(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存建物の鋼管柱とＨ形鋼梁との接合部である柱梁接合部を補強する工法であって、
縦板と横板とから略Ｌ字形に形成された２つの補強鋼材の各縦板を互いに重合するようにして前記鋼管柱の外周面にワンサイドボルトで取り付け、
一方の補強鋼材の横板を前記Ｈ形鋼梁の上方のフランジにボルトで取り付け、
他方の補強鋼材の横板を前記Ｈ形鋼梁の下方のフランジにボルトで取り付けることを特徴とする既存建物の柱梁接合部の補強工法。
【請求項２】
前記補強鋼材と、前記フランジ又は前記鋼管柱との間にスペーサを介在させる請求項１記載の既存建物の柱梁接合部の補強工法。
【請求項３】
前記鋼管柱の頂部に設けられた通しダイアフラム上に補強鋼板をワンサイドボルトで取り付け、
前記補強鋼板を前記上方のフランジに前記一方の補強鋼材の横板と共に前記ボルトで取り付ける請求項１又は２記載の既存建物の柱梁接合部の補強工法。
【請求項４】
既存建物の鋼管柱とＨ形鋼梁との接合部である柱梁接合部を補強する工法であって、
前記鋼管柱の頂部に設けられた通しダイアフラムに前記鋼管柱の内部空間と連通する作業用孔を形成し、
縦板と横板とから略Ｌ字形に形成された２つの補強鋼材の各縦板を互いに重合するようにして前記鋼管柱の外周面にボルトで取り付け、
前記通しダイアフラム上に補強鋼板をワンサイドボルトで取り付け、
一方の補強鋼材の横板を前記Ｈ形鋼梁の上方のフランジに前記補強鋼板と共にボルトで取り付け、
他方の補強鋼材の横板を前記Ｈ形鋼梁の下方のフランジにボルトで取り付けることを特徴とする既存建物の柱梁接合部の補強工法。
【請求項５】
縦板と横板とから略Ｌ字形に形成されかつ前記縦板と前記横板との内隅部に補強リブが突設された補助補強鋼材の前記縦板を前記鋼管柱の外周面にワンサイドボルトで取り付け、
前記補助補強鋼材の横板を前記フランジに前記補強鋼材の横板と共に前記ボルトで取り付ける請求項１乃至４のいずれか記載の既存建物の柱梁接合部の補強工法。
【請求項６】
前記補助補強鋼材と、前記フランジ又は前記鋼管柱との間にスペーサを介在させる請求項５記載の既存建物の柱梁接合部の補強工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既に建築・建造された既存建物の柱梁接合部の耐震補強等に使用される補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、既存の鉄骨造建物における角形鋼管柱とＨ形鋼梁との接合部（柱梁接合部）は、大半が溶接により接合されている。このような柱梁接合部に対し、溶接に不具合のある箇所の補修や、設計耐力が不足している場合の補強を行うには、既存の溶接をガウジングではつり落としてから再度溶接するか、あるいは補強鋼材を溶接で取り付ける等の方法が採られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８８８２３号公報（第２−４頁，図１−図５等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような方法では、溶接時に火器を使用するので、既存建物内の補強箇所周辺を火災から守るための空間の確保と養生が必要であり、一時的に補強箇所周辺の室内利用を止める必要がある。しかし、既存建物は社会・経済活動に供せられており、一時的ではあっても室内利用が規制されることは既存建物の所有者や経営者にとって受け入れがたい場合が多いので、耐震改修実施の決断と普及の促進を妨げる一因となっている。
【０００５】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、補強工事中の火災に対する安全性が高く、既存建物の室内利用を妨げない補強工事が可能である既存建物の柱梁接合部の補強工法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１の発明は、既存建物の鋼管柱とＨ形鋼梁との接合部である柱梁接合部を補強する工法であって、縦板と横板とから略Ｌ字形に形成された２つの補強鋼材の各縦板を互いに重合するようにして前記鋼管柱の外周面にワンサイドボルトで取り付け、一方の補強鋼材の横板を前記Ｈ形鋼梁の上方のフランジにボルトで取り付け、他方の補強鋼材の横板を前記Ｈ形鋼梁の下方のフランジにボルトで取り付けるものである。
【０００７】
請求項２の発明は、前記補強鋼材と、前記フランジ又は前記鋼管柱との間にスペーサを介在させるものである。
【０００８】
請求項３の発明は、前記鋼管柱の頂部に設けられた通しダイアフラム上に補強鋼板をワンサイドボルトで取り付け、前記補強鋼板を前記上方のフランジに前記一方の補強鋼材の横板と共に前記ボルトで取り付けるものである。
【０００９】
請求項４の発明は、既存建物の鋼管柱とＨ形鋼梁との接合部である柱梁接合部を補強する工法であって、前記鋼管柱の頂部に設けられた通しダイアフラムに前記鋼管柱の内部空間と連通する作業用孔を形成し、縦板と横板とから略Ｌ字形に形成された２つの補強鋼材の各縦板を互いに重合するようにして前記鋼管柱の外周面にボルトで取り付け、前記通しダイアフラム上に補強鋼板をワンサイドボルトで取り付け、一方の補強鋼材の横板を前記Ｈ形鋼梁の上方のフランジに前記補強鋼板と共にボルトで取り付け、他方の補強鋼材の横板を前記Ｈ形鋼梁の下方のフランジにボルトで取り付けるものである。
【００１０】
請求項５の発明は、縦板と横板とから略Ｌ字形に形成されかつ前記縦板と前記横板との内隅部に補強リブが突設された補助補強鋼材の前記縦板を前記鋼管柱の外周面にワンサイドボルトで取り付け、前記補助補強鋼材の横板を前記フランジに前記補強鋼材の横板と共に前記ボルトで取り付けるものである。
【００１１】
請求項６の発明は、前記補助補強鋼材と、前記フランジ又は前記鋼管柱との間にスペーサを介在させるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
第１実施形態に係る既存建物の柱梁接合部１の補強工法は、図１乃至図５に示すように、既存建物の鋼管柱２とＨ形鋼梁３との接合部である柱梁接合部１を補強する工法であって、２つの補強鋼材４，５の各縦板４ａ，５ａを互いに重合するようにして鋼管柱２の外周面２ａにワンサイドボルト６で取り付け、一方の補強鋼材４の横板４ｂをＨ形鋼梁３の上方のフランジ３ａにボルト７で取り付け、他方の補強鋼材５の横板５ｂをＨ形鋼梁３の下方のフランジ３ｂにボルト７で取り付けるものである。
【００１３】
鋼管柱２は、図１及び図２に示すように、横断面が正方形状に形成された角形鋼管柱であり、柱梁接合部１には、鋼管柱２の一部を構成する横断面が正方形状の接合鋼管８及び正方形板状の２つの通しダイアフラム９，１０が設けられている。各通しダイアフラム９，１０は接合鋼管８の上端及び下端にそれぞれ溶接されており、各通しダイアフラム９，１０には上方の鋼管柱２と下方の鋼管柱２がそれぞれ溶接されている。接合鋼管８を含む鋼管柱２の横断面形状は正方形状に限定されるものではなく、円状や多角形状等であってもよい。
【００１４】
Ｈ形鋼梁３は、ウェブ３ｃと、このウェブ３ｃの上縁及び下縁にそれぞれ設けられた２つのフランジ３ａ，３ｂとから横断面がＨ形に形成されている。上方のフランジ３ａは上方の通しダイアフラム９に溶接されており、下方のフランジ３ｂは下方の通しダイアフラム１０に溶接されている。ウェブ３ｃは、接合鋼管８の外周面２ａに溶接されている。この実施形態においては、３つのＨ形鋼梁３が鋼管柱２に接合されているが、これに限定されるものではなく、１つ、２つ、又は４つのＨ形鋼梁３を鋼管柱２と接合することもできる。
【００１５】
補強鋼材４は、図３乃至図５に示すように、縦板４ａと横板４ｂとからＬ字形に形成されている。補強鋼材５も、縦板５ａと横板５ｂとからＬ字形に形成されている。この実施形態においては、補強鋼材５の縦板５ａと横板５ｂとの内隅部に補強リブ５ｃを突設しているが、これに限定されるものではなく、補強鋼材４の縦板４ａと横板４ｂとの内隅部にも補強リブを突設することができる。即ち、補強リブは、必要に応じて、２つの補強鋼材４，５のうちの少なくともいずれか一方に設けることができる。この場合、補強リブは、この実施形態のように、Ｈ形鋼梁３のウェブ３ｃ側に設けるのが望ましい。
【００１６】
ワンサイドボルト６としては、トルシア形高力ワンサイドボルト（ＴＣＢＢ）（例えば、ハック・インターナショナル・インコーポレイテッド社製）が好適である。このワンサイドボルト６にはナット１４が螺合されており、このナット１４は座金１５を介して縦板５ａ（４ａ）に当接するようになっている。また、図４に示すように、ワンサイドボルト６にはその頭部６ａ側から座屈変形可能な円管状の第１スリーブ６ｂ及び第２スリーブ６ｃが外嵌されており、接合鋼管８の外側からのボルト孔１１等へのワンサイドボルト６の挿入及び締め付けにより第１スリーブ６ｂが座屈変形して接合鋼管８の内部空間２ｂ側に特殊座金６ｄが形成されるので、所定の締付トルクを確保することができる。
【００１７】
ボルト７としては、高力ボルト（ＨＴＢ）や超高力ボルト（ＳＨＴＢ）が好適である。
【００１８】
柱梁接合部１の補強に際しては、図２に示すように、まず、接合鋼管８やＨ形鋼梁３のフランジ３ａ，３ｂの所定位置に電動ドリル等でそれぞれボルト孔１１，１２を形成する。次いで、図３乃至図５に示すように、２つの補強鋼材４，５の各縦板４ａ，５ａを互いに重合するようにして接合鋼管８の外周面２ａにワンサイドボルト６で取り付ける。各縦板４ａ，５ａには、あらかじめボルト孔１３を形成しておけばよい。各縦板４ａ，５ａを重合する順は特に限定されるものではなく、いずれが接合鋼管８側に位置してもよい。
【００１９】
また、一方の補強鋼材４の横板４ｂを上方のフランジ３ａにボルト７で取り付け、他方の補強鋼材５の横板５ｂを下方のフランジ３ｂにボルト７で取り付ける。各横板４ｂ，５ｂには、あらかじめボルト孔１６を形成しておけばよい。各ボルト７には、座金１５を介してナット１４を螺合し、このナット１４を締め付けて横板４ｂ，５ｂをフランジ３ａ，３ｂに固定すればよい。補強鋼材４，５の取り付けに使用するワンサイドボルト６やボルト７の数は特に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００２０】
上記のような補強工法によれば、現場での鋼管柱２やＨ形鋼梁３へのボルト孔１１，１２の穿孔や、ワンサイドボルト６及びボルト７の締め付けだけで全強・剛接合として必要な耐力と変形能力を確保できるという利点がある。また、火器を使用する必要がないので、短期間に施工可能で補強工事中の火災に対する安全性が高く、補強箇所周辺の室内利用に対する制限も少なくて済むという利点がある。更に、補強鋼材４，５はコンパクトであるので、柱梁接合部１の補強後も室内空間の利用可能な範囲を低下させることがないという利点がある。
【００２１】
ここで、図３乃至図５に示すように、補強鋼材４，５と、フランジ３ａ，３ｂや鋼管柱２（接合鋼管８）との間にスペーサ１７を介在させれば、補強鋼材４，５の近傍に溶接部１８等の凹凸が存在する場合であっても、補強鋼材４，５を強固に取り付けることができるという利点がある。この場合、スペーサ１７には、あらかじめボルト孔１３，１６を形成しておけばよい。
【００２２】
第２実施形態に係る既存建物の柱梁接合部１の補強工法は、図６乃至図８に示すように、第１実施形態において、補助補強鋼材２１の縦板２１ａを鋼管柱２の外周面２ａにワンサイドボルト６で取り付け、補助補強鋼材２１の横板２１ｂをフランジ３ａ，３ｂに補強鋼材４，５の横板４ｂ，５ｂと共にボルト７で取り付けるものである。
【００２３】
補助補強鋼材２１は、縦板２１ａと横板２１ｂとからＬ字形に形成されており、縦板２１ａと横板２１ｂとの内隅部に補強リブ２１ｃが突設されている。縦板２１ａには、図７に示すように、ワンサイドボルト６を挿通するためのボルト孔１３があらかじめ形成されている。横板２１ｂには、図７及び図８に示すように、ボルト７を挿通するためのボルト孔１６があらかじめ形成されている。
【００２４】
柱梁接合部１の補強に際しては、図６に示すように、まず、接合鋼管８やＨ形鋼梁３のフランジ３ａ，３ｂの他、鋼管柱２の所定位置にも電動ドリル等でボルト孔１１を形成する。補助補強鋼材２１の縦板２１ａは、第１実施形態と同様にしてワンサイドボルト６で鋼管柱２の外周面２ａに取り付ける。横板２１ｂは、一方の補強鋼材４の横板４ｂ又は他方の補強鋼材５の横板５ｂと共に上方のフランジ３ａ又は下方のフランジ３ｂにボルト７で取り付ける。
【００２５】
このように、補強鋼材４，５に加えて補助補強鋼材２１も使用すれば、柱梁接合部１をより強固に補強できるという利点がある。ここで、図７及び図８に示すように、第１実施形態と同様、補助補強鋼材２１と、フランジ３ａ，３ｂや鋼管柱２（接合鋼管８）との間にスペーサ１７を介在させれば、補助補強鋼材２１の近傍に溶接部１８等の凹凸が存在する場合であっても、補助補強鋼材２１を強固に取り付けることができるという利点がある。この場合、スペーサ１７には、あらかじめボルト孔１３，１６を形成しておけばよい。
【００２６】
第３実施形態に係る既存建物の柱梁接合部１の補強工法は、図９及び図１０に示すように、第１実施形態において、鋼管柱２の頂部に設けられた通しダイアフラム９に接合鋼管８の内部空間２ｂと連通する作業用孔３１を形成し、２つの補強鋼材４，５の各縦板４ａ，５ａを互いに重合するようにして接合鋼管８の外周面２ａにボルト７で取り付け、通しダイアフラム９上に補強鋼板３２をワンサイドボルト６で取り付け、一方の補強鋼材４の横板４ｂを上方のフランジ３ａに補強鋼板３２と共にボルト７で取り付け、他方の補強鋼材５の横板５ｂを下方のフランジ３ｂにボルト７で取り付けるものである。
【００２７】
補強鋼板３２は、正方形状の基板３２ａと、この基板３２ａの端部に突設された３つの突出板３２ｂとから構成されている。基板３２ａの所定位置には、ワンサイドボルト６を挿通するためのボルト孔１１があらかじめ形成されている。突出板３２ｂの所定位置には、ボルト７を挿通するためのボルト孔１２があらかじめ形成されている。突出板３２ｂの数は３つに限定されるものではなく、鋼管柱２と接合するＨ形鋼梁３の数に合わせて形成することができる。
【００２８】
柱梁接合部１の補強に際しては、図９に示すように、まず、接合鋼管８やＨ形鋼梁３のフランジ３ａ，３ｂの他、通しダイアフラム９の所定位置にも電動ドリル等でボルト孔１１を形成すると共に、作業用孔３１を形成する。２つの補強鋼材４，５の各縦板４ａ，５ａは、ボルト７で接合鋼管８の外周面２ａに取り付ける。通しダイアフラム９に作業用孔３１を形成すれば、ボルト７を接合鋼管８の内部空間２ｂ側から接合鋼管８のボルト孔１１及び各縦板４ａ，５ａのボルト孔１３に挿通することができる。ボルト７には、座金１５を介してナット１４を螺合し、このナット１４を締め付けて各縦板４ａ，５ａを接合鋼管８の外周面２ａに取り付ければよい。
【００２９】
補強鋼板３２の基板３２ａは、通しダイアフラム９上にワンサイドボルト６で取り付ける。補強鋼板３２の突出板３２ｂは、一方の補強鋼材４の横板４ｂと共に上方のフランジ３ａにボルト７で取り付ける。他方の補強鋼材５の横板５ｂは、第１実施形態と同様にして下方のフランジ３ｂにボルト７で取り付ける。
【００３０】
上記のような補強工法によれば、鋼管柱２の頂部に位置する柱梁接合部１の補強をすることができ、第１実施形態と同様の利点がある。この場合、第２実施形態の補助補強鋼材２１を下方のフランジ３ｂ及び鋼管柱２に取り付けるようにすれば、柱梁接合部１をより強固に補強できるという利点がある。
【００３１】
なお、通しダイアフラム９に作業用孔３１を形成しない場合は、２つの補強鋼材４，５の各縦板４ａ，５ａを接合鋼管８の外周面２ａに第１実施形態と同様にしてワンサイドボルト６で取り付けることができる。
【００３２】
以上の第１乃至第３実施形態においては、２つの補強鋼材４，５の各縦板４ａ，５ａを重合するようにして取り付けているが、これに限定されるものではなく、図１１に示すように、各縦板４ａ，５ａを重合することなくそれぞれを鋼管柱２（接合鋼管８）の外周面２ａに取り付けることができる。この場合、既述と同様、各縦板４ａ，５ａと鋼管柱２（接合鋼管８）との間には、スペーサ１７を介在させることもできる。
【００３３】
また、補強鋼材４，５や補助補強鋼材２１をＬ字形に形成、即ち、縦板４ａ，５ａと横板４ｂ，５ｂがなす角度や、縦板２１ａと横板２１ｂがなす角度を直角としているが、これに限定されるものではなく、Ｈ形鋼梁３のウェブ３ｃが鋼管柱２側に向かって幅広に形成されている場合、縦板４ａ，５ａと横板４ｂ，５ｂがなす角度や、縦板２１ａと横板２１ｂがなす角度は、フランジ３ａ，３ｂの傾斜角度に合わせて鋭角又は鈍角とすることができる。
【００３４】
なお、図１１に示す例では、補強鋼材４，５に補強リブ５ｃ等を設けていないが、この場合も既述のように、補強リブは２つの補強鋼材４，５のうちの少なくともいずれか一方に設けることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、現場での鋼管柱やＨ形鋼梁へのボルト孔の穿孔や、ワンサイドボルト及びボルトの締め付けだけで全強・剛接合として必要な耐力と変形能力を確保できる。また、火器を使用する必要がないので、短期間に施工可能で補強工事中の火災に対する安全性が高く、補強箇所周辺の室内利用に対する制限も少なくて済む。更に、補強鋼材はコンパクトであるので、柱梁接合部の補強後も室内空間の利用可能な範囲を低下させることがない。
【００３６】
請求項２の発明によれば、補強鋼材と、フランジ又は鋼管柱との間にスペーサを介在させるので、補強鋼材の近傍に溶接部等の凹凸が存在する場合であっても、補強鋼材を強固に取り付けることができる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、鋼管柱の頂部に位置する柱梁接合部の補強をすることができ、請求項１と同様の効果がある。
【００３８】
請求項４の発明によれば、鋼管柱の頂部に位置する柱梁接合部の補強をすることができ、請求項１と同様の効果があると共に、補強鋼材をボルトでより強固に取り付けることができる。
【００３９】
請求項５の発明によれば、補強鋼材に加えて補助補強鋼材も使用するので、柱梁接合部をより強固に補強できる。
【００４０】
請求項６の発明によれば、補助補強鋼材と、フランジ又は鋼管柱との間にスペーサを介在させるので、補助補強鋼材の近傍に溶接部等の凹凸が存在する場合であっても、補助補強鋼材を強固に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る既存建物の柱梁接合部の補強工法において、ボルト孔を形成する前の状態を示す斜視図。
【図２】ボルト孔を形成した状態を示す斜視図。
【図３】補強鋼材を取り付けた状態を示す側面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。
【図５】補強鋼材を取り付けた状態を示す正面図。
【図６】第２実施形態に係る既存建物の柱梁接合部の補強工法において、ボルト孔を形成した状態を示す斜視図。
【図７】補強鋼材及び補助補強鋼材を取り付けた状態を示す側面図。
【図８】補強鋼材及び補助補強鋼材を取り付けた状態を示す正面図。
【図９】第３実施形態に係る既存建物の柱梁接合部の補強工法において、補強鋼板を取り付ける様子を示す斜視図。
【図１０】補強鋼材及び補強鋼板を取り付けた状態を示す概略正面図。
【図１１】補強鋼材の各縦板を重合しないで取り付けた状態を示す側面図。
【符号の説明】
１  柱梁接合部
２  鋼管柱
２ａ  外周面
３  Ｈ形鋼梁
３ａ，３ｂ  フランジ
４，５  補強鋼材
４ａ，５ａ  縦板
４ｂ，５ｂ  横板
６  ワンサイドボルト
７  ボルト
１７  スペーサ
２１  補助補強鋼材
２１ａ  縦板
２１ｂ  横板
２１ｃ  補強リブ
３１  作業用孔
３２  補強鋼板
【要約】【課題】補強工事中の火災に対する安全性が高く、既存建物の室内利用を妨げない補強工事が可能である既存建物の柱梁接合部の補強工法を提供する。
【解決手段】既存建物の鋼管柱２とＨ形鋼梁３との接合部である柱梁接合部１を補強する工法であって、縦板４ａ，５ａと横板４ｂ，５ｂとから略Ｌ字形に形成された２つの補強鋼材４，５の各縦板４ａ，５ａを鋼管柱２の外周面２ａにワンサイドボルト６で取り付け、一方の補強鋼材４の横板４ｂをＨ形鋼梁３の上方のフランジ３ａにボルト７で取り付け、他方の補強鋼材５の横板５ｂをＨ形鋼梁３の下方のフランジ３ｂにボルト７で取り付ける。
【選択図】      図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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