特開 2024-44692 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】P2024044692

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】補強構造

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/02 20060101AFI20240326BHJP

【ＦＩ】

E04G23/02 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022150385

(22)【出願日】2022-09-21

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】高橋 新一

【テーマコード（参考）】

2E176

【Ｆターム（参考）】

2E176AA04

2E176AA07

2E176BB29

(57)【要約】

【課題】既存設備や配管等との干渉を回避しながら、合理的な耐震補強を行うことのできる補強構造等を提供する。
【解決手段】補強構造１は、既存柱２と既存梁３、４による既存のフレームの補強を行うものである。補強構造１は、水平部分Ｈと鉛直部分Ｖを有し、鉛直部分Ｖの上端部が、水平部分Ｈの中央部に剛接合され、鉛直部分Ｖの下端部が、既存梁４にピン接合され、水平部分Ｈの両端部が、既存柱２にピン接合される。鉛直部分ＶはＨ形鋼により形成され、水平部分Ｈから所定長さの領域において、Ｈ形鋼のフランジが、Ｈ形鋼の断面係数が水平部分Ｈから離れるにつれ漸減するようにテーパ状に切り欠かれる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

既存のフレームの補強構造であって、
水平部分と鉛直部分を有し、水平部分と鉛直部分のうち一方の部分の一方の端部が、水平部分と鉛直部分のうち他方の部分の両端部を除く部分に剛接合され、
前記一方の部分の他方の端部が、既存のフレームに接合され、
前記他方の部分の両端部が、既存のフレームに接合されたことを特徴とする補強構造。

【請求項2】

前記一方の部分はＨ形鋼により形成され、前記他方の部分から所定長さの領域において、前記一方の部分のフランジが、前記一方の部分の断面係数が前記他方の部分から離れるにつれ漸減するようにテーパ状に切り欠かれることを特徴とする請求項１記載の補強構造。

【請求項3】

前記一方の部分の他方の端部が、既存のフレームにピン接合され、
前記他方の部分の両端部が、既存のフレームにピン接合されたことを特徴とする請求項１記載の補強構造。

【請求項4】

前記一方の部分が鉛直部分であり、前記補強構造はＴ字状であることを特徴とする請求項１記載の補強構造。

【請求項5】

前記一方の部分が水平部分であり、前記補強構造はト字状であることを特徴とする請求項１記載の補強構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、補強構造等に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄骨柱と鉄骨梁で構成された既存の鉄骨構造に対する補強構造としては、X形あるいはK形のブレース、方杖等を、地震水平力に抵抗する耐震要素として鉄骨柱と鉄骨梁による既存のフレーム内に設けることが知られている。

【0003】

また特許文献１には、既存のフレーム内に門形の補強ラーメンフレームを設けることが記載されている。特許文献１では、補強ラーメンフレームの鉛直部分を、既存のフレームの左右の柱に沿って取り付けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2021-32040号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

生産プラントや製造工場等の耐震補強工事では、既存設備や配管との干渉により、前述の各種補強構造を適切な位置に設けることが困難な場合がある。

【0006】

例えば柱と梁の接合部や柱脚部付近に操作機器や電源・配管が設置されている場合には、X形やK形ブレース、門形の補強ラーメンフレームを設置することが困難になる。また複数の大口径の配管が柱と梁の接合部付近にある場合、方杖による補強を行うことが不可能になる。

【0007】

このように、柱と梁で構成された既存のフレーム内に、既存設備や配管との干渉を回避しながら、いかにして合理的な耐震補強を行うかが、生産プラントや製造工場等の耐震補強工事において解決すべき課題となっていた。

【0008】

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、既存設備や配管等との干渉を回避しながら、合理的な耐震補強を行うことのできる補強構造等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述した課題を解決するための本発明は、既存のフレームの補強構造であって、水平部分と鉛直部分を有し、水平部分と鉛直部分のうち一方の部分の一方の端部が、水平部分と鉛直部分のうち他方の部分の両端部を除く部分に剛接合され、前記一方の部分の他方の端部が、既存のフレームに接合され、前記他方の部分の両端部が、既存のフレームに接合されたことを特徴とする補強構造である。

【0010】

本発明では、補強構造をＴ字状やト字状等の架構とし、補強構造の水平部分や鉛直部分の端部と既存のフレームとを小範囲で接合する。またブレースや方杖等の斜材が特に必要で無くなるので、柱と梁の接合部や柱脚部付近に操作機器や電源・配管が設置されている場合や、複数の大口径の配管が柱と梁の接合部付近にある場合にも、これら既存設備や配管等との干渉を回避しながら、合理的な補強を行うことができる。

【0011】

前記一方の部分はＨ形鋼により形成され、前記他方の部分から所定長さの領域において、前記一方の部分のフランジが、前記一方の部分の断面係数が前記他方の部分から離れるにつれ漸減するようにテーパ状に切り欠かれることが望ましい。
これにより、地震時等に上記一方の部材のフランジを所定長の領域内の全長に亘って一様に降伏させることで局所的に塑性歪が増大して破断することを防止し、地震時等の繰り返し加力における累積吸収エネルギーの効率的な増大が期待できる。これにより、補強構造を、エネルギー吸収性能を高めた高靭性な機構とすることができる。Ｈ形鋼としては、例えば、ロール成形されたＨ形鋼や組立て成形されたＢＨ形鋼を用いることができる。

【0012】

また本発明では、前記一方の部分の他方の端部が、既存のフレームにピン接合され、前記他方の部分の両端部が、既存のフレームにピン接合される。
これにより、補強構造と既存のフレームとの接合を簡易なものとでき、施工が容易になる。

【0013】

前記一方の部分は、例えば鉛直部分であり、補強構造はＴ字状である。
この場合、鉛直部分と水平部分の剛接合部が１箇所のみとなり、より少ない部材数で簡易な構成の補強構造を形成できる。

【0014】

また、前記一方の部分が水平部分であり、補強構造がト字状であってもよい。
この場合も、鉛直部分と水平部分の剛接合部が１箇所のみとなり、より少ない部材数で簡易な構成の補強構造を形成できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明により、既存設備や配管等との干渉を回避しながら、合理的な耐震補強を行うことのできる補強構造等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】補強構造１を示す図。

【図2】補強構造１の左半部を示す図。

【図3】切欠き１１３について説明する図。

【図4】補強構造１の構築方法について説明する図。

【図5】既存柱２ａをＲＣ造とする例および複数の鉛直部分Ｖを設ける例。

【図6】補強構造１ａを示す図。

【図7】切欠き１２３について説明する図。

【図8】補強構造１ａの構築方法について説明する図。

【図9】補強構造１ａの構築方法について説明する図。

【図10】既存柱２と既存梁３を鉄骨造とする例。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0018】

［第１の実施形態］
（１．補強構造１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る補強構造１を示す図である。補強構造１は、左右の既存柱２と上下の既存梁３、４により構成された既存のフレーム内に設けられる。なお図１では、既存のフレームに対応する部分（既存柱２および既存梁３、４）を、補強構造１と区別するためグレーで図示している。これは、以降の図においても同様である。

【0019】

既存柱２は、ＲＣ造（鉄筋コンクリート造）による下側の既存梁４の上に立設される。本実施形態では既存柱２と既存梁３を鉄骨造とし、Ｈ形鋼が用いられるが、これに限ることはない。一方、既存梁４は鉄骨造であってもよく、また既存梁４の代わりに床が設けられていてもよい。なお下側の既存梁４から上側の既存梁３までの高さと既存柱２間のスパンの比は1:2程度であるが、これに限ることもない。

【0020】

補強構造１は、補強柱１１と補強梁１２から構成されるＴ字状の架構である。補強柱１１と補強梁１２はＨ形鋼を用いて形成される。Ｈ形鋼としては、例えば、ロール成形されたＨ形鋼や組立て成形されたＢＨ形鋼を用いることができる。

【0021】

図２は補強構造１の左半部を示す図である。本実施形態の補強柱１１は、柱本体１１１の上に柱頭部１１２を設けたものである。

【0022】

柱本体１１１は、Ｈ形鋼を鉛直方向に配置したものであり、Ｔ字の鉛直部分Ｖ（一方の部分；図１参照）を構成する。柱頭部１１２はＨ形鋼を水平方向に配置したものである。

【0023】

柱本体１１１の上端部と柱頭部１１２は予め溶接等により剛接合され、これらの部材が、曲げ応力等を伝達可能に一体化される。また柱本体１１１と柱頭部１１２の剛接合部の近傍では、柱本体１１１のフランジに後述する切欠きが設けられる。

【0024】

柱本体１１１の下端部は、既存梁４とピン接合される。すなわち、既存梁４には、Ｈ形鋼による接合部材１３が予め固定され、柱本体１１１のウェブと接合部材１３のウェブとに跨るように、添接板Ｐがこれらのウェブの表裏に配置される。表裏の添接板Ｐを、柱本体１１１と接合部材１３のウェブを挟んでボルト等の締結具Ｆにより締結することで、柱本体１１１の下端部と既存梁４の接合部材１３とがピン接合される。これらの部材の間では、曲げ応力は伝達されない。

【0025】

一方、補強梁１２の既存柱２側の端部は、既存柱２とピン接合される。すなわち、既存柱２には、Ｈ形鋼による接合部材１６が予め固定され、前記と同様、補強梁１２のウェブと接合部材１６のウェブとに跨るように、添接板Ｐがこれらのウェブの表裏に配置される。表裏の添接板Ｐを、補強梁１２と接合部材１６のウェブを挟んでボルト等の締結具Ｆにより締結することで、補強梁１２の既存柱２側の端部と既存柱２の接合部材１６とがピン接合される。

【0026】

なお、前記の接合部材１３はベースプレート１４に溶接等で固定され、このベースプレート１４が、アンカーボルト１５によって既存梁４の上面に固定される。一方、接合部材１６もベースプレート１７に溶接等で固定され、そのベースプレート１７が、既存柱２の側面に溶接あるいはボルト等の固定手段で固定される。工場等で機器を稼働させながら補強工事を行う場合は、火災発生リスク防止の観点から、溶接でなくボルト等で接合することが望ましい。

【0027】

補強梁１２の既存柱２と反対側の端部は、補強柱１１の柱頭部１１２と剛接合される。すなわち、補強梁１２のウェブと柱頭部１１２のウェブとが、前記と同様に添接板Ｐと締結具Ｆを用いて締結されるとともに、補強梁１２の上下のフランジと柱頭部１１２の上下のフランジも、同じく添接板Ｐと締結具Ｆを用いて締結される。これにより、補強梁１２と柱頭部１１２とが剛接合され、これらの部材の間で曲げ応力等が伝達可能となる。

【0028】

フランジ同士の締結も、ウェブ同士の締結と同様に行われる。すなわち、補強梁１２のフランジと柱頭部１１２のフランジとに跨るように、添接板Ｐがこれらのフランジの表裏に配置され、表裏の添接板Ｐが、補強梁１２と柱頭部１１２のフランジを挟んでボルト等の締結具Ｆにより締結される。

【0029】

図２は補強柱１１の左側の補強梁１２について示したものであるが、右側の補強梁１２についても、上記と同様に、既存柱２とのピン接合および柱頭部１１２との剛接合が行われる。

【0030】

補強柱１１の両側の補強梁１２と補強柱１１の柱頭部１１２は、Ｔ字状の補強構造１の水平部分Ｈ（他方の部分；図１参照）を構成する。水平部分Ｈの両端部すなわち各補強梁１２の既存柱２側の端部は、前記したように左右の既存柱２とピン接合される。

【0031】

補強柱１１の柱本体１１１による鉛直部分Ｖは、水平部分Ｈの両端部には無く、水平部分Ｈの水平方向の中央部に位置する。これは、柱本体１１１の位置が中央部からずれると柱本体１１１の左右の梁端部における曲げ応力に差が生じることから、左右の補強梁１２の梁せいを変えることが必要になり、鉄骨製作加工に余計な手間がかかるなど不経済となるためである。そのため、なるべく補強柱１１はスパン中央部に配置することが望ましい。水平部分Ｈの水平方向の中点と柱本体１１１の間のずれは、水平部分Ｈの長さをLとしたときに、L/2の10%以内に収まるようにする。

【0032】

（２．切欠き１１３）
図３（ａ）は、補強柱１１の柱本体１１１のフランジ面を示す図である。図３（ａ）に示すように、本実施形態では、柱本体１１１と柱頭部１１２の剛接合部近傍の、柱頭部１１２から所定長さの領域Ｄにおいて、柱本体１１１のフランジの両側部に切欠き１１３が設けられ、フランジの幅が、柱頭部１１２から離れるにつれテーパ状に小さくなる。結果、柱本体１１１（鉛直部分Ｖ）の断面係数が、柱頭部１１２（水平部分Ｈ）から離れるにつれ漸減する。

【0033】

これにより、本実施形態では、地震時等で柱本体１１１が局所的に降伏・塑性変形するのを防止し、柱本体１１１の降伏・塑性変形箇所を、長さを持った領域Ｄとすることで、エネルギー吸収性能を高め、高靭性な架構とすることができる。

【0034】

すなわち、図３（ｂ）に示すように、柱本体１１１を、柱頭部１１２から延びる片持ち材と捉え、当該片持ち材の先端（柱本体１１１の下端）に、漸増するせん断力Ｗが作用した場合の曲げモーメントＭを考える。この場合、曲げモーメントＭによる応力の最大値は柱本体１１１（片持ち材）の固定端に生じ、せん断力Ｗの漸増により柱本体１１１の固定端の曲げモーメントＭによる応力も矢印ａに示すように漸増する。

【0035】

当該曲げモーメントＭによる応力がフランジ縁端で降伏応力（降伏曲げモーメントＭｙ）に到達した後、さらにせん断力Ｗを増加させると、この時の曲げモーメントによってフランジだけでなくウェブも降伏応力に達し、全断面が降伏する全塑性モーメントＭｐの状態となる。この状態が最大応力となり、これ以上は一定の荷重が作用したまま変形だけが増加するような塑性変形の状態が進んでいく。

【0036】

仮に柱本体１１１のフランジが等幅であると、上記の曲げモーメントにより柱本体１１１の固定端のみで全塑性モーメントＭｐとなり、塑性変形が増大していく時に、固定端から微小な長さの領域のみで塑性歪の進展が見られ、歪みの増大により早期に破断しエネルギー吸収効果を大きく期待できない。

【0037】

一方、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、柱本体１１１の固定端近傍の所定長の領域Ｄにおいて、降伏・塑性歪が領域内で一定になるように次の考え方で切欠き１１３の具体的形状を決定する。

【0038】

すなわち、せん断力Ｗの作用点からの高さ（長さ）yと、当該高さyでの柱本体１１１の塑性断面係数Zp(y)との比Zp(y)/yが、固定端の作用点からの高さ（長さ）Loと固定端での柱本体１１１の塑性断面係数Zp(Lo)との比Zp(Lo)/Loに等しくなるという条件で下記の式（１）を解く。
Zp(y)/y=Zp(Lo)/Lo…（１）
図３（ｃ）は、柱本体１１１の固定端近傍におけるフランジ面を拡大して示す図である。また図３（ｄ）は柱本体１１１の断面図であり、図３（ｃ）の線Ａ－Ａによる断面を示したものである。式（１）の塑性断面係数Zpは、Hoを柱本体１１１（Ｈ形鋼）のせい、Boを固定端での柱本体１１１のフランジ幅すなわちＨ形鋼の切欠き加工前のフランジ幅、B(y)をせん断力Ｗの作用点からの高さyでの柱本体１１１のフランジ幅（図３（ａ）参照）、tfを柱本体１１１のフランジ厚さ、twを柱本体１１１のウェブ厚さとして、下式（２）、（３）により求められる。
Zp(y)=B(y)・tw・(Ho-tf)+1/4・tw・(Ho-2・tf)^2…（２）
Zp(Lo)=Bo・tw・(Ho-tf)+1/4・tw・(Ho-2・tf)^2…（３）

【0039】

式（１）～（３）より、高さyにおける柱本体１１１のフランジ幅B(y)について、下記の式（４）が得られ、式（４）より、せん断力Ｗの作用点からフランジ幅B(y)が０となるフランジ消失点ｐまでの高さ（長さ）yo（図３（ａ）参照）が、式（５）で求められる。切欠き１１３のテーパ形状は、フランジの幅方向の中心のフランジ消失点ｐと、固定端におけるフランジの幅方向の端部とを結んだ傾斜線ｄ_１、ｄ_２（図３（ａ）参照）に沿って定められる。
B(y)=[{Bo・tf・(Ho-tf)+(1/4)・tw・(Ho-2・tf)^2}/{Lo・tf・(Ho-tf)}]・y-{(1/4)・tw・(Ho-2・tf)^2}/{tw・(Ho-tf)}…（４）
yo=Lo・{(1/4)・tw・(Ho-2・tf)^2}/{Bo・tf・(Ho-tf)+(1/4)・tw・(Ho-2・tf)^2}…（５）

【0040】

これにより、領域Ｄ内の全長において同時に同じ塑性歪を発生させることができ、局所的に塑性化する前記のケースよりも、吸収できるエネルギーが大きくなり、靭性の高い架構とすることができる。また本実施形態では、塑性歪が生じる領域Ｄが拡大しているため、単位長さあたりの塑性歪の量は低く抑えられ、持続的なエネルギー吸収が可能になり、累積塑性エネルギーの増大が可能となる。

【0041】

なお、図３（ａ）に示すように、切欠き１１３の成す傾斜線ｄ１、ｄ２は、柱本体１１１の下端でなく、柱本体１１１の下端より上方のフランジ消失点ｐで交差する。これは、断面係数の漸減状態をフランジの切欠き１１３のみにより実現しており、ウェブには手を加えていないことによる。

【0042】

領域Ｄの鉛直方向の長さは、理論的には柱本体１１１の固定端から上記のフランジ消失点ｐまでの距離としうるが、フランジ消失点ｐではフランジ幅が０になり横座屈耐力が著しく低下するため、現実にはここまで加工することはできない。本実施形態では、その長さLpを、柱本体１１１（鉛直部分Ｖ）の長さLoと係数αを用いてLp=α・Loにより定める。係数αは0.05以上0.5以下の範囲とする。これは、αが大きくなればなるほど領域Ｄの塑性歪が小さくなるので、地震時の累積塑性エネルギーを増大させることができる一方、αが0.5を超えて1.0に近づくほど、補強柱１１の柱本体１１１のフランジ幅が小さくなり、横座屈耐力が減少して全塑性モーメントの効果を発揮できないためである。領域Ｄの長さLpを上記のようにα・Loと定めることで、靭性向上効果が最大化できる。係数αの値は0.05以上0.5以下に限らず、耐震補強設計で要求されるエネルギー吸収量に応じて決定される。

【0043】

既存柱２と既存梁３による既存のフレーム内に補強構造１を構築する際は、まず、図４（ａ）に示すように、接合部材１３を既存梁４に固定するとともに、接合部材１６を両側の既存柱２のそれぞれに固定する。次に、図４（ｂ）に示すように、接合部材１３と補強柱１１を前記したように添接板Ｐと締結具Ｆを用いてピン接合し、補強柱１１の建て方を行う。

【0044】

その後、図２に示すように、補強柱１１の柱頭部１１２の両側に、補強梁１２を前記したように添接板Ｐと締結具Ｆを用いて剛接合するとともに、補強梁１２の既存柱２側の端部を接合部材１６に添接板Ｐと締結具Ｆを用いてピン接合する。

【0045】

以上の各締結具Ｆはそれぞれ仮締めが行われた状態であるが、最後に本締めを行い、錆止め塗装等の必要な処理を行うことで、補強構造１が構築される。

【0046】

なお、補強柱１１と補強梁１２を予め一体化した架構を既存柱２と既存梁３による既存のフレーム内に搬入して施工することも考えられるが、搬入・移動・揚重・建方等の作業性を考慮すると、上記したように補強柱１１と補強梁１２を個々に搬入、設置することが合理的である。

【0047】

以上説明したように、本実施形態の補強構造１はＴ字状の架構であり、水平部分Ｈや鉛直部分Ｖの端部と既存のフレームとが小範囲で接合され、スチフナーやダイヤフラム等、パネルゾーンの補強も必要なく、従来技術の補強構造のようなブレースや方杖等の斜材も特に必要でない。そのため、既存柱２と既存梁３の接合部や柱脚部付近に操作機器や電源・配管が設置されている場合や、複数の大口径の配管が既存柱２と既存梁３の接合部付近にある場合にも、これら既存設備や配管との干渉を回避しながら、合理的な補強を行うことができる。そのため、既存柱２付近に設備や配管が設置されることが多い工場、プラント施設においても問題無く施工でき、生産ラインにおける人の動線確保も容易になり、工場、プラント施設等の耐震補強設計や補強工事が容易となる。

【0048】

また本実施形態では、柱本体１１１と柱頭部１１２との剛接合部近傍の領域Ｄにおいて、柱本体１１１の断面係数を、柱頭部１１２から離れるにつれ漸減させることで、地震時等に柱本体１１１のフランジを所定長の領域Ｄ内の全長に亘って一様に降伏させることで局所的に塑性歪が増大して破断することを防止し、単位長あたりの歪の量を小さくすることで、地震時等の繰り返し加力における累積吸収エネルギーの効率的な増大が期待でき、降伏後の塑性化領域の拡大を円滑に進めることができる。これにより、補強構造１を、エネルギー吸収性能を高めた高靭性な機構とすることができる。

【0049】

また本実施形態では、補強梁１２と既存柱２がピン接合され、補強柱１１の柱本体１１１が既存梁４にピン接合されるので、補強構造１と既存のフレームとの接合を簡易なものとでき、施工が容易になる。また本実施形態の補強構造１はＴ字状の架構を有するので、鉛直部分Ｖと水平部分Ｈの剛接合部が１箇所のみとなり、より少ない部材数で簡易な構成でありながら、高靭性の補強構造１を形成できる。また既存設備等との干渉可能性の大きい鉛直部分Ｖを１本のみとすることで、設置の自由度が高まるという効果もある。

【0050】

しかしながら、本発明は上記の実施形態に限定されない。例えば既存柱２は鉄骨造に限らず、ＲＣ造としてもよい。この場合、図５（ａ）に示すように、既存柱２ａには前記した接合部材１３をアンカーボルト１５等で固定し、この接合部材１３と補強梁１２をピン接合する。

【0051】

また図５（ｂ）に示すように、水平部分Ｈに対し複数（図５（ｂ）の例では２つ）の鉛直部分Ｖを剛接合した構成としてもよい。その他、Ｔ字状の補強構造の水平部分Ｈ同士をピン接合あるいは剛接合し、補強構造を水平方向に複数並べた構成としてもよい。これにより、補強せん断力を２倍、３倍、…と増加させることが出来る。

【0052】

また補強構造１を、上下反転したＴ字状の架構とし、柱本体１１１の上端部を、既存梁３に予め固定した接合部材１６にピン接合する構成とすることも可能である。

【0053】

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る補強構造１ａを示す図である。補強構造１ａは、補強柱１１ａと補強梁１２ａによるト字状の架構である点で、第１の実施形態の補強構造１と異なる。なお、補強柱１１ａは既存柱２ａ間のスパンの中央部に設けられるが、これに限ることはない。

【0054】

補強柱１１ａと補強梁１２ａはＨ形鋼を用いて形成される。Ｈ形鋼としては、例えば、ロール成形されたＨ形鋼や組立て成形されたＢＨ形鋼を用いることができる。

【0055】

補強梁１２ａは、梁本体１２１と梁端部１２２を有する。梁本体１２１は、Ｈ形鋼を水平方向に配置したものであり、ト字の水平部分Ｈ（一方の部分）を構成する。梁端部１２２はＨ形鋼を鉛直方向に配置したものであり、梁本体１２１の既存柱２ａと反対側の端部に設けられる。梁本体１２１と梁端部１２２とは予め溶接等により剛接合され、これらの部材が、曲げ応力等を伝達可能に一体化される。また梁本体１２１と梁端部１２２の剛接合部の近傍では、梁本体１２１のフランジに後述する切欠きが設けられる。

【0056】

また本実施形態では既存柱２ａがＲＣ造であり、梁本体１２１の既存柱２ａ側の端部は、図５（ａ）の例と同様、既存柱２ａに予め固定した接合部材１３とピン接合される。

【0057】

補強柱１１ａは、Ｈ形鋼を鉛直方向に配置したものである。補強柱１１ａは補強梁１２ａの梁端部１２２の上下に設置され、梁端部１２２の上下に剛接合される。すなわち、上下の補強柱１１ａと梁端部１２２のフランジ同士、ウェブ同士がそれぞれ第１の実施形態と同様に添接板Ｐと締結具Ｆを用いて締結される。

【0058】

補強梁１２ａの梁端部１２２およびその上下の補強柱１１ａは、補強構造１ａの鉛直部分Ｖ（他方の部分）を構成し、下側の補強柱１１ａの下端部は、第１の実施形態と同様、既存梁４に固定した接合部材１３とピン接合される。また本実施形態では、上側の既存梁３ａがＲＣ造のものであり、既存梁４と同様に接合部材１３が予め固定されている。上側の補強柱１１ａの上端部は、この接合部材１３に、添接板Ｐと締結具Ｆを用いて上記と同様にピン接合される。補強梁１２ａの高さは、鉛直部分Ｖの鉛直方向の中央部としているが、鉛直方向の両端部以外であれば特に限定されない。

【0059】

図７は、補強梁１２ａの梁本体１２１のフランジ面を上から見た図である。本実施形態では、補強梁１２ａの梁本体１２１を梁端部１２２に対する片持ち材と捉え、その梁端部１２２側の固定端近傍の領域Ｄにおいて、梁本体１２１のフランジに前記と同様の切欠き１２３が設けられる。梁本体１２１の切欠き１２３は、梁端部１２２から離れるにつれフランジの幅が狭くなるようにテーパ状に形成される。結果、梁本体１２１（水平部分Ｈ）の断面係数が、梁端部１２２（鉛直部分Ｖ）から離れるにつれ漸減する。切欠き１２３のテーパ形状は、第１の実施形態と同様に定めることができる。

【0060】

領域Ｄの水平方向の長さLpは、梁本体１２１（水平部分Ｈ）の長さをLoとし、第１の実施形態と同様、係数αを用いてLp=α・Loと定める。これにより、本実施形態でも、梁本体１２１の既存柱２ａ側の端部のせん断力Ｗによる曲げモーメントＭの勾配に合わせた断面係数の変化を実現し、領域Ｄ内の全長を同時に塑性化させることで、高靭性な架構を実現できる。

【0061】

既存柱２ａと既存梁３ａによる既存のフレーム内に補強構造１ａを設置する際は、まず図８（ａ）に示すように、接合部材１３を既存柱２ａおよび既存梁３ａ、４に固定する。次に、図８（ｂ）に示すように、下段の補強柱１１ａの下端部と既存梁４の接合部材１３とを前記したように添接板Ｐと締結具Ｆを用いてピン接合し、下段の補強柱１１ａの建て方を行う。

【0062】

その後、図９に示すように、下段の補強柱１１ａの上端部と、補強梁１２ａの梁端部１２２とを前記したように添接板Ｐと締結具Ｆを用いて剛接合するとともに、補強梁１２ａの梁本体１２１の既存柱２ａ側の端部を、既存柱２ａの接合部材１３に添接板Ｐと締結具Ｆを用いてピン接合する。この後、図６に示すように上段の補強柱１１ａの上端部と既存梁３ａの接合部材１３とを添接板Ｐと締結具Ｆを用いてピン接合するとともに、上段の補強柱１１ａの下端部と補強梁１２ａの梁端部１２２とを添接板Ｐと締結具Ｆを用いて剛接合することで、上段の補強柱１１ａの建て方を行う。

【0063】

第１の実施形態と同様、以上の各締結具Ｆはそれぞれ仮締めが行われた状態であるが、最後に本締めを行い、錆止め塗装等の必要な処理を行うことで、補強構造１ａが構築される。

【0064】

これにより、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また補強構造１ａはト字状であり、鉛直部分Ｖと水平部分Ｈの剛接合部が１箇所のみとなることから、より少ない部材数で簡易な構成の補強構造１ａを形成できる。

【0065】

なお、本実施形態では既存柱２ａと既存梁３ａがＲＣ造であるが、図１０の補強構造１ａ’に示すように既存柱２と既存梁３を鉄骨造としてもよく、この場合は、上段の補強柱１１ａの上端部および補強梁１２ａの梁本体１２１の既存柱２側の端部を、それぞれ既存梁３、既存柱２に予め固定した接合部材１６に添接板Ｐと締結具Ｆを用いて第１の実施形態と同様にピン接合すればよい。

【0066】

また、既存柱２ａと既存梁３ａによる既存のフレーム内に、２つの補強構造１ａを背中合わせに設置してもよい。この場合、各補強構造１ａの補強梁１２ａの梁本体１２１を、両側の既存柱２ａのそれぞれにピン接合する。これにより、補強せん断力を２倍とすることができる。

【0067】

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0068】

１、１ａ、１ａ’：補強構造
２、２ａ：既存柱
３、３ａ、４：既存梁
１１、１１ａ：補強柱
１２、１２ａ：補強梁
１３、１６：接合部材
１１１：柱本体
１１２：柱頭部
１１３：切欠き
１２１：梁本体
１２２：梁端部
Ｈ：水平部分
Ｖ：鉛直部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】