JP2015045127A - 既存躯体の耐震補強構造及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで十分な耐力を確保できる補強架構を構築する。
【解決手段】補強架構１０の柱部２０は、既存柱２に沿って延びるように互いに平行に配された左右一対の鋼板２１と、この左右一対の鋼板２１の間を埋めるようにコンクリートにより構築されたコンクリート部２２と、左右一対の鋼板２１に設けられ、該左右一対の鋼板２１をコンクリート部２２に定着させるスタッド２３とを備え。また、補強架構１０の梁部３０は、既存梁４に沿って延びるように互いに平行に配された上下一対の鋼板３１と、この上下一対の鋼板３１の間を埋めるようにコンクリートにより構築されたコンクリート部３２と、上下一対の鋼板３１に設けられ、該上下一対の鋼板３１をコンクリート部３２に定着させるスタッド３３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、既存躯体の耐震補強構造及び方法に関する。

既存躯体の耐震補強構造として、Ｈ形鋼で構成された鉄骨フレームを用いたものが知られている（例えば、特許文献１の段落０００２、及び図１０参照）。この耐震補強構造では、既存躯体にアンカーを、Ｈ形鋼にスタッドを打設し、既存躯体とＨ形鋼との間にモルタルを充填することで、Ｈ形鋼を既存躯体にスタッド、モルタル及びアンカーを介して定着させている。

特開２０１１−２１３７９号公報

既製のＨ形鋼を用いて上記鉄骨フレームを構築する場合、サイズの制限から十分な耐力を確保できないことがある。一方で、耐力を大きくするためにＨ形鋼を製作する場合には、コスト増となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低コストで十分な耐力を有する補強架構を構築することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る既存躯体の耐震補強構造は、既存躯体に補強架構が外付けされることで前記既存躯体の耐震補強がなされる既存躯体の耐震補強構造であって、前記補強架構は、前記既存躯体の柱又は梁に沿って互いに対面するように配された一対の鋼板と、該一対の鋼板の間を埋めるようにコンクリート又はモルタルにより構築されたコンクリート／モルタル部と、前記一対の鋼板に設けられ、前記一対の鋼板を前記コンクリート／モルタル部に定着させる定着部材とを有する柱及び梁の少なくとも一方を備える。

前記既存躯体の耐震補強構造は、前記既存躯体に打設され前記コンクリート／モルタル部に埋められたアンカーを備えてもよい。

また、本発明に係る既存躯体の耐震補強方法は、既存躯体に補強架構を外付けすることで前記既存躯体の耐震補強を行う既存躯体の耐震補強方法であって、前記補強架構の柱及び梁の少なくとも一部を、定着部材を設けた一対の鋼板を前記既存躯体の柱又は梁に沿って互いに対面するように設置し、前記一対の鋼板の間が埋ると共に前記定着部材が埋まるようにコンクリート又はモルタルを打設することにより構築する。

前記既存躯体の耐震補強方法において、前記既存躯体にアンカーを打設して前記コンクリート又はモルタルを前記アンカーが埋まるように打設してもよい。

本発明によれば、低コストで十分な耐力を有する補強架構を構築できる。

一実施形態に係る既存躯体の耐震補強構造を示す立面図である。 図１の２−２断面図（平断面図）である。 図１の３−３断面図（立断面図）である。 柱部を拡大して示す平断面図である。 梁部を拡大して示す立断面図である。 柱部の他の実施例を示す平断面図である。 他の実施形態の柱部を示す平断面図である。 他の実施形態に係る既存躯体の耐震補強構造を示す立面図である。 図８の９−９断面図（平断面図）である。 図８の１０−１０断面図（立断面図）である。 梁部を拡大して示す平断面図である。 他の実施形態に係る既存躯体の耐震補強構造を示す立面図である。 図１２の１３−１３断面図（立断面図）である。 他の実施形態の柱部を示す平断面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る既存躯体１の耐震補強構造を示す立面図であり、図２は、図１の２−２断面図（平断面図）であり、図３は、図１の３−３断面図（立断面図）である。これらの図に示すように、本実施形態に係る既存躯体１の耐震補強構造は、既存躯体１に外付けされて既存躯体１の耐力・剛性を向上させる補強架構１０を備える。耐震補強の対象の既存躯体１は、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、鉄骨造等の建物であり、この既存躯体１の室外に補強架構１０が設置されている。

補強架構１０は、既存躯体１の柱（以下、既存柱という）２に定着された複数の柱部２０と、柱部２０間に架設された複数の梁部３０とを備える。ここで、補強架構１０は、複数の平面架構１１を備えており、各平面架構１１が、既存躯体１の隔壁面に面して設置されている。

柱部２０は、左右一対の鋼板２１と、この一対の鋼板２１の間にコンクリート又はモルタル（本実施形態では高強度コンクリート）が打設されて構築された断面形状が長方形状のコンクリート部２２と、鋼板２１に打設された複数列のスタッド２３と、コンクリート部２２に配筋された複数のせん断補強筋２６とを備えている。この柱部２０では、Ｈ形鋼のフランジに相当する部分が鋼板２１で構成され、左右の鋼板２１の間にコンクリート又はモルタルが、スタッド２３が埋まるように打設されることにより左右の鋼板２１が一体化されている。

また、既存躯体１の隅柱３には、断面形状がＬ型の柱部２０Ｌが定着されている。この柱部２０Ｌは、隣接する平面架構１１の端の柱部２０同士が一体化された構成である。

また、梁部３０は、上下一対の鋼板３１と、この一対の鋼板３１の間にコンクリート又はモルタル（本実施形態では、高強度コンクリート）が打設されて構築された断面形状が長方形状のコンクリート部３２と、鋼板３１に打設されたスタッド３３と、コンクリート部３２に配筋されたせん断補強筋３６とを備えている。この梁部３０も柱部２０と同様に、Ｈ形鋼のフランジに相当する部分を鋼板３１で構成し、上下の鋼板２１の間にコンクリート又はモルタルを打設することにより上下の鋼板３１を一体化している。

平面架構１１の柱梁仕口部１２では、梁部３０の鋼板３１が柱部２０の鋼板２１の外面に溶接又はボルトにより接合され、柱部２０の左右両側の鋼板２１の間に鋼板３４が配されて、該鋼板３１の両端が左右の鋼板２１に溶接又はボルトにより接合されている。これにより、複数の鋼板３１が柱梁仕口部１２の鋼板３４を介して連続している。なお、平面架構１１の柱梁仕口部１２では、柱部２０の鋼板２１を梁部３０の鋼板３１の外面に接合し、梁部３０の上下両側の鋼板２１の間に鋼板を配し、該鋼板の両端を上下の鋼板３１に接合してもよい。

図４は、柱部２０を拡大して示す平断面図である。この図に示すように、既存柱２には複数列のあと施工アンカー２５が打設されており、このあと施工アンカー２５がコンクリート部２２に埋め込まれることで柱部２０が既存柱２に定着されている。また、コンクリート部２２には、長方形状のせん断補強筋（フープ筋）２６が、その長手方向の端部が、スタッド２３と上下に重なり合うように配筋されている。このせん断補強筋２６は、各段の複数のスタッド２３毎に配筋されており、コンクリート部２２のせん断剛性を高め、左右の鋼板２１の一体性を高めている。ここで、鋼板２１の幅、厚みは夫々３００ｍｍ、２５ｍｍであり、コンクリート部２２の厚みは３００ｍｍである。

図５は、梁部３０を拡大して示す立断面図である。この図に示すように、コンクリート部３２には、長方形状のせん断補強筋（フープ筋）３６が、その長手方向の端部が、スタッド３３と左右に重なり合うように配筋されている。このせん断補強筋３６は、各行の複数のスタッド３３毎に配筋されており、コンクリート部３２のせん断剛性を高め、上下の鋼板３１の一体性を高めている。ここで、鋼板３１、３４の幅、厚みは夫々３００ｍｍ、２５ｍｍであり、コンクリート部３２の厚みは３００ｍｍである。

図６は、柱部２０の他の実施例を示す平断面図である。この図に示すように、本実施例では、最も外側の列のスタッド２３に替えて、スタッドとせん断補強筋とを兼ねるスタッド兼用せん断補強筋１２６が設けられている。このスタッド兼用せん断補強筋１２６は、左右の鋼板２１に両端を溶接された鉄筋１２６Ａと、スタッド２３の頭部２３Ａとコンクリート部２２の厚み方向に並ぶように設けられた拡径部１２６Ｂとを備えている。

以上のような構成の補強架構１０を構築するには、まず、あと施工アンカー２５を既存柱２に打設して、鋼板２１、３１、３４を架設する。そして、鋼板２１、３１、３４を幅方向に挟むように型枠を設置して、該型枠と鋼板２１、３１、３４との間にコンクリート又はモルタルを打設する。ここで、鋼板３１、３４にはコンクリート又はモルタルを注入する注入口を設けておき、該注入口から、鋼板２１、３１、３４及び型枠で囲まれた空間に、コンクリート又はモルタルを打設する。

以上説明したように、本実施形態に係る既存躯体１の耐震補強構造では、既存躯体１に補強架構１０が外付けされることで既存躯体１の耐震補強がなされる。ここで、補強架構１０の柱部２０は、既存柱２に沿って延びるように互いに平行に配された左右一対の鋼板２１と、この左右一対の鋼板２１の間を埋めるようにコンクリートにより構築されたコンクリート部２２と、左右一対の鋼板２１に設けられ、該左右一対の鋼板２１をコンクリート部２２に定着させるスタッド２３とを備えている。また、補強架構１０の梁部３０は、既存梁４に沿って延びるように互いに平行に配された上下一対の鋼板３１と、この上下一対の鋼板３１の間を埋めるようにコンクリートにより構築されたコンクリート部３２と、上下一対の鋼板３１に設けられ、該上下一対の鋼板３１をコンクリート部３２に定着させるスタッド３３とを備えている。

即ち、柱部２０及び梁部３０では、曲げ剛性への寄与度が大きいＨ形鋼のフランジに相当する部分を鋼板２１又は鋼板３１で構成し、せん断剛性への寄与度が大きいＨ形鋼のウェブに相当する部分を断面形状が長方形状のコンクリート部２２又はコンクリート部３２で構成し、これらをスタッド２３又はスタッド３３で一体化させている。ここで、柱及び梁をＨ形鋼にする場合でも、Ｈ形鋼を既存躯体１に定着させるためにコンクリート又はモルタルの打設を要していたことから、工程数を増加することなく、Ｈ形鋼のウェブに相当する部分のせん断剛性を高めることができる。さらに、せん断剛性を高めるために既製品にない大断面のＨ形鋼を製作する場合に比して、柱部２０及び梁部３０を構築するコストを低減できる。一方、曲げ剛性については、鋼板２１、３１を厚くすることで高くすることができ、Ｈ形鋼のフランジを厚くする場合に比して、容易且つ低コストで調整できる。従って、本実施形態によれば、低コストで十分なせん断耐力を有する補強架構１０を構築できる。

また、本実施形態に係る耐震補強構造では、既存躯体１に打設されたあと施工アンカー２５が、柱部２０のコンクリート部２２に埋設されることで、柱部２０が既存躯体１に定着されている。これによって、コンクリート又はモルタルを打設することで、Ｈ形鋼のウェブに相当する部分を構築すると共に、柱部２０を既存躯体１に定着させることができる。

図７は、柱部２０の他の実施形態の柱部１２０を示す平断面図である。この図に示すように、柱部１２０は、上記実施形態に係るコンクリート部２２に替えて、一対の鋼板２１の間に繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタル（本実施形態では繊維補強コンクリート）が打設されて構築された断面形状が長方形状の繊維補強コンクリート部１２２を備えている。

繊維補強コンクリート部１２２にはあと施工アンカー２５が埋設されており、これにより、柱部１２０が既存柱２に定着されている。ここで、繊維補強コンクリート部１２２には、せん断補強筋が配筋されていないが、繊維補強コンクリート部１２２のせん断剛性により、左右の鋼板２１の一体性が確保されている。

図８は、他の実施形態に係る既存躯体１の耐震補強構造を示す立面図であり、図９は、図８の９−９断面図（平断面図）であり、図１０は、図８の１０−１０断面図（立断面図）である。これらの図に示すように、本実施形態に係る既存躯体１の耐震補強構造では、補強架構２００が、既存柱２から離間して配された柱部２２０と、既存梁４から離間して配された梁部２３０とを備えている。ここで、補強架構２００は、梁部２３０がブレース２４０により既存梁４に接続されることで、既存躯体１と一体化されている。

柱部２２０は、あと施工アンカーで既存柱２に定着されていないことを除いて、上述の実施形態の柱部２０と同様の構成である。一方、梁部２３０は、Ｈ形鋼であり、上下一対のフランジ２３０Ｆと、この一対のフランジ２３０Ｆを結合するウェブ２３０Ｗとを備えている。

補強架構２００の柱梁仕口部２１２では、梁部２３０の端部が柱部２２０の鋼板２１の外面に溶接又はボルトにより接合され、柱部２２０の左右両側の鋼板２１の間に鋼板３４が配されて、該鋼板３１の両端が左右の鋼板２１に溶接又はボルトにより接合されている。これにより、複数のフランジ２３０Ｆが柱梁仕口部２１２の鋼板３４を介して連続している。

図１１は、梁部２３０を拡大して示す平断面図である。この図に示すように、既存梁４には複数のあと施工アンカー２５が打設されており、このあと施工アンカー２５が梁部２３０のウェブ２３０Ｗにボルトにより固定され、ブレース２４０が梁部２３０のウェブ２３０Ｗにボルトにより固定されている。これにより、補強架構２００が既存躯体１と一体化されている。

図１２は、他の実施形態に係る既存躯体１の耐震補強構造を示す立面図であり、図１３は、図１２の１３−１３断面図（立断面図）である。これらの図に示すように、本実施形態に係る既存躯体１の耐震補強構造では、補強架構３００が、既存柱２に定着された複数の柱部３２０と、柱部３２０間に架設された複数の梁部３０とを備える。柱部３２０は、Ｈ形鋼であり、左右一対のフランジ３２０Ｆと、この一対のフランジ３２０Ｆを結合するウェブ３２０Ｗとを備えている。

既存柱２には複数列のあと施工アンカー２５が打設され、ウェブ３２０Ｗと既存柱２との間にコンクリート又はモルタルが打設されており、あと施工アンカー２５がコンクリート又はモルタルに埋め込まれることで、柱部３２０が既存柱２に定着されている。また、梁部３０の鋼板３１の端部が柱部３２０のフランジ３２０Ｆに溶接又はボルトにより結合されている。

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、鋼板２１、３１を平板としたが、図１４に示すチャンネル形の鋼板１２１やＬ形の鋼板を用いてもよい。

１ 既存躯体、２ 既存柱、３ 隅柱、４ 既存梁、１０ 補強架構、１１ 平面架構、１２ 柱梁仕口部、２０ 柱部、２０Ｌ 柱部、２１ 鋼板、２２ コンクリート部、２３ スタッド、２３Ａ 頭部、２５ あと施工アンカー、２６ せん断補強筋、３０ 梁部、３１ 鋼板、３２ コンクリート部、３３ スタッド、３４ 鋼板、３６ せん断補強筋、１２０ 柱部、１２１ 鋼板、１２２ 繊維補強コンクリート部、１２６ スタッド兼用せん断補強筋、１２６Ａ 鉄筋、１２６Ｂ 拡径部、２００ 補強架構、２１２ 柱梁仕口部、２２０ 柱部、２３０ 梁部、２３０Ｆ フランジ、２３０Ｗ ウェブ、２４０ ブレース、３００ 補強架構、３２０ 柱部、３２０Ｆ フランジ、３２０Ｗ ウェブ

Claims (4)

1. 既存躯体に補強架構が外付けされることで前記既存躯体の耐震補強がなされる既存躯体の耐震補強構造であって、
   前記補強架構は、前記既存躯体の柱又は梁に沿って互いに対面するように配された一対の鋼板と、該一対の鋼板の間を埋めるようにコンクリート又はモルタルにより構築されたコンクリート／モルタル部と、前記一対の鋼板に設けられ、前記一対の鋼板を前記コンクリート／モルタル部に定着させる定着部材とを有する柱及び梁の少なくとも一方を備える既存躯体の耐震補強構造。
2. 前記既存躯体に打設され前記コンクリート／モルタル部に埋められたアンカーを備える請求項１に記載の既存躯体の耐震補強構造。
3. 既存躯体に補強架構を外付けすることで前記既存躯体の耐震補強を行う既存躯体の耐震補強方法であって、
   前記補強架構の柱及び梁の少なくとも一部を、定着部材を設けた一対の鋼板を前記既存躯体の柱又は梁に沿って互いに対面するように設置し、前記一対の鋼板の間が埋ると共に前記定着部材が埋まるようにコンクリート又はモルタルを打設することにより構築する既存躯体の耐震補強方法。
4. 前記既存躯体にアンカーを打設して前記コンクリート又はモルタルを前記アンカーが埋まるように打設する請求項３に記載の既存躯体の耐震補強方法。