(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-26
(45)【発行日】2024-01-10
(54)【発明の名称】耐震補強構造
(51)【国際特許分類】
E04G 23/02 20060101AFI20231227BHJP
E04B 1/30 20060101ALI20231227BHJP
E04B 1/24 20060101ALI20231227BHJP
E04B 1/58 20060101ALI20231227BHJP
E04H 9/02 20060101ALI20231227BHJP
【FI】
E04G23/02 D
E04B1/30 D
E04B1/24 F
E04B1/58 G
E04H9/02 311
(21)【出願番号】P 2020055439
(22)【出願日】2020-03-26
【審査請求日】2022-12-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000003621
【氏名又は名称】株式会社竹中工務店
(74)【代理人】
【識別番号】100154726
【氏名又は名称】宮地 正浩
(72)【発明者】
【氏名】小林 春之
(72)【発明者】
【氏名】畝 博志
【審査官】櫻井 茂樹
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-027279(JP,A)
【文献】特開2003-253788(JP,A)
【文献】特開2012-180721(JP,A)
【文献】特開2012-031615(JP,A)
【文献】特開2017-155438(JP,A)
【文献】特開2001-295478(JP,A)
【文献】特開2017-008630(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E04B1/00-1/61
2/56-2/70
2/88-2/96
E04G23/00-23/08
E04H9/00-9/16
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
柱梁架構の内側に、ブレースで補強した鉄骨フレームが固定された耐震補強構造であって、
前記鉄骨フレームの下辺部が、互いに分離された左右一対の下側枠部で構成され、
前記下辺部における左右一対の前記下側枠部の夫々が、前記柱梁架構のスラブの下方の下側梁を構成する鉄骨部分に接合され
、
前記下側梁が、SRC造であり、
前記下側枠部が、前記下側梁のコンクリート部を斫ることで露出した当該下側梁の鉄骨部分に接合されている耐震補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、柱梁架構の内側に、ブレースで補強した鉄骨フレームが固定された耐震補強構造に関する。
【背景技術】
【0002】
柱梁架構を備えた建築物において、耐震補強を行うために、柱梁架構の内側に鉄骨フレームを設置する改修を行う場合がある。特許文献1では、このように改修する場合に、鉄骨フレームが既存のドアや通路等の邪魔にならないように、鉄骨フレームの下辺部が、互いに分離された左右一対の下側枠部で構成されていた。そして、下辺部の下側枠部と柱梁架構の下側梁との間にそれらに設けられたスタッドやスパイラス筋を埋設するモルタル等の充填材を充填することで、下辺部を下側梁に接合していた。また、このような下辺部と下側梁との接合では十分な強度を確保できない可能性があるため、一対の下側枠部に亘ってベースプレートを架設すると共に、ベースプレートを、下側梁のコンクリート部に打ち込まれるアンカーボルトによって下側梁に接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、一対の下側枠部に亘って架設されたベースプレートが存在することで、既存のドアや通路等が存在する箇所に段差が発生していた。また、上述のように下辺部と下側梁との接合した場合、充填材によって下側枠部を下側梁に接合することに加えて、一対の下側枠部に亘って架設したベースプレートをアンカーボルトによって下側梁に接合するため、下辺部を下側梁に接合する際の手数が増え、改修における鉄骨フレームの設置に手間が掛かっていた。
【0005】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、段差が発生することを回避しながら改修における鉄骨フレームの設置の施工性を高めることができる耐震補強構造を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第1特徴構成は、柱梁架構の内側に、ブレースで補強した鉄骨フレームが固定された耐震補強構造において、前記鉄骨フレームの下辺部が、互いに分離された左右一対の下側枠部で構成され、前記下辺部における左右一対の前記下側枠部の夫々が、前記柱梁架構のスラブの下方の下側梁を構成する鉄骨部分に接合され、前記下側梁が、SRC造であり、前記下側枠部が、前記下側梁のコンクリート部を斫ることで露出した当該下側梁の鉄骨部分に接合されている点にある。
【0007】
本構成によれば、下側梁を構成する鉄骨部分に鉄骨フレームの下側枠部を接合することで、下側梁の鉄骨部分と鉄骨フレームの下辺部とを十分な強度を有した状態で接合することが可能となる。そして、左右一対の下側枠部は、互いに分離されていると共にベースプレート等によって連結されていないため、既存のドアや通路等が存在する箇所に段差が発生しない。また、下側枠部と下側梁との間に充填材を充填すると共に切欠き部を挟む左右一対の下側枠部に亘って架設したベースプレートをアンカーボルトによって下側梁に接合する場合に比べて、改修における鉄骨フレームの設置の施工性を高めることができる。
【0009】
また、下側梁がSRCであるために下側梁の鉄骨部分がコンクリート部で覆われていたとしても、その下側梁のコンクリート部を斫って鉄骨部分を露出させることで、その露出した鉄骨部分に鉄骨フレームの下側枠部を接合することができる。従って、段差が発生することを回避しながら改修における鉄骨フレームの設置の施工性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】第1実施形態における柱梁架構の耐震補強構造の正面図
【
図2】第1実施形態における鉄骨フレームの下側枠部と下側梁の鉄骨部分との接合部を示す正面図
【
図3】第1実施形態における鉄骨フレームの下側枠部と下側梁の鉄骨部分との接合途中の状態を示す側面図
【
図5】第2実施形態における柱梁架構の耐震補強構造の正面図
【
図6】第2実施形態における鉄骨フレームの下側枠部と下側梁の鉄骨部分との接合部を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【0011】
〔第1実施形態〕
以下、本発明に係る耐震補強構造の第1実施形態について図面に基づいて説明する。
図1に示す耐震補強構造1は、柱梁架構2の内側に、ブレース3で補強した鉄骨フレーム4を固定した構造である。説明を加えると、耐震補強構造1は、柱梁架構2を備えた建築物に対し、耐震補強のための改修工事を実施して、柱梁架構2の内側に、ブレース3で補強した鉄骨フレーム4を固定した構造である。
【0012】
図1に示すように、柱梁架構2は、左側柱7と右側柱8と上側梁9と下側梁10とでこれらの内側に矩形状の空間が形成されており、この矩形状の空間に鉄骨フレーム4が設置されている。なお、左側柱7と右側柱8とが並ぶ方向を左右方向X、平面視で左右方向Xに対して直交する方向を前後方向Y(
図4参照)、左右方向X及び前後方向Yに対して直交する方向を上下方向Zとしている。
【0013】
左側柱7と右側柱8と上側梁9とは、SRC造(鉄骨鉄筋コンクリート造)であり、下側梁10は、S造(鉄骨造)である。下側梁10は、スラブ11を下側から支持しており、スラブ11は、上下方向Zにおいて鉄骨フレーム4と下側梁10との間に介在している。
【0014】
鉄骨フレーム4は、左辺部12と右辺部13と上辺部14と下辺部15とを有しており、これら左辺部12と右辺部13と上辺部14と下辺部15とによって矩形状に形成されている。左辺部12と右辺部13と上辺部14と下辺部15との夫々は、H形鋼によって構成されている。ブレース3は、マンサード型のブレース構造であり、鉄骨フレーム4の内側に固定されている。
【0015】
左辺部12は、上端が上辺部14の左端に連結され、下端が下辺部15の左端に連結されており、上辺部14から下辺部15に亘って連続したH形鋼によって構成されている。右辺部13は、上端が上辺部14の右端に連結され、下端が下辺部15の右端に連結されており、上辺部14から下辺部15に亘って連続したH形鋼によって構成されている。上辺部14は、左端が左辺部12の上端に連結され、右端が右辺部13の上端に連結されており、左辺部12から右辺部13に亘って連続したH形鋼によって構成されている。なお、連続したH形鋼とは、一対の辺部の一方から他方に亘ってH形鋼が連続して存在していることを示しており、連続したH形鋼は、単一のH形鋼で構成されていてもよく、複数のH形鋼を繋ぎ合わせて構成されたものでもよい。
【0016】
下辺部15は、間に隙間17を形成するように互いに分離された左右一対の下側枠部16で構成されている。左右一対の下側枠部16の夫々は、H形鋼によって構成されている。説明を加えると、下辺部15は、左端が左辺部12の下端に連結された下側枠部16である左側下枠部16aと、右端が右辺部13の下端に連結された下側枠部16である右側下枠部16bと、で構成されている。左側下枠部16aと右側下枠部16bとは、左右方向Xに一列に並ぶ状態で配置されており、左側下枠部16aと右側下枠部16bとは左右方向Xに離れており、左側下枠部16aと右側下枠部16bとの間には隙間17が形成されている。このように、下辺部15は、右辺部13や左辺部12や上辺部14とは異なり、連続したH形鋼によっては構成されていない。
【0017】
左側下枠部16a及び右側下枠部16bの左右方向Xの長さは、耐力上必要な長さ以上に形成されている。なお、
図1に示す例では、左側下枠部16aと右側下枠部16bとは、左右方向Xにおいて同じ長さに形成されているが、左側下枠部16aと右側下枠部16bとを異なる長さに形成してもよい。また、左側下枠部16a及び右側下枠部16bの左右方向Xの長さの合計は、左右方向Xにおける鉄骨フレーム4の外寸や左側柱7から右側柱8までの長さの半分以下となっている。そのため、左側下枠部16aと右側下枠部16bとの間に形成されている隙間17の左右方向Xの長さは、左右方向Xにおける鉄骨フレーム4の外寸や左側柱7から右側柱8までの長さの半分以上となっている。
図1に示す例では、左側下枠部16aと右側下枠部16bとの間に形成されている隙間17の左右方向Xの長さは、左右方向Xにおける鉄骨フレーム4の外寸の2/3より長くなっている。
【0018】
左辺部12は、この左辺部12と左側柱7との間にモルタル等の充填材23を充填することで、左側柱7に接合されている。説明を加えると、左側柱7のコンクリートには、右側に向けて突出する状態で複数のアンカーボルト21が固定され、左辺部12のウェブには、左側に向けて突出する状態で複数の頭付きスタッド22が固定されている。本実施形態では、アンカーボルト21として、あと施工アンカーを用いており、左側柱7のコンクリートに穴を空け、その穴に埋め込むようにしてアンカーボルト21が固定されている。そして、これらアンカーボルト21や頭付きスタッド22を埋設するように、左側柱7と左辺部12との間に充填材23を充填することで、左辺部12が左側柱7に接合されている。また、右辺部13は、左辺部12と同様に、右辺部13と右側柱8との間に充填材23を充填することで、右側柱8に接合されている。また、上辺部14は、左辺部12や右辺部13と同様に、上辺部14と上側梁9との間に充填材23を充填することで、上側梁9に接合されている。
【0019】
下辺部15は、中間部材26を用いて下側梁10の鉄骨部分27に直接に接合されている。説明を加えると、中間部材26として、スラブ11を上下方向Zに貫通する状態で設置されて左側下枠部16a及び鉄骨部分27に接合された第1中間部材26aと、スラブ11を上下方向Zに貫通する状態で設置されて右側下枠部16b及び鉄骨部分27に接合された第2中間部材26bと、の左右一対の中間部材26がある。そして、下辺部15における左側下枠部16aは、第1中間部材26aを用いて鉄骨部分27に接合され、下辺部15における右側下枠部16bは、第2中間部材26bを用いて鉄骨部分27に接合されている。このように、下辺部15における左右一対の下側枠部16の夫々は、充填材23を用いずに、柱梁架構2のスラブ11の下方の下側梁10を構成する鉄骨部分27に接合されている。
【0020】
次に、左右一対の下側枠部16を鉄骨部分27に接合する構成について説明を加えるが、左側下枠部16aを鉄骨部分27に接合する構成と、右側下枠部16bを鉄骨部分27に接合する構成とは、同様に構成されているため、左側下枠部16aを鉄骨部分27に接合する構成についてのみを説明し、右側下枠部16bを鉄骨部分27に接合する構成については説明を省略する。
【0021】
図2及び
図4に示すように、左側下枠部16a(以下、単に下側枠部16と称する)を鉄骨部分27に接合する場合に用いる第1中間部材26a(以下、単に中間部材26と称する)は、下側枠部16に溶接によって接合される第1プレート31、第2プレート32、及び第3プレート33と、鉄骨部分27に溶接によって接合される第4プレート34、第5プレート35、及び第6プレート36と、を備えている。これら第1プレート31、第2プレート32、第3プレート33、第4プレート34、第5プレート35、及び第6プレート36の夫々は鋼板によって構成されている。そして、第1プレート31と第2プレート32と第3プレート33とで、上側ブラケット37が形成されている。また、第4プレート34と第5プレート35と第6プレート36とで、下側ブラケット38が形成されている。つまり、中間部材26は、上側ブラケット37と下側ブラケット38とを備えている。そして、上側ブラケット37と下側ブラケット38とは、第3プレート33と第6プレート36とがボルト・ナット(例えば高力ボルト)等の締結部材28によって互いに締結接合されることで一体化されている。
【0022】
第1プレート31は、上下方向Z及び前後方向Yに沿う姿勢(左右方向Xに対して垂直な姿勢)で、下側枠部16における右端に溶接接合されている。また、第1プレート31は、下側枠部16におけるウェブの右端面及び一対のフランジの右端面に接する状態で、これら下側枠部16のウェブ及び一対のフランジに溶接接合されている。
【0023】
第2プレート32は、上下方向Z及び前後方向Yに沿う姿勢(左右方向Xに対して垂直な姿勢)で、下側枠部16における第1プレート31に対して左側に間隔を空けた部分に溶接接合されている。また、第2プレート32は、下側枠部16におけるウェブの下面及び一対のフランジの内面に接する状態で、これら下側枠部16のウェブ及び一対のフランジの夫々に溶接接合されている。
【0024】
第3プレート33は、上下方向Z及び左右方向Xに沿う姿勢(前後方向Yに対して垂直な姿勢)で、下側枠部16における第1プレート31と第2プレート32との間の部分に溶接接合されている。また、第3プレート33は、下側枠部16のウェブの下面、第1プレート31の左面、及び第2プレート32の右面に接する状態で、これら下側枠部16のウェブ、第1プレート31、及び第2プレート32の夫々に溶接接合されている。
【0025】
第4プレート34は、上下方向Z及び前後方向Yに沿う姿勢(左右方向Xに対して垂直な姿勢)で、鉄骨部分27に溶接接合されている。また、第4プレート34は、鉄骨部分27における上側のフランジの上面に接する状態で、鉄骨部分27における上側のフランジに溶接接合されている。
【0026】
第5プレート35は、上下方向Z及び前後方向Yに沿う姿勢(左右方向Xに対して垂直な姿勢)で、鉄骨部分27における第4プレート34に対して左側に間隔を空けた部分に溶接接合されている。また、第5プレート35は、鉄骨部分27における上側のフランジの上面に接する状態で、鉄骨部分27における上側のフランジに溶接接合されている。
【0027】
第6プレート36は、上下方向Z及び左右方向Xに沿う姿勢(前後方向Yに対して垂直な姿勢)で、鉄骨部分27における第4プレート34と第5プレート35との間の部分に溶接接合されている。また、第6プレート36は、鉄骨部分27における上側のフランジの上面、第4プレート34の左面、及び第5プレート35の右面に接する状態で、これら鉄骨部分27のフランジ、第4プレート34、及び第5プレート35の夫々に溶接接合されている。
【0028】
そして、第1プレート31と第2プレート32と第3プレート33とが、互いに溶接接合されることで上側ブラケット37が形成されている。また、第4プレート34と第5プレート35と第6プレート36とが、互いに溶接接合されることで下側ブラケット38が形成されている。そして、上側ブラケット37の第3プレート33と下側ブラケット38の第6プレート36とが締結部材28により締結接合されることで、上側ブラケット37と下側ブラケット38とが一体化されて中間部材26が形成されている。そして、上側ブラケット37が下側枠部16に溶接接合され、下側ブラケット38が鉄骨部分27に溶接接合されていることで、下側枠部16が、中間部材26を介して鉄骨部分27に溶接接合されている。尚、締結部材28は、上下方向Zにおいて下側枠部16と鉄骨部分27との間であって、スラブ11の上面や床仕上げ面よりも上方に位置している。そのため、後述する復旧作業の後でも、締結部材28によって上側ブラケット37と下側ブラケット38とを締結接合できるようになっている。
【0029】
次に、下側枠部16を鉄骨部分27に接合する作業について説明する。下側枠部16を鉄骨部分27に接合する場合は、上側ブラケット37を下側枠部16に溶接接合する第1溶接作業と、下側ブラケット38を鉄骨部分27に溶接接合する第2溶接作業と、スラブ11における鉄骨部分27の真上に位置する部分及びその周囲の部分であるスラブ部分11aを斫って鉄骨部分27を露出させる斫り作業と、上側ブラケット37と下側ブラケット38とを締結接合する締結作業と、斫り作業によって斫ったスラブ部分11aにモルタル等の修復材を充填してスラブ11を復旧させる復旧作業と、を実行する。これらの作業のうち、斫り作業より後に第2溶接作業を実行し、第2溶接作業の後に復旧作業を実行する他は、作業の順序は適宜変更してもよい。また、第1プレート31と第2プレート32と第3プレート33とを互いに溶接接合して上側ブラケット37を形成する作業や、第4プレート34と第5プレート35と第6プレート36とを互いに溶接接合して下側ブラケット38を形成する作業、及び、第1溶接作業は、改修工事を行う現場で行ってもよく、現場に運び込む前に予め行っていてもよい。
【0030】
本実施形態では、まず、第1溶接作業を実行して上側ブラケット37を下側枠部16に溶接接合する。また、
図3に示すように、斫り作業を実行してスラブ部分11aを斫った後、第2溶接作業を実行して下側ブラケット38を鉄骨部分27に溶接接合する。次に、
図4に示すように、締結作業を実行して上側ブラケット37と下側ブラケット38とを締結接合した後、
図4に点線で示すように、復旧作業を実行してスラブ11を復旧させる。
【0031】
〔第2実施形態〕
本発明に係る耐震補強構造1の第2実施形態について図面に基づいて説明する。この第2実施形態では、下側梁10がSRC造である点以外は、第1実施形態と同様に構成されている。次に、第2実施形態の耐震補強構造1について説明するが、主に第1実施形態と異なる構成を中心に説明し、第1実施形態と同様に構成されている部分については説明を省略する。
【0032】
図5に示すように、下側梁10がSRC造である。そのため、下側梁10の鉄骨部分27の上側には下側梁10のコンクリート部39が存在している。そのため、斫り作業では、スラブ11を斫る作業に加えて、コンクリート部39における鉄骨部分27の真上に位置する部分及びその周囲の部分であるコンクリート部分39aを斫る作業を行っている。このような斫り作業を行うことで、下側梁10がSRC造であったとしても、鉄骨部分27を露出することができる。そして、下側枠部16は、このように下側梁10のコンクリート部39を斫ることで露出した当該下側梁10の鉄骨部分27に接合されている。また、復旧作業では、斫り作業において斫ったスラブ部分11aとコンクリート部分39aとの双方に修復材を充填してスラブ11及びコンクリート部39を復旧させる。
【0033】
下側梁10をSRC造とすることで、下側枠部16と下側梁10の鉄骨部分27との上下方向Zの間隔は、下側梁10をS造とする場合に比べて鉄骨部分27の上側にコンクリート部39が存在する分だけ大きくなる。そして、本実施形態では、中間部材26の第6プレート36を上下方向Zに大きくしている。そのため、下側梁10がSRC造とした場合でも、締結部材28は、上下方向Zにおいて下辺部15と下側梁10との間の位置であって、スラブ11の上面や床仕上げ面よりも上方に位置しており、復旧作業の後でも、締結部材28によって上側ブラケット37と下側ブラケット38とを締結接合できるようになっている。
【0034】
本実施形態では、まず、第1溶接作業を実行して上側ブラケット37を下側枠部16に溶接接合する。また、
図6に示すように、斫り作業を実行してスラブ部分11a及びコンクリート部分39aを斫った後、第2溶接作業を実行して下側ブラケット38を鉄骨部分27に溶接接合する。次に、
図7に示すように、締結作業を実行して上側ブラケット37と下側ブラケット38とを締結接合した後、
図7に点線で示すように、復旧作業を実行してスラブ11及びコンクリート部39とを復旧させる。
【0035】
〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【0036】
(1)上記実施形態では、柱梁架構2の左側柱7、右側柱8、及び上側梁9を、SRC造とする構成を例として説明した。しかし、これら左側柱7、右側柱8、及び上側梁9の構成は適宜変更してもよい。例えば、左側柱7、右側柱8、及び上側梁9の一部又は全部を、RC造(鉄筋コンクリート造)とする構成としてもよい。
【0037】
(2)上記した実施形態では、下側枠部16の鉄骨部分27への接合を溶接接合によって行う構成を説明した。しかし、このような構成に限定されない。例えば、下側枠部16の鉄骨部分27への接合を高力ボルト等の締結用の部材を用いた機械的接合によって行う等、下側枠部16を鉄骨部分27に接合する構成は適宜変更してもよい。
【0038】
(3)上記した実施形態では、中間部材26を、締結接合される上側ブラケット37と下側ブラケット38とに分けて構成したが、1つのブラケットとして一体に構成してもよい。また、上側ブラケット37の第1プレート31及び第2プレート32や下側ブラケット38の第5プレート35及び第6プレート36は、省略することも可能である。
【0039】
(4)上記した実施形態では、中間部材26が、第1プレート31と第2プレート32と第3プレート33と第4プレート34と第5プレート35と第6プレート36とを備える構成を例として説明した。しかし、このような構成に限定されない。例えば、中間部材26が、第1プレート31と第2プレート32と第4プレート34と第5プレート35とのうちの一部又は全部のプレートを備えない構成としてもよく、中間部材26が備えるプレートは必要に応じて適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【0040】
1 耐震補強構造
2 柱梁架構
3 ブレース
4 鉄骨フレーム
11 スラブ
15 下辺部
16 下側枠部
27 鉄骨部分
39 コンクリート部