鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造及び耐震補強工法
【課題】鉄筋コンクリート造建物を圧縮材としてのみ使用する鉄骨ブレースの後付けによる耐震補強構造及び耐震補強工法を提供する。
【解決手段】鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し同折れ点４ａが他の対角線方向へ偏倚ｅを生じた屈曲状態の主ブレース４が配置され、同主ブレース４の両端部は柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定される。主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、折れ点４ａが偏倚ｅを生じた他の対角線方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間に補助ブレース５が配置される。
【解決手段】鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し同折れ点４ａが他の対角線方向へ偏倚ｅを生じた屈曲状態の主ブレース４が配置され、同主ブレース４の両端部は柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定される。主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、折れ点４ａが偏倚ｅを生じた他の対角線方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間に補助ブレース５が配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、既存の鉄筋コンクリート造建物を、圧縮材としてのみ使用する鉄骨ブレースの後付けによる耐震補強構造及び耐震補強工法の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
既存の鉄筋コンクリート造建物等を鉄骨ブレースの後付けにより耐震補強を行う構造及び施工法の先行技術としては、下記の特許文献１〜５に記載された技術が公知である。
先ず下記の特許文献１に記載された「耐震補強ブレース構造」は、建造物の柱・梁から成る骨組構造に、地震力等の水平力に対する抵抗要素として柱・梁構面内に配置されると説明されている。具体的には柱・梁仕口の構面内に略四辺形に配置される閉鎖状部材と、その四隅を柱・梁構面の四隅と連結する放射状部材とで構成されている。したがって、力学的には、閉鎖状部材及びその四隅を柱梁構面の四隅と連結する放射状部材はいずれも引張り材として用いられている。
また、下記の特許文献２に記載された「ブレース制震装置」は、柱・梁フレームの四隅中、３点から引き出した引張り材を、所定の角度で１点に結合して、ブレースに引張り力のみが作用する構成とされている。
【０００３】
次に、下記の特許文献３に記載された「ブレース構造」は、柱・梁で囲まれた構面内に、一方のブレースを構面の一隅と梁の中央部とを連結する配置とし、他のブレースは前記ブレースで構面に形成された三角形の一隅と、前記ブレースの中間部とを連結する座屈防止用支持部材とで構成されている。
更に、下記の特許文献４に記載された「ブレース」は、柱・梁で形成される矩形フレームの対角線方向に配置され、その交差部に交差部分割ブレースを配置して、各ブレースを交差部で連結した構成とされている。ただし、前記の各ブレースは鉄筋コンクリート製のプレキャスト部材であり、前記柱・梁で形成される矩形フレームの四隅との取り合いは連結用の当接部材を用いて連結している。
【０００４】
また、下記の特許文献５に記載された「ＲＣ造躯体開口部の耐震補強方法」も、鉄筋コンクリート造躯体の開口部の内周面に沿って周辺枠を構成し、上辺の枠にせん断パネルを設け、該せん断パネルを頂点とし、下辺の枠を底辺とする三角形状にブレースを設けた金属系耐震構造を構成する。そのため柱、梁にアンカーを打ち、枠の方にスタッドを取り付けて枠を開口部に納め、無収縮モルタルを打設して取り付ける旨の説明が認められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８５０９８号公報
【特許文献２】特開平１１−１４８２４５号公報
【特許文献３】特開２００７−６３９５３号公報
【特許文献４】特許第４５９４８２６号公報
【特許文献５】特公平７−５１８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のとおり、既往の各先行技術文献１〜５を概観すると、既存の鉄筋コンクリート造建物或いは鉄骨造建物の柱・梁構面を後付けのブレースで補強して耐震性を高める技術的思想に立脚して種々な工夫が行われている。
上記の特許文献１、２に開示された発明は、ブレースを引張り材として使用している。特許文献３、４の発明でも、ブレースには圧縮と引張りが交番的に作用することを前提として構成したことが認められる。
しかし、ブレースに引張り力を作用させる引張りブレースの場合、ブレースと柱・梁フレームとの接合部は、引張り力に耐える構造とすることが必要となり、現状では前記接合部に後施工アンカーを施工して接合ないし固定することが必須となっている。そのため後施工アンカーの工事中に発生する騒音が周辺の住環境を害するという問題があり、実施の難点になっている。
【０００７】
従って、本発明の目的は、既存する鉄筋コンクリート造建物の柱・梁構面を後付けのブレースで補強して耐震性を高めるにあたり、ブレースは圧縮ブレースとしてのみ用いる構成で後施工アンカー工事の必要をなくし、もって後施工アンカーの工事中に発生する騒音の問題を解決した耐震補強構造及び耐震補強工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する手段として、請求項１に記載した発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造は、
鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し同折れ点４ａが他の対角線方向へ偏倚ｅを生じた屈曲状態の主ブレース４が配置され、同主ブレース４の両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定される。
前記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、前記折れ点４ａが偏倚ｅを生じた他の対角線方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間に補助ブレース５が配置される。
前記補助ブレース５と前記折れ点４ａの構成部分４Ａとの接合部位に、又は補助ブレース５の一端とこれに対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部位に、若しくは補助ブレース５自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレース５の軸線方向に配置されたボルト６ａと同ボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成された軸力導入機構６が設けられる。
前記軸力導入機構６を操作して補助ブレース５に軸圧縮力が導入され、前記補助ブレース５の軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａにその偏倚ｅを押し戻す作用を生じさせて主ブレース４にも軸圧縮力を導入し圧縮ブレース構造を構成することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造は、
鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２とで形成する開口部３が１本の１柱を共通にしてその左右に隣接して形成された二つの開口部３、３に、前記共通する柱１の左右に形成された隅部７、７’と、これと対角線方向に相対峙する隅部８、８’とを結ぶ方向にそれぞれ、中間部に折れ点４ａを有し同折れ点４ａが他の対角線方向へ偏倚ｅを生じた屈曲状態の主ブレース４が配置され、同主ブレース４の両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８又は７’と８’へ当接状態に固定される。
前記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、前記折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’又は８との間に補助ブレース５が配置される。
前記補助ブレース５と前記折れ点４ａの構成部分４Ａとの接合部位に、又は補助ブレース５の一端とこれに対峙する柱・梁開口部３の隅部８’又は８との接合部位に、若しくは補助ブレース５自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレース５の軸線方向に配置されたボルト６ａと同ボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成された軸力導入機構６が設けられる。
前記軸力導入機構６を操作して補助ブレース５に軸圧縮力が導入され、前記補助ブレース５の軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａへその偏倚ｅを押し戻す作用を生じさせて当該主ブレース４にも軸圧縮力を導入し圧縮ブレース構造を構成することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造において、
主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａは、鉄骨材同士を直接に一定の偏倚ｅを生じた形態に溶接で接合して、又は主ブレース材同士の接合部にピンジョイントを形成して構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載した発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強工法は、
鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し同折れ点４ａが他の対角線方向へ偏倚ｅを生じた屈曲状態の主ブレース４を配置し、同主ブレース４の両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定する段階と、
前記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、前記折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間に補助ブレース５を配置する段階と、
前記補助ブレース５と前記折れ点４ａの構成部分４Ａとの接合部位に、又は補助ブレース５の一端とこれに対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部位に、若しくは補助ブレース５自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレース５の軸線方向に配置されたボルト６ａと同ボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成された軸力導入機構６を設ける段階と、
前記軸力導入機構６を操作して補助ブレース５に軸圧縮力を導入し、前記補助ブレース５の軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａへその偏倚ｅを押し戻す作用を生じさせて当該主ブレース４にも軸圧縮力を導入し圧縮ブレース構造を構成する段階とより成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造及び耐震補強工法は、鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し同折れ点４ａは他の対角線方向へ偏倚ｅを生じた屈曲状態の主ブレース４を配置し、同主ブレース４の両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定し、
前記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、前記折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間に補助ブレース５を配置し、
前記補助ブレース５と前記折れ点４ａの構成部分４Ａとの接合部位に、又は補助ブレース５の一端とこれに対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部位に、若しくは補助ブレース５自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレース５の軸線方向に配置されたボルト６ａと同ボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成した軸力導入機構６を設け、
前記軸力導入機構６を操作して補助ブレース５へ軸圧縮力を導入し、前記補助ブレース５の軸圧縮力で屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａへその偏倚ｅを押し戻す作用を生じさせ、当該主ブレース４にも軸圧縮力を導入して全体を圧縮ブレース構造に構成するから、主ブレース４及び補助ブレース５と、柱１と梁２が形成する開口部３の隅部７、８との取り合い部には圧縮力のみが働く。
よって、前記取り合い部の構成に引張り力の作用を一切考慮しなくて良い。従って、後施工アンカーの施工は一切無用であり、後施工アンカーの施工に伴う騒音や振動の問題は生じない。
しかも鉄筋コンクリート造建物は、その柱１と梁２が形成する開口部３を主ブレース４により対角線方向に強く補強、補剛されるから、耐震補強の実効が十分に奏される。
折れ点４ａで屈曲状態の主ブレース４は、同折れ点４ａに偏倚ｅを生じているが、当該折れ点４ａを補助ブレース５で支持するから、折れ点４ａにおける面内座屈の虞もない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による耐震補強構造の実施例１が施工された鉄筋コンクリート造建物の開口部を示した立面図である。
【図２】図１に指示したII部の構造詳細図である。
【図３】図１中に指示したIII部の構造詳細図である。
【図４】図１と図３に示した折れ点部分を鉄骨材で構成した実施例の斜視図である。
【図５】図１と図３に示した折れ点部分をピンジョイント構造で構成した実施例の斜視図である。
【図６】図１の耐震補強構造とは天地の関係が異なる実施例２を示した立面図である。
【図７】本発明による耐震補強構造の異なる実施例３を示した立面図である。
【図８】本発明による耐震補強構造の配置例を建物平面で例示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造は、鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し、同折れ点４ａは他の対角線方向に偏倚ｅを生じて屈曲状態の主ブレース４を配置し、同主ブレース４の両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定する。
前記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、前記折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間に補助ブレース５を配置する。
更に前記補助ブレース５と前記折れ点４ａの構成部分４Ａとの接合部位に、又は補助ブレース５の一端とこれに対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部位に、若しくは補助ブレース５自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレース５の軸線方向に配置されたボルト６ａと、同ボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成された軸力導入機構６を設ける。
そして、前記軸力導入機構６を操作して補助ブレース５に軸圧縮力を導入し、前記補助ブレース５の軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａへその偏倚ｅを押し戻す作用を生じさせて当該主ブレース４にも軸圧縮力を導入し、全てのブレースを圧縮ブレース構造として構成し実施する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明による鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造及び施工法の実施例１を示している。
鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し、同折れ点４ａは他の対角線方向に偏倚ｅを生じて屈曲状態を呈する主ブレース４が配置されている。この主ブレース４はＨ形鋼等の鉄骨材で形成され、その両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定されている。具体的には図２を参照できるように、主ブレース４の両端部にアングル形状の定着金物１１を溶接により予め取り付けておき、前記の定着金物１１を開口部３の該当する隅部７、８へ直角な相似形状に配置し、同定着金物１１と隅部との隙間へ例えば無収縮モルタル１２を密実にグラウト充填して弛みのない構造に固定される。
因みに図１は、同図中の地震等による右方向からの水平力に対する抵抗要素としての圧縮ブレース構造を示している。しかし、同図１において左側の柱１を線対称軸に回転して、上下の隅部７、８’と隅部８の関係を対称に保つ構成を構築すると、左方向からの水平力に対する抵抗要素としての圧縮ブレース構造となる。
なお、前記した構成は、後述する図８に示した圧縮ブレース構造のモデルに等しく、前者がモデル（ｂ）、後者がモデル（ａ）に相当する。
【００１６】
また、前記主ブレース４の上記折れ点４ａと、該折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間には補助ブレース５が配置される。補助ブレース５にもＨ形鋼等の鉄骨材が使用されている。
上記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、補助ブレース５の端部とは、工場又は現場サイトにおいて、例えば図３に示した構造に予め強固にボルト接合しておいて、これらのブレースを柱・梁開口部３の構面内へ組み入れて上記のように配置する。
因みに、図３と図４は、Ｈ形鋼を用いて主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａを構築した構造の詳細を示している。
特に図４に示した折れ点の構成部分４Ａは、主ブレース４に用いたＨ形鋼と同形、同大のＨ形鋼による二つの主ブレース接合片４ｂ、４ｂが、同じくＨ形鋼を用いた補助ブレース５の接合片５ａを中間部に挟んで一体化した構成とされている。しかも二つの主ブレース接合片４ｂ、４ｂの配置関係は、上記折れ点４ａの偏倚ｅを形成する角度θ（図３を参照）にフランジ及びウエブを加工して突き合わせて、折れ点４ａが当該方向の対角線Ｒから偏倚ｅを生じた構成とし、溶接接合により一体化した構造とされている。前記の各溶接は、フランジ同士はもとより、ウエブとフランジ及びウエブ同士も、レ型又はＫ型に開先加工して突き合わせ、その全周縁を連続溶接することにより、折れ点の構成部分４Ａは強固に構成されている。
【００１７】
更に図３によれば、前記の折れ点の構成部分４Ａを形成した左右二つの主ブレース接合片４ｂ、４ｂにそれぞれ、主ブレース４が、添え板１２を用いてフランジ及びウエブをボルト１３とナット１４とで強固に接合した構成を示している。
図３はまた、上記の折れ点の構成部分４Ａを構成する補助ブレース５の接合片５ａへも、補助ブレース５が、やはり添え板１２を用いてウエブをボルト１３とナットにより接合した構成を示している。なお、図３に示した折れ点４ａの構成部分４Ａと、補助ブレース５とのボルト接合は、ウエブのみを添え板を用いたボルト接合で示しているが、この限りではない。図５に例示したように、フランジも添え板を用いたボルト接合を行うことも好ましい。
因みに、上記折れ点４ａの偏倚ｅを形成する角度θの大きさ、及び偏倚ｅの量（図３を参照）は、当該圧縮ブレース構造による建物の耐震補強の効果などを実証試験と共に適宜に設計することになる。
【００１８】
なお、上記の折れ点４ａ及び構成部分４Ａの構造は、図５に例示したピンジョイント構造としても実施することができる。
図５に示した折れ点の構成部分４Ａは、左右二つの主ブレース接合片４ｂ、４ｂと、及び補助ブレース接合片５ａそれぞれの接合端部に、所謂ヒンジの如く互い違いに重なり合う円形のピン継手部４ｃを形成し、各ピン継手部４ｃのピン孔が連結ピン４ｄを共通に通せる配置に互い違いの重なり状態に組み合わせ、連結ピン４ｄを通して回動自在に連結した構成とされている。
その上で、左右二つの主ブレース接合片４ｂ、４ｂにそれぞれ、主ブレース４が、添え板１２を用いてフランジ及びウエブをボルト１３とナット１４で接合されている。また、補助ブレース接合片５ａへも、補助ブレース５が、やはりウエブとフランジを添え板１２を用いてそれぞれボルト１３とナットにより接合した構成とされている。
図５に示したピンジョイント構造の折れ点の構成部分４Ａでは、上記の連結ピン４ｄが折れ点４ａを構成する。主ブレース４に必要とされる偏倚ｅの大きさは、柱・梁開口部３へ組み入れる際に適切な屈曲角度θ（図３を参照）を設定して実施する。
【００１９】
上記構成による折れ点４ａの構成部分４Ａを介して屈曲された主ブレース４、４と、補助ブレース５の組み物を柱・梁開口部３内へ組み入れる工程に入る以前に、図１に示した実施例の場合では、補助ブレース５の他端とこれが対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部に、予め軸力導入機構６が設けられる。
軸力導入機構６の構成は、その一例を図２に示したとおり、ボルト・ナットによるネジ送り機構（又はネジ式ジャッキ）を応用している。即ち、ボルト６ａは、補助ブレース５の軸線と同一方向へ配置して、その一端部が補助ブレース５へ強力に固定されている。このボルト６ａは、補助ブレース５の端板５ｂから一定の長さ、即ち、補助ブレース５へ軸圧縮力を導入するネジ操作に必要、十分な長さが突き出されている。そして、前記ボルト６ａへねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成されている。
反力板６ｃは、上記ボルト６ａを貫通させる孔を有しており、図２に示したように、上記主ブレース４の端部に採用したアングル形状の定着金物１１へ、支持棒６ｆを用いて、補助ブレース５及びボルト６ａの軸線に対し垂直な配置に取り付けられている。ナット６ｂは、予めボルト６ａにねじ込まれて前記反力板６ｃの補助ブレース寄りの面へ接する配置とされている。反力板６ｃはまた、その裏側にボルト６ａの先端が一定の長さ突き出るのを許容する空間６ｅを確保した構成とされている。
【００２０】
したがって、前記補助ブレース５を上記主ブレース４と共に柱・梁開口部３内へ組み入れる際には、先ず主ブレース４と両端の上記定着金物１１の接合を先行して行う。次いで下端部の隅部８へ均しモルタル２で定着した後、前記主ブレース４の本体を前記定着金物１１と、これに対峙する前記隅部７とで形成される隙間を設けた状態に仮に取り付ける。そして、前記隙間へ無収縮モルタル１２をグラウト充填して、主ブレース４の設置を先行して行う。つづいて補助ブレース５の上記定着金物１１を開口部３の該当する隅部８’へ直角な相似形状に配置し、この定着金物１１と隅部との隙間へも無収縮モルタル１２を密実にグラウト充填して弛みのない構造に固定する。
【００２１】
しかる後に、上記軸力導入機構６のナット６ｂを正転方向へ回転操作すると、同ナット６ｂは反力板６ｃへ接して反力を得るので、逆にボルト６ａを次第に突き上げてゆき、補助ブレース５に相当大きさの軸圧縮力が導入される。前記の軸圧縮力が増大するにつれて、当該補助ブレース５の他端を接合した上記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａには、その偏倚ｅを押し戻す（又は押し返す）作用が生じる。その結果、いわゆるトグルリンクを開脚させる動作に似て前記偏倚ｅを減少させる動きが進み、この動きに比例して両側の主ブレース４、４に等しく軸圧縮力が導入される。かくして補助ブレース５はもとより、折れ点４ａの両側の主ブレース４、４にもほぼ同等大きさの軸圧縮力が導入されて圧縮ブレース構造となる。
もとより各ブレース４、４及び５に作用する軸圧縮力の大きさは、上記ナット６ｂを正転方向へ回転操作するねじ込み量に比例して設定できる。よって、軸圧縮力の大きさを設計値の大きさに調整することも容易に確実にできる。逆に、同ナット６ｂを逆転して緩めることにより、前記の軸力を低減し解消させて耐震補強構造の解体やブレースの交換、補修なども容易に行える。
上記の事項は以下に説明する各実施例についても共通する説明である。
【００２２】
なお、 上記軸力導入機構６の機構形式や構成は、上記ネジ機構の限りではない。同様に軸圧縮力を補助ブレース５へ導入できる構成、機能である限り、種々な機構や動力源を適用することができる。その選択と適用は設計事項である。
また、上記軸力導入機構６を設置する場所も、上記実施例のように補助ブレース５の外端とこれが対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部間の位置に限らない。必要に応じて、前記補助ブレース５と折れ点４ａを構成する補助ブレース接合片５ａとの接合部間に、又は補助ブレース５自体の中間部分を二つに分断した接合部などへも同様に設けて実施することができる。前記の選択は設計事項である。
【実施例２】
【００２３】
次に、図６は、図１に示した実施例１における主ブレース４、４と補助ブレース５の配置関係を上下に逆の構成とした実施例２を示している。その他の構成、作用は実施例１と実質的な変更点はなく、建物の耐震補強構造としての作用にも差異はない。
もっとも図６の実施例２によれば、軸力導入機構６の位置が高くなり、その操作に多少不便を来す。しかし、図６中に点線で図示したように、建物内の人や物の出入りを許容する開口部１５を設ける場合には便利に実施できる。
【実施例３】
【００２４】
次に、図７に示した本発明の実施例３を説明する。この実施例３は、いうなれば請求項２に記載した発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造の実施例である。
この実施例３の基本的構成は、上記図１の実施例１とほぼ共通する。しかし、図７では１本の共通する柱１の左右両側に隣接する二つの開口部３、３内に、同柱１を対称軸として左右対称的な配置にブレースを組み込んだブレース構造に特徴を有する。
本実施例３の場合、左右方向に隣接する柱１及び開口部３との関係では、図１のブレース構造が順次に対称的な配置で左右方向の各開口部について連続する構成で実施することが基本的考えである。更に言えば、上述した図１及び図６のブレース構造についても同様に、１本の柱１を共通にして隣接する左右二つの開口部３、３内に、図７ように左右対称の配置に構成して実施する場合に等しいが、この限りではない。
後の段落番号［００２７］で説明するように、図１又は図６、或いは図７に示した左右いずれかのブレース構造をそれぞれ単独で、建物の柱・梁の開口部を適宜に選択して配置し実施することができる。
【００２５】
本実施例３は、鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３が１本の柱１を共通にして左右に隣接して形成された二つの開口部３、３内に、前記柱１の左右両側に形成された隅部７、７’と、これらの隅部と対角線方向に相対峙する隅部８、８’とを結ぶ一つの対角線方向にそれぞれ、主ブレース４、４が配置されている。主ブレース４が中間部に折れ点４ａを有し、同折れ点４ａは他の対角線方向に偏倚ｅを生じて屈曲状態とされていることも上記の各実施例と共通する。これら主ブレース４、４の両端部は、前記柱１と梁２とが形成する開口部３、３の該当する隅部７’と７及び８’と８へ当接状態に固定されている。
前記の各主ブレース４、４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、同折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’、８との間に、それぞれ補助ブレース５、５が配置されている。
そして、前記の各補助ブレース５の一端と、これが対峙する柱・梁開口部３の隅部８’、８との接合部に、軸力導入機構６が設けられている。もっとも軸力導入機構６を設ける位置は図示例の限りではなく、補助ブレース５と主ブレース４の折れ点４ａの部分４Ａとの接合部に、又は補助ブレース５自体の中間部分を二つに分断し接合部間のいずれかに設置しても同様に実施することができる。
【００２６】
本実施例３の場合も、軸力導入機構６は、上述した補助ブレース５に一端部を固定し軸線方向に配置して突き出させたボルト６ａと、このボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成されている。
したがって、前記軸力導入機構６のナット６ｂを正転方向へ回転操作して反力板６ｃへ強く締め込むことで、補助ブレース５に軸圧縮力が導入される。この補助ブレース５の軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａへその偏倚ｅを押し戻す方向の軸圧縮力を作用させ、当該主ブレース４に、トグルリンク機構の開脚動作にも似た軸圧縮力を等しく導入して圧縮ブレース構造に構成することも上記の各実施例と同じである。
【００２７】
なお、上記図７に示した実施例３の耐震補強構造の好ましい実施形態は、図７の通り、柱１と上下の梁２、２が形成する開口部３が１本の柱１を共通にしてその左右に隣接して形成された二つの開口部３、３の各々にブレース構造を組み入れた構成を基本とするが、決してこの実施形態に限らない。
具体的には図８に柱・梁フレームの伏せ図とブレース構造の配置例を示したように、図１或いは図６又は図７に示したブレース構造（ａ）と（ｂ）を、数フレームを隔てた開口部へ単独に又は組み合わせて配置して実施することも好ましい。或いは耐震補強をするべき建物の平面形状や柱１、梁２、又は壁等の構造部材の配置状態を構造設計の観点から検討して、配置するべき開口の位置を決定するのが一層効果的にもなる。
図８に付記した右傾斜形状型（ａ）と左傾斜形状型（ｂ）の少なくとも一つのブレース構造を適切に設計し実施すれば足りる。
その結果、耐震補強が必要な位置に、且つ圧縮ブレースにより補強して耐震性を高める方向に配置できるという効果が得られる。
【００２８】
なお、請求項３に記載した発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強工法は、上述した実施例１、２の耐震補強構造をそれぞれ実施する工程として実施されるものであるから、ここで更に繰り返し説明することは省略する。
【００２９】
以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、もとより本発明は実施例の構成に限定されるものではない。いわゆる当業者が必要に応じて行うであろう設計変更その他の応用、改変の範囲まで含むことを念のため申し添える。
【符号の説明】
【００３０】
１ 柱
２ 梁
３ 開口部
４ 主ブレース
４ａ 折れ点
４Ａ 折れ点部分
６ 軸力導入機構
６ａ ボルト
６ｂ ナット
６ｃ 反力板
７、７’ 隅部
８、８’ 隅部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、既存の鉄筋コンクリート造建物を、圧縮材としてのみ使用する鉄骨ブレースの後付けによる耐震補強構造及び耐震補強工法の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
既存の鉄筋コンクリート造建物等を鉄骨ブレースの後付けにより耐震補強を行う構造及び施工法の先行技術としては、下記の特許文献１〜５に記載された技術が公知である。
先ず下記の特許文献１に記載された「耐震補強ブレース構造」は、建造物の柱・梁から成る骨組構造に、地震力等の水平力に対する抵抗要素として柱・梁構面内に配置されると説明されている。具体的には柱・梁仕口の構面内に略四辺形に配置される閉鎖状部材と、その四隅を柱・梁構面の四隅と連結する放射状部材とで構成されている。したがって、力学的には、閉鎖状部材及びその四隅を柱梁構面の四隅と連結する放射状部材はいずれも引張り材として用いられている。
また、下記の特許文献２に記載された「ブレース制震装置」は、柱・梁フレームの四隅中、３点から引き出した引張り材を、所定の角度で１点に結合して、ブレースに引張り力のみが作用する構成とされている。
【０００３】
次に、下記の特許文献３に記載された「ブレース構造」は、柱・梁で囲まれた構面内に、一方のブレースを構面の一隅と梁の中央部とを連結する配置とし、他のブレースは前記ブレースで構面に形成された三角形の一隅と、前記ブレースの中間部とを連結する座屈防止用支持部材とで構成されている。
更に、下記の特許文献４に記載された「ブレース」は、柱・梁で形成される矩形フレームの対角線方向に配置され、その交差部に交差部分割ブレースを配置して、各ブレースを交差部で連結した構成とされている。ただし、前記の各ブレースは鉄筋コンクリート製のプレキャスト部材であり、前記柱・梁で形成される矩形フレームの四隅との取り合いは連結用の当接部材を用いて連結している。
【０００４】
また、下記の特許文献５に記載された「ＲＣ造躯体開口部の耐震補強方法」も、鉄筋コンクリート造躯体の開口部の内周面に沿って周辺枠を構成し、上辺の枠にせん断パネルを設け、該せん断パネルを頂点とし、下辺の枠を底辺とする三角形状にブレースを設けた金属系耐震構造を構成する。そのため柱、梁にアンカーを打ち、枠の方にスタッドを取り付けて枠を開口部に納め、無収縮モルタルを打設して取り付ける旨の説明が認められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８５０９８号公報
【特許文献２】特開平１１−１４８２４５号公報
【特許文献３】特開２００７−６３９５３号公報
【特許文献４】特許第４５９４８２６号公報
【特許文献５】特公平７−５１８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のとおり、既往の各先行技術文献１〜５を概観すると、既存の鉄筋コンクリート造建物或いは鉄骨造建物の柱・梁構面を後付けのブレースで補強して耐震性を高める技術的思想に立脚して種々な工夫が行われている。
上記の特許文献１、２に開示された発明は、ブレースを引張り材として使用している。特許文献３、４の発明でも、ブレースには圧縮と引張りが交番的に作用することを前提として構成したことが認められる。
しかし、ブレースに引張り力を作用させる引張りブレースの場合、ブレースと柱・梁フレームとの接合部は、引張り力に耐える構造とすることが必要となり、現状では前記接合部に後施工アンカーを施工して接合ないし固定することが必須となっている。そのため後施工アンカーの工事中に発生する騒音が周辺の住環境を害するという問題があり、実施の難点になっている。
【０００７】
従って、本発明の目的は、既存する鉄筋コンクリート造建物の柱・梁構面を後付けのブレースで補強して耐震性を高めるにあたり、ブレースは圧縮ブレースとしてのみ用いる構成で後施工アンカー工事の必要をなくし、もって後施工アンカーの工事中に発生する騒音の問題を解決した耐震補強構造及び耐震補強工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する手段として、請求項１に記載した発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造は、
鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し同折れ点４ａが他の対角線方向へ偏倚ｅを生じた屈曲状態の主ブレース４が配置され、同主ブレース４の両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定される。
前記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、前記折れ点４ａが偏倚ｅを生じた他の対角線方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間に補助ブレース５が配置される。
前記補助ブレース５と前記折れ点４ａの構成部分４Ａとの接合部位に、又は補助ブレース５の一端とこれに対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部位に、若しくは補助ブレース５自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレース５の軸線方向に配置されたボルト６ａと同ボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成された軸力導入機構６が設けられる。
前記軸力導入機構６を操作して補助ブレース５に軸圧縮力が導入され、前記補助ブレース５の軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａにその偏倚ｅを押し戻す作用を生じさせて主ブレース４にも軸圧縮力を導入し圧縮ブレース構造を構成することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造は、
鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２とで形成する開口部３が１本の１柱を共通にしてその左右に隣接して形成された二つの開口部３、３に、前記共通する柱１の左右に形成された隅部７、７’と、これと対角線方向に相対峙する隅部８、８’とを結ぶ方向にそれぞれ、中間部に折れ点４ａを有し同折れ点４ａが他の対角線方向へ偏倚ｅを生じた屈曲状態の主ブレース４が配置され、同主ブレース４の両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８又は７’と８’へ当接状態に固定される。
前記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、前記折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’又は８との間に補助ブレース５が配置される。
前記補助ブレース５と前記折れ点４ａの構成部分４Ａとの接合部位に、又は補助ブレース５の一端とこれに対峙する柱・梁開口部３の隅部８’又は８との接合部位に、若しくは補助ブレース５自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレース５の軸線方向に配置されたボルト６ａと同ボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成された軸力導入機構６が設けられる。
前記軸力導入機構６を操作して補助ブレース５に軸圧縮力が導入され、前記補助ブレース５の軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａへその偏倚ｅを押し戻す作用を生じさせて当該主ブレース４にも軸圧縮力を導入し圧縮ブレース構造を構成することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造において、
主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａは、鉄骨材同士を直接に一定の偏倚ｅを生じた形態に溶接で接合して、又は主ブレース材同士の接合部にピンジョイントを形成して構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載した発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強工法は、
鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し同折れ点４ａが他の対角線方向へ偏倚ｅを生じた屈曲状態の主ブレース４を配置し、同主ブレース４の両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定する段階と、
前記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、前記折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間に補助ブレース５を配置する段階と、
前記補助ブレース５と前記折れ点４ａの構成部分４Ａとの接合部位に、又は補助ブレース５の一端とこれに対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部位に、若しくは補助ブレース５自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレース５の軸線方向に配置されたボルト６ａと同ボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成された軸力導入機構６を設ける段階と、
前記軸力導入機構６を操作して補助ブレース５に軸圧縮力を導入し、前記補助ブレース５の軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａへその偏倚ｅを押し戻す作用を生じさせて当該主ブレース４にも軸圧縮力を導入し圧縮ブレース構造を構成する段階とより成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造及び耐震補強工法は、鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し同折れ点４ａは他の対角線方向へ偏倚ｅを生じた屈曲状態の主ブレース４を配置し、同主ブレース４の両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定し、
前記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、前記折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間に補助ブレース５を配置し、
前記補助ブレース５と前記折れ点４ａの構成部分４Ａとの接合部位に、又は補助ブレース５の一端とこれに対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部位に、若しくは補助ブレース５自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレース５の軸線方向に配置されたボルト６ａと同ボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成した軸力導入機構６を設け、
前記軸力導入機構６を操作して補助ブレース５へ軸圧縮力を導入し、前記補助ブレース５の軸圧縮力で屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａへその偏倚ｅを押し戻す作用を生じさせ、当該主ブレース４にも軸圧縮力を導入して全体を圧縮ブレース構造に構成するから、主ブレース４及び補助ブレース５と、柱１と梁２が形成する開口部３の隅部７、８との取り合い部には圧縮力のみが働く。
よって、前記取り合い部の構成に引張り力の作用を一切考慮しなくて良い。従って、後施工アンカーの施工は一切無用であり、後施工アンカーの施工に伴う騒音や振動の問題は生じない。
しかも鉄筋コンクリート造建物は、その柱１と梁２が形成する開口部３を主ブレース４により対角線方向に強く補強、補剛されるから、耐震補強の実効が十分に奏される。
折れ点４ａで屈曲状態の主ブレース４は、同折れ点４ａに偏倚ｅを生じているが、当該折れ点４ａを補助ブレース５で支持するから、折れ点４ａにおける面内座屈の虞もない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による耐震補強構造の実施例１が施工された鉄筋コンクリート造建物の開口部を示した立面図である。
【図２】図１に指示したII部の構造詳細図である。
【図３】図１中に指示したIII部の構造詳細図である。
【図４】図１と図３に示した折れ点部分を鉄骨材で構成した実施例の斜視図である。
【図５】図１と図３に示した折れ点部分をピンジョイント構造で構成した実施例の斜視図である。
【図６】図１の耐震補強構造とは天地の関係が異なる実施例２を示した立面図である。
【図７】本発明による耐震補強構造の異なる実施例３を示した立面図である。
【図８】本発明による耐震補強構造の配置例を建物平面で例示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造は、鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し、同折れ点４ａは他の対角線方向に偏倚ｅを生じて屈曲状態の主ブレース４を配置し、同主ブレース４の両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定する。
前記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、前記折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間に補助ブレース５を配置する。
更に前記補助ブレース５と前記折れ点４ａの構成部分４Ａとの接合部位に、又は補助ブレース５の一端とこれに対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部位に、若しくは補助ブレース５自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレース５の軸線方向に配置されたボルト６ａと、同ボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成された軸力導入機構６を設ける。
そして、前記軸力導入機構６を操作して補助ブレース５に軸圧縮力を導入し、前記補助ブレース５の軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａへその偏倚ｅを押し戻す作用を生じさせて当該主ブレース４にも軸圧縮力を導入し、全てのブレースを圧縮ブレース構造として構成し実施する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明による鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造及び施工法の実施例１を示している。
鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３の一つの対角線方向に、中間部に折れ点４ａを有し、同折れ点４ａは他の対角線方向に偏倚ｅを生じて屈曲状態を呈する主ブレース４が配置されている。この主ブレース４はＨ形鋼等の鉄骨材で形成され、その両端部は前記柱１と梁２が形成する開口部３の該当する隅部７、８へ当接状態に固定されている。具体的には図２を参照できるように、主ブレース４の両端部にアングル形状の定着金物１１を溶接により予め取り付けておき、前記の定着金物１１を開口部３の該当する隅部７、８へ直角な相似形状に配置し、同定着金物１１と隅部との隙間へ例えば無収縮モルタル１２を密実にグラウト充填して弛みのない構造に固定される。
因みに図１は、同図中の地震等による右方向からの水平力に対する抵抗要素としての圧縮ブレース構造を示している。しかし、同図１において左側の柱１を線対称軸に回転して、上下の隅部７、８’と隅部８の関係を対称に保つ構成を構築すると、左方向からの水平力に対する抵抗要素としての圧縮ブレース構造となる。
なお、前記した構成は、後述する図８に示した圧縮ブレース構造のモデルに等しく、前者がモデル（ｂ）、後者がモデル（ａ）に相当する。
【００１６】
また、前記主ブレース４の上記折れ点４ａと、該折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との間には補助ブレース５が配置される。補助ブレース５にもＨ形鋼等の鉄骨材が使用されている。
上記主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、補助ブレース５の端部とは、工場又は現場サイトにおいて、例えば図３に示した構造に予め強固にボルト接合しておいて、これらのブレースを柱・梁開口部３の構面内へ組み入れて上記のように配置する。
因みに、図３と図４は、Ｈ形鋼を用いて主ブレース４の折れ点４ａの構成部分４Ａを構築した構造の詳細を示している。
特に図４に示した折れ点の構成部分４Ａは、主ブレース４に用いたＨ形鋼と同形、同大のＨ形鋼による二つの主ブレース接合片４ｂ、４ｂが、同じくＨ形鋼を用いた補助ブレース５の接合片５ａを中間部に挟んで一体化した構成とされている。しかも二つの主ブレース接合片４ｂ、４ｂの配置関係は、上記折れ点４ａの偏倚ｅを形成する角度θ（図３を参照）にフランジ及びウエブを加工して突き合わせて、折れ点４ａが当該方向の対角線Ｒから偏倚ｅを生じた構成とし、溶接接合により一体化した構造とされている。前記の各溶接は、フランジ同士はもとより、ウエブとフランジ及びウエブ同士も、レ型又はＫ型に開先加工して突き合わせ、その全周縁を連続溶接することにより、折れ点の構成部分４Ａは強固に構成されている。
【００１７】
更に図３によれば、前記の折れ点の構成部分４Ａを形成した左右二つの主ブレース接合片４ｂ、４ｂにそれぞれ、主ブレース４が、添え板１２を用いてフランジ及びウエブをボルト１３とナット１４とで強固に接合した構成を示している。
図３はまた、上記の折れ点の構成部分４Ａを構成する補助ブレース５の接合片５ａへも、補助ブレース５が、やはり添え板１２を用いてウエブをボルト１３とナットにより接合した構成を示している。なお、図３に示した折れ点４ａの構成部分４Ａと、補助ブレース５とのボルト接合は、ウエブのみを添え板を用いたボルト接合で示しているが、この限りではない。図５に例示したように、フランジも添え板を用いたボルト接合を行うことも好ましい。
因みに、上記折れ点４ａの偏倚ｅを形成する角度θの大きさ、及び偏倚ｅの量（図３を参照）は、当該圧縮ブレース構造による建物の耐震補強の効果などを実証試験と共に適宜に設計することになる。
【００１８】
なお、上記の折れ点４ａ及び構成部分４Ａの構造は、図５に例示したピンジョイント構造としても実施することができる。
図５に示した折れ点の構成部分４Ａは、左右二つの主ブレース接合片４ｂ、４ｂと、及び補助ブレース接合片５ａそれぞれの接合端部に、所謂ヒンジの如く互い違いに重なり合う円形のピン継手部４ｃを形成し、各ピン継手部４ｃのピン孔が連結ピン４ｄを共通に通せる配置に互い違いの重なり状態に組み合わせ、連結ピン４ｄを通して回動自在に連結した構成とされている。
その上で、左右二つの主ブレース接合片４ｂ、４ｂにそれぞれ、主ブレース４が、添え板１２を用いてフランジ及びウエブをボルト１３とナット１４で接合されている。また、補助ブレース接合片５ａへも、補助ブレース５が、やはりウエブとフランジを添え板１２を用いてそれぞれボルト１３とナットにより接合した構成とされている。
図５に示したピンジョイント構造の折れ点の構成部分４Ａでは、上記の連結ピン４ｄが折れ点４ａを構成する。主ブレース４に必要とされる偏倚ｅの大きさは、柱・梁開口部３へ組み入れる際に適切な屈曲角度θ（図３を参照）を設定して実施する。
【００１９】
上記構成による折れ点４ａの構成部分４Ａを介して屈曲された主ブレース４、４と、補助ブレース５の組み物を柱・梁開口部３内へ組み入れる工程に入る以前に、図１に示した実施例の場合では、補助ブレース５の他端とこれが対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部に、予め軸力導入機構６が設けられる。
軸力導入機構６の構成は、その一例を図２に示したとおり、ボルト・ナットによるネジ送り機構（又はネジ式ジャッキ）を応用している。即ち、ボルト６ａは、補助ブレース５の軸線と同一方向へ配置して、その一端部が補助ブレース５へ強力に固定されている。このボルト６ａは、補助ブレース５の端板５ｂから一定の長さ、即ち、補助ブレース５へ軸圧縮力を導入するネジ操作に必要、十分な長さが突き出されている。そして、前記ボルト６ａへねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成されている。
反力板６ｃは、上記ボルト６ａを貫通させる孔を有しており、図２に示したように、上記主ブレース４の端部に採用したアングル形状の定着金物１１へ、支持棒６ｆを用いて、補助ブレース５及びボルト６ａの軸線に対し垂直な配置に取り付けられている。ナット６ｂは、予めボルト６ａにねじ込まれて前記反力板６ｃの補助ブレース寄りの面へ接する配置とされている。反力板６ｃはまた、その裏側にボルト６ａの先端が一定の長さ突き出るのを許容する空間６ｅを確保した構成とされている。
【００２０】
したがって、前記補助ブレース５を上記主ブレース４と共に柱・梁開口部３内へ組み入れる際には、先ず主ブレース４と両端の上記定着金物１１の接合を先行して行う。次いで下端部の隅部８へ均しモルタル２で定着した後、前記主ブレース４の本体を前記定着金物１１と、これに対峙する前記隅部７とで形成される隙間を設けた状態に仮に取り付ける。そして、前記隙間へ無収縮モルタル１２をグラウト充填して、主ブレース４の設置を先行して行う。つづいて補助ブレース５の上記定着金物１１を開口部３の該当する隅部８’へ直角な相似形状に配置し、この定着金物１１と隅部との隙間へも無収縮モルタル１２を密実にグラウト充填して弛みのない構造に固定する。
【００２１】
しかる後に、上記軸力導入機構６のナット６ｂを正転方向へ回転操作すると、同ナット６ｂは反力板６ｃへ接して反力を得るので、逆にボルト６ａを次第に突き上げてゆき、補助ブレース５に相当大きさの軸圧縮力が導入される。前記の軸圧縮力が増大するにつれて、当該補助ブレース５の他端を接合した上記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａには、その偏倚ｅを押し戻す（又は押し返す）作用が生じる。その結果、いわゆるトグルリンクを開脚させる動作に似て前記偏倚ｅを減少させる動きが進み、この動きに比例して両側の主ブレース４、４に等しく軸圧縮力が導入される。かくして補助ブレース５はもとより、折れ点４ａの両側の主ブレース４、４にもほぼ同等大きさの軸圧縮力が導入されて圧縮ブレース構造となる。
もとより各ブレース４、４及び５に作用する軸圧縮力の大きさは、上記ナット６ｂを正転方向へ回転操作するねじ込み量に比例して設定できる。よって、軸圧縮力の大きさを設計値の大きさに調整することも容易に確実にできる。逆に、同ナット６ｂを逆転して緩めることにより、前記の軸力を低減し解消させて耐震補強構造の解体やブレースの交換、補修なども容易に行える。
上記の事項は以下に説明する各実施例についても共通する説明である。
【００２２】
なお、 上記軸力導入機構６の機構形式や構成は、上記ネジ機構の限りではない。同様に軸圧縮力を補助ブレース５へ導入できる構成、機能である限り、種々な機構や動力源を適用することができる。その選択と適用は設計事項である。
また、上記軸力導入機構６を設置する場所も、上記実施例のように補助ブレース５の外端とこれが対峙する柱・梁開口部３の隅部８’との接合部間の位置に限らない。必要に応じて、前記補助ブレース５と折れ点４ａを構成する補助ブレース接合片５ａとの接合部間に、又は補助ブレース５自体の中間部分を二つに分断した接合部などへも同様に設けて実施することができる。前記の選択は設計事項である。
【実施例２】
【００２３】
次に、図６は、図１に示した実施例１における主ブレース４、４と補助ブレース５の配置関係を上下に逆の構成とした実施例２を示している。その他の構成、作用は実施例１と実質的な変更点はなく、建物の耐震補強構造としての作用にも差異はない。
もっとも図６の実施例２によれば、軸力導入機構６の位置が高くなり、その操作に多少不便を来す。しかし、図６中に点線で図示したように、建物内の人や物の出入りを許容する開口部１５を設ける場合には便利に実施できる。
【実施例３】
【００２４】
次に、図７に示した本発明の実施例３を説明する。この実施例３は、いうなれば請求項２に記載した発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造の実施例である。
この実施例３の基本的構成は、上記図１の実施例１とほぼ共通する。しかし、図７では１本の共通する柱１の左右両側に隣接する二つの開口部３、３内に、同柱１を対称軸として左右対称的な配置にブレースを組み込んだブレース構造に特徴を有する。
本実施例３の場合、左右方向に隣接する柱１及び開口部３との関係では、図１のブレース構造が順次に対称的な配置で左右方向の各開口部について連続する構成で実施することが基本的考えである。更に言えば、上述した図１及び図６のブレース構造についても同様に、１本の柱１を共通にして隣接する左右二つの開口部３、３内に、図７ように左右対称の配置に構成して実施する場合に等しいが、この限りではない。
後の段落番号［００２７］で説明するように、図１又は図６、或いは図７に示した左右いずれかのブレース構造をそれぞれ単独で、建物の柱・梁の開口部を適宜に選択して配置し実施することができる。
【００２５】
本実施例３は、鉄筋コンクリート造建物の柱１と梁２が形成する開口部３が１本の柱１を共通にして左右に隣接して形成された二つの開口部３、３内に、前記柱１の左右両側に形成された隅部７、７’と、これらの隅部と対角線方向に相対峙する隅部８、８’とを結ぶ一つの対角線方向にそれぞれ、主ブレース４、４が配置されている。主ブレース４が中間部に折れ点４ａを有し、同折れ点４ａは他の対角線方向に偏倚ｅを生じて屈曲状態とされていることも上記の各実施例と共通する。これら主ブレース４、４の両端部は、前記柱１と梁２とが形成する開口部３、３の該当する隅部７’と７及び８’と８へ当接状態に固定されている。
前記の各主ブレース４、４の折れ点４ａの構成部分４Ａと、同折れ点４ａが偏倚ｅを生じた方向に対峙する柱・梁開口部３の隅部８’、８との間に、それぞれ補助ブレース５、５が配置されている。
そして、前記の各補助ブレース５の一端と、これが対峙する柱・梁開口部３の隅部８’、８との接合部に、軸力導入機構６が設けられている。もっとも軸力導入機構６を設ける位置は図示例の限りではなく、補助ブレース５と主ブレース４の折れ点４ａの部分４Ａとの接合部に、又は補助ブレース５自体の中間部分を二つに分断し接合部間のいずれかに設置しても同様に実施することができる。
【００２６】
本実施例３の場合も、軸力導入機構６は、上述した補助ブレース５に一端部を固定し軸線方向に配置して突き出させたボルト６ａと、このボルト６ａにねじ込まれたナット６ｂ、及び前記ナット６ｂの締結力に反力を与える反力板６ｃとで構成されている。
したがって、前記軸力導入機構６のナット６ｂを正転方向へ回転操作して反力板６ｃへ強く締め込むことで、補助ブレース５に軸圧縮力が導入される。この補助ブレース５の軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレース４の折れ点４ａへその偏倚ｅを押し戻す方向の軸圧縮力を作用させ、当該主ブレース４に、トグルリンク機構の開脚動作にも似た軸圧縮力を等しく導入して圧縮ブレース構造に構成することも上記の各実施例と同じである。
【００２７】
なお、上記図７に示した実施例３の耐震補強構造の好ましい実施形態は、図７の通り、柱１と上下の梁２、２が形成する開口部３が１本の柱１を共通にしてその左右に隣接して形成された二つの開口部３、３の各々にブレース構造を組み入れた構成を基本とするが、決してこの実施形態に限らない。
具体的には図８に柱・梁フレームの伏せ図とブレース構造の配置例を示したように、図１或いは図６又は図７に示したブレース構造（ａ）と（ｂ）を、数フレームを隔てた開口部へ単独に又は組み合わせて配置して実施することも好ましい。或いは耐震補強をするべき建物の平面形状や柱１、梁２、又は壁等の構造部材の配置状態を構造設計の観点から検討して、配置するべき開口の位置を決定するのが一層効果的にもなる。
図８に付記した右傾斜形状型（ａ）と左傾斜形状型（ｂ）の少なくとも一つのブレース構造を適切に設計し実施すれば足りる。
その結果、耐震補強が必要な位置に、且つ圧縮ブレースにより補強して耐震性を高める方向に配置できるという効果が得られる。
【００２８】
なお、請求項３に記載した発明に係る鉄筋コンクリート造建物の耐震補強工法は、上述した実施例１、２の耐震補強構造をそれぞれ実施する工程として実施されるものであるから、ここで更に繰り返し説明することは省略する。
【００２９】
以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、もとより本発明は実施例の構成に限定されるものではない。いわゆる当業者が必要に応じて行うであろう設計変更その他の応用、改変の範囲まで含むことを念のため申し添える。
【符号の説明】
【００３０】
１ 柱
２ 梁
３ 開口部
４ 主ブレース
４ａ 折れ点
４Ａ 折れ点部分
６ 軸力導入機構
６ａ ボルト
６ｂ ナット
６ｃ 反力板
７、７’ 隅部
８、８’ 隅部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート造建物の柱と梁が形成する開口部の一つの対角線方向に、中間部に折れ点を有し同折れ点が他の対角線方向へ偏倚を生じた屈曲状態の主ブレースが配置され、同主ブレースの両端部は前記柱と梁が形成する開口部の該当する隅部へ当接状態に固定されており、
前記主ブレースの折れ点の部分と、同折れ点が偏倚を生じた他の対角線方向に対峙する柱・梁開口部の隅部との間に補助ブレースが配置されており、
前記補助ブレースと前記折れ点の部分との接合部位に、又は補助ブレースの一端とこれに対峙する柱・梁開口部の隅部との接合部位に、若しくは補助ブレース自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレースの軸線方向に配置されたボルトと同ボルトにねじ込まれたナット、及び前記ナットの締結力に反力を与える反力板とで構成された軸力導入機構が設けられており、
前記軸力導入機構を操作して補助ブレースに軸圧縮力が導入され、前記補助ブレースの軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレースの折れ点にその偏倚を押し戻す作用を生じさせて当該主ブレースにも軸圧縮力を導入して圧縮ブレース構造に構成したことを特徴とする、鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造。
【請求項２】
鉄筋コンクリート造建物の柱と梁が形成する開口部が１本の柱を共通にしてその左右に隣接して形成された二つの開口部に、前記共通する柱の左右に形成された隅部と、これと対角線方向に相対峙する隅部とを結ぶ方向にそれぞれ、中間部に折れ点を有し同折れ点が他の対角線方向へ偏倚を生じた屈曲状態の主ブレースが配置され、同主ブレースの両端部は前記柱と梁が形成する開口部の該当する隅部へ当接状態に固定されており、
前記主ブレースの折れ点の部分と、該折れ点が偏倚を生じた方向に対峙する柱・梁開口部の隅部との間に補助ブレースが配置されており、
前記補助ブレースと前記折れ点の部分との接合部位に、又は補助ブレースの一端とこれに対峙する柱・梁開口部の隅部との接合部位に、若しくは補助ブレース自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレースの軸線方向に配置されたボルトと同ボルトにねじ込まれたナット、及び前記ナットの締結力に反力を与える反力板とで構成された軸力導入機構が設けられており、
前記軸力導入機構を操作して補助ブレースに軸圧縮力が導入され、前記補助ブレースの軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレースの折れ点へその偏倚を押し戻す作用を生じさせて当該主ブレースにも軸圧縮力を導入して圧縮ブレース構造に構成したことを特徴とする、鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造。
【請求項３】
主ブレース４の折れ点部分は、鉄骨材同士を直接に一定の偏倚を生じた形態に溶接で接合して、又は主ブレース材同士の接合部にピンジョイントを形成して構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造。
【請求項４】
鉄筋コンクリート造建物の柱と梁が形成する開口部の一つの対角線方向に、中間部に折れ点を有し同折れ点が他の対角線方向へ偏倚を生じた屈曲状態の主ブレースを配置し、同主ブレースの両端部は前記柱と梁が形成する開口部の該当する隅部へ当接状態に固定する段階と、
前記主ブレースの折れ点の部分と、該折れ点が偏倚を生じた方向に対峙する柱・梁開口部の隅部との間に補助ブレースを配置する段階と、
前記補助ブレースと前記折れ点の部分との接合部位に、又は補助ブレースの一端とこれに対峙する柱・梁開口部の隅部との接合部位に、若しくは補助ブレース自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレースの軸線方向に配置されたボルトと同ボルトにねじ込まれたナット、及び前記ナットの締結力に反力を与える反力板とで構成された軸力導入機構を設ける段階と、
前記軸力導入機構を操作して補助ブレースに軸圧縮力を導入し、前記補助ブレースの軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレースの折れ点へその偏倚を押し戻す作用を生じさせて当該主ブレースにも軸圧縮力を導入して圧縮ブレース構造に構成する段階とより成ることを特徴とする、鉄筋コンクリート造建物の耐震補強工法。
【請求項１】
鉄筋コンクリート造建物の柱と梁が形成する開口部の一つの対角線方向に、中間部に折れ点を有し同折れ点が他の対角線方向へ偏倚を生じた屈曲状態の主ブレースが配置され、同主ブレースの両端部は前記柱と梁が形成する開口部の該当する隅部へ当接状態に固定されており、
前記主ブレースの折れ点の部分と、同折れ点が偏倚を生じた他の対角線方向に対峙する柱・梁開口部の隅部との間に補助ブレースが配置されており、
前記補助ブレースと前記折れ点の部分との接合部位に、又は補助ブレースの一端とこれに対峙する柱・梁開口部の隅部との接合部位に、若しくは補助ブレース自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレースの軸線方向に配置されたボルトと同ボルトにねじ込まれたナット、及び前記ナットの締結力に反力を与える反力板とで構成された軸力導入機構が設けられており、
前記軸力導入機構を操作して補助ブレースに軸圧縮力が導入され、前記補助ブレースの軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレースの折れ点にその偏倚を押し戻す作用を生じさせて当該主ブレースにも軸圧縮力を導入して圧縮ブレース構造に構成したことを特徴とする、鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造。
【請求項２】
鉄筋コンクリート造建物の柱と梁が形成する開口部が１本の柱を共通にしてその左右に隣接して形成された二つの開口部に、前記共通する柱の左右に形成された隅部と、これと対角線方向に相対峙する隅部とを結ぶ方向にそれぞれ、中間部に折れ点を有し同折れ点が他の対角線方向へ偏倚を生じた屈曲状態の主ブレースが配置され、同主ブレースの両端部は前記柱と梁が形成する開口部の該当する隅部へ当接状態に固定されており、
前記主ブレースの折れ点の部分と、該折れ点が偏倚を生じた方向に対峙する柱・梁開口部の隅部との間に補助ブレースが配置されており、
前記補助ブレースと前記折れ点の部分との接合部位に、又は補助ブレースの一端とこれに対峙する柱・梁開口部の隅部との接合部位に、若しくは補助ブレース自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレースの軸線方向に配置されたボルトと同ボルトにねじ込まれたナット、及び前記ナットの締結力に反力を与える反力板とで構成された軸力導入機構が設けられており、
前記軸力導入機構を操作して補助ブレースに軸圧縮力が導入され、前記補助ブレースの軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレースの折れ点へその偏倚を押し戻す作用を生じさせて当該主ブレースにも軸圧縮力を導入して圧縮ブレース構造に構成したことを特徴とする、鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造。
【請求項３】
主ブレース４の折れ点部分は、鉄骨材同士を直接に一定の偏倚を生じた形態に溶接で接合して、又は主ブレース材同士の接合部にピンジョイントを形成して構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した鉄筋コンクリート造建物の耐震補強構造。
【請求項４】
鉄筋コンクリート造建物の柱と梁が形成する開口部の一つの対角線方向に、中間部に折れ点を有し同折れ点が他の対角線方向へ偏倚を生じた屈曲状態の主ブレースを配置し、同主ブレースの両端部は前記柱と梁が形成する開口部の該当する隅部へ当接状態に固定する段階と、
前記主ブレースの折れ点の部分と、該折れ点が偏倚を生じた方向に対峙する柱・梁開口部の隅部との間に補助ブレースを配置する段階と、
前記補助ブレースと前記折れ点の部分との接合部位に、又は補助ブレースの一端とこれに対峙する柱・梁開口部の隅部との接合部位に、若しくは補助ブレース自体の中間部分を分断して形成した接合部位のいずれかに、補助ブレースの軸線方向に配置されたボルトと同ボルトにねじ込まれたナット、及び前記ナットの締結力に反力を与える反力板とで構成された軸力導入機構を設ける段階と、
前記軸力導入機構を操作して補助ブレースに軸圧縮力を導入し、前記補助ブレースの軸圧縮力で前記屈曲状態の主ブレースの折れ点へその偏倚を押し戻す作用を生じさせて当該主ブレースにも軸圧縮力を導入して圧縮ブレース構造に構成する段階とより成ることを特徴とする、鉄筋コンクリート造建物の耐震補強工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２９５８１（Ｐ２０１２−２２９５８１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９５９２（Ｐ２０１１−９９５９２）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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