(57)【要約】【課題】  より簡易な手段で既存構造物の耐震性を改善する耐震補強接合構造を提供する。【解決手段】  鋼製梁材端部の上フランジ１ａ，２ａが間隙Ｌをおいて添設板４ａを用いて接合され、鋼製梁材のフランジより先行して降伏する軸力材５が間隙Ｌを跨いだ状態で各鋼製梁材端部の下フランジ１ｂ，２ｂ下面に接合されており、軸力材５下面には一方の鋼製梁材の下フランジのみに接合された拘束金具６が設置されていることを特徴とする、一端が鋼製柱３に固定されている鋼製固定梁材１の他端部と鋼製梁材端部２との耐震補強接合構造である。【選択図】  図１
2006299584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製梁材端部の上フランジ同士が間隙をおいて添設板を用いて接合され、鋼製梁部材より先行して降伏する軸力材が前記間隙を跨いだ状態で各鋼製梁材端部の下フランジに接合されており、前記軸力材の梁フランジに面していない側には一方の鋼製梁材の下フランジのみに接合された拘束金具が設置されていることを特徴とする、一端が鋼製柱に固定されている鋼製固定梁材の他端部と鋼製梁材端部との耐震補強接合構造。
【請求項２】
一端が鋼製柱に固定されている鋼製固定梁材の他端部と鋼製梁材の端部とが間隙をおいた状態で添設板を用いて接合されている既存接合構造について、下フランジおよびウエブの添設板を撤去し、鋼製梁材のフランジより先行して降伏する軸力材を前記間隙を跨いだ状態で各鋼製梁材端部の下フランジに接合し、前記軸力材の座屈拘束材を一方の鋼製梁材の下フランジのみに接合して設置することを特徴とする耐震補強接合構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製梁材端部の耐震補強接合構造について、特に一端が鋼製柱に固定された鋼製固定梁材の他端部と鋼製梁材の端部との既存接合構造の耐震性を改善する場合に有利な耐震補強接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
柱と梁が通しダイアフラム形式で溶接接合された一般的な鋼構造物における柱−梁接合構造では、地震時等の水平応力作用時において、梁端部の溶接接合部が早期に破断し、設計時に想定した地震エネルギー吸収能力を発揮することなく建物全体が倒壊するおそれがある。このような事態を防止するため、特に地震時に作用する応力が大きい柱梁接合部は、建物の耐震安全性確保の上で製作・施工品質の確保が重要とされている。
【０００３】
ところが、既存構造物の中には柱梁接合部の品質が十分に確保されていない場合もあり、耐震安全性を改善するための補修工事が必要となることがある。このような補修工事では、既存の構造物の改修であるためその規模や工法が制限されることも多い。また、経済性や施工期間短縮等の観点からも補修工事は最小限にとどめることが重要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、既存構造物の耐震性を改善する手段の一例として、鋼製梁材の上下フランジ部を適宜削ること（図４、図５の破線部分１１）で地震時に最も大きな応力の作用する梁端部の溶接接合部への作用応力を低減し、梁端の溶接接合部の早期破断を防止することが挙げられる。
【０００５】
しかし、既存構造物の耐震性を改善する補修工事として、鋼製梁材の上下フランジ部を適宜削る場合には、フランジの切削作業が非常に煩雑であるため施工性が悪い。しかも、この場合には補修工事後の鋼製梁材のねじれ剛性が低下するため、梁の横座屈を防止するための補強措置が必要となり、その分製作・施工手間が増大する点でも改善の余地が大きい。
【０００６】
本発明は、前記従来技術の欠点を除くためにされたものであり、より簡易な手段で既存構造物の耐震安全性を向上させる耐震補強接合構造及びその施工方法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】
【０００７】
（１）第１の発明は、鋼製梁材端部の上フランジ１ａ，２ａ同士が間隙Ｌをおいて添設板４ａを用いて接合され、鋼製梁材のフランジより先行して降伏する軸力材５が間隙Ｌを跨いだ状態で各鋼製梁材端部の下フランジ１ｂ，２ｂに接合されており、軸力材５の梁フランジ面に面していない側には一方の鋼製梁材の下フランジのみに接合された拘束金具６が設置されていることを特徴とする、一端が鋼製柱３に固定されている鋼製固定梁材１の他端部と鋼製梁材端部２との耐震補強接合構造である。
（２）第２の発明は、一端が鋼製柱３に固定されている鋼製固定梁材１の他端部と鋼製梁材２の端部とが間隙Ｌをおいた状態で、添設板４を用いて接合されている既存接合構造について、下フランジおよびウエブの添設板４ｂ，４ｃを撤去し、鋼製梁材のフランジより先行して降伏する軸力材５を、間隙Ｌを跨いだ状態で各鋼製梁材端部の下フランジ１ｂ，２ｂに接合し、軸力材５の座屈拘束材６を一方の鋼製梁材の下フランジのみに接合して設置することを特徴とする耐震補強接合構造の施工方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の耐震補強接合構造では、地震により曲げが梁に作用する場合、梁部材の曲げ降伏荷重以下で降伏する軸力材が梁部材より先行して降伏するため、梁端部溶接接合部に過大な応力が作用して破断することにより建物全体が倒壊するおそれは著しく軽減する。また、従来の梁フランジ幅を低減することにより梁端溶接接合部の応力を低減する工法では梁のねじれ剛性の低下が避けられなかったのに対し、梁部材より先行降伏させる軸力材の断面を適宜設計することにより梁のねじれ剛性低下を防ぐことができ、梁の横座屈に対して特段の補強を不要とできる。
【０００９】
特に、本発明の耐震補強接合構造により改修する場合、通常、床スラブがあるため改修工事が困難な既存鋼製梁の上フランジを既存のままとし、下フランジ部分およびウエブ部分の添設板等を撤去し、梁部材より先行降伏させる軸力材および座屈拘束材をボルト接合するのみで改修作業が完了するので、補修工事の際の施工性が著しく向上する点で顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図１および図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態の耐震補強接合構造を説明する。第１実施形態の耐震補強接合構造は、一端が鋼製柱３に溶接固定されている鋼製固定梁材１の端部と鋼製梁材２の端部とを接合するものである。
【００１１】
本発明の耐震補強接合構造において、鋼製固定梁材１および鋼製梁材２はいずれも断面同形状のＨ形鋼で構成されており、鋼製固定梁材１と鋼製梁材２とは接合部に若干の間隙Ｌを有した状態で対向配置されている。
【００１２】
鋼製固定梁材の上フランジ１ａおよび鋼製梁材の上フランジ２ａは、間隙を跨いで上下に配設された添設板４ａによって挟持されており、添設板４ａおよび上フランジ１ａ，２ａは，これらの各部材を挿通している高力ボルト７とナット８によってボルト接合されている。
【００１３】
また、鋼製固定梁材の下フランジ１ｂおよび鋼製梁材の下フランジ２ｂの下面には、鋼製固定梁材１および鋼製梁材２のフランジの降伏荷重以下で降伏する低降伏点鋼ダンパー５（軸力材）が間隙Ｌを跨いだ状態でボルト接合されている。
【００１４】
さらに、下フランジ１ｂ，２ｂを連結する低降伏点鋼ダンパーの下面には、断面Ｔ字状の座屈拘束金具６が間隙Ｌを跨いだ状態で下向きに配置されている。座屈拘束金具６は、鋼製固定梁材１および鋼製梁材２のいずれか一方のみに固定されており、座屈拘束金具６の他端部はフリーの状態になっている。かかる座屈拘束金具６は梁材の連結部にかかるせん断力を支持し、座屈拘束金具６が接合されていない梁材の下向きせん断方向の力に抵抗するようになっている。ボルト孔９は、既設構造において梁材のせん断力を伝達させるために、梁ウェブ１ｃと梁ウェブ２ｃを接合していたボルト孔である。
【００１５】
上記のように構成される本発明の耐震補強接合構造では、接合部に所定値以上の引張力または圧縮力が作用する場合、梁部材の曲げ降伏荷重以下で降伏する低降伏点鋼ダンパー５が、先行して降伏することでエネルギーを吸収し、梁端部の溶接接合部に過大な応力が作用することを防止する。
【００１６】
また本発明の耐震補強接合構造では、座屈拘束金具６が接合されていない梁部材に作用する上向きのせん断力に対しては鋼製固定梁材の上フランジ１ａと鋼製梁材の上フランジ２ａとの連結部が抵抗し、下向きのせん断力に対しては、低降伏点鋼ダンパー５の下面にある座屈拘束金具６が抵抗するようになっている。低降伏点鋼ダンパー５は、梁のねじれ剛性を低下させないため、低降伏点鋼ダンパー５の中央部に長孔５ａを設けることで断面積を減じている。なお、鋼製梁上フランジ側の添接板の板曲げによるせん断抵抗力が梁に作用するせん断力に対して十分な抵抗力を有している場合は、座屈拘束金具６が接合されていない梁部材に作用する下向きせん断力に対して梁上フランジの添接板で抵抗させる構造とし、座屈拘束金具６では、せん断力に抵抗させない構造とすることができる。この接合構造では、補修工事前と比べ梁のねじれ剛性も低下させず、改修工事を行うことにより、梁の横座屈耐力が低下することもない。
【００１７】
ここで、鋼製固定梁材１と鋼製梁材２との既存接合構造を、第１実施形態の耐震補強接合構造に改修する場合には、以下の手順で行われる。
（ａ）まず、図４、図５に示すような、一端が鋼製柱３に溶接固定されている鋼製固定梁材１の他端部と鋼製梁材２の端部とが間隙Ｌをおいた状態で、添設板を用いて接合されている既存接合構造について、上フランジ部分およびウエブ部分の添設板４ａ，４ｃおよび高力ボルト７等を残して、下フランジ部分の添設板４ｂおよび高力ボルト７等を撤去する。
（ｂ）次に、鋼製固定梁材１と鋼製梁材２との間隙を跨いだ状態で、鋼製固定梁材の下フランジ１ｂおよび鋼製梁材の下フランジ２ｂの下面に低降伏点鋼ダンパー５（軸力材）を配置する。また、低降伏点鋼ダンパー５の下面には鋼製固定梁材１と鋼製梁材２との間隙Ｌを跨いだ状態で拘束金具６を配置する。
低降伏点鋼ダンパー５は、鋼製固定梁材１と鋼製梁材２との両方にボルト接合するが、拘束金具６は、鋼製固定梁材１および鋼製梁材２のいずれか一方のみにボルト接合して、拘束金具の他端部はフリーの状態とする。
（ｃ）そして、低降伏点鋼ダンパー５および拘束金具６の固定後にウエブ部分の添設板４ｃおよび高力ボルト７等を撤去して、耐震補強接合構造の施工が完了する。
【００１８】
すなわち、鋼製固定梁材１と鋼製梁材２との既存接合構造を本発明の耐震補強接合構造に改修する場合には、既存接合構造の下フランジ部分およびウエブ部分の添設板４ｂ，４ｃ等を撤去し、低降伏点鋼ダンパー５および拘束金具６をボルト接合するのみで改修作業が完了する。したがって、従来技術のように床スラブがあるため補修工事が困難な梁上フランジ側を含む、梁上下フランジの両方を切削して、さらに梁の横座屈を防止するための横補剛材等を取付ける場合に比べて作業が容易であり、補修工事の際の施工性は著しく向上する。
【００１９】
図３は本発明の第２実施形態の側面図である。
本発明の第２実施形態では、鋼製梁の下フランジ上下両面に取付けられた鋼製梁部材より先行降伏する軸力材５ｂ、５ｃの座屈拘束金具として、一対の座屈拘束部材６ａ、６ｂを用いるものである。梁上フランジ下面側の添接板４ａは、梁に作用するせん断力に対して抵抗できるよう、溶接接合したリブ１０で補強している。その他の構成要素については第１実施形態と共通であり、同一符号を付して説明を省略する。
【００２０】
第２実施形態では、鋼製固定梁材の下フランジ１ｂおよび鋼製梁材の下フランジ２ｂに取付けられた鋼製梁部材より先行降伏する軸力材５に、一端を鋼製柱に固定された鋼製梁材側に座屈拘束部材６ａ、６ｂが対になるようにボルト接合されている。梁材の連結部にかかるせん断力をリブ１０で補強した梁上フランジ側添接板４ａで支持し、かつ鋼製梁部材より先行降伏する軸力材５ｂ、５ｃの圧縮応力作用時の座屈を座屈拘束部材６ａ、６ｂが座屈拘束するようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態の耐震補強接合構造の側面図および断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の耐震補強接合構造の底面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の耐震補強接合構造の底面図である。
【図４】鋼製固定梁材と鋼製梁材との添設板を用いた既存接合構造と、従来技術の補修工事状態とを示す側面図である。
【図５】図４の平面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    鋼製固定梁材
１ａ  上フランジ
１ｂ  下フランジ
１ｃ  ウエブ
２    鋼製梁材
２ａ  上フランジ
２ｂ  下フランジ
２ｃ  ウエブ
３    鋼製柱
４    添設板
４ａ  上フランジ添設板
４ｂ  下フランジ添設板
４ｃ  ウエブ添設板
５    鋼製梁部材より先行降伏させる軸力材
５ａ  鋼製梁部材より先行降伏させる軸力材の長孔
５ｂ、５ｃ  鋼製梁部材より先行降伏させる軸力材
６    座屈拘束金具
６ａ、６ｂ  座屈拘束金具
７    高力ボルト
８    ナット
９    ウェブ添接板を接合していたボルトの孔
１０  上フランジ下面側の添接板の補強リブ
１１  フランジ切削部分
Ｌ    鋼製固定梁材−鋼製梁材間の間隔
【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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