(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート系ラーメン構造体の補強構造であって、
前記ラーメン構造体を構成する梁の側方に腹材が配され、その腹材の下側に下弦材が配されており、
前記梁の両端に剛接合されて前記ラーメン構造体を構成する柱の柱頭部に、前記下弦材の両端部がそれぞれ緊結され、
前記腹材は、下部が前記下弦材に接合されることにより、その下弦材が下辺部を構成する１又は縦列した２以上の実質的な三角形状構面を構成し、各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部が、前記梁に緊結されており、
上弦材としての前記梁と、前記腹材及び前記下弦材とからなる新たな梁が形成されていることを特徴とする補強構造。
【請求項２】
上記梁の両端に剛接合されて上記ラーメン構造体を構成する両柱の両方又は一方が、柱頭部の少なくとも一部、又は柱頭部及び柱脚部のそれぞれ少なくとも一部を除き、曲げ耐力および／または剪断耐力が補強されたものである請求項１記載の補強構造。
【請求項３】
上記梁の下方位置の両側方にそれぞれ下弦材が配されると共に、その梁の両側方にそれぞれ腹材が配され、
前記各下弦材の両端部は、上記柱の柱頭部にそれぞれ緊結され、
前記梁の両側方に配された前記各腹材は、下部がそれぞれ前記下弦材に接合されることにより、その下弦材が下辺部を構成する１又は縦列した２以上の実質的な三角形状構面を構成し、各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部が、前記梁に緊結されている請求項１又は２記載の補強構造。
【請求項４】
鉄筋コンクリート系ラーメン構造体の補強方法であって、
前記ラーメン構造体を構成する梁の側方に腹材を配し、
その腹材の下側に下弦材を配し、
前記梁の両端に剛接合されて前記ラーメン構造体を構成する柱の柱頭部に、前記下弦材の両端部をそれぞれ緊結し、
前記腹材は、下部を前記下弦材に接合することにより、その下弦材が下辺部を構成する１又は縦列した２以上の実質的な三角形状構面を構成させ、各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部を、前記梁に緊結することにより、上弦材としての前記梁と、前記腹材及び前記下弦材とからなる新たな梁を形成することを特徴とする補強方法。
【請求項５】
上記梁の両端に剛接合されて上記ラーメン構造体を構成する両柱の両方又は一方に対し、柱頭部の少なくとも一部、又は柱頭部及び柱脚部のそれぞれ少なくとも一部を除き、曲げ耐力および／または剪断耐力を補強することを含む請求項４記載の補強方法。
【請求項６】
上記梁の下方位置の両側方にそれぞれ下弦材を配すると共に、その梁の両側方にそれぞれ腹材を配し、
前記各下弦材の両端部を、上記柱の柱頭部にそれぞれ緊結し、
前記梁の両側方に配された前記各腹材は、下部をそれぞれ前記下弦材に接合することにより、その下弦材が下辺部を構成する１又は縦列した２以上の実質的な三角形状構面を構成させ、各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部を、前記梁に緊結する請求項４又は５記載の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋コンクリート系ラーメン構造体の耐震性や耐積載荷重性等を高めるための鉄筋コンクリート系ラーメン構造体の補強方法及び鉄筋コンクリート系ラーメン構造体の耐震性や耐積載荷重性等を高める補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
既存の鉄筋コンクリート系ラーメン構造体の耐震性や耐積載荷重性を確実に高める補強手段としては、そのラーメン構造を耐震壁やブレースにより補強する手段があるが、商業店舗やオフィスビル等として利用される鉄筋コンクリート系既存建造物の補強においては、その使用目的のために必要な空間をできるだけ維持することが要求されるため、そのような手段は、少なくともその既存建造物の使用目的を損なわない程度以上に用いることはできない。
【０００３】
そのため、柱の柱脚部から柱頭部まで鋼板を巻き立て、鋼板と柱との間隙にモルタルを充填固化させる補強や、高張力繊維補強シートを柱に巻き付けて固定する補強がよく行なわれている。しかしながら、このような補強方法は空間の維持には好都合であるが、柱頭部の少なくとも一部の曲げ耐力及び剪断耐力を高めることができないので、必ずしもラーメン構造全体としての耐震性や耐積載荷重性を十分に改善することはできない。
【０００４】
本発明は、従来技術に存した上記のような課題に鑑み行われたものであって、その目的とするところは、元の鉄筋コンクリート系ラーメン構造体のラーメン構造体を構成する梁及び両柱で囲まれる空間を可及的に維持しつつ、そのラーメン構造全体の耐力を向上させてその変形を抑制することができる鉄筋コンクリート系ラーメン構造体の補強方法及び鉄筋コンクリート系ラーメン構造体の耐震性や耐積載荷重性等を高める補強構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の補強構造は、
鉄筋コンクリート系ラーメン構造体の補強構造であって、
前記ラーメン構造体を構成する梁の側方に腹材が配され、その腹材の下側に下弦材が配されており、
前記梁の両端に剛接合されて前記ラーメン構造体を構成する柱の柱頭部に、前記下弦材の両端部がそれぞれ緊結され、
前記腹材は、下部が前記下弦材に接合されることにより、その下弦材が下辺部を構成する１又は縦列した２以上の実質的な三角形状構面を構成し、各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部が、前記梁に緊結されており、
上弦材としての前記梁と、前記腹材及び前記下弦材とからなる新たな梁が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
また本発明の補強方法は、
鉄筋コンクリート系ラーメン構造体の補強方法であって、
前記ラーメン構造体を構成する梁の側方に腹材を配し、
その腹材の下側に下弦材を配し、
前記梁の両端に剛接合されて前記ラーメン構造体を構成する柱の柱頭部に、前記下弦材の両端部をそれぞれ緊結し、
前記腹材は、下部を前記下弦材に接合することにより、その下弦材が下辺部を構成する１又は縦列した２以上の実質的な三角形状構面を構成させ、各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部を、前記梁に緊結することにより、上弦材としての前記梁と、前記腹材及び前記下弦材とからなる新たな梁を形成することを特徴とする。
【０００７】
この補強構造又は補強方法によれば、元のラーメン構造体を構成する梁を上弦材として、この上弦材と腹材及び下弦材からなる新たな梁が形成され、曲げ耐力及び剪断耐力が向上する。また、元の梁は元の曲げ耐力及び剪断耐力を保持するため、両者の合成梁としての効果も有する。
【０００８】
更に、元のラーメン構造体を構成する両柱の柱頭部に下弦材の両端部が緊結されているため、それらの柱の柱頭部付近の曲げ耐力が向上し、その結果として剪断耐力も向上する。
【０００９】
従って、元の柱において、柱頭部付近の曲げ耐力及び剪断耐力が、その柱頭部よりも下方の部分の曲げ耐力及び剪断耐力よりも低い場合のように、柱頭部付近の曲げ耐力及び剪断耐力を高めることにより柱全体としての曲げ耐力及び剪断耐力を高めることができる場合、この補強構造又は補強方法により、柱及び梁共に、全体としての曲げ耐力及び剪断耐力が向上し、且つ、全体としての剛性が高まって変形が抑制される。そのため、元の梁及び両柱で囲まれる空間を可及的に維持しつつ、そのラーメン構造全体の耐力を向上させてその変形を抑制することができる。
【００１０】
勿論、本発明の補強構造は、梁の両側方にそれぞれ腹材が配され、梁の両側方に配された前記各腹材は、下部がそれぞれ下弦材に接合されることにより、その下弦材が下辺部を構成する１又は縦列した２以上の実質的な三角形状構面を構成し、各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部が、前記梁に緊結されているものであることが望ましい。また本発明の補強方法は、梁の両側方にそれぞれ腹材を配し、梁の両側方に配された前記各腹材は、下部をそれぞれ前記下弦材に接合することにより、その下弦材が下辺部を構成する１又は縦列した２以上の実質的な三角形状構面を構成させ、各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部を、前記梁に緊結するものであることが望ましい。
【００１１】
このように元の梁の両側に腹材が配されることにより、元の梁及び両柱で囲まれる空間を可及的に維持しつつ、バランス良く効果の高い補強が行われる。
【００１２】
更に、本発明の補強構造は、上記梁の下方位置の両側方にそれぞれ下弦材が配されると共に、その梁の両側方にそれぞれ腹材が配され、前記各下弦材の両端部は、上記柱の柱頭部にそれぞれ緊結され、前記梁の両側方に配された前記各腹材は、下部がそれぞれ前記下弦材に接合されることにより、その下弦材が下辺部を構成する１又は縦列した２以上の実質的な三角形状構面を構成し、各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部が、前記梁に緊結されているものであることが望ましい。また本発明の補強方法は、上記梁の下方位置の両側方にそれぞれ下弦材を配すると共に、その梁の両側方にそれぞれ腹材を配し、前記各下弦材の両端部を、上記柱の柱頭部にそれぞれ緊結し、前記梁の両側方に配された前記各腹材は、下部をそれぞれ前記下弦材に接合することにより、その下弦材が下辺部を構成する１又は縦列した２以上の実質的な三角形状構面を構成させ、各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部を、前記梁に緊結するものであることが望ましい。
【００１３】
このように元の梁の両側に下弦材及び腹材が配されることにより、元の梁及び両柱で囲まれる空間を可及的に維持しつつ、バランス良く効果の高い補強が行われる。
【００１４】
前記鉄筋コンクリート系というのは、鉄筋コンクリートのほか、鉄骨鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリート等を含む。
【００１５】
このような本発明の補強構造は、梁の両端に剛接合されて上記ラーメン構造体を構成する両柱の両方又は一方は、柱頭部の少なくとも一部、又は柱頭部及び柱脚部のそれぞれ少なくとも一部を除き、曲げ耐力および／または剪断耐力（曲げ耐力及び剪断耐力の一方又は両方）が補強されたものとすることができる。また本発明の補強方法は、梁の両端に剛接合されて上記ラーメン構造体を構成する両柱の両方又は一方に対し、柱頭部の少なくとも一部、又は柱頭部及び柱脚部のそれぞれ少なくとも一部を除き、曲げ耐力および／または剪断耐力を補強することを含むものとすることができる。
【００１６】
この場合、元の柱において、柱頭部付近の曲げ耐力及び剪断耐力が、その柱頭部よりも下方の部分の曲げ耐力及び剪断耐力よりも低く、柱頭部付近の曲げ耐力及び剪断耐力を高めることにより柱全体としての曲げ耐力及び剪断耐力を高めることができる。従って、この補強構造により、柱及び梁共に、全体としての曲げ耐力及び剪断耐力が向上し、且つ、全体としての剛性が高まって変形が抑制され、元の梁及び両柱で囲まれる空間を可及的に維持しつつ、ラーメン構造全体の耐力を向上させてその変形を抑制することができる。
【００１７】
このような柱の補強は、例えば、柱の柱脚部から柱頭部まで鋼板を巻き立て、鋼板（鋼管）と柱との間隙に無収縮モルタルを充填固化させることにより行うことができるが、他の公知補強手段を利用することも勿論可能である。
【００１８】
前記下弦材としては、例えば構造用鋼材としての溝形鋼やＨ形鋼等の形鋼を、必要に応じ補強して用いることができるが、これに限るものではない。また、下弦材は、直線状をなすものに限らず、例えば、上に凸の、アーチ状、台形状（底辺を除く三辺の形状）又は三角形状（底辺を除く二辺の形状）をなすものとすることもできる。
【００１９】
柱の柱頭部に対する下弦材の端部の緊結は、直接又は他の部材を介して行うことができ、例えば剛接合の状態でもピン接合の状態でもよい。下弦材は、例えば、梁の下方位置又はその梁の下方位置の側方に位置させることができるほか、柱頭部に緊結した下弦材の端部を除く部分の全部又は一部を前記梁の側方に位置させることもできる。
【００２０】
このような柱の柱頭部に対する下弦材の端部の緊結は、下弦材に作用する力を柱に円滑に流れるように行うことが望まれる。例えば、前記のように鋼板巻き立てにより柱を補強した場合、その柱頭部に、上下一対の環状鋼板からなる鍔状補強材を設け、その鍔状補強材に対し下弦材の端部を接合することにより、下弦材に作用する力を、柱と一体化した鋼板に円滑に流れるようにすることができる。なお、下弦材については、必要に応じ座屈を防ぐための手段として、例えば、その適宜箇所を前記梁に緊結したり、下弦材を梁の両側に有する場合は両下弦材を適宜箇所で緊結することができる。
【００２１】
前記腹材としては、例えば構造用鋼材としての溝形鋼やＨ形鋼等の形鋼又は鋼板を、必要に応じ補強して用いることができるが、これに限るものではない。
【００２２】
腹材は、下部が前記下弦材に接合されることにより、その下弦材が下辺部を構成する１又は前記梁の材軸方向に縦列した２以上の実質的な三角形状構面を構成する。例えば腹材として形鋼（或いはその他の細長材料）を用いる場合、下弦材を下辺部とする前記三角形状構面の他の２辺を形鋼により構成することができる。その２辺を構成する形鋼の下端部はそれぞれ下弦材に接合される。また、例えば腹材として鋼板（或いはその他の板状材料）を用いる場合、三角形状の鋼板の周縁部にリブ状部を形成し、その鋼板の１辺を下弦材に溶接等により接合することにより、前記の実質的な三角形状構面が構成される。
【００２３】
各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部（例えば頂部付近）は、前記梁に緊結される。この緊結は、直接又は、その梁上に支持された床スラブや梁の側面に接合された梁の材軸方向の部材等の他の部材を介して行うことができ、例えば剛接合の状態でもピン接合の状態でもよい。各実質的三角形状構面を構成する腹材における上部は、前記梁の上下中間部又はそれよりも上方に緊結されることが望ましく、梁の上部に緊結されることがより望ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
図１乃至図３は、本発明の実施の形態の一例としての鉄筋コンクリート造の多層ラーメン構造体についてのものであって、図１は、鉄筋コンクリート造の多層ラーメン構造体の一部についての説明図、図２は図１におけるII−II線断面図、図３は図１におけるIII−III線拡大断面図である。なお、本発明は、鉄骨鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリート等の、鉄筋コンクリート以外の鉄筋コンクリート系ラーメン構造体の補強にも適用できることは前述のとおりである。
【００２６】
図１に示されるように、梁１０及びその梁１０の両端に剛接合された柱１２が、鉄筋コンクリート造のラーメン構造体を構成しており、梁１０上には鉄筋コンクリート造の床スラブ１４が支持されている。また、梁１０に直交する梁１６及び小梁１８が設けられている。柱１２の柱脚部には、下層スラブ２０が位置する。
【００２７】
柱１２は、鉄筋コンクリート造の元の柱１３の柱脚部から柱頭部まで鋼管２２で覆われ、その鋼管２２と元の柱１３の間隙に無収縮モルタル２４を充填固化させてそれらが一体化されることにより補強されている。鋼管２２は、縦に２分割された断面半円弧状の鋼板が元の柱１３に巻かれて両鋼板が溶接又はファスナー（ボルト・ナット）により接合されることによって形成されている。
【００２８】
柱１２の柱頭部には、上下一対の環状鋼板部２６からなる鍔状補強部２８が設けられている。この鍔状補強部２８を構成する環状鋼板部２６は、環状板を２分割した形状の２枚の円弧形状の鋼板と前記の鋼管２２を構成する断面半円弧状の両鋼板が予め溶接されており、両鋼板を前記のように接合すると共にその円弧状の鋼板の端縁部同士を溶接することにより柱頭部に鍔状補強部２８が形成されている。
【００２９】
梁１０の下方位置の両側方には、それぞれＨ形鋼からなる下弦材３０が梁１０と平行に配され、各下弦材３０の両端部は、鍔状補強部２８における上下一対の環状鋼板部２６及び鋼管２２に３辺がそれぞれ溶接された方形状の補強プレート３２にボルト・ナットを用いて接合されている。
【００３０】
梁１０の側方に配された腹材３４は、下部が下弦材３０に接合されることにより、その下弦材３０が下辺部を構成する２つの二等辺三角形状の構面（三角形状の構面であればよく、二等辺三角形状であることを必要とするものではない。）を構成する。これらの二等辺三角形状の構面は、小梁１８の位置を挟んで梁１０の材軸方向に縦列し、各二等辺三角形状の構面を構成する腹材３４における上部が、接合用部材３６を介して梁１０の上部に接合されている。
【００３１】
各二等辺三角形状の構面を構成する腹材３４は、Ｈ形鋼からなり、梁１０の側面に沿ってその梁１０の材軸方向に対し傾斜した二等辺状をなす。各腹材３４の下部及び上部は、それぞれ下弦材３０及び接合用部材３６に溶接されている。
【００３２】
下弦材３０を構成するＨ形鋼は、腹材３４の溶接箇所を中心とする数箇所におけるウェブの両側に、両フランジ部及びウェブにわたるリブプレート３８が溶接されて補強されている。図２に示されるように、両下弦材３０が相対する内側に溶接されるリブプレート３８は、それぞれ対応する位置において内方に張り出しており、両下弦材３０から内方に張り出したリブプレート３８が溝形鋼４０により連結されることにより両下弦材３０の座屈等が防がれている。
【００３３】
接合用部材３６は、図３に示されるように、Ｈ形鋼の片側の両フランジ部の側端部に板状の鋼材が溶接されてなり、梁１０の両側上部においてそれぞれ材軸方向に配され、梁１０を貫通するボルト４２を用いて両側の接合用部材３６が共に梁１０の上部に接合されている。接合用部材３６において、ボルト・ナットによる締結を行う位置のウェブにはボルト挿通孔４４が設けられている。また、接合用部材３６は、腹材３４の溶接箇所に、両フランジ部及びウェブにわたるリブプレート４６が溶接されて補強されている。なお、腹材３４の上部やこのような接合用部材３６は、梁１０自体に接合する以外に、例えば梁１０上に支持された床スラブ１４に対し梁１０の両側で接合することにより、床スラブ１４を介して緊結することもできる。
【００３４】
前述のように、柱１２は、鉄筋コンクリート造の元の柱１３が鋼管２２及びモルタル２４により補強されてなるものであるが、この補強のみでは、柱頭部における梁１０の下面との境界部付近の曲げ耐力及び剪断耐力は向上していない。
【００３５】
しかしながら、元のラーメン構造体を構成する梁１０を上弦材として、この上弦材と腹材３４及び下弦材３０からなる新たな梁１０が形成され、曲げ耐力及び剪断耐力が向上する。また、元の梁１０は元の曲げ耐力及び剪断耐力を保持するため、両者の合成梁１０としての効果も有する。更に、元のラーメン構造体を構成する両柱１２の柱頭部に下弦材３０の両端部が緊結されているため、それらの柱１２の柱頭部付近の曲げ耐力が向上し、その結果として剪断耐力も向上する。
【００３６】
従って、柱１２及び梁１０共に、全体としての曲げ耐力及び剪断耐力が向上し、且つ、全体としての剛性が高まって変形が抑制される。そのため、下弦材３０が元の梁１０の下方位置の側方に位置するためその下方の空間の高さが若干低くなるものの、元の梁１０及び両柱１２で囲まれる空間を可及的に維持しつつ、そのラーメン構造全体の耐力を向上させてその変形を抑制することができる。
【００３７】
なお、以上の実施の形態についての記述における構成部品の個数、材質、形状、その相対配置などは、特にそれらに限定される旨の記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に過ぎない。また、課題を解決するための手段の項において本発明について述べた例示及び数値範囲を含む説明は、原則として以上の実施の形態についての記述に適用される。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の補強構造又は補強方法によれば、元のラーメン構造体を構成する梁及び両柱で囲まれる空間を可及的に維持しつつ、そのラーメン構造全体の耐力を向上させてその変形を抑制することができる。そのため商業店舗等として利用される鉄筋コンクリート系既存建造物について、その使用目的のために必要な空間をできるだけ維持しつつその耐震性や耐積載荷重性等を高める上で最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉄筋コンクリート造の多層ラーメン構造体の一部についての説明図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】図１におけるIII−III線拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  梁
１２  柱
１３  元の柱
１４  床スラブ
１６  梁
１８  小梁
２０  下層スラブ
２２  鋼管
２４  モルタル
２６  環状鋼板部
２８  鍔状補強部
３０  下弦材
３２  補強プレート
３４  腹材
３６  接合用部材
３８  リブプレート
４０  溝形鋼
４２  ボルト
４４  ボルト挿通孔
４６  リブプレート
【図１】
0003842587.tif 000002
【図２】
0003842587.tif 000003
【図３】
0003842587.tif 000004