(57)【要約】【課題】梁の下側の引張耐力を向上でき、かつ、溶接を使用しない柱梁接合部の補強方法および補強構造を提供する。【解決手段】鋼材からなる柱２と梁４を接合してなる柱梁接合部の補強方法であって、柱２と梁４の下側８とにエンドプレート１２，１６をボルト１４，１８でそれぞれ固定し、梁４の下側８に作用する引張力に抵抗するための鋼棒２０を両エンドプレート１２，１６間に張設する。鋼棒２０は長尺ボルト状をなし、頭部とネジ部を両端に有しており、鋼棒２０を梁側のエンドプレート１６に設けた孔から挿通して、ネジ部を柱側のエンドプレート１２に設けたネジ孔に螺合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材からなる柱と梁を接合してなる柱梁接合部の補強方法であって、
前記柱と前記梁の下側とにエンドプレートをボルトでそれぞれ固定し、
前記梁の下側に作用する引張力に抵抗するための鋼棒を前記両エンドプレート間に張設したことを特徴とする柱梁接合部の補強方法。
【請求項２】
前記鋼棒は長尺ボルト状をなし、頭部とネジ部を両端に有しており、前記鋼棒を前記梁側のエンドプレートに設けた孔から挿通して、前記ネジ部を前記柱側のエンドプレートに設けたネジ孔またはナットに螺合することを特徴とする請求項１に記載の柱梁接合部の補強方法。
【請求項３】
前記鋼棒の頭部を前記梁側のエンドプレートに対して接離可能に配置したことを特徴とする請求項２に記載の柱梁接合部の補強方法。
【請求項４】
鋼材からなる柱と梁を接合してなる柱梁接合部の補強構造であって、
前記柱と前記梁の下側とにボルトでそれぞれ固定されたエンドプレートと、
前記両エンドプレート間に張設され、前記梁の下側に作用する引張力に抵抗するための鋼棒とを備えることを特徴とする柱梁接合部の補強構造。
【請求項５】
前記鋼棒は長尺ボルト状をなし、頭部とネジ部を両端に有しており、前記鋼棒を前記梁側のエンドプレートに設けた孔から挿通して、前記ネジ部を前記柱側のエンドプレートに設けたネジ孔またはナットに螺合したことを特徴とする請求項４に記載の柱梁接合部の補強構造。
【請求項６】
前記鋼棒の頭部を前記梁側のエンドプレートに対して接離可能に配置したことを特徴とする請求項５に記載の柱梁接合部の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼構造物の柱梁接合部の補強方法および補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、既設鋼構造物の柱梁接合部の耐力や靭性を増大させるために、主に以下の（１）〜（３）に示す耐震補強方法を採用している（例えば、非特許文献１、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
（１）梁の上フランジをカバープレートで補強する。
（２）部材端部にハンチ等を設置する。
（３）梁の下フランジに新設部材を設置する。
ただし、これらの耐震補強方法は、すべて現場溶接による方法である。
【０００４】
現場溶接を屋内で行う場合には、溶接作業を行える環境などに整える必要があるため、とりわけ柱梁接合部の多い高層・超高層鋼構造建築物にとっては多大なコストと手間を要することになる。また、柱梁接合部の補強は、最も施工困難な上向き溶接を避けられないため、溶接作業者の技量に左右され、一定の溶接品質を確保しにくい。そのため、現場溶接を伴わない溶接なしの耐震補強方法の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「既存鉄骨造建築物の耐震改修施工マニュアル  改訂版」、日本建築防災協会発行、建設省住宅局建築指導課・社団法人日本鋼構造協会・財団法人日本建築防災協会共同編集、２００７年１０月
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−６１９９４号公報
【特許文献２】特開２０００−１９９２７０号公報
【特許文献３】特開２００８−２６１０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図５（Ａ１）に示すように、角形鋼管柱２とＨ形鋼梁４とからなり、上フランジ６の上面にＲＣ（鉄筋コンクリート）床板１０が設けられた柱梁接合部において、地震発生時にモーメントＭ１が作用してＨ形鋼梁４の上フランジ６側に引張力が生じると、この引張力にはほぼＨ形鋼梁４だけで抵抗することになる。この場合、図５（Ａ２）に示すように、この梁の中立軸はＨ形鋼梁４の中央、つまり高さｈの１／２に位置する。
【０００８】
一方、図５（Ｂ１）に示すように、モーメントＭ２が作用して上フランジ６側に圧縮力が生じると、この圧縮力に対しては上フランジ６とＲＣ床板１０とによって抵抗可能なため、図５（Ｂ２）に示すように、中立軸の位置が上昇することになる。この場合、Ｈ形鋼梁４の下側の下フランジ８は図５（Ａ１）の状況よりも大きい引張力を負担することになり、下フランジ８で破断するおそれがある。
【０００９】
このため、梁の下側の引張耐力を向上でき、かつ、溶接を使用しない柱梁接合部の耐震補強技術の開発が望まれていた。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、梁の下側の引張耐力を向上でき、かつ、溶接を使用しない柱梁接合部の補強方法および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】
【００１１】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る柱梁接合部の補強方法は、鋼材からなる柱と梁を接合してなる柱梁接合部の補強方法であって、前記柱と前記梁の下側とにエンドプレートをボルトでそれぞれ固定し、前記梁の下側に作用する引張力に抵抗するための鋼棒を前記両エンドプレート間に張設したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る柱梁接合部の補強方法は、上述した請求項１において、前記鋼棒は長尺ボルト状をなし、頭部とネジ部を両端に有しており、前記鋼棒を前記梁側のエンドプレートに設けた孔から挿通して、前記ネジ部を前記柱側のエンドプレートに設けたネジ孔またはナットに螺合することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３に係る柱梁接合部の補強方法は、上述した請求項２において、前記鋼棒の頭部を前記梁側のエンドプレートに対して接離可能に配置したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項４に係る柱梁接合部の補強構造は、鋼材からなる柱と梁を接合してなる柱梁接合部の補強構造であって、前記柱と前記梁の下側とにボルトでそれぞれ固定されたエンドプレートと、前記両エンドプレート間に張設され、前記梁の下側に作用する引張力に抵抗するための鋼棒とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項５に係る柱梁接合部の補強構造は、上述した請求項４において、前記鋼棒は長尺ボルト状をなし、頭部とネジ部を両端に有しており、前記鋼棒を前記梁側のエンドプレートに設けた孔から挿通して、前記ネジ部を前記柱側のエンドプレートに設けたネジ孔またはナットに螺合したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項６に係る柱梁接合部の補強構造は、上述した請求項５において、前記鋼棒の頭部を前記梁側のエンドプレートに対して接離可能に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る柱梁接合部の補強方法によれば、鋼材からなる柱と梁を接合してなる柱梁接合部の補強方法であって、前記柱と前記梁の下側とにエンドプレートをボルトでそれぞれ固定し、前記梁の下側に作用する引張力に抵抗するための鋼棒を前記両エンドプレート間に張設したので、梁の下側の引張耐力を向上でき、かつ、溶接を使用しない柱梁接合部の補強方法を提供することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、本発明に係る柱梁接合部の補強構造によれば、鋼材からなる柱と梁を接合してなる柱梁接合部の補強構造であって、前記柱と前記梁の下側とにボルトでそれぞれ固定されたエンドプレートと、前記両エンドプレート間に張設され、前記梁の下側に作用する引張力に抵抗するための鋼棒とを備えるので、梁の下側の引張耐力を向上でき、かつ、溶接を使用しない柱梁接合部の補強構造を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明に係る柱梁接合部の補強構造の正面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿った図である。
【図４】図４は、図２のＣ−Ｃ線に沿った図である。
【図５】図５は、柱梁接合部で発生する曲げモーメントによる中立軸の変化を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る柱梁接合部の補強方法および補強構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００２１】
図１および図２に示すように、角形鋼管（鋼材）からなる柱２の左右にＨ形鋼（鋼材）からなるＨ形鋼梁４が接合してある。Ｈ形鋼梁４は上フランジ６と下フランジ８とを具備する。上フランジ６の上面にはＲＣ床板１０が設置してある。
【００２２】
本発明に係る柱梁接合部の補強方法の手順としては、まず、柱２の左右側面にエンドプレート１２を高力六角ボルト１４で固定し、Ｈ形鋼梁４の下フランジ８の下側にエンドプレート１６を高力六角ボルト１８で固定する。続いて、下フランジ８に作用する引張力に抵抗するための鋼棒２０を両エンドプレート１２、１６間に水平に張設する。こうすることで、本発明に係る柱梁接合部の補強構造１００が得られる。
【００２３】
図３および図４に示すように、エンドプレート１２は、鋼棒２０を設置するためのネジ孔３４を有しており、その上縁に張り出した台形状の水平プレート２２を介して、Ｈ形鋼梁４の下フランジ８の下側に高力六角ボルト１４で固定するようにする。また、柱２の左右のエンドプレート１２の前後の両縁どうしは、柱２の前後外側に水平に張設した鋼棒２４で連結する。この鋼棒２４は、両端にネジ部を有する長尺ボルト状をなしており、両端にナット２６を締結してエンドプレート１２を連結する。
【００２４】
こうすることで、エンドプレート１２は、引張力に抵抗するための鋼棒２０の設置用途と柱上端部の座屈防止機能を兼ねることができる。なお、本実施例では、柱２の前後外側に各々上下３本の鋼棒２４を張設した場合を示しているが、この鋼棒２４の本数や配置態様はこれに限るものではない。
【００２５】
また、梁４の下側のエンドプレート１６は、その上縁に設けた矩形状の水平プレート２８を介して、Ｈ形鋼梁の下フランジ８の下側に高力六角ボルト１８で固定するようにする。この場合、エンドプレート１６と水平プレート２８との間に設けた三角形状のリブプレート３０を挟んだ前後両側で固定する。
【００２６】
鋼棒２０は、図４に示すように、長尺ボルト状をなし、頭部２０ａとネジ部２０ｂを両端に有している。鋼棒２０を梁側のエンドプレート１６に設けた挿通孔から挿通して、ネジ部２０ｂを柱側のエンドプレート１２に設けたネジ孔３４に螺合する。なお、本実施例では、梁の下側の前後にそれぞれ上下２本の鋼棒２０を張設した場合を示している。この鋼棒２０の本数、径、強度についてはこれに限るものではなく、耐震補強に必要な耐力に応じて適宜選択することができる。
【００２７】
ここで、鋼棒２０の頭部２０ａは、梁側のエンドプレート１６に対して座金を介して所定の間隔をあけて接離可能に配置する。また、梁側のエンドプレート１６に設ける挿通孔の径は、鋼棒２０の径よりも若干大径に形成する。このようにすることで、梁４の下フランジ８が圧縮力を受けると、梁側のエンドプレート１６だけが柱２に近づく方向に変位して、相対的に鋼棒２０の頭部２０ａはエンドプレート１６から離れるようになる。この場合、圧縮力には梁４の下フランジ８のみが抵抗することになり、鋼棒２０が負担することはない。
【００２８】
一方、下フランジ８が引張力を受けると、梁側のエンドプレート１６は柱２から遠ざかる方向に変位するため、梁側のエンドプレート１６と鋼棒２０の頭部２０ａは当接状態となり、鋼棒２０は下フランジ８と共に引張力に抵抗するようになる。
【００２９】
なお、鋼棒２０と柱側のエンドプレート１２との固定は、上記の固定方法に限るものではなく、例えば、エンドプレート１２にナットおよび貫通孔を有する補助プレートを取り付け、このナットに鋼棒２０のネジ部２０ｂを螺合させる態様としてもよい。
【００３０】
このように、本発明によれば、梁の下側の引張耐力を向上でき、かつ、現場で溶接を使わずに柱梁接合部の耐力や靭性などの耐震性能を増強することができる。また、工場製作したエンドプレート１２、１６を現場でボルトと鋼棒を用いて取り付けるだけでよいことから、低コストで容易に施工することができる。さらに、既存の柱梁接合部に溶接などによる熱を与えないので、既存構造への影響を低く抑えた状態で耐震補強することができる。
【００３１】
また、鋼棒２０は引張力しか受けないので座屈を考慮する必要がない。このため、小断面の鋼棒で構成でき、梁下フランジ８の引張耐力を向上する部材として経済的な設計が可能である。
【００３２】
また、地震後の点検においてエンドプレート、鋼棒、ボルトといった部材に損傷などが発見された場合には、これらを簡単に取り替えることができる。あるいは損傷箇所などに溶接補強を施してもよく、これにより部材の取替コストや手間を大幅に低減することが可能である。
【００３３】
以上説明したように、本発明に係る柱梁接合部の補強方法によれば、鋼材からなる柱と梁を接合してなる柱梁接合部の補強方法であって、前記柱と前記梁の下側とにエンドプレートをボルトでそれぞれ固定し、前記梁の下側に作用する引張力に抵抗するための鋼棒を前記両エンドプレート間に張設したので、梁の下側の引張耐力を向上でき、かつ、溶接を使用しない柱梁接合部の補強方法を提供することができる。
【００３４】
また、本発明に係る柱梁接合部の補強構造によれば、鋼材からなる柱と梁を接合してなる柱梁接合部の補強構造であって、前記柱と前記梁の下側とにボルトでそれぞれ固定されたエンドプレートと、前記両エンドプレート間に張設され、前記梁の下側に作用する引張力に抵抗するための鋼棒とを備えるので、梁の下側の引張耐力を向上でき、かつ、溶接を使用しない柱梁接合部の補強構造を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明に係る柱梁接合部の補強方法および補強構造は、溶接を使わずに柱梁接合部の耐震性能の向上を図るのに有用であり、特に、大規模地震時の被害を大幅に軽減するのに適している。
【符号の説明】
【００３６】
２  柱
４  梁
６  上フランジ
８  下フランジ
１０  ＲＣ床板
１２，１６  エンドプレート
１４，１８  高力六角ボルト（ボルト）
２０，２４  鋼棒
２０ａ  頭部
２０ｂ  ネジ部
２２，２８  水平プレート
２６  ナット
３０  リブプレート
３４  ネジ孔
１００  柱梁接合部の補強構造
【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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