure for an existing steel frame, a second reinforcing member formed of a steel material and disposed on a side opposite to the first reinforcing member with respect to the brace, and a second reinforcing member that is the other of the column and the beam. A third connecting portion connecting the biaxial member and the second reinforcing member by friction joining or engaging joining, and connecting the brace and the second reinforcing member by friction joining or engaging joining. And a fourth connection portion.
According to this invention, the first reinforcing member and the second reinforcing member are arranged so as to sandwich the connecting portion, and the second shaft-like member and the second reinforcing member, and the brace material and the second reinforcing member are friction-bonded or They are connected by engaging joints. By reinforcing the connecting portion from both sides with the first reinforcing member and the second reinforcing member, the connecting portion can be more reliably reinforced.
また、本発明の他の既設鉄骨の補強構造は、既設鉄骨における柱と梁とが固定された部分に設けられた接続部材と、前記接続部材に端部が接続されたブレース材との接続部を補強する既設鉄骨の補強構造であって、鋼材で形成された第一補強部材と、前記柱及び前記梁の一方である第一軸状部材と前記第一補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第一接続部と、前記ブレース材と前記第一補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第二接続部と、鋼材で形成され、前記ブレース材に対して前記第一補強部材とは反対側に配置された第二補強部材と、前記柱及び前記梁の他方である第二軸状部材と前記第二補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第三接続部と、前記ブレース材と前記第二補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第四接続部と、を備え、前記第四接続部は前記第二接続部と一体に構成されていることを特徴としている。 Further, another existing steel frame reinforcing structure of the present invention includes a connecting member provided at a portion of the existing steel frame to which a column and a beam are fixed, and a brace member having an end connected to the connecting member. An existing steel frame reinforcing structure for reinforcing a first reinforcing member formed of a steel material, a first shaft-shaped member that is one of the column and the beam, and the first reinforcing member, A first connecting portion connected by joining, a second connecting portion connecting the brace material and the first reinforcing member by friction bonding or engagement bonding, and the brace material formed of steel; The second reinforcing member disposed on the side opposite to the first reinforcing member with respect to the second shaft-like member and the second reinforcing member, which is the other of the column and the beam, is friction-bonded or engaged. A third connecting portion connected by joining, the brace material and the second reinforcement A wood, a fourth connection portion that is connected by friction bonding or engagement joint, wherein the fourth connection part is characterized by being formed integrally with the second connecting portion.
また、上記の既設鉄骨の補強構造において、前記第一軸状部材と前記第一補強部材とは、第一方向に接触し合うように並べて配置され、前記第一接続部は、前記第一軸状部材及び前記第一補強部材を前記第一方向の外側から押圧していることで、前記第一軸状部材と前記第一補強部材とを、摩擦接合により接続していてもよい。
この発明によれば、第一軸状部材及び第一補強部材を第一接続部により押圧していることで、第一接続部と第一軸状部材との間、第一軸状部材と第一補強部材との間、及び、第一補強部材と第一接続部との間に静止摩擦力が作用している。このため、溶接を使用せずに第一軸状部材と第一補強部材とを接続することができる。
In the above-described reinforcing structure for an existing steel frame, the first shaft-shaped member and the first reinforcing member are arranged side by side so as to be in contact with each other in a first direction. The first shaft-shaped member and the first reinforcing member may be connected by friction welding by pressing the shaped member and the first reinforcing member from the outside in the first direction.
According to this invention, the first shaft member and the first reinforcing member are pressed by the first connection portion, so that the first shaft member and the first shaft member are located between the first connection portion and the first shaft member. A static friction force is acting between one of the reinforcing members and between the first reinforcing member and the first connecting portion. For this reason, the first shaft-shaped member and the first reinforcing member can be connected without using welding.
また、上記の既設鉄骨の補強構造において、前記ブレース材と前記第一補強部材とは、第二方向に接触し合うように並べて配置され、前記第二接続部は、前記ブレース材及び前記第一補強部材を前記第二方向の外側から押圧していることで、前記ブレース材と前記第一補強部材とを、摩擦接合により接続していてもよい。
この発明によれば、ブレース材及び第一補強部材を第二接続部により押圧していることで、第二接続部とブレース材との間、ブレース材と第一補強部材との間、及び、第一補強部材と第二接続部との間に静止摩擦力が作用している。このため、溶接を使用せずにブレース材と第一補強部材とを接続することができる。
Further, in the above-described reinforcing structure for an existing steel frame, the brace member and the first reinforcing member are arranged side by side so as to be in contact with each other in a second direction, and the second connecting portion includes the brace member and the first member. The brace material and the first reinforcing member may be connected by friction welding by pressing the reinforcing member from the outside in the second direction.
According to this invention, by pressing the brace material and the first reinforcement member by the second connection portion, between the second connection portion and the brace material, between the brace material and the first reinforcement member, and A static friction force acts between the first reinforcing member and the second connection part. Therefore, the brace material and the first reinforcing member can be connected without using welding.
また、上記の既設鉄骨の補強構造において、前記第一接続部は、前記第一軸状部材に形成された第一軸状孔部と、前記第一補強部材に形成された補強主孔部と、前記第一軸状孔部内に配置されて前記第一軸状部材と係合接合により接続されているとともに、前記補強主孔部内に配置されて前記第一補強部材と係合接合により接続されている第一係合部材と、を備えてもよい。
この発明によれば、第一軸状部材と第一係合部材、第一係合部材と第一補強部材が係合接合する。このため、溶接を使用せずに、第一係合部材を介して第一軸状部材と第一補強部材とを接続することができる。
Further, in the above-described reinforcing structure for an existing steel frame, the first connecting portion includes a first shaft-shaped hole formed in the first shaft-shaped member, and a reinforcing main hole formed in the first reinforcing member. Is arranged in the first shaft-shaped hole portion and connected to the first shaft-shaped member by engagement joint, and is arranged in the reinforcing main hole portion and connected to the first reinforcement member by engagement joint. And a first engaging member that is in contact therewith.
According to the present invention, the first shaft-shaped member and the first engagement member, and the first engagement member and the first reinforcing member are engaged and joined. Therefore, the first shaft-shaped member and the first reinforcing member can be connected via the first engagement member without using welding.
また、上記の既設鉄骨の補強構造において、前記第二接続部は、前記ブレース材に形成されたブレース孔部と、前記第一補強部材に形成された補強副孔部と、前記ブレース孔部内に配置されて前記ブレース材と係合接合により接続されているとともに、前記補強副孔部内に配置されて前記第一補強部材と係合接合により接続されている第二係合部材と、を備えてもよい。
この発明によれば、ブレース材と第二係合部材、第二係合部材と第一補強部材が係合接合する。このため、溶接を使用せずに、第二係合部材を介してブレース材と第一補強部材とを接続することができる。
In the above-described reinforcing structure for an existing steel frame, the second connection portion includes a brace hole formed in the brace material, a reinforcement sub-hole formed in the first reinforcement member, and a brace hole formed in the brace hole. A second engaging member arranged and connected to the brace material by an engagement joint, and arranged in the reinforcing sub-hole and connected to the first reinforcement member by an engagement joint. Is also good.
According to the present invention, the brace member and the second engaging member, and the second engaging member and the first reinforcing member are engaged and joined. For this reason, the brace material and the first reinforcing member can be connected via the second engaging member without using welding.
本発明の既設鉄骨の補強構造によれば、耐熱性を有するとともに、溶接を使用することなく、既設鉄骨における接続部材とブレース材との接続部を補強することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the reinforcement structure of the existing steel frame of this invention, while having heat resistance, the connection part of the connection member and brace material in an existing steel frame can be reinforced without using welding.
(第1実施形態)
以下、本発明に係る既設鉄骨の補強構造(以下、補強構造とも略称する)の第1実施形態を、図1から図6を参照しながら説明する。
図1に示すように、例えば製鉄工場の建屋50内には、柱(第一軸状部材)56、梁(第二軸状部材)57、及びブレース材58を有する鉄骨(以下、既設鉄骨55と称する)が設置されている。既設鉄骨55における柱56と梁57とが固定された部分には、ガセットプレート(接続部材)59が設けられている。
例えば、柱56及び梁57にはH形鋼が用いられ、ブレース材58には山形鋼が用いられている。ガセットプレート59は、鋼板等で形成されている。
柱56、梁57、及びガセットプレート59は、互いに溶接等により接続されている。ガセットプレート59とブレース材58の一方の端部58aとは、ボルトやリベット等の締結部材60により接続されている。より詳しくは、ブレース材58は、第一板材58b及び第二板材58cを山形に形成して構成されている。ブレース材58の第一板材58bが、締結部材60によりガセットプレート59に接続されている。
(1st Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a reinforcing structure for an existing steel frame according to the present invention (hereinafter, also simply referred to as a reinforcing structure) will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
As shown in FIG. 1, for example, in a
For example, an H-section steel is used for the
The
本実施形態の補強構造1は、ガセットプレート59とブレース材58との接続部62を補強する。ここで言う接続部62とは、締結部材60、及び、ガセットプレート59のうち締結部材60の近傍の部分のことを意味する。
本補強構造1は、第一補強部材5と、ブレース材58に対して第一補強部材5とは反対側に配置された第二補強部材10と、柱56と第一補強部材5とを摩擦接合により接続している第一接続部15Aと、ブレース材58と第一補強部材5及び第二補強部材10とを摩擦接合により接続している第二接続部15Bと、梁57と第二補強部材10とを摩擦接合により接続している第三接続部15Cと、を備えている。
ここで言う摩擦接合とは、複数の部材が静止摩擦力により互いに接合されていることを意味する。
本実施形態では、本発明の第四接続部は、第二接続部15Bと一体に構成されている。
The reinforcing
The
The term "friction welding" as used herein means that a plurality of members are joined to each other by static friction force.
In the present embodiment, the fourth connecting portion of the present invention is formed integrally with the second connecting
以下では、まず補強部材5、10の形状の一例について説明する。
図2に示すように、第一補強部材5は、補強板本体6と、補強板本体6の各端部に設けられた端板7、8とを有する。端板7は、柱56のフランジ56a(図1参照)に接触する形状に形成されている。端板8は、ブレース材58の第二板材58cに接触する形状に形成されている。第一補強部材5は、板状の鋼材等を折り曲げたり溶接したりすることで形成することができる。
Hereinafter, first, an example of the shape of the reinforcing
As shown in FIG. 2, the first reinforcing
図3に示すように、第二補強部材10は、補強板本体11と、補強板本体11の各端部に設けられた端板12、13とを有する。端板12は、梁57のフランジ57a(図1参照)に接触する形状に形成されている。端板13は、ブレース材58の第二板材58cに接触する形状に形成されている。図4に示すように、端板13は、ブレース材58の第二板材58cに対して第一補強部材5の端板8とは反対側に配置されている。すなわち、端板8、第二板材58c、及び端板13は、第二板材58cの厚さ方向(第二方向)Xに接触し合うように並べて配置されている。ここで言う端板8と第二板材58cとが厚さ方向Xに接触し合うとは、端板8における厚さ方向Xに直交する外面と、第二板材58cにおける厚さ方向Xに直交する外面とが、接触することを意味する。
第二補強部材10は、第一補強部材5と同様に形成することができる。
図1に示すように、補強部材5、10は、接続部62を挟むように配置されている。
As shown in FIG. 3, the second reinforcing
The second reinforcing
As shown in FIG. 1, the reinforcing
本実施形態では、接続部15A、15B、15Cの構成は互いに同一である。このため、第二接続部15Bの構成については数字、又は数字及び英小文字に英大文字「B」を付加し、接続部15A、15Cのうち第二接続部15Bと対応する構成については第二接続部15Bと同一の数字、又は数字及び英小文字に英大文字「A」、「C」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。例えば、第二接続部15Bの接続部本体16Bと第一接続部15Aの接続部本体16Aとは、同一の構成である。
後述する接続部25A、25B、25Cについても、同様である。
In the present embodiment, the configurations of the
The same applies to
図4に示すように、第二接続部15Bは、側面視でC字形に形成された接続部本体16Bと、接続部本体16Bの雌ネジ部16aBに螺合する雄ネジ部17Bとを有している。接続部本体16Bにおける雄ネジ部17Bの先端に対向する内面16bBは、平坦である。使用者は、接続部本体16Bに対して雄ネジ部17Bを雄ネジ部17Bの軸線周りに回転させて、雌ネジ部16aBに雄ネジ部17Bが螺合する位置を変える。これにより、接続部本体16Bの内面16bBと雄ネジ部17Bの先端との距離を調節することができる。雄ネジ部17Bの回転には、ドライバやスパナ等の一般的な工具を用いることができる。
接続部本体16B及び雄ネジ部17Bは、鋼材等で形成されていることが好ましい。
As shown in FIG. 4, the
It is preferable that the connection portion main body 16B and the
接続部本体16Bの内面16bBと雄ネジ部17Bとの間に、端板8、第二板材58c、及び端板13を挟んだ状態にする。雄ネジ部17Bを回転させて端板8、第二板材58c、及び端板13を厚さ方向Xの外側から内側に向かって押圧していることで、端板8、第二板材58c、及び端板13を、摩擦接合により接続している。第二接続部15Bは、3枚の板を挟んでいる(咥え込んでいる)。第二接続部15Bは、鋼材等で形成された摩擦接合金物である。
The
接続部本体16Bの内面16bBと端板8との間に静止摩擦力が作用し、接続部本体16Bの内面16bBと端板8とが接合される。端板8とブレース材58の第二板材58cとの間、ブレース材58の第二板材58cと端板13との間、及び、端板13と雄ネジ部17Bとの間についても同様である。
A static friction force acts between the inner surface 16bB of the connecting portion main body 16B and the
第一接続部15A及び第三接続部15Cは、第二接続部15Bと同様に構成されている。図1に示すように、柱56のフランジ56aと第一補強部材5の端板7とは、フランジ56aの厚さ方向(第一方向)に接触し合うように並べて配置される。第一接続部15Aは、フランジ56a及び端板7を、フランジ56aの厚さ方向の外側から内側に向かって押圧していることで、フランジ56aと端板7とを、摩擦接合により接続している。
梁57のフランジ57aと第二補強部材10の端板12とは、フランジ57aの厚さ方向に接触し合うように並べて配置される。第三接続部15Cは、フランジ57a及び端板12を、フランジ57aの厚さ方向の外側から内側に向かって押圧していることで、フランジ57aと端板12とを、摩擦接合により接続している。
The
The
第一接続部15A及び第三接続部15Cは、2枚の板を挟んでいる。
このように、接続部62を跨ぐように第一補強部材5を配置し、第一補強部材5の両端部を柱56及びブレース材58に接続している。接続部62を跨ぐように第二補強部材10を配置し、第二補強部材10の両端部を梁57及びブレース材58に接続している。
なお、図示はしないが、ブレース材58の他方の端部は、ブレース材58の一方の端部58aと同様に構成されている。ブレース材58の他方の端部は、柱56、梁57、及びガセットプレート59に補強構造1や締結部材60により接続されている。
The
As described above, the first reinforcing
Although not shown, the other end of the
次に、以上のように構成された補強構造1の作用について説明する。
例えば、柱56及び梁57が変形してブレース材58に沿う方向Yにおけるガセットプレート59間の距離が長くなった場合で説明する。このとき、ブレース材58が方向Yの全長にわたり引張られるとともに、柱56及び梁57が補強構造1の補強部材5、10を介してブレース材58の方向Yの中央部を引張る。このため、引張力(外力)の一部がガセットプレート59とブレース材58との接続部62を介さずにブレース材58に伝達される。したがって、接続部62に作用する引張力を抑え、接続部62を補強することができる。
方向Yにおけるガセットプレート59間の距離が短くなり、ブレース材58が方向Yに圧縮される場合についても同様に、補強構造1は接続部62に作用する圧縮力を抑え、接続部62を補強することができる。
Next, the operation of the reinforcing
For example, the case where the distance between the
Similarly, in the case where the distance between the
次に、実施例の補強構造1を有する既設鉄骨55、及び補強構造1を有さない比較例の既設鉄骨55に引張荷重を作用させたときのシミュレーション結果について説明する。
図5に示す比較例となる従来の既設鉄骨55では、補強構造1は用いられていない。ガセットプレート59にブレース材58の第一板材58bが締結部材60により接続され、第二板材58cがガセットプレート59に接続されていないとする。このとき、ブレース材58の第二板材58cにおける第一板材58bから離間した部分となる領域R1には、第一板材58bに比べて、ガセットプレート59間に作用する引張り力及び圧縮力があまり作用しない。言い換えれば、領域R1は、ブレース材58の剛性にあまり寄与しない。
Next, simulation results when a tensile load is applied to the existing
In a conventional existing
図6に、FEM(Finite Element Method)解析により、実施例及び比較例のブレース材58に引張り荷重を作用させたときのブレース材58の変位をシミュレーションした結果を示す。図6の横軸はブレース材58の変位(mm)を表し、縦軸はブレース材58に作用させた引張り荷重(kN(キロニュートン))を表す。
一点鎖線で示した線L1は、ブレース材58が形成された材料(母材)の降伏応力(316kN)を示す。実線で示した線L2は、実施例のブレース材58の引張り荷重を表し、点線で示した線L3は、比較例のブレース材58の引張り荷重を表す。
例えば、実施例及び比較例のブレース材58の長さは5000mmとした。
FIG. 6 shows a result of simulating a displacement of the
A line L1 indicated by a dashed line indicates the yield stress (316 kN) of the material (base material) on which the
For example, the length of the
比較例のブレース材58では、ブレース材58の変位を増加させ、この変位が7mm程度になった領域R2において、接続部62の締結部材60が損傷してしまう。このため、領域R2において、引張り荷重が低下している。
これに対して、実施例のブレース材58では、接続部62が補強構造1で補強されていることで接続部62の損傷が抑えられる。このため、ブレース材58を8mm変位させても接続部62が損傷せず、ブレース材58が形成された材料の降伏応力程度の引張り荷重に耐えることができる。
実施例のブレース材58では、図4に示すように第二板材58cの領域R1を第二接続部15Bで押圧していることで、この領域R1にも引張り力及び圧縮力が伝達される。したがって、ブレース材58全体で引張り力及び圧縮力を伝達させることができる。
In the
On the other hand, in the
In the
実施例のブレース材58では補強構造1が用いられているため、図1に示すようにブレース材58の座屈長さは、第二接続部15B間の長さであるL11となる。一方で、比較例のブレース材58では補強構造1が用いられていないため、ブレース材58の座屈長さは、接続部62間の長さであるL12となる。
実施例のブレース材58では、比較例のブレース材58に比べて座屈長さを短くして座屈耐力を向上させることができる。
Since the reinforcing
In the
以上説明したように、本実施形態の補強構造1によれば、接続部62を跨ぐように第一補強部材5を配置し、柱56と第一補強部材5、及びブレース材58と第一補強部材5を摩擦接合により接続している。摩擦接合は、溶接等の火気を使用しない接合である。第一補強部材5は鋼材で形成されているため、耐熱性を有する。柱56又はブレース材58に作用する圧縮力及び引張り力等の外力が第一補強部材5、第一接続部15A、及び第二接続部15Bにも伝達され、外力を分散させることができる。そのため、接続部62が負担する外力を小さく抑えることができ、接続部62を補強することができる。
As described above, according to the reinforcing
補強構造1では、無火気で接続部62を補強することができる。
ブレース材58の第一板材58bだけでなく第二板材58cの領域R1でも、外力を伝達することができる。
座屈長さが第二接続部15B間の長さであるL11となるため、ブレース材58の圧縮座屈耐力を向上させることができる。
柱56、梁57、及びブレース材58として、H形鋼、I形鋼、山形鋼、及びT形鋼等の所望の断面形状の形鋼を用いることができる。
In the reinforcing
External force can be transmitted not only in the
Since the buckling length is L11 which is the length between the second connecting
As the
補強構造1は、第二補強部材10及び第三接続部15Cを備える。第一補強部材5と第二補強部材10とで接続部62を挟むように配置し、梁57と第二補強部材10、及びブレース材58と第二補強部材10とを、摩擦接合により接続している。補強部材5、10で接続部62を両側から補強することで、接続部62をより確実に補強することができる。
第四接続部は第二接続部15Bと一体に構成されているため、補強構造1を簡単に構成することができる。
The reinforcing
Since the fourth connecting portion is formed integrally with the second connecting
柱56と第一補強部材5とは、厚さ方向Xに接触し合うように並べて配置され、第一接続部15Aは、柱56及び第一補強部材5を厚さ方向Xの外側から押圧している。このため、第一接続部15Aと柱56との間、柱56と第一補強部材5との間、及び、第一補強部材5と第一接続部15Aとの間に静止摩擦力が作用する。したがって、溶接等の火気を使用せずに柱56と第一補強部材5とを接続することができる。
第二接続部15Bについても、第一接続部15Aと同様に、溶接等の火気を使用せずにブレース材58と第一補強部材5とを接続することができる。
The
Similarly to the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図7から図10を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図7に示すように、本実施形態の補強構造2は、第1実施形態の補強構造1の接続部15A、15B、15Cに代えて、第一接続部25A、第二接続部25B、第三接続部25Cを備えている。
接続部25A、25B、25Cの構成は似ているため、第一接続部25Aを例に取って説明する。
(2nd Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 10, but the same parts as those in the above embodiment will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Only different points will be described. explain.
As shown in FIG. 7, the reinforcing
Since the configurations of the
図8に示すように、第一接続部25Aは、柱56のフランジ56aに形成された第一軸状孔部26Aと、第一補強部材5の端板7に形成された補強主孔部27Aと、第一軸状孔部26A内及び補強主孔部27A内に配置されたボルト(第一係合部材)28Aとを備えている。ボルト28Aの雄ネジ部28aAは、第一軸状孔部26A及び補強主孔部27A内に挿通されている。雄ネジ部28aAは、第一軸状孔部26A及び補強主孔部27Aに雄ネジ部28aAの径方向に係合している。ボルト28Aの頭部28bAは、端板7に端板7の厚さ方向に係合している。雄ネジ部28aAにはナット29Aの雌ネジ部29aAが螺合している。ナット29Aは、フランジ56aに端板7の厚さ方向に係合している。
このように、第一接続部25Aは、柱56とボルト28Aとを係合接合により接続しているとともに、第一補強部材5とボルト28Aとを係合接合により接続している。ここで言う係合接合とは、複数の部材が係合することにより互いに接合されていることを意味する。
第一接続部25Aは、2枚の板と係合している。
As shown in FIG. 8, the first connecting
As described above, the
The first connecting
柱56の第一軸状孔部26A及び第一補強部材5の補強主孔部27Aは、公知のドリル等で形成することができる。ボルト28Aとナット29Aとの螺合の締め付けには、ドライバやスパナ等の一般的な工具を用いることができる。本実施形態では、柱56については、下穴である第一軸状孔部26Aを形成する工程と、第一軸状孔部26Aにボルト28Aを挿通する工程の2つの工程が必要である。
なお、図9に示すように、柱56の第一軸状孔部26A等は、公知のウォータージェット装置70から高圧のウォータージェットWを噴射することで形成してもよい。ウォータージェット装置70は、製鉄工場の建屋50内のような火気の使用が制限されている場所においても、安全に用いることができる。
第一軸状孔部26A等を、インパクトドライバで形成してもよい。
The first
As shown in FIG. 9, the first axial hole 26 </ b> A and the like of the
The first
第二接続部25Bは、第一接続部25Aとは係合している板の枚数が異なるだけで、第一接続部25Aと同様に構成されている。第二接続部25Bは、3枚の板と係合している。第二接続部25Bは、本発明の第四接続部と一体に構成されている。
図示はしないが、第二接続部25Bは、第一補強部材5の端板8に形成された補強副孔部と、ブレース材58の第二板材58cに形成されたブレース孔部と、第二補強部材10の端板13に形成された孔部と、これらの孔部内に配置されて第一補強部材5、ブレース材58、及び第二補強部材10と係合接合により接続されるボルト(第二係合部材)とを備えている。
第三接続部25Cは、第一接続部25Aと同様に構成されている。
The second connecting
Although not shown, the second connecting
25 C of 3rd connection parts are comprised similarly to 25 A of 1st connection parts.
以上説明したように、本実施形態の補強構造2によれば、溶接等の火気を使用することなく、既設鉄骨55におけるガセットプレート59とブレース材58との接続部62を耐熱性を有した状態で補強することができる。
さらに、第一接続部25Aは、柱56の第一軸状孔部26Aと、第一補強部材5の補強主孔部27Aと、ボルト28Aとを備える。柱56とボルト28A、ボルト28Aと第一補強部材5が係合接合する。このため、溶接等の火気を使用せずに、ボルト28Aを介して柱56と第一補強部材5とを接続することができる。
第二接続部25Bについても、第一接続部25Aと同様に、溶接等の火気を使用せずに、ボルトを介してブレース材58と第一補強部材5とを接続することができる。
As described above, according to the reinforcing
Furthermore, the first connecting
Similarly to the
なお、本実施形態では、図10に示すように第一接続部35Aが、前述の柱56の第一軸状孔部26Aと、第一補強部材5の補強主孔部27Aと、第一軸状孔部26A内及び補強主孔部27A内に配置されたタッピングネジ(第一係合部材)36Aとを備えていてもよい。第一軸状孔部26Aは、タッピングネジ36Aの下穴となる。
この例では、第一補強部材5の補強主孔部27Aの内径はタッピングネジ36Aの雄ネジ部36aAの外径よりも大きく、補強主孔部27Aに雄ネジ部36aAが挿通されている。第一補強部材5にタッピングネジ36Aの頭部36bAが係合している。
柱56の第一軸状孔部26Aが形成された当初の内径は、タッピングネジ36Aの雄ネジ部36aAの先端側の外径よりも小さい。第一軸状孔部26Aに雄ネジ部36aAがねじ込まれて螺合することにより、柱56に雄ネジ部36aAが係合している。
第一接続部35Aがこのように構成されていても、柱56と第一補強部材5とを第一接続部35Aにより係合接合させることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the first connecting
In this example, the inner diameter of the reinforcing
The initial inner diameter of the
Even if the first connecting
なお、柱56の第一軸状孔部26Aはフランジ56aを貫通していなくてもよいし、フランジ56aに第一軸状孔部26Aが形成されていなくてもよい。フランジ56aの厚さが薄い場合等には、予め下穴が形成されていなくても、タッピングネジ36Aを押込みながら回すことでフランジ56aにタッピングネジ36Aをねじ込むことができるからである。
フランジ56aに第一軸状孔部26Aが形成されない場合には、柱56については、フランジ56aにタッピングネジ36Aをねじ込む工程の1つの工程で済む。
The first
When the first
以上、本発明の第1実施形態及び第2実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第1実施形態及び第2実施形態では、第四接続部は第二接続部と一体に構成されているとしたが、第四接続部は第二接続部とは別体として構成されていてもよい。この場合、第四接続部はブレース材58と第二補強部材10とを摩擦接合又は係合接合より接続している。
As described above, the first embodiment and the second embodiment of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the configuration does not deviate from the gist of the present invention. Change, combination, deletion, etc. are also included. Further, it goes without saying that the configurations shown in the embodiments can be used in appropriate combinations.
For example, in the first embodiment and the second embodiment, the fourth connection portion is configured integrally with the second connection portion, but the fourth connection portion is configured separately from the second connection portion. May be. In this case, the fourth connecting portion connects the
補強構造1は第二補強部材10及び第三接続部15Cを備えなくてもよい。第一補強部材5、第一接続部15A、及び第二接続部15Bだけでも接続部62を補強することができるからである。
第一軸状部材が柱56であり、第二軸状部材が梁57であるとした。しかし、第一軸状部材が梁57であり、第二軸状部材が柱56であるとしてもよい。
The reinforcing
It is assumed that the first shaft-like member is a
1、2 補強構造(既設鉄骨の補強構造)
5 第一補強部材
10 第二補強部材
15A、25A、35A 第一接続部
15B、25B 第二接続部
15C、25C 第三接続部
26A 第一軸状孔部
27A 補強主孔部
28A ボルト(第一係合部材)
36A タッピングネジ(第一係合部材)
55 既設鉄骨
56 柱(第一軸状部材)
57 梁(第二軸状部材)
58 ブレース材
58a 端部
59 ガセットプレート(接続部材)
62 接続部
X 厚さ方向(第二方向)
1, 2 Reinforcement structure (reinforcement structure of existing steel frame)
5 First reinforcing
36A tapping screw (first engagement member)
55 Existing
57 Beam (Second Shaft Member)
58
62 connection part X thickness direction (second direction)
Claims (7)
鋼材で形成された第一補強部材と、
前記柱及び前記梁の一方である第一軸状部材と前記第一補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第一接続部と、
前記ブレース材と前記第一補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第二接続部と、
を備え、
前記第一補強部材は、
平板状に形成された補強板本体と、
前記補強板本体の第1端部に設けられた第1端板と、
前記補強板本体の第2端部に設けられた第2端板と、
を備え、
前記第一接続部は、前記第一軸状部材と前記第1端板とを、摩擦接合又は係合接合により接続し、
前記第二接続部は、前記ブレース材と前記第2端板とを、摩擦接合又は係合接合により接続する既設鉄骨の補強構造。 A connecting member provided at a portion where the column and the beam are fixed in the existing steel frame, and a reinforcing structure of the existing steel frame that reinforces a connecting portion between the brace member and an end connected to the connecting member,
A first reinforcing member formed of steel,
A first connecting portion connecting the first shaft-shaped member and the first reinforcing member, which is one of the column and the beam, by friction joining or engagement joining;
A second connecting portion connecting the brace material and the first reinforcing member by friction joining or engagement joining;
Bei to give a,
The first reinforcing member,
A reinforcing plate body formed in a flat shape,
A first end plate provided at a first end of the reinforcing plate body;
A second end plate provided at a second end of the reinforcing plate body;
With
The first connection portion connects the first shaft-shaped member and the first end plate by friction joining or engagement joining,
The second connecting portion is a reinforcing structure of an existing steel frame that connects the brace material and the second end plate by friction joining or engagement joining .
前記柱及び前記梁の他方である第二軸状部材と前記第二補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第三接続部と、
前記ブレース材と前記第二補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第四接続部と、
を備える請求項1に記載の既設鉄骨の補強構造。 A second reinforcing member formed of a steel material and disposed on the opposite side to the first reinforcing member with respect to the brace material,
A third connecting portion connecting the second shaft-shaped member, which is the other of the column and the beam, and the second reinforcing member by friction joining or engagement joining,
A fourth connecting portion connecting the brace material and the second reinforcing member by friction joining or engagement joining;
The reinforcing structure for an existing steel frame according to claim 1, further comprising:
鋼材で形成された第一補強部材と、
前記柱及び前記梁の一方である第一軸状部材と前記第一補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第一接続部と、
前記ブレース材と前記第一補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第二接続部と、
鋼材で形成され、前記ブレース材に対して前記第一補強部材とは反対側に配置された第二補強部材と、
前記柱及び前記梁の他方である第二軸状部材と前記第二補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第三接続部と、
前記ブレース材と前記第二補強部材とを、摩擦接合又は係合接合により接続している第四接続部と、
を備え、
前記第四接続部は前記第二接続部と一体に構成されている既設鉄骨の補強構造。 A connecting member provided at a portion where the column and the beam are fixed in the existing steel frame, and a reinforcing structure of the existing steel frame that reinforces a connecting portion between the brace member and an end connected to the connecting member,
A first reinforcing member formed of steel,
A first connecting portion connecting the first shaft-shaped member and the first reinforcing member, which is one of the column and the beam, by friction joining or engagement joining;
A second connecting portion connecting the brace material and the first reinforcing member by friction joining or engagement joining;
A second reinforcing member formed of a steel material and disposed on the opposite side to the first reinforcing member with respect to the brace material,
A third connecting portion connecting the second shaft-shaped member, which is the other of the column and the beam, and the second reinforcing member by friction joining or engagement joining,
A fourth connecting portion connecting the brace material and the second reinforcing member by friction joining or engagement joining;
With
The fourth connecting portion is a structure for reinforcing an existing steel frame integrally formed with the second connecting portion.
前記第一接続部は、前記第一軸状部材及び前記第一補強部材を前記第一方向の外側から押圧していることで、前記第一軸状部材と前記第一補強部材とを、摩擦接合により接続している請求項1から3のいずれか一項に記載の既設鉄骨の補強構造。 The first shaft-shaped member and the first reinforcing member are arranged side by side so as to contact in the first direction,
The first connecting portion presses the first shaft-shaped member and the first reinforcing member from the outside in the first direction, so that the first shaft-shaped member and the first reinforcing member are in friction with each other. The reinforcing structure for an existing steel frame according to any one of claims 1 to 3, wherein the structure is connected by joining.
前記第二接続部は、前記ブレース材及び前記第一補強部材を前記第二方向の外側から押圧していることで、前記ブレース材と前記第一補強部材とを、摩擦接合により接続している請求項1から4のいずれか一項に記載の既設鉄骨の補強構造。 The brace material and the first reinforcing member are arranged side by side so as to contact in the second direction,
The second connection portion connects the brace material and the first reinforcement member by friction welding by pressing the brace material and the first reinforcement member from outside in the second direction. The reinforcing structure for an existing steel frame according to any one of claims 1 to 4.
前記第一軸状部材に形成された第一軸状孔部と、
前記第一補強部材に形成された補強主孔部と、
前記第一軸状孔部内に配置されて前記第一軸状部材と係合接合により接続されているとともに、前記補強主孔部内に配置されて前記第一補強部材と係合接合により接続されている第一係合部材と、
を備える請求項1から3のいずれか一項に記載の既設鉄骨の補強構造。 The first connection portion,
A first axial hole formed in the first axial member,
A reinforcing main hole formed in the first reinforcing member,
Along with being arranged in the first shaft-shaped hole portion and being connected to the first shaft-shaped member by an engagement joint, arranged in the reinforcement main hole portion and being connected to the first reinforcement member by an engagement joint. A first engaging member,
The reinforcing structure for an existing steel frame according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記ブレース材に形成されたブレース孔部と、
前記第一補強部材に形成された補強副孔部と、
前記ブレース孔部内に配置されて前記ブレース材と係合接合により接続されているとともに、前記補強副孔部内に配置されて前記第一補強部材と係合接合により接続されている第二係合部材と、
を備える請求項1から3、及び6のいずれか一項に記載の既設鉄骨の補強構造。 The second connection portion,
Brace holes formed in the brace material,
A reinforcing sub-hole formed in the first reinforcing member,
A second engagement member disposed in the brace hole and connected to the brace material by an engagement joint, and disposed in the reinforcement sub-hole and connected to the first reinforcement member by an engagement joint When,
The reinforcing structure for an existing steel frame according to any one of claims 1 to 3, and 6, further comprising:
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