JP2000265677A

JP2000265677A - 既存建物の補強工法

Info

Publication number: JP2000265677A
Application number: JP11067067A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Ikeda; 宏俊池田; Yoshihiko Morita; 仁彦森田; Hideo Furuta; 英夫古田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】既存建物の外観を損なわず、既存建物の居住者
に対する騒音や振動の障害を極力防止しながら工事費用
を抑制し、工事期間を短縮した補強工事を行う。【解決手段】梁２ｂ及びコンクリート充填鋼管からなる
梁用補強フレーム６の接合面２ｂ₁、６ａ₁間に裏込め
コンクリート８を充填し、梁用補強フレーム６を貫通し
て梁２ｂ内に入り込んだＰＣ鋼線１０に緊張力を与える
ことにより梁２ｂ及び梁用補強フレーム６を圧着結合し
ている。接合面２ｂ₁から梁２ｂ内部までＰＣ鋼線用コ
ア１２が穿設されている。このＰＣ鋼線用コアのコア端
部１２ｂは拡径空間とされている。ＰＣ鋼線は、梁用補
強フレームの貫通孔１４を貫通してＰＣ鋼線用コアに挿
入されている。ＰＣ鋼線用コア内には、ＰＣ鋼線との隙
間を埋め込むように充填材が密に充填されている。裏込
めコンクリート及び充填材に所定のコンクリート強度が
発現した時点で、ＰＣ鋼線に緊張力を導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、既存建物の耐震
性を向上させるために既存建物を補強する工法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、耐震性を備えた建物の構築技術が
種々開発されている。ところで、既に構築されている既
存建物に対して耐震性を高める補強工事を大規模に行う
と、多大な工事費用、工事期間がかかるおそれがある。
そこで、工事費用と工事期間の長期化を抑制することが
可能な既存建物の耐震補強工事として、例えば、既存建
物の既存フレーム（柱・梁などの既存建物の架構）の外
側に補強フレームを固定して耐震性を高める補強工事が
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記補強工事
で使用されている通常の補強フレームは剛性が低いた
め、補強部材として補強フレームにブレースや間柱を接
続した構造としており、それらブレースや間柱が窓等の
開口部と干渉しその機能を妨げたりり、また既存建物の
外観を損なうおそれがある。

【０００４】また、既存建物の既存フレームに補強フレ
ームを固定する際には、通常、既存フレームのコンクリ
ート外面を破砕機で削り、振動ドリルにより多数の固定
用孔をあけて補強フレームを固定するようにしている
が、既存建物の居住者に対して騒音や振動の障害を与え
るおそれがある。本発明は上記事情に鑑みてなされたも
のであり、窓等の開口部の機能を妨げたり、既存建物の
既存建物の外観を損なわず、既存建物の居住者に対する
騒音や振動の障害を極力防止しながら工事費用を抑制
し、工事期間を短縮した補強工事を行うことができる既
存建物の補強工法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、既存建物を構成している鉄
骨鉄筋コンクリート製、或いは鉄筋コンクリート製の既
存フレームの外側に、コンクリート充填鋼管からなる補
強フレームを裏込めコンクリートを介して沿わせた状態
で配設し、これら既存フレーム及び補強フレームをプレ
ストレス導入部材により圧着結合したことを特徴とする
既存建物の補強工法である。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の既存建物の補強工法において、前記裏込めコンクリ
ートと接合する前記既存フレームの接合面に、多数の凹
凸が存在する粗面加工を施した。また、請求項３記載の
発明は、請求項１又は２記載の既存建物の補強工法にお
いて、前記裏込めコンクリートと接合する前記補強フレ
ームの接合面に、シアコネクタを設けた。

【０００７】また、請求項４記載の発明は、請求項１乃
至３の何れかに記載の既存建物の補強工法において、前
記プレストレス導入部材としてＰＣ鋼線を使用し、前記
既存フレームの前記接合面から当該既存フレーム内の途
中まで前記ＰＣ鋼線を挿入するコアを形成し、当該コア
内部の端部の空間形状を拡径穴形状とし、当該コア内部
の端部に挿入される前記ＰＣ鋼線の先端部を、先端に向
かうに従い径が増大した拡径先端形状とするとともに、
前記コア内部にコンクリート充填材を密に充填した。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の既存建物の補強工
法の実施形態について図面を参照して説明する。図１
は、補強工事が完了した既存建物の平面断面図を示すも
のである。図中符号２ａは、鉄骨鉄筋コンクリート造り
の既存建物２の架構（既存フレーム）を構成している柱
であり、図中符号２ｂは、既存建物２の既存フレームを
構成している梁であり、柱２ａの外側面に柱用補強フレ
ーム４が結合されているとともに、梁２ｂの外側面に梁
用補強フレーム６が結合されている。

【０００９】図２は、第１実施形態の梁２ｂ及び梁用補
強フレーム６の結合構造を示すものであり、梁２ｂ及び
梁用補強フレーム６の接合面２ｂ₁、６ａ₁間に裏込め
コンクリート８を充填し、梁用補強フレーム６を貫通し
て梁２ｂ内に入り込んだＰＣ鋼線１０に緊張力を与える
ことにより梁２ｂ及び梁用補強フレーム６が結合されて
いる。

【００１０】すなわち、梁２ｂの接合面２ｂ₁には、多
数の凹凸が存在する粗面加工が施されている。そして、
接合面２ｂ₁から梁２ｂ内部までＰＣ鋼線用コア１２が
穿設されている。このＰＣ鋼線用コア１２は、接合面２
ｂ₁から梁２ｂ内部の途中までの部分１２ａの内径Ｄ₁
が、ＰＣ鋼線１０を遊挿可能となるような内径に形成さ
れているとともに、梁２ｂ内部のコア端部１２ｂは、徐
々に拡径されて前述した内径Ｄ₁より大きな内径Ｄ₂の
拡径端面を有する拡径空間として形成されている。

【００１１】また、梁用補強フレーム６は、横断面四角
型の鋼管６ａの内部にコンクリート６ｂを充填してなる
コンクリート充填鋼管で構成されており、梁２ｂのＰＣ
鋼線用コア１２に対応する位置には、接合面６ａ₁から
外側面６ａ₂まで貫通した貫通孔１４が形成されてい
る。そして、接合面６ａ₁には、所定間隔をあけて固定
した複数のスタッドボルト１６ａと、これらスタッドボ
ルト１６ａ間に結合した鉄筋１６ｂからなるシアコネク
タ１６が設けられている。

【００１２】また、梁２ｂ及び梁用補強フレーム６の接
合面２ｂ₁、６ａ₁間には、前記シアコネクタ１６が埋
設されるように裏込めコンクリート８が充填されてい
る。この裏込めコンクリート８としては、乾燥収縮によ
る体積変化が小さい無収縮性コンクリートが好ましい。
また、梁用補強フレーム６の貫通孔１４を貫通して梁２
ｂのＰＣ鋼線用コア１２のコア端部１２ｂ側まで達する
ように、ＰＣ鋼線１０が挿入されている。このＰＣ鋼線
１０は、ＰＣ鋼線用コア１２のコア端部１２ｂに位置す
る一端部１０ａが、徐々に外径が増大した拡径部として
形成されているとともに、他端部１０ｂには、おねじが
形成されている。

【００１３】また、ＰＣ鋼線１０の梁用補強フレーム６
の貫通孔１４に貫通している部分及び裏込めコンクリー
ト８に埋設される部分には、内管１８が外挿されている
とともに、ＰＣ鋼線用コア１２内には、ＰＣ鋼線１０と
の隙間を埋め込むように充填材１７が密に充填されてい
る。そして、裏込めコンクリート８及び充填材１７に所
定のコンクリート強度が発現した時点で、ＰＣ鋼線１０
の他端部１０ｂのおねじにナット２０を螺合していき、
ＰＣ鋼線１０に緊張力を導入していく。このＰＣ鋼線１
０の緊張により梁２ｂのコンクリート及び梁用補強フレ
ーム６のコンクリート６ｂにプレストレスが導入される
ので、梁２ｂ及び梁用補強フレーム６どうしが強固に圧
着結合する。

【００１４】なお、図示しないが、柱用補強フレーム４
も鋼管の内部にコンクリートを充填してなるコンクリー
ト充填鋼管により構成されており、この柱用補強フレー
ム４を柱２ａの外側面に沿って配設し、互いの接合面間
に裏込めコンクリートを充填し、それらのコンクリート
どうしをＰＣ鋼線の緊張力でプレストレスを導入するこ
とにより、柱用補強フレーム４及び柱２ａが強固に圧着
結合されている。

【００１５】上記の既存建物の補強工法によると、梁用
補強フレーム６及び柱用補強フレーム４は、共にコンク
リート充填鋼管により構成されているので剛性が高い部
材であり、柱用補強フレーム４が柱２ａに圧着結合し、
梁用補強フレーム６が梁２ｂに圧着結合していることか
ら、地震時の揺れによって柱２ａ、梁２ｂにせん断力が
発生しても、柱用補強フレーム４が柱２ａに対してせん
断耐力を作用し、梁用補強フレーム６が梁２ｂに対して
せん断耐力を作用するので、既存建物２に対する補強効
果を確実に高めることができる。

【００１６】また、柱２ａ及び柱用補強フレーム４間に
ＰＣ鋼線１０によってプレストレスを導入し、梁２ｂ及
び梁用補強フレーム６間にＰＣ鋼線１０によってプレス
トレスを導入しただけのコンパクトな補強工事となるの
で、工事費用を低減し、工事期間を短縮した既存建物２
の補強工法を提供することができる。また、柱２ａ及び
柱用補強フレーム４間に裏込めコンクリート８を充填
し、梁２ｂ及び梁用補強フレーム６間に裏込めコンクリ
ート８を充填したことで、柱２ａ及び柱用補強フレーム
４間の接合面間に不陸が無くなり、梁２ｂ及び梁用補強
フレーム６間の接合面間にも不陸が無くなり、柱２ａ及
び柱用補強フレーム４間の十分な応力伝達性を確保し、
梁２ｂ及び梁用補強フレーム６間の十分な応力伝達性を
確保する構造となっているので、既存建物２に対する補
強効果がさらに向上する。

【００１７】また、裏込めコンクリート８が、梁用補強
フレーム６の粗面加工とした接合面２ｂ₁に密着し、梁
２ｂの接合面６ａ₁に設けたシアコネクタ１６を埋め込
んでいるので、裏込めコンクリート８を介した梁２ｂ及
び梁用補強フレーム６の結合力を増大させることができ
る。また、柱２ａ及び柱用補強フレーム４も同様の構造
で裏込めコンクリート８を介して結合しているので、柱
２ａ及び柱用補強フレーム４の結合力も増大させること
ができる。

【００１８】また、ＰＣ鋼線１０の一端部１０ａは、徐
々に外径が増大した拡径部として形成されているが、Ｐ
Ｃ鋼線用コア１２のコア端部１２ｂで固化した充填材１
７が前記先端部１０ａを拘束するので、ＰＣ鋼線１０に
対して強力な引き抜き耐力を確保することができる。ま
た、柱用補強フレーム４及び梁用補強フレーム６で既存
建物２の補強が充分に可能となることから、従来問題と
なっていたブレースや間柱を配設する必要がなく、窓等
の開口部と干渉しその機能を妨げたりする部材がなくな
り、また既存建物２の外観を損なうことがない。

【００１９】また、柱２ａ及び梁２ｂに対する工事は、
ＰＣ鋼線１０を挿入するためのＰＣ鋼線用コア１２を穿
設し、接合面（梁２ｂの接合面２ｂ₁）に粗面加工を施
すだけなので、従来の補強工事と比較して振動ドリルや
破砕機の使用時間が少なく、既存建物２の居住者に対す
る騒音や振動等の悪影響を極力防止することができる。
そして、本実施形態の補強工事は既存建物２の外部から
の工事となるため、既存建物２の室内を工事のためにあ
ける必要がない。

【００２０】次に、図３及び図４に示すものは、本発明
に係るＰＣ鋼線の他の実施形態を示すものである。な
お、図１及び図２に示した構成と同一構成部分には、同
一符号を付してその説明を省略する。本実施形態のＰＣ
鋼線３０は、ＰＣ鋼線用コア１２のコア端部１２ｂに挿
入後に一端部３０ａが拡径する構造となっている。

【００２１】すなわち、このＰＣ鋼線３０は、一端部３
０ａから他端部（おねじを形成してナット２０が螺合す
る部分）まで軸心位置に貫通孔３０ｂが形成されてい
る。そして、一端部３０ａの内部を略円柱状に削り取
り、残った円環部を軸心に沿って半割りすることによ
り、変形自在な２枚の円弧部３２が形成されている。ま
た、これら円弧部３２の開口部に、円錐台形状とした拡
径部材３４の小径部３４ｂが挿入されている。そして、
この拡径部材３４に、貫通孔３０ｂに挿入した線状部材
３６の一端が固定されている。なお、この線状部材３６
の他端部は、ＰＣ鋼線３０の他端部側の開口部まで延び
ている。

【００２２】上記構成のＰＣ鋼線３０によると、ＰＣ鋼
線用コア１２のコア端部１２ｂまで挿入した時点で、線
状部材３６を図４の矢印方向に引っ張り、拡径部材３４
を円弧部３２の内部に移動させていく。拡径部材３４が
円弧部３２内に移動してくると、円弧部３２の内周が拡
径部材３４の大径部３４ｂに外側に押圧され、円弧部３
２が外側に拡がって変形し、拡径した一端部３０ａが形
成される。そして、一端部３０ａが拡径した後に、ＰＣ
鋼線用コア１２に充填材１７が密に充填されている。

【００２３】上記構成によると、ＰＣ鋼線用コア１２の
コア端部１２ｂで固化した充填材１７が、円弧部３２が
外側に拡がることにより拡径して形成されたＰＣ鋼線３
０の一端部３０ａを拘束するので、ＰＣ鋼線３０に対し
て強力な引き抜き耐力を確保することができる。次に、
図５に示すものは、第２実施形態の梁２ｂ及び梁用補強
フレーム６の結合構造を示すものであり、図１及び図２
に示した第１実施形態と同一構成部分には、同一符号を
付してその説明を省略する。

【００２４】梁２ｂには、接合面２ｂ₁から室内４０の
内壁まで貫通している梁貫通孔４２が形成されている。
そして、ＰＣ鋼線４４は、一端部４４ａ及び他端部４４
ｂにおねじが形成されており、梁用補強フレーム６の外
側面６ａ₂及び室内の内壁から両端部４４ａ、４４ｂが
突出するように、梁用補強フレーム６の貫通孔１４及び
梁２ｂの梁貫通孔４２に挿入されている。なお、ＰＣ鋼
線４４には、内管１８ａ、１８ｂが外挿されている。

【００２５】そして、裏込めコンクリート８に所定のコ
ンクリート強度が発現した時点で、ＰＣ鋼線４４の両端
部４４ａ、４４ｂのおねじにナット２０を螺合してい
き、ＰＣ鋼線４４に緊張力を導入していく。このＰＣ鋼
線４４の緊張により梁２ｂのコンクリート及び梁用補強
フレーム６のコンクリート６ｂにプレストレスが導入さ
れるので、梁２ｂ及び梁用補強フレーム６どうしが強固
に圧着結合する。なお、図示しないが、柱２ａ及び柱用
補強フレーム４も同様の構造となっている。

【００２６】本実施形態の工法は、室内４０側の作業が
一部存在するので、室内４０への立入りが可能な場合に
適用することができる。その他は、第１実施形態と同様
の効果を得ることができる。なお、既存建物を構成して
いる既存フレムーは、鉄骨鉄筋コンクリート製、鉄筋コ
ンクリート製、鉄骨製、それらを組合わせた複合構造製
その他のいずれでもかまわない。

【００２７】また、補強フレームの断面形状は四角形状
に限らず、任意の断面形状を持つものでも構わない。ま
た、補強フレームのうち、柱用補強フレーム４と梁用補
強フレーム６とは、剛に結合されている。また、ＰＣ鋼
線１０への緊張力の導入による既存フレームと補強フレ
ームとの圧着結合は、補強フレームの内、前述した梁用
補強フレーム６と柱用補強フレーム４を共に既存フレー
ムに圧着結合する場合に加え、梁用補強フレーム６の
み、或いは柱用補強フレーム４のみを既存フレームと圧
着結合する場合も含む。

【００２８】また、圧着結合しない部位（柱或いは梁）
の補強フレームと既存フレームの外側との間は、裏込め
コンクリート８を介さずに直接沿わせた状態で配設する
場合もある。また、既存フレームと補強フレームとを圧
着結合する際のＰＣ鋼線１０への緊張力の導入手段とし
ては、ＰＣ鋼線１０の他端部１０ｂを油圧ジャッキ等に
より引っ張る方法がある。

【００２９】また、コア端部１２ｂに挿入されるＰＣ鋼
線３０の先端部３０ａに形成される円弧部３２は２枚に
限らず、複数枚の円弧部３２が形成されていてもよい。
さらに、躯体内部において定着させる手段は、例に示し
た方法以外のその他の方法による場合もある。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の既存建物の補強構造によると、補強フレームはコ
ンクリート充填鋼管により構成されているので剛性が高
い部材であり、この補強フレームを既存フレームにプレ
ストレス導入部材で圧着結合していることから、地震時
の揺れによって既存フレームにせん断力が発生すると、
補強フレームが既存フレームに対してせん断耐力を確実
に作用するので、既存建物に対する補強効果を高めるこ
とができる。

【００３１】また、既存フレームに補強フレームを圧着
結合しただけのコンパクトな補強工事となるので、工事
費用を低減し、工事期間を短縮した既存建物の補強工法
を提供することができる。また、補強フレームの内、圧
着結合する部位（柱或いは梁）と粗面加工した既存フレ
ーム間に裏込めコンクリートを介在したことで、既存フ
レーム及び補強フレーム間に不陸が無くなり、既存フレ
ーム及び補強フレーム間の十分な応力伝達性を確保する
構造となっているので、既存建物に対する補強効果が確
実に高まる。

【００３２】また、補強フレームのみで既存建物の補強
が充分に可能となることから、従来問題となっていたブ
レースや間柱を配設する必要がなく、窓等の開口部と干
渉しその機能を妨げたりする部材が無くなり、また既存
建物の外観を損なうことがない。また、請求項２或いは
３記載の発明によると、裏込めコンクリートと既存フレ
ーム或いは補強フレームの結合力が増大するので、さら
に既存建物に対する補強効果が高まる。

【００３３】さらに、請求項４記載の発明によると、前
記プレストレス導入部材としてＰＣ鋼線を使用し、前記
既存フレームの前記接合面から当該既存フレーム内の途
中まで前記ＰＣ鋼線を挿入するコアを形成し、当該コア
の端部の空間形状を拡径穴形状とし、当該コアの端部に
挿入される前記ＰＣ鋼線の先端部を、先端に向かうに従
い径が増大した拡径先端形状とするとともに、前記コア
内部にコンクリート充填材を密に充填したことを特徴と
する請求項１乃至３の何れかに記載の既存建物の補強工
法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の補強工法が完了した既存建物を示す平
面断面図である。

【図２】図１のII−II矢視断面であり、第１実施形態の
既存建物の梁及び梁用補強フレームの結合構造を示す図
である。

【図３】コア内に挿入する前には先端部が拡径せず、コ
ア内に挿入した後に先端部を拡径させることができる他
の実施形態のＰＣ鋼線を示す図である。

【図４】コア内で先端部が拡径したＰＣ鋼線を示す図で
ある。

【図５】第２実施形態の既存建物の梁及び梁用補強フレ
ームの結合構造を示す図である。

【符号の説明】

２既存建物２ａ柱（既存フレーム）２ｂ梁（既存フレーム）２ｂ₁ 梁の接合面（既存フレームの接合面）４柱用補強フレーム（補強フレーム）６梁用補強フレーム（補強フレーム）６ａ鋼管６ａ₁ 梁用補強フレームの接合面（補強フレームの接
合面）６ｂコンクリート８裏込めコンクリート１０、３０、４４ＰＣ鋼線（プレストレス導入部材）１０ａ、３０ａ、４４ａＰＣ鋼線の一端部（先端部）１２ＰＣ鋼線コア（コア）１２ｂコア端部（コア内部の端部）１６シアコネクタ１７充填材（コンクリート充填材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古田英夫東京都新宿区西新宿一丁目25番１号大成建設株式会社内Ｆターム(参考） 2E176 AA04 BB03 BB15 BB28 BB36 DD26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】既存建物を構成している既存フレームの
外側に、コンクリート充填鋼管からなる補強フレームを
裏込めコンクリートを介して沿わせた状態で配設し、こ
れら既存フレーム及び補強フレームをプレストレス導入
部材により圧着結合したことを特徴とする既存建物の補
強工法。
【請求項２】前記裏込めコンクリートと接合する前記
既存フレームの接合面に、多数の凹凸が存在する粗面加
工を施したことを特徴とする請求項１記載の既存建物の
補強工法。
【請求項３】前記裏込めコンクリートと接合する前記
補強フレームの接合面に、シアコネクタを設けたことを
特徴とする請求項１又は２記載の既存建物の補強工法。
【請求項４】前記プレストレス導入部材としてＰＣ鋼
線を使用し、前記既存フレームの前記接合面から当該既
存フレーム内の途中まで前記ＰＣ鋼線を挿入するコアを
形成し、当該コア内部の端部の空間形状を拡径穴形状と
し、当該コア内部の端部に挿入される前記ＰＣ鋼線の先
端部を、先端に向かうに従い径が増大した拡径先端形状
とするとともに、前記コア内部にコンクリート充填材を
密に充填したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか
に記載の既存建物の補強工法。