JP2010159543A - 耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば既設の柱・梁を有する構築物、特にビルなどの建物の耐震補強構造に係り、建物内部に極力悪影響を及ぼすことなく、少ない作業量で、景観が悪くならない、穿孔作業が少なく、効果的な耐震補強を行なうことができるようにする。
【解決手段】上の既設梁４と下の既設梁４を上下方向に接続する形で位置する既設柱１の側方に、該既設柱１と連続してコンクリート製の小柱３を形成すると共に、その小柱３内に増設主筋３１を配筋し、その増設主筋３１のうちの少なくとも一部を、上下の既設梁４・４内もしくはそれを越えて連続的に設けたことを特徴とする。上記小柱３は、その少なくとも一部が、上下の既設梁間に位置するように構成する、また小柱３の少なくとも一部が、既設壁２の外面に沿って設けられるようにするとよい。また上記小柱３内に上記増設主筋３１と交差する方向の増設剪断補強筋３２を設けてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば既設の柱・梁を有する構築物、特にビルなどの建物の耐震補強構造に関する。

従来たとえば耐震性能が劣る既設建物の耐震補強を行なう場合には、壁を増設したり、下記特許文献１のように既設柱の周囲を鋼板等の補強板で覆って強度を上げたり、下記特許文献２のように既設の柱と梁によって形成される開口部にブレースを入れて構造耐震指標Ｉｓが目標値以上となるように補強工事を行なっている。

しかし、補強工事を行なう建物は１９８１年以前に旧耐震基準により建設された建物で現在使用中の場合が多く、建物内部に壁を増設したり、柱の周囲を補強板で覆う作業は大掛かりで困難もしくは不可能であったり、可能であっても環境衛生や外観体裁等の観点から敬遠されることも少なくない。そこで、柱の内部にドリル等で長孔を穿孔し、その長孔内に剪断補強筋を所望量打設して柱を補強することも行なわれているが、穿孔作業は騒音・粉塵を伴う上に、既存の鉄筋と干渉する可能性があるため、使用中の建物では悪影響を及ぼすおそれが大きい。

一方、ブレースを設置する場合には、いったん壁を取り壊して開口部を形成し、その開口部内に、工場等で予め製造した鉄骨ブレースを建て込む方法が一般的であるが、開口部にブレースが入るために外観及び内部からの景観が悪くなることは避けられない。また建物が鉄骨コンクリート造（ＳＲＣ造）だった場合に、鉄骨ブレース建て込み工法では、鉄骨梁にアンカーを打設するだけのかぶり厚さが確保されていない場合があり、その場合には鉄骨ブレースをアンカーで固定することができない。

特開２００８−２４０３６８号公報 特開２００６−２５７７８１号公報

本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、建物内部に極力悪影響を及ぼすことなく、少ない作業量で、景観が悪くならない、穿孔作業が少なく、効果的な耐震補強を行なうことのできる耐震補強構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明による耐震補強構造は、以下の構成としたものである。すなわち、上の既設梁と下の既設梁を上下方向に接続する形で位置する既設柱の側方に、該既設柱と連続してコンクリート製の小柱を形成すると共に、その小柱内に増設主筋を配筋し、その増設主筋のうちの少なくとも一部を、上下の既設梁内もしくはそれを越えて連続的に設けたことを特徴とする。

上記小柱は、その少なくとも一部が上の既設梁と下の既設梁との間に位置するように構成するとよく、また上記小柱の少なくとも一部が、既設壁と一体に設けられるようにするとよい。さらに上記小柱内には、上記増設主筋と交差する方向の増設剪断補強筋を設けるとよく、又その増設剪断補強筋は、既設柱内と小柱内または小柱内と既設壁内に連続させて設けるとよい。また上記小柱は、既設柱を中にしてその両側に形成し、その両小柱と既設柱とを横方向に連結する増設剪断連結補強筋を設けるようにしてもよく、また上記既設柱と小柱の表面に連続して補強板を設け、その補強板を増設剪断補強筋を兼ねるアンカー筋で固定することもできる。

本発明による耐震補強構造は上記の構成であるから以下のような作用効果が得られる。
（１）前記従来の鉄骨ブレースを用いる場合のように、ブレース設置用の開口部を形成するために既存建物の壁等を解体撤去する必要がない。従って、解体撤去に伴う作業手間、騒音、粉塵の発生を抑えられるのはもちろん、解体したガラやサッシ等の廃棄物の発生もない。
（２）鉄骨ブレースを用いた場合のように窓内にブレースの一部が露出して外観体裁を損ねることがない。
（３）小柱の増設主筋と必要に応じて設ける増設剪断補強筋のそれぞれの量または両者の量をバランスよく調整しながら、耐震補強を行なうことができる。
（４）既設躯体への穿孔作業は、増設主筋と増設剪断補強筋を配筋するために必要な最小限の個数と差し筋やアンカー筋等の施工に必要な深さだけに抑えることができる。即ち、前記公知の剪断補強筋を所望量打設して柱を補強する方法や鉄骨ブレース建て込み工法に比して、穿孔作業を少なくすることができる。
（５）柱の強度が強くなりすぎる場合には、その柱の縁に沿って、いわゆる壁スリットを形成することで強度バランスを保つことができる。
（６）鉄筋コンクリート造に限らず鉄骨コンクリート造などの建物や構造物の補強にも対応することができる。

以下、本発明による耐震補強構造を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明による耐震補強構造の一実施形態を示す補強途中の斜視図、図２（ａ）はその耐震補強構造の横断平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は（ｂ）におけるｃ−ｃ断面図、図３（ａ）は図２（ａ）の拡大図、（ｂ）は更にその一部の拡大図、図４（ａ）は図２（ｃ）の一部の拡大図、（ｂ）は補強完了後の同上図、図５は補強完了後の前記ｃ−ｃ断面図、図６は補強完了後の斜視図である。

本実施形態は、既設柱１の左右両側にそれぞれ既設壁２があり、その各既設壁２の外側の既設柱１の左右両側にそれぞれ小柱３を形成したもので、その各小柱３は既設柱１と連続的に形成され、それらの両小柱３，３および既設柱１の外側面は面一になるように形成されている。なお、上記小柱３は既設柱１の左右いずれか一方の側のみに形成するようにしてもよい。

上記各小柱３は、その少なくとも一部が上下の既設梁４・４間に位置するように構成するとよく、図の実施形態は最下位の既設梁（地中梁）４の下側を除いて上下の既設梁４・４間に各小柱３の一部が位置し、最下位の既設梁４に対しては最下位の小柱３の下端全面が既設梁４に対面するように構成されている。図２（ｂ）および（ｃ）は建物の最下階を示すもので、各小柱３の下端はその端面の略全面が下側の最下位の既設梁（地中梁）４上に位置している。また上記各小柱３の上端は、その一部が上側の既設梁４の下側に位置し、それ以外は上層階に形成される小柱３と連続するように構成されている。その上層階の小柱３は、その上下端の一部が上下の既設梁４・４間に位置するように構成されている。

また上記各小柱３内には、少なくとも各小柱３の長手方向とほぼ平行な方向すなわち上下方向に増設主筋３１を配筋するもので、本実施形態においては、その増設主筋３１と、それと交差する方向の増設剪断補強筋３２とを配筋したものである。その増設主筋３１として図示例は高強度ねじふし鉄筋を各小柱３内に複数本（図の場合は５本）配筋し、増設剪断補強筋３２として既設柱１と既設壁２とに差し筋してモルタルで固定した横方向のモルタルアンカーを各小柱３内の上下方向に多数設けた構成である。なお、上記増設主筋３１および増設剪断補強筋３２の構成や材質および施工方法等は適宜変更可能であり、例えば上記の増設剪断補強筋３２としてフープ筋等を用いることもできる。

さらに上記複数本の増設主筋３１のうちの少なくとも一部は、ある階層の既設柱１に対して上下の既設梁４内もしくはそれを越えて上層階又は下層階へ連続的に設けるようにしたもので、図の場合は各小柱３内に配筋した５本の増設主筋３１のうちの既設壁２側（図２（ｃ）で左側）の２本の増設主筋３１は既設梁４および既設スラブ５を貫通して、また既設壁２よりも外側（図２（ｃ）で右側）の３本の増設主筋３１は既設梁４および既設スラブ５を貫通することなく、建物の上下方向ほぼ全長にわたって連続的に設けたものである。また上記各増設主筋３１の下端は、最下位の既設梁（地中梁）４内に挿通させ、上端は最上階の天井側の既設梁４および既設スラブ５に挿通させた構成である。

上記各増設主筋３１は、本実施形態においては所定長さの高強度ねじふし鉄筋を雌ねじ付きのカプラ等で順次接続した構成であるが、溶接等で接続してもよく、また小柱３の全長にわたって１本の鉄筋等で構成してもよい。また上記増設主筋３１は、必ずしも既設梁４やスラブ５を貫通させる必要はなく、小柱３を既設柱１と連続させた状態で既設梁４やスラブ５と干渉しない位置において上下の既設梁４・４より上層及び下層へ連続するように増設主筋３１を配置させることができれば、この増設主筋３１を新設の主筋として既設柱１内の既設主筋１１の増量とし、柱１のじん性を増大させることが可能である。

上記のように構成された耐震補強構造を施工するに際しては、例えば以下のようにすればよい。先ず、小柱３を増設すべき既設柱１の最も下側の既設梁（地中梁）４の上面に、増設主筋３１を挿入するための縦孔をドリル等で所定の位置に複数個穿孔し、その各縦孔内に高強度ねじふし鉄筋等よりなる増設主筋３１の下端を挿入嵌合して前記複数本の増設主筋３１を立設する。またモルタルアンカー等よりなる増設剪断補強筋３２を、既設柱１と既設壁２とに形成した横孔内に差し筋してモルタル等で固定することによって上下方向に多数設ける。その増設剪断補強筋３２と増設主筋３１とは必要に応じて線材等で互いに結束する。

次いで、上記増設主筋３１と増設剪断補強筋３２とを囲むようにして型枠（不図示）や型枠を兼ねたプレートを配置し、その型枠内にコンクリートを流し込んで小柱３を形成すればよい。その小柱３は前述のように既設柱１の両側またはいずれか一方の側にのみに形成してもよく、両側に形成する場合には、その両側の小柱３を同時に形成するか、あるいは片方ずつ形成してもよい。また上記各小柱３は上下方向全長にわたって一括して同時に形成するか、１つの階ごと又は複数階ずつ形成してもよい。その際、増設主筋３１を接続する必要がある場合には適時前記のようなカプラや溶接等で接続すればよい。図５および図６は上記のようにして既設壁２の外側であって既設柱１の両側に小柱３を形成した状態をあらわす。

上記のように本発明による耐震補強構造は、既設柱１の側方に、それと連続してコンクリート製の小柱３を形成すると共に、その小柱３内に増設主筋１を配筋し、その増設主筋のうちの少なくとも一部を、既設梁４内または／および既設スラブ５内もしくはそれを越えて連続的に設けるようにしたから、前記のようなブレース等を用いることなく、外観体裁のよい耐震補強を行うことができる。しかも、増設主筋３１の本数を適宜調整し、また必要に応じて増設剪断補強筋３２をも設けることで、必要かつ充分な耐震強度を有する耐震補強構造を容易・安価に提供することができる。

なお、上記小柱３は、前記図１〜図５の実施形態のように、その少なくとも一部が、上下の既設梁４・４間に位置するように構成するとよく、そのようにすると、既設柱１だけでなく、上記小柱３によっても上下方向の建物荷重等を支えることができる。また上記小柱３は、その少なくとも一部が、既設壁２と一体になるようにして設けるとよく、そのようにすると、小柱３と既設柱１および上下の既設梁４・４と既設壁２とがコンクリート等で直接もしくは増設主筋３１や増設剪断補強筋３２を介して連結させることができ、それらの相乗効果で剛性を高め、建物等の全体の耐震強度を増強することができる。なお、上記の補強によって柱周りの剛性が高くなりすぎる場合には、既設柱１と小柱３によって形成される新しい柱の縁に沿って、いわゆる壁スリットを形成することで強度バランスを良好に保つことができる。

また上記小柱３内には、増設主筋３１だけでなく、前記図１〜図５の実施形態のように増設剪断補強筋３２を設けると、上記小柱３の剪断強度さらには耐震強度を大幅に高めることができる。この場合、上記増設剪断補強筋３２は増設主筋３１に前述のような線材等で結束するとよく、そのようにすると、小柱３の剪断強度および耐震強度を更に増強することができる。また上記増設剪断補強筋３２を、前記図１〜図５の実施形態のように既設柱１内と小柱３内に連続させて設けると、既設柱１と小柱３および建物等の全体強度を更に高めることができ、上記増設剪断補強筋３２を、上記小柱３内と既設壁２内に連続させて設けると、小柱３と既設壁２および建物等の全体強度を更に高めることができる。

さらに上記の増設した小柱３と既設柱１とは、必要に応じて増設剪断連結補強筋や補強板等を用いて更に増強するようにしてもよい。図７（ａ）はその一例を示すもので、前記のように既設柱１と、その両側に形成した小柱３，３とを、横方向に貫通する増設剪断連結補強筋６で連結したもので、特に図の場合は上記の増設剪断連結補強筋６として高強度ねじふし鉄筋を用い、その両端部にねじ込んだナット６１・６１間に上記既設柱１と小柱３，３とを挟んで締め付け固定したものである。上記のように構成すると、既設柱１と小柱３，３とが更に強固に一体化されて、それらの強度ひいては建物等の全体強度を更に増大させることができる。

また図７（ｂ）は既設柱１と小柱３，３の外面側に鋼板等よりなる補強板７を配置し、その補強板７を増設剪断補強筋を兼ねるアンカー筋３３で固定したものである。そのアンカー筋３３は、その一端側を、既設壁２に形成した横孔内に挿入してモルタル等で固定し、他端を上記補強板７に形成した不図示の貫通穴内に挿通して、その端部にナット３４をねじ込み、そのナット３４と小柱３との間に補強板７を挟んで固定した構成である。

さらに図７（ｃ）は上記小柱３，３の既設柱１と反対側の面をも補強板７で覆うように該補強板を平面コ字形に形成したもので、この場合も上記補強板７を、上記図７（ｂ）に示すようなアンカー筋３３等で固定するようにしてもよいが、本例においては図７（ａ）と同様の高強度ねじふし鉄筋よりなる増設剪断連結補強筋６で固定したものである。その増設剪断連結補強筋６は、既設柱１と小柱３，３および上記コ字形補強板７の対向片７ａ・７ａを横方向に貫通するようにして配置され、その増設剪断連結補強筋６の両端部にねじ込んだナット６１・６１間に上記対向片７ａ・７ａを介して既設柱１および小柱３，３を挟んで締め付け固定した構成である。

なお、上記図７を含めて、これまでに説明した実施形態は、既設柱１の内外方向ほぼ中間部分に既設壁２がある場合を例示したが、例えば図８（ａ）〜（ｃ）のように既設柱１の内側の面と連続して（面一に）既設壁２がある場合にも適用可能である。図８（ａ）は前記図１〜図６と同様に既設壁２の外側で既設柱１の左右両側に前記と同様に構成した小柱３を設けたものである。この場合にも必要に応じて前記図７（ａ）と同様の増設剪断連結補強筋６を設けるようにしてもよい。また図８（ｂ）および（ｃ）に示すように必要に応じて前記図７（ｂ）および（ｃ）と同様に補強板７等を設けることもできる。さらに前記図７（ｃ）および図８（ｃ）のようにコ字形の補強板７を用いる場合には、その補強板７を木製型枠等に替わる残留型枠として小柱３の打設形成前に設置した状態でコンクリート打設することができる。それによって、別途型枠を用いて設置したり脱型する等の作業が不要となり、工期の短縮を図りながら、廃材の低減、小柱３のコンクリートのひび割れ等を防止することもできる。さらに化粧仕上げ作業が容易となって美観にも優れる。

また本発明は、例えば図９（ａ）に示すように既設柱１と小柱３の表面に連続してタイル貼り又は仕上げ塗装等を施すことも可能であり、それによって、より一層美観を高めることが出来る。さらに上記実施形態は、既設壁２の外面側に小柱３を設けた構成であり、それによって建物の外側からの作業で耐震補強工事が行なえるというメリットがあるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図９（ｂ）に示すように小柱３を既設壁２の内面側に形成することも出来る。この場合には、建物の外側に作業用の足場を仮設しなくても、建物の内部で作業を行なうことによって耐震補強工事を行なうことが出来る。また例えば図９（ｃ）に示すように、既設壁２が既設柱１の中央近傍に配置している場合には、小柱３を、既設壁２の内面側と外面側の両方に形成することも可能であり、上記いずれの場合にも増設主筋３１や増設剪断補強筋３２を前記と同様の要領で設けることによって、十分な強度を確保することができるものである。

さらに本発明は鉄筋コンクリート造の建物等に限らず、例えば図１０に示すような鉄骨コンクリート造の建物等にも適用可能である。図示例はコンクリート製の既設梁４内にＨ型鋼よりなる鉄骨４１を有する鉄骨コンクリート造の建物に適用したもので、このような内部に鉄骨４１を有する既設梁４内には、通常前記のような増設主筋３１を配筋することはできないので、それを除く既設梁４や既設スラブ５内もしくはそれを越えて増設主筋３１の少なくとも一部を配筋するようにしたものである。特に図の場合は各小柱３内に配筋される全ての増設主筋３１の下端を、最も下側の既設梁（地中梁）４の中まで延長して配筋すると共に、各階の各小柱３内の既設壁２側の増設主筋３１の下端は既設スラブ５内まで延長して配筋したものである。他の構成は前記実施形態と同様であり、同様の作用効果が得られる。

以上のように本発明による耐震補強構造は、上の既設梁と下の既設梁を上下方向に接続する形で位置する既設柱の側方に、該既設柱と連続してコンクリート製の小柱を形成すると共に、その小柱内に増設主筋を配筋し、その増設主筋のうちの少なくとも一部を、上下の既設梁内もしくはそれを越えて連続的に設けるようにしたから、前記のようなブレース等を用いることなく、外観体裁のよい耐震補強を行うことができる。しかも、増設主筋３１の本数を適宜調整し、また必要に応じて増設剪断補強筋３２をも設けることで、必要かつ充分な耐震強度を有する耐震補強構造を容易・安価に提供することが可能となる。従って、既設のビルなどの建築物や橋梁等の構築物におけるコンクリート躯体の耐震強度が不足する場合や、より信頼性の高い耐震補強を行いたい場合などにも好適に適用し、効果的な補強を行なうことができるものである。

本発明による耐震補強構造の一実施形態を示す補強途中の斜視図。 （ａ）はその耐震補強構造の横断平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は（ｂ）におけるｃ−ｃ断面図。 （ａ）は図２（ａ）の拡大図、（ｂ）は更にその一部の拡大図。 （ａ）は図２（ｃ）の一部の拡大図、（ｂ）は補強完了後の同上図。 補強完了後の前記ｃ−ｃ断面図。 補強完了後の斜視図。 （ａ）〜（ｃ）は本発明による耐震補強構造の変更例を示す横断平面図。 （ａ）〜（ｃ）は本発明による耐震補強構造の他の変更例を示す横断平面図。 （ａ）〜（ｃ）は本発明による耐震補強構造の更に他の変更例を示す横断平面図。 本発明による耐震補強構造の他の実施形態を示す縦断側面図。

１ 既設柱
２ 既設壁
３ 小柱
３１ 増設主筋
３２ 増設剪断補強筋
３３ アンカー筋
４ 既設梁
５ 既設スラブ
６ 増設剪断連結補強筋
６１ ナット
７ 補強板
８ タイル

Claims (8)

1. 上の既設梁と下の既設梁を上下方向に接続する形で位置する既設柱の側方に、該既設柱と連続してコンクリート製の小柱を形成すると共に、その小柱内に増設主筋を配筋し、その増設主筋のうちの少なくとも一部を、上下の既設梁内もしくはそれを越えて連続的に設けたことを特徴とする耐震補強構造。
2. 上記小柱の少なくとも一部が、上の既設梁と下の既設梁との間に位置するように構成してなる請求項１に記載の耐震補強構造。
3. 上記小柱の少なくとも一部が、既設壁と一体に設けられている請求項１または２に記載の耐震補強構造。
4. 上記小柱内に上記増設主筋と交差する方向の増設剪断補強筋を設けてなる請求項１〜３のいずれかに記載の耐震補強構造。
5. 上記増設剪断補強筋を、上記既設柱内と小柱内に連続させて設けてなる請求項４に記載の耐震補強構造。
6. 上記増設剪断補強筋を、上記小柱内と既設壁内に連続させて設けてなる請求項４または５に記載の耐震補強構造。
7. 上記既設柱を中にしてその両側に小柱を形成し、その両小柱と既設柱とを横方向に連結する増設剪断連結補強筋を設けてなる請求項１〜６のいずれかに記載の耐震補強構造。
8. 上記既設柱と小柱の表面に連続して補強板を設け、その補強板を増設剪断補強筋を兼ねるアンカー筋で固定してなる請求項１〜７のいずれかに記載の耐震補強構造。

Images