JP2008111238A - 補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】設置時における作業手間を少なくすることができ、そのうえ強度や剛性を確実に確保できるようにした。
【解決手段】補強構造１は、構面２内で上下方向及び左右方向に複数のブロック２１、２１、…を積み重ねて形成されたブロック耐震壁２０と、ブロック耐震壁２０における柱梁架構１０の上梁１１Ａに面する端面に形成された凹溝部２２と、一端（上面２３ａ）が上梁１１Ａに固定されると共に他端（下端２３ｂ）が凹溝部２２に挿入されてなる凸状介装部材２３と、凹溝部２２に充填された硬化材２４とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば建物の柱梁架構の構面内に設置される補強構造に関する。

従来、既存建物における耐震補強では、柱梁架構の構面内に耐震要素を設置する工法として、鉄筋コンクリート造耐震壁を増設したり、枠付き鉄骨ブレースを設置する方法などが一般的に行われてきた。これらの工法では、例えば鉄骨ブレースを備えるための枠材と柱梁架構とをアンカー筋によって接合することから施工手順が煩雑になるうえ、工期が長くなり、施工の際には騒音、振動及び粉塵が多く発生していた。また、補強する資材が重量の大きな鉄骨であることから、搬入や施工が困難となるうえ、補強後の建物重量が大きく増加することになっていた。
そこで、これらの問題に対応する工法として、アンカー筋を施工せずに既存建物の柱梁架構の構面内にコンクリートやＦＲＰ製のブロックを積んで耐震壁を構築する工法が行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
このようなブロック耐震壁では、互いに隣接するブロック同士の接合と、ブロック耐震壁とその外周に位置する建物躯体との接合とは接着剤などで固着されている。
特開２００５−２４８６５１号公報 特開平１１−０７１９０７号公報

しかしながら、通常、ブロック耐震壁は、構面の寸法よりも小さくなければ施工できないため、建物躯体（柱梁架構）とブロックとの間において水平方向と鉛直方向のそれぞれに少なくとも１箇所に所定の大きさを有する隙間が生じる場合があり、その隙間を閉塞するなどして対応する必要があった。この隙間の施工方法としては、無収縮モルタルやエポキシ樹脂などの充填材を充填することによって行われているが、この隙間寸法が大きくなると充填作業に手間がかかり、作業時間が増えるといった欠点があった。
また、上記隙間寸法が大きくなることは充填材による連結領域が増大することになり、この部分での強度や剛性を確保することが困難になるといった問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、設置時における作業手間を少なくすることができ、そのうえ強度や剛性を確実に確保できるようにした補強構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る補強構造では、建物の躯体に耐震壁を構築する補強構造であって、複数のブロックを積み上げて形成され、所定の端面が躯体に固定されてなるブロック耐震壁と、躯体に固定されていないブロック耐震壁の他の端面のうち少なくとも一端面に形成された凹溝部と、一端が躯体に固定され、他端が凹溝部に挿入されてなる凸状介装部材と、凹溝部に充填された硬化材とを備えていることを特徴としている。
本発明では、建物の躯体とブロック耐震壁との間の隙間において、凸状介装部材を凹溝部に挿入させ、その状態で凹溝部に硬化材を充填硬化させ、さらにブロック耐震壁と躯体とが接する部分を例えば接着剤などで固定することで、躯体とブロック耐震壁とを一体化させることができる。複数のブロックからなるブロック耐震壁は耐震壁として作用することから、高いせん断剛性と耐力を発揮できる補強構造を構築することができる。また、凹溝部の深さ寸法と、凸状部の突出長さ寸法を任意に設定することで、建物の躯体とブロック耐震壁との間の隙間寸法に対応して調整設置できることから、隙間寸法の大きさにかかわらず躯体とブロック耐震壁を確実に接合できる構造となっている。

また、本発明に係る補強構造では、凸状介装部材は、凹溝部に挿入される凸状部を有し、凸状部が凹溝部に挿入した状態で、凸状部と溝底部との間に隙間部が設けられていることが好ましい。
本発明では、凸状部と溝底部との間に隙間部を設けることで、その隙間部の寸法範囲内で、凸状介装部材の凸状部と凹溝部との相対位置を変えることができ、建物の躯体とブロック耐震壁との間の隙間の誤差に対応することができる。そのため、凸状介装部材とブロック耐震壁との接合時の取り合いにおいて、精度の高い位置決めが不要なるため、施工手間を少なくすることができる。

また、本発明に係る補強構造では、硬化材は、無機系、又は有機系の硬化材であることが好ましい。
本発明では、例えば無収縮モルタルなどの無機系の硬化材や、エポキシ樹脂など有機系の硬化材を凹溝部に充填し硬化させることで、凹溝部に挿入させた凸状介装部材とブロック耐震壁とを一体化させることができる。

また、本発明に係る補強構造では、硬化材は、弾性を有する粘弾性体であることが好ましい。
本発明では、凹溝部に充填硬化してなる粘弾性体は、凹溝部に挿入された凸状介装部材とブロック耐震壁とを接合させることができる。このとき凸状介装部材は弾性を有する粘弾性体内に埋設された状態となることから、粘弾性体に減衰機能が働き、この接合箇所において制震機能を働かせることができる。

本発明の補強構造によれば、従来のようにブロック耐震壁と建物の躯体との間の隙間全体に充填材などを充填することがなく、凹溝部に凸状介装部材を挿入させた状態で凹溝部に硬化材を充填するといった簡略化された施工によりブロック耐震壁と躯体とを一体化することができる。そのため、設置時における作業手間を少なくすることができ、工期短縮が図れる。
また、本補強構造では、凹溝部の深さと凸状介装部材の突出長さを変えることで、ブロック耐震壁と躯体との間の隙間寸法に対応して調整設置できることから、隙間寸法の大きさにかかわらず躯体とブロック耐震壁とを確実に一体化させることができ、強度や剛性を確保することができる。

以下、本発明に係る補強構造の第一の実施の形態について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態による補強構造を示す図であって、（ａ）はその立面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図、図２は凸状介装部材とブロック耐震壁との接合部を示す拡大図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図である。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本第一の実施の形態による補強構造１は、既設の建物躯体をなす柱梁架構１０にブロック耐震壁２０を固定させたものである。
柱梁架構１０は、横設されている上下の鉄筋コンクリート造などの梁１１Ａ、１１Ｂと、左右に立設した鉄筋コンクリート造などの柱１２Ａ、１２Ｂとから形成されており、内側に正面視長方形状の空間部（構面２）が設けられている。そして、本ブロック耐震壁２０は、柱梁架構１０の構面２内に配置されている。

補強構造１は、構面２内で上下方向及び左右方向に複数のブロック２１、２１、…を積み重ねて形成されたブロック耐震壁２０と、ブロック耐震壁２０における柱梁架構１０の上梁１１Ａに面する上端面２０ａに形成された凹溝部２２と、一端（上面２３ａ）が上梁１１Ａに固定されると共に他端（下端２３ｂ）が凹溝部２２に挿入されてなる凸状介装部材２３と、凹溝部２２に充填された硬化材２４とから概略構成されている。なお、第一の実施の形態では、ブロック耐震壁２０の上端面２０ａが本発明の「ブロック耐震壁の他の端面」に相当する。
そして、ブロック耐震壁２０は、その左右両端面２０ｂ、２０ｃと下端面２０ｄ（第一の実施の形態では、本発明の「所定の端面」に相当する）が構面２において柱梁架構１０の右側柱１２Ａ、左側柱１２Ｂ、及び下梁１１Ｂに接着剤２５によって固定されている。このとき、ブロック耐震壁２０と柱梁架構１０の上梁１１Ａとの間には、上側隙間Ｓ１が形成された状態となっている。なお、接着剤２５は、有機系あるいは無機系の接着剤を使用できる。

図１（ａ）に示すように、ブロック耐震壁２０を形成する各ブロック２１は、直方体形状をなし、例えばＦＲＰ、繊維補強コンクリートなど耐力を発揮可能とされる材料から形成されたものが採用されている。これらのブロック２１、２１、…は、下方より順次、左右方向及び上方に適宜数積み上げられ、隣接するブロック２１、２１同士は接着剤２５によって固着されて一体のブロック耐震壁２０を形成している。

そして、ブロック耐震壁２０の最上段に配置されるブロック２１（つまり上梁１１Ａに面するブロック２１）には、断面視で上方に開口を有する凹溝部２２を形成した接合用ブロック２１Ａが用いられている（図３参照）。
図３に示すように、凹溝部２２の溝深さ寸法は、後述する凸状介装部材２３のウエブ２３Ｂが差し込まれた状態で、ウエブ２３Ｂの下端２３ｂが溝底部２２ａに当接しないように配置される寸法とされる。すなわち、ウエブ２３Ｂと凹溝部２２の溝底部２２ａとの間には、所定の隙間部（これを「調整隙間Ｄ」（図３参照）とする）が設けられた状態となっている。

図２及び図３に示すように、凸状介装部材２３は、鋼材などからなり、平板２３Ａと平板２３Ａに直交してなるウエブ２３Ｂ（凸状部）とからなる断面視Ｔ型形状をなし、その上面２３ａが上梁１１Ａの下面１１ａに接着剤２５によって固定されている。つまり、凸状介装部材２３のウエブ２３Ｂが、上梁１１Ａの下面１１ａから下方に向けて突出した状態となっている。そして、ウエブ２３Ｂの厚さ寸法は、凹溝部２２の溝幅よりも小さい寸法になっている。

これにより、凸状介装部材２３は、そのウエブ２３Ｂが凹溝部２２内に差し込まれた状態で配置されることになる。具体的には、凸状介装部材２３とブロック耐震壁２０との接合時には、ウエブ２３Ｂと凹溝部２２との間に調整隙間Ｄ（図３参照）が形成されていることから、接合用ブロック２１Ａの凹溝部２２をウエブ２３Ｂに差し込んで、最上段の接合用ブロック２１Ａを持ち上げながら所定位置に配置させることができる。
また、凸状介装部材２３は、上側隙間部材Ｓ１の寸法に応じてウエブ２３Ｂの突出長さを設定することで、上側隙間部材Ｓ１の寸法に対応して調整設置できることから、上側隙間部Ｓ１の大きさにかかわらず柱梁架構１０とブロック耐震壁２０とを接合できる構造となっている。

また、図３に示す凹溝部２２に充填される硬化材２４としては、例えば有機系あるいは無機系の接着剤が使用される。そして、硬化材２４は、凸状介装部材２３のウエブ２３Ｂが挿入された状態で凹溝部２２に充填されて硬化するものである。

このように構成される補強構造１では、柱梁架構１０に一体に固定されたブロック耐震壁２０は耐震壁として作用することから、高いせん断剛性と耐力を発揮することができる。
そして、補強構造１では、凹溝部２２の深さ寸法と、ウエブ２３Bの突出長さ寸法、さらに調整隙間Dの大きさを任意に設定することで、上側隙間Ｓ１に対応して調整設置できる構造となっている。すなわち、柱梁架構１０とブロック耐震壁２０との間の上側隙間Ｓ１の誤差に対応することができる。そのため、凸状介装部材２３とブロック耐震壁２０との接合時の取り合いにおいて、精度の高い位置決めが不要なるため、施工手間を少なくすることができる。
また、本補強構造１では、ブロック耐震壁２０を、アンカー筋を用いずに接着剤２５によって柱梁架構１０と一体化できる構造であるため、従来のようにアンカー筋の施工時に生じる騒音、振動、粉塵の発生のない施工を実現することができる構成となっている。

次に、第一の実施の形態による補強構造１の施工手順について、図面に基づいて説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、先ず、構面２内において柱梁架構１０のコンクリート面の表面処理を例えばサンダー掛け程度で行う。その後、上梁１１Ａの下面１１ａに凸状介装部材２３の平板２３Ａを接着剤２５（図２参照）によって固定させる。次いで、構面２内で複数のブロック２１、２１、…を下方より順に積み上げ、最上段に凹溝部２２を上方に向けた状態で接合用ブロック２１Ａを配置する。
図２及び図３に示すように、最上段の接合用ブロック２１Ａの設置方法は、例えば引き戸を敷居に建て込むのと同じ要領で、接合用ブロック２１Ａの凹溝部２２をウエブ２３Ｂに差し込みながら接合用ブロック２１Ａを持ち上げ、その直下のブロック２１の上に接着剤２５を介して積み重ねる。

ここで、上述したブロック２１、２１同士と、ブロック耐震壁２０と柱梁架構１０（左右側柱１２Ａ、１２Ｂ、下梁１１Ｂ）とは、それぞれ接着剤２５によって接続する。これにより、ウエブ２３Ｂは凹溝部２２に挿入された状態になる共に、ブロック耐震壁２０が形成されたことになる。その後、凹溝部２２とウエブ２３Ｂとの間に硬化材２４を充填して硬化させ、凸状介装部材２３とブロック耐震壁２０とが接合した状態となる。このような手順により、柱梁架構１０とブロック耐震壁２０とを一体化させることができる。

上述のように第一の実施の形態による補強構造では、従来のようにブロック耐震壁２０と柱梁架構１０（上梁１１Ａ）との間の隙間全体に充填材などを充填することがなく、凹溝部２２に凸状介装部材２３のウエブ２３Ｂを挿入させた状態で凹溝部２２に硬化材２４を充填するといった簡略化された施工によりブロック耐震壁２０と柱梁架構１０とを一体化することができる。そのため、設置時における作業手間を少なくすることができ、工期短縮が図れる。
また、本補強構造１では、凹溝部２２の深さと凸状介装部材２３のウエブ２３Ｂの突出長さを変えることで、ブロック耐震壁２０と柱梁架構１０との間の隙間寸法に対応して調整設置できることから、この隙間寸法の大きさにかかわらず柱梁架構１０とブロック耐震壁２０とを確実に一体化させることができ、強度や剛性を確保することができる。

次に、本発明の第二の実施の形態及び変形例について、図４、図５に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図４は第二の実施の形態による補強構造を示す図であって、（ａ）はその立面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ線断面図である。
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第二の実施の形態による補強構造１では、第一の実施の形態の凸状介装部材２３に加えて、第二の凸状介装部材２６を設けたものである。第二の実施の形態では、ブロック耐震壁２０は、構面２において左右の一方側（ここでは右側）の右側柱１２Ａと下梁１１Ｂとに接着剤２５によって固定されている。そして、ブロック耐震壁２０の左側端面２０ｃには凹溝部２７が形成され、ブロック耐震壁２０と左側柱１２Ｂとの間には側部隙間Ｓ２が形成されている。
そして、側部隙間Ｓ２において、ブロック耐震壁２０の左端面２０ｃと左側柱１２Ｂとが、第一の実施の形態の凸部介装部材２３と同形状、すなわち断面視Ｔ型をなす第二の凸状介装部材２６によって接続されている。すなわち、第二の実施の形態では、ブロック耐震壁２０の右端面２０ｂと下端面２０ｄが本発明の「所定の端面」に相当し、上端面２０ａと左端面２０ｃが本発明の「ブロック耐震壁２０の他の端面」に相当している。
第二の凸状介装部材２６は、平板２６Ａが左側柱１２Ｂに接着剤によって固定され、ウエブ２６Ｂが凹溝部２７に差し込まれた状態で挿入され、ウエブ２６Ｂと凹溝部２７との間に硬化材２４（図４（ｂ）参照））が充填された構造となっている。
第二の実施の形態では、両隙間Ｓ１、Ｓ２とブロック耐震壁２０とを接合する施工を簡略化できることから、第一の実施の形態と同様に設置時の作業手間を少なくすることができる。

次に、図５は変形例による補強構造における凸状介装部材とブロック耐震壁との接合部を示す図であって、図３に対応する図である。
図５に示すように、本変形例では、凹溝部２２に加えて、凸状介装部材２３の平板２３Ａとブロック耐震壁２０の端部との間の隙間Ｓにも硬化材２４を充填する構成となっている。その硬化材２４として、無機系、または有機系の硬化材が使用され、無機系の硬化材には無収縮モルタルなどが考えられ、有機系の硬化材にはエポキシ樹脂などの材料が考えられる。本変形例による補強構造１では、上記隙間Ｓにも硬化材２４が充填されることから、柱梁架構１０（凸状介装部材２３）とブロック耐震壁２０とが一体に接合され、その接合部分が補強された状態となり、補強構造１の耐力を高めることができる。

以上、本発明による補強構造の第一及び第二の実施の形態、変形例について説明したが、本発明は上記の第一及び第二の実施の形態、変形例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、本第一及び第二の実施の形態では硬化材２４として接着剤を使用し、変形例では無機系或いは有機系の硬化材を使用しているが、このほかに、例えばシリコン系粘弾性体、合成ゴム系ブロック共重合体、アクリル系粘弾性体などの弾性を有する材料を凹溝部２２に充填し硬化してなる粘弾性体であってもよい。この場合、凸状介装部材２３、２６は弾性を有する粘弾性体内に埋設された状態となり、粘弾性体が減衰機能を作用させ、この接合箇所において制震機能を働かせることができる。
そして、第一の実施の形態では上側隙間Ｓ１に、第二の実施の形態では上側隙間Ｓ１及び側部隙間Ｓ２にそれぞれ凸状介装部材２３、２６を設けて柱梁架構１０とブロック耐震壁２０とを接合する構造としているが、このような配置に限定されることはない。要は、柱梁架構１０とブロック耐震壁２０との間に形成される全ての隙間に対応することができ、柱梁架構１０とブロック耐震壁２０とが接する部分は接着剤２５によって固定されていればよいのである。
また、本補強構造１を用いる既存建物の構造形式としては、例えば鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、木造、れんが造、石造など耐震壁の増設或いは打ち増しにより耐震補強できるものであればとくに限定されることはない。

第一及び第二の実施の形態では、柱梁架構１０の構面２内にブロック耐震壁２０を設置しているが、設置位置は柱梁架構１０の構面２内でも構面２外（つまり、構面２に直交する方向にブロック耐震壁２０の一部或いは全てが張り出した状態）であってもかまわない。
また、各ブロック２１の形状は、直方体形状であることに限定されることはなく、具体的な形状、寸法、数量に関する制限はなく、例えば横長或いは縦長形状のものであってもかまわない。
そして、ブロック２１、２１同士、ブロック２１と柱梁架構１０、凸状介装部材２３、２６と柱梁架構１０とを固定する接着剤２５は、有機系接着剤あるいは無機系接着剤など、接着剤であればとくに限定されるものではない。

本発明の第一の実施の形態による補強構造を示す図であって、（ａ）はその立面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図である。 凸状介装部材とブロック耐震壁との接合部を示す拡大図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 第二の実施の形態による補強構造を示す図であって、（ａ）はその立面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ線断面図である。 変形例による補強構造における凸状介装部材とブロック耐震壁との接合部を示す図であって、図３に対応する図である。

符号の説明

１ 補強構造
２ 構面
１０ 柱梁架構
１１Ａ、１１Ｂ 梁
１２Ａ、１２Ｂ 柱
２０ ブロック耐震壁
２１ ブロック
２２、２７ 凹溝部
２３ 凸状介装部材
２３Ｂ、２６Ｂ ウエブ（凸状部）
２４ 硬化材
２５ 接着剤
２６ 第二の凸状介装部材
Ｓ 隙間
Ｓ１ 上側隙間
Ｓ２ 側部隙間
Ｄ 調整隙間（隙間部）

Claims (4)

1. 建物の躯体に耐震壁を構築する補強構造であって、
   複数のブロックを積み上げて形成され、所定の端面が前記躯体に固定されてなるブロック耐震壁と、
   前記躯体に固定されていない前記ブロック耐震壁の他の端面のうち少なくとも一端面に形成された凹溝部と、
   一端が前記躯体に固定され、他端が前記凹溝部に挿入されてなる凸状介装部材と、
   前記凹溝部に充填された硬化材と、
   を備えていることを特徴とする補強構造。
2. 前記凸状介装部材は、前記凹溝部に挿入される凸状部を有し、
   前記凸状部が前記凹溝部に挿入した状態で、前記凸状部と前記溝底部との間に隙間部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の補強構造。
3. 前記硬化材は、無機系、又は有機系の硬化材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の補強構造。
4. 前記硬化材は、弾性を有する粘弾性体であることにより制震機能を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のいずれかに記載の補強構造。

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