開口部耐震補強構造
【課題】開口部耐震補強構造における接着構成の利点を維持しつつ、接着構成の脆弱性を解消する。
【解決手段】 開口部３０を構成する鉄筋コンクリート梁１０ａ、鉄筋コンクリート柱２０ａ等の周縁材に、接着剤６０を介してブレース５０が内包された枠体４０が接合されている。かかる開口部３０に外力Ｆが作用した場合に、枠体４０と周縁材との間に引き剥がし力が作用する箇所には、局所的に、アンカーボルト１００ａ等の緊結手段１００が設けられ、枠体４０と周縁材とを緊結している。そのため、接着剤６０のみによる接合構成の場合よりも、開口部３０への外力Ｆが働いた際の強度確保がより向上させられる。
【解決手段】 開口部３０を構成する鉄筋コンクリート梁１０ａ、鉄筋コンクリート柱２０ａ等の周縁材に、接着剤６０を介してブレース５０が内包された枠体４０が接合されている。かかる開口部３０に外力Ｆが作用した場合に、枠体４０と周縁材との間に引き剥がし力が作用する箇所には、局所的に、アンカーボルト１００ａ等の緊結手段１００が設けられ、枠体４０と周縁材とを緊結している。そのため、接着剤６０のみによる接合構成の場合よりも、開口部３０への外力Ｆが働いた際の強度確保がより向上させられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の柱と梁等で囲まれた開口部における耐震補強に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
建築物は、一般的には、その基本構造として、横方向に架設する梁等の横設材と、縦方向に架設する柱等の縦設材とを有している。かかる横設材と縦設材とで囲まれた開口部は、採光用の窓あるいは換気用の窓等として使用されている。しかし、かかる開口部は、耐震構造という観点からは、地震による梁や柱等の動きに対して変形しやすいという欠点を有している。
【０００３】
そこで、かかる開口部の耐震補強の必要性が、阪神大地震等の甚大な被害を目の当たりにして、殊更に強く意識されるようになってきた。
【０００４】
従来、かかる開口部の耐震補強技術としては、開口部内に、ブレース（筋違い）を内包した型鋼等で構成された鉄骨枠体を設けて、地震時の開口部の変形を抑制しようとする技術が一般的に採用されている。
【０００５】
かかる枠体の開口部への取り付けは、枠体外周に設けた多数のスタッドと、開口部を形成する鉄筋コンクリート梁、鉄筋コンクリート柱にそれぞれ設けた多数のアンカーボルトとの間にスパイラル筋を配筋し、枠体と周縁材との間にモルタルを圧入して硬化させることで行っていた。
【０００６】
しかし、かかる従来工法では、鉄筋コンクリート梁、鉄筋コンクリート柱等の周縁材にアンカーボルトの打込みを行わなければならないが、かかるアンカーボルトの打込みに際しては大きな騒音が発生する。そのため、静穏の環境が要求される病院、学校等の施設等では、休日等に限定して施工を行わなければならない等、種々の問題点が指摘されていた。
【０００７】
そこで、特許文献１に示すように、アンカーボルトを用いないで、ブレース付きの枠体を開口部内に設ける工法が提案されている。予め形成したＩ型鋼等で形成した枠体を、開口部内に配置する。このようにして開口部内に枠体を配置した状態で、鉄筋コンクリート梁等の周縁材と枠材との間にエポキシ樹脂を注入し、かかるエポキシ樹脂を硬化させる。
硬化させたエポキシ樹脂で、ブレースを設けた枠体を、アンカーボルトを用いることなく、開口部内に耐震補強用に設けるものである。
【０００８】
かかる特許文献１に開示の工法は、アンカーボルトを用いないため、施工に際しての騒音が問題とならず優れた技術である。また、特許文献２には、開口部耐震補強構造における枠体の取り付け方法として、アンカーボルトにナットを用いて枠体を直付けする技術が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−７１９０６号公報
【特許文献２】特開２００６−１０４７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者は、建築物の開口部における上記従来の耐震補強技術においては、以下のような問題点があることに気がついた。
【００１０】
特許文献１に記載の如く、アンカーボルトを用いることのない接合構成では、枠体と周縁材との間にエポキシ樹脂を注入する手間で済むため、極めて効率的である。また、開口部を形成する鉄筋コンクリート梁、柱等の周縁材にアンカーボルトを打ち込まないため、確かに、施工時に周辺への騒音被害を発生させない点でも極めて有効で、優れた発明ではある。
【００１１】
しかし、本発明の実験では、開口部に外力が作用して、枠体のブレースにおいて圧縮側ブレースが座屈した後、引張側ブレースの引張力の鉛直成分と、圧縮側ブレースの座屈後耐力の鉛直成分との差が大きくなる場合には、問題があることが確認された。すなわち、エポキシ樹脂の接着力は強力であるために、枠体と周縁材との接着部分は接合が剥がれることは少ないが、その代わり枠体との接合部分である周縁材の一部が崩壊して、外力に対しての強度が著しく減少する問題があることが確認された。
【００１２】
かかる崩壊部分は、開口部に外力が作用して、周縁材と枠体との接続部位に引き剥がそうとする力が働く部位である。すなわち、枠体に設けたブレースにおいて、開口部に作用する力により発生した引張側ブレースの引張力の鉛直成分と、圧縮側ブレースの座屈後耐力の鉛直成分との差により、枠体を周縁材から引き剥がそうとする力が働く部位である。
【００１３】
そこで、本発明者は、エポキシ樹脂等の接着剤による接着構成の利点を維持しつつ、接着構成における脆弱箇所を無くす技術開発が必要と考えた。
【００１４】
本発明の目的は、開口部耐震補強構造における接着構成の利点を維持しつつ、接着構成の脆弱性を解消することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
すなわち、本発明は建築物の横方向に架設する梁等の横設材と縦方向に架設する柱等の縦設材とからなる周縁材に囲まれて形成される開口部の内側に、ブレースを有する枠体が設けられている開口部耐震補強構造であって、前記枠体は、前記周縁材に接着剤を介して接合されると共に、前記開口部に力が加えられて前記周縁材から前記枠体を引き剥がそうとする力が働く前記枠体の部位では、前記部位に対応して局所的に設けた緊結手段により、緊結されていることを特徴とする。かかる構成において、前記緊結手段は、前記周縁材に一端を固定し他端を前記枠体の前記部位に貫通させたボルト接続手段であることを特徴とする。あるいは、かかる構成において、前記緊結手段は、前記部位に対応した周縁材側に固定された部材に、前記枠体が溶接等の接続手段で接続されていることを特徴とする。
【００１８】
以上いずれかの構成において、前記開口部に前記外力が加えられて前記周縁材から前記枠体を引き剥がそうとする力が働く部位とは、前記外力により引張力を発生する引張側ブレースと、前記外力により圧縮力を発生する圧縮側ブレースとが、枠体上の交点で交差する方向に、あるいは枠体外の仮想交点で仮想交差する方向に、設けられている枠体の部位であることを特徴とする。以上いずれかの構成において、前記枠体は、Ｋ型ブレース、あるいは菱形ブレースを内包した形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２０】
本発明では、開口部耐震補強構造で、接着剤を介して周縁材に設けた枠体で、外力により開口部の周縁材から枠体を引き剥がそうとする力が働く接続部位を、局所的に設けた連結手段により周縁材に緊結するようにしたので、かかる構成を採用しない場合に比べて、外力による開口部の変形時の強度が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
本発明は、建築物において横方向に架設する梁等の横設材と縦方向に架設する柱等の縦設材とで囲まれてなる開口部の耐震補強技術に関する。かかる開口部に、変形を抑制するブレース（筋違い）を耐震要素部材として有する枠体を、開口部を構成する横設材、縦設材等の周縁材に接着剤を介して設け、且つその接続部位の一部をボルト連結等の緊結手段を用いて周縁材と枠体とが剥がれないように固定する技術である。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の開口部耐震補強構造の一例を示す全体構成図である。図２（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線での断面の様子を示した部分断面図であり、（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線での断面の様子を示した部分断面図である。
【００２４】
本実施の形態における開口部耐震補強構造は、例えば、図１に示すように、建築物の横方向に架設する鉄筋コンクリート梁１０ａ等の上下に相対する横設材１０と、建築物の縦方向に架設する鉄筋コンクリート柱２０ａ等の左右に相対する縦設材２０とに囲まれた開口部３０に、耐震補強用の枠体４０を設けることで構成されている。
【００２５】
かかる枠体４０には、図１に示すように、所謂Ｋ型ブレースと呼ばれる形状のブレース５０が設けられている。かかる枠体４０を開口部３０の内側に設けることで、地震時における開口部３０への外力による変形に抗することができるようになっている。
【００２６】
枠体４０は、図１に示すように、その外周側は、開口部３０を構成する鉄筋コンクリート梁１０ａ等の横設材１０、鉄筋コンクリート柱２０ａ等の縦設材２０等の周縁材に、接着剤６０を介して設けられている。かかる接着剤６０による枠体４０と周縁材との接合状況を、図２（ａ）に示した。
【００２７】
一方、上記枠体４０では、例えば複数本のブレース５０ａ（５０）、５０ｂ（５０）が、枠体４０上に交点を持つようにして交差して設けられている。そのため、例えば、開口部３０に地震等で図面左から横方向の力Ｆが加えられ、引張側ブレースに対向して設けられた圧縮側ブレースが座屈した場合には、引張側ブレースとして働くブレース５０ａには図１の矢印に示すように引張力が発生する。併せて、圧縮側ブレースとして働くブレース５０ｂには、図１の矢印に示すように、座屈後耐力が発生する。
【００２８】
かかる引張力の鉛直成分と座屈後耐力の鉛直成分との差が枠体４０に働き、枠体４０を周縁材から引き剥がそうとするのである。本発明では、かかる枠体４０を開口部３０を構成する周縁材から引き剥がそうとする部位に、局所的に緊結手段１００を用いて、枠体４０と周縁材とを機械的に固着するようにしているのである。かかる構成を採用することで、枠体４０と周縁材は勿論、枠体４０に周縁材が一部残った状態での剥がれが、発生しないのである。
【００２９】
かかる緊結手段１００としては、例えば、図２（ｂ）に示すように、アンカーボルト１００ａを用いることができる。図２（ｂ）に示す場合には、枠体４０と周縁材とは、先に述べたように、全体はエポキシ樹脂等の接着剤６０を介して接合され、その上で、部分的に緊結手段１００で周縁材と枠体４０とが結び付けられているのである。
【００３０】
図２（ｂ）に示す場合には、アンカーボルト１００ａの一端は周縁材の鉄筋コンクリート梁１０ａに埋設固定されており、他端側が枠体４０の枠材４０ａを貫通している。貫通したアンカーボルト１００ａの他端側の周囲にはネジが切られ、かかるネジにナット２００を嵌めて締めつけることで、枠体４０が周縁材に緊結されているのである。
【００３１】
このように本発明では、開口部３０に設ける枠体４０の全体は接着剤６０で接合するが、開口部３０に外力Ｆが働き枠体４０と開口部３０を構成する周縁材との間に引き剥がし力が発生する部分には、局所的にアンカーボルト１００ａ等の緊結手段１００を用いて、枠体４０と周縁材とを緊結するようにしている。
【００３２】
そのため、緊結手段１００であるアンカーボルト１００ａ等を枠体４０全体に打つ場合に比べて、局所的に設けるだけであるから、作業効率は格段に効率的となる。また、アンカーボルトの植設数が少ない分、アンカーボルト植設に関わる騒音を少なく抑えることができる。併せて、接着剤６０だけの接合構成の場合とは異なり、引き剥がし力が発生する箇所は緊結手段１００を用いて止めているので、接着剤６０のみの接合構成の場合とは異なり、開口部３０への外力Ｆに対して強度の向上が図られているのである。
【００３３】
開口部３０内に枠体４０を設置するに際しては、予め形成しておいた枠体４０を開口部３０内に設置するのではなく、枠体４０を形成する枠材４０ａを開口部３０内に局所的に設けた緊結手段１００としてのアンカーボルト１００ａを使用して取り付け、この枠材４０ａに他の枠材４０ａを互いに連結することで枠体４０を形成すればよい。併せて、枠材４０ａの連結に際してブレース５０も設ける。その後に、枠体４０と周縁材との間に接着剤６０を充填して硬化させればよい。
【００３４】
あるいは、予めブレース５０入りの枠体４０を形成しておいて、かかる枠体４０を開口部３０内に配置して、その状態で局所的にアンカーボルト１００ａを植設することで、枠体４０とアンカーボルト１００ａとの直付け手段による連結を図る構成でも構わない。
【００３５】
図２（ａ）、（ｂ）ではコ字型鋼を枠材４０ａに用いてアンカーボルト１００ａで緊結した例を示したが、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、枠材４０ａにはＩ型鋼を使用しても構わない。
【００３６】
また、図２（ｂ）、３（ｂ）に示す場合には、緊結手段１００のアンカーボルト１００ａは、複数本並べて使用している場合を示しているが、場合によっては１本構成でも構わない。しかし、強度という点では、複数本の方が力を分散して受けられるので好ましい。
【００３７】
かかる緊結手段１００を局所的に、すなわち部分的に用いるに際しては、引き剥がし力が作用する範囲に用いればよいが、かかる引き剥がし力は、開口部３０にかかる力の大小、枠材４０ａの材質、周縁材の材質等で大きく変化するため、枠材４０ａと周縁材との材質と、開口部３０に作用する外力Ｆの大きさを設定した上で、適宜にその範囲を決めればよい。
【００３８】
尚、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す例は、本実施の形態で説明したブレース５０の変形例で、いずれの場合も、ブレース５０の交差する枠体４０部分に緊結手段１００を設ければよい。
【００３９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、枠体を周縁材に固定する上記緊結手段の変形例について述べる。アンカーボルトを用いた緊結手段の例としては、例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すような、例を挙げることができる。
【００４０】
図５（ａ）に示す緊結手段の変形例では、枠体４０にはＩ型鋼が用いられ、Ｉ型鋼の一方のフランジ４１が接着剤６０を介して周縁材の例えば鉄筋コンクリート梁１０ａに接合されている。かかる接着剤６０により接合されているＩ型鋼のフランジ４１の裏面側が、ａ部分とｂ部分とがＬ型に繋がった形状のＬ字型部材７０のａ部分内面に溶接されている。
【００４１】
Ｌ字型部材７０の他方のｂ部分内面は、図５（ａ）に示すように、周縁材としての鉄筋コンクリート梁１０ａの側面に貫通させたアンカーボルト１００ｂとナット２００で固定されている。このように、枠体４０は、周縁材の梁側面等にアンカーボルトで固定されたＬ字型部材７０に形成された片持ち部材に溶接する緊結手段１００で固定されることとなる。尚、アンカーボルト１００ｂは、図５（ａ）に示す場合とは異なり、貫通させることなく両側面からそれぞれ別個に鉄筋コンクリート梁１０の側面に打っても構わない。
【００４２】
図５（ｂ）に示す構成でも、枠体４０にはＩ型鋼が用いられ、Ｉ型鋼のフランジ４１が接着剤６０を介して周縁材の例えば鉄筋コンクリート梁１０ａに接合されている。かかるフランジ４１の左右両側が、鉄板８０ａに構成された支持部材８０に溶接され、かかる支持部材８０が鉄筋コンクリート梁１０ａを設けた躯体３００側から吊るした長ボルト４００の先端に、ナット２００で固定されている。このように、枠体４０は、周縁材の鉄筋コンクリート梁１０ａが設けられた躯体３００側に設けた長ボルト４００に取り付けられた支持部材８０に溶接する緊結手段１００で固定されることとなる。
【００４３】
また、図示はしないが、枠体と、接着剤を介して枠体が固定された周縁材とに、ワイヤをきつく巻き付け、ワイヤと枠体、ワイヤと周縁材とを共に溶接する等の方法も考えられる。
【００４４】
要は、的確に枠体と周縁材とが剥がれないように緊結できればよいのである。かかる緊結手段であれば、上記実施の形態以外にも適用できることは言うまでもない。
【００４５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、前記実施の形態で説明した緊結手段を用いるブレース入り枠体の変形例を説明する。
【００４６】
前記実施の形態の緊結手段は、前述の如く、開口部に力が加わり、その結果、枠体と周縁材とに引き剥がし力が働く箇所に局所的に、すなわち部分的に用いるものである。かかる緊結手段が適用できる例としては、例えば、図６に示すような枠体がある。
【００４７】
かかる図６に示す枠体４０では、ブレース５０が枠体４０外に仮想交点を有するように、枠体４０に交差方向に設けられた所謂偏心ブレースが設けられた枠体４０である。
【００４８】
図６に示すように、複数本のブレース５０が枠体４０を構成する枠材４０ａに交差方向に向けて設けられている。しかし、ブレース５０の交点５１は、図６に点線で示すように、枠体４０上にはなく、枠体４０外に向けてブレースの交差方向を延長することで枠体４０外に仮想交点として得られるものである。かかる場合にも、開口部３０に外力Ｆが働くと、例えば、左横から力が働くと、ブレース５０ａが引張力を発生させるブレースとして機能し、ブレース５０ｂが座屈後耐力を発生させるブレースとして機能することとなり、かかるブレース５０ａ、５０ｂが交差方向に設けられた枠体４０部分には、枠体４０と周縁材との引き剥がし力が発生することとなる。
【００４９】
（実施の形態４）
本実施の形態では、前記実施の形態で述べたＫ型状にブレースが入った枠体とは異なり、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ブレース５０が菱形状に設けられた枠体４０である。図７（ａ）では、４本のブレース５０が、枠体４０の四辺において交差方向に設けられている。かかる構成では、４箇所に、緊結手段１００を設ければよい。緊結手段１００を設ける箇所には、○印を図中に付した。
【００５０】
図７（ｂ）に示す構成では、枠体４０内にブレース５０で構成された２つの菱形が入った形状になっている。かかる場合には、図中に丸印で示した緊結手段１００を局所的に設ける箇所が、６箇所あることとなる。
【００５１】
尚、図７（ａ）、（ｂ）に示した各々に対して、前記実施の形態で説明した偏心ブレースの構成も可能である。
【００５２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５３】
例えば、前記実施の形態の説明では、開口部耐震補強構造の適用に際しての開口部の構成を、上下に相対する一対の鉄筋コンクリート梁と、左右に相対する一対の鉄筋コンクリート柱を例に挙げて説明したが、開口部を構成する周縁材としての横設材、縦設材としては、鉄筋コンクリート梁、鉄筋コンクリート柱に限定するものではない。
【００５４】
さらに、前記実施の形態では、既に開口部が構築された状態で、開口部の構築後に本発明に係る開口部耐震補強構造を設ける場合を例に挙げて説明したが、かかる開口部耐震補強構造は、建築物を構築する際の開口部の施工に際して、併せて施工するようにしても一向に構わない。本発明の適用を、既存の建築物の開口部に適用する場合に限定する必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、建築物の開口部の耐震補強の技術分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る開口部耐震補強構造の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】（ａ）は枠材にコ字型鋼を用いた場合における図１のＡ−Ａ線での断面図であり、（ｂ）はその場合の図１のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図３】（ａ）は枠材にＩ型鋼を用いた場合における図１のＡ−Ａ線での断面図であり、（ｂ）はその場合の図１のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明が適用できる枠体内に設けるブレースの配置の変形例である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、緊結手段の変形例である。
【図６】本発明の適用が可能な偏心ブレースを用いた枠体を模式的に示した説明図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の適用が可能なブレースを用いた枠体の変形例を模式的に示した平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 横設材
１０ａ 鉄筋コンクリート梁
２０ 縦設材
２０ａ 鉄筋コンクリート柱
３０ 開口部
４０ 枠体
４０ａ 枠材
４１ フランジ
５０ ブレース
５０ａ ブレース
５１ 交点
５０ｂ ブレース
６０ 接着剤
７０ Ｌ字型部材
８０ 支持部材
８０ａ 鉄板
１００ 緊結手段
１００ａ アンカーボルト
１００ｂ アンカーボルト
２００ ナット
３００ 躯体
４００ 長ボルト
Ｆ 外力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の柱と梁等で囲まれた開口部における耐震補強に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
建築物は、一般的には、その基本構造として、横方向に架設する梁等の横設材と、縦方向に架設する柱等の縦設材とを有している。かかる横設材と縦設材とで囲まれた開口部は、採光用の窓あるいは換気用の窓等として使用されている。しかし、かかる開口部は、耐震構造という観点からは、地震による梁や柱等の動きに対して変形しやすいという欠点を有している。
【０００３】
そこで、かかる開口部の耐震補強の必要性が、阪神大地震等の甚大な被害を目の当たりにして、殊更に強く意識されるようになってきた。
【０００４】
従来、かかる開口部の耐震補強技術としては、開口部内に、ブレース（筋違い）を内包した型鋼等で構成された鉄骨枠体を設けて、地震時の開口部の変形を抑制しようとする技術が一般的に採用されている。
【０００５】
かかる枠体の開口部への取り付けは、枠体外周に設けた多数のスタッドと、開口部を形成する鉄筋コンクリート梁、鉄筋コンクリート柱にそれぞれ設けた多数のアンカーボルトとの間にスパイラル筋を配筋し、枠体と周縁材との間にモルタルを圧入して硬化させることで行っていた。
【０００６】
しかし、かかる従来工法では、鉄筋コンクリート梁、鉄筋コンクリート柱等の周縁材にアンカーボルトの打込みを行わなければならないが、かかるアンカーボルトの打込みに際しては大きな騒音が発生する。そのため、静穏の環境が要求される病院、学校等の施設等では、休日等に限定して施工を行わなければならない等、種々の問題点が指摘されていた。
【０００７】
そこで、特許文献１に示すように、アンカーボルトを用いないで、ブレース付きの枠体を開口部内に設ける工法が提案されている。予め形成したＩ型鋼等で形成した枠体を、開口部内に配置する。このようにして開口部内に枠体を配置した状態で、鉄筋コンクリート梁等の周縁材と枠材との間にエポキシ樹脂を注入し、かかるエポキシ樹脂を硬化させる。
硬化させたエポキシ樹脂で、ブレースを設けた枠体を、アンカーボルトを用いることなく、開口部内に耐震補強用に設けるものである。
【０００８】
かかる特許文献１に開示の工法は、アンカーボルトを用いないため、施工に際しての騒音が問題とならず優れた技術である。また、特許文献２には、開口部耐震補強構造における枠体の取り付け方法として、アンカーボルトにナットを用いて枠体を直付けする技術が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−７１９０６号公報
【特許文献２】特開２００６−１０４７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者は、建築物の開口部における上記従来の耐震補強技術においては、以下のような問題点があることに気がついた。
【００１０】
特許文献１に記載の如く、アンカーボルトを用いることのない接合構成では、枠体と周縁材との間にエポキシ樹脂を注入する手間で済むため、極めて効率的である。また、開口部を形成する鉄筋コンクリート梁、柱等の周縁材にアンカーボルトを打ち込まないため、確かに、施工時に周辺への騒音被害を発生させない点でも極めて有効で、優れた発明ではある。
【００１１】
しかし、本発明の実験では、開口部に外力が作用して、枠体のブレースにおいて圧縮側ブレースが座屈した後、引張側ブレースの引張力の鉛直成分と、圧縮側ブレースの座屈後耐力の鉛直成分との差が大きくなる場合には、問題があることが確認された。すなわち、エポキシ樹脂の接着力は強力であるために、枠体と周縁材との接着部分は接合が剥がれることは少ないが、その代わり枠体との接合部分である周縁材の一部が崩壊して、外力に対しての強度が著しく減少する問題があることが確認された。
【００１２】
かかる崩壊部分は、開口部に外力が作用して、周縁材と枠体との接続部位に引き剥がそうとする力が働く部位である。すなわち、枠体に設けたブレースにおいて、開口部に作用する力により発生した引張側ブレースの引張力の鉛直成分と、圧縮側ブレースの座屈後耐力の鉛直成分との差により、枠体を周縁材から引き剥がそうとする力が働く部位である。
【００１３】
そこで、本発明者は、エポキシ樹脂等の接着剤による接着構成の利点を維持しつつ、接着構成における脆弱箇所を無くす技術開発が必要と考えた。
【００１４】
本発明の目的は、開口部耐震補強構造における接着構成の利点を維持しつつ、接着構成の脆弱性を解消することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
すなわち、本発明は建築物の横方向に架設する梁等の横設材と縦方向に架設する柱等の縦設材とからなる周縁材に囲まれて形成される開口部の内側に、ブレースを有する枠体が設けられている開口部耐震補強構造であって、前記枠体は、前記周縁材に接着剤を介して接合されると共に、前記開口部に力が加えられて前記周縁材から前記枠体を引き剥がそうとする力が働く前記枠体の部位では、前記部位に対応して局所的に設けた緊結手段により、緊結されていることを特徴とする。かかる構成において、前記緊結手段は、前記周縁材に一端を固定し他端を前記枠体の前記部位に貫通させたボルト接続手段であることを特徴とする。あるいは、かかる構成において、前記緊結手段は、前記部位に対応した周縁材側に固定された部材に、前記枠体が溶接等の接続手段で接続されていることを特徴とする。
【００１８】
以上いずれかの構成において、前記開口部に前記外力が加えられて前記周縁材から前記枠体を引き剥がそうとする力が働く部位とは、前記外力により引張力を発生する引張側ブレースと、前記外力により圧縮力を発生する圧縮側ブレースとが、枠体上の交点で交差する方向に、あるいは枠体外の仮想交点で仮想交差する方向に、設けられている枠体の部位であることを特徴とする。以上いずれかの構成において、前記枠体は、Ｋ型ブレース、あるいは菱形ブレースを内包した形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２０】
本発明では、開口部耐震補強構造で、接着剤を介して周縁材に設けた枠体で、外力により開口部の周縁材から枠体を引き剥がそうとする力が働く接続部位を、局所的に設けた連結手段により周縁材に緊結するようにしたので、かかる構成を採用しない場合に比べて、外力による開口部の変形時の強度が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
本発明は、建築物において横方向に架設する梁等の横設材と縦方向に架設する柱等の縦設材とで囲まれてなる開口部の耐震補強技術に関する。かかる開口部に、変形を抑制するブレース（筋違い）を耐震要素部材として有する枠体を、開口部を構成する横設材、縦設材等の周縁材に接着剤を介して設け、且つその接続部位の一部をボルト連結等の緊結手段を用いて周縁材と枠体とが剥がれないように固定する技術である。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の開口部耐震補強構造の一例を示す全体構成図である。図２（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線での断面の様子を示した部分断面図であり、（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線での断面の様子を示した部分断面図である。
【００２４】
本実施の形態における開口部耐震補強構造は、例えば、図１に示すように、建築物の横方向に架設する鉄筋コンクリート梁１０ａ等の上下に相対する横設材１０と、建築物の縦方向に架設する鉄筋コンクリート柱２０ａ等の左右に相対する縦設材２０とに囲まれた開口部３０に、耐震補強用の枠体４０を設けることで構成されている。
【００２５】
かかる枠体４０には、図１に示すように、所謂Ｋ型ブレースと呼ばれる形状のブレース５０が設けられている。かかる枠体４０を開口部３０の内側に設けることで、地震時における開口部３０への外力による変形に抗することができるようになっている。
【００２６】
枠体４０は、図１に示すように、その外周側は、開口部３０を構成する鉄筋コンクリート梁１０ａ等の横設材１０、鉄筋コンクリート柱２０ａ等の縦設材２０等の周縁材に、接着剤６０を介して設けられている。かかる接着剤６０による枠体４０と周縁材との接合状況を、図２（ａ）に示した。
【００２７】
一方、上記枠体４０では、例えば複数本のブレース５０ａ（５０）、５０ｂ（５０）が、枠体４０上に交点を持つようにして交差して設けられている。そのため、例えば、開口部３０に地震等で図面左から横方向の力Ｆが加えられ、引張側ブレースに対向して設けられた圧縮側ブレースが座屈した場合には、引張側ブレースとして働くブレース５０ａには図１の矢印に示すように引張力が発生する。併せて、圧縮側ブレースとして働くブレース５０ｂには、図１の矢印に示すように、座屈後耐力が発生する。
【００２８】
かかる引張力の鉛直成分と座屈後耐力の鉛直成分との差が枠体４０に働き、枠体４０を周縁材から引き剥がそうとするのである。本発明では、かかる枠体４０を開口部３０を構成する周縁材から引き剥がそうとする部位に、局所的に緊結手段１００を用いて、枠体４０と周縁材とを機械的に固着するようにしているのである。かかる構成を採用することで、枠体４０と周縁材は勿論、枠体４０に周縁材が一部残った状態での剥がれが、発生しないのである。
【００２９】
かかる緊結手段１００としては、例えば、図２（ｂ）に示すように、アンカーボルト１００ａを用いることができる。図２（ｂ）に示す場合には、枠体４０と周縁材とは、先に述べたように、全体はエポキシ樹脂等の接着剤６０を介して接合され、その上で、部分的に緊結手段１００で周縁材と枠体４０とが結び付けられているのである。
【００３０】
図２（ｂ）に示す場合には、アンカーボルト１００ａの一端は周縁材の鉄筋コンクリート梁１０ａに埋設固定されており、他端側が枠体４０の枠材４０ａを貫通している。貫通したアンカーボルト１００ａの他端側の周囲にはネジが切られ、かかるネジにナット２００を嵌めて締めつけることで、枠体４０が周縁材に緊結されているのである。
【００３１】
このように本発明では、開口部３０に設ける枠体４０の全体は接着剤６０で接合するが、開口部３０に外力Ｆが働き枠体４０と開口部３０を構成する周縁材との間に引き剥がし力が発生する部分には、局所的にアンカーボルト１００ａ等の緊結手段１００を用いて、枠体４０と周縁材とを緊結するようにしている。
【００３２】
そのため、緊結手段１００であるアンカーボルト１００ａ等を枠体４０全体に打つ場合に比べて、局所的に設けるだけであるから、作業効率は格段に効率的となる。また、アンカーボルトの植設数が少ない分、アンカーボルト植設に関わる騒音を少なく抑えることができる。併せて、接着剤６０だけの接合構成の場合とは異なり、引き剥がし力が発生する箇所は緊結手段１００を用いて止めているので、接着剤６０のみの接合構成の場合とは異なり、開口部３０への外力Ｆに対して強度の向上が図られているのである。
【００３３】
開口部３０内に枠体４０を設置するに際しては、予め形成しておいた枠体４０を開口部３０内に設置するのではなく、枠体４０を形成する枠材４０ａを開口部３０内に局所的に設けた緊結手段１００としてのアンカーボルト１００ａを使用して取り付け、この枠材４０ａに他の枠材４０ａを互いに連結することで枠体４０を形成すればよい。併せて、枠材４０ａの連結に際してブレース５０も設ける。その後に、枠体４０と周縁材との間に接着剤６０を充填して硬化させればよい。
【００３４】
あるいは、予めブレース５０入りの枠体４０を形成しておいて、かかる枠体４０を開口部３０内に配置して、その状態で局所的にアンカーボルト１００ａを植設することで、枠体４０とアンカーボルト１００ａとの直付け手段による連結を図る構成でも構わない。
【００３５】
図２（ａ）、（ｂ）ではコ字型鋼を枠材４０ａに用いてアンカーボルト１００ａで緊結した例を示したが、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、枠材４０ａにはＩ型鋼を使用しても構わない。
【００３６】
また、図２（ｂ）、３（ｂ）に示す場合には、緊結手段１００のアンカーボルト１００ａは、複数本並べて使用している場合を示しているが、場合によっては１本構成でも構わない。しかし、強度という点では、複数本の方が力を分散して受けられるので好ましい。
【００３７】
かかる緊結手段１００を局所的に、すなわち部分的に用いるに際しては、引き剥がし力が作用する範囲に用いればよいが、かかる引き剥がし力は、開口部３０にかかる力の大小、枠材４０ａの材質、周縁材の材質等で大きく変化するため、枠材４０ａと周縁材との材質と、開口部３０に作用する外力Ｆの大きさを設定した上で、適宜にその範囲を決めればよい。
【００３８】
尚、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す例は、本実施の形態で説明したブレース５０の変形例で、いずれの場合も、ブレース５０の交差する枠体４０部分に緊結手段１００を設ければよい。
【００３９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、枠体を周縁材に固定する上記緊結手段の変形例について述べる。アンカーボルトを用いた緊結手段の例としては、例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すような、例を挙げることができる。
【００４０】
図５（ａ）に示す緊結手段の変形例では、枠体４０にはＩ型鋼が用いられ、Ｉ型鋼の一方のフランジ４１が接着剤６０を介して周縁材の例えば鉄筋コンクリート梁１０ａに接合されている。かかる接着剤６０により接合されているＩ型鋼のフランジ４１の裏面側が、ａ部分とｂ部分とがＬ型に繋がった形状のＬ字型部材７０のａ部分内面に溶接されている。
【００４１】
Ｌ字型部材７０の他方のｂ部分内面は、図５（ａ）に示すように、周縁材としての鉄筋コンクリート梁１０ａの側面に貫通させたアンカーボルト１００ｂとナット２００で固定されている。このように、枠体４０は、周縁材の梁側面等にアンカーボルトで固定されたＬ字型部材７０に形成された片持ち部材に溶接する緊結手段１００で固定されることとなる。尚、アンカーボルト１００ｂは、図５（ａ）に示す場合とは異なり、貫通させることなく両側面からそれぞれ別個に鉄筋コンクリート梁１０の側面に打っても構わない。
【００４２】
図５（ｂ）に示す構成でも、枠体４０にはＩ型鋼が用いられ、Ｉ型鋼のフランジ４１が接着剤６０を介して周縁材の例えば鉄筋コンクリート梁１０ａに接合されている。かかるフランジ４１の左右両側が、鉄板８０ａに構成された支持部材８０に溶接され、かかる支持部材８０が鉄筋コンクリート梁１０ａを設けた躯体３００側から吊るした長ボルト４００の先端に、ナット２００で固定されている。このように、枠体４０は、周縁材の鉄筋コンクリート梁１０ａが設けられた躯体３００側に設けた長ボルト４００に取り付けられた支持部材８０に溶接する緊結手段１００で固定されることとなる。
【００４３】
また、図示はしないが、枠体と、接着剤を介して枠体が固定された周縁材とに、ワイヤをきつく巻き付け、ワイヤと枠体、ワイヤと周縁材とを共に溶接する等の方法も考えられる。
【００４４】
要は、的確に枠体と周縁材とが剥がれないように緊結できればよいのである。かかる緊結手段であれば、上記実施の形態以外にも適用できることは言うまでもない。
【００４５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、前記実施の形態で説明した緊結手段を用いるブレース入り枠体の変形例を説明する。
【００４６】
前記実施の形態の緊結手段は、前述の如く、開口部に力が加わり、その結果、枠体と周縁材とに引き剥がし力が働く箇所に局所的に、すなわち部分的に用いるものである。かかる緊結手段が適用できる例としては、例えば、図６に示すような枠体がある。
【００４７】
かかる図６に示す枠体４０では、ブレース５０が枠体４０外に仮想交点を有するように、枠体４０に交差方向に設けられた所謂偏心ブレースが設けられた枠体４０である。
【００４８】
図６に示すように、複数本のブレース５０が枠体４０を構成する枠材４０ａに交差方向に向けて設けられている。しかし、ブレース５０の交点５１は、図６に点線で示すように、枠体４０上にはなく、枠体４０外に向けてブレースの交差方向を延長することで枠体４０外に仮想交点として得られるものである。かかる場合にも、開口部３０に外力Ｆが働くと、例えば、左横から力が働くと、ブレース５０ａが引張力を発生させるブレースとして機能し、ブレース５０ｂが座屈後耐力を発生させるブレースとして機能することとなり、かかるブレース５０ａ、５０ｂが交差方向に設けられた枠体４０部分には、枠体４０と周縁材との引き剥がし力が発生することとなる。
【００４９】
（実施の形態４）
本実施の形態では、前記実施の形態で述べたＫ型状にブレースが入った枠体とは異なり、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ブレース５０が菱形状に設けられた枠体４０である。図７（ａ）では、４本のブレース５０が、枠体４０の四辺において交差方向に設けられている。かかる構成では、４箇所に、緊結手段１００を設ければよい。緊結手段１００を設ける箇所には、○印を図中に付した。
【００５０】
図７（ｂ）に示す構成では、枠体４０内にブレース５０で構成された２つの菱形が入った形状になっている。かかる場合には、図中に丸印で示した緊結手段１００を局所的に設ける箇所が、６箇所あることとなる。
【００５１】
尚、図７（ａ）、（ｂ）に示した各々に対して、前記実施の形態で説明した偏心ブレースの構成も可能である。
【００５２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５３】
例えば、前記実施の形態の説明では、開口部耐震補強構造の適用に際しての開口部の構成を、上下に相対する一対の鉄筋コンクリート梁と、左右に相対する一対の鉄筋コンクリート柱を例に挙げて説明したが、開口部を構成する周縁材としての横設材、縦設材としては、鉄筋コンクリート梁、鉄筋コンクリート柱に限定するものではない。
【００５４】
さらに、前記実施の形態では、既に開口部が構築された状態で、開口部の構築後に本発明に係る開口部耐震補強構造を設ける場合を例に挙げて説明したが、かかる開口部耐震補強構造は、建築物を構築する際の開口部の施工に際して、併せて施工するようにしても一向に構わない。本発明の適用を、既存の建築物の開口部に適用する場合に限定する必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、建築物の開口部の耐震補強の技術分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る開口部耐震補強構造の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】（ａ）は枠材にコ字型鋼を用いた場合における図１のＡ−Ａ線での断面図であり、（ｂ）はその場合の図１のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図３】（ａ）は枠材にＩ型鋼を用いた場合における図１のＡ−Ａ線での断面図であり、（ｂ）はその場合の図１のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明が適用できる枠体内に設けるブレースの配置の変形例である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、緊結手段の変形例である。
【図６】本発明の適用が可能な偏心ブレースを用いた枠体を模式的に示した説明図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の適用が可能なブレースを用いた枠体の変形例を模式的に示した平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 横設材
１０ａ 鉄筋コンクリート梁
２０ 縦設材
２０ａ 鉄筋コンクリート柱
３０ 開口部
４０ 枠体
４０ａ 枠材
４１ フランジ
５０ ブレース
５０ａ ブレース
５１ 交点
５０ｂ ブレース
６０ 接着剤
７０ Ｌ字型部材
８０ 支持部材
８０ａ 鉄板
１００ 緊結手段
１００ａ アンカーボルト
１００ｂ アンカーボルト
２００ ナット
３００ 躯体
４００ 長ボルト
Ｆ 外力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の横方向に架設する梁等の横設材と縦方向に架設する柱等の縦設材とからなる周縁材に囲まれて形成される開口部の内側に、ブレースを有する枠体が設けられている開口部耐震補強構造であって、
前記枠体は、前記周縁材に接着剤を介して接合されると共に、
前記開口部に力が加えられて前記周縁材から前記枠体を引き剥がそうとする力が働く前記枠体の部位では、前記部位に対応して局所的に設けた緊結手段により、緊結されていることを特徴とする開口部耐震補強構造。
【請求項２】
請求項１記載の開口部耐震補強構造において、
前記緊結手段は、前記周縁材に一端を固定し他端を前記枠体の前記部位に貫通させたボルト接続手段であることを特徴とする開口部耐震補強構造。
【請求項３】
請求項１記載の開口部耐震補強構造において、
前記緊結手段は、前記部位に対応した周縁材側に固定された部材に、前記枠体が溶接等の接続手段で接続されていることを特徴とする開口部耐震補強構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の開口部耐震補強構造において、
前記開口部に前記外力が加えられて前記周縁材から前記枠体を引き剥がそうとする力が働く部位とは、前記外力により引張力を発生する引張側ブレースと、前記外力により圧縮力を発生する圧縮側ブレースとが、枠体上の交点で交差する方向に、あるいは枠体外の仮想交点で仮想交差する方向に、設けられている枠体の部位であることを特徴とする開口部耐震補強構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の開口部耐震補強構造において、
前記枠体は、Ｋ型ブレース、あるいは菱形ブレースを内包した形状であることを特徴とする開口部耐震補強構造。
【請求項１】
建築物の横方向に架設する梁等の横設材と縦方向に架設する柱等の縦設材とからなる周縁材に囲まれて形成される開口部の内側に、ブレースを有する枠体が設けられている開口部耐震補強構造であって、
前記枠体は、前記周縁材に接着剤を介して接合されると共に、
前記開口部に力が加えられて前記周縁材から前記枠体を引き剥がそうとする力が働く前記枠体の部位では、前記部位に対応して局所的に設けた緊結手段により、緊結されていることを特徴とする開口部耐震補強構造。
【請求項２】
請求項１記載の開口部耐震補強構造において、
前記緊結手段は、前記周縁材に一端を固定し他端を前記枠体の前記部位に貫通させたボルト接続手段であることを特徴とする開口部耐震補強構造。
【請求項３】
請求項１記載の開口部耐震補強構造において、
前記緊結手段は、前記部位に対応した周縁材側に固定された部材に、前記枠体が溶接等の接続手段で接続されていることを特徴とする開口部耐震補強構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の開口部耐震補強構造において、
前記開口部に前記外力が加えられて前記周縁材から前記枠体を引き剥がそうとする力が働く部位とは、前記外力により引張力を発生する引張側ブレースと、前記外力により圧縮力を発生する圧縮側ブレースとが、枠体上の交点で交差する方向に、あるいは枠体外の仮想交点で仮想交差する方向に、設けられている枠体の部位であることを特徴とする開口部耐震補強構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の開口部耐震補強構造において、
前記枠体は、Ｋ型ブレース、あるいは菱形ブレースを内包した形状であることを特徴とする開口部耐震補強構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１５０８９９（Ｐ２００８−１５０８９９Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４１４３１（Ｐ２００６−３４１４３１）
【出願日】平成１８年１２月１９日（２００６．１２．１９）
【出願人】（５０４３７１４０２）株式会社カテカ (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１９日（２００６．１２．１９）
【出願人】（５０４３７１４０２）株式会社カテカ (3)
【Ｆターム（参考）】
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