JPH10184031A - 既設の柱梁架構の耐震補強方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】後施工アンカーを使用せずに、既設の柱梁架構
の耐震補強が可能な耐震補強方法を提供することを課題
とするものである。 【解決手段】既設の柱梁架構の柱１，２柱面の一部に対
し当該柱面から突出するように断面凸状の鋼板８を当接
し且つ上記柱面と上記鋼板８外面に沿って炭素繊維シー
ト１０を接着しながら巻き付けることで当該鋼板８を柱
１，２に固定すると共に、上記柱面と鋼板８内面との間
の空間にコンクリートを充填し、且つ、上記鋼板８外面
にブレース斜材６の端部を接合する。

Description

【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
又は鉄骨鉄筋コンクリート造からなる既設の柱梁架構に
鉄骨等のブレースを設置して補強する既設の柱梁架構の
耐震補強方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄筋コンクリート又は鉄骨鉄筋コンクリ
ート造からなる建物の既設の柱梁架構を補強する方法と
して、従来から、当該柱梁架構に鉄骨ブレースを設置す
る方法がある。

【０００３】この補強方法の場合には、補強材としての
鉄骨ブレースと既設の骨組（柱・梁）とを一体化し、接
合部でのスムーズな応力の伝達を実現する必要があり、
鉄骨ブレースと上記骨組との接合に様々が工夫がなされ
ているが、従来においては、多くの場合、既設の柱梁に
後施工アンカーを打ち込み、当該後施工アンカーを利用
して鉄骨ブレースを内蔵した鉄骨骨組を当該柱梁に接合
することで両者の一体化を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような後施工アンカーを利用した鉄骨ブレースの設置
は、次のような課題がある。

【０００５】即ち、後施工アンカーを打ち込む必要があ
るため、当該打ち込み時に騒音や振動、更には、ほこり
が発生し、実際に使用されている建物で耐震補強のため
の施工を行う場合には建物の使用を中止して施工を行う
必要があるなどの問題を有する。

【０００６】また、柱梁内には主筋等の鉄筋や鉄骨が配
設されているため、この鉄筋等と干渉しないように後施
工アンカーを打ち込む必要がある。このため、既存の柱
梁に対するアンカー打ち込みの位置決めが難しいという
問題もある。

【０００７】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、後施工アンカーを使用せずに、既設の
柱梁架構の耐震補強が可能な耐震補強方法を提供するこ
とを課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載の既設の柱梁架構の耐
震補強方法は、鉄筋コンクリート又は鉄骨鉄筋コンクリ
ート造からなる既設の柱梁架構にブレースを設置して補
強する耐震補強方法において、柱面の一部に対し、少な
くともブレースを取り付ける部分が当該柱面から突出す
るような断面凸状に成形された鋼板を当接し、且つ上記
柱面及び上記鋼板外面に沿って高強度繊維シートを接着
しながら巻き付けることで当該鋼板を柱に固定すると共
に、上記柱面と鋼板内面との間の空間にコンクリートを
充填し、且つ、上記鋼板外面にブレースの端部を取り付
けることを特徴とするものである。

【０００９】本発明においては、ブレースの端部を接合
する鋼板を、炭素繊維シート等の高強度繊維シートを使
用して柱に固定し、当該鋼板に溶接等によってブレース
を取り付ければよいので、施工時の騒音や振動、さらに
は埃の発生量が大幅に低減される。また、後打ちコンク
リートによって鋼板の柱への一体化が強固となる。

【００１０】そして、柱とブレースとの間の引張力は、
高強度繊維シートによって伝達され、柱とブレースとの
間の圧縮力は、後打ちコンクリートを介して伝達され
る。また、ブレースと柱との間の剪断力は、後打ちコン
クリートによる摩擦で伝達される。

【００１１】ここで、上記高強度繊維シートは極めて高
強度の材料であり、また、コンクリートは圧縮強度が大
きい材料である。また、上記高強度繊維シートを柱に巻
き付けることは、柱自身の補強に繋がり、ブレースから
圧縮力や引張力を受ける柱部分の局部破壊に対する補強
ともなり、なおかつブレースの設置に伴う柱梁接合端に
おける柱の剪断増加に対する補強となる。

【００１２】なお、コンクリートを鋼板内面側に充填し
ているが、鋼板と柱面との間の空間を埋めるだけの量で
あるので、柱断面をさほど増加させることはない。次
に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発
明に対して、上記鋼板の断面凸状の形状は、円弧形状又
は三角形状であることを特徴とするものである。

【００１３】この発明によれば、ブレースを接合する鋼
板の面形状が円弧形状又は三角形状となることで、ブレ
ースからの引張力を、当該鋼板の局部変形を伴うことな
く柱に伝達可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は、既設の建物の一部を示
す柱梁架構部分を示す立面図であって、当該既設の柱梁
架構は、所定間隔を開けて立設する２本の柱１，２と、
その柱１，２間に横架された２つの梁３，４からなる。

【００１５】上記柱１，２及び梁３，４は、鉄筋コンク
リート造又は鉄筋鉄骨コンクリート造からなり、その柱
１，２と梁３，４で囲まれた空間に鉄骨ブレース５が設
置される。

【００１６】なお、本実施形態では、図２に示すよう
に、上記柱１，２は四角柱として説明する。本実施形態
の鉄骨ブレース５は、Ｈ形鋼や鋼管等などからなる４本
のブレース斜材６と、その４本のブレース斜材６を接合
するための斜材接合用鋼板７とからなる。

【００１７】また、上記ブレース斜材６を柱１，２に接
合する鋼板８は、長手方向が、上下で対向する梁３，４
間の距離と略同じ長さの長方形状の板部材であって、そ
の板部材を、横断面半円状に成形したものであり、更
に、図２に示すように、その鋼板８の幅方向両端部８ａ
の間隔が、上記柱１，２の断面の一辺の長さと等しくな
るように設定されている。

【００１８】次に、鉄骨ブレース５の取付けについて説
明する。まず、対向する他方の柱２と対向する柱面１ａ
に、図２に示すように、鋼板８の幅方向両端部８ａを当
接して、当該柱面１ａからが他方の柱２に向けて当該鋼
板８が突出した状態とする。このとき、鋼板８における
各幅方向端部８ａ近傍の外面は、柱１，２の面１ｂ，１
ｃに沿うように配置する。

【００１９】なお、図２では、図示していないが、柱１
内には、鉄筋等が配筋されている。上記のように鋼板８
を柱面１ａに当接した状態で、柱１の他の三面及び鋼板
８外面に沿って、高強度繊維シートである布状の炭素繊
維シート１０を、水平に接着しながら巻き付けていく。

【００２０】このとき、鋼板８外面におけるブレース斜
材６を溶接等で取り付ける部分には上記炭素繊維シート
１０を巻き付けない。上記のように炭素繊維シート１０
を巻き付けることで、鋼板８は、柱１の面１ａに固定さ
れる。

【００２１】次に、上記柱面１ａと鋼板８内面との間の
空間に対してコンクリート１１を充填する。これによ
り、鋼板８と柱１とが密着して一体性が向上する。上記
コンクリート１１の充填は、例えば、上階スラブに充填
用の穴を開口し、その穴からコンクリート１１を注入し
てもよいし、上記鋼板８の一部に充填用の穴を設けてお
いて、その穴からコンクリート１１を注入してもよい。
もっとも、上階のスラブに穴を開口するよりも鋼板８自
体に穴を設けておいた方が、施工性等から有利である。

【００２２】また、他方の柱２に対しても同様の施工で
鋼板８を固定する。ここで、上記鋼板８の固定は、二つ
の柱１，２の互いに対向する面に行う。次に、上記各鋼
板８外面に対して、それぞれブレース斜材６の一端部を
溶接等によって取り付ける。

【００２３】さらに、取付けた４本の他端部を斜材接合
用鋼板７に溶接等によって接合する。ここで、各ブレー
ス斜材６の長さや、４本のブレース斜材６の斜材接合用
鋼板７による接合位置は、柱梁架構内の空間の使用状況
や各現場の事情で決定すればよい。

【００２４】これによって、鉄骨ブレース５が既設の柱
梁架構に対して設置されて、当該柱梁架構の耐震補強が
完了する。上記のような、鉄骨ブレース５の接合では、
例えば、鉄骨ブレース５からの引張力は、主に、鋼板
８、炭素繊維シート１０を介して柱１，２に伝達され
る。このとき、炭素繊維シート１０は極めて高強度の材
料であるため、十分に引張力を伝達可能である。

【００２５】また、鉄骨ブレース５からの圧縮力は、鋼
板８、後打ちコンクリート１１を介して伝達される。こ
のとき、コンクリート１１は圧縮強度が大きいので、十
分に圧縮力を伝達可能である。

【００２６】また、鉄骨ブレース５と柱１，２との間の
剪断力は、後打ちコンクリート１１での摩擦で伝達され
る。また、本実施形態では、炭素繊維シート１０を柱
１，２に巻き付けることで、柱１，２自身の補強ともな
り、鉄骨ブレース５からの引張力や圧縮力による柱１，
２部分の局部破壊に対する補強にもなる。また、ブレー
スを設置することにより、梁から柱へ伝達される剪断力
が増大するが、炭素繊維シートを巻き付けることによ
り、柱端の剪断耐力を増大させる。

【００２７】しかも、本実施形態のブレース５の設置方
法では、従来のように柱１，２に後施工アンカーを打ち
込む等の騒音や振動、さらには、それに伴う埃の発生が
ない。

【００２８】このため、本発明に基づく耐震補強の施工
を採用すると、対象とする柱梁架構部分の以外の建物部
分に対する影響は殆どなく、使用中の建物に対する耐震
補強として有効である。特に、独立した柱に炭素繊維を
巻き付ける補強を施す場合と併用すれば、より効果的で
ある。

【００２９】しかも、上記のような鋼板８を柱１，２に
当接し、炭素繊維シート１０を巻き付け且つコンクリー
ト１１を充填したのちにブレース５を取り付けるだけで
あるので、施工も容易である。

【００３０】なお、上記実施の形態では、柱面に鋼板８
を炭素繊維シート１０で固定しコンクリート１１を打設
した後に、鋼板８にブレース斜材６を溶接しているが、
これに限定されない。

【００３１】例えば、先に鋼板８外面に対してブレース
斜材６を取り付けておいてから、その鋼板８を柱１，２
の面に当接して炭素繊維シート１０を巻き付けることで
固定するなどしてもよい。

【００３２】この場合には、現場での鋼板８とブレース
斜材６との作業が不要となり、施工の工期短縮に繋が
る。また、上記鋼板８内面を粗面に加工しておいて、鋼
板８と後打ちコンクリート１１との一体性を向上させて
もよい。

【００３３】また、鋼板８の横断面凸形状は、上記円弧
形状に限定されず、図３に示すように、断面三角形状と
してもよい。但し、三角形状の角部８ｂにはアールをつ
けて巻き付ける炭素繊維シート１０に無理な荷重が掛か
らないようにする。

【００３４】また、鋼板８の横断面凸形状は、上記円弧
形状や三角形状に限定されないが、他の凸形状を採用し
た場合には、ブレース５からの引張力によって当該鋼板
８に局部変形が生じるおそれがある。この場合には、鋼
板８の内面側に、適宜、リブや板材等の補剛材を設けれ
ばよい。

【００３５】また、鉄骨ブレース５は、上記構成のもの
に限定されず、図４に示すような、Ｋ型ブレース構造な
ど、他の周知の鉄骨ブレース５が使用できる。ここで、
図４において、１３は鉄骨梁を、１４は鉄骨ブレースを
それぞれ表している。

【００３６】また、上記図１では、炭素繊維シート１０
を、ブレース斜材６の接合部近傍だけに巻き付けた場合
を図示しているが、図５の左側に図示されるように、ブ
レース５の当接部を除いた全面に対して炭素繊維シート
１０を巻き付けて、さらなる柱部材の補強を図ってもよ
い。

【００３７】さらに、図１では、炭素繊維シート１０を
水平に巻き付けた例を図示しているが、螺旋状に柱１，
２及び鋼板８外面に巻き付けるようにしてもよい。ま
た、上記実施形態では、柱面１ａの長手方向（上下方
向）全面を覆うように鋼板８を配置しているが、ブレー
ス５を取付ける柱面１ａのみに鋼板８を接合してもよ
い。この場合には、取り付けるブレース５の端部の数だ
け上記鋼板８を用意する。

【００３８】また、上記実施形態では、柱１，２が四角
柱の場合を例に説明しているが、円柱等の他の断面形状
の柱に対しても適用可能である。但し、どの断面形状の
柱であっても、柱面と鋼板８の当接部外面とが滑らかな
連続面を構成するように設定した方が炭素繊維シート１
０を巻き付けて固定した際に、無理な荷重が炭素繊維シ
ート１０に掛かることが防止されて、有利である。

【００３９】また、図６に示すように、上記鋼板８の幅
方向端部内側に、柱１，２の角に係合可能な係合部１ｃ
を形成しておいて、鋼板８の取付け時の位置合わせ作業
を容易にしてもよい。

【００４０】また、上記実施の形態では、横断面のみ凸
形状の鋼板８で説明してるが、図７に示すように、柱
１，２の一辺と等しい幅を持った平板状の鋼板部材を、
ブレース５を接合する部分８ｄのみを半球状に突出する
ように成形した鋼板８を使用してもよい。

【００４１】この場合には、鋼板８の平面部分外面と柱
面とを接合するように炭素繊維シート１０を巻き付けれ
ばよい。なお、半球部８ｄ内面と柱１，２面との間にコ
ンクリート１１を充填する。

【００４２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の既設
の柱梁架構の耐震補強方法では、騒音及び振動や埃の発
生をもたらす後施工アンカーを使用することなく、しか
も低騒音等で且つ簡易に、既設の柱梁架構の耐震補強の
ためのブレースの取り付けが可能となる。

【００４３】しかも、炭素繊維シートの巻き付けによっ
て柱自身の局部破壊に対する補強も図られる。このと
き、請求項２の発明を採用すると、鋼板の局部変形を防
止可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る耐震補強構造
を説明するための立面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】鋼板の他の形状を説明するための断面図であ
る。

【図４】他のブレース構造を示すための立面図である。

【図５】炭素繊維の巻き付け位置の他の例を説明するた
めの図である。

【図６】鋼板の他の形状を説明するための図である。

【図７】鋼板の他の形状を説明するための図である。

【符号の説明】

１，２ 柱 ３，４ 梁 ５ 鉄骨ブレース ６ ブレース斜材 ８ 鋼板 １０ 炭素繊維シート（高強度繊維シート） １１ コンクリート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄筋コンクリート又は鉄骨鉄筋コンクリ
   ート造からなる既設の柱梁架構にブレースを設置して補
   強する耐震補強方法において、 柱面の一部に対し、少なくともブレースを取り付ける部
   分が当該柱面から突出するような断面凸状に成形された
   鋼板を当接し、且つ上記柱面及び上記鋼板外面に沿って
   高強度繊維シートを接着しながら巻き付けることで当該
   鋼板を柱に固定すると共に、上記柱面と鋼板内面との間
   の空間にコンクリートを充填し、且つ、上記鋼板外面に
   ブレースの端部を取り付けることを特徴とする既設の柱
   梁架構の耐震補強方法。
2. 【請求項２】 上記鋼板の断面凸状の形状は、円弧形状
   又は三角形状であることを特徴とする請求項１に記載し
   た既設の柱梁架構の耐震補強方法。