(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】2024-03-18
(45)【発行日】2024-03-27
(54)【発明の名称】既存ファスナの補強構造
(51)【国際特許分類】
E04G 23/02 20060101AFI20240319BHJP
E04B 2/88 20060101ALI20240319BHJP
【FI】
E04G23/02 E
E04B2/88
(21)【出願番号】P 2020135235
(22)【出願日】2020-08-07
【審査請求日】2023-06-28
(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】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】星野 正宏
【審査官】山口 敦司
(56)【参考文献】
【文献】特開2009-275356(JP,A)
【文献】実開昭60-170416(JP,U)
【文献】特開2006-291622(JP,A)
【文献】特開2014-177811(JP,A)
【文献】特開昭58-113454(JP,A)
【文献】実開昭62-59211(JP,U)
【文献】特開平9-317069(JP,A)
【文献】特開昭56-97067(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E04G 23/02
E04B 2/88
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンクリート躯体の上面に固定され、前記コンクリート躯体の室外側に配置された外装材を支持する既存ファスナと、
前記既存ファスナの室内側において前記コンクリート躯体の上面に固定されるとともに、前記既存ファスナと接続される補強ベースと、
を備える既存ファスナの補強構造。
【請求項2】
前記補強ベースは、前記コンクリート躯体の上面に接着される、
請求項1に記載の既存ファスナの補強構造。
【請求項3】
前記コンクリート躯体に埋設され、前記補強ベースが固定されるアンカー部材を備える、
請求項2に記載の既存ファスナの補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、既存ファスナの補強構造に関する。
【背景技術】
【0002】
スラブの上面に固定され、カーテンウォールを支持する埋込ファスナ(一次ファスナ)が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2006-291622号公報
【文献】実開平6-071632号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一次ファスナは、スラブに埋設されたスタッド等に固定される。この一次ファスナには、地震時又は強風時に、カーテンウォールから、室外側へ向かう引張力が作用する。この場合、スタッド等を起点として、スラブがコーン破壊する可能性がある。
【0005】
本発明は、上記の事実を考慮し、カーテンウォール等の外装材を支持する既存ファスナの補強構造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】
【0006】
請求項1に記載の既存ファスナの補強構造は、コンクリート躯体の上面に固定され、前記コンクリート躯体の室外側に配置された外装材を支持する既存ファスナと、前記既存ファスナの室内側において前記コンクリート躯体の上面に固定されるとともに、前記既存ファスナと接続される補強ベースと、を備える。
【0007】
請求項1に係る既存ファスナの補強構造によれば、既存ファスナは、コンクリート躯体の上面に固定され、コンクリート躯体の室外側に配置された外装材を支持する。一方、補強ベースは、既存ファスナの室内側においてコンクリート躯体の上面に固定されるとともに、既存ファスナと接続される。この補強ベースによって既存ファスナが補強される。
【0008】
これにより、外装材から既存ファスナに作用する引張力に対し、既存ファスナ及び補強ベースが協同して抵抗する。したがって、地震時又は強風時におけるコンクリート躯体のコーン破壊等が抑制される。
【0009】
請求項2に記載の既存ファスナの補強構造は、請求項1に記載の既存ファスナの補強構造において、前記補強ベースは、前記コンクリート躯体の上面に接着される。
【0010】
請求項2に係る既存ファスナの補強構造によれば、補強ベースは、コンクリート躯体の上面に接着される。
【0011】
ここで、例えば、あと施工アンカーによって補強ベースをコンクリート躯体に固定する場合、補強ベースの貫通孔の内周面と、当該貫通孔に挿入されるあと施工アンカーとの間に隙間(遊び)が形成される。この隙間によって、外装材から既存ファスナに作用する引張力に対し、補強ベースが抵抗するタイミングが遅くなる。
【0012】
これに対して本発明では、前述したように、補強ベースをコンクリート躯体の上面に接着する。これにより、本発明では、あと施工アンカーによって補強ベースをコンクリート躯体に固定する場合と比較して、外装材から既存ファスナに作用する引張力に対して補強ベースが早期に抵抗する。換言すると、本発明では、あと施工アンカーによって補強ベースをコンクリート躯体に固定する場合と比較して、既存ファスナ及び補強ベースの初期剛性を高めることができる。したがって、既存ファスナを効率的に補強することができる。
【0013】
請求項3に記載の既存ファスナの補強構造は、請求項2に記載の既存ファスナの補強構造において、前記コンクリート躯体に埋設され、前記補強ベースが固定されるアンカー部材を備える。
【0014】
請求項3に係る既存ファスナの補強構造によれば、コンクリート躯体には、アンカー部材が埋設される。このアンカー部材には、補強ベースが固定される。これにより、コンクリート躯体の上面に接着された補強ベースの剥離が抑制される。
【0015】
また、コンクリート躯体の上面に補強ベースを接着する接着剤が火災時に熱劣化し、接着強度が低下したとしても、補強ベースに作用する引張力がアンカー部材を介してコンクリート躯体に伝達される。つまり、アンカー部材は、接着剤のフェイルセーフ機構としても機能する。したがって、地震時又は強風時におけるコンクリート躯体のコーン破壊等をより確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【0016】
以上説明したように、本発明に係る既存ファスナの補強構造によれば、カーテンウォール等の外装材を支持する既存ファスナの補強構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】第一実施形態に係る既存ファスナの補強構造が適用された既存ファスナ及び補強ベースを示す
図2の1-1線断面図である。
【
図2】
図1に示される既存ファスナ及び補強ベースの平面図である。
【
図3】第一実施形態に係る既存ファスナの補強構造が適用される前の既存ファスナを示す
図4の3-3線断面図である。
【
図4】
図3に示される既存ファスナの平面図である。
【
図5】第二実施形態に係る既存ファスナの補強構造が適用された既存ファスナ及び補強ベースを示す
図6の5-5線断面図である。
【
図6】
図5に示される既存ファスナ及び補強ベースの平面図である。
【
図7】第一実施形態に係る既存ファスナの補強構造の変形例が適用された既存ファスナ及び補強ベースを示す
図8の7-7線断面図である。
【
図8】
図7に示される既存ファスナ及び補強ベースの平面図である。
【
図9】第一実施形態に係る既存ファスナの補強構造の変形例が適用された既存ファスナ及び補強ベースを示す
図1に対応する断面図である。
【
図10】第一実施形態に係る既存ファスナの補強構造の変形例が適用された補強ベースを示す
図1に対応する拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
(第一実施形態)
先ず、第一実施形態について説明する。
【0019】
(既存ファスナ)
図1には、本実施形態に係る既存ファスナの補強構造が適用された既存ファスナ20及び補強ベース40が示されている。既存ファスナ20は、スラブ(既存スラブ)10の端部における上面10Aに固定される一次ファスナとされている。この既存ファスナ20は、スラブ10の室外側(矢印OUT側)に配置されたカーテンウォール14の方立14Aを支持している。
【0020】
なお、スラブ10は、例えば、H形鋼の梁12によって支持されている。このスラブ10は、コンクリート躯体の一例である。また、カーテンウォール14は、外装材の一例である。
【0021】
既存ファスナ20は、矩形状の鋼板等によって形成されている。また、既存ファスナ20は、スラブ10に埋め込まれる埋め込み式ファスナとされている。すなわち、既存ファスナ20は、スラブ10の上面10Bに形成された凹部内に配置されている。この既存ファスナ20の上面20Uと、既存ファスナ20の周囲のスラブ10の上面10Bとは、面一とされている。
【0022】
既存ファスナ20は、スラブ10の端部の上面10Aに重ねられた状態でスラブ10に固定されている。具体的には、既存ファスナ20の下面には、一対のスタッド22が取り付けられている。一対のスタッド22は、既存ファスナ20における横幅方向の両側に配置されている。これらのスタッド22をスラブ10に埋設することにより、既存ファスナ20がスラブ10の上面10Bに固定されている。
【0023】
なお、既存ファスナ20に設けるスタッド22の本数及び配置は、適宜変更可能である。また、スラブ10に対する既存ファスナ20の固定構造は適宜変更であり、例えば、スラブ10に埋設されたアンカーボルトに既存ファスナ20をナットで固定しても良い。また、例えば、スラブ10に埋設された埋め込みナットに既存ファスナ20をボルトで固定しても良い。これらのスタッド22、アンカーボルト、及び埋め込みナットは、埋込固定部材の一例である。
【0024】
既存ファスナ20の上面には、ブラケット30が固定されている。ブラケット30は、既存ファスナ20とカーテンウォール14とを接合する二次ファスナとされている。また、ブラケット30の断面形状は、L字形状とされている。このブラケット30は、一対の横フランジ部30A及び縦フランジ部30Bを有している。
【0025】
図2に示されるように、横フランジ部30Aの横幅W2は、既存ファスナ20の横幅W1よりも狭くされている。また、横フランジ部30Aは、平面視にて、既存ファスナ20の一対のスタッド22の間に配置されている。
【0026】
横フランジ部30Aは、既存ファスナ20の中央部に重ねられた状態で固定されている。具体的には、既存ファスナ20の上面20Uには、複数のスタッドボルト24が設けられている。一方、横フランジ部30Aには、複数の貫通孔が形成されている。これらの貫通孔にそれぞれ挿入されたスタッドボルト24にナット26を締め込むことにより、横フランジ部30Aが既存ファスナ20に固定されている。
【0027】
縦フランジ部30Bは、横フランジ部30Aの室外側の端部から上方へ延出されている。この縦フランジ部30Bには、カーテンウォール14の方立14Aがボルト32及びナット34によって取り付けられている。これにより、カーテンウォール14が、ブラケット30を介して既存ファスナ20に支持されている。
【0028】
なお、既存ファスナ20に対するブラケット30の固定構造は、適宜変更可能である。これと同様に、ブラケット30に対するカーテンウォール14の取付構造も適宜変更可能である。
【0029】
(補強ベース)
補強ベース40は、矩形状の鋼板等によって形成されており、スラブ10の上面10Bに重ねられている。また、補強ベース40の横幅W3は、既存ファスナ20の横幅W1よりも広くされている。この補強ベース40は、既存ファスナ20の室内側に配置されている。換言すると、補強ベース40は、既存ファスナ20に対してカーテンウォール14と反対側に配置されている。また、補強ベース40の室外側の端部40Eは、既存ファスナ20の室内側の端部20Eに重ねられている。
【0030】
なお、補強ベース40の大きさは、適宜変更可能であり、例えば、既存ファスナ20よりも小さくても良い。また、補強ベース40の形状、及び配置も、適宜変更可能である。
【0031】
補強ベース40は、既存ファスナ20の室内側において、スラブ10の上面10Bに固定されている。具体的には、補強ベース40の下面が、接着剤(接着層)42を介してスラブ10の上面10Bに接着されている。接着剤42は、例えば、エポキシ樹脂等によって形成されている。
【0032】
(接続部材)
補強ベース40は、一対の接続部材50を介して既存ファスナ20と接続されている。一対の接続部材50は、長尺状の鋼板等によって形成されており、厚み方向を水平方向として配置されている。また、一対の接続部材50は、既存ファスナ20及び補強ベース40の横幅方向に間隔を空けて配置されている。
【0033】
一対の接続部材50は、平面視にて、一対のスタッド22上に配置されている。この一対の接続部材50は、既存ファスナ20の上面20Uと補強ベース40の上面40Uとに亘って配置されており、これらの上面20U,40Uに溶接等によってそれぞれ接合されている。
【0034】
図1に示されるように、接続部材50は、既存ファスナ20の上面20Uに接合される既存側接合部50Aと、補強ベース40の上面40Uに接合される補強側接合部50Bとを有している。ここで、既存ファスナ20の上面20Uと補強ベース40の上面40Uとの間には、段差が形成されている。そのため、既存側接合部50Aは、補強側接合部50Bよりも下方に配置されている。
【0035】
なお、既存ファスナ20の上面20Uと補強ベース40の上面40Uとの間に段差がない場合は、既存側接合部50Aと補強側接合部50Bとは、同じ高さとなる。
【0036】
(作用)
次に、第一実施形態の作用について説明する。
【0037】
図3及び
図4には、本実施形態に係る既存ファスナの補強構造が適用される前の既存ファスナ20が示されている。ここで、地震時又は強風時には、カーテンウォール14から、既存ファスナ20に室外側へ向かう引張力T(
図4参照)が作用する。この場合、二点鎖線(コーン状破壊面S1)で示されるように、スタッド22を起点として、スラブ10の端部がコーン破壊する可能性がある。
【0038】
この対策として本実施形態では、
図1及び
図2に示されるように、既存ファスナ20が補強ベース40によって補強されている。補強ベース40は、既存ファスナ20の室内側においてスラブ10の上面10Bに固定されている。また、補強ベース40は、一対の接続部材50を介して、既存ファスナ20と接続されている。
【0039】
これにより、地震時又は強風時に、カーテンウォール14から既存ファスナ20に作用する引張力Tに対し、既存ファスナ20及び補強ベース40が協同して抵抗する。より具体的には、地震時又は強風時に、カーテンウォール14から既存ファスナ20に作用する引張力Tが、一対のスタッド22を介してスラブ10に伝達されるとともに、一対の接続部材50、補強ベース40、及び接着剤42を介してスラブ10に伝達される。したがって、地震時又は強風時におけるスラブ10の端部のコーン破壊等が抑制される。
【0040】
また、補強ベース40は、スラブ10の上面に接着されている。ここで、例えば、あと施工アンカーによって補強ベース40をスラブ10の上面10Bに固定する場合、補強ベース40の貫通孔の内周面と、当該貫通孔に挿入されるあと施工アンカーとの間に隙間(遊び)が形成される。この隙間によって、カーテンウォール14から既存ファスナ20に作用する引張力Tに対し、補強ベース40が抵抗するタイミングが遅くなる。
【0041】
これに対して本実施形態では、前述したように、補強ベース40が接着剤42によってスラブ10の上面10Bに接着されている。これにより、本実施形態では、あと施工アンカーによって補強ベース40をスラブ10に固定する場合と比較して、カーテンウォール14から既存ファスナ20に作用する引張力Tに対して、補強ベース40が早期に抵抗可能になる。換言すると、本実施形態では、あと施工アンカーによって補強ベース40をスラブ10の上面10Bに固定する場合と比較して、既存ファスナ20及び補強ベース40の初期剛性を高めることができる。したがって、既存ファスナ20を効率的に補強することができる。
【0042】
また、一対の接続部材50は、平面視にて、一対のスタッド22上に配置されている。これにより、一対のスタッド22に作用する引張力Tが、一対の接続部材50を介して補強ベース40に伝達される。したがって、スタッド22を起点としたスラブ10のコーン破壊等を効率的に抑制することができる。
【0043】
(第二実施形態)
次に、第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同じ構成の部材等には、同符号を付して説明を適宜省略する。
【0044】
図5及び
図6には、本実施形態に係る既存ファスナの補強構造が適用された既存ファスナ20及び補強ベース40が示されている。本実施形態の補強ベース40は、接着剤42を介してスラブ10の上面10Bに接着されるとともに、複数のアンカー部材60を介してスラブ10に固定されている。
【0045】
アンカー部材60は、例えば、あと施工アンカーとされている。このアンカー部材60は、スラブ10の上面10Bに形成された取付孔62に挿入されており、取付孔62に充填された接着剤又は無機系充填剤によってスラブ10に固定されている。
【0046】
なお、アンカー部材60は、接着系アンカーに限らず、金属系アンカーであっても良い。
【0047】
アンカー部材60の上端側は、スラブ10の上面10Bから上方へ突出されており、補強ベース40に形成された貫通孔44に挿入されている。このアンカー部材60の上端側にナット64を締め込むことにより、補強ベース40がスラブ10の上面10Bに固定されている。
【0048】
なお、補強ベース40は、上記第一実施形態と同様に、接着剤42を介してスラブ10の上面10Bに固定されている。
【0049】
図6に示されるように、アンカー部材60は、補強ベース40の横幅方向に間隔を空けるとともに、補強ベース40の縦幅方向(矢印IN方向)に間隔を空けて配置されている。また、複数のアンカー部材60のうち、補強ベース40の横幅方向の両側に配置されたアンカー部材60Aは、一対の接続部材50の外側に配置されている。さらに、アンカー部材60Aは、一対のスタッド22よりも室内側で、かつ、一対のスタッド22よりも補強ベース40の横幅方向の外側に配置されている。
【0050】
なお、複数のアンカー部材60のうち、一対の補強ベース40の横幅方向の内側(中央側)に配置されたアンカー部材60Bは、一対の接続部材50の間に配置されている。このアンカー部材60Bは、適宜省略可能である。
【0051】
また、アンカー部材60の配置及び本数は、適宜変更可能であり、例えば、補強ベース40内の任意の位置に、適当な間隔をあけて配置しても良い。
【0052】
(作用)
次に、第二実施形態の作用について説明する。
【0053】
本実施形態に係る既存ファスナの補強構造によれば、スラブ10には、アンカー部材60が埋設されている。このアンカー部材60には、補強ベース40が固定されている。これにより、スラブ10の上面10Bに接着された補強ベース40の剥離が抑制される。
【0054】
また、スラブ10の上面10Bに補強ベースを接着する接着剤42が火災時に熱劣化し、接着強度が低下したとしても、補強ベース40に作用する引張力Tがアンカー部材60を介してスラブ10に伝達される。つまり、アンカー部材60は、接着剤42のフェイルセーフ機構としても機能する。したがって、地震時又は強風時におけるスラブ10のコーン破壊等をより確実に抑制することができる。
【0055】
さらに、アンカー部材60Aは、一対のスタッド22よりも室内側で、かつ、一対のスタッド22よりも補強ベース40の横幅方向の外側に配置されている。これにより、
図6に二点鎖線(コーン状破壊面S2)で示されるように、アンカー部材60Aを起点としたコーン状破壊面S2が、スタッド22を起点としたコーン状破壊面S1よりも大きくなる。したがって、本実施形態では、アンカー部材60Aが一対のスタッド22よりも補強ベース40の横幅方向の内側に配置される場合と比較して、既存ファスナ20の補強効率が高められる。
【0056】
(変形例)
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【0057】
上記実施形態では、一対の接続部材50を介して、既存ファスナ20と補強ベース40とが接続されている。しかし、接続部材50の数及び配置は、適宜変更可能である。
【0058】
また、接続部材50の構造も適宜変更可能である。例えば、
図7に示される変形例では、一対の接続部材70を介して補強ベース40と既存ファスナ20とが接続されている。一対の接続部材70は、長尺状の鋼板等によって形成されており、厚み方向を上下方向として配置されている。また、一対の接続部材70は、補強ベース40及び既存ファスナ20の横幅方向に間隔を空けて配置されている。
【0059】
図7に示されるように、接続部材70は、クランク状に屈曲されている。この接続部材70は、既存側接合部70Aと、補強側接合部70Bとを有している。補強側接合部70Bは、補強ベース40の上面40Uに重ねられた状態で、溶接等によって補強ベース40の上面40Uに接合されている。
【0060】
既存側接合部70Aは、補強側接合部70Bよりも下方に配置されている。この既存側接合部70Aは、既存ファスナ20にブラケット30を固定するスタッドボルト24にナット26によって共締めされている。このようにスタッドボルト24及びナット26を利用することにより、接続部材70を既存ファスナ20に容易に接合することができる。
【0061】
なお、ブラケット30の横フランジ部30Aと既存側接合部70Aとの間にスペーサを介在させることにより、接続部材70をクランク状に屈曲させずに平板状に形成しても良い。また、ブラケット30の横フランジ部30Aの上面と補強ベース40の上面40Uとの間に段差がない場合も、接続部材70をクランク状に屈曲させずに平板状に形成することができる。この場合、既存側接合部70Aと補強側接合部70Bとは、同じ高さとなる。
【0062】
また、図示を省略するが、例えば、補強ベース40を既存ファスナ20の上面20Uに重ねた状態で溶接等によって既存ファスナ20の上面20Uに接合することも可能である。この場合、接続部材50を省略することができる。
【0063】
また、上記実施形態では、補強ベース40の室外側の端部40Eが、既存ファスナ20の室内側の端部20Eに重ねられている。しかし、例えば、
図9に示される変形例のように、補強ベース40の室外側の端部40Eは、既存ファスナ20の室内側の端部20Eから室内側へ離れた位置に配置されても良い。
【0064】
また、上記実施形態では、補強ベース40の下面が平坦面とされている。しかし、例えば、
図10に示される変形例のように、補強ベース40の下面に溝状の凹部80を複数形成し、当該凹部80に接着剤42を充填しても良い。これにより、スラブ10の上面10Bに対する補強ベース40の接着強度を高めることができる。
【0065】
また、上記実施形態では、補強ベース40がスラブ10の上面10Bに接着されている。しかし、補強ベース40をスラブ10の上面10Bに接着せず、例えば、アンカー部材60によって補強ベース40をスラブ10に固定することも可能である。
【0066】
また、上記実施形態では、既存ファスナ20がスラブ10の上面10Bに形成された凹部内に配置されており、既存ファスナ20の上面20Uがスラブ10の上面10Bと面一とされている。しかし、スラブ10の上面10Bに凹部を形成せず、当該上面10Bに既存ファスナ20を固定しても良い。
【0067】
また、上記実施形態では、コンクリート躯体がスラブ10とされている。しかし、コンクリート躯体は、スラブ10に限らず、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の梁等であっても良い。
【0068】
また、上記実施形態では、外装材がカーテンウォール14とされている。しかし、外装材は、カーテンウォール14に限らず、コンクリートパネル等であっても良い。
【0069】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【0070】
10 スラブ(コンクリート躯体)
10A 上面(コンクリート躯体の上面)
10B 上面(コンクリート躯体の上面)
14 カーテンウォール(外装材)
20 既存ファスナ
40 補強ベース
60 アンカー部材
60A アンカー部材
60B アンカー部材