JP2007303196A - 既存杭の耐震補強構造および耐震補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基礎構造の既存杭を補強することで好適な耐震補強を行えるようにした。
【解決手段】既存構造物３を支持する鋼管杭２の耐震補強構造１は、鋼管杭２の配置領域における平面視外周に沿って配置される外周杭群２Ａの杭頭部を露出させ、側面視略三角形状をなすバットレス補強部材６の一辺を外周杭群２Ａの鋼管杭２に接合させ、バットレス補強部材６の他の一辺を鋼管杭２の杭頭部同士を連結するつなぎ梁５に接合させた構造をなしている。これにより、接合部の強度が増し、外周杭群２Ａの鋼管杭２の剛性を増大させることができ、その鋼管杭２の水平耐力が向上される。
【選択図】図２

Description

本発明は、既存構造物における基礎構造をなす既存杭の耐震性を向上させるための既存杭の耐震補強構造および耐震補強方法に関する。

近年、既存構造物において耐震性能上の問題のある建物に対しての耐震補強が盛んに行われている。耐震補強方法としては、耐震診断の結果に基づいて、必要耐震性能を確保するため、例えば外付けブレース、壁の増設、制震ブレース、或いは免震レトロフィットなど建物の上部構造に対して耐震補強が行われているのが一般的である。これに対して、建物の下部構造をなす基礎に対する耐震補強方法として、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されているものがある。
特許文献１は、既存構造躯体の周囲の地盤（既存杭の周囲地盤）に増設杭を打設し、その増設杭の上部に基礎本体を新設し、その基礎本体内に免震装置を介装させて既存基礎本体と一体化させることで既存建物を耐震補強するものである。
特許文献２は、既存構造物の周囲に杭を増設し、その増設杭の杭頭と既存構造物との間に接合用スラブを設置することでこの両者を接合して耐震補強する構造である。
特開平９−２２８３９２号公報 特開２０００−３２０１５２号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２は、増設杭を打設する際に、杭打ち機械の設置スペースが確保できずに施工的な制限を受ける場合や、新設する基礎本体自体の設置範囲が規制される場合などに適用が困難であるうえ、免震装置や基礎本体（又は接合用スラブ）などを新たに設置しなければならない耐震補強構造をなしている。そのため、既存構造物における耐震補強の対象は、構造物の上部構造に適用される場合が多く、構造物の下部の基礎構造については長期耐力の確保の確認のみに留まっているといった現状があり、効果的な構造、施工方法により既存杭などの基礎構造を補強できる好適な耐震補強構造が求められていた。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、基礎構造の既存杭を補強することで好適な耐震補強を行えるようにした既存杭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、本発明に係る既存杭の耐震補強構造は、既存構造物を支持する既存杭と、既存杭の杭頭部同士を連結する既存構造物のつなぎ梁とを有する既存杭の耐震補強構造であって、既存杭の配置領域の平面視外周に沿って配置される外周杭群において、一辺を外周杭群の既存杭に接合させ、他の一辺をつなぎ梁に接合させてなる側面視略三角形状の杭頭補強部材が設けられていることを特徴としている。
また、本発明に係る耐震補強方法は、既存構造物を支持する既存杭と、既存杭の杭頭部同士を連結する既存構造物のつなぎ梁とを有する耐震補強方法であって、既存杭の配置領域における平面視外周に沿って配置される外周杭群の杭頭部を露出させ、側面視略三角形状をなす杭頭補強部材の一辺を外周杭群の既存杭に接合させ、杭頭補強部材の他の一辺をつなぎ梁に接合させるようにしたことを特徴としている。
本発明では、外周杭群の既存杭とつなぎ梁との接続部を杭頭補強部材によって補強することで、その接合強度が増し、外周杭群の既存杭の剛性を増大させることができ、その既存杭の水平耐力が向上される。即ち、地震時などで既存杭に大きな水平力がかかったとき、杭頭補強部材によって補強される接合部でも水平力を負担させることができることから、外周杭群の既存杭が負担する水平力を低減させることができる。また、外周杭群を補強構造とすることで耐震補強構造としての耐震効果が得られることになり、外周杭群の内側の既存杭については杭頭補強部材による補強をしなくても済む構造となる。

また、本発明に係る既存杭の耐震補強構造では、杭頭補強部材は、外周杭群の既存杭及びつなぎ梁から突設させた棒状の接合棒材をコンクリートで埋設してなるコンクリート構造物であることが好ましい。
本発明では、接合棒材がコンクリートとの付着強度を高め、杭頭補強部材と既存杭及びつなぎ梁との接合部の固着強度が増強され、この接合部の剛性を向上させてなる一体化構造を構築することができる。

本発明の既存杭の耐震補強構造および耐震補強方法によれば、外周杭群の既存杭とつなぎ梁との接続部に杭頭補強部材を設けることで、既存構造物を支持する外周杭群の鋼管杭の剛性と水平耐力とを増大させることができ、既存杭が負担する水平力を低減させることができる。したがって、既存構造物の耐震性能を向上させることができる。
また、外周杭群を補強構造とすることで耐震補強構造としての耐震効果が得られることから、外周杭群の内側の既存杭については杭頭補強部材による補強をしなくても済むことになり、既存構造物を支持する既存杭のうち外周杭群のみに限定して補強することができ、コストの低減が図れる。
さらに、このように構成される耐震補強構造では、杭頭補強部材を外周杭群に対してのみ行うものであるため、地上における施工範囲を主に既存構造物の周囲のみとすることができ、しかも増設杭が不要な耐震補強構造であるために杭打ち機械を設置する必要もなく、設置施工時に既存構造物に与える影響を少なくすることができる。すなわち、既存構造物内の人を一時退去させる必要のない施工が可能となる。

以下、本発明の実施の形態による既存杭の耐震補強構造および耐震補強方法について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態による既存杭の耐震補強構造を示す側面図、図２は図１に示す耐震補強構造のＡ−Ａ線断面図、図３はバットレス補強部材の接合構造を示す側断面図、図４は図３に示すバットレス補強部材のＢ−Ｂ線断面図である。

図１に示すように、本実施の形態による既存杭の耐震補強構造１は、複数の鋼管杭２、２、…（既存杭）によって支持されて構築されている既存構造物３に採用されている。本実施の形態では、既存構造物３は平面視略矩形状をなしている。
図２に示すように、鋼管杭２、２、…は、既存構造物３のほぼ平面領域に配置され、その配置領域の外周に沿って所定の間隔をもって配置された外周杭群２Ａと、外周杭群２Ａの内側に配置された内部杭群２Ｂとからなる。

そして、各鋼管杭２，２、…の上端部２ａには所定の大きさをなす基礎４、４、…が設けられ、隣り合う基礎４，４同士はつなぎ梁５によって接合されている。このように、既存構造物３の基礎構造は、図２に示す平面視で複数の基礎４、４、…（鋼管杭２、２、…）とつなぎ梁５、５、…によって略格子状に配置されている。図３に示すように、各基礎４は、鋼管杭２の上端部２ａに一端７ａを固着させたアンカー筋７と、鋼管杭２の上端部２ａとを埋設して設けられている。

また、図３に示すように、外周杭群２Ａの鋼管杭２とつなぎ梁５とが接合する隅部には、側面視で略三角形状をなす板状のバットレス補強部材６（杭頭補強部材）が設けられている（図２参照）。すなわち、このバットレス補強部材６は、上面６ａと側面６ｂと斜面６ｃとを有し、鋼管杭２とつなぎ梁５との両方に一体化するように形成されたコンクリート構造物であって、主に鋼管杭２の水平耐力を補強するものである（詳しくは後述する）。そして、バットレス補強部材６のコンクリート８内には、所定強度を有するように鉄筋６Ａが埋設されている（図４参照）。
なお、図１、２に示すように、鋼管杭２とつなぎ梁５との接合部におけるバットレス補強部材６の取り付け位置は、この接合部において、平面視矩形状をなす既存構造物３の各辺の中心側に向けて設けられている。

図３に示すように、バットレス補強部材６は、その側面６ｂで杭頭部２ｂに接合させる第一接合部Ｔ１と、その上面６ａでつなぎ梁５（一部基礎４を含む）の下面５ａに接合させる第二接合部Ｔ２によって接合されている。
この第一接合部Ｔ１は、杭頭部２ｂの杭側面２ｃに突設されたスタッドボルト６Ｂ（接合棒材）のコーン破壊面、すなわちスタッドボルト６Ｂに付着しているバットレス補強部材６のコンクリート８が塊で抜ける領域内に、例えばマイティヘッド（商標登録、清水建設社製）やＴヘッドバー（商標登録、清水建設社製）などの異形鉄筋（定着棒状材６Ｄとする）を杭頭部２ｂ側に向けて横方向に配筋されている鉄筋６Ａに固着させ、コンクリート８に埋設させた接合構造をなしている。このスタッドボルト６Ｂは、定着棒状材６Ｄに対して上下方向に交互に配置されると共に、軸方向に所定の長さの重なりを設けた状態で配置されている（図４参照）。

一方、第二接合部Ｔ２は、アンカー筋６Ｃ（接合棒材）による接合構造をなし、このアンカー筋６Ｃをつなぎ梁５の下面５ａから突出するように固着させ、コンクリート８に埋設させた接合構造をなしている。
このような第一及び第二接合部Ｔ１、Ｔ２におけるスタッドボルト６Ｂ、アンカー筋６Ｃ及び定着棒状材６Ｄがコンクリート８との付着強度を高め、バットレス補強部材６と鋼管杭２及びつなぎ梁５との接合部Ｔ１、Ｔ２の固着強度が増強され、この接合部Ｔ１、Ｔ２の剛性を向上させてなる一体化構造を構築することができる。

このように構成される耐震補強構造１では、外周杭群２Ａにバットレス補強部材６を設けることにより、その接合強度が増し、外周杭群２Ａの鋼管杭２の剛性を増大させることができるため、その鋼管杭２の水平耐力が向上される。つまり、地震時などで鋼管杭２に大きな水平力がかかったとき、バットレス補強部材６によって補強されている接合部でも水平力を負担させることができることから、外周杭群２Ａの鋼管杭２が負担する水平力を低減させることができる。

また、内部杭群２Ｂは、外周杭群２Ａによって囲われた範囲に配置されており、外周杭群２Ａで受ける水平力より小さくなる。しかも外周杭群２Ａを補強構造とすることで耐震補強構造１としての耐震効果が得られることになり、内部杭群２Ｂの鋼管杭２についてはバットレス補強部材６による補強をしなくても済む構造とすることができる（図２参照）。そのため、既存構造物３を支持する鋼管杭２、２、…のうち外周杭群２Ａのみに限定して補強することができる。

次に、本耐震補強構造１によるバットレス補強部材６の設置方法について図面に基づいて説明する。
図３に示すように、先ず、外周杭群２Ａに位置される鋼管杭２の周囲を掘削して各杭頭部２ｂを露出させる。そして、杭頭部２ｂの杭側面２ｃにスタッドボルト６Ｂを溶接などの固着手段によって突設させると共に、つなぎ梁５の下面５ａには下方に突出させるようにしてアンカー筋６Ｃを打設しておく。なお、本実施の形態のように第二接合部Ｔ２の一部に基礎４がある場合には、つなぎ梁５と同様に基礎４の下面にアンカー筋６Ｃを設けておく。

そして、バットレス補強部材６を設置する所定範囲において鉄筋６Ａを組み立て、突出しているアンカー筋６Ｃを鉄筋６Ａに連結し、横方向に配筋される鉄筋６Ａの杭頭部２ｂ側には定着棒状材６Ｄを配置しておく。次いで、例えば図示しない型枠を組み立てて、コンクリート８を打設し、掘削した杭頭部２ｂの周囲を埋め戻す。これにより、杭頭部２ｂ及びつなぎ梁５に一体化したバットレス補強部材６を構築することができる。

上述した本実施の形態による既存杭の耐震補強構造および耐震補強方法では、外周杭群２Ａの鋼管杭２とつなぎ梁５との接続部にバットレス補強部材６を設けることで、既存構造物３を支持する外周杭群２Ａの鋼管杭２の剛性と水平耐力とを増大させることができ、鋼管杭２が負担する水平力を低減させることができる。したがって、既存構造物３の耐震性能を向上させることができる。
また、外周杭群２Ａを補強構造とすることで耐震補強構造１としての耐震効果が得られることから、外周杭群２Ａの内側の鋼管杭２についてはバットレス補強部材６による補強をしなくても済むことになり、既存構造物３を支持する鋼管杭２、２、…のうち外周杭群２Ａのみに限定して補強することができ、コストの低減が図れる。
さらに、このように構成される耐震補強構造１では、バットレス補強部材６を外周杭群２Ａに対してのみ行うものであるため、地上における施工範囲を主に既存構造物の周囲のみとすることができ、しかも増設杭が不要な耐震補強構造１であるために杭打ち機械を設置する必要もなく、設置施工時に既存構造物３に与える影響を少なくすることができる。すなわち、既存構造物３内の人を一時退去させる必要のない施工が可能となる。

以上、本発明の実施の形態による既存杭の耐震補強構造および耐震補強方法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、実施の形態では鋼管杭２に適用しているが、これに限らず、場所打ちコンクリートなどコンクリート杭に適用することができる。この場合、コンクリート杭の側面に対して横向きに後施工アンカー筋を打設して定着する。この定着部には、例えば樹脂系のアンカー筋が使用できる。
また、バットレス補強部材６の形状、杭頭部２ａ及びつなぎ梁５に対する取付け位置など具体的な構成その他は、実施するべき作業内容や作業条件を考慮して最適設計すれば良い。そして、バットレス補強部材６の大きさは、地盤の種類、地盤強度などの条件によって補強の程度を設計し、変更可能とされることは言うまでもない。
さらに、本実施の形態ではバットレス補強部材６の接合構造としてスタッドボルト６Ｂ、アンカー筋６Ｃ、定着棒状材６Ｄを用いているが、このような接合部材に限定されず、接合部材の種類、寸法、数量、配置など具体的な構成その他は、実施するべき既存構造物や既存杭の大きさ、配置などの条件を考慮して最適設計すれば良い。

本発明の実施の形態による既存杭の耐震補強構造を示す側面図である。 図１に示す耐震補強構造のＡ−Ａ線断面図である。 バットレス補強部材の接合構造を示す側断面図である。 図３に示すバットレス補強部材のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１ 耐震補強構造
２ 鋼管杭（既存杭）
２Ａ 外周杭群
２Ｂ 内部杭群
３ 既存構造物
４ 基礎
５ つなぎ梁
６ バットレス補強部材（杭頭補強部材）
６Ｂ スタッドボルト（接合棒材）
６Ｃ アンカー筋（接合棒材）

Claims (3)

1. 既存構造物を支持する既存杭と、前記既存杭の杭頭部同士を連結する前記既存構造物のつなぎ梁とを有する既存杭の耐震補強構造であって、
   前記既存杭の配置領域の平面視外周に沿って配置される外周杭群において、一辺を前記外周杭群の既存杭に接合させ、他の一辺を前記つなぎ梁に接合させてなる側面視略三角形状の杭頭補強部材が設けられていることを特徴とする既存杭の耐震補強構造。
2. 前記杭頭補強部材は、前記外周杭群の既存杭及び前記つなぎ梁から突設させた棒状の接合棒材をコンクリートで埋設してなるコンクリート構造物であることを特徴とする請求項１に記載の既存杭の耐震補強構造。
3. 既存構造物を支持する既存杭と、前記既存杭の杭頭部同士を連結する前記既存構造物のつなぎ梁とを有する耐震補強方法であって、
   前記既存杭の配置領域における平面視外周に沿って配置される外周杭群の杭頭部を露出させ、
   側面視略三角形状をなす杭頭補強部材の一辺を前記外周杭群の既存杭に接合させ、前記杭頭補強部材の他の一辺を前記つなぎ梁に接合させるようにしたことを特徴とする耐震補強方法。

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