JP2014047483A

JP2014047483A - 既存建物の外付け補強構造

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Publication number: JP2014047483A
Application number: JP2012189512A
Authority: JP
Inventors: Tashiro Fujimura; 太史郎藤村; Hiromi Suzuki; 裕美鈴木
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: JP6091809B2

Abstract

【課題】既存建物を外側から耐震補強する構造として、既存建物の外周部の水平部材と補強架構を一体化することにより、増築する事無く、低コストで、短工期が可能な既存建物の外付け補強構造を提供する。
【解決手段】既存建物３０の外周部に取り付く水平部材３１と、既存建物３０の外周部の外側に設置される補強架構１０とを備える既存建物の外付け補強構造であって、補強架構１０は、水平部材３１を貫通して配設された補強柱１１と、補強柱１１と直交する方向に延設され、水平部材３１の上面または下面に沿って配設された補強梁１２で構成され、水平部材３１と補強梁１２とが互いに接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、既存建物の外側から施工する外付け補強構造に関する。

既存建物の外側から施工する耐震補強方法は、補強フレームを取付ける位置で分類すると、図５の（ａ）に示すように、既存建物１００の外周部分の柱梁架構（既存柱１０１、既存梁１０２）の内側に補強フレーム１１０を設置する柱内付け・梁外付け型と、図５の（ｂ）に示すように、既存建物１００の外周部分の柱梁架構（既存柱１０１、既存梁１０２）の外側に補強フレーム１１０設置する完全外付け型（図５の（ｂ）参照）がある（非特許文献１参照）。

「既存鉄筋コンクリート造建築物の『外側耐震改修マニュアル』−枠付鉄骨ブレースによる補強−」、財団法人日本建築防災協会、平成１４年９月、第４４−４６頁

既存建物の外周部分の柱梁架構に、補強フレームを直付けで一体化させようとしても、柱梁架構の躯体コンクリートが低強度であるために緊結できないという問題や、柱梁架構の内部鋼材が高密度配筋されているために、後施工アンカーやＰＣ鋼材等を打ち込むことができないという問題があった。

また、増築したバルコニーや小梁先端部に後施工アンカーやＰＣ鋼材等を打ち込み、補強フレームを取付けようとしても、敷地が狭隘な場合には施工することができない。また、バルコニー等の増築を行うと、工事期間が長期化し工事費用も高額となるという問題があった。

既存建物のバルコニー等と外周部に配置する補強フレームは、既存架構に対応した立面位置に、補強柱と補強梁を設けることが一般的である。この場合、補強柱については、座屈破壊とせん断破壊が生じないように、柱断面サイズを大きくするとともに、高密度な配筋量が必要であった。さらに、補強梁には、地震が作用した場合に、既存建物と補強フレームが同様に変形するような梁断面サイズが必要であった。

本発明は、既存建物を外側から耐震補強する構造として、既存建物の外周部の水平部材と補強架構を一体化することにより、増築する事無く、低コストで、短工期が可能な既存建物の外付け補強構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の既存建物の外付け補強構造は、既存建物の外周部に取り付く水平部材と、前記既存建物の外周部の外側に設置される補強架構とを備える既存建物の外付け補強構造であって、前記補強架構は、前記水平部材を貫通して配設された補強柱と、前記補強柱と直交する方向に延設され、前記水平部材の上面または下面に沿って配設された補強梁で構成され、前記水平部材と前記補強梁とが互いに接合されていることを特徴としている。

かかる既存建物の外付け補強構造によれば、地震時の水平力を、スラブを介して既存建物と補強架構間で伝達させるため、耐震性に優れている。
また、スラブと補強梁とを互いに接合することで、新たに基礎構造等を増設することなく既存建物を補強することができるとともに、躯体の配筋状況等に制限されることなく外付け補強構造を構築することができる。

また、スラブに一体となるように補強架構（補強梁）を設けるため、既存の架構面等に一体に補強架構を形成する従来の既存建物の外付け補強構造と比較して、少ない鋼材量により耐震性能を向上させることができる。

なお、水平部材と補強梁との接合は、前記水平部材の前記補強梁側の面に植設されたアンカーと、前記補強梁の前記水平部材側の面に立設されたスタッド材と、前記水平部材と前記補強梁との間を充填する固化材とにより行えばよい。
また、前記補強梁は、材軸方向の特定の位置にて分断されていてもよい。

本発明によれば、低コストで、工期の短縮化が可能な外付け補強構造を提供することが可能となる。

また、既存建物を使用しながら、既存建物の外周柱梁架構の配筋状況等に制限されることなく、既存建物の外周部に取り付く水平部材と新設する補強梁を一体化することで、柱の有効高さを低くして断面寸法を縮小化し、更に鋼材量を低減させた補強柱を設置することが可能となる。

また、補強梁を水平部材と一体化させることで、補強架構の断面サイズは増設する補強梁と水平部材を合成したものとして設計できるようになり、既存架構に補強フレームを直付けする従来の外付け補強構造に比べて、増設する補強梁の小断面化を図ることができ、また、補強鉄筋量の低減化が可能となる。

本発明の実施形態に係る既存建物の外付け補強構造を示す斜視図である。図１に示す既存建物の外付け補強構造の一部を示す正面図である。図１に示す既存建物の外付け補強構造の一部を示す断面図である。（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２の部分拡大図である。従来例の既存建物の外側からの耐震補強構造を示す断面図であって、（ａ）は柱内付け・梁外付け型の外側耐震補強構造、（ｂ）は完全外付け型の外側耐震補強構造である。

本実施形態の既存建物の外付け補強構造１は、図１に示すように、既存建物３０の外周部に取り付くスラブ（水平部材）３１と、既存建物３０の外周部の外側に設置される補強架構１０とを備えている。

補強架構１０は、補強柱１１と、補強柱１１と直交する方向に補強柱１１の側面から延設された補強梁１２と、スラブ３１の補強梁１２側の面に植設されたアンカー２０（図２参照）と、水平部材と補強梁１２との間を充填する固化材４０とを備えて構成されている。

補強架構１０には、階毎（上下のスラブ３１，３１の間）に上下２段の補強梁１２が形成されていて、左右の補強柱１１，１１と上下の補強梁１２，１２とにより、矩形状の枠体が階毎に形成されている。

補強架構１０は、既存建物３０の各階のバルコニーにおいて、外壁面または窓枠に隣接して形成されている。
補強架構１０（補強柱１１および補強梁１２）を構成する材料は限定されるものではないが、本実施形態ではＨ形鋼により構成している。

補強柱１１は、図２および図３に示すように、スラブ３１を貫通して配設されている。

補強柱１１は、スラブ３１に形成された貫通孔（貫通部）３２を貫通している。貫通孔３２の内部には、補強柱１１とスラブ３１とを接合するための接合部材６０が配設されている。なお、接合部材６０は必要に応じて配設すればよい。

補強梁１２は、補強柱１１の上部および下部の側面から補強柱１１と直交する方向に延設されている。つまり、階毎に上下２段の補強梁１２，１２が配設されている。
また、上階の下側の補強梁１２と下階の上側の補強梁１２は、スラブ３１を上面と下面から挟んで対向している。

図２に示すように、上下の補強梁１２は、それぞれ上下のスラブ３１の下面または上面に沿って、隙間あけて配設されている。

同一階に配設された上下の補強梁１２，１２同士の間隔は、上階のスラブ３１と上段の補強梁１２との間隔よりも大きく、かつ、下階の既存水平梁３１と下段の補強梁１２との間隔よりも大きくなっているので、室内からの視界が補強梁１２により遮られることがない。

上段の補強梁１２は、隣り合う補強柱１１，１１の間に横架されている。補強梁１２の形成方法は限定されるものではないが、本実施形態では、補強柱１１の側面の梁部材（Ｈ形鋼）を溶接接合することにより補強梁１２を横架する。なお、補強梁１１は、１本の梁部材を補強柱１１の間に横架してもよいし、複数の梁部材を連結することにより形成してもよい。

本実施形態の下段の補強梁１２は、中間部において分断されている。つまり、一方の補強柱１１の側面から片持ち状に延設された補強梁１２と、他方の補強梁１１の側面から片持ち状に延設された補強梁１２とが間隔をあけて配設されている。こうすることで、補強架構１０の面内に、通路等の開口部を形成することができる。なお、下段の補強梁１２は隙間なく連続していてもよい。

下段の補強梁１２の端部には、間柱１３が立設されている。間柱１３は、上下の補強梁１２，１２の間に配設されており、上段の１２の中間部を支持している。なお、間柱１３は、必要に応じて配設すればよい。

補強梁１２のスラブ３１側の面には、複数のスタッド１４，１４，…が立設されている。
本実施形態では、補強柱１１と間柱１３との間の区間にスタッド１４，１４，…を配置している。なお、スタッド１４を配置する区間は限定されるものではなく、例えば、上段の補強梁１２については、梁全長にわたってスタッド１４が立設されていてもよい。

補強梁１２とスラブ３１との隙間には、スタッド１４，１４，…が配置された区間に対して、固化材４０が充填されている。固化材４０を構成する材料は限定されるものではないが、本実施形態では、無収縮モルタルを使用する。また、固化材４０は、補強梁１２の全長に対して充填されていてもよい。

スタッド材１４は、図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、固化材４０に埋設された状態で、固化材４０に定着している。
本実施形態では、図４の（ａ）に示すように、複数のスタッド材１４，１４，…が千鳥状に配置されているが、スタッド材１４の配置は限定されるものではなく、例えば１列に配置されていてもよい。また、スタッド材１４を構成する材料は限定されるものではない。

スラブ３１は、図３に示すように、既存建物３０の躯体構造の一部を構成するものであって、柱３３および梁３４に一体に接続されている。
本実施形態のスラブ３１は、既存建物３０内のスラブから片持ち状に張り出すスラブであり、既存建物３０の室外に形成されたバルコニーの床部分を構成している。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、スラブ３１の上面および下面には、複数本のアンカー２０，２０，…が植設されている。
アンカー２０は、スラブ３１の上下に配設された一対の補強梁１２，１２に沿って複数配設されている。

本実施形態では、補強柱１１と間柱１３との間の区間にアンカー２０，２０，…を配置している。なお、アンカー２０を配置する区間は限定されるものではなく、例えば、上段の補強梁１２については、梁全長にわたってアンカー２０を配置してもよい。

アンカー２０は、図４の（ａ）に示すように、スラブ３１に形成された有底のアンカー孔３５に埋め込まれている。
アンカー２０とアンカー孔３５との隙間には、無収縮モルタル等の固化材５１が充填されている。

図１に示すように、スラブ３１には、補強柱１１を配置するための貫通孔３２が形成されている。
貫通孔３２は、補強柱１１の断面形状よりも大きな形状を有している。本実施形態では貫通孔３２を矩形状に形成しているが、貫通孔３２の形状は、例えば円形でもよく、限定されるものではない。

貫通孔３２と補強柱１１との隙間は、図２または図３に示すように、接合部材６０と固化材５２により充填されている。固化材５２を構成する材料は限定されるものではないが、本実施形態では、無収縮モルタルを使用する。

次に、本実施形態の外付け補強構造の構築方法について説明する。
外付け補強構造の構築方法は、撤去工程と、植設工程と、補強架構設置工程と、充填工程とを備えている。

撤去工程は、スラブ３１の一部を撤去して貫通孔（貫通部）３２を形成する工程である。

植設工程は、スラブ３１に複数のアンカー２０，２０，…を植設する工程である。
アンカー２０の植設は、スラブ３１にアンカー孔３５を形成し、このアンカー孔３５に埋め込むことにより行う。

補強架構設置工程は、スラブ３１の上面と下面に沿って補強梁１２を配設する工程である。

補強架構設置工程では、まず、補強柱１１を貫通孔３２に挿通させた状態で立設する。
次に、隣り合う補強柱１１，１１の間に、補強梁１２を配置する。
補強梁１２の配置は、梁部材を補強柱１１の側面に溶接接合することにより行う。

上下の補強梁１２，１２を配置したら、間柱１３を立設する。間柱１３の上端は上段の補強梁１２に固定し、間柱１３の下端は下段の補強梁１２に固定する。

充填工程は、スラブ３１と補強梁１２との隙間に、アンカー２０を巻き込むように固化材を充填する工程である。

本実施形態の外付け補強構造１によれば、スラブ３１と補強梁１２とを一体化することできる。そのため、地震時の水平力を、スラブ３１を介して既存建物３０と補強架構１０の間で伝達させることで、耐震性能を高めることができる。

柱３３や梁３４等に比べて配筋ピッチが比較的大きいスラブ３１に補強架構１０を固定するため、既存の鉄筋の位置を避けてアンカー２０を植設することが可能である。
そのため、新たに基礎構造等を増設することなく既存建物を補強することができるとともに、躯体の配筋状況等に制限されることなく外付け補強構造を構築することができる。

また、スラブ３１に一体となるように補強架構１０（補強梁１２）を設けるため、既存の架構面等に一体に補強架構を増築する従来の既存建物の外付け補強構造と比較して、少ない鋼材量により耐震性能を向上させることができる。

また、補強梁１２のスラブ３１側の面にスタッド材１５が立設されているため、
補強梁１２と固化材４０との固定度が高まり、ひいては、補強梁１２とスラブ３１との接合性がより高まる。

地震時の水平力を、スラブ３１を介して伝達するため、既存建物３０の構造体との位置関係に制限されることなく、補強架構１０を配置することができる。
補強架構１０と既存建物３０との間で、地震時のせん断力を互いに伝達するように構成されているため、所望の補強効果を確保することができる。

各階において補強梁１２を２段配置しているため、補強梁１２の梁せいの縮小化が可能となり、その結果、補強架構１０の軽量化が可能となる。
また、各階において上下２段に配設された補強梁１２の高さを調節することで、既存建物３０の内部からの視界を妨げることのないように配置することができる。

また、既存建物を使用しながら、既存建物の外周部に取り付く水平部材と新設する補強梁を一体化することで、断面寸法を縮小化し、更に鋼材量を低減させた補強柱を設置することが可能となる。
なお、補強梁を水平部材と一体化させることで、補強架構の断面サイズは増設する補強梁と水平部材を合成したものとして設計できるようになり、既存架構に補強フレームを直付けする従来の外付け補強構造に比べて、増設する補強梁の小断面化を図ることができ、また、補強鉄筋量の低減化が可能となる。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、アンカーが１列に配筋されている場合について説明したが、例えば、千鳥状に配置するなど、アンカーの配置は限定されるものではない。

また、水平部材はスラブに限定されるものではない。

１外付け補強構造
１０補強架構
１１補強柱
１２補強梁
１４スタッド材
２０アンカー
３０既存建物
３１スラブ（水平部材）
４０固化材

Claims

既存建物の外周部に取り付く水平部材と、
前記既存建物の外周部の外側に設置される補強架構と、を備える既存建物の外付け補強構造であって、
前記補強架構は、前記水平部材を貫通して配設された補強柱と、
前記補強柱と直交する方向に延設され、前記水平部材の上面または下面に沿って配設された補強梁で構成され、
前記水平部材と前記補強梁とが互いに接合されていることを特徴とする、既存建物の外付け補強構造。
前記水平部材の前記補強梁側の面に植設されたアンカーと、
前記補強梁の前記水平部材側の面に立設されたスタッド材と、
前記水平部材と前記補強梁との間を充填する固化材と、により前記水平部材と前記補強梁とが接合されていることを特徴とする、請求項１に記載の既存建物の外付け補強構造。
前記補強梁は、材軸方向の特定の位置にて分断されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の既存建物の外付け補強構造。