JP2011021379A

JP2011021379A - 既存建物の補強方法、補強構造

Info

Publication number: JP2011021379A
Application number: JP2009167159A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Masuda; 安彦増田; Toru Hirayanagi; 哲平柳; Shigekazu Suzuki; 重和鈴木; Norito Nakahara; 範人中原
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2011-02-03

Abstract

【課題】建物の意匠性を損なうことなく既存建物を耐震補強する方法を提供する。
【解決手段】柱部材１１の表面を削って凹部２０を形成し、凹部２０内の表面に沿って鉄板２２をアンカーボルト２１により固定し、凹部２０内にグラウト２４を充填することで、鉄筋コンクリート造の既存建物の柱部材１１を補強する。
【選択図】図１Ｅ

Description

本発明は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物の躯体の補強方法及び補強構造に関する。

従来より、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物の耐震補強方法として、例えば、図１０に示すように、既存建物の躯体１１に沿ってＨ型鋼などの鉄骨フレーム４０を設け、鉄骨フレーム４０と躯体１１との間にモルタル４３を充填することで、鉄骨フレーム４０と躯体１１とを一体化させる方法が知られている（例えば、特許文献１の図６、特許文献の図１０参照）。なお、鉄骨フレーム４０及び躯体１１には、モルタル４３との一体性を向上するため、アンカーボルト４１，４２を設けられる。

特開２００１−４９８７４号公報特開２００５−３５０８５９号公報

しかしながら、かかる方法により耐震補強を施すと、鉄骨フレームが建物の表面に露出することとなり、外観の意匠性が損なわれてしまう。また、補強材を仕上げ材で覆うことも考えられるが、鉄骨フレーム及び補強材の分だけ、補強部分の表面に凸部が生じてしまい、やはり意匠性が損なわれるという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、建物の意匠性を損なうことなく既存建物を耐震補強する方法を提供することである。

本発明の既存建物の補強方法は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物の躯体を補強する方法であって、前記躯体の表面を除去する第１のステップと、前記除去した部分の表面に沿って板状、網状、又はシート状の補強部材を固定する第２のステップと、前記除去した部分に前記補強部材を覆うようにグラウトを施工する第３のステップと、を備えることを特徴とする。
上記の補強方法において、前記第１のステップでは、前記躯体の表面の一部を除去して凹部を形成してもよい。また、前記第１のステップでは、ウォータジェットにより前記躯体の表面を除去してもよい。

また、本発明の既存建物の補強構造は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物の躯体を補強する構造であって、前記躯体の表面を除去した部分の表面に沿って固定された板状、網状、又はシート状の補強部材と、前記除去した部分に前記補強部材を覆うように施工されたグラウトと、を備えることを特徴とする。

上記の補強構造において、前記補強部材は接着剤又は前記除去した部分の表面に打設されたアンカーを介して前記除去した部分の表面に沿って固定されていてもよい。
また、複数の前記補強部材が部分的に重ね合わせた状態で固定されていてもよい。
また、前記躯体は開口を備えた梁であり、前記躯体の表面の前記開口を囲む領域の表面が除去され、前記補強部材は前記躯体の開口に合わせて形成された開口を有し、前記補強部材は、その開口が前記躯体の開口と一致するように固定されていてもよい。

また、本発明の補強構造は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物の矩形断面を有する躯体を補強する構造であって、前記躯体の互いに対向する面の表面を除去した部分の表面に沿ってそれぞれ固定された板状、網状、又はシート状の一対の補強部材と、前記互いに対向する面の表面を除去した部分の間に亘って躯体を貫通するように設けられ、前記一対の補強部材を固定する貫通ボルトと、前記表面を除去した部分に前記補強部材を覆うように施工されたグラウトと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、既存建物を構成する架構又は部材に凹部を形成し、この凹部内に補強部材を固定し、凹部をグラウトで埋め戻すため、既存建物の外周に補強部材が露出することなく、また、補強した部位が突出することがないため、意匠性を損なうことなく耐震補強を施すことができる。

本実施形態の既存建物の補強方法を説明するための図（その１）であり、各図において（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ―Ｉ断面図である。本実施形態の既存建物の補強方法を説明するための図（その２）であり、各図において（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ―Ｉ断面図である。本実施形態の既存建物の補強方法を説明するための図（その３）であり、各図において（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ―Ｉ断面図である。本実施形態の既存建物の補強方法を説明するための図（その４）であり、各図において（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ―Ｉ断面図である。本実施形態の既存建物の補強方法を説明するための図（その５）であり、各図において（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ―Ｉ断面図である。梁部材を補強した様子を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ―Ｉ断面図である。（Ａ）は梁に設けられた開口を補強した様子を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ―Ｉ断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＩＩ―ＩＩ断面図である。柱部材を曲げ補強した様子を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ―Ｉ断面図である。断面コの字型の鋼材を用いて柱部材を補強した様子を示す断面図である。（Ａ）は複数の横長の鉄板により柱部材を補強した様子を示す正面図、（Ｂ）は複数の縦長の鉄板により柱部材を補強した様子を示す正面図である。断面形状が矩形以外の形状の凹部を形成した場合を示す図である。柱又は梁部材の対向する面の補強を行った場合を示す図である。柱又は梁部材の表層を除去して補強を行った場合を示す図である。従来の耐震補強方法を示す断面図である。

以下、本発明の既存建物の補強方法の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、既存建物の柱梁架構を外周側からせん断補強する場合について説明する。
図１Ａ〜図１Ｅは、本実施形態の既存建物の補強方法を説明するための図であり、各図において（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ―Ｉ断面図である。
図１Ａは、本実施形態において補強の対象となる鉄筋コンクリート造の柱梁架構１０における柱部材１１を示す。図１Ａ（Ｂ）に示すように柱部材１１は、コンクリート１４内に鉛直方向に延びるように埋設された複数の柱主筋１２と、柱主筋１２を囲むように埋設された環状のせん断補強筋１３とを備える。

まず、ウォータジェットを用いて、図１Ｂに示すように、柱部材１１の外周側表面のコンクリート１４を矩形状に、せん断補強筋１３が露出しないような深さまではつることにより断面略矩形状の凹部２０を形成する。なお、ウォータジェットは高圧で水を噴射することで、コンクリートを切削可能な装置であり、切削の際にコンクリートにひび割れが生じにくいため、既存躯体の耐力の低下を防止できる。また、ウォータジェットにより切削することで凹部２０の表面に凹凸が形成され、後述するグラウト２４との付着力が向上する。

次に、図１Ｃに示すように、後述する柱部材１１に取付けられる鉄板２２の孔２２Ａに相当する位置に、あと施工アンカーボルト２１を打設する。
次に、図１Ｄに示すように、柱部材１１の凹部２０内に、複数の孔２２Ａが形成された鉄板２２を、孔２２Ａ内にあと施工アンカーボルト２１が挿入されるように設置する。そして、あと施工アンカーボルト２１にナット２３を締め付けることにより、鉄板２２を凹部２０の底面に当接した状態で固定する。

次に、図１Ｅに示すように、凹部２０内にグラウト２４を充填する。充填したグラウト２４が硬化した後、必要に応じてグラウト２４の表面に仕上げを施す。
以上の工程により、柱部材１１の補強作業が完了する。

柱梁架構１０に地震荷重が作用すると、柱部材１１にはせん断荷重が作用する。これに対して、本実施形態によれば柱部材１１と鉄板２２とがアンカーボルト２１を介して一体化されているため、柱部材１１とともに鉄板２２がせん断荷重に対して抵抗することとなり、柱梁架構１０をせん断補強することができる。

また、本実施形態によれば、柱部材１１の表面をはつって凹部２０を形成し、この凹部２０内に鉄板２２を配置し、凹部２０をグラウト２４により埋め戻すため、柱部材１１の表面に鉄板２２が露出することがないので、意匠製を損なうのを防止できる。

さらに、凹部２０内に鉄板２２を配置しているため、補強を施した柱部材１１の表面に凸部が生ずることもなく、周囲の梁や補強を施していない柱と統一性が保たれ、その意味でも建物の意匠性を損なうのを防止できる。

なお、本実施形態では、柱部材１１をせん断補強する場合について説明したが、これに限らず、梁部材１５をせん断補強することも可能である。かかる場合には、図２に示すように、梁部材１５の外周面をはつって凹部２０を形成し、梁部材１５の凹部２０内にアンカーボルト２１を打設し、凹部２０内に鉄板２２を配置し、アンカーボルト２１により鉄板２２を梁部材１５と一体化させ、凹部２０内にグラウト２４を充填すればよい。

また、本実施形態では、柱部材１１の外周面一面のみに補強構造３０を構築することとしたが、これに限らず、複数の面に補強構造３０を構築してもよく、また、建物の外周面に限らず内周面に補強構造３０を構築してもよい。
また、これと同様に、ブレースや耐震壁を補強することも可能であり、要するに、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の躯体であれば本発明を適用できる。

さらに、図３に示すように、設備配管などを通すための開口１５Ａが設けられた梁１５の開口補強を行うことができる。この場合、梁１５の側面の開口１５Ａを含む領域に凹部２０を形成し、開口１５Ａに合わせて形成された開口２２Ａを有する鉄板２２を凹部２０ないにアンカー２３により固定し、凹部２０内の開口２２Ａに対応する以外にモルタル２４を打設する。このように、梁１５の開口部補強を行うことができ、開口１５Ａの周囲にひび割れが生じるのを防止できる。
また、本実施形態では、ウォータジェットによりコンクリートをはつって凹部２０を形成することとしたが、これに限らず、削岩機などを用いて凹部２０を形成してもよい。

また、本実施形態では、柱部材をせん断補強する場合について説明したが、これに限らず、柱部材を曲げ補強することも可能である。かかる場合には、図４に示すように、柱梁仕口部１６を跨いで上端及び下端が、上下の柱部材１１の柱脚部及び柱頭部に到達するような凹部２０を形成し、凹部２０内にアンカーボルト２１により鉄板２２を取付け、凹部２０内にモルタル２４を打設する。柱梁架構１０に曲げ変形が生じる場合には、柱脚部及び柱頭部に大きな曲げ荷重が作用するが、これに対して、上記のように鉄板２２を取付けることで、鉄板２２が柱部材１１とともに、この曲げ荷重に抵抗するため、柱梁架構１０を曲げ補強することができる。

また、本実施形態では、鉄板２２を柱部材１１に取付けることとしたが、これに限らず、図５に示すように、チャンネル材などの断面がコの字型の鋼材１２０などを用いることとしてもよい。かかる場合には、柱部材１１の表面をはつって凹部２０を形成する際に、凹部２０の両側部に溝２０Ａを形成しておく。そして、鋼材１２０の屈曲した部分１２０Ａがこの溝２０Ａ内に収容されるように鋼材１２０を取付ければよい。かかる構成によれば、屈曲した部分１２０Ａにおいてせん断荷重の伝達が行われるので、アンカーボルト２１の本数を減らすことが可能となる。

また、本実施形態では、アンカーボルト２１により鉄板２２と柱部材１１とを一体化させる構成としたが、これに限らず、樹脂系の接着剤により鉄板２２を柱部材１１の凹部２０内表面に接着することとしてもよいし、接着剤とアンカーを併用してもよい。

また、本実施形態では、一枚の鉄板２２を柱部材１１に固定することとしたが、これに限らず、図６（Ａ）に示すように、横長の鉄板２２を縦方向に複数並べて取付けることとしてもよいし、同図（Ｂ）に示すように縦長の鉄板２２を縦横に複数に並べて取付けることとしてもよい。なお、このような場合には、せん断力が作用した際に、柱部材１１に斜め方向に生じるひび割れ（斜めひび割れ）を跨ぐような位置に鉄板２２を取付けるとよい。

また、本実施形態では、断面矩形状の凹部２０を形成するものとしたが、これに限らず、例えば、図７（Ａ）に示すように、断面三角形状の凹部２４を形成し、凹部２４の表面に沿って鉄板２２をアンカーボルト２１により固定してもよく、また、同図（Ｂ）に示すように、断面湾曲形状の凹部２４を形成し、凹部２４の表面に沿って鉄板２２を固定してもよく、要するに断面形状は問わない。

また、本実施形態では、柱部材又は梁部材の一面のみを補強するものとしたが、これに限らず、複数の面を補強してもよい。さらに、図８に示すように、柱部材又は梁部材（図には柱部材１１について示す）の対向する面に補強を施す場合には、対向する面に凹部２０を形成し、柱部材１１又は梁部材を貫通するように貫通ボルト１２１を設け、この貫通ボルト１２１にナット２３を締め付けて鉄板２２を取付け、凹部２０内にグラウト２４を充填することで補強を行うこともできる。なお、図８では、貫通ボルト１２１のみで鉄板２２を固定しているが、一部アンカーボルトを用いてもよい。

また、上記の各実施形態では、柱又は梁部材の表面に凹部を形成して補強を行う場合について説明したが、これに限らず、図９に示すように、柱部材又は梁部材（図には柱部材１１について示す）の表面を除去し、除去した部分１２０の表面に鉄板２２を取付け、除去した部分１２０の周囲に型枠を設けてグラウトを充填することとしてもよい。

また、本実施形態では、鉄板を柱部材に一体に取付けて柱部材を補強することとしたが、これに限らず、鋼板、ＦＲＰなどの板材、金網などの網材、炭素繊維などのシート材を取付けることとしてもよい。また、例えば、特に大きな荷重が作用する部分など、一部について重点的に行いたいような場合には、例えば、柱全長に亘って鉄板を取付けるとともに強固に補強したい部分に炭素繊維シートを重ね合わせるなど、必要に応じて、全体又は部分的に鋼板、ＦＲＰなどの板材、金網などの網材、炭素繊維などのシート材を重ね合わせることとしてもよい。

１０柱梁架構１１柱部材
１２柱主筋１３せん断補強筋
１４コンクリート１５梁部材
１６柱梁仕口部２０凹部
２０Ａ溝２１アンカーボルト
２２鉄板２２Ａ孔
２３ナット２４グラウト
３０補強構造

Claims

鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物の躯体を補強する方法であって、
前記躯体の表面を除去する第１のステップと、
前記除去した部分の表面に沿って板状、網状、又はシート状の補強部材を固定する第２のステップと、
前記除去した部分に前記補強部材を覆うようにグラウトを施工する第３のステップと、を備えることを特徴とする既存建物の補強方法。
請求項１記載の既存建物の補強方法であって、
前記第１のステップでは、前記躯体の表面の一部を除去して凹部を形成することを特徴とする既存建物の補強方法。
請求項１又は２記載の既存建物の補強方法であって、
前記第１のステップでは、ウォータジェットにより前記躯体の表面を除去することを特徴とする既存建物の補強方法。
鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物の躯体を補強する構造であって、
前記躯体の表面を除去した部分の表面に沿って固定された板状、網状、又はシート状の補強部材と、
前記除去した部分に前記補強部材を覆うように施工されたグラウトと、を備えることを特徴とする既存建物の補強構造。
請求項４記載の既存建物の補強構造であって、
前記補強部材は接着剤又は前記除去した部分の表面に打設されたアンカーを介して前記除去した部分の表面に沿って固定されていることを特徴とする既存建物の補強構造。
請求項４又は５記載の既存建物の補強構造であって、
複数の前記補強部材が部分的に重ね合わせた状態で固定されていることを特徴とする既存建物の補強構造。
請求項４から６のうち何れか１項に記載の既存建物の補強構造であって、
前記躯体は開口を備えた梁であり、
前記躯体の表面の前記開口を囲む領域の表面が除去され、
前記補強部材は前記躯体の開口に合わせて形成された開口を有し、
前記補強部材は、その開口が前記躯体の開口と一致するように固定されていることを特徴とする既存建物の補強構造。
鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物の矩形断面を有する躯体を補強する構造であって、
前記躯体の互いに対向する面の表面を除去した部分の表面に沿ってそれぞれ固定された板状、網状、又はシート状の一対の補強部材と、
前記互いに対向する面の表面を除去した部分の間に亘って躯体を貫通するように設けられ、前記一対の補強部材を固定する貫通ボルトと、
前記表面を除去した部分に前記補強部材を覆うように施工されたグラウトと、を備えることを特徴とする既存建物の補強構造。