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鉄骨構造

 鉄骨構造
 鉄骨造で建物を建てる場合は、ラーメン構造が多く使われます。鉄骨ラーメン構造は、図のように構成されています。
 また、地震力に効率よく耐える為、すじかいや耐震壁を入れる事もあります。
 鉄骨造とは「鉄で出来た建物」ですが、より正確に言うと「鋼(はがね)で出来た建物」です。
 鋼とは純粋な鉄に炭素を主とする「合金元素」がごくわずか含まれたもので、身の回りで見かける「鉄」とはほとんどが「鋼」の事です。
 含まれる炭素などの量を変えると、鋼の性質は様々に変化します。
 例えば、炭素の量が比較的多い「硬鋼」は比較的強いのですが、伸びがあまりないので工具などに使われます。
 また、炭素の量が比較的少ない「極軟鋼」はあまり強くないのですが、伸びが比較的あるので鉄線などに使われます。


 様々な形の鋼材
 鉄骨造の建物には、炭素の量が中程度でほどよい強さとほどよい伸びを持つ鋼が使われます。この鋼でつくった鋼材を組み立て、建物を建てます。しかし、一口に鋼材と言っても図に示すように様々な形のものがあり、用途によって使い分けます。
 それらの部材をつなぎ合わせる方法は、現在は主に高力ボルトと溶接が使われます。高力ボルトは写真の様なもので、ボルトで締め合わせた部材同士の摩擦で部材が動かないようにします。
 溶接は写真の様に、溶かした金属をつなぎ目に詰めて二つの部材を一体化させる方法で、適切に溶接した部分はその周りの部分よりも強い事が分かっています。
 [高力ボルト接合]
 鉄骨造は地震力を、床面、柱、はり、すじかいで受け持って、鉄骨柱の柱脚の部分を通って基礎に、そして杭、地盤へと伝えます。


 耐震補強工法の種類と特徴
種 類 概 要 長 所 短 所
鉄骨系ブレース補強 枠付き鉄骨系補強架構を原則としている。この補強には偏心ブレースや鉄骨パネル補強も含む。 採光確保・重量増大や靱性の点で壁の増設より優れている。 鉄骨製作期間の確保やブレースの搬入経路など配慮が必要。
外付ブレース補強 「居ながら補強」を目的として建物の架構外側に補強ブレース等を取り付ける工法。 建物の外側に補強部材を取り付ける為、内部の仕上げ改修がない。また、建物を使用しながらの補強工事も可能である。 既存架構外側に取り付くため強度・靱性の点で小さめとなり補強ヶ所はやや多めとなる。「居ながら補強」であるが工事中の騒音や振動はある。
制震ブレース補強 エネルギー吸収部材(ダンパー)を取り付けることで、地震時に建物が揺れるエネルギーを吸収して既存建物の変形能力以下に低減させる工法。 外付けブレース補強同様に「居ながら補強」が可能である。外付けブレースに比べ外観はすっきりとした部材である。 「居ながら補強」可能であるが、工法上若干の内部改修が必要。1ヶ所当たりの耐力が小さなため部材数が多くなる。
柱補強 既存柱の靱性の改善を図る。 靱性改善であと少し補強したい時に有効。 補強費用は少ないが、周辺建具等も影響するので注意が必要。
壁の増設 コンクリート耐震壁の新設、既存コンクリート壁の増し打ち、既存壁開口の閉塞。 強度を大きくするためには最も有効。補強効果に対して最も経済的な工法と言える。 採光上の開口面積が限定される。また、建物重量が増大する。
そで壁増設 既存柱の両側または片側にそで壁を設け強度の改善を図る。 柱の強度性能が極端に低い場合に有効。 開口部が制約される割には壁の増設ほど効果がない。
梁補強 脆性破壊が予測される既存梁のせん断補強を増し、靱性変形能力を改善する。 隣接する耐震壁の靱性改善などに有効なため、補強ヶ所によっては隣接部材の靱性が大きく改善される。 補強ヶ所が天井裏となるため設備配管や天井仕上げ、床仕上げと改修職種が多くなる。
構造目地補強 既存柱に取り付く2次壁にスリットを切って柱の変形性能を改善する。 工事が簡単で安価な割には靱性の改善効果が大きい。 工事が簡単なため安易に行われ可能性があり工事管理に注意が必要。
基礎免震工法 建物全体を免震させるため基礎部分に免震装置を挿入する工法。 補強方法としては建物全体を免震させるため基本的には最も優れた工法である。「居ながら補強」が可能である。 基礎部分の工事のため免震ピットが必要であり地下工事として大規模な工事となる。工事費用も大きい。
柱頭免震工法 免震装置を柱頭部分に挿入する工法。 地下工事がないため工事費用の面で基礎免震に比べ有利である。 免震装置より下の階は免震範囲外のため別途補強が必要。ELV・階段や設備の検討も必要となる。


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