(57)【要約】【課題】  梁部材に対して所望の接着面積を確保しつつ、既設梁柱架構と架構補強用面材との間でせん断力の伝達を確実に行うことが可能な、架構補強用面材を提案する。【解決手段】  両側に立設した柱部材２１，２１と当該両側の柱部材２１，２１に横設されている上下の梁部材２２，２３とから形成されている既設梁柱架構２０の内面に設置される架構補強用面材１０であって、前記既設梁柱架構２０の内面形状に合せて形成された枠部材１１と、前記枠部材１１を補強するためのブレース部材１６と、を備え、前記枠部材１１の上面には、前記上梁部材２２を抱持する凹部３０を形成する立上げ鋼板１５が、前記枠部材１１の前後方向の両端部で固定されていることを特徴とする、架構補強用面材１０。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側に立設した柱部材と当該両側の柱部材に横設されている上下の梁部材とから形成されている既設梁柱架構の内面に設置される架構補強用面材であって、
前記既設梁柱架構の内面形状に合せて形成された枠部材と、前記枠部材を補強するための枠補強部材と、を備え、
前記枠部材の上面には、前記上梁部材を抱持する凹部を形成する取付金具が、前記枠部材の面外方向の両端部で固定されていることを特徴とする、架構補強用面材。
【請求項２】
前記枠部材には、前記凹部を形成する前記取付金具の変形を抑止するための、凹部補強部材が備えられていることを特徴とする、請求項１に記載の架構補強用面材。
【請求項３】
前記既設梁柱架構と、前記既設梁柱架構の内面に設置される請求項１又は請求項２に記載の架構補強用面材との接合構造であって、
前記凹部により前記上梁部材を抱持し、且つ前記凹部と前記上梁部材との間に形成された間隙に充填材を充填して一体化することを特徴とする、架構補強用面材の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の耐震性を増加するために既設梁柱架構の内面に増設する補強用の架構補強用面材とその接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐震性が不十分であると判断された既設建物に対する一般的な補強構造としては、柱と梁から形成される既設梁柱架構の架構内面に、鉄骨により構成された長方形の枠部材の内部に鉄骨ブレース（枠補強部材）が設けられている、枠付補強架構（架構補強用面材）を増設することにより、既設建物の剛性と耐力とを増加させる補強構造がある。ここで、内面とは、左右の柱部材と上下の梁部材とにより囲まれる空間をいう。
【０００３】
従来、これらの枠付補強架構の既設建物への取り付けは、図４（ａ）に示すように、アンカー工法により行われていた。当該アンカー工法は、（１）アンカーボルト１２１を既設梁柱架構１２０の内面に所定のピッチにて打設するアンカー打設工程、（２）枠部材１１１のウェブ外周にスタッド１１２が所定間隔で設けられた枠付補強架構１１０を配置する面材配置工程、（３）既設梁柱架構１２０と枠付補強架構１１０との間に形成された空間１４０にスパイラル鉄筋１４１を配筋する配筋工程、（４）枠部材１１１と既設梁柱架構１２０の接合部に型枠１３０の設置を行う型枠工程、（５）枠部材１１１と既設梁柱架構１２０との間の空間１４０にモルタルの注入を行う注入工程、により行われていた（例えば特許文献１参照）。しかし、アンカーボルト１２１の打設の際に大きな騒音や振動が発生することとともに、作業工程が多く、また作業が煩雑で手間がかかるという問題点を有していた。そのため、騒音や振動が発生しない枠付補強架構の既設建物への取付方法として、接着工法により行う方法（例えば特許文献２参照）や取付金具を介して行う方法（例えば特許文献３参照）が開発され実用化に至っている。
【０００４】
前者の接着工法は、図４（ｂ）に示すように、既設梁柱架構２２０の梁部材又は柱部材と枠付補強架構２１０との間隙２４０に、エポキシ樹脂等の接着剤を注入して一体化を図る工法であり、Ｈ型鋼のフランジがそれぞれ長方形の外周面と内周面となるように構成された枠部材２１１を、所定の間隙２４０を有して既設梁柱架構２２０の内面に配置した後、注入する接着剤が流出することがないようにシール材２３０を、前記間隙２４０を密閉するように塗布して、接着剤を前記間隙２４０に注入することにより既設梁柱架構２２０と枠付補強架構２１０との一体化を図る工法である。
【０００５】
また、後者の取り付け金物を介する取付方法は、図５に示すように、既設梁柱架構３２０の梁部材又は柱部材を、断面コの字状の取付金具３１２の凹部３３０に挿入して、接着剤３４０などにより固定した後、当該取付金具３１２に鋼製ブロック３１１等の鋼製ブロック壁３１０を取り付ける工法である。取付金具３１２には、予め鋼製ブロック３１１の固定用金具として、固定用ボルト３１３が突設されており、この固定用ボルト３１３に鋼製ブロック３１１を取り付けることにより、鋼製ブロック壁３１０と既設梁柱架構３２０との一体化が可能となる。
【特許文献１】特開２００１−１３２２４０号公報（［０００６］−［００２４］、図１）
【特許文献２】特開平１１−７１９０６号公報（［００１６］−［００１９］、図１）
【特許文献３】特開昭５８−１４６６６３号公報（第１頁右欄２０行目−第２頁左下欄２行目、第２図−第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、梁幅が細い既設梁柱架構では、前記の接着工法により取り付けた場合、梁下面のみでは必要とされる接着面積が確保されないために既設梁柱架構と枠付補強架構との間でせん断力の伝達が十分になされず、十分な補強ができないという問題点を有している。また、特に枠部材上面と梁部材との接着に関して、接着剤自体の沈降や硬化に伴う自己収縮が起こるので、梁下の接合部に空隙が生じる可能性があるという問題点を有している。
【０００７】
一方の取付金具３１２による工法は、取付金具３１２により形成された凹部３３０に梁部材を挿入して固定するため、梁部材の側面での接着も行われ、所定の接着面積を確保することが可能であるが、取付金具３１２と鋼製ブロック壁３１０との固定用ボルト３１３により２点でしか結合されておらず、両ボルト３１３，３１３による固定点Ａ，Ａの固定幅ｘ’が狭く、面外方向の回転に対する固定度が低いという問題点を有している。つまり、地震時の水平力が当該既設梁柱架構３２０に加わった場合に、この固定用ボルト３１３による接合部が損傷したり面外方向に回転を起こしてせん断抵抗できない可能性がある。
【０００８】
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、梁部材に対して所望の接着面積を確保しつつ、既設梁柱架構と架構補強用面材との間でせん断力の伝達を確実に行うことが可能な、架構補強用面材を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために本発明は、両側に立設した柱部材と当該両側の柱部材に横設されている上下の梁部材とから形成されている既設梁柱架構の内面に設置される架構補強用面材であって、前記既設梁柱架構の内面形状に合せて形成された枠部材と、前記枠部材を補強するための枠補強部材と、を備え、前記枠部材の上面には、前記上梁部材を抱持する凹部を形成する取付金具が、前記枠部材の面外方向の両端部で固定されていることを特徴とする、架構補強用面材である。
【００１０】
かかる架構補強用面材は、枠部材の上面に、梁部材を抱持する凹部が形成されていることにより、架構補強用面材の既設梁柱架構への接着において、梁部材下面の面積に加えて、梁部材の側面の一部に関しても、接着を行うため、梁部材が細い既設梁柱架構に関しても、所望の接着面積を確保することができ、既設梁柱架構と架構補強用面材との一体化を確実に行うことが可能となる。また、取付金具の枠部材への接合は、枠部材上面の前後両端部において固定されているため、枠部材と一体となって、既設梁柱架構に加わる応力を吸収するとともに、面外方向への回転を抑止することが可能となる。
また、前記枠部材には、前記凹部を形成する前記取付金具の変形を抑止するための、凹部補強部材が備えられていれば、グラウト注入による圧力や何らかの負荷が当該凹部に加わることによる凹部の変形を防止することができるため好適である。
【００１１】
さらに、前記既設梁柱架構への前記架構補強用面材の接合構造は、前記凹部により前記上梁部材を抱持し、且つ前記凹部と前記上梁部材との間に形成された目地部に充填材を充填して一体化することを特徴としている。
ここで、抱持とは、凹部に上梁部材が所定の間隙を有して挿入された状態をいい、当該間隙に充填材を充填することにより上梁部材と架構補強用面材の一体化が可能となっている。また、充填材は、前記既設梁柱架構と架構補強用面材との間隙に充填後、硬化することで両者を一体化することが可能であれば、限定されるものではなく、モルタルやグラウト材等の他、エポキシ樹脂系接着剤やウレタン樹脂系接着剤等を使用してもよい。
【００１２】
かかる既設梁柱架構への架構補強用面材の接合構造は、施工時において、梁部材と凹部との目地部が開口された状態で充填材の充填を行うことが可能なため、当該開口部から、充填材の充填状況を確認しながら充填材の充填を隙間なく確実に行うことができるため、既設梁柱架構と架構補強用面材との接合を確実に行い、せん断力の伝達を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の架構補強用面材及び架構補強用面材の接合構造によれば、充填材の充填を容易に確認することができ、かつ、必要な接着面積を確保することができるため、架構補強用面材と既設梁柱架構との間でのせん断力の伝達を確実に行い、耐震性が不十分であると判断された既設建物の補強を確実に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
本実施の形態では、既設建物の耐震強度を増加することを目的として、既設建物の各既設梁柱架構の内面に、架構補強面材である枠付補強架構を設置する場合について述べる。
図１は、本実施の形態にかかる枠付補強架構１０の全体を示す斜視図であり、図２は、枠付補強架構１０と上梁部材２２との接合部分を示す断面図である。なお、説明における前後左右は、図１に示した方向で統一するものとする。
【００１６】
［構成］
既設梁柱架構２０は、左右に立設した柱部材２１（図１では右側の柱部材のみ記載）と、当該柱部材２１に横設されている上下の梁部材２２，２３とから形成されている。また、上下の梁部材２２，２３には、床部材２４（図１では下側の床部材のみ記載）が一体に接合されている。なお、本実施の形態では、上下の梁部材２２，２３ともにその前後の厚みが薄く、柱部材２１の厚みの１／３程度の既設建物について説明する。
【００１７】
また、枠付補強架構１０は、鉄骨材により構成される四周の枠部材１１と、枠部材１１を補強するための鉄骨材であるブレース部材（枠補強部材）１６と、枠部材１１の上端前後に設置された断面がＬ字型形状の鋼板からなる立上げ鋼板（取付金具）１５とから構成されている。
【００１８】
枠部材１１は、Ｈ型鋼からなり、当該Ｈ型鋼のフランジ面が既設梁柱架構２０に当接するように、左右に立設された垂直部材１４と、垂直部材１４の上下端に横設された上下の水平部材１２，１３により長方形形状に形成されている。上下の水平部材１２，１３の左右端には、接合鋼板１７が、Ｈ型断面の開口面を閉塞して台形形状となるように取り付けられている。なお、下側水平部材１３の下梁部材２３と当接する側のフランジの幅は、下梁部材２３の前後の厚みよりも所定の長さだけ広い幅として、枠付補強架構１０と既設梁柱架構２０との一体化に必要とされる接着面積が確保される構成とする。また、枠部材１１の材料としては、枠付補強架構１０に必要とされる耐力を発現することが可能であれば、Ｈ型鋼に限定されるものではない。
【００１９】
図２に示すように、立上げ鋼板１５は、上側水平部材１２の上梁部材２２側の上フランジ１２ａの前後方向（面外方向）の両端部に溶接接合されており、前後の立上げ鋼板１５，１５と上フランジ１２ａの上面とにより、凹部３０が形成されるように構成されている。立上げ鋼板１５は、厚さが上フランジ１２ａの厚さと同程度で、長さは上側水平部材１２の左右延長と同じ長さを有し、さらに高さは、上側水平部材１２の上面と上梁部材２２下面との接着面に当該立上げ鋼板１５，１５の接着面積を加えることにより、上梁部材２２と枠付補強架構１０との一体化に必要な接着面積が確保できる所望の高さを有した鋼板から構成されている。また、前後の立上げ鋼板１５の上端の間隔は、既設梁柱架構２０の上梁部材２２の幅よりも広く、枠付補強架構１０を既設梁柱架構２０の内面に設置した状態で、上梁部材２２の前後と立上げ鋼板１５の上端との間に所定の開口部３２が形成される（図２参照）。
【００２０】
そして、上側水平部材１２の上下のフランジ１２ａ，１２ｂの間には、立上げ鋼板１５の変形を抑止するリブプレート（凹部補強部材）１５ａが所定の間隔を有して設置されている。リブプレート１５ａは、上辺の長さが上側水平部材１２のウェブ１２ｃから立上げ鋼板１５の折れ曲げ点までの長さであり、一方の下辺の長さはウェブ１２ｃから下フランジ１２ｂ先端までの長さであり、また高さはウェブ１２ｃの高さと同等の台形形状の鋼板からなる。
【００２１】
なお、立上げ鋼板１５の形状寸法は、上梁部材２２と枠付補強架構１０の接合に必要な接着強度及び剛性を確保できるように、想定される応力に応じて適宜調整する。また、リブプレート１５ａの取り付け方法も限定されるものではなく、例えば、溶接接合により行うなど、適宜選定して行う。さらに、リブプレート１５ａの設置間隔及び箇所数は、立上げ鋼板１５の耐力と立上げ鋼板１５に加わる応力との関係から随時設定されるものとする。
【００２２】
ブレース部材１６は、枠部材１１の一方の角から対角に向かって斜め方向に配設される部材である。ここで、ブレース部材１６と枠部材１１との接合は、溶接により行う。なお、本実施の形態では、ブレース部材１６を１本のＨ型鋼により構成するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、ダンパー付ブレースを使用しても良い。また、ブレース部材１６を枠部材１１の対角線状に１本配設するものとしたが、これに限定されるものではなく、ブレース部材１６に必要とされる強度や枠付補強架構１０の設置箇所の使用目的により、いわゆるＫ型ブレース工法、Ｖ型ブレース工法、Ｘ型ブレース工法等の構成としてもよい。
【００２３】
枠付補強架構１０は、上側水平部材１２の上面に形成された凹部３０により所定の間隙３１を有して上梁部材２２を抱持するとともに（図２参照）、下梁部材２３と下側水平部材１３との間にも所定の間隙を有して設置される。そして、これらの枠付補強架構１０と既設梁柱架構２０との間に形成された各間隙に充填材を充填することにより枠付補強架構１０と既設梁柱架構２０との一体化を図っている。ここで、左右の柱部材２１，２１と左右の垂直部材１４との当接部に関しては、必要に応じて充填を行い、接合を行うものとする。
【００２４】
なお、凹部３０への充填材の注入は、立上げ鋼板１５の上端と上梁部材２２との間に形成された開口部３２から行うものとし、開口部３２から充填状況を確認しながら、上梁部材２２の側面の所定の位置に充填材が上昇するまで行う。一方、枠付補強架構１０と左右の柱部材２１，２１及び下梁部材２３との間隙への充填材の注入は、充填材注入用の図示しない型枠を、当該間隙を閉塞するように間隙の前後に設置した上で行う。この時、型枠には上方に空気抜き孔が設けられており、この空気抜き孔から充填材が流出することで、充填が完了する。ここで、間隙に充填する充填材の材質は、限定されるものではなく、例えばエポキシ樹脂等の接着剤やセメント系充填材、若しくはこれ等を組み合わせて充填する等、適宜選定して使用するものとする。
【００２５】
［作用及び効果］
本発明による枠付補強架構１０は、予め上方に凹部３０が形成されており、この凹部３０を利用して充填材の注入を行うため、上梁部材２２と上側水平部材１２との間隙３１を密封する必要がなく、型枠作業の手間が省けるため、工期の短縮が可能となる。
【００２６】
また、上梁部材２２と上側水平部材１２との間隙３１への充填材の注入に関して、充填材を上方から充填材の自重により注入し、上梁部材２２の前後側面の所定の高さに充填材が上昇するまで行うため、確実に上梁部材２２の直下への充填を行うことができる。
【００２７】
また、充填材の注入作業時には、上梁部材２２の側面と立上げ鋼板１５との間に開口部３２が形成されているため、充填状況の確認をしながら確実に充填することが可能となる。そのため、打音調査による充填の確認の必要がなく、手間が省けるとともに、打音による騒音を発することがないため、供用中の建物の補強工事にも有効である。
【００２８】
また、梁の厚みが薄く、梁の下面のみでは必要とされる接着面積が確保できないような既設建物に関しても、上梁部材２２の側面の所定の位置まで充填材を注入して接着するため、所望の接着面積を確保することが可能となる。
【００２９】
また、凹部３０の構成も、従来の枠付補強架構１０の上側水平部材１２の上フランジ１２ａの両端に立上げ鋼板１５を溶接して立設するのみのため、枠付補強架構１０の製造において、特別な手間を要することなく製造することが可能である。なお、この構成により凹部３０は、上フランジ１２ａと前後の立上げ鋼板１５とが一体となって、上梁部材２２に直接接合されているため、既設梁柱架構２０と枠付補強架構１０との接合部において発生する各種応力が、当該凹部３０の一部に集中することなく、直接枠付補強架構１０に伝達されることが可能となる。また、上フランジ１２ａの両端の固定点Ａ，Ａにおいて立上げ鋼板１５を溶接する構成のため、両固定点Ａ，Ａの固定幅ｘが比較的広く、面外方向（前後方向）への回転に対する固定度が高い構成となる。
【００３０】
また、枠付補強架構１０は、その上側水平部材１２の上面前後に立設された立上げ鋼板１５により上梁部材２２を抱持しているため、枠付補強架構１０と既設梁柱架構２０との一体化が成される前であっても、立上げ鋼板１５により枠付補強架構１０が倒れることを防止し、安全性が確保される。
【００３１】
さらに、立上げ鋼板１５の変形を抑止するリブプレート１５ａを有しているため、立上げ鋼板１５に大きな負荷が加わった場合でも、立上げ鋼板１５に加わる応力を当該リブプレート１５ａが吸収して変形することがなく、枠付補強架構１０と既設梁柱架構２０とが分離することがない。したがって、例えば充填材の注入により、立上げ鋼板１５の上端が、フランジ１２ａとの接合部を軸として、前後に広がるような応力が加わった場合でも、立上げ鋼板１５の下部をリブプレート１５ａが支えているため、それを抑止することができる。なお、リブプレート１５ａの形状は台形に限定されるものではなく、例えば、立上げ鋼板１５の前後まで覆うことが可能な形状であればさらに強固に立上げ鋼板１５の変形を抑止することが可能であり、状況に応じて適宜設定すればよい。また、立上げ鋼板１５の補強として、立上げ鋼板１５の隅角部の内側に、三角形状の鋼板からなる三角リブ１５ｂを配設する場合があり、この構成により、立上げ鋼板１５が前後へ広がることを抑止するとともに、この三角リブ１５ｂがシアーキーの役目も果たし、枠部材１１の表面でのすべりを防止することが可能となる。
【００３２】
＜第２の実施の形態＞
図３は、第２の実施の形態に係る、枠付補強架構と梁部材との接合部分を示す側面図である。
【００３３】
第２の実施の形態に係る枠付補強架構１０’は、図３に示すように、上側水平部材１２の上フランジ１２ａにコの字型断面を有する立上げ鋼材（取付金具）１５’を、その開口面が上側に向くように設置することにより、凹部３０を形成し上梁部材２２を抱持することを可能とする構成である。
【００３４】
ここで、立上げ鋼材１５’は、上フランジ１２ａの前後方向（面外方向）両端部において溶接接合されて、枠部材１１と強固に一体となっている。したがって、立上げ鋼板１５’は、上フランジ１２ａの面により支えられているため、地震等により当該凹部３０に加わる応力は、上フランジ１２ａの面で吸収し、枠付補強架構１０’に伝達され、既設梁柱架構２０の補強が可能となっている。
【００３５】
なお、第２の実施の形態に係る枠付補強架構１０'のその他の構成及び既設梁柱架構２０への接合構造は、第１の実施の形態と同様なため、詳細な説明は省略する。また、第２の実施の形態に係る枠付補強架構１０’とその接合構造による作用及び効果についても、第１の実施の形態と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００３６】
以上、本発明について、好適な実施形態の例を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、ブレース部材を有する枠付補強架構を架構補強用面材として使用するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、鉄板パネルにより架構補強用面材を形成する等、架構補強用面材の構成は、状況に応じて適宜決定されることはいうまでもない。
【００３７】
また、凹部を上側水平部材の全延長について形成するものとしたが、枠付補強架構と既設梁柱架構との接着に必要な強度を発現することが可能であれば、部分的に形成するものとしてもよい。
また、上梁部材に対して、上側水平部材に凹部を形成して枠付補強架構を取り付けるものとしたが、必要に応じて左右の垂直部材や下側水平部材に凹部を形成し、柱部材や下梁部材を抱持して接着する構成としてもよい。
【００３８】
さらに、本実施の形態では、枠部材として、上下の水平部材と左右の垂直部材により長方形に形成されたものを使用するものとしたが、枠部材の形状は、長方形に限定されるものではなく、例えば、ハンチを有する形状とする等、既設梁柱架構の形状に応じて適宜形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施の形態に係る枠付補強架構の全体を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る枠付補強架構と梁部材との接合部分を示す側面図である。
【図３】第２の実施の形態に係る枠付補強架構と梁部材との接合部分を示す側面図である。
【図４】従来の枠付補強架構の既設梁柱架構への取り付け状況を示す断面図であり、（ａ）はアンカー工法を示し、（ｂ）は接着工法を示す。
【図５】従来の鋼製ブロック壁の既設梁柱架構への取り付け状況を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    枠付補強架構（架構補強用面材）
１１    枠部材
１２    上側水平部材
１５    立上げ鋼板（取付金具）
１５ａ  リブプレート（凹部補強部材）
１６    ブレース部材（枠補強部材）
２０    既設梁柱架構
２１    柱部材
２２    上梁部材
２３    下梁部材
３０    凹部
３１    間隙
３２    開口部
【図１】
2005226238.tif 000003
【図２】
2005226238.tif 000004
【図３】
2005226238.tif 000005
【図４】
2005226238.tif 000006
【図５】
2005226238.tif 000007