(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
既存建物における一対の柱と一対の梁とで囲われた架構の内側に、前記柱の軸方向に延びる一対の第1枠材と、前記梁の軸方向に延びる一対の第2枠材とが、四方枠組された枠体が、前記柱及び前記梁との間に間隔を空けて設けられ、
前記枠体の内側に補強部材が設けられ、
前記柱と前記枠体との間、及び、前記梁と前記枠体との間に、それぞれ、当該間の間隔に合わせて、前記柱又は前記梁に当接する第1当接面と前記枠体に当接する第2当接面との間隔が調整可能な間隔調整部材が設けられており、
前記枠体には、前記架構の構面外への転倒を防ぐ転倒防止部材が設けられ、
前記転倒防止部材は、前記構面に直交する方向における前記柱又は前記梁の両側面にそれぞれ当接する一対の対向板部を備えることを特徴とする建物補強構造。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
但し、上述のように、モルタルを用いて補強工事を行う場合、セメントや砂等を水で練り混ぜたり、モルタルを充填する領域を枠で囲ったり、モルタルが硬化するまで時間を置いたりしなければならず、工程が煩雑である。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、既存建物の補強工事を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
かかる目的を達成するための建物補強構造は、
既存建物における一対の柱と一対の梁とで囲われた架構の内側に、前記柱の軸方向に延びる一対の第1枠材と、前記梁の軸方向に延びる一対の第2枠材とが、四方枠組された枠体が、前記柱及び前記梁との間に間隔を空けて設けられ、
前記枠体の内側に補強部材が設けられ、
前記柱と前記枠体との間、及び、前記梁と前記枠体との間に、それぞれ、当該間の間隔に合わせて、前記柱又は前記梁に当接する第1当接面と前記枠体に当接する第2当接面との間隔が調整可能な間隔調整部材が
設けられており、
前記枠体には、前記架構の構面外への転倒を防ぐ転倒防止部材が設けられ、
前記転倒防止部材は、前記構面に直交する方向における前記柱又は前記梁の両側面にそれぞれ当接する一対の対向板部を備えることを特徴とする建物補強構造である。
このような建物補強構造によれば、地震等で発生した力が、間隔調整部材を介して、柱梁架構と枠体(補強部材)との間で相互に伝達され、既存建物の耐震性を向上させることができる。また、モルタルを用いたり、現場での溶接作業を行ったりすることなく、間隔調整部材によって、枠体を柱梁架構に固定でき、簡素化した工事により既存建物を補強できる。
また、このような建物補強構造によれば、枠体を柱梁架構内に安全に設置できる。
【0008】
かかる建物補強構造であって、前記間隔調整部材は、前記第1当接面、及び、前記第1当接面の反対側の面であり、前記第1当接面に沿う所定方向における両端部から中心部に向けて突出するように傾斜した第1傾斜面を有する第1部材と、前記第2当接面、及び、前記第2当接面の反対側の面であり、前記所定方向における両端部から中心部に向けて突出するように傾斜した第2傾斜面を有する第2部材と、前記所定方向に並んで配置される一対の第3部材であり、各々が前記第1傾斜面及び前記第2傾斜面にそれぞれ当接する一対の第3傾斜面を有し、前記所定方向に沿って締結部材が貫通される一対の第3部材と、を備え、前記締結部材により前記一対の第3部材の前記所定方向の間隔が調整され、前記一対の第3傾斜面が前記第1傾斜面及び前記第2傾斜面に沿って移動することで、前記第1当接面と前記第2当接面との間隔が調整されることを特徴とする建物補強構造である。
このような建物補強構造によれば、柱と枠体との間や、梁と枠体との間の、各間隔に合わせて、間隔調整部材が備える第1当接面を柱又は梁に当接させ、第2当接面を枠体に当接させることができる。
【0009】
かかる建物補強構造であって、前記一対の第1枠材と前記一対の第2枠材とが交差する4つの角部と前記柱との間、及び、前記4つの角部と前記梁との間に、それぞれ前記間隔調整部材が設けられていることを特徴とする建物補強構造である。
このような建物補強構造によれば、地震等で発生した力が、間隔調整部材を介して、柱梁架構と枠体(補強部材)との間で、相互に効率良く伝達される。
【0010】
かかる建物補強構造であって、前記一対の第1枠材のうち一方の前記第1枠材に前記一対の第2枠材が交差する2つの角部と前記柱との間に、前記間隔調整部材が設けられ、他方の前記第1枠材に前記一対の第2枠材が交差する2つの角部と前記柱との間に、当該柱に当接する面と前記枠体に当接する面との間隔が調整不可能なスペーサーが設けられ、前記一対の第2枠材のうち一方の前記第2枠材に前記一対の第1枠材が交差する2つの角部と前記梁との間に、前記間隔調整部材が設けられ、他方の前記第2枠材に前記一対の第1枠材が交差する2つの角部と前記梁との間に、当該梁に当接する面と前記枠体に当接する面との間隔が調整不可能なスペーサーが設けられていることを特徴とする建物補強構造である。
このような建物補強構造によれば、間隔調整部材の数を減らしつつ、間隔調整部材及びスペーサーによって、枠体を柱梁架構に固定できる。また、地震等で発生した力が、間隔調整部材及びスペーサーを介して、柱梁架構と枠体(補強部材)との間で、相互に効率良く伝達される。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、既存建物の補強工事を簡素化できる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、建物補強構造の実施形態について図を用いて説明する。
【0014】
===第1実施形態===
図1は、第1実施形態の建物補強構造1を説明する図である(柱梁架構の構面に直交するY方向から見た図である)。
図2Aは、間隔調整部材20を説明する図であり、
図2Bは、間隔調整部材20を高さ方向から見た平面図であり、
図2Cは、間隔調整部材20をY方向から見た正面図である。
図3は、転倒防止部材30を説明する図である。なお、本願の図面では、図の錯綜を防ぐために、断面部等に示すべきハッチングを一部省略している。
【0015】
耐震補強工事の対象となる既存建物は、鉛直方向(柱の軸方向)に延び、X方向(梁の軸方向)に間隔を空けて設けられた一対の既存柱2(例えばH型鋼)と、一対の既存柱2間をY方向に延び、鉛直方向に間隔を空けて設けられた一対の既存梁3(例えばH型鋼)とを備えたものとする。なお、鉛直方向下側の既存梁3では、H型鋼3aの上にコンクリート床3b(例えばRCスラブ)が構築されていてもよく、H型鋼3aとコンクリート床3bとを合わせて既存梁3とする。
【0016】
そのような既存建物における一対の既存柱2と一対の既存梁3とで囲われた架構の内側(開口部)に、鉛直方向に延び、X方向に間隔を空けて設けられる一対の縦枠材11(例えばH型鋼、第1枠材)と、X方向に延び、鉛直方向に間隔を空けて設けられる一対の横枠材12(例えばH型鋼、第2枠材)とが、四方枠組された枠体10を、既存柱2及び既存梁3との間に間隔を空けて設ける。そして、枠体10の内側に、ブレース材5を設けることによって、建物補強構造1を構築する。なお、既存柱2、既存梁3、縦枠材11、及び、横枠材12を構成する鋼材を、H型鋼にするに限らず、例えば角形鋼管にしてもよい。
【0017】
枠体10は、一対の縦枠材11と一対の横枠材12とが交差する4つの角部10A〜10Dを有する。その縦枠材11と横枠材12とが交差する部位は、施工現場に搬入される前の工場等で、溶接により予め連結されているとする。また、本実施形態では、
図1に示すように、枠体10の内側に、2本のブレース材5をV字状に取り付ける場合を例に挙げる。その場合、枠体10の左上の角部10Aの内周面、右上の角部10Bの内周面、及び、下側の横枠材12のX方向中央部の内周面に、ガセットプレート13が、施工現場に搬入される前に溶接により取り付けられているとする。そして、施工現場では、ガセットプレート13に、ブレース材5の端部が、締結部材(ボルト及びナット)BNにより連結される。なお、ブレース材5の途中に制振部材(例えばオイルダンパーや摩擦ダンパー)を組み込んでもよい。また、ブレース材5の配置方法は、
図1に示す方法に限らず、例えばX字状やK字状に配置してもよく、ブレース材5の本数も2本に限らない。
【0018】
また、本実施形態では、縦枠材11及び横枠材12が途中で分割されたものとする。そのため、施工現場では、縦枠材11や横枠材12の分割された部位に連結プレート14が掛け渡され、締結部材(ボルト及びナット)BNにより分割された部位が連結される。このように、縦枠材11や横枠材12を分割することで、施工現場への部材の搬入が容易となる。但し、これに限らず、枠体10を組み立てた状態で搬入してもよい。
【0019】
そして、本実施形態の建物補強構造1では、
図1に示すように、既存柱2と枠体10との間、及び、既存梁3と枠体10との間に、それぞれ、その間の間隔に合わせて高さが調整可能な間隔調整部材20が設けられる。間隔調整部材20は、
図2に示すように、高さ方向に並んで配置される第1スライド部材21(第1部材)及び第2スライド部材22(第2部材)と、Y方向に並んで配置される第1締め込み部材23及び第2締め込み部材24(一対の第3部材)と、ボルト25B及びナット25Nから成る締結部材25と、を有する。なお、既存柱2と枠体10との間に設けられる間隔調整部材20の高さ方向はX方向に相当し、既存梁3と枠体10との間に設けられる間隔調整部材20の高さ方向は鉛直方向に相当する。また、
図2では、高さ方向とY方向に直交する方向を幅方向と示す。
【0020】
第1スライド部材21、及び、第2スライド部材22は、高さ方向に反転した同じ形状の部材である。詳しくは、第1スライド部材21は、既存柱2又は既存梁3(コンクリート床3b)の内周面に当接する長方形状の当接面21a(第1当接面)と、その当接面21aの反対側の面であり、Y方向(所定方向)における両端部から中心部に向けて第2スライド部材22側に突出するように傾斜した傾斜面21b(第1傾斜面)とを有する。第2スライド部材22は、枠体10の外周面に当接する当接面22a(第2当接面)と、その当接面22aの反対側の面であり、Y方向における両端部から中心部に向けて第1スライド部材21側に突出するように傾斜した傾斜面22b(第2傾斜面)とを有する。
【0021】
第1締め込み部材23、及び、第2締め込み部材24は、Y方向に反転した同じ形状の部材であり、Y方向に沿ってボルト25Bが貫通され、ボルト25Bにナット25Nが螺合されている。詳しくは、第1締め込み部材23は、第1スライド部材21の傾斜面21bのうちY方向の一方側の部位に当接する傾斜面23aと、第2スライド部材22の傾斜面22bのうちY方向の一方側の部位に当接する傾斜面23b(一対の第3傾斜面)とを有する。第2締め込み部材24は、第1スライド部材21の傾斜面21bのうちY方向の他方側の部位に当接する傾斜面24aと、第2スライド部材22の傾斜面22bのうちY方向の他方側の部位に当接する傾斜面24b(一対の第3傾斜面)とを有する。
【0022】
図2Aに示すように、ボルト25Bにナット25Nを締めこむと、第1,第2締め込み部材23,24の各傾斜面23a,23b,24a,24bが、第1,第2スライド部材21,22の各傾斜面21b,22bに沿って移動しながら、第1,第2締め込み部材23,24のY方向の間隔が狭まる。その結果、第1,第2スライド部材21,22が高さ方向に互いに離れるようにスライドし、第1,第2スライド部材21,22の各当接面21a,22aの高さ方向の間隔が広がる。逆に、ナット25Nを緩めると、第1,第2締め込み部材23,24のY方向の間隔が広がり、第1,第2スライド部材21,22が高さ方向に互いに近付くようにスライドし、第1,第2スライド部材21,22の各当接面21a,22aの高さ方向の間隔が狭まる。このように、間隔調整部材20は、第1,第2スライド部材21,22の各当接面21a,22aの間隔を調整可能な部材である。なお、図示しないが、第1,第2スライド部材21,22が、第1,第2締め込み部材23,24から分離しないように、互いに当接する傾斜面の一方に溝部を形成し、他方の傾斜面に前記溝部にスライド係合可能な突起を形成してもよい。
【0023】
以上の構成である間隔調整部材20が、一対の縦枠材11と一対の横枠材12とが交差する4つの角部10A〜10Dと既存柱2との間、及び、前記4つの角部10A〜10Dと既存梁3との間に、それぞれ設けられる。詳しくは、X方向左側の縦枠材11の鉛直方向の両端部とX方向左側の既存柱2との間、X方向右側の縦枠材11の鉛直方向の両端部とX方向右側の既存柱2との間、上側の横枠材12のX方向の両端部と上側の既存梁3との間、下側の横枠材12のX方向の両端部と既存梁3(コンクリート床3b)との間の、計8箇所に、間隔調整部材20が設けられる。
【0024】
そして、施工現場では、既存柱2と枠体10との間や既存梁3と枠体10との間の各間隔に合わせて、間隔調整部材20が有する締結部材25の締め込み量が調整される。つまり、第1スライド部材21の当接面21aが既存柱2又は既存梁3(コンクリート床3b)の内周面に当接(押圧)し、第2スライド部材22の当接面22aが枠体10の外周面に当接(押圧)するまで、締結部材25の締め込み量が調整される。その結果、既存柱2と枠体10との間の間隔調整部材20によって、枠体10のX方向の移動が規制され、既存梁3と枠体10との間の間隔調整部材20によって、枠体10の鉛直方向の移動が規制され、柱梁架構に枠体10が固定される。
【0025】
また、地震の発生等で既存建物に力が作用したときには、既存柱2及び既存梁3と、枠体10及びブレース材5との間で、間隔調整部材20を介して、相互に力が伝達される。従って、局所的な力の集中を抑制し、既存建物の耐震性を向上させることができる。特に、本実施形態のように、枠体10の角部10A〜10Dと既存柱2との間、及び、枠体の角部10A〜10Dと既存梁3との間、つまり、縦枠材11の延長線上、及び、横枠材12の延長線上に、間隔調整部材20を設けることで、効率良く力が伝達される。なお、図示しないが、間隔調整部材20の設置位置のずれを防ぐために、例えば、間隔調整部材20の幅方向の側面に当接する突起を、枠体10の外周面に設けてもよい。
【0026】
ここで、仮に、既存柱2及び既存梁3と枠体10との間にモルタルを充填することで、柱梁架構に枠体10を固定したとする。その場合、セメントや砂等を水で練り混ぜたり、モルタルを充填する領域を枠で囲ったり、モルタルが硬化するまで時間を置いたり等の工程が必要となる。これに対して、本実施形態の建物補強構造1では、既存柱2及び既存梁3と枠体10との間に間隔調整部材20を設置し、間隔調整部材20が有する締結部材25の締め込み量を調整するだけで、柱梁架構に枠体10を固定できる。従って、既存建物の補強工事を簡素化できる。
【0027】
また、仮に、柱梁架構内に枠体10を設けず、柱梁架構に直接ブレース材5を取り付けるとする。その場合、例えば、施工現場で、溶接により柱梁架構にガセットプレートを取り付けたり、柱梁架構に孔を開けて締結部材を通してガセットプレートを取り付けたりすることとなる。特に、溶接作業には、人体に有害な溶接ヒュームの発生や、火災発生の危険性が伴うため、現場で溶接を行う場合には、既存建物の使用者を一時的に移転させたり、作業エリアを区画して排気装置を設け、作業場周辺の人に防塵マスクを着用させたりしなければならない。また、現場での溶接作業は、無理な姿勢での作業になる等、高度な溶接技術が必要となる。これに対して、本実施形態の建物補強構造1には枠体10が設けられるため、現場で溶接作業や孔開け作業を行うことなく、枠体10に取り付けられているガセットプレート13に締結部材BNによってブレース材5を取り付けることができる。つまり、施工現場では、溶接作業や孔開け作業に比べて容易なボルト締め作業を行うだけでよく、この点からも補強工事を簡素化できると言える。また、既存柱2や既存梁3に孔が形成されないため、既存柱2や既存梁3の耐力低下も防止できる。
【0028】
また、仮に、枠体10を柱梁架構に直接接着したり、間隔調整部材20の代わりに高さが固定されたスペーサーを使用したりする場合には、そのスペーサーや枠体10を誤差なく製造しなければならない。これに対して、本実施形態の建物補強構造1では、既存柱2と枠体10との間や既存梁3と枠体10との間の各間隔に誤差が生じていても、間隔調整部材20の当接面21a,22aを、それぞれ、既存柱2、既存梁3、及び、枠体10に当接させることができ、柱梁架構に枠体10を固定できる。また、間隔調整部材20を設けることで、縦枠材11や横枠材12を分割した部位を連結する締結部材BNを締結するスペースも確保できる。
【0029】
更に、本実施形態の建物補強構造1の枠体10には、柱梁架構の構面外(Y方向)への枠体10の転倒を防ぐ転倒防止部材30が設けられている。転倒防止部材30は、既存柱2又は既存梁3のY方向の両側面にそれぞれ対向する一対の対向板部301と、一対の対向板部301間を連結し、枠体10の外周面に連結される連結板部302とを有する。例えば、
図3のように上側の横枠材12に設けられる転倒防止部材30の場合、既存梁3の下側のフランジ3fのY方向の両側面3faと一対の対向板部301の各内側の面301aとが対向し、且つ、横枠材12の上側のフランジ12fに連結板部302が当接した状態で、横枠材12のフランジ12f及び連結板部302に締結部材BNが鉛直方向に通されて締結される。なお、
図3では、既存梁3の両側面3faに一対の対向板部301が当接しているが、間隔を空けて対向させてもよい。このように枠体10に転倒防止部材30を設けることで、枠体10を構面外に倒そうとする力が作用しても、既存柱2又は既存梁3のY方向の両側面が、転倒防止部材30の一対の対向板部301に当接するため、枠体10の構面外への転倒を防止できる。従って、柱梁架構内に枠体10を安全に設置できる。
【0030】
なお、本実施形態では(
図1)、一対の縦枠材11の下端、及び、上側の横枠材12の両端に、それぞれ転倒防止部材30が設けられているが、転倒防止部材30の数や設置位置はこれに限らず、例えば、縦枠材11と横枠材12の何れか一方に設けるだけでもよい。また、施工現場で枠体10に転倒防止部材30を連結する場合には、溶接でなく、
図3のように締結部材BNにより連結することで、補強工事を簡素化できる。
【0031】
<<変形例>>
図4は、間隔調整部材40の変形例を説明する図である。間隔調整部材は、
図2に示す構成のものに限らず、既存柱2又は既存梁3に当接する面と枠体10に当接する面との間隔が調整可能なものであればよい。例えば、
図4に示すように、締結部材44によって第1,第2締め込み部材42,43のY方向の間隔が調整されることにより、第1,第2締め込み部材42,43の傾斜面42a,43aに沿ってスライドするスライド部材41が1つである間隔調整部材40でもよい。この間隔調整部材40の場合、スライド部材41の傾斜面41bの反対側の当接面41aが既存柱2又は既存梁3に当接し、第1,第2締め込み部材42,43の傾斜面42a,43aの反対側の当接面42b,43bが枠体10に当接する。そして、締結部材44の締め込み量の調整により、スライド部材41が高さ方向に移動し、スライド部材41の当接面41aと第1,第2締め込み部材42,43の当接面42b,43bとの間隔が調整される。
【0032】
また、前述の間隔調整部材20(
図2)は、締結部材25の貫通方向がY方向に沿うように設けられているが、これに限らない。既存柱2と縦枠材11との間に設ける間隔調整部材20では、締結部材25の貫通方向を鉛直方向に沿わせ、既存梁3と横枠材12との間に設ける間隔調整部材20では、締結部材25の貫通方向をX方向に沿わせてもよい。
【0033】
===第2実施形態===
図5は、第2実施形態の建物補強構造1を説明する図である(Y方向から見た図である)。第2実施形態では、間隔調整部材20の代わりに、一部、既存柱2又は既存梁3に当接する当接面50aと枠体10に当接する当接面50bとの間隔が調整不可能な直方体形状のスペーサー50を設ける。詳しくは、一対の縦枠材11のうち一方(
図5ではX方向右側)の縦枠材11に一対の横枠材12が交差する2つの角部10B,10Dと既存柱2との間に、間隔調整部材20を設け、他方(X方向左側)の縦枠材11に一対の横枠材12が交差する2つの角部10A,10Cと既存柱2との間に、スペーサー50を設ける。同様に、一対の横枠材12のうち一方(鉛直方向上側)の横枠材12に一対の縦枠材11が交差する2つの角部10A,10Bと既存梁3との間に、間隔調整部材20を設け、他方(鉛直方向下側)の横枠材12に一対の縦枠材11が交差する2つの角部10C,10Dと既存梁3との間に、スペーサー50を設ける。
【0034】
つまり、少なくとも、一方の既存柱2と枠体10との間、及び、一方の既存梁3と枠体10との間に、合計4個の間隔調整部材20を設ければよい。そうすれば、スペーサー50がX方向左側の既存柱2又は下側の既存梁3に当接(押圧)し、間隔調整部材20がX方向右側の既存柱2又は上側の既存梁3に当接(押圧)するまで、間隔調整部材20が有する締結部材25の締め込み量を調整することで、枠体10のX方向及び鉛直方向の移動を規制でき、柱梁架構に枠体10を固定できる。また、地震の発生等で既存建物に力が作用したときには、既存柱2及び既存梁3と、枠体10及びブレース材5との間で、スペーサー50や間隔調整部材20を介して、相互に効率良く力が伝達される。また、第2実施形態では、第1実施形態に比べて、間隔調整部材20の数を減らせるため、低コスト化を図れる。但し、第1実施形態の方が、第2実施形態に比べて、既存柱2又は既存梁3と枠体10との間の調整量を大きくすることができるため、間隔調整部材20を、既存柱2、既存梁3、及び、枠体10により確実に当接させることができる。
【0035】
なお、スペーサー50及び間隔調整部材20の配置方法は
図5に示す方法に限らず、例えば、上側の既存梁3と枠体10との間、及び、右側の既存柱2と枠体10との間に、スペーサー50を配置し、下側の既存梁3と枠体10との間、及び、左側の既存柱2と枠体10との間に、間隔調整部材20を配置しても良い。但し、下側の既存梁3にコンクリート床3bが構築されている場合には、上側の既存梁3と枠体10との間に間隔調整部材20を設ける方が、間隔調整部材20が有する締結部材25の締め込み作業を行い易い。また、一方の既存柱2と枠体10との間にだけスペーサー50を配置したり、一方の既存梁3と枠体10との間にだけスペーサー50を配置したりしてもよい(即ち、スペーサー50の数を2個にしてもよい)。
【0036】
以上、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【0037】
1 建物補強構造、2 既存柱(柱)、3 既存梁(梁)、3a H型鋼、
3b コンクリート床、5 ブレース材(補強部材)、10 枠体、
10A〜10D 角部、11 縦枠材(第1枠材)、12 横枠材(第2枠材)、
13 ガセットプレート、14 連結プレート、20 間隔調整部材、
21 第1スライド部材(第1部材)、21a 当接面(第1当接面)、
21b 傾斜面(第1傾斜面)、22 第2スライド部材(第2部材)、
22a 当接面(第2当接面)、22b 傾斜面(第2傾斜面)、
23 第1締め込み部材(第3部材)、23a,23b 傾斜面(第3傾斜面)、
24 第2締め込み部材(第3部材)、24a,24b 傾斜面(第3傾斜面)、
25 締結部材、25B ボルト、25N ナット、30 転倒防止部材、
301 一対の対向板部、302 連結板部、40 間隔調整部材、
41 スライド部材、42 第1締め込み部材、43 第2締め込み部材、
44 締結部材、50 スペーサー、50a,50b 当接面、BN 締結部材