圧縮ブレースによる耐震補強構造および補強方法
【課題】 引張力の負担が少ない圧縮ブレースによる耐震補強構造、および既存建物とブレースとの接合を簡素化でき、コストダウンが可能な圧縮ブレースによる耐震補強方法を提供する。
【解決手段】 この耐震補強構造は、既存建物をブレースで補強する構造である。ブレースとして、両端が既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて芯材の座屈を拘束する拘束材とを有し圧縮力を支持する圧縮ブレース2A,2Bを用いる。圧縮ブレース2A,2Bの芯材には、長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したものを用いる。鉄骨枠は、上部鉄骨枠材1だけとする。
【解決手段】 この耐震補強構造は、既存建物をブレースで補強する構造である。ブレースとして、両端が既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて芯材の座屈を拘束する拘束材とを有し圧縮力を支持する圧縮ブレース2A,2Bを用いる。圧縮ブレース2A,2Bの芯材には、長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したものを用いる。鉄骨枠は、上部鉄骨枠材1だけとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、圧縮ブレースを用いた建物の耐震補強構造および補強方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、RC造(鉄筋コンクリート造)建物やSRC造(鉄骨鉄筋コンクリート造)建物の耐震補強方法として、鉄骨枠付ブレースによる補強方法が多く用いられている。この耐震補強方法には、以下のような特徴がある。
・RC壁を増打ちして耐震補強する場合に比べて、閉塞感を低減できる。
・既存躯体に鉄骨枠付ブレースを接合する場合には、後施工アンカーと頭付きスタッドを用いモルタル充填を行う間接接合が多く採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−249833号公報
【特許文献2】特開2008−2133号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、上記した従来の耐震補強方法のように、後施工アンカーを用いて既存躯体へ鉄骨枠付ブレースを間接接合するのでは、施工において、以下のような問題が生じる。
・後施工アンカーを打設するときに、騒音、振動、粉塵が発生する。すなわち、ブレースに引っ張り力を負担させる場合、既存建物躯体との応力伝達を確実に行うために、後施工アンカーを多数用いたり、深く埋め込む必要がある。そのため、後施工アンカーを打設するときの、騒音、振動、粉塵発生の問題が大きい。
・型枠組立、無収縮モルタルの充填・養生、型枠解体の各作業を要するので、施工期間が長期化し、コストアップを招く。
【0005】
この発明の目的は、引張力を負担させない圧縮ブレースを用いることで、既存建物との接合部を簡素化できて、簡易な施工で短い施工期間により耐震補強が行え、また施工に伴う騒音、振動、粉塵の問題がなく、かつ耐震補強構造および耐震補強方法を提供することである。
この発明の他の目的は、鋼材使用量を削減することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明の圧縮ブレースによる耐震補強構造は、既存建物をブレースで補強する構造であって、前記ブレースが、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有する圧縮ブレースであり、前記芯材を、長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したことを特徴とする。
ブレースは、通常は引っ張り力の負荷に使用するが、この構成によると、ブレースは、その芯材が長さ方向の途中部分で分割された一対の分割芯材からなる圧縮ブレースであるため、引張力の負担がなくせる。引張力の負担を無くすことで、既存建物の躯体との接合を簡素化できる。すなわち、引張力をブレースに負担させる場合、RC造やSRC造の既存躯体の場合、接合部における応力伝達を確実に行うために、多数のアンカーを用いたり、深くアンカーを設けることが必要となる。しかし、圧縮力のみを負担するブレースであると、支圧により応力伝達が行えるため、少ないアンカー本数でブレースの連結が行える。そのため、既存建物の躯体との接合を簡素化できる。したがって、簡易な施工で短い施工期間により耐震補強が行え、コストも低くて済み、施工に伴う騒音、振動、粉塵の問題も生じない。また、前記ブレースは、芯材とその両面に沿って配置された拘束材とでなるため、拘束材が座屈を生じさせることなく、強い圧縮力を負担することができる。
【0007】
この発明において、既存建物の躯体における梁と、この梁の両側で梁下方に延びる一対の柱とでなる部分に配置する鉄骨枠として、前記梁に沿う上部鉄骨枠材を設け、前記圧縮ブレースを互いに逆V字状に2本配置し、これら2本の圧縮ブレースの上端を、前記上部鉄骨枠材に接合するのが良い。
このように、鉄骨枠を上部鉄骨枠材だけとすることより、鋼材使用量が削減され、コスト低下が図れる。鉄骨枠を上部鉄骨枠材だけとしても、上記のように、ブレースとして圧縮ブレース用い、その圧縮ブレースを上記のように互いに逆V字状に2本配置することで、必要な耐震補強が行える。
【0008】
この発明において、前記圧縮ブレースにおける前記一対の分割芯材の間に、長さ方向と垂直な鋼材を、拘束材に渡って介在させても良い。このように鋼材を介在させて当接可能な面積を広げることで、芯材のズレによる悪影響を緩和することができる。
【0009】
この発明において、前記圧縮ブレースにおける前記一対の分割芯材の分割側端部の表面に補強板を接合しても良い。この補強板の接合により、芯材のズレおよび面外変形を抑制することができる。
【0010】
この発明の圧縮ブレースによる耐震補強方法は、既存建物の躯体にブレースの両端を接続して既存建物を補強する方法であって、前記ブレースとして、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有し圧縮力を支持する圧縮ブレースを用い、この圧縮ブレースを、前記芯材を長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したものとすることを特徴とする。
この耐震補強方法によると、この発明の耐震補強構造につき前述したと同様に、圧縮ブレースを用いるため、既存建物の躯体との接合を簡素化できて、簡易な施工で短い施工期間により耐震補強が行え、コストも低くて済み、施工に伴う騒音、振動、粉塵の問題も生じない。
【発明の効果】
【0011】
この発明の圧縮ブレースによる耐震補強構造は、既存建物をブレースで補強する構造であって、前記ブレースが、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有する圧縮ブレースであり、前記芯材を、長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したため、既存建物との接合部を簡素化できて、簡易な施工で短い施工期間により耐震補強が行え、また施工に伴う騒音、振動、粉塵の問題を生じさせずに耐震補強することができる。
この発明の圧縮ブレースによる耐震補強方法は、既存建物の躯体にブレースの両端を接続して既存建物を補強する方法であって、前記ブレースとして、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有し圧縮力を支持する圧縮ブレースを用い、この圧縮ブレースを、前記芯材を長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したものとしたため、既存建物との接合部を簡素化できて、簡易な施工で短い施工期間により耐震補強が行え、また施工に伴う騒音、振動、粉塵の問題を生じさせずに耐震補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】この発明の一実施形態の耐震補強構造を用いた建物躯体の正面図である。
【図2】同耐震補強構造における圧縮ブレースの外観斜視図および断面図である。
【図3】(A)は圧縮ブレースの圧縮時の断面図、(B)は同圧縮ブレースの引張時の断面図である。
【図4】(A)は圧縮ブレースの他の例の圧縮時の断面図、(B)は同圧縮ブレースの引張時の断面図である。
【図5】圧縮ブレースのさらに他の例の斜視図である。
【図6】圧縮ブレースの芯材の分割側端部の表面に補強板がない場合の圧縮時の芯ズレの説明図である。
【図7】図1におけるA部の拡大断面図である。
【図8】図1におけるB部の拡大断面図である。
【図9】図1におけるC部の拡大断面図である。
【図10】この実施形態の建物躯体への適用例を示す正面図である。
【図11】この実施形態の建物躯体へのさらに他の適用例を示す正面図である。
【図12】この実施形態の建物躯体へのさらに他の適用例を示す正面図である。
【図13】この実施形態の建物躯体へのさらに他の適用例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
この発明の一実施形態を図1ないし図13と共に説明する。図1は、この実施形態の耐震補強構造を適用した既存建物の躯体構造を示す部分正面図である。この実施形態の耐震補強構造は、既存建物を圧縮ブレース2A,2Bを用いて補強する構造である。同図に示すように、建物躯体は、隣り合う2本の柱20,20間に梁30が横架されていて、この梁30の下面に沿って、両側の柱20,20の間に上部鉄骨枠材1を設ける。この上部鉄骨枠材1の下方に、2本の圧縮ブレース2A,2Bを互いに逆V字状に配置する。すなわち、上部鉄骨枠材1の中間部と一方の柱20の下端との間に渡って第1の圧縮ブレース2Aを設け、上部鉄骨枠材1の中間部と他方の柱20の下端との間に渡って第2の圧縮ブレース2Bが設けている。建物躯体はRC造またはSRC造である。
【0014】
上部鉄骨枠材1は、図1のA部を拡大して示す図7、および図1のB部の拡大断面図を示す図8のように例えばH形鋼からなり、そのウエブ1aが水平姿勢となるように配置され、両端にはエンドプレート1bが設けられている。柱20および梁30と、上部鉄骨枠材1との間にはモルタル12が充填され、図8のように上部鉄骨枠材1の両端のエンドプレート1bをボルト13およびナット(図示せず)で柱20に接合し、上部鉄骨枠材1のウエブ1aの複数箇所を同様にボルト13およびナットで梁30に接合することにより、上部鉄骨枠材1が建物躯体に接合される。各ボルト13は、例えば梁30や柱20に後施工で設けられたホールインアンカー等のアンカーである。
【0015】
第1および第2の圧縮ブレース2A,2Bの一端は、それぞれ連結部材3aを介して各柱20の下端に接合され、これら圧縮ブレース2A,2Bの他端はそれぞれ他の連結部材3bを介して上部鉄骨枠材1の中間部に接合される。
【0016】
前記各圧縮ブレース2A,2Bは建物躯体に加わる水平力に抵抗する部材であって、図2に示すように、芯材3とこの芯材3の両面に沿って配置されて芯材3の座屈を拘束する一対の拘束材4,4とを有する。芯材3は、帯状の平鋼板であり、SN材(建築構造用圧延鋼材)や、LYP材(極低降伏点鋼材)等の降伏点の低い鉄鋼材料からなる。
拘束材4は、例えば芯材3に向けて開口する溝形鋼材5内にモルタルまたはコンクリート6を充填して構成される。芯材3と拘束材4との間には粘性弾性体からなるアンボンド材9が介在させてある。芯材3の両側面には、対向する一対の拘束材4,4の間の隙間を確保するスペーサ19が介在させてある。スペーサ19は、線状の鋼材またはゴム材等からなるが、省略しても良い。
芯材3の両端に、前記連結部材3aが設けられている。連結部材3aは板状の部材であり、芯材3に接合されたものであっても、芯材3に一体に形成されたものであっても良い。連結部材3aには、両面に長手方向に沿って補強リブ3aaが設けられ、補強リブ3aaは、拘束材4の溝形鋼材5の端部付近に設けられたスリット部から突出している。
【0017】
図3に示すように、芯材3は、長さ方向の途中部分、例えば中央で、一対の分割芯材3A,3Aに分割されている。これら一対の分割芯材3A,3Aの間には、長さ方向と垂直な鋼板7が、拘束材4に渡って介在させてある。図3の例では、前記鋼板7は、拘束材4の外側部材である溝形鋼材5に突き当たる位置まで、縦横とも延ばされている。拘束材4のモルタルまたはコンクリート6の部分は、鋼板7を介して左右に2分割される。
この他に図4のように、溝形鋼材5を突き切って拘束材4の外側に突出する位置まで鋼板7を延ばしても良い。この場合、拘束材4の全体が左右に2分割されることになる。
【0018】
両分割芯材3Aの分割側端部の両面には、図5のように補強板8が溶接により接合されている。補強板8を設けた場合、前記アンボンド材9により被覆される部分は、両分割芯材3Aの両面における、前記補強板8の接合部を除く部分とするのが良い。
【0019】
図3は、図1における圧縮ブレース2AのIII −III 矢視断面図を、圧縮時と引張時に分けて示している。この圧縮ブレース2Aでは、芯材3が長さ方向の途中部分で分割された一対の分割芯材3A,3Aからなるため、図3(A)のように圧縮力の作用時には、両分割芯材3A,3Aの端部が鋼板7を介して突き当て状態となり、圧縮力の伝達が可能であるが、図3(B)のように引張時には両分割芯材3A,3Aの端部が鋼板7から引き離され、引張力を負担させることがない。
このように一対の分割芯材3A,3Aは、作用荷重によって互いに突き当て状態となったり離れたりするが、両分割芯材3A,3Aの間に鋼板7を介在させているので、分割芯材3A,3Aの端面は鋼板7に当接する。そのため、芯材3に板厚方向のずれが生じても、そのずれによる影響を緩和し、確実な圧縮力の伝達が行える。他方の圧縮ブレース2Bの場合も上記と同様である。また、鋼板7を拘束材4の外部まで突出させた図4の構成例の場合も同様である。
【0020】
また、これらの圧縮ブレース2A,2Bでは、図5のように分割芯材3Aの分割側端部の両面に補強板8を接合しているので、分割芯材3Aの長手方向への変位のガイドとなり、分割芯材3Aの垂直方向へのズレ、および端部での面外変形を抑制することができる。ちなみに、分割芯材3Aに前記補強板8が無い場合、図6(A)のように左右の分割芯材3A,3Aの間で芯が一致していたものが、図6(B)のようにアンボンド材9の厚み分だけ芯ズレする可能性がある。分割芯材3Aの分割側端部の両面に補強板8を接合すると、このような芯ズレを抑制できる。
【0021】
両圧縮ブレース2A,2Bの両端の連結部材3a,3bは、芯材3の両端に一体形成された板状部分であり、図7および、図1のC部の拡大断面図を示す図9のように、各連結部材3a,3bにはその端部にエンドプレート10,11が設けられている。エンドプレート10,11は、例えば直角に折れ曲がったL字状とされている。このL字状の曲げ角を2分する線の方向が、圧縮ブレース2A,2Bの長さ方向となる。エンドプレート10,11は、連結部材3a,3bの両面側へ突出しているが、片面側のみに突出するものでであっても良い。これらエンドプレート10,11には複数のボルト挿通孔が設けられている。
【0022】
図9のように、柱20および梁30と、両圧縮ブレース2A,2Bの下端の連結部材3aとの間にはモルタル12が充填され、連結部材3aに設けられたエンドプレート10の縦片および横片を、ホールインアンカー等のボルト13とナット(図示せず)で柱20および梁30に接合することにより、両圧縮ブレース2A,2Bの下端が既存建物躯体に接続される。
【0023】
図7のように、上部鉄骨枠材1の中間部には、ウエブ部1aから垂直下方に突出する取付用鋼板14が設けられている。両圧縮ブレース2A,2Bの上端の連結部材3bに設けられたエンドプレート11の縦片および横片を、ボルト13で前記取付用鋼板14および上部鉄骨枠材1のウエブ部1aに接合することにより、両圧縮ブレース2A,2Bの上端が上部鉄骨枠材1を介して既存建物躯体に接続される。両圧縮ブレース2A,2Bのエンドプレート11の縦片は、取付用鋼板14と共に重なり状態にボルト13で接合される。
【0024】
上記構成の圧縮ブレース2A,2Bを用いた耐震補強構造によると、圧縮ブレース2A,2Bと既存建物躯体との応力伝達を上部鉄骨枠材1を介して支圧で行うことができる。圧縮ブレース2A,2Bを用いることで、支圧による応力伝達とし、圧縮ブレース2A,2Bで引っ張り力を負担しないようにしたため、引っ張り力による既存建物躯体との応力伝達を検討する必要がなく、既存建物の躯体との接合を簡素化できる。これにより、後施工に使用するボルト13等のアンカーの本数も削減きるので、騒音、振動を抑えることができ、工期も短縮できる。
また、圧縮ブレース2A,2Bと複合して用いる鉄骨枠として、上部鉄骨枠材1のみを設けるため、使用鋼材量を削減でき、コストダウンが可能となる。鉄骨枠を全周に設けずに、上部鉄骨枠材1のみとしても、圧縮ブレース2A,2Bと既存建物躯体との応力伝達を上部鉄骨枠材1を介して行うことができ、十分な耐震補強が行える。鉄骨枠が上部鉄骨枠材1のみに削減できることからも、アンカー本数も削減でき、騒音、振動の抑制、工期の短縮に繋がる。モルタル12の充填箇所も限られるので、モルタル削減によるコストダウンが可能となる。
【0025】
図10は、この実施形態の耐震補強構造を建物躯体へ適用した一例を示す正面図である。この建物躯体では、下階がピロティとされ、上階に耐力壁40を有しており、下階ピロティに実施形態の耐震補強構造を適用している。この場合、圧縮ブレース2A,2Bを受ける梁30の中央に作用するせん断力Pは、上階の耐力壁で負担できるため、圧縮ブレース2A,2Bによる耐震補強が効果的に行れる。
【0026】
図11は、この実施形態の耐震補強構造をさらに他の建物躯体へ適用した一例を示す正面図である。この建物躯体は、図10の建物躯体において耐力壁が無い場合のものであり、下階ピロティに実施形態の耐震補強構造を適用すると共に、図10におけるせん断力Pに対する補強対策として、2階と3階の梁30,30の間に座屈拘束柱15を設置している。この座屈拘束柱15により、梁30の負担を分割させることができる。この場合も、圧縮ブレース2A,2Bによる耐震補強が効果的に行れる。
【0027】
図12は、この実施形態の耐震補強構造をさらに他の建物躯体へ適用した一例を示す正面図である。この建物躯体も、図10の建物躯体において耐力壁が無い場合のものであり、下階ピロティに実施形態の耐震補強構造を適用すると共に、図10におけるせん断力Pに対する補強対策として、2階の梁30に連続繊維材16を設置している。このように連続繊維材16を設けることで、圧縮ブレース2A,2Bからなのせん断力に対する補強が行える。同図中に示すグラフは、この場合の梁30にかかる曲げモーメント図である。
【0028】
図13は、この実施形態の耐震補強構造をさらに他の建物躯体へ適用した一例を示す正面図である。この建物躯体も、図10の建物躯体において耐力壁が無い場合のものであり、下階ピロティに実施形態の耐震補強構造を適用すると共に、図10におけるせん断力Pに対する補強対策として、上階に同じ耐震補強構造を上下逆向きに設置している。これにより、せん断力Pを上階の柱20に流すことができる。
【符号の説明】
【0029】
1…上部鉄骨枠材
2A,2B…圧縮ブレース
3…芯材
3A…分割芯材
4…拘束材
7…鋼板
8…補強板
【技術分野】
【0001】
この発明は、圧縮ブレースを用いた建物の耐震補強構造および補強方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、RC造(鉄筋コンクリート造)建物やSRC造(鉄骨鉄筋コンクリート造)建物の耐震補強方法として、鉄骨枠付ブレースによる補強方法が多く用いられている。この耐震補強方法には、以下のような特徴がある。
・RC壁を増打ちして耐震補強する場合に比べて、閉塞感を低減できる。
・既存躯体に鉄骨枠付ブレースを接合する場合には、後施工アンカーと頭付きスタッドを用いモルタル充填を行う間接接合が多く採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−249833号公報
【特許文献2】特開2008−2133号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、上記した従来の耐震補強方法のように、後施工アンカーを用いて既存躯体へ鉄骨枠付ブレースを間接接合するのでは、施工において、以下のような問題が生じる。
・後施工アンカーを打設するときに、騒音、振動、粉塵が発生する。すなわち、ブレースに引っ張り力を負担させる場合、既存建物躯体との応力伝達を確実に行うために、後施工アンカーを多数用いたり、深く埋め込む必要がある。そのため、後施工アンカーを打設するときの、騒音、振動、粉塵発生の問題が大きい。
・型枠組立、無収縮モルタルの充填・養生、型枠解体の各作業を要するので、施工期間が長期化し、コストアップを招く。
【0005】
この発明の目的は、引張力を負担させない圧縮ブレースを用いることで、既存建物との接合部を簡素化できて、簡易な施工で短い施工期間により耐震補強が行え、また施工に伴う騒音、振動、粉塵の問題がなく、かつ耐震補強構造および耐震補強方法を提供することである。
この発明の他の目的は、鋼材使用量を削減することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明の圧縮ブレースによる耐震補強構造は、既存建物をブレースで補強する構造であって、前記ブレースが、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有する圧縮ブレースであり、前記芯材を、長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したことを特徴とする。
ブレースは、通常は引っ張り力の負荷に使用するが、この構成によると、ブレースは、その芯材が長さ方向の途中部分で分割された一対の分割芯材からなる圧縮ブレースであるため、引張力の負担がなくせる。引張力の負担を無くすことで、既存建物の躯体との接合を簡素化できる。すなわち、引張力をブレースに負担させる場合、RC造やSRC造の既存躯体の場合、接合部における応力伝達を確実に行うために、多数のアンカーを用いたり、深くアンカーを設けることが必要となる。しかし、圧縮力のみを負担するブレースであると、支圧により応力伝達が行えるため、少ないアンカー本数でブレースの連結が行える。そのため、既存建物の躯体との接合を簡素化できる。したがって、簡易な施工で短い施工期間により耐震補強が行え、コストも低くて済み、施工に伴う騒音、振動、粉塵の問題も生じない。また、前記ブレースは、芯材とその両面に沿って配置された拘束材とでなるため、拘束材が座屈を生じさせることなく、強い圧縮力を負担することができる。
【0007】
この発明において、既存建物の躯体における梁と、この梁の両側で梁下方に延びる一対の柱とでなる部分に配置する鉄骨枠として、前記梁に沿う上部鉄骨枠材を設け、前記圧縮ブレースを互いに逆V字状に2本配置し、これら2本の圧縮ブレースの上端を、前記上部鉄骨枠材に接合するのが良い。
このように、鉄骨枠を上部鉄骨枠材だけとすることより、鋼材使用量が削減され、コスト低下が図れる。鉄骨枠を上部鉄骨枠材だけとしても、上記のように、ブレースとして圧縮ブレース用い、その圧縮ブレースを上記のように互いに逆V字状に2本配置することで、必要な耐震補強が行える。
【0008】
この発明において、前記圧縮ブレースにおける前記一対の分割芯材の間に、長さ方向と垂直な鋼材を、拘束材に渡って介在させても良い。このように鋼材を介在させて当接可能な面積を広げることで、芯材のズレによる悪影響を緩和することができる。
【0009】
この発明において、前記圧縮ブレースにおける前記一対の分割芯材の分割側端部の表面に補強板を接合しても良い。この補強板の接合により、芯材のズレおよび面外変形を抑制することができる。
【0010】
この発明の圧縮ブレースによる耐震補強方法は、既存建物の躯体にブレースの両端を接続して既存建物を補強する方法であって、前記ブレースとして、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有し圧縮力を支持する圧縮ブレースを用い、この圧縮ブレースを、前記芯材を長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したものとすることを特徴とする。
この耐震補強方法によると、この発明の耐震補強構造につき前述したと同様に、圧縮ブレースを用いるため、既存建物の躯体との接合を簡素化できて、簡易な施工で短い施工期間により耐震補強が行え、コストも低くて済み、施工に伴う騒音、振動、粉塵の問題も生じない。
【発明の効果】
【0011】
この発明の圧縮ブレースによる耐震補強構造は、既存建物をブレースで補強する構造であって、前記ブレースが、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有する圧縮ブレースであり、前記芯材を、長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したため、既存建物との接合部を簡素化できて、簡易な施工で短い施工期間により耐震補強が行え、また施工に伴う騒音、振動、粉塵の問題を生じさせずに耐震補強することができる。
この発明の圧縮ブレースによる耐震補強方法は、既存建物の躯体にブレースの両端を接続して既存建物を補強する方法であって、前記ブレースとして、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有し圧縮力を支持する圧縮ブレースを用い、この圧縮ブレースを、前記芯材を長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したものとしたため、既存建物との接合部を簡素化できて、簡易な施工で短い施工期間により耐震補強が行え、また施工に伴う騒音、振動、粉塵の問題を生じさせずに耐震補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】この発明の一実施形態の耐震補強構造を用いた建物躯体の正面図である。
【図2】同耐震補強構造における圧縮ブレースの外観斜視図および断面図である。
【図3】(A)は圧縮ブレースの圧縮時の断面図、(B)は同圧縮ブレースの引張時の断面図である。
【図4】(A)は圧縮ブレースの他の例の圧縮時の断面図、(B)は同圧縮ブレースの引張時の断面図である。
【図5】圧縮ブレースのさらに他の例の斜視図である。
【図6】圧縮ブレースの芯材の分割側端部の表面に補強板がない場合の圧縮時の芯ズレの説明図である。
【図7】図1におけるA部の拡大断面図である。
【図8】図1におけるB部の拡大断面図である。
【図9】図1におけるC部の拡大断面図である。
【図10】この実施形態の建物躯体への適用例を示す正面図である。
【図11】この実施形態の建物躯体へのさらに他の適用例を示す正面図である。
【図12】この実施形態の建物躯体へのさらに他の適用例を示す正面図である。
【図13】この実施形態の建物躯体へのさらに他の適用例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
この発明の一実施形態を図1ないし図13と共に説明する。図1は、この実施形態の耐震補強構造を適用した既存建物の躯体構造を示す部分正面図である。この実施形態の耐震補強構造は、既存建物を圧縮ブレース2A,2Bを用いて補強する構造である。同図に示すように、建物躯体は、隣り合う2本の柱20,20間に梁30が横架されていて、この梁30の下面に沿って、両側の柱20,20の間に上部鉄骨枠材1を設ける。この上部鉄骨枠材1の下方に、2本の圧縮ブレース2A,2Bを互いに逆V字状に配置する。すなわち、上部鉄骨枠材1の中間部と一方の柱20の下端との間に渡って第1の圧縮ブレース2Aを設け、上部鉄骨枠材1の中間部と他方の柱20の下端との間に渡って第2の圧縮ブレース2Bが設けている。建物躯体はRC造またはSRC造である。
【0014】
上部鉄骨枠材1は、図1のA部を拡大して示す図7、および図1のB部の拡大断面図を示す図8のように例えばH形鋼からなり、そのウエブ1aが水平姿勢となるように配置され、両端にはエンドプレート1bが設けられている。柱20および梁30と、上部鉄骨枠材1との間にはモルタル12が充填され、図8のように上部鉄骨枠材1の両端のエンドプレート1bをボルト13およびナット(図示せず)で柱20に接合し、上部鉄骨枠材1のウエブ1aの複数箇所を同様にボルト13およびナットで梁30に接合することにより、上部鉄骨枠材1が建物躯体に接合される。各ボルト13は、例えば梁30や柱20に後施工で設けられたホールインアンカー等のアンカーである。
【0015】
第1および第2の圧縮ブレース2A,2Bの一端は、それぞれ連結部材3aを介して各柱20の下端に接合され、これら圧縮ブレース2A,2Bの他端はそれぞれ他の連結部材3bを介して上部鉄骨枠材1の中間部に接合される。
【0016】
前記各圧縮ブレース2A,2Bは建物躯体に加わる水平力に抵抗する部材であって、図2に示すように、芯材3とこの芯材3の両面に沿って配置されて芯材3の座屈を拘束する一対の拘束材4,4とを有する。芯材3は、帯状の平鋼板であり、SN材(建築構造用圧延鋼材)や、LYP材(極低降伏点鋼材)等の降伏点の低い鉄鋼材料からなる。
拘束材4は、例えば芯材3に向けて開口する溝形鋼材5内にモルタルまたはコンクリート6を充填して構成される。芯材3と拘束材4との間には粘性弾性体からなるアンボンド材9が介在させてある。芯材3の両側面には、対向する一対の拘束材4,4の間の隙間を確保するスペーサ19が介在させてある。スペーサ19は、線状の鋼材またはゴム材等からなるが、省略しても良い。
芯材3の両端に、前記連結部材3aが設けられている。連結部材3aは板状の部材であり、芯材3に接合されたものであっても、芯材3に一体に形成されたものであっても良い。連結部材3aには、両面に長手方向に沿って補強リブ3aaが設けられ、補強リブ3aaは、拘束材4の溝形鋼材5の端部付近に設けられたスリット部から突出している。
【0017】
図3に示すように、芯材3は、長さ方向の途中部分、例えば中央で、一対の分割芯材3A,3Aに分割されている。これら一対の分割芯材3A,3Aの間には、長さ方向と垂直な鋼板7が、拘束材4に渡って介在させてある。図3の例では、前記鋼板7は、拘束材4の外側部材である溝形鋼材5に突き当たる位置まで、縦横とも延ばされている。拘束材4のモルタルまたはコンクリート6の部分は、鋼板7を介して左右に2分割される。
この他に図4のように、溝形鋼材5を突き切って拘束材4の外側に突出する位置まで鋼板7を延ばしても良い。この場合、拘束材4の全体が左右に2分割されることになる。
【0018】
両分割芯材3Aの分割側端部の両面には、図5のように補強板8が溶接により接合されている。補強板8を設けた場合、前記アンボンド材9により被覆される部分は、両分割芯材3Aの両面における、前記補強板8の接合部を除く部分とするのが良い。
【0019】
図3は、図1における圧縮ブレース2AのIII −III 矢視断面図を、圧縮時と引張時に分けて示している。この圧縮ブレース2Aでは、芯材3が長さ方向の途中部分で分割された一対の分割芯材3A,3Aからなるため、図3(A)のように圧縮力の作用時には、両分割芯材3A,3Aの端部が鋼板7を介して突き当て状態となり、圧縮力の伝達が可能であるが、図3(B)のように引張時には両分割芯材3A,3Aの端部が鋼板7から引き離され、引張力を負担させることがない。
このように一対の分割芯材3A,3Aは、作用荷重によって互いに突き当て状態となったり離れたりするが、両分割芯材3A,3Aの間に鋼板7を介在させているので、分割芯材3A,3Aの端面は鋼板7に当接する。そのため、芯材3に板厚方向のずれが生じても、そのずれによる影響を緩和し、確実な圧縮力の伝達が行える。他方の圧縮ブレース2Bの場合も上記と同様である。また、鋼板7を拘束材4の外部まで突出させた図4の構成例の場合も同様である。
【0020】
また、これらの圧縮ブレース2A,2Bでは、図5のように分割芯材3Aの分割側端部の両面に補強板8を接合しているので、分割芯材3Aの長手方向への変位のガイドとなり、分割芯材3Aの垂直方向へのズレ、および端部での面外変形を抑制することができる。ちなみに、分割芯材3Aに前記補強板8が無い場合、図6(A)のように左右の分割芯材3A,3Aの間で芯が一致していたものが、図6(B)のようにアンボンド材9の厚み分だけ芯ズレする可能性がある。分割芯材3Aの分割側端部の両面に補強板8を接合すると、このような芯ズレを抑制できる。
【0021】
両圧縮ブレース2A,2Bの両端の連結部材3a,3bは、芯材3の両端に一体形成された板状部分であり、図7および、図1のC部の拡大断面図を示す図9のように、各連結部材3a,3bにはその端部にエンドプレート10,11が設けられている。エンドプレート10,11は、例えば直角に折れ曲がったL字状とされている。このL字状の曲げ角を2分する線の方向が、圧縮ブレース2A,2Bの長さ方向となる。エンドプレート10,11は、連結部材3a,3bの両面側へ突出しているが、片面側のみに突出するものでであっても良い。これらエンドプレート10,11には複数のボルト挿通孔が設けられている。
【0022】
図9のように、柱20および梁30と、両圧縮ブレース2A,2Bの下端の連結部材3aとの間にはモルタル12が充填され、連結部材3aに設けられたエンドプレート10の縦片および横片を、ホールインアンカー等のボルト13とナット(図示せず)で柱20および梁30に接合することにより、両圧縮ブレース2A,2Bの下端が既存建物躯体に接続される。
【0023】
図7のように、上部鉄骨枠材1の中間部には、ウエブ部1aから垂直下方に突出する取付用鋼板14が設けられている。両圧縮ブレース2A,2Bの上端の連結部材3bに設けられたエンドプレート11の縦片および横片を、ボルト13で前記取付用鋼板14および上部鉄骨枠材1のウエブ部1aに接合することにより、両圧縮ブレース2A,2Bの上端が上部鉄骨枠材1を介して既存建物躯体に接続される。両圧縮ブレース2A,2Bのエンドプレート11の縦片は、取付用鋼板14と共に重なり状態にボルト13で接合される。
【0024】
上記構成の圧縮ブレース2A,2Bを用いた耐震補強構造によると、圧縮ブレース2A,2Bと既存建物躯体との応力伝達を上部鉄骨枠材1を介して支圧で行うことができる。圧縮ブレース2A,2Bを用いることで、支圧による応力伝達とし、圧縮ブレース2A,2Bで引っ張り力を負担しないようにしたため、引っ張り力による既存建物躯体との応力伝達を検討する必要がなく、既存建物の躯体との接合を簡素化できる。これにより、後施工に使用するボルト13等のアンカーの本数も削減きるので、騒音、振動を抑えることができ、工期も短縮できる。
また、圧縮ブレース2A,2Bと複合して用いる鉄骨枠として、上部鉄骨枠材1のみを設けるため、使用鋼材量を削減でき、コストダウンが可能となる。鉄骨枠を全周に設けずに、上部鉄骨枠材1のみとしても、圧縮ブレース2A,2Bと既存建物躯体との応力伝達を上部鉄骨枠材1を介して行うことができ、十分な耐震補強が行える。鉄骨枠が上部鉄骨枠材1のみに削減できることからも、アンカー本数も削減でき、騒音、振動の抑制、工期の短縮に繋がる。モルタル12の充填箇所も限られるので、モルタル削減によるコストダウンが可能となる。
【0025】
図10は、この実施形態の耐震補強構造を建物躯体へ適用した一例を示す正面図である。この建物躯体では、下階がピロティとされ、上階に耐力壁40を有しており、下階ピロティに実施形態の耐震補強構造を適用している。この場合、圧縮ブレース2A,2Bを受ける梁30の中央に作用するせん断力Pは、上階の耐力壁で負担できるため、圧縮ブレース2A,2Bによる耐震補強が効果的に行れる。
【0026】
図11は、この実施形態の耐震補強構造をさらに他の建物躯体へ適用した一例を示す正面図である。この建物躯体は、図10の建物躯体において耐力壁が無い場合のものであり、下階ピロティに実施形態の耐震補強構造を適用すると共に、図10におけるせん断力Pに対する補強対策として、2階と3階の梁30,30の間に座屈拘束柱15を設置している。この座屈拘束柱15により、梁30の負担を分割させることができる。この場合も、圧縮ブレース2A,2Bによる耐震補強が効果的に行れる。
【0027】
図12は、この実施形態の耐震補強構造をさらに他の建物躯体へ適用した一例を示す正面図である。この建物躯体も、図10の建物躯体において耐力壁が無い場合のものであり、下階ピロティに実施形態の耐震補強構造を適用すると共に、図10におけるせん断力Pに対する補強対策として、2階の梁30に連続繊維材16を設置している。このように連続繊維材16を設けることで、圧縮ブレース2A,2Bからなのせん断力に対する補強が行える。同図中に示すグラフは、この場合の梁30にかかる曲げモーメント図である。
【0028】
図13は、この実施形態の耐震補強構造をさらに他の建物躯体へ適用した一例を示す正面図である。この建物躯体も、図10の建物躯体において耐力壁が無い場合のものであり、下階ピロティに実施形態の耐震補強構造を適用すると共に、図10におけるせん断力Pに対する補強対策として、上階に同じ耐震補強構造を上下逆向きに設置している。これにより、せん断力Pを上階の柱20に流すことができる。
【符号の説明】
【0029】
1…上部鉄骨枠材
2A,2B…圧縮ブレース
3…芯材
3A…分割芯材
4…拘束材
7…鋼板
8…補強板
【特許請求の範囲】
【請求項1】
既存建物をブレースで補強する構造であって、前記ブレースが、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有する圧縮ブレースであり、前記芯材を、長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したことを特徴とする圧縮ブレースによる耐震補強構造。
【請求項2】
請求項1において、既存建物の躯体における梁と、この梁の両側で梁下方に延びる一対の柱とでなる部分に配置する鉄骨枠として、前記梁に沿う上部鉄骨枠材を設け、前記圧縮ブレースを互いに逆V字状に2本配置し、これら2本の圧縮ブレースの上端を、前記上部鉄骨枠材に接合した圧縮ブレースによる耐震補強構造。
【請求項3】
請求項1または請求項2において、前記圧縮ブレースにおける前記一対の分割芯材の間に、長さ方向と垂直な鋼材を、拘束材に渡って介在させた圧縮ブレースによる耐震補強構造。
【請求項4】
請求項1ないし請求項3いずれか1項において、前記圧縮ブレースにおける前記一対の分割芯材の分割側端部の表面に補強板を接合した圧縮ブレースによる耐震補強構造。
【請求項5】
既存建物の躯体にブレースの両端を接続して既存建物を補強する方法であって、前記ブレースとして、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有し圧縮力を支持する圧縮ブレースを用い、この圧縮ブレースを、前記芯材を長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したものとすることを特徴とする圧縮ブレースによる耐震補強方法。
【請求項1】
既存建物をブレースで補強する構造であって、前記ブレースが、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有する圧縮ブレースであり、前記芯材を、長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したことを特徴とする圧縮ブレースによる耐震補強構造。
【請求項2】
請求項1において、既存建物の躯体における梁と、この梁の両側で梁下方に延びる一対の柱とでなる部分に配置する鉄骨枠として、前記梁に沿う上部鉄骨枠材を設け、前記圧縮ブレースを互いに逆V字状に2本配置し、これら2本の圧縮ブレースの上端を、前記上部鉄骨枠材に接合した圧縮ブレースによる耐震補強構造。
【請求項3】
請求項1または請求項2において、前記圧縮ブレースにおける前記一対の分割芯材の間に、長さ方向と垂直な鋼材を、拘束材に渡って介在させた圧縮ブレースによる耐震補強構造。
【請求項4】
請求項1ないし請求項3いずれか1項において、前記圧縮ブレースにおける前記一対の分割芯材の分割側端部の表面に補強板を接合した圧縮ブレースによる耐震補強構造。
【請求項5】
既存建物の躯体にブレースの両端を接続して既存建物を補強する方法であって、前記ブレースとして、両端が前記既存建物の躯体に接続される芯材と、この芯材の両面に沿って配置されて前記芯材の座屈を拘束する拘束材とを有し圧縮力を支持する圧縮ブレースを用い、この圧縮ブレースを、前記芯材を長さ方向の途中部分で一対の分割芯材に分割したものとすることを特徴とする圧縮ブレースによる耐震補強方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2012−127105(P2012−127105A)
【公開日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−279267(P2010−279267)
【出願日】平成22年12月15日(2010.12.15)
【特許番号】特許第4917168号(P4917168)
【特許公報発行日】平成24年4月18日(2012.4.18)
【出願人】(390037154)大和ハウス工業株式会社 (946)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年12月15日(2010.12.15)
【特許番号】特許第4917168号(P4917168)
【特許公報発行日】平成24年4月18日(2012.4.18)
【出願人】(390037154)大和ハウス工業株式会社 (946)
【Fターム(参考)】
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