(57)【要約】【課題】溶接を使用せず、しかも柱への加工を行わない簡易な梁端補強方法および梁端補強構造を提供する。【解決手段】鋼材からなる柱２の少なくとも両側に接合される梁端４を補強する方法であって、各梁端４の下側に固定部材１０をボルト接合し、固定部材１０間に緊張材１２を配設して、緊張材１２を緊張させるようにする。こうすることで、緊張材１２は梁端の下フランジの引張応力に抵抗し、圧縮応力には抵抗しないため、梁端の引張破壊性状を効果的に改善することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材からなる柱の少なくとも両側に接合される梁端を補強する方法であって、
前記各梁端の下側に固定部材をボルト接合し、前記固定部材間に緊張材を配設して、前記緊張材を緊張させることを特徴とする梁端補強方法。
【請求項２】
一方の前記固定部材が前記緊張材の両端部を係止する端部係止部を有して構成されるとともに、他方の前記固定部材が前記緊張材の延在方向を転換するための方向転換部を有して構成され、前記固定部材間に少なくとも一本の前記緊張材を配設して、前記緊張材を緊張させることを特徴とする請求項１に記載の梁端補強方法。
【請求項３】
前記梁端は、柱の前後左右の四方に接合してあり、いずれか一つの前記固定部材が前記緊張材の両端部を係止する端部係止部を有して構成されるとともに、残りの三つの前記固定部材が前記緊張材の延在方向を転換するための方向転換部を有して構成され、前記四つの固定部材間に少なくとも一本の前記緊張材を配設して、前記緊張材を緊張させることを特徴とする請求項１または２に記載の梁端補強方法。
【請求項４】
鋼材からなる柱の少なくとも両側に接合される梁端を補強する構造であって、
前記各梁端の下側にボルト接合された固定部材と、前記固定部材間に緊張して配設された緊張材とを備えることを特徴とする梁端補強構造。
【請求項５】
一方の前記固定部材が前記緊張材の両端部を係止する端部係止部を有して構成されるとともに、他方の前記固定部材が前記緊張材の延在方向を転換するための方向転換部を有して構成されることを特徴とする請求項４に記載の梁端補強構造。
【請求項６】
前記梁端は、柱の前後左右の四方に接合してあり、いずれか一つの前記固定部材が前記緊張材の両端部を係止する端部係止部を有して構成されるとともに、残りの三つの前記固定部材が前記緊張材の延在方向を転換するための方向転換部を有して構成されることを特徴とする請求項４または５に記載の梁端補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼構造物の梁端補強方法および梁端補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１９９５年に発生した阪神淡路大震災では、鉄骨骨組が入力地震動に対して、十分な塑性変形によるエネルギー吸収を発揮する以前に梁端接合部で破壊し、数多くの建物が致命的な被害を受けた。梁端接合部の補強は、地震多発地帯に位置するわが国の既存鉄骨建物にとって喫緊の課題といえる。
【０００３】
梁端接合部の一般的な補強方法としては、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、カバープレートによる補強、水平ハンチによる補強、梁下に部材やスチフナーを新設して補強する方法が知られているが（例えば、非特許文献１参照）、いずれも現場溶接を使用する。現場溶接は上向き溶接や火気養生が必要となり、既存建物への施工方法としては好ましくない。
【０００４】
一方、溶接を使用しない補強方法として、柱梁間に、方杖材やスチフナー部材をボルト接合で設置する補強方法が考案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかし、いずれの方法も柱材への孔空け等の加工が必要となり、柱耐力の低下が懸念されることや、方杖補強方式では、方杖材が天井を貫通して室内に露出することから美観を損ねる場合がある。
【０００５】
また、この他に、柱梁接合部に楔デバイスを設置する補強技術が知られているが（例えば、非特許文献２、３参照）、構造が比較的複雑であることから施工が困難となるおそれがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【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
【非特許文献２】「楔デバイス付柱梁接合部を有する架構の地震後残留変位」、高松隆夫他、鋼構造年次論文報告集第１８巻、ｐｐ．４７−５４、２０１０年１１月
【非特許文献３】「ノンコンプレッション方杖によるパネル降伏型柱梁接合部の補強設計」、高松隆夫他、鋼構造年次論文報告集第１８巻、ｐｐ．２９９−３０６、２０１０年１１月
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２３５８２７号公報
【特許文献２】特開２００６−１６８１４号公報
【特許文献３】特開２００２−３５６９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このため、溶接を使用せず、しかも柱への加工を行わない簡易な梁端補強技術の開発が望まれていた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、溶接を使用せず、しかも柱への加工を行わない簡易な梁端補強方法および梁端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】
【００１０】
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に係る梁端補強方法は、鋼材からなる柱の少なくとも両側に接合される梁端を補強する方法であって、前記各梁端の下側に固定部材をボルト接合し、前記固定部材間に緊張材を配設して、前記緊張材を緊張させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る梁端補強方法は、上述した請求項１において、一方の前記固定部材が前記緊張材の両端部を係止する端部係止部を有して構成されるとともに、他方の前記固定部材が前記緊張材の延在方向を転換するための方向転換部を有して構成され、前記固定部材間に少なくとも一本の前記緊張材を配設して、前記緊張材を緊張させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係る梁端補強方法は、上述した請求項１または２において、前記梁端は、柱の前後左右の四方に接合してあり、いずれか一つの前記固定部材が前記緊張材の両端部を係止する端部係止部を有して構成されるとともに、残りの三つの前記固定部材が前記緊張材の延在方向を転換するための方向転換部を有して構成され、前記四つの固定部材間に少なくとも一本の前記緊張材を配設して、前記緊張材を緊張させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項４に係る梁端補強構造は、鋼材からなる柱の少なくとも両側に接合される梁端を補強する構造であって、前記各梁端の下側にボルト接合された固定部材と、前記固定部材間に緊張して配設された緊張材とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項５に係る梁端補強構造は、上述した請求項４において、一方の前記固定部材が前記緊張材の両端部を係止する端部係止部を有して構成されるとともに、他方の前記固定部材が前記緊張材の延在方向を転換するための方向転換部を有して構成されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項６に係る梁端補強構造は、上述した請求項４または５において、前記梁端は、柱の前後左右の四方に接合してあり、いずれか一つの前記固定部材が前記緊張材の両端部を係止する端部係止部を有して構成されるとともに、残りの三つの前記固定部材が前記緊張材の延在方向を転換するための方向転換部を有して構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る梁端補強方法によれば、鋼材からなる柱の少なくとも両側に接合される梁端を補強する方法であって、前記各梁端の下側に固定部材をボルト接合し、前記固定部材間に緊張材を配設して、前記緊張材を緊張させるので、溶接を使用せず、しかも柱への加工を行わずに済む。このため、簡易な梁端補強方法を提供することができるという効果を奏する。
【００１７】
また、本発明に係る梁端補強構造によれば、鋼材からなる柱の少なくとも両側に接合される梁端を補強する構造であって、前記各梁端の下側にボルト接合された固定部材と、前記固定部材間に緊張して配設された緊張材とを備えるので、溶接を使用せず、しかも柱への加工を行わずに済む。このため、簡易な梁端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】
【００１８】
【図１】図１は、本発明に係る梁端補強構造の実施例１を示す側面図である。
【図２】図２は、図１の見上げ図である。
【図３】図３は、本発明に係る梁端補強構造の実施例２を示す側面図である。
【図４】図４は、図３の見上げ図である。
【図５】図５は、本発明に係る梁端補強構造の実施例３を示す側面図である。
【図６】図６は、図５の見上げ図である。
【図７】図７は、従来の既設鉄骨建物の梁端の補強例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る梁端補強方法および梁端補強構造の実施の形態（実施例１〜３）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。
【００２０】
［実施例１］
まず、本発明に係る実施例１の梁端補強方法および梁端補強構造について説明する。
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の周囲四方にＨ形鋼からなる梁４が接合してある。梁４は上フランジ６と下フランジ８とを具備する。
【００２１】
本発明の実施例１に係る梁端補強方法の手順としては、まず、柱２の左右の梁４の下フランジ８の各下面に固定部材１０をボルト１６で接合し、固定部材１０間に２本の緊張材１２を梁の延在方向に沿うように配設する。同様にして、柱２の前後の梁４の下フランジ８の各下面に固定部材１０をボルト接合し、固定部材１０間に緊張材１２を２本配設する。このようにして柱２の前後左右の各方向に緊張材１２を配設したのち、各緊張材１２に緊張力を導入する。こうすることで、本発明の実施例１に係る梁端補強構造１００が得られる。
【００２２】
緊張材１２は、ＰＣより線やＣＦＲＰ（カーボン繊維補強プラスチック）ケーブルなどにより構成することができる。緊張材１２の配設本数は、各梁の延在方向に対して２本に限るものではなく、１本でも３本以上でもよい。また、緊張材１２の配設位置は、梁の下側であれば梁の延在方向に沿う下フランジ８の下面両側でも下面中央側でもよい。
【００２３】
固定部材１０は、上面側に下フランジ８とボルト接合するための孔を有する一方、側面側に壁状の端部係止部１０ａを有している。緊張材１２は、端部係止部１０ａに設けられた挿通孔に通されて緊張力が導入された後、両端部１２ａに固定した係止部材１４によって端部係止部１０ａの外側面に当接係止される。
【００２４】
そして、緊張材１２に緊張力を導入することにより、端部係止部１０ａおよび係止部材１４を介してその反力として梁端の下フランジ８に予め圧縮力を与える。こうすることで、地震発生時に梁端の下フランジ８に生じる引張応力を抑制することができる。一方、梁４に圧縮力が作用した場合には、係止部材１４は端部係止部１０ａから離れる。このため、緊張材１２は梁端の下フランジ８の引張応力に抵抗し、圧縮応力には抵抗しないため、梁端の引張破壊性状を簡易かつ効果的に改善することが可能である。
【００２５】
このように、柱２の周囲の梁４の下側に固定部材１０をボルト接合し、固定部材１０間を直線状の緊張材１２を通して緊張させることで、梁端の引張破壊を抑制することができる。緊張材１２を直線状に配置することが可能なため、緊張材１２としてより線より安価なＰＣ鋼棒を使用すれば一層のコスト削減を図れる。
【００２６】
このため、本実施例１によれば、以下の効果を奏することができる。
緊張材は梁端の下フランジの引張応力に抵抗し、圧縮応力には抵抗しないため、梁端の引張破壊性状を効果的に改善することができる。また、溶接を使用しないため、火気養生が不要である。さらに、構成が比較的簡素であることから施工が容易であり、コスト低減を図ることができる。
【００２７】
また、柱に加工を行わないため、柱耐力をそのまま維持することができる。さらに、部材成を小さくできるため、天井裏に収めることができ、美観を損なわずに済む。また、過大な力が作用した場合でも、緊張材の塑性化によってある程度のエネルギー吸収効果を期待することができる。
【００２８】
［実施例２］
次に、本発明に係る実施例２の梁端補強方法および梁端補強構造について説明する。
図３および図４に示すように、角形鋼管（鋼材）からなる柱２の周囲四方にＨ形鋼からなる梁４が接合してある。梁４は上フランジ６と下フランジ８とを具備する。
【００２９】
本発明の実施例２に係る梁端補強方法の手順としては、まず、柱２の左右の梁４の下フランジ８の各下面に固定部材１８、２０をボルト１６で接合し、固定部材１８、２０間に１本の緊張材２６を楕円環状に配設する。同様にして、柱２の前後の梁４の下フランジ８の各下面に固定部材２２、２４をボルト接合し、固定部材２２、２４間に１本の緊張材２８を楕円環状に配設する。このようにして柱２の前後左右の各方向に緊張材２６、２８を配設したのち、各緊張材２６、２８に緊張力を導入する。こうすることで、本発明の実施例２に係る梁端補強構造２００が得られる。
【００３０】
緊張材２６、２８は、ＰＣより線やＣＦＲＰ（カーボン繊維補強プラスチック）ケーブルなどにより構成することができる。緊張材２６、２８の配設本数は、柱２の前後および左右の梁に対して各１本に限るものではなく、同心楕円状に各２本以上設けてもよい。
【００３１】
固定部材１８は、上面側に下フランジ８とボルト接合するための孔を有する一方、側面側に壁状の端部係止部１８ａを有している。緊張材２６は、端部係止部１８ａに設けられた挿通孔に両端部２６ａが通されて緊張力が導入された後、両端部２６ａにそれぞれ固定した係止部材３０によって端部係止部１８ａの外側面に当接係止される。
【００３２】
固定部材２０は、緊張材２６の延在方向を転換するための方向転換部２０ａを有している。方向転換部２０ａは、平面視で柱２から遠ざかる方向に凸のサドル状をなし、その外側面に沿って緊張材２６が巻回される。
【００３３】
固定部材２２は、上面側に下フランジ８とボルト接合するための孔を有する一方、側面側に壁状の端部係止部２２ａを有している。緊張材２８は、端部係止部２２ａに設けられた挿通孔に両端部２８ａが通されて緊張力が導入された後、両端部２８ａにそれぞれ固定した係止部材３２によって端部係止部２２ａの外側面に当接係止される。
【００３４】
固定部材２４は、緊張材２８の延在方向を転換するための方向転換部２４ａを有している。方向転換部２４ａは、平面視で柱２から遠ざかる方向に凸のサドル状をなし、その外側面に沿って緊張材２８が巻回される。
【００３５】
そして、固定部材１８、２２の側で緊張作業を行い、緊張材２６、２８に緊張力を導入することにより、端部係止部１８ａ、２２ａおよび係止部材３０、３２を介してその反力として梁端の下フランジ８に予め圧縮力を与える。こうすることで、地震発生時に梁端の下フランジ８に生じる引張応力を抑制することができる。一方、梁４に圧縮力が作用した場合には、係止部材３０（３２）は端部係止部１８ａ（２２ａ）から離れる。このため、緊張材２６、２８は梁端の下フランジ８の引張応力に抵抗し、圧縮応力には抵抗しないため、梁端の引張破壊性状を簡易かつ効果的に改善することが可能である。
【００３６】
このように、柱２の周囲の梁４の下側に固定部材１８、２０、２２、２４をボルト接合し、これらの間を楕円環状の緊張材２６、２８を通して緊張させることで、梁端の引張破壊を抑制することができる。また、対峙する固定部材間を各１本の緊張材で固定するため、上記の実施例１に比べて緊張材および緊張作業コストの低減を図ることができる。
【００３７】
このため、本実施例２によれば、以下の効果を奏することができる。
緊張材は梁端の下フランジの引張応力に抵抗し、圧縮応力には抵抗しないため、梁端の引張破壊性状を効果的に改善することができる。また、溶接を使用しないため、火気養生が不要である。さらに、構成が比較的簡素であることから施工が容易であり、コスト低減を図ることができる。特に、対峙する固定部材間を各１本の緊張材で固定するため、上記の実施例１に比べて緊張材および緊張作業コストの低減を図ることができる。
【００３８】
また、柱に加工を行わないため、柱耐力をそのまま維持することができる。さらに、部材成を小さくできるため、天井裏に収めることができ、美観を損なわずに済む。また、過大な力が作用した場合でも、緊張材の塑性化によってある程度のエネルギー吸収効果を期待することができる。
【００３９】
［実施例３］
次に、本発明に係る実施例３の梁端補強方法および梁端補強構造について説明する。
図５および図６に示すように、角形鋼管（鋼材）からなる柱２の周囲四方にＨ形鋼からなる梁４が接合してある。梁４は上フランジ６と下フランジ８とを具備する。
【００４０】
本発明の実施例３に係る梁端補強方法の手順としては、まず、柱２の左右および後方の３箇所の梁４の下フランジ８の各下面に固定部材３４をボルト１６で接合するとともに、柱２の前方の梁４の下フランジ８の下面に固定部材３６をボルト接合する。そして、この３つの固定部材３４と１つの固定部材３６間に１本の緊張材３８を略四角形状に配設する。このようにして柱２の周囲に緊張材３８を配設したのち、緊張材３８に緊張力を導入する。こうすることで、本発明の実施例３に係る梁端補強構造３００が得られる。
【００４１】
緊張材３８は、ＰＣより線やＣＦＲＰ（カーボン繊維補強プラスチック）ケーブルなどにより構成することができる。緊張材３８の配設本数は、１本に限るものではなく、柱２の周囲に同心状に２本以上設けてもよい。
【００４２】
固定部材３６は、上面側に下フランジ８とボルト接合するための孔を有する一方、側面側に壁状の端部係止部３６ａを有している。緊張材３８は、端部係止部３６ａに設けられた挿通孔に両端部３８ａが通されて緊張力が導入された後、両端部３８ａにそれぞれ固定した係止部材４０によって端部係止部３６ａの外側面に当接係止される。
【００４３】
３箇所の固定部材３４は、緊張材３８の延在方向を転換するための方向転換部３４ａを有している。方向転換部３４ａは、平面視で柱２から遠ざかる方向に凸のサドル状をなし、その外側面に沿って緊張材３８が巻回される。
【００４４】
そして、固定部材３６の側で緊張作業を行い、緊張材３８に緊張力を導入することにより、端部係止部３６ａおよび係止部材４０を介してその反力として梁端の下フランジ８に予め圧縮力を与える。こうすることで、地震発生時に梁端の下フランジ８に生じる引張応力を抑制することができる。一方、梁４に圧縮力が作用した場合には、係止部材４０は端部係止部３６ａから離れる。このため、緊張材３８は梁端の下フランジ８の引張応力に抵抗し、圧縮応力には抵抗しないため、梁端の引張破壊性状を簡易かつ効果的に改善することが可能である。
【００４５】
このように、柱２の周囲の梁４の下側に固定部材３４、３６をボルト接合し、これらの間を略四角形状の緊張材３８を通して緊張させることで、梁端の引張破壊を抑制することができる。また、４つの梁間を１本の緊張材で固定するため、上記の実施例１、２に比べて緊張材および緊張作業コストの低減を図ることができる。ただし、緊張材と梁の軸心のなす角度が大きくなるため、梁端において上記の実施例１と同様のプレストレスを得るには、より大きな緊張力を必要とする。
【００４６】
このため、本実施例３によれば、以下の効果を奏することができる。
緊張材は梁端の下フランジの引張応力に抵抗し、圧縮応力には抵抗しないため、梁端の引張破壊性状を効果的に改善することができる。また、溶接を使用しないため、火気養生が不要である。さらに、構成が比較的簡素であることから施工が容易であり、コスト低減を図ることができる。特に、４つの梁間を１本の緊張材で固定するため、上記の実施例１、２に比べて緊張材および緊張作業コストの低減を図ることができる。
【００４７】
また、柱に加工を行わないため、柱耐力をそのまま維持することができる。さらに、部材成を小さくできるため、天井裏に収めることができ、美観を損なわずに済む。また、過大な力が作用した場合でも、緊張材の塑性化によってある程度のエネルギー吸収効果を期待することができる。
【００４８】
以上説明したように、本発明に係る梁端補強方法によれば、鋼材からなる柱の少なくとも両側に接合される梁端を補強する方法であって、前記各梁端の下側に固定部材をボルト接合し、前記固定部材間に緊張材を配設して、前記緊張材を緊張させるので、溶接を使用せず、しかも柱への加工を行わずに済む。このため、簡易な梁端補強方法を提供することができる。
【００４９】
また、本発明に係る梁端補強構造によれば、鋼材からなる柱の少なくとも両側に接合される梁端を補強する構造であって、前記各梁端の下側にボルト接合された固定部材と、前記固定部材間に緊張して配設された緊張材とを備えるので、溶接を使用せず、しかも柱への加工を行わずに済む。このため、簡易な梁端補強構造を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係る梁端補強方法および梁端補強構造は、溶接を使わずに梁端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】
【００５１】
２  柱
４  梁
６  上フランジ
８  下フランジ
１０，１８，２０，２２，２４，３４，３６  固定部材
１０ａ，１８ａ，２２ａ，３６ａ  端部係止部
２０ａ，２４ａ，３４ａ  方向転換部
１２，２６，２８，３８  緊張材
１２ａ，２６ａ，２８ａ，３８ａ  端部
１４，３０，３２，４０  係止部材
１６  ボルト
１００  梁端補強構造（実施例１）
２００  梁端補強構造（実施例２）
３００  梁端補強構造（実施例３）
【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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