JPH11293930A - 耐震補強用部材及び耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地震力等による曲げモーメント及びせん断力
に対して、構造がシンプルで手間がかからず、且つ低コ
ストで十分な曲げ耐力或いはせん断耐力を得ることが出
来る耐震補強用部材及び耐震補強構造を提供する。 【解決手段】 建築物の柱２と、梁等の水平部材３とに
設けられ、水平方向の地震力に対して前記柱２と前記水
平部材３を耐震補強する耐震補強用部材４であって、金
属層４１、４１と、高分子樹脂層４２と、を含む板体に
より構成されるとともに、前記板体が円弧状に曲げられ
ることにより形成される曲部４ａを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、柱と、梁又は床を
含む建築物における水平方向の地震力に対する耐震補強
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ロサンゼルス大地震、或いは阪神
淡路大震災のような大地震が相次ぎ、より耐震性能に優
れた建築物が望まれている。従来、図１１に示すような
柱１０１と梁１０２を含む架構１００においては、水平
方向の地震力Ｆを受けた場合に、前記柱１０１と前記梁
１０２には、図１２に示すような曲げモーメントとせん
断力が作用する。そして、地震力Ｆによる曲げモーメン
トが前記柱１０１の曲げ耐力よりも大きい場合には、前
記柱１０１は曲がり、地震力Ｆによるせん断力が前記柱
１０１のせん断耐力よりも大きい場合には、せん断破壊
を生じてしまう。

【０００３】そこで、曲げ耐力が不足している場合の耐
震補強方法として、例えば、柱の表面に鋼管を取り付け
たり、或いは図１３に示すように炭素繊維シート１０３
等を柱１０１に巻いて前記柱１０１の強度を上げる方法
等が知られている。また、柱１０１のせん断耐力が不足
している場合の耐震補強方法として、例えば、図１４に
示すような、柱１０１と梁１０２の間にフレーム１０４
を取付け、対角線状にブレース１０５，１０５を設ける
方法も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、曲げ耐
力補強としての上記鋼管或いは炭素繊維シート１０３等
を用いて柱１０１の強度を上げる方法では、例えば、炭
素繊維シート１０３を巻く手間とコストが必要であると
いう問題点を有していた。また、せん断耐力補強として
の上記ブレース１０５を用いる方法においても、引張に
対してはブレース１０５は有効であるが、圧縮に対して
はブレース１０５の座屈が生じてしまうケースが考えら
れ、この場合急激な耐力低下が生じてしまうため必ずし
も有効でないこともある。更に、ブレース１０５を取り
付けることにより、柱１０１と梁１０２の間の開口部面
積が少なくなるという問題点も有していた。

【０００５】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めに為されたものであって、地震力等による曲げモーメ
ント及びせん断力に対して、構造がシンプルで手間がか
からず、且つ低コストで十分な曲げ耐力或いはせん断耐
力を得ることが出来る耐震補強用部材及び耐震補強構造
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明は、建築物の柱と、梁等の水平
部材とに設けられ、水平方向の地震力に対して前記柱と
前記水平部材を耐震補強する耐震補強用部材であって、
金属層と、高分子樹脂層と、を含む板体により構成され
るとともに、前記板体が円弧状に曲げられることにより
形成される曲部を備えていることを特徴としている。

【０００７】請求項１記載の発明によれば、耐震補強用
部材は、所定の強度を有する金属層と、減衰機能を有す
る高分子樹脂層と、を含む板体により構成されるととも
に、板体が円弧状に曲げられることにより形成される曲
部を備えているので、例えば、柱と梁が交差する交差部
に曲部が外側に向かって凸になるように、この耐震補強
用部材を設けた場合、地震力によって柱や梁に生じた曲
げモーメントを耐震補強用部材の曲げ抵抗力によって抗
することが出来て、建築物の曲げ耐力を補強させること
が出来る。特に、耐震補強用部材は、所定の強度を有す
る金属層と減衰機能を有する高分子樹脂層とを含む板体
から構成されているので、金属層により曲げ抵抗力が得
られるとともに、高分子樹脂層により減衰効果が得られ
ることとなって、より効果的な耐震性能を有することと
なる。即ち、この耐震補強用部材は、曲げモーメントの
大きい柱と水平部材の交差する交差部に設けられ、柱や
水平部材の受ける曲げモーメントを耐震補強用部材の曲
げ抵抗力で分担することにより建築物の曲げ耐力を大き
くさせることが出来ることとなって、従来の鋼管或いは
炭素繊維シート等を用いて柱の強度を上げて補強してい
た場合に比べて、同等或いはそれ以上の曲げ耐力を得る
ことが出来るとともに、耐震補強用部材の取付、取り替
えが容易で手間がかからず、且つ低コストで建築物の耐
震補強を施すことが出来る。

【０００８】また、例えば、耐震補強用部材を柱と梁が
交差する交差部に曲部が内側に向かって凸になるように
設けた場合、地震力によって柱や水平部材にせん断力が
生じても耐震補強用部材の引張力と曲げ抵抗力により建
築物のせん断耐力が補強されることとなる。即ち、この
耐震補強用部材は、せん断力が働く柱と水平部材の交差
する部分に設けられ、柱や水平部材の受けるせん断力を
耐震補強用部材の引張力と曲げ抵抗力で分担させること
により建築物のせん断耐力を大きくさせることが出来る
こととなって、従来のブレースを用いて補強していた場
合に比べて、同等或いはそれ以上のせん断耐力を得るこ
とが出来るとともに、耐震補強用部材の取付、取り替え
が容易で手間がかからず、且つ低コストで建築物の耐震
補強を図ることが出来る。

【０００９】更に、耐震補強用部材は、柱と水平部材の
交差する交差部に設けられているので、従来のブレース
による補強に比べ、開口部をより広くとれることとなっ
て、広い窓などを設けることが出来る。加えて、耐震補
強用部材は、円弧状の曲部を有しているので、従来のブ
レースによる補強のように圧縮変形によるブレースの座
屈が生じることがなく、圧縮変形に対しても耐震効果が
得られる。

【００１０】ここで、水平部材は、梁や床など、柱に水
平方向に設けられる部材であればどのようなものでもよ
い。所定の強度を有する金属層としては、例えば、鋼鉄
製のものが挙げられるが、特に限定するものではなく、
所定の強度が得られるものであればよい。高分子樹脂と
しては、例えば、ゴム、エポキシ系高分子材料、或いは
アクリル系高分子材料などであるが、減衰機能を有する
ものであれば、これ以外のものでもよい。金属層と高分
子樹脂層は、２層状態のものであってもよいし、或いは
請求項２記載の耐震補強用部材のように高分子樹脂層が
２つの金属層にサンドされた３層状態ものであってもよ
いし、また、金属層と高分子樹脂層以外の層を含むもの
であってもよい。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の耐
震補強用部材において、前記高分子樹脂層は、二つの前
記金属層に挟まれていることを特徴としている。

【００１２】請求項２記載の発明によれば、高分子樹脂
層は、二つの金属層に挟まれているので、高分子樹脂層
が保護されることとなって、高分子樹脂層を劣化させる
ことがなく、安定した減衰機能を発揮させることが出来
る。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の耐震補強用部材を用いた耐震補強構造であっ
て、前記耐震補強用部材の端部が前記柱と前記水平部材
とが交差する交差部の前記柱と前記水平部材とに各々固
定されていることを特徴としている。

【００１４】請求項３記載の発明によれば、耐震補強用
部材の端部が各々柱と水平部材とが交差する交差部の柱
と水平部材とに固定されているので、請求項１に記載し
た効果を確実に得ることが出来ることとなって、耐震性
能に優れた耐震補強構造にすることが出来る。

【００１５】ここで、耐震補強用部材の柱或いは梁への
固定は、ボルト等により行う。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明に係る
架構における耐震補強用部材の実施の形態を詳細に説明
する。 ［第１の実施の形態］図１は、本発明に係る第１の実施
の形態の耐震補強用部材を用いた耐震補強部の正面図で
ある。図１に示す耐震補強部１は、柱２、２と、この柱
２、２と交差するように設けられた水平部材としての梁
３、３とを備えた建築物としての架構において、前記柱
２、２と前記梁３、３とが交差する交差部Ｏの前記柱２
と前記梁３とに、交差部Ｏから外側に向かって凸となる
ような円弧状の曲部４ａ…を有するダンパ４…（耐震補
強用部材）がそれぞれ設けられている。

【００１７】前記ダンパ４…の両端部は、前記各交差部
Ｏの前記柱２と前記梁３、３にボルト５…等によって取
り付けられている。前記鋼製ダンパ４は、図２に示すよ
うに、例えば、２枚の鋼製板４１、４１（金属層）に高
分子樹脂板４２（高分子樹脂層）がサンドされた３層構
造の板体からなり、この板体が円弧状の曲部４ａを有す
るように曲げられることにより形成されている。従っ
て、高分子樹脂層４２が保護されることとなって、高分
子樹脂層４２を劣化させることがなく、安定した減衰機
能を発揮させることが出来る。前記高分子樹脂板４２
は、例えば、衝撃力を減衰する減衰機能を有するアクリ
ル系樹脂を使用する。

【００１８】なお、前記鋼製板４１及び高分子樹脂板４
２の寸法は設計事項であり、設けられる建築物の曲げ耐
力や必要とされる曲げ耐力等によって決定される。

【００１９】次に、前記鋼製ダンパ４…が設けられる耐
震補強部１に作用する曲げモーメントと、これに対する
曲げ耐力との関係を図３と図４に示す模式図を用いて説
明する。まず、図３の状態で、前記柱２に、例えば、図
中の矢印の方向に地震力が作用した場合、前記柱２及び
前記梁３は、図４の模式図に誇張して示したような変形
が生じる。ここで、曲げモーメントは、中心Ｏに近づく
ほど大きくなる（例えば、曲げモーメント大部２１、３
１）。

【００２０】この状態において、例えば、前記柱２は、
ダンパ４…の曲げ抵抗力によって、曲げモーメント大部
２１の曲げ耐力が補強される。同様に、前記梁３は、ダ
ンパ４…の曲げ抵抗力によって、曲げモーメント大部３
１の曲げ耐力が補強される。

【００２１】以上説明した本発明の第１の実施に形態に
係る耐震補強構造によれば、前記柱２と前記梁３とが交
差する交差部Ｏの前記柱２と前記梁３とに設けられた弧
状のダンパ４…は、交差部Ｏから外側に向かって凸とな
るようにされているので、地震力によって前記柱２や前
記梁３に曲げモーメントが生じた場合でも、ダンパ４…
の曲げ抵抗力により前記梁３の曲げ耐力が補強される。
即ち、前記柱２や前記梁３の受ける曲げモーメントを前
記ダンパ４…の曲げ抵抗力で分担することにより建築物
としての架構の曲げ耐力を大きくさせることが出来るこ
ととなって、従来の鋼管或いは炭素繊維シート等を用い
て柱の強度を上げて補強していた場合に比べて、前記ダ
ンパ４…の取付、取り替えが容易で手間がかからず、且
つ低コストで耐震補強させることが出来る。特に、ダン
パ４…は、所定の強度を有する金属層４１と減衰機能を
有する高分子樹脂層４２とを含む板体から構成されてい
るので、金属層４１により曲げ抵抗力が得られるととも
に、高分子樹脂層４２により減衰効果が得られることと
なって、より効果的な耐震性能を有することとなる。

【００２２】［第２の実施の形態］図５は、本発明に係
る第２の実施の形態の耐震補強構造を示した架構の正面
図である。図５に示す耐震補強部１０は、柱１１、１１
と、この柱１１、１１と交差するように設けられた水平
部材としての梁１２、１２とから構成された建築物とし
ての架構において、前記柱１１、１１と前記梁１２、１
２とが交差する交差部Ｐの前記柱１１、１１と前記梁１
２、１２とに、交差部Ｐに向かって凸となるような弧状
の曲部を有するダンパ１３…（耐震補強用部材）がそれ
ぞれ設けられている。

【００２３】前記ダンパ１３…の両端部は、前記各交差
部Ｐの前記柱２、２と前記梁３、３にボルト１４…等に
よって取り付けられている。前記ダンパ１３…は、図６
に示すように、例えば、２枚の鋼製板１３１、１３１
（金属層）に高分子樹脂板１３２（高分子樹脂層）がサ
ンドされた３層構造の板体からなり、この板体が円弧状
の曲部１３ａを有するように曲げられることにより形成
されている。前記高分子樹脂板１３１は、例えば、衝撃
力を減衰する減衰機能を有するアクリル系樹脂を使用す
る。

【００２４】なお、前記鋼製板１３１及び高分子樹脂板
１３２の寸法は設計事項であり、設けられる建築物の曲
げ耐力や必要とされる曲げ耐力等によって決定される。

【００２５】次に、前記ダンパ１３…が設けられる耐震
補強部１０に作用するせん断力と、これに対するせん断
耐力との関係を図７と図８に示す模式図を用いて説明す
る。まず、図７の状態で、前記柱２に、例えば、図中の
矢印の方向に地震力が作用した場合、前記柱１１及び前
記梁１２は、図８に模式的に誇張して示したような変形
が生じる。

【００２６】この状態において、例えば、前記柱１１
は、ダンパ１３…の曲げ抵抗力と引張力とによって、せ
ん断耐力が補強される。同様に、前記梁１２は、ダンパ
１３…の曲げ抵抗力とダンパ１３…の引張力とによっ
て、せん断耐力が補強され、ダンパ１３…の曲げ抵抗力
と引張力とによって、せん断耐力が補強される。

【００２７】以上説明した本発明の第２の実施に形態に
係る耐震補強構造によれば、前記柱１１と前記梁１２と
が交差する交差部Ｐの柱１１と前記梁１２とに設けられ
た弧状のダンパ１３…は、交差部Ｐに向かって凸となる
ようにされているので、地震力によって柱１１や前記梁
１２にせん断力が生じた場合でも、ダンパ１３…の曲げ
抵抗力と引張力によってせん断耐力が補強される。即
ち、このダンパ１３…は、前記柱１１と前記梁１２の交
差する交差部Ｐに設けられ、前記柱１１や前記梁１２の
受けるせん断力をダンパ１３…の曲げ抵抗力と引張力で
分担することにより建築物のせん断耐力を大きくさせる
ことが出来ることとなって、従来のブレースを用いて補
強していた場合に比べて、同等或いはそれ以上のせん断
耐力を得ることが出来るとともに、ダンパ１３…の取
付、取り替えが容易で手間がかからず、且つ低コストで
耐震補強させることが出来る。特に、ダンパ１３…は、
所定の強度を有する金属層１３１と減衰機能を有する高
分子樹脂層１３２とを含む板体から構成されているの
で、金属層１３１により曲げ抵抗力が得られるととも
に、高分子樹脂層１３２により減衰効果が得られること
となって、より効果的な耐震性能を有することとなる。

【００２８】また、ダンパ１３…は、交差部Ｐに向かっ
て凸となるようにされているので、従来のブレースによ
る補強に比べ、開口部をより広くとれることとなって、
広い窓などを設けることが出来る。また、ダンパ１３…
は弧状とされているので、従来のブレースによる補強の
ように圧縮変形によるブレースの座屈が生じることがな
く、圧縮変形に対しても耐震補強効果が得られる。

【００２９】［第３の実施の形態］図９は、本発明に係
る第３の実施の形態の耐震補強構造を示した架構の正面
図である。図９に示す耐震補強構造２０は、柱２１、２
１と、この柱２１、２１と交差するように設けられた水
平部材としての梁２２、２２とから構成された建築物と
しての架構において、前記柱２１、２１と前記梁２２、
２２とで形成される開口部２３に、下方の二つの角部２
３ａ、２３ａから斜めにブレース２４が設けられてい
る。そして、この二つのブレース２４の上端に接合して
平板２５が設けられている。さらに、この平板２５と前
記梁２２とに弧状の曲部２６ａを有するダンパ２６、２
６（耐震補強用部材）が固定されている。

【００３０】前記ダンパ２６…の両端部は、前記各交差
部Ｑの前記柱２１、２１と前記梁２３、２３にボルト２
７…等によって取り付けられている。前記ダンパ２６…
は、図１０に示すように、例えば、２枚の鋼製板２６
１、２６１（金属層）に高分子樹脂板２６２（高分子樹
脂層）がサンドされた３層構造の板体からなり、この板
体が円弧状の曲部２６ａを有するように曲げられること
により形成されている。前記高分子樹脂板２６２は、例
えば、衝撃力を減衰する減衰機能を有するアクリル系樹
脂を使用する。

【００３１】なお、前記鋼製板２６１及び高分子樹脂板
２６２の寸法は設計事項であり、設けられる建築物の曲
げ耐力や必要とされる曲げ耐力等によって決定される。

【００３２】以上説明した本発明の第３の実施に形態に
係る耐震補強構造によれば、ブレースの一部に弧状の曲
部２６ａを有するダンパ２６…が取り付けられているの
で、従来のブレースによる補強のように圧縮変形による
ブレースの座屈が生じることがなく、圧縮変形に対して
も耐震補強効果が得られる。

【００３３】なお、上記第１〜３の実施の形態のダンパ
４、１３、２６は、別個に用いてもよく、或いは併用し
てもよい。併用することにより、曲げ耐力とせん断耐力
の両方について補強することができる。また、高分子樹
脂として、アクリル系高分子樹脂を使用したが、これ以
外にも例えば、エポキシ系高分子樹脂など、減衰機能を
有する高分子樹脂であれば、どのようなものであっても
よい。

【００３４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、耐震補強
用部材は、所定の強度を有する金属層と、減衰機能を有
する高分子樹脂層と、を含む板体により構成されるとと
もに、板体が円弧状に曲げられることにより形成される
曲部を備えているので、例えば、この耐震補強用部材を
柱と梁が交差する交差部に曲部が外側に向かって凸にな
るように設けた場合、地震力によって柱や梁に生じた曲
げモーメントを耐震補強用部材の曲げ抵抗力によって抗
することが出来て、建築物の曲げ耐力を補強させること
が出来る。特に、耐震補強用部材は、所定の強度を有す
る金属層と減衰機能を有する高分子樹脂層とを含む板体
から構成されているので、金属層により曲げ抵抗力が得
られるとともに、高分子樹脂層により減衰効果が得られ
ることとなって、より効果的な耐震性能を有することと
なる。即ち、この耐震補強用部材は、曲げモーメントの
大きい柱と水平部材の交差する交差部に設けられ、柱や
水平部材の受ける曲げモーメントを耐震補強用部材の曲
げ抵抗力で分担することにより建築物の曲げ耐力を大き
くさせることが出来ることとなって、従来の鋼管或いは
炭素繊維シート等を用いて柱の強度を上げて補強してい
た場合に比べて、同等或いはそれ以上の曲げ耐力を得る
ことが出来るとともに、耐震補強用部材の取付、取り替
えが容易で手間がかからず、且つ低コストで建築物の耐
震補強を施すことが出来る。

【００３５】また、例えば、耐震補強用部材を柱と梁が
交差する交差部に曲部が内側に向かって凸になるように
設けた場合、地震力によって柱や水平部材にせん断力が
生じても耐震補強用部材の引張力と曲げ抵抗力により建
築物のせん断耐力が補強されることとなる。即ち、この
耐震補強用部材は、せん断力が働く柱と水平部材の交差
する部分に設けられ、柱や水平部材の受けるせん断力を
ダンパ部材の引張力と曲げ抵抗力で分担させることによ
り建築物のせん断耐力を大きくさせることが出来ること
となって、従来のブレースを用いて補強していた場合に
比べて、同等或いはそれ以上のせん断耐力を得ることが
出来るとともに、耐震補強用部材の取付、取り替えが容
易で手間がかからず、且つ低コストで建築物の耐震補強
を図ることが出来る。

【００３６】更に、耐震補強用部材は、柱と水平部材の
交差する交差部に設けられているので、従来のブレース
による補強に比べ、開口部をより広くとれることとなっ
て、広い窓などを設けることが出来る。加えて、耐震補
強用部材は、円弧状の曲部を有しているので、従来のブ
レースによる補強のように圧縮変形によるブレースの座
屈が生じることがなく、圧縮変形に対しても耐震効果が
得られる。

【００３７】請求項２記載の発明によれば、高分子樹脂
層は、二つの金属層に挟まれているので、高分子樹脂層
が保護されることとなって、高分子樹脂層を劣化させる
ことがなく、安定した減衰機能を発揮させることが出来
る。

【００３８】請求項３記載の発明によれば、耐震補強用
部材の端部が各々柱と水平部材とが交差する交差部の柱
と水平部材とに固定されているので、請求項１記載に発
明の効果を確実に得ることが出来ることとなって、耐震
性能に優れた耐震補強構造にすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態の耐震補強構造
を示した架構の正面図である。

【図２】本発明に係る第１の実施の形態の耐震補強用部
材の側面図である。

【図３】本発明に係る第１の実施の形態の耐震補強構造
を模式的に示した図である。

【図４】図３において、水平方向に地震力が作用した場
合における架構の変形を模式的に示した図である。

【図５】本発明に係る第２の実施の形態の耐震補強構造
を示した架構の正面図である。

【図６】本発明に係る第２の実施の形態の耐震補強用部
材の側面図である。

【図７】本発明に係る第２の実施の形態の耐震補強構造
を模式的に示した図である。

【図８】図７において、水平方向に地震力が作用した場
合における架構の変形を模式的に示した図である。

【図９】本発明に係る第３の実施の形態の耐震補強構造
を示した架構の正面図である。

【図１０】本発明に係る第３の実施の形態の耐震補強用
部材の側面図である。

【図１１】架構に対して水平方向に地震力が作用した場
合を模式的に示した図である。

【図１２】図７において、地震力による架構の変形を模
式的に示した図である。

【図１３】従来の炭素繊維を用いた架構の耐震補強構造
の一例を示した図である。

【図１４】従来のブレースを用いた架構の耐震補強構造
の一例を示した図である。

【符号の説明】

１、１０、２０ 耐震補強部 ２、１１、２１ 柱 ３、１２、２２ 梁（水平部材） ４、１３、２６ ダンパ（耐震補強用部材） ４ａ、１３ａ、２６ａ 曲部 ４１、１２１、２６１ 金属層 ４２、１２２、２６２ 高分子樹脂層 Ｏ、Ｐ 交差部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築物の柱と、梁等の水平部材とに設け
   られ、水平方向の地震力に対して前記柱と前記水平部材
   を耐震補強する耐震補強用部材であって、 所定の強度を有する金属層と、減衰機能を有する高分子
   樹脂層と、を含む板体により構成されるとともに、 前記板体が円弧状に曲げられることにより形成される曲
   部を備えていることを特徴とする耐震補強用部材。
2. 【請求項２】 前記高分子樹脂層は、二つの前記金属層
   に挟まれていることを特徴とする請求項１記載の耐震補
   強用部材。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の耐震補強用部材を
   用いた耐震補強構造であって、 前記耐震補強用部材の端部が前記柱と前記水平部材とが
   交差する交差部の前記柱と前記水平部材とに各々固定さ
   れていることを特徴とする耐震補強構造。