JP5967438B2

JP5967438B2 - ブレース耐震補強構造

Info

Publication number: JP5967438B2
Application number: JP2012253178A
Authority: JP
Inventors: 前田　信之; 信之前田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2032-11-19
Also published as: JP2014101655A

Description

本発明は、ブレース耐震補強構造であって、とくにブレースと柱梁との接合構造に関する。

従来、既存構造物の耐震強度を増大させる耐震補強構造として、コンクリート製の柱梁架構内に鉄骨ブレースやダンパーブレースを備えた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）
このようなブレースでは、ガセットプレートを柱梁角部の柱に対して溶接により接合し、そのガセットプレートにブレースの一端をボルトで固定することにより、ガセットプレートを介して所定の角度でブレースが配置されているのが一般的である。

特許文献１には、ガセットプレートの２辺が柱梁やトラス枠などの互いに交差する２つの軸力部材に溶接により固定され、両軸力部材で挟まれた内側から伸びる構造部材や制振ブレースなど斜材の接合端部がガセットプレートにボルト接合された構成について開示されている。

特開２００４−３２４２７０号公報

しかしながら、従来のブレース耐震補強構造では、現場溶接によりガセットプレートを柱梁に接合する構造であり、柱梁の接続部などの狭いスペースでの作業や上向き溶接による作業が生じる。そのため、高度な溶接技術が必要となるうえ、手間のかかる作業となることから、作業効率が低下するうえ、溶接部の品質も低下することから、その点で改善の余地があった。

また、溶接を用いずに、柱梁のＨ型鋼のウェブにガセットプレートをボルト接合する方法もあるが、この場合、ウェブの外面座屈などで耐力が決定してしまうことから、ブレースの性能を十分に発揮することができないという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、溶接を用いずにボルト接合のみで柱梁とブレースとを接合することができ、接合作業にかかる手間や時間を少なくすることで、作業効率の向上を図ることができ、しかもブレースの性能を十分に発揮することができるブレース耐震補強構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るブレース耐震補強構造では、鉄骨造のＨ型鋼からなる柱梁と、ブレースと、を連結して構成されるブレースの耐震補強構造であって、柱梁のウェブに対面させてボルト接合により固定される第１支持板と、第１支持板の幅方向の両側に垂設され、互いに対向する一対の第２支持板と、第２支持板より幅方向の外方に向けて張り出す当接板と、を備えた連結治具が設けられ、一対の連結治具は、それぞれの第１支持板によって柱梁のウェブの両側面を挟持してボルト接合により固定されるとともに、当接板が柱梁のフランジ端部に当接され、一対の連結治具のうち、少なくともブレースが連結される連結治具は、第１支持板の一対の第２支持板同士の間にガセットプレートが垂設されるとともに、ガセットプレートにブレースの一端がボルトにより連結されていることを特徴としている。

本発明では、ブレースに作用する圧縮力と引張力からなる軸力を一対の連結治具を介して柱梁に伝達させることができる。すなわち、ブレースに圧縮力が作用した場合には、ガセットプレートを備えた一方の連結治具の第１支持板から柱梁のウェブに前記圧縮力が伝達され、当該ウェブに連設されるフランジにも前記圧縮力が伝達されるとともに、連結治具の第２支持板に設けられる当接板からフランジに前記圧縮力が伝達される。また、ブレースに引張力が作用した場合には、一対の連結治具が柱梁にウェブを挟持した状態で固定されているので、ガセットプレートを備えていない他方の連結治具の第１支持板から柱梁のウェブに前記引張力が伝達され、当該ウェブに連設されるフランジにも前記引張力が伝達されるとともに、前記他方の連結治具の第２支持板に設けられる当接板からフランジに前記引張力が伝達される。
このように、ブレースの軸力を柱梁のウェブ面のみではなく、フランジにも効率良く伝達することができるので、柱梁とブレースとの接合部分の強度不足を解消することができ、低コストでブレースの軸力に対する耐力を十分に発揮することが可能となる耐震補強構造を実現することができる。

また、連結治具は例えば工場などで予め一体的に製造しておくことができるとともに、連結治具と柱梁とが溶接を使用しないボルト接合となるので、溶接を行う場合のように上向き溶接などの作業のし難しい作業を少なくすることができる。そのため、安定した姿勢で効率よく接合作業を行うことができ、工期の短縮を図ることができるうえ、柱梁と連結治具との接合部の品質の低下を抑えることができる。しかも、溶接による接合作業の場合に比べて、騒音や埃の発生を抑えることができる利点もある。

また、本発明に係るブレース耐震補強構造では、フランジ端部と当接板との間に第１介挿部材が設けられていてもよい。

本発明によれば、柱梁に連結治具が固定された状態で当接板とフランジ端部との間に隙間がある場合に、その隙間に第１介挿部材を介在させることで、当接板からフランジにブレースの軸力を伝達させることができる。

また、本発明に係るブレース耐震補強構造では、ウェブと第１支持板との間に第２介挿部材が設けられていてもよい。

本発明によれば、一対の連結治具のそれぞれの当接板をフランジ端部に当接させた状態で、第１支持板とウェブとの間に隙間がある場合に、その隙間に第２介挿部材を介在させることで、第１支持板からウェブにブレースの軸力を伝達させることができる。

本発明のブレース耐震補強構造によれば、溶接を用いずにボルト接合のみで柱梁とブレースとを接合することができ、接合作業にかかる手間や時間を少なくすることで、作業効率の向上を図ることができ、しかもブレースの性能を十分に発揮することができる。

本発明の実施の形態によるブレース耐震補強構造の一部を示す側面図である。図１に示すＡ−Ａ線断面図である。図２に示すＢ−Ｂ線断面図である。図２に示すＣ−Ｃ線断面図である。ガセットプレートを備えた第１連結治具の斜視図である。ガセットプレートを備えていない第２連結治具の斜視図である。図５に示す第１連結治具をガセットプレートの先端側から見た正面図である。（ａ）は当接板とフランジ端部との間に第１介挿部材を介在させた状態を示す水平断面図、（ｂ）は第１支持板とウェブとの間に第２介挿部材を介在させた状態を示す水平断面図である。

以下、本発明の実施の形態によるブレース耐震補強構造について、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態によるブレース耐震補強構造１は、鉄骨造の柱２と梁３からなる架構Ｒの内側において、風や地震等の水平力に抵抗して架構Ｒの面内変形を防ぐための鉄骨ブレース４と、その鉄骨ブレース４を架構Ｒに連結するための連結治具１０（１０Ａ、１０Ｂ）と、を備えている。
ここで、柱２は、Ｈ型鋼からなり、図２に示すように、ウェブ２１と一対のフランジ２２、２２とを有している。なお、本実施の形態では、柱２のウェブ２１の短手方向に沿う方向をウェブ幅方向Ｘとし、フランジ２２の短手方向に沿う方向をフランジ幅方向Ｙとして以下、説明する。

鉄骨ブレース４は、架構Ｒの内側に斜めに延在させて架設された耐震ブレースであり、本実施の形態では溝型鋼が用いられている。鉄骨ブレース４は、図３に示すように、フランジ４ａに対して垂直な方向（ウェブ４ｂの面方向）が架構Ｒの構面に平行な面となるような向きで配置されている。そして、鉄骨ブレース４は、架構Ｒの柱２に対して上述した連結治具１０を介して連結されている。

図２〜図６に示すように、連結治具１０は、柱２のウェブ２１の一方面に対面させてボルト接合により固定される第１支持板１１と、第１支持板１１のウェブ幅方向Ｘの両側に垂設され、互いに対向する一対の第２支持板１２、１２と、第２支持板１２よりウェブ幅方向Ｘの外方に向けて張り出す当接板１３と、を備えている。
なお、これら第１支持板１１、第２支持板１２、及び当接板１３は、溶接により一体的に形成されている。

さらに連結治具１０は、一対の該連結治具１０Ａ、１０Ｂをそれぞれの第１支持板１１によって柱２のウェブ２１の両側面を挟持して、ボルト１５により接合されている。一対の連結治具１０Ａ、１０Ｂのうち、鉄骨ブレース４が連結される第１連結治具１０Ａには、第１支持板１１の一対の第２支持板１２、１２同士の間に配置されるとともに、第１支持板１１のウェブ幅方向Ｘの中間部にガセットプレート１４が垂設され、当接板１３が柱２のフランジ端部２２ａに当接されている。ガセットプレート１４は、第１支持板１１および第２支持板１２に対して溶接により一体化されている。

第１支持板１１は、ウェブ幅方向Ｘの寸法が柱２のフランジ２２同士の離間よりも小さい鋼板であり、図７に示すようにウェブ幅方向Ｘの中心を挟んだ両側のそれぞれの位置において、上下に２つずつボルト孔１１ａが形成されている。そして、柱２の前記ウェブ２１にも第１支持板１１の取り付けられる位置で、第１支持板１１の４つの前記ボルト孔１１ａに対応する位置にボルト穴（図示省略）が設けられている。

第２支持板１２は、その面方向をフランジ幅方向Ｙに向けて配され、第１支持板１１に接合される一端とは反対の他端（突出端部１２ａ）が柱２のフランジ端部２２ａよりもフランジ幅方向Ｙの外側に張り出している。

そして、第１連結治具１０Ａは、図２、図５、及び図７に示すように、ガセットプレート１４と第２支持板１２とが第１支持板１１に固定されるとともに水平方向に延在する板状の補剛リブ１６によって接合されている。一方、第２連結治具１０Ｂは、図２及び図６に示すように、第２支持板１２が第１支持板１１に固定されるとともに水平方向に延在する板状の補剛リブ１６によって接合されている。

当接板１３は、図２に示すように、第２支持板１２の突出端部１２ａからウェブ幅方向Ｘの外側に向けて突出し、その両側面のうちフランジ幅方向Ｙの内側に向く当接面１３ａが柱２のフランジ端部２２ａに当接している。

ガセットプレート１４は、図３及び図５に示すように、側面視で第１支持板１１から鉄骨ブレース４（図１参照）の長手方向に沿う方向に向けて延びる形状をなしている。すなわち、本実施の形態において、第１支持板１１に固定される固定端１４ａから外側に離れるに従い漸次下方に向けて傾斜した形状をなしている。その固定端１４ａとは反対側の自由端１４ｂ側には、鉄骨ブレース４の長手方向の一端をボルト接合により接合するための複数のボルト孔１４ｃが形成されている。

なお、上記では、連結治具１０Ａ、１０Ｂの第１支持板１１を柱２のウェブ２１に固定させた状態で、当接板１３が柱２のフランジ端部２２ａに当接しているが、当接板１３とフランジ端部２２ａとの間に隙間がある場合には、図８（ａ）に示すように断面視でコ字状の第１介挿部材１７Ａを介在させることができる。また、図８（ｂ）に示すように、第１支持板１１とウェブ２１との間に隙間がある場合には、板状の第２介挿部材１７Ｂを介在させることができる。

次に、上述したブレース耐震補強構造１の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態では、鉄骨ブレース４に作用する圧縮力と引張力からなる軸力を一対の連結治具１０Ａ、１０Ｂを介して柱２に伝達させることができる。すなわち、鉄骨ブレース４に圧縮力が作用した場合には、ガセットプレート１４を備えた一方の第１連結治具１０Ａの第１支持板１１から柱２のウェブ２１に前記圧縮力が伝達され、当該ウェブ２１に連設されるフランジ２２にも前記圧縮力が伝達されるとともに、連結治具１０Ａの第２支持板１２に設けられる当接板１３からフランジ２２に前記圧縮力が伝達される。

また、鉄骨ブレース４に引張力が作用した場合には、一対の連結治具１０Ａ、１０Ｂが柱２にウェブ２１を挟持した状態で固定されているので、ガセットプレート１４を備えていない他方の連結治具１０Ｂの第１支持板１１から柱２のウェブ２１に前記引張力が伝達され、当該ウェブ２１に連設されるフランジ２２にも前記引張力が伝達されるとともに、前記他方の連結治具１０Ｂの第２支持板１２に設けられる当接板１３からフランジ２２に前記引張力が伝達される。

このように、鉄骨ブレース４の軸力を柱２のウェブ面のみではなく、フランジ２２にも効率良く伝達することができるので、柱２と鉄骨ブレース４との接合部分の強度不足を解消することができ、低コストで鉄骨ブレース４の軸力に対する耐力を十分に発揮することが可能となる耐震補強構造を実現することができる。

また、連結治具１０Ａ、１０Ｂは例えば工場などで予め一体的に製造しておくことができる。すなわち、連結治具１０を構成する各部材同士は溶接により一体的に固定されるが、例えば工場や現場付近の作業スペースで製作して、現場の取り付け箇所に運搬することができる。そして、連結治具１０Ａ、１０Ｂと柱２とが溶接を使用しないボルト接合となるので、溶接を行う場合のように上向き溶接などの作業のし難しい作業を少なくすることができる。そのため、安定した姿勢で効率よく接合作業を行うことができ、工期の短縮を図ることができるうえ、柱２と連結治具１０との接合部の品質の低下を抑えることができる。しかも、溶接による接合作業の場合に比べて、騒音や埃の発生を抑えることができる利点もある。
このように溶接による接合がなくなるので、例えば新聞工場のように室内に油が充満しているような工場の場合であっても、現場で容易に接合作業を行うことができる。

また、本実施の形態では、図８（ａ）に示すように、柱２のウェブ２１に連結治具１０Ａ、１０Ｂが固定された状態で当接板１３とフランジ端部２２ａとの間に隙間がある場合に、その隙間に第１介挿部材１７Ａを介在させることで、当接板１３からフランジ２２に鉄骨ブレース４の軸力を伝達させることができる。

また、本実施の形態では、図８（ｂ）に示すように、一対の連結治具１０Ａ、１０Ｂのそれぞれの当接板１３をフランジ端部２２ａに当接させた状態で、第１支持板１１とウェブ２１との間に隙間がある場合に、その隙間に第２介挿部材１７Ｂを介在させることで、第１支持板１１からウェブ２１に鉄骨ブレース４の軸力を伝達させることができる。

上述のように本実施の形態によるブレース耐震補強構造では、溶接を用いずにボルト接合のみで柱２と鉄骨ブレース４とを接合することができ、接合作業にかかる手間や時間を少なくすることで、作業効率の向上を図ることができ、しかも鉄骨ブレース４の性能を十分に発揮することができる。

以上、本発明によるブレース耐震補強構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態では、一対の連結治具１０Ａ、１０Ｂのうち、一方（第１連結治具１０Ａ）のみにガセットプレート１４を設けているが、これに限定されることはなく、少なくとも鉄骨ブレース４がある方にガセットプレート１４を設けることができる。例えば、柱２の両側、つまり柱２を挟んで両側の架構Ｒのそれぞれに鉄骨ブレース４が設けられている場合には、前記一対の連結治具１０Ａ、１０Ｂの両方にガセットプレート１４が設けられたものを用いることができる。

また、本実施の形態では、連結治具１０を柱２に接合しているが、梁３に接合するようにしてもよい。この場合、第１支持板１１を梁３のウェブにボルトで固定し、当接板１３を梁３のフランジ端部に当接するように設けることで、ブレースの軸力を梁３のウェブとフランジに効率よく伝達することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ブレース耐震補強構造
２柱
３梁
４鉄骨ブレース
１０連結治具
１１第１支持板
１２第２支持板
１３当接板
１３ａ当接面
１４ガセットプレート
１５ボルト
１６補剛リブ
１７Ａ第１介挿部材
１７Ｂ第２介挿部材
２１ウェブ
２２フランジ
２２ａフランジ端部
Ｒ架構
Ｘウェブ幅方向
Ｙフランジ幅方向

Claims

鉄骨造のＨ型鋼からなる柱梁と、ブレースと、を連結して構成されるブレースの耐震補強構造であって、
前記柱梁のウェブに対面させてボルト接合により固定される第１支持板と、
該第１支持板の幅方向の両側に垂設され、互いに対向する一対の第２支持板と、
前記第２支持板より前記幅方向の外方に向けて張り出す当接板と、
を備えた連結治具が設けられ、
該一対の連結治具は、それぞれの前記第１支持板によって前記柱梁のウェブの両側面を挟持してボルト接合により固定されるとともに、前記当接板が前記柱梁のフランジ端部に当接され、
前記一対の連結治具のうち、少なくともブレースが連結される連結治具は、
前記第１支持板の前記一対の第２支持板同士の間にガセットプレートが垂設されるとともに、該ガセットプレートに前記ブレースの一端がボルトにより連結されていることを特徴とするブレース耐震補強構造。
前記フランジ端部と前記当接板との間に第１介挿部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のブレース耐震補強構造。
前記ウェブと前記第１支持板との間に第２介挿部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のブレース耐震補強構造。