JP2020029735A

JP2020029735A - 柱補強方法および柱補強構造

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Publication number: JP2020029735A
Application number: JP2018156810A
Authority: JP
Inventors: 栄喜谷口; Hideki Taniguchi
Original assignee: TANIGUCHI KK
Current assignee: TANIGUCHI KK
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2038-08-24
Also published as: JP7041025B2

Abstract

【課題】既存柱の補強における部材のハンドリングを良好にし、補強を容易にする。【解決手段】既存柱１０の前面１２にアンカー４０を打設したのち、補強主筋５０を配置する。複数のピースＡ〜Ｆを１セットとし、複数セットを積み上げることにより、補強主筋５０を囲うように、前面１２と所定の間隔が生じるように鋼板製の枠を形成する。既存柱１０と当該枠で囲まれた空間にグラウト材を注入する。補強主筋５０の端部は屈曲されており、屈曲した先は、既存柱１０に接続された梁に沿って配置される。【選択図】図５

Description

本発明は、既存の建造物の柱を事後的に補強するのに適した補強方法および柱補強構造に関する。

柱の補強方法として、柱の特定の面を囲うように鋼板を設置し、鋼板と柱との間にグラウト材および補強筋を設置する方法が知られている。

特開２０１６−１０８８０６

従来の柱補強方法では、柱補強用の鋼板の大きさや重量のため、取り扱いが難しくなり、設置が容易でないという課題があった。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、柱の補強における部材のハンドリングを良好にし、補強を容易にすることができる技術の提供にある。

本発明のある態様は、柱補強方法である。当該柱補強方法は、補強対象となる柱にアンカーを打ち込む工程と、補強筋を前記柱に沿って設置する工程と、１辺または対向する２辺が屈曲された屈曲部を有する鋼板製の複数のピースを用意し、前記屈曲部を前記柱の側に向けられた状態で前記補強筋を囲うように所定数のピースを配置し、水平方向に隣接するピースにおいて、一方のピースの前記屈曲部と他方のピースの前記屈曲部とを当接させた状態で屈曲部同士を固定することを順次繰り返し、前記所定数のピースを１セットとする段を積み重ねる工程と、前記複数のピースと前記柱とで囲まれた空間にグラウト材を注入する工程と、を備えることを特徴とする。

上記態様の柱補強方法において、前記複数のピースのうち、最下部のピースおよび当該ピースから鉛直方向に所定の間隔に配置されるピースに前記グラウト材を注入するための注入口を設け、前記グラウト材を注入する工程において、下部の注入口からグラウト材を注入し、当該下部の注入口のすぐ上に位置する上部の注入口からグラウト材が溢れた段階で前記グラウト材の注入を一旦停止し、前記下部の注入口を閉じる手順を最下部の注入口から順に実施してもよい。

また、前記柱に接続された梁にアンカーを打設する工程と、少なくとも一方の端部に屈曲部を有する前記補強筋を用い、前記補強筋の前記屈曲部を前記アンカーが打設された梁に沿って設置する工程と、前記補強筋の前記屈曲部を覆うようにグラウト材を形成する工程と、を有してもよい。

本発明の他の態様は、柱補強構造である。当該柱補強構造は、補強対象となる柱と、前記柱の補強面に打ち込まれたアンカーと、前記補強面に沿って設置された補強筋と、前記補強筋を取り囲み、前記補強面との間に所定の間隔を保つように配置された鋼板と、前記鋼板と前記柱との間に注入されたグラウト材と、を備え、前記鋼板が、１辺または対向する２辺が屈曲された屈曲部を有する複数のピースに分割され、水平方向に隣接するピースにおいて、一方のピースの屈曲部と他方のピースの屈曲部とが当接していることを特徴とする。

上記態様の柱補強構造において、前記補強筋の少なくとも一方の端部が屈曲部を有し、前記柱に接続され、前記アンカーが打設された梁に沿って前記屈曲部が設置されていてもよい。

なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。

本発明によれば、既存柱を容易に補強することができる。

図１（ａ）、（ｂ）は、柱補強方法の手順を示す工程図である。図２（ａ）、（ｂ）は、柱補強方法の手順を示す工程図である。図３（ａ）、（ｂ）は、柱補強方法の手順を示す工程図である。柱補強方法の手順を示す工程図である。鋼板を形成するためのピースを示す図である。突出部を有するピースを示す図である。注入口を有するピースを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（実施形態１）
本実施形態では１階部分の柱を補強する場合が例示される。図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）、および図４は、本実施形態に係る柱補強方法の手順を示す工程図である。

図１（ａ）は、補強対象となる１階部分の既存柱１０を示す。既存柱１０の下端は地下梁２０に固定されている。既存柱１０の上端に梁３０が接続している。本実施形態の既存柱１０、地下梁２０、梁３０はＲＣ（鉄筋コンクリート）造である。既存柱１０に補強を実施する前面１２ａに対して、仕上げモルタルの除去、または、表面粗化処理を行う。表面粗化処理は、たとえば、チッピング工法により行われる。これにより、前面１２ａと後述する補強部材との密着性の向上が図られる。なお、図１（ａ）に示すように、地下梁２０および梁３０は前面１２ａの法線方向に延在する。

次に、図１（ｂ）に示すように、既存柱１０の基礎部分の床材等を解体し、地下梁２０を露出させる。既存柱１０の前面１２ａ、既存柱１０との接続部分に近い地下梁２０の側面２２とこの面と反対側の面および既存柱１０との接続部分に近い梁３０の側面３２とこの面と反対側の面に、計算によって得られた必要本数分のアンカー４０を打ち込む。アンカー４０により、既存柱１０と後述するグラウト材との密着性の向上が図られる。この点で、アンカー４０の材料としては樹脂製が好ましい。

次に、図２（ａ）に示すように、アンカー４０、鉄筋製の結束線（図示せず）を用いて鉄筋製の補強主筋５０を設置する。補強主筋５０の両端部は、Ｌ字状に屈曲されている。補強主筋５０の一方の端部は、地下梁２０の側面２２に沿って設置される。補強主筋５０の他方の端部は、梁３０の側面３２に沿って設置される。両端部に挟まれた補強主筋５０の主要部は、既存柱１０の前面１２ａに沿って設置される。補強主筋５０の径は、たとえば、Ｄ３８〜Ｄ５２である。定着長さは、たとえば、３０Ｄである。補強主筋５０は、一体型の鉄筋であることが好ましいが、高張力ネジ節棒鋼を使用して必要に応じて接続カプラーにより接続することにより補強主筋５０を形成してもよい。なお、本実施形態では、合計４本の補強主筋５０が用いられ、そのうち２本の屈曲部は、地下梁２０の側面２２、梁３０の側面３２に沿って配置される。残りの２本の屈曲部は、地下梁２０の側面２２と反対側の面、梁３０の側面３２と反対側の面に沿って配置される。

次に、図２（ｂ）に示すように、既存柱１０の基礎部分または解体された部分にコンクリート５２を打設し、打設されたコンクリート５２の表面を平滑にする。基礎部分に打設するコンクリート５２は、バイブレータ等を用いて隙間なく形成でき、かつ安価な高濃度コンクリートが好適である。

既存柱１０の基礎部に打設されたコンクリート５２が硬化したのち、既存柱１０に取り付けられる鋼板を形成する。具体的には、図５に示すように、鋼板は複数のピースに分割されている。本実施形態では、既存柱１０の左側面１２ｂに固定される平板状のピースＡ、既存柱１０の右側面１２ｃに固定される平板状のピースＢ、ピースＡに接続されるＬ字状のビースＣ、ピースＢに接続されるＬ字状のビースＤ、既存柱１０の前面１２ａに対して所定の間隔を保つように、ビースＣとビースＤの間に設置される平板状のピースＥ、Ｆの６ピースからなるセットで１段を形成し、このセットを複数段積み重ねることで鋼板が形成される。

水平方向に隣接するピースは、それぞれ、既存柱１０の軸方向において隣接する辺が屈曲された屈曲部を有する。具体的には、ピースＡは、既存柱１０の左側面１２ｂと平行に設置される面Ａ１０から既存柱１０の方へ屈曲された屈曲部Ａ１２を有する。ピースＢは、既存柱１０の右側面１２ｃと平行に設置される面Ｂ１０から既存柱１０の方へ屈曲された屈曲部Ｂ１２を有する。ピースＣは、既存柱１０の左側面１２ｂと平行に設置される面Ｃ１０から既存柱１０の方へ屈曲された屈曲部Ｃ１２と、既存柱１０の前面１２ａと平行に設置される面Ｃ１４から既存柱１０の方へ屈曲された屈曲部Ｃ１６とを有する。ピースＤは、既存柱１０の右側面１２ｃと平行に設置される面Ｄ１０から既存柱１０の方へ屈曲された屈曲部Ｄ１２と、既存柱１０の前面１２ａと平行に設置される面Ｄ１４から既存柱１０の方へ屈曲された屈曲部Ｄ１６とを有する。ピースＥは、既存柱１０の前面１２ｃと平行に設置される面Ｅ１０からそれぞれ既存柱１０の方へ屈曲される一対の屈曲部Ｅ１２、Ｅ１４を有する。また、ピースＦは、既存柱１０の前面１２ｃと平行に設置される面Ｆ１０からそれぞれ既存柱１０の方へ屈曲される一対の屈曲部Ｆ１２、Ｆ１４を有する。

各ピースの高さは３０〜５０ｃｍであり、より好ましくは、３５〜４５ｃｍである。各ピースの厚さは、２．３〜１２ｍｍであり、より好ましくは、４．５〜８ｍｍである。このように、各ピースは小型化、軽量化されており、ハンドリングが極めて良好である。

ピースＡの面Ａ１０、ピースＢの面Ｂ１０は金属拡張アンカーなどの締結部材６０によりそれぞれ既存柱１０の左側面１２ｂ、右側面１２ｃに固定される。また、隣接するピース同士が互いの屈曲部が当接された状態で固定される。

隣接するピース同士を固定する方法について、図３（ａ）を例にとって説明する。ピースＡの屈曲部Ａ１２とピースＣの屈曲部Ｃ１２とを当接させた状態で両者を固定する。具体的には、屈曲部Ａ１２には上方に突出する突出部Ａ２０が設けられている。また、屈曲部Ｃ１２には上方に突出する突出部Ｃ２０が設けられている。突出部Ａ２０と突出部Ｃ２０とを、ナベ小ネジなどの締結部材を用いて固定する。なお、各ピースは最終的に後述するグラウト材により定着されるため、突出部同士の固定には過度な強度が求められない。

突出部について、ピースＥを例にとってより詳しく説明する。図６に示すように、屈曲部Ｅ１２の上部に突出部Ｅ２０が設けられている。この突出部Ｅ２０は、屈曲部Ｅ１２の下部の角を切り欠いた切り欠き部Ｅ２２と対応している。同様に、屈曲部Ｅ１４の上部に突出部Ｅ２２が設けられ、この突出部Ｅ２２は、屈曲部Ｅ１４の下部の角を切り欠いた切り欠き部（図示せず）と対応している。これにより、２つのピースＥを鉛直方向に並べると、下方のピースＥの突出部が上方のピースＥの切り欠き部に嵌まるようになる。

上述したように、各ピースの屈曲部に上方に突出した突出部を設けることにより、ピースを既存柱１０の下部から順に設置したときに、水平方向に隣接するピース同士を容易に固定することができる。また、上述したように、各ピースの切り欠き部に当該ピースの１つ下に設置される突出部を填め込むことにより、鉛直方向にピースを組み上げることができる。

次に、図３（ｂ）に示すように、上述した手順を繰り返すことにより、複数のピースを既存柱１０の上部端まで設置した後、最上段の複数の既存ピースと既存柱１０で囲まれる開口を塞ぎ、かつ、梁３０の付け根部分に配置されたアンカー４０および補強主筋５０を囲うように、木製の型枠７０を取り付け、後述するグラウト材の打設準備を行う。なお、たとえば、ピースＥに関して、最下段のピースＥおよび数個おきに上方に位置する各ピースＥに、図７に示すような注入口８０がそれぞれ設けられる。

次に、ピース間などに生じた隙間をテープやコーキング材等で塞いだ後、既存柱１０と複数のピースで囲まれた空間および梁３０と型枠７０で囲まれた空間にグラウト材を打設する。グラウト材としては、より高い強度が得られる無収縮グラウト材が好適である。

具体的には、図３（ｂ）に示すように、まず、最下部の注入口８０にチューブ９０を取り付け、グラウト材打設用ポンプ（図示せず）を用いて圧入によりグラウト材を打設する。なお、グラウト材を確実に注入するためには圧入が好適である。

最下部の注入口８０からグラウト材を注入し、下から２番目の注入口８０からグラウト材が漏れ出したとき、圧送を一旦停止し、最下部の注入口８０に取り付けられたチューブ９０を切断し、切断された先を折り曲げ、テープ等で巻いてグラウト材が漏れないようにする。

続いて、下から２番目の注入口８０に別のチューブを取り付け、上述した手順によりグラウト材を注入する。１つ上の注入口についても同様な手順によりグラウト材を順次注入する。最上部の注入口８０から無収縮グラウト材を注入する場合には、型枠７０の最上部に設けられた開口７２からグラウト材が漏れ出したとき、圧送を停止し、開口７２に蓋をする。

グラウト材の注入後、夏期であれば２〜３日、冬期であれば４〜５日型枠を存置した後、型枠７０を取り外し、図４に示すように、梁３０の側面３２を覆うグラウト材１００を露出させる。また、グラウト材の注入に用いた注入口８０を切断し、仕上げを行う。以上の手順により、既存柱１０の補強が実施される。

上述した柱補強方法によれば、柱補強用の鋼板が複数のピースに分割されることで、取り扱われる個々のピースが小型化および軽量化されているため、施工場所への運搬が容易になるだけでなく、施工時のハンドリングが良好となり、ひいては柱補強を容易にすることができる。

既存柱の補強に用いられる補強主筋の下方側の端部を既存柱の下部に接続された梁に沿って折り曲げるとともに、補強主筋の上方側の端部を既存柱の上部に接続された梁に沿って折り曲げて設置することにより、柱と梁の接合部における強度を高めることができる。

本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。

例えば、上述の各実施の形態では、既存柱１０が１階部分の柱であるが、補強対象となる柱は２階以上の上層階の柱でもよい。また、補強主筋５０の屈曲部は、両端に設けてもよいが、梁との接合部をより高めたい端部のみに設けてもよい。

上述の各実施の形態では、既存柱１０の補強面が室内側に位置しているが、既存柱１０の補強面は室外側であってもよい。これによれば、建築物の利用者の利便性を損なうことなく、既存柱１０の補強を実施することができる。

１０既存柱、２０地下梁、３０梁、４０アンカー、５０補強主筋、５２コンクリート、６０締結部材、７０型枠、８０注入口、１００グラウト材

Claims

補強対象となる柱にアンカーを打ち込む工程と、
補強筋を前記柱に沿って設置する工程と、
１辺または対向する２辺が屈曲された屈曲部を有する鋼板製の複数のピースを用意し、前記屈曲部を前記柱の側に向けられた状態で前記補強筋を囲うように所定数のピースを配置し、水平方向に隣接するピースにおいて、一方のピースの前記屈曲部と他方のピースの前記屈曲部とを当接させた状態で屈曲部同士を固定することを順次繰り返し、前記所定数のピースを１セットとする段を積み重ねる工程と、
前記複数のピースと前記柱とで囲まれた空間にグラウト材を注入する工程と、
を備えることを特徴とする柱補強方法。
前記複数のピースのうち、最下部のピースおよび当該ピースから鉛直方向に所定の間隔に配置されるピースに前記グラウト材を注入するための注入口を設け、
前記グラウト材を注入する工程において、
下部の注入口からグラウト材を注入し、当該下部の注入口のすぐ上に位置する上部の注入口からグラウト材が溢れた段階で前記グラウト材の注入を一旦停止し、前記下部の注入口を閉じる手順を最下部の注入口から順に実施する請求項１に記載の柱補強方法。
前記柱に接続された梁にアンカーを打設する工程と、
少なくとも一方の端部に屈曲部を有する前記補強筋を用い、前記補強筋の前記屈曲部を前記アンカーが打設された梁に沿って設置する工程と、
前記補強筋の前記屈曲部を覆うようにグラウト材を形成する工程と、
を有する請求項１または２に記載の柱補強方法。
補強対象となる柱と、
前記柱の補強面に打ち込まれたアンカーと、
前記補強面に沿って設置された補強筋と、
前記補強筋を取り囲み、前記補強面との間に所定の間隔を保つように配置された鋼板と、
前記鋼板と前記柱との間に注入されたグラウト材と、
を備え、
前記鋼板が、１辺または対向する２辺が屈曲された屈曲部を有する複数のピースに分割され、水平方向に隣接するピースにおいて、一方のピースの屈曲部と他方のピースの屈曲部とが当接していることを特徴とする柱補強構造。
前記補強筋の少なくとも一方の端部が屈曲部を有し、前記柱に接続され、前記アンカーが打設された梁に沿って前記屈曲部が設置されている請求項５に記載の柱補強構造。