(57)【要約】【課題】建物の振動エネルギを積極的に吸収するといった制振効果が発揮される耐震補強構造を提供すること。【解決手段】補強鋼材２０を用いて柱１２を補強する。フランジプレート１６に取り付けられる補強鋼材２０Ａは、平板部２２とリブ部２４とで構成されている。リブ部２４は、平板部２２がフランジプレート１６に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部２２の長さ方向の全長にわたって延在し、平板部２２の幅方向の中央に位置している。平板部２２は低降伏点鋼から形成されている。リブ部２４は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成されている。リブ部２４は、溶接などにより平板部２２に予め取着され、一体化されている。補強鋼材２０Ａ（平板部２２）のフランジプレート１６への取り付けは、ドリルねじ２６を用いてなされる。【選択図】図２
2008013957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存鋼構造物を構成している既存鋼構造部材に補強鋼材を取り付けて前記既存鋼構造物を耐震補強するに際し、
前記補強鋼材は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有し、その長さ方向を前記既存鋼構造部材の長手方向に沿わせて配置され厚さ方向の一方の面が前記既存鋼構造部材に合わせて取着される平板部と、前記平板部が前記既存鋼構造部材に取り付けられる面と反対の面から突設され前記平板部の長さ方向に延在するリブ部とで構成され、
前記平板部は低降伏点鋼から形成されている、
ことを特徴とする鋼構造物の耐震補強工法。
【請求項２】
前記リブ部は、前記平板部の幅方向の中央に設けられていることを特徴とする請求項２記載の鋼構造物の耐震補強工法。
【請求項３】
前記リブ部は、前記平板部の幅方向の両側に設けられていることを特徴とする請求項２記載の鋼構造物の耐震補強工法。
【請求項４】
前記リブ部は、前記平板部の幅方向の中央と幅方向の両側にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２記載の鋼構造物の耐震補強工法。
【請求項５】
前記リブ部は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の鋼構造物の耐震補強工法。
【請求項６】
前記補強鋼材の前記既存鋼構造部材への取り付けは、ドリルねじを用いてなされ、前記平板部には、前記ドリルねじのねじ部とドリル刃の挿通を可能とした下孔が予め貫通形成されていることを特徴とする請求項１乃至５に何れか１項記載の鋼構造物の耐震補強工法。
【請求項７】
前記補強鋼材の前記既存鋼構造部材への取り付けは、打ち込み鋲を用いてなされ、前記平板部には、前記打ち込み鋲の軸部の挿通を可能とした下孔が予め貫通形成され、かつ、前記平板部が前記既存鋼構造部材に合わされる面で前記下孔の周囲に座ぐりが予め形成されていることを特徴とする請求項１乃至５に何れか１項記載の鋼構造物の耐震補強工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼構造物の耐震補強工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼構造物の耐震補強工法は種々の方法が提案されている。
しかしながら、従来の耐震補強工法は何れも、鋼構造物を構成する鋼構造部材の強度を高めることに主眼を置いたものである。（特許文献１、特許文献２）。
一方、本出願人は低降伏点鋼を用いた制振骨組構造を既に提案している（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００６−２８９０１
【特許文献２】特開２００６−１６１４６３
【特許文献３】特許第２６６９７４０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、前記低降伏点鋼に着目して案出されたものであって、本発明の目的は、建物の振動エネルギを積極的に吸収するといった制振効果が発揮される耐震補強工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するため本発明は、既存鋼構造物を構成している既存鋼構造部材に補強鋼材を取り付けて前記既存鋼構造物を補強するに際し、前記補強鋼材は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有し、その長さ方向を前記既存鋼構造部材の長手方向に沿わせて配置され厚さ方向の一方の面が前記既存鋼構造部材に合わせて取着される平板部と、前記平板部が前記既存鋼構造部材に取り付けられる面と反対の面から突設され前記平板部の長さ方向に延在するリブ部とで構成され、前記平板部は低降伏点鋼から形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、既存鋼構造部材よりも補強鋼材の平板部が早く降伏を生じ、塑性変形を生じる。そして、塑性変形は鋼製の骨組構造の耐力が上がらず変形が進むことになり、地震による建物の振動エネルギを吸収し建物の振動エネルギが低減され、耐震安全性が向上する。
また、リブ部は平板部の座屈を防止するように機能し、平板部によるエネルギ吸収効果を十分に発揮させ、制振効果を十分に発揮させる上で有利となる。
また、既存鋼構造部材に補強鋼材が取り付けられることにより大型化するが、リブ部が部分的に突出する構成であるため、外観上、平板部の厚さ分だけ大型になり、補強される既存鋼構造部材が不必要に大型化して見栄えを損ねる不具合が抑制される。
また、電動式やエア式のドライバなどを用いて簡単に補強作業を行なえるので、溶接を必要とする従来の補強工法に比べ、飛散する火気の量を抑制でき、また、有資格者による作業を減少できるため人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、コストの低減化を図る上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の補強工法で鋼構造部材である柱を補強する実施の形態について図面にしたがって説明する。
図１は第１の実施の形態の補強鋼材で補強された柱箇所の正面図、図２は図１のＡＡ断面図を示している。
既存鋼構造物１０は、鋼材製の柱１２および鋼材製の梁１４を有している。
柱１２はＨ型鋼からなり、対向するフランジプレート１６、それらフランジプレート１６を接続するウェブプレート１８を有し、本実施の形態では、補強鋼材２０を用いてこの柱１２を補強するようにしている。
第１の実施の形態では、補強鋼材２０は、フランジプレート１６に取り付けられる補強鋼材２０Ａと、ウェブプレート１８に取り付けられる補強鋼材２０Ｂとの２種類が用いられている。
補強鋼材２０は、柱１２の補強すべき箇所に設けられ、本実施の形態では、それぞれ柱梁接合部から例えば１メートルの範囲の柱１２の箇所で延在している。無論、必要に応じ柱や梁の全長に設ける場合もある。
【０００７】
フランジプレート１６に取り付けられる補強鋼材２０Ａは、平板部２２とリブ部２４とで構成されている。
平板部２２は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有する平板鋼からなり、厚さ方向の一方の面がフランジプレート１６に合わせて取着される。本実施の形態では、平板部２２の幅は、補強すべき既存鋼構造部材の一部をなすフランジプレート１６の幅と同一の寸法で形成されている。
リブ部２４は、平板部２２がフランジプレート１６に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部２２の長さ方向の全長にわたって延在し、平板部２２の幅方向の中央に位置している。
平板部２２は低降伏点鋼から形成されている。
リブ部２４は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成されている。
なお、上記の低降伏点鋼、一般鋼材、高降伏点鋼として、従来公知の様々な鋼材が使用可能である。
リブ部２４は、溶接などにより平板部２２に予め取着され、一体化されている。
【０００８】
補強鋼材２０Ａ（平板部２２）のフランジプレート１６への取り付けは、ドリルねじ２６を用いてなされる。
ドリルねじ２６は、頭部と、頭部から突出するねじ部と、ねじ部の先端から突出するドリル刃とを備え、施工時にその先端のドリル刃が鋼板にタッピング用の下孔をあけ、続いてねじ部がその下孔にタッピングして締め付けを完了するものであり、電動式やエア式のドライバを用いることで平板部２２の厚さ方向の一方の面がフランジプレート１６にがたつくことなく密接した接合状態で簡単に確実に取り付けられる。
本実施の形態では、平板部２２に、ドリルねじ２６の下孔２６０２が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
なお、平板部２２は、柱梁接合部のところでは溶接により柱１２に固定されている。
【０００９】
ウェブプレート１８に取り付けられる補強鋼材２０Ｂは、平板部３２とリブ部３４とで構成されている。
平板部３２は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有する平板鋼からなり、厚さ方向の一方の面がウェブプレート１８に合わせて取着される。本実施の形態では、平板部３２の幅は、フランジプレート１６の間に収容されるように、補強すべき既存鋼構造部材の一部をなすウェブプレート１８の幅よりも僅かに小さい寸法で形成されている。
リブ部３４は、平板部３２がフランジプレート１６に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部３２の長さ方向の全長にわたって延在し、平板部３２の幅方向の中央に位置している。さらに、本実施の形態では、平板部３２の一定長さ毎に平板部３２の幅方向に延在するリブ部３６も設けられている。
平板部３２は低降伏点鋼から形成されている。
リブ部３４、３６は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成され、低降伏点鋼、一般鋼材、高降伏点鋼として、従来公知の様々な鋼材が使用可能である。
リブ部３４、３６は、溶接などにより平板部３２に予め取着され、一体化されている。
【００１０】
補強鋼材２０Ｂ（平板部３２）のウェブプレート１８への取り付けは、ドリルねじ２６を用いてなされ、電動式やエア式のドライバを用いることで平板部３２の厚さ方向の一方の面がウェブプレート１８にがたつくことなく密接した接合状態で簡単に確実に取り付けられる。
本実施の形態では、平板部３２に、ドリルねじ２６の下孔２６０２が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
なお、平板部２２は、柱梁接合部のところでは溶接により柱１２に固定されている。
また、補強鋼材２０Ａ、２０Ｂにより柱１２を補強したため、柱梁接合部（パネルゾーン）に加わる力も大きくなるため、柱梁接合部に一般の鋼材を溶接により取り付け、補強している。
【００１１】
第１の実施の形態の補強工法によれば、Ｈ型鋼からなる既存の柱１２よりも補強鋼材２０Ａ、２０Ｂの平板部２２、３２が早く降伏を生じ、塑性変形を生じる。そして、塑性変形は鋼製の骨組構造の耐力が上がらず変形が進むことになり、地震による建物の振動エネルギを吸収し建物の振動エネルギが低減される。すなわち、制振効果が発揮され、結果的に建物の変形は小さくなり、耐震安全性が向上する。
また、リブ部２４、３４、３６は平板部２２、３２の座屈を防止するように機能するため、平板部２２、３２によるエネルギ吸収効果を十分に期待でき、制振効果を十分に発揮させる上で有利となる。
また、フランジプレート１６およびウェブプレート１８は、補強鋼材２０Ａ、２０Ｂが取り付けられることにより大型化するが、リブ部２４、３４、３６が部分的に突出する構成であるため、外観上、平板部２２、３２の厚さ分だけ大型になり、補強されるフランジプレート１６およびウェブプレート１８が不必要に大型化して見栄えを損ねる不具合が抑制される。
また、電動式やエア式のドライバを用いて簡単に補強作業を行なえるので、溶接を必要とする従来の補強工法に比べ、建物内に飛散する火気の量を抑制でき、また、有資格者による作業を減少できるため人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、コストの低減化を図る上で有利となり、既存の部材を傷める不具合もなく、品質管理も簡単になされる。
【００１２】
なお、リブ部２４、３４、３６を低降伏点鋼で形成してもよいが、本実施の形態のように、リブ部２４、３４、３６を一般鋼材や高降伏点鋼で形成しておくと、平板部２２、３２の座屈を防止し、制振効果を十分に発揮させる上で有利となる。
【００１３】
つぎに、第２の実施の形態について説明する。
図３は、第２の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図を示している。
第２の実施の形態は補強鋼材２０の構成が第１の実施の形態と異なっている。
なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様な箇所、部材について同一の符号を付し、その説明を省略する。
柱１２はＨ型鋼からなり、補強鋼材２０Ｃにより対向するフランジプレート１６を補強するようにしている。
補強鋼材２０Ｃは平板部２２と、３つのリブ部２４、３８、３８とで構成されている。
１つのリブ部２４は、平板部２２の幅方向の中央に設けられ、２つのリブ部３８は平板部２２の幅方向の両側にそれぞれ設けられている。
リブ部２４、３８、３８は、平板部２２がフランジプレート１６に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部２２の長さ方向の全長にわたって延在している。
そして、平板部２２は低降伏点鋼から形成され、リブ部２４、３８は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成され、リブ部２４、３８、３８は、溶接などにより平板部２２に予め取着され、一体化されている。
平板部２２には、ドリルねじ２６の下孔２６０２が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
補強鋼材２０Ｃ（平板部２２）のフランジプレート１６への取り付けは、ドリルねじ２６を用いてなされる。
このような第２の実施の形態の補強工法によれば、第１の実施の形態と同様な効果が奏される。
【００１４】
つぎに、第３の実施の形態について説明する。
図４は、第３の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図を示している。
第３の実施の形態は補強鋼材２０の構成が第１の実施の形態と異なっている。
柱１２はＨ型鋼からなり、補強鋼材２０Ｄにより対向するフランジプレート１６を補強するようにしている。
補強鋼材２０Ｄは平板部２２と、３つのリブ部２４、４０、４０とで構成されている。
１つのリブ部２４は、平板部２２の幅方向の中央に設けられ、２つのリブ部４０は平板部２２の幅方向の両側にそれぞれ設けられている。
リブ部２４、４０、４０は、平板部２２がフランジプレート１６に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部２２の長さ方向の全長にわたって延在している。
そして、平板部２２は低降伏点鋼から形成され、リブ部２４は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成され、リブ部２４は、溶接などにより平板部２２に予め取着され、一体化されている。
また両側のリブ部４０、４０は、平板部２２が曲げ加工されて一体に形成されており、あるいは平板部２２とリブ部４０、４０が溝型鋼で構成されていて当初から一体成形され、したがって、リブ部４０、４０は平板部２２と同一の低降伏点鋼で形成されている。
平板部２２には、ドリルねじ２６の下孔２６０２が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
補強鋼材２０Ｄ（平板部２２）のフランジプレート１６への取り付けは、ドリルねじ２６を用いてなされる。
このような第３の実施の形態の補強工法によれば、第１の実施の形態と同様な効果が奏される。
【００１５】
つぎに、第４の実施の形態について説明する。
図５は、第４の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図を示している。
第４の実施の形態は補強鋼材２０の構成と、ドリルねじ２６に代えて打ち込み鋲４６を用いた点が第１の実施の形態と異なっている。
柱１２はＨ型鋼からなり、補強鋼材２０Ｅにより対向するフランジプレート１６を補強するようにしている。
補強鋼材２０Ｅは平板部２２と、２つのリブ部４２、４２とで構成されている。
２つのリブ部４２、４２は平板部２２の幅方向の両側にそれぞれ設けられている。
リブ部４２、４２は、平板部２２がフランジプレート１６に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部２２の長さ方向の全長にわたって延在している。
リブ部４２、４２は、平板部２２が曲げ加工されることで一体に形成されており、あるいは平板部２２とリブ部４２、４２が溝型鋼で構成されていて当初から一体成形され、平板部２２と両側のリブ部４２、４２は同一の低降伏点鋼で形成されている。
補強鋼材２０Ｅ（平板部２２）のフランジプレート１６への取り付けは、打ち込み鋲４６を用いてなされる。
【００１６】
打ち込み鋲４６は、頭部と軸部とを有し、軸部の先端が鋭く尖った鋲であり、エア式やガス式などの打鋲機を用いて打ち込むことにより、下孔をあけていない鋼材にも、あたかも木材に釘を打ち込むように打ち込むことができる鋲である。本実施の形態では、下孔４４を平板部２２のみに形成しておき、フランジプレート１６には下孔を形成せずに打ち込み鋲４６を打ち込むようにしている。
より詳細は、平板部２２がフランジプレート１６に合わせられる面で下孔４４の周囲の箇所に座ぐり４４Ａが形成されている。打ち込み鋲４６は、フランジプレート１６の母材を押し除けてフランジプレート１６を貫入していく。そのため、打ち込み鋲４６が打ち込まれた箇所には、貫入していく側と突き抜けて出る側との双方に、膨出部１６０２がそれぞれ形成される。もし仮に、平板部２２がフランジプレート１６に合わせられる面で下孔４４の周囲の箇所に座ぐり４４Ａが形成されていなかったならば、膨出部１６０２により平板部２２がフランジプレート１６から浮き上がり、その結果、平板部２２とフランジプレート１６とが密接しないことにより補強効果が損なわれる。本実施の形態では、座ぐり４４Ａを設け、膨出部１６０２をこの座ぐり４４Ａの内側に収容し、平板部２２とフランジプレート１６とを密接させて意図した補強効果が得られるようにしている。
このような第４の実施の形態の補強工法によれば、第１の実施の形態と同様な効果が奏される。
【００１７】
なお、上述の実施の形態では、本発明の補強工法で鋼構造部材である柱を補強する場合について説明したが、本発明は、トラス構造、ブレース構造、ラーメン構造などの各種の鋼構造物の柱や梁、ブレースなどの鋼構造部材に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態の補強鋼材２０で補強された柱箇所の正面図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】第２の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図である。
【図４】第３の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図である。
【図５】第４の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１２……柱、１６……フランジプレート、１８……ウェブプレート、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ……補強鋼材、２２、３２……平板部、２４、３４、３６、３８、４０……リブ部、２６……ドリルねじ、４６……打ち込み鋲。
【図１】
2008013957.tif 000003
【図２】
2008013957.tif 000004
【図３】
2008013957.tif 000005
【図４】
2008013957.tif 000006
【図５】
2008013957.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月2日(2006.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存鋼構造物を構成している既存鋼構造部材に補強鋼材を取り付けて前記既存鋼構造物を耐震補強する構造であって、
前記補強鋼材は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有し、その長さ方向を前記既存鋼構造部材の長手方向に沿わせて配置され厚さ方向の一方の面が前記既存鋼構造部材に合わせて取着される平板部と、前記平板部が前記既存鋼構造部材に取り付けられる面と反対の面から突設され前記平板部の長さ方向に延在するリブ部とで構成され、
前記平板部は低降伏点鋼から形成されている、
ことを特徴とする鋼構造物の耐震補強構造。
【請求項２】
前記リブ部は、前記平板部の幅方向の中央に設けられていることを特徴とする請求項２記載の鋼構造物の耐震補強構造。
【請求項３】
前記リブ部は、前記平板部の幅方向の両側に設けられていることを特徴とする請求項２記載の鋼構造物の耐震補強構造。
【請求項４】
前記リブ部は、前記平板部の幅方向の中央と幅方向の両側にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項２記載の鋼構造物の耐震補強構造。
【請求項５】
前記リブ部は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の鋼構造物の耐震補強構造。
【請求項６】
前記補強鋼材の前記既存鋼構造部材への取り付けは、ドリルねじを用いてなされ、前記平板部には、前記ドリルねじのねじ部とドリル刃の挿通を可能とした下孔が予め貫通形成されていることを特徴とする請求項１乃至５に何れか１項記載の鋼構造物の耐震補強構造。
【請求項７】
前記補強鋼材の前記既存鋼構造部材への取り付けは、打ち込み鋲を用いてなされ、前記平板部には、前記打ち込み鋲の軸部の挿通を可能とした下孔が予め貫通形成され、かつ、前記平板部が前記既存鋼構造部材に合わされる面で前記下孔の周囲に座ぐりが予め形成されていることを特徴とする請求項１乃至５に何れか１項記載の鋼構造物の耐震補強構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼構造物の耐震補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼構造物の耐震補強工法は種々の方法が提案されている。
しかしながら、従来の耐震補強工法は何れも、鋼構造物を構成する鋼構造部材の強度を高めることに主眼を置いたものである。（特許文献１、特許文献２）。
一方、本出願人は低降伏点鋼を用いた制振骨組構造を既に提案している（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００６−２８９０１
【特許文献２】特開２００６−１６１４６３
【特許文献３】特許第２６６９７４０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、前記低降伏点鋼に着目して案出されたものであって、本発明の目的は、建物の振動エネルギを積極的に吸収するといった制振効果が発揮される耐震補強構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するため本発明は、既存鋼構造物を構成している既存鋼構造部材に補強鋼材を取り付けて前記既存鋼構造物を補強するに際し、前記補強鋼材は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有し、その長さ方向を前記既存鋼構造部材の長手方向に沿わせて配置され厚さ方向の一方の面が前記既存鋼構造部材に合わせて取着される平板部と、前記平板部が前記既存鋼構造部材に取り付けられる面と反対の面から突設され前記平板部の長さ方向に延在するリブ部とで構成され、前記平板部は低降伏点鋼から形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、既存鋼構造部材よりも補強鋼材の平板部が早く降伏を生じ、塑性変形を生じる。そして、塑性変形は鋼製の骨組構造の耐力が上がらず変形が進むことになり、地震による建物の振動エネルギを吸収し建物の振動エネルギが低減され、耐震安全性が向上する。
また、リブ部は平板部の座屈を防止するように機能し、平板部によるエネルギ吸収効果を十分に発揮させ、制振効果を十分に発揮させる上で有利となる。
また、既存鋼構造部材に補強鋼材が取り付けられることにより大型化するが、リブ部が部分的に突出する構成であるため、外観上、平板部の厚さ分だけ大型になり、補強される既存鋼構造部材が不必要に大型化して見栄えを損ねる不具合が抑制される。
また、電動式やエア式のドライバなどを用いて簡単に補強作業を行なえるので、溶接を必要とする従来の補強工法に比べ、飛散する火気の量を抑制でき、また、有資格者による作業を減少できるため人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、コストの低減化を図る上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の補強構造で鋼構造部材である柱を補強する実施の形態について図面にしたがって説明する。
図１は第１の実施の形態の補強鋼材で補強された柱箇所の正面図、図２は図１のＡＡ断面図を示している。
既存鋼構造物１０は、鋼材製の柱１２および鋼材製の梁１４を有している。
柱１２はＨ型鋼からなり、対向するフランジプレート１６、それらフランジプレート１６を接続するウェブプレート１８を有し、本実施の形態では、補強鋼材２０を用いてこの柱１２を補強するようにしている。
第１の実施の形態では、補強鋼材２０は、フランジプレート１６に取り付けられる補強鋼材２０Ａと、ウェブプレート１８に取り付けられる補強鋼材２０Ｂとの２種類が用いられている。
補強鋼材２０は、柱１２の補強すべき箇所に設けられ、本実施の形態では、それぞれ柱梁接合部から例えば１メートルの範囲の柱１２の箇所で延在している。無論、必要に応じ柱や梁の全長に設ける場合もある。
【０００７】
フランジプレート１６に取り付けられる補強鋼材２０Ａは、平板部２２とリブ部２４とで構成されている。
平板部２２は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有する平板鋼からなり、厚さ方向の一方の面がフランジプレート１６に合わせて取着される。本実施の形態では、平板部２２の幅は、補強すべき既存鋼構造部材の一部をなすフランジプレート１６の幅と同一の寸法で形成されている。
リブ部２４は、平板部２２がフランジプレート１６に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部２２の長さ方向の全長にわたって延在し、平板部２２の幅方向の中央に位置している。
平板部２２は低降伏点鋼から形成されている。
リブ部２４は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成されている。
なお、上記の低降伏点鋼、一般鋼材、高降伏点鋼として、従来公知の様々な鋼材が使用可能である。
リブ部２４は、溶接などにより平板部２２に予め取着され、一体化されている。
【０００８】
補強鋼材２０Ａ（平板部２２）のフランジプレート１６への取り付けは、ドリルねじ２６を用いてなされる。
ドリルねじ２６は、頭部と、頭部から突出するねじ部と、ねじ部の先端から突出するドリル刃とを備え、施工時にその先端のドリル刃が鋼板にタッピング用の下孔をあけ、続いてねじ部がその下孔にタッピングして締め付けを完了するものであり、電動式やエア式のドライバを用いることで平板部２２の厚さ方向の一方の面がフランジプレート１６にがたつくことなく密接した接合状態で簡単に確実に取り付けられる。
本実施の形態では、平板部２２に、ドリルねじ２６の下孔２６０２が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
なお、平板部２２は、柱梁接合部のところでは溶接により柱１２に固定されている。
【０００９】
ウェブプレート１８に取り付けられる補強鋼材２０Ｂは、平板部３２とリブ部３４とで構成されている。
平板部３２は、厚さと、前記厚さよりも大きな寸法の幅と、前記幅よりも大きな寸法の長さを有する平板鋼からなり、厚さ方向の一方の面がウェブプレート１８に合わせて取着される。本実施の形態では、平板部３２の幅は、フランジプレート１６の間に収容されるように、補強すべき既存鋼構造部材の一部をなすウェブプレート１８の幅よりも僅かに小さい寸法で形成されている。
リブ部３４は、平板部３２がフランジプレート１６に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部３２の長さ方向の全長にわたって延在し、平板部３２の幅方向の中央に位置している。さらに、本実施の形態では、平板部３２の一定長さ毎に平板部３２の幅方向に延在するリブ部３６も設けられている。
平板部３２は低降伏点鋼から形成されている。
リブ部３４、３６は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成され、低降伏点鋼、一般鋼材、高降伏点鋼として、従来公知の様々な鋼材が使用可能である。
リブ部３４、３６は、溶接などにより平板部３２に予め取着され、一体化されている。
【００１０】
補強鋼材２０Ｂ（平板部３２）のウェブプレート１８への取り付けは、ドリルねじ２６を用いてなされ、電動式やエア式のドライバを用いることで平板部３２の厚さ方向の一方の面がウェブプレート１８にがたつくことなく密接した接合状態で簡単に確実に取り付けられる。
本実施の形態では、平板部３２に、ドリルねじ２６の下孔２６０２が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
なお、平板部２２は、柱梁接合部のところでは溶接により柱１２に固定されている。
また、補強鋼材２０Ａ、２０Ｂにより柱１２を補強したため、柱梁接合部（パネルゾーン）に加わる力も大きくなるため、柱梁接合部に一般の鋼材を溶接により取り付け、補強している。
【００１１】
第１の実施の形態の補強構造によれば、Ｈ型鋼からなる既存の柱１２よりも補強鋼材２０Ａ、２０Ｂの平板部２２、３２が早く降伏を生じ、塑性変形を生じる。そして、塑性変形は鋼製の骨組構造の耐力が上がらず変形が進むことになり、地震による建物の振動エネルギを吸収し建物の振動エネルギが低減される。すなわち、制振効果が発揮され、結果的に建物の変形は小さくなり、耐震安全性が向上する。
また、リブ部２４、３４、３６は平板部２２、３２の座屈を防止するように機能するため、平板部２２、３２によるエネルギ吸収効果を十分に期待でき、制振効果を十分に発揮させる上で有利となる。
また、フランジプレート１６およびウェブプレート１８は、補強鋼材２０Ａ、２０Ｂが取り付けられることにより大型化するが、リブ部２４、３４、３６が部分的に突出する構成であるため、外観上、平板部２２、３２の厚さ分だけ大型になり、補強されるフランジプレート１６およびウェブプレート１８が不必要に大型化して見栄えを損ねる不具合が抑制される。
また、電動式やエア式のドライバを用いて簡単に補強作業を行なえるので、溶接を必要とする従来の補強工法に比べ、建物内に飛散する火気の量を抑制でき、また、有資格者による作業を減少できるため人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、コストの低減化を図る上で有利となり、既存の部材を傷める不具合もなく、品質管理も簡単になされる。
【００１２】
なお、リブ部２４、３４、３６を低降伏点鋼で形成してもよいが、本実施の形態のように、リブ部２４、３４、３６を一般鋼材や高降伏点鋼で形成しておくと、平板部２２、３２の座屈を防止し、制振効果を十分に発揮させる上で有利となる。
【００１３】
つぎに、第２の実施の形態について説明する。
図３は、第２の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図を示している。
第２の実施の形態は補強鋼材２０の構成が第１の実施の形態と異なっている。
なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様な箇所、部材について同一の符号を付し、その説明を省略する。
柱１２はＨ型鋼からなり、補強鋼材２０Ｃにより対向するフランジプレート１６を補強するようにしている。
補強鋼材２０Ｃは平板部２２と、３つのリブ部２４、３８、３８とで構成されている。
１つのリブ部２４は、平板部２２の幅方向の中央に設けられ、２つのリブ部３８は平板部２２の幅方向の両側にそれぞれ設けられている。
リブ部２４、３８、３８は、平板部２２がフランジプレート１６に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部２２の長さ方向の全長にわたって延在している。
そして、平板部２２は低降伏点鋼から形成され、リブ部２４、３８は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成され、リブ部２４、３８、３８は、溶接などにより平板部２２に予め取着され、一体化されている。
平板部２２には、ドリルねじ２６の下孔２６０２が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
補強鋼材２０Ｃ（平板部２２）のフランジプレート１６への取り付けは、ドリルねじ２６を用いてなされる。
このような第２の実施の形態の補強構造によれば、第１の実施の形態と同様な効果が奏される。
【００１４】
つぎに、第３の実施の形態について説明する。
図４は、第３の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図を示している。
第３の実施の形態は補強鋼材２０の構成が第１の実施の形態と異なっている。
柱１２はＨ型鋼からなり、補強鋼材２０Ｄにより対向するフランジプレート１６を補強するようにしている。
補強鋼材２０Ｄは平板部２２と、３つのリブ部２４、４０、４０とで構成されている。
１つのリブ部２４は、平板部２２の幅方向の中央に設けられ、２つのリブ部４０は平板部２２の幅方向の両側にそれぞれ設けられている。
リブ部２４、４０、４０は、平板部２２がフランジプレート１６に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部２２の長さ方向の全長にわたって延在している。
そして、平板部２２は低降伏点鋼から形成され、リブ部２４は、前記低降伏点鋼よりも降伏点の高い一般鋼材、または、高降伏点鋼により形成され、リブ部２４は、溶接などにより平板部２２に予め取着され、一体化されている。
また両側のリブ部４０、４０は、平板部２２が曲げ加工されて一体に形成されており、あるいは平板部２２とリブ部４０、４０が溝型鋼で構成されていて当初から一体成形され、したがって、リブ部４０、４０は平板部２２と同一の低降伏点鋼で形成されている。
平板部２２には、ドリルねじ２６の下孔２６０２が予め形成され、補強作業の効率化が図られている。
補強鋼材２０Ｄ（平板部２２）のフランジプレート１６への取り付けは、ドリルねじ２６を用いてなされる。
このような第３の実施の形態の補強構造によれば、第１の実施の形態と同様な効果が奏される。
【００１５】
つぎに、第４の実施の形態について説明する。
図５は、第４の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図を示している。
第４の実施の形態は補強鋼材２０の構成と、ドリルねじ２６に代えて打ち込み鋲４６を用いた点が第１の実施の形態と異なっている。
柱１２はＨ型鋼からなり、補強鋼材２０Ｅにより対向するフランジプレート１６を補強するようにしている。
補強鋼材２０Ｅは平板部２２と、２つのリブ部４２、４２とで構成されている。
２つのリブ部４２、４２は平板部２２の幅方向の両側にそれぞれ設けられている。
リブ部４２、４２は、平板部２２がフランジプレート１６に取り付けられる面と反対の面から突設され、平板部２２の長さ方向の全長にわたって延在している。
リブ部４２、４２は、平板部２２が曲げ加工されることで一体に形成されており、あるいは平板部２２とリブ部４２、４２が溝型鋼で構成されていて当初から一体成形され、平板部２２と両側のリブ部４２、４２は同一の低降伏点鋼で形成されている。
補強鋼材２０Ｅ（平板部２２）のフランジプレート１６への取り付けは、打ち込み鋲４６を用いてなされる。
【００１６】
打ち込み鋲４６は、頭部と軸部とを有し、軸部の先端が鋭く尖った鋲であり、エア式やガス式などの打鋲機を用いて打ち込むことにより、下孔をあけていない鋼材にも、あたかも木材に釘を打ち込むように打ち込むことができる鋲である。本実施の形態では、下孔４４を平板部２２のみに形成しておき、フランジプレート１６には下孔を形成せずに打ち込み鋲４６を打ち込むようにしている。
より詳細は、平板部２２がフランジプレート１６に合わせられる面で下孔４４の周囲の箇所に座ぐり４４Ａが形成されている。打ち込み鋲４６は、フランジプレート１６の母材を押し除けてフランジプレート１６を貫入していく。そのため、打ち込み鋲４６が打ち込まれた箇所には、貫入していく側と突き抜けて出る側との双方に、膨出部１６０２がそれぞれ形成される。もし仮に、平板部２２がフランジプレート１６に合わせられる面で下孔４４の周囲の箇所に座ぐり４４Ａが形成されていなかったならば、膨出部１６０２により平板部２２がフランジプレート１６から浮き上がり、その結果、平板部２２とフランジプレート１６とが密接しないことにより補強効果が損なわれる。本実施の形態では、座ぐり４４Ａを設け、膨出部１６０２をこの座ぐり４４Ａの内側に収容し、平板部２２とフランジプレート１６とを密接させて意図した補強効果が得られるようにしている。
このような第４の実施の形態の補強構造によれば、第１の実施の形態と同様な効果が奏される。
【００１７】
なお、上述の実施の形態では、本発明の補強構造で鋼構造部材である柱を補強する場合について説明したが、本発明は、トラス構造、ブレース構造、ラーメン構造などの各種の鋼構造物の柱や梁、ブレースなどの鋼構造部材に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態の補強鋼材２０で補強された柱箇所の正面図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】第２の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図である。
【図４】第３の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図である。
【図５】第４の実施の形態は補強鋼材２０の説明図で図１のＡＡ断面に相当する柱の断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１２……柱、１６……フランジプレート、１８……ウェブプレート、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ……補強鋼材、２２、３２……平板部、２４、３４、３６、３８、４０……リブ部、２６……ドリルねじ、４６……打ち込み鋲。