JPH10331436A - 既存構築物における柱梁の耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、既存構築物内に新たにブレ−ス材
や耐震壁を設けることなく、ＲＣ造の既存構築物の柱を
鋼板とコンクリ−トにより補強すると共に、梁の端部を
補強して柱梁の耐力の向上を図る、既存構築物における
柱梁の耐震補強構造を提供することにある。 【解決手段】 上記の課題を解決するため、本発明は、
鉄筋コンクリ−ト造の既存の柱梁に対する補強構造であ
って、柱型鋼板を縦方向に複数に分割し、同柱型鋼板に
より既存柱を囲んで柱型鋼板同士を溶接接合し、同柱型
鋼板と前記既存柱との間に充填材を充填して鋼板コンク
リ−ト柱を形成すると共に、鋼板コンクリ−ト柱と既存
梁の接合部を、水平板にリブ板を固着した補強金具を介
して一体接合した既存構築物における柱梁の耐震補強構
造を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリ−ト系の
既存構築物に対する耐震補強構造に関するものであっ
て、建築物や、道路及び鉄道等の高架式構築物などに適
用する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鉄筋コンクリ−ト（以下、Ｒ
Ｃと略す。）造や鉄骨鉄筋コンクリ−ト造の既存構築物
に対して耐震補強を行う場合は、通常柱に鉄筋を巻付け
てコンクリ−トを打ち増ししたり、繊維シ−トや鋼板を
巻き付けて補強を行っている。しかし、既存柱と梁を一
体とした補強は特に行われていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年における構築物の
耐震に関する意識の高まりから、ＲＣ造の既存構築物に
対して、従来よりも大きな地震が発生した場合を想定し
た耐震補強を行う要請が強くなっている。このような大
地震に対する耐震補強に、前記従来の補強を既存のＲＣ
柱に適用すると、その柱自体は耐震性を発揮するが、同
柱と接続する梁は、通常柱と一体の耐震補強は行われて
いないため、柱と対比して耐力不足になることがある。
そのため、大梁は大地震時に亀裂が発生する恐れがあ
る。

【０００４】

【本発明の目的】上記のような課題を解決するためにな
された本発明は、既存構築物内に新たにブレ−ス材や耐
震壁を設けることなく、ＲＣ造の既存構築物の柱を鋼板
とコンクリ−トにより補強すると共に、梁の端部を補強
して柱梁の耐力の向上を図ることができる、既存構築物
における柱梁の耐震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】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、鉄筋コンクリ−ト造の既存の柱梁に対
する補強構造であって、柱型鋼板を、平断面で見て、既
存柱の略対角線が延びる接合部で縦方向に複数に分割
し、同柱型鋼板により既存柱を囲んで柱型鋼板同士を溶
接接合し、同柱型鋼板と前記既存柱との間に充填材を充
填して鋼板コンクリ−ト柱を形成すると共に、鋼板コン
クリ−ト柱と既存梁の接合部を、水平板にリブ板を固着
した補強金具を介して一体接合したことを特徴とした、
既存構築物における柱梁の耐震補強構造にある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。 ＜イ＞前提条件 従来よりも大きな地震が発生した場合を想定した既存構
築物に対する耐震補強を行う場合に、本発明は、新たに
ブレ−ス材や耐震壁を設置することなく、短期間に、必
要且つ十分な耐震補強構造に改善するための要請に応え
るものである。本発明は、既存柱を補強して充填鋼板コ
ンクリ−ト柱を形成し、同コンクリ−ト柱と既存梁の接
合部に補強金具を介装して一体且つ強固に補強する。本
発明の実施例は、充填鋼板コンクリ−ト柱を中心にし
て、直交する両方向に既存梁が接続したときの梁端部の
補強状況が図１〜図４に示してあるが、構築物の骨組の
性状に応じて、一方向の梁、或いは特定の梁を補強対象
として行うことができるのは勿論であり、要は、柱とそ
の柱に接続する梁端部を一体且つ同時に耐震補強するこ
とが主旨である。

【０００７】＜ロ＞柱型鋼板の実施形態 柱型鋼板１，２，３は既存柱（ＲＣ柱）１１を囲繞して
補強する鋼板で、その長さは同柱１１の有効長さ、例え
ば、その階の床上端又は梁２１上端から上階の梁２２下
端までの高さとしている。 （ａ）図１及び図２に示す柱型鋼板１は、平面で見て、
円形鋼管を縦方向に２分割した半円形の鋼板で、既存柱
１１の対角線Ｘ−Ｘが延びる接合部４で分割してある。

【０００８】（ｂ）図３に示す柱型鋼板２は、角形鋼管
を柱の縦方向に２分割した略Ｌ形の鋼板である。この略
Ｌ形の鋼板２は、平面で見て、同角形鋼管のコ−ナ−近
傍のフラットな接合部５で２分割してある。

【０００９】（ｃ）図４に示す柱型鋼板３は、４枚のス
キンプレ−ト１３の各２枚を夫々溶接しＬ型に形成して
２分割してあり、既存柱１１の対角線Ｘ−Ｘが延びる接
合部６で分割してある。

【００１０】尚、前記の各柱型鋼板１，２，３は、２分
割した端面には同鋼板同士を溶接Ｗ接合するための開先
が形成してある。更に、開先の裏面には裏当て材を柱型
鋼板の一端に取付けておく（図示省略）。また、前記の
各柱型鋼板１，２，３は、２分割に限らず複数に分割
し、分割位置を限定するものではない。

【００１１】前記の各柱型鋼板１，２には、後述する補
強金具を取付けるためのボルト孔を明け、同柱型鋼板の
内側に、同ボルト孔に合わせて袋ナット２０が装着して
ある。

【００１２】＜ハ＞鋼板コンクリ−ト柱の実施形態 （ａ）円形の鋼板コンクリ−ト柱Ａを図１及び図２に示
す。２分割した一対の半円形の柱型鋼板１，１により既
存柱１１を囲繞する。その際、柱型鋼板１，１同士の接
合は、既存柱１１の対角線Ｘ−Ｘが延びる接合部４，４
に位置するように設置して同柱型鋼板１，１同士を溶接
Ｗ接合している。同柱型鋼板１と既存柱１１との間に充
填材ｇ、例えばコンクリ−ト又はモルタルを充填して円
形の鋼板コンクリ−ト柱Ａが形成してある。尚、７は既
存柱１１の鉄筋、１０及び１２は夫々既存柱１１の下階
柱及び上階柱である。

【００１３】（ｂ）角形の鋼板コンクリ−ト柱Ｂを図３
に示す。角形鋼管を２分割した一対の略Ｌ形の柱型鋼板
２，２を既存柱１１に対し相似形に囲繞する。その際、
柱型鋼板２，２同士の接合部５，５は、既存柱１１の対
角線Ｘ−Ｘから若干離れて位置するように設置し、同柱
型鋼板２，２同士を溶接Ｗ接合している。同柱型鋼板２
と既存柱１１との間に充填材ｇを充填して角形の鋼板コ
ンクリ−ト柱Ｂが形成してある。

【００１４】（ｃ）角形の鋼板コンクリ−ト柱Ｃを図４
に示す。２分割した一対のＬ形の柱型鋼板３，３を既存
柱１１に対し相似形に囲繞する。その際、柱型鋼板３，
３同士の接合は、既存柱１１の対角線Ｘ−Ｘが延びる接
合部６，６に位置するように設置して同柱型鋼板３，３
同士を溶接Ｗ接合している。 同柱型鋼板３と既存柱１
１との間に充填材ｇを充填して角形の鋼板コンクリ−ト
柱Ｃが形成してある。

【００１５】上記の各柱型鋼板１，２，３の接合部４，
５，６は、既存柱１１の対角線Ｘ−Ｘ上に、又は対角線
Ｘ−Ｘから若干ずらして設置し、各柱型鋼板同士を溶接
Ｗ接合したことにより、後述の補強金具を各柱型鋼板
１，２，３に接合する際に、同各柱型鋼板１，２，３の
接合部４，５，６と干渉しないので取付けが容易とな
る。

【００１６】＜ニ＞補強金具の実施形態 （ａ）補強金具Ｄを図５に、同金具Ｄの設置状態を図１
及び図２に示す。補強金具Ｄは、円形の鋼板コンクリ−
ト柱Ａと接続する上下の既存梁２１，２２の接合部に介
装して，同鋼板コンクリ−ト柱Ａと梁２１，２２を一体
化する金具である。補強金具Ｄは、側面から見て直角三
角形状であって、三角を形成する水平板１６、垂直板１
７、斜板１５とそれらにより囲まれたリブ板１４とから
溶接により構成してある。補強金具Ｄの垂直板１７は、
円形の柱型鋼板１の外径に合わせて円弧状にしてある。
水平板１６も同様に垂直板１７側が円弧状である。補強
金具Ｄの水平板１６及び垂直板１７には、アンカ−１８
材及びボルト１９が貫通する孔（符号省略）が夫々に複
数個（図示では各２箇所）明けてある。また、垂直板１
７のボルト孔と対応して柱型鋼板１にも孔が明けてあり
（図示省略）、柱型鋼板１の孔位置に袋ナット２０が装
着してある（図１，図２）。尚、２８はアンカ−材１８
のナットである。

【００１７】（ｂ）補強金具Ｅを図６に示す。補強金具
Ｅは、水平板１６に直角三角形の２枚のリブ板１４，１
４が間隔をおいて取付けてある。図示の補強金具Ｅは、
水平板１６及びリブ板１４，１４の基端部が鋼板コンク
リ−ト柱Ａの柱型鋼板１の側面にブラケット状に接合し
た場合である。この接合は予め柱型鋼板１に溶接接合す
ることが好ましい。補強金具Ｅの水平板１６は、４本の
アンカ−材１８及びナット２８により梁２１と接合して
ある。

【００１８】（ｃ）補強金具Ｆを図３に示す。補強金具
Ｆは、角形の鋼板コンクリ−ト柱Ｂ又はＣと既存梁２
１，２２の接合部に介装して固着する金具である。補強
金具Ｆは補強金具Ｄと同形であって、垂直板１７´と水
平板１６´、斜板１５´とそれらにより囲まれたリブ板
１４´とから三角形状に構成してある。尚、その他は図
１及び図２と同一である。

【００１９】（ｄ）補強金具Ｇを図４に示す。補強金具
Ｇは、角形の鋼板コンクリ−ト柱Ｃ又はＢと既存梁２
１，２２の接合部に介装して固着する金具である。図示
の補強金具Ｇは補強金具Ｅと同形であって、水平板１６
' 及びリブ板１４´，１４´の基端部が鋼板コンクリ−
ト柱Ｃ又はＢの柱型鋼板３又は２の側面にブラケット状
に接合した場合である。この接合は予め柱型鋼板３又は
２に溶接接合することが好ましい。補強金具Ｅの水平板
１６´は、４本のアンカ−材１８及びナット２８により
梁２１と接合してある。

【００２０】（ｅ）補強金具Ｈを図７に示す。補強金具
Ｈは、円形の鋼板コンクリ−ト柱Ａと既存梁２１，２２
の接合部に介装して固着する金具である。補強金具Ｈ
は、下水平板２６、垂直板２７及び上水平板２５とで、
側面から見てコの字型を形成し、上下水平板２５，２６
と垂直板２７との間にリブ板２４を取付けた構成になっ
ている。補強金具Ｈの下水平板２６及び垂直板２７に
は、アンカ−材１８及びボルト１９が挿通する孔が夫々
に複数個（図示では各４箇所）明けてある。補強金具Ｈ
の垂直板２７は、円形の柱型鋼板１の外径に合わせて円
弧状にしてある。

【００２１】前記補強金具Ｈは、角形の鋼板コンクリ−
ト柱Ｂ（又はＣ）と既存梁２１，２２の接合部に設置す
る場合は、垂直板２７をフラットとし、また上下水平板
２５，２６の基端面をフラットにして用いる。尚、その
他は図５と同一にしてある。

【００２２】（ｆ）補強金具Ｉを図８に示す。補強金具
Ｉは、水平板２６に長方形の２枚のリブ板２４，２４が
間隔をおいて取付けてある。補強金具Ｉは、水平板２６
及びリブ板２４，２４の基端部が円形の鋼板コンクリ−
ト柱Ａの柱型鋼板１の側面にブラケット状に接合した場
合である。水平板２６は４本のアンカ−材１８及びナッ
ト２８により既存梁２１と接合してある。

【００２３】前記補強金具Ｉは、角形の鋼板コンクリ−
ト柱Ｂ（又はＣ）と既存梁２１，２２の接合部に設置す
る場合は、水平板２６及びリブ板２４，２４の基端面を
フラットにして用いる。尚、前記各補強金具のリブ板１
４，２４は必要に応じて複数枚とする。

【００２４】＜ホ＞補強金具と鋼板コンクリ−ト柱及び
既存梁との接合の形態 （ａ）補強金具Ｄを鋼板コンクリ−ト柱Ａと既存梁２
１，２２の接合部に取付けた場合を図１、図２及び図５
に示す。（後付工法） 図示によると、鋼板コンクリ−ト柱Ａの形成後、同柱Ａ
と梁２１，２２の接合部に補強金具Ｄが上下に各４個据
付けてある。その据付け方法は、先ず上部梁２２の下面
及び下部梁２１の上面にアンカ−材１８をセットする。
アンカ−材１８のセットは、彫込み又は打込みアンカ−
など公知の手段による。次いで、補強金具Ｄを、同金具
の水平板１６が梁２１，２２に、垂直材１７が鋼板コン
クリ−ト柱Ａの柱型鋼板１に、夫々アンカ−材１８及び
ボルト１９により据付けてある。２８はアンカ−材１８
のナット、２０はボルト１９用の袋ナットである。更
に、柱型鋼板１に垂直材１７を溶接接合してある。

【００２５】（ｂ）補強金具Ｅを鋼板コンクリ−ト柱Ａ
と既存梁２１，２２の接合部に取付けた場合を図６に示
す。（先付工法） 先ず、補強金具Ｅは、鋼板コンクリ−ト柱Ａの形成前
に、予め柱型鋼板１にブラケット状に先付けしおてお
く。即ち、柱型鋼板１に補強金具Ｅの水平板１６及び２
枚のリブ板１４，１４の基端部が溶接接合してある。次
いで、この補強金具Ｅを取付けた柱型鋼板１を、補強金
具Ｅが既存梁２１，２２に位置するようにして既存柱１
１を囲み、補強金具Ｅの水平板１６及び既存梁２１，２
２にアンカ−材１８をセットしてナット２８締めする。
次ぎに、柱型鋼板１，１同士を溶接Ｗし充填材により鋼
板コンクリ−ト柱Ａを形成する。

【００２６】（ｃ）前記（ａ）と（ｂ）の併用による接
合。鋼板コンクリ−ト柱Ａの柱脚と下部梁２１の接合部
に前記（ｂ）の先付工法を用い、鋼板コンクリ−ト柱Ａ
の柱頭と上部梁２２の接合部に前記（ａ）の後付工法を
用いて接合してもよい。また上記を逆にして、鋼板コン
クリ−ト柱Ａの柱頭と上部梁２２の接合部に前記（ｂ）
の先付工法を用い、鋼板コンクリ−ト柱Ａの柱脚と下部
梁２１の接合部に前記（ａ）の後付工法を用いて接合し
てもよい。

【００２７】（ｄ）角形の鋼板コンクリ−ト柱Ｂ（又は
Ｃ）の場合も、補強金具Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉを用いて、前記
補強金具Ｄ，Ｅによる既存梁２１，２２と円形の鋼板コ
ンクリ−ト柱Ａの接合の場合と同様に行うことができ
る。

【００２８】（ｅ）補強金具による接合の変化例として
下記のようにすることができる。補強金具Ｄ（図１，図
２，図５），Ｆ（図３），Ｈ（図７）において、垂直板
１７，１７´，２７を省略し、水平板１６，１６´，２
６，２５、リブ板１４，１４´，２４及び斜板１５，１
５´を予め柱型鋼板に溶接接合してもよい（先付工
法）。それによりボルト１９及び袋ナット２０が省略で
きる。

【００２９】（ｆ）補強金具による接合の更なる変化例
として下記のようにすることができる。補強金具Ｄ（図
１，図２，図５），Ｆ（図３），Ｈ（図７）の垂直板１
７，１７´，２７を省略した補強金具、或いは補強金具
Ｅ（図６），Ｇ（図４），Ｉ（図８）を、鋼板コンクリ
−ト柱Ａ，Ｂ，Ｃの柱頭柱脚と上下梁２１，２２の接合
部に据付けてもよい（後付工法）。その場合、前記各補
強金具Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉにおける水平板１６，１
６´，２６，２５は上下梁２１，２２のアンカ−１８に
セットし、リブ板１４，１４´，２４及び斜板１５，１
５´は前記柱Ａ，Ｂ，Ｃの柱型鋼板１，２，３に溶接接
合する。それによりボルト１９及び袋ナット２０が省略
できる。

【００３０】前記各補強金具の据付けに際し、同金具の
水平板１６，２６とＲＣ梁２１，２２との接合面に隙間
が生じるときは、予めモルタルや樹脂等により平滑にす
るか、同金具を据付けた後に上記材料を隙間に注入する
ことにより密着性がよくなる。

【００３１】また、前記各補強金具の各水平板及び垂直
板のアンカ−孔を長孔とすることにより、同金具の据付
け精度の調節が可能となる。

【００３２】

【作用】

＜イ＞構築物の骨組に地震時の水平力が作用した時の梁
の応力及び曲げ耐力の比較を図９に示す。補強前の骨組
の設計用水平力がＰのときの梁２２の曲げモ−メントは
破線で示してある。その時、梁２２のｊ−ｊ面に最大モ
−メントＭ₁ が、ｎ−ｎ面にＭ₂が夫々生じる。補強後
の梁２２の曲げモ−メントは実線で示してある。この
時、梁２２のｋ−ｋ面に最大モ−メントＭ₁ ´が、ｎ−
ｎ面（非補強面）にＭ₂ ´が夫々生じる。従って、この
最大モ−メントＭ₁ ´（＞Ｍ₁ ）により補強金具（例え
ばＡ）を設定し、梁２２の曲げ耐力は非補強面のモ−メ
ントＭ₂ ´（＞Ｍ₂ ）により決まる。即ち、Ｍ₂ ´＝Ｍ
₁ ， Ｍ₂ ´＞Ｍ₂ から補強後の骨組に作用する水平
力をＰ´（＞Ｐ）とすれば

【００３３】 Ｐ´＝Ｐ×Ｍ₂ ´／Ｍ₂ ＝Ｐ×Ｍ₁ ／Ｍ₂

【００３４】故に、補強後の梁２２の曲げ耐力は、補強
前のそれのＭ₁ ／Ｍ₂ 倍に改善される。尚、補強金具の
設置範囲は、梁端部から梁の内法スパンＬ₀ の１／４以
内とすることが好ましい。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以上説明したようになるから次
のような効果を得ることができる。 ＜イ＞既存のＲＣ柱は、同柱の対角する縦方向に分割し
た鋼板により補強したことによって、充填鋼板コンクリ
−ト柱として機能し、柱の曲げ・剪断耐力が著しく向上
すると共に、補強柱と既存梁の接合部に補強金具の設置
が容易となり、既存梁は補強金具の方杖効果により曲げ
耐力が向上する。 ＜ロ＞上記により、構築物内に、新たにブレ−ス材や耐
震壁を設けることなく、構築物の使用形態を変えずに耐
震性能の向上が図れる。 ＜ハ＞既存梁は端部だけを補強するので、作業手間が少
なく施工期間の短縮、及びコストの低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る、柱型鋼板により補強した円形
鋼板コンクリ−ト柱、及び第１実施例の補強金具の設置
状態の正面図

【図２】 図１の平断面図

【図３】（ａ） 柱型鋼板により補強した角形鋼板コン
クリ−ト柱、及び第３実施例の補強金具の設置状態の平
断面図

【図３】（ｂ） 上記（ａ）の部分断面図

【図４】（ａ） 他の角形鋼板コンクリ−ト柱、及び第
４実施例の補強金具の設置状態の平断面図

【図４】（ｂ） 上記（ａ）の部分断面図

【図５】 鋼板コンクリ−ト柱と梁の接合部に設置した
の第１実施例の補強金具の斜視図

【図６】 第２実施例の補強金具の斜視図

【図７】 第５実施例の補強金具の斜視図

【図８】 第６実施例の補強金具の斜視図

【図９】 耐震補強前と後の梁の作用力及び曲げ耐力の
比較説明図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄筋コンクリ−ト造の既存の柱梁に対する
   補強構造であって、 柱型鋼板を縦方向に複数に分割し、 同柱型鋼板により既存柱を囲んで柱型鋼板同士を溶接接
   合し、 同柱型鋼板と前記既存柱との間に充填材を充填して鋼板
   コンクリ−ト柱を形成すると共に、鋼板コンクリ−ト柱
   と既存梁の接合部を、補強金具を介して一体接合したこ
   とを特徴とする、 既存構築物における柱梁の耐震補強構造。
2. 【請求項２】請求項１に記載の既存構築物における柱梁
   の耐震補強構造において、 柱型鋼板を、平断面で見て、既存柱の略対角線が延びる
   接合部で縦方向に２分割したことを特徴とする、 既存構築物における柱梁の耐震補強構造。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の既存構築物におけ
   る柱梁の耐震補強構造において、 補強金具は、水平板にリブ板を固着して構成したことを
   特徴とする、 既存構築物における柱梁の耐震補強構造。