JP3579813B2 - 既存建物の補強構造およびその工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば既存のビル等の建物を建て替えずに補強するとき等に用いて好適な既存建物の補強構造およびその工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、既存のビル等の建物を建て替えることなく補強し、その耐震性を向上させる技術の開発が望まれている。
【０００３】
従来より、このような既存建物の補強工法としては、壁のコンクリートを増し打ちしたり、鉄骨ブレースを新設したり、また図８に示すように、鋼製の補強フレーム１を取り付けるものがある。
図８に示した補強フレーム１は、既存建物Ａの互いに隣接する柱２，２，と、互いに上下に位置する梁３，３とによって囲まれた空間に設置するもので、矩形に組まれたフレーム本体４の内側に例えばＫ型に組まれたブレース５，５が設けられた構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の技術には以下のような問題が存在する。すなわち、補強フレーム１を既存建物Ａに固定して一体化を図るには、柱２，梁３に多数のアンカー６を打ち込まなければならない。このアンカー打込工事は埃・振動・騒音の発生が伴うため、いわゆる居抜き工事（居住者が居ながらの施工）は困難であり、さらに多数のアンカー６を打ち込まなければならないため、手間がかかるうえにこれが工期短縮化の妨げとなるという問題がある。
この問題は、壁コンクリートの増し打ちを行う工法や鉄骨ブレースを新設する場合にも共通するものである。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、施工を容易かつ迅速に行うことができ、さらに居抜き工事も可能な既存建物の補強構造およびその工法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、既存建物を補強するため、該既存建物を構成する柱および梁に囲まれた空間に補強フレームが組み込まれてなり、該補強フレームが、前記柱および梁に沿うよう矩形に組まれたフレーム本体と、該フレーム本体に備えられたコッターとから構成されて、前記コッターが押付手段によって前記柱，梁に押し付けられるとともに、前記柱，梁と前記フレーム本体と前記コッターとの間に硬化性充填材が充填されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の既存建物の補強構造において、前記補強フレームのフレーム本体の内側にはブレースが一体に組み込まれていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の既存建物の補強構造において、前記フレーム本体が断面視Ｈ型の鋼材からなり、そのウェブとその両側のフランジとによって囲まれた部分に、前記コッターが収められるとともに前記硬化性充填材が充填される構成となっていることを特徴としている。
【０００９】
請求項４に係る発明は、既存建物の補強工法であって、予め、矩形のフレーム本体に、複数のコッターが押付手段によってその外周側に押し付け可能に取り付けられてなる構成の補強フレームを組み立てておき、該補強フレームを前記既存建物の柱および梁によって囲まれた空間に運び込んだ後、前記押付手段で前記コッターをその周囲に位置する柱，梁に押し付け、しかる後に、硬化性充填材を前記フレーム本体とその周囲の柱，梁と前記コッターとの間に充填することによって、前記補強フレームを設置することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る既存建物の補強構造およびその工法の実施の形態の一例を、図１ないし図６を参照して説明する。
【００１１】
図１ないし図６において、符号Ａは鉄筋コンクリート造，鉄骨鉄筋コンクリート造等からなるラーメン構造の既存建物、１１はその躯体を構成する柱、１２は梁、１３は床、１４は壁、２０は既存建物を補強するための補強フレーム、をそれぞれ示している。
【００１２】
図１に示すように、補強フレーム２０は、既存建物Ａにおいて互いに隣接する柱１１，１１と、互いに上下に位置する梁１２，１２とによって囲まれる空間に設置されるものである。
図１および図２に示すように、この補強フレーム２０は、矩形に組まれたフレーム本体２１と、フレーム本体２１の内周側に例えばＫ型に組まれたブレース２２と、このフレーム本体２１の全周にわたって組み込まれた複数のコッター２３とを主体構成としている。
【００１３】
図１ないし図３に示すように、フレーム本体２１は、Ｈ型鋼材によって形成されており、そのウェブ２１ａが、周囲の柱１１（図１参照）の側面または梁１２（図１参照）の上下面と対向するようになっている。そして、図２および図３に示したように、ウェブ２１ａの一面側には、シアキー２４，２４，…が一体に設けられている。
【００１４】
各コッター２３は、例えばプレキャストコンクリート造であり、平板状のプレート部２３ａに、断面視台形状の凸部２３ｂが複数（例えば２個あるいは３個）一体に形成された構成となっている。このような各コッター２３は、フレーム本体２１において各辺のウェブ２１ａの外周側に配置されており、プレート部２３ａ側を外周側に向けた状態で、ウェブ２１ａとその両側のフランジ２１ｂ，２１ｂとによって囲まれた部分に収められている。
【００１５】
さらに、図３に示したように、各コッター２３には、これをフレーム本体２１ａの外周側（ウェブ２１ａから直交して離間する方向）に押し出す押出機構（押付手段）２５が備えられている。
【００１６】
図４に示すように、この押出機構２５は、押出ボルト２６とナット２７とから構成されている。押出ボルト２６は、その先端部がコッター２３の凸部２３ｂにインサートされている。一方、ナット２７は、フレーム本体２１のウェブ２１ａに形成されたルーズホール２８（押出ボルト２６のネジ径よりも径が大きい）に、プレート２９を介して固定されている。
図２に示したように、このような押出機構２５は、各コッター２３の両端部に位置する凸部２３ｂ，２３ｂに設けられている。
そして、図４（ａ）ないし（ｃ）に示すように、この押出機構２５では、ナット２７がウェブ２１ａに固定されているので、押出ボルト２６をねじ込むことにより、コッター２３をウェブ２１ａから離間する方向に押し出すことができるようになっている。
【００１７】
図３に示したように、このような構成の補強フレーム２０は、各コッター２３が押出機構２５によって周囲の柱１１，梁１２に押し付けられ、さらに周囲の柱１１，梁１２と、フレーム本体２１と、コッター２３との間に、例えばモルタル等の硬化性充填材３０が充填されることによって、既存建物Ａに組み込まれている。
そして、既存建物Ａにおいては、補強フレーム２０を組み込むことによって補強されて耐震性の向上が図られるようになっている。
【００１８】
次に、上記補強フレーム２０による既存建物Ａの補強工法、すなわち上記補強フレーム２０を既存建物Ａに設置する方法を説明する。
【００１９】
まず、予め工場等において、図２に示した補強フレーム２０を組み立てておく。これには、フレーム本体２１を矩形に組み上げ、所定の形状に成形したコッター２３，２３，…をこのフレーム本体２１に組み付ける。各コッター２３をフレーム本体２１に組み付けるには、押出機構２５の押出ボルト２６，ナット２７を用いるが、このときに各押出ボルト２６は、コッター２３の凸部２３ｂがフレーム本体２１のウェブ２１ａに当接して、プレート部２３ａがフランジ２１ｂ，２１ｂから外周側に突出しないようにしておく。
【００２０】
そして、このように予め組み立てておいた補強フレーム２０を、チェーンブロック等で、既存建物Ａ内の所定の柱１１，１１と梁１２，１２によって囲まれた空間に吊り込む。
【００２１】
次いで、補強フレーム２０を位置決めする。
これには、図５または図６に示すように、補強フレーム２０を、上方の梁１２に吊りボルト３２で吊下する。このとき、図５に示したように、補強フレーム２０を壁１４に寄せて設置する場合等、梁側面１２ａと面一にならないときには、吊りボルト３２を梁１２の下面にインサートして固定する。一方、図６に示したように、補強フレーム２０を梁側面１２ａと面一とする場合には、梁側面１２ａに例えば断面視Ｌ字状のアングル材３３を固定し、吊りボルト３２をナット３４でこのアングル材３３に固定する。
そして、図５，図６に示したいずれの場合においても、補強フレーム２０のフレーム本体２１のフランジ２１ｂには、例えば断面視Ｌ字状のアングル材３５を溶接あるいは高張力ボルト（ＨＴＢ）３６で取り付ける。そして、高さ調整ナット３７を吊りボルト３２にねじ込むことにより、補強フレーム２０を吊りボルト３２で吊り下げ、上下の梁１２，１２とのクリアランスが適切となるようその高さを調整する。
また、補強フレーム２０の下側においては、水平方向に軸線を有する押しボルト３８を具備したブラケット３９を床１３に取り付け、この押しボルト３８で補強フレーム２０の構面が鉛直となるよう調整する。
【００２２】
図４（ａ）に示したように、補強フレーム２０の位置決めを行った後には、各コッター２３のプレート部２３ａ、またはこれと対向する柱１１の側面，梁１２の上下面のいずれか一方または双方に、接着剤４０を塗布する。
【００２３】
次いで、図４（ｂ）に示したように、各コッター２３において、押出機構２５の押出ボルト２６を締め付け、コッター２３を押し出して柱１１，梁１２に圧着させて接着する。このとき、各コッター２３においては、これに局部応力が発生しないよう、両側の押出ボルト２６，２６を均等に締めるようにする。
【００２４】
この後、図４（ｃ）に示したように、柱１１，梁１２と、フレーム本体２１のウェブ２１ａの外周側と、コッター２３との間に、モルタル等の硬化性充填材３０を充填する。そして、この硬化性充填材３０が硬化した後、必要があれば図５または図６に示した吊りボルト３２，アングル材３５，押しボルト３８，ブラケット３９等の撤去を行う。
【００２５】
これにより補強フレーム２０の既存建物Ａへの設置が完了する。
【００２６】
上述した既存建物Ａの補強構造およびその工法では、予め、コッター２３およびブレース２２を組み込んだ補強フレーム２０を組み立てておき、この補強フレーム２０を既存建物Ａに運び込み、押出機構２５でコッター２３を周囲の柱１１，梁１２に押し付け、しかる後に、硬化性充填材３０を充填することによって、既存建物Ａに補強フレーム２０を設置する構成となっている。
このようにして、ブレース２２を備えた補強フレーム２０を設置することによって、既存建物Ａが補強されてその耐震性を向上させることができる。
また、施工時には、予め補強フレーム２０にコッター２３を組み込んでおくことにより、現場における作業を削減して、補強フレーム２０の設置を容易かつ迅速に行うことが可能となる。さらに、コッター２３を押出機構２５で周囲の柱１１，梁１２に押し付けることによって補強フレーム２０を固定するようになっているので、アンカーを廃止あるいは大幅に減少させることができ、居抜き工事も可能となり、また大幅な工期短縮化およびこれによる低コスト化を図ることもできる。
【００２７】
さらに、補強フレーム２０のフレーム本体２１がＨ型鋼材からなり、そのウェブ２１ａと両側のフランジ２１ｂ，２１ｂとによって囲まれた部分に、コッター２３が収められる構成となっている。これにより、補強フレーム２０を所定の位置に吊り込むときには、コッター２３がフレーム本体２１から突出することなく収められた形態となっているので、周囲の柱や梁等に衝突するのを防ぎ、取り扱いを容易に行うことができる。
【００２８】
しかも、硬化性充填材３０は、フレーム本体２１のウェブ２１ａと両側のフランジ２１ｂ，２１ｂとによって囲まれた部分に充填される構成となっている。これにより、硬化性充填材がフランジ２３ｂ，２３ｂに封じ込められて拘束される形態となり、構造性能を向上させることができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態において、補強フレーム２０に備えるコッター２３が複数の凸部２３ｂ，２３ｂ，…を備える構成としたが、凸部の数については何ら限定するものではなく、また、このような連続コッターでなくとも、凸部を一つのみ備える通常のコッターであってもよい。
また、フレーム本体２１に例えばＫ型のブレース２２を備える構成としたが、そのブレース形態はいかなるものであっても良く、例えばＸ型等であってもよい。さらに、ブレース２２とフレーム本体２１との間に、粘弾性体等の振動を減衰する部材を介装させる構成を採用しても良く、これによりさらに耐震性の向上を図ることも可能である。
さらに、このような補強フレーム２０の既存建物Ａへの設置位置は、既存建物Ａを効果的に補強できる位置に設置すればよいのであって、例えば、既存建物Ａの特定階やコア部や外周部等の一部にのみ設けるようにしてもよいし、また、既存建物Ａ全体に設置するようにしてもよい。
【００３０】
なお、上記実施の形態において、柱１１，梁１２へのコッター２３の接着面積が不足する場合には、例えば、図７（ａ）に示すように、フレーム本体２１’を、ブレース２２’よりも幅広とすることによって、コッター２３’の幅を広げて接着面積を確保するようにしてもよいし、また、図７（ｂ）に示すように、コッター２３”のプレート部２３ａ”の幅を凸部２３ｂ”よりも広くすることによって、プレート部２３ａ”をフレーム本体２１よりも幅広として接着面積を確保するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る既存建物の補強構造によれば、既存建物に補強フレームが組み込まれてなり、この補強フレームが、矩形のフレーム本体と、押付手段によって周囲の柱，梁に押し付けられたコッターとから構成され、柱，梁とフレーム本体とコッターとの間に硬化性充填材が充填された構成となっている。さらに、請求項２に係る既存建物の補強構造によれば、フレーム本体の内側にブレースが一体に組み込まれた構成となっている。このような補強フレームにより、既存建物が補強されて耐震性を向上させることができる。
そして、この補強フレームの取付施工時には、コッターを押付手段で周囲の柱，梁に押し付けて補強フレームを固定するようになっている。これにより、従来に比較して、アンカーを廃止あるいは大幅に減少させることができるので、埃、振動、騒音の発生を抑えて工事を行うことができ、居抜き工事も可能となる。さらに、アンカー打設の手間が省けるので大幅な工期短縮化およびこれによる低コスト化を図ることもできる。
【００３２】
請求項３に係る既存建物の補強構造によれば、フレーム本体がＨ型鋼材からなり、そのウェブと両側のフランジとによって囲まれた部分に、コッターが収められるとともに硬化性充填材が充填される構成となっている。これにより、補強フレームを所定の位置に吊り込むときには、コッターがフレーム本体から突出することなく収められた形態となっているので、周囲の柱や梁等に衝突するのを防いで取り扱いを容易に行うことができる。また、補強フレームが設置された状態では、硬化性充填材がフランジに封じ込められて拘束される形態となり、構造性能を向上させることができる。
【００３３】
請求項４に係る既存建物の補強工法によれば、予め、矩形のフレーム本体に、複数のコッターが取り付けられた補強フレームを組み立てておき、この補強フレームを既存建物に運び込んだ後、補強フレームに備えておいた押付手段でコッターをその周囲の柱，梁に押し付け、しかる後に、硬化性充填材を充填することによって補強フレームを設置する構成となっている。このようにして、予め補強フレームに重量のあるコッターを組み込んでおくことにより、現場における作業を削減して、補強フレームの設置を容易かつ迅速に行うことが可能となる。さらに、コッターを押付手段で周囲の柱，梁に押し付けて補強フレームを固定するようになっているので、アンカーを廃止あるいは大幅に減少させることができ、居抜き工事も可能となり、また大幅な工期短縮化およびこれによる低コスト化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る既存建物の補強構造および補強工法を適用して補強フレームを設置した既存建物の一例を示す立面図である。
【図２】前記補強フレームを示す立面図である。
【図３】図１の一部を示す立断面図である。
【図４】前記補強フレームを設置する方法を示す側断面図である。
【図５】同補強フレームの位置決め方法の一例を示す側断面図である。
【図６】同補強フレームの位置決め方法の他の一例を示す側断面図である。
【図７】本発明に係る既存建物の補強構造および補強工法に用いる補強フレームの他の例を示す側断面図である。
【図８】従来の既存建物の補強構造および補強工法を適用して補強した既存建物の一例を示す立面図である。
【符号の説明】
１１ 柱
１２ 梁
２０ 補強フレーム
２１，２１’ フレーム本体
２１ａ ウェブ
２１ｂ フランジ
２２ ブレース
２３，２３’，２３” コッター
２５ 押出機構（押付手段）
３０ 硬化性充填材
Ａ 既存建物

Claims (4)

1. 既存建物を補強するため、該既存建物を構成する柱および梁に囲まれた空間に補強フレームが組み込まれてなり、
   該補強フレームが、前記柱および梁に沿うよう矩形に組まれたフレーム本体と、該フレーム本体に備えられたコッターとから構成されて、
   前記コッターが押付手段によって前記柱，梁に押し付けられるとともに、前記柱，梁と前記フレーム本体と前記コッターとの間に硬化性充填材が充填されていることを特徴とする既存建物の補強構造。
2. 請求項１記載の既存建物の補強構造において、前記補強フレームのフレーム本体の内側にはブレースが一体に組み込まれていることを特徴とする既存建物の補強構造。
3. 請求項１または２記載の既存建物の補強構造において、前記フレーム本体が断面視Ｈ型の鋼材からなり、そのウェブとその両側のフランジとによって囲まれた部分に、前記コッターが収められるとともに前記硬化性充填材が充填される構成となっていることを特徴とする既存建物の補強構造。
4. 既存建物の補強工法であって、予め、矩形のフレーム本体に、複数のコッターが押付手段によってその外周側に押し付け可能に取り付けられてなる構成の補強フレームを組み立てておき、
   該補強フレームを前記既存建物の柱および梁によって囲まれた空間に運び込んだ後、前記押付手段で前記コッターをその周囲に位置する柱，梁に押し付け、しかる後に、硬化性充填材を前記フレーム本体とその周囲の柱，梁と前記コッターとの間に充填することによって、前記補強フレームを設置することを特徴とする既存建物の補強工法。

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