(57)【要約】【課題】火気を使用することなく、内部が中空の鉄骨柱を有する既設構造物を補強することができる構造物の補強方法、及び構造物の補強構造を提供する。【解決手段】鉄骨柱１０の側面に開口部１１を形成する開口部形成工程と、開口部１１から鉄骨柱１０の内部に補強部材２０を挿入し、鉄骨柱１０の側面内側の所定の位置に補強部材２０を配設する補強部材配設工程と、ブレース４０が取り付けられるベースプレート３０を、鉄骨柱１０の側面外側の所定の位置に、開口部１１を覆うように配設するベースプレート配設工程と、ベースプレート３０と補強部材２０とを互いにボルト接合する接合工程と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が中空の鉄骨柱を有する既設構造物をブレースによって補強する構造物の補強方法であって、
前記鉄骨柱の側面に開口部を形成する開口部形成工程と、
前記開口部から前記鉄骨柱の内部に補強部材を挿入し、前記鉄骨柱の側面内側の所定の位置に前記補強部材を配設する補強部材配設工程と、
前記ブレースが取り付けられるベースプレートを、前記鉄骨柱の側面外側の所定の位置に、前記開口部を覆うように配設するベースプレート配設工程と、
前記ベースプレートと前記補強部材とを互いにボルト接合する接合工程と、を備えることを特徴とする構造物の補強方法。
【請求項２】
前記開口部形成工程において、前記鉄骨柱の側面に貫通孔をドリルにより少なくとも３か所形成し、これらの貫通孔が結ばれるように前記鉄骨柱の側面を鋸刃により切断することによって、前記開口部を形成することを特徴とする請求項１に記載の構造物の補強方法。
【請求項３】
前記鉄骨柱は、角形鋼管柱であり、
前記開口部形成工程において、前記貫通孔をドリルにより４か所形成し、これらの貫通孔が結ばれるように前記鉄骨柱の側面を鋸刃により切断することによって、前記鉄骨柱の側面に菱形の開口部を形成することを特徴とする請求項２に記載の構造物の補強方法。
【請求項４】
内部が中空の鉄骨柱を有する既設構造物がブレースによって補強された構造物の補強構造であって、
前記鉄骨柱の側面に形成された開口部から前記鉄骨柱の内部に挿入され、前記鉄骨柱の側面内側の所定の位置に配設された補強部材と、
前記鉄骨柱の側面外側の所定の位置に前記開口部を覆うように配設され、前記ブレースが取り付けられるベースプレートと、を備え、
前記ベースプレートと前記補強部材とが互いにボルト接合されていることを特徴とする構造物の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の補強方法、及び構造物の補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、既設の鉄骨構造物の建物の耐震性を向上させる方法として、例えば非特許文献１に示すように、鉄骨柱に鋼板などの部材を補強材として溶接接合することによって、その剛性を高める方法が知られている。
また、既設の鉄骨構造物において、特許文献１に示すように、内部が中空の鉄骨柱の外周を囲むように補強材を配置し、鉄骨柱と補強材との間の隙間に硬化性部材を設けることにより構造物を補強する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３５８１７号公報
【非特許文献１】「耐震改修促進法のための既存鉄骨造建築物の耐震診断および耐震改修指針・同解説（１９９６）」第２版第２刷、国土交通省住宅局建築指導課監修、財団法人  日本建築防災協会発行、２００４年２月１９日、ｐ．９０−９１、１０２−１０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、既設構造物に対する耐震補強工事は、構造物を使用しながらの施工となるのが通常であり、施工の際には、構造物の居住者などの居住性に対する配慮が必要となる。
【０００５】
この場合、内部が中空の鉄骨柱と補強材との溶接接合を行うと、施工現場にて火気を使用するため防火設備を配置するなどの火気対策をする必要があった。このような火気対策を行うと、工事コストが上昇してしまう問題がある。また、溶接時の火気に対する養生を十分に行うことができない場合もあった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、火気を使用することなく、内部が中空の鉄骨柱を有する既設構造物を補強することができる構造物の補強方法、及び構造物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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の構造物の補強方法は、内部が中空の鉄骨柱を有する既設構造物をブレースによって補強する構造物の補強方法であって、前記鉄骨柱の側面に開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部から前記鉄骨柱の内部に補強部材を挿入し、前記鉄骨柱の側面内側の所定の位置に前記補強部材を配設する補強部材配設工程と、前記ブレースが取り付けられるベースプレートを、前記鉄骨柱の側面外側の所定の位置に、前記開口部を覆うように配設するベースプレート配設工程と、前記ベースプレートと前記補強部材とを互いにボルト接合する接合工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の構造物の補強方法の一態様は、前記開口部形成工程において、前記鉄骨柱の側面に貫通孔をドリルにより少なくとも３か所形成し、これらの貫通孔が結ばれるように前記鉄骨柱の側面を鋸刃により切断することによって、前記開口部を形成することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の構造物の補強方法の一態様では、前記鉄骨柱は、角形鋼管柱であり、前記開口部形成工程において、前記貫通孔をドリルにより４か所形成し、これらの貫通孔が結ばれるように前記鉄骨柱の側面を鋸刃により切断することによって、前記鉄骨柱の側面に菱形の開口部を形成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の構造物の補強構造は、内部が中空の鉄骨柱を有する既設構造物がブレースによって補強された構造物の補強構造であって、前記鉄骨柱の側面に形成された開口部から前記鉄骨柱の内部に挿入され、前記鉄骨柱の側面内側の所定の位置に配設された補強部材と、前記鉄骨柱の側面外側の所定の位置に前記開口部を覆うように配設され、前記ブレースが取り付けられるベースプレートと、を備え、前記ベースプレートと前記補強部材とが互いにボルト接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、火気を使用することなく、内部が中空の鉄骨柱を有する既設構造物を補強することができる構造物の補強方法、及び構造物の補強構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る構造物の補強構造の外観を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る構造物の補強構造の概略説明図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った構造物の補強構造の断面を示す概略説明図である。
【図４】図４は、図２のＢ方向から見た構造物の補強構造の概略説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る構造物の補強方法のフロー図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る構造物の補強方法の概略説明図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る構造物の補強方法の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態に係る構造物の補強構造、及び構造物の補強方法について説明する。なお、各図面において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１４】
まず、本発明の実施形態に係る構造物の補強構造について説明する。図１に、本発明の実施形態に係る構造物の補強構造１の外観を示す概略図を示す。構造物１００は、内部が中空の鉄骨柱１０を複数有しており、これらの鉄骨柱１０が本実施形態に係る構造物の補強構造１により補強されている。具体的には、鉄骨柱１０には、複数のベースプレート３０が設けられており、これらのベースプレート３０間に、筋交い状にブレース４０が取り付けられている。
【００１５】
図２〜４に、本発明の実施形態に係る構造物の補強構造１の概略説明図を示す。なお図２は、構造物の補強構造において、後述する開口部１１を含む、鉄骨柱１０の長手方向の断面の概略説明図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った構造物の補強構造の断面を示す概略説明図である。また、図４は、図２のＢ方向から見た構造物の補強構造の概略説明図である。
【００１６】
構造物の補強構造１は、図２〜４に示すように、鉄骨柱１０の側面内側の所定の位置に配設された補強部材２０と、鉄骨柱１０の側面外側の所定の位置に配設されたベースプレート３０とを備え、鉄骨柱１０の側面には開口部１１が形成されている。この構造物の補強構造１は、既設の土木・建築建物などの構造物などを対象として、構造物１００を耐震補強するものである。
【００１７】
本実施形態において、鉄骨柱１０は、断面四角形状の角形鋼管柱とされており、鉄骨柱１０は内部が中空である。なお、この内部が中空の鉄骨柱は、コラム柱と称されることもある。
開口部１１は、構造物の補強構造１の施工の際に、補強部材２０を鉄骨柱１０の内部に挿入するために形成されている。本実施形態において開口部１１は、図４に示すように、菱形形状をしており、菱形の頂点部分が丸く突出している。
【００１８】
補強部材２０は、鉄骨柱１０の側面内側に沿うように設けられるとともにボルト接合によりベースプレート３０に接合される固定部２１と、この固定部２１の一端（図２おいて上端または下端）から鉄骨柱１０の内側に向けて突出する第一のリブ２２と、固定部２１の面から鉄骨柱１０の内側に向けて第一のリブ２２と直交するように突出する第二のリブ２３とを有している。なお、補強部材２０は、必ずしも第一のリブ２２を有していなくても良いが、第一のリブ２２を有することが好ましい。また、補強部材２０は、第二のリブ２３を有していなくても良く、必要に応じて、補強部材２０が第二のリブ２３を有する構成とすれば良い。
それぞれの固定部２１には、ボルト５１が挿通されるための貫通孔が３か所形成されており、ベースプレート３０と補強部材２０とが、ボルト５１及びナット５３によりボルト接合されている（図３参照）。また、第一のリブ２２及び第二のリブ２３は、補強部材２０の剛性を高めるために形成されている。
【００１９】
本実施形態において、補強部材２０は、一つのベースプレート３０に対して５つ設けられており、このうち４つの補強部材２０は、Ｂ方向から見て開口部１１の一部と重なるように鉄骨柱１０の側面内側に配置されている。具体的には図４に示すように、一つの補強部材２０が、開口部１１の菱形の頂点のうち上側または下側の頂点部分と重なるように配設されている。これらの補強部材２０は、鉄骨柱１０の強度を高めるためのものである。
【００２０】
ベースプレート３０は、鉄骨柱１０の側面外側に沿うように設けられるベース部３１と、ベース部３１の面から鉄骨柱１０の外側に向けて直交方向に延びるブレース取付部３２と、ベース部３１の一端及び他端（図２において上端及び下端）から鉄骨柱１０の外側に向けて突出するリブ３３、３４とを備えている。また、このベースプレート３０のベース部３１は、開口部１１を覆うように配設されている。なお、図４においては、ブレース取付部３２、リブ３３、３４の図示が省略されている。
【００２１】
本実施形態においては、補強部材２０とベースプレート３０とが鉄骨柱１０の側面を挟んで対向配置され、前述したように補強部材２０とベースプレート３０とがボルト５１及びナット５３によって接合されている。また、ブレース取付部３２には、ボルト５２により接合されてブレース４０が取り付けられている。
【００２２】
次に、図５〜７を参照して、本発明の実施形態に係る構造物の補強方法について説明する。なお、図６、７の左側の図は、鉄骨柱の長手方向の断面における構造物の補強方法の概略説明図であり、図６、７の右側の図は、鉄骨柱の側面から見た構造物の補強方法の概略説明図である。
構造物の補強方法は、例えば図５に示すように、開口部形成工程Ｓ１と、補強部材配設工程Ｓ２と、ベースプレート配設工程Ｓ３と、ボルト接合工程Ｓ４と、ブレース取付工程Ｓ５とを備えている。
以下に、構造物の補強方法の各工程を詳細に説明する。
【００２３】
（開口部形成工程Ｓ１）
まず、内部が中空の四角鋼管柱である鉄骨柱１０の所定の位置に、ドリルにより貫通孔６１を形成する。本実施形態では、図６に示すように、鉄骨柱１０の側面に、菱形の頂点の位置に貫通孔６１を形成する。
次いで、前述の貫通孔６１にセイバーソーの鋸刃を挿通し、貫通孔６１同士が結ばれるように鉄骨柱１０の側面を切断し、開口部１１を形成する。具体的には、図６に示す破線部６２をセイバーソーによって切断し、菱形の開口部１１を形成する。ここでは、一つのベースプレート３０に対して、開口部１１を２か所形成する。
【００２４】
（補強部材配設工程Ｓ２）
次に、開口部１１から補強部材２０を鉄骨柱１０の内部に挿入し、鉄骨柱１０の側面内側の所定の位置に補強部材２０を配設する。本実施形態においては、図７に示すように、開口部１１の菱形の頂点のうち上側または下側の頂点と重なるように４つの補強部材２０を配置し、さらに補強部材２０ａ、２０ａの間にも補強部材２０を一つ配置する。ここで、例えば予め鉄骨柱１０の側面の所定の位置にボルト接合用の貫通孔を形成しておき、鉄骨柱１０の内側から、補強部材２０の固定部２１に形成されているボルト接合用の貫通孔及び鉄骨柱１０のボルト接合用の貫通孔にボルト５１を挿通し桟木などを用いることにより補強部材２０を鉄骨柱１０の側面内側に仮固定しておけばよい。
【００２５】
（ベースプレート配設工程Ｓ３、ボルト接合工程Ｓ４）
次に、ベースプレート３０を鉄骨柱１０の側面外側の所定の位置に配設する。本実施形態においては、図７に示すように、ベースプレート３０の貫通孔にボルト５１を挿通して補強部材２０と対向する位置にベースプレート３０を配設し、ナット５３を締めることにより補強部材２０とベースプレート３０とをボルト接合する。このようにして、鉄骨柱１０の所定の位置に補強部材２０及びベースプレート３０を取り付ける。なお、図７の右側の図においては、ブレース取付部３２、リブ３３、３４の図示が省略されている。
【００２６】
（ブレース取付工程Ｓ５）
それぞれのベースプレート３０のブレース取付部３２にブレース４０をボルト５２により接合し、鉄骨柱１０同士の間にブレース４０を筋交い状に取り付ける。
以上のようにして本実施形態に係る構造物の補強方法が完了する。
【００２７】
以上のような構成とされた本実施形態に係る構造物の補強構造１においては、菱形の頂点の位置に貫通孔６１をドリルにより形成し、さらに鋸刃により貫通孔６１が結ばれるように鉄骨柱１０の側面を切断し開口部１１を形成している。そして、この開口部１１から補強部材２０を鉄骨柱１０の内部に挿入し、補強部材２０とベースプレート３０とをボルト５１により接合する構成とされている。したがって、構造物の補強構造１においては、溶接などの火気を使用せずに施工を行うことができる。また、火気に対する対策を必要としないため、火気対策によるコストの上昇がない。
【００２８】
また、溶接を行うことなく鉄骨柱１０にベースプレート３０を接合できるので、既設の鉄骨柱１０が溶接時の熱影響を受けることを回避できる。すなわち、鉄骨柱１０が熱により劣化をすることなく、ベースプレート３０を鉄骨柱１０に接合することができる。
【００２９】
また、構造物の補強構造１は、補強部材２０とベースプレート３０とがボルト接合される構成とされているので、開口部１１が形成された鉄骨柱１０の剛性を高めることができる。また、補強部材２０とベースプレート３０とをボルト５１により接合することにより接合強度も高めることができる。
さらに、本実施形態においては、一つのベースプレート３０につき、５つの補強部材２０が配設されているので、より剛性が向上している。
【００３０】
また、本実施形態においては、開口部１１の形状が菱形形状とされているので、補強部材２０を挿入する際に、容易に鉄骨柱１０の内部に補強部材２０を挿入することができ、施工性が向上する。
【００３１】
なお、上記の実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００３２】
例えば、上記の実施形態では、鉄骨柱１０の内側から補強部材２０のボルト用の貫通孔にボルト５１を挿通し、補強部材２０とベースプレート３０とをボルト５１により接合する場合について説明したが、補強部材及びベースプレートを所定の位置に配設し、ワンサイドボルトを用いて補強部材とベースプレートとをボルト接合する構成としても良い。
【００３３】
また、上記の実施形態においては、鉄骨柱１０の側面に貫通孔６１を４か所形成し、貫通孔６１が結ばれるように側面を鋸刃により切断することで開口部１１を形成する場合について説明したが、鉄骨柱１０の側面に貫通孔を少なくとも３か所形成した後に、これらの貫通孔が結ばれるように鉄骨柱の側面を鋸刃により切断する構成としても良い。この場合も、開口部を形成し、鉄骨柱の内部に補強部材を挿入することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  構造物の補強構造
１０  鉄骨柱
１１  開口部
２０  補強部材
２１  固定部
２２  第一のリブ
２３  第二のリブ
３０  ベースプレート
３１  ベース部
３２  ブレース取付部
３３、３４  リブ
４０  ブレース
５１、５２  ボルト
５３  ナット
６１  貫通孔
６２  破線部
１００  構造物
【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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