JP4164857B2 - 既存地下躯体を用いた改築工法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存建物の地下躯体を利用して改築を行う既存地下躯体を用いた改築工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に既存建物を改築する場合、既存建物を全て解体撤去してから新築建物を構築する。この場合、既存地下躯体がある場合には、当該地下躯体を一旦解体して埋め戻しを行い、更地にした上で改めて地表から杭工事を行い、掘削しながら新たな地下階を施工している。このため、土の移動が大きく工期とコストが嵩む要因となっていた。
【０００３】
そこで、従来より、既存建物の地下階の床を補強して改築建物の地下階の梁とし、地下階の柱を建て込んで当該柱と前記地下階の梁とを結合する工法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３６４１８４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の工法では、既存建物の地下階の床コンクリートの補強にあたって、床コンクリート下面にジベルを打ち込み、床コンクリートの上下面に目荒らしやシアーコッターを施している。そして、床コンクリートの下方では鋼板を保持した状態で床コンクリートと鋼板との間にコンクリートを打設する。また、床コンクリートの上方では僅かに隙間を隔てて鋼板を保持した状態でその隙間にモルタルを充填する。このようにして床コンクリート、打設コンクリートおよび上下鋼板からなる合成梁を構築している。しかしながら、上記工程は施工性が悪くコストが嵩むことになる。
【０００６】
また、上記床コンクリートの補強の際、既存の梁の梁せいを必要に応じて小さくすることで、地下の有効階高を大きく確保しようとしているが、梁せいを小さくすると、鋼板で補強して耐力を増加させても、梁の曲げ剛性はあまり大きくならずたわみが大きく揺れやすいという問題がある。
【０００７】
さらに、上述した従来の工法では、上記梁と地下柱との結合にあたっては、上記上下鋼板を地下柱の外周に直接現場溶接するので、非常に施工性が悪い。
【０００８】
また、上述した従来の工法では、既存建物の地下階の床を補強する前工程として、地上躯体としての１階梁、１階床、地下１階柱、地下１階壁を解体・撤去し、地盤レベルに作業床を築造し、当該作業床上に設置した工事機械などで支保架構の構築などの山留め工事を行っている。しかしながら、上記仮設作業床は、１階の床コンクリートを打設した後に撤去するものであり、支保架構も後に撤去するものである。すなわち、仮設の作業床（仮設乗り入れ構台など）や山留め工事など後に撤去する構築を行っているために施工性が悪い。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みて、施工性を向上し工期短縮化と低コスト化を図ることができる既存地下躯体を用いた改築工法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る既存地下躯体を用いた改築工法は、既存建物の地上部分を撤去し、この既存建物の地下躯体を用いた改築工法であって、既存地下躯体の外周壁および既存床スラブを露頭させ、該外周壁を型枠兼山留め、かつ該既存床スラブを型枠兼切梁として、該既存床スラブの上に新設床スラブを打設する工程と、前記工程で打設した新設床スラブの強度発現後、この新設床スラブと、該新設床スラブを貫通する態様で配設した構真柱とを一体化させる工程と、前記新設床スラブと前記構真柱とが一体化した後、前記既存床スラブを撤去する工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る既存地下躯体を用いた改築工法は、上記請求項１において、前記新設床スラブに管状の連結部材を設け、当該連結部材に通した新設の構真柱と前記連結部材とをボルト接合することにより、前記新設床スラブと前記構真柱とを一体化させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係る既存地下躯体を用いた改築工法は、上記請求項２において、前記構真柱の位置を前記既存地下躯体の既存の柱、杭、大梁と干渉しない位置にしたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る既存地下躯体を用いた改築工法の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は既存地下躯体を用いた改築工法の工程を示す図、図２は既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図、図３（ａ）〜（ｃ）は新設床スラブと構真柱との接合を示す図、図４は既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図、図５は既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態では、地下躯体１として地下３階を有した既存建物を一例としている。
【００１５】
まず、図１に示すように、既存建物の地上部分を撤去し、既存床スラブを露頭する。本実施の形態では、地下躯体１における地下１階の既存床スラブ１１Ａおよび外周壁１２を露頭している。図には明示しないが、撤去する部分としては、地上躯体、地上１階の既存床スラブ、地下１階の既存梁および地下１階の既存柱などがある。なお、図には明示しないが、露頭する床スラブとしては、地上１階の床スラブでもよい。
【００１６】
続いて、露頭した既存床スラブ１１Ａの上に新設床スラブ２Ａを構築する。新設床スラブ２Ａは、既存床スラブ１１Ａおよび外周壁１２を型枠にして従前の土間スラブの態様で施工する。この新設床スラブ２Ａは、梁のないフラットスラブが望ましいが梁を一体に有したスラブでもよい。なお、地上１階の床スラブを露頭した場合には、当該床スラブを型枠にして当該床スラブの上に新設床スラブを構築する。そして、地上１階床上に設けた新設床スラブが作業床となり、当該新設の地上１階床位置は既存よりやや高くなる。
【００１７】
新設床スラブ２Ａを施工する際、内部柱としての構真柱３を接合するための接合穴４を設ける。この接合穴４の内周壁には、管状の連結部材５を一体に施工する。接合穴４を設ける位置（構真柱３を設ける位置）は、地下躯体１に予めある既存柱１３Ａ、１３Ｂおよび既存杭１４を避けた位置とする。さらに、既存大梁を避けることで仮設支柱が不要となる。
【００１８】
なお、地下１階の既存床スラブ１１Ａ、地下２階の既存床スラブ１１Ｂ、地下３階の既存床スラブ１１Ｃおよび基礎底盤１１Ｄなどにおいて、構真柱３の施工位置に干渉する地下躯体１の部位は、後の杭掘削工事を行い易くするために作業穴１５などを設ける解体施工を先行しておく。地下１階の既存床スラブ１１Ａにおいては、新設床スラブ２Ａを施工する以前に接合穴４に重なる作業穴１５を予め設けておく。また、解体施工を行う際、掘削機などの施工重機の荷重が大きく、地下躯体１だけでは耐力が不足する場合には、仮設の追加サポート（図示せず）などを設ける。
【００１９】
次の工程として、図２に示すように、新設床スラブ２Ａが作業床として利用できるようになった後、当該新設床スラブ２Ａ上に杭施工機を載せ、上記接合穴４（連結部材５）および作業穴１５より基礎底盤１１Ｄの下に杭６を施工する。
【００２０】
続いて、接合穴４（連結部材５）から構真柱３を通し、杭６の頭部６ａと一体化させる。構真柱３と杭６との一体化は、杭６をなす杭コンクリート内に構真柱３の下端３ａを埋設する。この構真柱３には、必要に応じて新設床や基礎と一体化するためのガセットやシャキー（スタッドコネクタ）を設ける。
【００２１】
続いて、杭コンクリートの耐力が発現後、新設床スラブ２Ａと構真柱３とを接合穴４内で接合して一体化させる。具体的には、新設床スラブ２Ａに設けた連結部材５と構真柱３とを接合する。図３（ａ）に示すように、連結部材５は、鋼管５ａの外周壁に設けた頭付きスタッド５ｂを介して新設床スラブ２Ａの接合穴４に一体化してある。さらに、鋼管５ａの内周壁には、十字方向にガセット５ｃが予め溶接してある。また、図３（ｂ）に示すように、本実施の形態における構真柱３は、断面十字型の柱基部３ｃの４箇所の先端にフランジ３ｄを有してなり、さらに、フランジ３ｄにガセット３ｅを有している。そして、連結部材５と構真柱３との互いのガセット５ｃ、３ｅを添え板７を介して高力ボルト８（ＨＴＢ）で２面摩擦接合した後、当該接合部分（鋼管５ａ内）にコンクリートを充填する。これにより、施工床レベルの新設床スラブ２Ａは、「既存床スラブ１１Ａ上の土間スラブ→構真柱３で支持された構造スラブ」へと構造形式が変化する。
【００２２】
次の工程として、図４に示すように、杭施工機を退去し、外周壁１２以外の地下１階の既存床スラブ１１Ａ（図１、図２参照）、当該既存床スラブ１１Ａの下面にある地下２階の既存梁１６Ａ（図１、図２参照）および地下２階の既存柱１３Ａ（図１、図２参照）を撤去する。なお、施工時に障害にならない既存部材については、撤去時期を遅らせてよい。
【００２３】
続いて、構真柱３の上端３ｂに地上階の新設柱９ａを接合し、当該新設柱９ａに新設梁９ｂを接合しながら地上躯体９を従前の逆打ち工法と同様に施工する。
【００２４】
地上躯体９は、本実施の形態では鉄骨造としてある。すなわち、上記新設柱９ａおよび新設梁９ｂを鉄骨とし、かつ、新設梁９ｂと接合する外周まわりの鉄骨柱９ｃを地下１階の新設床スラブ２Ａまで延長して地下躯体１の外周壁１２に沿う態様で施工してある。そして、図５に示すように、鉄骨柱９ｃのまわりを鉄筋コンクリート１０で被覆して地下外周壁１２と一体化した鉄骨鉄筋コンクリート構造とすることもできる。
【００２５】
地下躯体１は、図４に示すように、既存床スラブ１１Ｂの上に新設床スラブ２Ｂを構築する。新設床スラブ２Ｂは、上記新設床スラブ２Ａと同様にして既存床スラブ１１Ｂおよび外周壁１２を型枠にして従前の土間スラブの態様で施工する。なお、新設床スラブ２Ｂの打設前には、構真柱３を接合するために連結部材５を一体に予め施工しておく。このとき、図６に示すように連結部材５は、鋼管５ａが２分割（あるいは４分割など複数分割）にしてあり、当該鋼管５ａのガセット５ｃと、構真柱３のガセット３ｅとを添え板７を介して高力ボルト８（ＨＴＢ）で２面摩擦接合し、分割した鋼管５ａ同士をボルトなどで接合する。そして、新設床スラブ２Ｂの打設時に連結部材５の鋼管５ａ内も同時にコンクリートを充填する。続いて、図５に示すように、外周壁１２以外の地下２階の既存床スラブ１１Ｂ（図４参照）、当該既存床スラブ１１Ｂの下面にある地下３階の既存梁１６Ｂ（図４参照）および地下３階の既存柱１３Ｂ（図４参照）を撤去する。さらに、地下躯体１の外周まわりでは新設床スラブ２Ａ、２Ｂを外周壁１２や既存床梁１７と一体化する。また、図５に示すように、既存基礎梁を撤去し、既存より成を小さくしたマットスラブ２Ｃとすることもできる。新設基礎と構真柱３とは、構真柱３に設けたスタッドなどのシャキーにより一体化する。
【００２６】
なお、改築建物の新設基礎が既存基礎より浅い場合には、既存基礎を再利用する。既存基礎より新設基礎を深くする場合には、山留めとして外周壁１２を１スパンは残し、中央部の既存基礎を撤去して所定深さまで掘削後に新設基礎を施工する。
【００２７】
地下躯体１において、構真柱３の鉄骨まわりを鉄筋コンクリート１０で被覆して鉄筋鉄骨コンクリート柱とすることもできる。また、構真柱３を鋼管（円形、角形）とし、その内部にコンクリートを充填してコンクリート充填鋼管柱とすることもできる。さらに、構真柱３を設けずに床荷重を地下躯体１の外周壁１２に預けてもよい。
【００２８】
また、必ずしも地下階の既存部材は全て解体して改修する必要はない。例えば地下２階以深の既存部材が使用上の障害にならない場合は、地下１階まで解体しそれ以深を再使用することもできる。
【００２９】
ところで、上述した実施の形態では、新設床スラブ２Ａ、２Ｂを梁のないフラットスラブが望ましいく梁を一体に有したスラブでもよいとしているが、新設床スラブ２Ａ、２Ｂをフラットスラブとして施工した後に梁を増設してもよい。図７（ａ）〜（ｄ）は新設床スラブと梁との連結を示す図である。なお、図７においては地下１階の新設床スラブ２Ａを例示している。
【００３０】
図７（ａ）に示すように、既存床スラブ１１Ａの上に上述のごとくフラットスラブである新設床スラブ２Ａを施工する。この際、新設床スラブ２Ａには、梁に沿って所定間隔に打設穴２Ａａを設ける。続いて、図７（ｂ）に示すように、既存床スラブ１１Ａを撤去する。続いて、図７（ｃ）に示すように、新設床スラブ２Ａの下に打設穴２Ａａを介して新設梁２０を増設する。この際の新設梁２０は、鉄筋コンクリート梁とする。
【００３１】
この際、図７（ｄ）に示すように、新設床スラブ２Ａの内部に新設梁２０の上端配筋２１を仕込んでおくことができる。上端配筋２１は、新設床スラブ２Ａの内部に設けた機械式継手２１ａと、新設梁２０に配置したスターラップ２１ｂとからなる。そして、既存床スラブ１１Ａを撤去した後にスターラップ２１ｂを機械式継手２１ａに接合して新設梁２０を施工する。なお、機械式継手２１ａに代わり重ね継手とし、新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）の下端に曲げ込んでおき、新設梁２０の施工時にこれを曲げ起こしてスターラップ２１ｂとラップ継手とすることもできる。
【００３２】
したがって、上述した既存地下躯体を用いた改築工法では、既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）および外周壁１２を残して、既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）の上に新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）を構築するので、既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）および外周壁１２を型枠とした土間スラブの態様で新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）を容易に施工できる。そのうえ、新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）を施工する際には、ジベルの打ち込み、目荒らしやシアーコッターを施す必要がないので、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。
【００３３】
また、新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）は、平坦で外周壁１２で囲む広いスペースの作業床として用いている。このため、仮設乗り入れ構台が不要になり、狭隘な敷地でも容易に作業スペースを確保できる。さらに、地下階全体を作業床にできるため、乗り入れ構台を採用するよりも作業スペースを大きくとれるだけでなく、乗り入れ構台と異なり撤去不要なので工程的にも改善でき、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。そのうえ、地下階全面にわたり作業床ができるので雨がかりを防止できる。
【００３４】
そして、作業床を併用する新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）の施工時に、足場のよい既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）の上で配筋作業ができ、かつ、外周壁１２によって型枠も不要なため、低コストで精度の高い施工が行える。なお、地盤を型枠にしてフラットスラブを施工する逆打ち工法もあるが、本実施の形態では既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）の上で施工するので沈下のおそれもなく施工管理も容易である。
【００３５】
さらに、新設床スラブ２Ａ、２Ｂをフラットスラブとすることで、地下階の階高を増すことなく地下階の天井高さや有効高さを稼ぐことができる。このため、地下変電所や地域冷暖房施設のように地下での階高が必要な施設にも対応することができる。
【００３６】
また、既存の外周壁１２や既存床スラブ１１Ａ、１１Ｂを残しながら施工する工法なので、地下街や地下鉄などとの接続がある場合は、その機能を維持しながら工事ができる。例えば、地下鉄の入り口になっている建物の場合、地下工事の期間にわたり閉鎖しないですむ。
【００３７】
さらに、外周壁１２を残しているので当該外周壁１２を山留めにした施工が行える。このため、山留め工事が不要になり、敷地いっぱいに施工されている既存建物にも対応できる。従来のように外周壁を撤去する場合には、既存外周壁の外側に山留め壁が必要になる。また、外周壁１２を山留めにしているため、埋め戻しや掘削といった土の移動を行う工事がほとんどないので、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。
【００３８】
また、新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）を新設した後に既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）の撤去を行い、これを各地下階で順次繰り返すことで、既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）が躯体切梁として機能するため、仮設切梁が不要となる。さらに既存のまま残した外周壁１２が山留めとして支持する高さが過大にならないので、土水圧に対する山留めとしての安全性が確保できる。
【００３９】
新設床スラブ２Ａ、２Ｂと構真柱３との接合では、管状の連結部材５を用いて高力ボルト８で接合し、従来のごとく溶接で接合しないので、施工性がよく工期短縮化と低コスト化を図ることができる。さらに、新設床スラブ２Ａを作業床として連結部材５の管状の穴部分（接合穴４）から杭６の打ち込みや構真柱３の施工を行うことができる。そのうえ、既存床スラブ１１Ａの上に設けた平坦な新設床スラブ２Ａの上で杭施工機が作業できるため、足場が安定し、軟弱地盤の敷地条件でも高さのある杭施工機やクレーンなどの重機を安全に使用することができる。
【００４０】
また、既存部材に対し構真柱３および杭６が干渉しないようにすることで、既存地下躯体１の強度を残したうえで重量の大きい杭施工機を解体前の既存地下躯体に載せて杭を施工することが可能になる。さらに、外周壁１２を残しているので外周壁１２の部分に構真柱３を設ける必要がなくなり、さらに施工能率が向上し、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。そして、既存地下躯体１のスパンにとらわれず新設の構真柱３を計画できるので、近代的なスパンに変更が可能になる。
【００４１】
このように、上述した既存地下躯体を用いた改築工法では、既存地下躯体１をできるだけ活用し仮設部材の構築をしないようにした工法であり、解体に伴う建築廃材を従来と比較して大幅に低減でき、環境にやさしい工法といえる。
【００４２】
なお、新設床スラブ２Ａ、２Ｂをプレストレストコンクリート構造とすることも可能であり、これによっても上述のごとく土間スラブの態様とした新設床スラブ２Ａ、２Ｂと同様の効果を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る既存地下躯体を用いた改築工法によれば、既存地下躯体の外周壁および既存床スラブを残した形態で既存床スラブ上に新設床スラブを構築する。これにより、既存床スラブおよび外周壁を型枠として配筋作業ができるので、精度の高い新設床スラブが容易に施工できるので工期短縮化と低コスト化を図ることができる。また、新設床スラブを既存床スラブの上で施工するので沈下のおそれもなく施工管理も容易である。
【００４４】
そして、既存床スラブ上の新設床スラブが外周壁で囲まれた広いスペースの作業床として用いられるので、狭隘な敷地でも容易に作業スペースを確保できるとともに、後に撤去を要する仮設乗り入れ構台が不要になる。これにより、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。また、地下階全面にわたり作業床ができるので雨がかりを防止できる。
【００４５】
さらに、新設床スラブをフラットスラブとれば、地下階の階高を増すことなく地下階の天井高さや有効高さを稼ぐことができる。このため、地下変電所や地域冷暖房施設のように地下での階高が必要な施設にも対応することができる。さらに、外壁を補強すれば階高を大幅に変更することも可能で、種々の用途変更にも対応できる。
【００４６】
そのうえ、既存の外周壁や既存床スラブを残しながら施工する工法なので、地下街や地下鉄などとの接続がある場合は、その機能を維持しながら工事ができる。例えば、地下鉄の入り口になっている建物の場合、地下工事の期間にわたり閉鎖しないですむ。
【００４７】
また、残した外周壁が山留めとなるので、埋め戻しや掘削といった土の移動を行う工事がほとんどない。さらに、山留め工事が不要になり、敷地いっぱいに施工されている既存建物にも対応できる。
【００４８】
そして、多くの地下階がある場合、新設床スラブを新設した後に既存床スラブの撤去を行い、これを各地下階で順次繰り返すことで、既存床スラブが躯体切梁として機能するため、仮設切梁が不要となる。さらに既存のまま残した外周壁が山留めとして支持する高さが過大にならないので、土水圧に対する山留めとしての安全性が確保できる。
【００４９】
本発明の請求項２に係る既存地下躯体を用いた改築工法によれば、前記新設床スラブに管状の連結部材を設け、当該連結部材に通した新設の構真柱と連結部材とをボルト接合する。これにより、新設床スラブと構真柱との接合において現場での溶接接合がなくなり、施工性が向上し工期短縮化と低コスト化を図ることができる。また、新設床スラブを作業床とし、連結部材の管状の穴部分から杭の打ち込みや構真柱の施工を行うことができる。さらに、既存床スラブの上に設けた新設床スラブの上で杭施工機が作業できるため、足場が安定し、軟弱地盤の敷地条件でも高さのある杭施工機やクレーンなどの重機を安全に使用することができる。
【００５０】
本発明の請求項３に係る既存地下躯体を用いた改築工法によれば、構真柱の位置を既存地下躯体の既存部材と干渉しない位置とすることにより、既存地下躯体の強度によって重量の大きい杭施工機を解体前の既存地下躯体に載せて杭を施工することが可能になる。また、外周壁を残しているために外周壁の部分に構真柱が必要でないので、さらに施工能率が向上し、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。さらに、既存地下躯体のスパンにとらわれず新設の構真柱を計画できるので、近代的なスパンに変更が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】既存地下躯体を用いた改築工法の工程を示す図である。
【図２】既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は新設床スラブと構真柱との接合を示す図である。
【図４】既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図である。
【図５】既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図である。
【図６】連結部材と構真柱との接合を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は新設床スラブと梁との連結を示す図である。
【符号の説明】
１ 地下躯体
２Ａ 新設床スラブ
２Ａａ 打設穴
２Ｂ 新設床スラブ
２Ｃ マットスラブ
３ 構真柱
３ａ 下端
３ｂ 上端
３ｃ 柱基部
３ｄ フランジ
３ｅ ガセット
４ 接合穴
５ 連結部材
５ａ 鋼管
５ｂ スタッド
５ｃ ガセット
６ 杭
６ａ 頭部
７ 添え板
８ 高力ボルト
９ 地上躯体
９ａ 新設柱
９ｂ 新設梁
９ｃ 鉄骨柱
１０ 鉄筋コンクリート
１１Ａ 既存床スラブ
１１Ｂ 既存床スラブ
１１Ｃ 既存床スラブ
１１Ｄ 基礎底盤
１２ 外周壁
１３Ａ 既存柱
１３Ｂ 既存柱
１４ 既存杭
１５ 作業穴
１６Ａ 既存梁
１６Ｂ 既存梁
１７ 既存床梁
２０ 新設梁
２１ 上端配筋
２１ａ 機械式継手
２１ｂ スターラップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存建物の地下躯体を利用して改築を行う既存地下躯体を用いた改築工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に既存建物を改築する場合、既存建物を全て解体撤去してから新築建物を構築する。この場合、既存地下躯体がある場合には、当該地下躯体を一旦解体して埋め戻しを行い、更地にした上で改めて地表から杭工事を行い、掘削しながら新たな地下階を施工している。このため、土の移動が大きく工期とコストが嵩む要因となっていた。
【０００３】
そこで、従来より、既存建物の地下階の床を補強して改築建物の地下階の梁とし、地下階の柱を建て込んで当該柱と前記地下階の梁とを結合する工法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３６４１８４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の工法では、既存建物の地下階の床コンクリートの補強にあたって、床コンクリート下面にジベルを打ち込み、床コンクリートの上下面に目荒らしやシアーコッターを施している。そして、床コンクリートの下方では鋼板を保持した状態で床コンクリートと鋼板との間にコンクリートを打設する。また、床コンクリートの上方では僅かに隙間を隔てて鋼板を保持した状態でその隙間にモルタルを充填する。このようにして床コンクリート、打設コンクリートおよび上下鋼板からなる合成梁を構築している。しかしながら、上記工程は施工性が悪くコストが嵩むことになる。
【０００６】
また、上記床コンクリートの補強の際、既存の梁の梁せいを必要に応じて小さくすることで、地下の有効階高を大きく確保しようとしているが、梁せいを小さくすると、鋼板で補強して耐力を増加させても、梁の曲げ剛性はあまり大きくならずたわみが大きく揺れやすいという問題がある。
【０００７】
さらに、上述した従来の工法では、上記梁と地下柱との結合にあたっては、上記上下鋼板を地下柱の外周に直接現場溶接するので、非常に施工性が悪い。
【０００８】
また、上述した従来の工法では、既存建物の地下階の床を補強する前工程として、地上躯体としての１階梁、１階床、地下１階柱、地下１階壁を解体・撤去し、地盤レベルに作業床を築造し、当該作業床上に設置した工事機械などで支保架構の構築などの山留め工事を行っている。しかしながら、上記仮設作業床は、１階の床コンクリートを打設した後に撤去するものであり、支保架構も後に撤去するものである。すなわち、仮設の作業床（仮設乗り入れ構台など）や山留め工事など後に撤去する構築を行っているために施工性が悪い。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みて、施工性を向上し工期短縮化と低コスト化を図ることができる既存地下躯体を用いた改築工法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る既存地下躯体を用いた改築工法は、既存建物の地上部分を撤去し、この既存建物の地下躯体を用いた改築工法であって、既存地下躯体の外周壁および既存床スラブを露頭させ、該外周壁を型枠兼山留め、かつ該既存床スラブを型枠兼切梁として、該既存床スラブの上に新設床スラブを打設する工程と、前記工程で打設した新設床スラブの強度発現後、この新設床スラブと、該新設床スラブを貫通する態様で配設した構真柱とを一体化させる工程と、前記新設床スラブと前記構真柱とが一体化した後、前記既存床スラブを撤去する工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る既存地下躯体を用いた改築工法は、上記請求項１において、前記新設床スラブに管状の連結部材を設け、当該連結部材に通した新設の構真柱と前記連結部材とをボルト接合することにより、前記新設床スラブと前記構真柱とを一体化させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係る既存地下躯体を用いた改築工法は、上記請求項２において、前記構真柱の位置を前記既存地下躯体の既存の柱、杭、大梁と干渉しない位置にしたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る既存地下躯体を用いた改築工法の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は既存地下躯体を用いた改築工法の工程を示す図、図２は既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図、図３（ａ）〜（ｃ）は新設床スラブと構真柱との接合を示す図、図４は既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図、図５は既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態では、地下躯体１として地下３階を有した既存建物を一例としている。
【００１５】
まず、図１に示すように、既存建物の地上部分を撤去し、既存床スラブを露頭する。本実施の形態では、地下躯体１における地下１階の既存床スラブ１１Ａおよび外周壁１２を露頭している。図には明示しないが、撤去する部分としては、地上躯体、地上１階の既存床スラブ、地下１階の既存梁および地下１階の既存柱などがある。なお、図には明示しないが、露頭する床スラブとしては、地上１階の床スラブでもよい。
【００１６】
続いて、露頭した既存床スラブ１１Ａの上に新設床スラブ２Ａを構築する。新設床スラブ２Ａは、既存床スラブ１１Ａおよび外周壁１２を型枠にして従前の土間スラブの態様で施工する。この新設床スラブ２Ａは、梁のないフラットスラブが望ましいが梁を一体に有したスラブでもよい。なお、地上１階の床スラブを露頭した場合には、当該床スラブを型枠にして当該床スラブの上に新設床スラブを構築する。そして、地上１階床上に設けた新設床スラブが作業床となり、当該新設の地上１階床位置は既存よりやや高くなる。
【００１７】
新設床スラブ２Ａを施工する際、内部柱としての構真柱３を接合するための接合穴４を設ける。この接合穴４の内周壁には、管状の連結部材５を一体に施工する。接合穴４を設ける位置（構真柱３を設ける位置）は、地下躯体１に予めある既存柱１３Ａ、１３Ｂおよび既存杭１４を避けた位置とする。さらに、既存大梁を避けることで仮設支柱が不要となる。
【００１８】
なお、地下１階の既存床スラブ１１Ａ、地下２階の既存床スラブ１１Ｂ、地下３階の既存床スラブ１１Ｃおよび基礎底盤１１Ｄなどにおいて、構真柱３の施工位置に干渉する地下躯体１の部位は、後の杭掘削工事を行い易くするために作業穴１５などを設ける解体施工を先行しておく。地下１階の既存床スラブ１１Ａにおいては、新設床スラブ２Ａを施工する以前に接合穴４に重なる作業穴１５を予め設けておく。また、解体施工を行う際、掘削機などの施工重機の荷重が大きく、地下躯体１だけでは耐力が不足する場合には、仮設の追加サポート（図示せず）などを設ける。
【００１９】
次の工程として、図２に示すように、新設床スラブ２Ａが作業床として利用できるようになった後、当該新設床スラブ２Ａ上に杭施工機を載せ、上記接合穴４（連結部材５）および作業穴１５より基礎底盤１１Ｄの下に杭６を施工する。
【００２０】
続いて、接合穴４（連結部材５）から構真柱３を通し、杭６の頭部６ａと一体化させる。構真柱３と杭６との一体化は、杭６をなす杭コンクリート内に構真柱３の下端３ａを埋設する。この構真柱３には、必要に応じて新設床や基礎と一体化するためのガセットやシャキー（スタッドコネクタ）を設ける。
【００２１】
続いて、杭コンクリートの耐力が発現後、新設床スラブ２Ａと構真柱３とを接合穴４内で接合して一体化させる。具体的には、新設床スラブ２Ａに設けた連結部材５と構真柱３とを接合する。図３（ａ）に示すように、連結部材５は、鋼管５ａの外周壁に設けた頭付きスタッド５ｂを介して新設床スラブ２Ａの接合穴４に一体化してある。さらに、鋼管５ａの内周壁には、十字方向にガセット５ｃが予め溶接してある。また、図３（ｂ）に示すように、本実施の形態における構真柱３は、断面十字型の柱基部３ｃの４箇所の先端にフランジ３ｄを有してなり、さらに、フランジ３ｄにガセット３ｅを有している。そして、連結部材５と構真柱３との互いのガセット５ｃ、３ｅを添え板７を介して高力ボルト８（ＨＴＢ）で２面摩擦接合した後、当該接合部分（鋼管５ａ内）にコンクリートを充填する。これにより、施工床レベルの新設床スラブ２Ａは、「既存床スラブ１１Ａ上の土間スラブ→構真柱３で支持された構造スラブ」へと構造形式が変化する。
【００２２】
次の工程として、図４に示すように、杭施工機を退去し、外周壁１２以外の地下１階の既存床スラブ１１Ａ（図１、図２参照）、当該既存床スラブ１１Ａの下面にある地下２階の既存梁１６Ａ（図１、図２参照）および地下２階の既存柱１３Ａ（図１、図２参照）を撤去する。なお、施工時に障害にならない既存部材については、撤去時期を遅らせてよい。
【００２３】
続いて、構真柱３の上端３ｂに地上階の新設柱９ａを接合し、当該新設柱９ａに新設梁９ｂを接合しながら地上躯体９を従前の逆打ち工法と同様に施工する。
【００２４】
地上躯体９は、本実施の形態では鉄骨造としてある。すなわち、上記新設柱９ａおよび新設梁９ｂを鉄骨とし、かつ、新設梁９ｂと接合する外周まわりの鉄骨柱９ｃを地下１階の新設床スラブ２Ａまで延長して地下躯体１の外周壁１２に沿う態様で施工してある。そして、図５に示すように、鉄骨柱９ｃのまわりを鉄筋コンクリート１０で被覆して地下外周壁１２と一体化した鉄骨鉄筋コンクリート構造とすることもできる。
【００２５】
地下躯体１は、図４に示すように、既存床スラブ１１Ｂの上に新設床スラブ２Ｂを構築する。新設床スラブ２Ｂは、上記新設床スラブ２Ａと同様にして既存床スラブ１１Ｂおよび外周壁１２を型枠にして従前の土間スラブの態様で施工する。なお、新設床スラブ２Ｂの打設前には、構真柱３を接合するために連結部材５を一体に予め施工しておく。このとき、図６に示すように連結部材５は、鋼管５ａが２分割（あるいは４分割など複数分割）にしてあり、当該鋼管５ａのガセット５ｃと、構真柱３のガセット３ｅとを添え板７を介して高力ボルト８（ＨＴＢ）で２面摩擦接合し、分割した鋼管５ａ同士をボルトなどで接合する。そして、新設床スラブ２Ｂの打設時に連結部材５の鋼管５ａ内も同時にコンクリートを充填する。続いて、図５に示すように、外周壁１２以外の地下２階の既存床スラブ１１Ｂ（図４参照）、当該既存床スラブ１１Ｂの下面にある地下３階の既存梁１６Ｂ（図４参照）および地下３階の既存柱１３Ｂ（図４参照）を撤去する。さらに、地下躯体１の外周まわりでは新設床スラブ２Ａ、２Ｂを外周壁１２や既存床梁１７と一体化する。また、図５に示すように、既存基礎梁を撤去し、既存より成を小さくしたマットスラブ２Ｃとすることもできる。新設基礎と構真柱３とは、構真柱３に設けたスタッドなどのシャキーにより一体化する。
【００２６】
なお、改築建物の新設基礎が既存基礎より浅い場合には、既存基礎を再利用する。既存基礎より新設基礎を深くする場合には、山留めとして外周壁１２を１スパンは残し、中央部の既存基礎を撤去して所定深さまで掘削後に新設基礎を施工する。
【００２７】
地下躯体１において、構真柱３の鉄骨まわりを鉄筋コンクリート１０で被覆して鉄筋鉄骨コンクリート柱とすることもできる。また、構真柱３を鋼管（円形、角形）とし、その内部にコンクリートを充填してコンクリート充填鋼管柱とすることもできる。さらに、構真柱３を設けずに床荷重を地下躯体１の外周壁１２に預けてもよい。
【００２８】
また、必ずしも地下階の既存部材は全て解体して改修する必要はない。例えば地下２階以深の既存部材が使用上の障害にならない場合は、地下１階まで解体しそれ以深を再使用することもできる。
【００２９】
ところで、上述した実施の形態では、新設床スラブ２Ａ、２Ｂを梁のないフラットスラブが望ましいく梁を一体に有したスラブでもよいとしているが、新設床スラブ２Ａ、２Ｂをフラットスラブとして施工した後に梁を増設してもよい。図７（ａ）〜（ｄ）は新設床スラブと梁との連結を示す図である。なお、図７においては地下１階の新設床スラブ２Ａを例示している。
【００３０】
図７（ａ）に示すように、既存床スラブ１１Ａの上に上述のごとくフラットスラブである新設床スラブ２Ａを施工する。この際、新設床スラブ２Ａには、梁に沿って所定間隔に打設穴２Ａａを設ける。続いて、図７（ｂ）に示すように、既存床スラブ１１Ａを撤去する。続いて、図７（ｃ）に示すように、新設床スラブ２Ａの下に打設穴２Ａａを介して新設梁２０を増設する。この際の新設梁２０は、鉄筋コンクリート梁とする。
【００３１】
この際、図７（ｄ）に示すように、新設床スラブ２Ａの内部に新設梁２０の上端配筋２１を仕込んでおくことができる。上端配筋２１は、新設床スラブ２Ａの内部に設けた機械式継手２１ａと、新設梁２０に配置したスターラップ２１ｂとからなる。そして、既存床スラブ１１Ａを撤去した後にスターラップ２１ｂを機械式継手２１ａに接合して新設梁２０を施工する。なお、機械式継手２１ａに代わり重ね継手とし、新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）の下端に曲げ込んでおき、新設梁２０の施工時にこれを曲げ起こしてスターラップ２１ｂとラップ継手とすることもできる。
【００３２】
したがって、上述した既存地下躯体を用いた改築工法では、既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）および外周壁１２を残して、既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）の上に新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）を構築するので、既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）および外周壁１２を型枠とした土間スラブの態様で新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）を容易に施工できる。そのうえ、新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）を施工する際には、ジベルの打ち込み、目荒らしやシアーコッターを施す必要がないので、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。
【００３３】
また、新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）は、平坦で外周壁１２で囲む広いスペースの作業床として用いている。このため、仮設乗り入れ構台が不要になり、狭隘な敷地でも容易に作業スペースを確保できる。さらに、地下階全体を作業床にできるため、乗り入れ構台を採用するよりも作業スペースを大きくとれるだけでなく、乗り入れ構台と異なり撤去不要なので工程的にも改善でき、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。そのうえ、地下階全面にわたり作業床ができるので雨がかりを防止できる。
【００３４】
そして、作業床を併用する新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）の施工時に、足場のよい既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）の上で配筋作業ができ、かつ、外周壁１２によって型枠も不要なため、低コストで精度の高い施工が行える。なお、地盤を型枠にしてフラットスラブを施工する逆打ち工法もあるが、本実施の形態では既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）の上で施工するので沈下のおそれもなく施工管理も容易である。
【００３５】
さらに、新設床スラブ２Ａ、２Ｂをフラットスラブとすることで、地下階の階高を増すことなく地下階の天井高さや有効高さを稼ぐことができる。このため、地下変電所や地域冷暖房施設のように地下での階高が必要な施設にも対応することができる。
【００３６】
また、既存の外周壁１２や既存床スラブ１１Ａ、１１Ｂを残しながら施工する工法なので、地下街や地下鉄などとの接続がある場合は、その機能を維持しながら工事ができる。例えば、地下鉄の入り口になっている建物の場合、地下工事の期間にわたり閉鎖しないですむ。
【００３７】
さらに、外周壁１２を残しているので当該外周壁１２を山留めにした施工が行える。このため、山留め工事が不要になり、敷地いっぱいに施工されている既存建物にも対応できる。従来のように外周壁を撤去する場合には、既存外周壁の外側に山留め壁が必要になる。また、外周壁１２を山留めにしているため、埋め戻しや掘削といった土の移動を行う工事がほとんどないので、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。
【００３８】
また、新設床スラブ２Ａ（２Ｂ）を新設した後に既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）の撤去を行い、これを各地下階で順次繰り返すことで、既存床スラブ１１Ａ（１１Ｂ）が躯体切梁として機能するため、仮設切梁が不要となる。さらに既存のまま残した外周壁１２が山留めとして支持する高さが過大にならないので、土水圧に対する山留めとしての安全性が確保できる。
【００３９】
新設床スラブ２Ａ、２Ｂと構真柱３との接合では、管状の連結部材５を用いて高力ボルト８で接合し、従来のごとく溶接で接合しないので、施工性がよく工期短縮化と低コスト化を図ることができる。さらに、新設床スラブ２Ａを作業床として連結部材５の管状の穴部分（接合穴４）から杭６の打ち込みや構真柱３の施工を行うことができる。そのうえ、既存床スラブ１１Ａの上に設けた平坦な新設床スラブ２Ａの上で杭施工機が作業できるため、足場が安定し、軟弱地盤の敷地条件でも高さのある杭施工機やクレーンなどの重機を安全に使用することができる。
【００４０】
また、既存部材に対し構真柱３および杭６が干渉しないようにすることで、既存地下躯体１の強度を残したうえで重量の大きい杭施工機を解体前の既存地下躯体に載せて杭を施工することが可能になる。さらに、外周壁１２を残しているので外周壁１２の部分に構真柱３を設ける必要がなくなり、さらに施工能率が向上し、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。そして、既存地下躯体１のスパンにとらわれず新設の構真柱３を計画できるので、近代的なスパンに変更が可能になる。
【００４１】
このように、上述した既存地下躯体を用いた改築工法では、既存地下躯体１をできるだけ活用し仮設部材の構築をしないようにした工法であり、解体に伴う建築廃材を従来と比較して大幅に低減でき、環境にやさしい工法といえる。
【００４２】
なお、新設床スラブ２Ａ、２Ｂをプレストレストコンクリート構造とすることも可能であり、これによっても上述のごとく土間スラブの態様とした新設床スラブ２Ａ、２Ｂと同様の効果を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る既存地下躯体を用いた改築工法によれば、既存地下躯体の外周壁および既存床スラブを残した形態で既存床スラブ上に新設床スラブを構築する。これにより、既存床スラブおよび外周壁を型枠として配筋作業ができるので、精度の高い新設床スラブが容易に施工できるので工期短縮化と低コスト化を図ることができる。また、新設床スラブを既存床スラブの上で施工するので沈下のおそれもなく施工管理も容易である。
【００４４】
そして、既存床スラブ上の新設床スラブが外周壁で囲まれた広いスペースの作業床として用いられるので、狭隘な敷地でも容易に作業スペースを確保できるとともに、後に撤去を要する仮設乗り入れ構台が不要になる。これにより、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。また、地下階全面にわたり作業床ができるので雨がかりを防止できる。
【００４５】
さらに、新設床スラブをフラットスラブとれば、地下階の階高を増すことなく地下階の天井高さや有効高さを稼ぐことができる。このため、地下変電所や地域冷暖房施設のように地下での階高が必要な施設にも対応することができる。さらに、外壁を補強すれば階高を大幅に変更することも可能で、種々の用途変更にも対応できる。
【００４６】
そのうえ、既存の外周壁や既存床スラブを残しながら施工する工法なので、地下街や地下鉄などとの接続がある場合は、その機能を維持しながら工事ができる。例えば、地下鉄の入り口になっている建物の場合、地下工事の期間にわたり閉鎖しないですむ。
【００４７】
また、残した外周壁が山留めとなるので、埋め戻しや掘削といった土の移動を行う工事がほとんどない。さらに、山留め工事が不要になり、敷地いっぱいに施工されている既存建物にも対応できる。
【００４８】
そして、多くの地下階がある場合、新設床スラブを新設した後に既存床スラブの撤去を行い、これを各地下階で順次繰り返すことで、既存床スラブが躯体切梁として機能するため、仮設切梁が不要となる。さらに既存のまま残した外周壁が山留めとして支持する高さが過大にならないので、土水圧に対する山留めとしての安全性が確保できる。
【００４９】
本発明の請求項２に係る既存地下躯体を用いた改築工法によれば、前記新設床スラブに管状の連結部材を設け、当該連結部材に通した新設の構真柱と連結部材とをボルト接合する。これにより、新設床スラブと構真柱との接合において現場での溶接接合がなくなり、施工性が向上し工期短縮化と低コスト化を図ることができる。また、新設床スラブを作業床とし、連結部材の管状の穴部分から杭の打ち込みや構真柱の施工を行うことができる。さらに、既存床スラブの上に設けた新設床スラブの上で杭施工機が作業できるため、足場が安定し、軟弱地盤の敷地条件でも高さのある杭施工機やクレーンなどの重機を安全に使用することができる。
【００５０】
本発明の請求項３に係る既存地下躯体を用いた改築工法によれば、構真柱の位置を既存地下躯体の既存部材と干渉しない位置とすることにより、既存地下躯体の強度によって重量の大きい杭施工機を解体前の既存地下躯体に載せて杭を施工することが可能になる。また、外周壁を残しているために外周壁の部分に構真柱が必要でないので、さらに施工能率が向上し、工期短縮化と低コスト化を図ることができる。さらに、既存地下躯体のスパンにとらわれず新設の構真柱を計画できるので、近代的なスパンに変更が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】既存地下躯体を用いた改築工法の工程を示す図である。
【図２】既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は新設床スラブと構真柱との接合を示す図である。
【図４】既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図である。
【図５】既存地下躯体を用いた改築工法の次工程を示す図である。
【図６】連結部材と構真柱との接合を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は新設床スラブと梁との連結を示す図である。
【符号の説明】
１ 地下躯体
２Ａ 新設床スラブ
２Ａａ 打設穴
２Ｂ 新設床スラブ
２Ｃ マットスラブ
３ 構真柱
３ａ 下端
３ｂ 上端
３ｃ 柱基部
３ｄ フランジ
３ｅ ガセット
４ 接合穴
５ 連結部材
５ａ 鋼管
５ｂ スタッド
５ｃ ガセット
６ 杭
６ａ 頭部
７ 添え板
８ 高力ボルト
９ 地上躯体
９ａ 新設柱
９ｂ 新設梁
９ｃ 鉄骨柱
１０ 鉄筋コンクリート
１１Ａ 既存床スラブ
１１Ｂ 既存床スラブ
１１Ｃ 既存床スラブ
１１Ｄ 基礎底盤
１２ 外周壁
１３Ａ 既存柱
１３Ｂ 既存柱
１４ 既存杭
１５ 作業穴
１６Ａ 既存梁
１６Ｂ 既存梁
１７ 既存床梁
２０ 新設梁
２１ 上端配筋
２１ａ 機械式継手
２１ｂ スターラップ
Claims (3)
- 既存建物の地上部分を撤去し、この既存建物の地下躯体を用いた改築工法であって、
既存地下躯体の外周壁および既存床スラブを露頭させ、該外周壁を型枠兼山留め、かつ該既存床スラブを型枠兼切梁として、該既存床スラブの上に新設床スラブを打設する工程と、
前記工程で打設した新設床スラブの強度発現後、この新設床スラブと、該新設床スラブを貫通する態様で配設した構真柱とを一体化させる工程と、
前記新設床スラブと前記構真柱とが一体化した後、前記既存床スラブを撤去する工程と
を含むことを特徴とする既存地下躯体を用いた改築工法。 - 前記新設床スラブに管状の連結部材を設け、当該連結部材に通した新設の構真柱と前記連結部材とをボルト接合することにより、前記新設床スラブと前記構真柱とを一体化させることを特徴とする請求項１に記載の既存地下躯体を用いた改築工法。
- 前記構真柱の位置を前記既存地下躯体の既存の柱、杭、大梁と干渉しない位置にしたことを特徴とする請求項２に記載の既存地下躯体を用いた改築工法。
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