特開 2023-180305 耐震補強工法、補強部材および耐震補強構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023180305

(43)【公開日】2023-12-21

(54)【発明の名称】耐震補強工法、補強部材および耐震補強構造

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/02 20060101AFI20231214BHJP

   E04B 1/58 20060101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

E04G23/02 F

E04B1/58 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022093479

(22)【出願日】2022-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001911

【氏名又は名称】弁理士法人アルファ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三輪 隆治

【テーマコード（参考）】

2E125

2E176

【Ｆターム（参考）】

2E125AA33

2E125AB13

2E125AC18

2E125AG04

2E125AG52

2E125BB09

2E125BB22

2E125BC09

2E125BF05

2E125CA91

2E176AA07

2E176AA09

2E176BB28

(57)【要約】

【課題】既存のブレース材の取替えを必要としない耐震補強工法を提供する。
【解決手段】既存建築物は、柱と梁によって構成される架構フレームと、架構フレーム内の頂点と結合し、先端側にフックを有し、フックが互いに係合した一対のブレース材と、を備える。既存建築物の耐震補強を行う耐震補強工法は、補強部材を準備する準備工程と、ブレース材の係合部分に補強部材を取り付ける取付工程と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

既存建築物の耐震補強を行う耐震補強工法であって、
前記既存建築物は、
柱と梁によって構成される架構フレームと、前記架構フレーム内の頂点と結合し、先端側にフックを有し、前記フックが互いに係合した一対のブレース材と、を備え、
前記耐震補強工法は、
補強部材を準備する準備工程と、
前記ブレース材の係合部分に前記補強部材を取り付ける取付工程と、を備える、耐震補強工法。

【請求項2】

請求項１に記載の耐震補強工法であって、
前記補強部材は補強部を有し、
取付工程は、前記ブレース材の延伸方向と平行な方向視において、前記ブレース材の中心軸を挟んで対向し、かつ、前記ブレース材の中心軸から最も遠方に存在する、一対の前記フック上の４点が、前記補強部によって支持されるように前記補強部材を取り付ける工程である、耐震補強工法。

【請求項3】

請求項２に記載の耐震補強工法であって、
前記補強部材は、
係合した一対の前記フックを覆い、かつ、係合した一対の前記フックを挟んで対向する２面に孔を有する補強金物と、
前記補強金物における前記２面の両面を貫通可能な長さを有するボルトと、
前記ボルトに嵌合するナットと、
を有し、
前記補強部は前記補強金物であり、
取付工程は、前記補強金物によって係合した一対の前記フックを覆い、前記ボルトと前記ナットによって前記補強金物を締め付ける工程である、耐震補強工法。

【請求項4】

既存建築物の耐震補強を行う補強部材であって、
前記既存建築物は、
柱と梁によって構成される架構フレームと、前記架構フレーム内の頂点と結合し、先端側にフックを有し、前記フックが互いに係合した一対のブレース材と、を備え、
前記補強部材は、前記ブレース材の延伸方向と平行な方向視において、前記ブレース材の中心軸を挟んで対向し、かつ、前記ブレース材の中心軸から最も遠方に存在する、一対の前記フック上の４点を支持する補強部を備える、補強部材。

【請求項5】

請求項４に記載の補強部材であって、
係合した一対の前記フックを覆い、かつ、係合した一対の前記フックを挟んで対向する２面に孔を有する補強金物と、
前記補強金物における前記２面の両面を貫通可能な長さを有するボルトと、
前記ボルトに嵌合するナットと、
を有し、
前記補強部は前記補強金物である、補強部材。

【請求項6】

既存建築物の耐震補強を行う耐震補強構造であって、
柱と梁によって構成される架構フレームと、
前記架構フレーム内の頂点と結合し、先端側にフックを有し、前記フックが互いに係合した一対のブレース材と、
係合した一対の前記フックを支持する補強部材と、
を備えた、耐震補強構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される技術は、耐震補強工法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、柱と梁によって構成される架構フレームを備える建築物において、架構フレームの内部にブレース材を設置する耐震構造がある（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０－３１７５０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

古い建築物では、先端にあるフックによって互いに係合した、丸鋼からなる一対のブレース材が架構フレームに設置されているケースがある。そのようなフックによって係合された一対のブレース材は、引張力の作用によって係合部分が外れることがある。また、フックの係合部分の耐力を正確に評価することができないため、耐震診断上では耐力がゼロであると判断され、補強工事では既存のブレース材を取替えることが必須となっている。このとき、ブレース本体だけでなく、架構フレームとの接合部材の取替えも必要であり、コスト・施工面のデメリットが課題となっている。

【0005】

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

【0007】

（１）本明細書に開示される耐震補強工法は、既存建築物の耐震補強を行う耐震補強工法である。前記既存建築物は、柱と梁によって構成される架構フレームと、前記架構フレーム内の頂点と結合し、先端側にフックを有し、前記フックが互いに係合した一対のブレース材と、を備える。前記耐震補強工法は、補強部材を準備する準備工程と、前記ブレース材の係合部分に前記補強部材を取り付ける取付工程と、を備える。本耐震補強工法によれば、既存建築物において、フックの係合部分に補強部材を取り付けることによって、引張力の作用に対して、フックの係合部分を実質的に補強することができる。従って、既存のブレース材を残したままで耐震強度を保証することが可能になり、工期・コストを低減することができる。

【0008】

（２）上記耐震補強工法において、前記補強部材は補強部を有し、取付工程は、前記ブレース材の延伸方向と平行な方向視において、前記ブレース材の中心軸を挟んで対向し、かつ、前記ブレース材の中心軸から最も遠方に存在する、一対の前記フック上の４点が、前記補強部によって支持されるように前記補強部材を取り付ける工程としてもよい。本耐震補強工法によれば、既存建築物において、フック上の点を補強部材によって支持することで、引張力の作用に対して、フックの係合部分を実質的に補強することができる。従って、既存のブレース材を残したままで耐震強度を保証することが可能になり、工期・コストを低減することができる。

【0009】

（３）上記耐震補強工法において、前記補強部材は、係合した一対の前記フックを覆い、かつ、係合した一対の前記フックを挟んで対向する２面に孔を有する補強金物と、前記補強金物における前記２面の両面を貫通可能な長さを有するボルトと、前記ボルトに嵌合するナットと、を有し、前記補強部は前記補強金物であり、取付工程は、前記補強金物によって係合した一対の前記フックを覆い、前記ボルトと前記ナットによって前記補強金物を締め付ける工程としてもよい。本耐震補強工法によれば、既存建築物において、フック上の点を剛性のある補強金物によって支持し、補強金物をボルトとナットによって締め付けることで、引張力の作用に対して、フックの係合部分を実質的に補強することができる。従って、既存のブレース材を残したままで耐震強度を保証することが可能になり、工期・コストを低減することができる。

【0010】

（４）本明細書に開示される補強部材は、既存建築物の耐震補強を行う補強部材であって、前記既存建築物は、柱と梁によって構成される架構フレームと、前記架構フレーム内の頂点と結合し、先端側にフックを有し、前記フックが互いに係合した一対のブレース材と、を備える。前記補強部材は、前記ブレース材の延伸方向と平行な方向視において、前記ブレース材の中心軸を挟んで対向し、かつ、前記ブレース材の中心軸から最も遠方に存在する、一対の前記フック上の４点を支持する補強部を備える。本補強部材によれば、既存建築物において、フック上の点を補強部材によって支持することで、引張力の作用に対して、フックの係合部分を実質的に補強することができる。従って、既存のブレース材を残したままで耐震強度を保証することが可能になり、工期・コストを低減することができる。

【0011】

（５）上記補強部材において、係合した一対の前記フックを覆い、かつ、係合した一対の前記フックを挟んで対向する２面に孔を有する補強金物と、前記補強金物における前記２面の両面を貫通可能な長さを有するボルトと、前記ボルトに嵌合するナットと、を有し、前記補強部は前記補強金物である構成としてもよい。本補強部材によれば、既存建築物において、フック上の点を剛性のある補強金物によって支持し、補強金物をボルトとナットによって締め付けることで、引張力の作用に対して、フックの係合部分を実質的に補強することができる。従って、既存のブレース材を残したままで耐震強度を保証することが可能になり、工期・コストを低減することができる。

【0012】

（６）本明細書に開示される耐震補強構造は、既存建築物の耐震補強を行う耐震補強構造であって、柱と梁によって構成される架構フレームと、前記架構フレーム内の頂点と結合し、先端側にフックを有し、前記フックが互いに係合した一対のブレース材と、係合した一対の前記フックを支持する補強部材と、を備える。本耐震補強構造によれば、既存建築物において、フックの係合部分に補強部材を取り付けることによって、引張力の作用に対して、フックの係合部分を実質的に補強することができる。従って、既存のブレース材を残したままで耐震強度を保証することが可能になり、工期・コストを低減することができる。

【0013】

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、耐震補強工法、補強部材、耐震補強構造等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態における耐震補強構造８０の構成を示す説明図

【図2】一対のブレース材３０が係合した箇所を拡大した説明図

【図3】一対のブレース材３０の係合部分と補強部材１００の構成を示す説明図

【図4】一対のブレース材３０の係合部分への補強部材１００の取り付け後の構成を示す説明図

【図5】図４におけるＶーＶ位置の断面構成を示す説明図

【図6】本実施形態の既存建築物１０の耐震補強工法の概要を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0015】

Ａ．実施形態：
Ａー１．耐震補強構造８０の構成：
図１は、本実施形態における耐震補強構造８０の構成を示す説明図である。耐震補強構造８０は、既存建築物１０と補強部材１００とを備える。

【0016】

既存建築物１０は、架構フレーム２０と、４つのブレース材３０とを備える。架構フレーム２０は、柱２１と梁２２から構成される。架構フレーム２０の内側にはブレース材３０が組み込まれている。ブレース材３０は、例えば、丸鋼と呼ばれる断面が円形の棒鋼であり、直線部３４と、基端側の接合部３６と、先端側のフック３２とを有する。ブレース材３０の直線部３４およびフック３２の断面の直径は、例えば、９ｍｍ～１６ｍｍ程度である。ブレース材３０は、接合部３６を介して架構フレーム２０と結合しており、先端側は架構フレーム２０内の対角線上にある別のブレース材３０と係合している。すなわち、架構フレーム２０には、２組の一対のブレース材３０が取り付けられている。

【0017】

補強部材１００は、一対のブレース材３０の係合部分に取り付けられている。補強部材１００の詳細については、後に詳細を記述する。

【0018】

図２は、一対のブレース材３０が係合した箇所を拡大した説明図である。ブレース材３０の先端に形成されたフック３２は曲線形状を有する。架構フレーム２０内にある一対のブレース材３０は、フック３２を介して互いに係合している。

【0019】

図３は、一対のブレース材３０の係合部分と補強部材１００の構成を示している。図３には方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、ブレース材３０の延伸方向をＺ軸方向とし、便宜上、Ｚ軸正方向を上方向（実際には斜め上方向）と呼び、Ｚ軸負方向を下方向（実際には斜め下方向）と呼ぶものとする。図４以降についても同様である。

【0020】

補強部材１００は、一対の補強金物２００と、ボルト３００と、ナット４００とを有する。補強金物２００は、取り付け時にＹＺ平面と平行な面を形成する側面プレート２１０と、取り付け時にＸＹ平面と平行な面を形成し、側面プレート２１０の上端側に位置する上面プレート２２０と、側面プレート２１０の下端側に位置する下面プレート２３０とを有する。補強金物２００を構成する各プレートは、例えば、金属のような剛性の高い材料でできた鋼板を溶接するなどして作製される。補強金物２００を構成する各プレートの厚さは、例えば、６ｍｍ～２０ｍｍ程度であり、好ましくは９ｍｍ～１０ｍｍ程度である。上面プレート２２０および下面プレート２３０は互いに対向して配置されている。すなわち、補強金物２００の各面が形成する立体の内部には、他の物体を内包できる空間２０２が存在する。側面プレート２１０の寸法は、例えば、Ｚ軸方向が６０～１５０ｍｍ程度、Ｙ軸方向が１６～１９ｍｍ程度であり、上面プレート２２０および下面プレート２３０の寸法は、Ｙ軸方向が１６～１９ｍｍ程度、Ｘ軸方向がフック３２の外径と略同一の長さに設定されている。側面プレート２１０は、後述するボルト３００が貫通可能な２つの孔２１２を有している。孔２１２の側面プレート２１０上の配置は、一対の補強金物２００を係合された一対のフック３２へ取り付けた際に、一対のフック３２を挟んで対向する、一対の側面プレート２１０上の孔２１２が、Ｘ軸方向に互いに対向するように設定されている。上面プレート２２０および下面プレート２３０は、それぞれ側面プレート２１０と接する辺と対向する辺に、ブレース材３０の外径よりも大きくなるよう設定された、切欠き２２２および切欠き２３２を有している。補強金物２００は、特許請求の範囲における補強部の一例である。

【0021】

図４は、一対のブレース材３０の係合部分への補強部材１００の取り付け後の構成を示している。図５は、図４におけるＶーＶ位置の断面構成を示している。一対の補強金物２００は、係合された一対のフック３２を包含するように配置される。具体的には、係合された一対のブレース材３０のフック３２は、一対の補強金物２００が有する空間２０２に配置され、かつ、ブレース材３０の直線部３４は、一対の補強金物２００が有する切欠き２２２および切欠き２３２に配置される。このとき、一対の補強金物２００の上面プレート２２０および下面プレート２３０のＹＺ面が互いに接触しないよう、一対の補強金物２００は上下方向に互いにずらして配置される。また、一対の側面プレート２１０は、Ｚ軸に平行な方向視において、ブレース材３０の中心軸を挟んで対向し、かつ、ブレース材３０の中心軸から最も遠方に存在する、一対のフック３２上の接点３３ａ～３３ｄと接している。

【0022】

補強金物２００は、ボルト３００およびナット４００によって締め付けられている。ボルト３００は、一対のフック３２を挟んで対向する、一対の側面プレート２１０の両方を貫通している。ボルト３００の直径は、例えば、１２～１９ｍｍ程度である。ナット４００はボルト３００に嵌合する形状を有しており、ボルト３００とナット４００によって、補強金物２００が締め付けられている。

【0023】

Ａー２．既存建築物１０の耐震補強工法：
図６は、本実施形態の既存建築物１０の耐震補強工法の概要を示すフローチャートであある。

【0024】

本実施形態の既存建築物１０の耐震補強工法では、はじめに、補強金物２００とボルト３００とナット４００とを備える補強部材１００を準備する（Ｓ１１）。以下、Ｓ１１の工程を「準備工程Ｓ１１」といい、既存建築物１０において、補強金物２００、ボルト３００、およびナット４００を設置する所定の場所を「部材設置場所」という。部材設置場所における施工の効率を向上させるために、準備工程Ｓ１１は、部材設置場所以外の場所（例えば、施工現場の作業スペースや工場）で行われることが好ましい。

【0025】

次に、補強部材１００を既存建築物１０に取り付ける（Ｓ１２）。まず、一対の補強金物２００が有する空間２０２に、係合された一対のフック３２を配置し、かつ、一対の補強金物２００が有する切欠き２２２および切欠き２３２に、直線部３４を配置する。このとき、一対の補強金物２００の上面プレート２２０および下面プレートのＹＺ面が互いに接触しないよう、一対の補強金物２００は上下方向に互いにずらして配置する。また、一対の側面プレート２１０は、Ｚ軸に平行な方向視において、ブレース材３０の中心軸を挟んで対向し、かつ、ブレース材３０の中心軸から最も遠方に存在する、一対のフック３２上の接点３３ａ～３３ｄと接するように配置する。次に、補強金物２００をボルト３００およびナット４００によって締め付ける。ボルト３００を、一対のフック３２を挟んで対向する、一対の側面プレート２１０の両方を貫通させ、ナット４００によって締め付けを行う。

【0026】

上述した準備工程Ｓ１１、取付工程Ｓ１２を経て、本実施形態の耐震補強工法は完了する。

【0027】

Ａー３．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の既存建築物１０は、柱２１と梁２２によって構成される架構フレーム２０と、架構フレーム２０内の頂点と結合し、先端側にフック３２を有し、フック３２が互いに係合した一対のブレース材３０と、を備えている。また、本実施形態の既存建築物１０の耐震補強工法は、補強部材１００を準備する準備工程Ｓ１１と、ブレース材３０の係合部分に補強部材１００を取り付ける取付工程Ｓ１２と、を備える。

【0028】

本実施形態の耐震補強工法によれば、上述した補強部材１００を取り付けることでフック３２の係合部分を実質的に補強し、フック３２の係合部分が外れることを防止することが可能になり、ブレース材３０を水平荷重時の補強材として効果的に機能させることができる。

【0029】

ここで、仮に補強部材１００を取り付けることによる耐震補強工法を用いない場合、フック３２によって係合されたブレース材３０は、耐震診断上では耐力がゼロであると判断され、耐震工事においてブレース材３０の取替えが必要となる。これに対し、本耐震補強工法においては補強部材１００を用いてフック３２を実質的に補強することができる。これによって、耐震診断においてブレース材３０の耐力を正確に評価することが可能になり、例えば、ブレース材３０の径が９ｍｍ～１６ｍｍである場合、補強部材１００を取り付けた状態での耐力は１．６ｔ～５．０ｔとなる。既存のブレース材３０を残したままで耐震強度を保証する補強が可能になり、工期・コストを低減することができる。

【0030】

また、本耐震補強工法において、補強部材１００は補強金物２００を有する。取付工程Ｓ１２は、ブレース材３０の延伸方向と平行な方向視において、ブレース材３０の中心軸を挟んで対向し、かつ、ブレース材３０の中心軸から最も遠方に存在する、一対のフック３２上の接点３３ａ～３３ｄが、補強金物２００によって支持されるように補強部材１００を取り付ける工程である。そのため、本耐震補強工法によれば、補強金物２００によってフック３２上の点を支持することで、フック３２の係合部分を実質的に補強し、フック３２の係合部分が外れることをより効果的に防止することができる。

【0031】

また、本耐震補強工法において、補強部材１００は、補強金物２００と、ボルト３００と、ナット４００と、を有する。補強金物２００は、係合した一対のフック３２を覆い、かつ、係合した一対のフック３２を挟んで対向する側面プレート２１０に孔２１２を有する。ボルト３００は、補強金物２００における側面プレート２１０の両面を貫通可能な長さを有する。ナット４００は、ボルト３００に嵌合する。取付工程Ｓ１２は、補強金物２００によって係合した一対のフック３２を覆い、ボルト３００とナット４００によって補強金物２００を締め付ける工程である。そのため、本耐震補強工法によれば、ボルト３００とナット４００によって補強金物２００の締め付けを行うことで、フック３２の係合部分を実質的に補強し、フック３２の係合部分が外れることをより効果的に防止することができる。

【0032】

また、本実施形態において既存建築物１０の耐震補強を行う補強部材１００は補強金物２００を備える。既存建築物１０は、柱２１と梁２２によって構成される架構フレーム２０と、架構フレーム２０内の頂点と結合し、先端側にフック３２を有し、フック３２が互いに係合した一対のブレース材３０と、を備える。補強金物２００は、ブレース材３０の延伸方向と平行な方向視において、ブレース材３０の中心軸を挟んで対向し、かつ、ブレース材３０の中心軸から最も遠方に存在する、一対のフック３２上の接点３３ａ～３３ｄを支持する。そのため、本補強部材によれば、フック３２上の点を支持することで、フック３２の係合部分を実質的に補強し、フック３２の係合部分が外れることを防止することが可能になり、ブレース材３０を水平荷重時の補強材として効果的に機能させることができる。

【0033】

また、補強部材１００においては、補強金物２００と、ボルト３００と、ナット４００と、を有する。補強金物２００は、係合した一対のフック３２を覆い、かつ、係合した一対のフック３２を挟んで対向する側面プレート２１０に孔２１２を有する。ボルト３００は、補強金物２００における側面プレート２１０の両面を貫通可能な長さを有する。ナット４００は、ボルト３００に嵌合する。そのため、本補強部材によれば、ボルト３００とナット４００によって補強金物２００の締め付けを行うことで、フック３２の係合部分を実質的に補強し、フック３２の係合部分が外れることをより効果的に防止することができる。

【0034】

また、本実施形態における既存建築物１０の耐震補強を行う耐震補強構造は、柱２１と梁２２によって構成される架構フレーム２０と、架構フレーム２０内の頂点と結合し、先端側にフック３２を有し、フック３２が互いに係合した一対のブレース材３０と、係合した一対のフック３２を支持する補強部材１００と、を備える。そのため、本耐震補強構造によれば、フック３２上の点を支持することで、フック３２の係合部分を実質的に補強し、フック３２の係合部分が外れることを防止することが可能になり、ブレース材３０を水平荷重時の補強材として効果的に機能させることができる。

【0035】

Ｂ．変形例：
本明細書に開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

【0036】

上記実施形態では、ブレース材３０は断面が円形の丸鋼であるとしているが、ブレース材３０の材質や断面の形状は限定されるものではない。

【0037】

上記実施形態では、補強金物２００は一対として機能する構造としているが、補強金物２００の個数は限定されるものではない。例えば、１つの材料で機能する構造でもよいし、３つ以上の材料で機能する構造でもよい。つまり、フック３２を支持する補強部を備えていれば、補強金物２００の個数はいくつであってもよい。

【0038】

上記実施形態では、補強金物２００を構成する３つのプレートは平面状である旨を記載しているが、フック３２を支持する補強部を備えていれば補強部の面の形状は限定されるものではなく、曲線状、凹凸状等の形状であってもよい。

【0039】

上記実施形態では、切欠き２２２および切欠き２３２は曲線の形状となっているが、形状は限定されるものではなく、矩形状、台形状等でもよい。

【0040】

上記実施形態では、２つのボルト３００、４つのナット４００を用いて補強金物２００の締め付けを行っているが、締め付けが行われるのであればボルト３００およびナット４００の個数はいくつであってもよい。

【符号の説明】

【0041】

１０：既存建築物 ２０：架構フレーム ２１：柱 ２２：梁 ３０：ブレース材 ３２：フック ３３ａ～３３ｄ：接点 ３４：直線部 ３６：接合部 ８０：耐震補強構造 １００：補強部材 ２００：補強金物 ２０２：空間 ２１０：側面プレート ２１２：孔 ２２０：上面プレート ２２２：切欠き ２３０：下面プレート ２３２：切欠き ３００：ボルト ４００：ナット Ｓ１１：準備工程 Ｓ１２：取付工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】