JP2006144354A - 既存構造物の耐震補強構造および耐震補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 内部が極低温で使用されている既存構造物において、建物を使用しながら容易に耐震補強工事ができる、既存構造物の耐震補強構造および耐震補強方法を提供する。
【解決手段】 冷凍倉庫のような建物内部を極低温の状態で使用している既存構造物を対象とし、隣り合う２本の柱１、１と柱１、１間に架設された上下の梁２、２で囲まれた構面内に耐震壁３を構築する。耐震壁３は、湿潤状態の土を一定寸法の直方体形状に締め固めて凍結させた凍結土ブロック４ａを縦横に積み重ねて壁状に形成したブロック壁４からなり、その両壁面は、凍結土中の氷が昇華して消失するのを防止するために防水シート５で覆われた上に板状部材６で封止され、板状部材６の外面には縦方向に所定の離間間隔をおいて複数の横架材７…が柱１、１間に配設されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、既存構造物の耐震補強構造および耐震補強方法に関し、特に、冷凍倉庫のような建物内部を極低温の状態で使用している既存構造物の耐震補強構造および耐震補強方法に関する。

既存構造物の耐震性能を向上させる方法として、既存構造物の靱性を高めることにより破壊に至るまでの許容変形量を増大させる方法と、要所に耐震壁やブレース等の耐震要素を配置して既存構造物の耐力を増大させる方法とがある。しかし、既存構造物の靱性を高めるには大規模な改修工事が必要となる場合が多く、既存構造物の内部に耐震壁やブレース等を設けることで既存構造物の 耐力を増大させる方法 が一般的に採 られる。
他方、特許文献１には、鉄製の角筒体からなる多数のブロックを、既存柱と既存梁に囲まれた構面内に積み重ねて互いにボルト接合するとともに、ブロックと既存柱および既存梁とは接着剤等により固着して耐力壁とする既存建築物の耐震補強方法に関する発明が開示されている。
特開平１１−７１９０７号公報 （第３−５頁、第８図）

しかしながら、冷凍倉庫のような建物内部を極低温の状態で使用しており、補強工事のために常温に戻すことが困難な既存構造物の場合、コンクリートやモルタルは凍結するため使用することができないし、鋼材についても一般的な鋼材では充分な靭性を確保することができないという問題がある。また、接着剤を使用する場合にはその性能確認が必要となるなど施工上解決すべき問題が多い。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、内部が極低温で使用されている既存構造物において、建物を使用しながら容易に耐震補強工事ができる、既存構造物の耐震補強構造および耐震補強方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る既存構造物の耐震補強構造は、既存構造物の隣り合う２本の柱と当該柱間に架設された上下の梁で囲まれた構面内に、凍結土からなる直方体状の凍結土ブロックを積み重ねたブロック壁が構築され、当該ブロック壁の壁面は防水シートで覆われたうえに板状部材で封止され、当該板状部材の外面には所定の離間間隔をおいて複数の横架材が配設されていることを特徴とする。
ここで、防水シートは、凍結土中の氷が昇華して消失するのを防止している。また、板状部材と横架材は、ブロック壁の面外変形や凍結土ブロックの部分的な脱落などを防止している。
本発明では、凍結土ブロックからなるブロック壁を板状部材と横架材によって補強した構造としているので、極低温下における強度発現の問題や靭性の低下といった問題がなく、高い耐震性を発揮することができる。

また、本発明に係る既存構造物の耐震補強構造では、前記ブロック壁は、前記凍結土ブロックに代えて、コンクリートまたはプラスチックからなる直方体ブロックを積み重ねたものでもよい。
本発明も、凍結土ブロックからなるブロック壁と同様、極低温という環境下でも高い耐震性を発揮することができる。

また、本発明に係る既存構造物の耐震補強構造では、前記ブロック壁の目地に棒状鉄筋が配設されていてもよい。
本発明では、ブロック壁の目地に棒状鉄筋を配設することにより、ブロック壁の変形を均一化し、ブロック壁に作用する応力および変形を緩和することができる。特に、棒状鉄筋を縦方向に配する場合は、棒状鉄筋の端部を梁にアンカーすることで柱際への応力集中を緩和することができる。

また、本発明に係る既存構造物の耐震補強構造では、前記ブロック壁と当該ブロック壁に隣接する柱との境界部に鉛直部材が付設され、前記横架材の端部は前記鉛直部材に接合されていてもよい。
本発明では、水平荷重時に特に応力が集中すると予想される、ブロック壁と当該ブロック壁に隣接する柱との境界部に鉛直部材を付設することで、応力伝達性能の向上を図ることができる。

また、本発明に係る既存構造物の耐震補強方法は、既存構造物の隣り合う２本の柱と当該柱間に架設された上下の梁で囲まれた構面内に、凍結土からなる直方体状の凍結土ブロックを積み重ねてブロック壁を構築した後、当該ブロック壁の壁面を防水シートで覆った上に板状部材を設置し、さらに当該板状部材の外面に所定の離間間隔をおいて複数の横架材を配設することを特徴とする。
本発明では、内部が極低温状態で使用されている既存構造物において、その環境ゆえに使用が困難であった一般構造材料に代えて、凍結土ブロックを構成要素とする耐震壁を構築することにより、建物を使用しながら容易に耐震補強を施すことができる。

また、本発明に係る既存構造物の耐震補強方法では、前記凍結土ブロックに代えて、コンクリートまたはプラスチックからなる直方体ブロックを積み重ねて前記ブロック壁を構築してもよい。
本発明も、凍結土ブロックからなるブロック壁と同様、建物を使用しながらの耐震補強工事が可能となる。

本発明では、内部が極低温状態で使用されている既存構造物において、その環境ゆえに使用が困難であった一般構造材料に代えて、凍結土ブロックを構成要素とする耐震壁を構築することにより、建物を使用しながら容易に耐震補強を施すことができる。

以下、本発明に係る既存構造物の耐震補強構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
［既存構造物の耐震補強構造］
図１は、本発明に係る既存構造物の耐震補強構造の一実施形態を示す立面図である。
本実施形態では、冷凍倉庫のような建物内部を極低温の状態で使用している既存構造物を対象とし、隣り合う２本の柱１、１と柱１、１間に架設された上下の梁２、２で囲まれた構面内に耐震壁３を構築するものである。
耐震壁３は、湿潤状態の土を一定寸法の直方体形状に締め固めて凍結させた凍結土ブロック４ａを縦横に積み重ねて壁状に形成したブロック壁４からなり、その両壁面は、凍結土中の氷が昇華して消失するのを防止するために防水シート５で覆われた上に板状部材６で封止され、板状部材６の外面には縦方向に所定の離間間隔をおいて複数の横架材７…が柱１、１間に配設されている。

板状部材６と横架材７は、ブロック壁４の面外変形や凍結土ブロック４ａの部分的な脱落などを防止する機能を有しており、板状部材６としては、鋼板、ＦＲＰ、プラスチック、木板、合板などを、横架材７としては各種形鋼を利用することができる。

図２は横架材の取り付け詳細を示したものである。
本実施形態では、横架材７として溝形鋼を使用し、耐震壁３に接する側の柱１の側面に、縦方向に所定の離間間隔をおいてアンカーボルト１２で取り付けられた短長の山形鋼からなる固定治具９に、溝形鋼の端部のウェブがボルト１０で接合されている。溝形鋼の一方のフランジ面は板状部材６の外面に接し、ブロック壁４の面外変形を防止している。
なお、柱１の側面に取り付けられる固定治具９は、山形鋼に限るものではなく、カットＴ形鋼などでもよい。

凍結土ブロック４ａの目地４ｂは、縦横に目地が通ったイモ目地（通し目地）でもよいし、あるいは、目地が千鳥状になった破れ目地のいずれでもよい。
凍結土ブロック４ａの目地４ｂには、防錆処理を施した棒状鉄筋（図示省略）を配置してもよく、これにより、ブロック壁４の変形を均一化し、ブロック壁４に作用する応力および変形を緩和することができる。特に、目地４ｂをイモ目地として棒状鉄筋を縦方向に配する場合は、棒状鉄筋の端部を梁２にアンカーすることで柱際への応力集中を緩和することができる。

図３は、本発明に係る既存構造物の耐震補強構造の他の実施形態を示す立面図である。また、図４は横架材の取り付け詳細を示したものである。

本実施形態は、前述の耐震壁３において、水平荷重時に特に応力が集中すると予想される、凍結土ブロック４ａからなるブロック壁４とブロック壁４に隣接する柱１との境界部に鉛直部材８を取り付けて応力伝達性能の向上を図るものである。
鉛直部材８には山形鋼を使用し、防水シート５で覆われたブロック壁４を鉛直部材８で両側から挟持するように、耐震壁３に接する側の柱１の側面にアンカーボルト１３で固定されている。また、鉛直部材８には、材軸方向に所定の離間間隔をおいてプレート８ａが溶接されており、当該プレート８ａに溝形鋼の端部のウェブがボルト１１で接合される。
なお、板状部材６は、鉛直部材８と干渉しないように、鉛直部材８の略幅分だけ水平方向に狭くなっている。

本実施形態による既存構造物の耐震補強構造では、凍結土ブロック４ａからなるブロック壁４を板状部材６と横架材７によって補強した構造としているので、極低温下における強度発現の問題や靭性の低下といった問題がなく、高い耐震性を発揮することができる。
また、本実施形態による既存構造物の耐震補強構造では、凍結土ブロック４ａを構成する土粒子の粒度分布や水分の飽和度を調節することにより、凍結土ブロック４ａの力学特性を制御することができる。
さらに、本実施形態による既存構造物の耐震補強構造は、凍結土ブロック４ａを常温に戻すことで完全に再利用することができる自然環境に配慮した構造である。

なお、凍結土ブロック４ａに代えて、コンクリートまたはプラスチックからなる直方体ブロック（図示省略）を積み重ねて壁状に形成したブロック壁４でも、極低温という環境下で高い耐震性を発揮することができる。

［既存構造物の耐震補強方法］
図５は、本発明に係る既存構造物の耐震補強方法を順を追って示した立面図である。
先ず、内部が極低温状態で使用されている既存構造物とは異なる工場等の別の場所で、湿潤状態の土を一定寸法の直方体形状に締め固めて凍結させ、凍結土ブロック４ａを製作しておく。これにより、凍結時の体積膨脹による既存躯体への悪影響を避けることができる。
次に、隣り合う２本の柱１、１と柱１、１間に架設された上下の梁２、２で囲まれた構面内に、凍結土ブロック４ａを縦横に積み重ねてブロック壁４を壁状に形成する（図５（ａ）参照）。この際、凍結土ブロック４ａを単純に隣接させるのではなく、接合面に多少の圧力を加えたり、凍結土ブロック４ａと全く同一組成のペーストを接合面に塗布して、凍結土ブロック４ａを確実に一体化する。
次いで、ブロック壁４の壁面を防水シート５で覆った上に、板状部材６で封止する（図５（ｂ）参照）。
その後、縦方向に所定の離間間隔をおいて柱１、１間に、溝形鋼からなる複数の横架材７…を板状部材６の外面に接するように配設し、柱１の側面に所定の離間間隔をおいて取り付けられた短長の山形鋼からなる固定治具９に横架材７の端部をボルト接合する（図５（ｃ）参照）。

本実施形態による既存構造物の耐震補強方法では、内部が極低温状態で使用されている既存構造物において、その環境ゆえに使用が困難であった一般構造材料に代えて、凍結土ブロック４ａを構成要素とする耐震壁３を構築することにより、建物を使用しながら容易に耐震補強を施すことができる。
また、本実施形態による既存構造物の耐震補強方法では、凍結土ブロック４ａの製作寸法を調整し、必要に応じて削ることで、容易に精度良くブロック壁４を構築することができる。

なお、凍結土ブロック４ａに代えて、コンクリートまたはプラスチックからなる直方体ブロックを使用してブロック壁４を構築する場合は、凍結土ブロック４ａと全く同一組成のペーストを接合面に塗布して確実に一体化する。

以上、本発明に係る既存構造物の耐震補強構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施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、耐力を増大させるために、耐震壁の厚さ方向に凍結土ブロックを２列以上並設してもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。

本発明に係る既存構造物の耐震補強構造の一実施形態を示す立面図である。 同、横架材の取り付け詳細を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は平断面図である。 本発明に係る既存構造物の耐震補強構造の他の実施形態を示す立面図である。 同、横架材の取り付け詳細を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は平断面図である。 本発明に係る既存構造物の耐震補強方法を示す立面図である。

符号の説明

１ 柱
２ 梁
３ 耐震壁
４ ブロック壁
４ａ 凍結土ブロック
４ｂ 目地
５ 防水シート
６ 板状部材
７ 横架材
８ 鉛直部材
８ａ プレート
９ 固定治具
１０、１１ ボルト
１２、１３ アンカーボルト

Claims (6)

1. 既存構造物の隣り合う２本の柱と当該柱間に架設された上下の梁で囲まれた構面内に、凍結土からなる直方体状の凍結土ブロックを積み重ねたブロック壁が構築され、
   当該ブロック壁の壁面は防水シートで覆われた上に板状部材で封止され、当該板状部材の外面には所定の離間間隔をおいて複数の横架材が配設されていることを特徴とする既存構造物の耐震補強構造。
2. 前記ブロック壁は、前記凍結土ブロックに代えて、コンクリートまたはプラスチックからなる直方体ブロックを積み重ねて構築されていることを特徴とする請求項１に記載の既存構造物の耐震補強構造。
3. 前記ブロック壁の目地に棒状鉄筋が配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の既存構造物の耐震補強構造。
4. 前記ブロック壁と当該ブロック壁に隣接する柱との境界部に鉛直部材が付設され、前記横架材の端部は前記鉛直部材に接合されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の既存構造物の耐震補強構造。
5. 既存構造物の隣り合う２本の柱と当該柱間に架設された上下の梁で囲まれた構面内に、凍結土からなる直方体状の凍結土ブロックを積み重ねてブロック壁を構築した後、当該ブロック壁の壁面を防水シートで覆った上に板状部材を設置し、さらに当該板状部材の外面に所定の離間間隔をおいて複数の横架材を配設することを特徴とする既存構造物の耐震補強方法。
6. 前記凍結土ブロックに代えて、コンクリートまたはプラスチックからなる直方体ブロックを積み重ねて前記ブロック壁を構築することを特徴とする請求項５に記載の既存構造物の耐震補強方法。

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